DE102018133252A1 - Chuck and method for absorbing vibrations - Google Patents

Chuck and method for absorbing vibrations Download PDF

Info

Publication number
DE102018133252A1
DE102018133252A1 DE102018133252.1A DE102018133252A DE102018133252A1 DE 102018133252 A1 DE102018133252 A1 DE 102018133252A1 DE 102018133252 A DE102018133252 A DE 102018133252A DE 102018133252 A1 DE102018133252 A1 DE 102018133252A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
base body
absorber mass
chuck
tool
electro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102018133252.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Mihir Joshi
Eberhard Abele
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Darmstadt
Original Assignee
Technische Universitaet Darmstadt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Darmstadt filed Critical Technische Universitaet Darmstadt
Priority to DE102018133252.1A priority Critical patent/DE102018133252A1/en
Publication of DE102018133252A1 publication Critical patent/DE102018133252A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0032—Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/20—Longitudinally-split sleeves, e.g. collet chucks
    • B23B31/201—Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/207—Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the spindle
    • B23B31/2073—Axially fixed cam, moving jaws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/12—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2250/00—Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
    • B23B2250/16—Damping of vibrations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

Ein Spannfutter (100; 200) für ein drehbares Werkzeug (50), umfasst: einen Grundkörper (110) zum Einspannen des Werkzeuges (50); eine zumindest eine Tilgermasse (120) zum Absorbieren von Schwingungen infolge von Drehungen des Werkzeuges (50); einen Spalt (130), der den Grundkörper (110) von der zumindest einen Tilgermasse (120) in einer radialen Richtung trennt; Kopplungsmittel (140), die eine elektro-rheologische Flüssigkeit (143) in dem Spalt (130) aufweisen; und Mittel (150) zum Ausbilden eines elektrischen Feldes (E) in der elektro-rheologischen Flüssigkeit (143), um eine radiale Kopplung zwischen der zumindest einen Tilgermasse (120) und dem Grundkörper (110) zu ändern und somit die Schwingungen zu absorbieren.A chuck (100; 200) for a rotatable tool (50), comprising: a base body (110) for clamping the tool (50); an at least one absorber mass (120) for absorbing vibrations due to rotations of the tool (50); a gap (130) which separates the base body (110) from the at least one absorber mass (120) in a radial direction; Coupling means (140) having an electro-rheological fluid (143) in the gap (130); and means (150) for forming an electric field (E) in the electro-rheological fluid (143) in order to change a radial coupling between the at least one absorber mass (120) and the base body (110) and thus to absorb the vibrations.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter und ein Verfahren zum Absorbieren von Schwingungen und insbesondere auf ein semiaktivgedämpftes Spannfutter.The present invention relates to a chuck and a method for absorbing vibrations, and in particular to a semi-active damped chuck.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Ein Spannfutter dient zum Einspannen eines Werkzeugs, das zum Beispiel für eine spanende Werkstückbearbeitung genutzt wird. Hierbei können Resonanzschwingungen auftreten, die ab einem bestimmten Ausmaß zu Schäden führen können. Um dies im Vorfeld zu vermeiden, werden gezielt Resonanzfrequenzen absorbiert, um so ein verbessertes dynamisches Schwingungsverhalten zu erhalten. Daher besteht ein Bedarf nach Spannfutter, die in der Lage sind, Frequenzen oder Amplituden von Schwingungen gezielt zu dämpfen.A chuck is used to clamp a tool that is used, for example, for machining workpiece machining. Here, resonance vibrations can occur, which can lead to damage from a certain extent. In order to avoid this in advance, resonance frequencies are specifically absorbed in order to obtain an improved dynamic vibration behavior. There is therefore a need for chucks that are able to specifically dampen frequencies or amplitudes of vibrations.

Ein konventionelles Spannfutter ist in der US 5,957,016 offenbart. Hierbei wird in einem vorderen axialen Abschnitt eine Öffnung für das Werkzeug verbreitert, sodass ein Spalt zwischen dem Werkzeug und dem Spannfutter vorhanden ist. In diesem Spalt wird eine elektro-rheologische Flüssigkeit (ERF) eingebracht, mit deren Hilfe die Kopplung zwischen dem Spannfutter und dem Werkzeug geändert werden kann. Damit können gezielt bestimmte Resonanzfrequenzen gedämpft werden.A conventional chuck is in the US 5,957,016 disclosed. Here, an opening for the tool is widened in a front axial section, so that there is a gap between the tool and the chuck. An electro-rheological fluid (ERF) is introduced into this gap, which can be used to change the coupling between the chuck and the tool. This allows specific resonance frequencies to be damped in a targeted manner.

Ein Nachteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass hierbei entweder das Spannfutter zu ändern ist, um dort einen Spalt auszubilden und entsprechende elektrische Zuleitungen zu verlegen. Alternativ könnte ein vorhandenes Spannfutter in axialer Richtung verlängert werden, um dann in dem zusätzlichen Längenabschnitt die Kopplung zu variieren. In beiden Fällen können über die Änderung der Kopplung unerwünschte Schwingungen absorbiert werden.A disadvantage of this procedure is that either the chuck has to be changed in order to form a gap there and to lay corresponding electrical leads. Alternatively, an existing chuck could be extended in the axial direction in order to then vary the coupling in the additional length section. In both cases, unwanted vibrations can be absorbed by changing the coupling.

Häufig ist es jedoch wünschenswert, ein vorhandenes Spannfutter nachzurüsten, sodass durch einfache konstruktive Maßnahmen es möglich wird, Resonanzfrequenzen eines gegebenen Spannfutters zu ändern bzw. diese zu absorbieren, um so das dynamische Schwingungsverhalten des vorhandenen Spannfutters zu ändern.However, it is often desirable to retrofit an existing chuck so that simple design measures make it possible to change or absorb resonance frequencies of a given chuck, in order to change the dynamic vibration behavior of the existing chuck.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Zumindest ein Teil der obengenannten Probleme wird durch ein Spannfutter nach Anspruch 1 und ein Verfahren zum Absorbieren von Schwingungen nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.At least part of the above problems are solved by a chuck according to claim 1 and a method for absorbing vibrations according to claim 10. The dependent claims define further advantageous developments of the subject matter of the independent claims.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter für ein drehbares Werkzeug. Das Spannfutter umfasst einen Grundkörper zum Einspannen des Werkzeuges, zumindest eine Tilgermasse zum Absorbieren von Schwingungen infolge von Drehungen des Werkzeuges und einen Spalt, der den Grundkörper von der zumindest einen Tilgermasse in einer radialen Richtung trennt. Außerdem umfasst das Spannfutter Kopplungsmittel, die eine elektro-rheologische Flüssigkeit in dem Spalt aufweisen, und Mittel zum Ausbilden eines elektrischen Feldes in der elektro-rheologischen Flüssigkeit, um eine radiale Kopplung zwischen der Tilgermasse und dem Grundkörper zu ändern und somit die Schwingungen zu absorbieren.The present invention relates to a chuck for a rotatable tool. The chuck comprises a base body for clamping the tool, at least one damper mass for absorbing vibrations as a result of rotations of the tool and a gap which separates the base body from the at least one damper mass in a radial direction. In addition, the chuck comprises coupling means which have an electro-rheological fluid in the gap, and means for forming an electric field in the electro-rheological fluid in order to change a radial coupling between the absorber mass and the base body and thus to absorb the vibrations.

Der Spalt kann, beispielsweise, die Tilgermasse vollständig (bis auf Haltelemente) von dem Grundkörper elektrisch isolierend trennen, wobei der Spalt zumindest teilweise mit der elektro-rheologischen Flüssigkeit gefüllt ist, ein Gas (solange eine ausreichend hohe Durchschlagsfestigkeit gegeben ist) oder Luft braucht dort nicht vorhanden zu sein. Unter einer elektro-rheologischen Flüssigkeit (abgekürzt: ERF) soll jedes adaptive Material verstanden werden, dessen Fließverhalten (d. h. die Viskosität) durch ein elektrisches Feld schnell und reversibel gesteuert werden kann. Das angelegte elektrische Feld kann beispielsweise eine Feldstärke zwischen 0 - 6kV/mm oder maximal 15kV/mm umfassen. The gap can, for example, completely isolate the absorber mass (apart from holding elements) from the base body, the gap being at least partially filled with the electro-rheological liquid, a gas (as long as there is a sufficiently high dielectric strength) or air there not to be present. An electro-rheological fluid (abbreviated: ERF) is to be understood as any adaptive material whose flow behavior (i.e. the viscosity) can be controlled quickly and reversibly by an electric field. The applied electrical field can comprise, for example, a field strength between 0-6 kV / mm or a maximum of 15 kV / mm.

Die Änderung der Viskosität bewirkt eine Änderung der Kopplung von Elementen, die durch die elektro-rheologische Flüssigkeit getrennt sind. Das Dämpfungsverhalten zwischen dem Grundkörper und der Tilgermasse kann somit direkt über eine elektrische Spannung, die über die elektro-rheologische Flüssigkeit abfällt, gesteuert werden.The change in viscosity causes a change in the coupling of elements that are separated by the electro-rheological fluid. The damping behavior between the base body and the absorber mass can thus be controlled directly via an electrical voltage that drops across the electro-rheological fluid.

Unter einem Spannfutter soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung jede Art von Spannfutter fallen. Außerdem können im Allgemeinen mehrere Tilgermassen an den Grundkörper gleichzeitig oder nacheinander angekoppelt werden (z. B. axial nebeneinander), die Erfindung soll nicht auf nur auf eine Tilgermasse eingeschränkt sein. Somit wird eine größere Flexibilität bei der Absorption von Resonanzen erreicht.Within the scope of the present invention, a chuck is intended to include any type of chuck. In addition, a plurality of absorber masses can generally be coupled to the base body simultaneously or in succession (for example axially next to one another); the invention is not intended to be restricted to only one absorber mass. This gives greater flexibility in absorbing resonances.

Optional sind der Grundkörper und die Tilgermasse voneinander trennbare Bauteile und insbesondere keine Abschnitte eines integralen Bauteils. Im Gegensatz zu den konventionellen Spannfuttern stellt die Tilgermasse nicht den axial vorne (in Richtung zu dem Werkstück) liegenden Abschnitt des Spannfutters dar. Der Grundkörper und die Tilgermasse sind vielmehr radial und nicht axial nebeneinander angeordnet. Das bietet den Vorteil, dass ein einfaches Nachrüsten von Spannfuttern möglich wird. Dies kann beispielsweise durch Überschieben einer entsprechenden Hülse, einer Abdichtung und dem Einbringen einer elektro-rheologischen Flüssigkeit einschließlich eines elektrischen Anschlusses erfolgen. Ein solches Nachrüsten ist bei dem konventionellen Spannfutter nicht möglich, da dort das Spannfutter durch die Tilgermasse verlängert wird.Optionally, the base body and the absorber mass are components that can be separated from one another and, in particular, are not sections of an integral component. In contrast to conventional chucks, the absorber mass does not represent the section of the chuck lying axially at the front (in the direction of the workpiece). Rather, the base body and the absorber mass are arranged radially and not axially next to one another. This offers the advantage that chucks can be easily retrofitted. This can be done, for example, by sliding it over a corresponding sleeve, a seal and the introduction of an electro-rheological fluid including an electrical connection. Such retrofitting is not possible with the conventional chuck, since the chuck is extended there by the absorber mass.

Daher erstreckt sich die Tilgermasse optional hülsenförmig um den Grundkörper herum und die Kopplungsmittel umfassen eine Isolierschicht und eine Elektrode. Die Isolierschicht kann mit einer Seite auf dem Grundkörper (oder auf der Tilgermasse) angeordnet/verbunden sein. Auf einer gegenüberliegenden Seite der Isolierschicht kann die Elektrode ausgebildet werden, sodass die Elektrode der elektro-rheologischen Flüssigkeit zugewandt ist. Die Isolierschicht kann auch als eine Hülse ausgebildet sein, die auf dem Grundkörper aufgeschoben (oder in die die hülsenförmige Tilgermasse eingeschoben) wird, sodass die Isolierschicht zwischen der Elektrode und dem Grundkörper (oder der Tilgermasse) angeordnet ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn eine möglichst enge Kopplung zwischen der Isolierschicht und dem Grundkörper (oder Tilgermasse) gewährleistet ist, um den gewünschten Effekt der Schwingungsdämpfung effektiv zu erreichen.The absorber mass therefore optionally extends in a sleeve-like manner around the base body and the coupling means comprise an insulating layer and an electrode. The insulating layer can be arranged / connected to one side on the base body (or on the absorber mass). The electrode can be formed on an opposite side of the insulating layer so that the electrode faces the electro-rheological fluid. The insulating layer can also be designed as a sleeve which is pushed onto the base body (or into which the sleeve-shaped absorber mass is inserted), so that the insulating layer is arranged between the electrode and the base body (or the absorber mass). It is advantageous if the tightest possible coupling between the insulating layer and the base body (or absorber mass) is ensured in order to effectively achieve the desired vibration damping effect.

Optional umfasst das Spannfutter ein Wälzlager mit einem Innenring, Rollelementen und einem Außenring zur Lagerung der Tilgermasse (evtl. auch des Grundkörpers). Das Wälzlager kann von dem Grundkörper und der Tilgermasse elektrisch isoliert sein (z. B. über entsprechende Kunststoffteile). Außerdem können die Mittel zum Anlegen des elektrischen Feldes ein (isoliertes) Kontaktelement aufweisen, das den Innenring des Wälzlagers mit der Elektrode elektrisch verbindet. Auf diese Weise kann von außen über das Wälzlager eine Spannung und somit ein elektrisches Feld an der Elektrode relativ zur Tilgermasse oder dem Grundkörper angelegt werden. Die Tilgermasse und/oder der Grundkörper können auf ein Massepotenzial liegen, während an die Elektrode eine positive oder negative Spannung relativ zur Masse angelegt wird.Optionally, the chuck includes a roller bearing with an inner ring, rolling elements and an outer ring for storing the absorber mass (possibly also the base body). The rolling bearing can be electrically insulated from the base body and the absorber mass (e.g. via appropriate plastic parts). In addition, the means for applying the electrical field can have an (insulated) contact element which electrically connects the inner ring of the rolling bearing to the electrode. In this way, a voltage and thus an electric field can be applied to the electrode relative to the absorber mass or the base body from the outside via the roller bearing. The absorber mass and / or the base body can be at a ground potential, while a positive or negative voltage relative to the ground is applied to the electrode.

Optional umfasst das Spannfutter zumindest ein Dichtungselement, das ausgebildet ist, um die Tilgermasse und/oder den Grundkörper elektrisch isoliert in einem vorbestimmten Abstand von der Elektrode zu halten und/oder den Spalt dichtend abzuschließen (damit die elektro-rheologische Flüssigkeit nicht entweichen kann). Der Abstand kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,2 mm - 1 mm liegen oder maximal 3 mm betragen.Optionally, the chuck comprises at least one sealing element which is designed to keep the absorber mass and / or the base body electrically insulated at a predetermined distance from the electrode and / or to seal the gap (so that the electro-rheological fluid cannot escape). The distance can be, for example, in a range between 0.2 mm - 1 mm or a maximum of 3 mm.

Optional kann sich aber auch der Grundkörper hülsenförmig um die Tilgermasse herum erstrecken und die Kopplungsmittel können zumindest ein Halteelement umfassen, um die Tilgermasse und den Grundkörper - getrennt durch den Spalt - zu halten (z.B. elektrisch isolierend).Optionally, however, the base body can also extend in a sleeve-like manner around the absorber mass and the coupling means can comprise at least one holding element in order to hold the absorber mass and the base body - separated by the gap (e.g. electrically insulating).

Optional umfasst das Spannfutter wiederum ein Wälzlager mit einem Innenring, Rollelementen und einem Außenring zur Lagerung des Grundkörpers, wobei das Wälzlager von dem Grundkörper elektrisch isoliert ist. Außerdem können die Mittel zum Anlegen des elektrischen Feldes ein (isoliertes) Kontaktelement aufweisen, das den Innenring des Wälzlagers mit der Tilgermasse elektrisch verbindet. Beispielsweise kann das Kontaktelement an den Innenring des Wälzlagers koppeln und sich durch den Grundkörper, elektrisch isoliert, erstrecken und die Tilgermasse elektrisch kontaktieren. Auf diese Weise kann gezielt eine elektrische Spannung über das Wälzlager und das Kontaktelement an die Tilgermasse (relativ zu dem Grundkörper) angelegt werden.Optionally, the chuck in turn comprises a roller bearing with an inner ring, rolling elements and an outer ring for mounting the base body, the roller bearing being electrically insulated from the base body. In addition, the means for applying the electric field can have an (insulated) contact element which electrically connects the inner ring of the rolling bearing to the absorber mass. For example, the contact element can couple to the inner ring of the rolling bearing and extend through the base body, electrically insulated, and make electrical contact with the absorber mass. In this way, an electrical voltage can be applied to the absorber mass (relative to the base body) via the rolling bearing and the contact element.

Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein System zur Absorption von Schwingungen eines drehbaren Werkzeuges. Das System umfasst ein Spannfutter, wie es zuvor beschrieben wurde, und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit ist ausgebildet, um ansprechend auf Schwingungen des Werkzeuges ein elektrisches Feld in der elektro-rheologischen Flüssigkeit auszubilden bzw. dieses zu ändern, um die Schwingungen zu absorbieren. Das Absorbieren erfolgt wiederum durch eine Änderung der Kopplung, da die elektro-rheologische Flüssigkeit beim Ändern des elektrischen Feldes ihre Steifigkeit ändert und sich somit das Dämpfungsverhalten ändert.Further exemplary embodiments relate to a system for absorbing vibrations of a rotatable tool. The system includes a chuck as previously described and a control unit. The control unit is designed to develop an electric field in the electro-rheological fluid in response to vibrations of the tool or to change it in order to absorb the vibrations. Absorbing takes place in turn by changing the coupling, since the electro-rheological fluid changes its stiffness when the electric field changes and thus the damping behavior changes.

Auf diese Weise ändern sich auch die Resonanzfrequenzen des gekoppelten Systems (Grundkörper-Tilgermasse) in Abhängigkeit des elektrischen Feldes, das durch das Anlegen einer Spannung erzeugt wird. Insbesondere ist es möglich, dass beim Auftreten von unerwünschten Resonanzen die Kopplung (durch eine Änderung der Spannung) zu ändern, um so dynamisch die jeweiligen Resonanzen zu unterdrücken.In this way, the resonance frequencies of the coupled system (base body absorber mass) change depending on the electrical field generated by the application of a voltage. In particular, it is possible to change the coupling (by changing the voltage) when undesired resonances occur in order to dynamically suppress the respective resonances.

Optional ist die Steuereinheit ausgebildet, um eine Resonanz des sich drehenden Werkzeugs zu detektieren und ansprechend darauf, das elektrische Feld in der elektro-rheologischen Flüssigkeit zu ändern. Das Ändern kann insbesondere auch ein Abschalten des elektrischen Feldes/der elektrischen Spannung bedeuten.Optionally, the control unit is configured to detect a resonance of the rotating tool and in response to changing the electric field in the electro-rheological fluid. The change can in particular also mean switching off the electrical field / the electrical voltage.

Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Absorbieren einer Schwingung eines drehbaren Werkzeuges, dass durch ein zuvor beschriebenes Spannfutter gehalten wird. Das Verfahren umfasst ein Ändern einer elektrischen Spannung, die über der elektro-rheologischen Flüssigkeit in dem Spalt abfällt, um eine Kopplung zwischen dem Grundkörper und der Tilgermasse zu ändern und dadurch Schwingungen bestimmter Frequenzen zu dämpfen. Further exemplary embodiments relate to a method for absorbing a vibration of a rotatable tool that is held by a previously described chuck. The method includes changing an electrical voltage that drops across the electro-rheological fluid in the gap in order to change a coupling between the base body and the absorber mass and thereby dampening vibrations of certain frequencies.

Optional wird das Ändern der elektrischen Spannung in Abhängigkeit einer Drehfrequenz des Werkzeuges derart durchgeführt, dass die frequenzabhängige Nachgiebigkeit minimiert wird.Optionally, the electrical voltage is changed as a function of a rotational frequency of the tool in such a way that the frequency-dependent compliance is minimized.

Ausführungsbeispiele können somit zumindest einen Teil der eingangs erwähnten Probleme durch eine dynamische Dämpfung unerwünschter Schwingungsamplitude (z. B. Resonanzen) mittels eines Tilgers lösen. Die entsprechende Tilgermasse kann gezielt an- und entkoppelt bzw. nur schwach angekoppelt werden, um die Schwingungsamplitude des Spannfutters bei einer Resonanz zu reduzieren. Diese variable Kopplung des Spannfutters an die Tilgermasse erfolgt mittels der elektro-rheologischen Flüssigkeit. Wie bereits beschrieben, ändern diese Flüssigkeiten unter Einwirkung eines elektrischen Feldes ihre Viskosität, die wiederum die Ankopplung der Tilgermasse an das Spannfutter ändert und somit deren Schwingungsverhalten Insbesondere ändern sich die Resonanzfrequenzen.Exemplary embodiments can thus solve at least some of the problems mentioned at the outset by dynamic damping of undesired oscillation amplitudes (eg resonances) by means of an absorber. The corresponding absorber mass can be specifically coupled and decoupled or only weakly coupled in order to reduce the vibration amplitude of the chuck in the event of a resonance. This variable coupling of the chuck to the absorber mass takes place by means of the electro-rheological fluid. As already described, these liquids change their viscosity under the influence of an electric field, which in turn changes the coupling of the absorber mass to the chuck and thus its vibration behavior. In particular, the resonance frequencies change.

FigurenlisteFigure list

Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.

  • 1 zeigt ein Spannfutter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Spannfutter gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine grafische Darstellung einer Nachgiebigkeit in Abhängigkeit der Frequenz.
The exemplary embodiments of the present invention are better understood on the basis of the following detailed description and the accompanying drawings of the different exemplary embodiments, which, however, should not be understood to restrict the disclosure to the specific embodiments, but only for explanation and understanding.
  • 1 shows a chuck according to an embodiment of the present invention.
  • 2nd shows a further embodiment of the chuck according to the present invention.
  • 3rd shows a graphical representation of a compliance depending on the frequency.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

1 zeigt ein Spannfutter 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Spannfutter 100 ist in der Lage, ein Werkzeug 50 über eine Spannvorrichtung (z.B. eine Spannzange) 55 einzuspannen. Das Werkzeug 50 ist beispielsweise ein Bohrer, eine Reibahle, einen Schleifstift, vorzugsweise ein Fräser oder ein anderes drehbares Werkzeug, welches in Kombination mit dem Spannfutter 100 bestimmte Resonanzfrequenzen aufweist, die absorbiert werden sollen. Das Spannfutter 100 umfasst weiter einen Grundkörper 110, in deren Vorderabschnitt die Spannvorrichtung 55 ausgebildet ist. Im hinteren Abschnitt (dem Werkzeug 50 abgewandte Seite) verbreitert sich der Grundkörper 110 und kann dort an eine entsprechende Antriebsmaschine gekoppelt werden, um von dieser angetrieben zu werden. 1 shows a chuck 100 according to an embodiment of the present invention. The chuck 100 is able to be a tool 50 via a clamping device (e.g. a collet) 55 to clamp. The tool 50 is, for example, a drill, a reamer, a grinding pin, preferably a milling cutter or another rotatable tool, which in combination with the chuck 100 has certain resonance frequencies that are to be absorbed. The chuck 100 further comprises a basic body 110 , in the front section of the tensioning device 55 is trained. In the back section (the tool 50 facing away) the base body widens 110 and can be coupled there to a corresponding drive machine in order to be driven by it.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine hülsenförmige Tilgermasse 120 vorgesehen, die sich um den Grundkörper 110 herum erstreckt, diese jedoch weder nach vorne noch nach hinten axial überragt. Das hat den Vorteil, dass das Spannfutter 100 durch die Tilgermasse 120 nicht größer wird, insbesondere nicht länger wird. Das Werkzeug bleibt auch unverändert. Dies bietet einen noch größeren Vorteil. Bei dem konventionellen Spannfutter, wird das Werkzeug insgesamt verlängert. Diese Verlängerung führt dort zu einer Reduzierung der Resonanzfrequenz.According to this embodiment is a sleeve-shaped absorber mass 120 provided that is around the main body 110 extends around, but does not project axially beyond the front or the back. This has the advantage that the chuck 100 through the absorber mass 120 does not get bigger, especially no longer. The tool remains unchanged. This offers an even greater advantage. With the conventional chuck, the tool is extended overall. This extension leads to a reduction in the resonance frequency.

Zwischen der Tilgermasse 120 und dem Grundkörper 110 ist ein Spalt 130 ausgebildet, in dem eine mit einer Elektrode 142 versehene Isolierschicht 141 ausgebildet ist. Die Elektrode 142 auf der Isolierschicht 141 befindet sich dabei auf einer dem Grundkörper 110 abgewandten Seite der Isolierschicht 141 und ist der Tilgermasse 120 zugewandt. Zwischen der Elektrode 142 und der Tilgermasse 120 befindet sich eine rheologische Flüssigkeit 143 in dem dort noch vorhandenen Zwischenraum. Zwischen der Elektrode 142 und der Tilgermasse 120 besteht kein indirekter elektrischer Kontakt, sodass zwischen der Tilgermasse 120 und der Elektrode 142 ein elektrisches Feld E angelegt werden kann, ohne dass ein (nennenswerter) Strom fließt.Between the absorber mass 120 and the main body 110 is a crack 130 formed in the one with an electrode 142 provided insulating layer 141 is trained. The electrode 142 on the insulating layer 141 is located on one of the base bodies 110 opposite side of the insulating layer 141 and is the absorber mass 120 facing. Between the electrode 142 and the absorber mass 120 there is a rheological fluid 143 in the space still there. Between the electrode 142 and the absorber mass 120 there is no indirect electrical contact, so that between the absorber mass 120 and the electrode 142 an electric field E can be applied without a (significant) current flowing.

Es versteht sich, dass die Isolierschicht 141 auch auf einer Innenseite der Tilgermasse 120 angeordnet werden kann. Die Erfindung soll nicht auf eine bestimmte Anordnung eingeschränkt werden. In beiden Fällen kann die Isolierschicht 141 zusammen mit der Elektrode 141 auch als Hülse ausgebildet sein, die entweder auf den Grundkörper 110 geschoben wird oder in die hülsenförmige Tilgermasse 120 eingeschoben wird. Dies erleichtert eine gewünschte Nachrüstung. Es jedoch ebenfalls möglich, dass die Isolierschicht 141 aufgedampft wird (auf den Grundkörper 110 oder die Tilgermasse 120).It is understood that the insulating layer 141 also on the inside of the absorber mass 120 can be arranged. The invention is not intended to be limited to any particular arrangement. In both cases, the insulating layer 141 together with the electrode 141 also be designed as a sleeve, either on the base body 110 is pushed or into the sleeve-shaped absorber mass 120 is inserted. This makes it easier to retrofit. However, it is also possible that the insulating layer 141 is evaporated (on the base body 110 or the absorber mass 120 ).

Wenn das elektrische Feld E in der rheologischen Flüssigkeit 143 sich ändert, ändert sich die Viskosität der Flüssigkeit 143 und somit die Kopplung des Grundkörpers 110 an die Tilgermasse 120. Diese Kopplungsänderung führt dazu, dass die Resonanzfrequenz(en) des Spannfutters 100 sich ändern. Daher können gezielt, und zwar dynamisch, auftretende Resonanzen durch Kopplungsänderungen über die elektro-rheologische Flüssigkeit 143 absorbiert bzw. gedämpft werden.If the electric field E in the rheological fluid 143 changes, the viscosity of the liquid changes 143 and thus the coupling of the basic body 110 to the absorber mass 120 . This coupling change leads to the resonance frequency (s) of the chuck 100 change. This means that resonances can occur specifically, dynamically, through changes in the coupling via the electro-rheological fluid 143 are absorbed or damped.

Um die elektrische Isolierung zwischen der Elektrode 142 und der Tilgermasse 120 zu gewährleisten, befinden sich beispielsweise in axialer Richtung ein erstes Dichtungselement 171 (z. B. ein Haltering) und dazu gegenüberliegend ein zweites Dichtungselement 172 (z. B. ein weiterer Haltering). Das erste Dichtungselement 171 und das zweite Dichtungselement 172 sind aus einem Isoliermaterial (zum Beispiel aus einem Kunststoff oder Gummi oder Faserverbundmaterial) und dienen der elektrischen Isolierung zwischen der Elektrode 142 und der Tilgermasse 120, indem sie einen elektrischen Kontakt zwischen diesen Elementen verhindern. Außerdem gewährleisten sie die Dichtheit des Spaltes 130 mit der elektro-rheologischen Flüssigkeit 143.To the electrical insulation between the electrode 142 and the absorber mass 120 to ensure there are, for example, a first sealing element in the axial direction 171 (e.g. a Retaining ring) and a second sealing element opposite 172 (e.g. another retaining ring). The first sealing element 171 and the second sealing element 172 are made of an insulating material (for example from a plastic or rubber or fiber composite material) and are used for electrical insulation between the electrode 142 and the absorber mass 120 by preventing electrical contact between these elements. They also ensure the tightness of the gap 130 with the electro-rheological fluid 143 .

Um die Tilgermasse 120 zusammen mit dem Grundkörper 110 drehbar zu lagern, ist ein Wälzlager 145 vorgesehen, welches einen Innenring und einen Außenring aufweist, zwischen den Rollkörper ausgebildet sind. Dadurch wird die Tilgermasse 120 zusammen mit dem Grundkörper 110 drehbar gelagert. Das Wälzlager 145 ist ebenfalls elektrisch isoliert von dem Grundkörper 110 und der Tilgermasse 120 angeordnet. Das hat den Vorteil, dass durch das Wälzlager 145 der elektrische Strom geleitet werden kann. Hierzu können elektrisch isolierende Lagersitze oder Kunststoffteile 180 genutzt werden, die das Wälzlager elektrisch isoliert von den Grundkörper 110 und/oder der Tilgermasse 120 halten.To the absorber mass 120 together with the main body 110 A rotatable bearing is a roller bearing 145 provided, which has an inner ring and an outer ring, are formed between the rolling elements. This will make up the absorber mass 120 together with the main body 110 rotatably mounted. The roller bearing 145 is also electrically isolated from the body 110 and the absorber mass 120 arranged. This has the advantage that the rolling bearing 145 the electrical current can be conducted. For this purpose, electrically insulating bearing seats or plastic parts 180 be used, which isolates the rolling bearing electrically from the base body 110 and / or the absorber mass 120 hold.

Außerdem ist zumindest ein Kontaktelement 152 zwischen dem Innenring des Wälzlagers 145 und der Elektrode 142 ausgebildet. Das Kontaktelement 152 dient dazu, eine Spannung an die Elektrode 142 anzulegen. Beispielsweise kann der Grundkörper 110 (z.B. zusammen mit der Tilgermasse 120) auf Masse gelegt sein, während an der Elektrode 142 über das Kontaktelement 152 und das Wälzlager 145 eine positive (oder eine negative) Spannung anliegt. Da sowohl das Wälzlager 145 als auch das Kontaktelement 152 und die Elektrode 142 vom Grundkörper 110 elektrisch isoliert sind, führt das Anlegen der Spannung dazu, dass ein elektrisches Feld E zwischen der Elektrode 142 und der Tilgermasse 120 ausgebildet wird. Das Kontaktelement 152 kann als ein Schleifkontakt ausgebildet sein. Damit wird prinzipiell eine relative Drehung zwischen dem Grundkörper 110 und der Tilgermasse 120 möglich - auch wenn dies häufig vermieden werden soll. Außerdem stellt ein Schleifkontakt gerade bei Vibrationen eine sichere elektrische Verbindung her.There is also at least one contact element 152 between the inner ring of the rolling bearing 145 and the electrode 142 educated. The contact element 152 serves to apply a voltage to the electrode 142 to create. For example, the base body 110 (eg together with the absorber mass 120 ) be grounded while at the electrode 142 via the contact element 152 and the rolling bearing 145 there is a positive (or negative) voltage. Because both the rolling bearing 145 as well as the contact element 152 and the electrode 142 from the main body 110 Are electrically insulated, applying the voltage causes an electrical field E between the electrode 142 and the absorber mass 120 is trained. The contact element 152 can be designed as a sliding contact. In principle, this results in a relative rotation between the base body 110 and the absorber mass 120 possible - even if this is often to be avoided. In addition, a sliding contact creates a secure electrical connection, especially in the event of vibrations.

Über die Stärke der elektrischen Spannung und somit des dort angelegten elektrischen Feldes E kann die Viskosität der elektro-rheologischen Flüssigkeit 143 zwischen der Elektrode 142 und der Tilgermasse 120 geändert werden. Das wiederum ändert die Kopplung zwischen den Grundkörper 110 und der Tilgermasse 120.About the strength of the electrical voltage and thus the electrical field applied there E can change the viscosity of the electro-rheological fluid 143 between the electrode 142 and the absorber mass 120 be changed. This in turn changes the coupling between the base body 110 and the absorber mass 120 .

2 zeigt ein Spannfutter 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Grundkörper 110 umfasst wiederum eine Einspannvorrichtung 55 zum Einspannen eines Werkzeuges 50. An der dem Werkzeug 50 gegenüberliegenden Seite befindet sich ein Abschnitt zur Ankopplung einer Antriebsmaschine (nicht gezeigt). 2nd shows a chuck 200 according to a further embodiment of the present invention. The basic body 110 again comprises a jig 55 for clamping a tool 50 . On the tool 50 on the opposite side is a section for coupling a drive machine (not shown).

Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel aus der 1 ist in diesem Spannfutter 200 der Grundkörper 110 hülsenförmig um die Tilgermasse 120 angeordnet. Der Grundkörper 110 hat dabei eine beispielhafte runde Öffnung (z.B. eine Bohrung), in die die Tilgermasse 120 eingesetzt wird, wobei zwischen der Tilgermasse 120 und dem Grundkörper 110 wiederum ein Spalt 130 ausgebildet ist, der elektrisch isolierend wirkt. In dem Spalt 130 ist wiederum eine elektro-rheologische Flüssigkeit 143 eingebracht, um die Kopplung zwischen der Tilgermasse 120 und dem Grundkörper 110 gezielt durch ein elektrisches Feld E oder eine elektrische Spannung zu ändern. Das zugrundeliegende Prinzip ist gleich zu dem Ausführungsbeispiel aus der 1.In contrast to the embodiment from the 1 is in this chuck 200 the basic body 110 sleeve-shaped around the absorber mass 120 arranged. The basic body 110 has an exemplary round opening (e.g. a hole) into which the absorber mass 120 is used, between the absorber mass 120 and the main body 110 another gap 130 is formed, which acts electrically insulating. In the gap 130 is in turn an electro-rheological fluid 143 introduced the coupling between the absorber mass 120 and the main body 110 targeted by an electric field E or change an electrical voltage. The underlying principle is the same as the exemplary embodiment from FIG 1 .

In diesem Ausführungsbeispiel wird der Grundkörper 110 über ein Wälzlager 145 drehbar gehalten, wobei das Wälzlager 145 über elektrisch isolierte Lagersitze 180 mit dem Grundkörper 110 verbunden ist. Außerdem umfasst dieses Ausführungsbeispiel ein Kontaktelement 152 (z.B. einen Kontaktstift), welches den Innenring des Wälzlagers 145 mit der Tilgermasse 120 elektrisch verbindet. Um eine relative Drehung zwischen dem Grundkörper 110 und der Tilgermasse 120 zu erlauben, kann aber auch hier das Kontaktelement 152 als ein Schleifkontakt ausgebildet sein.In this embodiment, the base body 110 via a rolling bearing 145 held rotatably, the roller bearing 145 via electrically insulated bearing seats 180 with the main body 110 connected is. This embodiment also includes a contact element 152 (eg a contact pin), which the inner ring of the rolling bearing 145 with the absorber mass 120 electrically connects. About a relative rotation between the base body 110 and the absorber mass 120 to allow, but can also the contact element here 152 be designed as a sliding contact.

Daher ist es auch bei diesem Ausführungsbeispiel möglich, dass über das Wälzlager 145 und über das Kontaktelement 152 eine elektrische Spannung zwischen der Tilgermasse 120 und dem Grundkörper 110 angelegt wird, ohne dass ein Strom zwischen diesen Komponenten fließt. Über die Stärke der Spannung und somit des dort angelegten elektrischen Feldes E kann wiederum die Viskosität der rheologischen Flüssigkeit 143 zwischen dem Grundkörper 110 und der Tilgermasse 120 geändert werden. Das wiederum ändert die Kopplung zwischen den Grundkörper 110 und der Tilgermasse 120. Das Resonanzverhalten kann wieder gezielt geändert werden.It is therefore also possible in this exemplary embodiment that the roller bearing 145 and over the contact element 152 an electrical voltage between the absorber mass 120 and the main body 110 is applied without a current flowing between these components. About the strength of the voltage and thus the electrical field applied there E can in turn change the viscosity of the rheological fluid 143 between the base body 110 and the absorber mass 120 be changed. This in turn changes the coupling between the base body 110 and the absorber mass 120 . The resonance behavior can be specifically changed again.

Um die Tilgermasse 120 innerhalb des hülsenförmigen Grundkörpers 110 zu halten, können beispielsweise Halteelemente 161, 162 vorgesehen sein, die die Tilgermasse 120 auf einen vorbestimmten Abstand zu dem Grundkörper 110 halten. Die Halteelemente 161, 162 können beispielsweise einen Gummi- oder Kunststoffring 162 umfassen, der einen Mindestabstand sicherstellt. Außerdem ist eine weiteres Haltelement 161 an einem dem Werkzeug 50 abgewandten axialen Ende vorgesehen, um die Tilgermasse 120 drehbar zu lagern. Ein beispielhafter axialer Vorsprung 122 der Tilgermasse 120, der in dem weiteren Halteelement 161 hineinragt, kann durch das Kontaktelement 152 elektrisch kontaktiert werden.To the absorber mass 120 inside the sleeve-shaped body 110 to hold, for example holding elements 161 , 162 be provided, the absorber mass 120 at a predetermined distance from the base body 110 hold. The holding elements 161 , 162 can, for example, a rubber or plastic ring 162 that ensure a minimum distance. There is also another holding element 161 on one of the tools 50 Axial end facing away from the absorber mass 120 to be rotatably supported. A exemplary axial projection 122 the absorber mass 120 that in the further holding element 161 protrudes through the contact element 152 be electrically contacted.

Somit kann sich die Tilgermasse 120 zusammen mit dem Grundkörper 110 beim Betätigen des Werkzeugs 50 drehen. Wenn kein elektrisches Feld E anliegt, ist die Tilgermasse 120 im Wesentlichen von dem Grundkörper 110 entkoppelt oder nur leicht gekoppelt. Wenn ein elektrisches Feld E durch das Anlegen einer Spannung an das Wälzlager 145 und somit an das Kontaktelement 152 angelegt wird, ändert sich durch die Änderung der Viskosität wiederum die Kopplung zwischen der Tilgermasse 120 und dem Grundkörper 110. Auf diese Weise können wieder gezielt, dynamisch auftretende Resonanzfrequenzen durch die zusätzliche Tilgermasse 120 absorbiert oder gedämpft werden.Thus the absorber mass can 120 together with the main body 110 when operating the tool 50 rotate. If no electric field E is the absorber mass 120 essentially from the main body 110 decoupled or only slightly coupled. If an electric field E by applying a voltage to the rolling bearing 145 and thus to the contact element 152 is created, the change in viscosity in turn changes the coupling between the absorber mass 120 and the main body 110 . In this way, targeted, dynamically occurring resonance frequencies can again be generated by the additional absorber mass 120 absorbed or dampened.

Ein Vorteil der Ausführungsform aus der 2 (im Vergleich zur Ausführungsform aus der 1) besteht darin, dass nicht unbedingt eine Isolierschicht auf der Tilgermasse 120 erforderlich ist, weil die Tilgermasse 120 selbst als Elektrode fungieren kann.An advantage of the embodiment from the 2nd (compared to the embodiment from the 1 ) is that there is not necessarily an insulating layer on the absorber mass 120 is necessary because of the absorber mass 120 itself can act as an electrode.

Optional umfassen die Ausführungsbeispielen aus den 1 und 2 ebenfalls eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um gezielt eine bestimmte Spannung auf das Wälzlager 145 relativ zum Grundkörper 110 anzulegen, wobei die Spannung eine positive oder negative Spannung sein kann. In Abhängigkeit der Drehzahl des Werkzeuges 50 kann die Spannung dynamisch geändert werden.The exemplary embodiments from FIGS 1 and 2nd also a control unit, which is designed to selectively apply a specific voltage to the rolling bearing 145 relative to the body 110 the voltage can be a positive or negative voltage. Depending on the speed of the tool 50 the voltage can be changed dynamically.

3 zeigt eine grafische Darstellung einer Nachgiebigkeit in Abhängigkeit der Frequenz (z.B. der Schwingungsfrequenz oder Drehfrequenz des Werkzeuges). Beispielhaft ist eine Kurve 310 dargestellt, die eine Resonanzfrequenz bei ca. 850-900 Hz hat und die, im Wesentlichen, durch das Werkzeug 50 und Spannfutter verursacht wird, wenn die Tilgermasse 120 nicht an den Grundkörper 110 koppelt. Diese Resonanzfrequenz kann durch die Änderung der Kopplung zwischen der Tilgermasse 120 und dem Grundkörper 110 gedämpft werden. Dies kann wie folgt geschehen. Bei niedrigen Drehzahlen (deutlich unterhalb der Resonanzfrequenz, z.B. bei ca. 500 Hz), kann die Tilgermasse 120 an den Grundkörper 110 über das Anlegen der Spannung gekoppelt werden. Die resultierende Frequenzkurve ist durch die Kurve 320 dargestellt. Dieses gekoppelte System hat jedoch eine Resonanzfrequenz bei ca. 1200 Hz. Um diese Resonanz zu vermeiden, kann ab einem Punkt 315, wo sich die Kurven 310 und 320 schneiden, d.h. bei einer Frequenz von ca. 1100 Hz, die Tilgermasse 120 von dem Grundkörper 110 wieder entkoppelt werden. Damit folgt die Nachgiebigkeit bei höheren Frequenzen die Frequenzkurve 310. Diese Vorgehensweise kann fortlaufend dynamisch durchgeführt werden, um so zu einer Minimierung der Nachgiebigkeit zu erhalten. 3rd shows a graphical representation of a compliance depending on the frequency (eg the oscillation frequency or rotational frequency of the tool). A curve is an example 310 shown, which has a resonance frequency at about 850-900 Hz and which, essentially, by the tool 50 and chuck is caused when the absorber mass 120 not to the main body 110 couples. This resonance frequency can be changed by changing the coupling between the absorber mass 120 and the main body 110 be dampened. This can be done as follows. At low speeds (well below the resonance frequency, e.g. at approx. 500 Hz), the absorber mass can 120 to the main body 110 be coupled via the application of the voltage. The resulting frequency curve is through the curve 320 shown. However, this coupled system has a resonance frequency at approx. 1200 Hz. To avoid this resonance, you can start at one point 315 where the curves are 310 and 320 cut, ie at a frequency of approximately 1100 Hz, the absorber mass 120 from the main body 110 be decoupled again. The compliance at higher frequencies thus follows the frequency curve 310 . This procedure can be carried out continuously dynamically in order to minimize the flexibility.

Ein Vorteil der Verwendung von elektro-rheologischen Flüssigkeiten 143 ist, dass deren Viskosität innerhalb Millisekunden geändert werden kann. Dadurch kann die dynamische Eigenschaft des Spannfutters schnell angepasst werden. Durch das schnelle Ein- und Ausschalten kann eine gewünschte Zielnachgiebigkeit erreicht werden.An advantage of using electro-rheological fluids 143 is that their viscosity can be changed within milliseconds. This allows the chuck's dynamic properties to be quickly adjusted. The desired flexibility can be achieved by quickly switching on and off.

Ein weiterer Vorteil von Ausführungsbeispielen besteht darin, dass die Auskraglänge des Werkzeugs nicht vergrößert werden muss. Die Stromübertragung zur Anlegung des elektrischen Feldes E erfolgt mittels eines Schleifrings bzw. Wälzlagers.Another advantage of exemplary embodiments is that the projecting length of the tool does not have to be increased. The power transmission for the application of the electric field E takes place by means of a slip ring or roller bearing.

Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The features of the invention disclosed in the description, the claims and the figures can be essential for realizing the invention both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteReference list

5050
WerkzeugTool
100, 200100, 200
SpannfutterChuck
110110
GrundkörperBasic body
120120
TilgermasseAbsorber mass
130130
Spaltgap
140140
KopplungsmittelCoupling agent
141141
Isolierschicht/IsolierelementInsulating layer / insulating element
142142
Elektrodeelectrode
143143
elektro-rheologische Flüssigkeitelectro-rheological fluid
145145
Wälzlagerroller bearing
150150
Mittel zum Anlegen eines elektrischen FeldesMeans for applying an electric field
152152
KontaktelementeContact elements
161,162161.162
Halteelement(e)Holding element (s)
171, 172171, 172
Dichtungselement(e)Sealing element (s)
180180
elektrisch isolierte Lagersitze/Kunststoffteileelectrically insulated bearing seats / plastic parts
EE
elektrisches Feldelectric field

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 5957016 [0003]US 5957016 [0003]

Claims (11)

Spannfutter (100; 200) für ein drehbares Werkzeug (50), mit: - einem Grundkörper (110) zum Einspannen des Werkzeuges (50); - zumindest eine Tilgermasse (120) zum Absorbieren von Schwingungen infolge von Drehungen des Werkzeuges (50); - einem Spalt (130), der den Grundkörper (110) von der Tilgermasse (120) in einer radialen Richtung trennt; - Kopplungsmitteln (140), die eine elektro-rheologische Flüssigkeit (143) in dem Spalt (130) aufweisen; und - Mitteln (150) zum Ausbilden eines elektrischen Feldes (E) in der elektro-rheologischen Flüssigkeit (143), um eine radiale Kopplung zwischen der Tilgermasse (120) und dem Grundkörper (110) zu ändern und somit die Schwingungen zu absorbieren.Chuck (100; 200) for a rotatable tool (50), with: - A base body (110) for clamping the tool (50); - At least one absorber mass (120) for absorbing vibrations as a result of rotations of the tool (50); - a gap (130) which separates the base body (110) from the absorber mass (120) in a radial direction; - coupling means (140) having an electro-rheological fluid (143) in the gap (130); and - Means (150) for forming an electric field (E) in the electro-rheological fluid (143) in order to change a radial coupling between the absorber mass (120) and the base body (110) and thus to absorb the vibrations. Spannfutter (100; 200) nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (110) und die zumindest eine Tilgermasse (120) voneinander trennbar sind.Chuck (100; 200) after Claim 1 , The base body (110) and the at least one absorber mass (120) being separable from one another. Spannfutter (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die zumindest eine Tilgermasse (120) sich hülsenförmig um den Grundkörper (110) herum erstreckt und die Kopplungsmittel (140) eine Isolierschicht (141) und eine Elektrode (142) aufweisen, wobei die Isolierschicht (141) mit einer Seite auf dem Grundkörper (110) oder auf der zumindest einen Tilgermasse (120) angeordnet ist und auf einer gegenüberliegenden Seite die Elektrode (142) ausgebildet ist, sodass die Elektrode (142) der elektro-rheologischen Flüssigkeit (143) zugewandt ist.Chuck (100) after Claim 1 or Claim 2 , wherein the at least one absorber mass (120) extends in a sleeve-like manner around the base body (110) and the coupling means (140) have an insulation layer (141) and an electrode (142), the insulation layer (141) having one side on the base body (110) or on the at least one absorber mass (120) and the electrode (142) is formed on an opposite side, so that the electrode (142) faces the electro-rheological fluid (143). Spannfutter (100) nach Anspruch 3, das weiter Folgendes aufweist: ein Wälzlager (145) mit einem Innenring, Rollelementen und einem Außenring zur Lagerung der zumindest einen Tilgermasse (120), wobei das Wälzlager (145) von dem Grundkörper (110) und der zumindest einen Tilgermasse (120) elektrisch isoliert ist, und wobei die Mittel (150) zum Anlegen des elektrischen Feldes (E) ein Kontaktelement (152) aufweisen, das den Innenring des Wälzlagers (145) mit der Elektrode (142) elektrisch verbindet.Chuck (100) after Claim 3 , further comprising: a roller bearing (145) with an inner ring, rolling elements and an outer ring for mounting the at least one damper mass (120), the roller bearing (145) being electrically connected to the base body (110) and the at least one damper mass (120) is insulated, and wherein the means (150) for applying the electric field (E) have a contact element (152) which electrically connects the inner ring of the roller bearing (145) to the electrode (142). Spannfutter (100) nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, das weiter Folgendes aufweist: zumindest ein Dichtungselement (171, 172), das ausgebildet ist, um die zumindest eine Tilgermasse (120) oder den Grundkörper (110) elektrisch isoliert in einem vorbestimmten Abstand von der Elektrode (142) zu halten und den Spalt (130) dichtend abzuschließen.Chuck (100) after Claim 3 or Claim 4 , further comprising: at least one sealing element (171, 172) which is designed to keep the at least one absorber mass (120) or the base body (110) electrically insulated at a predetermined distance from the electrode (142) and the gap (130) to be sealed. Spannfutter (200) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Grundkörper (110) sich hülsenförmig um die zumindest eine Tilgermasse (120) herum erstreckt und die Kopplungsmittel (140) zumindest ein Halteelement (161,162) aufweisen, um die zumindest eine Tilgermasse (120) und den Grundkörper (110) getrennt durch den Spalt (130) zu halten.Chuck (200) after Claim 1 or Claim 2 , wherein the base body (110) extends in a sleeve shape around the at least one absorber mass (120) and the coupling means (140) have at least one holding element (161, 162) around which the at least one absorber mass (120) and the base body (110) are separated by the Keep gap (130). Spannfutter (200) nach Anspruch 6, das weiter Folgendes aufweist: ein Wälzlager (145) mit einem Innenring, Rollelementen und einem Außenring zur Lagerung des Grundkörpers (110), wobei das Wälzlager (145) von dem Grundkörper (110) elektrisch isoliert ist, und wobei die Mittel (150) zum Anlegen des elektrischen Feldes (E) ein Kontaktelement (152) aufweisen, das den Innenring des Wälzlagers (145) mit der zumindest einen Tilgermasse (120) elektrisch verbindet.Chuck (200) after Claim 6 , further comprising: a roller bearing (145) with an inner ring, rolling elements and an outer ring for mounting the base body (110), the roller bearing (145) being electrically insulated from the base body (110), and wherein the means (150) have a contact element (152) for applying the electric field (E), which electrically connects the inner ring of the rolling bearing (145) to the at least one absorber mass (120). System zur Absorption von Schwingungen eines drehbaren Werkzeuges, mit: - einem Spannfutter (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und - einer Steuereinheit, die ausgebildet ist, um ansprechend auf Schwingungen des Werkzeuges (50) ein elektrisches Feld (E) in der elektro-rheologischen Flüssigkeit (143) auszubilden, um die Schwingungen zu absorbieren.System for the absorption of vibrations of a rotating tool, with: - A chuck (100; 200) according to one of the preceding claims; and - A control unit which is designed to form an electric field (E) in response to vibrations of the tool (50) in the electro-rheological fluid (143) in order to absorb the vibrations. System nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um eine Resonanz des sich drehenden Werkzeugs (50) zu detektieren und ansprechend darauf, das elektrische Feld (E) in der elektro-rheologischen Flüssigkeit (143) zu ändern.System according to Claim 8 , wherein the control unit is designed to detect a resonance of the rotating tool (50) and in response to changing the electric field (E) in the electro-rheological fluid (143). Verfahren zum Absorbieren einer Schwingung eines drehbaren Werkzeuges, dass durch ein Spannfutter (100; 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 gehalten wird, mit: Ändern einer elektrischen Spannung, die über der elektro-rheologischen Flüssigkeit (143) in dem Spalt (130) abfällt, um eine Kopplung zwischen dem Grundkörper (110) und der zumindest einen Tilgermasse (120) zu ändern und dadurch Schwingungen bestimmter Frequenzen zu dämpfen.Method for absorbing a vibration of a rotatable tool that by a chuck (100; 200) according to one of the Claims 1 to 7 is maintained with: changing an electrical voltage that drops across the electro-rheological fluid (143) in the gap (130) in order to change a coupling between the base body (110) and the at least one absorber mass (120) and thereby vibrations attenuate certain frequencies. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ändern der elektrischen Spannung in Abhängigkeit einer Schwingung oder einer Drehfrequenz des Werkzeuges (50) derart durchgeführt wird, dass eine frequenzabhängige Nachgiebigkeit minimiert wird.Procedure according to Claim 10 The electrical voltage being changed as a function of an oscillation or a rotational frequency of the tool (50) in such a way that frequency-dependent compliance is minimized.
DE102018133252.1A 2018-12-20 2018-12-20 Chuck and method for absorbing vibrations Pending DE102018133252A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018133252.1A DE102018133252A1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Chuck and method for absorbing vibrations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018133252.1A DE102018133252A1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Chuck and method for absorbing vibrations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018133252A1 true DE102018133252A1 (en) 2020-06-25

Family

ID=70969688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018133252.1A Pending DE102018133252A1 (en) 2018-12-20 2018-12-20 Chuck and method for absorbing vibrations

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018133252A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114248192A (en) * 2022-03-02 2022-03-29 宁波自由者汽车部件有限公司 Hub machining axial safety positioning device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5957016A (en) 1997-04-11 1999-09-28 Sandia Corporation Method and apparatus for suppressing regenerative instability and related chatter in machine tools
DE102009051849A1 (en) * 2009-10-28 2011-05-05 Nagel Maschinen- Und Werkzeugfabrik Gmbh Method for stretching workpiece in workpiece supporting device, particularly for stretching workpiece in honing machine, involves determining workpiece retaining element provided at framework
DE102017122536A1 (en) * 2017-09-28 2018-09-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Fixing device for fixing a workpiece and method for fixing the workpiece with the fixing device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5957016A (en) 1997-04-11 1999-09-28 Sandia Corporation Method and apparatus for suppressing regenerative instability and related chatter in machine tools
DE102009051849A1 (en) * 2009-10-28 2011-05-05 Nagel Maschinen- Und Werkzeugfabrik Gmbh Method for stretching workpiece in workpiece supporting device, particularly for stretching workpiece in honing machine, involves determining workpiece retaining element provided at framework
DE102017122536A1 (en) * 2017-09-28 2018-09-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Fixing device for fixing a workpiece and method for fixing the workpiece with the fixing device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114248192A (en) * 2022-03-02 2022-03-29 宁波自由者汽车部件有限公司 Hub machining axial safety positioning device
CN114248192B (en) * 2022-03-02 2022-05-13 宁波自由者汽车部件有限公司 Hub machining axial safety positioning device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60308014T2 (en) DAMPING DEVICE FOR VIBRATING VIBRATIONS
EP1222984B1 (en) Clamping chuck for clamping tools by shrink fit
EP2944421B1 (en) Damping device for a spindle of a grinding machine, and grinding machine including a damping device
DE69612165T2 (en) Vibration damper with grooves and ER fluids
DE102012215039A1 (en) Tool holder, in particular for a thread-generating tool
WO2015139857A1 (en) Hydraulic bushing
DE202006016948U1 (en) Device for damping vibrations of a steering wheel or a gasbag module comprises an adjustable control element which cooperates with the damping element and alters the natural frequency of the device
WO2019016161A1 (en) Damping device and tool-holding device having such a damping device
DE102018133252A1 (en) Chuck and method for absorbing vibrations
EP2863521A2 (en) Electronically commutatable electric motor with low vibration and low noise bearing
DE112006003063B4 (en) jig
EP0127879A1 (en) Wire race rolling bearing
DE4133419C2 (en) Active vibration damping device and absorption device
DE102010043141B3 (en) Spring device for axial suspension of two components movable against each other in an axial direction, has connection section, which is stationary to element of two elements in axial directions
DE10213627B4 (en) Hydraulically damping rubber mount
WO2019192768A1 (en) Spindle drive for a closure element of a motor vehicle
DE102019209684A1 (en) Hydraulic chucks
DE102017128892B4 (en) Tool alignment device
DE10147581C1 (en) Chuck for changeable tool has alignment seat in form of ball bushing and two compression springs in boring
AT520081B1 (en) Machine tool, and method for machining a workpiece
DE102020208513A1 (en) Spindle for a spindle drive of an actuator of a steer-by-wire steering device of a motor vehicle and method for influencing the vibration behavior of such a spindle
DE102007052848A1 (en) Device for damping vibrations of a steering wheel or a gasbag module comprises an adjustable control element which cooperates with the damping element and alters the natural frequency of the device
EP3738700B1 (en) Hydraulic clamping holder for tool/workpiece
EP2527672A1 (en) Electrodynamic machine comprising a shaft supported by a three point bearing and use of a third bearing for supporting a shaft
WO2017182327A1 (en) Hydraulic expanding chuck device

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified