DE3212759A1 - Rotating clamping device - Google Patents
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Abstract
Description
Kaiser-Fr.ednch-Rmi; 70 η " "DlPl.-ING. WOLFRAM WATZKEKaiser-Fr.ednch-Rmi; 70 η "" DlPl. -ING. WOLFRAM WATZKE
π 'MV nnssr.i IHiRi π ~ ·(- mn., inc HFINZ I . RINGπ 'MV nnssr.i IHiRi π ~ · (- mn., inc HFINZ I. RING
KURt)I5EAN ΓΛΙΙ.ΝΙ Al HIRNLOSKURt) I 5 EAN ΓΛΙΙ.ΝΙ Al BRAINLESS
Unser Zeichen: 23 157 Datum: ς Ap;pi]_ 1Q82Our reference: 23 157 Date: ς Ap; pi] _ 1Q82
Paul Forkardt GmbH & Co.,KG,Rosenstr.44-46, 4000 Düsseldorf 1.Paul Forkardt GmbH & Co., KG, Rosenstrasse 44-46, 4000 Düsseldorf 1.
Umlaufende SpannvorrichtungCircumferential clamping device
Die Erfindung betrifft eine umlaufende Spannvorrichtung mit mindestens einem das jeweilige Werkstück spannenden Spannelement und mit einem Spannkraftaufnehmer zur Erfassung der jeweiligen Spannkraft.The invention relates to a rotating clamping device with at least a clamping element that clamps the respective workpiece and with a Clamping force transducer for recording the respective clamping force.
Es sind bereits umlaufende Spannvorrichtungen mit mehreren Spannelementen der voranstehend beschriebenen Art bekannt, bei denen in jedem Spannelement in der Nähe der Einspannfläche für das Werkstück,ein Spannkraftaufnehmer angeordnet ist. Mittels dieser Kraftaufnehmer wird die zwischen der Spannvorrichtung und dem Werkstück auftretende Kraft ermittelt, angezeigt und bei Bedarf auch für Regelzwecke verwendet, insbesondere um die jeweils erforderliche Spannkraft den im Einzelfall vorliegenden Forderungen anzupassen.There are already rotating clamping devices with several clamping elements of the type described above known, in which in each clamping element in the vicinity of the clamping surface for the workpiece, a Clamping force transducer is arranged. By means of these force transducers, the force occurring between the clamping device and the workpiece is measured Force is determined, displayed and, if necessary, also used for control purposes, in particular to determine the clamping force required in each case Adapt existing requirements on a case-by-case basis.
Bei einer vetteren bekannten Ausführung einer umlaufenden Spannvorrichtung der eingangs beschriebenen Art mit aus Grund- und Aufsatzbacken bestehenden Spannelementen sind die Befestigungsschrauben zwischen Grund- und Aufsatzbacken als Dehnschrauben ausgeführt, weiche durch dfe Anbringung von Dehnmeßstreifen zu Kraftaufnehmern ausgebildet sind.In a cousin known version of a revolving clamping device The fastening screws are of the type described above with clamping elements consisting of base and top jaws designed as expansion screws between the base and top jaws, soft Formed into force transducers by attaching strain gauges are.
Bei beiden bekannten Ausführungen ergibt sich der Nachteil, daß es in der Praxis schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist die relativ kleinen, an den Spannelementen ermittelten Meßwerte von der umlaufenden Spannvorrichtung nach außen an ein stillstehendes Anzeige- und MeßgerätIn both known designs there is the disadvantage that it is in In practice, difficult, if not impossible, is the relatively small measurement values determined on the clamping elements from the rotating clamping device to the outside of a stationary display and measuring device
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abzuführen, zumal die Aufsatzbacken der Spannelemente gegenüber den Grundbacken zwecks Anpassung an unterschiedliche Werkstückdurchmesser in radialer-Richtung versetzbar ausgeführt sein müssen. Bei einem derartigen Versatz oder Wechsel der Aufsatzbacken besteht die Gefahr, daß die elektrischen Verbindungen beeinträchtigt werden, die erforderlich sind, um die Meßwerte von den Spannkraftaufnehmern durch den Putterkörper hindurch in das ortsfeste Gerät weiterzuleiten.dissipate, especially since the top jaws of the clamping elements compared to the Base jaws must be designed to be displaceable in the radial direction in order to adapt to different workpiece diameters. At a Such an offset or change of the top jaws there is a risk of that the electrical connections are impaired, which are necessary to the readings from the clamping force transducers through the Forward putter body through into the stationary device.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausführungen liegt darin, daß bei ihnen aktive Kräfte an bewegten Teilen gemessen werden, so daß nicht nur flexible Leitungen oder schleifende Übertragungen der Meßwerte erforderlich sind, sondern die Messungen unvermeidbar auch Einflüssen unterworfen sind, die aus Reibungskräften und Verschleiß herrühren, zumal es sich bei den Getrieben in umlaufenden Spannvorrichtungen um höchstbelastete Bauteile handelt.Another disadvantage of the known designs is that with active forces on moving parts are measured, so that not only flexible cables or dragging transfers of the measured values are required, but the measurements are inevitably also subject to influences resulting from frictional forces and wear, especially since the gears in revolving clamping devices are highly stressed components.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine praxisgerechte und für den rauhen Alltagsbetrieb geeignete Anordnung der Spannkraftaufnehmer in der umlaufenden Spannvorrichtung zu schaffen, die einerseits Schwierigkeiten bei der Übertragung der gemessenen Werte vermeidet· und andererseits verfälschende Beeinflussungen beim Zustandekommen der Meßwerte ausschaltet.The invention is based on the object of providing a practical arrangement of the clamping force transducers that is suitable for rough everyday use in the rotating clamping device, which on the one hand avoids difficulties in transferring the measured values and on the other hand, falsifying influences when the Switches measured values off.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkraftaufnehmer an einer einer Verformung durch die Spannkraft unterworfenen Stelle des Putterkörpers angeordnet ist.The solution to this problem by the invention is thereby characterized in that the clamping force transducer is arranged at a point of the putter body which is subjected to deformation by the clamping force is.
Mit diesem Vorschlag der Erfindung werden nicht mehr die zu den voranstehend geschilderten Schwierigkeiten führenden Messungen aktiver Kräfte durchgeführt; stattdessen werden ReaktionsVerformungen im Futterkörper gemessen und als Maß für die in der Spannvorrichtung auftretenden Spann- und Fliehkräfte verwendet. Hierdurch entfällt nicht nur eine Beeinflussung der Meßwerte durch Verschleiß und Reibung, sondern es werden auch die bei den bekannten Ausführungen vorhandenen Probleme bei der Meßwertübertragung und beiWith this proposal of the invention, there are no longer any of the above Measurements of active forces leading to the difficulties described carried out; instead, reaction deformations in the chuck body are measured and used as a measure of the clamping and centrifugal forces occurring in the clamping device. This not only avoids influencing the measured values Wear and friction, but also the problems with the transmission of measured values and with the known designs
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der Unterbringung der Spannkraftaufnehmer vermieden. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung steht ausreichend Raum für eine geschützte Unterbringung der Spannkraftaufnehmer zur Verfügung. Außerdem könen die Leitungen zur Übertragung der Meßwerte fest verlegt und beispielsweise durch Vergießen zuverlässig geschützt werden.the accommodation of the clamping force transducer avoided. In the embodiment according to the invention, there is sufficient space for a protected one Accommodation of the clamping force transducer available. In addition, the lines for the transmission of the measured values can be permanently laid and be reliably protected, for example, by potting.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die durch Dehnmeßstreifen gebildeten Spannkraftaufnehmer an einem Verbindungsstück des Futterkörpers angeordnet, welches am radial .innen liegenden Ende der Backenführungen benachbarte Segmente des Futterkörpers miteinander verbindet. An dieser Stelle des Futterkörpers treten bei einer Belastung durch Spannkraft und Fliehkräfte Belastungen im Sinne eines Aufweitens des Futterkörpers auf, die zur Ermittlung der gewünschten Kräfte besonders gut geeignet sind.In a preferred embodiment of the invention, they are through Strain gauges formed clamping force transducer arranged on a connecting piece of the chuck body, which is located on the radially .innen The end of the jaw guides connects adjacent segments of the chuck body. Step at this point on the chuck body when stressed by clamping force and centrifugal forces, loads in the sense of expanding the chuck body, which are used to determine the desired forces are particularly well suited.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die durch Dehnmeßstreifen gebildeten Spannkraftaufnehmer an der radial innenliegende Kante der hinteren Backenführungsflächen des Futterkörpers angeordnet. Auch diese im Bereich des hinteren Endes der Bohrung für den Futterkolbendurchgang und/oder an der Planfläche für die hintere Backenführung angeordneten Dehnmeßstreifen sind besonders gut in der Lage, aus der Spannkraft und den Fliehkräften herrührede Belastungen des Futterkörpers zu erfassen.In an alternative embodiment of the invention, they are through Tension force transducer formed by strain gauges on the radially inner edge of the rear jaw guide surfaces of the chuck body arranged. Also this in the area of the rear end of the bore for the chuck piston passage and / or on the flat surface for the Strain gauges arranged in the rear jaw guide are particularly capable of deriving from the clamping force and the centrifugal forces To record loads on the chuck body.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:Two embodiments of the invention are shown in the drawing, namely show:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels anhand eines Dreibackenfutters,Fig. 1 is a front view of a first embodiment based on a three-jaw chuck,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Dreibackenfutter gemäß der Schnittlinie II-II in Fig.l undFig. 2 shows a cross section through the three-jaw chuck according to the section line II-II in Fig.l and
Fig. 3 einen der Fig.2 entsprechenden Querschnitt einer zweiten Ausführungsform.FIG. 3 shows a cross-section corresponding to FIG. 2 of a second Embodiment.
Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die umlaufende SpannvorrichtungIn both exemplary embodiments, the rotating clamping device is
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als kraftbetätigtes Dreibackenfutter dargestellt, bei welchem in einem Futterkörper 1 drei Spannbacken radial beweglich geführt sind. Die Spannbacken bestehen jeweils aus einer Grundbacke 2. und einer Aufsatzbacke 3, die auswechselbar und in radialer Richtung verstellbar auf der zugehörigen Grundbacke 2 befestigt ist. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Aufsatzbacken 3 in dsr Frontansicht der Fig.l weggelassen. Bei beiden Ausführungsformen erfolgt die Verbindung zwischen Grundbacken 2 und Aufsatzbacken 3 über eine Spitzverzahnung; die Trennstelle zwischen Grund- und Aufsatzbacken ist mit strichpunktierten Linien angedeutet. Die zur Befestigung verwendeten Backenbefestigungsschrauben sind nicht dargestellt. shown as a power-operated three-jaw chuck, in which three clamping jaws are guided radially movable in a chuck body 1 are. The clamping jaws each consist of a base jaw 2 and a top jaw 3, which are interchangeable and in the radial direction adjustable on the associated base jaw 2 is attached. For the sake of clarity, the top jaws 3 are in dsr Front view of Fig.l omitted. In both embodiments, the connection between base jaws 2 and top jaws 3 takes place via a serration; the point of separation between the base and top jaws is indicated with dot-dash lines. The for Jaw fastening screws used for fastening are not shown.
Um die Verstellung der radial im Futterkörper 1 geführten C-rundbacken 2 zu erzielen, wird bei beiden Ausführungsformen ein Futterkolben 4 verwendet, der in einer zentralen Bohrung des Futterkörpers 1 axial beweglich geführt ist. Die Axialbewegung des Futterkolbens 4 wird von einer auf der Zeichnung nicht dargestellten Kraftbetätigung erzeugt, die über eine ebenfalls in der Zeichnung weggelassene Zugstange mit dem Futterkolben 4 verbunden ist. Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Zugschraube 5, durch welche der Futterkolben H mit der nicht dargestellten Zugstange verbunden wird. Das vordere Ende der zentrischen Bohrung des Futterkörpers 1 ist durch einen Deckel 6 verschlossen.In order to achieve the adjustment of the C-round jaws 2 guided radially in the chuck body 1, a chuck piston 4 is used in both embodiments, which is axially movably guided in a central bore of the chuck body 1. The axial movement of the chuck piston 4 is generated by a power actuation, not shown in the drawing, which is connected to the chuck piston 4 via a pull rod that has also been omitted in the drawing. Figures 2 and 3 show a tension screw 5 by which the chuck piston H is connected to the tie rod, not shown. The front end of the central bore of the chuck body 1 is closed by a cover 6.
Die Umlenkung der Axialbewegung des Futterkolbens H in eine Radialbewegung der Grundbacken 2 erfolgt bei den beiden Ausführungsbeispielen durch ein sogenanntes Keilhakengetriebe. Dieses besteht aus am radial innenliegenden Ende der Grundbacken 2 ausgebildeten Keilhaken, die in entsprechend ausgebildete Keilaufnahmen des Futterkolb' 4 eingreifen. Ein derartigs Keilhakengetriebe ist in verschiedenen Ausführungen bekannt, so daß auf eine weitere Erläuterung an dieser Stelle verzichtet werden kann.The deflection of the axial movement of the chuck piston H into a radial movement of the base jaws 2 takes place in the two exemplary embodiments by a so-called wedge-hook gear. This consists of wedge hooks formed on the radially inner end of the base jaws 2, which engage in correspondingly formed wedge receptacles of the chuck piston 4. Such a wedge-hook gear is known in various designs, so that a further explanation can be dispensed with at this point.
Wenn beispielsweise bei einer Außenspannung eines Werkstückes zwisch· den Aufnatzbacken 3 der Futterkolben L\ beim ersten AusfUhrun^sbei-If, for example, when a workpiece is externally clamped between the top jaws 3, the chuck piston L \ during the first execution
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spiel gemäß Fig. 2 in der Zeichnung nach links gezogen wird, bewirkt die auf diese Weise aufgebrachte Spannkraft, daß der Futterkörper im Sinne einer Aufweitung in radialer Richtung belastet wird. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind die Backenführungen für die Grundbacken 2 nicht bis zur abgestuften, durchgehenden Zentralbohrung des Futterkörpers 1 durchgeführt. Die Backenführungen 7 enden an einem Verbindungsstück 8, welches js^eils zwei benachbarte Segmente 9 des Futterkörpers verbindet, die zwischen den.Backenführungen 7 des Futterkörpers 1 liegen. Diese Segmente 9 unterliegen beim Umlauf des Futterkörpers 1 einer Fliehkraft Fc, die ifi Fig. 1 der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist. Auch die Auswirkungen dieser Fliehkraft Fc auf das Spannfutter und damit die Spannkraft machen sich im Verbindungsstück 8 des Futterkörpers 1 in der Art von Dehnbeanspruchungen bemerkbar.game according to FIG. 2 is pulled to the left in the drawing, causes the clamping force applied in this way that the chuck body is loaded in the sense of an expansion in the radial direction. At the Embodiment according to FIGS. 1 and 2, the jaw guides for the base jaws 2 are not up to the stepped, continuous Central drilling of the chuck body 1 carried out. The jaw guides 7 end at a connecting piece 8, which js ^ eils two adjacent Segments 9 of the chuck body connects between the jaw guides 7 of the chuck body 1 lie. When the chuck body 1 rotates, these segments 9 are subject to a centrifugal force Fc, as shown in FIG. 1 the drawing is indicated by arrows. Also the effects of this centrifugal force Fc on the chuck and thus the clamping force make themselves felt in the connection piece 8 of the chuck body 1 in the form of stretching stresses.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist an einem der Verbindungsstücke 8 ein Spannkraftaufnehmer angeordnet, und zwar durch Verwendung mindestens eines Dehnmeßstreifens 10. Beirr. Ausführungsbeispiel sind zwei Dehnmeßstreifen 10 angeordnet; mit diesen lassen sich die Verformungen messen, die infolge der Reaktionskraft im Futterkörper aufgrund der aktiven Spannkräfte und Fliehkräfte entstehen. Da die Dehnmeßstreifen 10 an einem Teil des Futterkörpers 1 angeordnet sind und damit keiner Relativbewegung unterliegen, entfallen negative Einflüsse aufgrund von Reibung und Bewegungsspiel. Außerdem lassen sich die zur übertragung der Meßwerte erforderlichen Leitungen 11 günstig und geschützt verlegen. Diese Leitungen sind in der Zeichnung lediglich schematisch angedeutet.In the embodiment of FIGS. 1 and 2 is on one of the connecting pieces 8 a clamping force transducer is arranged by using at least one strain gauge 10. Beirr. Embodiment two strain gauges 10 are arranged; let with these measure the deformations that arise as a result of the reaction force in the chuck body due to the active clamping forces and centrifugal forces. Since the strain gauges 10 are arranged on a part of the chuck body 1 and are therefore not subject to any relative movement, they are omitted negative influences due to friction and play. In addition, the necessary for the transmission of the measured values Lay cables 11 cheaply and in a protected manner. These lines are only indicated schematically in the drawing.
Deim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die einen Spannkraftaufnehmer bildenden Dehnmeßstreifen. 12 an der radial innenliegenden Kante der hinteren Backenführungsfläche 13 angeordnet. Das Ausführungsbeispiel zeigt je einen Dehnmeßstreifen 12 in einer Vertiefung der hinteren Backenführungsfläche 13 und an der Wandung 14 für die Bohrung des Futterkolbens 4.The second embodiment according to FIG. 3 is one of the clamping force transducers forming strain gauges. 12 arranged on the radially inner edge of the rear jaw guide surface 13. That The embodiment shows a strain gauge 12 in a recess the rear jaw guide surface 13 and on the wall 14 for the bore of the chuck piston 4.
Auch bei einer Anordnung mindestens eines Dehnmeßstreifens 12 in der in Fig. 3 gezeichneten Art v/erden die im Beispiel gezeigten Dehnmeßstreifen 12 zur Messung von Reak-Even with an arrangement of at least one strain gauge 12 of the type shown in FIG. 3, those shown in the example are grounded Strain gauges 12 for measuring reac-
tionsverformungen herangezogen, die sich aufgrund der Spannkraft und der Fliehkräfte ergeben. Bei einer Belastung durch Spannkraft und/oder Fliehkraft unterliegt auch die radial innenliegende Kante der hinteren Backenführungsflächen 13 einer Aufweitbeanspruchung, so daß die Dehnmeßstreifen 12 Meßwerte liefern, mit denen über die Reaktionskräfte die aktiven Spann- und Fliehkräfte ermittelt- werden können. -tion deformations are used, which result from the clamping force and the centrifugal forces. When stressed by tension and / or centrifugal force, the radially inner edge of the rear jaw guide surfaces 13 is also subject to expansion stress, so that the strain gauges 12 deliver measured values with which the active tension and centrifugal forces are determined via the reaction forces can. -
Mit der voranstehend erläuterten Konstruktion lassen sicli nicht nur die jeweiligen Spannkräfte bei im Voranstehenden angenommenen Außenspannungen der Werkstücke ermitteln, sondern selbstverständlich auch die entsprechenden Spannkräfte bei Innenspannungen. In diesem Fall wird der Futterkörper durch die Spannkraft zusammengedrückt und durch die Fliehkraft aufgeweitet, was bei der Ermittlung zu berücksichtigen ist.With the construction explained above, you can not leave only determine the respective clamping forces with the above assumed external stresses of the workpieces, but of course also the corresponding tension forces for internal tension. In this case, the chuck body is compressed by the clamping force and expanded by centrifugal force, which must be taken into account when determining.
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Claims (3)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: STEINBERGER, JOSEF, 40231 DUESSELDORF, DE |
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| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ROEHM GMBH, 89567 SONTHEIM, DE |
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| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |