DE3212759C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine umlaufende Spannvorrichtung mit mehreren das jeweilige Werkstück spannenden, in einem Futter­ körper geführten Spannelementen und mit einem Spannkraftauf­ nehmer zur Erfassung der jeweiligen Spannkraft.

Aus der DE-OS 28 46 337 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 Spannkraftauf­ nehmer 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.

Bei einer weiteren bekannten Ausführung (Tischvorlage für VDW/VDI-Sitzung des Drehfutterausschusses am 24. Oktober 1975 vom Institut für Werzeugmaschinen und Fertigungstechnik der Technischen Universität Berlin, S. 11 bis 14, Bilder 19 bis 21) einer umlaufenden Spannvorrichtung der eingangs beschriebenen Art mit aus Grund- und Aufsatzbacken bestehenden Spannelementen sind die Befestigungsschrauben zwischen Grund- und Aufsatzbacken als Dehnschrauben ausgeführt, welche durch die Anbringung von Dehnmeßstreifen zu Kraftaufnehmern ausgebildet sind.

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 innerhalb der umlaufenden Spannvorrichtung zu übertragen, zumal die Aufsatzbacken der Spannelemente gegenüber den Grundbacken zwecks Anpassung an unterschiedliche Werkstückdurchmesser in radialer Richtung versetzbar ausgeführt sein müssen. Bei einem derartiger Versatz oder Wechsel der Aufsatzbacken besteht die Gefahr, daß die elektrischen Verbindungen beeinträchtigt werden, die erforderlich sind, um die Meßwerte von den Spannkraftauf­ nehmern durch den Futterkörper hindurch an diejenige Stelle der umlaufenden Spannvorrichtung zu übertragen, von der sie an ein stillstehendes Anzeige- und Meßgerät abgeführt werden.

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 Über­ tragungen der Meßwerte erforderlich sind, sondern die Messungen unvermeidbar auch Einflüssen unterworfen sind, die aus Reibungs­ kräften und Verschleiß herrühren, zumal es sich bei den Ge­ trieben in umlaufenden Spannvorrichtungen um höchstbelastete Bauteile handelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine praxisgerechte und für den rauhen Alltagsbetrieb geeignete Anordnung der Spann­ kraftaufnehmer in der umlaufenden Spannvorrichtung zu schaffen, die einerseits Schwierigkeiten bei der Übertragung der ge­ messenen Werte innerhalb der Spannvorrichtung vermeidet und andererseits verfälschende Beeinflussungen beim Zustandekommen der Meßwerte ausschaltet.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, daß der Spannkraftaufnehmer an einer einer Verformung durch die Spannkraft unterworfenen Stelle des Futterkörpers angeordnet ist.

Mit diesem Vorschlag der Erfindung werden nicht mehr die zu den voranstehend geschilderten Schwierigkeiten führenden Messungen aktiver Kräfte durchgeführt; statt dessen werden Reaktionsver­ formungen 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 innerhalb der umlaufenden Spannvorrichtung und bei der Unterbringung der Spannkraftaufnehmer vermieden. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung steht ausreichend Raum für eine geschützte Unterbringung der Spannkraftaufnehmer zurVerfügung. Außerdem können die Leitungen zur Übertragung der Meßwerte innerhalb der Spannvorrichtung fest verlegt und beispielsweise durch Vergießen zuverlässig geschützt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die durch Dehnmeßstreifen gebildeten Spannkraftaufnehmer an einem Verbindungsstück des Futterkörpers angeordnet, welches am radial innenliegenden Ende der vorhandenen 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.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die durch Dehnmeßstreifen gebildeten Spannkraftaufnehmer an der radial innenliegenden Kante einer hinteren Backenführungsfläche 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 Dehnmeß­ streifen sind besonders gut in der Lage, aus der Spannkraft und den Fliehkräften herrührende Belastungen des Futterkörpers zu erfassen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dar­ gestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels anhand eines Dreibackenfutters,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Dreibackenfutter gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt einer zweiten Ausführungsform.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die umlaufende Spannvorrichtung 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 Rich­ tung verstellbar auf der zugehörigen Grundbacke 2 befestigt ist. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Aufsatzbacken 3 in der Frontansicht der Fig. 1 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 dar­ gestellt.

Um die Verstellung der radial im Futterkörper 1 geführten Grund­ backen 2 zu erzielen, wird bei beiden Ausführungsformen ein Futterkolben 4 verwendet, der in einer zentralen Bohrung des Fut­ terkörpers 1 axial beweglich geführt ist. Die Axialbewegung des Futterkolbens 4 wird von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftbetätigung erzeugt, die über eine ebenfalls in der Zeichnung weggelassene Zugstange mit dem Futterkolben 4 verbunden ist. Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Zugschraube 5, durch welche der Futter­ kolben 4 mit der nicht dargestellten Zugstange verbunden wird. Das vordere Ende der zentrischen Bohrung des Futterkörpers 1 ist durch einen Deckel 6 verschlossen.

Die Umlenkung der Axialbewegung des Futterkolbens 4 in eine Radial­ bewegung der Grundbacken 2 erfolgt bei den beiden Ausführungsbei­ spielen durch ein sogenanntes Keilhakengetriebe. Dieses besteht aus am radial innenliegenden Ende der Grundbacken 2 ausgebildeten Keil­ haken, die in entsprechend ausgebildete Keilaufnahmen des Futterkolbens 4 eingreifen. Ein derartiges Keilhakengetriebe ist in verschiedenen Ausführungen bekannt, so daß auf eine weitere Erläuterung an dieser Stelle verzichtet werden kann.

Wenn beispielsweise bei einer Außenspannung eines Werkstückes zwischen den Aufsatzbacken 3 der Futterkolben 4 beim ersten Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 2 in der Zeichnung nach links gezogen wird, bewirkt die auf diese Weise aufgebrachte Spannkraft, daß der Futterkörper 1 im Sinne einer Aufweitung in radialer Richtung belastet wird. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind die Backenführungen 7 für die Grundbacken 2 nicht bis zur abgestuften, durchgehenden Zentralbohrung des Futterkörpers 1 durchgeführt. Die Backenführungen 7 enden an einem Verbindungsstück 8, welches jeweils zwei benachbarte Segmente 9 des Futterkörpers verbindet, die zwischen den Backenfüh­ rungen 7 des Futterkörpers 1 liegen. Diese Segmente 9 unterliegen beim Umlauf des Futterkörpers 1 einer Fliehkraft Fc, die in 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.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist an einem der Verbin­ dungsstücke 8 ein Spannkraftaufnehmer angeordnet, und zwar durch Verwendung mindestens eines Dehnmeßstreifens 10. Beim Ausführungs­ beispiel sind zwei Dehnmeßstreifen 10 angeordnet; mit diesen lassen sich die Verformungen messen, die infolge der Reaktionskraft im Futterkörper aufgrund der aktiven Spannkräfte und Fliehkräfte ent­ stehen. Da die Dehnmeßstreifen 10 an einem Teil des Futterkörpers 1 angeordnet sind und damit keiner Relativbewegung unterliegen, ent­ fallen negative Einflüsse aufgrund von Reibung und Bewegungsspiel. Außerdem lassen sich die zur Übertragung der Meßwerte erforderli­ chen Leitungen 11 günstig und geschützt verlegen. Diese Leitungen 11 sind in der Zeichnung lediglich schematisch angedeutet.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die einen Spann­ kraftaufnehmer bildenden Dehnmeßstreifen 12 an der radial innen­ liegenden Kante der hinteren Backenführungsfläche 13 angeordnet. Das Ausführungsbeispiel zeigt je einen Dehnmeßstreifen 12 in einer Ver­ tiefung der hinteren Backenführungsfläche 13 und an der Wandung 14 für die Bohrung des Futterkolbens 4.

Auch bei einer Anordnung mindestens eines Dehnmeßstreifens 12 in der in Fig. 3 gezeichneten Art werden die im Beispiel ge­ zeigten Dehnmeßstreifen 12 zur Messung von Reak­ 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.

Mit der voranstehend erläuterten Konstruktion lassen sich nicht nur die jeweiligen Spannkräfte bei im voranstehenden angenommenen Außenspannungen der Werkstücke ermitteln, sondern selbstverständ­ lich auch die entsprechenden Spannkräfte bei Innenspannungen. In diesem Fall wird der Futterkörper durch die Spannkraft zusammen­ gedrückt und durch die Fliehkraft aufgeweitet, was bei der Ermittlung zu berücksichtigen ist.

Claims (3)

1. Umlaufende Spannvorrichtung mit mehreren das jeweilige Werk­ stück spannenden, in einem Futterkörper geführten Spann­ elementen und mit einem Spannkraftaufnehmer zur Erfassung der jeweiligen Spannkraft, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkraftaufnehmer (10; 12) an einer einer Verformung durch die Spannkraft unterworfenen Stelle des Futterkörpers (1) angeordnet ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Dehnmeßstreifen (10) gebildete Spannkraftaufnehmer an einem Verbindungsstück (8) des Futterkörpers (1) angeord­ net ist, welches am radial innenliegenden Ende der vor­ handenen Backenführungen (7) benachbarte Segmente (9) des Futterkörpers (1) miteinander verbindet.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Dehnmeßstreifen (12) gebildete Spannkraftaufnehmer an der radial innenliegenden Kante einer hinteren Backen­ führungsfläche (13) des Futterkörpers (1) angeordnet ist.