WO1991007245A1 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung der spannkraft bei werkzeugmaschinen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur überwachung der spannkraft bei werkzeugmaschinen Download PDF

Info

Publication number
WO1991007245A1
WO1991007245A1 PCT/DE1990/000866 DE9000866W WO9107245A1 WO 1991007245 A1 WO1991007245 A1 WO 1991007245A1 DE 9000866 W DE9000866 W DE 9000866W WO 9107245 A1 WO9107245 A1 WO 9107245A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clamping
force
jaws
clamping jaws
workpiece
Prior art date
Application number
PCT/DE1990/000866
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Noske
Original Assignee
Heiko Noske
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 Heiko Noske filed Critical Heiko Noske
Publication of WO1991007245A1 publication Critical patent/WO1991007245A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • B23B31/16—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable moving radially
    • B23B31/16233—Jaws movement actuated by oblique surfaces of a coaxial control rod
    • B23B31/16254—Jaws movement actuated by oblique surfaces of a coaxial control rod using fluid-pressure means to actuate the gripping means
    • B23B31/16258—Jaws movement actuated by oblique surfaces of a coaxial control rod using fluid-pressure means to actuate the gripping means using mechanical transmission through the spindle
    • 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
    • B23Q17/002—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders
    • B23Q17/005—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders by measuring a force, a pressure or a deformation
    • 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
    • B23Q2717/00—Arrangements for indicating or measuring
    • B23Q2717/003—Arrangements for indicating or measuring in lathes

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the clamping force in machine tools according to the preamble of claim 1.
  • the workpiece to be machined is clamped in a workpiece holder.
  • a certain clamping force must be observed. If the tension is too low, devastating consequences can occur. So there is the possibility that the workpiece from the workpiece would be thrown out, which poses a significant risk of accidents for people in the area. The workpiece itself and other objects can also be damaged. If, on the other hand, the clamping force is too great, the workpiece or the workpiece holder is deformed.
  • the required clamping force is applied hydraulically by exerting a force on the inside of the clamping jaws, which are movably mounted in a chuck body.
  • This force is e.g. Introduced via an actuating rod which engages with the clamping jaws via a conical gear.
  • the sliding surfaces formed between the clamping jaws on the one hand and the chuck body and the gear on the other hand require lubrication so that the frictional forces are reduced and material corrosion is avoided.
  • the invention has for its object to improve a method for monitoring the clamping force of machine tools in such a way that an automatic measurement of the clamping force is made possible so that the operating personnel can be warned in time of an excessive decrease in the clamping force.
  • the basic idea of the invention is based on determining the clamping force applied to the workpiece by means of the clamping jaws via the clamping work or the travel pressure or the travel path which is carried out during the hydraulic actuation (it should be expressly mentioned that the term "travel pressure" means both Individual pressures in the cylinder chambers of a double chamber cylinder as well as the differential pressure is included). As a result, it is possible to determine the critical state of friction without great effort and to the operating personnel Signal condition so that cleaning and lubrication can be carried out immediately.
  • the clamping jaws are acted upon by a prestressing force which exerts an increased normal force on the sliding surfaces and thereby causes a significant increase in friction when contamination and reduced lubrication occur. It is thus achieved that the proportion of the frictional force caused by contamination and decreasing lubrication increases compared to the proportion of the other frictional forces.
  • the frictional forces artificially increased by the increased normal force now lead to a clearer influence on the clamping work performed, the travel pressure and the travel path. Therefore, these measurements allow an improved statement about the clamping force.
  • a further development of the invention provides that the clamping jaws are continuously subjected to the prestressing force and the clamping work is also measured continuously.
  • Another alternative provides that the prestressing force is only applied to the clamping jaws at predetermined time intervals and that the clamping work or the travel pressure or the travel path is measured in these time intervals.
  • the amount of the preload force with which the clamping jaws are acted upon can expediently be such that it corresponds to the nominal value of the clamping force for clamping a workpiece.
  • the measurement can also be carried out without clamping a workpiece, so that e.g. the measurement can be carried out during a changeover without disturbing the workflow.
  • the invention further relates to a device for monitoring the clamping force of machine tools according to the preamble of claim 6.
  • the workpiece holder comprises a chuck body with clamping jaws guided therein.
  • the prestressing device consists of spring bodies which are supported on the clamping jaws on the one hand and the chuck body on the other.
  • the prestressing force acts in exactly the same direction as the prestressing force and also acts at the same point as the prestressing force.
  • the hydraulic actuating device consists of an actuating rod which is coupled to the clamping jaws via a gear and a piston which is connected to the actuating rod and is guided in a double-chamber cylinder.
  • the measuring device for the hydraulic clamping work consists of a displacement transducer and a pressure transducer, which are assigned to the double chamber cylinder, and a computer.
  • the clamping work can be calculated in a simple manner, namely via the integral of the pressure difference p on the piston, multiplied by the area a of the piston over the displacement path s.
  • the area of the piston is assumed to be given, so that the signals determined by the displacement transducers and pressure transducers can be evaluated directly in the computer to calculate the clamping work W.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a hydraulically actuated workpiece holder of a lathe
  • FIG. 1 shows a model of a hydraulically operated chuck
  • FIG 3 shows a cross section through a chuck body of a lathe with a pretensioning device according to the invention
  • Fig. 1 is a longitudinal section through a hydraulic actuated workpiece holder 10 of a lathe shown.
  • a spindle 34 of the lathe is rotatably supported in spindle bearings 36.
  • a workpiece holder 10 consisting of a chuck body 18 firmly connected to the spindle 34 and clamping jaws 12 guided therein.
  • the clamping jaws 12 are mounted in, for example, double-T grooves of the chuck body 18 and are radially adjustable.
  • the clamping jaws 12 are adjusted by means of a gear 22 which is conical and also engages with the inside of the clamping jaws 12 via double-T grooves.
  • a longitudinal movement of the gear 22 to the right in the plane of the drawing expands the jaws 12 while they are compressed in the opposite direction.
  • the transmission 22 is connected via an actuating rod 24 to a piston 28 which is guided in a double cylinder 26.
  • This double chamber cylinder 24 is supplied with hydraulic fluid from a hydraulic source (not shown) via hydraulic lines 38.
  • the hydraulic lines 38 are connected to a pressure sensor 32, which has the differential pressure p between one and the other chamber of the double-chamber cylinder 26 recorded.
  • the actuating rod 24 is still led out of the double chamber cylinder 26 in the drawing.
  • There is a displacement transducer 30 which determines the travel path s.
  • the signals from the displacement transducers 30 and pressure transducers 32 arrive at a computer, not shown here, which determines the clamping work W from the values supplied for the travel path s and the pressure difference p. If we also take into account the area a of the piston 28, so that the following calculation formula results:
  • Fig. 2 shows a model of a hydraulically operated chuck, in which the representation of the workpiece holder is limited to the parts that are involved in the creation of frictional forces. Arrows 1 to 5 point to the surfaces between which frictional forces occur.
  • the pretensioning device according to the invention can be used to artificially exert an increased normal force on the surfaces 1, 2 and 3. This normal force multiplied by the friction factor increases the friction force if the friction factor increases due to increasing wear, reduced lubrication or increasing contamination.
  • the desired consequence is that the proportion of the frictional forces between the surfaces 1, 2 and 3 increases compared to the proportion of the frictional forces between the surfaces 4 and 5 and can thus be evaluated even better in terms of measurement technology.
  • the relationship between the clamping force and the clamping work can be determined even better with increasing friction forces on surfaces 1, 2 and 3.
  • FIG. 2 Two alternatives are shown in FIG. 2 as pretensioning device 14.
  • the one alternative shows a spring element 40 that between the mass m2 and an abutment is attached. With this spring element 40 a biasing force is constantly generated, so that a continuous monitoring of the tensioning work is possible.
  • the other alternative shows a spring element 42, which is attached between the mass m2 and an abutment, but in contrast to the spring element 40, is not constantly in contact with the mass m2.
  • a prestressing force is generated with the spring element 42 at certain time intervals by either moving the mass m2 towards the spring element 42 or, conversely, moving the spring element 42 towards the mass m2.
  • Fig. 3 shows a cross section through a chuck body 18, e.g. is shown in Fig. 1.
  • the three jaws 12 and a chuck heart 44 can also be seen.
  • the pretensioning device 14 in the form of spring bodies 40 or 42. These can be supported continuously or if necessary between the clamping jaws 12 and the chuck body 18. Instead of the spring body 42, an elastic deformation ring can also be used.
  • FIG. 4 shows a graphical representation Position of the temporal relationship between the clamping force Fsp and the clamping work W.
  • the travel pressure p is also specified, which corresponds to the clamping work W here.
  • the clamping work W and the travel pressure increase with time due to decreasing lubrication and increasing contamination.
  • the tension force Fsp decreases.
  • the threshold corresponds to a value of the clamping force Fsp at which a secure clamping of the workpieces is no longer guaranteed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)

Abstract

Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, wird das zu bearbeitende Werkstück in eine Werkstückaufnahme eingespannt. Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, muß dabei eine bestimmt Spannkraft eingehalten werden. Ist die Spannkraft zu gering, kann das Werkstück aus der Werkstückaufnahme herausgeschleudert werden, was eine erhebliche Unfallgefahr darstellt, wobei zu beachten ist, daß die Spannkraft aufgrund abnehmender Schmierung und zunehmender Verschmutzung der Gleitflächen des Spannfutters nachläßt. Es wird deshalb vorgeschlagen, die Spannbacken mit einer Vorspannkraft zu beaufschlagen, die hydraulische Spannarbeit zu ermitteln, und bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Spannarbeit ein Signal auszulösen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Spannkraft bei Werkzeugmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Spannkraft bei Werkzeugmaschinen nach dem Ober¬ begriff des Anspruchs 1.
Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, wird das zu bearbeitende Werkstück in eine Werkstückaufnahme eingespannt. Um einen sicheren Betrieb zu gewähr¬ leisten ; muß dabei eine bestimmte Spannkraft eingehalten werden. Ist die Spannkraft zu gering, können verheerende Folgen auftreten. So besteht die Möglichkeit, daß das Werkstück aus der Werkstückauf- nähme herausgeschleudert wird, was eine erhebliche Unfallgefahr für die sich in der Umgebung aufhaltenden Personen darstellt. Darüberhinaus können auch das Werkstück selbst sowie andere Gegenstände beschädigt werden. Ist dagegen die Spannkraft zu groß, so treten Verformungen des Werkstückes oder der Werkstückaufnahme ein.
Bei Drehmaschinen wird z.B. die erforderliche Spannkraft hydraulisch aufgebracht, indem auf die Innenseiten der in einem Futterkörper beweglich gelagerten Spannbacken eine Kraft ausgeübt wird. Diese Kraft wird z.B. über eine Betätigungsstange ein¬ geleitet, die mit den Spannbacken über ein kegelig ausgebildetes Getriebes in Eingriff steht. Die zwischen den Spannbacken einerseits und dem Futterkörper sowie dem Getriebe andererseits gebildeten Gleitflächen bedürfen der Schmierung, damit die Reibkräfte vermindert werden und ein Materialfraß vermieden wird.
Die Hersteller von derartigen Werkzeugmaschinen schreiben in vorgegebenen Zeiträumen eine Reinigung und Schmierung der Gleitflächen vor, um konstante, niedrige Gleitreibungswerte zu erhalten und eine Abnutzung der Gleitflächen zu vermeiden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine regelmäßige Schmierung und Reinigung häufig unterbleibt, da das dazu erforderliche Zerlegen der Werkstückaufnahme zeitraubend und umständlich ist und den normalen Arbeitsablauf stört.
Wenn eine regelmäßige Schmierung und Reinigung jedoch unterbleibt, verändern sich mit der Zeit die Eigen¬ schaften der Werkstückaufnahme. Durch die zu geringe Schmierung und den auf den Gleitflächen abgelagerten Schmutz wird die zu überwindende Kraft beim Spannen der Werkstückaufnahme größer als bei idealer Schmierung und Sauberkeit der Gleitflächen. Dies hat seine Ursache darin, daß durch den Anstieg der Reibung ein Teil der über die Betätigungsstange aufgebrachten Kraft zur Überwindung der Reibung aufgezehrt wird. Somit verbleibt nur ein Teil der aufgebrachten Kraft übrig für die Spannkraft. Die Folge ist, daß mit zunehmender Verschmutzung und abnehmender Schmierung die Spannkraft allmählich soweit sinkt, daß die für einen sicheren Betrieb er orderliche Mindes Spannkraf nicht mehr erreicht wird.
Es gibt zwar bereits Spannkraftmesser, die anstelle eines Werkstückes eingespannt werden und dabei die aufgebrachte Spannkraft messen. Die praktische Erfahrung zeigt jedoch, daß auch diese Möglichkeit, die Betriebssicherheit zu überwachen, nicht regelmäßig wahrgenommen wird. So kann auch bei dieser Lösung der Zeitpunkt, in dem die kritische Unterschreitung der Mindestspannkraft eintritt, verpaßt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung der Spannkraft von Werkzeugmaschinen dahingehend zu verbessern, daß eine automatische Messung der Spannkraft ermöglicht wird, damit das Bedienungspersonal rechtzeitig vor einer zu starken Abnahme der Spannkraft gewarnt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.
Der Grundgedanke der Erfindung beruht darauf, die mittels der Spannbacken auf das Werkstück aufgebrachte Spannkraft über die Spannarbeit oder den Verfahrdruck oder den Verfahrweg zu ermitteln, die bei der hydraulischen Betätigung verrichtet wird (es sei ausdrücklich erwähnt, daß mit dem Begriff "Verfahrdruck" sowohl die Einzeldrücke in den Zylinderkammern eines Doppelkammerzylinders als auch der Differenzdruck umfaßt ist) . Es ist dadurch ohne großen Aufwand möglich, den kri ischen Reibungszustand festzustellen und dem Bedienungspersonal diesen Zustand zu signalisieren, damit unverzüglich eine Reinigung und Schmierung vorgenommen werden kann.
Zwar muß durch anderweitige Reibung bei der Kraftübertragung, z.B. durch eine Dichtung des Kolbens, bereits eine Kraft überwunden werden. Gleichwohl ist der Anteil der durch die Verschmutzung und abnehmende Schmierung verursachten zusätzlichen Reibkraft an der aufgebrachten Gesamtkraft immer noch meßtechnisch erfaßbar.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden die Spannbacken mit einer Vorspannkraft beaufschlagt, die eine erhöhte Normalkraft auf die Gleitflächen ausübt und dadurch.bei Eintritt einer Verschmutzung und verringerten Schmierung eine deutliche Erhöhung der Reibung bewirkt. Somit wird erreicht, daß der Anteil der durch Verschmutzung und abnehmende Schmierung verursachten Reibkraft gegenüber den Anteilen der anderen Reibkräfte zunimmt. Die durch die erhöhte Normalkraft künstlich erhöhten Reibkräfte führen nun zu einer deutlicheren Beeinflussung der verrichteten Spannarbeit, des Verfahrdruckes und des Verfahr- weges. Daher gestatten diese Messungen eine verbesserte Aussage über die Spannkra t . Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Spannbacken kontinuierlich mit der Vorspannkraft beaufschlagt werden und die Spannarbeit ebenfalls kontinuierlich gemessen wird.
Hierdurch wird erreicht, daß der kritische Reibzustand ohne Zei Verzögerung sicher erkannt wird und daß damit die Wartungsintervalle für eine Säuberung und Schmierung der Gleitflächen auf den tatsächlichen Schmierungs- und Verschmutzungszus and angepaßt werden können. Dementsprechend wird eine unnötige Unter¬ brechung des Arbeitsablaufes vermieden aber dennoch sichergestellt, daß die nötigen Wartungsarbeiten recht¬ zeitig vor Eintritt der auf nicht ausreichender Spannkraft beruhenden Unfall- und Schadensfolgen durchgeführt werden können.
Eine andere Alternative sieht vor, daß die Spannbacken nur in vorgegebenen Zeitintervallen mit der Vorspann¬ kraft beaufschlagt werden und daß die Spannarbeit oder der Verfahrdruck oder der Verfahrweg in diesen Zeitintervallen gemessen wird.
In diesem Fall wird eine zusätzliche Belastung der Gleitflächen durch die Vorspannung vermieden. Es muß aber die Schwelle der Spannkraft, unterhalb der Wartungsarbeiten durchgeführt werden, höher angesetzt werden, damit die kritische Schwelle der Spannkraft, ab der Unfallgefahr besteht, nicht zwischen zwei Zeitintervallen erreicht wird.
Zweckmäßig kann die Höhe der Vorspannkraft, mit der die Spannbacken beaufschlagt werden, so bemessen sein, daß sie dem Nennwert der Spannkraft zu Einspannen eines Werkstückes entspricht.
Hierdurch läßt sich die Messung auch ohne Einspannen eines Werkstückes durchführen, so daß z.B. die Messung ohne Störung des Arbeitsablaufes in einer Umrüstpause durchgeführt werden kann. Ein unnötiges Einspannen eines Werkstückes, das ohne diese Ausgestaltung ja nach Alarmauslösung unbearbeitet wieder aus der Werkstück¬ aufnahme entfernt werden müßte, da diese vorrangig gewartet werden muß, wird vermieden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Überwachen der Spannkraft von Werkzeugmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Diesbezüglich liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung der Spannkraft von Werkzeugmaschinen dahingehend zu verbessern, daß eine automatische Messung der Spannkraft ermöglicht wird, damit das Bedienungspersonal rechtzeitig vor einer zu starken Abnahme der Spannkraft gewarnt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 durch die im kennzeich¬ nenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.
Die Eigenschaften und Vorteile, die mit einer der¬ artigen Vorrichtung sowie den Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 7 - 9 erreicht werden, entsprechen den im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 4 beschriebenen Eigenschaften und Vorteilen.
Bei einer praktischen Ausgestaltung der Erfindung, die bei einer als Drehmaschine ausgebildeten Werkzeug¬ maschine angewandt wird, umfaßt die Werkstückaufnahme einen Futterkörper mit darin geführten Spannbacken. Die Vorspanneinrichtung besteht aus Federnkörpern, die sich auf den Spannbacken einerseits und dem Futterkörper andererseits abstützen.
Dadurch wird erreicht, daß die Vorspannkraft in genau der gleichen Richtung wie die Spannkraft wirkt und auch an der gleichen Stelle wie die Spannkraft angreift. Somit werden die beim Einspannen des Werkstückes auftretenden Spannkräfte erhöht und die Gleitflächen in dem gleichen Verhältnis, wie es durch die Spannkräfte ausgelöst wird, mit Normalkräften beaufschlagt.
Bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung besteht die hydraulische Betätigungsvorrichtung aus einer über ein Getriebe mit den Spannbacken gekoppelten Betätigungs¬ stange sowie einem mit der Betä igungεstange verbun¬ denen Kolben, der in einem Doppelkammerzylinder geführt ist. Hierbei besteht die Meßeinrichtung für die hydraulische Spannarbeit aus einem Wegaufnehmer und einen Druckaufnehmer, die dem Doppe1kämmerzy1inder zugeordnet sind, sowie aus einem Rechner.
Mit Hilfe dieser Meßeinrichtung läßt sich die Spann¬ arbeit in einfacher Weise berechnen und zwar über das Integral der Druckdifferenz p auf den Kolben, multipliziert mit der Fläche a des Kolbens über den Verschiebeweg s. Die Fläche des Kolbens wird hierbei als gegeben angenommen, so daß die von den Wegaufnehmern und Druckaufnehmern ermittelten Signale im Rechner unmittelbar zur Berechnung der Spannarbeit W ausge- wertet werden können.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der weiteren - 10 -
Beschreibung und der Zeichnung, die ein Ausführungs¬ beispiel veranschaulicht.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine hydraulisch betä¬ tigte Werkstückaufnahme einer Drehmaschine,
Fig. ein Modell eines hydrau¬ lisch betätigten Spann¬ futters,
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Futterkörper einer einer Drehmaschine mit einer Vorspanneinrichtung nach der Erfindung, und
Fig. 4 eine graphische Darstel¬ lung des Zusammenhangs zwischen Spannkraft und der Spannarbeit.
In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine hydraulisch betätigtigte Werkstückaufnahme 10 einer Drehmaschine dargestellt. Eine Spindel 34 der Drehmaschine ist in Spindellagerungen 36 drehbar gelagert. Am rechten Ende der Spindel 34 befindet sich eine Werkstückaufnahme 10, bestehend aus einem mit der Spindel 34 fest verbundenen Futterkörper 18 sowie darin geführten Spannbacken 12. Die Spannbacken 12 sind in z.B. Doppel-T-Nuten des Futterkörpers 18 gelagert und radial verstellbar. Die Einstellung der Spannbacken 12 erfolgt mittels eines Getriebes 22, das kegelig ausgebildet ist und ebenfalls über Doppel-T-Nuten mit der Innenseite der Spannbacken 12 in Eingriff steht.
Durch eine Längsbewegung des Getriebes 22 nach rechts in der Zeichenebene werden die Spannbacken 12 geweitet, während sie in umgekehrter Richtung zusammengedrückt werden. Das Getriebe 22 ist über eine Betätigungsstange 24 mit einem Kolben 28 verbunden, der in einem Doppe1kämmerzylinder 26 geführt ist. Dieser Doppel¬ kammerzy1inder 24 wird über Hydraulikleitungen 38 mit Hydraulikflüssigkeit einer nicht dargestellten Hydraulikquelle gespeist.
Die Hydraulikleitungen 38 sind mit einem Druckaufnehmer 32 verbunden, welche den Differenzdruck p zwischen der einen und der anderen Kammer des Doppelkammerzylinders 26 erfaßt. Die Betätigungsstange 24 ist links in der Zeichnung noch aus dem Doppelkammerzylinder 26 herausgeführt. Dort befindet sich ein Wegaufnehmer 30, welcher den Verfahrweg s bestimmt. Die Signale der Wegaufnehmer 30 und Druckaufnehmer 32 gelangen zu einem hier nicht dargestellten Rechner, welcher die Spannarbeit W aus den gelieferten Werten des Verfahrweges s und der Druckdifferenz p ermittelt. Berücksichtigt wir hierbei noch die Fläche a des Kolbens 28, so daß sich folgende Berechnungsformel ergibt:
W = ΔP a * ds
;■
Fig. 2 zeigt ein Modell eines hydraulisch betätigten Spannfutters, bei der sich die Darstellung der Werkstückaufnahme auf die Teile beschränkt, die an der Entstehung von Reibkräften beteiligt sind. Zu den Flächen, zwischen denen Reibkräfte auftreten, weisen Pfeile 1 bis 5.
Bei guter Schmierung sind die Reibkräfte zwischen den Flächen 1, 2 und 3 relativ klein gegenüber denen zwischen den Flächen 4 und 5. Die letztgenannten Flächen ergeben sich aus der für den Hydraulikbetrieb notwendigen Kolbendichtung und der Zylinderdichtung. Gleichwohl sind bei einem Ansteigen der Reibkräfte zwischen den Flächen 1, 2 oder 3 Änderungen aufgrund der höheren Reibkräfte zwischen den Flächen 4 und 5 noch meßbar.
Durch die erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung kann künstlich eine erhöhte Normalkraft auf die Flächen 1, 2 und 3 ausgeübt werden. Diese Normalkraft multzipliziert mit dem Reibungsfaktor erhöht die Reibkraft, wenn sich der Reibungsfaktor aufgrund zunehmenden Verschleißes, nachlassender Schmierung oder zunehmender Verschmutzung erhöht .
Die erwünschte Folge besteht darin, daß nun der Anteil der Reibkräfte zwischen den Flächen 1, 2 und 3 gegenüber den Anteilen der Reibkräfte zwischen den Flächen 4 und 5 zunimmt und damit meßtechnisch noch besser auswertbar ist. Somit läßt sich der Zusammenhang zwischen der Spannkraft und der Spannarbeit bei Zunahme der Reibkräfte an den Flächen 1, 2 und 3 noch besser bestimmen.
Als Vorspanneinrichtung 14 sind in Fig. 2 zwei Alternativen dargestellt. Die eine Alternative zeigt ein Federelement 40, daß zwischen der Masse m2 und einem Widerlager angebracht ist. Mit diesem Federelement 40 wird ständig eine Vorspannkraft erzeugt, sodaß eine andauernde meßtechnische Überwachung der Spannarbeit möglich ist.
Die andere Alternative zeigt ein Federelement 42, das zwischen der Masse m2 und einem Widerlager angebracht ist, im Gegensatz zum Federelement 40 aber nicht ständig an der Masse m2 anliegt. Mit dem Federelement 42 wird in bestimmten Zeitintervallen eine Vor¬ spannkraft erzeugt , indem die Masse m2 entweder an das Federelement 42 herangefahren oder umgekehrt das Feder¬ element 42 an die Masse m2 herangefahren wird.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Futterkörper 18, wie z.B. in Fig. 1 dargestellt ist. In der Zeichnung sind außerdem die drei Spannbacken 12 sowie ein Futterherz 44 erkennbar. Zwischen den Spannbacken 12 und dem Futterkörper 18 befindet sich die Vorspanneinrichtung 14 in Form von Federkörpern 40 oder 42. Diese können sich ständig oder bedarfsweise zwischen den Spannbacken 12 und dem Futterkörper 18 abstützen. An Stelle der Federkörper 42 kann auch ein elastischer Verformungsring eingesetzt werden.
Schließlich zeigt Fig 4 noch eine graphische Dar- Stellung des zeitlichen Zusammenhanges zwischen der Spannkraft Fsp und der Spannarbeit W. Außerdem ist noch der Verfahrdruck p angegeben, der sich hier mit der Spannarbeit W deckt. Wie die Zeichnung erkennen läßt, steigen die Spannarbeit W und der Verfahrdruck mit der Zeit aufgrund abnehmender Schmierung und zunehmender Verschmu zung an. Die Spannkraft Fsp nimmt dagegen ab. Man kann nun, wie in der Zeichnung angedeutet, eine Schwelle festlegen, bei deren Überschreitung durch die Spannarbeit W ein Signal ausgelöst wird. Die Schwelle entspricht dann einem Wert der Spannkraft Fsp, bei dem eine sichere Einspannung der Werkstücke nicht mehr gewährleistet ist.
Nach erfolgter Wartung der Werkstückaufnahme, also Reinigung und Schmierung der Gleitflächen, ist eine geringere Spannarbeit W aufzubringen, so daß praktisch wieder ein Zustand erreicht ist, der den linken Kurvenästen entspricht.
Bei dem soweit beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde davon ausgegangen, als Kriterium zur Auslösung eines Signals die Spannarbeit heranzuziehen. Es ist aber auch möglich, nur den Verfahrdruck p und/oder den Verfahrweg als Parameter heranzuziehen, um in der nach der Erfindung gewünschten Weise ein Wartungssignal bei Überschreiten eines Schwellwertes auszulösen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Überwachung der Spannkraft von Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, welche eine hydraulisch betätigte Werkstückaufnahme mit beweglichen Spannbacken umfassen, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die hydraulische Spannarbeit ermittelt oder der Verfahrdruck oder der Verfahrweg gemessen wird und daß bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Spannarbeit oder des Ver- druckes oder des Verfahrweges ein Signal ausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die Spannbacken mit einer Vorspannkraft beaufschlagt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die Spannbacken kontinuierlich mit der VorSpannkraft beaufschlagt werden und daß die Spannarbeit oder der Verfahrdruck oder der Verfahrweg ebenfalls kontinuierlich gemessen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn¬ zeichnet . daß die Spannbacken nur in vorgegeben Zei intervallen mit der Vorspannkraft beaufschlagt werden und daß die Spannarbeit oder der Verfahrdruck oder der Verfahrweg in diesen Zeitintervallen ermittelt bzw. gemessen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die Höhe der Vorspannkraft, mit der die Spannbacken beaufschlagt wird, so bemessen ist, daß sie dem Nennwert der Spannkraft zum Einspannen eines Werk¬ stückes entspricht.
6. Vorrichtung zur Überwachung der Spannkraft von Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, welche eine hydraulisch betätigte Werkstückauf¬ nahme (10) mit beweglichen Spannbacken (12) umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung (16) für die hydraulische Spannarbeit und/oder eine Meßeinrichtung (32) für den Verfahrdruck und/oder eine Meßeinrichtung (30) für den Verfahrweg vorgesehen sind, mit welchen ein Signalgeber verbunden ist, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes ein Signal auslöst.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Vorspanneinrichtung (14) mit den Spannbacken (12) gekoppe11 ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die Vorspanneinrichtung (14) ständig mit den Spannbacken (12) gekoppelt ist und daß die Meßeinrichtung (16) für die hydraulische Spannarbeit und/oder den Verfahrdruck und/oder den Verfahrweg ständig aktiv sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die Vorspanneinrichtung (14) in vorge¬ gebenen Zeitintervallen mit den Spannbacken (12) gekoppelt ist und daß die Meßeinrichtungen (3o, 32) für die hydraulische Spannarbeit während der Koppelung der Vorspanneinrichtung (14) mit den Spannbacken (12) aktiv ist .
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Werkzeugmaschine als Drehmaschine ausgebildet ist, in welcher die Werkstückaufnahme (10) einen Futterkörper (18) mit darin geführten Spannbacken (12) umfaßt, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspanneinrichtung aus auf den Spannbacken (12) einerseits und dem Futterkörper (18) andererseits abstützenden Federkörpern (14) besteht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei eine hydraulische Betätigungsvorrichtung (20) eine über ein Getriebe (22) mit den Spannbacken (12) gekoppelte Betätigungsstange (24) sowie eine mit der Betätigungs¬ stange (24) verbundene und in einem Doppelkammer¬ zylinder (26) geführten Kolben (28) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (16) für die hydraulische Spannarbeit aus dem Doppelkammerzylin¬ der (26) zugeordneten Wegaufnehmern (30) und einen Differenzdruckaufnehmer (Schwellwertaufnehmer) (32) und einem Rechner besteht.
PCT/DE1990/000866 1989-11-10 1990-11-09 Verfahren und vorrichtung zur überwachung der spannkraft bei werkzeugmaschinen WO1991007245A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3937466A DE3937466A1 (de) 1989-11-10 1989-11-10 Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung der spannkraft bei werkzeugmaschinen
DEP3937466.1 1989-11-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1991007245A1 true WO1991007245A1 (de) 1991-05-30

Family

ID=6393281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1990/000866 WO1991007245A1 (de) 1989-11-10 1990-11-09 Verfahren und vorrichtung zur überwachung der spannkraft bei werkzeugmaschinen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0500617A1 (de)
DE (1) DE3937466A1 (de)
WO (1) WO1991007245A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0633096A1 (de) * 1993-07-05 1995-01-11 Gildemeister Ag Verfahren zur Einstellung und Überwachung der Spannkraft an Werkzeugmaschinen
EP3288710B1 (de) * 2015-04-29 2021-03-03 Gühring KG Spannvorrichtung, verfahren für eine spannvorrichtung und verwendung für eine spannvorrichtung

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004003271B3 (de) * 2004-01-21 2005-10-20 Hakki Ayguen Vorrichtung zum Prüfen der Spannkraft von Spannvorrichtungen
DE102010011318B3 (de) * 2010-03-13 2011-09-15 Ott-Jakob Spanntechnik Gmbh Messeinrichtung zur Kraftmessung an mindestens einer Kraftspannspindel
CH712564A1 (de) * 2016-06-07 2017-12-15 Rego-Fix Ag Spannvorrichtung zum Einspannen eines Werkzeugs in einen Werkzeughalter.
DE102017109347B3 (de) 2017-05-02 2018-03-01 Jakob Antriebstechnik Gmbh Spannkraftüberwachungseinrichtung und Spannvorrichtung mit einer derartigen Spannkraftüberwachungsseinrichtung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2920896A (en) * 1957-11-06 1960-01-12 Buck Tool Co Chuck jaw take-up, including a tapered gib
EP0074535A2 (de) * 1981-09-12 1983-03-23 Paul Forkardt GmbH & Co. KG Verfahren zur Überwachung der Spannkraft an Spannvorrichtungen für Werkzeugmaschinen
DE2614549C2 (de) * 1976-04-03 1984-07-26 Wilhelm Hegenscheidt Gmbh, 5140 Erkelenz Vorrichtung zur Werkstückspannkontrolle
US4493041A (en) * 1981-02-18 1985-01-08 Paul Forkardt Gmbh & Co, Kg Method and apparatus for determining the working range of a double-acting clamping cylinder for actuating chucking devices on machine tools
EP0294547A1 (de) * 1987-06-06 1988-12-14 SMW Schneider & Weisshaupt GmbH Umlaufender Spannzylinder für Kraftspannfutter

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4254676A (en) * 1977-10-29 1981-03-10 Pratt Burnerd International Limited Workholding
DE3439402A1 (de) * 1984-10-27 1986-04-30 Günter Horst 7927 Sontheim Röhm Kraftbetaetigtes spannfutter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2920896A (en) * 1957-11-06 1960-01-12 Buck Tool Co Chuck jaw take-up, including a tapered gib
DE2614549C2 (de) * 1976-04-03 1984-07-26 Wilhelm Hegenscheidt Gmbh, 5140 Erkelenz Vorrichtung zur Werkstückspannkontrolle
US4493041A (en) * 1981-02-18 1985-01-08 Paul Forkardt Gmbh & Co, Kg Method and apparatus for determining the working range of a double-acting clamping cylinder for actuating chucking devices on machine tools
EP0074535A2 (de) * 1981-09-12 1983-03-23 Paul Forkardt GmbH & Co. KG Verfahren zur Überwachung der Spannkraft an Spannvorrichtungen für Werkzeugmaschinen
EP0294547A1 (de) * 1987-06-06 1988-12-14 SMW Schneider & Weisshaupt GmbH Umlaufender Spannzylinder für Kraftspannfutter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0633096A1 (de) * 1993-07-05 1995-01-11 Gildemeister Ag Verfahren zur Einstellung und Überwachung der Spannkraft an Werkzeugmaschinen
EP3288710B1 (de) * 2015-04-29 2021-03-03 Gühring KG Spannvorrichtung, verfahren für eine spannvorrichtung und verwendung für eine spannvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE3937466A1 (de) 1991-05-16
EP0500617A1 (de) 1992-09-02
DE3937466C2 (de) 1992-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2846337A1 (de) Werkstueckhalter
DE102005043529A1 (de) Zylinder mit Führung
EP3389890B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum trennen eines werkstückes
DE3046680A1 (de) Aufspannvorrichtung fuer ein schneidrad an einer stossmaschine
EP4003646B1 (de) Fliessläppmaschine, verfahren zum ermitteln eines materialabtrags an einem werkstück und verfahren zum bestimmen der schneidleistung eines schleifmediums
DE102014105667B4 (de) Drehtisch mit Anzugsmoment-Messeinrichtung
DE4217901C2 (de) Verfahren zum Bestimmen der Abreißkraft des Zugdornes eines Blindniets und zugehöriges Blindnietsetzgerät
DE102017130873B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Keiltriebwerkzeugs
DE3212761C2 (de)
WO1991007245A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung der spannkraft bei werkzeugmaschinen
DE3741973C2 (de)
DE3439402A1 (de) Kraftbetaetigtes spannfutter
DE102006015581B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung eines Umformprozesses
DE19915260C5 (de) Linearantrieb
DE4322317C1 (de) Verfahren zur Einstellung und Überwachung der Spannkraft an Werkzeugmaschinen
EP0601993B1 (de) Weichenantrieb
EP4121826A1 (de) Verfahren zur bestimmung eines verschleisszustandes eines werkzeuges und vorrichtung hierfür
DE2605739C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Oberflächenhärte eines Werkstückes
DE69711723T2 (de) Anlage zum Nieten von Reibbelägen auf ihre Trägerscheiben
DE10312868B4 (de) Abfragevorrichtung, pneumatisches Handhabungsgerät und Verfahren hierfür
DE10255442B4 (de) Werkzeug zur Bearbeitung von metallischen Bauteilen mit System zur Funktionsfähigkeitsüberwachung sowie Verfahren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Werkzeugs
DE712399C (de) Zum Hinundherbewegen eines Werkzeugs einer Arbeitsmaschine dienender Fluessigkeitsantrieb
DE102021119874A1 (de) Fertigungswerkzeug, verfahren zum bestimmen eines verschleisszustands und verwendung eines pneumatischen sensors
DE3127462A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum diagnostizieren fehlerhafter arbeitsweise und/oder fehlerhafter werkzeuge an einer maschine zum spanlosen umformen von metallischen rohlingen, insbesondere an einer gewindewalzmaschine
DE3523618A1 (de) Einrichtung zur spanenden und verfestigenden bearbeitung der oberflaechen zylindrischer einzelteile vom wellentyp

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LU NL SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1990916237

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1990916237

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1990916237

Country of ref document: EP