CH651488A5 - Elektromechanische spannvorrichtung. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Spannvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind Vorrichtungen dieser Art bekannt, die einen Elektromotor aufweisen, an dessen Abtriebswelle ein Untersetzungsgetriebe gekoppelt ist, das seinerseits die Bewegung über eine einstellbare Kupplung einer Umsetzergruppe überträgt, um die erforderliche Spannkraft an die Stellglieder zu übertragen.

Wenn die Spannvorrichtung zur Erzeugung einer Axialkraft bestimmt ist, besteht die Umsetzergruppe des öfteren aus einer Schraube und einer Mutter und wird durch eine in zwei Richtungen wirkende elastische Akkumuliervorrichtung zum Akkumulieren von Energie komplettiert.

Alle genannten Teile, die elastische Akkumuliervorrichtung, im folgenden Akkumuliervorrichtung genannt, ausgenommen, sind gewöhnlich in einem Gehäuse untergebracht, mittels dem die Vorrichtung an einer Werkzeugmaschine angebracht werden kann.

Ein Hauptteil dieser Konstruktionen ist der intensive Verschleiss der Teile der einstellbaren Kupplung beim Betrieb, was zu einer unerwünschten Veränderung der Ausgangskräfte führt. Gleichzeitig wirkt sich der Verschleiss der weiteren Getriebeteile auf die Höhe der Kräfte und deren Streuung aus.

Weitere wesentliche Nachteile der bekannten Spannvorrichtungen sind die einheitliche Anzeige der erzeugten Kraft, ob Zug oder Druck, das Schaffen, zwecks Auslösen einer Anzeige, einer überschüssigen Kraft beim Öffnen, die Verlängerung des Arbeitszyklus und der zusätzliche Energieaufwand beim Öffnen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromechanische Spannvorrichtung zu schaffen, bei der die genannten Nachteile nicht auftreten und die eine konstante Kraft und das automatische Abschalten des Elektromotors bei Erreichen derselben, sowie ein automatisches Einstellen der erforderlichen Kraft gewährleistet.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Verbindung zwischen Wandler und elastischer Akkumuliervorrichtung, die ein Gehäuse, einen im Gehäuse angeordneten Dorn und ein elastisches Element aufweist, über den am axialverschiebbaren Element der Umsetzergruppe befestigten Wandler ausgeführt. Die elastische Akkumuliervorrichtung liegt ausserhalb des Gehäuses der Spannvorrichtung und ist koaxial mit dem axialverschiebbaren Element der Umsetzergruppe verbunden.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel liegt das elastische Element der Akkumuliervorrichtung im Gehäuse der Vorrichtung und ist auf das Element für die Rotationsbewegung der Umsetzergruppe aufgestülpt. Hier ist der Wandler für Verschiebung fest am nichtrotierenden Teil der Anordnung zur Stromzuführung zum Elektromotor angebracht, wobei eine Verbindung zwischen dem Wandler und dem axialverschiebbaren Element der Umsetzergruppe vorgesehen ist.

Ein Vorteil der Erfindung ist die direkte Eingabe der Steuerbefehle zum Abschalten des Elektromotors, in Abhängigkeit der durch die Kraft hervorgerufene Verformung des elastischen Elements. Es entfällt die Notwendigkeit der Anwendung einer einstellbaren Kupplung mit ihren Nachteilen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Spannvorrichtung mit einem automatischen Arbeitszyklus betrieben werden kann, weil das Abschalten des Elektromotors durch zwei verschiedene Signale für die zwei Richtungen der Verschiebung erfolgt. Das Vorhandensein von zwei Signalen gestattet es, dass beim Öffnen nicht die gleiche entgegengesetzt gerichtete Kraft, wie das bei den bekannten Vorrichtungen mit einer einstellbaren Kupplung der Fall ist, sondern nur eine minimale Kraft angewendet werden kann, um den Wandler zu betätigen. Dadurch wird der Arbeitszyklus der Vorrichtung zeitlich verkürzt, der Stromverbrauch gesenkt und die Standzeit der Teile und Mechanismen erhöht.

Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die elastische Akkumuliervorrichtung nicht als selbständige Baugruppe ausserhalb der Abmessungen der elektromechanischen Vorrichtung ausgebildet ist, sondern in seinem Gehäuse eingebaut werden kann. Dadurch werden grössere Einsatzmöglichkeiten geschaffen, und in gewissen Fällen die technologischen Möglichkeiten der Maschine erweitert. So wie z.B. bei einer Anwendung auf der rotierenden Spindel und dem Einsatz eines Rohrs als Übergangsstange zum Spannfutter, die Spin2

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delbohrung freigelegt, was ein Einführen eines Teils des Werkstücks in derselben gestattet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Spannvorrichtung und

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Spannvorrichtung.

Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, in dem ein Elektromotor 2 angebracht ist, dessen Hohlwelle 3 in den am Gehäuse 1 befestigten Flanschen 4 und 5 gelagert ist. Im Vorderteil des Gehäuses 1 ist koaxial zum Elektromotor 2 ein Planetenuntersetzungsgetriebe 6 eingebaut, dessen Umführung 7 mit einer auf einer Schraube aufgeschraubten und eine Rotationsbewegung aufweisenden Mutter 8 starr verbunden ist. Die Schraube 9 spielt die Rolle eines axialverschiebbaren Elements und ist hinsichtlich der Rotation durch einen dritten, den Vorderteil von Gehäuse 1 schlies-senden Flansch 10 begrenzt. Die Mutter 8, die Schraube 9 und der dritte Flansch 10 bilden eine Umsetzergruppe der Spannvorrichtung.

Die Schraube 9 ist mit einer durchgehenden Bohrung ausgeführt, an der das in der Hohlwelle 3 des Elektromotors 2 angeordnete und aus derselben herausragende Rohr 18 befestigt ist. Am Ende des Rohrs 18 ist eine Kappe 19 gelagert, an der ein Wandler 20 angebracht ist. Die Kappe 19 liegt axial verschiebbar in einer Führung 21, die ihrerseits an einer Anordnung 22 zur Stromzuführung zum Elektromotor 2, oder genauer ausgedrückt, an einem nichtrotierenden Teil 23 der Anordnung 22 befestigt ist.

Die Übertragung der Drehung der Hohlwelle 3 des Elektromotors 2 zum Planetenuntersetzungsgetriebe 6 erfolgt durch ein Zahnrad 11, das am Vorderende der Hohlwelle 3 ausgeführt ist und mit den Planetenzahnrädern 12 des Untersetzungsgetriebes 6 im Eingriff steht. Die Mutter 8 der Umsetzergruppe mit der Umführung 7 des Planetenuntersetzungsgetriebes 6 sind im Gehäuse 1 durch zwei Axiallager 13 gelagert.

Am Vorderende der Schraube 9 ist eine Akkumuliervorrichtung 26 befestigt, enthaltend ein Gehäuse 14, das aus einem Zylinder und einer Schliesshülse zusammengesetzt ist, in dem ein rotationsbegrenzter Dorn 16 mit aufgestülptem elastischem Element 15 - im konkreten Fall ein Tellerfederpaket - eingebracht ist. Dieselben liegen zwischen zwei Scheiben 27 und sind durch eine am Dorn 16 aufgeschraubte Mutter 28 begrenzt. Das Gehäuse 14 der Akkumuliervorrichtung 26 ist durch ein Gewinde an der Schraube 9 befestigt. Durch einen im Rohr 18 liegenden Stab 17 steht der Dorn 16 mit dem Fühler des Wandlers 20 in Kontakt.

Die Vorrichtung funktioniert wie folgt:

Zur Erzeugung einer Druckkraft wird die Drehung der Hohlwelle 3 des Elektromotors 2 auf das Planetenuntersetzungsgetriebe 6 übertragen. Dessen Umführung 7 dreht die Mutter 8 so dass die Schraube 9 mit der an ihr befestigten Akkumuliervorrichrung 26 nach vorne verschoben wird bis der Dorn 16 auf einen Widerstand trifft. Dabei wird mit der Schraube 9 auch das Rohr 18 und der am Dorn 16 befestigte Stab 17 verschoben.

Nachdem die Verschiebung des Dorns 16 gestoppt ist, wird bei der weiteren Verschiebung der Schraube 9 das elastische Element 15 verformt, und der Stab 17 wird nach rückwärts zum Rohr 18 hin verschoben. Diese Verschiebung wird durch den Wandler 20 abgetestet und beim Erreichen einer bstimmten Verformung des elastischen Elements 15, die der gewünschten Kraft entspricht, wird vom Wandler 20 ein Signal ausgelöst und der Elektromotor 2 abgeschaltet. Für die Funktion in entgegengesetzter Richtung wird an den Elektromotor ein Signal angelegt, das die Drehung der Hohlwelle 3 in der entgegengesetzten Richtung bewirkt, wodurch die Mutter 8, durch den Drehrichtungswechsel, die Schraube 9 mit dem Gehäuse 14 der Akkumuliervorrichtung, bis zur Aufhebung der erzeugten Kraft verschiebt. Die Schraube 9 mit der Akkumuliervorrichtung bewegt sich weiter rückwärts, bis am Dorn 16 eine entgegengesetzt gerichtete Kraft erzeugt wird, wodurch der Dorn 16 angehalten wird und die sich zurückziehende Schraube 9 das elastische Element 15 verformt, der Stab 17 nach vorn zum Rohr 18 hin verschoben wird und der Wandler 20 ein Signal zum Abschalten des Elektromotors 2 abgibt.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt die Umführung des Planetenuntersetzungsgetriebes 6 ein Ganzes mit der Mutter 8 der Ausgangsumsetzergruppe dar. Das elastische Element 15 der Akkumuliervorrichtung liegt zwischen zwei Stützscheiben 24, in einem von zwei Axiallagern 13 begrenzenden Raum. Die Mutter 8, die einstückig mit der Umführung ausgebildet ist, ist durch dieses Axiallager im Gehäuse 1 und im dritten Flansch 10 gelagert.

Die Stützscheiben 24 sind ihrerseits zwischen einem Ansatz 81 der Mutter 8 und einer Mutter 25, die auf dem Ansatz 82 der Mutter 8 aufgeschraubt ist, angeordnet.

Das Gehäuse der Akkumuliervorrichtung ist das Gehäuse 1 der elektromechanischen Spannvorrichtung selbst. Die Mutter 8 steht über den Stab 17, der sich durch die Bohrung in der Hohlwelle 3 erstreckt, mit dem Fühler des Wandlers 20 in Kontakt. Bei dieser Variante ist der Wandler 20 am nichtrotierenden Teil 23 der Anordnung 22 befestigt. Der Stab 17 wird zur Sicherung eines ständigen Kontaktes zwischen der Mutter 8 und dem Wandler 20 mittels einer Feder vorgespannt.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt:

Beim Spannen wird das Drehmoment vom Elektromotor 2 dem Planetenuntersetzungsgetriebe 6 übertragen, die Mutter 8 in Drehung versetzt und die Schraube 9 bis zum Anschlag verschoben. Die Schraube 9 wird gestoppt und die weiterdrehende Mutter 8 durch die Schraube 9 in axialer Richtung bewegt, wodurch das elastische Element 15 verformt wird, das seinerseits zwischen den zwei Stützscheiben 24 angeordnet ist. Der Stab 17, der der axialen Bewegung der Mutter 8 folgt, wird mit dem Fühler des Wandlers 20 verschoben, wodurch bei einer bestimmten, der gewünschten Kraft entsprechenden Verschiebungslänge, durch den Wandler 20 Signale zum Abschalten des Elektromotors 2 abgegeben werden. Zum Öffnen des Stellglieds, dreht die Abtriebswelle des Elektromotors 2 in entgegengesetzter Richtung. Der Stab 17 und der Fühler des Wandlers 20 werden in entgegengesetzter Richtung bewegt, wodurch der Wandler 20 ein Signal zum Abschalten des Elektromotors 2 abgibt.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

651488 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektromechanische Spannvorrichtung, die einen Elektromotor mit einer Hohlwelle, ein Untersetzungsgetriebe und eine Umsetzergruppe aufweist, um die Drehung der Hohlwelle in eine hin- und hergehende Axialverschiebung umzuwandeln, wobei die Umsetzergruppe eine Schraube,

eine Mutter und einen die Drehung begrenzenden Flansch aufweist, und wobei die Umsetzergruppe mit einer gekoppelten elastischen Akkumuliervorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzergruppe (8, 9,10) mit dem Untersetzungsgetriebe (6) direkt verbunden ist, und die elastische Akkumuliervorrichtung (26) mit einem die Verschiebung feststellenden Wandler (20) verbunden ist, um den Elektromotor (2) abzuschalten.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (6) ein Planetengetriebe ist, dessen Umführung (7) an der Mutter (8) der Umsetzergruppe (8,9,10) starr befestigt ist, wobei die Mutter (8) und die Umführung (7) im Gehäuse (11) der Vorrichtimg axial gelagert sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schraube (9) der Umsetzergruppe (8,9,10) ein in der Hohlwelle (3) des Elektromotors (2) geführtes Rohr (18) befestigt ist, und an dem freiliegenden Ende des Rohrs (18) eine Kappe (19) gelagert ist, an der der Wandler (20) angeordnet ist.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass am Vorderende der Schraube (9) ein Gehäuse (14) der elastischen Akkumuliervorrichtung (26) befestigt ist und dass die elastische Akkumuliervorrichtung einen Dorn (16) und ein auf demselben aufgestülptes elastisches Element (15) aufweist, wobei der Dorn (16) durch einen im Rohr (18) liegenden Stab (17) mit dem Wandler (20) verbunden ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umführung (7) des Untersetzungsgetriebes (6) und die Mutter (8) der Umsetzergruppe (8, 9,10) einstük-kig ausgebildet sind, und das elastische Element (15) der Akkumuliervorrichtung (26) zwischen zwei Stützscheiben (24) liegt, die im Raum zwischen den beiden Axiallagern (13) begrenzt sind und durch die Mutter (8) im Gehäuse (1) und im Flansch (10) der Umsetzergruppe (8, 9,10) gelagert ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (7) in der Hohlwelle (3) des Elektromotors (2) geführt ist, wobei der Stab (17) an einem Ende mit dem Wandler (20), und am anderen mit der Mutter (8) verbunden ist.