CH651488A5

CH651488A5 - ELECTROMECHANICAL CLAMPING DEVICE.

Info

Publication number: CH651488A5
Application number: CH44681A
Authority: CH
Inventors: Dimiter Hinkov Hinkov; Nikolaj Georgiev Genov; Alexander Jordanov Zarvenkov; Svetlosar Petrov Kamburov
Original assignee: Inst Sa Metalorejeschti Maschi
Priority date: 1980-01-24
Filing date: 1981-01-22
Publication date: 1985-09-30
Also published as: CS34081A1; FR2474375B1; HU189490B; DE3102235A1; SE8100274L; CS241960B1; BG31534A1; GB2068272A; SU1164003A1; FR2474375A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Spannvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to an electromechanical clamping device according to the preamble of patent claim 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. Devices of this type are known which have an electric motor, to whose output shaft a reduction gear is coupled, which in turn transmits the movement via an adjustable clutch of a converter group in order to transmit the required clamping force to the actuators.

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. If the tensioning device is intended to generate an axial force, the converter group often consists of a screw and a nut and is completed by a bidirectional elastic accumulating device for accumulating energy.

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. All the parts mentioned, with the exception of the elastic accumulation device, hereinafter called the accumulation device, are usually accommodated in a housing by means of which the device can be attached to a machine tool.

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. A major part of these designs is the intensive wear of the parts of the adjustable coupling during operation, which leads to an undesirable change in the output forces. At the same time, the wear of the other gear parts affects the magnitude of the forces and their dispersion.

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. Further major disadvantages of the known clamping devices are the uniform display of the generated force, whether pull or push, the creation, for triggering a display, an excess force when opening, the extension of the working cycle and the additional energy expenditure when opening.

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. The object of the invention is to provide an electromechanical clamping device in which the disadvantages mentioned do not occur and which ensures a constant force and the automatic shutdown of the electric motor when the same is reached, as well as an automatic setting of the required force.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of claim 1.

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. In one embodiment, the connection between the transducer and the elastic accumulation device, which has a housing, a mandrel arranged in the housing and an elastic element, is carried out via the transducer fastened to the axially displaceable element of the converter group. The elastic accumulation device lies outside the housing of the tensioning device and is connected coaxially to the axially displaceable element of the converter group.

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. In another exemplary embodiment, the elastic element of the accumulation device lies in the housing of the device and is put on the element for the rotational movement of the converter group. Here, the converter for displacement is firmly attached to the non-rotating part of the arrangement for supplying current to the electric motor, a connection being provided between the converter and the axially displaceable element of the converter group.

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. An advantage of the invention is the direct input of the control commands for switching off the electric motor, depending on the deformation of the elastic element caused by the force. There is no need to use an adjustable coupling with its disadvantages.

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. Another advantage of the invention is that the tensioning device can be operated with an automatic work cycle because the electric motor is switched off by two different signals for the two directions of displacement. The presence of two signals allows the opening force not to be the same as that in the known devices with an adjustable coupling, but only a minimal force to actuate the transducer. This shortens the operating cycle of the device, reduces power consumption and increases the service life of the parts and mechanisms.

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 An advantage of the invention is that the elastic accumulation device is not designed as an independent assembly outside the dimensions of the electromechanical device, but can be installed in its housing. This creates greater application possibilities and in certain cases extends the technological possibilities of the machine. Like e.g. when used on the rotating spindle and using a tube as a transition rod to the chuck, the Spin2

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delbohrung freigelegt, was ein Einführen eines Teils des Werkstücks in derselben gestattet. Del bore exposed, which allows a part of the workpiece to be inserted therein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen Show it

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Spannvorrichtung und Fig. 1 shows a longitudinal section through an embodiment of the tensioning device according to the invention and

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Spannvorrichtung. Fig. 2 is a partially sectioned view of another embodiment of the tensioning device according to the invention.

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. The device consists of a housing 1 in which an electric motor 2 is mounted, the hollow shaft 3 of which is mounted in the flanges 4 and 5 fastened to the housing 1. In the front part of the housing 1, a planetary reduction gear 6 is installed coaxially with the electric motor 2, the bypass 7 of which is rigidly connected to a nut 8 screwed onto a screw and having a rotational movement. The screw 9 plays the role of an axially displaceable element and is limited in terms of rotation by a third flange 10 which closes the front part of the housing 1. The nut 8, the screw 9 and the third flange 10 form a converter group of the clamping device.

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. The screw 9 is designed with a through hole to which the pipe 18 arranged in the hollow shaft 3 of the electric motor 2 and protruding therefrom is fastened. At the end of the tube 18, a cap 19 is mounted, on which a transducer 20 is attached. The cap 19 lies axially displaceably in a guide 21, which in turn is attached to an arrangement 22 for supplying current to the electric motor 2, or more precisely, to a non-rotating part 23 of the arrangement 22.

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. The transmission of the rotation of the hollow shaft 3 of the electric motor 2 to the planetary reduction gear 6 is carried out by a gear 11, which is carried out at the front end of the hollow shaft 3 and is in engagement with the planetary gears 12 of the reduction gear 6. The nut 8 of the converter group with the bypass 7 of the planetary reduction gear 6 are supported in the housing 1 by two thrust bearings 13.

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. At the front end of the screw 9, an accumulator 26 is attached, containing a housing 14, which is composed of a cylinder and a closing sleeve, in which a rotation-limited mandrel 16 with an elastic element 15 put on it - in the specific case a disc spring assembly - is introduced. The same lie between two disks 27 and are delimited by a nut 28 screwed onto the mandrel 16. The housing 14 of the accumulator 26 is fastened to the screw 9 by a thread. The mandrel 16 is in contact with the sensor of the transducer 20 through a rod 17 lying in the tube 18.

Die Vorrichtung funktioniert wie folgt: The device works as follows:

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. To generate a compressive force, the rotation of the hollow shaft 3 of the electric motor 2 is transmitted to the planetary reduction gear 6. Its bypass 7 rotates the nut 8 so that the screw 9 with the accumulator 26 attached to it is moved forward until the mandrel 16 encounters resistance. The tube 18 and the rod 17 fastened to the mandrel 16 are also moved with the screw 9.

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. After the displacement of the mandrel 16 has stopped, the elastic element 15 is deformed when the screw 9 is displaced further, and the rod 17 is displaced backwards towards the tube 18. This displacement is tested by the converter 20 and when a certain deformation of the elastic element 15 is reached, which corresponds to the desired force, a signal is triggered by the converter 20 and the electric motor 2 is switched off. For the function in the opposite direction, a signal is applied to the electric motor, which causes the rotation of the hollow shaft 3 in the opposite direction, whereby the nut 8, by changing the direction of rotation, the screw 9 with the housing 14 of the accumulator until the generated Force shifts. The screw 9 with the accumulator moves further backward until an oppositely directed force is generated on the mandrel 16, whereby the mandrel 16 is stopped and the retracting screw 9 deforms the elastic element 15, the rod 17 is displaced forward towards the tube 18 is and the converter 20 emits a signal for switching off the electric motor 2.

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. In another exemplary embodiment of the invention, the bypassing of the planetary reduction gear 6 represents a whole with the nut 8 of the output converter group. The elastic element 15 of the accumulation device lies between two support disks 24 in a space delimiting by two axial bearings 13. The nut 8, which is formed in one piece with the bypass, is supported by this axial bearing in the housing 1 and in the third flange 10.

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. The support disks 24 are in turn arranged between a shoulder 81 of the nut 8 and a nut 25 which is screwed onto the shoulder 82 of the nut 8.

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. The housing of the accumulating device is the housing 1 of the electromechanical clamping device itself. The nut 8 is in contact with the sensor of the transducer 20 via the rod 17, which extends through the bore in the hollow shaft 3. In this variant, the converter 20 is attached to the non-rotating part 23 of the arrangement 22. The rod 17 is biased by a spring to ensure constant contact between the nut 8 and the transducer 20.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: The exemplary embodiment shown in FIG. 2 works as follows:

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. When tightening, the torque is transmitted from the electric motor 2 to the planetary reduction gear 6, the nut 8 is rotated and the screw 9 is moved as far as it will go. The screw 9 is stopped and the further rotating nut 8 is moved by the screw 9 in the axial direction, whereby the elastic element 15 is deformed, which in turn is arranged between the two support disks 24. The rod 17, which follows the axial movement of the nut 8, is displaced with the sensor of the transducer 20, as a result of which at a specific displacement length corresponding to the desired force, the transducer 20 emits signals for switching off the electric motor 2. To open the actuator, the output shaft of the electric motor 2 rotates in the opposite direction. The rod 17 and the sensor of the converter 20 are moved in the opposite direction, as a result of which the converter 20 emits a signal for switching off the electric motor 2.

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

651488 PATENT CLAIMS

1. Electromechanical tensioning device which has an electric motor with a hollow shaft, a reduction gear and a converter group for converting the rotation of the hollow shaft into a reciprocating axial displacement, the converter group being a screw,

having a nut and a flange limiting the rotation, and wherein the converter group is connected to a coupled elastic accumulator, characterized in that the converter group (8, 9, 10) is connected directly to the reduction gear (6), and the elastic accumulator ( 26) is connected to a converter (20) which determines the displacement in order to switch off the electric motor (2).

2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the reduction gear (6) is a planetary gear, the bypass (7) on the nut (8) of the converter group (8,9,10) is rigidly attached, the nut (8) and the bypass (7) are axially mounted in the housing (11) of the device.

3. Clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that on the screw (9) of the converter group (8,9,10) in the hollow shaft (3) of the electric motor (2) guided tube (18) is attached, and on a cap (19) is mounted on the exposed end of the tube (18), on which the transducer (20) is arranged.

4. Clamping device according to one of claims 1-3, characterized in that a housing (14) of the elastic accumulating device (26) is attached to the front end of the screw (9) and that the elastic accumulating device has a mandrel (16) and one put thereon has elastic element (15), the mandrel (16) being connected to the transducer (20) by a rod (17) lying in the tube (18).

5. Clamping device according to claim 1, characterized in that the bypass (7) of the reduction gear (6) and the nut (8) of the converter group (8, 9, 10) are formed in one piece, and the elastic element (15) Accumulating device (26) is located between two support disks (24), which are delimited in the space between the two axial bearings (13) and by the nut (8) in the housing (1) and in the flange (10) of the converter group (8, 9, 10 ) is stored.

6. Clamping device according to claim 1 and 5, characterized in that the rod (7) in the hollow shaft (3) of the electric motor (2) is guided, the rod (17) at one end with the converter (20), and on another is connected to the mother (8).