DE102011051591A1 - Method for controlling temperature of shrinking chuck of drilling tool, involves selecting time point as large value such that shrinking chuck still reaches tool joining measure under influence of heat energy on material of chuck - Google Patents

Method for controlling temperature of shrinking chuck of drilling tool, involves selecting time point as large value such that shrinking chuck still reaches tool joining measure under influence of heat energy on material of chuck Download PDF

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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/14—Tools, e.g. nozzles, rollers, calenders

Abstract

The method involves supplying heat energy to a shrinking chuck (10) using a heating device (32) such that a cylindrical tool retaining portion (12) of the chuck remains opened after warm opening time reaches a tool joining measure. The heat energy supply is controlled or regulated such that heat output of the heating device is reduced in relation to a maximum initial heat output at a time point. The time point is selected as a large value such that the chuck still reaches the tool joining measure under influence of the heat energy on material of the chuck. An independent claim is also included for a device for controlling temperature of a shrinking chuck of a tool.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur eines Schrumpffutters für Werkzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 7.The invention relates to a method and a device for controlling the temperature of a shrink chuck for tools, according to the preamble of claim 1 or 7.

Schrumpffutter kommen in der modernen Fertigung häufig dann zum Einsatz, wenn es darum geht, Hochleistungs-Werkzeuge, insbesondere drehend angetriebene Schaftwerkzeuge, mit größtmöglicher Zentriergenauigkeit zu spannen. Zur Montage und Demontage des Werkzeugs im Schrumpffutter kommen dabei Schrumpfgeräte zum Einsatz, mit denen die kraftschlüssige Verbindung zwischen Werkzeug und Werkzeug- bzw. Schrumpfaufnahme dadurch hergestellt wird, dass ein Spannabschnitt, der bezüglich des Werkzeugschafts Untermaß hat, so weit erwärmt wird, dass er ein das Einführen des Werkzeugschafts erlaubendes Fügemaß erreicht. Dabei kommt sowohl für den Ein- als auch für den Ausschrumpfvorgang von Werkzeugen eine Heizeinrichtung zur Anwendung, die auf der Basis unterschiedlicher physikalischer Effekte arbeiten kann. Beispielsweise arbeiten derartige Heizgeräte induktiv oder mit Heißluft.Shrink chucks are often used in modern production when it comes to clamping high-performance tools, in particular rotationally driven shank tools, with the greatest possible centering accuracy. For mounting and dismounting of the tool in the shrink chuck shrinking devices are used, with which the non-positive connection between the tool and tool or shrink receptacle is made by a clamping portion that has undersize with respect to the tool shaft, is heated so far that he a achieved the insertion of the tool shank permitting Fügemaß. In this case, both for the input and for the Ausschrumpfvorgang of tools, a heating device is used, which can work on the basis of different physical effects. For example, such heaters work inductively or with hot air.

Aus dem Dokument DE 20 2007 003 045 U1 ist bereits ein induktives Heizgerät zum Erwärmen und Weiten eines Werkzeughalters für das Ein- und Ausschrumpfen von Werkzeugen bekannt geworden, bei dem das Heizgerät für das Ein- und Ausschrumpfen von Werkzeugen unterschiedliche Prozessparameter für den Bediener in vorbereiteter Form wählbar bereitstellt. Auf diese Weise kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass beispielsweise beim Einschrumpfen weniger Energie als beim Ausschrumpfen benötigt wird.From the document DE 20 2007 003 045 U1 is already known an inductive heating device for heating and width of a tool holder for the shrinking and shrinking of tools, in which the heater for the shrinking and shrinking of tools provides different process parameters for the operator in a prepared form selectable. In this way, the fact can be taken into account that, for example, when shrinking less energy than when shrinking is needed.

Aus dem Dokument DE 10 2004 011 747 A1 ist ein Verfahren zum Ausschrumpfen eines Werkzeugs bekannt geworden, bei dem zur Schonung des Materials beim Ausschrumpfvorgang eine Betätigungskraft von der Erwärmungseinrichtung über eine Werkzeuggreifvorrichtung auf das Werkzeug ausgeübt wird, so dass das Aufheizen des Schrumpffutters verkürzt werden kann.From the document DE 10 2004 011 747 A1 a method for shrinking a tool has become known in which an operating force is exerted by the heating device via a tool gripping device on the tool to protect the material during Ausschrumpfvorgang so that the heating of the shrink chuck can be shortened.

Um die Arbeitszeit zum Ein- und Ausschrumpfen weiter zu verkürzen, einen höheren Durchsatz zu erreichen und Energie einzusparen, wird im Dokument DE 102 31 318 A1 ein System offenbart, das eine Sensoreinheit aufweist, mit der über wenigstens einen Kontakt eine Kenngröße der Werkzeugaufnahme erfassbar ist, wobei in Abhängigkeit von der Kenngröße eine Heizleistung der Heizeinrichtung steuerbar ist. Die Kenngröße kann dazu herangezogen werden, eine Temperatur der Werkzeugaufnahme zu ermitteln. Die Heizeinrichtung kann bei Erreichen einer bestimmten Sollgröße abgeschaltet und es kann zeitgenau bei Erreichen der Sollgröße ein Fügevorgang eingeleitet werden.In order to further shorten the working time for shrinking and shrinking, to achieve a higher throughput and to save energy, is in the document DE 102 31 318 A1 discloses a system having a sensor unit with which a characteristic of the tool holder can be detected via at least one contact, wherein a heating power of the heating device can be controlled as a function of the parameter. The parameter can be used to determine a temperature of the tool holder. The heater can be switched off when reaching a certain target size and it can be initiated timely when reaching the target size, a joining process.

Schließlich ist aus dem Dokument DE 200 23 809 U1 eine Vorrichtung zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen bekannt geworden, mit dem ein weitgehend automatisierter Ablauf eines Schrumpfvorgangs möglich ist, indem über ein Bedienfeld einige die Schrumpfpaarung charakterisierende Parameter wie beispielsweise der Durchmesser bzw. der Durchmesserbereich und das Material des einzuschrumpfenden Werkzeugs, eingegeben werden können. Es kann eine automatische Erkennung des Schrumpffuttertyps erfolgen, so dass auch die vom Schrumpffutter abgezogene Leistung bzw. eine über entsprechende vorprogrammierte Werte für Heizzeit und -leistung zugeführte automatische Erwärmung des Schrumpffutters vorgenommen werden können.Finally, from the document DE 200 23 809 U1 a device for thermally tensioning and relaxing tools has become known, with which a largely automated sequence of a shrinking process is possible by using a control panel some parameters characterizing the shrinkage pairing, such as the diameter or the diameter range and the material of the shrunk tool can be entered , There may be an automatic detection of the Schrufffuttertyps so that the withdrawn from the shrinkage chuck power or via corresponding preprogrammed values for heating time and power supplied automatic heating of the shrink chuck can be made.

Allen bekannten Verfahren zur Steuerung der Temperatur eines Schrumpffutters ist jedoch gemeinsam, dass sie das Schrumpffutter und – insbesondere beim Ausschrumpfen – auch das Werkzeug erheblich thermisch beanspruchen, wodurch die Einsatzzeit des Schrumpffutters und/oder der eingeschrumpften Werkzeuge beschränkt wird.All known methods for controlling the temperature of a shrink chuck, however, have in common that they claim the shrink chuck and - especially during shrinkage - the tool considerably thermally, whereby the service life of the shrink chuck and / or the shrunken tools is limited.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Steuerung der Temperatur eines Schrumpffutters für Werkzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 in der Weise weiterzubilden, dass zum einen Energie eingespart und gleichzeitig die Lebensdauer des Schrumpffutters und der darin zu spannenden Werkzeuge verlängert wird.The invention is therefore based on the object, a method for controlling the temperature of a shrink chuck for tools according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing this method with the features of claim 7 in such a way that on the one hand saves energy and at the same time the life of the shrink chuck and the tools to be clamped therein is extended.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.This object is achieved with regard to the method by the features of claim 1 and with respect to the device by the features of claim 7.

Erfindungsgemäß wird die dem Schrumpffutter zum Aufweiten des Spannabschnitts zugeführte Gesamt-Energiemenge dadurch auf ein Minimum reduziert, dass sie gerade so groß gewählt wird, dass das Schrumpffutter unter dem Einfluss der vom Material des Schrumpffutters aufgenommenen und gespeicherten Wärmeenergie das Werkzeug-Fügemaß noch erreicht. Bei dem Werkzeug-Fügemaß kann es sich um das Werkzeug-Aufnahmemaß oder um das Werkzeug-Entnahmemaß handeln. Das Werkzeug-Fügemaß kann also geringfügig kleiner als das Außendurchmesser des Werkzeug-Schafts sein, wenn zum Einschrumpfen bzw. Ausschrumpfen zusätzlich eine äußere Kraft auf das Werkzeug einwirkt.According to the invention, the total amount of energy supplied to the shrink chuck for widening the chuck section is reduced to a minimum by being just so large that the shrink chuck still achieves the tool chucking measure under the influence of the heat energy absorbed and stored by the material of the shrink chuck. The tool mating dimension may be the tool metric or the tool metric. The tool-fitting dimension can therefore be slightly smaller than the outer diameter of the tool shaft, if for shrinking or shrinking additionally an external force acts on the tool.

Im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren, bei dem die Heizleistung erst dann abgesenkt wird, wenn das Schrumpffutter das Werkzeug-Fügemaß bereits erreicht hat, lassen sich problemlos 10 bis 20%-ige Einsparungen der Heizleistung erzielen, ohne die Zeitspanne bis zum Öffnen des Schrumpffutters spürbar zu verlängern. Gleichzeitig erreicht man mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen, dass die Temperatur des Schrumpffutters nach dem Öffnen weit weniger als bislang üblich über die Öffnungstemperatur hinausschießt, was dazu führt, dass die thermische Belastung des Schrumpffutters und/oder des darin aufgenommenen Werkzeugs erheblich herabgesetzt wird, so dass das Schrumpffutter länger funktionsfähig bleibt. Darüber hinaus ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass die Energieeinsparung beim Aufheizen gleichzeitig zur Folge hat, dass auch die Kühleinrichtung nach dem Fügen des Werkzeugs weniger Energie abführen muss, mit der Folge, dass die Kühleinrichtung kleiner dimensioniert werden kann und der Abkühlprozess in kürzerer Zeit abgeschlossen werden kann, wodurch der Werkzeug-Füge- und -Austauschzyklus insgesamt verkürzt wird. Compared to the conventional method, in which the heating power is lowered only when the shrink chuck has already reached the tool-fitting dimensions, can be easily achieved 10 to 20% savings in heating power without the time to open the shrink chuck noticeably extend. At the same time achieved with the inventive measures that the temperature of the shrinkage after opening far less than hitherto usual over the opening temperature shot, which means that the thermal load of the shrink chuck and / or the tool received therein is significantly reduced, so that Shrinkage lining remains functional longer. In addition, there is the additional advantage that the energy saving during heating has the same result that the cooling device must dissipate less energy after joining the tool, with the result that the cooling device can be made smaller and completed the cooling process in less time can be, whereby the tool-joining and exchange cycle is shortened overall.

Zu einer Optimierung des Energiehaushalts gelangt man mit den Merkmalen des Anspruchs 2 bzw. des Anspruchs 8. Dementsprechend wird die zum Öffnungszeitpunkt des Schrumpffutters zugeführte Gesamt-Energiemenge gerade so groß gewählt, dass das Schrumpffutter unter dem Einfluss der vom Material des Schrumpffutters aufgenommenen und gespeicherten Wärmeenergie das Werkzeug-Fügemaß gerade noch erreicht.To optimize the energy balance can be reached with the features of claim 2 or claim 8. Accordingly, the total amount of energy supplied to the opening time of the shrinkage chuck is just chosen so large that the shrinkage chuck under the influence of the heat energy absorbed and stored by the material of the shrink chuck just reached the tool-fitting dimension.

Die in das Schrumpffutter einzubringende Energie kann dadurch noch verringert werden, dass gemäß Anspruch 3 ab dem Öffnungszeitpunkt nur noch soviel Wärmeenergie zugeführt wird, dass sie gerade noch zur Aufrechterhaltung des Öffnungszustandes des Schrumpffutters ausreicht. Mit dieser Weiterbildung gelingt es gleichzeitig in vorteilhafter Weise, die Öffnungsdauer des Schrumpffutters bei geringstmöglicher Energiezufuhr zu verlängern, ohne dabei das Schrumpffutter thermisch über Gebühr zu beanspruchen.The energy to be introduced into the shrinkage chuck can be further reduced in that, according to claim 3, only so much heat energy is supplied from the opening time that it is just sufficient to maintain the opening state of the shrink chuck. With this development, it is simultaneously possible advantageously to extend the opening duration of the shrinkage chuck with the lowest possible energy supply, without stressing the shrinkage chuck thermally over charge.

Für die Steuerung der dem Schrumpffutter zugeführten Wärmeleistung bzw. Wärmemenge können unterschiedlichste Profile für den zeitlichen Verlauf der zugeführten Wärmeleistung zur Anwendung kommen. Eine besonders einfache Steuerung ergibt sich mit der Weiterbildung des Anspruchs 4, gemäß der die Wärmeleistung ab einer maximalen Anfangs-Wärmeleistung nicht mehr gesteigert wird. Die maximale Wärmeleistung kann dabei zu Beginn der Heizsteuerung bzw. -regelung oder aber im Zeitrahmen vom Einschalten der Heizeinrichtung bis zum Öffnungszeitpunkt des Schrumpffutters liegen.For the control of the heat output supplied to the shrinkage chuck or amount of heat, a wide variety of profiles for the time course of the supplied heat output can be used. A particularly simple control results from the development of claim 4, according to which the heat output is no longer increased from a maximum initial heat output. The maximum heat output can be at the beginning of the heating control or regulation or in the time frame from switching on the heater to the opening time of the shrink chuck.

Die Steuerung der Wärmeleistung liegt nicht für alle Arten der Heizeinrichtung bzw. für alle Arten des Schrumpffutters bzw. für alle Schrumpfpaarungen von Schrumpffutter und Werkzeug ein für allemal fest. Vielmehr werden die Parameter der Heizsteuerung bzw. -regelung in vorteilhafter Weise in Abhängigkeit von der Bauart und/oder der Dimension des Schrumpffutters und/oder von der Art der Heizeinrichtung und/oder ggfs. von der Dimension und/oder des Werkstoffs des Werkzeugs oder des Schrumpffutters festgelegt. Es hat sich herausgestellt, dass es hierbei von Vorteil ist, diese Parameter der Heizsteuerung nach einem iterativ durchzuführenden Verfahren festzulegen, beispielsweise dadurch, dass sowohl beim Einschrumpfvorgang als auch beim Ausschrumpfvorgang mit unterschiedlichen Heizleistungskurven gearbeitet wird und die Heizleistung dann iterativ in der Weise optimiert wird, dass sich ein Minimum an zugeführter Gesamt-Energiemenge ergibt. Ein einmal für eine bestimmte Schrumpfpaarung und eine bestimmte Heizeinrichtung gefundene optimale Heizleistungskurve kann in einem Speicher abgespeichert und selektiv abgerufen werden.The control of the heat output is not fixed for all types of heating device or for all types of shrink chuck or for all shrink fits of shrink chuck and tool once and for all. Rather, the parameters of the heating control or regulation in an advantageous manner depending on the type and / or the dimension of the shrink chuck and / or the type of heater and / or optionally. Of the dimension and / or the material of the tool or the Shrink chuck set. It has been found that it is advantageous in this case to determine these parameters of the heating control according to an iterative method, for example by working with different heat output curves both during the shrinking process and during the shrinking process, and then optimizing the heating power in an iterative manner, that results in a minimum of total supplied amount of energy. Once found for a particular shrinkage pairing and a particular heater optimal heating curve can be stored in a memory and selectively retrieved.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Advantageous developments are the subject of the remaining dependent claims.

Nachgehend wird anhand schematischer Zeichnungen die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:

1 eine schematische Ansicht eines Schrumpffutters mit angesetztem Werkzeug vor dem Einschrumpfprozess; 1 a schematic view of a shrink chuck with attached tool before Einschrumpfprozess;

2 ein Diagramm zur Darstellung der Heizenergiezufuhr für das erfindungsgemäße Verfahren; 2 a diagram illustrating the heating energy supply for the inventive method;

3 ein Diagramm zur Darstellung einer modifizierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bei gleichzeitiger Angabe der Oberflächentemperatur des Schrumpffutters während eines Schrumpfzyklus; und 3 a diagram showing a modified embodiment of the method according to the invention with simultaneous specification of the surface temperature of the shrinkage during a shrinking cycle; and

4 ein der 2 ähnliches Diagramm zur Darstellung einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung. 4 one of the 2 similar diagram to illustrate a modified embodiment of the invention.

In 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Schrumpffutter bezeichnet, das mit einem zylindrischen Werkzeug-Aufnahmeabschnitt 12 für den ebenfalls zylindrisch ausgebildeten Schaft 14 eines Werkzeugs, wie zum Beispiel eines Bohrwerkzeugs 16 ausgestattet ist. Das als Schrumpffutter ausgebildete Spannfutter 10 ist mit seinem an einen Hohlschaftkegel (HSK) 18 angrenzenden Spann- und Haltering 20 an einer Halteplatte 22 eines nicht näher dargestellten Schrumpfgeräts positioniert, mit dem ein thermisches Spannen und Entspannen des Werkzeugs 16 im Schrumpffutter 10 dadurch vorgenommen wird, dass dem Schrumpffutter zeitlich gesteuert Wärme zugeführt und nach dem Fügen des Werkzeugs 16 in der Werkzeugaufnahme 12 Wärme entzogen wird.In 1 is with the reference numeral 10 a shrink chuck, which is provided with a cylindrical tool receiving portion 12 for the likewise cylindrically shaped shaft 14 a tool, such as a drilling tool 16 Is provided. The chuck designed as a shrink chuck 10 is with his to a hollow shaft cone (HSK) 18 adjacent clamping and retaining ring 20 on a holding plate 22 positioned a shrinking device, not shown, with the thermal tensioning and relaxation of the tool 16 in shrink lining 10 thereby is made that the shrinkage chuck fed temporally controlled heat and after joining the tool 16 in the tool holder 12 Heat is withdrawn.

Derartige Schrumpfgeräte sind hinlänglich bekannt, so dass eine genauere Beschreibung dieser Geräte entfallen kann. Hier kann beispielsweise auf den in der Beschreibungseinleitung beschriebenen Stand der Technik Bezug genommen werden. Entscheidend ist allein, dass derartige Schrumpfgeräte regelmäßig mit einer Steuer- bzw. Regeleinheit 30 ausgestattet sind, mit der eine mit strich-punktierter Linie schematisch angedeutete Heizeinrichtung 32 mit thermischer Energie versorgt wird, so dass der Aufnahmeabschnitt 12 nach vorgegebener Zeit das Fügemaß erreicht und dass das Schrumpffutter für eine gewisse Zeitspanne offen gehalten wird, damit eine Position der Schneide 34 bezüglich der Stirnseite 36 des Schrumpffutters 10 eingestellt werden kann, wie das z. B. in dem Dokument DE 101 38 107 A1 beschrieben ist. Gleichzeitig kann die Steuer- bzw. Regeleinheit 30 dazu herangezogen werden, dem Schrumpffutter nach dem Fügevorgang des Werkzeugs 16 Wärme zu entziehen.Such shrinking devices are well known, so that a more detailed description of these devices can be omitted. Here, for example, reference may be made to the prior art described in the introduction to the description. The only point is that such shrinking devices regularly with a control unit 30 are equipped with a with dash-dotted line schematically indicated heater 32 is supplied with thermal energy, so that the receiving section 12 after a predetermined time, the Fügemaß achieved and that the shrink chuck is kept open for a certain period of time, so that a position of the cutting edge 34 concerning the front side 36 of the shrinkage lining 10 can be adjusted, as the z. In the document DE 101 38 107 A1 is described. At the same time, the control unit 30 be used to the shrink chuck after the joining process of the tool 16 To remove heat.

In 2 ist ein Diagramm dargestellt, mit dem verdeutlicht wird, wie herkömmlicher Weise bzw. nach der vorliegenden Erfindung die Temperatursteuerung des Schrumpffutters vorgenommen wird.In 2 a diagram is shown, which illustrates how conventional or according to the present invention, the temperature control of the shrink chuck is made.

Mit gepunkteter Linie ist die Kurve gezeigt, gemäß der im Stand der Technik die Heizeinrichtung 32 mit Energie versorgt wird. Auf der Abszisse ist die Zeit aufgetragen, die zum Zeitpunkt des Aktivierens der Heizeinrichtung 32 läuft. Die Ordinate zeigt das Verhältnis Q ./Q .M, d. h. das Verhältnis der zugeführten Wärmeleistung Q . der Heizeinrichtung 32 bezogen auf die Maximalwärmeleistung Q .M der Heizeinrichtung.The dotted line shows the curve according to the heating device in the prior art 32 is energized. On the abscissa the time is plotted, at the time of activating the heater 32 running. The ordinate shows the ratio Q ./Q. M , ie the ratio of the supplied heat output Q. the heater 32 related to the maximum heat output Q. M of the heater.

Die gepunktete Linie gibt wieder, wie herkömmlicher Weise die Heizeinrichtung eines bekannten Schrumpffutters gesteuert bzw. geregelt wird. Zum Zeitpunkt des Einschaltens der Heizeinrichtung wird die Heizleistung beispielsweise bei 60% der maximalen Heizleistung Q .M eingestellt. Diese Heizleistung bleibt auch über den Öffnungszeitpunkt TO des Schrumpffutters hinaus beibehalten und sie wird zu einem einstellbaren Zeitpunkt nach dem Öffnungszeitpunkt TO abgestellt.The dotted line represents how conventionally the heater of a known shrink chuck is controlled. At the time of turning on the heater, the heating power becomes, for example, 60% of the maximum heating power Q. M set. This heating power is maintained even beyond the opening time TO of the shrink chuck and it is turned off at an adjustable time after the opening time TO.

Mit dieser Art der Steuerung bzw. Regelung der Wärmeleistung der Heizeinrichtung 32 bleibt das Spannfutter 10 über einen vorgegebenen, grob schraffiert gekennzeichneten Zeitraum (TS – TO) geöffnet, so dass es zum Zeitpunkt TS wieder schließt. Der Zeitpunkt TS kann durch eine Kühlvorrichtung nach vorne verschoben werden.With this type of control or regulation of the heat output of the heater 32 the chuck remains 10 opened over a given, roughly hatched marked period (TS - TO), so that it closes at the time TS again. The time TS can be moved forward by a cooling device.

Demgegenüber erfolgt die Steuerung der Temperatur des Schrumpffutters nach der Erfindung in der Weise, dass zum einen Energie eingespart wird und zum anderen die thermischen Beanspruchungen des Schrumpffutters 10 spürbar reduziert werden, so dass die Lebensdauer des Schrumpffutters erhöht werden kann.In contrast, the control of the temperature of the shrinkage chuck according to the invention in such a way that on the one hand energy is saved and on the other hand, the thermal stresses of the shrink chuck 10 be significantly reduced, so that the life of the shrink chuck can be increased.

Erfindungsgemäß wird die Zufuhr der Wärmeenergie so gesteuert oder geregelt, dass – wie mit den strichpunktierten Linien in 2 gezeigt – die Wärmeleistung der Heizeinrichtung bereits zu einem Zeitpunkt T1, der vor dem Öffnungszeitpunkt TO des Schrumpffutters 10 liegt, gegenüber eine maximalen Anfangs-Wärmeleistung WLA reduziert wird. Dieser reduzierte Wert der Wärmeleistung ist in 2 für die strichpunktierte Linie mit WL* bezeichnet. Gleichzeitig wird die bis zum Öffnungszeitpunkt TO des Schrumpffutters 10 zugeführte Gesamt-Energiemenge QV, die der unterhalb der Heizleistungskurve liegenden Fläche entspricht, so groß gewählt, dass das Schrumpffutter 10 unter dem Einfluss der vom Material des Schrumpffutters aufgenommenen und gespeicherten Wärmeenergie – unter Berücksichtigung aller anderen Wärmeübertragungsverluste – das Werkzeug-Fügemaß noch erreicht.According to the supply of heat energy is controlled or regulated so that - as with the dash-dotted lines in 2 shown - the heat output of the heater already at a time T1, before the opening time TO of the shrink chuck 10 is compared to a maximum initial heat output WLA is reduced. This reduced value of the heat output is in 2 for the dash-dotted line designated WL *. At the same time, it becomes the opening timing TO of the shrink chuck 10 supplied total amount of energy QV, which corresponds to the area lying below the heating curve surface, chosen so large that the shrinkage chuck 10 under the influence of stored and stored by the material of the shrink chuck heat energy - taking into account all other heat transfer losses - the tool-Fügemaß still reached.

Vorzugsweise wird die bis zum Öffnungszeitpunkt TO des Schrumpffutters zugeführte Gesamt-Energiemenge gerade so groß gewählt, dass das Schrumpffutter unter dem Einfluss der vom Materials des Schrumpffutters aufgenommenen und gespeicherten Wärmeenergie das Werkzeug-Fügemaß gerade noch erreicht.Preferably, the total amount of energy supplied up to the opening time TO of the shrinkage chuck is just chosen so large that the shrinkage chuck just under the influence of the heat energy absorbed and stored by the material of the shrinkage chuck reaches the tool-fitting dimension.

Ab dem Öffnungszeitpunkt TO wird die Wärmeleistung WL in der Weise gesteuert bzw. geregelt, dass sie gerade noch zur Aufrecherhaltung des Öffnungszustandes ausreicht.From the opening time TO, the heat output WL is controlled or regulated in such a way that it is just sufficient to maintain the opening state.

Mit dieser Art der Steuerung bzw. Regelung der Wärmeleistung ergibt sich eine Energieeinsparung, die durch die eng schraffierte Fläche zwischen der gepunkteten Kurve und der mit strichpunktierter Linie dargestellten erfindungsgemäßen Heizleistungskurve gekennzeichnet ist. Versuche haben gezeigt, dass es auf diese Weise ohne Weiteres möglich ist, in erheblichem Umfang, beispielsweise 10 bis 25%, Heizenergie einzusparen, ohne die Zeitspanne verkürzen zu müssen, in der das Schrumpffutter 10 geöffnet bleibt oder ohne den Öffnungszeitpunkt TO spürbar zu verzögern.With this type of control or regulation of the heat output results in an energy saving, which is characterized by the narrow hatched area between the dotted curve and the illustrated with dotted line heating curve according to the invention. Experiments have shown that in this way it is readily possible to save a considerable amount, for example 10 to 25%, of heating energy without having to shorten the period of time in which the shrinkage chuck is 10 remains open or noticeably delayed without the opening time TO.

Wie mit der Strich-Doppel-Punkt-Kurve in 2 dargestellt, kann die Heizleistungskurve auch derart variiert werden, dass sich ein früheres Öffnen des Schrumpffutters ergibt, was durch den Pfeil F angedeutet ist und eine Verschiebung des Zeitpunkts TO nach vorne bedeutet. Dies geling beispielsweise dadurch, dass die Anfangs-Heizleistung WLA über eine gewisse Zeitspanne T1* etwas angehoben wird und zum Zeitpunkt T1* entsprechend unter den Wert WL* abgesenkt wird. Über die Energieversorgung während der Öffnungsphase des Schrumpffutters kann Einfluss auf die Öffnungs-Zeitspanne genommen werden. Indem beispielsweise der Zeitpunkt T3, zu dem die Heizeinrichtung abgeschaltet wird, etwas zu T3* verzögert wird, kann der Zeitpunkt TS in 2 nach rechts verschoben werden, was durch den Pfeil S angedeutet ist.As with the dash-double-dot curve in 2 1, the heating power curve can also be varied such that an earlier opening of the shrinkage chuck results, which is indicated by the arrow F and means a shift of the time point TO forward. This is achieved, for example, by the fact that the initial heating power WLA is slightly raised over a certain period of time T1 * and at the time T1 * is lowered correspondingly below the value WL *. The power supply during the opening phase of the shrink chuck can be used to influence the opening period. For example, by delaying the time T3 at which the heater is turned off, slightly to T3 *, the time TS in FIG 2 be moved to the right, which is indicated by the arrow S.

In einem Versuch mit ein und demselben Schrumpffutter konnte nachgewiesen werden, dass im Vergleich zu einer Heizsteuerung mit konstanter Anfangs-Heizleistung von 60% der maximalen Heizleistung, bei der das Öffnen des Schrumpffutters nach 5 s eingetreten ist und für 4 s offen gehalten wurde, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei anfänglich kurzzeitig etwas erhöhter Heizleistung von 70% der maximalen Heizleistung Q .M und anschließendem stufenweisen Absenken der Heizleistung ein Öffnen des Schrumpffutters bereits nach 4 s erreicht und dennoch etwa 10% Heizenergie eingespart werden konnte. Diese Verringerung der Heizleistung entspricht gleichzeitig einer Verringerung der thermischen Belastung des Spannfutters und ist gleichbedeutend mit einer Anhebung der Lebensdauer des Schrumpffutters.In an experiment with one and the same shrinkage chuck it could be shown that compared to a heating control with a constant initial heat output of 60% of the maximum heat output, at which the opening of the shrink chuck after 5 s has occurred and was kept open for 4 s the inventive method initially slightly increased heat output of 70% of the maximum heat output Q. M and subsequent gradual lowering of the heating power opening of the shrinkage already reached after 4 s and yet about 10% heating energy could be saved. This reduction in heating power is at the same time a reduction of the thermal load of the chuck and is equivalent to an increase in the life of the shrink chuck.

Anhand der 3, die eine weitere erfindungsgemäße Heizleistungskurve zeigt, wird erläutert, wie sich das erfindungsgemäße Verfahren auf die Beanspruchung des Schrumpffutters auswirkt. Neben der auf die maximale Heizleistung Q .M bezogenen Heizleistung Q ./Q .M ist in 3 über der Zeit T tabellarisch die Oberflächentemperatur des Schrumpffutters 10 und die absolute Heizleistung Q . angegeben. Man erkennt, dass die Temperatur des Schrumpffutters 10 trotz Absenken der Heizeistung nach 3s, kurze Zeit später die Öfnungstemperatur erreicht und diese trotz weitergehender Reduzierung der Heizleistung auf etwa 30% der Maximalwärmeleistung Q .M behält, wobei lediglich ein geringes Überschießen der Oberflächentemperatur auf ca. 260° auftritt. Nach 7s kann die Heizeinrichtung abgeschaltet werden.Based on 3 showing a further heating curve according to the invention, it is explained how the inventive method affects the stress of the shrink chuck. In addition to the maximum heating power Q. M related heating capacity Q ./Q. M is in 3 over time T tabular the surface temperature of the shrink chuck 10 and the absolute heat output Q. specified. It can be seen that the temperature of the shrink chuck 10 despite lowering the heating power after 3 s, a short time later reached the opening temperature and this despite further reduction of the heating power to about 30% of the maximum heat output Q. M retains, with only a slight overshoot of the surface temperature to about 260 ° occurs. After 7s, the heater can be turned off.

Selbstverständlich kann die vorstehend beschriebene Leistungssteuerung bzw. – regelung der Heizeinrichtung variiert werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So kann beispielsweise – wie in 4 gezeigt – die Heizleistung anstatt stufenweise entsprechend einer stetigen Kurve verändert werden.Of course, the above-described power control of the heater can be varied without departing from the spirit of the invention. For example, as in 4 shown - the heat output instead of gradually changed according to a continuous curve.

Sie kann ausgehend von einer Anfangs-Heizleistung WLA von beispielsweise 50% bis zu einem Zeitpunkt T1** auf eine maximale Anfangs-Wärmeleistung WLAM gesteigert und dann einer Steuerkurve folgend stetig reduziert werden. Mit gestrichelter Linie ist in 4 die mit der Strich-Zweipunkt-Strich-Kurve gekennzeichnete Heizleistungskurve der 2 eingetragen. Mit den vertikal schraffierten Flächen ist die Energieersparnis und mit den horizontal schraffierten Flächen der zusätzliche Energieaufwand bis zum Öffnen des Schrumpffutters markiert. Es versteht sich, dass die Heizleistung im Hinblick auf eine Optimierung des Öffnungszeitpunkts TO bei vorgegebener Haltezeit ZH festgelegt wird. Für diese Optimierung geht man vorzugsweise iterativ vor, d. h. die Parameter (dQ/dt(t)) der Heizsteuerung bzw. -regelung werden in Abhängigkeit vom Material und/oder von der Bauart und/oder der Dimension des Schrumpffutters und/oder von der Art der Heizeinrichtung () und/oder gegebenenfalls von der Dimension und/oder des Werkstoffs des Werkzeugs iterativ festgelegt.It can be increased starting from an initial heating power WLA of, for example, 50% up to a time T1 ** to a maximum initial heat output WLA M and then continuously reduced following a control curve. Dashed line is in 4 the heating power curve marked with the dash-two-dot-dash curve 2 entered. With the vertically shaded areas the energy saving and with the horizontally hatched areas the additional energy expenditure up to the opening of the shrinkage chuck is marked. It is understood that the heating power is set with respect to an optimization of the opening time TO for a given holding time ZH. For this optimization, it is preferable to iteratively, ie the parameters (dQ / dt (t)) of the heating control or regulation depending on the material and / or the type and / or the dimension of the shrink chuck and / or the type the heater (10) and / or optionally iteratively determined by the dimension and / or material of the tool.

Die Erfindung schafft demnach ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Temperatur eines Schrumpffutters für Werkzeuge, bei dem bzw. mit der dem Schrumpffutter mittels einer Heizeinrichtung Wärmeenergie mit vorbestimmtem zeitlichen Verlauf in der Weise zugeführt wird, dass ein Aufnahmeabschnitt des Schrumpffutters nach einer Aufwärm-Öffnungszeit (TO) ein Werkzeug-Fügemaß erreicht und für eine vorbestimmte Haltezeit (ZH) geöffnet bleibt. Die Besonderheit besteht darin, dass die Zufuhr der Wärmenergie derart gesteuert oder geregelt wird, dass die Wärmeleistung der Heizeinrichtung gegenüber einer maximalen Anfangs-Wärmeleistung (WLA) zu einem Zeitpunkt (T1; T1*; T1**), der vor dem Öffnungszeitpunkt (TO) des Schrumpffutters liegt, reduziert wird, und die bis zum Öffnungszeitpunkt (TO) des Schrumpffutters zugeführte Gesamt-Energiemenge (QV) so groß gewählt wird, dass das Schrumpffutter unter dem Einfluss der vom Material () des Schrumpffutters aufgenommenen und gespeicherten Wärmeenergie das Werkzeug-Fügemaß noch erreicht.Accordingly, the invention provides a method and a device for controlling the temperature of a shrinkage chuck for tools, in which heat energy is supplied to the shrink chuck by means of a heating device with a predetermined time profile in such a way that a receiving section of the shrink chuck after a Warm-up opening time (TO) reaches a tool mating gauge and remains open for a predetermined hold time (ZH). The special feature is that the supply of the heat energy is controlled or regulated so that the heat output of the heater compared to a maximum initial heat output (WLA) at a time (T1, T1 *, T1 **), before the opening time (TO ) of the shrink chuck, and the total amount of energy (QV) supplied until the shrinkage chuck (TO) is so large that the shrink chuck, under the influence of the thermal energy absorbed and stored by the material (16) of the shrink chuck, causes the tool chuck Fügemaß still reached.

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Claims (9)

Verfahren zur Steuerung der Temperatur eines Schrumpffutters für Werkzeuge, bei dem dem Schrumpffutter mittels einer Heizeinrichtung Wärmeenergie mit vorbestimmtem zeitlichen Verlauf in der Weise zugeführt wird, dass ein Aufnahmeabschnitt des Schrumpffutters nach einer Aufwärm-Öffnungszeit (TO) ein Werkzeug-Fügemaß erreicht und für eine vorbestimmte Haltezeit (ZH) geöffnet bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr der Wärmenergie derart gesteuert oder geregelt wird, dass die Wärmeleistung (Q .) der Heizeinrichtung gegenüber einer maximalen Anfangs-Wärmeleistung (WLA; WLAM) zu einem Zeitpunkt (T1; T1*; T1**), der vor dem Öffnungszeitpunkt (TO) des Schrumpffutters (10) liegt, reduziert wird, und die bis zum Öffnungszeitpunkt (TO) des Schrumpffutters zugeführte Gesamt-Energiemenge (QV) so groß gewählt wird, dass das Schrumpffutter unter dem Einfluss der vom Material () des Schrumpffutters aufgenommenen und gespeicherten Wärmeenergie das Werkzeug-Fügemaß noch erreicht.A method of controlling the temperature of a tool shrinkage chuck wherein heat energy is supplied to the shrink chuck by a heater at a predetermined timing in such a manner that a chuck receiving portion reaches a tool chucking amount after a warm-up opening time (TO) and for a predetermined period Holding time (ZH) remains open, characterized in that the supply of the heat energy is controlled or regulated such that the heat output (Q.) Of the heater with respect to a maximum initial heat output (WLA; WLA M ) at a time (T1; T1 * T1 **), which before the opening time (TO) of the shrink chuck ( 10 ), and the amount of total energy (QV) supplied until the time of opening (TO) of the shrink chuck is set so high that the shrink chuck will still affect the tool mount under the influence of heat energy absorbed and stored by the material (16) of the shrink chuck reached. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bis zum Öffnungszeitpunkt (TO) des Schrumpffutters zugeführte Gesamt-Energiemenge (QV) gerade so groß gewählt wird, dass das Schrumpffutter unter dem Einfluss der vom Material des Schrumpffutters (10) aufgenommenen und gespeicherten Wärmeenergie das Werkzeug-Fügemaß gerade noch erreicht.A method according to claim 1, characterized in that the total amount of energy (QV) supplied to the opening time (TO) of the shrinkage chuck is just chosen so large that the shrinkage chuck under the influence of the material of the shrink chuck ( 10 ) recorded and stored heat energy barely reached the tool-Fügemaß. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleistung (WL) derart gesteuert wird, dass sie ab dem Öffnungszeitpunkt (TO) gerade noch zur Aufrechterhaltung des Öffnungszustandes ausreicht.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the heat output (WL) is controlled such that it is just enough from the opening time (TO) to maintain the open state. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleistung ausgehend von der einer maximalen Anfangs-Wärmeleistung (WLA; WLAM) stetig reduziert wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat output is continuously reduced starting from the maximum initial heat output (WLA; WLA M ). Verfahren nach einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleistung in Stufen verändert wird.Method according to one of the claims, characterized in that the heat output is changed in stages. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter (dQ/dt(t)) der Heizsteuerung bzw. -regelung in Abhängigkeit vom Material und/oder von der Bauart und/oder der Dimension des Schrumpffutters und/oder von der Art der Heizeinrichtung (32) und/oder gegebenenfalls von der Dimension und/oder des Werkstoffs des Werkzeugs (16) iterativ festgelegt werden.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the parameters (dQ / dt (t)) of the heating control or regulation depending on the material and / or the type and / or the dimension of the shrink chuck and / or the type of heater ( 32 ) and / or optionally the dimension and / or the material of the tool ( 16 ) be determined iteratively. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Schrumpfgerät, in dem ein Schrumpffutter (10) für Werkzeuge (16) aufnehmbar ist, einer Heizeinrichtung (32), mit der dem Schrumpffutter Wärmeenergie zuführbar ist, und einer Steuer- bzw. Regeleinheit (30), mit der die Wärmeleistung der Heizeinrichtung zeitlich in der Weise zuführbar ist, dass ein Aufnahmeabschnitt (12) des Schrumpffutters (10) nach einer Aufwärm-Öffnungszeit (TO) ein Werkzeug-Aufnahmemaß erreicht und für eine vorbestimmte Haltezeit (ZH) geöffnet bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- bzw. Regeleinheit (30) die Wärmeleistung (Q .) der Heizeinrichtung gegenüber einer maximalen Anfangs-Wärmeleistung (WLA; WLAM) zu einem Zeitpunkt (T1; T1*; T1**), der vor dem Öffnungszeitpunkt (TO) des Schrumpffutters (10) liegt, in der Weise reduziert, dass die bis zum Öffnungszeitpunkt (TO) des Schrumpffutters zugeführte Gesamt-Energiemenge (QV) gerade so groß wird, dass das Schrumpffutter unter dem Einfluss der vom Material des Schrumpffutters (10) aufgenommenen und gespeicherten Wärmeenergie das Werkzeug-Aufnahmemaß noch erreicht.Device for carrying out the method according to one of Claims 1 to 6, with a shrinking device in which a shrinkage chuck ( 10 ) for tools ( 16 ), a heating device ( 32 ), with which heat energy can be supplied to the shrinkage chuck, and a control unit ( 30 ), with which the heat output of the heating device can be supplied in time in such a way that a receiving section ( 12 ) of the shrinkage chuck ( 10 ) reaches a tool receiving dimension after a warm-up opening time (TO) and remains open for a predetermined holding time (ZH), characterized in that the control unit ( 30 ) the heat output (Q.) of the heater compared to a maximum initial heat output (WLA; WLA M ) at a time (T1, T1 *, T1 **) , which before the opening time (TO) of the shrink chuck ( 10 ) is reduced in such a way that the total amount of energy (QV) supplied until the opening time (TO) of the shrinkage chuck is just so great that the shrinkage chuck under the influence of the material of the shrink chuck ( 10 ) Recorded and stored thermal energy the tool-Aufnahmeemaß still reached. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- bzw. Regeleinheit (30) die Wärmeleistung der Heizeinrichtung derart steuert bzw. regelt, dass sie ab dem Öffnungszeitpunkt (TO) gerade noch zur Aufrechterhaltung des Öffnungszustandes ausreicht.Apparatus according to claim 7, characterized in that the control unit ( 30 ) controls the heat output of the heater so that it is just sufficient from the opening time (TO) to maintain the open state. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen Programmier-Modul, mit dem die Parameter der Heizsteuerung in Abhängigkeit von der Bauart und/oder der Dimension des Schrumpffutters und/oder von der Art der Heizeinrichtung (32) und/oder von der Dimension und/oder des Werkstoffs des Werkzeugs (16) iterativ festlegbar sind.Apparatus according to claim 7 or 8, characterized by a programming module with which the parameters of the heating control depending on the type and / or the dimension of the shrink chuck and / or on the type of heating device ( 32 ) and / or the dimension and / or the material of the tool ( 16 ) are iteratively definable.
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