DE102017105872A1

DE102017105872A1 - Führungsbuchse, Werkzeugmaschine mit Führungsbuchse und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102017105872A1
Application number: DE102017105872.9A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: JBS System GmbH
Current assignee: JBS System GmbH
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2018-09-20

Abstract

Führungsbuchse (10) zum Führen einer Werkstoffstange, mit einer in einer Spannzangenaufnahme (20) axial verschieblich gelagerten Spannzange (30) und einem zur axialen Bewegung der Spannzange (30) eingerichteten Aktor (40), gekennzeichnet durch wenigstens einen die axiale Position und/oder die radiale Ausdehnung der Spannzange (30) in der Spannzangenaufnahme (20) und/oder die Spannkraft direkt oder indirekt erfassenden Sensor (50).

Description

Die Erfindung betrifft eine Führungsbuchse zum Führen einer Werkstoffstange, mit einer in einer Spannzangenaufnahme axial verschieblich gelagerten Spannzange, einer (oder mehreren) Konusaufnahme und einem zur axialen Bewegung der Spannzange eingerichteten Aktor. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Werkzeugmaschine mit solch einer Führungsbuchse und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Werkzeugmaschine
Führungsbuchsen werden in Langdrehautomaten zum Führen und/oder Spannen von stehenden oder sich drehenden Werkstoffstangen verwendet. Zur Einrichtung der Führungsbuchse gehört es, die in die Führungsbuchse eingesetzte Spannzange in Abhängigkeit von der zu bearbeitenden Materialstange korrekt einzustellen.
Beispielsweise wird für eine korrekte Einstellung einer Zugsystem-Führungsbuchse die Spannzange gerade nur so tief in die Führungsbuchse eingeschraubt, dass sie am Werkstück gleichmäßig anliegt, ohne lose zu sein oder schon Spannkräfte aufzubringen.
Die korrekte Einstellung der Führungsbuchse bereitet allerdings mitunter Schwierigkeiten, insbesondere wenn Späne oder andere Verunreinigungen zu einem vorzeitigen Klemmen führen.
Wird die vorgenannte Spannzange in einem solchen Fall nicht weit genug eingeschraubt, kann eine für die Klemmung der Materialstange notwendige Kraft aufgrund des geringen Verfahrwegs des die Spannzange verschiebenden Aktors nicht ausreichend aufgebracht werden, wodurch die Materialstange zum Rutschen neigt. Dieser Bedienfehler des Maschineneinrichters wird üblicherweise erst einige Zeit nach dem Start der Bearbeitung bemerkt und stört den Durchlauf erheblich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Führungsbuchse zu schaffen, die das Einrichten einer Spannzange erleichtert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Führungsbuchse mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Grundgedanke der Erfindung ist es, die axiale Position und/oder die radiale Ausdehnung und/oder die Spannkraft der Spannzange in der Spannzangenaufnahme der Führungsbuchse direkt oder indirekt zu erfassen. Wird etwa die radiale Ausdehnung der Spannzange erfasst, können bei bekanntem Durchmesser der Materialstange Abweichungen von einem vorbekannten (rechnerischen) Wert der optimalen Einschraubtiefe der Spannzange, die beispielsweise von Verunreinigungen herrühren, erkannt werden. Auch die Positionsbestimmung des mit der Führungsbuchse verbundenen Aktors relativ zur Führungsbuchse lässt Rückschlüsse auf die Einschraubtiefe, den Verschmutzungs- oder Verschleißgrad der eine Materialstange klemmenden Führungsbuchse bzw. den in Bezug auf eine Materialstange bekannten Durchmessers zur Verfügung stehenden Verfahrweg des Aktors zu. Insbesondere ergibt sich aus der Messung der radialen Ausdehnung und/oder axialen Position der Spannzange oder des Aktors und/oder der von der Spannzange auf die Materialstange ausgeübten Drucks und/oder Spannkraft die Möglichkeit, die gesammelten Werte miteinander zu korrelieren und die Position hinsichtlich des auf die Materialstange wirkenden Drucks und/oder der Spannkraft mit dem zur Verfügung stehenden Verfahrweg des Aktors zu optimieren.
Erfindungsgemäß ist also eine Führungsbuchse zum Führen einer Werkstoffstange, mit einer in einer Spannzangenaufnahme axial verschieblich gelagerten Spannzange und einem zur axialen Bewegung der Spannzange eingerichteten Aktor vorgesehen, wobei wenigstens ein Sensor die axiale Position und/oder die radiale Ausdehnung und/oder die Spannkraft der Spannzange in der Spannzangenaufnahme direkt oder indirekt erfasst.
Die Spannzange ist entweder als Zugzange oder als Doppelkonuszange ausgebildet.
Eine indirekte Erfassung der axialen Position der Spannzange erfolgt bevorzugt dadurch, dass der Sensor die Position des Aktors relativ zur Führungsbuchse erfasst. Dieses setzt natürlich voraus, dass die Spannzange fest mit dem Aktor verbunden ist.
Die Messung der radialen Ausdehnung der Spannzange erfolgt bevorzugt dadurch, dass der Sensor das Spaltmaß zwischen dem Innendurchmesser der Spannzangenaufnahme und dem Außendurchmesser der Spannzange erfasst.
Weiter ist bevorzugt ein den radial nach Außen von der Spannzange vermittelten, auf die Spannzangenaufnahme wirkenden Druck und/oder Spannkraft erfassender Sensor vorgesehen. Alternativ könnte auch ein die auf die Materialstange ausgeübte Spannkraft erfassender Sensor in der Spannzange selbst vorgesehen sein.
Bei dem vorgenannten Aufbau der Führungsbuchse ist eine Steuerung vorteilhaft, die bei Über- oder Unterschreiten eines vorbestimmten, von wenigstens einem Sensor erfassten Werts zur Ausgabe eines Alarmsignals eingerichtet ist. Dieser Wert kann beispielsweise die radiale Ausdehnung und/oder axiale Position der Spannzange in der Aufnahme oder die axiale Position des Aktors und/oder die von der Spannzange auf die Materialstange ausgeübte Spannkraft betreffen. Der Wert kann aber auch eine abgeleitete Größe, wie etwa der Restverfahrweg des Aktors sein.
Zusätzlich oder alternativ ist die Steuerung derart eingerichtet, dass diese bei Über- oder Unterschreiten eines vorbestimmten, von wenigstens einem Sensor erfassten Werts auf den Aktor wirkt.
Bevorzugt sind die Steuerung und die Führungsbuchse kabellos miteinander verbunden. Insbesondere erlaubt eine kabellose Kommunikation zwischen Steuerung und Führungsbuchse auch eine Anbindung der Steuerung mittels Tabletcomputern oder Smartphones
Weiter wird eine Werkzeugmaschine mit einer Führungsbuchse, wie vorstehend erläutert, vorgestellt.
Bei den verwendeten Sensoren handelt es sich im Wesentlichen um Kraft- oder Drucksensoren und Abstandssensoren. Alternativ können auch Schalter, beispielsweise Endlagenschalter verwendet werden, die bei Erreichen einer vorbestimmten Position der Spannzange bzw. des Aktors einen Alarm ausgeben und/oder die Maschine anhalten. Die Verwendung anderer Sensoren zum Bestimmen der Position der Spannzange bzw. des Aktors oder der von der Spannzange vermittelten Spannkraft ist möglich.
Schließlich ist auch ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Werkzeugmaschine vorgesehen, dass die folgenden Schritte aufweist: Einspannen einer Werkstoffstange in die Führungsbuchse, Erfassen der axialen Position und/oder der radialen Ausdehnung der Spannzange in der Spannzangenaufnahme und/oder der radial nach Außen von der Spannzange vermittelten, auf die Spannzangenaufnahme wirkenden Kraft, und bei Erfassen eines eine vorbestimmte Position und/oder eine vorbestimmte radiale Ausdehnung und/oder eine vorbestimmte Kraft über- oder unterschreitenden Werts Ausgeben eines Alarms und/oder Einwirken auf den Aktor bis der über- oder unterschrittene Wert wieder unter- oder überschritten ist oder Abschalten der Werkzeugmaschine.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt eine Führungsbuchse 10 zum Führen einer (nicht dargestellten) Werkstoffstange. Die Führungsbuchse 10 weist eine Spannzangenaufnahme 20 und eine darin axial verschieblich gelagerte Spannzange 30 auf. Die Spannzange 30 ist als Doppelkonuszange ausgebildet, wobei die Vorspannung der Spannzange 30 durch einen Pneumatikkolben aufgebracht wird, der über den Aktor 40 auf die Spannzangenaufnahme 20 wirkt.
Die Spannzange 30 wird von einem pneumatisch angetriebenen Aktor 40 axial verschoben, sodass die Spannzange 30 durch Auflaufen auf die konisch ausgebildeten Sitzflächen unterschiedlich starke Klemmkräfte ausbilden kann. Die Einschraubtiefe des Aktors (40) bestimmt die Voreinstellung der Spannzange (30).
Im gezeigten Beispiel ist nun ein in der Führungsbuchse 10 fixierter Sensor 50 vorgesehen, der den Abstand zwischen einem in der Führungsbuchse 10 axial unbeweglichem Teil und dem Pneumatikkolben bzw. dem Aktor 40 erfasst. Hierzu kann der Aktor 40 beispielsweise einen Flansch aufweisen.
Mittels des Sensors 50 wird also die axiale Position der Spannzange 30 in der Spannzangenaufnahme 20 indirekt durch die Bestimmung der Position des Aktors 40 relativ zur Führungsbuchse 10 bestimmt. Gleichzeitig kann damit der maximal zur Verfügung stehende Verfahrweg des Aktors 40 und die daraus resultierende Klemmkapazität der Spannzange 30 bestimmt werden. Unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften der Materialstange können hier beispielsweise maximal oder minimal zu erreichende Werte vorgegeben sein, die - um eine Beschädigung des Materials zu vermeiden - nicht über- oder unterschritten werden dürfen.

Claims

Führungsbuchse (10) zum Führen einer Werkstoffstange, mit einer in einer Spannzangenaufnahme (20) axial verschieblich gelagerten Spannzange (30) und einem zur axialen Bewegung der Spannzange (30) eingerichteten Aktor (40), gekennzeichnet durch wenigstens einen die axiale Position und/oder die radiale Ausdehnung und/oder die Spannkraft der Spannzange (30) in der Spannzangenaufnahme (20) direkt oder indirekt erfassenden Sensor (50).
Führungsbuchse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (50) die Position des Aktors (40) relativ zur Führungsbuchse (10) erfasst, wobei die Spannzange (30) fest mit dem Aktor (40) verbunden ist.
Führungsbuchse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor das Spaltmaß zwischen dem Innendurchmesser der Spannzangenaufnahme (20) und dem Außendurchmesser der Spannzange (30) erfasst.
Führungsbuchse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen den radial nach Außen von der Spannzange (20) vermittelten, auf die Spannzangenaufnahme (20) wirkenden Kraft erfassenden Sensor.
Führungsbuchse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (30) eine Zugzange oder eine Doppelkonuszange ist.
Führungsbuchse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine bei Über- oder Unterschreiten eines vorbestimmten, von wenigstens einem Sensor erfassten Werts ein Alarmsignal ausgebenden Steuerung.
Führungsbuchse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine bei Über- oder Unterschreiten eines vorbestimmten, von wenigstens einem Sensor erfassten Werts auf den Aktor (40) wirkenden Steuerung.
Führungsbuchse (10) nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung kabellos mit der Führungsbuchse (10) verbunden ist.
Werkzeugmaschine mit einer Führungsbuchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Steuerung einer Werkzeugmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Schritte: - Einspannen einer Werkstoffstange in die Führungsbuchse (10), - Erfassen der axialen Position und/oder der radialen Ausdehnung der Spannzange (30) in der Spannzangenaufnahme (20) und/oder der radial nach Außen von der Spannzange (20) vermittelten, auf die Spannzangenaufnahme (20) wirkenden Kraft, und - bei Erfassen eines eine vorbestimmte Position und/oder eine vorbestimmte radiale Ausdehnung und/oder einen vorbestimmten Druck über- oder unterschreitenden Werts Ausgeben eines Alarms und/oder Einwirken auf den Aktor (40) bis der über- oder unterschrittene Wert wieder unter- oder überschritten ist oder Abschalten der Werkzeugmaschine.