DE102017114536B3

DE102017114536B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung

Info

Publication number: DE102017114536B3
Application number: DE102017114536.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Retzbach
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: JP2020506076A; EP3580000A1; JP7109456B2; WO2018146092A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung 3 mit einer Grundkörperanordnung 4, in der ein mit einem Hydraulikmedium befülltes Druckkammersystem ausgebildet ist, das eine Druckkammer 15 mit einer Wandung 18, die auf einer der Druckkammer 15 abgewandten Seite eine Spannfläche 19 definiert, und eine von außen in die Grundkörperanordnung 4 eingebrachte und über Verbindungskanäle mit der Druckkammer 15 verbundene Gewindebohrung 8 umfasst, wobei in die Gewindebohrung 8 eine Spannschraube 9 eingedreht ist, die durch ein Eindrehen in die Gewindebohrung 8 derart axial verstellt wird, dass das Hydraulikmedium in Richtung der Druckkammer 15 gedrückt und die Wandung 18 elastisch verformt wird, um ein Werkzeug 20 oder Werkstück zu spannen, wobei bei dem Verfahren die Spannschraube 9 mittels eines Drehwerkzeugs 22 verdreht, das auf die Hydro-Dehnspanneinrichtung 3 aufgebrachte Drehmoment insbesondere durch Fixieren der Hydro-Dehnspanneinrichtung 3 in einer stationären Halterung 2 abgestützt, Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte mittels einer Messvorrichtung 23 in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen und/oder kontinuierlich während des Verdrehens der Spannschraube 9 gemessen, ein Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung 3 durch Auswerten der gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte mittels einer Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 25 bestimmt und der bestimmte Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung 3 mittels einer Signalisierungsvorrichtung 26 an einen Benutzer signalisiert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung 1.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung, insbesondere eines Hydro-Dehnspannfutters oder Hydro-Dehnspanndorns, mit einer Grundkörperanordnung, in der ein mit einem Hydraulikmedium befülltes Druckkammersystem ausgebildet ist, das eine Druckkammer mit einer Wandung, die auf einer der Druckkammer abgewandten Seite eine Spannfläche definiert, und eine von außen in die Grundkörperanordnung eingebrachte und über Verbindungskanäle mit der Druckkammer verbundene Gewindebohrung umfasst, wobei in die Gewindebohrung eine Spannschraube eingedreht ist, die durch ein Eindrehen in die Gewindebohrung derart axial verstellt wird, dass das Hydraulikmedium in Richtung der Druckkammer gedrückt und die Wandung elastisch verformt wird, um ein Werkzeug oder Werkstück zu spannen, wobei bei dem Verfahren die Spannschraube mittels eines Drehwerkzeugs verdreht und das auf die Hydro-Dehnspanneinrichtung aufgebrachte Drehmoment insbesondere durch Fixieren der Hydro-Dehnspanneinrichtung in einer stationären Halterung abgestützt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung.
Hydro-Dehnspanneinrichtungen sind Spanneinrichtungen, die sowohl zur Werkzeug- als auch zur Werkstückspannung eingesetzt werden können, wobei grundsätzlich zwischen zwei verschiedenen Bauformen unterschieden wird, nämlich einem Hydro-Dehnspannfutter und einem Hydro-Dehnspanndorn. Die prinzipielle Funktionsweise beider Bauformen ist identisch, nämlich dass durch eine Betätigung der Hydro-Dehnspanneinrichtung ein Hydraulikmedium, insbesondere ein Hydrauliköl, innerhalb eines Druckkammersystems einer Grundkörperanordnung der Hydro-Dehnspanneinrichtung in Richtung einer Druckkammer des Druckkammersystems gedrückt wird und hierdurch eine elastische Aufweitung einer eine Spannfläche definierenden Wandung der Druckkammer bewirkt. Durch die Aufweitung der Wandung wird zunächst ein Fügespiel zwischen der Wandung und einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück ausgeglichen und die Wandung dann gegen das zu spannende Werkstück oder Werkzeug gepresst, wodurch sich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Hydro-Dehnspanneinrichtung und dem Werkzeug oder Werkstück ergibt. Der einzige Unterschied der beiden Bauformen liegt in der Spannkontur. So spannt der Hydro-Dehnspanndorn ein Werkstück über eine Bohrung des Werkstücks, wo hingegen das Hydro-Dehnspannfutter einen Werkzeugschaft über eine zentrale Werkzeugaufnahme des Hydro-Dehnspannfutters spannt.
Eine Betätigung von Hydro-Dehnspanneinrichtungen kann auf unterschiedliche Arten erfolgen. Um einen für eine Spannung ausreichenden Hydraulikdruck innerhalb des Druckkammersystems der Hydro-Dehnspanneinrichtung zu erzeugen, ist zum einen eine Betätigung mittels eines Spannzylinders und einer Druck- oder Zugstange möglich. Zum anderen kann eine Direktbeaufschlagung mittels eines hydraulischen Aggregats erfolgen. Des Weiteren können Hydro-Dehnspanneinrichtungen durch Verdrehen einer Spannschraube mittels eines Drehwerkzeugs betätigt werden. In diesem Fall ist es bekannt, das auf die Hydro-Dehnspanneinrichtung aufgebrachte Drehmoment insbesondere durch Fixieren der Hydro-Dehnspanneinrichtung in einer stationären Halterung, abzustützen. Auf die zuletzt aufgezählte Betätigungsart mittels Spannschraube bezieht sich die vorliegende Erfindung.
Wenn es sich bei der Hydro-Dehnspanneinrichtung um ein Hydro-Dehnspannfutter handelt, umfasst die zuvor genannte Grundkörperanordnung des Hydro-Dehnspannfutters einen Grundkörper, der an seinem hinteren Endbereich eine Maschinenschnittstelle aufweist, über welche das Hydro-Dehnspannfutter an einer entsprechenden Werkzeughalteraufnahme an einer Werkzeugmaschine fixierbar ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers ist ein Spannbereich mit einer zu der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers hin offenen zentralen Werkzeugaufnahme ausgebildet, in welche ein zu spannender Werkzeugschaft eingeschoben werden kann. Bei manchen Hydro-Dehnspannfuttern umfasst die Grundkörperanordnung auch eine Dehnbüchse, die unter Bildung einer die Dehnbüchse umgebenden und mit einem Hydraulikmedium beaufschlagbaren Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist und die zu der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers hin offene Werkzeugaufnahme bildet.
Bei ihrem Einsatz in der Industrie sind Hydro-Dehnspanneinrichtungen Verschleiß und Abnutzungen ausgesetzt, so dass eine regelmäßige Überprüfung des Zustands und Leistungsvermögens der Hydro-Dehnspanneinrichtungen wichtig ist, um eine Prozesssicherheit zu garantieren und Produktionsausfälle durch ein ungewolltes Lösen von Werkzeugen oder Werkstücken zu vermeiden. Durch eine Spannkraftmessung kann die noch vorhandene Leistungsfähigkeit und aufgetretener Verschleiß ermittelt werden.
Die DE 10 2015 220 533 A1 offenbart einen Werkzeughalter, welcher einen Werkzeugabschnitt mit einer Werkzeugaufnahmeformation in Form eines Hydrodehnspannfutters aufweist, wobei an dem Werkzeughalter eine Messvorrichtung zur Erfassung von den Betrieb des Werkzeughalters betreffenden Daten vorgesehen ist, die zumindest teilweise in einer Ausnehmung im Inneren eines Grundkörpers des Werkzeughalters angeordnet ist.
Die vorbekannten Verfahren und Vorrichtungen zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung ermöglichen es nicht, während eines Verdrehens der Spannschraube, also während des Betriebs der Hydro-Dehnspanneinrichtung, den Spannzustand bzw. die Leistungsfähigkeit der Hydro-Dehnspanneinrichtung zu bestimmen. Messungen der Spannkraft zur Beurteilung eines Spannzustandes einer Hydro-Dehnspanneinrichtung müssen bisher immer separat mittels zusätzlichen Messgeräten und Messaufbauten erfolgen. Zur Spannkraftmessung können in bekannter Weise Drehmomentschlüssel, Messdorne oder spezielle Spannkraftprüfer für Hydro-Dehnspanneinrichtungen verwendet werden. Ein Nachteil insbesondere eines Messdorns oder Spannkraftprüfers ist, dass damit nicht die Güte einer Spannung eines Werkzeugs oder Werkstücks mit einer Hydro-Dehnspanneinrichtung während ihres Betriebs bestimmt werden kann, sondern die Messung in einem separaten Schritt erfolgen muss. Dies ist umständlich und zeitaufwändig.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung anzugeben, bei dem während des Verdrehens einer Spannschraube ein aktueller Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei erfindungsgemäß das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Messen von Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten mittels einer Messvorrichtung in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen und/oder kontinuierlich während des Verdrehens der Spannschraube,
b) Bestimmen eines Spannzustandes der Hydro-Dehnspanneinrichtung durch Auswerten der gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte mittels einer Auswerte- und Steuerungsvorrichtung und
c) Signalisieren des bestimmten Spannzustandes der Hydro-Dehnspanneinrichtung mittels einer Signalisierungsvorrichtung an einen Benutzer.

Der Erfindung liegt damit die Überlegung zugrunde, einen Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung zu bestimmen, indem aktuelle Spannkraftwerte der Hydro-Dehnspanneinrichtung indirekt über eine Messung von Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten während eines Verdrehens der Spannschraube, also während des Spannens der Hydro-Dehnspanneinrichtung, gemessen und die erfassten Messwerte ausgewertet werden. Eine entsprechende Auswertung der erfassten Messwerte ermöglicht einen Rückschluss auf die Leistungsfähigkeit und/oder den Verschleiß und/oder mögliche Fehlfunktionen der Hydro-Dehnspanneinrichtung und somit die Ableitung eines aktuellen Spannzustandes der Hydro-Dehnspanneinrichtung. Der auf diese Weise bestimmte Spannzustand des aus der Hydro-Dehnspanneinrichtung und einem gespannten Werkzeug oder Werkstück bestehenden Gesamtsystems wird dem Benutzer unmittelbar, komfortabel und leicht verständlich mitgeteilt. So wird dem Benutzer beispielsweise signalisiert, wenn eine Minimalspannkraft oder eine Sollspannkraft der Hydro-Dehnspanneinrichtung erreicht wurde, ohne dass der Benutzer von außen in das Gesamtsystem eingreifen und von sich Nachforschungen betreiben muss.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Drehwerkzeug automatisch relativ zu der Hydro-Dehnspanneinrichtung ausgerichtet und automatisch mit der Spannschraube in Eingriff gebracht. Hierdurch kann eine gleichbleibende Eingriffsqualität sichergestellt werden.
Nach einem erfolgten Eingriff kann die Spannschraube automatisch mit Hilfe einer Schraubvorrichtung, insbesondere einer elektrischen Schraubvorrichtung, an der das Drehwerkzeug gehalten ist, verdreht werden. Beispielsweise handelt es sich bei der elektrischen Schraubvorrichtung um einen Akkuschrauber und bei dem Drehwerkzeug um ein Sechskantbit, das an dem Akkuschrauber drehbar gehalten ist. Elektrische Schraubvorrichtungen haben insbesondere den Vorteil, dass mit ihnen eine gleichbleibende Eindrehgeschwindigkeit der Spannschraube erzielt werden kann. Alternativ kann die Spannschraube manuell mit Hilfe des Drehwerkzeugs, insbesondere eines Schraubendrehers, verdreht werden.
In Schritt a) können während eines Eindrehens der Spannschraube Werte des Drucks des Hydraulikmediums als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte in dem Druckkammersystem und/oder an der Spannschraube über einen Druckaufnehmer gemessen werden. In diesem Fall findet also eine direkte Messung des Drucks statt. Bei manchen Hydro-Dehnspanneinrichtungen grenzt an die Gewindebohrung des Druckkammersystems in axialer Richtung eine Zylinderbohrung des Druckkammersystems an, in der sich ein Spannkolben befindet, der die Spannschraube kontaktiert oder mit dieser verbunden ist, so dass eine axiale Verstellung der Spannschraube bei einem Eindrehen in die Gewindebohrung eine axiale Verstellung des Spannkolbens bewirkt. Ein Vorteil eines Spannkolbens ist, dass die Spannschraube beim Lösen einer Spannung komplett und ohne negative Folgen aus der Gewindebohrung herausgeschraubt werden kann, da sich der Spannkolben immer innerhalb der zugehörigen Zylinderbohrung befindet und das Druckkammersystem somit immer abgeschlossen bleibt. Im Falle einer Hydro-Dehnspanneinrichtung mit einem Spannkolben können in Schritt a) während eines Eindrehens der Spannschraube Werte des Drucks des Hydraulikmediums als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte an dem Spannkolben anstatt an der Spannschraube über einen Druckaufnehmer gemessen werden. Durch eine direkte Messung des Drucks des Hydraulikmediums entfällt eine mögliche Umrechnung von Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten in Druckwerte.
Zusätzlich oder alternativ können in Schritt a) während eines Eindrehens der Spannschraube Werte einer zum Druck des Hydraulikmediums komplementären Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte gemessen werden. In diesem Fall wird der Druck des Hydraulikmediums nicht direkt, sondern indirekt über eine andere Größe gemessen. Hierdurch müssen keine Veränderungen an dem Druckkammersystem vorgenommen werden, wie beispielsweise eine Installation von Druckaufnehmern.
Ebenso kann eine Verformung, insbesondere eine Aufdehnung und/oder einer Längung, der Grundkörperanordnung als eine zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte mit Hilfe eines Dehnungsmessstreifens gemessen werden. Ein solcher Dehnungsmessstreifen kann ohne großen Aufwand beispielsweise auf einer äußeren Oberfläche der Grundkörperanordnung angebracht werden.
Bevorzugt wird das Drehmoment an der Spannschraube als eine zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte gemessen. Hierbei kann die Messung des Drehmomentes an der Spannschraube über eine Messung der Torsion einer Torsionswelle mittels eines auf der Torsionswelle angebrachten Dehnungsmessstreifens erfolgen. Wird die Spannschraube mit Hilfe einer elektrischen Schraubvorrichtung, an der das Drehwerkzeug gehalten ist, verdreht, so kann die Messung des Drehmomentes an der Spannschraube auch über eine Messung des Motorstromes eines Motors der elektrischen Schraubvorrichtung bei einer konstanten Motordrehzahl erfolgen. Denn der Motorstrom I ist nach der Beziehung M = k_M × (I - I₀) proportional zum Drehmoment M, wobei I₀ der durch Reibung bedingte Leerlaufstrom und k_M die Drehmomentkonstante ist, die über k_M = 3/ Π × k_E mit der Spannungskonstante k_E in Beziehung steht. Eine Messung des Drehmomentes der Spannschraube über den Motorstrom ist äußerst elegant, da sie keine Modifizierungen an der zu spannenden Hydro-Dehnspanneinrichtung erforderlich macht.
Es kann vorteilhaft sein, während eines Eindrehens der Spannschraube zusätzlich zu den in Schritt a) gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten noch Spannschraubenweg-Indikationswerte insbesondere beginnend mit dem Eintreten eines vorbestimmten Trigger-Ereignisses oder mit dem Messen eines vorbestimmten Trigger-Wertes in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen und/oder kontinuierlich zu messen. Hierbei entspricht der Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten bevorzugt dem Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerten, insbesondere einem vorgegebenen Wegschritt, Winkelschritt oder Zeitschritt bei konstanter Eindrehgeschwindigkeit der Spannschraube. Das Trigger-Ereignis kann ein Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück und/oder ein Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag sein und/oder der Trigger-Wert kann ein für die verwendete Hydro-Dehnspanneinrichtung bei einem bestimmten Trigger-Ereignis charakteristischer Wert des Drucks des Hydraulikmediums oder einer dazu komplementären Größe sein. Der Trigger-Wert kann auch ein Schwellenwert des Drucks des Hydraulikmediums oder einer dazu komplementären Größe sein, der bevorzugt zwischen 20 % (bei einem harten Schraubfall) und 80 % (bei einem weichen Schraubfall) eines Wertes des Drucks oder einer dazu komplementären Größe liegt, bei dem ein Eindrehen der Spannschraube beendet wird, also beispielsweise eines Abschaltdrehmomentwertes bei Erreichen des Anschlags durch die Spannschraube. Die gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerte können dazu dienen, Gewissheit darüber zu erlangen, ob ein basierend auf den gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten bestimmter Spannzustand korrekt ist.
Es können Werte der axialen Wegposition der Spannschraube innerhalb der Gewindebohrung als Spannschraubenweg-Indikationswerte gemessen werden. In diesem Fall wird der Spannschraubenweg unmittelbar gemessen. Somit entfällt eine mögliche Umrechnung von Spannschraubenweg-Indikationswerten in Spannschraubenwege.
Zusätzlich oder alternativ können Werte einer zu einer axialen Wegposition der Spannschraube innerhalb der Gewindebohrung komplementären Größe als Spannschraubenweg-Indikationswerte gemessen werden. In diesem Fall wird der Spannschraubenweg indirekt über die Messung einer anderen Größe gemessen. Vorteilhaft wird der Drehwinkel der Spannschraube als eine zu der axialen Wegposition der Spannschraube innerhalb der Gewindebohrung komplementäre Größe als Spannschraubenweg-Indikationswerte, bevorzugt mittels eines Encoders und/oder mittels Hall-Sensoren, entweder unmittelbar an der Spannschraube oder an dem Drehwerkzeug oder an einer Schraubvorrichtung, an der das Drehwerkzeug gehalten ist, gemessen. Im Falle einer elektrischen Schraubvorrichtung mit einem Elektromotor können Hall-Sensoren zur Ermittlung einer Rotorposition des Motors dienen. Besonders vorteilhaft sind bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC). Denn bei solchen Motoren werden für eine elektronische Kommutierung Positionssignale benötigt, weshalb bei BLDC-Motoren die Lage des Rotors bekannt ist. Eine Messung des Drehwinkels über einen Encoder oder Hall-Sensoren an der Spannschraube ist besonders elegant, da sie keine Modifizierungen an der zu spannenden Hydro-Dehnspanneinrichtung erfordert. Eine solche Drehwinkelmessung trägt daher dazu bei, dass Spannzustände für die unterschiedlichsten Hydro-Dehnspanneinrichtungen während deren Betätigung bestimmt werden können. Unter Verwendung des gemessenen Drehwinkels und einer bekannten Steigung des Gewindes der Spannschraube kann dann der zurückgelegte Weg der Spannschraube und gegebenenfalls des Spannkolbens berechnet werden. Bei einer konstanten Drehgeschwindigkeit der Spannschraube kann auch die Drehzeit als eine zur axialen Wegposition der Spannschraube komplementäre Größe gemessen werden.
Um in Schritt b) einen Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung durch Auswerten der gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte zu bestimmen, werden in Schritt b) vorteilhafterweise die nachfolgenden Teilschritte durchgeführt:

b1) Prüfen, ob ein bei einem Eindrehen der Spannschraube gemessener Hydraulikmediumdruck-Indikationswert innerhalb eines vordefinierten Bereiches um einen für den verwendeten Hydro-Dehnspannfuttertyp charakteristischen Hydraulikmediumdruck-Indikationswert liegt, und
b2) Schließen auf einen dem charakteristischen Hydraulikmediumdruck-Indikationswert zugeordneten Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung, wenn die Prüfung unter Schritt b1) positiv ausfällt. Bevorzugt ist der charakteristische Hydraulikmediumdruck-Indikationswert ein charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück und der zugeordnete Spannzustand der Kontakt zwischen der Spannfläche und dem Werkzeug oder Werkstück und/oder ist der charakteristische Hydraulikmedium-Indikationswert ein charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag und der zugeordnete Spannzustand das Erreichen einer vordefinierten Sollspannkraft der verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtung. Die vordefinierte Sollspannkraft sollte bei einer intakten Hydro-Dehnspanneinrichtung bis auf leichte Abweichungen beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen des gespannten Werkzeugs oder Werkstücks erreicht werden. Mit zunehmender Betätigungszahl der Hydro-Dehnspanneinrichtung erhöht sich jedoch deren Abnutzung und somit die maximal zu erreichende Spannkraft, so dass die vorgegebene Sollspannkraft irgendwann nicht mehr erreicht wird.

Alternativ oder zusätzlich können in Schritt b) die nachfolgenden Teilschritte durchgeführt werden, um einen Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung durch Auswerten der gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte zu bestimmen:

b3) Berechnen von Steigungen der in Schritt a) in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen während eines Eindrehens der Spannschraube gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte, wobei eine Steigung aus einer Differenz zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten oder deren Betrag als Dividend und dem Messabstand zwischen den beiden betrachteten Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten als Divisor gebildet wird,
b4) Bestimmen einer Steigungsänderung zwischen jeweils zwei berechneten Steigungen,
b5) Prüfen, ob die bestimmte Steigungsänderung außerhalb eines vordefinierten Bereiches liegt, und somit eine deutliche Steigungsänderung vorliegt,
b6) Bestimmen einer möglichen Ursache für die deutliche Steigungsänderung, insbesondere durch Heranziehen weiterer Mess- und/oder Sollwerte, und
b7) Schließen auf einen Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung basierend auf der bestimmten Ursache.

Eine Berechnung von Steigungen und Betrachtung von Steigungsänderungen bietet im Gegensatz zu einer reinen Betrachtung von Absolutwerten den Vorteil, dass für die verwendete Hydro-Dehnspanneinrichtung charakteristische Drucksprünge festgestellte werden können.
Vor einem Berechnen der Steigungen in Schritt b3) können die in Schritt a) gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte gegenüber einer Skala mit Vielfachen des Messabstandes zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten aufgetragen werden und kann die somit entstandene Messwertkurve insbesondere mittels Berechnung gleitender Mittelwerte geglättet und/oder mindestens eine insbesondere lineare Kurvenanpassung an der Messwertkurve durchgeführt werden. Hierdurch können deutliche Steigungsänderungen festgestellt werden.
Bevorzugt wird in Schritt b4) eine Steigungsänderung zwischen zwei Steigungen bestimmt, die in Schritt b3) aus drei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten berechnet wurden. Da die beiden für die Berechnung der Steigungsänderung verwendeten Steigungen messchronologisch unmittelbar aufeinanderfolgen, kann im Falle einer festgestellten deutlichen Steigungsänderung eindeutig gefolgert werden, dass diese beim mittleren der drei betrachteten Messwerte auftrat. Die Steigungsänderung kann in Schritt b4) durch voneinander Subtrahieren oder durcheinander Dividieren von zwei in Schritt b3) berechneten Steigungen bestimmt werden. Werden zwei berechnete Steigungen zur Bestimmung einer Steigungsänderung dividiert, so kann der bei der Prüfung in Schritt b5) berücksichtigte vordefinierte Bereich ein vordefiniertes Mindestvielfaches einer Steigung sein. Eine deutliche Steigungsänderung wird dann festgestellt, wenn eine höhere Steigung ein Vielfaches von einer niedrigeren Steigung der zwei betrachteten Steigungen ist und das entsprechende Vielfache über dem vordefinierten Mindestvielfachen liegt.
Wird bei der Prüfung in Schritt b5) bis zum Erreichen eines die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlags keine deutliche Steigungsänderung festgestellt, kann geschlossen werden, dass kein zu spannendes Werkzeug oder Werkstück vorliegt oder ein Werkzeug mit einem zu kleinen Schaft oder ein Werkstück mit einem nicht passenden Spanndurchmesser verwendet wird. Wird jedoch eine deutliche Steigungsänderung festgestellt, so kann deren Ursache in Schritt b6) durch Heranziehen weiterer Mess- und/oder Sollwerte bestimmt werden. Wie im Folgenden noch detaillierter ausgeführt wird, können beispielsweise Spannschraubenweg-Indikationswerte, Sollwerte für Spannschraubenweg-Indikationswerte und/oder Sollwerte für Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte herangezogen werden. Die Ursache einer deutlichen Steigungsänderung kann jedoch auch ohne Heranziehen weiterer Mess- und/oder Sollwerte bestimmt werden. Denn es ist bekannt, dass es beim Eindrehen der Spannschraube zumindest zwei deutliche Steigungsänderungen geben muss, eine erste bei einem Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück und eine zweite bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag. Sieht man von dem Risiko ab, dass eine festgestellte Steigungsänderung auch eine Fehlfunktion der Hydro-Dehnspanneinrichtung, wie etwa ein Festfressen der Spannschraube, als Ursache haben kann, so lässt sich alleine daraus, ob es sich bei der festgestellten deutlichen Steigungsänderung um eine zeitlich erste oder zweite deutliche Steigungsänderung handelt, auf eine der beiden zuvor erwähnten, für jede Hydro-Dehnspanneinrichtung charakteristische Ursachen schließen.
Wie bereits zuvor erwähnt, können während eines Eindrehens der Spannschraube zusätzlich zu den in Schritt a) gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten Spannschraubenweg-Indikationswerte in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen gemessen werden, wobei der Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten dem Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerten entspricht. In diesem Fall wird in Schritt b6) die Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung bevorzugt bestimmt, indem ein bei der deutlichen Steigungsänderung gemessener Spannschraubenweg-Indikationswert mit mindestens einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert verglichen wird. Der Vergleich der Spannschraubenweg-Indikationswerte stellt somit eine Absicherung dar, damit auch tatsächlich die richtige Ursache für eine festgestellte deutliche Steigungsänderung bestimmt wird. Der Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert kann ein Spannschraubenweg-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück und/oder bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verschiebung der Spannschraube begrenzenden Anschlag sein.
Vorteilhaft wird bei einem Eindrehen der Spannschraube das Drehmoment an der Spannschraube als zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswert wie bereits zuvor erläutert gemessen und in Schritt b6) als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung eine Fehlfunktion der Hydro-Dehnspanneinrichtung bestimmt, wenn sich aus einem Vergleich eines bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Spannschraubeweg-Indikationswertes mit einem Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert ergibt, dass der gemessene Spannschraubenweg-Indikationswert außerhalb eines Bereiches um den Sollwert liegt und somit deutlich kleiner als der Sollwert ist. Die Fehlfunktion der Hydro-Dehnspanneinrichtung kann als ein Festfressen der Spannschraube in der Gewindebohrung bestimmt werden. Ein Festfressen der Spannschraube kann dadurch entstehen, dass das Außengewinde der Spannschraube nicht den geforderten Oberflächenanforderungen entspricht oder die Spannschraube nicht mehr über eine ausreichende Schmierung verfügt. In der zuletzt erwähnten Konstellation kann jedoch als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung anstatt einer Fehlfunktion der Hydro-Dehnspanneinrichtung auch ein Werkzeug mit einem zu großen Schaftdurchmesser oder ein Werkstück mit einer zu kleinen Bohrung bestimmt werden. Denn befindet sich beispielsweise ein Werkzeug mit einem zu großen Schaftdurchmesser in einem Hydro-Dehnspannfutter, so kontaktiert der Schaft die Spannfläche früher als erwartet und es tritt bereits nach einem kürzeren Spannschraubenweg eine deutliche Steigungsänderung auf.
Alternativ oder in Ergänzung zu dem zuvor beschriebenen Heranziehen von Schraubenweg-Indikationswerten bei einem Bestimmen der Ursache einer deutlichen Steigungsänderung kann in Schritt b6) die Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung bestimmt werden, indem ein bei der deutlichen Steigungsänderung gemessener Hydraulikmediumdruck-Indikationswert mit mindestens einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert verglichen wird. Hierbei ist der Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bevorzugt ein Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück und/oder bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag.
Zweckmäßigerweise wird in Schritt b6) des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung geschlossen und wird in Schritt b7) basierend auf der bestimmten Ursache auf das Erreichen einer Minimalspannkraft als Spannzustand geschlossen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bevorzugt die folgenden weiteren Schritte aufweisen:

- Schließen auf einen Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung in Schritt b6),
- Vergleichen des Hydraulikmediumdruck-Indikationswertes bei der deutlichen Steigungsänderung mit einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag,
- Feststellen, dass die beiden miteinander verglichenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte innerhalb eines vordefinierten Bereiches übereinstimmen, und
- Schließen auf ein Erreichen einer Sollspannkraft als Spannzustand in Schritt b7) basierend auf der vorherigen Feststellung.

Der zuvor erwähnte Vergleich der Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte ermöglicht es festzustellen, ob eine ausreichende Spannkraft zur Verfügung steht. Alleine aufgrund der Tatsache, dass die Spannschraube den Anschlag erreicht hat, kann hierauf nicht geschlossen werden, da sich die maximale Spannkraft einer Hydro-Dehnspanneinrichtung mit zunehmender Zahl der Betätigungen deutlich verringert.
Vorteilhaft kann ein Eindrehen der Spannschraube mittels des Drehwerkzeugs beendet werden, wenn in Schritt b) beim Auswerten der gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte festgestellt wird, dass eine vorbestimmte Abschaltbedingung erfüllt ist. Hierbei kann das Eindrehen der Spannschraube bei einer elektrischen Schraubvorrichtung durch Abschalten der elektrischen Schraubvorrichtung beendet werden. Auch eine mechanische Abschaltkupplung ist denkbar. Die vorbestimmte Abschaltbedingung kann ein vorbekannter, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag sein, beispielsweise ein definiertes maximales Drehmoment für die Hydro-Dehnspanneinrichtung, der innerhalb eines vordefinierten Bereiches erreicht werden muss. Bei einer Messung des Drehmomentes als zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe kann ein Eindrehen beispielsweise beendet werden, wenn ein oberer Schwellenwert für eine Drehmomentdifferenz von beispielsweise 500 mNm oder wenn ein entsprechender Drehmomentsteigungswert von beispielsweise 15000 mNm/° überschritten wird. Durch ein rechtzeitiges Beenden der Betätigung wird eine Beschädigung der Hydro-Dehnspanneinrichtung verhindert.
Bevorzugt wird der in Schritt c) bestimmte Spannzustand dem Benutzer signalisiert, indem er über ein optisches Signal, ein akustisches Signal oder ein Vibrationssignal angezeigt wird.
Die zuvor erwähnte Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 37 gelöst, erfindungsgemäß durch ein Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung, insbesondere eines Hydro-Dehnspannfutters oder Hydro-Dehnspanndorns, mit einer Grundkörperanordnung, in der ein mit einem Hydraulikmedium befülltes Druckkammersystem ausgebildet ist, das eine Druckkammer mit einer Wandung, die auf einer der Druckkammer abgewandten Seite eine Spannfläche definiert, und eine von außen in die Grundkörperanordnung eingebrachte und über Verbindungskanäle mit der Druckkammer verbundene Gewindebohrung umfasst, wobei in die Gewindebohrung eine Spannschraube eingedreht ist, die durch ein Eindrehen in die Gewindebohrung derart axial verstellt wird, dass das Hydraulikmedium in Richtung der Druckkammer gedrückt und die Wandung elastisch verformt wird, um ein Werkzeug oder Werkstück zu spannen. Hierbei weist die erfindungsgemäße Vorrichtung auf:

- eine Haltevorrichtung, insbesondere stationäre Halterung, die dazu ausgebildet ist, ein bei einem Verdrehen der Spannschraube auf die Hydro-Dehnspanneinrichtung aufgebrachtes Drehmoment abzustützen,
- eine Messvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen und/oder kontinuierlich während des Verdrehens der Spannschraube zu messen,
- eine Auswerte- und Steuerungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, von der Messvorrichtung gemessene Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte auszuwerten und einen Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung zu bestimmen, und
- eine Signalisierungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, den von der Auswerte- und Steuerungseinheit bestimmten Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung an einen Benutzer zu signalisieren.

Die Haltevorrichtung kann ein Schraubstock oder Greifer sein. Sie kann aber auch ein Tragarm oder ein HSK, bzw. Steilkegel-Spanner mit Spannzangensatz sein, der dazu ausgebildet ist, die Hydro-Dehnspanneinrichtung zu fixieren. Die Haltevorrichtung kann Abstützflächen korrespondierend zu Abstützflächen an der Hydro-Dehnspanneinrichtung aufweisen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist bevorzugt ein Drehwerkzeug auf, das dazu ausgebildet ist, die Spannschraube zu verdrehen. Bei dem Drehwerkzeug kann es sich beispielsweise um ein Bit, insbesondere ein Sechskantbit, oder um einen Schraubschlüssel, insbesondere einen Sechskantschraubschlüssel, handeln.
Vorteilhaft weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schraubvorrichtung, insbesondere eine elektrische Schraubvorrichtung, auf, an der das Drehwerkzeug gehalten ist, um die Spannschraube automatisch zu verdrehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Verstellvorrichtung mit einer Halterung für das Drehwerkzeug oder eine Schraubvorrichtung, an der das Drehwerkzeug gehalten ist, aufweisen, um das Drehwerkzeug automatisch relativ zu der Hydro-Dehnspanneinrichtung auszurichten und automatisch mit der Spannschraube in Eingriff zu bringen. Hierbei kann die Verstellvorrichtung eine 1-, 2-, 3-, oder 5-achsige Kinematik aufweisen und insbesondere ein Industrieroboter, wie etwa ein Knickarmroboter, oder eine Kombination aus Linearmodulen und Drehachsen sein. Alternativ ist es bei einem stationär installierten System möglich, vollständig auf eine Kinematik zu verzichten und die Drehmomentübertragung von einem Drehwerkzeug auf die Spannschraube über eine flexible Welle zu realisieren.
Bevorzugt umfasst die Messvorrichtung einen Druckaufnehmer, der dazu ausgebildet ist, während eines Eindrehens der Spannschraube den Druck des Hydraulikmediums als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte in dem Druckkammersystem und/oder an der Spannschraube zu messen. Bei manchen Hydro-Dehnspanneinrichtungen grenzt an die Gewindebohrung des Druckkammersystems in axialer Richtung eine Zylinderbohrung des Druckkammersystems an, in der sich ein Spannkolben befindet, der die Spannschraube kontaktiert oder mit dieser verbunden ist, so dass eine axiale Verstellung der Spannschraube bei einem Eindrehen in die Gewindebohrung eine axiale Verstellung des Spannkolbens bewirkt. In diesem Fall kann der Druckaufnehmer dazu ausgebildet sein, den Druck des Hydraulikmediums anstatt an der Spannschraube an dem Spannkolben zu messen.
Vorteilhaft ist die Messvorrichtung dazu ausgebildet, während eines Eindrehens der Spannschraube Werte einer zum Druck des Hydraulikmediums komplementären Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte zu messen. Hierzu kann die Messvorrichtung einen Dehnungsmessstreifen an der Grundkörperanordnung umfassen, der dazu ausgebildet ist, eine Verformung, insbesondere eine Aufdehnung und/oder einer Längung, der Grundkörperanordnung als eine zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte zu messen. Alternativ oder zusätzlich kann die Messvorrichtung dazu ausgebildet sein, das Drehmoment als eine zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte während eines Verdrehens der Spannschraube zu messen. Hierzu kann die Messvorrichtung einen auf einer Torsionswelle angebrachten Dehnungsmessstreifen umfassen, der dazu ausgebildet ist, die Torsion der Torsionswelle zu messen, damit daraus das Drehmoment an der Spannschraube und daraus wiederum der Druck des Hydraulikmediums berechnet werden kann. Falls die erfindungsgemäße Vorrichtung eine elektrische Schraubvorrichtung mit einem Motor aufweist, an der das Drehwerkzeug gehalten ist, kann die Messvorrichtung auch ein Strommessgerät umfassen, das dazu ausgebildet ist, den Motorstrom der elektrischen Schraubvorrichtung bei konstanter Motordrehzahl zu messen, damit daraus das Drehmoment an der Spannschraube und daraus wiederum der Druck des Hydraulikmediums berechnet werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Messvorrichtung dazu ausgebildet, Spannschraubenweg-Indikationswerte insbesondere beginnend mit einem Eintreten eines vorbestimmten Trigger-Ereignisses oder mit dem Messen eines vorbestimmten Trigger-Wertes in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen und/oder kontinuierlich während eines Eindrehens der Spannschraube zu messen, wobei der Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten insbesondere dem Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerten entspricht. Hierbei kann das Trigger-Ereignis ein Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück und/oder ein Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag sein und/oder der Trigger-Wert ein für die verwendete Hydro-Dehnspanneinrichtung bei einem bestimmten Trigger-Ereignis charakteristischer Wert des Drucks des Hydraulikmediums oder einer dazu komplementären Größe sein.
Die Messvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, Werte der axialen Wegposition der Spannschraube innerhalb der Gewindebohrung und/oder Werte einer zur axialen Wegposition der Spannschaube komplementären Größe als Spannschraubenweg-Indikationswerte zu messen.
Bevorzugt ist die Messvorrichtung dazu ausgebildet, den Drehwinkel der Spannschraube als eine zu der axialen Wegposition der Spannschraube innerhalb der Gewindebohrung komplementären Größe als Spannschraubenweg-Indikationswerte entweder unmittelbar an der Spannschraube oder an dem Drehwerkzeug oder an einer Schraubvorrichtung, an der das Drehwerkzeug gehalten ist, zu messen. Die Messvorrichtung kann einen Encoder und/oder Hall-Sensoren aufweisen, um den Drehwinkel der Spannschraube zu messen. Die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, unter Verwendung eines gemessenen Drehwinkels und einer bekannten Steigung des Gewindes der Spannschraube den zurückgelegten Weg der Spannschraube zu berechnen.
Vorteilhafterweise ist die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, zu prüfen, ob ein bei einem Eindrehen der Spannschraube gemessener Hydraulikmediumdruck-Indikationswert innerhalb eines vordefinierten Bereiches um einen für den verwendeten Hydro-Dehnspannfuttertyp charakteristischen Hydraulikmediumdruck-Indikationswert liegt, und auf einen dem charakteristischen Hydraulikmediumdruck-Indikationswert zugeordneten Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung zu schließen, wenn die Prüfung positiv ausfällt. Hierbei kann der charakteristische Hydraulikmediumdruck-Indikationswert ein charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück und der zugeordnete Spannzustand der Kontakt zwischen der Spannfläche und dem Werkzeug oder Werkstück sein und/oder der charakteristische Hydraulikmedium-Indikationswert ein charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag und der zugeordnete Spannzustand das Erreichen einer vordefinierten Sollspannkraft der verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtung sein.
Die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung kann auch dazu ausgebildet sein:

- Steigungen von in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen während eines Eindrehens der Spannschraube durch die Messvorrichtung gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten zu berechnen, wobei eine Steigung aus einer Differenz zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten oder deren Betrag als Dividend und dem Messabstand zwischen den beiden betrachteten Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten als Divisor gebildet wird,
- eine Steigungsänderung zwischen jeweils zwei berechneten Steigungen zu bestimmen,
- zu prüfen, ob die bestimmte Steigungsänderung außerhalb eines vordefinierten Bereiches liegt, und somit eine deutliche Steigungsänderung vorliegt,
- eine mögliche Ursache für die deutliche Steigungsänderung, insbesondere durch Heranziehen weiterer Mess- und/oder Sollwerte, zu bestimmen und
- basierend auf der bestimmten Ursache auf einen Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung zu schließen.

Vorteilhaft ist die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, vor einem Berechnen der Steigungen die von der Messvorrichtung gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte gegenüber einer Skala mit Vielfachen des Messabstandes zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten aufzutragen und die somit entstandene Messwertkurve insbesondere mittels Berechnung gleitender Mittelwerte zu glätten und/oder mindestens eine insbesondere lineare Kurvenanpassung an der Messwertkurve durchzuführen.
Bevorzugt ist die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, eine Steigungsänderung zwischen zwei Steigungen zu bestimmen, die aus drei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten berechnet wurden.
Die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Steigungsänderung durch voneinander Subtrahieren oder durcheinander Dividieren von zwei berechneten Steigungen zu bestimmen.
Wie bereits zuvor erwähnt, kann die Messvorrichtung dazu ausgebildet sein, während eines Eindrehens der Spannschraube zusätzlich zu den Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten Spannschraubenweg-Indikationswerte in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen zu messen, wobei der Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten dem Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerten entspricht. In diesem Fall ist die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung bevorzugt dazu ausgebildet, die Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung durch einen Vergleich eines bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerts mit mindestens einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert zu bestimmen. Hierbei kann der Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert ein Spannschraubenweg-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück und/oder bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verschiebung der Spannschraube begrenzenden Anschlag sein.
Vorteilhaft ist die Messvorrichtung dazu ausgebildet, bei einem Eindrehen der Spannschraube das Drehmoment an der Spannschraube als zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswert zu messen, und ist die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, einen bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswert mit einem Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert zu vergleichen und als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung eine Fehlfunktion der Hydro-Dehnspanneinrichtung zu bestimmen, wenn sich aus dem Vergleich ergibt, dass der gemessene Spannschraubenweg-Indikationswert außerhalb eines Bereiches um den Sollwert liegt und somit deutlich kleiner als der Sollwert ist. Hierbei kann die Fehlfunktion der Hydro-Dehnspanneinrichtung ein Festfressen der Spannschraube in der Gewindebohrung sein.
Bevorzugt ist die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, die Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung durch einen Vergleich eines bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerts mit mindestens einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert zu bestimmen. Hierbei kann der Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert ein Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück und/oder bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag sein.
Die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, auf einen Kontakt der Spannfläche mit einem zu spannenden Werkzeug oder Werkstück als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung zu schließen und basierend auf dieser Ursache auf das Erreichen einer Minimalspannkraft als Spannzustand zu schließen.
Die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung kann auch dazu ausgebildet sein:

- auf einen Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung zu schließen,
- den von der Messvorrichtung bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswert mit einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag zu vergleichen,
- eine Übereinstimmung der beiden miteinander verglichenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte innerhalb eines vordefinierten Bereiches festzustellen, und
- basierend auf dieser Feststellung auf ein Erreichen einer Sollspannkraft als Spannzustand zu schließen.

Bevorzugt ist die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet, zu prüfen, ob eine vorbestimmte Abschaltbedingung erfüllt ist, und eine Beendigung eines Eindrehens der Spannschraube zu bewirken, wenn die Prüfung positiv ausfällt. Hierbei kann die vorbestimmte Abschaltbedingung ein vorbekannter, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube an einem die axiale Verstellung der Spannschraube begrenzenden Anschlag sein.
Zweckmäßigerweise umfasst die Signalisierungsvorrichtung eine Leuchte, einen Lautsprecher, ein Display und/oder eine Vibrationsvorrichtung.
Bezüglich weiterer Vorteile und weiterer möglicher Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von fünf Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sowie eines mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betätigbaren Hydro-Dehnspannfutters unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin ist:

1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine schematische perspektivische Ansicht eines mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betätigbaren Hydro-Dehnspannfutters;
7 eine Schnittansicht entlang einer Längsmittelebene des Hydro-Dehnspannfutter aus 6;
8 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VIII-VIII in 7; und
9 einen Drehmomentverlauf in Abhängigkeit vom Drehwinkel für ein Hydro-Dehnspannfutter ohne beziehungsweise mit Werkzeug in einer zentralen Werkzeugaufnahme.

Die 1 bis 5 stellen schematische perspektivische Ansichten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung 1 gemäß fünf verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist in allen fünf Ausführungsformen eine Haltevorrichtung 2 auf, in der eine Hydro-Dehnspanneinrichtung 3 in Gestalt eines Hydro-Dehnspannfutters fixiert ist.
Das Hydro-Dehnspannfutter 3 ist in den 6 bis 8 im Detail dargestellt. Es umfasst eine Grundkörperanordnung 4 mit einem Grundkörper 5, der an seinem hinteren Endbereich eine Maschinenschnittstelle 6, über welche das Hydro-Dehnspannfutter 3 an der Haltevorrichtung 2 fixiert ist, und auf seiner gegenüberliegenden Seite einen Spannbereich 7 aufweist. In einem mittleren Bereich des Grundkörpers 5 zwischen dem hinteren Endbereich und dem Spannbereich 7 ist eine Gewindebohrung 8 von außen in den Grundkörper 5 eingebracht, in die eine Spannschraube 9 eingedreht ist. Die Gewindebohrung 8 weist an ihrem inneren Ende einen eine axiale Verschiebung der Spannschraube 9 innerhalb der Gewindebohrung 8 begrenzenden Anschlag 10 auf. An die Gewindebohrung 8 grenzt in axialer Richtung eine Zylinderbohrung 11 an, in der sich ein Spannkolben 12 befindet, der auf seiner einen Seite mit der Spannschraube 9 und auf seiner gegenüberliegenden Seite mit einem Dichtungselement 13 verbunden ist. Die Grundkörperanordnung 4 besteht neben dem Grundkörper 5 noch aus einer Dehnbüchse 14. Die Dehnbüchse 14 ist unter Bildung einer die Dehnbüchse 14 umgebenden Druckkammer 15 im Spannbereich 7 des Grundkörpers 5 mit dem Grundkörper 5 metallisch verbunden und bildet eine zu der vorderen Stirnfläche 16 des Grundkörpers 5 hin offene Werkzeugaufnahme 17. Die Druckkammer 15 weist somit eine Wandung 18 auf, die auf einer der Druckkammer 15 abgewandten Seite eine Spannfläche 19 definiert. Zudem ist die Druckkammer 15 über Verbindungskanäle unter Bildung eines mit einem Hydraulikmedium befüllten Druckkammersystems mit der Zylinderbohrung 11 und der Gewindebohrung 8 verbunden und somit mit dem Hydraulikmedium beaufschlagbar. Wie in den 1 bis 5 zu erkennen ist, ist in die Werkzeugaufnahme 17 ein Werkzeug 20 eingeschoben.
Zudem weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in allen fünf Ausführungsformen eine elektrische Schraubvorrichtung 21 mit einem Motor auf, an der ein Sechskantbit 22 als Drehwerkzeug drehbar gehalten ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist in allen fünf Ausführungsformen ebenfalls eine Messvorrichtung 23 auf, die ein Strommessgerät sowie einen Encoder umfasst. Sowohl das Strommessgerät als auch der Encoder sind in der elektrischen Schraubvorrichtung 21 integriert. Wie in den 6 und 7 dargestellt ist, umfasst die Messvorrichtung 23 auch einen auf der Außenseite des Grundkörpers 5 angebrachten Dehnungsmessstreifen 24, welcher in den 1 bis 5 lediglich der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Zudem weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in allen fünf Ausführungsformen eine mit der Messvorrichtung 23 verbundene Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 25 sowie eine eine mit der Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 25 verbundene Signalisierungsvorrichtung 26 in Form von zwei LED-Leuchten auf.
Im Folgenden wird auf die technischen Unterschiede der fünf Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Betätigen eines Hydro-Dehnspannfutters 3 eingegangen.
Bei der ersten Ausführungsform in 1 ist die Haltevorrichtung 2 für das Hydro-Dehnspannfutter 3 eine stationäre Halterung, die auf einer Grundplatte 27 der Vorrichtung 1 fixiert ist. In dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung 1 zusätzlich eine Verstellvorrichtung 28 auf, die eine Halterung 29 für die elektrische Schraubvorrichtung 21 und eine 1-achsige Kinematik 30 umfasst. Die Verstellvorrichtung 28 ist ebenfalls auf der Grundplatte 27 fixiert.
Bei der zweiten Ausführungsform in 2 umfasst die Haltevorrichtung 2 für das Hydro-Dehnspannfutter 3 eine verschiebbare Achse 31 und zwei Drehgelenke 32 und weist somit einen Translations- und zwei Rotationsfreiheitsgrade auf, um eine Ausrichtung und Position des Hydro-Dehnspannfutters 3 einstellen zu können. Die Haltevorrichtung 2 ist auf einer Grundplatte 27 der Vorrichtung 1 fixiert. Wie bereits in der ersten Ausführungsform weist auch in der zweiten Ausführungsform die Vorrichtung 1 eine Verstellvorrichtung 28 auf, die eine Halterung 29 für die elektrische Schraubvorrichtung 21 und eine 1-achsige Kinematik 30 umfasst. Die Verstellvorrichtung 28 ist ebenfalls auf der Grundplatte fixiert.
Bei der dritten Ausführungsform in 3 ist die Haltevorrichtung 2 für das Hydro-Dehnspannfutter 3 eine stationäre Halterung, die auf einer Grundplatte 27 der Vorrichtung 1 fixiert ist. Die Vorrichtung 1 weist auch hier eine Verstellvorrichtung 28 auf. Im Unterschied zu den ersten und zweiten Ausführungsformen ist die Verstellvorrichtung 28 jedoch keine 1-achsige Kinematik, sondern ein Industrieroboter.
Bei der vierten Ausführungsform in 4 ist die Haltevorrichtung 2 für das Hydro-Dehnspannfutter 3 eine stationäre Halterung, die auf einer Basisplatte 33 einer Greifroboteranordnung 34 fixiert ist. Aus einer mit der Basisplatte 33 verbundenen, sich senkrecht erstreckenden Haupteinheit 35 der Greifroboteranordnung 34 ragt ein Greifarm 36 zum Zu- und Abführen von zu betätigenden Hydro-Dehnspannfuttern. Wie bereits bei den ersten und zweiten Ausführungsformen weist auch in der vierten Ausführungsform die Vorrichtung 1 eine Verstellvorrichtung 28 auf, die eine Halterung 29 für die elektrische Schraubvorrichtung 21 und eine 1-achsige Kinematik 30 umfasst. Die Verstellvorrichtung 28 ist mit der Basisplatte 33 der Greifroboteranordnung 34 verbunden.
Bei der fünften Ausführungsform in 5 ist die Haltevorrichtung 2 für das Hydro-Dehnspannfutter 3 eine stationäre Halterung mit einer Sockelplatte 37, die Durchgangsbohrungen 38 zur Befestigung der Haltevorrichtung 2 an einem Tisch umfasst. Im Gegensatz zu den vier zuvor erwähnten Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung 1 gemäß der fünften Ausführungsform keine Verstellvorrichtung 28. Anstatt dessen ist die elektrische Schraubvorrichtung als mobiler Akkuschrauber ausgebildet, der über eine Ladevorrichtung geladen werden kann.
Während des Betriebs der Vorrichtung zum Betätigen eines Hydro-Dehnspannfutters 1 wird die elektrische Schraubvorrichtung 21 entweder manuell - wie in der fünften Ausführungsform - oder mittels der Verstellvorrichtung 28 automatisch - wie in den ersten vier Ausführungsformen - relativ zu dem Hydro-Dehnspannfutter 3 ausgerichtet und mit der Spannschraube 9 in Eingriff gebracht. In den 6 und 8 ist mit einem Pfeil angedeutet, in welcher Richtung die Ausrichtung erfolgt. Die Spannschraube 9 wird nun mittels der elektrischen Schraubvorrichtung 21 in die Gewindebohrung 8 eingedreht, bis die Spannschraube 9 an dem Anschlag 10 zum Anliegen kommt. Das während des Eindrehens der Spannschraube 9 auf das Hydro-Dehnspannfutter 3 aufgebrachte Drehmoment wird durch die Haltevorrichtung 2 abgestützt. Die Spannschraube 9 wird beim Eindrehen in die Gewindebohrung 8 axial verstellt. Da die Spannschraube 9 mit dem Spannkolben 12 verbunden ist, bewirkt die axiale Verstellung der Spannschraube 9 auch eine axiale Verstellung des Spannkolbens 12 mit samt des Dichtungselementes 13. Hierdurch wird das Hydraulikmedium innerhalb des Druckkammersystems in Richtung der Druckkammer 15 gedrückt, wodurch die Wandung 18 elastisch verformt beziehungsweise hydraulisch aufgeweitet wird. Durch die Aufweitung der Wandung 18 wird zunächst ein Fügespiel zwischen der Wandung 18 und dem zu spannenden Werkzeug 20 ausgeglichen und die Wandung 18 dann gegen das zu spannende Werkzeug 20 gepresst, wodurch sich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Hydro-Dehnspannfutter 3 und dem Werkzeug 20 ergibt.
Während des Eindrehens der Spannschraube 9 misst der Dehnungsmessstreifen 24 der Messvorrichtung 23 eine Verformung, insbesondere eine Aufdehnung, des Grundkörpers 5 als eine zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte. Zusätzlich misst die Messvorrichtung 23 mittels des Strommessgerätes den Motorstrom der elektrischen Schraubvorrichtung 21 bei konstanter Motordrehzahl und somit indirekt das Drehmoment der Spannschraube als eine weitere zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte in vorgegebenen, gleichmäßigen Abständen. Des Weiteren misst die Messvorrichtung 23 mittels des Encoders den Drehwinkel der Spannschraube 9 als eine zu der axialen Wegposition der Spannschraube 9 innerhalb der Gewindebohrung 8 komplementäre Größe als Spannschraubenweg-Indikationswerte in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen. Die Messung des Drehwinkels beginnt in dieser Ausführungsform mit dem Eintreten eines Trigger-Ereignisses, nämlich des Kontakts der Spannfläche 19 mit dem Werkzeug 20. Selbstverständlich kann die Messung auch zu einem anderen Zeitpunkt beginnen oder von Anfang an erfolgen. Der Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Drehmomenten entspricht dem Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Drehwinkeln. Nach einer Verdrehung der Spannschraube 9 um einen bestimmten Winkelbereich wird also jeweils das Drehmoment an der Spannschraube 9 gemessen.
Die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 25 prüft dann, ob ein bei dem Eindrehen der Spannschraube 9 gemessenes Drehmoment oder eine gemessene Verformung innerhalb eines vordefinierten Bereiches um ein für das verwendete Hydro-Dehnspannfutter 3 charakteristisches Drehmoment oder eine charakteristische Verformung liegt, und schließt auf einen dem charakteristischen Drehmoment oder der charakteristischen Verformung zugeordneten Spannzustand, wenn die Prüfung positiv ausfällt. Hierbei ist ein charakteristisches Drehmoment/Verformung zum einen ein charakteristisches Drehmoment/Verformung bei einem Kontakt der Spannfläche 19 mit dem Werkzeug 20 und der zugeordnete Spannzustand der Kontakt zwischen der Spannfläche 19 und dem Werkzeug 20 beziehungsweise das Erreichen einer Minimalspannkraft. Zum anderen ist das charakteristische Drehmoment/Verformung ein charakteristisches Drehmoment/Verformung bei einem Anschlag der Spannschraube 9 an dem Anschlag 10 und der zugeordnete Spannzustand das Erreichen einer vordefinierten Sollspannkraft.
Zusätzlich berechnet die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 25 Steigungen der gemessenen Drehmomente, wobei eine Steigung aus dem Betrag einer Differenz zwischen jeweils zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Drehmomenten als Dividend und dem Messabstand zwischen den beiden betrachteten Drehmomenten als Divisor gebildet wird. Nun bestimmt die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung 25 eine Steigungsänderung zwischen jeweils zwei berechneten Steigungen, die aus drei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Drehmomenten berechnet wurden. Hierfür werden die beiden berechneten Steigungen dividiert. Im Anschluss daran wird geprüft, ob die bestimmte Steigungsänderung außerhalb eines vordefinierten Bereiches liegt, und somit eine deutliche Steigungsänderung vorliegt. Eine deutliche Steigungsänderung liegt beispielsweise vor, wenn sich die Steigungen um ein Vielfaches voneinander unterscheiden. Es wird nun eine mögliche Ursache für eine festgestellte deutliche Steigungsänderung bestimmt und basierend auf der bestimmten Ursache auf einen Spannzustand geschlossen.
Die Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung wird durch einen Vergleich eines bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Drehmomentes mit mindestens einem vorbekannten, für das verwendete Hydro-Dehnspannfutter charakteristischen Sollwert für das Drehmoment bestimmt. Hierbei ist der Sollwert für das Drehmoment ein Drehmoment bei einem Kontakt der Spannfläche 19 mit dem Werkzeug 20 und/oder bei einem Anschlag der Spannschraube 9 an dem Anschlag 10. Zur weiteren Absicherung werden die gemessenen Drehwinkel herangezogen. Der bei der deutlichen Steigungsänderung gemessene Drehwinkel wird mit mindestens einem vorbekannten, für das Hydro-Dehnspannfutter 3 charakteristischen Sollwert für den Drehwinkel verglichen. Wenn sich ergibt, dass der gemessene Drehwinkel deutlich kleiner als der Sollwert ist, wird als Ursache für das Vorliegen der deutlichen Steigungsänderung eine Fehlfunktion des Hydro-Dehnspannfutters 3, wie etwa ein Festfressen der Spannschraube 9, bestimmt.
Wird auf einen Kontakt der Spannfläche 19 mit dem Werkzeug 20 als Ursache für das Vorliegen der deutlichen Steigungsänderung geschlossen, so wird basierend auf dieser Ursache auf das Erreichen einer Minimalspannkraft als Spannzustand geschlossen. Wird hingegen auf einen Anschlag der Spannschraube 9 an dem Anschlag 10 als Ursache für das Vorliegen der deutlichen Steigungsänderung geschlossen, so wird das bei der deutlichen Steigungsänderung gemessene Drehmoment mit einem vorbekannten, für das Hydro-Dehnspannfutter charakteristischen Sollwert für das Drehmoment bei einem Anschlag der Spannschraube 9 an dem Anschlag 10 verglichen. Wenn eine Übereinstimmung der beiden miteinander verglichenen Drehmomente innerhalb eines vordefinierten Bereiches festgestellt wird, wird basierend auf dieser Feststellung auf das Erreichen einer Sollspannkraft als Spannzustand geschlossen.
Der jeweils bestimmte Spannzustand wird einem Benutzer dann über ein Aufleuchten einer entsprechenden LED-Leuchte 26 angezeigt.
Die 9 stellt zwei typische Messkurven dar, die bei dem zuvor beschriebenen Betätigungsverfahren während einem Eindrehen der Spannschraube 9 erhalten werden können, qualitativ dar. Konkret sind die gemessenen Drehmomente gegenüber den gemessenen Drehwinkeln aufgetragenen.
Die mit II bezeichnete Messkurve zeigt einen typischen Drehmomentverlauf für den Fall, dass sich ein Werkzeug 20 in der Werkzeugaufnahme 17 des Hydro-Dehnspannfutters 3 befindet. Die Messkurve weist drei Abschnitte jeweils unterschiedlicher Steigung auf. In einem ersten Abschnitt (1.) ist das Drehmoment in einer Näherung linear proportional zu einer Dehnrate der Wandung 18. In diesem Abschnitt bewirkt ein Eindrehen der Spannschraube 9 eine Dehnung der Wandung 18. Sobald die Spannfläche 19 den Schaft des Werkzeugs 20 kontaktiert, was bei Punkt A der Messkurve II der Fall ist, kommt es zu einem positiven Drucksprung, d.h. zu einem plötzlichen Anstieg des Drucks, des Hydraulikmediums in dem Druckkammersystem des Hydro-Dehnspannfutters 3, was sich durch einen deutlichen Anstieg der Steigung der Messkurve bemerkbar macht. Bei dem Punkt A der Messkurve II geht der erste Abschnitt also in einen zweiten Abschnitt mit einer deutlich höheren Steigung als der erste Abschnitt über. In diesem zweiten Abschnitt erfolgt nun keine Änderung der Dehnrate mehr. Vielmehr kommt es bei einem weiteren Eindrehen der Spannschraube 9 in Richtung des Anschlages 10 zu einer Erhöhung des Drucks des Hydraulikmediums. Dies hängt unter anderem damit zusammen, dass Hydraulikmedien, insbesondere Hydrauliköle, bei den hohen Drücken, die bei Hydro-Dehnspannfuttern vorherrschen, zumindest leicht kompressibel sind. Hierbei ist das Drehmoment im zweiten Abschnitt linear proportional zum Druck des Hydraulikmediums. Sobald die Spannschraube 9 den Anschlag 10 erreicht, kommt es zu einem zweiten positiven Drucksprung, was sich durch einen erneuten deutlichen Anstieg der Steigung der Messkurve II aufgrund der durch den Anschlag 10 wirkenden zusätzlichen Axialkraft bemerkbar macht. Der Punkt B der Messkurve II kennzeichnet daher einen zeitlich zweiten Drucksprung. Hier geht der zweite Abschnitt in einen dritten Abschnitt mit einer deutlich höheren Steigung als der zweite Abschnitt über. Dass sich die Spannschraube 9 im dritten Abschnitt noch ein wenig weiterdrehen lässt, hängt unter anderem damit zusammen, dass Komponenten des Hydro-Dehnspannfutters 3, wie etwa der Anschlag 10, noch geringfügig elastisch zusammengedrückt werden.
Die mit I bezeichnete Messkurve zeigt einen typischen Drehmomentverlauf für den Fall, dass sich kein Werkzeug 20 in der Werkzeugaufnahme 17 des Hydro-Dehnspannfutters 3 befindet. Die Messkurve weist lediglich einen Drucksprung am Punkt B auf, der dadurch bedingt ist, dass die Spannschraube 9 den Anschlag 10 erreicht. Da sich kein Werkzeug 20 in der Werkzeugaufnahme 17 befindet, kann es keinen weiteren Drucksprung am Punkt A geben, da es niemals dazu kommen kann, dass die Spannfläche 19 das Werkzeug 20 kontaktiert.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Betätigen eines Hydro-Dehnspannfutters
2: Haltevorrichtung
3: Hydro-Dehnspannfutter
4: Grundkörperanordnung
5: Grundkörper
6: Maschinenschnittstelle
7: Spannbereich
8: Gewindebohrung
9: Spannschraube
10: Anschlag
11: Zylinderbohrung
12: Spannkolben
13: Dichtungselement
14: Dehnbüchse
15: Druckkammer
16: vordere Stirnfläche des Grundkörpers
17: Werkzeugaufnahme
18: Wandung
19: Spannfläche
20: Werkzeug
21: elektrische Schraubvorrichtung
22: Sechskantbit
23: Messvorrichtung
24: Dehnungsmessstreifen
25: Auswerte- und Steuerungsvorrichtung
26: Signalisierungsvorrichtung
27: Grundplatte
28: Verstellvorrichtung
29: Halterung für elektrische Schraubvorrichtung
30: 1-achsige Kinematik
31: verschiebbare Achse
32: Drehgelenk
33: Basisplatte
34: Greifarmroboteranordnung
35: Haupteinheit
36: Greifarm
37: Sockelplatte
38: Durchgangsbohrung
39: Ladevorrichtung

Claims

Verfahren zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung (3), insbesondere eines Hydro-Dehnspannfutters oder Hydro-Dehnspanndorns, mit einer Grundkörperanordnung (4), in der ein mit einem Hydraulikmedium befülltes Druckkammersystem ausgebildet ist, das eine Druckkammer (15) mit einer Wandung (18), die auf einer der Druckkammer (15) abgewandten Seite eine Spannfläche (19) definiert, und eine von außen in die Grundkörperanordnung (4) eingebrachte und über Verbindungskanäle mit der Druckkammer (15) verbundene Gewindebohrung (8) umfasst, wobei in die Gewindebohrung (8) eine Spannschraube (9) eingedreht ist, die durch ein Eindrehen in die Gewindebohrung (8) derart axial verstellt wird, dass das Hydraulikmedium in Richtung der Druckkammer (15) gedrückt und die Wandung (18) elastisch verformt wird, um ein Werkzeug (20) oder Werkstück zu spannen, wobei bei dem Verfahren die Spannschraube (9) mittels eines Drehwerkzeugs (22) verdreht und das auf die Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) aufgebrachte Drehmoment insbesondere durch Fixieren der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) in einer stationären Halterung (2) abgestützt wird, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Messen von Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten mittels einer Messvorrichtung (23) in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen und/oder kontinuierlich während des Verdrehens der Spannschraube (9), b) Bestimmen eines Spannzustandes der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) durch Auswerten der gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte mittels einer Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) und c) Signalisieren des bestimmten Spannzustandes der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) mittels einer Signalisierungsvorrichtung (26) an einen Benutzer.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehwerkzeug (22) automatisch relativ zu der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) ausgerichtet und automatisch mit der Spannschraube (9) in Eingriff gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschraube (9) automatisch mit Hilfe einer Schraubvorrichtung (21), insbesondere einer elektrischen Schraubvorrichtung, an der das Drehwerkzeug (22) gehalten ist, oder manuell mit Hilfe des Drehwerkzeugs (22), insbesondere eines Schraubendrehers, verdreht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) während eines Eindrehens der Spannschraube (9) Werte des Drucks des Hydraulikmediums als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte in dem Druckkammersystem über einen Druckaufnehmer gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) während eines Eindrehens der Spannschraube (9) Werte des Drucks des Hydraulikmediums als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte an der Spannschraube (9) über einen Druckaufnehmer gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Verstellung der Spannschraube (9) bei einem Eindrehen in die Gewindebohrung (8) eine axiale Verstellung eines Spannkolbens (12) bewirkt, der sich in einer in axialer Richtung an die Gewindebohrung (8) angrenzenden Zylinderbohrung (11) des Druckkammersystems befindet und die Spannschraube (9) kontaktiert oder mit dieser verbunden ist, und in Schritt a) während eines Eindrehens der Spannschraube (9) Werte des Drucks des Hydraulikmediums als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte an dem Spannkolben (12) über einen Druckaufnehmer gemessen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) Werte einer zum Druck des Hydraulikmediums komplementären Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte während eines Eindrehens der Spannschraube (9) gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verformung, insbesondere eine Aufdehnung und/oder einer Längung, der Grundkörperanordnung (4) als eine zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte mit Hilfe eines Dehnungsmessstreifens (24) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment an der Spannschraube (9) als eine zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Drehmomentes an der Spannschraube (9) über eine Messung der Torsion einer Torsionswelle mittels eines auf der Torsionswelle angebrachten Dehnungsmessstreifens erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschraube (9) mit Hilfe einer elektrischen Schraubvorrichtung (21), an der das Drehwerkzeug (22) gehalten ist, verdreht wird und die Messung des Drehmomentes an der Spannschraube (9) über eine Messung des Motorstromes eines Motors der elektrischen Schraubvorrichtung (21) bei einer konstanten Motordrehzahl erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spannschraubenweg-Indikationswerte während eines Eindrehens der Spannschraube (9) insbesondere beginnend mit dem Eintreten eines vorbestimmten Trigger-Ereignisses oder mit dem Messen eines vorbestimmten Trigger-Wertes in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen und/oder kontinuierlich gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Trigger-Ereignis ein Kontakt der Spannfläche (19) mit einem zu spannenden Werkzeug (20) oder Werkstück und/oder ein Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) ist und/oder der Trigger-Wert ein für die verwendete Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) bei einem bestimmten Trigger-Ereignis charakteristischer Wert des Drucks des Hydraulikmediums oder einer dazu komplementären Größe ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass Werte der axialen Wegposition der Spannschraube (9) innerhalb der Gewindebohrung (8) als Spannschraubenweg-Indikationswerte gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Werte einer zu einer axialen Wegposition der Spannschraube (9) innerhalb der Gewindebohrung (8) komplementären Größe als Spannschraubenweg-Indikationswerte gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel der Spannschraube (9) als eine zu der axialen Wegposition der Spannschraube (9) innerhalb der Gewindebohrung (8) komplementären Größe als Spannschraubenweg-Indikationswerte, bevorzugt mittels eines Encoders und/oder mittels Hall-Sensoren, entweder unmittelbar an der Spannschraube (9) oder an dem Drehwerkzeug (22) oder an einer Schraubvorrichtung (21), an der das Drehwerkzeug (22) gehalten ist, gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung des gemessenen Drehwinkels und einer bekannten Steigung des Gewindes der Spannschraube (9) der zurückgelegte Weg der Spannschraube (9) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten dem Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerten, insbesondere einem vorgegebenen Wegschritt, Winkelschritt oder Zeitschritt bei konstanter Eindrehgeschwindigkeit der Spannschraube (9), entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die nachfolgenden Teilschritte durchgeführt werden: b1) Prüfen, ob ein bei einem Eindrehen der Spannschraube (9) gemessener Hydraulikmediumdruck-Indikationswert innerhalb eines vordefinierten Bereiches um einen für den verwendeten Hydro-Dehnspannfuttertyp charakteristischen Hydraulikmediumdruck-Indikationswert liegt, und b2) Schließen auf einen dem charakteristischen Hydraulikmediumdruck-Indikationswert zugeordneten Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3), wenn die Prüfung unter Schritt b1) positiv ausfällt.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der charakteristische Hydraulikmediumdruck-Indikationswert ein charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche (19) mit einem zu spannenden Werkzeug (20) oder Werkstück und der zugeordnete Spannzustand der Kontakt zwischen der Spannfläche (19) und dem Werkzeug (20) oder Werkstück ist und/oder dass der charakteristische Hydraulikmedium-Indikationswert ein charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) und der zugeordnete Spannzustand das Erreichen einer vordefinierten Sollspannkraft der verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die nachfolgenden Teilschritte durchgeführt werden: b3) Berechnen von Steigungen der in Schritt a) in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen während eines Eindrehens der Spannschraube (9) gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte, wobei eine Steigung aus einer Differenz zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten oder deren Betrag als Dividend und dem Messabstand zwischen den beiden betrachteten Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten als Divisor gebildet wird, b4) Bestimmen einer Steigungsänderung zwischen jeweils zwei berechneten Steigungen, b5) Prüfen, ob die bestimmte Steigungsänderung außerhalb eines vordefinierten Bereiches liegt, und somit eine deutliche Steigungsänderung vorliegt, b6) Bestimmen einer möglichen Ursache für die deutliche Steigungsänderung, insbesondere durch Heranziehen weiterer Mess- und/oder Sollwerte, und b7) Schließen auf einen Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) basierend auf der bestimmten Ursache.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b4) eine Steigungsänderung zwischen zwei Steigungen bestimmt wird, die in Schritt b3) aus drei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten berechnet wurden.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b4) die Steigungsänderung durch voneinander Subtrahieren oder durcheinander Dividieren von zwei in Schritt b3) berechneten Steigungen bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Berechnen der Steigungen in Schritt b3) die in Schritt a) gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte gegenüber einer Skala mit Vielfachen des Messabstandes zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten aufgetragen werden und die somit entstandene Messwertkurve insbesondere mittels Berechnung gleitender Mittelwerte geglättet und/oder mindestens eine insbesondere lineare Kurvenanpassung an der Messwertkurve durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei zusätzlich zu den in Schritt a) gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten Spannschraubenweg-Indikationswerte nach einem der Ansprüche 12 bis 18 gemessen werden und der Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten dem Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerten entspricht.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b6) die Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung bestimmt wird, indem ein bei der deutlichen Steigungsänderung gemessener Spannschraubenweg-Indikationswert mit mindestens einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert ein Spannschraubenweg-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche (19) mit einem zu spannenden Werkzeug (20) oder Werkstück und/oder bei einem Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verschiebung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) ist.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Eindrehen der Spannschraube (9) das Drehmoment an der Spannschraube (9) als zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswert, insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gemessen und in Schritt b6) als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung eine Fehlfunktion der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) bestimmt wird, wenn sich aus einem Vergleich eines bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Spannschraubeweg-Indikationswertes mit einem Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert ergibt, dass der gemessene Spannschraubenweg-Indikationswert außerhalb eines Bereiches um den Sollwert liegt und somit deutlich kleiner als der Sollwert ist.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlfunktion der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) als ein Festfressen der Spannschraube (9) in der Gewindebohrung (8) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b6) die Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung bestimmt wird, indem ein bei der deutlichen Steigungsänderung gemessener Hydraulikmediumdruck-Indikationswert mit mindestens einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert ein Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche (19) mit einem zu spannenden Werkzeug (20) oder Werkstück und/oder bei einem Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b6) auf einen Kontakt der Spannfläche (19) mit einem zu spannenden Werkzeug (20) oder Werkstück als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung geschlossen wird und in Schritt b7) basierend auf der bestimmten Ursache auf das Erreichen einer Minimalspannkraft als Spannzustand geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden weiteren Schritte aufweist: - Schließen auf einen Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung in Schritt b6), - Vergleichen des Hydraulikmediumdruck-Indikationswertes bei der deutlichen Steigungsänderung mit einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag, - Feststellen, dass die beiden miteinander verglichenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte innerhalb eines vordefinierten Bereiches übereinstimmen, und - Schließen auf ein Erreichen einer Sollspannkraft als Spannzustand in Schritt b7) basierend auf der vorherigen Feststellung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn in Schritt b) beim Auswerten der gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte festgestellt wird, dass eine vorbestimmte Abschaltbedingung erfüllt ist, ein Eindrehen der Spannschraube (9) mittels des Drehwerkzeugs (22) beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Abschaltbedingung ein vorbekannter, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) ist, der innerhalb eines vordefinierten Bereiches erreicht werden muss.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in Schritt c) bestimmte Spannzustand dem Benutzer signalisiert wird, indem er über ein optisches Signal, ein akustisches Signal oder ein Vibrationssignal angezeigt wird.
Vorrichtung zum Betätigen einer Hydro-Dehnspanneinrichtung (1), insbesondere eines Hydro-Dehnspannfutters oder Hydro-Dehnspanndorns, mit einer Grundkörperanordnung (4), in der ein mit einem Hydraulikmedium befülltes Druckkammersystem ausgebildet ist, das eine Druckkammer (15) mit einer Wandung (18), die auf einer der Druckkammer (15) abgewandten Seite eine Spannfläche (19) definiert, und eine von außen in die Grundkörperanordnung (4) eingebrachte und über Verbindungskanäle mit der Druckkammer (15) verbundene Gewindebohrung (8) umfasst, wobei in die Gewindebohrung (8) eine Spannschraube (9) eingedreht ist, die durch ein Eindrehen in die Gewindebohrung (8) derart axial verstellt wird, dass das Hydraulikmedium in Richtung der Druckkammer (15) gedrückt und die Wandung (18) elastisch verformt wird, um ein Werkzeug (20) oder Werkstück zu spannen, wobei die Vorrichtung (1) aufweist: - eine Haltevorrichtung (2), insbesondere stationäre Halterung, die dazu ausgebildet ist, ein bei einem Verdrehen der Spannschraube (9) auf die Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) aufgebrachtes Drehmoment abzustützen, gekennzeichnet durch - eine Messvorrichtung (23), die dazu ausgebildet ist, Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen und/oder kontinuierlich während des Verdrehens der Spannschraube (9) zu messen, - eine Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25), die dazu ausgebildet ist, von der Messvorrichtung (23) gemessene Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte auszuwerten und einen Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) zu bestimmen, und - eine Signalisierungsvorrichtung (26), die dazu ausgebildet ist, den von der Auswerte- und Steuerungseinheit (25) bestimmten Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) an einen Benutzer zu signalisieren.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Drehwerkzeug (22) aufweist, das dazu ausgebildet ist, die Spannschraube (9) zu verdrehen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schraubvorrichtung (21), insbesondere eine elektrische Schraubvorrichtung, aufweist, an der das Drehwerkzeug (22) gehalten ist, um die Spannschraube (9) automatisch zu verdrehen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verstellvorrichtung (28) mit einer Halterung (29) für das Drehwerkzeug (22) oder eine Schraubvorrichtung (21), an der das Drehwerkzeug (22) gehalten ist, aufweist, um das Drehwerkzeug (22) automatisch relativ zu der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) auszurichten und automatisch mit der Spannschraube (9) in Eingriff zu bringen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (28) eine 1-, 2-, 3-, oder 5-achsige Kinematik aufweist und insbesondere ein Industrieroboter, wie etwa ein Knickarmroboter, oder eine Kombination aus Linearmodulen und Drehachsen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (2) Abstützflächen korrespondierend zu Abstützflächen an der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) aufweist und/oder dass die Haltevorrichtung (2) ein Schraubstock ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) einen Druckaufnehmer umfasst, der dazu ausgebildet ist, während eines Eindrehens der Spannschraube den Druck des Hydraulikmediums als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte in dem Druckkammersystem zu messen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) einen Druckaufnehmer umfasst, der dazu ausgebildet ist, während eines Eindrehens der Spannschraube (9) den Druck des Hydraulikmediums als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte an der Spannschraube (9) zu messen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Verstellung der Spannschraube (9) bei einem Eindrehen in die Gewindebohrung (8) eine axiale Verstellung eines Spannkolbens (9) bewirkt, der sich in einer in axialer Richtung an die Gewindebohrung (8) angrenzenden Zylinderbohrung (11) des Druckkammersystems befindet die Spannschraube (9) kontaktiert oder mit dieser verbunden ist, die Messvorrichtung (23) einen Druckaufnehmer umfasst, der dazu ausgebildet ist, während eines Eindrehens der Spannschraube (9) den Druck des Hydraulikmediums als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte an dem Spannkolben (12) zu messen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) dazu ausgebildet ist, während eines Eindrehens der Spannschraube (9) Werte einer zum Druck des Hydraulikmediums komplementären Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte zu messen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) einen Dehnungsmessstreifen (24) an der Grundkörperanordnung (4) umfasst, der dazu ausgebildet ist, eine Verformung, insbesondere eine Aufdehnung und/oder einer Längung, der Grundkörperanordnung (4) als eine zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte zu messen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) dazu ausgebildet ist, das Drehmoment als eine zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte während eines Verdrehens der Spannschraube (9) zu messen.
Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) einen auf einer Torsionswelle angebrachten Dehnungsmessstreifen umfasst, der dazu ausgebildet ist, die Torsion der Torsionswelle zu messen, damit daraus das Drehmoment an der Spannschraube (9) und daraus wiederum der Druck des Hydraulikmediums berechnet werden kann.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine elektrische Schraubvorrichtung (21) mit einem Motor aufweist, an der das Drehwerkzeug (22) gehalten ist, und die Messvorrichtung (23) ein Strommessgerät umfasst, das dazu ausgebildet ist, den Motorstrom der elektrischen Schraubvorrichtung (21) bei konstanter Motordrehzahl zu messen, damit daraus das Drehmoment an der Spannschraube (9) und daraus wiederum der Druck des Hydraulikmediums berechnet werden kann.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) dazu ausgebildet ist, Spannschraubenweg-Indikationswerte insbesondere beginnend mit einem Eintreten eines vorbestimmten Trigger-Ereignisses oder mit dem Messen eines vorbestimmten Trigger-Wertes in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen und/oder kontinuierlich während eines Eindrehens der Spannschraube (9) zu messen, wobei der Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten insbesondere dem Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerten entspricht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass das Trigger-Ereignis ein Kontakt der Spannfläche (19) mit einem zu spannenden Werkzeug (20) oder Werkstück und/oder ein Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) ist und/oder der Trigger-Wert ein für die verwendete Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) bei einem bestimmten Trigger-Ereignis charakteristischer Wert des Drucks des Hydraulikmediums oder einer dazu komplementären Größe ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 51 oder 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) dazu ausgebildet ist, Werte der axialen Wegposition der Spannschraube (9) innerhalb der Gewindebohrung (8) als Spannschraubenweg-Indikationswerte zu messen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 51 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) dazu ausgebildet ist, Werte einer zu einer axialen Wegposition der Spannschraube (9) innerhalb der Gewindebohrung (8) komplementären Größe als Spannschraubenweg-Indikationswerte zu messen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) dazu ausgebildet ist, den Drehwinkel der Spannschraube (9) als eine zu der axialen Wegposition der Spannschraube (9) innerhalb der Gewindebohrung (8) komplementären Größe als Spannschraubenweg-Indikationswerte entweder unmittelbar an der Spannschraube (9) oder an dem Drehwerkzeug (22) oder an einer Schraubvorrichtung (21), an der das Drehwerkzeug (22) gehalten ist, zu messen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) einen Encoder und/oder Hall-Sensoren aufweist, um den Drehwinkel der Spannschraube (9) zu messen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 55 oder 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, unter Verwendung eines gemessenen Drehwinkels und einer bekannten Steigung des Gewindes der Spannschraube (9) den zurückgelegten Weg der Spannschraube (9) zu berechnen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob ein bei einem Eindrehen der Spannschraube (9) gemessener Hydraulikmediumdruck-Indikationswert innerhalb eines vordefinierten Bereiches um einen für den verwendeten Hydro-Dehnspannfuttertyp charakteristischen Hydraulikmediumdruck-Indikationswert liegt, und auf einen dem charakteristischen Hydraulikmediumdruck-Indikationswert zugeordneten Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) zu schließen, wenn die Prüfung positiv ausfällt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass der charakteristische Hydraulikmediumdruck-Indikationswert ein charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche (19) mit einem zu spannenden Werkzeug (20) oder Werkstück und der zugeordnete Spannzustand der Kontakt zwischen der Spannfläche (19) und dem Werkzeug (20) oder Werkstück ist und/oder dass der charakteristische Hydraulikmedium-Indikationswert ein charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) und der zugeordnete Spannzustand das Erreichen einer vordefinierten Sollspannkraft der verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist: - Steigungen von in vorgegebenen, gleichmäßigen Messabständen während eines Eindrehens der Spannschraube (9) durch die Messvorrichtung (23) gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten zu berechnen, wobei eine Steigung aus einer Differenz zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten oder deren Betrag als Dividend und dem Messabstand zwischen den beiden betrachteten Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten als Divisor gebildet wird, - eine Steigungsänderung zwischen jeweils zwei berechneten Steigungen zu bestimmen, - zu prüfen, ob die bestimmte Steigungsänderung außerhalb eines vordefinierten Bereiches liegt, und somit eine deutliche Steigungsänderung vorliegt, - eine mögliche Ursache für die deutliche Steigungsänderung, insbesondere durch Heranziehen weiterer Mess- und/oder Sollwerte, zu bestimmen und - basierend auf der bestimmten Ursache auf einen Spannzustand der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) zu schließen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, eine Steigungsänderung zwischen zwei Steigungen zu bestimmen, die aus drei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten berechnet wurden.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 60 oder 61, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, die Steigungsänderung durch voneinander Subtrahieren oder durcheinander Dividieren von zwei berechneten Steigungen zu bestimmen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 60 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, vor einem Berechnen der Steigungen die von der Messvorrichtung (23) gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte gegenüber einer Skala mit Vielfachen des Messabstandes zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten aufzutragen und die somit entstandene Messwertkurve insbesondere mittels Berechnung gleitender Mittelwerte zu glätten und/oder mindestens eine insbesondere lineare Kurvenanpassung an der Messwertkurve durchzuführen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 60 bis 63, wobei die Messvorrichtung (23) nach einem der Ansprüche 51 bis 57 dazu ausgebildet ist, Spannschraubenweg-Indikationswerte zu messen, und der Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerten dem Messabstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgend gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerten entspricht.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, die Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung durch einen Vergleich eines bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswerts mit mindestens einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert zu bestimmen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert ein Spannschraubenweg-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche (19) mit einem zu spannenden Werkzeug (20) oder Werkstück und/oder bei einem Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verschiebung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 65 oder 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) dazu ausgebildet ist, bei einem Eindrehen der Spannschraube (9) das Drehmoment an der Spannschraube (9) als zum Druck des Hydraulikmediums komplementäre Größe als Hydraulikmediumdruck-Indikationswert zu messen, und die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, einen bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Spannschraubenweg-Indikationswert mit einem Sollwert für den Spannschraubenweg-Indikationswert zu vergleichen und als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung eine Fehlfunktion der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) zu bestimmen, wenn sich aus dem Vergleich ergibt, dass der gemessene Spannschraubenweg-Indikationswert außerhalb eines Bereiches um den Sollwert liegt und somit deutlich kleiner als der Sollwert ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlfunktion der Hydro-Dehnspanneinrichtung (3) ein Festfressen der Spannschraube (9) in der Gewindebohrung (8) ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 60 bis 68, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, die Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung durch einen Vergleich eines bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerts mit mindestens einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert zu bestimmen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert ein Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Kontakt der Spannfläche (19) mit einem zu spannenden Werkzeug (20) oder Werkstück und/oder bei einem Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 60 bis 70, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, auf einen Kontakt der Spannfläche (19) mit einem zu spannenden Werkzeug (20) oder Werkstück als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung zu schließen und basierend auf dieser Ursache auf das Erreichen einer Minimalspannkraft als Spannzustand zu schließen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 60 bis 71, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist: - auf einen Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) als Ursache für das Vorliegen einer deutlichen Steigungsänderung zu schließen, - den von der Messvorrichtung (23) bei der deutlichen Steigungsänderung gemessenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswert mit einem vorbekannten, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischen Sollwert für den Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) zu vergleichen, - eine Übereinstimmung der beiden miteinander verglichenen Hydraulikmediumdruck-Indikationswerte innerhalb eines vordefinierten Bereiches festzustellen, und - basierend auf dieser Feststellung auf ein Erreichen einer Sollspannkraft als Spannzustand zu schließen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 72, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuerungsvorrichtung (25) dazu ausgebildet ist, zu prüfen, ob eine vorbestimmte Abschaltbedingung erfüllt ist, und eine Beendigung eines Eindrehens der Spannschraube (9) zu bewirken, wenn die Prüfung positiv ausfällt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 73, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Abschaltbedingung ein vorbekannter, für den verwendeten Hydro-Dehnspanneinrichtungstyp charakteristischer Hydraulikmediumdruck-Indikationswert bei einem Anschlag der Spannschraube (9) an einem die axiale Verstellung der Spannschraube (9) begrenzenden Anschlag (10) ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 74, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalisierungsvorrichtung (26) eine Leuchte, einen Lautsprecher, ein Display und/oder eine Vibrationsvorrichtung umfasst.