DE10360917A1

DE10360917A1 - Werkzeughalter mit elektrostriktiven Aktorenkörpern zur Beeinflussung des Rundlaufverhaltens des Werkzeughalters

Info

Publication number: DE10360917A1
Application number: DE10360917A
Authority: DE
Inventors: Franz Haimer
Original assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Current assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2005-07-21
Also published as: WO2005063437A1

Abstract

Ein Werkzeughalter für ein um eine Drehachse (D) drehbares Werkzeug, insbesondere Bohr-, Fräs-, Reib- oder Schleifwerkzeuge, umfassend einen Spannschaft, welcher in einem endseitigen Schaftbereich eine Spannanordnung (11; 111) mit einer zur Drehachse (D) zentrischen Aufnahmeöffnung (126) zur Aufnahme eines Halteschafts des Werkzeugs aufweist, wobei am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung (126) Spannflächen (18, 20; 118, 120) zur Presssitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs vorgesehen sind. Erfindungsgemäß weist der Werkzeughalter (10; 110) an einem bezüglich der Drehachse (D) axialen Längsabschnitt (L) wenigstens einen Aktorenkörper (40; 140) aus elektrostriktivem Material auf, welcher unter Änderung eines auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials (B) seine Längenabmessung in wenigstens einer Raumrichtung (AR, RR, UR) ändert, wobei der Aktorenkörper (40; 140) mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagbar an dem axialen Längsabschnitt (L) derart in Kraftübertragungsbeziehung mit dem Werkzeughalter (10; 110) vorgesehen ist, dass der Aktorenkörper (40; 140) bei der Änderung sEiner Längenabmessung eine Kraft (F) auf den Werkzeughalter (10; 110) ausübt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere Bohr-, Fräs, Reib- oder Schleifwerkzeug, wobei der Werkzeughalter einen Spannschaft umfasst, welcher in einem endseitigen Schaftbereich eine Spannanordnung mit einer zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Halteschafts des Werkzeugs aufweist, wobei am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung Spannflächen zur Presssitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs vorgesehen sind.
Derartige Werkzeughalter sind allgemein in der Industrie und der Fachliteratur bekannt. Die bekannten Werkzeughalter weisen in der Regel eine gewisse axiale Länge auf, was sie grundsätzlich anfällig für fremderregte Schwingungen macht, welche von vielerlei Quellen erregt werden können.
Beispielsweise weisen zahlreiche Schneidwerkzeuge, welche zur Einspannung in einen derartigen Werkzeughalter vorgesehen sind, an ihrer Außenfläche wenigstens eine Schneide oder über ihren Umfang gleichmäßig verteilt eine Mehrzahl von Schneiden auf, so dass bei einer Werkzeugumdrehung periodisch wenigstens eine Schneide in den Werkstückkörper eintritt, um aus diesem einen Span abzuheben. Mit einem derartigen Schneideneintritt in das Material ist eine Kraftrückwirkung auf die Schneide verbunden, da diese mehr oder weniger schlagartig von einem nicht-schneidenden in einen schneidenden Zustand übergeht. Die Periodizität derartiger Kraftstöße hängt dabei von der Anzahl an vorhandenen Schneiden und der Umdrehungszahl des Werkzeugs und damit des Werkzeughalters ab. Es sind jedoch auch andere Schwingungseinflüsse bekannt, wie sie etwa durch eine für ein jeweiliges Werkzeug unangepasste Schneidgeschwindigkeit erhalten werden, beispielsweise durch Rattern eines Fräsers.
Durch diese Einflüsse kann der Werkzeughalter zu Torsionsschwingungen um seine ideale Drehachse oder/und zu Longitudinalschwingungen in einer die Drehachse enthaltenden Ebene angeregt werden. Auch Mischformen derartiger Schwingungen sind denkbar.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkzeughalter der eingangs genannten Art anzugeben, welcher allgemein gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Rundlaufeigenschaften besitzt und damit verbunden höhere Bearbeitungsgenauigkeiten erreicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch einen gattungsgemäßen Werkzeughalter, der an einem bezüglich der Drehachse axialen Längsabschnitt wenigstens einen Aktorenkörper aus elektrostriktivem Material aufweist, welcher unter Änderung eines auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials seine Längenabmessung in wenigstens einer Raumrichtung ändert, wobei der Aktorenkörper mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagbar an dem axialen Längsabschnitt derart in Kraftübertragungsbeziehung mit dem Werkzeughalter vorgesehen ist, dass der Aktorenkörper bei der Änderung seiner Längenabmessung eine Kraft auf den Werkzeughalter ausübt.

Unter elektrostriktivem Material soll im Rahmen dieser Anmeldung jedes Material verstanden werden, welches seine Längenabmessung in wenigstens einer Raumrichtung ändert, wenn sich eine auf das Material einwirkende elektrische Spannung bzw. ein elektrisches Potenzial ändert.

Darüber hinaus sei zum besseren Verständnis darauf hingewiesen, dass die in dieser Anmeldung verwendeten Richtungsangaben „radial", „axial" sowie „Umfangsrichtung" stets auf die Drehachse des Werkzeughalters bezogen sind.

Dadurch, dass der elektrostriktive Aktorenkörper derart an dem axialen Längsabschnitt des Werkzeughalters in Kraftübertragungsbeziehung mit diesem vorgesehen ist, dass der Aktorenkörper bei der Änderung seiner Längenabmessung eine Kraft auf den Werkzeughalter ausübt, ist es möglich, durch Änderung des auf den Aktorenkörper einwirkenden elektrischen Potenzials gezielt Kraft auf den Werkzeughalter auszuüben. Dadurch kann wie folgt eine vorteilhafte, die Rundlaufgenauigkeit erhöhende Wirkung am Werkzeughalter erzielt werden:
Das Rundlaufverhalten kann grundsätzlich auf zwei verschiedene Arten und Weisen verändert werden, nämlich statisch oder dynamisch. Die beiden Arten der Beeinflussung des Rundlaufverhaltens des Werkzeughalters können auch in Kombination eingesetzt werden.

Eine vorteilhafte Änderung des statischen Rundlaufverhaltens kann durch den wenigstens einen Aktorenkörper dadurch erhalten werden, dass die vom Aktorenkörper bei dessen Längenänderung auf den Werkzeughalter ausgeübte Kraft eine Formänderung des Werkzeughalters bewirkt. Die Formänderung des Werkzeughalters kann durch gezielte Beaufschlagung des Aktorenkörpers mit einem elektrischen Potenzial derart sein, dass eine möglicherweise vorhandene Unwucht verringert oder ganz beseitigt wird, d.h. der Werkzeughalter ist durch den Aktorenkörper gezielt derart verformbar, dass die Masse des Werkzeughalters, inklusive eingespanntem Werkzeug, in einem Verfomungszustand des Aktorenkörpers möglichst symmetrisch um die ideale Drehachse herum verteilt ist. Dadurch ist es auch möglich, jene ungleichmäßigen Massenverteilungen auszugleichen, welche durch unterschiedlich ausgebildete oder unerwünschterweise verformte Werkzeuge verursacht sein können, die in den Werkzeughalter eingespannt werden.

Eine vorteilhafte Änderung des dynamischen Rundlaufverhaltens kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch destruktive Resonanz erhalten werden. Dabei wird dann, wenn im Betrieb eine Schwingung an dem Werk zeughalter auftritt, der Aktorenkörper periodisch derart mit einem geeignet gewählten elektrischen Potenzial beaufschlagt, dass am Werkzeughalter eine zu der unerwünschterweise angeregten Schwingung gegenphasige Gegenschwingung erzeugt wird. Schwingung und Gegenschwingung am selben Werkzeughalter überlagern sich additiv, so dass es zu einer Verringerung oder sogar Auslöschung der durch den Werkzeughalterbetrieb angeregten unerwünschten Schwingung kommt.

Wenn in der vorliegenden Anmeldung ausgesagt ist, dass der Aktorenkörper aus einem Material gebildet ist, welches bei Änderung des auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials seine Längenabmessung in wenigstens einer Raumrichtung ändert, so soll dadurch nicht ausgeschlossen sein, dass sich bei Änderung des einwirkenden elektrischen Potenzials auch eine Änderung einer Längenabmessung in einer zweiten, zur ersten orthogonalen Raumrichtung einstellt. Schließlich soll auch nicht ausgeschlossen sein, dass sich Längenabmessungen des Aktorenkörpers unter Einfluss eines auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials in drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen ändern, wie dies etwa zum Vergleich bei einer thermischen Ausdehnung oder Schrumpfung der Fall ist.

Das Materialverhalten hängt dabei ganz wesentlich von dem gewählten elektrostriktiven Material ab. Bekannt sind piezoelektrische Werkstoffe. Neuerdings sind auch weitere elektrostriktive Werkstoffe im Sinne der vorliegenden Anmeldung bekannt geworden, nämlich sogenannte „Carbon Nanotubes" (CNT). Dabei handelt es sich um rohrförmige Kohlenstofffasern mit einem Durchmesser im Nanometerbereich, welche sich bei Anlegen bzw. Ändern einer an sie angelegten elektrischen Spannung zusammenziehen oder ausdehnen. Der Vorteil derartiger Kohlenstoffnanoröhrchen liegt in der geringen elektrischen Spannung, welche zu ihrer Längenänderung erforderlich ist, weiterhin in der pro Längeneinheit einer Faser erreichbaren verglichen mit Piezo-Werkstoffen großen Längenänderung, sowie in ihrer thermischen und mechanischen Festigkeit. Daher ist die Verwendung dieser Kohlenstoffnanoröhrchen als Material für den Aktorenkörper bevorzugt. Es ist aber auch der Einsatz weiterer elektrostriktiver Werkstoffe denkbar.

Zur vorstehend genannten statischen Korrektur einer unsymmetrischen Massenverteilung um die Drehachse kann der wenigstens eine Aktorenkörper derart angeordnet sein, dass er unter Änderung des auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials seine Längenabmessung in axialer Richtung des Werkzeughalters ändert. Mit axialer Richtung ist dabei eine Richtung parallel zur Drehachse des Werkzeughalters bezeichnet.

Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Aktorenkörper zur Erzeugung von einer unerwünschten Torsionsschwingung entgegenwirkenden Gegenschwingungen für eine gewünschte destruktive Interferenz derart angeordnet sein, dass er unter Änderung des auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials seine Längenabmessung in Umfangsrichtung des Werkzeughalters ändert.

Der wenigstens eine Aktorenkörper kann beispielsweise den Werkzeughalter in dem axialen Längsabschnitt seiner Anordnung koaxial umgeben, so dass auf den Werkzeughalter über dessen gesamten Umfang verteilt eine Kraft ausgeübt werden kann. Beispielsweise kann der Aktorenkörper hierzu um den Werkzeughalter herum gewickelt sein.

Für eine vorteilhafte Kraftübertragung vom Aktorenkörper auf den Werkzeughalter kann der Aktorenkörper an wenigstens einer Seite mit dem Werkzeughalter in Berührkontakt sein. Bevorzugt ist dieser Berührkontakt derart ausgebildet, dass der Werkzeughalter einer Änderung einer Längenabmessung des Aktorenkörpers in der wenigstens einen Raumrichtung entgegenwirkt. Dadurch kann besonders einfach vom Aktorenkörper eine mechanische Spannung oder eine Längenänderung in Bereichen des Werkzeughalter bewirkt werden. Vorzugsweise ist der Aktorenkörper an wenigstens zwei Seiten in Anlagekontakt an dem Werkzeughalter. Hierzu kann der Aktorenkörper mit seinen axialen Endflächen oder/und mit seinen Umfangsendflächen an jeweiligen Gegenendflächen des Werkzeughalters anliegen. Eine besonders sichere und verlustfreie Kraftübertragung vom Aktorenkörper auf den Werkzeughalter kann dadurch gewährleistet werden, dass der Aktorenkörper in den Werkzeughalter eingebettet ist. „Einbettung" bezeichnet im Sinne der vorliegenden Anmeldung einen Zustand, bei welchem der Aktorenkörper in den Werkzeughalter hineinragt, so dass er an wenigstens vier Seiten, von denen je zwei einander paannreise gegenüberliegen, in Anlagekontakt mit dem Werkzeughalter ist. Der Aktorenkörper kann jedoch auch vollständig von dem den Werkzeughalter bildenden Material umgeben sein. Um auch Zugkräfte sicher vom Aktorenkörper auf den Werkzeughalter übertragen zu können, kann der Aktorenkörper gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zumindest abschnittsweise durch Haftmittel mit dem Werkzeughalter verbunden sein.

Eine besonders gezielte Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Werkzeughalters kann dadurch erreicht werden, dass eine Mehrzahl von elektrostriktiven Aktorenkörpern vorgesehen ist, welche in Umfangsrichtung mit Abstand, vorzugsweise mit gleichem Abstand, voneinander angeordnet sind. Sind einzelne oder Gruppen aus der Mehrzahl von Aktorenkörper gezielt ansteuerbar, so kann bei dieser Anordnung ein Umfangsabschnitt gezielt ausgewählt werden, bei welchem eine Gegenschwingung und/oder eine Längung oder/und eine Verkürzung des Werkzeughalters erzeugt werden soll. Selbst wenn eine Längung oder Verkürzung des Werkzeughalters auf Grund von dessen hohem Elastizitätsmodul durch die aus der Änderung der Längenabmessung des Aktorenkörpers erreichbaren Kräften nur in vernachlässigbarem Umfang erzielbar ist, so werden durch diese Kräfte zumindest lokale mechanische Spannungen im Werkzeughalter hervorgerufen, wodurch ebenfalls Einfluss auf dessen Schwingungsverhalten genommen werden kann.

Häufig weist der Werkzeughalter neben der Spannanordnung noch weitere Funktionsabschnitte auf, etwa eine Kopplungsanordnung zur Kopplung des Werkzeughalters mit einer Werkzeugmaschine. Eine derartige Kopplungsanordnung ist zweckmäßigerweise an dem anderen, dem Endbereich mit der Spannanordnung entgegengesetzten axialen Endbereich des Werkzeughalters vorgesehen. Um die Funktion dieser Anordnungen nicht zu stören, ist der axiale Längsabschnitt der Anordnung des wenigstens einen Aktorenkörpers in axialer Richtung vorteilhafterweise derart gewählt, dass der zwischen der Spannanordnung und der Kopplungsanordnung gelegen ist.

Damit das auf den wenigstens einen Aktorenkörper einwirkende elektrische Potenzial in einfacher Weise änderbar ist, kann der Werkzeughalter wenigstens eine elektrische Potenzialquelle aufweisen. Diese kann in einer einfachen, von äußeren Potenzialquellen unabhängigen Ausführungsform in oder an dem massiven Werkzeughalter aufgenommen sein. Es kann sich bei der elektrischen Potenzialquelle um eine Gleichspannungs-Batterie handeln. Dies erst recht dann, wenn die zuvor genannten Kohlenstoffnanoröhrchen als Material für den elektrostriktiven Aktorenkörper verwendet werden, da hier sehr geringe Spannungswerte ausreichen, um eine Längenänderung des Aktorenkörpers zu bewirken. Wird eine höhere Spannung benötigt, kann auch eine Mehrzahl von Gleichspannungs-Batterien an oder in dem Werkzeughalter vorgesehen sein.

Weist der Werkzeughalter in der oben geschilderten Weise auch eine Mehrzahl von elektrostriktiven Aktorenkörpern auf, so ist es vorteilhaft, jedem gesonderten Aktorenkörper wenigstens eine Gleichspannungs-Batterie aus der Mehrzahl von Gleichspannungs-Batterien zuzuordnen, so dass die Beaufschlagbarkeit eines jeden Aktorenkörpers unabhängig von den übrigen Aktorenkörpern sichergestellt ist.

Falls aus bestimmten Gründen, etwa zur Vermeidung einer Unwucht oder auf Grund eines erhöhten Leistungsbedarfs die Aufnahme einer Batterie an oder im Werkzeughalter unerwünscht ist, kann dieser auch mit wenigstens einer elektrischen Potenzialquelle koppelbar ausgebildet sein. Im Falle einer Mehrzahl von mit dem Werkzeughalter koppelbaren Potenzialquellen gilt das oben zur Mehrzahl von Gleichspannungs-Batterien Gesagte entsprechend. So kann die elektrische Potenzialquelle extern vorgesehen und damit auf einen großen Leistungsvorrat ausgelegt sein.

Als mögliche Kopplungsmittel sind grundsätzlich in einer einfachen Ausführungsform Schleifkontakte denkbar. Bevorzugt ist der Werkzeughalter jedoch mit Induktionsmitteln zur induktiven Spannungsübertragung und mit Gleichrichtermitteln zur Gleichrichtung der induktiv übertragenen Spannung versehen. Eine derartige Spannungsübertragung geschieht berührungsfrei und daher verlustarm. Die Induktionsmittel können aus zwei Spulen bestehen, von denen eine an der Werkzeugmaschine ruhend und die andere am Werkzeughalter mit diesem mitbewegt vorgesehen ist. Die Gleichrichtermittel können beispielsweise eine Diode umfassen.

Die Beaufschlagbarkeit des Aktorenkörpers mit einem elektrischen Potenzial kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine Regelbarkeit der Potenzialquelle zwischen zwei elektrischen Potenzialen, vorzugsweise zwischen einem Potenzial von null (Erdpotenzial) und einem von null verschiedenen Potenzial erreicht sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Werkzeughalter mit wenigstens einem Schalter versehen sein, welcher dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Potenzialquelle mit dem wenigstens einen Aktorenkörper derart zu verbinden, dass das elektrische Potenzial der Potenzialquelle auf den Aktorenkörper einwirkt.

Dieser Schalter ermöglicht, eine nicht regelbare Batterie als Potenzialquelle einzusetzen und durch Betätigung des Schalters deren elektrisches Potenzial wahlweise auf den Aktorenkörper einwirken zu lassen. Durch gezieltes pulsierendes Betätigen des Schalters können darüber hinaus auch verschiedene zeitliche Mittelwerte eines auf den wenigstens einen Aktorenkörper einwirkenden elektrischen Potenzials erreicht werden. Dies ist vorteilhaft, wenn der Aktorenkörper aus einem Material gebildet ist, welches seine Längenabmessung proportional zu oder zumindest in Abhängigkeit von der Höhe des auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials ändert.

Der Schalter kann ein elektrischer Schalter sein, etwa ein Thyristor, oder er kann durch einen entsprechend ausgelegten integrierten Schaltkreis gebildet sein. Grundsätzlich ist jedoch jede Art von Schalter denkbar.

Eine Erhöhung der Arbeitssicherheit durch Vorsehen von Redundanzen kann dadurch erreicht werden, dass der Werkzeughalter eine Mehrzahl von Schaltern aufweist. Sind mehrere Aktorenkörper vorhanden, so ist es vorteilhaft, jedem Aktorenkörper einen Schalter zuzuordnen, so dass die Voraussetzung dafür geschaffen ist, auf jeden Aktorenkörper einzeln gezielt ein elektrisches Potenzial einwirken zu lassen. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, wenn jeder aus der Mehrzahl von Schaltern gesondert von den jeweils anderen Schaltern schaltbar ist.

Der wenigstens eine Schalter oder die Mehrzahl von Schaltern kann fernbetätigbar sein, um den Werkzeughalter nicht mit Bauteilen zu überfrachten. Außerdem kann damit die Auslöseeinheit für einen Schalter feststehend, d.h. nicht-rotierend und damit unbeschleunigt, an der Werkzeugmaschine oder in deren Nähe vorgesehen sein, was sich vorteilhaft auf ihre Lebensdauer auswirken kann. Eine Möglichkeit der Fernbetätigbarkeit besteht in der Verwendung von Funkwellensendern in der Auslöseeinheit, deren Funkwellen von dem wenigstens einen Schalter empfangen werden und einen Schaltvorgang auslösen. Diese Funkwellen können für einzelne Schalter kodiert sein, so dass aus einer Mehrzahl von Schaltern eine gezielte Auswahl betätigbar ist.

Der Werkzeughalter kann darüber hinaus auch mit einem Sensor versehen sein, welcher zur Erfassung von Rundlaufeigenschaften ausgebildet ist. Hierfür kommen Sensoren in Frage, welche in der Lage sind, am Werkzeughalter auftretende mechanische Spannungen oder/und Verformungen vorzugsweise orts- und zeitabhängig festzustellen. Als solche Sensoren können beispielsweise Dehnmessstreifen, Piezokristalle und dergleichen dienen.

Zur Verwirklichung einer selbsttätigen vorteilhaften Beeinflussung der Rund laufeigenschaften des Werkzeughalters kann der wenigstens eine Sensor mit dem wenigstens einen Schalter zur Auslösung eines Schaltvorgangs verbunden sein. So kann der Schalter derart ausgebildet sein, dass er bei Überschreiten eines bestimmten Schwellenwerts des Ausgangssignals des Sensors eine Verbindung zwischen einer elektrischen Potenzialquelle und dem Aktorenkörper herstellt.

Für eine möglichst ortsgenaue Beeinflussung der Rundlaufeigenschaften kann der Werkzeughalter eine Mehrzahl von Sensoren sowie eine Mehrzahl von Aktorenkörpern umfassen, wobei jedem Aktorenkörper wenigstens ein Sensor zugeordnet ist. Es können einem Aktorenkörper auch mehrere Sensoren zugeordnet sein, etwa um verschiedene Schwingungsformen des Werkzeughalters getrennt voneinander festzustellen.

Es kann der Sensor auch ohne zugeordnetem Schalter mit dem Aktorenkörper derart verbunden sein, dass das Ausgangssignal des Sensors, gegebenenfalls durch eine Verstärkerschaltung verstärkt, das auf den Aktorenkörper einwirkende elektrische Potenzial liefert.

In Fällen, in denen dies nicht sinnvoll ist, etwa weil der Sensor nicht das erforderliche elektrische Potenzial als Ausgangssignal zu liefern vermag, kann jedem Aktorenkörper wenigstens ein Schalter und wenigstens ein Sensor zugeordnet sein. Dadurch ist die Verwendung einer beliebig leistungsfähigen Potenzialquelle möglich.

Eine noch genauere vorteilhafte Beeinflussung der Rundlaufeigenschaften und damit der Bearbeitungsgenauigkeit eines in den Werkzeughalter eingespannten Werkzeugs kann durch einen Werkzeughalter erreicht werden, welcher einen Mikroprozessor aufweist, der mit dem wenigstens einen Sensor oder/und dem wenigstens einen Schalter verbunden ist. Der Mikroprozessor kann mit dem wenigstens einen Sensor und dem wenigstens einen Schalter zu deren genauer Ansteuerung verbunden sein, wobei der Mikroprozessor dazu ausgebildet ist, den Schalter nach Maßgabe eines Ausgangssignals des wenigstens einen Sensors zu betätigen. Beispielsweise kann der Mikroprozessor dazu ausgebildet sein, das Ausgangssignal des wenigstens einen Sensors mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis den Schalter zu betätigen. Hier ist die Ausbildung von Regelkreisen denkbar und von Vorteil, welche den Werkzeughalter . zu besserem Rundlauf hin beeinflussen.

Bei allgemeinerer Betrachtung läßt sich die oben genannte Aufgabe auch durch Einsatz einer Stellvorrichtung an einem Werkzeughalter lösen. Die Stellvorrichtung, für die unabhängiger Schutz angestrebt wird, umfasst ein erstes Teil und ein relativ zu diesem verlagerbares zweites Teil, wobei das erste Teil mit dem zweiten Teil durch wenigstens einen mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagbaren elektrostriktiven Aktorenkörper verbunden ist. Wird etwa der Werkzeughalter zweiteilig ausgeführt und sind die beiden Teile durch wenigstens einen elektrostriktiven Aktorenkörper verbunden, so kann durch dessen gezielte Beaufschlagung mit einem elektrischen Potenzial die gewünschte Verlagerung der beiden Teile relativ zueinander bewirkt werden.

Mit einer derartigen Stellvorrichtung lassen sich jedoch auch ganz allgemein zwei Teile relativ zueinander verlagern.

Für einen großen Stellbereich kann der erste Teil relativ zu dem zweiten Teil um wenigstens eine Schwenkachse schwenkbar und linear verlagerbar vorgesehen sein. Es ist aber denkbar, dass auch nur eine dieser Stellmöglichkeiten vorgesehen ist, etwa um eine höhere Steifigkeit der Stellvorrichtung zu erhalten, wenn nur entweder ein Verschwenken oder eine lineare Verlagerung benötigt wird.

Zur genauen Bewegungsführung kann der erste Teil an dem zweiten Teil um eine Schwenkachse schwenkbar angelenkt sein.

Für Werkzeughalter, oder für Drehanordnungen allgemein, ist jedoch ein Fall von Interesse, bei welchem das erste und das zweite Teil Drehteile sind, die zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse miteinander verbunden sind. Hier kann eine gewünschte beliebige Winkelabweichung zwischen erstem und zweitem Teil eingestellt oder eine unerwünschte Winkelabweichung zwischen diesen gemindert oder beseitigt werden, wenn das erste Teil um wenigstens zwei zu einander sowie zur gemeinsamen Drehachse orthogonale Schwenkachsen relativ zu dem zweiten Teil schwenkbar angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein in Drehachsenrichtung verlaufender Längenausgleich zwischen erstem und zweitem Teil erreicht werden, wenn das erste Teil relativ zu dem zweiten Teil längs der gemeinsamen Drehachse verlagerbar vorgesehen ist.

In den oben genannten Fällen kann der wenigstens eine elektrostriktive Aktorenkörper zwischen den beiden Teilen angeordnet sein.

Es sei ausdrücklich darauf verwiesen, dass neben der vorteilhaften Beeinflussung von statischen und dynamischen Rundlaufeigenschaften des Werkzeughalters und des in ihm eingespannten Werkzeugs der hier beschriebene erfindungsgemäße Werkzeughalter noch eine weitere vorteilhafte Eigenschaft aufweist: durch gezielte Verformung des Werkzeughalters kann der Werkzeugbezugspunkt eines in dem Werkzeughalter eingespannten Werkzeugs gezielt von der Drehachse weg verlagert werden, etwa durch Kontraktion von Aktorenkörpern auf einern oder/und durch Ausdehnung von weiteren Aktorenkörpern auf einer vorzugsweise gegenüberliegenden anderen Seite des Werkzeughalters, so dass der effektive Durchmesser des eingespannten Werkzeugs vergrößert werden kann. Die wirksame Schneidkante (bei einem Schneidwerkzeug mit geometrisch bestimmter Schneide) oder auch die wirksame Schneidfläche (bei einem Werkzeug mit geometrisch unbestimmter Schneide) kann durch die gezielte Verformung des Werkzeughalters von der Drehachse weg nach radial außen verlagert werden, so dass hierdurch Umrüstvorgänge, etwa bei Bohrern und Reibahlen, oder Stellvorgänge der Werkzeugmaschine, etwa bei Fräsern, eingespart werden können.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar:

1 eine Längsschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters,

2 eine Längsschnittsansicht einer zweite Ausführungsform eines erfindungsmäßgen Werkzeughalters,

3 eine Längsschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Stellvorrichtung für einen Werkzeughalter,

4a und 4b eine Längsschnittsansicht einer zweiten und einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Stellvorrichtung als Schwenktisch,

In 1 ist ein Längsschnitt durch einen Werkzeughalter 10 als eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung dargestellt. Der in seiner Grundgestalt an sich bekannte Werkzeughalter 10 weist einen Vorrichtungshauptkörper 12 auf. Der Werkzeughalter 10 ist bezüglich einer Rotationssymmetrieachse R im Wesentlichen rotationssymmetrisch. Idealerweise fällt die Rotationssymmetrieachse R mit der Drehachse D zusammen, um welche sich der Werkzeughalter 10 im Betrieb dreht.
An seinem in 1 rechten Längsende weist der Werkzeughalter eine Spannanordnung 11 und an seinem in 1 linken Längsende weist der Werkzeughalter eine Kopplungsanordnung 13 zur Kopplung des Werkzeughalters 10 mit einer Werkzeugmaschine auf. Die Spannanordnung 13 umfasst einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Spannraum 26, in welchen Schäfte von Werkzeugen zu deren Einspannung eingeführt werden.
An der Spannanordnung 13 integral mit dem Vorrichtungshauptkörper 12 ausgebildet ist ein Spannflächenträger 14. Der Spannflächenträger 14 ist rohrartig ausgebildet, wobei seine Innenumfangsfläche eine Mehrzahl von einander gegenüberliegenden Spannflächenbereichen 18 und 20 aufweist.
Der Spannflächenträger 14 ist von einem hülsen- oder rohrartigen Aktuator 22 umgeben, welcher konzentrisch zur Rotationssymmetrieachse R angeordnet ist. Der Aktuator ist aus elektrostriktivem Material, etwa aus Kohlenstoffnanoröhrchen, sogenannten „Carbon-Nanotubes" (CNT) hergestellt, beispielsweise durch Wickeln oder Laminieren von mehreren Lagen. Auch jedes andere formgebende Verfahren, welches zur Erzeugung eines hülsenförmigen Aktuators 22 geeignet ist, kann zu dessen Herstellung verwendet werden. Der hülsenartige Aktuator 22 kann derart orientiert sein, dass er bei Anlegen einer elektrischen Spannung an diesen sich in radialer Richtung oder/und in Umfangsrichtung ausdehnt oder zusammenzieht. Aufgrund der hülsenartigen Ausbildung des Aktuators führt stets eine Ausdehnung in radialer Richtung auch zu einer Längenänderung in Umfangsrichtung und umgekehrt.
Der Werkzeughalter 10 mit seinem integral daran vorgesehenen Spannflächenträger 14 ist derart ausgebildet, dass in einem Grundzustand des Aktuators, d.h. in einem Zustand, in welchem kein von außen angelegtes elektrisches Potenzial auf den Aktuator einwirkt, das Abstandsmaß a zwischen einander gegenüberliegenden Spannflächenbereichen 18 und 20 minimal ist. Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, dass eine Einspannkraft aus elastischer Verformung des hülsenförmigen Spannflächenträgers 14 resultiert und der Aktuator selbst keine Einspannkraft aufbringen müssen. Vielmehr reicht es aus, wenn dieser nur kurzzeitig eine Kraft zur Aufweitung des Abstandsmaßes a aufbringt. Außerdem kann das Anlegen einer elektrischen Spannung an den Aktuator bei von einer Werkzeugmaschine entnommenem Werkzeughalter durchgeführt werden.
In 1 ist weiter eine Anordnung gezeigt, welche der Bearbeitungsgenauigkeit eines in einem Werkzeughalter 10 eingespannten Werkzeugs (nicht dargestellt) dient. Das Werkzeug kann ein Fräser, ein Bohrer, eine Reibahle, eine Schleifscheibe und dergleichen sein. Über den Umfang verteilt sind Aktorenkörper 40 aus elektrostriktivem Material in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Die Aktorenkörper 40 sind in den Werkzeughalter 10 eingebettet. Im gezeigten Beispiel ist jeder Aktorenkörper 40 an fünf Seiten von dem Werkzeughalter 10 umgeben, lediglich die Außenumfangsseite eines jeden Aktorenkörpers 40 liegt frei. Als elektrostriktives Material kann ein piezoelektrisches Material, aus den oben genannten Gründen jedoch bevorzugt jedoch CNTs eingesetzt sein. Die Aktorenkörper 40 sind in einem zwischen Spannanordnung 11 und Kopplungsanordnung 13 liegenden axialen Längsabschnitt L gelegen.
Jedem Aktorenkörper 40 sind eine Potenzialquelle 42, eine elektrische Anschlussleitung 44 und ein Schalter 46 zugeordnet. Die Schalter 46, bevorzugt ein elektrischer Schalter, etwa ein Thyristor, sind darüber hinaus mit einem nicht eigens dargestellten Empfangsteil versehen, welches Schaltbefehle von einer externen Funk-Sendevorrichtung 48 empfängt.
Durch eine Kodierung von von der Funk-Sendeeinheit 48 abgestrahlten Befehlen ist jeder Schalter 46 einzeln ansteuerbar. Durch gezieltes Ansteuern bestimmter Aktorenkörper 40 kann der Vorrichtungshauptkörper 12 derart verformt werden, dass etwaige Rundlaufabweichungen gegenüber einem unverformten Zustand verringert sind. Die Ansteuerung der Aktorenkörper 40 durch die Funk-Sendeeinheit 48 erfolgt dadurch, dass einer oder mehrere der Schalter 46 von der Funk-Sendeeinheit 48 ein an ihn bzw. an sie adressiertes Befehlssignal mit der Anweisung erhalten, die den jeweiligen Schaltern 46 zugeordneten Anschlussleitungen 44 leitend zu machen. Ist bzw. sind diese leitend, so wirkt das elektrische Potenzial der zugeordneten Potenzialquelle 42 auf die Aktorenkörper 40 ein, woraufhin diese ihre Längenabmessungen im dargestellten Beispiel in allen Raumrichtungen ändern, d.h. In axialer Richtung AR, in radialer Richtung RR und in Umfangsrichtung UR. Dadurch kann der Tool-Center-Point (TCP) eines in dem Werkzeughalter 10 eingespannten Schneidwerkzeugs in der Größenordnung von Millimeterbruchteilen in radialer Richtung bezüglich der Rotationssymmetrieachse R bzw. der Drehachse D verlagert werden.
Wird etwa der in 1 obere Aktorenkörper 40 zu einer Ausdehnung aktiviert, so wirkt eine Kraft F in axialer Richtung an dem Umfangsabschnitt des in 1 oberen Aktorenkörper 40 auf den Werkzeughalter 10 ein. Dadurch wird eine Biegung des Werkzeughalters 10 um eine zur Zeichenebene der 1 orthogonale Biegeachse erreicht, sodass die Drehachse D' den in 1 übertrieben dargestellten strichpunktierten Verlauf nimmt.
Treten an dem Werkzeughalter 10 Schwingungen auf, so kann auch daran gedacht sein, einen Teil der Aktorenkörper 40 periodisch ihre Längenabmessung ändern zu lassen, nämlich durch periodisches Ansteuern der zugeordneten Schalter 46. Dadurch ist es möglich, eine Gegenschwingung oder wenigstens eine oszillierende mechanische Spannung zu erzeugen, welche die von außen angeregte unerwünschte Schwingung durch destruktive Interferenz verringert oder sogar beseitigt.
In 2 sind gleiche Bauteile wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
In einem Rohrabschnitt des Vorrichtungshauptkörpers 112 ist eine vormontierte Baugruppe 160 aufgenommen. Die Baugruppe 160 umfasst eine Umfassungswand 128, eine Mehrzahl von ringförmigen Aktuatoren, beispielhaft sind die Aktuatoren 122 und 124 bezeichnet, sowie den von den Aktuatoren umgebenen Spannflächenträger 114.
Die koaxial angeordneten gleichartigen ringförmigen und mit axialem Abstand voneinander angeordneten Aktuatoren können von außen durch Anschließen der Spannungsquelle 162 mit dem elektrischen Potenzial B zu einer Abmessungsänderung veranlasst werden. Vorzugsweise ist das Mate rial der Aktuator derart gewählt, dass unter Anlegen einer bestimmten Spannung an diese sich das Abstandsmaß a zwischen zwei sich einander diametral gegenüberliegenden Spannflächenbereichen vergrößert.
In 2 ist darüber hinaus ein Schaltelement 146' dargestellt, welches gleichzeitig eine sensorische Eigenschaft zur Erfassung von an dem Werkzeughalter 110 auftretenden Spannungen oder/und Verformungen besitzt. Detektiert das Schalt- und Sensorelement 146' eine derartige Schwingung, verbindet es den zugeordneten Aktorenkörper 140 mit der Spannungsquelle 142 derart, dass in der zuvor beschriebenen Art und Weise eine Gegenschwingung zur Verringerung der unerwünschten Schwingung durch destruktive Interferenz erzeugt wird.
Außerdem ist der axiale Längsabschnitt L, längs dem die Anordnung am Werkzeughalter vorgesehen ist länger ausgebildet als bei der Ausführungsform der 1. Insbesondere die axiale Erstreckung der Aktorenkörper 140 ist größer als die der Aktorenkörper 40, was bei gleichem elektrostriktivem Material zu einer höheren absoluten Längenänderung führt.
Zusätzlich oder Alternativ zu den mit geführten Potenzialquellen 42 und 142 können die Ausführungsformen der 1 und 2 auch mit einer oder mehreren Induktionsspulen versehen sein, um den Werkzeughalter 10 bzw. 110 induktiv mit einer externen Potenzialquelle zu verbinden.
In 3 sind gleiche Bauteile wie in 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
In 3 ist beispielhaft eine Stellvorrichtung 270 dargestellt, welche an einem Werkzeughalter oder allgemein an einem um eine Drehachse D drehbaren Drehteil einsetzbar ist.
Die Stellvorrichtung 270 umfasst ein erstes Drehteil 272 und ein zweites Drehteil 274. Am ersten Drehteil 272 ist ein Kugelfortsatz 276 ausgebildet, welcher in eine im Wesentlichen zylindrische Ausnehmung 278 des zweiten Drehteils 274 zur Bildung eines axial verlagerbaren Kugelgelenks hineinragt.
Das erste und das zweite Drehteil 272, 274 sind über eine axiale Schraube 280 aneinander festgelegt. Die Schraube 280 liegt mit ihrem Schraubenkopf 280a an einer am zweiten Drehteil 274 abgestützten Schraubendruckfeder 282 an. Die Schraubendruckfeder 282 weist einen Restfederweg in Richtung der Pfeile P1 und P2 auf, sodass das erste Drehteil 272 relativ zum zweiten Drehteil axial in Richtung der Pfeile P1 und P2 linear verlagerbar ist.
In Umfangrichtung um die Drehachse D herum sind mehrere elektrostriktive Aktorenkörper 240 vorgesehen, welche wahlweise mit einem elektrischen Potenzial aus einer nicht eigens dargestellten Potenzialquelle beaufschlagbar sind. Zwei von ihnen sind in 3 dargestellt. Die Aktorenkörper sind mit im Wesentlichen gleichem Abstand in Umfangsrichtung voneinander angeordnet. Die Aktorenkörper 240 sind einzeln ansteuerbar, sodass das erste Drehteil 272 relativ zum zweiten Drehteil 274 in axialer Richtung verlagerbar als auch um zueinander und zur Drehachse D orthogonale Schwenkachsen S1 und S2 verschwenkbar ist.
Die Aktorenkörper 240 sind derart vorgesehen, dass sie mit einem ihrer Längsenden in das erste Drehteil 272 und mit ihrem entgegengesetzten Drehteil in das zweite Drehteil 274 ragen. Zusätzlich können die Aktorenkörper 240 mit den jeweiligen Drehteilen verklebt sein.
Eine Potenzialquelle kann als Gleichspannungsquelle an der Drehanordnung 270 mitgeführt sein. Alternativ kann die Drehanordnung 270 auch durch Schleifkontakte oder Induktionskopplungsmittel mit einer externen Potenzialquelle gekoppelt oder koppelbar sein. Die Drehanordnung 270 kann in diesem Fall über Gleichrichtermittel verfügen.
In 4a und 4b sind gleiche Bauteile wie in 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100. In 4a und 4b ist die Ausführungsform der Stellvorrichtung 370 keine Drehanordnung, sondern ein stationärer Schwenk- oder Stelltisch 370.
In 4a ist das erste Teil 372 mit dem zweiten Teil 374, einem Tischbett, um eine Schwenkachse S2 schwenkbar verbunden. Hierzu ist zwischen erstem Teil 372 und zweitem Teil 374 ein Drehgelenk 375 vorgesehen.
In der Nähe des Drehgelenks, in die beiden Teile hineinragend, sind auf beiden Seiten der Schwenkachse S2 jeweils wenigstens ein Aktorenkörper 340 angeordnet. Durch gezielte Beaufschlagung der Aktorenkörper 340 kann ein Verschwenken des ersten Teils 372 relativ zum zweiten Teil 374 wahlweise im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn erreicht werden.
Die Ausführungsform der 4b entspricht im Wesentlichen der von 4a, jedoch sind hier die Aktorenkörper 340 einziges Bindeglied zwischen dem ersten 372 und dem zweiten Teil 374. Dadurch kann das erste Teil 372 relativ zum zweiten Teil 374 sowohl linear in Richtung V von diesem weg oder auf dieses zu bewegt werden, als auch wenigstens um die Schwenkachse S2 im Uhrzeigersinn wie im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt werden. Sind drei oder mehr Aktorenkörper 340 vorgesehen, etwa bei einem Schwenktisch mit quadratischer Grundfläche in jedem Eckbereich ein Aktorenkörper, so ist das erste Teil 372 bezüglich des zweiten Teils 374 auch um eine zur Schwenkachse S2 und zur Verlagerungsrichtung V orthogonale Schwenkachse S1 verschwenkbar.
Es sei darauf hingewiesen, dass Merkmale der in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen auch mit einander kombiniert werden können.

Claims

Werkzeughalter für ein um eine Drehachse (D) drehbares Werkzeug, insbesondere Bohr-, Fräs, Reib- oder Schleifwerkzeuge, umfassend einen Spannschaft, welcher in einem endseitigen Schaftbereich eine Spannanordnung (11; 111) mit einer zur Drehachse (D) zentrischen Aufnahmeöffnung (126) zur Aufnahme eines Halteschafts des Werkzeugs aufweist, wobei am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung (126) Spannflächen (18, 20; 118, 120) zur Presssitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (10; 110) an einem bezüglich der Drehachse (D) axialen Längsabschnitt (L) wenigstens einen Aktorenkörper (40; 140) aus elektrostriktivem Material aufweist, welcher unter Änderung eines auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials (B) seine Längenabmessung in wenigstens einer Raumrichtung (AR, RR, UR) ändert, wobei der Aktorenkörper (40; 140) mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagbar an dem axialen Längsabschnitt (L) derart in Kraftübertragungsbeziehung mit dem Werkzeughalter (10; 110) vorgesehen ist, dass der Aktorenkörper (40; 140) bei der Änderung seiner Längenabmessung eine Kraft (F) auf den Werkzeughalter (10; 110) ausübt.
Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktorenkörper (40; 140) derart angeordnet ist, dass er unter Änderung des auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials eine Längenabmessung in axialer Richtung (AR) oder/und in Umfangsrichtung (UR) ändert.
Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktorenkörper den axialen Längsabschnitt (L) des Werkzeughalters (10; 110) koaxial umgibt.
Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktorenkörper (40; 140) an wenigstens einer Seite mit dem Werkzeughalter (10; 110) in Berührkontakt ist, vorzugsweise an wenigstens zwei Seiten in Anlagekontakt mit dem Werkzeughalter (10; 110) ist, besonders bevorzugt in den Werkzeughalter (10; 110) eingebettet ist.
Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von elektrostriktiven Aktorenkörpern (40; 140) vorgesehen ist, welche in Umfangsrichtung (UR) mit Abstand, vorzugsweise mit gleichem Abstand, voneinander angeordnet sind.
Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (10; 110) an seinem anderem, dem Endbereich mit Spannanordnung (11; 111) entgegengesetzten axialen Endbereich eine Kopplungsanordnung (13; 113) zur Kopplung des Werkzeughalters (10; 110) mit einer Werkzeugmaschine aufweist, wobei der axiale Längsabschnitt (L) der Anordnung des wenigstens einen Aktorenkörpers (40; 140) in axialer Richtung (AR) zwischen der Spannanordnung (11; 111) und der Kopplungsanordnung (13; 113) gelegen ist.
Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens eine elektrische Potenzialquelle (42; 142) aufweist.
Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens eine Gleichspannungs-Batterie (42; 142) aufweist.
Werkzeughalter nach Anspruch 8, gegebenenfalls unter Rückbeziehung auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl von Gleichspannungs-Batterien (42; 142) aufweist, von welchen vorzugsweise jede einem gesonderten Aktorenkörper (40; 140) zugeordnet ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er mit wenigstens einer elektrischen Potenzialquelle (42; 142) koppelbar ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er mit Induktionsmitteln zur induktiven Spannungsübertragung und mit Gleichrichtermitteln zur Gleichrichtung der induktiv übertragenen Spannung versehen ist.
Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit wenigstens einem Schalter (46; 146') versehen ist, welcher dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Potenzialquelle (42; 142) mit dem wenigstens einen Aktorenkörper (40; 140) derart zu verbinden, dass das elektrische Potenzial der Potenzialquelle (42; 142) auf den Aktorenkörper (40; 140) einwirkt.
Werkzeughalter nach Anspruch 12, gegebenenfalls unter Rückbeziehung auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl von Schaltern (46; 146') aufweist, wobei vorzugsweise jedem Aktorenkörper (40; 140) ein Schalter (46; 146') zugeordnet ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder aus der Mehrzahl von Schaltern (46; 146') gesondert von den jeweils anderen schaltbar ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schalter (46) fernbetätigbar ist, vorzugsweise durch Funkwellen.
Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit wenigstens einem Sensor (146') versehen ist, welcher zur Erfassung von Rundlaufeigenschaften ausgebildet ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 16 in Verbindung mit einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (146') mit dem wenigstens einen Schalter (146') zur Auslösung eines Schaltvorgangs verbunden ist.
Werkzeughalter nach den Ansprüchen 5 und 17, gegebenenfalls unter weiterer Einbeziehung wenigstens eines der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl von Sensoren (146') umfasst, wobei jedem Aktorenkörper (140) wenigstens ein Sensor (146') zugeordnet ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 13 und 18, gegebenenfalls unter weiterer Einbeziehung wenigstens eines der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Aktorenkörper (140) ein Schalter (146') und wenigstens ein Sensor (146') zugeordnet ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Mikroprozessor aufweist, welcher mit dem wenigstens einen Sensor (146') oder/und dem wenigstens einen Schalter (146') verbunden ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor mit dem wenigstens einen Sensor (146') und dem wenigstens einen Schalter (146') verbunden ist, wobei der Mikroprozessor dazu ausgebildet ist, nach Maßgabe eines Ausgangssignals des wenigstens einen Sensors (146'), den Schalter (140) zu betätigen.
Stellvorrichtung, insbesondere zur Anwendung an einem Werkzeughalter, umfassend ein erstes Teil (272; 372) und ein relativ zu diesem verlagerbares zweites Teil (274; 374), wobei das erste Teil (272; 372) mit dem zweiten Teil (274; 374) durch wenigstens einen mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagbaren elektrostriktiven Aktorenkörper (240; 340) verbunden ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (272; 372) ein relativ zu dem zweiten Teil (274; 374) um wenigstens eine Schwenkachse (S1, S2) schwenkbar ist oder/und linear verlagerbar ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (372 in 4a) an dem zweiten Teil (374 in 4a) um eine Schwenkachse (S2) schwenkbar angelenkt ist.
Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (272) und das zweite Teil (274) Drehteile sind, welche zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse (D) miteinander verbunden sind.
Stellvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (272) um wenigstens zwei zu einander sowie zur gemeinsamen Drehachse (D) orthogonale Schwenkachsen (S1, S2) relativ zu dem zweiten Teil (274) schwenkbar ist.
Stellvorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (272) relativ zu dem zweiten Teil (274) längs der gemeinsamen Drehachse (D) verlagerbar ist.
Werkzeughalter bzw. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrostriktive Material ausgewählt ist aus wenigstens einem der Werkstoffe: piezoelektrische Werkstoffe, Carbon Nanotubes und dergleichen.
Verfahren zur Steuerung/Regelung eines um eine Drehachse rotierenden Drehteils, insbesondere eines Werkzeughalters, mit wenigstens einem elektrostriktiven Aktorenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und 25 bis 28, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Beaufschlagen des wenigstens einen Aktorenkörpers mit einem elektrischen Potenzial derart, dass die Symmetrie einer Masseverteilung des Drehteils um die Drehachse zunimmt.
Verfahren zur Steuerung/Regelung eines um eine Drehachse rotierenden Drehteils, insbesondere eines Werkzeughalters, mit wenigstens einem elektrostriktiven Aktorenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und 25 bis 28, gegebenenfalls unter Rückbeziehung auf Anspruch 29, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Periodisches Beaufschlagen des wenigstens einen Aktorenkörpers mit einem elektrischen Potenzial derart, dass auf den Drehkörper eine oszillierende Kraft ausgeübt wird, welche einer durch den Drehbetrieb angeregten Schwingung durch destruktive Interferenz entgegenwirkt.
Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Schritt einer Erfassung einer Verformung oder/und Verspannung des Drehteils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktorenkörper derart mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagt wird, dass die erfasste Verformung oder/und Verspannung abnimmt.