DE1931359A1

DE1931359A1 - Torque measuring device for machine tools

Info

Publication number: DE1931359A1
Application number: DE19691931359
Authority: DE
Inventors: Werner Latten; A Ledergerber; Erhard Schalles
Original assignee: Gildemeister AG
Current assignee: DMG Mori AG
Priority date: 1969-06-20
Filing date: 1969-06-20
Publication date: 1971-01-07
Also published as: DE1931359B2; AT298940B; FR2052702A5; SE374431B; GB1308248A

Description

Patentanwälte ¹I QO -j OC QPatent attorneys ¹ I QO -j OC Q

Dr. O. LoesenbeckDr. O. Loesenbeck

C ipl.-lng. StrackeC ipl.-lng. Stracke

Dipl.-Ing. LoesanbeckDipl.-Ing. Loesanbeck

48 Bielefeld, Heiforder Straße 1748 Bielefeld, Heiforder Strasse 17

7/12 ·7/12

Werkzeugmaschinenfabrik Gildemeister & Comp. Akt.-Ges., 48 Bielefeld, Am HaupfbahnhofMachine tool factory Gildemeister & Comp. Akt.-Ges., 48 Bielefeld, Am Main Station

Drehmoment-Meßeinrichtung für WerkzeugmaschinenTorque measuring device for machine tools

Die Erfindung betrifft eine Drehmoment Meßeinrichtung für Werkzeugmaschinen, vorzugsweise für solche mit adaptiver Regelung.The invention relates to a torque measuring device for machine tools, preferably for those with adaptive Regulation.

Im Zuge der Weiterentwicklung von Werkzeugmaschinen und durch deren Einsatz in der automatischen Fertigung werden diese Maschinen zunehmend mit adaptiver Regelung als weiterer Automatisierungsmöglichkeit ausgerüstet.In the course of the further development of machine tools and Through their use in automatic production, these machines are increasingly being used with adaptive control as another Automation facility equipped.

Bei der Anwendung der adaptiven Regelung ist es notwendig, die zur Maximierung der Wirtschaftlichkeit zu regelnden Größen zu erfassen und so zu beeinflussen, daß die volle Auslastung für Maschinenleistung gewährleistet ist.When using adaptive control, it is necessary to record the variables to be controlled to maximize profitability and to influence them in such a way that the full utilization of machine performance is guaranteed.

Eine Größe, der in diesem Zusammenhang eine besondere Bedeutung zukommt, ist das Drehmoment an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine. Es werden hierzu Meßwertgeber benötigt, die jedoch die Eigenschaften der Maschine hinsichtlich ihres statischen und dynamischen Verhaltens nicht beeinflussen dürfen. Dies bedeutet, daß die geometrischen Abmessungen der Arbeitsspindel erhalten bleiben müssen.One variable that is of particular importance in this context is the torque on the work spindle of a machine tool. For this purpose, transducers are required which, however, must not influence the properties of the machine with regard to its static and dynamic behavior. This means that the geometric dimensions of the work spindle must be retained.

Da andererseits zur Verarbeitung in der Steuerung die Meßwerte in einer möglichst hohen Empfindlichkeit vorliegen müssen und der elektrische Verstärkungsfaktor mit Bücksicht auf die Genauigkeit nicht zu groß sein sollte, müßten Vorkehrungen getroffen werden, die im Normalfall eine empfindliche Schwächung der Übertragungequerschnitte erfordern. Da hierbei die Forderung nach einer hohen statischen und dynamischen Steifigkeit On the other hand, since the measured values must be as sensitive as possible for processing in the control system and the electrical gain factor should not be too high with regard to accuracy, precautions must be taken which normally require a sensitive weakening of the transmission cross-sections. Because here the requirement for a high static and dynamic rigidity

009882/0937009882/0937

der Werkzeugmaschine nicht gewährleistet ist, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, durch die diese Hachteile behoben werden.the machine tool is not guaranteed, it is task the invention to provide a means by which these disadvantages are eliminated.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß im wesentlichen darin, daß in der Drehmoment-Meßeinrichtung ein Radiallager zum Abfangen der durch Einleitung des Drehmomentes auftretenden Querkräfte vorgesehen ist und die Übertragung des 'Drehmomentes vom AntriebsorgaD auf die Maschine vorzugsweise durch Biegestege erfolgt, die eine Beeinflussung der Meßwerte durch Querkräfte ausschließen.According to the invention, this object is essentially achieved in that in the torque measuring device a radial bearing is provided to absorb the transverse forces caused by the introduction of the torque and the transmission of the 'The torque from the drive system to the machine is preferred takes place by bending webs, which prevent the measured values from being influenced by transverse forces.

™ In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:™ In the drawing is an embodiment of the invention shown. Show it:

Fig. 1 die Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine mit der erfindungsgemäßen Drehmoment-Meßeinrichtung teils in Seitenansicht und teils im Längsschnitt, Fig.. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie III - III in Fig. 2.Fig. 1 the work spindle of a machine tool with the invention Torque measuring device partly in side view and partly in longitudinal section, Fig. 2 shows a section along the line II - II of Fig. 1, FIG. 5 shows a section along the line III - III in FIG. 2.

Auf der Arbeitsspindel 10 der Werkzeugmaschine ist das Antriebsrad 13 einer Drehmoment-Meßeinrichtung über eine Mutter 10 und einen Ring 19 derart befestigt, daß das zum Antrieb der Spindel 10 erforderliche Drehmoment über eine Paßfeder 12 " und einen Kegel 11 übertragen werden kann.The drive wheel is on the work spindle 10 of the machine tool 13 of a torque measuring device via a nut 10 and a ring 19 so attached that the to drive the Spindle 10 required torque can be transmitted via a feather key 12 "and a cone 11.

Der Antrieb des Rades 13 erfolgt über ein Abtriebsrad 16 eines nicht gezeigten Getriebes.The wheel 13 is driven via an output wheel 16 a transmission, not shown.

Erfindungsgemäß ist der äußere Zahnkranz des Antriebsrades 13 gegenüber der Radnabe 13a durch ein Radial-Wälzlager 15 abgestütz dessen Lagerluft durch Aufweiten der Nabe 13a über den Kegel 11 mittels der Mutter 18 spielfrei einstellbar ist.According to the invention, the outer ring gear of the drive wheel 13 is supported with respect to the wheel hub 13 a by a radial roller bearing 15 the bearing clearance of which can be adjusted without play by expanding the hub 13a over the cone 11 by means of the nut 18.

Der äußere Kranz des Antriebsrades 13 ist ferner durch Biegestege 14 mit der Radnabe 13a verbunden. Auf den Biegestegen 14 sind Dehnmeßstreifen 17 angeordnet, die in einer .Brückenschaltung zusammengefaßt sind. Ferner Bind an den Biegestegen 14 Dämpfungaelemente angeordnet, die in dem dargestellten Aus-The outer rim of the drive wheel 13 is also formed by bending webs 14 connected to the wheel hub 13a. On the bending bridges 14 strain gauges 17 are arranged in a .Brückeschaltung are summarized. Furthermore, damping elements are arranged on the bending webs 14, which in the illustrated embodiment

009882/0937009882/0937

führungsbeispiel aus einer Metall-Gummi-Schicht 22 und einem Stützsegment 21 bestehen.management example of a metal-rubber layer 22 and one Support segment 21 exist.

Ein am Antriebsrad 1J auftretendes Lastmoment bewirkt eine Relativbewegung zwischen dem äußeren Radkranz und der Radnabe 153·· Diese Relativbewegung ruft eine Verformung der Biegestege 14 und durch Streckung bzw. Stauchung der Dehnmeßstreifen 17 eine Widerstandsänderung hervor, die in der bereits erwähnten Brückenschaltung zu einem elektrischen Signal führt. Dieses Meßsignal wird durch Verstärkereinheiten, die in einem auf der
Spindel 10 angeordneten Ring 19 untergebracht sind, verstärkt und berührungslos auf den Diskriminator 20 und von dort auf
die Steuerung der Maschine übertragen-*-A load torque occurring at the drive wheel 1J causes a relative movement between the outer wheel rim and the wheel hub 153. This relative movement causes a deformation of the flexural webs 14 and, by stretching or compressing the strain gauges 17, a change in resistance, which in the aforementioned bridge circuit results in an electrical signal leads. This measurement signal is through amplifier units that are in one on the
Spindle 10 arranged ring 19 are housed, reinforced and contactless on the discriminator 20 and from there
transfer control of the machine - * -

009882/0937009882/0937

Claims

( Λ J Torque measuring device for machine tools, especially for those with adaptive control, characterized in that a radial bearing (15) is provided in the torque measuring device to absorb the transverse forces caused by the introduction of the torque.

2. Torque measuring device according to. Claim 1, characterized in that the torque is transmitted from the drive member to the machine by means of bending webs (14) which rule out any influence of transverse forces on the measured values.

3. Torque measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that the bending webs (14) are provided between the drive wheel rim (13) and its hub (13a).

4. Torque measuring device according to claim 1 to 3 * thereby characterized in that it is arranged on the work spindle (10).

, 5. Torque measuring device according to claim 1, characterized in that that the internal clearance of the radial bearing (15) can be adjusted via a cone (11), a conical bush or a clamping element.

009882/0937009882/0937