DE1931359C3

DE1931359C3 - Torque measuring device for a work spindle of a machine tool driven by a drive wheel

Info

Publication number: DE1931359C3
Application number: DE19691931359
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr.-Ing. 4800 Bielefeld; Latten Werner 4801 Theesen; Schalles Erhard 4811 Ubbedissen Ledergerber
Original assignee: Gildemeister AG
Current assignee: DMG Mori AG
Filing date: 1969-06-20
Publication date: 1976-07-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmoment-Meßeinrichtung für eine von einem Antriebsrad angetriebene Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, insbesondere für eine solche mit adaptiver Regeleinrichtung, die für die Erzeugung eines Meßsignals von Dehnungsmeßstreifen Gebrauch macht, die auf ein durch Torsionsbeanspruchung einer elastischen Dehnung unterliegendes Bauteil aufgebracht sind.The invention relates to a torque measuring device for a device driven by a drive wheel Work spindle of a machine tool, in particular for one with an adaptive control device, which makes use of strain gauges for the generation of a measurement signal, which on a component subject to elastic expansion due to torsional stress is applied.

Bei einer bekannten Drehmoment-Meßeinrichtung (US-PS 32 20 315) wird zur Messung des Drehmomentes die Arbeitsspindel selbst benutzt, die deshalb nicht die für schwere Zerspanungsarbeiten erforderliche Steifigkeit haben darf, denn bei einer zu großen Steifigkeit wäre ein Messen des Drehmomentes nicht möglich. Außerdem nimmt die bekannte Drehmoment-Meßeinrichtung einen beträchtlichen Raum in Anspruch.In a known torque measuring device (US-PS 32 20 315) is used to measure the torque uses the work spindle itself, which is therefore not the one required for heavy cutting work May have rigidity, because if the rigidity is too great, the torque would be measured not possible. In addition, the known torque measuring device takes a considerable amount of time Space.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Messung von Drehmomenten an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine nicht die Arbeitsspindel selbst zu benutzen, da diese entweder bei großem Durchmesser eine zu große Steifigkeit und daher eine zu geringe Ansprechempfindlichkeit oder bei verminderter Steifigkeit nicht die für ihre Funktion erforderliche Stabilität aufweist.The invention is based on the object of measuring torques on the work spindle a machine tool not to use the work spindle itself, since this is either with large Diameter too great a rigidity and therefore too low a sensitivity or with reduced Rigidity does not have the stability required for its function.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das Antriebsrad für die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine an zwei koaxial ineinander angeordneten, an einem Ende starr miteinander verbundenen Buchsen angeordnet ist, von denen die innere auf der Arbeitsspindel befestigt ist, während die äußere Buchse im mittleren Teil an sich bekannte, mit den elektrischen Dehnungsmeßstreifen versehene Biegestege aufweist und das mit dem Zahnkranz des Antriebsrades fest verbundene freie Ende dieser Buchse durch ein Radial-Wälzlager auf der inneren Buchse abgestützt ist Als weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dabei das Lagefspiel des Radial-Wälzlagers über einen Kegel, eine Kegelbüchse oder ein Spannelement einstellbar, und darüber hinaus sind zwischen der inneren Buchse und den Biegestegen Dämpfungselemente angeordnetThe solution to this problem is that the drive wheel for the work spindle of the machine tool at two coaxially arranged one inside the other, rigidly together at one end connected bushes, of which the inner one is attached to the work spindle, while the outer socket in the middle part is known per se, with the electrical strain gauges has provided bending webs and the free one firmly connected to the ring gear of the drive wheel The end of this bushing is supported by a radial roller bearing on the inner bushing. As a further embodiment of the invention is the position clearance of the radial roller bearing over a cone, a conical bushing or a clamping element adjustable, and in addition are between the inner sleeve and arranged the bending webs damping elements

Die erfindungsgemäße Drehmoment-Meßeinrichtung zeichnet sich bei geringem Raumbedarf und einfachem Aufbau durch eine hohe, von der Steifigkeit der Arbeitsspindel völlig unabhängige Ansprechempfindlichkeit aus, so daß nur eine geringe Verstärkung der Meßsignale erforderlich ist. Außerdem wird eine Beeinflussung der Meßsignale durch Querkräfte wirksam vermieden, und schließlich ist eine gute Dämpfung der Meßsignale möglich.The torque measuring device according to the invention is characterized by a small space requirement and simple structure thanks to a high response sensitivity that is completely independent of the rigidity of the work spindle off, so that only a small amplification of the measurement signals is required. Besides that an influencing of the measurement signals by transverse forces is effectively avoided, and finally one is good attenuation of the measuring signals possible.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows

F i g. 1 die Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine mit einer erfmdungsgemäßen Drehmoment-Meßeinrichtung teils in Seitenansicht und teils im Längsschnitt F i g. 1 the work spindle of a machine tool with a torque measuring device according to the invention partly in side view and partly in longitudinal section

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II inFig. 2 is a section along the line II-II in

Fig. 1,Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 2.

Das Antriebsrad 13 für die Arbeitsspindel 10 ist an zwei koaxial ineinander angeordneten, an einem Ende starr miteinander verbundenen Buchsen 136 und 13 a angeordnet, von denen die innere (13 a) auf der Arbeitsspindel 10 befestigt ist, während die äußere Buchse (13i>) im mittleren Teil an sich bekannte Biegestege 14 aufweist und das mit dem Zahnkranz des Antriebsrades fest verbundene freie Ende der Buchse 13 & durch ein Radial-Wälzlager 15 auf der inneren Buchse 13 a abgestützt ist. Die Übertragung des Drehmomentes von der inneren Buchse 13 a auf die Arbeitsspindel erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Paßfeder 12.The drive wheel 13 for the work spindle 10 is arranged on two coaxially nested sockets 136 and 13 a, rigidly connected to one another at one end, of which the inner (13 a) is attached to the work spindle 10, while the outer socket (13i>) in the middle part has known bending webs 14 and the free end of the bushing 13 , which is firmly connected to the ring gear of the drive wheel, is supported by a radial roller bearing 15 on the inner bushing 13 a. The transmission of the torque from the inner bush 13 a to the work spindle takes place in the illustrated embodiment via a feather key 12.

Das Lagerspiel des Radial-Wälzlagers 15 ist über einen Kegel 11, eine Mutter 18 und einen Ring 19 einstellbar.The bearing play of the radial roller bearing 15 is adjustable via a cone 11, a nut 18 and a ring 19.

Auf den Biegestegen 14 sind Dehnungsmeßstreifen 17 angeordnet, die in einer Brückenschaltung zusammengefaßt sind. Ferner sind zwischen der inneren Buchse 13 a und den Biegestegen 14 Dämpfungselemente angeordnet, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Stützsegmenten 21 bestehen, die eine Metall-Gummi-Schicht 22 tragen.On the bending webs 14, strain gauges 17 are arranged, which are combined in a bridge circuit. Furthermore, damping elements are arranged between the inner bush 13 a and the bending webs 14, which in the illustrated embodiment consist of support segments 21 which carry a metal-rubber layer 22.

Ein am Zahnkranz des Antriebsrades 13 auftretendes Lastmoment bewirkt eine Relativbewegung zwischen der äußeren Buchse 13 b und der inneren Buchse 13 a. Diese Relativbewegung ruft eine Verformung der Biegestege 14 und durch Streckung bzw. Stauchung der Dehnungsmeßstreifen 17 eine Widerstandsänderung hervor, die ein elektrisches Signal auf die vorerwähnte Brückenschaltung überträgt. Dieses Meßsignal wird durch Verstärkereinheiten, die in einem auf der Spindel 10 angeordneten Ring 19 untergebracht sind, verstärkt und berührungslos auf einen Diskriminator 20 und von dort auf die Steuerung der Maschine übertragen.A load torque occurring on the ring gear of the drive wheel 13 causes a relative movement between the outer socket 13 b and the inner socket 13 a. This relative movement causes a deformation of the bending webs 14 and, through stretching or compression of the strain gauges 17, a change in resistance which transmits an electrical signal to the aforementioned bridge circuit. This measurement signal is amplified by amplifier units, which are accommodated in a ring 19 arranged on the spindle 10, and transmitted without contact to a discriminator 20 and from there to the control of the machine.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Torque measuring device for a work spindle of a machine tool driven by a drive wheel, in particular for one with an adaptive control device which makes use of strain gauges to generate a measurement signal which are applied to a component subject to elastic expansion due to torsional stress, characterized in that, that the drive wheel (13) for the work spindle (10) of the machine tool is arranged on two coaxially nested sockets (13, 13 α) rigidly connected to one another at one end, of which the inner one (13 a) on the work spindle (10) is attached, while the outer socket (13) in the middle part known per se, provided with the electrical strain gauges has bending webs (14) and the free end of this socket firmly connected to the ring gear of the drive wheel by a radial roller bearing (15) on the inner bushing (13 a) is supported.

2. Torque measuring device according to spoke 1, characterized in that the bearing play of the radial roller bearing (15) via a cone (11), a conical bushing or a clamping element is adjustable.

3. Torque measuring device according to claim 1, characterized in that between the inner bush (13 a) and the bending webs (14) damping elements (21, 22) are arranged are.

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