DE2846337A1

DE2846337A1 - Werkstueckhalter

Info

Publication number: DE2846337A1
Application number: DE19782846337
Authority: DE
Inventors: Bernard Wilson
Original assignee: Pratt Burnerd International Ltd
Current assignee: Pratt Burnerd International Ltd
Priority date: 1977-10-29
Filing date: 1978-10-25
Publication date: 1979-05-03
Also published as: US4254676A; FR2407043B1; GB2010140B; GB2010140A; FR2407043A1

Description

Werkstückhalter

Die Erfindung betrifft Werkstückhalter, insbesondere von jener Art, wie sie in Werkzeugmaschinen, beispielsweise in Drehbänken, verwendet werden. Sie werden auch mit dem Ausdruck "Putter" bezeichnet .

Bei bekannten Werkstückhaltern hat die Bedienungsperson keinerlei Möglichkeit, die Klemmkraft zu ermitteln, mit der ein Werkstück eingespannt ist. Zwar läßt sich berechnen, wie hoch die Einspannkraft unter normalen Bedingungen sein sollte, und zwar ausgehend von der Kraft, die auf das Futter ausgeübt wird, beispielsweise von einer hydraulischen Kraft. Es gibt jedoch eine Reihe von Einflußgrößen, die derartige Berechnungen ungenau und im Ergebnis wirkungslos machen können. Falls die mechanischen Teile eines solchen Futters beispielsweise stark verschlissen oder nicht in notwendigem Maße geschmiert sind und falls sich das Futter demgemäß nur schwer verstellen läßt, so kann es an den Spannklauen wesentlich weniger Klemmkraft übertragen, als es in neuem oder einwandfrei gewartetem Zustand übertragen würde, obgleich die dem Futter abgegebene Kraft ein und dieselbe ist. Es ist zwar möglich, die Klemmkraft durch äußere Meßvorrichtungen zu erfassen, welche in den Klauen eingeklemmt werden. Dies läßt sich jedoch nur vor dem tatsächlichen Verwenden des Futters und dem Einspannen eines Werkzeuges durchführen.

In der Einspanntechnik ist es auch bekannt, die sogenannte adaptive Regelung vorzusehen. Hierbei wird die Art und V/eise, in welcher Werkstück und Werkzeug miteinander in Eingriff gelangen, in Ab-

09818/0855

hängigkeit von den auf diese Teile einwirkenden Kräften erfaßt und geregelt. Die adaptive Regelung wurde bis heute jedoch dadurch angewandt, daß man die auf das Werkzeug wirkenden Kräfte erfaßte und die Position des Werkzeugs entsprechend einstellte.

Ein besonderes Problem tritt bei modernen Futtern auf, die bei hohen Geschwindigkeiten umlaufen. Diese Putter haben normalerweise einen Satz von Spannklauen, die zum Einspannen des Werkstückes in bezug auf die Drehachse radial einwärts bewegt werden. Bei sehr hohen Geschwindigkeiten wirkt die Fliehkraft auf die Spannklauen radial nach außen, was zu einem Lockern des Werkstückes führt. Futter der bekannten Bauart müssen deshalb beim ersten Einspannen des Werkzeuges in das Futter überspannt werden, um einer gewissen Lockerung bei sehr hohen Geschwindigkeiten Rechnung zu tragen. In einigen Fällen ist dies bereits deshalb nicht praktikabel, v/eil die einzelnen Bauteile des Futters solchen Überspannungen nicht standhalten würden. In anderen Fällen wiederum'bestünde die Gefahr, daß durch ein derartiges Überspannen das Werkstück beschädigt wirdj ein hohles Werkstück (beispielsweise eine Hülse od.dgl.) würde zusammengedrückt oder zumindest leicht verformt. Derart empfindliche Werkstücke können somit bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten nicht in Futter herkömmlicher Bauart eingespannt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Futter zu schaffen, das die zuvor erwähnten Nachteile der Futter bekannter Bauart nicht hat, und das insbesondere einer adaptiven Kontrolle zugänglich ist,

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Futter (oder der Werkstückhalter), in üblicher Weise mit einer Einspannvorrichtung zum Einspannen des Werkstückes ausgerüstet, mit Mitteln zum Erfassen einer zwischen Einspannvorrichtung und Werkstück herrschenden Kraft ausgestattet ist.

Eine solche Vorrichtung zum Erfassen der Kraft oder Meßvorrichtung kann Mittel zum Anzeigen des Wertes der Kraft haben, beispielsweise zur Sichtbarmachung für die Bedienungsperson dieser Einspannvorrichtung. Alternativ hierzu oder zusätzlich können Mittel vorge-

9 09818/0855

sehen werden, um diesen Wert der Kraft für Regelungszwecke auszunutzen. So können ζ.3. Mittel vorgesehen werden, um den Wert der Kraft dazu zu verwenden, die Klemmkraft einzustellen, mit welcher das Werkstück eingespannt wird.

Alternativ oder zusätzlich hierzu können Mittel zum Ausnutzen des Wertes der Kraft vorgesehen werden, womit ein Werkzeug überwacht bzw. geregelt bzw. gesteuert wird, das auf das Werkstück einwirkt.

Die Einspannvorrichtung kann eine oder mehrere Einspannklauen aufweisen, wobei wenigstens eine Klaue mit einer Meßvorrichtung ausgerüstet ist, die die Kraft zwischen dieser Klaue und dem von der Klaue erfaßten Werkstück mißt.

Die Meßvorrichtung kann die Kraft direkt messen.

Alternativ hierzu kann die Meßvorrichtung einen Parameter messen, der von der Kraft abhängt.

Die Meßvorrichtung kann einen Transducer umfassen, beispielsweise in Gestalt eines Spannungsmessers (zum Erfassen der mechanischen Spannung oder der mechanischen Dehnung).

Die Meßvorrichtung kann derart gestaltet und angeordnet werden, daß sie Signale zu einer Regelvorrichtung überträgt.

Die Einspannvorrichtung kann eine drehbare Vorrichtung wie ein Putter umfassen] die Regelvorrichtung kann stationär sein. Im letzteren Falle können die Signale elektrische Signale umfassen, die zur Regelvorrichtung über Schleifringe übertragen werden.

Alternativ eingesetzte Mittel zum Übertragen der Signale können Signalwellen benutzen, beispielsweise Radiowellen, Hörwellen oder Ultraschallwellen.

Sofern die Einspannvorrichtung drehbar ist, können Mittel vorgesehen werden, um den Viert der Kraft auszunutzen zur Regelung der

909818/0855

Rotationsgeschwindigkeit eines von der Einspannvorrichtung erfaßten Werkstückes.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einspannen eines Werkzeuges unter Verwendung einer das Werkstück erfassenden Einspannvorrichtung, wobei der Wert der zwischen der Einspannvorrichtung und dem Werkstück herrschenden Kraft erfaßt wird. Der Wert der Kraft kann zum Anzeigen und/oder für Regelungszwecke verwendet werden.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein in einem

Werkzeugmaschinenfutter eingespanntes Werkstück, auf das ein Schneidwerkzeug einwirkt.

Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung, in welcher die Art und V/eise veranschaulicht wird, in der die Einspannkraft eines drehbaren Werkzeughalters über der Drehgeschwindigkeit der Vorrichtung bei verschiedenen Eingangskräften veränderbar ist.

Fig. 3 veranschaulicht schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeug-futters.

Fig. 4 ist eine stirnseitige Ansicht einer Einspannklaue einer alternativen Ausführungsform einer Einspannvorrichtung gemäß der Erfindung.

Die Erfindung ist insbesondere geeignet zur Anwendung bei drehbar gelagerten Werkstückhaltevorrichtungen, wie Futtern. Sie soll demgemäß unter besonderer Berücksichtigung solcher Futter erläutert werden. Wie jedoch oben erwähnt, läßt sich die Erfindung jedoch auch bei anderen Anwendungsfällen einsetzen.

In Figur 1 ist eine typische Werkstückhaltesituation veranschaulicht. Dabei wird ein Werkstück 10 in einem Futter eingespannt. Das Futter hat einen Grundkörper 11 und drei Klauen, von denen zwei

909818/085

Klauen 12 und 13 sichtbar sind. Sin Schneidwerkzeug 14, das axial entlang dem Werkstück verschiebbar ist, wird dazu verwendet, den Durchmesser des Werkstückes durch den Schneidvorgang zu verringern.

Außer der Gravitationskraft W werden durch das Schneidwerkzeug 14 Kräfte auf das Werkstück 10 ausgeübt. Aufgrund der Drehung des Werkstückes in Richtung des Pfeiles Z übt das Werkzeug eine Tangentialkraft B auf das Werkstück 10 aus. Da das Werkzeug auch entlang dem Werkstück wandert, übt es ferner eine Axialkraft 3 aus. Das Werkzeug übt ferner eine Reaktionskraft B auf das Werkstück in radialer Richtung aus.

Die durch das Werkzeug ausgeübten Kräfte werden von den Spannklauen des Spannfutters aufgenommen, das seinerseits zusätzliche Kräfte auf das andere Ende des Werkzeugs ausübt. Unterstellt man, daß das Ende des Werkstückes nicht gegen den Putterkörper anliegt, so tritt eine Kraft P₀ in axialer Richtung auf, die der Kraft B_o entgegenwirkt. Ss treten ferner Kräfte P. in tangentialer Richtung und Kräfte P_r in radialer Richtung auf.

Die radialen Kräfte P , die von jeder der drei Spannklauen ausgeübt werden, übertragen den Einspanndruck auf das Werkstück und sollen dies in stabiler Lage halten. Die Tangentialkräfte P, , die von den Reibungskoeffizienten zwischen dem Werkstück und den Spannklauen abhängen, wirken der Torsion des Werkstückes um dessen Längsachse entgegen, die durch die Tangentialkraft 3_γ eingeleitet wird.

Die radialen Einspannkräfte P , die von den Spannklauen des Putters ausgeübt werden, sind sehr erheblich. Wird ein empfindliches Werkstück,wie beispielsweise eine dünnwandige Hülse bearbeitet, so ist es wichtig, daß die Kräfte P nicht zu-groß sind, da sonst das Werkstück verformt und beschädigt wird. Andererseits müssen die Kräfte natürlich genügend groß sein, um das Werkstück sicher zu halten trotz der durch das Schneidwerkzeug 14 auf das Werkstück ausgeübten Kräfte.

909818/0855

Moderne Futter arbeiten bei immer höheren Arbeitsgeschwindigkeiten. Versuchsergebnisse haben mit Sicherheit erwiesen, daß der Einfluß der Zentrifugalkraft auf die Spannfutterklauen für die Wirkung der Einspannkräfte letztlich entscheidend sein können. In Figur 1 unterliegt die Einspannklaue 12 einer Zentrifugalkraft C, die anderen Spannklauen unterliegen ähnlichen Kräften.

Die schematische Darstellung von Figur 2 gibt Prüfergebnisse wieder. Hieraus ist die fortschreitende Verminderung der Spannkraft über der steigenden Drehgeschwindigkeit bei einem typischen Einspannfutter bestimmter Größe veranschaulicht. Wie man sieht, findet bis zu einer Arbeitsgeschwindigkeit von etwa 2000 UpM nur eine geringe Verminderung statt, ungeachtet der anfänglichen Einspannkraft. Jenseits dieses Wertes wird die Einspannkraft jedoch rasch verringert. So erkennt man beispielsweise, daß bei einer anfänglichen Einspannkraft von etwa 4500 lbs pro Klaue dann praktisch keine Einspännkraft mehr vorhanden ist, wenn die Arbeitsgeschwindigkeit einmal 5000 UpM erreicht hat.

Bis heute war es für den Anwender eines Einspannfutters unmöglich, die genaue Klaueneinspannkraft während des Bearbeitungsprozesses zu ermitteln. Abgesehen von der Anwendung externer Kinspannmeßgeräte war es lediglich möglich, die Sinspannkraft rechnerisch zu erfassen, und zwar ausgehend von der Kraft, die auf das Futter übertragen wird, beispielsweise mittels hydraulischer oder elektrischer Vorrichtungen. Eine Anzahl von Faktoren kann jedoch derartige Berechnungen, wie bereits oben erwähnt, ungenau und unwirksam machen. Falls die mechanischen Teile eines Futters z.B. stark verschlissen sind oder nicht mehr die notwendige Schmierung aufweisen und deshalb schwer verstellbar sind, so kann an den Spannklauen weniger Einspannkraft übertragen werden, als dies bei einem neuen oder sorgsam gewarteten Futter der Fall wäre, obgleich die dem Futter aufgegebene Kraft ein und dieselbe ist.

Aus der in Figur 3 wiedergegebenen Ausfuhrungsform eines Werkstückhalters gemäß der Erfindung erkennt man eine Vorrichtung mit einem Futterkörper 11 und drei Spannklauen. Von den letztgenannten ist

7 90981 8/085S

nur die Spannklaue 12 aus G-ründen der Vereinfachung wiedergegeben. Sin Werkstück 10 ist zwischen den Spannklauen eingespannt.

Die Werkstückhaltevorrichtung wird an einer hohlen Spindel 15 befestigt, die sich durch den Körper einer (nicht dargestellten) Werkzeugmaschine hindurch erstreckt, der die Vorrichtung zugeordnet ist. Am hinteren Bereich der Spindel befindet sich ein Arbeitszylinder 16, der einen Arbeitskolben 17 aufweist. Kolben 17 steuert eine Kolbenstange 18, die sich durch die hohle Spindel 15 hindurch erstreckt und einen Spannklauen-Regelmeehanismus zum Verstellen der Spannklauen betätigt. Die Einzelheiten von Zylinder 16, Kolben 17 sowie die Art und Weise, in welcher diese beiden die Spannklauen betätigen, sind ganz herkömmlicher Art und sollen im folgenden nicht Vielter beschrieben v/erden. Von einer stationären Kraftquelle 18 wird über zwei Regelleitungen 19 und 20 ein hydraulisches Medium zum Betätigen des Spannfutters herbeigeführt. Jede Regelleitung steht jeweils mit einer Seite des Kolbens 17 über eine herkömmliche Dichtungsvorrichtung 21 in Verbindung. Ss versteht sich, daß zum Betätigen des Werkzeughalters auch andere Vorrichtungen, beispielsweise pneumatischer oder elektrischer Art, anwendbar wären.

Spannklaue 12 ist im Bereich ihrer Greif- oder Sinspannfläche mit einem Transducer 22 ausgerüstet, der die Radialkraft P zu erfassen vermag. Kabel 23 laufen vom Transducer durch den Futterkörper hindurch., ferner durch die Hohlspindel 15 und den Zylinder 16, zu einem Schleifring 24, von welchem aus Signale aus dem Transducer über die Verdrahtung 25 zu einer stationären Sntzifferungs- und Anzeigevorrichtung 26 übertragen werden können. Die Vorrichtung 26 ist derart gestaltet und angeordnet, daß sie die Signale aus dem Transducer entziffert und die tatsächliche radiale Greif- oder Spannkraft auf einem Sichtanzeigegerät sichtbar macht. Dies hat den Vorteil, daß eine Bedienungsperson der Vorrichtung nicht mehr die dem Putter zugeführte, angezeigte Kraft zu beachten braucht, um die Greifkraft oder Sinspannkraft zu berechnen. Er sieht an dem Monitor die Kraft, die tatsächlich an der Klaue durch den Transducer gemessen wird. Die Genauigkeit der Vorrichtung wird durch veränderliche Sinflußgrößen, wie die Reibung, in dem gesamten Mechanismus, beispielsweise auf-

909818/0855 ⁸

grund eines Mangels an Wartung nicht wesentlich beeinflußt, und ein Schwund der Einspannkraft bei höheren Geschwindigkeiten wird ebenfalls angezeigt. Dies stellt ein Element gesteigerter Betriebssicherheit der gesamten Vorrichtung dar.

Die in Figur 3 dargestellte Vorrichtung hat jedoch noch eine weitere, wichtige Anwendungsmöglichkeit, die mit den Problemen hoher Arbeitsgeschwindigkeiten sowie auch der adaptiven Regelung in Verbindung stehen. Von dar Klemrnkraft der Sinspannklemmen abgeleitete Signale werden von der Vorrichtung 26 über die Verdrahtung 27 einem Servomechanismus 28 eingespeist. Servomechanismus 28 erzeugt eine Rückführung 29 zur Kraftquelle 18 und umfaßt möglicherweise einen Mikroprozessor sowie eine Computersteuerung.

Wird somit beispielsweise die Kraftquelle zunächst von einem Bedienungsmann der Maschine betätigt, um eine gewünschte Einspannkraft von beispielsweise JiOOQ lbs pro Klaue bei der Umdrehung Null zu liefern, so wird der Kraftabfall dann von einem Transducer ermittelt, sobald die Kraft zufolge der Arbeitsgeschwindigkeit, bei welcher das Futter betrieben wird, vermindert. Der Transducer veranlaßt sodann den Servomechanismus 28, auf die Kraftquelle l8 einzuwirken und die zugeführte Kraft zu steigern, um die Anpreßkraft wieder auf das gewünschte rTiveau zu bringen oder, falls dies nicht möglich ist, die Maschine abzustellen oder ein Warnsignal auszusenden.

Wie man somit sieht, gibt die in Figur 3 wiedergegebene Vorrichtung zum einen dem Bedienungsmann eine genaue Anzeige der tatsächlichen Einspannkraft, welcher das Werkstück ausgesetzt ist, und zum anderen erlaubt es die Vorrichtung, sicherzustellen, daß eine im wesentlichen konstante Einspannkraft erhalten wird, ungeachtet der Drehgeschwindigkeit des Futters.

Die in Figur j5 wiedergegebene Vorrichtung ermöglicht nicht nur eine wirkungsvollere Ausführung bekannter Arbeitsvorgänge, sondern macht es auch möglich, gewisse Operationen auszuführen, die bei Anwandung

909818/0855

■9"

AA

herkömmlicher Futter nicht möglich sind. Wie man aus Figur 2 erkennt, ist es bei Anwendung eines herkömmlichen Futters, bei welchem die Einspannkraft mit der Drehgeschwindigkeit variiert, unmöglich, bei einer Maschinengeschwindigkeit von beispielsweise 4000 UpM ein Werkstück zu bearbeiten, das zu empfindlich ist, einer Einspannkraft von beispielsweise über 3OOO lbs pro Klaue standzuhalten. Falls ein derartiges Werkstück eingangs mit einer Einspannkraft von 3OOO lbs pro Spannklaue oder weniger eingespannt wird, so verbleibt bei ²I-OOO UpM nicht mehr genügend Einspannkraft, um das Werkstück im Futter sicher zu halten. Falls andererseits eine höhere anfängliche Kraft aufgebracht wird, so wird das Werkstück zerdrückt. Bei der in Figur 3 wiedergegebenen Ausführungsform findet keine entscheidende Änderung der Einspannkraft dann statt, wenn die Geschwindigkeit ansteigt. Die optimale Einspannkraft für ein bestimmtes Werkstück kann somit anfangs ausgewählt werden; diese Einspannkraft wird dann aufrechterhalten, wenn das Futter in Drehung versetzt ist, selbst wenn die Drehung bei hoher Geschwindigkeit stattfindet.

Es ist nicht entscheidend, daß Transducer 22 im Bereich der Klemmfläche von Klaue 12 untergebracht>wird. Dieser Transducer kann im Futter an jeder anderen Stelle angeordnet werden, wo er einer Kraft ausgesetzt wird, die gleich oder nach einem vorbestimmten Gesetz abhängig von der Einspannkraft der Klaue ist.

Wird die Erfindung auf ein Futter mit verschiedenen Sätzen von untereinander austauschbaren Klauen verwendet, die zur Durchführung verschiedener Einspannvorgänge Anwendung finden, so kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, Transducer gemäß der Anordnung von Figur 3 unterzubringen. Zum einen würde dies bedeuten, daß jede Klaue eines Satzes von Klauen mit einem Transducer auszustatten wäre, zum anderen wäre es notwendig, eine Form von elektrischer Verbindung zu schaffen, die zu unterbrechen wäre, wenn die Klaue entfernt wird und die wieder herzustellen wäre, wenn eine neue Klaue eingesetzt wird.

10

9 0 9 8 18/0855

Figur 4 zeigt die Stirnansicht eines Teiles einer solchen Klaue, deren Anwendung sich besonders dann empfiehlt, wenn Austauschbarkeit erforderlich ist. Die Klaue umfaßt einen Klauenkorper 30, der ständig mit dem Futterkörper 11 verbunden ist. Die Bewegung des Klauenkörpers 30 wird, dabei mittels der Kolbenstange 18 über den Futtennechanismus geregelt. Jeder Klauenkorper hat einen Satz von austauschbaren Schuhen. Ein Schuh 31 ist in Figur 4 wiedergegeben. Schuh 31 paßt über den Klauenkorper 30 und hat eine flache Fläche 32, die gegen einen Vorsprung 33 des Klauenkörpers 30 anliegt. Sine Bohrung 34 ist im Klauenkorper 30 vorgesehen und ein Satz von Dehnungsmessern 35 ist an der Außenwand der Bohrung angebracht. Wenn die Einspannfläche 36 des Schuhes JL der Einspannkraft unterworfen wird, so wird auf den Vorsprung 33 Druck ausgeübt und die 3ohrung

34 verformt sich. Diese Verformung wird durch die Verformungsmesser

35 erfaßt, die das notwendige Signal erzeugen. Bei Verwendung von Klauen gemäß Figur 4 bedarf es nicht'mehr als einer einzigen Meßvorrichtung, die in einem Klauenkorper 33"angeordnet ist. Außerdem braucht man keine elektrischen Verbindungen oder Unterbrechungen dann vorzunehmen, wenn man von einer Einspannanwendung zu einer anderen übergeht. Es ist lediglich notwendig, einen Satz Schuhe 3I zu entfernen und diesen durch einen anderen Satz zu ersetzen.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmale der vorausgehenden Ausführungsform beschränkt. Die auf die in Figur 3 gezeigte Vorrichtung anwendbaren Grundlagen lassen sich in gleicher Weise anwenden auf ein Futter, das eine andere als eine hydraulische Kraftquelle benutzt. Die Kraftquelle kann beispielsweise pneumatisch sein oder das Futter kann durch einen Elektromotor oder eine andere elektrische Vorrichtung angetrieben sein, in welchem Falle ein Servomechanismus 28 vorgesehen werden kann, um elektrische Rückführsignale zur elektrischen Kraftquelle zu übertragen, um sicherzustellen, daß das Futter mit einer im wesentlichen konstanten Einspannkraft beaufschlagt wird.

Es ist nicht entscheidend, daß Signale zu der Dechiffrier- und Anzeigeeinrichtung 26 über eine Schleifringanordnung 24 übertragen

11 909818/0855

werden. Man kann Signale von einem bewegten Teil der Vorrichtung zu einem feststehenden Teil der Vorrichtung unter Anwendung von Signalschwingungen, beispielsweise Radiowellen, Schallwellen oder Ultraschallwellen, übertragen.

Die Erfindung läßt sich auch in vorteilhafter Weise bei Puttern anwenden, die nicht bei hohen Geschwindigkeiten laufen. Bei der in Figur 2 wiedergegebenen Anordnung könnte die Servovorrichturg 28, die für eine Rückführung sorgt, entfallen. Die Dechiffriereinrichtung (decoder), die gleichzeitig eine Anzeigeeinrichtung 26 ist, ist noch/wesentlicher Bedeutung dadurch, daß sie dem Bedienungsmann eine genaue Anzeige der tatsächlichen Einspannkraft gibt, die anfangs den Klauen aufgegeben wird, bevor das Putter in Drehung versetzt wird. Alternativ hierzu kann eine ganz einfache Anzeigevorrichtung ohne einen Decoder verwendet werden, beispielsweise um einen Parameter darzustellen, der von der Einspannkraft abhängig ist.

Es wäre" auch denkbar, einen Detektor im Putter vorzusehen, der andere als Radialkräfte P zu erfassen vermag. So wäre es beispielsweise als Alternative oder zusätzlich zu den Regeleinrichtungen gemäß Figur 5 denkbar, die Kraft P. zu erfassen, die in Beziehung zur Kraft P steht, welche durch das Werkzeug 14 ausgeübt wird, und die dazu neigt, das Werkstück in den Klauen zu torquieren; ferner wäre es möglich, diese Information dazu auszunutzen, die Bewegungen des Werkzeugs 14 zu regeln, um das Schneidmoment oder andere Parameter zu optimieren. Falls beispielsweise ein entscheidender Anstieg der Kraft P. vorliegt, welche einen gestiegenen Widerstand gegenüber dem Schneidvorgang aus irgendwelchem Grunde widerspiegelt, so kann das Werkzeug 14 derart angeordnet werden, daß es leicht zurückgenommen wird, oder die Spindelgeschwindigkeit kann entsprechend eingestellt werden, bis die Kraft auf eine annehmbare Größe wieder zurückgeführt ist.

Um die Empfindlichkeit zu steigern, kann die Schleifringvorrichtung 24 mit Silberbürsten ausgestattet werden.

12 909818/0855

Das Erfassen der Sinspannkraft der Klauen und Werkzeughalter läßt sich auch bei anderen als den dargestellten Anwendungsfällen einsetzen. So sind z.3. Anwendungsfälle denkbar, bei denen es wünschenswert ist, die Einspannkraft in geregelter Weise zu verändern, statt die Einspannkraft im wesentlichen konstant zu halten. Beispielsweise könnte die Rückführung in dem Sinne ausgenutzt werden, eine erwünschte änderung der Einspannkraft dazu zu verwenden, um die Schneidbedingungen oder Zerspanungsbedingungen während eines Arbeitszyklus zu ändern. Wird beispielsweise von einem Schrubben zu einer Feinbearbeitung übergegangen, so ist es möglich und gegebenenfalls wünschenswert, die Einspannkraft zu verringern und damit auch eine unnötige Werkstückverformung zu vermindern.

Ferner läßt sich ein Mikroprozessor oder Computer für Regelzwecke anwenden. Beispielsweise kann die Decoder- und Anzeigevorrichtung 26 einen geeignet programmierten Mikroprozessor umfassen.

Wenn auch die Erfindung im Zusammenhang und unter besonderer Bezugnahme auf drehbare Werkzeughaltevorrichtungen, wie Futter, beschrieben ist, so kann sie ebensogut Anwendung in Verbindung mit stationären Werkzeughaltevorrichtungen finden.

Heidenheim, 2^.10.78
DrW/Srö

909818/0855

Claims

Patentansprüche

1.^Werkstückhalter mit einer Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einem Detektor zum Erfassen des Wertes einer Kraft zwischen der Vorrichtung und dem Werkstück ausgestattet ist.

2. Werkstückhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Anzeigen des Wertes der Kraft für den Bedienungsmann der Vorrichtung vorgesehen ist.

3· Werkstückhalter nach Anspruch 1 oder 2>.dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Ausnutzen des Viertes der Kraft für Regelzwecke vorgesehen sind.

4. Werkstückhalter nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, daß Kontrolleinrichtungen vorgesehen sind, mit denen der Druck eingestellt wird, mit welchem das Werkzeug eingespannt wird, und zwar in Abhängigkeit von der von dem Detektor erfaßten Kraft.

5. Werkstückhalter nach Anspruch jföder 4 zur Anwendung im Zusammenhang mit einem auf das Werkstück einwirkenden Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Regeleinrichtungen aufweist, um das Werkzeug in Abhängigkeit von der durch den Detektor ermittelten Kraft zu regeln.

6. Werkstückhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer oder mehreren Spannklauen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Klaue mit einem Sensor ausgestattet ist, der die Kraft zwischen der Klaue und einem Werkstück erfaßt, auf welches die Klaue einwirkt.

18/0855

7. Werkstückhalter nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Transducer ist.

8. Werkstückhalter nach Anspruch β oder 7* dadurch gekennzeichnet, daß Übertragungsmittel vorgesehen sind, um Signale von dem Sensor zu einer Regeleinrichtung zu übertragen.

9· Werkstückhalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Vorrichtung wie beispielsweise ein Futter vorgesehen ist, daß die Regeleinrichtung stationär ist, und daß die Übertragungseinrichtung einen Schleifring umfaßt, der elektrische Signale von der drehbaren Vorrichtung zu der stationären Regeleinrichtung überträgt.

10. Werkstückhalter nach Anspruch 8, mit einer drehbaren Vorrichtung, wie einem Putter, und mit einer stationären Regeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel Mittel zum Übertragen von Signalwellen umfassen.

11. Werkstückhalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, da8 die Signalwellen Radiowellen, Schallwellen oder Ultraschallwellen sind.

12. Werkstückhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Einspannvorrichtung drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Mittel zum Regeln der Drehgeschwindigkeit der Einspannvorrichtung in Abhängigkeit von der durch den Detektor erfaßten Kraft aufweist.

13· Verfahren zum Anwenden eines Werkzeughalters unter Verwendung einer Einspannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes, gekennzeichnet durch das Erfassen des Viertes einer Kraft, die zwischen der Einspannvorrichtung und dem Werkstück wirkt.

1^·. Verfahren nach Anspruch 13j dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Kraft in einer Anzeigevorrichtung angezeigt wird.

I ·

15. Verfahren nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Kraft in einer Regeleinrichtung ausgenutzt wird.

Heidenheim, den 23.10.78 ^s

DrW/Srö