DE3212759C2

DE3212759C2 -

Info

Publication number: DE3212759C2
Application number: DE19823212759
Authority: DE
Inventors: Josef 4000 Duesseldorf De Steinberger
Original assignee: Paul Forkardt GmbH and Co KG
Current assignee: Roehm GmbH Sontheim
Priority date: 1982-04-06
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1991-02-14
Also published as: DE3212759A1; JPS58186505A; JPH0373401B2

Description

Die Erfindung betrifft eine umlaufende Spannvorrichtung mit mehreren das jeweilige Werkstück spannenden, in einem Futter körper geführten Spannelementen und mit einem Spannkraftauf nehmer zur Erfassung der jeweiligen Spannkraft.The invention relates to a circumferential clamping device several exciting the respective workpiece in one chuck body-guided clamping elements and with a clamping force participants to record the respective tension.

Aus der DE-OS 28 46 337 sind bereits umlaufende Spannvorrichtungen mit mehreren Spannelementen der voranstehend beschriebenen Art bekannt, bei denen in jedem Spannelement in der Nähe der Einspannfläche für das Werkstück ein Spannkraftauf nehmer angeordnet ist. Mittels dieser Kraftaufnehmer wird die zwischen der Spannvorrichtung und dem Werkstück auftretende Kraft ermittelt, angezeigt und bei Bedarf auch für Regelzwecke verwendet, insbesondere um die jeweils erforderliche Spannkraft den im Einzelfall vorliegenden Forderungen anzupassen.DE-OS 28 46 337 are already circulating Clamping devices with several clamping elements of the above described type known, in which in each clamping element in close to the clamping surface for the workpiece is arranged. By means of these force transducers, the occurring between the clamping device and the workpiece Force determined, displayed and, if necessary, also for control purposes used, especially to the required clamping force to adapt to the individual requirements.

Bei einer weiteren bekannten Ausführung (Tischvorlage für VDW/VDI-Sitzung des Drehfutterausschusses am 24. Oktober 1975 vom Institut für Werzeugmaschinen und Fertigungstechnik der Technischen Universität Berlin, S. 11 bis 14, Bilder 19 bis 21) einer umlaufenden Spannvorrichtung der eingangs beschriebenen Art mit aus Grund- und Aufsatzbacken bestehenden Spannelementen sind die Befestigungsschrauben zwischen Grund- und Aufsatzbacken als Dehnschrauben ausgeführt, welche durch die Anbringung von Dehnmeßstreifen zu Kraftaufnehmern ausgebildet sind. In another known version (table template for VDW / VDI meeting of the lathe chuck committee on October 24, 1975 from the Institute for Machine Tools and Manufacturing Technology at Technical University Berlin, p. 11 to 14, pictures 19 to 21) a circumferential clamping device of the type described above Type with clamping elements consisting of base and top jaws are the fastening screws between the base and top jaws designed as expansion screws, which are made by attaching Strain gauges are designed as force transducers.

Bei beiden bekannten Ausführungen ergibt sich der Nachteil, daß es in der Praxis schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist, die relativ kleinen, an den Spannelementen ermittelten Meßwerte innerhalb der umlaufenden Spannvorrichtung zu übertragen, zumal die Aufsatzbacken der Spannelemente gegenüber den Grundbacken zwecks Anpassung an unterschiedliche Werkstückdurchmesser in radialer Richtung versetzbar ausgeführt sein müssen. Bei einem derartiger Versatz oder Wechsel der Aufsatzbacken besteht die Gefahr, daß die elektrischen Verbindungen beeinträchtigt werden, die erforderlich sind, um die Meßwerte von den Spannkraftauf nehmern durch den Futterkörper hindurch an diejenige Stelle der umlaufenden Spannvorrichtung zu übertragen, von der sie an ein stillstehendes Anzeige- und Meßgerät abgeführt werden.The disadvantage of both known designs is that in practice it is difficult, if not impossible, that relatively small measured values determined on the clamping elements to be transmitted within the rotating clamping device, especially since the top jaws of the clamping elements compared to the base jaws in order to adapt to different workpiece diameters in radial direction must be carried out. At a there is such an offset or change of the top jaws Danger that the electrical connections will be impaired which are required to measure the measured values from the clamping force take through the chuck body to that place of the circulating clamping device to transfer from which it to a stationary display and measuring device are removed.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausführungen liegt darin, daß bei ihnen aktive Kräfte an bewegten Teilen gemessen werden, so daß nicht nur flexible Leitungen oder schleifende Über tragungen der Meßwerte erforderlich sind, sondern die Messungen unvermeidbar auch Einflüssen unterworfen sind, die aus Reibungs kräften und Verschleiß herrühren, zumal es sich bei den Ge trieben in umlaufenden Spannvorrichtungen um höchstbelastete Bauteile handelt.Another disadvantage of the known designs is that that active forces are measured on moving parts, so that not only flexible lines or dragging over the measured values are required, but the measurements are also inevitably subject to influences resulting from friction forces and wear and tear, especially since the Ge drove in rotating fixtures around heavily loaded Components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine praxisgerechte und für den rauhen Alltagsbetrieb geeignete Anordnung der Spann kraftaufnehmer in der umlaufenden Spannvorrichtung zu schaffen, die einerseits Schwierigkeiten bei der Übertragung der ge messenen Werte innerhalb der Spannvorrichtung vermeidet und andererseits verfälschende Beeinflussungen beim Zustandekommen der Meßwerte ausschaltet.The invention has for its object a practical and suitable arrangement of the clamping for rough everyday operation to create force transducers in the circumferential clamping device, the one hand difficulties in the transfer of ge avoids measured values within the clamping device and on the other hand, falsifying influences when it comes about switches off the measured values.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist da durch gekennzeichnet, daß der Spannkraftaufnehmer an einer einer Verformung durch die Spannkraft unterworfenen Stelle des Futterkörpers angeordnet ist. The solution to this problem by the invention is there characterized in that the clamping force transducer on one Deformation caused by the elasticity of the point of the Lining body is arranged.

Mit diesem Vorschlag der Erfindung werden nicht mehr die zu den voranstehend geschilderten Schwierigkeiten führenden Messungen aktiver Kräfte durchgeführt; statt dessen werden Reaktionsver formungen im Futterkörper gemessen und als Maß für die in der Spannvorrichtung auftretenden Spann- und Fliehkräfte verwendet. Hierdurch entfällt nicht nur eine Beeinflussung der Meßwerte durch Verschleiß und Reibung, sondern es werden auch die bei den bekannten Ausführungen vorhandenen Probleme bei der Meßwertübertragung innerhalb der umlaufenden Spannvorrichtung und bei der Unterbringung der Spannkraftaufnehmer vermieden. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung steht ausreichend Raum für eine geschützte Unterbringung der Spannkraftaufnehmer zurVerfügung. Außerdem können die Leitungen zur Übertragung der Meßwerte innerhalb der Spannvorrichtung fest verlegt und beispielsweise durch Vergießen zuverlässig geschützt werden.With this proposal of the invention are no longer the measurements leading to the difficulties described above active forces performed; instead, reaction ver Formations measured in the chuck body and as a measure for that in the Clamping device occurring clamping and centrifugal forces used. This not only eliminates the influence on the measured values through wear and friction, but it will also be the case with known designs existing problems in the Measured value transmission within the rotating clamping device and avoided when accommodating the tension transducers. At the design according to the invention has sufficient space for one protected accommodation of the tension transducers available. In addition, the lines for transmitting the measured values fixed within the jig and for example can be reliably protected by potting.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die durch Dehnmeßstreifen gebildeten Spannkraftaufnehmer an einem Verbindungsstück des Futterkörpers angeordnet, welches am radial innenliegenden Ende der vorhandenen Backenführungen benachbarte Segmente des Futterkörpers miteinander verbindet. An dieser Stelle des Futterkörpers treten bei einer Belastung durch Spannkraft und Fliehkräfte Belastungen im Sinne eines Aufweitens des Futterkörpers auf, die zur Ermittlung der gewünschten Kräfte besonders gut geeignet sind.In a preferred embodiment of the invention, the tension transducers formed by strain gauges on one Connection piece of the chuck body arranged, which on the radial adjacent end of the existing jaw guides Connects segments of the chuck body. At this The body of the chuck can pass through under a load Tension and centrifugal loads in the sense of widening of the chuck body to determine the desired forces are particularly well suited.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die durch Dehnmeßstreifen gebildeten Spannkraftaufnehmer an der radial innenliegenden Kante einer hinteren Backenführungsfläche des Futterkörpers angeordnet. Auch diese im Bereich des hinteren Endes der Bohrung für den Futterkolbendurchgang und/oder an der Planfläche für die hintere Backenführung angeordneten Dehnmeß streifen sind besonders gut in der Lage, aus der Spannkraft und den Fliehkräften herrührende Belastungen des Futterkörpers zu erfassen. In an alternative embodiment of the invention, the tension transducers formed by strain gauges on the radially inner edge of a rear jaw guide surface arranged of the chuck body. These also in the area of the rear End of the bore for the feed piston passage and / or at the Flat surface for the rear jaw guide arranged strain gauge strips are particularly well able from the elasticity and the centrifugal forces due to loads on the chuck body to capture.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dar gestellt. Es zeigtIn the drawing, two embodiments of the invention are shown posed. It shows

Fig. 1 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels anhand eines Dreibackenfutters, Fig. 1 is a front view of a first embodiment with reference to a three-jaw chuck,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Dreibackenfutter gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1 und Fig. 2 shows a cross section through the three-jaw chuck along the section line II-II in Fig. 1 and

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt einer zweiten Ausführungsform. Fig. 3 is a cross section corresponding to FIG. 2 of a second embodiment.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die umlaufende Spannvorrichtung als kraftbetätigtes Dreibackenfutter dargestellt, bei welchem in einem Futterkörper 1 drei Spannbacken radial beweglich geführt sind. Die Spannbacken bestehen jeweils aus einer Grundbacke 2 und einer Aufsatzbacke 3, die auswechselbar und in radialer Rich tung verstellbar auf der zugehörigen Grundbacke 2 befestigt ist. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind die Aufsatzbacken 3 in der Frontansicht der Fig. 1 weggelassen. Bei beiden Ausführungsformen erfolgt die Verbindung zwischen Grundbacken 2 und Aufsatzbacken 3 über eine Spitzverzahnung; die Trennstelle zwischen Grund- und Aufsatzbacken ist mit strichpunktierten Linien angedeutet. Die zur Befestigung verwendeten Backenbefestigungsschrauben sind nicht dar gestellt.In both exemplary embodiments, the rotating clamping device is shown as a power-operated three-jaw chuck, in which three clamping jaws are guided in a chuck body 1 so as to be radially movable. The jaws each consist of a base jaw 2 and a top jaw 3 , which is replaceable and adjustable in the radial direction on the associated base jaw 2 . For better clarity, the top jaws 3 are omitted in the front view of FIG. 1. In both embodiments, the connection between base jaws 2 and top jaws 3 takes place via a serration; the separation point between the base and top jaws is indicated by dash-dotted lines. The jaw fastening screws used for fastening are not shown.

Um die Verstellung der radial im Futterkörper 1 geführten Grund backen 2 zu erzielen, wird bei beiden Ausführungsformen ein Futterkolben 4 verwendet, der in einer zentralen Bohrung des Fut terkörpers 1 axial beweglich geführt ist. Die Axialbewegung des Futterkolbens 4 wird von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Kraftbetätigung erzeugt, die über eine ebenfalls in der Zeichnung weggelassene Zugstange mit dem Futterkolben 4 verbunden ist. Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Zugschraube 5, durch welche der Futter kolben 4 mit der nicht dargestellten Zugstange verbunden wird. Das vordere Ende der zentrischen Bohrung des Futterkörpers 1 ist durch einen Deckel 6 verschlossen.To the adjustment of the radially guided in the chuck body 1 Basic bake to achieve 2, a chuck piston 4 is used in both embodiments, which is guided in a central bore of Fut terkörpers 1 axially movable. The axial movement of the feed piston 4 is produced by a not shown in the drawing force actuator that is connected via a omitted also in the drawing draw rod with the feed piston. 4 Figs. 2 and 3 show a lag screw 5 through which the feed piston 4 is connected to the pull rod, not shown. The front end of the central bore of the chuck body 1 is closed by a cover 6 .

Die Umlenkung der Axialbewegung des Futterkolbens 4 in eine Radial bewegung der Grundbacken 2 erfolgt bei den beiden Ausführungsbei spielen durch ein sogenanntes Keilhakengetriebe. Dieses besteht aus am radial innenliegenden Ende der Grundbacken 2 ausgebildeten Keil haken, die in entsprechend ausgebildete Keilaufnahmen des Futterkolbens 4 eingreifen. Ein derartiges Keilhakengetriebe ist in verschiedenen Ausführungen bekannt, so daß auf eine weitere Erläuterung an dieser Stelle verzichtet werden kann.The deflection of the axial movement of the chuck piston 4 in a radial movement of the base jaws 2 takes place in the two Ausführungsbei play by a so-called wedge hook gear. This consists of wedge hooks formed on the radially inner end of the base jaws 2 , which engage in correspondingly designed wedge receptacles of the chuck piston 4 . Such a wedge hook gear is known in various versions, so that a further explanation can be omitted here.

Wenn beispielsweise bei einer Außenspannung eines Werkstückes zwischen den Aufsatzbacken 3 der Futterkolben 4 beim ersten Ausführungsbei spiel gemäß Fig. 2 in der Zeichnung nach links gezogen wird, bewirkt die auf diese Weise aufgebrachte Spannkraft, daß der Futterkörper 1 im Sinne einer Aufweitung in radialer Richtung belastet wird. Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind die Backenführungen 7 für die Grundbacken 2 nicht bis zur abgestuften, durchgehenden Zentralbohrung des Futterkörpers 1 durchgeführt. Die Backenführungen 7 enden an einem Verbindungsstück 8, welches jeweils zwei benachbarte Segmente 9 des Futterkörpers verbindet, die zwischen den Backenfüh rungen 7 des Futterkörpers 1 liegen. Diese Segmente 9 unterliegen beim Umlauf des Futterkörpers 1 einer Fliehkraft Fc, die in Fig. 1 der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist. Auch die Auswirkungen dieser Fliehkraft Fc auf das Spannfutter und damit die Spannkraft machen sich im Verbindungsstück 8 des Futterkörpers 1 in der Art von Dehnbeanspruchungen bemerkbar.If, for example, an external clamping of a workpiece between the top jaws 3 of the chuck piston 4 is pulled to the left in the drawing in the first embodiment in accordance with FIG. 2 in the drawing, the clamping force applied in this way causes the chuck body 1 to be loaded in the sense of widening in the radial direction becomes. In the exemplary embodiment according to FIGS . 1 and 2, the jaw guides 7 for the base jaws 2 are not carried out up to the stepped, continuous central bore of the chuck body 1 . The jaw guides 7 end at a connecting piece 8 , which connects two adjacent segments 9 of the chuck body, which are between the jaw guides 7 of the chuck body 1 . When the chuck body 1 rotates, these segments 9 are subject to a centrifugal force Fc, which is indicated in FIG. 1 of the drawing by arrows. The effects of this centrifugal force Fc on the chuck and thus the clamping force are also noticeable in the connector 8 of the chuck body 1 in the manner of stretching stresses.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 ist an einem der Verbin dungsstücke 8 ein Spannkraftaufnehmer angeordnet, und zwar durch Verwendung mindestens eines Dehnmeßstreifens 10. Beim Ausführungs beispiel sind zwei Dehnmeßstreifen 10 angeordnet; mit diesen lassen sich die Verformungen messen, die infolge der Reaktionskraft im Futterkörper aufgrund der aktiven Spannkräfte und Fliehkräfte ent stehen. Da die Dehnmeßstreifen 10 an einem Teil des Futterkörpers 1 angeordnet sind und damit keiner Relativbewegung unterliegen, ent fallen negative Einflüsse aufgrund von Reibung und Bewegungsspiel. Außerdem lassen sich die zur Übertragung der Meßwerte erforderli chen Leitungen 11 günstig und geschützt verlegen. Diese Leitungen 11 sind in der Zeichnung lediglich schematisch angedeutet.In the embodiment of FIGS . 1 and 2, a clamping force transducer is arranged on one of the connec tion pieces 8 , by using at least one strain gauge 10th In the execution example two strain gauges 10 are arranged; These can be used to measure the deformations that arise as a result of the reaction force in the chuck body due to the active clamping forces and centrifugal forces. Since the strain gauges 10 are arranged on part of the chuck body 1 and are therefore not subject to any relative movement, negative influences due to friction and play are eliminated. In addition, the lines 11 required for the transmission of the measured values can be laid cheaply and protected. These lines 11 are only indicated schematically in the drawing.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die einen Spann kraftaufnehmer bildenden Dehnmeßstreifen 12 an der radial innen liegenden Kante der hinteren Backenführungsfläche 13 angeordnet. Das Ausführungsbeispiel zeigt je einen Dehnmeßstreifen 12 in einer Ver tiefung der hinteren Backenführungsfläche 13 und an der Wandung 14 für die Bohrung des Futterkolbens 4.In the second embodiment according to FIG. 3, the strain gauges forming a clamping force transducer 12 are arranged on the radially inner edge of the rear jaw guide surface 13 . The embodiment shows a strain gauge 12 in a Ver deepening of the rear jaw guide surface 13 and on the wall 14 for the bore of the chuck piston 4th

Auch bei einer Anordnung mindestens eines Dehnmeßstreifens 12 in der in Fig. 3 gezeichneten Art werden die im Beispiel ge zeigten Dehnmeßstreifen 12 zur Messung von Reak tionsverformungen herangezogen, die sich aufgrund der Spannkraft und der Fliehkräfte ergeben. Bei einer Belastung durch Spannkraft und/oder Fliehkraft unterliegt auch die radial innenliegende Kante der hinteren Backenführungsflächen 13 einer Aufweitbeanspruchung, so daß die Dehnmeßstreifen 12 Meßwerte liefern, mit denen über die Reaktionskräfte die aktiven Spann- und Fliehkräfte ermittelt werden können.Even with an arrangement of at least one strain gauge 12 in the type shown in FIG. 3, the strain gauges 12 shown in the example are used for measuring reaction deformations that result from the tension force and the centrifugal forces. In the event of a load due to clamping force and / or centrifugal force, the radially inner edge of the rear jaw guide surfaces 13 is also subject to expansion stress, so that the strain gauges 12 provide measured values with which the active clamping and centrifugal forces can be determined via the reaction forces.

Mit der voranstehend erläuterten Konstruktion lassen sich nicht nur die jeweiligen Spannkräfte bei im voranstehenden angenommenen Außenspannungen der Werkstücke ermitteln, sondern selbstverständ lich auch die entsprechenden Spannkräfte bei Innenspannungen. In diesem Fall wird der Futterkörper durch die Spannkraft zusammen gedrückt und durch die Fliehkraft aufgeweitet, was bei der Ermittlung zu berücksichtigen ist.The construction explained above cannot be used only the respective clamping forces with those assumed in the preceding Determine external stresses of the workpieces, but of course Lich also the corresponding clamping forces for internal stresses. In this case, the chuck body is put together by the tension pressed and expanded by centrifugal force, which at the Determination must be taken into account.

Claims

1. revolving clamping device with several the respective workpiece exciting clamping elements guided in a chuck body and with a clamping force sensor for detecting the respective clamping force, characterized in that the clamping force sensor ( 10; 12 ) at a deformation of the chuck body subject to deformation ( 1 ) is arranged.

2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the strain gauge formed by strain gauges ( 10 ) on a connecting piece ( 8 ) of the chuck body ( 1 ) is angeord net, which at the radially inner end of the existing jaw guides ( 7 ) adjacent segments ( 9 ) of the chuck body ( 1 ) connects to each other.

3. Clamping device according to claim 1, characterized in that the strain gauge formed by strain gauges ( 12 ) on the radially inner edge of a rear jaw guide surface ( 13 ) of the chuck body ( 1 ) is arranged.