DE3218083A1

DE3218083A1 - Vorrichtung zum erzeugen eines stelldrehmoments und betriebsverfahren fuer diese

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Publication number: DE3218083A1
Application number: DE19823218083
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. 5920 Bad Berleburg Bald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-05-13
Filing date: 1982-05-13
Publication date: 1983-11-17
Also published as: GB2123218B; DE3218083C2; GB8313121D0; JPS58217204A; GB2123218A; US4573379A

Description

DIPL.-ING. II. MARSCH DIPL.-1NG. K. SPARIXG DIPK-PIIVS. I)R. W. II. ROHL

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Dipl.-Ing.
Hubert Bald
Schützenstraße

5920 Bad Berleburg

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"Vorrichtung zum Erzeugen eines Stelldrehmoments und Betriebsverfahren für diese"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Stelldrehmoment-s an einem Eingangsorgan eines Bewegungswandlungssyatems, wobei das Eingangsorgan 10 relativ zu einem Abstützorgan des Systems verdrehbar ist. Ein solches BewogungswandJungssystem istr beispielsweise ein Schraubgetriebe, mittels dem die Drehung der Schraube (odor der Mutter) in eine Axialbewegung umgesetzt wird.

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Es ist üblich, das Stelldrehmoment mittels eines Elektromotors zu erzeugen, beispielsweise mittels eines steuerbaren Gleichstrommotors.

Oft ist ein solches Bewegungswandlungssystem in eine selbst zum Umlauf antreibbare Arbeitsspindel eingebaut, zum Beispiel die Arbeitsspindel einer Drehmaschine, um über das Bewegungswandlungssystem ein Spannfutter zu betätigen, oder in die Arbeitsspindel einer Bohr- oder Fräsmaschine, um ein Werkzeug zu spannen.

Auch in solchen Fällen ist es üblich, das Stelldrehmoment mittels eines Elektromotors zu erzeugen; hierfür sind sogenannte "Elektrospanner" marktgängig, beschrieben im Prospekt 500.01.7 D/1979 der Firma Paul Forkardt, Düsseldorf.

Dieser bekannte Elektrospanner kann so ausgebildet und angeordnet werden, daß er nur im Spindelstillstand mit dem Eingangsorgan des Bewegungswandlungssystems gekuppelt wird, während des Spindel-Umlaufs jedoch abgekuppelt ist. Dieser Fall ist im vorliegenden Zusammenhang ohne besonderes Interesse. Der Elektrospanner kann jedoch auch in die Arbeitsspindel integriert sein und mit dieser zusammen umlaufen, doch auch diese bekannte Bauform sieht eine Erzeugung des Stelldrehmoments nur während des Splndelstillstands vor.

Es wäre aber denkbar und möglich, den Elektrospanner auch während des Spindelumlaufs anzusteuern. Da der Motor Bestandteil der Spindel ist und das'

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Abstützorgan des Bewegungswandlungssystems ebenfalls rait der Spindel verbunden ist, stellt diese — vom System Motor/Bewegungswandlungssystem aus "gesehen" — ein stationäres Bauteil dar/ gleichgültig, welche Winkellage sie im Raum tatsächlich einnimmt. Mit andern Worten würde der Spindelumlauf die Betriebsweise einer solchen fiktiven Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 als bekannt unterstellt wird/ nicht beeinträchtigen.

Eine solche Vorrichtung — gäbe es sie — könnte in vielen Fällen maschinelle Bearbeitungsvorgänge vereinfachen und verbessern. Dies soll an nur zwei Beispielen verdeutlicht werden.

Beim Drehen von Werkstücken werden erhebliche Spannkräfte während des Schruppens benötigt, beim Schlichten hingegen wäre es erwünscht, die Spannkräfte entsprechend zu verringern, um die Deformation des Werkstücks im Spannbereich minimal zu halten. Entsprechende Überlegungen gelten bei infolge des Arbeitsfortschritts abnehmender Werkstückwandstärke beim Ausdrehen oder für die Fliehkraftkompensation der Spannbacken. Deshalb wäre es wünschenswert, während des Spindelumlaufs die Spannkraft — und demzu-. folge das Stelldrehmoment des zu ihrer Erzeugung eingesetzten Bewegungswandlungssystems — gezielt verändern zu können.

Bei Bohr- oder Fräsarbeiten verwendet man ge^egentlieh Werkzeuge mit radial verstellbaren Schneiden.

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Für bestimmte Formen, etwa hinterschnittene Bohrungen/ wäre es wünschenswert, diese Radialverstellung in Abhängigkeit vom Tiefenvorschub steuern zu können, und zwar während des Umlaufs der Arbeitsspindel; auch hierfür könnte man einen Stelldrehmomenterzeuger einsetzen, der beim Spindelumlauf ansteuerbar ist. ·

Der bekannte Elektrospanner bietet zwar theoretisch — wie oben erläutert — diese Möglichkeit; für die Praxis ergeben sich jedoch schwerwiegende Probleme.

Der mit der Arbeitsspindel umlaufende Elektromotor erhöht deren Trägheitsmoment ganz erheblich. Diese Trägheitsmomente müssen bei jeder Drehzahländerung beschleunigt bzw. abgebremst werden, und dieses Problem wird umso schwieriger, je höher die Enddrehzahl ist. Um aber Werkzeuge aus modernen Hochleistungsmaterialien wirtschaftlich auszunutzen/ werden die Maschinen mit immer höheren Drehzahlen gebaut. Dies bringt ein weiteres Problem für den Motor mit sich: Auf ihn wirken bei hohen Drehzahlen derart erhebliche Fliehkräfte/ daß insbesondere der Stator des Motors hinsichtlich der mechanischen Festigkeit überlastet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 als bekannt unterstellten Gattung zu schaffen, die auch bei sehr hohen Spindeldrehzahlen einsetzbar ist. ·

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Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Da das Stelldrehmoment jederzeit unabhängig von der Arbeitsspindeldrehzahl aufbringbar sein soll, läuft der Rotor des Stellmotors ständig synchron mit dem Eingangsorgan um; er kann direkt in die Spindel mit eingebaut sein.oder über ein Getriebe an das Eingangsorgan angekoppelt sein. Anders der Stator: Dieser wird stationär angeordnet und braucht deshalb nicht unter Berücksichtigung der oben geschilderten Probleme im Zusammenhang mit den Trägheitsmomenten und den Fliehkräften ausgelegt zu werden.

Die Abstützung des Reaktionsstelldrehmoments ist dann nicht mehr an der Spindel möglich, sondern erfolgt ebenfalls an stationären Bauteilen, um den Kraftflüß zu schließen; dabei ist das "Reaktionsstelldrehmoment" entgegengesetzt gleich dem Stelldrehmoment, vermindert um die zur Deckung der Reibungsverluste benötigten Drehmomente. Damit ist die Vorrichtung jedoch noch nicht einsatzbereit. Um nämlich ein bestimmtes Stelldrehmoment zu erzeugen, muß dem Stellmotor — beispielsweise dem Stator dea Motors — elektrische Leistung zugeführt werden. Deren Größe muß also gesteuert werden. Da der Rotor des Motors jedoch . bereits relativ zum Stator umläuft (oder umlaufen kann), müssen zum Erzeugen eines bestimmten Stelldrehmoments ganz unterschiedliche elektrische Leistungen zugeführt werden, je nachdem, auf welchem Punkt im Motorkennlinienfeld man gerade arbeitet. Sogar wenn gar keine Verstellung

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des Bewegungswandlungssysterns vorzunehmen ist, wird dem Stellmotor im allgemeinen die Leistung zugeführt werden müssen, die zum Ausgleich der mechanischen und elektrischen Verluste erforderlieh ist, da sich sonst das Bewegungswandlungssystem unkontrolliert verstellen würde.

Demgemäß ist zur vollständigen Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehen, daß zumindest während des Verstellvorgangs eine Rückmeldung über den Zustand des Bewegungswandlungssystems an das Motorsteuergerät geliefert wird, das die dem Stellmotor zugeführte Leistung entsprechend nachstellt, wobei in dem so gebildeten Regelkreis die aktuelle Arbeitsspindeldrehzahl als Störgröße eingeht und berücksichtigt wird.

Es ist anzumerken, daß es nicht unbedingt erforderlich sein muß, die Spindeldrehzahl selbst zu messen und rückzumelden. Wenn beispielsweise das Bewegungswandlungssystem das Spannfutter einer Drehmaschine betätigt, kann die Spannkraft gemessen und geregelt werden, indem die Leistung des Stellmotors entsprechend verändert wird. Die Spindeldrehzahl geht dabei als Störgröße insofern ein, als der Arbeitspunkt entsprechend im Kennlinienfeld des Motors wandert; sie wird z. B. bei Gleichstrommotoren durch die entsprechende Xnderung der Gegen-EMK erfaßt.

In.anderen Fällen hingegen kann die Aufgabe vorliegen, entsprechend einem vorgegebenen Programm das Eingangsorgan des Bewegungswandlungssystems

um genau definierte Winkelschritte relativ zum Abstützorgan -- und damit relativ zur Arbeitsspindel selbst — zu verdrehen. In solchen Fällen muß die Winkeldrehung der Arbeitsspindel selbst dem Regelkreis aufgeschaltet werden, und entsprechendes gilt bei Forderung nach programmierter Verstellgeschwindigkeit, wo dann die Spindeldrehzahl gemessen und als Störgröße verarbeitet wird.

Es ist verständlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl hinsichtlich der zu installierenden Stellmotorleistung (Abmessungen des mitlaufenden Rotors!) als auch hinsichtlich der Regelgenauigkeit umso günstiger ist, je reibungsärmer das Bcwegungswandlungssystem ist. Anstelle des bisher meistverwendeten gewöhnlichen Schraubgetriebes, bei dem ein weit überwiegender Teil der zugeführten Leistung durch Überwindung der mechanischen Reibung verbraucht wird, ist es deshalb bevorzugt, ein Wälzschraubgetriebe einzusetzen, das um Größenordnungen bessere Wirkungsgrade aufweist. Es versteht sich aber, daß die Erfindung nicht auf ein derartiges Bewegungswandlungssystem beschränkt ist; es kann sich um irgendwelche anderen mechanischen oder auch um hydrauliche Ausführungen handeln.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

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Fig. 1 stellt schematisch den Aufbau der Vorrichtung gemäß der Erfindung dar,

Fig. 2 zeigt im Axialschnitt, weitgehend schematisiert, die Vorrichtung in Verbindung mit dor Spindel einer Drehmaschine.

Fig. 3 zeigt, weitgehend schematisiert., im Axialschnitt die Vorrichtung in Verbindung mit der Arbeitsspindel einer Ausdrehmaschine,

Fig. 4 stellt ähnlich Fig. 2 eine gegenüber dieser alternative Ausführungsform dar_f und

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer durch die Vorrichtung ermöglichten Betriebsweise.

Man erkennt in Fig. 1 die hier hohl ausgebildete Arbeitsspindel 10, mittels Kugellagern 12 in einem Maschinenbett 14 gelagert. Die Spindel trägt — als Abstützorgan eines Bewegungswandlüngssystems — einen Flansch 16 mit Zahnkranz 18, der mit dem Zahnrad 20 auf der Abtriebswelle 22 eines Spindelantriebs-Getriebemotors 2 4 kämmt. In dem Flansch 16 ist relativ zu diesem verdrehbar in Kugellagern 26 eine Muffe 28 gelagert, die das Eingangsorgan des Bewegungswandlungssystems bildet. Die mit der Spindel mitumlaufenden Bauteile, die durch eine solche Relativdrehung betätigt werden, sind in dieser Fig. 1 nicht gezeichnet.

Auch die Muffe 28 weist einen Zahnkranz 30 auf, der mit dem Abtriebszahnrad 32 auf der Welle 34 des Rotors 36 kämmt, welcher seinerseits drehbar im stationären Stator 38 des Stellmotors 40 gelagert ist.

Eine Steuereinheit E3 liefert die Führungssignale für die Verdrehwinkel der Muffe 28 relativ zu dem Flansch 16, und die Zentraleinheit ZE erzeugt entsprechende Leistungssignale für den Stellmotor 40. Da der Flansch 16 aber selbst zusammen mit der Spindel 10 umläuft, wird ständig der zu regelnde relative Phasenwinkel zwischen Flansch 16 und Muffe 28 erfaßt und geht als IST-Wert in die Regelung ein. Dieser relative Phasenwinkel kann mittels Meßorganen ermittelt werden, die zusammen mit der Spindel umlaufen, und dann z. B. drahtlos zur Zentraleinheit übertragen werden; in Fig. 1 ist jedoch der Deutlichkeit halber eine andere Lösung dargestellt:

Auf der den Motoren 24 bzw. 40 abgewandten Seite der Zahnkränze 18 und 30 sind Fühler E1 bzw. E2 — z. B. induktive Geber — angeordnet, die inkremental die jeweilige Winkellage beider Zahnkränze relativ zum Maschinenbett 14 erfassen, und die Differenzbildung erfolgt in der Zentraleinheit ZE.

Die Zentraleinheit kann der Zentralrechner einer NC-Steuerung für eine Maschine sein, und sie erzeugt dann neben den Leistungssteuersignalen für den Stellmotor 40 noch weitere Signale für weitere Stellmotoren (nicht dargestellt) jeweils über Ausgangsstufen A1, A2, ..., An.

Es ist anzumerken, daß selbst bei Ausbleiben . von Versteil-Signalen von der Steuereinheit E3 die Zentraleinheit ZE dem Stellmotor 40

während das Spindelumlaufs Leistungssignale zuführen muß. Es genügt dazu die Betrachtung des Falls/ daß ausgehend vom Stillstand der Spindelantriebsmotor 24 eingeschaltet wird. Die Spindel 10 läuft dann hoch, aber die Muffe 28 würde — je nach den Reibungsverhältnissen — stehenbleiben oder unkontrollierte Drohungen ausführen. Der Stellmotor 40 muß also immer zumindest die Muffe 28 der Spindel nachführen; der Stellmotor ist also zugleich auch Antriebsmotor! Da bei solchen Maschinen der Spindelantrieb selbst drehzahlgeregelt ist/ verändert sich dabei die Leistungsaufnahme des Motors 2 4 im Sinne einer Kompensation der sonst auftretenden Drehzahlveränderung. Es versteht sich daher für den Fachmann/ daß die Regelkrise sorgfältig aufeinander abzustimmen sind/ um Pendelungen auszuschließen.- Dies ist eine Folge der Tatsache, daß sich der Kraftfluß für die Verstellung der Muffe 28 letztenendes über die Statoren beider-Motoren 24 und 40 und das Maschinenbett 14 schließt.

Fig. 2 stellt eine Ausführungsform dar, bei der die Regelgröße die an einem Drehmaschinenfutter aufgebrachte Spannkraft ist.

Die bei 112 im Maschinenbett 114 gelagerte Spindel 110 trägt den Futterkörper 142, dessen Spannbacken 144 ein Werkstück 146 halten. Die Radialbewegung der Backen 144 erfolgt über ein konventionelles Keilgetriebe oder Winkelhebel (nicht dargestellt) durch axiale Verschiebung eines Zug-/Druckrohars 148 relativ zur Spindel 110, und diese Verschiebung wird mittels des Bewegungswandlungssystems aus der Drehbewegung der Muffe 128

relativ zu dem Flansch 116 abgeleitet, der drehfest mit der Spindel 110 verbunden ist. Der Lagerung 26 in Fig. 1 entspricht hier der Wälzschraubtrieb 126; der Flansch 116 weist das zugehörige Außengewinde auf, die Muffe 128 das zugehörige Innengewinde, und die Ubertragungskörper 150 in Form von Gewinderollen dienen zugleich als Drehlager und als Axialführung für die Muffe 128, die also selbst die Axialbewegung ausführt. Wie in Fig.

steht der Zahnkranz 130 der Muffe ständig im Eingriff mit dem Abtriebszahnrad 132 des Stellmotors 140; damit dieser Eingriff trotz der Axialbewegung der Muffe relativ zur Spindel 110 und damit relativ zum Maschinenbett und zum Motor aufrechterhalten wird, hat der Zahnkranz 130 eine um den maximalen Axialhub der Muffe vergrößerte Breite.

Das Zug-/Druckrohr soll drehfest bezüglich der Spindel 110 sein. Deshalb trägt es einen Mitnehmer 152, derin einer Längsnut 154 des Flanschs 116 geführt ist. Die Axialbewegungen — nicht jedoch die relativen Drehbewegungen! -'- der Muffe 128 werden über Kugellager 156 auf einen Zwischenring 158 übertragen, der seinerseits mittels Mitnehmer und Führungslängsnut 162 drehfest mit dem Zug-/ Druckrohr 148 verbunden ist. Zwischen einen Radialbund 164 des Rohrs 148 und beidseits von ihm einspringenden Innenschultern 166, 168 des Zwischenrings 158.sind Elastomerfedern 170 eingebettet, die in Axialrichtung komprimierbar sind und als Spannkraftspeicher dienen. Der Zusammenhang zwischen dem axialen Kompressionshub und der gespeicherten Kraft,

d. h. die Federkennlinie der Elastomerfedern 170, ist bekannt oder experimentell leicht bestimmbar. Demgemäß bildet dieser Kompressionshub ein Maß für die Spannkraft, die zu regeln ist. Um ein entsprechendes Signal zu der Regeleinrichtung (nicht dargestellt) zu übertragen, ist am Zug-/Druckrohr 148 axialverschieblich mit diesem ein.Meßring 172 gelagert, der drehfest gegenüber dem Maschinenbett gehalten ist und einen Distanzfühler 174 bekannter Bauart, z. B. einen kapazitiven Fühler, trägt, der ein für den axialen Abstand zu dem Zwischenring
158 repräsentatives Signal abgibt. An dem
entsprechenden Flansch 176 des Zwischenringes
158 stützt sich ein Bremsring 178 über Federn 180 ab, der mittels Bolzen 182 axial geführt ist.

Dieser Bremsring macht das Bewegungswandlungssystem gezielt "schwergängig", so daß dem Stellmotor
für jede Veränderung der Spannkraft eine oberhalb der Gesamt-Haftreibungsverluste liegende Leistung zugeführt werden muß, während zur Aufrechterhaltung einer einmal eingestellten Spannkraft ein darunterliegender Le.istungspegel genügt. Dies vereinfacht die Auslegung der Regeleinrichtung und vermindert die Gefahr von Regel schwingungen.

Auf der Spindel 110 ist noch ein Zahnkranz 118
aufgekeilt, demein inkremental wirkender Drehzahlgeber 102 zugeordnet ist, um der Regeleinrichtung die jeweilige IST-Drehzahl als Störgröße zuführen zu können; an diesem Zahnkranz kann

auch der Spindelantriebsmotor (nicht gezeigt)
angreifen.

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Fig. 3 zeigt einen Anwendungsfall, bei dem die Arbeitsspindel 210 einen verstellbaren Ausdrehkopf 208 trägt. Der Ausdrehstahl 206 sitzt in einem radial geführten Stahlhalter 204, der über einen Winkelhebel 205 mit einem relativ zur Spindel 210 axialverschieblichen Zug-/Druckrohr 248 gekuppelt ist. Auf der dem Spindelkasten 214 abgewandten Seite trägt die Spindel 210 ein Abstützorgan 216 mit Außenzahnkranz 218, der mit dem Abtriebszahnrad 220 des (nicht gezeigten) Spindelantriebsmotors kämmt. Das Eingangsorgan des Bewegungswandlungssystems wird von einem Druckring 228 gebildet, dessen Zahnkranz 230 mit dem Abtrieb des Stellmotors im Eingriff steht. Das Abstützorgan 216 weist das Innengewinde eines Wälzschraubtriebs 250 mit übertragungsroIlen auf, während das Außengewinde auf dem Druckring 228 vorgesehen ist. Eine Drehung des letzteren relativ zu der Spindel und damit relativ zu dem Abstützorgan 216 führt demgemäß zu einer Axialverschiebung des Druckrings, die über Stirnkugellager 2 32 unmittelbar, also ohne zwischengeschaltete Kraftspeicher wie in Fig. 2, auf das Zug-/Druckrohr 248 übertragen wird. Die Funktion des Bremsrings 280 entspricht der nach Fig. 2.

Die jeweiligen Drehwinkel bzw. Drehzahlen von Spindel und Druckring werden, wie in Fig. 1, inkremental mittels Gebern E 202 bzw." E 201 erfaßt und der (nicht dargestellten) Regeleinrichtung zugeführt.

Die Ausfuhrungsform nach Fig. 4 entspricht weitgehend der nach Fig. 2, ao daß hier nur die .

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Unterschiede erläutert zu werden brauchen. In Fig. 4 ist als Stellmotor ein Asynchronmotor mit Kurzschlußläufer vorgesehen, und der Läufer bildet unmittelbar einen integralen Bestandteil S des Eingangsorgans des Bewegungswandlungssystems. Dieses Eingangsorgan ist die Muffe 328 (wie in Fig. 2), auf der hier jedoch ein Isolierring 382 sitzt, in den die Käfigstäbe 384 und Kurzschlußringe 386 des Stellmotorlaufers eingebettet sind. Stationär und koaxial zu dem Läufer ist der Stator 338 angeordnet, bestehend aus den Polschuhen 388 und Wicklungen 390. Der Spindelantrieb greift a,n dem Zahnkranz 318 an.

Fig. 5 zeigt in Form eines Blockschaltbildes die Regelung der Spannkraft bei der Ausführungsform nach Fig. 2; es sei angemerkt, daß diese Darstellung sinngemäß auch auf die Regelung der Winkelposition oder der relativen Drehzahl des Eingangsorgans übertragen werden kann. ·

Der Stellmotor 140 liefert das Stelldrehmoment x₌,

das mittels des Meßumformers MU (einschließlich des Distanzfühlers 174 in Fig. 2) in ein elektrisches Signal x_a^ umgeformt wird, welches von der Regeleinrichtung R mit einer Führungsgröße w in Form eines entsprechenden Signals verglichen wird, so daß das Stellsignal y_ abgeleitet werden kann.

Die Führungsgröße w ist veränderlich, um die Spannkraft optimal an die Bearbeitungsaufgabe anpassen zu können. Sie wird in der Zentraleinheit ZE gebildet (errechnet), wobei der Zentraleinheit als Einflußgrößen die Arbeitsspindeldrehzahl n, die jeweils zu kompensierende

Fliehkraft F und eine Sollspannkraft F_R aufgeschaltet werden.

Die Arbeitsspindeldrehzahl η folgt einem Programm entsprechend dom Arbeitsfortschritt bei der Bearbeitung eines bestimmten Werkstücks, wobei dieses Programm hier als zeitabhängig dargestellt ist mit n=f(t); auch eine Abhängigkeit von bestimmten Vorschubbewegungen wäre möglich. Entsprechendes gilt für die Sollspannkraft F_R=f(t). Dagegen ist die Fliehkraft ihrerseits von der Spindeldrehzahl abhängig, wobei diese Abhängigkeit z. B. tabellenartig in Digitalform gespeichert werden kann und zu jeder Drehzahl die zugehörige Fliehkraft abgerufen werden kann. Da diese Funktion aber je nach zu spannendem Werkstückdurchmesser durchaus unterschiedlich ist, ist es zweckmäßig, vor Beginn der Serienbearbeitung die Funktionsdaten zu messen (indem man die Spannkraftänderung bei gleichbleibender Position der Muffe 128 innerhalb des zu erwartenden Drehzahlbereichs η bestimmt) und die jeweiligen Daten abspeichert.

Der Fachmann erkennt, daß derartige Regeleinrichtungen sich so konzipieren lassen, daß sie einen integralen Bestandteil der bei modernen Werkzeugmaschinen ohnehin vorgesehenen NC-Steuerung bilden. Dank der Verwendung reibungsarmer und insbesondere reibungskonst'anter Wälzschraubtriebe als Bewegungswandlungssysteme werden nur verhältnismäßig geringe Stelleistungen benötigt, so daß man die gleichen Stellmotortypen verwenden kann, wie.sie bei NC-Maschinen bereits üblicherweise eingesetzt werden, und im Ergebnis kann man auch die bereits vorhandenen Signalverarbeitungsschaltkreise verwenden.

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•1000 DÜSSELDORF 1.

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Dipl.-Ing. Hubert Bald Schützenstraße 1

5920 Bad Berleburg

919

Ansprüche

M .J Vorrichtung zum splndoldrohungsunabhängigen Erzeugen eines Stelldrehmoments an einem Eingangsorgan eines BewegungswandlungssysLems, welches Eingangsorgan relativ zu einem Abstüfczorgan des Bewegungswand-10 lungssystems verdrehbar ist, wobei das gesamte

Bewegungswandlungssystem an einer zum Umlauf antreibbaren Arbeitsspindel mitumlaufend angeordnet ist und wobei das Roaktionssteildrehmoment über das Abstützorgan abgestützt ist, mittels eines einen Stator und einen Rotor umfassenden elektrischen Stellmotors, dessen Rotor zumindest während der übertragung des Steildrehmoments mit dem Eingangsorgan synchron umläuft, dadurch gekennzeichnet/ daß der Stator des Stellmotors stationär ist und das Reaktionsstelldrehmoment über das Abstützorgan an stationären Bauteilen abgestützt ist, und daß der Stellmotor zum Erzeugen des Stelldrehmoments als Stellgröße eines Regelkreises unter Berücksichtigung der Spindeldrehung als Störgröße gesteuert ist.
2. Betriebsverfahren für eine Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß eine von dem Bewegungswandlungssystem auf mit der Arbeitsspindel umlaufende Bauteile übertragene Kraft geregelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Bewegungswandlungssystem auf ein mit der Arbeitsspindel umlaufendes Spannfutter übertragene Spannkraft geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

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zeichnet/ daß die Veränderung der spannkraftbeeinflussenden Fliehkräfte in Abhängigkeit von der Arbeitsspindeldrehzahl ermittelt und die Regelführungsgröße in Abhängigkeit von der Spindeldrehzahl im Sinne der Fliehkraftkompensation verändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelführungsgröße in Abhängigkeit von auf das Spannfutter wirkenden Bearbeitungskräften verändert wird.
6. Betriebsverfahren für eine Vorrichtung nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet, daß eine Winkellagedifferenz zwischen dem Eingangs- und dem Abstützorgan des Bewegungswandlungssystems geregelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Bewegungswandlungssystems ein mit der Arbeitsspindel umlaufendes. Werkzeug verstellt wird und daß die Regelführungsgröße in Abhängigkeit von einem Axialvorschub der Arbeitsspindel verändert wird.
8. Betriebsverfahren für eine Vorrichtung nach Anspruch 1# dadurch gekennzeichnet, daß eine Winkelgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Eingangs- und dem Abstützorgan des Bewegungswandlungssystems geregelt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet/ daß als Bewegungswandlungssystem ein Wälzschraubtrieb vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsorgan des Wälzschraubtriebs einteilig mit dem Rotor de.s Stellmotors ausgebildet ist und der Stator des Stellmotors sein Rotor und das Eingangsorgan konzentrisch bezüglich der Arbeitsspindelachse angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor achsparallel bezüglich der Arbeitsspindel angeordnet ist und ein Rotor über

ein Zahnradgetriebe oder Zahnriemengetriebe mit dem konzentrisch bezüglich der Arbeitsspindelachse angeordneten Eingangsorgan des Wälzschraübtriebs gekuppelt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor ein von einer NC-Steuerung angesteuerter Servomotor ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wälzschraubtrieb eine vorzugsweise einstellbare Bremseinrichtung zugeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-13 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 - 5, gekennzeichnet durch einen Spannkraftspeicher für die von dem Wälzschraubtrieb erzeugte Spannkraft.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannkraftspeicher eine Federanordnung mit vorbestimmter Federkennlinie vorgesehen ist und daß das Maß der Federdeformation als Meßgröße für die Regelung erfaßbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9-13 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 6-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsspindel und dem Eingangsorgan je ein Winkelschrittgeber zugeordnet ist, aus deren Ausgangssignalen die relative Winkellage beidet digital bestimmbar ist.