DE3727445C1

DE3727445C1 - Arrangement for adjusting the jaws in power-operated chucks

Info

Publication number: DE3727445C1
Application number: DE19873727445
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl-Ing Bald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-09-06
Filing date: 1987-08-18
Publication date: 1988-03-10

Abstract

Arrangement for adjusting the jaws of a power-operated chuck arranged on a work spindle which can be driven for rotation, with a rotating chuck body, a rotating power-transmission member (16) connected to the jaws, and a rotating spring energy accumulator (18) for storing the chucking force, which spring energy accumulator (18) is supported on the spindle (14) via a first component and on the power-transmission member via a second component, at least one of these components (36/38; 21/-27/33) being variable in length in the axial direction for adaptation to different chucking diameters and chucking forces, and also an actuating device for loading the spring energy accumulator and for carrying out the length adaptation, the actuating device comprising a non-rotating drive unit (44) which has at least one axially movable driving member (53) which can be coupled to a rotating component (21, 36) for loading the spring energy accumulator, and a separate regulating mechanism (36/38/-40/74-86; 41/27/23/25/29/31) being provided for the length adaptation. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstellen der Backen eines an einer zum Umlauf antreibbaren Arbeitsspindel angeordneten Kraftspannfutters mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention relates to a device for adjusting the jaws a power chuck arranged to be driven to rotate with the features mentioned in the preamble of claim 1.

Eine gattungsgleiche Vorrichtung ist in der DE-PS 33 14 629 beschrieben und dargestellt. Sie umfaßt einen Elektromotor, der im Spindelstillstand mit einem Element eines Wälzschraubtriebs kuppelbar ist. Zum Spannen eines Werkstücks läuft der Wälzschraubtrieb zunächst im wesentlichen leer, bis die Backen auf das zu spannende Werkstück treffen, wonach der Spannkraftspeicher durch Weiterlaufen des Wälzschraubtriebs geladen wird. Um zu verhindern, daß sich die Backen nach Abkuppeln des Motors bei umlaufender Spindel wieder lösen, ist eine Bewegungssperre vorgesehen.A generic device is described in DE-PS 33 14 629 and shown. It includes an electric motor that is at spindle standstill can be coupled with an element of a hob screw drive. To tension one The worm gear drive initially runs essentially empty until the jaws hit the workpiece to be clamped, after which the clamping force accumulator by continuing to run the hob screw drive. In order to prevent the jaws from rotating when the engine is uncoupled To release the spindle again, a movement lock is provided.

Sowohl der Wälzschraubtrieb als auch die Bewegungssperre sind mitumlaufend an der Spindel angeordnet. Die beiden, den Wälztrieb bildenden Komponenten "Schraube" und "Mutter" bilden dabei das zur Anpassung an unterschiedliche Spanndurchmesser und Spannkräfte längenveränderbare Bauteil, an dem sich der Kraftspeicher direkt oder über zwischengeschaltete Komponenten abstützt. Durch die Verwendung des reibungsarmen Wälzschraubtriebs anstelle eines herkömmlichen Gleitschraubtriebs ist der Leistungsbedarf der Vorrichtung relativ gering.Both the hob screw drive and the movement lock are rotating arranged on the spindle. The two components that make up the roller drive "Screw" and "nut" form this to adapt to different Clamping diameter and clamping forces length-adjustable component, on which the energy accumulator is connected directly or via intermediate Components supported. By using the low-friction helical gear drive instead of a conventional sliding screw drive is the power requirement the device is relatively small.

Bei der praktischen Verwirklichung dieses bekannten Vorschlags zeigt sich, daß die Zahl der unterzubringenden und ineinander zu verschachtelnden Komponenten relativ groß ist mit dem Ergebnis, daß die Vorrichtung radial verhältnismäßig ausladend wird. Dies führt insbesondere bei modernen hochtourigen Werkzeugmaschinen, etwa Drehmaschinen, zu entsprechend hohen Trägheitsmomenten, die zu beschleunigen und abzubremsen sind, und zu Auswuchtproblemen, wobei zusätzlich noch Festigkeitsprobleme wegen der hohen Fliehkräfte auftreten können.The practical implementation of this known proposal shows that that the number of housed and nested Components is relatively large with the result that the device is radial becomes relatively expansive. This leads especially to modern ones high-speed machine tools, such as lathes, to correspondingly high Moments of inertia that have to be accelerated and braked, and too Balance problems, with additional strength problems due to the high Centrifugal forces can occur.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgleiche Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die Zahl und Abmessung der mit der Spindel umlaufenden Komponenten verringert werden kann.The object of the invention is to provide the generic device to improve that the number and dimensions of the revolving with the spindle Components can be reduced.

Die in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß zur Lösung dieser Aufgabe vorgesehenen Merkmale ergeben sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.The solution to the problem in accordance with the invention in conjunction with the generic terms features provided for this task result from the characteristic Part of claim 1.

Während bei der bekannten Vorrichtung sowohl die Ladebewegung des Kraftspeichers als auch der Längenausgleich mittels derselben Komponenten, nämlich mittels der Teile des Wälzschraubtriebs, erfolgt, sind bei der erfindungsgemäßen Konzeption die Komponenten für das Laden des Kraftspeichers und für den Längenausgleich voneinander getrennt und sind auch getrennt ansteuerbar (was nicht ausschließt, daß ihr Antrieb von einem gemeinsamen Motor abgeleitet wird). Dies erlaubt, die Antriebseinheit für das Laden des Kraftspeichers stationär auszubilden, so daß mit der Spindel nur noch zusätzlich zum Kraftspeicher und zum Übertragungsorgan das Stellgetriebe, im einfachsten Falle ein einfacher Gleitschraubtrieb, umzulaufen braucht.While in the known device both the loading movement of the Energy storage as well as length compensation using the same components, namely by means of the parts of the hob screw drive, are at the Conception according to the invention the components for loading the energy store and separated for length compensation and are also separate controllable (which does not exclude that their drive from a common Engine is derived). This allows the drive unit for train the loading of the energy store stationary, so that with the spindle only in addition to the energy store and the transmission organ Actuator, in the simplest case a simple sliding screw drive, needs to circulate.

Es ist anzumerken, daß anstelle eines Backenfutters irgendeine andere Spannvorrichtung vorgesehen sein kann, etwa eine Spannzange, vorausgesetzt, daß dabei mindestens zwei Backen gemeinsam durch Verlagern eines zentralen Organs in bzw. außer Eingriff mit einem Werkstück oder Werkzeug gebracht werden.It should be noted that instead of a jaw chuck, any other Clamping device can be provided, such as a collet, provided that at least two jaws together by moving one central organ in or out of engagement with a workpiece or tool to be brought.

Für die Ansteuerung bedient man sich zweckmäßigerweise eines gemeinsamen Ansteuergeräts für den Spannantrieb einerseits und den Spindelantrieb andererseits, wobei es bevorzugt ist, ein Ansteuergerät zu verwenden, das nach dem Prinzip der Frequenzumrichtung arbeitet, wie in EP O 2 28 007 A2 beschrieben. For the control one expediently uses a common one Control devices for the clamping drive on the one hand and the spindle drive on the other hand, it being preferred to use a control device that works on the principle of frequency conversion, as in EP O 2 28 007 A2 described.

Gemäß Patentanspruch 2 kann mittels der Vorrichtung wahlweise mit Innen- oder Außenspannung gearbeitet werden.According to claim 2, the device can optionally be used with interior or external tension can be worked.

Die Ausbildung der Vorrichtung gemäß Anspruch 3 verhindert, daß Reaktionskräfte des Ladevorgangs über die Spindellagerung geleitet werden müssen.The design of the device according to claim 3 prevents Reaction forces of the loading process are conducted via the spindle bearing have to.

Weitere Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen.Further configurations within the scope of the invention result from the remaining subclaims.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung im einzelnen erläutert.Embodiments of the subject of the invention are as follows explained in detail with reference to the schematic drawing.

Fig. 1 ist ein Teilaxialschnitt der ersten Ausführungsform, Fig. 1 is a partial axial section of the first embodiment,

Fig. 2 ist ein zugehöriges Blockschaltbild, Fig. 2 is an associated block diagram,

Fig. 3 ist ein zugehöriges Ablaufdiagramm und Fig. 3 is a corresponding flow chart, and

Fig. 4 bis 6 beziehen sich analog zu Fig. 1 bis 3 auf das zweite Ausführungsbeispiel. FIGS. 4 to 6 relate to the second exemplary embodiment analogously to FIGS. 1 to 3.

In Fig. 1 und 4 sind nur die erfindungswesentlichen Details dargestellt, während unwesentliche Dinge, etwa Schraubverbindungen und dergleichen, allenfalls angedeutet wurden.In Fig. 1 and 4, only the details essential to the invention are shown, while insignificant things, such as screw connections and the like, have been at best indicated.

Einander entsprechende Bauteile beider Ausführungsformen sind mit gleichen Bezugszeichen markiert. Als Beispiel sind die Vorrichtungen in Verbindung mit Drehmaschinen gezeigt.Corresponding components of both embodiments are the same Marked reference numerals. As an example, the devices are connected shown with lathes.

Man erkennt in Fig. 1 das linke, dem Reitstock abgewandte Ende des Spindelkastens 10, in dem über Wälzlager 12 (nur eines dargestellt) die Arbeitsspindel 14 abgestützt ist. Durch die hohl ausgebildete Spindel 14 erstreckt sich als Kraftübertragungsorgan ein Zug-Druck-Rohr 16, das relativ zur Spindel 14 axialverlagerbar ist und dabei Spann- bzw. Lösekräfte auf ein Backenfutter 102 überträgt, das an dem dem Reitstock zugekehrten Spindelkopf befestigt ist. Auf der linken Seite des Spindelkastens 10 ist in üblicher Weise die Vorrichtung befestigt, mittels der das Rohr 16 verlagert wird. Der erfindungsgemäße Aufbau dieser Vorrichtung wird nun erläutert. It can be seen in Fig. 1, the left, the tailstock end remote from the headstock 10, (shown only one) in the roller bearings 12, the work spindle 14 is supported. A tension-pressure tube 16 extends through the hollow spindle 14 as a force transmission element and can be axially displaced relative to the spindle 14 and thereby transfers clamping or releasing forces to a jaw chuck 102 which is fastened to the spindle head facing the tailstock. On the left side of the headstock 10 , the device is fixed in the usual way, by means of which the tube 16 is displaced. The construction of this device according to the invention will now be explained.

Der Federkraftspeicher 18 besteht aus einer Reihe von Ringfedern 20, z. B. Tellerfedern, von denen zur Vereinfachung nur zwei gezeichnet sind. Sie sind mit ihrem Innenumfang am Rohr 16 in Axialrichtung mittels Scheiben 22 abgestützt und an ihrem Außenumfang durch eine Ringbaugruppe 24 miteinander verbunden. Ein Topfteil 26 mit Endflansch 28 umkapselt den Kraftspeicher 18. Das Topfteil 26 ist ferner mit einer Hülse 30 verbunden, die ihrerseits mit einem auf die Spindel 14 fest aufgeschraubten Flansch 32 verschraubt ist. Demgemäß ist das Topfteil 26 axialfest bezüglich der Spindel und läuft mit dieser um.The spring force accumulator 18 consists of a series of ring springs 20 , for. B. disc springs, of which only two are drawn for simplicity. They are supported with their inner circumference on the tube 16 in the axial direction by means of disks 22 and are connected to one another on their outer circumference by a ring assembly 24 . A pot part 26 with end flange 28 encapsulates the energy accumulator 18 . The pot part 26 is also connected to a sleeve 30 , which in turn is screwed to a flange 32 firmly screwed onto the spindle 14 . Accordingly, the pot part 26 is axially fixed with respect to the spindle and rotates with it.

Von der Ringbaugruppe 24 erstrecken sich einige Bolzen 34, z. B. vier oder sechs, parallel zur Spindelachse durch entsprechende Bohrungen in dem Boden des Topfteils 26 in Richtung Spindelkasten 10. Ihre Enden sind mit einem Stellring 36 fest verbunden. Der Stellring 36 weist Innengewinde auf, das mit einem entsprechenden Außengewinde einer Stellbuchse 38 im Eingriff steht. Die Stellbuchse 38 weist an ihrem spindelkastennahen Ende einen Flansch mit Außenverzahnung 40 auf. Die Stellbuchse 38 ist drehbar auf der Hülse 30 gelagert; ihre Axialerstreckung ist geringer als der Abstand zwischen dem Boden des Topfteils 26 und dem Endflansch 42 von Hülse 30, der mit dem Flansch 32 verbunden ist.From the ring assembly 24 , some bolts 34 , z. B. four or six, parallel to the spindle axis through corresponding holes in the bottom of the pot part 26 in the direction of the headstock 10th Their ends are firmly connected with an adjusting ring 36 . The adjusting ring 36 has an internal thread which is in engagement with a corresponding external thread of an adjusting bush 38 . The adjusting bush 38 has a flange with external toothing 40 at its end near the headstock. The adjusting bush 38 is rotatably mounted on the sleeve 30 ; their axial extent is less than the distance between the bottom of the pot part 26 and the end flange 42 of the sleeve 30 , which is connected to the flange 32 .

Demgemäß bilden der Stellring 36, an dem sich der Kraftspeicher abstützt, und die Stellbuchse 38 gemeinsam das zur Anpassung an unterschiedliche Spanndurchmesser und Spannkräfte in Axialrichtung längenveränderbare Bauteil, denn eine Drehbewegung der Stellbuchse 38 führt zu einer Verlagerung in Axialrichtung des Stellrings 36.Accordingly, the adjusting ring 36 , on which the energy accumulator is supported, and the adjusting bush 38 jointly form the component which can be changed in length in order to adapt to different clamping diameters and clamping forces, because a rotary movement of the adjusting bush 38 leads to a displacement in the axial direction of the adjusting ring 36 .

Oberhalb der insoweit beschriebenen Bauteile sitzt ortsfest am Spindelkasten 10 eine Antriebseinheit 44. (Es ist anzumerken, daß vorzugsweise mindestens zwei solcher untereinander identischer Antriebseinheiten vorgesehen sind, die gleichförmig auf dem Umfang verteilt angeordnet werden. Im Ausführungsbeispiel sind drei solcher Einheiten angenommen, zueinander um 120° versetzt.) Die Antriebseinheit 44 umfaßt ein Hydraulikzylindergehäuse 46 mit zwei koaxialen Zylinderkammern 48, in denen ein gemeinsamer Kolben 50 aufgenommen und für den Betrieb mit Hydraulikmedium unter Hochdruck von einigen hundert bar abgedichtet ist. Die Kammern 48 sind über Anschlüsse 52, 54 alternierend mit Druck beaufschlagbar. A drive unit 44 sits fixedly on the headstock 10 above the components described so far. (It should be noted that preferably at least two such mutually identical drive units are provided, which are arranged uniformly distributed over the circumference. In the exemplary embodiment, three such units are assumed to be offset by 120 ° to one another.) The drive unit 44 comprises a hydraulic cylinder housing 46 with two coaxial ones Cylinder chambers 48 , in which a common piston 50 is received and sealed for operation with hydraulic medium under high pressure of a few hundred bar. The chambers 48 can be alternately pressurized via connections 52, 54 .

Das Gehäuse ist zwischen den beiden Kammern 48 nach innen offen, so daß der Kolben 50 in diesem Bereich freiliegt. Auf ihm ist eine Klaue 53 montiert, die mit Spiel über die Peripherie des Stellrings 36 greift. Eine ähnliche Beziehung besteht bezüglich eines von dem Mantel des Topfteils 26 nach außen ragenden Ringflansches 55, der mit Spiel zwischen einen Bund 56 des Gehäuses 46 und einen an dem letzteren befestigten Anschlagring 58 greift (dieser ist auch mit den anderen beiden Zylindergehäusen verbunden). Jedes Zylindergehäuse 46 ist in Axialrichtung gleitbeweglich auf einer spindelachsparallelen Säule 60 zwischen Rückstellfedern 62 angeordnet, die so ausgelegt und angeordnet sind, daß sie bei druckentlasteten Kammern 48 das Gehäuse 46 in eine Position verlagern, in der Spiel zwischen dem Ringflansch 55 einerseits, dem Bund 56 und dem Anschlagring 58 andererseits besteht. Durch einen Schlitz 64 des Gehäuses 46 ragt ein Mitnehmer 66, der an der Klaue 53 befestigt ist und einen Positionsfühler 68, z. B. ein Meßpotentiometer, betätigt.The housing is open to the inside between the two chambers 48 , so that the piston 50 is exposed in this area. A claw 53 is mounted on it, which engages with play over the periphery of the adjusting ring 36 . A similar relationship exists with respect to an annular flange 55 projecting outwards from the casing of the pot part 26, which engages with play between a collar 56 of the housing 46 and a stop ring 58 fastened to the latter (this is also connected to the other two cylinder housings). Each cylinder housing 46 is slidably disposed in the axial direction on a column 60 parallel to the spindle axis between return springs 62 , which are designed and arranged such that they move the housing 46 into a position in the case of pressure-relieved chambers 48 , in the play between the annular flange 55 on the one hand, the collar 56 and the stop ring 58 on the other hand. Through a slot 64 of the housing 46 protrudes a driver 66 which is fixed to the claw 53 and a position sensor 68 , for. B. a potentiometer actuated.

(Alle drei Zylindergehäuse 46 können miteinander verbunden sein, z. B. durch Sektorenabschnitte 70. Die jeweils gemeinsam anzusteuernden drei Zylinderkammern 48 werden mit gleichen Volumina beaufschlagt, so daß der Gleichlauf der drei Kolben gewährleistet ist. Beispielsweise läßt sich dies einfach dadurch bewerkstelligen, daß drei gleiche volumetrische Pumpen von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden.)(All three cylinder housings 46 can be connected to one another, for example by sector sections 70. The three cylinder chambers 48 which are to be controlled jointly are acted upon with equal volumes, so that the three pistons are synchronized. For example, this can be accomplished simply by three identical volumetric pumps are driven by a common motor.)

Mit dem der in der Zeichnung dargestellten Antriebseinheit 44 gegenüberliegenden Sektorenabschnitt 70 sowie mit dem Ring 58 ist eine Halterung 72 verbunden, die einen Elektromotor 74 mit Untersetzungsgetriebe 76 trägt. Das Getriebe ist ausgangsseitig über eine biegsame Welle 78 mit einem Ritzel 80 gekuppelt, das am freien Ende eines Schwenkarms 82, der in Richtung des Pfeiles 84 hin und her beweglich ist, gelagert ist, um so mit seiner Umfangsverzahnung 86 in bzw. außer Eingriff mit der Verzahnung 40 von Stellbuchse 38 gebracht werden zu können. Die Bauteile 72 bis 86 machen die kleinen Verlagerungsbewegungen der Antriebseinheit 44 mit, ohne daß ihre Funktion dadurch beeinträchtigt wird.A holder 72 is connected to the sector section 70 opposite the drive unit 44 shown in the drawing and to the ring 58 , which carries an electric motor 74 with a reduction gear 76 . The transmission is coupled on the output side via a flexible shaft 78 to a pinion 80 which is mounted on the free end of a swivel arm 82 which can be moved back and forth in the direction of the arrow 84 , so that its peripheral toothing 86 engages or disengages the teeth 40 can be brought from the adjusting bush 38 . The components 72 to 86 take part in the small displacement movements of the drive unit 44 without their function being impaired thereby.

Fig. 2 zeigt in Blockform die hier nur schematisch angedeuteten Funktionselemente sowie die Steuerungsmittel und deren Verknüpfung. Fig. 2 shows in block form the only schematically indicated function elements and the control means and linking.

Die im Spindelstock 100 gelagerte Spindel 14 trägt das Futter 102 mit Backen 104 zum Spannen eines Werkstücks 106; die Spannkraft wird mittels Zug-Druck-Rohr 16 übertragen. Der Spindelantriebsmotor 108 ist von einem Steuergerät 110 über Leitung 112 gesteuert; ein Inkrementgeber liefert drehwinkelproportional Impulse auf Leitung 114 an das Steuergerät 110 zurück.The spindle 14 mounted in the headstock 100 carries the chuck 102 with jaws 104 for clamping a workpiece 106 ; the clamping force is transmitted by means of a push-pull pipe 16 . The spindle drive motor 108 is controlled by a control unit 110 via line 112 ; an incremental encoder returns pulses proportional to the angle of rotation on line 114 to control unit 110 .

Während Fig. 1 nur eine Hydraulikeinheit 48/50 zeigt, sind in Fig. 2 zwei solcher Einheiten mit 48/50 bzw. 48′/50′ bezeichnet; wie vorstehend erwähnt, können auch noch mehr parallel geschaltet werden. Die Druckansteuerung erfolgt über zugeordnete Solenoidventile 116, 116′, die nur gemeinsam betätigbar sind und denen je eine volumetrische Pumpe 118, 118′ mit gemeinsamen Antriebsmotor 120 vorgeschaltet ist. Dieser Motor 120 wird über eine Leitung 126 von dem Steuergerät 128 gespeist und liefert Rückmeldeimpulse an dieses über eine Leitung 124. Die Ausgangssignale des Positionsfühlers 68 werden über eine Leitung 122 zum Steuergerät 128 zurückgeführt. Man erkennt ferner den Stellmotor 74 mit seinem Getriebe 76 sowie den Schwenkarm 82 mit seinem Schwenkantrieb 130. Dieser wird ebenso wie der Motor 74 und die Steuergeräte 110, 128 und das Solenoid 132 von Steuersignalen der übergeordneten CNC-Steuerung 134 gemäß dem Schema der Fig. 3 gesteuert. . While Figure 1 shows only a hydraulic unit 48/50, 2 two such units with 48/50 and 48 are shown in FIG '/ 50' means. as mentioned above, even more can be connected in parallel. The pressure control takes place via assigned solenoid valves 116, 116 ' , which can only be actuated together and each of which is preceded by a volumetric pump 118, 118' with a common drive motor 120 . This motor 120 is fed by the control device 128 via a line 126 and supplies feedback pulses to it via a line 124 . The output signals of the position sensor 68 are fed back to the control device 128 via a line 122 . The servomotor 74 with its gear 76 and the swivel arm 82 with its swivel drive 130 can also be seen . Like the motor 74 and the control units 110, 128 and the solenoid 132, this is controlled by control signals of the higher-level CNC control 134 in accordance with the diagram in FIG. 3.

Fig. 3 ist ein Balkendiagramm zur Darstellung des zeitlichen Ablaufs eines Spann- und eines Lösevorgangs. Die einzelnen Zeilen sind mit dem jeweils betrachteten Bauteil identifiziert, und die schraffierten Bereiche bedeuten "aktiv" oder "in Bewegung", wobei die Bewegungsumkehr durch aufwärts bzw. abwärts weisende Balken symbolisiert ist. Fig. 3 is a bar graph showing the timing of a tensioning and a loosening process. The individual lines are identified with the component in question, and the hatched areas mean “active” or “in motion”, the reversal of movement being symbolized by bars pointing upwards or downwards.

Zum Zeitpunkt t₀ sind alle Teile der Maschine im Stillstand. Beim Spannen, Bearbeiten und Lösen laufen die folgenden Vorgänge ab:At time t ₀ all parts of the machine are at a standstill. The following operations take place during clamping, machining and releasing:

t₁: Der Antrieb 130 des Schwenkarms 82 wird angesteuert und bringt Ritzel 80 in Eingriff mit der Umfangsverzahnung 40 von Stellbuchse 38.
t₂: Motor 74 wird in vorgegebener Drehrichtung gestartet, derart, daß auf die Stellbuchse 38 ein Drehmoment vorgegebener Richtung übertragen wird, die sich daraufhin in dem Stellring 36 in Richtung eines Anschlags schraubt (beispielsweise nach rechts in Fig. 1).
t₃: Stellbuchse 38 stützt sich jetzt am Anschlag ab, so daß sie diese Axialposition beibehält. Dadurch wird auch ihre Drehbewegung auf Null gebremst; der Stator des Motors 74 bleibt jedoch erregt. t ₁: The drive 130 of the swivel arm 82 is controlled and brings the pinion 80 into engagement with the circumferential toothing 40 of the adjusting bush 38 .
t ₂: Motor 74 is started in a predetermined direction of rotation, such that a torque of a predetermined direction is transmitted to the adjusting bush 38 , which then screws into the adjusting ring 36 in the direction of a stop (for example to the right in Fig. 1).
t ₃: adjusting bush 38 is now supported on the stop so that it maintains this axial position. This also slows their rotation to zero; however, the stator of motor 74 remains energized.

Zum Zeitpunkt t₃ wird auch das Solenoid 132 für die entsprechende Durchflußrichtung erregt. Eine der Zylinderkammern 48 wird mit Druckmedium angespeist, und nach Durchlaufen eines Leerhubs - bis Klaue 53 am Stellring 36 anliegt - wird abAt time t ₃, the solenoid 132 is energized for the corresponding flow direction. One of the cylinder chambers 48 is fed with pressure medium, and after passing through an empty stroke - until claw 53 abuts the adjusting ring 36 - it is removed

t₄ über diesen, Bolzen 34, Federkraftspeicher 18 und Halteringe 22 das Zug-Druck-Rohr 16 axial verlagert. Dabei wird der Federkraftspeicher 18 noch nicht geladen, da die Backen 104 noch nicht am Werkstück anliegen.
t₅: Die Spannbacken 104 fassen das Werkstück, und damit hat das Zug- Druck-Rohr 16 seine Arbeitslage erreicht (abgesehen von elastischen Verformungen, die hier der Einfachheit halber als im Federkraftspeicher 18 konzentriert angenommen werden). Im Zeitraum von t₅ bis
t₆ wird der Federkraftspeicher 18 geladen, da das Solenoidventil 132 noch nicht umgeschaltet hat. Auch der Stellring 36 wird in diesem Zeitraum entsprechend axial verlagert, wobei die Stellbuchse 38, vom Stellring 36 mitgenommen, sich immer wieder an den Anschlag schraubt. t ₄ the tension-pressure tube 16 is axially displaced via this, bolt 34 , spring force accumulator 18 and retaining rings 22 . The spring force accumulator 18 is not yet loaded, since the jaws 104 are not yet in contact with the workpiece.
t ₅: The clamping jaws 104 grip the workpiece, and thus the pull-push tube 16 has reached its working position (apart from elastic deformations, which for the sake of simplicity are assumed to be concentrated in the spring force accumulator 18 ). In the period from t ₅ to
t ₆, the spring force accumulator 18 is loaded because the solenoid valve 132 has not yet switched. The adjusting ring 36 is also correspondingly axially displaced in this period, the adjusting bush 38 , entrained by the adjusting ring 36 , repeatedly screwing onto the stop.

Die Position der einzelnen Komponenten ist in Fig. 1 zum Zeitpunkt t₆ dargestellt mit Ausnahme von Schwenkarm 82, der zum Zeitpunkt t₆ gerade auskuppelt.The position of the individual components is shown in FIG. 1 at time t ₆ with the exception of swivel arm 82 , which is now disengaging at time t ₆.

Das Solenoid 132 wird nun hinsichtlich der Durchflußrichtung umgesteuert, so daß der Kolben 50 die Klaue 53 vom Stellring 36 zurückzieht; der Stellring 36 ist jedoch durch die mit ihm in Schraubverbindung stehende, am Anschlag anliegende Stellbuchse 38 gehindert, der Klaue 53 zu folgen. So bleibt auch die erreichte Federspannung des Kraftspeichers 18 unverändert.The solenoid 132 is now reversed with respect to the flow direction, so that the piston 50 pulls the claw 53 back from the collar 36 ; however, the adjusting ring 36 is prevented from following the claw 53 by the adjusting bush 38 which is in screw connection with it and abuts against the stop. The spring tension of the energy accumulator 18 thus also remains unchanged.

t₇: Alle bezüglich der Spindeldrehung stationären Teile haben sich von der Spindel gelöst, so daß ihr Antriebsmotor 108 anlaufen kann. Bis zum Zeitpunkt
t₈ erfolgt die Bearbeitung des Werkstücks. t ₇: All parts which are stationary with respect to the spindle rotation have detached from the spindle so that their drive motor 108 can start. Until now
t ₈ the workpiece is machined.

Die Spindel ist auf Null abgebremst. Der Schwenkantrieb 130 kuppelt das Ritzel 80 wieder mit der Verzahnung 40, und der Stator des Motors 74 wird beiThe spindle is braked to zero. The swivel drive 130 couples the pinion 80 again to the toothing 40 , and the stator of the motor 74 is at

t₉ erregt, jedoch mit einem Drehsinn derart, daß sich die Stellbuchse 38 in Richtung des gegenüberliegenden Anschlags schrauben möchte. Dies ist aber noch nicht möglich, da die volle gespeicherte Federkraft auf ihr lastet. Deshalb wird bei
t₁₀ das Solenoid 132 erneut im Spannsinn (!) erregt, um die Stellbuchse 38 zu entlasten. Sie läuft bis zum Zeitpunkt
t₁₁ bis zu dem anderen Anschlag, also im Beispiel nach links, bis sie auf das Topfteil 26 auftrifft. Das Solenoid 132 wird umgesteuert und gibt den Federkraftspeicher 18 frei, der sich bis zum Zeitpunkt
t₁₂ entlädt. Jetzt sind die Backen 104 vom Werkstück 106 gelöst. Die Kolben 50 bzw. 50′ sind nach wie vor mit Druck in Richtung "Backen lösen" beaufschlagt, so daß sie nun das Zug-Druck-Rohr 16 axial in Löserichtung verlagern und damit die Backen 104 öffnen. Dies ist bei
t₁₃ beendet. Das Solenoid 132 wird nochmals umgesteuert, um die stationären und die umlaufenden Teile vollständig voneinander zu lösen, und die Komponenten haben ihre Ausgangsstellung wieder bei
t₁₄ erreicht. t ₉ excited, but with a sense of rotation such that the adjusting bush 38 wants to screw in the direction of the opposite stop. However, this is not yet possible because the full stored spring force is on it. Therefore at
t ₁₀ the solenoid 132 excited again in the clamping direction (!) to relieve the actuating bush 38 . It runs until the time
t ₁₁ up to the other stop, so in the example to the left until it hits the pot part 26 . The solenoid 132 is reversed and releases the spring force accumulator 18 , which up to now
t ₁₂ discharges. The jaws 104 are now detached from the workpiece 106 . The pistons 50 and 50 ' are still pressurized in the direction of "release jaws", so that they now move the push-pull tube 16 axially in the release direction and thus open the jaws 104 . This is at
t ₁₃ ended. The solenoid 132 is reversed again to completely separate the stationary and rotating parts from one another, and the components are in their original position again
t ₁₄ reached.

Es ist zu betonen, daß weder die Zeitachse maßstabsgerecht unterteilt ist, noch die jeweils erreichten Endlagen der einzelnen Komponenten untereinander maßstäblich vergleichbar wären; diese Anmerkung gilt auch für die später zu erläuternde Fig. 6.It should be emphasized that neither the time axis is subdivided to scale, nor would the respective end positions of the individual components be comparable to one another in scale; this comment also applies to FIG. 6 to be explained later.

Es versteht sich, daß der Ablauf durch Rückmeldung der einzelnen Vorgänge abgesichert werden kann, was an sich bekannt ist und nicht im einzelnen dargestellt wurde. It goes without saying that the process is based on feedback from the individual processes what is known per se and not in detail can be secured was shown.

Die in Fig. 1 dargestellte und oben hinsichtlich Aufbau und Arbeitsweise erläuterte Vorrichtung kann in verschiedener Hinsicht abgewandelt werden. So werden in Fig. 1 die Spindellager durch den Spannvorgang nicht in Axialrichtung belastet. Ist jedoch die Spindellagerung bei der betreffenden Maschine so ausgebildet, daß sie auch höhere Axiallasten aufnehmen kann, ist es möglich, die in der Betätigungseinheit 44 erzeugten Betätigungskräfte über die Spindellagerung zu führen, so daß dann die Abstützung der Einheit 44 über den Ringflansch 55 - und damit dieser selbst - entfallen kann ebenso wie die Rückstellfedern 62; die gesamte Betätigungseinheit 44 ist dann vielmehr axial unverschieblich auf den sie tragenden Säulen 60 angebracht. Es ist anzumerken, daß das in Fig. 1 gezeigte Wälzlager 12 als sogenanntes Loselager keine Axialkräfte aufnehmen kann; üblicherweise ist aber das im futterseitigen Ende des Spindelkastens vorgesehene Festlager axial belastbar.The device shown in FIG. 1 and explained above in terms of structure and mode of operation can be modified in various ways. Thus, the spindle bearings are not loaded by the clamping process in the axial direction in FIG. 1. However, when the spindle bearing is formed at the relevant machine so that it can accommodate higher axial loads, it is possible to guide the actuating forces generated in the actuator unit 44 via the spindle bearing, so that then the support of the unit 44 via the annular flange 55 - and so that this itself - can be omitted as well as the return springs 62 ; rather, the entire actuating unit 44 is then mounted axially immovably on the columns 60 carrying it. It should be noted that the roller bearing 12 shown in FIG. 1, as a so-called loose bearing, cannot absorb axial forces; Usually, however, the fixed bearing provided in the chuck end of the headstock can be axially loaded.

In weiterer Abwandlung der Vorrichtung ist es dann möglich, das Futter nicht nur im Spindelstillstand, sondern auch bei umlaufender Spindel zu betätigen, indem nämlich die Klauen 53 einerseits, der Stellring 36 andererseits als drehfester bzw. umlaufender Teil eines Gleitlagers ausgebildet werden. Zur Herabsetzung der Reibung ist es dabei bevorzugt, mindestens eine der Lagerfläche reibungsmindernd zu beschichten, etwa mit diamantartigem Kohlenstoff (siehe Aisenberg/Chabot, Ion-beam Deposition of Thin Films of Diamondlike Carbon, J. Appl. Phys., 1971, S. 2953-2958). Der Reibungskoeffizient wird dabei etwa auf den Wert eines konventionell geschmierten Gleitlagers herabgesetzt, so daß angesichts der nur kurzzeitigen Belastungen auch Trockenlauf zulässig sein dürfte. Alternativ kann man ein Axialwälzlager so ausbilden, daß der Stellring 36 der Innenring eines Rillenkugellagers wird, während die Klauen 53 einen entsprechenden Außenring abstützen würden.In a further modification of the device, it is then possible to actuate the chuck not only when the spindle is at a standstill but also when the spindle rotates, namely by designing the claws 53 on the one hand and the adjusting ring 36 on the other hand as a rotationally fixed or rotating part of a slide bearing. To reduce the friction, it is preferred to coat at least one of the bearing surfaces to reduce friction, for example with diamond-like carbon (see Aisenberg / Chabot, Ion-beam Deposition of Thin Films of Diamondlike Carbon, J. Appl. Phys., 1971, p. 2953 -2958). The coefficient of friction is reduced to about the value of a conventionally lubricated plain bearing, so that dry running should also be permissible in view of the short-term loads. Alternatively, an axial roller bearing can be designed such that the adjusting ring 36 becomes the inner ring of a deep groove ball bearing, while the claws 53 would support a corresponding outer ring.

Ferner kann man anstelle eines elektrisch angetriebenen Stellgetriebes 36/38 ein hydraulisch angetriebenes vorsehen.Furthermore, instead of an electrically driven actuating gear 36/38, a hydraulically driven one can be provided.

Der Federweg ist in der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 relativ groß. In vielen Anwendungsfällen werden jedoch nur kleine Federwege benötigt, wenn beispielsweise die Spannbacken nur "nachfassen" müssen, weil das gespannte Material Kaltfluß aufweist. In solchen Fällen genügt es, sich auf die elastische Dehnung des Zug-Druck-Rohrs 16 selbst zu verlassen; insgesamt weisen ja alle im Kraftfluß liegenden Bauteile eine mehr oder weniger ausgeprägte Elastizität auf, wenn auch das verhältnismäßig dünnwandige Rohr 16 den Hauptanteil der Spannkraftspeicherung übernehmen kann, insbesondere dann, wenn man ein Material mit z. B. 1% zulässiger Dehnung (Glasfasern) einsetzt. Die Bauteile 20, 22, 24 der Fig. 1 würden dann zu einer einzigen, im wesentlichen nur als Übertragungsorgan wirkenden Scheibe reduziert mit entsprechender Herabsetzung der umlaufenden Massen.The travel is relatively large in the embodiment according to FIG. 1. In many applications, however, only small spring travel is required if, for example, the clamping jaws only have to "follow up" because the tensioned material has cold flow. In such cases, it is sufficient to rely on the elastic expansion of the push-pull tube 16 itself; All in all, all the components in the power flow have a more or less pronounced elasticity, even if the relatively thin-walled tube 16 can take over the majority of the clamping force storage, especially when using a material with z. B. 1% permissible elongation (glass fibers). The components 20, 22, 24 of FIG. 1 would then be reduced to a single disk, which essentially only acts as a transmission element, with a corresponding reduction in the circulating masses.

Fig. 4 zeigt in einer Darstellung analog zu Fig. 1 das zweite Ausführungsbeispiel. Im Spindelkasten 10 ist die Spindel 14 in Wälzlagern 12 abgestützt, und sie nimmt das Zug-Druck-Rohr 16 auf. Mit der Spindel 14 ist ein Flansch 17 verschraubt, an den eine Hülse 19 angeflanscht ist. Spindel 14, Flansch 17 und Hülse 19 laufen gemeinsam um und sind axialfest zueinander. Der Federkraftspeicher 18 umfaßt Tellerfedern 20, deren Innenumfang mittels Ringen 22 an einer Stufe der Hülse 19 festgelegt ist; der freie äußere Umfang der Tellerfedern 20 ist zwischen einer Ringbaugruppe 24 und einem Verlängerungsstück 21 gehalten, dessen dem Kraftspeicher 18 abgewandtes zylindrisches Ende mit Außengewinde 23 versehen ist. Dieses Gewinde ist im Eingriff mit einem entsprechenden Innengewindeabschnitt 25 eines Rotors 27, der auf seiner dem Kraftspeicher abgewandten Seite ein Innengewinde 29 mit einer zum Gewinde 25 entgegengesetzten und vorzugsweise gleichgroßen Steigung aufweist. Dieses Innengewinde 29 ist seinerseits im Eingriff mit dem passenden Außengewinde 31 einer Kupplungsbüchse 33, die auf das Zug-Druck-Rohr 16 aufgeschraubt ist. Die Kupplungsbüchse 33 und der zylindrische Abschnitt des Verlängerungsstücks 21 weisen auf ihrer der Hülse 19 zugekehrten Innenseite eine Keilnut 35 auf, die mittels eines Keils 37 mit der Hülse 19 drehfest, aber axialverschieblich verbunden ist. Durch Umlauf des Rotors 27 erfolgt demgemäß eine Verlängerung bzw. Verkürzung der Baugruppe, bestehend aus dem Verlängerungsstück 21, Rotor 27 und Kupplungsbüchse 33, die somit das längenanpaßbare Bauteil der Vorrichtung bilden. FIG. 4 shows the second exemplary embodiment in a representation analogous to FIG. 1. In the headstock 10 , the spindle 14 is supported in roller bearings 12 and it receives the push-pull tube 16 . A flange 17 is screwed to the spindle 14 , to which a sleeve 19 is flanged. Spindle 14 , flange 17 and sleeve 19 run together and are axially fixed to each other. The spring force accumulator 18 comprises disc springs 20 , the inner circumference of which is fixed by means of rings 22 to a step of the sleeve 19 ; the free outer circumference of the plate springs 20 is held between a ring assembly 24 and an extension piece 21 , the cylindrical end of which is remote from the energy accumulator 18 is provided with an external thread 23 . This thread is in engagement with a corresponding internal thread section 25 of a rotor 27 , which on its side facing away from the energy accumulator has an internal thread 29 with a pitch opposite to the thread 25 and preferably of the same size. This internal thread 29 is in turn in engagement with the matching external thread 31 of a coupling sleeve 33 , which is screwed onto the push-pull pipe 16 . The coupling sleeve 33 and the cylindrical section of the extension piece 21 have on their inner side facing the sleeve 19 a keyway 35 which is connected to the sleeve 19 in a rotationally fixed but axially displaceable manner by means of a key 37 . By rotating the rotor 27 there is accordingly an extension or shortening of the assembly consisting of the extension piece 21 , rotor 27 and coupling sleeve 33 , which thus form the length-adjustable component of the device.

An den Spindelkasten 10 sind Säulen 60, gleichförmig um den Umfang verteilt, angeflanscht, die zwischen weichen Federpaketen 62 eine Antriebseinheit 44 tragen. Sie umfaßt ein aus mehreren Teilen zusammengesetztes Statorgehäuse 46 zur Aufnahme des Stators 39 eines ersten Elektromotors und des Stators 41 eines zweiten Elektromotors. Mittels eines Kreuzrollenlagers 43 ist im Innern des Gehäuses 46 koaxial zu Spindel 14 und Zug-Druck-Rohr 16 ein hohlzylindrischer Rotorträger 45 gelagert, der den Rotors 47 des ersten Motors trägt und an seinem freien Ende das Schraubengewinde eines Wälzschraubtriebs 49 aufweist, dessen zugehörige Mutter mit 51 beziechnet ist. Bolzen 34, die an der Mutter 51 befestigt sind, durchsetzen den Stator 41 und sichern die Mutter 51 gegen Drehung. Zugleich übertragen sie axiale Bewegungen der Mutter 51, hervorgerufen durch Erregung des ersten Elektromotors und damit Drehung des Rotors 47, auf ein Treibglied 53, das klauenartig entsprechende Bünde der Ringbaugruppe 24 bzw. des Verlängerungsstücks 21 umgreift. Zur Aufnahme der Reaktionskräfte umgreifen der Flansch 17 und die Hülse 19 in ähnlicher Weise einen an das Gehäuse 46 angeformten Innenflansch 55.Columns 60 , uniformly distributed around the circumference, are flanged to the headstock 10 and carry a drive unit 44 between soft spring assemblies 62 . It comprises a stator housing 46 composed of several parts for receiving the stator 39 of a first electric motor and the stator 41 of a second electric motor. By means of a cross roller bearing 43 , a hollow cylindrical rotor carrier 45 is mounted in the interior of the housing 46 coaxially with the spindle 14 and the push-pull tube 16 , which carries the rotor 47 of the first motor and has the screw thread of a helical screw drive 49 at its free end, its associated nut is 51 . Bolts 34 , which are fastened to the nut 51 , pass through the stator 41 and secure the nut 51 against rotation. At the same time, they transmit axial movements of the nut 51 , caused by excitation of the first electric motor and thus rotation of the rotor 47 , to a drive member 53 , which engages around corresponding claw-like collars of the ring assembly 24 or of the extension piece 21 . To absorb the reaction forces, the flange 17 and the sleeve 19 similarly encompass an inner flange 55 molded onto the housing 46 .

Der Rotor 27 weist auf seiner Außenseite den Eisenkern und die Wicklung des zum Stator 41 gehörenden zweiten Motors auf.The rotor 27 has on its outside the iron core and the winding of the second motor belonging to the stator 41 .

Am Spindelkasten 10 ist ein Näherungstaster 68 befestigt, der den Innenflansch 55 durchsetzt und die jeweilige Relativlage der Ringbaugruppe 24 auch während des Spindelumlaufs zu überwachen gestattet.A proximity switch 68 is attached to the headstock 10 , which passes through the inner flange 55 and allows the relative position of the ring assembly 24 to be monitored even while the spindle is rotating.

Mit 90 ist ein z. B. induktiver Sensor bezeichnet, der auf den Vorbeilauf von Zähnen 92 anspricht und somit das Zählen von Winkelinkrementen gestattet. Daraus lassen sich natürlich auch Drehzahl- bzw- Drehbeschleunigungsdaten ableiten, die in angeschlossenen Reglern (nicht dargestellt) weiterverarbeitet werden.At 90 z. B. inductive sensor, which responds to the passage of teeth 92 and thus allows the counting of angular increments. Of course, speed or rotational acceleration data can also be derived from this, which are further processed in connected controllers (not shown).

In Fig. 4 ist ein einziger Wälzschraubtrieb 45/51, koaxial zur Spindelachse angeordnet, dargestellt. Alternativ könnte man zwei einander gegenüberliegende oder auch mehr einzelne Schraubtriebe um den Umfang verteilt vorsehen, ähnlich wie dies bei Fig. 1 für die Arbeitszylinder 46, 48, 50 beschrieben wurde. Die Arbeitsdurchmesser der Gewinde werden dann sehr viel kleiner, so daß gegebenenfalls auch mit Gleitschraubtrieben gearbeitet werden könnte, da die Reibungsverluste entsprechend geringer ausfallen. Es versteht sich, daß dann analog zu Fig. 1 alle einzelnen Triebe synchron anzusteuern sind.In FIG. 4 is a single rolling screw drive 45/51, arranged coaxially to the spindle axis, is shown. Alternatively, two opposing or even more individual screw drives could be provided distributed around the circumference, similar to that described for the working cylinders 46, 48, 50 in FIG. 1. The working diameters of the threads are then much smaller, so that, if necessary, it is also possible to work with sliding screw drives, since the friction losses are correspondingly lower. It goes without saying that analogously to FIG. 1, all individual drives are to be controlled synchronously.

In Fig. 5 sind für Bauteile analog zu Fig. 2 gleiche Bezugszeichen verwendet. In FIG. 5, 2, like reference numerals are analogous to Fig for components. Used.

Die Motoren sind Drehstrommotoren, vorzugsweise Kurzschlußläufermotoren, wobei Asynchronmotoren bevorzugt sind. Man verwendet ein einziges Ansteuergerät sowohl für den Spannantrieb als auch für den Spindelantrieb, da deren Motoren ja immer nur alternativ anzusteuern sind, so daß zumindest die teure Endstufe des Steuergeräts nur einmal vorhanden zu sein braucht, während die übrigen Daten jeweils umgeschaltet werden. Das Ansteuergerät arbeitet nach dem Prinzip der Frequenzumrichtung mit getrennter Steuerung der felderzeugenden und der drehmomenterzeugenden Stromkomponenten, was extrem hohe Drehzahlen bei niedriger Belastung und extrem hohe Drehmomente bei geringer Drehzahl ermöglicht.The motors are three-phase motors, preferably squirrel-cage motors, asynchronous motors are preferred. A single control device is used for both the tension drive and the spindle drive, since their motors can only be controlled alternatively, so that at least the expensive power stage of the control unit to be present only once needs while the rest of the data is switched. The control device works on the principle of frequency conversion with separate Control of the field-generating and torque-generating current components, what extremely high speeds at low load and extreme enables high torques at low speed.

Man erkennt in Fig. 5 den Motorstator 39 für den Spannantrieb und einen Motor 108 für den Arbeitsspindelantrieb. Jeder Motor ist mit einem Drehwinkelgeber bestückt, der z. B. pro Grad Drehwinkel einen Ausgangsimpuls liefert. Durch Differenzieren nach der Zeit erhält man die Drehgeschwindigkeit, durch nochmaliges Differenzieren die Drehbeschleunigung. Die benötigten Motorparameter (z. B. Trägheitsmoment des Rotors und sonstige Festdaten) sind in zugehörigen Speichern 200 für Motor 38/47 bzw. 202 für Motor 108 abgespeichert.It can be seen in Fig. 5 the motor stator 39 for the tensioning drive and a motor 108 for the work spindle drive. Each motor is equipped with a rotary encoder, which, for. B. provides an output pulse per degree of rotation angle. The speed of rotation is obtained by differentiating by time, and the rotational acceleration by differentiating again. The required motor parameters (e.g. moment of inertia of the rotor and other fixed data) are stored in associated memories 200 for motor 38/47 or 202 for motor 108 .

Ähnlich sind auch die entsprechenden Regelalgorithmen in Speichern 201 (für Motor 39/47) bzw. 203 (für Motor 108) festgehalten. Die Ausgänge der Speicher - der Einachheit halber sind die Verbindungen als Busse dargestellt - gelangen zu einem Umschalter 214, so daß dem Regler 215 nur die jeweils zusammengehörigen Daten zugeführt werden können. Die IST-Werte sind außerdem einer Schnittstelle 216 aufgeschaltet, die über einen Bus 217 im Dialog mit einer üblichen CNC-Maschinensteuerung steht. Die Stellsignale des Reglers 215 gelangen zu einem Stellgrößen-Umsetzer oder einer Endstufe 218, die die zugeführte Netzleistung, hier 380 V Netzspannung, dreiphasig, in die jeweils benötigten eingeprägten Statorströme der beiden Motoren umsetzt, die je nach Position eines Schalters 219 einem der Motoren aufgeschaltet werden. Die CNC-Steuerung liefert auch die SOLL-Werte über die Schnittstelle, und auch die SOLL-Werte werden jeweils umgeschaltet mittels eines Schalters 220. Alle drei Schalter 214, 219, 220 werden von der CNC-Steuerung aus, über die Schnittstellen 216, gesteuert. Die dargestellten Schalter, vornehmlich jedoch die Schalter 214 und 220, können in der Praxis natürlich als Halbleiter-Schalter ausgeführt sein. Similarly, the corresponding control algorithms are stored in memories 201 (for motor 39/47 ) and 203 (for motor 108 ). The outputs of the memories - for the sake of simplicity, the connections are shown as buses - arrive at a changeover switch 214 , so that only the data belonging together can be fed to the controller 215 . The actual values are also connected to an interface 216 , which is in dialogue with a conventional CNC machine controller via a bus 217 . The control signals from the controller 215 arrive at a manipulated variable converter or an output stage 218 , which converts the supplied mains power, here 380 V mains voltage, into three phases into the required stator currents of the two motors, which are connected to one of the motors depending on the position of a switch 219 will. The CNC controller also delivers the TARGET values via the interface, and the TARGET values are also switched by means of a switch 220 . All three switches 214, 219, 220 are controlled by the CNC control via the interfaces 216 . The switches shown, but primarily the switches 214 and 220 , can of course be implemented in practice as semiconductor switches.

In Fig. 5 kommen noch der Fühler 68 aus Fig. 4 sowie der Motorstator 41 mit einem Ansteuergerät 221 hinzu; der Fühler 68 ermöglicht die Überwachung des Spannzustands während des Umlaufs der Spindel und, gegebenenfalls, die Einstellung der Spannkraft, wenn er als IST-Wertgeber geschaltet wird.In FIG. 5 the sensor 68 from FIG. 4 and the motor stator 41 with a control device 221 are added; the sensor 68 enables the clamping state to be monitored during the rotation of the spindle and, if necessary, the setting of the clamping force if it is switched as the actual value transmitter.

Aus Fig. 6 ergibt sich folgender Ablauf:From FIG. 6 following procedure takes place:

t₀: Maschine im Stillstand, Antriebseinheit 44 in Axialrichtung von den umlaufenden Teilen durch Spalt getrennt.
t₁: Stator 39 wird erregt. Antriebseinheit 44 verlagert sich axial gegen Federkraft 62.
t₂: Antriebseinheit 44 erreicht axiale Anlage an umlaufenden Teilen. Stator 39 bleibt erregt, so daß Federkraftspeicher 18 auf vorgegebenen Wert geladen wird.
t₃: Federkraftspeicher 18 ist geladen. Stator 41 wird erregt und führt das Zug-Druck-Rohr 16 nach.
t₄: Backen 104 legen sich an das Werkstück 106 an.
t₅: Stator 41 wird entregt, Stator 39 wird im entgegengesetzten Drehsinn erregt. Durch das Lösen des Spannantriebs von den umlaufenden Teilen erfolgt eine geringfügige Entladung des Federkraftspeichers 18.
t₆: Maschine ist betriebsbereit; der Spindelantriebsmotor 108 startet.
t₇: Das Werkstück 106 ist fertig bearbeitet, die Spindel 14 zum Stillstand gekommen. Stator 39 wird im Spannsinn erregt, Federkraftspeicher 18 wird "nachgeladen".
t₈: Stator 41 wird im entgegengesetzten Drehsinn erregt. Das Zug-Druck- Rohr 16 wird axial verlagert; die Backen 104 geben das Werkstück frei.
t₉: Die Erregung von Stator 39 wird umgesteuert, und der Federkraftspeicher 18 beginnt, sich zu entladen.
t₁₀: Entladung ist beendet. Stator 39 bleibt noch kurzzeitig erregt, um die bezüglich des Spindelumlaufs stationären Teile in Axialrichtung von den umlaufenden Teilen zu lösen.
t₁₁: Die Maschine ist wieder betriebsbereit. t ₀: machine at a standstill, drive unit 44 separated from the rotating parts by a gap in the axial direction.
t ₁: Stator 39 is excited. Drive unit 44 shifts axially against spring force 62 .
t ₂: drive unit 44 reaches axial contact with rotating parts. Stator 39 remains energized so that spring force accumulator 18 is loaded to a predetermined value.
t ₃: spring mechanism 18 is loaded. Stator 41 is energized and guides the tension-compression tube 16 .
t ₄: jaws 104 lie against the workpiece 106 .
t ₅: Stator 41 is de-energized, stator 39 is energized in the opposite direction. By releasing the tensioning drive from the rotating parts, the spring force accumulator 18 is slightly discharged.
t ₆: machine is ready for operation; the spindle drive motor 108 starts.
t ₇: The workpiece 106 has been finished, the spindle 14 has come to a standstill. Stator 39 is excited in the direction of tension, spring force accumulator 18 is "reloaded".
t ₈: Stator 41 is excited in the opposite direction. The train-pressure pipe 16 is axially displaced; jaws 104 release the workpiece.
t ₉: The excitation of stator 39 is reversed and the spring force accumulator 18 begins to discharge.
t ₁₀: discharge is complete. Stator 39 remains energized for a short time in order to detach the parts which are stationary with respect to the spindle rotation in the axial direction from the rotating parts.
t ₁₁: The machine is ready for operation again.

Legende zu Fig. 3: Legend for Fig. 3:

Legende zu Fig. 6: Legend for Fig. 6:

Claims

1. Device for adjusting the jaws of a power chuck arranged on a work spindle that can be driven to rotate

- With a revolving chuck body, a revolving power transmission element ( 16 ) connected to the jaws and with a revolving spring force accumulator ( 18 ) for storing the clamping force, which is via a first component on the spindle ( 14 ) and a second component on the power transmission element supports, wherein at least one of these components ( 36/38; 21/27/33 ) is adjustable in length in the axial direction to adapt to different clamping diameters and clamping forces, and
with an actuating device for loading the spring force accumulator and for carrying out the length adjustment,

characterized in that the actuating device comprises a non-rotating drive unit ( 44 ) which has at least one axially movable drive member ( 53 ) which can be coupled with a rotating component ( 21, 36 ) for loading the spring force accumulator ( 18 ), and in that a separate one for the length adjustment Actuator ( 36/38 / -40 // 74-86; 41/27/23/25/29/31 ) is provided.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the drive member ( 53 ) for loading the spring force accumulator ( 18 ) can be actuated in both axial effective directions by the drive unit ( 44 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the drive unit ( 44 ) has at least one additional drive member ( 55 '; 56, 58 ), via which the reaction forces occurring when loading the spring force accumulator ( 18 ) on a rotating component ( 17, 19; 55 ).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized by an oil-hydraulic drive unit ( 44 ) ( Fig. 1-3).

5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized by an electromotive drive unit ( 39/47/45/51/53 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the output torque of the electromotive drive via a screw drive ( 45/51 ) in the axial movement of the drive member ( 53 ) can be implemented.

7. The device according to claim 6, characterized by a roller screw.

8. The device according to claim 1 or one of claims 4 to 7, characterized in that the separate actuating gear ( 36/38; 21/33/27 ) has its own drive motor ( 74/76; 27/41 ).

9. The device according to claim 1 or 8, characterized in that the separate actuating gear comprises a screw drive ( 36/38; 33/21/27 ).

10. The device according to claim 8, characterized in that the drive unit ( 39/47/45 ) and the motor ( 27/41 ) of the actuating gear ( 21 / - 33/27 ) can be controlled separately.

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the drive motor ( 74/76 ) of the separate actuating gear ( 36/38 ) is stationary with respect to the spindle revolution.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the spring energy store is supported directly or via intermediate members on at least one in the movement path of the drive member ( 53 ) projecting flange ( 24; 36 ).

13. Device according to claims 2 and 12, characterized in that the flange ( 24; 36 ) extends between a claw-like drive member ( 53 ).

14. Device according to claims 3 and 12, characterized in that the spring energy store is supported on both sides on elements ( 36; 55 ) which protrude into the movement path of the drive member ( 53 ) or the parts transmitting its traction forces ( 56/58 ).

15. Device according to claims 13 and 14, characterized in that the additional drive member ( 55 ' ) projects between claw-like support elements ( 17/19 ) of the spring force accumulator.

16. Device according to one of the preceding claims, characterized by a with the drive unit ( 44 ) in operative connection resetting device ( 60/62 ) for completely releasing the drive unit from the rotating parts after completion of the tensioning or releasing process.

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the return device comprises counter-acting spring assemblies ( 62 ), between which the drive unit ( 44 ) is supported floating in the axial direction.

18. The apparatus according to claim 5, characterized in that three-phase motors ( 39/47; 41/27; 108 ) are provided for the drive unit and / or the actuator and for the spindle drive, which have a common, continuously regulating, according to the principle of frequency conversion working control device ( 215/218 ) is assigned.

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the actuating gear is assigned its own electric drive motor ( 74/76 ) with its own control device.

20. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive unit ( 44 ) comprises a plurality of uniformly distributed, synchronously actuatable individual drives ( 48/50/53 ) around the spindle.

21. The apparatus according to claim 18 or 19, characterized in that the alternating control of the motors ( 39; 108 ), the power-side outputs ( 219 ) of the control device ( 215/218 ) are switchable and at the same time an alternating access to the motor to be controlled relevant engine parameters ( 200; 202 ) and / or control algorithms ( 201; 203 ) as well as the assigned actual engine values ( 114 ) and target values is guaranteed.

22. The apparatus according to claim 21, characterized in that the control device ( 215/218 ) on the power side carries a three-phase current which is the sum of a magnetizing and a torque-forming current component, and that both components can be changed by a computer in constant adaptation to the engine operating state.

23. The device according to one of claims 1, 2, 4 to 13, 18 to 22, characterized in that when loading the spring energy store between Drive unit and spindle occurring reaction forces over at least a roller bearing housed in the headstock are supported.

24. The device according to one of claims 1, 2, 4 to 13, 18 to 23, characterized in that for loading the spring energy store during the Spindle rotation, the driving link on the one hand, the rotating component on the other hand as a stationary or rotating part of a thrust bearing are trained.

25. The device according to claim 24, characterized in that the Axial bearing is designed as a roller bearing.

26. The apparatus according to claim 8, characterized by a hydraulic Actuator drive.

27. The device according to any one of the preceding claims, but such modified that the revolving spring force accumulator is an integral part of the power transmission element itself and on the one hand the actuator on the spindle and on the other hand on the jaws on supported workpiece.

28. Device according to one of the preceding claims, but such modified that instead of the jaw chuck provided a collet is.