DE3937466A1

DE3937466A1 - METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE CLAMPING FORCE IN MACHINE TOOLS

Info

Publication number: DE3937466A1
Application number: DE3937466A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dipl Ing Noske
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-10
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1991-05-16
Also published as: DE3937466C2; WO1991007245A1; EP0500617A1

Abstract

In machine tools, in particular turning machines, the workpiece being machined is held in a holder. To ensure safe operation, a certain minimum gripping force must be maintained. If this force is too small, the workpiece can be thrown out of its holder, which represents a considerable accident hazard. It should also be noted that the workpiece-gripping force decreases as the friction surfaces of the chuck become progressively less well lubricated and progressively dirtier. The invention therefore proposes that the chuck jaws act to produce a gripping force, the hydraulic energy producing this force is monitored and, when a given energy threshold is exceeded, a signal is triggered.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Spannkraft bei Werkzeugmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for monitoring the clamping force in machine tools according to the generic term of claim 1.

Bei Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, wird das zu bearbeitende Werkstück in eine Werkstückaufnahme eingespannt. Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, muß dabei eine bestimmte Spannkraft eingehalten werden. Ist die Spannkraft zu gering, können verheerende Folgen auftreten. So besteht die Möglichkeit, daß das Werkstück aus der Werkstückaufnahme herausgeschleudert wird, was eine erhebliche Unfallgefahr für die sich in der Umgebung aufhaltenden Personen darstellt. Darüber hinaus können auch das Werkstück selbst sowie andere Gegenstände beschädigt werden. Ist dagegen die Spannkraft zu groß, so treten Verformungen des Werkstückes oder der Werkstückaufnahme ein.In machine tools, especially lathes the workpiece to be machined in a workpiece holder clamped. To ensure safe operation, must have a certain elasticity be respected. If the tension is too low, devastating consequences can occur. So there is Possibility that the workpiece from the workpiece holder is thrown out, which is a significant Risk of accident for those in the area Represents people. In addition, that too Workpiece itself and other objects damaged will. If, on the other hand, the tension is too great, kick Deformation of the workpiece or the workpiece holder a.

Bei Drehmaschinen wird z. B. die erforderliche Spannkraft hydraulisch aufgebracht, indem auf die Innenseiten der in einem Futterkörper beweglich gelagerten Spannbacken eine Kraft ausgeübt wird. Diese Kraft wird z. B. über eine Betätigungsstange eingeleitet, die mit den Spannbacken über ein kegelig ausgebildetes Getriebes in Eingriff steht. Die zwischen den Spannbacken einerseits und dem Futterkörper sowie dem Getriebe andererseits gebildeten Gleitflächen bedürfen der Schmierung, damit die Reibkräfte vermindert werden und ein Materialfraß vermieden wird.In lathes z. B. the required Hydraulic clamping force applied by the Inside of the movable in a chuck body stored jaws a force is exerted. These Force becomes z. B. initiated via an actuating rod, the one with the jaws over a tapered trained gear is engaged. The between the jaws on the one hand and the chuck body as well the transmission surfaces formed on the other hand require lubrication so that the frictional forces can be reduced and material corrosion is avoided.

Die Hersteller von derartigen Werkzeugmaschinen schreiben in vorgegebenen Zeiträumen eine Reinigung und Schmierung der Gleitflächen vor, um konstante, niedrige Gleitreibungswerte zu erhalten und eine Abnutzung der Gleitflächen zu vermeiden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine regelmäßige Schmierung und Reinigung häufig unterbleibt, da das dazu erforderliche Zerlegen der Werkstückaufnahme zeitraubend und umständlich ist und den normalen Arbeitsablauf stört.The manufacturers of such machine tools write a cleaning and at specified times Lubrication of the sliding surfaces before to constant, low Obtain sliding friction values and wear the Avoid sliding surfaces. However, it has been shown that regular lubrication and cleaning is common is omitted because the required disassembly of the Workpiece pickup is time consuming and cumbersome and disrupts the normal workflow.

Wenn eine regelmäßige Schmierung und Reinigung jedoch unterbleibt, verändern sich mit der Zeit die Eigenschaften der Werkstückaufnahme. Durch die zu geringe Schmierung und den auf den Gleitflächen abgelagerten Schmutz wird die zu überwindende Kraft beim Spannen der Werkstückaufnahme größer als bei idealer Schmierung und Sauberkeit der Gleitflächen. Dies hat seine Ursache darin, daß durch den Anstieg der Reibung ein Teil der über die Betätigungsstange aufgebrachten Kraft zur Überwindung der Reibung aufgezehrt wird. Somit verbleibt nur ein Teil der aufgebrachten Kraft übrig für die Spannkraft. Die Folge ist, daß mit zunehmender Verschmutzung und abnehmender Schmierung die Spannkraft allmählich soweit sinkt, daß die für einen sicheren Betrieb erforderliche Mindestspannkraft nicht mehr erreicht wird.If regular lubrication and cleaning, however is omitted, the properties change over time the workpiece holder. Due to the too small Lubrication and those deposited on the sliding surfaces Dirt becomes the force to be overcome when tensioning the Workpiece holder larger than with ideal lubrication and Cleanliness of the sliding surfaces. This has its cause in that part of the force applied via the actuating rod Overcoming the friction is consumed. Consequently only a part of the applied force remains for the resilience. The result is that with increasing Contamination and decreasing lubrication reduce the tension gradually sinks so far that for a safe Operation no longer requires the minimum clamping force is achieved.

Es gibt zwar bereits Spannkraftmesser, die anstelle eines Werkstückes eingespannt werden und dabei die aufgebrachte Spannkraft messen. Die praktische Erfahrung zeigt jedoch, daß auch diese Möglichkeit, die Betriebssicherheit zu überwachen, nicht regelmäßig wahrgenommen wird. So kann auch bei dieser Lösung der Zeitpunkt, in dem die kritische Unterschreitung der Mindestspannkraft eintritt, verpaßt werden.There are already tension gauges that take the place of a workpiece can be clamped and the Measure the applied clamping force. The practical one Experience shows, however, that this possibility, too Monitor operational security, not regularly is perceived. So with this solution too Time when the critical value falls below the Minimum clamping force occurs, be missed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung der Spannkraft von Werkzeugmaschinen dahingehend zu verbessern, daß eine automatische Messung der Spannkraft ermöglicht wird, damit das Bedienungspersonal rechtzeitig vor einer zu starken Abnahme der Spannkraft gewarnt werden kann.The invention has for its object a method for monitoring the clamping force of machine tools to improve in that an automatic Measurement of the clamping force is made possible so that Operating personnel in time before too strong Decrease in tension can be warned.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.This task is carried out in a procedure according to Preamble of claim 1 by the in the mark specified features solved.

Der Grundgedanke der Erfindung beruht darauf, die mittels der Spannbacken auf das Werkstück aufgebrachte Spannkraft über die Spannarbeit oder den Verfahrdruck (Differenzdruck) oder den Verfahrweg zu ermitteln, die bei der hydraulischen Betätigung verrichtet wird. Es ist dadurch ohne großen Aufwand möglich, den kritischen Reibungszustand festzustellen und dem Bedienungspersonal diesen Zustand zu signalisieren, damit unverzüglich eine Reinigung und Schmierung vorgenommen werden kann. The basic idea of the invention is based on the applied to the workpiece by means of the clamping jaws Clamping force via the clamping work or the travel pressure (Differential pressure) or to determine the travel distance is carried out during hydraulic actuation. It is therefore possible without much effort, the critical Determine the state of friction and the operating personnel to signal this state, so immediately cleaning and lubrication are carried out can.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Zusammenhang zwischen der Spannkraft und der Spannarbeit ungenau ist. Da nämlich durch anderweitige Reibung bei der Kraftübertragung, z. B. durch eine Dichtung des Kolbens, bereits viel Kraft überwunden werden muß, ist der Anteil der durch die Verschmutzung und abnehmende Schmierung verursachten zusätzlichen Reibkraft an der aufgebrachten Gesamtkraft vernachlässigbar klein. So bewirkt selbst eine Steigerung der zusätzlichen Reibkraft auf den kritischen Wert keine deutliche Erhöhung der erforderlichen hydraulischen Spannarbeit, des Verfahrdruckes oder des Verfahrweges. Dies ist aber für eine genaue Analyse der kritischen Reibung und damit für eine sichere Bestimmung der Spannkraft erforderlich.However, it has been shown that the connection between the clamping force and the clamping work imprecise is. Because by other friction in the Power transmission, e.g. B. by a seal of the piston, A lot of strength has to be overcome is that Percentage of pollution and decreasing Lubrication caused additional friction on the total force applied is negligibly small. So causes an increase in additional ones No significant friction force on the critical value Increase of the required hydraulic clamping work, the travel pressure or the travel path. But this is for a precise analysis of the critical friction and thus for a reliable determination of the clamping force required.

Zur Beseitigung dieser Störgrößen werden die Spannbacken mit einer Vorspannkraft beaufschlagt, die eine erhöhte Normalkraft auf die Gleitflächen ausübt und dadurch bei Eintritt einer Verschmutzung und verringerten Schmierung eine deutliche Erhöhung der Reibung bewirkt. Somit wird erreicht, daß der Anteil der durch Verschmutzung und abnehmende Schmierung verursachten Reibkraft gegenüber den Anteilen der anderen Reibkräfte zunimmt. Die durch die erhöhte Normalkraft künstlich erhöhten Reibkräfte führen nun zu einer deutlichen Beeinflussung der verrichteten Spannarbeit, des Verfahrdruckes und des Verfahrweges. Daher gestatten diese Messungen eine Aussage über die Spannkraft.To eliminate these disturbances, the Clamping jaws are loaded with a pretensioning force exerts an increased normal force on the sliding surfaces and thereby in the event of pollution and reduced lubrication a significant increase in Friction causes. It is thus achieved that the share due to pollution and decreasing lubrication caused friction against the proportions of other frictional forces increases. The increased by the Normal force artificially increased friction forces now lead to a significant influence on the performed Clamping work, the travel pressure and the travel path. Therefore, these measurements allow a statement about the resilience.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Spannbacken kontinuierlich mit der Vorspannkraft beaufschlagt werden und die Spannarbeit ebenfalls kontinuierlich gemessen wird.A development of the invention provides that the Jaws continuously with the preload be applied and the clamping work as well is measured continuously.

Hierdurch wird erreicht, daß der kritische Reibzustand ohne Zeitverzögerung sicher erkannt wird und daß damit die Wartungsintervalle für eine Säuberung und Schmierung der Gleitflächen auf den tatsächlichen Schmierungs- und Verschmutzungszustand angepaßt werden können. Dementsprechend wird eine unnötige Unterbrechung des Arbeitsablaufes vermieden aber dennoch sichergestellt, daß die nötigen Wartungsarbeiten rechtzeitig vor Eintritt der auf nicht ausreichender Spannkraft beruhenden Unfall- und Schadensfolgen durchgeführt werden können.This ensures that the critical state of friction is reliably recognized without time delay and that with it the maintenance intervals for cleaning and Lubrication of the sliding surfaces on the actual Lubrication and contamination status can be adjusted can. Accordingly, an unnecessary interruption of the workflow avoided, however ensures that the necessary maintenance work is done on time before the on the insufficient Accident and damage consequences based on elasticity can be carried out.

Eine andere Alternative sieht vor, daß die Spannbacken nur in vorgegebenen Zeitintervallen mit der Vorspannkraft beaufschlagt werden und daß die Spannarbeit oder der Verfahrdruck oder der Verfahrweg in diesen Zeitintervallen gemessen wird.Another alternative provides that the jaws only at specified time intervals with the preload be acted upon and that the clamping work or the travel pressure or the travel path in these Time intervals is measured.

In diesem Fall wird eine zusätzliche Belastung der Gleitflächen durch die Vorspannung vermieden. Es muß aber die Schwelle der Spannkraft, unterhalb der Wartungsarbeiten durchgeführt werden, höher angesetzt werden, damit die kritische Schwelle der Spannkraft, ab der Unfallgefahr besteht, nicht zwischen zwei Zeitintervallen erreicht wird.In this case there will be an additional charge on the Sliding surfaces avoided by the preload. It must but the threshold of tension, below that Maintenance work is carried out at a higher rate so that the critical threshold of resilience there is a risk of an accident, not between two Time intervals is reached.

Zweckmäßig kann die Höhe der Vorspannkraft, mit der die Spannbacken beaufschlagt werden, so bemessen sein, daß sie dem Nennwert der Spannkraft zum Einspannen eines Werkstückes entspricht.The amount of preload with which the Clamping jaws are applied, so dimensioned that the nominal value of the clamping force for clamping a Workpiece corresponds.

Hierdurch läßt sich die Messung auch ohne Einspannen eines Werkstückes durchführen, so daß z. B. die Messung ohne Störung des Arbeitsablaufes in einer Umrüstpause durchgeführt werden kann. Ein unnötiges Einspannen eines Werkstückes, das ohne diese Ausgestaltung ja nach Alarmauslösung unbearbeitet wieder aus der Werkstückaufnahme entfernt werden müßte, da diese vorrangig gewartet werden muß, wird vermieden.As a result, the measurement can also be carried out without clamping perform a workpiece so that, for. B. the measurement without disrupting the workflow in a changeover can be carried out. An unnecessary clamping of a workpiece, which without this configuration yes Alarm triggered unprocessed again from the workpiece holder would have to be removed, as this takes priority maintenance is avoided.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Überwachen der Spannkraft von Werkzeugmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.The invention further relates to a device for Monitoring the clamping force of machine tools the preamble of claim 5.

Diesbezüglich liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung der Spannkraft von Werkzeugmaschinen dahingehend zu verbessern, daß eine automatische Messung der Spannkraft ermöglicht wird, damit das Bedienungspersonal rechtzeitig vor einer zu starken Abnahme der Spannkraft gewarnt werden kann.In this regard, it is based on the task, one Device for monitoring the clamping force of To improve machine tools in that a automatic measurement of the clamping force is made possible so that the operating personnel in time before one strong decrease in tension can be warned.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5 durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.This task is carried out in a device according to the Preamble of claim 5 by the in the characterizing Part specified features solved.

Die Eigenschaften und Vorteile, die mit einer derartigen Vorrichtung sowie den Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 6 und 7 erreicht werden, entsprechen den im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 3 beschriebenen Eigenschaften und Vorteilen.The properties and advantages with such Device and the training according to the Claims 6 and 7 are achieved, correspond to the Connection with the method according to claims 1 to 3 described properties and advantages.

Bei einer praktischen Ausgestaltung der Erfindung, die bei einer als Drehmaschine ausgebildeten Werkzeugmaschine angewandt wird, umfaßt die Werkstückaufnahme einen Futterkörper mit darin geführten Spannbacken. Die Vorspanneinrichtung besteht aus Federnkörpern, die sich auf den Spannbacken einerseits und dem Futterkörper andererseits abstützen. In a practical embodiment of the invention, the in a machine tool designed as a lathe is applied, includes the workpiece holder a chuck body with clamping jaws guided in it. The Biasing device consists of spring bodies, which are on the jaws on the one hand and the chuck body support on the other.

Dadurch wird erreicht, daß die Vorspannkraft in genau der gleichen Richtung wie die Spannkraft wirkt und auch an der gleichen Stelle wie die Spannkraft angreift. Somit werden die beim Einspannen des Werkstückes auftretenden Spannkräfte erhöht und die Gleitflächen in dem gleichen Verhältnis, wie es durch die Spannkräfte ausgelöst wird, mit Normalkräften beaufschlagt.This ensures that the preload is accurate in the same direction as the resilience and also at the same point as the clamping force. Thus, when clamping the workpiece occurring clamping forces increased and the sliding surfaces in the same ratio as it is due to the clamping forces is triggered, subjected to normal forces.

Bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung besteht die hydraulische Betätigungsvorrichtung aus einer über ein Getriebe mit den Spannbacken gekoppelten Betätigungsstange sowie einem mit der Betätigungsstange verbundenen Kolben, der in einem Doppelkammerzylinder geführt ist. Hierbei besteht die Meßeinrichtung für die hydraulische Spannarbeit aus einem Wegaufnehmer und einen Druckaufnehmer, die dem Doppelkammerzylinder zugeordnet sind, sowie aus einem Rechner.In one embodiment of the device hydraulic actuator from one over one Gearbox with actuating rod coupled to the jaws and one connected to the operating rod Piston that is guided in a double chamber cylinder is. Here is the measuring device for the hydraulic clamping work from a displacement transducer and a pressure transducer, the double chamber cylinder are assigned, as well as from a computer.

Mit Hilfe dieser Meßeinrichtung läßt sich die Spannarbeit in einfacher Weise berechnen und zwar über das Integral der Druckdifferenz Δp auf den Kolben, multipliziert mit der Fläche a des Kolbens über den Verschiebeweg s. Die Fläche des Kolbens wird hierbei als gegeben angenommen, so daß die von den Wegaufnehmern und Druckaufnehmern ermittelten Signale im Rechner unmittelbar zur Berechnung der Spannarbeit W ausgewertet werden können.The clamping work can be done with the help of this measuring device calculate in a simple way, using the Integral of the pressure difference Δp on the piston, multiplied by the area a of the piston over the Displacement s. The area of the piston is hereby assumed as given, so that those of the Displacement and pressure transducers ascertained signals directly in the computer to calculate the clamping work W can be evaluated.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der weiteren Beschreibung und der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht.Further developments and advantageous refinements of Invention result from the claims, the others Description and the drawing showing an embodiment illustrated.

In der Zeichnung zeigtIn the drawing shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine hydraulisch betätigte Werkstückaufnahme einer Drehmaschine. Fig. 1 shows a longitudinal section through a hydraulically operated workpiece holder of a lathe.

Fig. 2 ein Modell eines hydraulisch betätigten Spannfutters, Fig. 2 shows a model of a hydraulically-operated chuck,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Futterkörper einer einer Drehmaschine mit einer Vorspanneinrichtung nach der Erfindung, und Fig. 3 is a cross sectional view of a chuck body of a rotary machine with a prestressing device according to the invention, and

Fig. 4 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Spannkraft und der Spannarbeit. Fig. 4 is a graphical representation of the relationship between clamping force and clamping work.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine hydraulisch betätigte Werkstückaufnahme 10 einer Drehmaschine dargestellt. Eine Spindel 34 der Drehmaschine ist in Spindellagerungen 36 drehbar gelagert. Am rechten Ende der Spindel 34 befindet sich eine Werkstückaufnahme 10, bestehend aus einem mit der Spindel 34 fest verbundenen Futterkörper 18 sowie darin geführten Spannbacken 12. Die Spannbacken 12 sind in z. B. Doppel-T-Nuten des Futterkörpers 18 gelagert und radial verstellbar. Die Einstellung der Spannbacken 12 erfolgt mittels eines Getriebes 22, das kegelig ausgebildet ist und ebenfalls über Doppel-T-Nuten mit der Innenseite der Spannbacken 12 in Eingriff steht.In Fig. 1 is a longitudinal section through a hydraulically operated workpiece holder 10 of a lathe. A spindle 34 of the lathe is rotatably supported in spindle bearings 36 . At the right end of the spindle 34 there is a workpiece holder 10 , consisting of a chuck body 18 firmly connected to the spindle 34 and clamping jaws 12 guided therein. The jaws 12 are in z. B. double-T grooves of the chuck body 18 and radially adjustable. The clamping jaws 12 are adjusted by means of a gear 22 which is conical and also engages with the inside of the clamping jaws 12 via double-T grooves.

Durch eine Längsbewegung des Getriebes 22 nach rechts in der Zeichenebene werden die Spannbacken 12 geweitet, während sie in umgekehrter Richtung zusammengedrückt werden. Das Getriebe 22 ist über eine Betätigungsstange 24 mit einem Kolben 28 verbunden, der in einem Doppelkammerzylinder 26 geführt ist. Diese Doppelkammerzylinder 26 wird über Hydraulikleitungen 38 mit Hydraulikflüssigkeit einer nicht dargestellten Hydraulikquelle gespeist.A longitudinal movement of the gear 22 to the right in the plane of the drawing expands the jaws 12 while they are compressed in the opposite direction. The transmission 22 is connected via an actuating rod 24 to a piston 28 which is guided in a double chamber cylinder 26 . This double chamber cylinder 26 is fed via hydraulic lines 38 with hydraulic fluid from a hydraulic source, not shown.

Die Hydraulikleitungen 38 sind mit einem Druckaufnehmer 32 verbunden, welche den Differenzdruck Δp zwischen der einen und der anderen Kammer des Doppelkammerzylinders 26 erfaßt. Die Betätigungsstange 24 ist links in der Zeichnung noch aus dem Doppelkammerzylinder 26 herausgeführt. Dort befindet sich ein Wegaufnehmer 30, welcher den Verfahrweg s bestimmt. Die Signale der Wegaufnehmer 30 und Druckaufnehmer 32 gelangen zu einem hier nicht dargestellten Rechner, welcher die Spannarbeit W aus den gelieferten Werten des Verfahrweges s und der Druckdifferenz Δp ermittelt. Berücksichtigt wir hierbei noch die Fläche a des Kolbens 28, so daß sich folgende Berechnungsformel ergibt:The hydraulic lines 38 are connected to a pressure sensor 32 , which detects the differential pressure Δp between one and the other chamber of the double-chamber cylinder 26 . The actuating rod 24 is still led out of the double chamber cylinder 26 in the drawing. There is a displacement transducer 30 which determines the travel path s. The signals from the displacement transducers 30 and pressure transducers 32 arrive at a computer, not shown here, which determines the clamping work W from the supplied values of the travel s and the pressure difference Δp. If we also take into account the area a of the piston 28 , so that the following calculation formula results:

W = ∫Δp _* a _* dsW = ∫Δp _* a _* ds

Fig. 2 zeigt ein Modell eines hydraulisch betätigten Spannfutters, bei der sich die Darstellung der Werkstückaufnahme auf die Teile beschränkt, die an der Entstehung von Reibkräften beteiligt sind. Zu den Flächen, zwischen denen Reibkräfte auftreten, weisen Pfeile 1 bis 5. Fig. 2 shows a model of a hydraulically operated chuck, in which the representation of the workpiece holder is limited to the parts that are involved in the creation of frictional forces. Arrows 1 to 5 point to the surfaces between which frictional forces occur.

Bei guter Schmierung sind die Reibkräfte zwischen den Flächen 1, 2 und 3 relativ klein gegenüber denen zwischen den Flächen 4 und 5. Die letztgenannten Flächen ergeben sich aus der für den Hydraulikbetrieb notwendigen Kolbendichtung und der Zylinderdichtung. Bei einem Ansteigen der Reibkräfte zwischen den Flächen 1, 2 oder 3 wären Änderungen aufgrund der um Zehnerpotenzen höheren Reibkräfte zwischen den Flächen 4 und 5 kaum meßbar.With good lubrication, the frictional forces between surfaces 1 , 2 and 3 are relatively small compared to those between surfaces 4 and 5 . The latter areas result from the piston seal and the cylinder seal required for hydraulic operation. If the frictional forces between the surfaces 1, 2 or 3 increase , changes due to the frictional forces between the surfaces 4 and 5, which are higher by powers of ten, would hardly be measurable.

Durch die erfindungsgemäße Vorspanneinrichtung wird nun künstlich eine erhöhte Normalkraft auf die Flächen 1, 2 und 3 ausgeübt. Diese Normalkraft multipliziert mit dem Reibungsfaktor erhöht die Reibkraft, wenn sich der Reibungsfaktor aufgrund zunehmenden Verschleißes, nachlassender Schmierung oder zunehmender Verschmutzung erhöht.The pretensioning device according to the invention now artificially exerts an increased normal force on the surfaces 1, 2 and 3 . This normal force multiplied by the friction factor increases the friction force if the friction factor increases due to increasing wear, reduced lubrication or increasing contamination.

Die erwünschte Folge besteht darin, daß nun der Anteil der Reibkräfte zwischen den Flächen 1, 2 und 3 gegenüber den Anteilen der Reibkräfte zwischen den Flächen 4 und 5 zunimmt und damit meßtechnisch auswertbar ist. Somit läßt sich der Zusammenhang zwischen der Spannkraft und der Spannarbeit bei Zunahme der Reibkräfte an den Flächen 1, 2 und 3 bestimmen. The desired consequence is that the proportion of the frictional forces between the surfaces 1, 2 and 3 increases compared to the proportion of the frictional forces between the surfaces 4 and 5 and can thus be evaluated by measurement technology. Thus, the relationship between the clamping force and the clamping work can be determined with increasing friction forces on the surfaces 1, 2 and 3 .

Als Vorspanneinrichtung 14 sind in Fig. 2 zwei Alternativen dargestellt. Die eine Alternative zeigt ein Federelement 40, daß zwischen der Masse m2 und einem Widerlager angebracht ist. Mit diesem Federelement 40 wird ständig eine Vorspannkraft erzeugt, so daß eine andauernde meßtechnische Überwachung der Spannarbeit möglich ist.Two alternatives are shown in FIG. 2 as pretensioning device 14 . One alternative shows a spring element 40 that is attached between the mass m 2 and an abutment. With this spring element 40 , a biasing force is continuously generated, so that continuous monitoring of the tensioning work is possible.

Die andere Alternative zeigt ein Federlement 42, das zwischen der Masse m2 und einem Widerlager angebracht ist, im Gegensatz zum Federelement 40 aber nicht ständig an der Masse m2 anliegt. Mit dem Federlement 42 wird in bestimmten Zeitintervallen eine Vorspannkraft erzeugt, indem die Masse m2 entweder an das Federelement 42 herangefahren oder umgekehrt das Federelement 42 an die Masse m2 herangefahren wird.The other alternative shows a spring element 42 , which is attached between the mass m 2 and an abutment, but, in contrast to the spring element 40, is not constantly in contact with the mass m 2 . With the spring element 42 biasing force is generated at specific time intervals by the mass m 2 is either moved against the spring element 42 or vice versa, the spring member 42 to the mass m is moved. 2

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Futterkörper 18, wie z. B. Fig. 1 dargestellt ist. In der Zeichnung sind außerdem die drei Spannbacken 12 sowie ein Futterherz 44 erkennbar. Zwischen den Spannbacken 12 und dem Futterkörper 18 befindet sich die Vorspanneinrichtung 14 in Form von Federkörpern 40 oder 42. Diese können sich ständig oder bedarfsweise zwischen den Spannbacken 12 und dem Futterkörper 18 abstützen. An Stelle der Federkörper 42 kann auch ein elastischer Verformungsring eingesetzt werden. Fig. 3 shows a cross section through a chuck body 18 , such as. B. Fig. 1 is shown. In the drawing, the three jaws 12 and a chuck heart 44 can also be seen . Between the jaws 12 and the chuck body 18 is the biasing device 14 in the form of spring bodies 40 or 42 . These can be supported continuously or as required between the jaws 12 and the chuck body 18 . Instead of the spring body 42 , an elastic deformation ring can also be used.

Schließlich zeigt Fig. 4 noch eine graphische Darstellung des zeitlichen Zusammenhanges zwischen der Spannkraft Fsp und der Spannarbeit W. Außerdem ist noch der Verfahrdruck p angegeben, der sich hier mit der Spannarbeit W deckt. Wie die Zeichnung erkennen läßt, steigen die Spannarbeit W und der Verfahrdruck mit der Zeit aufgrund abnehmender Schmierung und zunehmender Verschmutzung an. Die Spannkraft Fsp nimmt dagegen ab. Man kann nun, wie in der Zeichnung angedeutet, eine Schwelle festlegen, bei deren Überschreitung durch die Spannarbeit W ein Signal ausgelöst wird. Die Schwelle entspricht dann einem Wert der Spannkraft Fsp, bei dem eine sichere Einspannung der Werkstücke nicht mehr gewährleistet ist.Finally, FIG. 4 also shows a graphical representation of the temporal relationship between the clamping force Fsp and the clamping work W. In addition, the travel pressure p is also given, which coincides with the clamping work W. As the drawing shows, the clamping work W and the travel pressure increase over time due to decreasing lubrication and increasing contamination. The tension force Fsp, however, decreases. One can now, as indicated in the drawing, define a threshold which, when exceeded, causes a signal to be triggered by the clamping work W. The threshold then corresponds to a value of the clamping force Fsp at which a secure clamping of the workpieces is no longer guaranteed.

Nach erfolgter Wartung der Werkstückaufnahme, also Reinigung und Schmierung der Gleitflächen, ist eine geringere Spannarbeit W aufzubringen, so daß praktisch wieder ein Zustand erreicht ist, der den linken Kurvenästen entspricht. After maintenance of the workpiece holder, Cleaning and lubricating the sliding surfaces is one less clamping work W to apply, so that practical again a state is reached that the left Corresponds to curve branches.

Bei dem soweit beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde davon ausgegangen, als Kriterium zur Auslösung eines Signals die Spannarbeit heranzuziehen. Es ist aber auch möglich, nur den Verfahrdruck p und/oder den Verfahrweg als Parameter heranzuziehen, um in der nach der Erfindung gewünschten Weise ein Wartungssignal bei Überschreiten eines Schwellwertes auszulösen.In the embodiment described so far Invention was assumed as a criterion for Triggering a signal to use the clamping work. However, it is also possible to use only the travel pressure p and / or use the travel path as a parameter in order to in the manner desired according to the invention Maintenance signal when a threshold value is exceeded trigger.

Claims

1. A method for monitoring the clamping force of machine tools, in particular lathes, which comprise a hydraulically operated workpiece holder with movable clamping jaws, characterized in that the clamping jaws are acted upon by a preload force, that the hydraulic clamping work is determined or the travel pressure or the travel path is measured and that a signal is triggered when a predetermined threshold value of the clamping work or the printing or the travel path is exceeded.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the jaws continuously with the Preload are applied and that the Clamping work or the travel pressure or the travel path can also be measured continuously.

3. The method according to claim 1, characterized in that the jaws only in predetermined Time intervals with the preload force and that the clamping work or the travel pressure or the travel distance is determined in these time intervals or be measured.

4. The method according to claim 3, characterized in that the amount of preload with which the Clamping jaws is applied, is dimensioned so that it the nominal value of the clamping force for clamping a workpiece corresponds.

5. Device for monitoring the clamping force of machine tools, in particular lathes, which comprise a hydraulically operated workpiece holder ( 10 ) with movable clamping jaws ( 12 ), characterized in that a biasing device ( 14 ) is coupled to the clamping jaws ( 12 ) and that a measuring device ( 16 ) for the hydraulic clamping work and / or a measuring device ( 32 ) for the travel pressure and / or a measuring device ( 30 ) for the travel path are provided, to which a signal transmitter is connected which triggers a signal when a predetermined threshold value is exceeded.

6. The device according to claim 5, characterized in that the biasing device ( 14 ) is constantly coupled to the jaws ( 12 ) and that the measuring device ( 16 ) for the hydraulic clamping work and / or the travel pressure and / or the travel path are constantly active.

7. The device according to claim 5, characterized in that the biasing device ( 14 ) is coupled at predetermined time intervals with the jaws ( 12 ) and that the measuring devices ( 30, 32 ) for the hydraulic clamping work during the coupling of the biasing device ( 14 ) with the Jaws ( 12 ) is active.

8. The device according to one or more of claims 5 and 7, wherein the machine tool is designed as a lathe, in which the workpiece holder ( 10 ) comprises a chuck body ( 18 ) with clamping jaws ( 12 ) guided therein, characterized in that the prestressing device is on the jaws ( 12 ) on the one hand and the chuck body ( 18 ) on the other hand supporting spring bodies ( 14 ).

9. The device according to claim 8, wherein a hydraulic actuating device ( 20 ) via a gear ( 22 ) with the clamping jaws ( 12 ) coupled actuating rod ( 24 ) and with the actuating rod ( 24 ) connected and guided in a double chamber cylinder ( 26 ) piston ( 28 ), characterized in that the measuring device ( 16 ) for the hydraulic clamping work consists of the displacement transducer ( 30 ) associated with the double chamber cylinder ( 26 ) and a differential pressure transducer (threshold transducer) ( 32 ) and a computer.