EP3774140A1 - Spannbacken, spanneinsatz sowie spannfutter - Google Patents

Spannbacken, spanneinsatz sowie spannfutter

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Publication number
EP3774140A1
EP3774140A1 EP20717798.1A EP20717798A EP3774140A1 EP 3774140 A1 EP3774140 A1 EP 3774140A1 EP 20717798 A EP20717798 A EP 20717798A EP 3774140 A1 EP3774140 A1 EP 3774140A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clamping
jaw
pocket
clamping jaw
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
EP20717798.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Stangl
Christian Neubauer
Andreas Dolpp
Fabian Baur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Roehm GmbH Darmstadt
Original Assignee
Roehm GmbH Darmstadt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Roehm GmbH Darmstadt filed Critical Roehm GmbH Darmstadt
Publication of EP3774140A1 publication Critical patent/EP3774140A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/16—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable moving radially
    • B23B31/1627—Details of the jaws
    • B23B31/16279—Fixation on the master jaw
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/002—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders
    • B23Q17/005—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders by measuring a force, a pressure or a deformation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2231/00—Details of chucks, toolholder shanks or tool shanks
    • B23B2231/26—Detection of clamping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/128—Sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2270/00—Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/06—Use of elastic deformation

Definitions

  • the invention relates to a clamping jaw for a chuck, with a
  • Jaw body on which at least one jaw step is formed with a T-shaped step head formed by two lateral grooves for holding a clamping insert that can be inserted into the lateral grooves.
  • the invention also relates to a clamping insert and a chuck.
  • the clamping force of a clamping device such as a chuck is subject to various disturbance variables during operation, namely in particular centrifugal forces, effective friction or wear. Therefore, despite the known actuating force, the clamping force acting on the tool or workpiece to be clamped is never exactly known, which is disadvantageous with regard to the operation of the
  • Clamping device as insufficient clamping force can lead to the clamped object being thrown away. Furthermore, the processing accuracy can suffer, since too high a clamping force can lead to deformation and, in case of doubt, too low a clamping force does not guarantee the position security.
  • a threaded hole is provided in the carrier jaw, which is used to receive a locking screw, which with its head secures the interchangeable jaw against the carrier jaw.
  • the threaded hole is in a stage of
  • the invention is based on the object of designing a clamping jaw of the type mentioned at the beginning in such a way that the clamping force actually acting can be precisely determined.
  • the object of the invention is furthermore to provide a clamping insert which promotes a more precise measurement of the clamping force and to provide an improved chuck.
  • the part of the task relating to the clamping jaw is achieved in a clamping jaw of the type mentioned in that the outside leg of the T-shaped step head is designed as a bending beam with a sensor location on the outside for the arrangement of a sensor. It is therefore possible that the sensor provided for detecting the clamping force is arranged directly at the clamping point and the acting clamping force can be measured there, without the falsifications that occur in
  • Measurements in the power transmission chain are closer to the location of the generation of the actuation force. It is also important that the sensor is on the outside leg of the T-shaped one, which is designed as a bending beam
  • Stepped head is positioned, since a defined bend occurs when a workpiece or a tool is clamped, as a result of which the top of the contact surface is stretched, from which the acting clamping force can be determined directly.
  • a slot is formed below the T-shaped step head in order to enable a homogeneous flow of force with a force acting uniformly on the bending beam.
  • the sensor point is formed from a pocket in which the sensor is arranged.
  • the formation of the pocket in the bending beam has the effect that the power transmission chain is introduced from the clamping insert via the edge area of the outside leg into the stepped head of the clamping jaw, which promotes the longitudinal expansion on the side of the bending beam facing the clamping insert and thus measuring the effective clamping force more easily can be.
  • a passage opening into the pocket is formed in the jaw step for the passage of a data line and / or a power supply line. It is necessary that the measured value recorded by the sensor is also evaluated accordingly and the
  • Machine control can be made available to ensure the required security, including the data line and the
  • Energy supply lines are provided, which can be guided through the passage, which is preferably designed as a bore, from the area of the pocket into regions of the clamping jaw that are remote from the pocket.
  • the senor is designed as a strain gauge, in particular if the strain gauge is formed as a metal strain gauge that is welded into the pocket with arranged over the passage
  • the pocket that receives the sensor is closed by a cover, which can preferably only be removed by destroying it.
  • the sensor can be formed by a pressure sensor element consisting of a ring with an attached thin-walled membrane that carries the measuring structure.
  • the clamping jaw For a broader range of application of the clamping jaw, it is advantageous if several jaw steps are formed on the jaw body and / or the jaw body is designed as a step reversal jaw.
  • This makes it possible to clamp a wide variety of objects in a simple manner, both in internal clamping and in external clamping, whereby the diameter of the workpiece or tool to be clamped can vary within wide limits, since a quick diameter adjustment is possible due to the multiple jaw step, without the detection of the clamping force losing accuracy, since each jaw step has the design with the sensor assigned to the bending beam, that is to say, in the case of a clamping jaw with several jaw steps, correspondingly more
  • Cross-section is compressed at through voltage.
  • Jaw body a first receptacle for an electronics housing is provided, which is connected to the pocket via the passage, and that a second receptacle for an energy store is provided in the jaw body, which is connected to the pocket via the passage.
  • the clamping jaw is thus designed as a self-sufficient unit that can also be completely replaced in a simple manner. It should be noted that the
  • Electronics housing in particular also accommodates the corresponding components for detecting the clamping force and forwarding, namely in particular a carrier board with a microprocessor, connections for supplying and evaluating the strain gauge and additional sensors, for example for detecting the speed and / or temperature.
  • evaluation and / or transmission electronics can be assigned to the housing in order to convert the data recorded by the sensor as raw data or to make it available wirelessly to the machine control of a machine tool in a correspondingly prepared manner.
  • the energy supply for this is provided by the energy store, which is usually formed by a rechargeable battery, that is, an accumulator.
  • the arrangement of a first receptacle and second receptacle is variable and based on space requirements.
  • the design is made so that the grooves inclined and / or bores for receiving bolts for the step head
  • Workpiece support are formed.
  • the inclination of the grooves causes a pull-down as soon as a workpiece or a tool is clamped with the clamping insert, while precise positioning is made possible by the bolt for the workpiece support.
  • Guide strips is inserted into the lateral grooves, which has a counter pocket on the side opposite the pocket, including the
  • Design of the clamping insert promotes a force transmission to the outside leg of the bending beam at its edge areas in order to achieve greater deflection.
  • the part of the object relating to the clamping insert is achieved by a clamping insert in which a counter-pocket is formed on the inside of the base arm centrally between the side arm, the dimensions of which are matched to those of the pocket.
  • FIG. 1 shows a perspective illustration of a chuck with a workpiece clamped in external clamping, with a workpiece that is symbolically shown and can be assigned to the machine tool
  • FIG. 2 shows a representation of the chuck corresponding to FIG. 1, shown without the workpiece
  • FIG. 3 shows a representation of the chuck corresponding to FIG. 1 with the workpiece clamped in internal clamping
  • FIG. 4 shows a representation of the chuck without the workpiece corresponding to FIG.
  • FIG. 5 shows a representation corresponding to FIG. 2 with the representation in FIG.
  • FIG. 6 shows a plan view of the chuck with the workpiece clamped in external clamping according to FIG. 1,
  • FIG. 7 shows the section VII-VII from FIG. 6,
  • Clamping jaw, 9 shows a view of an isolated clamping jaw alignment from the direction of the arrow IX from FIG. 10,
  • FIG. 11 shows the section XI-XI from FIG. 7
  • FIG. 12 shows the detail XII from FIG. 11
  • FIG. 13 shows a representation corresponding to FIG. 10 with a different one
  • FIG. 14 shows a perspective view of the clamping jaw from FIG. 13;
  • FIG. 15 shows a clamping jaw optimized for through voltage for the application of the pressure bolt principle,
  • FIG. 16 shows a representation corresponding to FIG. 13 with a
  • FIG. 17 shows a pressure sensor made from a ring with an attached
  • a chuck 1 which has a chuck body 2, in the radial evenly distributed over the circumference
  • Jaw guides 3 clamping jaws 4 are arranged. In the embodiment shown, three radial jaw guides 3 with correspondingly inserted three clamping jaws 4 are shown, but with a different number of radial jaw guides 3 with associated clamping jaws 4 is also possible, in particular a chuck 1 with two
  • the chuck 1 is assigned in normal use to the work spindle of a machine tool, the machine tool providing the rotating drive of the chuck 1 and providing the actuating force for
  • the receiving unit 5 shown in FIG. 1 is generally part of the machine tool for receiving data to be transmitted wirelessly from the clamping jaws 4 inserted in the chuck 1.
  • the clamping jaws 4 themselves are shown in detail in Figure 8 and have a jaw body 6 on which at least one jaw step 7 is formed, with a T-shaped step head 9 formed by two lateral grooves 8 for folding one insertable into the lateral grooves
  • Clamping insert 10 In the exemplary embodiment shown, three of the jaw steps 7 are shown, whereby a different number is also possible here, i.e. a clamping jaw 4 with only one jaw step 7, with two jaw steps 7 or with four or five jaw steps 7 can be implemented can, depending on the requirements of the required clamping ratios.
  • the grooves 8 on the step head 9 are designed inclined to a
  • bores 11 for receiving bolts 12 or pins for the workpiece support are also formed on the stepped head 9.
  • the jaw body 6 of the clamping jaw 4 is designed as a stepped reversible jaw, that is, in a simple manner, a change between the external clamping shown in FIG. 1 to that from the Figure 3 apparent internal tension by simply turning the
  • FIG. 14 shows a clamping jaw 4, which is optimized with regard to its suitability for the through voltage with an alternative clamping insert 10 with a strain gauge 18 which is inserted laterally in a receptacle 32 and together with the loaded cross-section in the manner of
  • outside leg 13 of the T-shaped step head 9 is designed as a bending beam 14, with a sensor point 15 for the
  • the sensor point 15 is formed from a pocket 17 in which the sensor 16 is arranged.
  • the sensor 16 itself is formed as a strain gauge 18, in particular a metal strain gauge, which is welded into the pocket 17, the contacting surfaces being arranged over a passage 19 which is provided for the passage of a data line and / or a power supply line.
  • a slot 20 is formed below the T-shaped step head 19.
  • FIGS. 16 and 17 An alternative with regard to the design of the sensor is shown in FIGS. 16 and 17 with a pressure sensor element 33, which consists of a ring 34 with a thin-walled 35 that carries the measuring structure.
  • FIG. 8 shows the three jaw stages 7 shown assigned
  • the clamping inserts 10 are secured by securing means, in particular at least one each Screw secured against being thrown out in the event that no
  • Bending bar 14 the outside leg 13 of the T-shaped stepped head 9 forming the bending bar 14 is bent in a defined manner, namely stretched, which also acts on the metal strain gauges 18, which causes a change in resistance or tension proportional to the tension force acting.
  • the slot 20 below the T-shaped step head 9 causes an undisturbed, homogeneous flow of force.
  • a cover 25 which is preferably only removed destructively.
  • a first receptacle 26 for an electronics housing 27 is provided in the jaw body 6, which is connected to the pocket 17 via the passage 19, and that in the jaw body 6 a second receptacle 28 for a
  • FIG. 13 shows the possibility of interchanging the arrangement of the first and second receptacles 26, 28 and, in particular, of forming the first receptacle 26 in the area of the toothing.
  • the data captured by the metal strain gauge 18 can thus be fed to the electronics housing 27, in which the required electronic components for data capture and evaluation are accommodated, the raw data or processed data from the sensor 16 being made available without contact via the receiving unit 5 of the machine tool will.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannbacke für ein Spannfutter (1), mit einem Backenkörper (6), an dem mindestens eine Backenstufe (7) ausgebildet ist mit einem durch zwei seitliche Nuten (8) gebildeten T-förmigen Stufen köpf (9) zum Halten eines in die seitlichen Nuten (8) einführbaren Spanneinsatzes (10). Der außenseitige Schenkel (13) des T-förmigen Stufenkopfes (9) ist als Biegebalken (14) ausgebildet mit einer an der Außenseite ausgebildeten Sensorstelle (15) für die Anordnung eines Sensors (16). Die Erfindung betrifft weiterhin einen Spanneinsatz und ein Spannfutter.

Description

Spannbacken, Spanneinsatz sowie Spannfutter
Die Erfindung betrifft eine Spannbacke für ein Spannfutter, mit einem
Backenkörper, an dem mindestens eine Backenstufe ausgebildet ist, mit einem durch zwei seitliche Nuten gebildeten T-förmigen Stufenkopf zum Halten eines in die seitlichen Nuten einführbaren Spanneinsatzes. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Spanneinsatz sowie ein Spannfutter.
Die Spannkraft eines Spannmittels wie eines Spannfutters unterliegt im Betrieb diversen Störgrößen, nämlich insbesondere Fliehkräften, wirkender Reibung oder Verschleiß. Daher ist trotz der bekannten Betätigungskraft die auf das einzuspannende Werkzeug oder Werkstück wirkende Spannkraft nie genau bekannt, was nachteilig ist im Hinblick auf den Betrieb des
Spannmittels, da eine unzureichende Spannkraft dazu führen kann, dass der eingespannte Gegenstand weggeschleudert wird. Des Weiteren kann die Bearbeitungsgenauigkeit leiden, da eine zu hohe Spannkraft zu einer Deformation führen kann und eine zu geringe Spannkraft im Zweifelsfall die Lagesicherung nicht gewährleistet.
Aus der DE 20 2013 104 141 U1 ist eine Spannbackenanordnung bekannt, bei der auf einer Trägerbacke eine Wechselbacke auswechselbar
angeordnet ist, wobei die U-förmig gestaltete Wechselbacke in
gegenüberliegenden Nuten der Trägerbacke angeordnet ist, und in der Trägerbacke eine Gewindebohrung bereitgestellt ist, die der Aufnahme einer Sicherungsschraube dient, die mit ihrem Kopf die Wechselbacke gegenüber der Trägerbacke sichert. Die Gewindebohrung ist in einer Stufe der
Trägerbacke ausgebildet, in dem der Wechselbacke zuweisenden Bereich, dessen Nutzung durch die Gewindebohrung entsprechend festgelegt ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannbacke der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die tatsächlich wirkende Spannkraft genau bestimmt werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin einen Spanneinsatz bereitzustellen, der eine genauere Messung der Spannkraft fördert sowie ein verbessertes Spannfutter bereitzustellen.
Der die Spannbacke betreffende Teil der Aufgabe wird bei einer Spannbacke der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der außenseitige Schenkel des T-förmigen Stufenkopfes als Biegebalken ausgebildet ist mit einer an der Außenseite ausgebildeten Sensorstelle für die Anordnung eines Sensors. Es ist also möglich, dass der zur Erfassung der Spannkraft vorgesehene Sensor unmittelbar an der Spannstelle angeordnet ist und dort die wirkende Spannkraft gemessen werden kann, ohne Verfälschungen, die bei
Messungen in der Kraftübertragungskette näher zum Ort der Erzeugung der Betätigungskraft liegen. Bedeutsam ist weiterhin, dass der Sensor auf dem als Biegebalken ausgestalteten außenseitigen Schenkel des T-förmigen
Stufenkopfes positioniert ist, da so beim Einspannen eines Werkstücks oder eines Werkzeugs eine definierte Biegung auftritt, wodurch die Oberseite der Anlagefläche gedehnt wird, aus der unmittelbar die wirkende Spannkraft bestimmt werden kann. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, dass ein Schlitz unterhalb des T- förmigen Stufenkopfes ausgebildet ist, um so einen homogenen Kraftfluss mit gleichmäßig auf den Biegebalken wirkender Kraft zu ermöglichen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Sensorstelle aus einer Tasche gebildet ist, in der der Sensor angeordnet ist. Die Ausbildung der Tasche in dem Biegebalken bewirkt dabei, dass die Kraftübertragungskette von dem Spanneinsatz über den randseitigen Bereich des außenseitigen Schenkels in den Stufenkopf der Spannbacke eingeleitet wird, was die Längsdehnung auf der dem Spanneinsatz zugewandten Seite des Biegebalkens fördert und so einfacher die wirkende Spannkraft gemessen werden kann.
Bevorzugt ist weiterhin, dass ein in die Tasche mündender Durchgang in der Backenstufe ausgebildet ist zur Durchleitung einer Datenleitung und/oder einer Energieversorgungsleitung. Es ist erforderlich, dass der durch den Sensor erfasste Messwert auch entsprechend ausgewertet und der
Maschinensteuerung zur Gewährleistung der geforderten Sicherheit zur Verfügung gestellt werden kann, wozu die Datenleitung und die
Energieversorgungsleitung vorgesehen sind, die durch den vorzugsweise als Bohrung gestalteten Durchgang von dem Bereich der Tasche in von der Tasche entfernte Bereiche der Spannbacke geführt werden können.
Aufgrund der Gestaltung des Stufenkopfes mit einem Biegebalken ist es bevorzugt, wenn der Sensor als Dehnmessstreifen gebildet ist, insbesondere wenn der Dehnmessstreifen als Metall-DMS gebildet ist, der in der Tasche aufgeschweißt ist mit über dem Durchgang angeordneten
Kontaktierungsflächen. In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig erwiesen, wenn die den Sensor aufnehmende Tasche durch eine Abdeckung verschlossen ist, die vorzugsweise nur durch Zerstörung entfernt werden kann. Alternativ kann der Sensor durch ein Drucksensorelement gebildet sein bestehend aus einem Ring mit einer aufgesetzten dünnwandigen Membran, die die Messstruktur trägt.
Für einen breiteren Anwendungsbereich der Spannbacke ist es günstig, wenn mehrere Backenstufen an dem Backenkörper ausgebildet sind und/oder der Backenkörper als Stufen-Umkehrbacke gestaltet ist. Damit ist es möglich, in einfacher Weise unterschiedlichste Gegenstände zu spannen, und zwar sowohl in Innenspannung als auch in Außenspannung, wobei der Durchmesser des zu spannenden Werkstücks oder Werkzeugs in weiten Grenzen variieren kann, da infolge der mehrfach vorgesehenen Backenstufe eine schnelle Durchmesseranpassung möglich ist, ohne dass die Erfassung der Spannkraft an Genauigkeit verliert, da jede Backenstufe die Gestaltung mit dem den Biegebalken zugeordneten Sensor aufweist, also bei einer Spannbacke mit mehreren Backenstufen auch entsprechend mehrere
Sensoren zur unmittelbaren Erfassung der Spannkraft an der Spannstelle zur Verfügung stehen. Eine Spannung mit Durchgangsspannung ist mit dieser Spannbacke gleichfalls möglich, wobei ergänzend ein Metall- Dehnmessstreifen in einer Aufnahme eingesetzt sein kann und unter
Anwendung des Druckbolzen-Prinzips zusammen mit dem belasteten
Querschnitt bei Durchgangsspannung gestaucht wird.
Die Gestaltung der Spannbacke ist weiterhin so getroffen, dass im
Backenkörper eine erste Aufnahme für ein Elektronikgehäuse vorgesehen ist, die über den Durchgang mit der Tasche verbunden ist, und dass im Backenkörper eine zweite Aufnahme für einen Energiespeicher vorgesehen ist, die über den Durchgang mit der Tasche verbunden ist. Die Spannbacke ist damit als autarke Einheit gestaltet, die in einfacher Weise auch komplett ausgetauscht werden kann. Zu beachten ist dabei, dass das
Elektronikgehäuse insbesondere auch die zur Erfassung der Spannkraft und Weitermeldung entsprechende Bauteile aufnimmt, nämlich insbesondere eine Trägerplatine mit einem Mikroprozessor, Anschlüssen zur Versorgung und Auswertung des Dehnmessstreifens und zusätzlichen Sensoren beispielsweise zur Erfassung der Drehzahl und oder der Temperatur. Des Weiteren kann eine Auswerte- und/oder Sendeelektronik dem Gehäuse zugeordnet sein, um die durch den Sensor erfassten Daten als Rohdaten oder entsprechend aufbereitet kabellos der Maschinensteuerung einer Werkzeugmaschine zur Verfügung stellen zu können. Die Energieversorgung dafür erfolgt durch den Energiespeicher, der in der Regel durch eine wiederaufladbare Batterie, also einen Akkumulator gebildet ist. Die
Anordnung einer ersten Aufnahme und zweite Aufnahme ist dabei variabel und am Platzbedarf orientiert.
Weiterhin ist die Gestaltung so getroffen, dass in dem Stufenkopf die Nuten geneigt und/oder Bohrungen zur Aufnahme von Bolzen für die
Werkstückauflage ausgebildet sind. Die Neigung der Nuten bewirkt einen Niederzug, sobald mit dem Spanneinsatz ein Werkstück oder ein Werkzeug gespannt wird, während durch den Bolzen für die Werkstückauflage eine genaue Positionierung ermöglicht wird.
Bevorzugt ist weiterhin, wenn ein U-förmiger Spanneinsatz mit
Führungsleisten in die seitlichen Nuten eingesetzt ist, der auf der der Tasche gegenüberliegenden Seite eine Gegentasche aufweist, also auch die
Gestaltung des Spanneinsatzes eine Kraftübertragung auf die außenseitigen Schenkel des Biegebalkens an dessen Randbereichen fördert, um so eine stärkere Durchbiegung zu erzielen.
Der den Spanneinsatz betreffende Teil der Aufgabe wird gelöst durch einen Spanneinsatz, bei dem auf der Innenseite des Basisschenkels mittig zwischen den Seitenschenkel eine Gegentasche ausgebildet ist, deren Abmessungen auf die der Tasche abgestimmt sind.
Der das Spannfutter betreffende Teil der Aufgabe wird durch ein Spannfutter gelöst, das gleichmäßig über den Umfang verteilte radiale Backenführungen für die vorstehend geschilderten Spannbacken aufweist. Im Folgenden wird die Erfindung an der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Spannfutters mit einem in Außenspannung eingespannten Werkstück, mit symbolisch dargestellter, der Werkzeugmaschine zuzuordnender
Empfangseinheit,
Fig. 2 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung des Spannfutters, gezeigt ohne das Werkstück,
Fig. 3 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung des Spannfutters mit dem in Innenspannung gespannten Werkstück,
Fig. 4 eine der Figur 3 entsprechende Darstellung des Spannfutters ohne das Werkstück,
Fig. 5 eine der Figur 2 entsprechende Darstellung mit dem in
Durchgangsspannung gespannten Werkstück, Fig. 6 eine Draufsicht auf das Spannfutter mit dem in Außenspannung gespannten Werkstück gemäß Figur 1 ,
Fig. 7 den Schnitt Vll-Vll aus Figur 6,
Fig. 8 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer isolierten
Spannbacke, Fig. 9 eine Ansicht einer isolierten Spannbackenausrichtung aus Richtung des Pfeiles IX aus Figur 10,
Fig. 10 den Schnitt X-X aus Figur 9,
Fig. 11 der Schnitt XI-XI aus Figur 7, Fig. 12 das Detail XII aus Figur 11 ,
Fig. 13 eine der Figur 10 entsprechende Darstellung mit abweichender
Anordnung von der ersten Aufnahme und der zweiten
Aufnahme,
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung der Spannbacke aus Figur 13 Fig. 15 eine für die Durchgangsspannung optimierte Spannbacke für die Anwendung des Druckbolzen-Prinzip,
Fig. 16 eine der Figur 13 entsprechende Darstellung mit einem
alternativ geformten Sensor, und
Fig. 17 ein Drucksensor aus einem Ring mit einer aufgesetzten
Membran.
In der Figur 1 ist ein Spannfutter 1 dargestellt, das einen Futterkörper 2 aufweist, in dem in gleichmäßig über den Umfang verteilten radialen
Backenführungen 3 Spannbacken 4 angeordnet sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei radiale Backenführungen 3 mit entsprechend eingesetzten drei Spannbacken 4 gezeigt, wobei aber eine andere Anzahl von radialen Backenführungen 3 mit zugeordneten Spannbacken 4 gleichfalls möglich ist, insbesondere auch ein Spannfutter 1 mit zwei
Spannbacken 4 oder 4, 5 oder 7 Spannbacken 4. Das Spannfutter 1 wird im Regeleinsatz in üblicher weise der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine zugeordnet, wobei durch die Werkzeugmaschine der drehende Antrieb des Spannfutters 1 erfolgt und die Bereitstellung der Betätigungskraft zur
Erzeugung der gewünschten Spannkraft. Die in der Figur 1 dargestellte Empfangseinheit 5 ist dabei in der Regel Teil der Werkzeugmaschine zum Empfangen kabellos zu übertragener Daten aus den im Spannfutter 1 eingesetzten Spannbacken 4.
Die Spannbacken 4 selber sind detailliert in Figur 8 dargestellt und weisen einen Backenkörper 6 auf, an dem mindestens eine Backenstufe 7 ausgebildet ist, mit einem durch zwei seitliche Nuten 8 gebildeten T-förmigen Stufenkopf 9 zum Flalten eines in die seitlichen Nuten einführbaren
Spanneinsatzes 10. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei der Backenstufen 7 gezeigt, wobei auch hier gilt, dass eine abweichende Anzahl möglich ist, also auch eine Spannbacke 4 mit nur einer Backenstufe 7, mit zwei Backenstufen 7 oder mit vier oder fünf Backenstufen 7 realisiert werden kann, je nach den Anforderungen der erforderlichen Spannverhältnisse.
Die Nuten 8 an dem Stufenkopf 9 sind geneigt gestaltet, um eine
Niederzugskraft zu bewirken, sobald ein Werkstück oder ein Werkzeug eingespannt wird. Des Weiteren sind an dem Stufenkopf 9 auch Bohrungen 11 zur Aufnahme von Bolzen 12 oder Stiften für die Werkstückauflage ausgebildet.
Es ist darauf hinzuweisen, dass der Backenkörper 6 der Spannbacke 4 als Stufen-Umkehrbacke gestaltet ist, also in einfacher Weise ein Wechsel zwischen der in der Figur 1 dargestellten Außenspannung zu der aus der Figur 3 ersichtlichen Innenspannung durch einfaches Umdrehen der
Spannbacken 4 in den Backenführungen 3 des Spannfutters 1 möglich ist. Figur 14 zeigt eine Spannbacke 4, die hinsichtlich ihrer Eignung für die Durchgangsspannung optimiert ist mit einem alternativen Spanneinsatz 10 mit einem Dehnmessstreifen 18, der seitlich in einer Aufnahme 32 eingesetzt ist und zusammen mit dem belasteten Querschnitt nach Art des
Druckbolzen-Prinzips belastet und damit gestaucht wird.
Aus der Figur 8 ist insbesondere auch ersichtlich, dass der außenseitige Schenkel 13 des T-förmigen Stufenkopfes 9 als Biegebalken 14 ausgebildet ist, mit einer an der Außenseite ausgebildeten Sensorstelle 15 für die
Anordnung eines Sensors 16. Dabei ist die Sensorstelle 15 aus einer Tasche 17 gebildet, in der der Sensor 16 angeordnet ist. Der Sensor 16 selber ist als Dehnmessstreifen 18, insbesondere als Metall-Dehnmessstreifen gebildet, der in der Tasche 17 aufgeschweißt ist, wobei die Kontaktierungsflächen über einen Durchgang 19 angeordnet sind, der zur Durchleitung einer Datenleitung und/oder einer Energieversorgungsleitung bereitgestellt ist. Unterhalb des T-förmigen Stufenkopfes 19 ist ein Schlitz 20 ausgebildet.
Eine Alternative hinsichtlich der Ausbildung des Sensors ist in den Figuren 16 und 17 gezeigt mit einem Drucksensorelement 33, das aus einem Ring 34 mit einer dünnwandigen 35 besteht, die die Messstruktur trägt.
Die Figur 8 zeigt den drei dargestellten Backenstufen 7 zugeordnete
Spanneinsätze 10, die in die geneigt verlaufenden Nuten 8 eingeführt werden können, wobei die Spanneinsätzei 0 selber eine im Querschnitt U-förmige Gestalt aufweisen, wobei auf der Innenseite des Basisschenkels 21 mittig zwischen den Seitenschenkel 22 eine Gegentasche 23 ausgebildet ist, deren Abmessungen auf die der Tasche 17 abgestimmt ist. Die Spanneinsätze 10 sind durch Sicherungsmittel, insbesondere jeweils mindestens einer Schraube gegen Herausschleudern gesichert für den Fall, dass kein
Gegenstand eingespannt ist.
Erfolgt jetzt die Einspannung eines Werkstückes, wie aus der Figur 11 ersichtlich, so wird durch die durch die Gegentasche 23 gebildete
Aussparung in dem Spanneinsatz 10 und durch die Tasche 17 in dem
Biegebalken 14, der den Biegebalken 14 bildende außenseitigen Schenkel 13 des T-förmigen Stufenkopfes 9 definiert gebogen, nämlich gedehnt, was auch auf den Metall-, Dehnmessstreifen 18 wirkt, was einer zur wirkenden Spannkraft proportionaler Widerstands- bzw. Spannungsänderung hervorruft. Der Schlitz 20 unterhalb des T-förmigen Stufenkopfes 9 bewirkt dabei einen ungestörten, homogenen Kraftfluss.
Zu beachten ist weiterhin, dass zum Schutz des Sensors 16, die den Sensor 10 aufnehmende Tasche 17 durch eine Abdeckung 25 verschlossen ist, die vorzugsweise nur destruktiv entfernt werden. Schließlich ist auch ersichtlich, dass im Backenkörper 6 eine erste Aufnahme 26 für ein Elektronikgehäuse 27 vorgesehen ist, die über den Durchgang 19 mit der Tasche 17 verbunden ist, und dass im Backenkörper 6 eine zweite Aufnahme 28 für einen
Energiespeicher 29, insbesondere eine elektrische Speicherzelle wie einen Akkumulator oder einen Kondensator, vorgesehen ist, die gleichfalls mit dem Durchgang 19 der Tasche 17 verbunden ist (Fig. 10). Figur 13 zeigt dabei die Möglichkeit, die Anordnung der ersten und zweiten Aufnahmen 26, 28 zu vertauschen und insbesondere die erste Aufnahme 26 im Bereich der Verzahnung auszubilden. Die durch den Metall- Dehnmessstreifen 18 erfassten Daten können dadurch dem Elektronikgehäuse 27 zugeführt werden, in dem die erforderlichen Elektronik-Bauteil zur Datenerfassung und Auswertung aufgenommen sind, wobei die Rohdaten oder bearbeiteten Daten des Sensors 16 berührungslos über die Empfangseinheit 5 der Werkzeugmaschine zur Verfügung gestellt werden. Bezugszeichenliste
1 Spannfutter
2 Futterkörper
3 Backenführung
4 Spannbacke
5 Empfangseinheit
6 Backenkörper
7 Backenstufe
8 Nut
9 Stufenkopf
10 Spanneinsatz
11 Bohrung
12 Bolzen
13 Schenkel
14 Biegebalken
15 Sensorstelle
16 Sensor
17 Tasche
18 Dehnmessstreifen
19 Durchgang
20 Schlitz
21 Basisschenkel
22 Seitenschenkel
23 Gegentasche
24 Datenleitung/Energieversorgungsleitung
25 Abdeckung
26 erste Aufnahme
27 Elektronikgehäuse
28 zweite Aufnahme 29 Energiespeicher
30 Führungsleiste
31 Werkstück
32 Aufnahme
33 Drucksensorelement
34 Ring
35 Membran

Claims

Patentansprüche:
1. Spannbacke für ein Spannfutter (1 ) , mit einem Backenkörper (6), an dem mindestens eine Backenstufe (7) ausgebildet ist mit einem durch zwei seitliche Nuten (8) gebildeten T-förmigen Stufenkopf (9) zum Halten eines in die seitlichen Nuten (8) einführbaren Spanneinsatzes (10), dadurch gekennzeichnet, dass der außenseitige Schenkel (13) des T-förmigen Stufenkopfes (9) als Biegebalken (14) ausgebildet ist mit einer an der Außenseite ausgebildeten Sensorstelle (15) für die Anordnung eines Sensors (16).
2. Spannbacke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlitz (20) unterhalb des T-förmigen Stufenkopfes (9) ausgebildet ist.
3. Spannbacke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorstelle (15) aus einer Tasche (17) gebildet ist, in der der Sensor (16) angeordnet ist.
4. Spannbacke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein in die Tasche (17) mündender Durchgang (19) in der Backenstufe (7)
ausgebildet ist zur Durchleitung einer Datenleitung (24) und/oder einer Energieversorgungsleitung.
5. Spannbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) als Dehnmessstreifen (18) gebildet ist.
6. Spannbacke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Dehnmessstreifen (18) als Metall-DMS gebildet ist, der in der Tasche (17) aufgeschweißt ist mit über dem Durchgang (19) angeordneten
Kontaktierungsflächen.
7. Spannbacke nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die den Sensor (16) aufnehmende Tasche (17) durch eine
Abdeckung (25) verschlossen ist.
8. Spannbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Backenstufen (7) an dem Backenkörper (6) ausgebildet sind und/oder der Backenkörper (6) als Stufen-Umkehrbacke gestaltet ist.
9. Spannbacke nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Backenkörper (6) eine erste Aufnahme (26) für ein
Elektronikgehäuse (27) vorgesehen ist, die über den Durchgang (19) mit der Tasche (17) verbunden ist.
10. Spannbacke nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Backenkörper eine zweite Aufnahme für einen Energiespeicher vorgesehen ist, die über den Durchgang mit der Tasche verbunden ist.
11. Spannbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass an dem Stufenkopf (9) die Nuten geneigt (8) und/oder Bohrungen (11 ) zur Aufnahme von Bolzen (12) für die
Werkstückauflage ausgebildet sind.
12. Spannbacke nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass ein U-förmiger Spanneinsatz (10) mit
Führungsleisten (30) in die seitlichen Nuten (8) eingesetzt ist, der auf der der Tasche (17) gegenüberliegenden Seite eine Gegentasche (23) aufweist.
13. Spanneinsatz mit einer im Querschnitt U-förmigen Gestalt, dadurch
gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Basisschenkels (21 ) mittig zwischen den Seitenschenkeln (22) eine Gegentasche (23) ausgebildet ist, deren Abmessungen auf die der Tasche (17) abgestimmt sind.
14. Spannfutter mit einem Futterkörper (2), in dem in gleichmäßig über den
Umfang verteilten radialen Backenführungen (3) Spannbacken (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 angeordnet sind.
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