WO2005063437A1 - Werkzeughalter mit elektrostriktiven aktorenkörpern zur beeinflussung des rundlaufverhaltens des werkzeughalters - Google Patents

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WO2005063437A1
WO2005063437A1 PCT/EP2004/014648 EP2004014648W WO2005063437A1 WO 2005063437 A1 WO2005063437 A1 WO 2005063437A1 EP 2004014648 W EP2004014648 W EP 2004014648W WO 2005063437 A1 WO2005063437 A1 WO 2005063437A1
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tool holder
actuator body
tool
holder according
axis
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PCT/EP2004/014648
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Inventor
Franz Haimer
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Franz Haimer Maschinenbau Kg
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    • 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
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
    • 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
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • B23Q17/0971—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring mechanical vibrations of parts of the machine
    • B23Q17/0976—Detection or control of chatter

Definitions

  • Tool holder with electrostrictive actuator bodies to influence the concentricity of the tool holder
  • the present invention relates to a tool holder for a tool which can be rotated about an axis of rotation, in particular a drilling, milling, rubbing or grinding tool, the tool holder comprising a clamping shank which has a clamping arrangement for holding a holding shank of the tool in an end-side shank region.
  • Such tool holders in particular tool holders with a receiving opening that is central to the axis of rotation for receiving the holding shank of the tool, in which clamping surfaces are provided on the peripheral surface of the receiving opening for press-fit holding of the holding shank of the tool are generally known in industry and in the specialist literature.
  • the known tool holders generally have a certain axial length, which basically makes them susceptible to externally excited vibrations, which can be excited by a variety of sources.
  • numerous cutting tools which are provided for clamping in such a tool holder, have at least one cutting edge on their outer surface or a plurality of cutting edges evenly distributed over their circumference, so that at least one cutting edge periodically enters the workpiece body during a tool revolution to take off from this one span.
  • a cutting edge entry into the material With such a cutting edge entry into the material, a reaction of force on the cutting edge is associated, since this changes more or less suddenly from a non-cutting into a cutting state.
  • the periodicity of such power surges depends on the number of cutting edges present and the number of revolutions of the tool and thus the tool holder.
  • other vibration influences are also known, such as those caused by a cutting tool that is not adapted to a particular tool. speed can be obtained, for example by rattling a milling cutter.
  • the tool holder can be excited to torsion vibrations about its ideal axis of rotation or / and to longitudinal vibrations in a plane containing the axis of rotation. Mixed forms of such vibrations are also conceivable.
  • the object of the present invention is achieved by a generic tool holder which has at least one actuator body made of electrostrictive material on an axial longitudinal section with respect to the axis of rotation and which changes its length dimension in at least one spatial direction while changing an electrical potential acting on it, the actuator body
  • An electrical potential can be applied to the axial longitudinal section in a force transmission relationship with the tool holder in such a way that the actuator body exerts a force on the tool holder when its length dimension changes.
  • electrostrictive material should be understood to mean any material that changes its length dimension in at least one spatial direction when an electrical voltage or an electrical potential acting on the material changes.
  • the concentricity behavior can basically be changed in two different ways, namely static or dynamic.
  • the two types of influencing the concentricity of the tool holder can also be used in combination.
  • An advantageous change in the static concentricity can be obtained by the at least one actuator body in that the force exerted by the actuator body on the tool holder when it changes in length causes a change in the shape of the tool holder.
  • the change in shape of the tool holder can be such that a potential imbalance that may be present is reduced or completely eliminated, i.e. by subjecting the actuator body to an electrical potential.
  • the tool holder can be deliberately deformed by the actuator body in such a way that the mass of the tool holder, including the clamped tool, is distributed as symmetrically as possible around the ideal axis of rotation in a deformed state of the actuator body. This also makes it possible to compensate for those uneven mass distributions which can be caused by differently designed or undesirably deformed tools which are clamped in the tool holder.
  • an advantageous change in the dynamic runout behavior can be obtained by destructive resonance.
  • the actuator body is periodically acted upon with a suitably selected electrical potential such that on the tool holder a counter-oscillation in phase opposition to the undesirably excited oscillation is generated.
  • Vibration and counter-vibration on the same tool holder additively overlap, so that there is a reduction or even cancellation of the undesired vibration excited by the tool holder operation.
  • the actuator body is formed from a material that changes its length dimension in at least one spatial direction when the electrical potential acting on it changes, then this should not rule out the fact that when the electrical potential acting changes, too sets a change in a length dimension in a second, orthogonal spatial direction. Finally, it should also not be ruled out that length dimensions of the actuator body change in three spatial directions orthogonal to one another under the influence of an electrical potential acting on it, as is the case, for example, for comparison in the case of thermal expansion or shrinkage.
  • CNT carbon nanotubes
  • CNT tubular carbon fibers with a diameter in the nanometer range, which change when an electrical voltage is applied or changed to them
  • the advantage of such carbon nanotubes lies in the low electrical voltage required to change their length, in the large change in length that can be achieved per unit length of a fiber compared to piezo materials, and in their thermal and mechanical strength
  • This carbon nanotube is preferred as the material for the actuator body, but the use of further electrostrictive materials is also conceivable.
  • the at least one actuator body can be arranged such that it changes its length dimension in the axial direction of the tool holder while changing the electrical potential acting on it.
  • the axial direction here denotes a direction parallel to the axis of rotation of the tool holder.
  • the at least one actuator body for generating counter-vibrations counteracting an undesired torsional vibration for a desired destructive interference can be arranged such that it changes its length dimension in the circumferential direction of the tool holder while changing the electrical potential acting on it.
  • the at least one actuator body can, for example, coaxially surround the tool holder in the axial longitudinal section of its arrangement, so that a force can be exerted on the tool holder over its entire circumference.
  • the actuator body can be wrapped around the tool holder for this purpose.
  • the actuator body can be in contact with the tool holder on at least one side.
  • This touch contact is preferably designed such that the tool holder counteracts a change in a length dimension of the actuator body in the at least one spatial direction.
  • the actuator body is preferably in contact with the tool holder on at least two sides.
  • the actuator body with its axial end faces and / or with its peripheral end faces can rest against respective counter end faces of the tool holder. A particularly safe and loss-free transmission of force from the actuator body to the tool holder can be ensured by the actuator body being embedded in the tool holder.
  • Embedding in the sense of the present application denotes a state at which the actuator body protrudes into the tool holder, so that it is in contact with the tool holder on at least four sides, two of which lie opposite each other in pairs.
  • the actuator body can also be completely surrounded by the material forming the tool holder.
  • the actuator body can, according to a development of the invention, be connected to the tool holder at least in sections by adhesive.
  • a particularly targeted influence on the vibration behavior of the tool holder can be achieved in that a plurality of electrostrictive actuators are provided, which are arranged in the circumferential direction at a distance, preferably at the same distance, from one another. If individual or groups from the plurality of actuator bodies can be controlled in a targeted manner, a circumferential section can be specifically selected in this arrangement in which counter-vibration and / or elongation and / or shortening of the tool holder is to be generated.
  • the tool holder In addition to the clamping arrangement, the tool holder often has further functional sections, for example a coupling arrangement for coupling the tool holder to a machine tool.
  • a coupling arrangement is expediently provided on the other axial end region of the tool holder opposite the end region with the clamping arrangement.
  • the axial longitudinal section of the arrangement of the at least one actuator body in the axial direction is advantageously chosen such that it is located between the tensioning arrangement and the coupling arrangement. So that the electrical potential acting on the at least one actuator body can be changed in a simple manner, the tool holder can have at least one electrical potential source. In a simple embodiment that is independent of external potential sources, this can be accommodated in or on the solid tool holder.
  • the electrical potential source can be a DC voltage battery. This is even more so when the aforementioned carbon nanotubes are used as material for the electrostrictive actuator body, since very low voltage values are sufficient to cause a change in the length of the actuator body. If a higher voltage is required, a plurality of DC batteries can also be provided on or in the tool holder.
  • the tool holder also has a plurality of electrostrictive actuator bodies in the manner described above, it is advantageous to assign at least one DC battery from the plurality of DC batteries to each separate actuator body, so that the loading capacity of each actuator body is independent of the other actuator bodies is ensured.
  • a battery on or in the tool holder is undesirable for certain reasons, for example to avoid an imbalance or due to an increased power requirement, this can also be designed to be able to be coupled to at least one electrical potential source.
  • the electrical potential source can thus be provided externally and thus be designed for a large power reserve.
  • sliding contacts are basically conceivable as possible coupling means.
  • the tool holder with induction means for inductive voltage transmission and with rectifier means for rectifying the inductively transmitted voltage is preferred Mistake.
  • Such a voltage transmission takes place without contact and therefore with little loss.
  • the induction means can consist of two coils, one of which is provided resting on the machine tool and the other on the tool holder being moved with it.
  • the rectifier means can comprise, for example, a diode.
  • the actuator body can be supplied with an electrical potential by regulating the potential source between two electrical potentials, preferably between a potential of zero (earth potential) and a potential different from zero.
  • the tool holder can be provided with at least one switch, which is designed to connect the at least one potential source to the at least one actuator body in such a way that the electrical potential of the potential source acts on the actuator body.
  • This switch enables a non-controllable battery to be used as a potential source and, by operating the switch, to have its electrical potential optionally act on the actuator body.
  • the switch Through targeted, pulsed actuation of the switch, different temporal averages of an electrical potential acting on the at least one actuator body can also be achieved. This is advantageous if the actuator body is formed from a material which changes its length dimension in proportion to or at least as a function of the level of the electrical potential acting on it.
  • the switch can be an electrical switch, for example a thyristor, or it can be formed by an appropriately designed integrated circuit. In principle, however, any type of switch is conceivable.
  • the tool holder has a plurality of switches. If there are several actuator bodies, it is advantageous to assign a switch to each actuator body so that the advance is created to allow a specific electrical potential to be individually acted on each actuator body. In this context, it is also advantageous if each of the plurality of switches can be switched separately from the other switches.
  • the at least one switch or the plurality of switches can be operated remotely in order not to overload the tool holder with components.
  • the trigger unit for a switch can be fixed, i.e. be non-rotating and therefore unaccelerated, provided on the machine tool or in the vicinity thereof, which can have an advantageous effect on its service life.
  • One possibility for remote operation is the use of radio wave transmitters in the release unit, the radio waves of which are received by the at least one switch and trigger a switching process. These radio waves can be coded for individual switches, so that a targeted selection can be actuated from a plurality of switches.
  • the tool holder can also be provided with a sensor which is designed to detect concentricity properties.
  • sensors come into question which are able to determine mechanical stresses and / or deformations occurring on the tool holder, preferably depending on location and time. Strain gauges, piezocrystals and the like can serve as such sensors.
  • the at least one sensor can be connected to the at least one switch for triggering a switching operation.
  • the switch can thus be designed such that it establishes a connection between an electrical potential source and the actuator body when a certain threshold value of the output signal of the sensor is exceeded.
  • the tool holder can comprise a plurality of sensors and a plurality of actuator bodies, at least one sensor being assigned to each actuator body.
  • a plurality of sensors can also be assigned to one actuator body, for example in order to determine different forms of vibration of the tool holder separately from one another.
  • the sensor can also be connected to the actuator body without an associated switch in such a way that the output signal of the sensor, possibly amplified by an amplifier circuit, supplies the electrical potential acting on the actuator body.
  • At least one switch and at least one sensor can be assigned to each actuator body. This makes it possible to use any potential source of potential.
  • a tool holder which has a microprocessor which is connected to the at least one sensor and / or the at least one switch.
  • the microprocessor can be connected to the at least one sensor and the at least one switch for their precise control, the microprocessor being designed to actuate the switch in accordance with an output signal of the at least one sensor.
  • the microprocessor can be designed to compare the output signal of the at least one sensor with a predetermined threshold value and to actuate the switch as a function of the comparison result.
  • the formation of control loops is conceivable and advantageous, which influence the tool holder for better concentricity.
  • the above task can also be done release by using an adjusting device on a tool holder.
  • the actuating device for which independent protection is sought, comprises a first part and a second part which can be displaced relative to the latter, the first part being connected to the second part by at least one electrostrictive actuator body to which an electrical potential can be applied. If, for example, the tool holder is made in two parts and the two parts are connected by at least one electrostrictive actuator body, the desired displacement of the two parts relative to one another can be brought about by the targeted application of an electrical potential.
  • two parts can also generally be displaced relative to one another.
  • the first part can be provided so as to be pivotable and linearly displaceable relative to the second part about at least one pivot axis.
  • the first part can be provided so as to be pivotable and linearly displaceable relative to the second part about at least one pivot axis.
  • only one of these adjustment possibilities is provided, for example in order to obtain a higher rigidity of the adjustment device if only either pivoting or a linear displacement is required.
  • the first part can be pivoted on the second part about a pivot axis.
  • first and second parts are rotating parts which are connected to one another for common rotation about an axis of rotation.
  • a desired arbitrary angular deviation between the first and second part can be set or an undesirable angular deviation between these can be reduced or eliminated if the first part is arranged pivotable relative to the second part about at least two pivot axes orthogonal to one another and to the common axis of rotation.
  • an in Length compensation between the first and second part running in the direction of the rotational axis can be achieved if the first part is provided such that it can be displaced relative to the second part along the common rotational axis.
  • the at least one electrostrictive actuator body can be arranged between the two parts.
  • the tool holder according to the invention described here also has a further advantageous property: through targeted deformation of the tool holder, the tool reference point of a tool clamped in the tool holder can can be deliberately shifted away from the axis of rotation, for example by contraction of actuator bodies on one or / and by expansion of further actuator bodies on a preferably opposite side of the tool holder, so that the effective diameter of the clamped tool can be increased.
  • the effective cutting edge in the case of a cutting tool with a geometrically defined cutting edge
  • the effective cutting surface in the case of a tool with a geometrically undetermined cutting edge
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a tool holder according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of a second embodiment of a tool holder according to the invention
  • 3 shows a longitudinal sectional view of an embodiment according to the invention of an adjusting device for a tool holder
  • 4a and 4b are a longitudinal sectional view of a second and a third embodiment of the actuating device according to the invention as a swivel table,
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a tool holder 10 as a first embodiment of a clamping device according to the invention.
  • the tool holder 10 which is known in its basic form, has a device main body 12.
  • the tool holder 10 is essentially rotationally symmetrical with respect to an axis of rotational symmetry R. Ideally, the axis of rotational symmetry R coincides with the axis of rotation D, about which the tool holder 10 rotates during operation.
  • the tool holder At its longitudinal end on the right in FIG. 1, the tool holder has a clamping arrangement 11 and at its longitudinal end on the left in FIG. 1, the tool holder has a coupling arrangement 13 for coupling the tool holder 10 to a machine tool.
  • the clamping arrangement 13 comprises an essentially circular cylindrical clamping space 26, into which shafts of tools are inserted for clamping them.
  • a clamping surface carrier 14 is formed integrally with the device main body 12 on the clamping arrangement 13.
  • the clamping surface carrier 14 is tubular, its inner peripheral surface having a plurality of mutually opposite clamping surface regions 18 and 20.
  • the clamping surface carrier 14 is surrounded by a sleeve-like or tubular actuator 22, which is arranged concentrically to the axis of rotational symmetry R.
  • the actuator is made of electrostrictive material, such as carbon nanotubes, so-called “carbon nanotubes” (CNT), for example by winding or laminating several layers. Any other shaping process that is suitable for producing a sleeve-shaped actuator 22 can also be used used for its manufacture become.
  • the sleeve-like actuator 22 can be oriented such that when an electrical voltage is applied to it, it expands or contracts in the radial direction and / or in the circumferential direction. Due to the sleeve-like design of the actuator, an expansion in the radial direction always leads to a change in length in the circumferential direction and vice versa.
  • the tool holder 10 with its clamping surface carrier 14 provided thereon is designed such that in a basic state of the actuator, i.e. In a state in which no external electrical potential acts on the actuator, the distance dimension a between mutually opposite clamping surface areas 18 and 20 is minimal.
  • the advantage of this arrangement is that a clamping force results from elastic deformation of the sleeve-shaped clamping surface carrier 14 and the actuator itself does not have to apply a clamping force. Rather, it is sufficient if the latter only briefly exerts a force for widening the distance dimension a.
  • an electrical voltage can be applied to the actuator with the tool holder removed from a machine tool.
  • FIG. 1 further shows an arrangement which serves for the machining accuracy of a tool (not shown) clamped in a tool holder 10.
  • the tool can be a milling cutter, a drill, a reamer, a grinding wheel and the like.
  • actuator bodies 40 made of electrostrictive material are arranged at equal distances from one another in the circumferential direction.
  • the actuator bodies 40 are embedded in the tool holder 10. In the example shown, each actuator body 40 is surrounded on five sides by the tool holder 10, only the outer circumferential side of each actuator body 40 is exposed.
  • a piezoelectric material can be used as the electrostrictive material, but CNTs are preferred for the reasons mentioned above.
  • the actuator bodies 40 are located in an axial longitudinal section L lying between the clamping arrangement 11 and the coupling arrangement 13.
  • a potential source 42, an electrical connecting line 44 and a switch 46 are assigned to each actuator body 40.
  • the switches 46 preferably an electrical switch, such as a thyristor, are also provided with a receiving part, not shown, which receives switching commands from an external radio transmission device 48.
  • Each switch 46 can be controlled individually by coding commands emitted by the radio transmission unit 48.
  • the device main body 12 can be deformed in such a way that any runout deviations are reduced compared to an undeformed state.
  • the actuation of the actuator bodies 40 by the radio transmission unit 48 takes place in that one or more of the switches 46 receive from the radio transmission unit 48 a command signal addressed to them or to them with the instruction that the connection lines assigned to the respective switches 46 44 to make it conductive. If these are or are conductive, the electrical potential of the assigned potential source 42 acts on the actuator bodies 40, whereupon they change their length dimensions in the illustrated example in all spatial directions, i.e.
  • the tool center point (TCP) of a cutting tool clamped in the tool holder 10 can be displaced in the order of millimeter fractions in the radial direction with respect to the rotational symmetry axis R or the rotational axis D.
  • a force F acts in the axial direction on the peripheral section of the upper actuator body 40 in FIG. 1.
  • the tool holder 10 is bent about an axis of bending that is orthogonal to the plane of the drawing in FIG. 1, so that the axis of rotation D 1 takes the dot-dash course shown in FIG. 1.
  • vibrations occur on the tool holder 10, it can also be considered to have some of the actuator bodies 40 periodically change their length dimension, namely by periodically actuating the arranged switch 46. This makes it possible to generate a counter-oscillation or at least an oscillating mechanical tension, which reduces or even eliminates the undesired oscillation excited from outside by destructive interference.
  • FIG. 2 the same components as in FIG. 1 are provided with the same reference symbols, but increased by the number 100.
  • a preassembled assembly 160 is received in a tube section of the device main body 112.
  • the assembly 160 comprises a surrounding wall 128, a plurality of ring-shaped actuators, for example the actuators 122 and 124 are designated, and the clamping surface carrier 114 surrounded by the actuators.
  • the coaxially arranged similar ring-shaped actuators arranged at an axial distance from one another can be caused to change in size from the outside by connecting the voltage source 162 with the electrical potential B.
  • the material of the actuator is preferably selected such that when a certain voltage is applied to it, the distance dimension a between two diametrically opposed clamping surface areas increases.
  • a switching element 146 ' is also shown in FIG. 2, which at the same time has a sensor characteristic for detecting voltages and / or deformations occurring on the tool holder 110. If the switching and sensor element 146 'detects such an oscillation, it connects the associated actuator body 140 to the voltage source 142 in such a way that a counter-oscillation for reducing the undesired oscillation is generated by destructive interference in the manner described above.
  • the axial longitudinal section L along which the arrangement on the tool holder is provided is longer than in the embodiment in FIG. 1.
  • the axial extension of the actuator bodies 140 is larger than that of the actuator body 40, which leads to a higher absolute change in length with the same electrostrictive material.
  • FIGS. 1 and 2 can also be provided with one or more induction coils in order to inductively connect the tool holder 10 or 110 to an external potential source.
  • FIG. 3 the same components as in FIG. 2 are provided with the same reference symbols, but increased by the number 100.
  • FIG 3 shows, by way of example, an actuating device 270 which can be used on a tool holder or generally on a rotating part which can be rotated about an axis of rotation D.
  • the adjusting device 270 comprises a first rotating part 272 and a second rotating part 274.
  • a spherical extension 276 is formed on the first rotating part 272, which protrudes into an essentially cylindrical recess 278 of the second rotating part 274 to form an axially displaceable ball joint.
  • the first and the second rotating part 272, 274 are fixed to one another via an axial screw 280.
  • the screw 280 rests with its screw head 280a on a helical compression spring 282 supported on the second rotating part 274.
  • the helical compression spring 282 has a residual spring travel in the direction of the arrows P1 and P2, so that the first rotating part 272 can be displaced axially relative to the second rotating part axially in the direction of the arrows P1 and P2.
  • a plurality of electrostrictive actuator bodies 240 are provided, which can optionally be acted upon with an electrical potential from a potential source that is not specifically shown. Two of them are shown in Fig. 3.
  • the actuator bodies are arranged at substantially the same distance from one another in the circumferential direction.
  • the actuator bodies 240 can be controlled individually, so that the first rotating part 272 can be displaced relative to the second rotating part 274 in the axial direction and also to one another and to one another
  • Axis of rotation D is pivotable orthogonal pivot axes S1 and S2.
  • the actuator bodies 240 are provided such that they protrude into the first rotating part 272 with one of their longitudinal ends and into the second rotating part 274 with their opposite rotating part. In addition, the actuator bodies 240 can be glued to the respective turned parts.
  • a potential source can be carried as a direct voltage source on the rotary arrangement 270.
  • the rotary arrangement 270 can also be coupled or can be coupled to an external potential source by sliding contacts or induction coupling means.
  • the rotating arrangement 270 can have rectifier means in this case. 4A and 4b, the same components as in FIG. 3 are provided with the same reference numerals, but increased by the number 100.
  • the embodiment of the adjusting device 370 is not a rotary arrangement, but a stationary swivel or adjusting table 370.
  • the first part 372 is connected to the second part 374, a table bed, so as to be pivotable about a pivot axis S2.
  • a swivel joint 375 is provided between the first part 372 and the second part 374.
  • At least one actuator body 340 is arranged on both sides of the pivot axis S2 in the vicinity of the swivel joint, projecting into the two parts. By targeted actuation of the actuator bodies 340, the first part 372 can be pivoted relative to the second part 374 either clockwise or counterclockwise.
  • FIG. 4b essentially corresponds to that of FIG. 4a, but here the actuator bodies 340 are the only link between the first 372 and the second part 374.
  • the first part 372 can be linear relative to the second part 374 in the direction V from be moved away or towards this, as well as pivoted at least about the pivot axis S2 clockwise as well as counterclockwise.
  • the first part 372 can also be swiveled with respect to the second part 374 about a swivel axis S1 orthogonal to the swivel axis S2 and the displacement direction V.

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Abstract

Ein Werkzeughalter für ein um eine Drehachse (D) drehbares Werkzeug, insbesondere Bohr-, Fräs, Reib- oder Schleifwerkzeuge, umfassend einen Spannschaft, welcher in einem endseitigen Schaftbereich eine Spannan­ordnung (11; 111) mit einer zur Drehachse (D) zentrischen Aufnahme­öffnung (126) zur Aufnahme eines Halteschafts des Werkzeugs aufweist, wobei am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung (126) Spannflächen (18, 20; 118, 120) zur Presssitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs vorgesehen sind. Erfindungsgemäß weist der Werkzeughalter (10; 110) an einem bezüglich der Drehachse (D) axialen Längsabschnitt (L) wenigstens einen Aktorenkörper (40; 140) aus elektrostriktivem Material auf, welcher unter Änderung eines auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials (B) seine Längenabmessung in wenigstens einer Raumrichtung (AR, RR, UR) ändert, wobei der Aktorenkörper (40; 140) mit einem elektrischen Potenzial beauf­schlagbar an dem axialen Längsabschnitt (L) derart in Kraftübertragungs­beziehung mit dem Werkzeughalter (10; 110) vorgesehen ist, dass der Akto­renkörper (40; 140) bei der Änderung seiner Längenabmessung eine Kraft (F) auf den Werkzeughalter (10; 110) ausübt.

Description

Werkzeughalter mit elektrostriktiven Aktorenkörpern zur Beeinflussung des Rundlaufverhaltens des Werkzeughalters
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere Bohr-, Fräs, Reib- oder Schleifwerkzeug, wobei der Werkzeughalter einen Spannschaft umfasst, welcher in einem endseitigen Schaftbereich eine Spannanordnung zur Halterung eines Halteschafts des Werkzeugs aufweist.
Derartige Werkzeughalter, insbesondere Werkzeughalter mit einer zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Halteschafts des Werkzeugs, bei welchen am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung Spannflächen zur Presssitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs vorgesehen sind, sind allgemein in der Industrie und der Fachliteratur bekannt. Die bekannten Werkzeughalter weisen in der Regel eine gewisse axiale Länge auf, was sie grundsätzlich anfällig für fremderregte Schwingungen macht, welche von vielerlei Quellen erregt werden können.
Beispielsweise weisen zahlreiche Schneidwerkzeuge, welche zur Ein- spannung in einen derartigen Werkzeughalter vorgesehen sind, an ihrer Außenfläche wenigstens eine Schneide oder über ihren Umfang gleichmäßig verteilt eine Mehrzahl von Schneiden auf, so dass bei einer Werkzeugumdrehung periodisch wenigstens eine Schneide in den Werkstückkörper eintritt, um aus diesem einen Span abzuheben. Mit einem derartigen Schneideneintritt in das Material ist eine Kraftrückwirkung auf die Schneide verbunden, da diese mehr oder weniger schlagartig von einem nichtschneidenden in einen schneidenden Zustand übergeht. Die Periodizität derartiger Kraftstöße hängt dabei von der Anzahl an vorhandenen Schneiden und der Umdrehungszahl des Werkzeugs und damit des Werkzeughalters ab. Es sind jedoch auch andere Schwingungseinflüsse bekannt, wie sie etwa durch eine für ein jeweiliges Werkzeug unangepasste Schneid- geschwindigkeit erhalten werden, beispielsweise durch Rattern eines Fräsers.
Durch diese Einflüsse kann der Werkzeughalter zu Torsionsschwingungen um seine ideale Drehachse oder/und zu Longitudinalschwingungen in einer die Drehachse enthaltenden Ebene angeregt werden. Auch Mischformen derartiger Schwingungen sind denkbar.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkzeughalter der eingangs genannten Art anzugeben, welcher allgemein gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Rundlaufeigenschaften besitzt und damit verbunden höhere Bearbeitungsgenauigkeiten erreicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch einen gattungs- gemäßen Werkzeughalter, der an einem bezüglich der Drehachse axialen Längsabschnitt wenigstens einen Aktorenkörper aus elektrostriktivem Material aufweist, welcher unter Änderung eines auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials seine Längenabmessung in wenigstens einer Raumrichtung ändert, wobei der Aktorenkörper mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagbar an dem axialen Längsabschnitt derart in Kraftübertragungsbeziehung mit dem Werkzeughalter vorgesehen ist, dass der Aktorenkörper bei der Änderung seiner Längenabmessung eine Kraft auf den Werkzeughalter ausübt.
Unter elektrostriktivem Material soll im Rahmen dieser Anmeldung jedes Material verstanden werden, welches seine Längenabmessung in wenigstens einer Raumrichtung ändert, wenn sich eine auf das Material einwirkende elektrische Spannung bzw. ein elektrisches Potenzial ändert.
Darüber hinaus sei zum besseren Verständnis darauf hingewiesen, dass die in dieser Anmeldung verwendeten Richtungsangaben „radial", „axial" sowie „Umfangsrichtung" stets auf die Drehachse des Werkzeughalters bezogen sind.
Dadurch, dass der elektrostriktive Aktorenkörper derart an dem axialen Längsabschnitt des Werkzeughalters in Kraftübertragungsbeziehung mit diesem vorgesehen ist, dass der Aktorenkörper bei der Änderung seiner Längenabmessung eine Kraft auf den Werkzeughalter ausübt, ist es möglich, durch Änderung des auf den Aktorenkörper einwirkenden elektrischen Potenzials gezielt Kraft auf den Werkzeughalter auszuüben. Dadurch kann wie folgt eine vorteilhafte, die Rundlaufgenauigkeit erhöhende Wirkung am Werkzeughalter erzielt werden:
Das Rundlaufverhalten kann grundsätzlich auf zwei verschiedene Arten und Weisen verändert werden, nämlich statisch oder dynamisch. Die beiden Arten der Beeinflussung des Rundlaufverhaltens des Werkzeughalters können auch in Kombination eingesetzt werden.
Eine vorteilhafte Änderung des statischen Rundlaufverhaltens kann durch den wenigstens einen Aktorenkörper dadurch erhalten werden, dass die vom Aktorenkörper bei dessen Längenänderung auf den Werkzeughalter ausgeübte Kraft eine Formänderung des Werkzeughalters bewirkt. Die Formänderung des Werkzeughalters kann durch gezielte Beaufschlagung des Aktorenkörpers mit einem elektrischen Potenzial derart sein, dass eine möglicherweise vorhandene Unwucht verringert oder ganz beseitigt wird, d.h. der Werkzeughalter ist durch den Aktorenkörper gezielt derart verformbar, dass die Masse des Werkzeughalters, inklusive eingespanntem Werkzeug, in einem Verfomungszustand des Aktorenkörpers möglichst symmetrisch um die ideale Drehachse herum verteilt ist. Dadurch ist es auch möglich, jene ungleichmäßigen Massenverteilungen auszugleichen, welche durch unterschiedlich ausgebildete oder unerwünschterweise verformte Werkzeuge verursacht sein können, die in den Werkzeughalter eingespannt werden.
Eine vorteilhafte Änderung des dynamischen Rundlaufverhaltens kann gemäß der vorliegenden Erfindung durch destruktive Resonanz erhalten werden. Dabei wird dann, wenn im Betrieb eine Schwingung an dem Werkzeughalter auftritt, der Aktorenkörper periodisch derart mit einem geeignet gewählten elektrischen Potenzial beaufschlagt, dass am Werkzeughalter eine zu der unerwünschterweise angeregten Schwingung gegenphasige Gegenschwingung erzeugt wird. Schwingung und Gegenschwingung am selben Werkzeughalter überlagern sich additiv, so dass es zu einer Verringerung oder sogar Auslöschung der durch den Werkzeughalterbetrieb angeregten unerwünschten Schwingung kommt.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung ausgesagt ist, dass der Aktorenkörper aus einem Material gebildet ist, welches bei Änderung des auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials seine Längenabmessung in wenigstens einer Raumrichtung ändert, so soll dadurch nicht ausgeschlossen sein, dass sich bei Änderung des einwirkenden elektrischen Potenzials auch eine Änderung einer Längenabmessung in einer zweiten, zur ersten orthogonalen Raumrichtung einstellt. Schließlich soll auch nicht ausgeschlossen sein, dass sich Längenabmessungen des Aktorenkörpers unter Einfluss eines auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials in drei zueinander orthogonalen Raumrichtungen ändern, wie dies etwa zum Vergleich bei einer thermischen Ausdehnung oder Schrumpfung der Fall ist.
Das Materialverhalten hängt dabei ganz wesentlich von dem gewählten elektrostriktiven Material ab. Bekannt sind piezoelektrische Werkstoffe. Neuerdings sind auch weitere elektrostriktive Werkstoffe im Sinne der vorliegenden Anmeldung bekannt geworden, nämlich sogenannte „Carbon Nanotubes" (CNT). Dabei handelt es sich um rohrförmige Kohlenstofffasern mit einem Durchmesser im Nanometerbereich, welche sich bei Anlegen bzw. Ändern einer an sie angelegten elektrischen Spannung zusammenziehen oder ausdehnen. Der Vorteil derartiger Kohlenstoffnanoröhrchen liegt in der geringen elektrischen Spannung, welche zu ihrer Längenänderung erforderlich ist, weiterhin in der pro Längeneinheit einer Faser erreichbaren verglichen mit Piezo-Werkstoffen großen Längenänderung, sowie in ihrer thermischen und mechanischen Festigkeit. Daher ist die Verwendung dieser Kohlenstoffnanoröhrchen als Material für den Aktorenkörper bevorzugt. Es ist aber auch der Einsatz weiterer elektrostriktiver Werkstoffe denkbar.
Zur vorstehend genannten statischen Korrektur einer unsymmetrischen Massenverteilung um die Drehachse kann der wenigstens eine Aktorenkörper derart angeordnet sein, dass er unter Änderung des auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials seine Längenabmessung in axialer Richtung des Werkzeughalters ändert. Mit axialer Richtung ist dabei eine Rieh- tung parallel zur Drehachse des Werkzeughalters bezeichnet.
Zusätzlich oder alternativ kann der wenigstens eine Aktorenkörper zur Erzeugung von einer unerwünschten Torsionsschwingung entgegenwirkenden Gegenschwingungen für eine gewünschte destruktive Interferenz derart angeordnet sein, dass er unter Änderung des auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials seine Längenabmessung in Umfangsrichtung des Werkzeughalters ändert.
Der wenigstens eine Aktorenkörper kann beispielsweise den Werkzeug- halter in dem axialen Längsabschnitt seiner Anordnung koaxial umgeben, so dass auf den Werkzeughalter über dessen gesamten Umfang verteilt eine Kraft ausgeübt werden kann. Beispielsweise kann der Aktorenkörper hierzu um den Werkzeughalter herum gewickelt sein.
Für eine vorteilhafte Kraftübertragung vom Aktorenkörper auf den Werkzeughalter kann der Aktorenkörper an wenigstens einer Seite mit dem Werkzeughalter in Berührkontakt sein. Bevorzugt ist dieser Berührkontakt derart ausgebildet, dass der Werkzeughalter einer Änderung einer Längenabmessung des Aktorenkörpers in der wenigstens einen Raumrichtung ent- gegenwirkt. Dadurch kann besonders einfach vom Aktorenkörper eine mechanische Spannung oder eine Längenänderung in Bereichen des Werkzeughalter bewirkt werden. Vorzugsweise ist der Aktorenkörper an wenigstens zwei Seiten in Anlagekontakt an dem Werkzeughalter. Hierzu kann der Aktorenkörper mit seinen axialen Endflächen oder/und mit seinen Umfangsendflächen an jeweiligen Gegenendflächen des Werkzeughalters anliegen. Eine besonders sichere und verlustfreie Kraftübertragung vom Aktorenkörper auf den Werkzeughalter kann dadurch gewährleistet werden, dass der Aktorenkörper in den Werkzeughalter eingebettet ist. „Einbettung" bezeichnet im Sinne der vorliegenden Anmeldung einen Zustand, bei welchem der Aktorenkörper in den Werkzeughalter hineinragt, so dass er an wenigstens vier Seiten, von denen je zwei einander paarweise gegenüberliegen, in Anlagekontakt mit dem Werkzeughalter ist. Der Aktorenkörper kann jedoch auch vollständig von dem den Werkzeughalter bildenden Material umgeben sein. Um auch Zugkräfte sicher vom Aktorenkörper auf den Werkzeughalter übertragen zu können, kann der Aktorenkörper gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zumindest abschnittsweise durch Haftmittel mit dem Werkzeughalter verbunden sein.
Eine besonders gezielte Beeinflussung des Schwingungsverhaltens des Werkzeughalters kann dadurch erreicht werden, dass eine Mehrzahl von elektrostriktiven Aktoren körpern vorgesehen ist, welche in Umfangsrichtung mit Abstand, vorzugsweise mit gleichem Abstand, voneinander angeordnet sind. Sind einzelne oder Gruppen aus der Mehrzahl von Aktorenkörper ge- zielt ansteuerbar, so kann bei dieser Anordnung ein Umfangsabschnitt gezielt ausgewählt werden, bei welchem eine Gegenschwingung und/oder eine Längung oder/und eine Verkürzung des Werkzeughalters erzeugt werden soll. Selbst wenn eine Längung oder Verkürzung des Werkzeughalters auf Grund von dessen hohem Elastizitätsmodul durch die aus der Änderung der Längenabmessung des Aktorenkörpers erreichbaren Kräften nur in vernachlässigbarem Umfang erzielbar ist, so werden durch diese Kräfte zumindest lokale mechanische Spannungen im Werkzeughalter hervorgerufen, wodurch ebenfalls Einfluss auf dessen Schwingungsverhalten genommen werden kann.
Häufig weist der Werkzeughalter neben der Spannanordnung noch weitere Funktionsabschnitte auf, etwa eine Kopplungsanordnung zur Kopplung des Werkzeughalters mit einer Werkzeugmaschine. Eine derartige Kopplungsanordnung ist zweckmäßigerweise an dem anderen, dem Endbereich mit der Spannanordnung entgegengesetzten axialen Endbereich des Werkzeughalters vorgesehen. Um die Funktion dieser Anordnungen nicht zu stören, ist der axiale Längsabschnitt der Anordnung des wenigstens einen Aktorenkörpers in axialer Richtung vorteilhafterweise derart gewählt, dass der zwischen der Spannanordnung und der Kopplungsanordnung gelegen ist. Damit das auf den wenigstens einen Aktorenkörper einwirkende elektrische Potenzial in einfacher Weise änderbar ist, kann der Werkzeughalter wenigstens eine elektrische Potenzialquelle aufweisen. Diese kann in einer einfachen, von äußeren Potenzialquellen unabhängigen Ausführungsform in oder an dem massiven Werkzeughalter aufgenommen sein. Es kann sich bei der elektrischen Potenzialquelle um eine Gleichspannungs-Batterie handeln. Dies erst recht dann, wenn die zuvor genannten Kohlenstoffnanoröhrchen als Material für den elektrostriktiven Aktorenkörper verwendet werden, da hier sehr geringe Spannungswerte ausreichen, um eine Längenänderung des Aktorenkörpers zu bewirken. Wird eine höhere Spannung benötigt, kann auch eine Mehrzahl von Gleichspannungs-Batterien an oder in dem Werkzeughalter vorgesehen sein.
Weist der Werkzeughalter in der oben geschilderten Weise auch eine Mehrzahl von elektrostriktiven Aktorenkörpern auf, so ist es vorteilhaft, jedem gesonderten Aktorenkörper wenigstens eine Gleichspannungs-Batterie aus der Mehrzahl von Gleichspannungs-Batterien zuzuordnen, so dass die Be- aufschlagbarkeit eines jeden Aktoren körpers unabhängig von den übrigen Aktorenkörpern sichergestellt ist.
Falls aus bestimmten Gründen, etwa zur Vermeidung einer Unwucht oder auf Grund eines erhöhten Leistungsbedarfs die Aufnahme einer Batterie an oder im Werkzeughalter unerwünscht ist, kann dieser auch mit wenigstens einer elektrischen Potenzialquelle koppelbar ausgebildet sein. Im Falle einer Mehrzahl von mit dem Werkzeughalter koppelbaren Potenzialquellen gilt das oben zur Mehrzahl von Gleichspannungs-Batterien Gesagte entsprechend. So kann die elektrische Potenzialquelle extern vorgesehen und damit auf einen großen Leistungsvorrat ausgelegt sein.
Als mögliche Kopplungsmittel sind grundsätzlich in einer einfachen Ausführungsform Schleifkontakte denkbar. Bevorzugt ist der Werkzeughalter jedoch mit Induktionsmitteln zur induktiven Spannungsübertragung und mit Gleichrichtermitteln zur Gleichrichtung der induktiv übertragenen Spannung versehen. Eine derartige Spannungsübertragung geschieht berührungsfrei und daher verlustarm. Die Induktionsmittel können aus zwei Spulen bestehen, von denen eine an der Werkzeugmaschine ruhend und die andere am Werkzeughalter mit diesem mitbewegt vorgesehen ist. Die Gleichrichter- mittel können beispielsweise eine Diode umfassen.
Die Beaufschlag barkeit des Aktoren körpers mit einem elektrischen Potenzial kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine Regelbarkeit der Potenzialquelle zwischen zwei elektrischen Potenzialen, vorzugsweise zwischen einem Potenzial von null (Erdpotenzial) und einem von null verschiedenen Potenzial erreicht sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Werkzeughalter mit wenigstens einem Schalter versehen sein, welcher dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Potenzialquelle mit dem wenigstens einen Aktorenkörper derart zu verbinden, dass das elektrische Potenzial der Potenzialquelle auf den Aktorenkörper einwirkt.
Dieser Schalter ermöglicht, eine nicht regelbare Batterie als Potenzialquelle einzusetzen und durch Betätigung des Schalters deren elektrisches Potenzial wahlweise auf den Aktorenkörper einwirken zu lassen. Durch ge- zieltes pulsierendes Betätigen des Schalters können darüber hinaus auch verschiedene zeitliche Mittelwerte eines auf den wenigstens einen Aktorenkörper einwirkenden elektrischen Potenzials erreicht werden. Dies ist vorteilhaft, wenn der Aktorenkörper aus einem Material gebildet ist, welches seine Längenabmessung proportional zu oder zumindest in Abhängigkeit von der Höhe des auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials ändert.
Der Schalter kann ein elektrischer Schalter sein, etwa ein Thyristor, oder er kann durch einen entsprechend ausgelegten integrierten Schaltkreis gebildet sein. Grundsätzlich ist jedoch jede Art von Schalter denkbar.
Eine Erhöhung der Arbeitssicherheit durch Vorsehen von Redundanzen kann dadurch erreicht werden, dass der Werkzeughalter eine Mehrzahl von Schaltern aufweist. Sind mehrere Aktorenkörper vorhanden, so ist es vorteilhaft, jedem Aktorenkörper einen Schalter zuzuordnen, so dass die Voraus- setzung dafür geschaffen ist, auf jeden Aktorenkörper einzeln gezielt ein elektrisches Potenzial einwirken zu lassen. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, wenn jeder aus der Mehrzahl von Schaltern gesondert von den jeweils anderen Schaltern schaltbar ist.
Der wenigstens eine Schalter oder die Mehrzahl von Schaltern kann fernbetätigbar sein, um den Werkzeughalter nicht mit Bauteilen zu überfrachten. Außerdem kann damit die Auslöseeinheit für einen Schalter feststehend, d.h. nicht-rotierend und damit unbeschleunigt, an der Werkzeugmaschine oder in deren Nähe vorgesehen sein, was sich vorteilhaft auf ihre Lebensdauer auswirken kann. Eine Möglichkeit der Fernbetätigbarkeit besteht in der Verwendung von Funkwellensendern in der Auslöseeinheit, deren Funkwellen von dem wenigstens einen Schalter empfangen werden und einen Schaltvorgang auslösen. Diese Funkwellen können für einzelne Schalter kodiert sein, so dass aus einer Mehrzahl von Schaltern eine gezielte Auswahl betätigbar ist.
Der Werkzeughalter kann darüber hinaus auch mit einem Sensor versehen sein, welcher zur Erfassung von Rundlaufeigenschaften ausgebildet ist. Hierfür kommen Sensoren in Frage, welche in der Lage sind, am Werkzeughalter auftretende mechanische Spannungen oder/und Verformungen vorzugsweise orts- und zeitabhängig festzustellen. Als solche Sensoren können beispielsweise Dehnmessstreifen, Piezokristalle und dergleichen dienen.
Zur Verwirklichung einer selbsttätigen vorteilhaften Beeinflussung der Rundlaufeigenschaften des Werkzeughalters kann der wenigstens eine Sensor mit dem wenigstens einen Schalter zur Auslösung eines Schaltvorgangs verbunden sein. So kann der Schalter derart ausgebildet sein, dass er bei Überschreiten eines bestimmten Schwellenwerts des Ausgangssignals des Sensors eine Verbindung zwischen einer elektrischen Potenzialquelle und dem Aktorenkörper herstellt.
Für eine möglichst ortsgenaue Beeinflussung der Rundlaufeigenschaften kann der Werkzeughalter eine Mehrzahl von Sensoren sowie eine Mehrzahl von Aktorenkörpern umfassen, wobei jedem Aktorenkörper wenigstens ein Sensor zugeordnet ist. Es können einem Aktorenkörper auch mehrere Sensoren zugeordnet sein, etwa um verschiedene Schwingungsformen des Werkzeughalters getrennt voneinander festzustellen.
Es kann der Sensor auch ohne zugeordnetem Schalter mit dem Aktorenkörper derart verbunden sein, dass das Ausgangssignal des Sensors, gegebenenfalls durch eine Verstärkerschaltung verstärkt, das auf den Akto- renkörper einwirkende elektrische Potenzial liefert.
In Fällen, in denen dies nicht sinnvoll ist, etwa weil der Sensor nicht das erforderliche elektrische Potenzial als Ausgangssignal zu liefern vermag, kann jedem Aktorenkörper wenigstens ein Schalter und wenigstens ein Sensor zugeordnet sein. Dadurch ist die Verwendung einer beliebig leistungsfähigen Potenzialquelle möglich.
Eine noch genauere vorteilhafte Beeinflussung der Rundlaufeigenschaften und damit der Bearbeitungsgenauigkeit eines in den Werkzeughalter einge- spannten Werkzeugs kann durch einen Werkzeughalter erreicht werden, welcher einen Mikroprozessor aufweist, der mit dem wenigstens einen Sensor oder/und dem wenigstens einen Schalter verbunden ist. Der Mikroprozessor kann mit dem wenigstens einen Sensor und dem wenigstens einen Schalter zu deren genauer Ansteuerung verbunden sein, wobei der Mikroprozessor dazu ausgebildet ist, den Schalter nach Maßgabe eines Ausgangssignals des wenigstens einen Sensors zu betätigen. Beispielsweise kann der Mikroprozessor dazu ausgebildet sein, das Ausgangssignal des wenigstens einen Sensors mit einem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis den Schalter zu betätigen. Hier ist die Ausbildung von Regelkreisen denkbar und von Vorteil, welche den Werkzeughalter zu besserem Rundlauf hin beeinflussen.
Bei allgemeinerer Betrachtung läßt sich die oben genannte Aufgabe auch durch Einsatz einer Stellvorrichtung an einem Werkzeughalter lösen. Die Stellvorrichtung, für die unabhängiger Schutz angestrebt wird, umfasst ein erstes Teil und ein relativ zu diesem verlagerbares zweites Teil, wobei das erste Teil mit dem zweiten Teil durch wenigstens einen mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagbaren elektrostriktiven Aktorenkörper verbunden ist. Wird etwa der Werkzeughalter zweiteilig ausgeführt und sind die beiden Teile durch wenigstens einen elektrostriktiven Aktorenkörper verbunden, so kann durch dessen gezielte Beaufschlagung mit einem elektrischen Potenzial die gewünschte Verlagerung der beiden Teile relativ zueinander bewirkt werden.
Mit einer derartigen Stellvorrichtung lassen sich jedoch auch ganz allgemein zwei Teile relativ zueinander verlagern.
Für einen großen Stellbereich kann der erste Teil relativ zu dem zweiten Teil um wenigstens eine Schwenkachse schwenkbar und linear verlagerbar vorgesehen sein. Es ist aber denkbar, dass auch nur eine dieser Stellmöglichkeiten vorgesehen ist, etwa um eine höhere Steifigkeit der Stellvorrichtung zu erhalten, wenn nur entweder ein Verschwenken oder eine lineare Verlagerung benötigt wird.
Zur genauen Bewegungsführung kann der erste Teil an dem zweiten Teil um eine Schwenkachse schwenkbar angelenkt sein.
Für Werkzeughalter, oder für Drehanordnungen allgemein, ist jedoch ein Fall von Interesse, bei welchem das erste und das zweite Teil Drehteile sind, die zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse miteinander verbunden sind. Hier kann eine gewünschte beliebige Winkelabweichung zwischen erstem und zweitem Teil eingestellt oder eine unerwünschte Winkelabweichung zwischen diesen gemindert oder beseitigt werden, wenn das erste Teil um wenigstens zwei zu einander sowie zur gemeinsamen Drehachse orthogonale Schwenkachsen relativ zu dem zweiten Teil schwenkbar angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein in Drehachsenrichtung verlaufender Längenausgleich zwischen erstem und zweitem Teil erreicht werden, wenn das erste Teil relativ zu dem zweiten Teil längs der gemeinsamen Drehachse verlagerbar vorgesehen ist.
In den oben genannten Fällen kann der wenigstens eine elektrostriktive Aktorenkörper zwischen den beiden Teilen angeordnet sein.
Es sei ausdrücklich darauf verwiesen, dass neben der vorteilhaften Beeinflussung von statischen und dynamischen Rundlaufeigenschaften des Werkzeughalters und des in ihm eingespannten Werkzeugs der hier beschriebene erfindungsgemäße Werkzeughalter noch eine weitere vorteilhafte Eigenschaft aufweist: durch gezielte Verformung des Werkzeughalters kann der Werkzeugbezugspunkt eines in dem Werkzeughalter eingespannten Werkzeugs gezielt von der Drehachse weg verlagert werden, etwa durch Kontraktion von Aktorenkörpern auf einem oder/und durch Ausdehnung von weiteren Aktorenkörpern auf einer vorzugsweise gegenüberliegenden anderen Seite des Werkzeughalters, so dass der effektive Durchmesser des eingespannten Werkzeugs vergrößert werden kann. Die wirksame Schneidkante (bei einem Schneidwerkzeug mit geometrisch bestimmter Schneide) oder auch die wirksame Schneidfläche (bei einem Werkzeug mit geometrisch unbestimmter Schneide) kann durch die gezielte Verformung des Werkzeughalters von der Drehachse weg nach radial außen verlagert werden, so dass hierdurch Umrüstvorgänge, etwa bei Bohrern und Reibahlen, oder Stellvorgänge der Werkzeugmaschine, etwa bei Fräsern, eingespart werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar:
Fig. 1 eine Längsschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters,
Fig. 2 eine Längsschnittsansicht einer zweite Ausführungsform eines erfindungsmäßgen Werkzeughalters, Fig. 3 eine Längsschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Stellvorrichtung für einen Werkzeughalter,
Fig. 4a und 4b eine Längsschnittsansicht einer zweiten und einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Stellvorrichtung als Schwenktisch,
In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Werkzeughalter 10 als eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spann Vorrichtung dargestellt. Der in seiner Grundgestalt an sich bekannte Werkzeughalter 10 weist einen Vorrichtungshauptkörper 12 auf. Der Werkzeughalter 10 ist bezüglich einer Rotationssymmetrieachse R im Wesentlichen rotationssymmetrisch. Idealerweise fällt die Rotationssymmetrieachse R mit der Drehachse D zusammen, um welche sich der Werkzeughalter 10 im Betrieb dreht.
An seinem in Figur 1 rechten Längsende weist der Werkzeughalter eine Spannanordnung 11 und an seinem in Figur 1 linken Längsende weist der Werkzeughalter eine Kopplungsanordnung 13 zur Kopplung des Werkzeug- halters 10 mit einer Werkzeugmaschine auf. Die Spannanordnung 13 um- fasst einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Spannraum 26, in welchen Schäfte von Werkzeugen zu deren Einspannung eingeführt werden.
An der Spannanordnung 13 integral mit dem Vorrichtungshauptkörper 12 ausgebildet ist ein Spannflächenträger 14. Der Spannflächenträger 14 ist rohrartig ausgebildet, wobei seine Innenumfangsfläche eine Mehrzahl von einander gegenüberliegenden Spannflächenbereichen 18 und 20 aufweist.
Der Spannflächenträger 14 ist von einem hülsen- oder rohrartigen Aktuator 22 umgeben, welcher konzentrisch zur Rotationssymmetrieachse R angeordnet ist. Der Aktuator ist aus elektrostriktivem Material, etwa aus Kohlenstoffnanoröhrchen, sogenannten „Carbon-Nanotubes" (CNT) hergestellt, beispielsweise durch Wickeln oder Laminieren von mehreren Lagen. Auch jedes andere formgebende Verfahren, welches zur Erzeugung eines hülsen- förmigen Aktuators 22 geeignet ist, kann zu dessen Herstellung verwendet werden. Der hülsenartige Aktuator 22 kann derart orientiert sein, dass er bei Anlegen einer elektrischen Spannung an diesen sich in radialer Richtung oder/und in Umfangsrichtung ausdehnt oder zusammenzieht. Aufgrund der hülsenartigen Ausbildung des Aktuators führt stets eine Ausdehnung in radialer Richtung auch zu einer Längenänderung in Umfangsrichtung und umgekehrt.
Der Werkzeughalter 10 mit seinem integral daran vorgesehenen Spannflächenträger 14 ist derart ausgebildet, dass in einem Grundzustand des Aktuators, d.h. in einem Zustand, in welchem kein von außen angelegtes elektrisches Potenzial auf den Aktuator einwirkt, das Abstandsmaß a zwischen einander gegenüberliegenden Spannflächenbereichen 18 und 20 minimal ist. Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, dass eine Einspannkraft aus elastischer Verformung des hülsenförmigen Spannflächenträgers 14 resultiert und der Aktuator selbst keine Einspannkraft aufbringen müssen. Vielmehr reicht es aus, wenn dieser nur kurzzeitig eine Kraft zur Aufweitung des Abstandsmaßes a aufbringt. Außerdem kann das Anlegen einer elektrischen Spannung an den Aktuator bei von einer Werkzeugmaschine entnommenem Werkzeughalter durchgeführt werden.
In Fig. 1 ist weiter eine Anordnung gezeigt, welche der Bearbeitungsgenauigkeit eines in einem Werkzeughalter 10 eingespannten Werkzeugs (nicht dargestellt) dient. Das Werkzeug kann ein Fräser, ein Bohrer, eine Reibahle, eine Schleifscheibe und dergleichen sein. Über den Umfang ver- teilt sind Aktorenkörper 40 aus elektrostriktivem Material in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Die, Aktorenkörper 40 sind in den Werkzeughalter 10 eingebettet. Im gezeigten Beispiel ist jeder Aktorenkörper 40 an fünf Seiten von dem Werkzeughalter 10 umgeben, lediglich die Außenumfangsseite eines jeden Aktorenkörpers 40 liegt frei. Als elektrostriktives Material kann ein piezoelektrisches Material, aus den oben genannten Gründen jedoch bevorzugt jedoch CNTs eingesetzt sein. Die Aktorenkörper 40 sind in einem zwischen Spannanordnung 11 und Kopplungsanordnung 13 liegenden axialen Längsabschnitt L gelegen. Jedem Aktorenkörper 40 sind eine Potenzialquelle 42, eine elektrische Anschlussleitung 44 und ein Schalter 46 zugeordnet. Die Schalter 46, bevorzugt ein elektrischer Schalter, etwa ein Thyristor, sind darüber hinaus mit einem nicht eigens dargestellten Empfangsteil versehen, welches Schalt- befehle von einer externen Funk-Sendevorrichtung 48 empfängt.
Durch eine Kodierung von von der Funk-Sendeeinheit 48 abgestrahlten Befehlen ist jeder Schalter 46 einzeln ansteuerbar. Durch gezieltes Ansteuern bestimmter Aktorenkörper 40 kann der Vorrichtungshauptkörper 12 derart verformt werden, dass etwaige Rundlaufabweichungen gegenüber einem unverformten Zustand verringert sind. Die Ansteuerung der Aktorenkörper 40 durch die Funk-Sendeeinheit 48 erfolgt dadurch, dass einer oder mehrere der Schalter 46 von der Funk-Sendeeinheit 48 ein an ihn bzw. an sie adressiertes Befehlssignal mit der Anweisung erhalten, die den je- weiligen Schaltern 46 zugeordneten Anschlussleitungen 44 leitend zu machen. Ist bzw. sind diese leitend, so wirkt das elektrische Potenzial der zugeordneten Potenzialquelle 42 auf die Aktorenkörper 40 ein, woraufhin diese ihre Längenabmessungen im dargestellten Beispiel in allen Raumrichtungen ändern, d.h. In axialer Richtung AR, in radialer Richtung RR und in Umfangsrichtung UR. Dadurch kann der Tool-Center-Point (TCP) eines in dem Werkzeughalter 10 eingespannten Schneidwerkzeugs in der Größenordnung von Millimeterbruchteilen in radialer Richtung bezüglich der Rotationssymmetrieachse R bzw. der Drehachse D verlagert werden.
Wird etwa der in Fig. 1 obere Aktorenkörper 40 zu einer Ausdehnung aktiviert, so wirkt eine Kraft F in axialer Richtung an dem Umfangsabschnitt des in Fig. 1 oberen Aktorenkörper 40 auf den Werkzeughalter 10 ein. Dadurch wird eine Biegung des Werkzeughalters 10 um eine zur Zeichenebene der Fig. 1 orthogonale Biegeachse erreicht, sodass die Drehachse D1 den in Fig. 1 übertrieben dargestellten strichpunktierten Verlauf nimmt.
Treten an dem Werkzeughalter 10 Schwingungen auf, so kann auch daran gedacht sein, einen Teil der Aktorenkörper 40 periodisch ihre Längenabmessung ändern zu lassen, nämlich durch periodisches Ansteuern der zuge- ordneten Schalter 46. Dadurch ist es möglich, eine Gegenschwingung oder wenigstens eine oszillierende mechanische Spannung zu erzeugen, welche die von außen angeregte unerwünschte Schwingung durch destruktive Interferenz verringert oder sogar beseitigt.
In Fig. 2 sind gleiche Bauteile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
In einem Rohrabschnitt des Vorrichtungshauptkörpers 112 ist eine vor- montierte Baugruppe 160 aufgenommen. Die Baugruppe 160 umfasst eine Umfassungswand 128, eine Mehrzahl von ringförmigen Aktuatoren, beispielhaft sind die Aktuatoren 122 und 124 bezeichnet, sowie den von den Aktuatoren umgebenen Spannflächenträger 114.
Die koaxial angeordneten gleichartigen ringförmigen und mit axialem Abstand voneinander angeordneten Aktuatoren können von außen durch Anschließen der Spannungsquelle 162 mit dem elektrischen Potenzial B zu einer Abmessungsänderung veranlasst werden. Vorzugsweise ist das Material der Aktuator derart gewählt, dass unter Anlegen einer bestimmten Spannung an diese sich das Abstandsmaß a zwischen zwei sich einander diametral gegenüberliegenden Spannflächenbereichen vergrößert.
In Fig. 2 ist darüber hinaus ein Schaltelement 146' dargestellt, welches gleichzeitig eine sensorische Eigenschaft zur Erfassung von an dem Werk- zeughalter 110 auftretenden Spannungen oder/und Verformungen besitzt. Detektiert das Schalt- und Sensorelement 146' eine derartige Schwingung, verbindet es den zugeordneten Aktorenkörper 140 mit der Spannungsquelle 142 derart, dass in der zuvor beschriebenen Art und Weise eine Gegenschwingung zur Verringerung der unerwünschten Schwingung durch de- struktive Interferenz erzeugt wird.
Außerdem ist der axiale Längsabschnitt L, längs dem die Anordnung am Werkzeughalter vorgesehen ist länger ausgebildet als bei der Ausführungsform der Fig. 1. Insbesondere die axiale Erstreckung der Aktorenkörper 140 ist größer als die der Aktorenkörper 40, was bei gleichem elektrostriktivem Material zu einer höheren absoluten Längenänderung führt.
Zusätzlich oder Alternativ zu den mit geführten Potenzialquellen 42 und 142 können die Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 auch mit einer oder mehreren Induktionsspulen versehen sein, um den Werkzeughalter 10 bzw. 110 induktiv mit einer externen Potenzialquelle zu verbinden.
In Fig. 3 sind gleiche Bauteile wie in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100.
In Fig. 3 ist beispielhaft eine Stellvorrichtung 270 dargestellt, welche an einem Werkzeughalter oder allgemein an einem um eine Drehachse D drehbaren Drehteil einsetzbar ist.
Die Stellvorrichtung 270 umfasst ein erstes Drehteil 272 und ein zweites Drehteil 274. Am ersten Drehteil 272 ist ein Kugelfortsatz 276 ausgebildet, welcher in eine im Wesentlichen zylindrische Ausnehmung 278 des zweiten Drehteils 274 zur Bildung eines axial verlagerbaren Kugelgelenks hineinragt.
Das erste und das zweite Drehteil 272, 274 sind über eine axiale Schraube 280 aneinander festgelegt. Die Schraube 280 liegt mit ihrem Schraubenkopf 280a an einer am zweiten Drehteil 274 abgestützten Schraubendruckfeder 282 an. Die Schraubendruckfeder 282 weist einen Restfederweg in Richtung der Pfeile P1 und P2 auf, sodass das erste Drehteil 272 relativ zum zweiten Drehteil axial in Richtung der Pfeile P1 und P2 linear verlagerbar ist.
In Umfangrichtung um die Drehachse D herum sind mehrere elektrostriktive Aktorenkörper 240 vorgesehen, welche wahlweise mit einem elektrischen Potenzial aus einer nicht eigens dargestellten Potenzialquelle beaufschlagbar sind. Zwei von ihnen sind in Fig. 3 dargestellt. Die Aktorenkörper sind mit im Wesentlichen gleichem Abstand in Umfangsrichtung voneinander angeordnet. Die Aktorenkörper 240 sind einzeln ansteuerbar, sodass das erste Drehteil 272 relativ zum zweiten Drehteil 274 in axialer Richtung verlagerbar als auch um zueinander und zur Drehachse D orthogonale Schwenkachsen S1 und S2 verschwenkbar ist.
Die Aktorenkörper 240 sind derart vorgesehen, dass sie mit einem ihrer Längsenden in das erste Drehteil 272 und mit ihrem entgegengesetzten Drehteil in das zweite Drehteil 274 ragen. Zusätzlich können die Aktorenkörper 240 mit den jeweiligen Drehteilen verklebt sein.
Eine Potenzialquelle kann als Gleichspannungsquelle an der Drehanordnung 270 mitgeführt sein. Alternativ kann die Drehanordnung 270 auch durch Schleifkontakte oder Induktionskopplungsmittel mit einer externen Potenzialquelle gekoppelt oder koppelbar sein. Die Drehanordnung 270 kann in diesem Fall über Gleichrichtermittel verfügen. In Fig. 4A und 4b sind gleiche Bauteile wie in Fig. 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um die Zahl 100. In Fig. 4b und 4b ist die Ausführungsform der Stellvorrichtung 370 keine Drehanordnung, sondern ein stationärer Schwenk- oder Stelltisch 370.
In Fig. 4a ist das erste Teil 372 mit dem zweiten Teil 374, einem Tischbett, um eine Schwenkachse S2 schwenkbar verbunden. Hierzu ist zwischen erstem Teil 372 und zweitem Teil 374 ein Drehgelenk 375 vorgesehen.
In der Nähe des Drehgelenks, in die beiden Teile hineinragend, sind auf beiden Seiten der Schwenkachse S2 jeweils wenigstens ein Aktorenkörper 340 angeordnet. Durch gezielte Beaufschlagung der Aktorenkörper 340 kann ein Verschwenken des ersten Teils 372 relativ zum zweiten Teil 374 wahlweise im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn erreicht werden.
Die Ausführungsform der Fig. 4b entspricht im Wesentlichen der von Fig. 4a, jedoch sind hier die Aktorenkörper 340 einziges Bindeglied zwischen dem ersten 372 und dem zweiten Teil 374. Dadurch kann das erste Teil 372 relativ zum zweiten Teil 374 sowohl linear in Richtung V von diesem weg oder auf dieses zu bewegt werden, als auch wenigstens um die Schwenkachse S2 im Uhrzeigersinn wie im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt werden. Sind drei oder mehr Aktorenkörper 340 vorgesehen, etwa bei einem Schwenktisch mit quadratischer Grundfläche in jedem Eckbereich ein Aktoren körper, so ist das erste Teil 372 bezüglich des zweiten Teils 374 auch um eine zur Schwenkachse S2 und zur Verlagerungsrichtung V orthogonale Schwenkachse S1 verschwenkbar.
Es sei darauf hingewiesen, dass Merkmale der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen auch mit einander kombiniert werden können.

Claims

Ansprüche
1. Werkzeughalter für ein um eine Drehachse (D) drehbares Werkzeug, insbesondere Bohr-, Fräs, Reib- oder Schleifwerkzeuge, umfassend einen Spannschaft, welcher in einem endseitigen Schaftbereich eine Spannanordnung (11; 111) zur Halterung eines Halteschafts des Werkzeugs aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (10; 110) an einem bezüglich der Drehachse (D) axialen Längsabschnitt (L) wenigstens einen Aktorenkörper (40; 140) aus elektrostriktivem Material aufweist, welcher unter Änderung eines auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials (B) seine Längenabmessung in wenigstens einer Raumrichtung (AR, RR, UR) ändert, wobei der Aktorenkörper (40; 140) mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagbar an dem axialen Längsabschnitt (L) derart in Kraftübertragungsbeziehung mit dem Werkzeughalter (10; 110) vorgesehen ist, dass der Aktorenkörper (40; 140) bei der Änderung seiner Längenabmessung eine Kraft (F) auf den Werkzeughalter (10; 110) ausübt.
2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktorenkörper (40; 140) derart angeordnet ist, dass er unter Änderung des auf ihn einwirkenden elektrischen Potenzials eine Längenabmessung in axialer Richtung (AR) oder/und in Umfangsrichtung (UR) ändert.
3. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktorenkörper den axialen Längsabschnitt (L) des Werkzeughalters (10; 110) koaxial umgibt.
4. Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktorenkörper (40; 140) an wenigstens einer Seite mit dem Werkzeughalter (10; 110) in Berührkontakt ist, vorzugsweise an wenigstens zwei Seiten in Anlagekontakt mit dem Werkzeughalter (10; 110) ist, besonders bevorzugt in den Werkzeughalter (10; 110) eingebettet ist.
5. Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von elektrostriktiven Aktorenkörpern (40; 140) vorgesehen ist, welche in Umfangsrichtung (UR) mit Abstand, vorzugsweise mit gleichem Abstand, voneinander angeordnet sind.
6. Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (10; 110) an seinem anderem, dem Endbereich mit Spannanordnung (11; 111) entgegengesetzten axialen Endbereich eine Kopplungsanordnung (13; 113) zur Kopplung des Werkzeughalters (10; 110) mit einer Werkzeugmaschine aufweist, wobei der axiale Längsabschnitt (L) der Anordnung des wenigstens einen Aktorenkörpers (40; 140) in axialer Richtung (AR) zwischen der Spannanordnung (11; 111) und der Kopplungsanordnung (13; 113) gelegen ist.
7. Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens eine elektrische Potenzialquelle (42; 142) aufweist.
8. Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens eine Gleichspannungs- Batterie (42; 142) aufweist.
9. Werkzeughalter nach Anspruch 8, gegebenenfalls unter Rückbeziehung auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl von Gleichspannungs-Batterien (42; 142) aufweist, von welchen vorzugsweise jede einem gesonderten Aktorenkörper (40; 140) zugeordnet ist.
10. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er mit wenigstens einer elektrischen Potenzialquelle (42; 142) koppelbar ist.
11. Werkzeughalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er mit Induktionsmitteln zur induktiven Spannungsübertragung und mit Gleichrichtermitteln zur Gleichrichtung der induktiv übertragenen Spannung versehen ist.
12. Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit wenigstens einem Schalter (46; 146') versehen ist, welcher dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Potenzialquelle (42; 142) mit dem wenigstens einen Aktorenkörper (40; 140) derart zu verbinden, dass das elektrische Potenzial der Potenzialquelle (42; 142) auf den Aktorenkörper (40; 140) einwirkt.
13. Werkzeughalter nach Anspruch 12, gegebenenfalls unter Rückbe- Ziehung auf Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl von Schaltern (46; 146') aufweist, wobei vorzugsweise jedem Aktorenkörper (40; 140) ein Schalter (46; 146') zugeordnet ist.
14. Werkzeughalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder aus der Mehrzahl von Schaltern (46; 146') gesondert von den jeweils anderen schaltbar ist.
15. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schalter (46) fernbetätigbar ist, vorzugsweise durch Funkwellen.
16. Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mit wenigstens einem Sensor (146') versehen ist, welcher zur Erfassung von Rundlaufeigenschaften ausgebildet ist.
17. Werkzeughalter nach Anspruch 16 in Verbindung mit einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (146') mit dem wenigstens einen Schalter (146') zur Auslösung eines Schaltvor- gangs verbunden ist.
18. Werkzeughalter nach den Ansprüchen 5 und 17, gegebenenfalls unter weiterer Einbeziehung wenigstens eines der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl von Sensoren (146') umfasst, wobei jedem Aktorenkörper (140) wenigstens ein Sensor (146') zugeordnet ist.
19. Werkzeughalter nach Anspruch 13 und 18, gegebenenfalls unter weiterer Einbeziehung wenigstens eines der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Aktorenkörper (140) ein Schalter (146') und wenigstens ein Sensor (146') zugeordnet ist.
20. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Mikroprozessor aufweist, welcher mit dem wenigstens einen Sensor (146') oder/und dem wenigstens einen Schalter (146') verbunden ist.
21. Werkzeughalter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor mit dem wenigs- tens einen Sensor (1461) und dem wenigstens einen Schalter (1461) verbunden ist, wobei der Mikroprozessor dazu ausgebildet ist, nach Maßgabe eines Ausgangssignals des wenigstens einen Sensors (146'), den Schalter (140) zu betätigen.
22. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannanordnung (11; 111) eine zur Drehachse (D) zentrische Aufnahmeöffnung (126) aufweist, wobei am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung (126) Spannflächen (18, 20; 118, 120) für die Presssitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs vorgesehen sind.
23. Stellvorrichtung, insbesondere zur Anwendung an einem Werkzeughalter, umfassend ein erstes Teil (272; 372) und ein relativ zu diesem verlagerbares zweites Teil (274; 374), wobei das erste Teil (272; 372) mit dem zweiten Teil (274; 374) durch wenigstens einen mit einem elektrischen Potenzial beaufschlag baren elektrostriktiven Aktorenkörper (240; 340) verbunden ist.
24. Stellvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (272; 372) ein relativ zu dem zweiten Teil (274; 374) um wenigstens eine Schwenkachse (S1, S2) schwenkbar ist oder/und linear verlagerbar ist.
25. Stellvorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (372 in Fig. 4a) an dem zweiten Teil (374 in Fig. 4a) um eine Schwenkachse (S2) schwenkbar angelenkt ist.
26. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (272) und das zweite Teil (274) Drehteile sind, welche zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse (D) miteinander verbunden sind.
27. Stellvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (272) um wenigstens zwei zu einander sowie zur gemeinsamen Drehachse (D) orthogonale Schwenkachsen (S1 , S2) relativ zu dem zweiten Teil (274) schwenkbar ist.
28. Stellvorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (272) relativ zu dem zweiten Teil (274) längs der gemeinsamen Drehachse (D) verlagerbar ist.
29. Werkzeughalter bzw. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrostriktive Material ausgewählt ist aus wenigstens einem der Werkstoffe: piezoelektrische Werkstoffe, Carbon Nanotubes und dergleichen.
30. Verfahren zur Steuerung/Regelung eines um eine Drehachse rotierenden Drehteils, insbesondere eines Werkzeughalters, mit wenigstens einem elektrostriktiven Aktorenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und 26 bis 29, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Beaufschlagen des wenigstens einen Aktorenkörpers mit einem elektrischen Potenzial derart, dass die Symmetrie einer Masseverteilung des Drehteils um die Drehachse zunimmt.
31. Verfahren zur Steuerung/Regelung eines um eine Drehachse rotierenden Drehteils, insbesondere eines Werkzeughalters, mit wenigstens einem elektrostriktiven Aktorenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und 26 bis 29, gegebenenfalls unter Rückbeziehung auf Anspruch 30, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Periodisches Beaufschlagen des wenigstens einen Aktorenkörpers mit einem elektrischen Potenzial derart, dass auf den Drehkörper eine oszillierende Kraft ausgeübt wird, welche einer durch den Drehbetrieb angeregten Schwingung durch destruktive Interferenz entgegenwirkt.
32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31 , dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Schritt einer Erfassung einer Verformung oder/und Verspannung des Drehteils umfasst.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Aktorenkörper derart mit einem elektrischen Potenzial beaufschlagt wird, dass die erfasste Verformung oder/und Verspannung abnimmt.
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