WO2005115686A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Spannvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2005115686A1
WO2005115686A1 PCT/EP2005/003968 EP2005003968W WO2005115686A1 WO 2005115686 A1 WO2005115686 A1 WO 2005115686A1 EP 2005003968 W EP2005003968 W EP 2005003968W WO 2005115686 A1 WO2005115686 A1 WO 2005115686A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clamping
force
clamping device
machine spindle
tool
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/003968
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Mohr
Wolfgang Bechteler
Stephan Gast
Josef Greif
Original Assignee
Ott-Jakob Gmbh & Co. Spanntechnik Kg
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 Ott-Jakob Gmbh & Co. Spanntechnik Kg filed Critical Ott-Jakob Gmbh & Co. Spanntechnik Kg
Publication of WO2005115686A1 publication Critical patent/WO2005115686A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/26—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle
    • B23B31/261—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the working-spindle clamping the end of the toolholder shank
    • 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
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/128—Sensors

Definitions

  • the invention relates to a clamping device for clamping a tool or tool holder in a machine spindle, in particular a machine tool, according to the preamble of claim 1.
  • Such a tensioning device is known from EP 0 339 321 B1.
  • a clamping bush which can be displaced by means of a pull rod is arranged within a machine spindle provided with an inner cone, on the outside of which a plurality of clamping elements spaced apart in the circumferential direction abut. These have inclined first clamping surfaces at their front end for bearing against corresponding clamping bevels of the hollow shank tool and at their rear end inclined second clamping surfaces for bearing against a corresponding counter surface of the machine spindle.
  • the clamping elements By axially displacing the clamping bush, the clamping elements are displaced radially outward or inward in a position parallel to the central axis of the machine spindle, as a result of which the hollow shank tool can be clamped or released.
  • One problem with such clamping devices is that the clamping state cannot be easily assessed from the outside. Even signs of wear of the clamping system, which can impair the clamping behavior, are not visible from the outside.
  • the object of the invention is to provide a tensioning device of the type mentioned, the tensioning state of which can be easily detected and monitored.
  • various forces or clamping states can be detected via the force or pressure sensor both when the machine spindle is at a standstill and during rotation.
  • the clamping or pull-in forces can be measured by a force or pressure sensor assigned to the clamping elements and the correct clamping condition can be monitored.
  • a force or assigned to the spring element Pressure sensor can also record and monitor the spring force. Any signs of wear or uneven tension force distributions can also be seen.
  • the force or pressure sensor consists of a thin sensor layer which is based on diamond-like carbon and is extremely wear and corrosion resistant.
  • thin-film sensors of this type are relatively rigid and experience only a small amount of deformation even under high loads.
  • the sensor layer also has a low coefficient of friction, which is advantageous in the case of the loads occurring here.
  • the sensors can thus be ideally integrated into the clamping device and used in the main power flow.
  • Such sensors are highly resilient and also insensitive to external environmental influences such as occur when using machine tools.
  • the use of conventional piezoelectric, piezo-resistive or strain gauge sensors is also possible in principle.
  • the sensor layer can be applied to a one-part or multi-part pressure ring which serves as an abutment for the tensioning elements.
  • a multi-part pressure ring has the main advantage that it can be easily replaced from the front of the machine spindle if necessary.
  • the sensor layer can be arranged both on the side facing the tensioning elements and on the opposite side. The force or pressure sensor or the sensor layer can also be attached to the machine spindle.
  • the force or pressure sensor is connected to a suitable evaluation device. This can be done using suitable connection lines or wirelessly based on transponder technology. Further special features and advantages of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment with reference to the drawing. Show it:
  • Figure 3 shows a sensor arrangement for force measurement within the clamping device shown in Figure 1.
  • a hollow cylindrical machine spindle 1 of a machine tool is shown in longitudinal section. At its front end, which is on the left in FIG. 1, the machine spindle 1 contains an inner cone 2, which is designed to engage a hollow cone shaft 3 of a hollow shaft tool 4 or a tool holder. A clamping device for clamping the hollow shank tool 4 is integrated in the machine spindle 1.
  • the clamping device contains a pull rod which is concentric within the machine spindle 1 with its central axis 5 and which carries a clamping sleeve 7 at its end.
  • the clamping sleeve 7 is biased backwards via the pull rod 6 by a spring element 8 arranged concentrically around it in the form of a plate spring assembly.
  • the spring element 8 designed as a plate spring assembly is supported on one side on a bearing disc 9 supported within the machine spindle 1 and on the other side on a ring shoulder 10 located at the rear end of the pull rod 6.
  • the pull rod 6 is hollow for the supply of a working fluid to the hollow shank tool 4.
  • At the rear end of the pull rod 6 there is an actuating device (not shown) through which the pull rod 6 can be pushed forward against the force of the spring element 8.
  • the pull rod 6 has a thread 11 on its front end facing the hollow shank tool 1, onto which the clamping sleeve 7 is screwed.
  • the clamping sleeve 7 is axially secured to the pull rod 6 by an additional counter screw 12.
  • the clamping elements 13 have at their front end facing the hollow cone shaft 3 a radial thickening 14 with a first clamping surface 15 formed by a conical surface section. This clamping surface 15 lies in the clamping position shown in FIG.
  • the clamping elements 13 have a thickening 17 with a second clamping surface 18 which is inclined opposite to the first clamping surface 15 and with which the clamping elements 13 are supported on a sensor layer 19 of a force or pressure sensor 21 arranged in an annular groove 20 of the machine spindle 1.
  • the second clamping surface 18 of the clamping elements 13 is likewise formed by a conical surface section and has an inclination angle that is adapted to the inclination of the counter surface 19 on the sensor 21.
  • the clamping sleeve 7 has on the outside of its front end facing the tapered hollow shaft 3 first conical clamping surface areas 22, on which a corresponding inner surface 23 comes to rest at the front end of the clamping elements 13.
  • second conical clamping surface areas 24 are provided on the outside thereof, on which a corresponding inner surface 25 comes to rest at the rear end of the clamping elements 13.
  • clamping surface areas 22 and 24 of the clamping sleeve 7 and the corresponding inner surfaces 23 and 25 of the clamping elements 13 are matched to one another such that the clamping elements 13 are moved radially outwards or inwards by axial movement of the clamping sleeve 7 in a position parallel to the central axis 5 of the machine spindle 1 ,
  • a spacer which is explained in more detail below, is arranged inside the machine spindle 2, by means of which the clamping elements 13 are held at a predetermined distance from one another in the circumferential direction.
  • the spacer contains a radially outer bush-like holder 26, which has at its end facing the clamping elements 13 a plurality of equally spaced lugs 28 projecting in the circumferential direction, with beveled end faces 27.
  • the lugs 27 of the holder 26 engage in a groove 29 at the rear end of the clamping elements 13 and lie with their beveled end face 27 on a corresponding oblique counter surface 30 in the base of the groove 29.
  • the bracket 26 is slidable on a bush 31 and is acted upon by a compression spring 32 in the direction of the clamping elements 13.
  • the rear end of the bush 31 bears against a pipe 33 which is arranged axially secured in the machine spindle 1 by a locking ring 34.
  • the clamping elements 13 rest with their clamping surfaces 18 on the sensor layer 19 of a force or pressure sensor 21, which is accommodated in a corresponding annular groove 20 in the interior of the machine spindle 1.
  • the force or pressure sensor 21 is thus located directly in the force flow of the tensioning device and can detect the tensioning forces.
  • the force or pressure sensor 21 consists of a pressure ring which is coated with a thin sensor layer 19 based on diamond-like carbon.
  • DLC diamond-like-carbon
  • Sensor layers of this type can be produced using plasma-assisted CVD or PVD processes.
  • the tensioning sleeve 7 is pressed backwards via the pull rod 6 and the spring element 8 designed as a plate spring assembly.
  • the clamping elements 13 are pressed radially outwards, the Clamping surfaces 15 and 18 are in engagement with the conical inner surface 16 on the hollow tapered shank 3 or the sensor layer 19 of the pressure and force sensor 21 fixedly arranged in the machine spindle 1.
  • the hollow shank tool 1 is held in tension in the machine spindle 2, the pull-in force or the clamping state being able to be detected via the force or pressure sensor 21.
  • the clamping sleeve 7 is pulled using the pull rod 6 e.g. moved by a hydraulic piston or another suitable actuating mechanism from the clamping position shown in Figure 1 in the direction of the hollow shank tool 4. Due to the forward movement of the clamping sleeve 7 in the direction of the hollow shank tool 1, the clamping elements 13 lying on the outside of the clamping sleeve 7 are shifted parallel inwards until their clamping surfaces 15 disengage from the conical inner surface 16 on the inside of the hollow cone shaft 3 and the hollow shank tool 1 release.
  • the tensioning device according to the invention is not limited to the exemplary embodiment described above.
  • the force or pressure sensor can also be integrated at other suitable locations within the machine spindle or directly in the clamping elements. Force measurement using the force and pressure sensor can also be used in steep taper clamping systems.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkzeugs (4) oder Werkzeughalters in einer Maschinenspindel (1), insbesondere einer Werkzeugmaschine, mit einer innerhalb der Maschinenspindel (1) axial beweglichen Spannhülse (7) und mehreren der Spannhülse (7) zugeordneten Spannelementen (13), die durch die Axialbewegung der durch ein Federelement (8) beaufschlagten Spannhülse (7) zwischen einer Spannstellung zum Spannen des Werkzeugs (4) oder Werkzeughalters in der Maschinenspindel (1) und einer Lösestellung zur Freigabe des Werkzeugs (4) oder Werkzeughalters radial bewegbar sind. Zur Überwachung des Spannzustands der Spannvorrichtung ist den Spannelementen (13) und/oder dem Federelement (8) ein innerhalb der Maschinenspindel (1) angeordneter Kraft- oder Drucksensor (21) zugeordnet.

Description

Spannvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkzeugs oder Werkzeughalters in einer Maschinenspindel, insbesondere einer Werkzeugmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Spannvorrichtung ist aus der EP 0 339 321 Bl bekannt. Dort ist innerhalb einer mit einem Innenkegel versehenen Maschinenspindel eine mittels einer Zugstange verschiebbare Spannbuchse angeordnet, an deren Außenseite mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Spannelemente anliegen. Diese weisen an ihrem vorderen Ende schräge erste Spannflächen zur Anlage an korrespondierenden Spannschrägen des Hohlschaftwerkzeugs und an ihrem hinteren Ende schräge zweite Spannflächen zur Anlage an einer entsprechenden Gegenfläche der Maschinenspindel auf. Durch Axialverschiebung der Spannbuchse werden die Spannelemente in einer zur Mittelachse der Maschinenspindel parallelen Lage radial nach außen oder innen verschoben, wodurch das Hohlschaftwerkzeug gespannt bzw. freigegeben werden kann. Ein Problem derartiger Spannvorrichtungen besteht darin, dass der Spannzustand von außen nicht ohne weiteres beurteilt werden kann. Auch eventuelle Verschleißerscheinungen des Spannsystems, die das Spannverhalten beinträchtigen können, sind von außen nicht erkennbar.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Spannzustand einfach erfasst und überwacht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung können über den Kraft- oder Drucksensor verschiedene Kräfte bzw. Spannzustände sowohl im Stillstand als auch während der Drehung der Maschinenspindel erfasst werden. So können durch einen den Spannelementen zugeordneten Kraft- oder Drucksensor z.B. die Spann- oder Einzugkräfte gemessen und der ordnungsgemäße Spannzustand überwacht werden. Durch einen dem Federelement zugeordneten Kraft- oder Drucksensor kann außerdem die Federkraft erfasst und überwacht werden. Auch eventuelle Verschleißerscheinungen oder ungleichmäßige Spannkraftverteilungen sind erkennbar. Bei einer mehrteiligen Ausführung der Kraft- oder Drucksensors kann auch eine Aussage über die Plananlage oder eventuelle Fehlstellungen getroffen werden, da dann die notwendige gleichmäßige Verteilung der Kraft über den Umfang nicht erreicht wird. Da sich der Kraft- oder Drucksensor an einer geschützten Stelle innerhalb der Maschinenspindel befindet, ist er auch besonders gut gegen Verschmutzung oder Beschädigungen geschützt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der Kraft- oder Drucksensor aus einer dünnen Sensorschicht, die auf diamantartigen Kohlenstoff basiert und extrem verschleiß- und korrosionsfest ist. Im Vergleich zu konventionellen Kraft- und Drucksensoren sind derartige Dünnschicht-Sensoren relativ starr und erfahren auch bei großen Belastungen nur eine geringe Verformung. Die Sensorschicht weist neben der hohen Verschleißbeständigkeit auch einen geringen Reibungskoeffizienten auf, was bei den hier auftretenden Belastungen von Vorteil ist. Die Sensoren können somit in idealer Weise in die Spannvorrichtung integriert und im Hauptkraftfluss eingesetzt werden. Derartige Sensoren sind hoch belastbar und außerdem auch unempfindlich gegen äußere Umgebungseinflüsse, wie sie beim Einsatz von Werkzeugmaschinen auftreten. Aber auch die Verwendung konventioneller piezo-elektrischer, piezo-resistiver oder DMS-Sensoren ist grundsätzlich möglich.
In einer möglichen Ausgestaltung kann die Sensorschicht auf einem einteiligen oder mehrteiligen Druckring aufgebracht sein, der als Widerlager für die Spannelemente dient. Ein mehrteiliger Druckring weist den wesentlichen Vorteil auf, dass er von der Vorderseite der Maschinenspindel bei Bedarf einfach ausgetauscht werden kann. Bei einem Druckring kann die Sensorschicht sowohl auf der den Spannelementen zugewandten Seite als auch an der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Auch an der Maschinenspindel kann der Kraft- oder Drucksensor bzw. die Sensorschicht angebracht sein.
In einer zweckmäßigen Ausführung ist die Kraft- oder Drucksensor mit einer geeigneten Auswerteeinrichtung verbunden. Dies kann über geeignete Verbindungsleitungen oder drahtlos auf der Grundlage der Transpondertechnologie erfolgen. Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäße Spannvorrichtung in einem Längsschnitt;
Figur 2 einen vergrößerten Teil der in Figur 1 gezeigte Spannvorrichtung im Längsschnitt und
Figur 3 eine Sensoranordnung zur Kraftmessung innerhalb der in Figur 1 gezeigten Spannvorrichtung.
In Figur 1 ist eine hohlzylindrische Maschinenspindel 1 einer Werkzeugmaschine im Längsschnitt gezeigt. Die Maschinenspindel 1 enthält an ihrem in Figur 1 linken vorderen Ende einen Innenkegel 2, der zum Eingriff eines Kegel-Hohlschafts 3 eines Hohlschaftwerkzeugs 4 oder eines Werkzeughalters ausgebildet ist. In der Maschinenspindel 1 ist eine Spannvorrichtung zum Spannen des Hohlschaftwerkzeugs 4 integriert.
Die Spannvorrichtung enthält eine innerhalb der Maschinenspindel 1 zu deren Mittelachse 5 konzentrische Zugstange, die an ihrem Ende eine Spannhülse 7 trägt. Die Spannhülse 7 wird über die Zugstange 6 durch ein um dieses konzentrisch angeordnetes Federelement 8 in Form eines Tellerfederpakets nach hinten vorgespannt. Das als Tellerfederpaket ausgeführte Federelement 8 ist an der einen Seite an einer innerhalb der Maschinenspindel 1 abgestützten Anlagescheibe 9 und an der anderen Seite an einem am hinteren Ende der Zugstange 6 befindlichen Ringabsatz 10 abgestützt. Die Zugstange 6 ist für die Zuführung eines Arbeitsfluids zum Hohlschaftwerkzeug 4 hohl ausgeführt. An dem hinteren Ende der Zugstange 6 ist eine - nicht dargestellte - Betätigungseinrichtung angeordnet, durch welche die Zugstange 6 entgegen der Kraft des Federelements 8 nach vorne geschoben werden kann.
Wie aus Figur 2 hervorgeht, hat die Zugstange 6 an ihrem dem Hohlschaftwerkzeug 1 zugewandten vorderen Ende ein Gewinde 11, auf das die Spannhülse 7 aufgeschraubt ist. Durch eine zusätzliche Konterschraube 12 wird die Spannhülse 7 an der Zugstange 6 axial gesichert. An der Außenseite der Spannhülse 7 liegen mehrere in Umfangsrichtung gleich beabstandete Spannelemente 13 in Form von Zangensegmenten an, die sich parallel zur Mittelachse 5 der Maschinenspindel 1 erstrecken. Die Spannelemente 13 haben an ihrem zum Kegel-Hohlschaft 3 weisenden vorderen Ende eine radiale Verdickung 14 mit einer durch einen konischen Flächenabschnitt gebildeten ersten Spannfläche 15. Diese Spannfläche 15 liegt bei der in Figur 1 dargestellten Spannstellung an einer konischen Innenfläche 16 an der Innenseite des Kegel- Hohlschafts 3 an. Die konische Innenfläche 16 weist gegenüber der Längsachse des Kegel- Hohlschafts 3 denselben Neigungswinkel wie die erste Spannfläche 15 der Spannelemente 13 auf. Auch an ihrem hinteren Ende haben die Spannelemente 13 eine Verdickung 17 mit einer zur ersten Spannfläche 15 entgegengesetzt geneigten zweiten Spannfläche 18, mit der sich die Spannelemente 13 an einer Sensorschicht 19 eines in einer Ringnut 20 der Maschinenspindel 1 angeordneten Kraft- oder Drucksensors 21 abstützen. Die zweite Spannfläche 18 der Spannelemente 13 ist ebenfalls durch einen konischen Flächenabschnitt gebildet und weist einen an die Neigung der Gegenfläche 19 am Sensor 21 angepassten Neigungswinkel auf.
Die Spannhülse 7 hat an der Außenseite ihres dem Kegel-Hohlschaft 3 zugewandten vorderen Endes erste konische Spannflächenbereiche 22, an denen eine entsprechende Innenfläche 23 am vorderen Ende der Spannelemente 13 zur Auflage gelangt. An dem hinteren Ende der Spannhülse 7 sind an deren Außenseite zweite konische Spannflächenbereiche 24 vorgesehen, an denen eine korrespondierende Innenfläche 25 am hinteren Ende der Spannelemente 13 zur Auflage kommt. Die Spannflächenbereiche 22 und 24 der Spannhülse 7 und die korrespondierenden Innenflächen 23 und 25 der Spannelemente 13 sind derart aufeinander abgestimmt, daß die Spannelemente 13 durch Axial bewegung der Spannhülse 7 in einer zur Mittelachse 5 der Maschinenspindel 1 parallelen Stellung radial nach außen oder innen verschoben werden.
An die hinteren Enden der Spannelemente 13 anschließend ist innerhalb der Maschinenspindel 2 ein im weiteren näher erläuterter Abstandshalter angeordnet, durch den die Spannelemente 13 in Umfangsrichtung in einem vorbestimmten Abstand voneinander gehalten werden. Der Abstandshalter enthält eine radial äußere buchsenartige Halterung 26, die an ihrem den Spannelemente 13 zugewandten Ende mehrere in Umfangsrichtung gleich beabstandete, in Axialrichtung vorstehende Ansätze 28 mit abgeschrägten Stirnflächen 27 aufweist. Die Ansätze 27 der Halterung 26 greifen in eine Nut 29 an dem rückseitigen Ende der Spannelemente 13 ein und liegen mit ihrer abgeschrägten Stirnfläche 27 an einer entsprechenden schrägen Gegenfläche 30 im Grund der Nut 29 an. Die Halterung 26 ist auf einer Buchse 31 verschiebbar und wird durch eine Druckfeder 32 in Richtung der Spannelemente 13 beaufschlagt. Die Buchse 31 liegt mit ihrem hinteren Ende an einem Rohr 33 an, das durch einen Sicherungsring 34 in der Maschinenspindel 1 axial gesichert angeordnet ist.
Wie bereits vorstehend erläutert, liegen die Spannelemente 13 mit ihren Spannflächen 18 an der Sensorschicht 19 eines Kraft- oder Drucksensors 21 an, der in einer entsprechenden Ringnut 20 im Inneren der Maschinenspindel 1 untergebracht ist. Der Kraft- oder Drucksensor 21 liegt somit direkt im Kraftfluss der Spannvorrichtung und kann die Spannkräfte erfassen. Bei der gezeigten Ausführungsform besteht der Kraft- oder Drucksensor 21 aus einem Druckring, der mit einer auf diamantartigen Kohlenstoff basierenden, dünnen Sensorschicht 19 beschichtet ist. Derartige DLC (diamond-like-carbon) Schichten weisen neben einem guten piezoresistiven Effekt auch eine hervorragende Verschleißbeständigkeit und ein gutes Reibungsverhalten auf. Die Herstellung derartiger Sensorschichten kann mit Hilfe von plasmagestützten CVD- oder PVD- Verfahren erfolgen.
Der in Form eines Druckrings ausgeführte Druck- oder Kraftsensor 21 kann entweder einteilig oder mehrteilig mit mehreren Ringsegmenten 35 ausgeführt sein, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Die Sensorschichten 19 sind an eine Auswerte- und/oder Überwachungseinrichtung 36 angeschlossen. Es ist aber auch eine drahtlose Ankopplung des Druck- oder Kraftsensors 21 an eine Auslese- oder Auswerteeinheit auf der Grundlage der Transpondertechnologie möglich.
Auch an dem ein- oder mehrteilig ausgeführten Anlagering 9 kann eine Sensorschicht angebracht sein. Dadurch kann die Kraft des Federelements 8 erfasst und überwacht werden. Die Sensorschicht kann hier ebenfalls an der Vorder- oder Rückseite des Anlagerings 9 oder an der Maschinenspindel 1 angebracht sein.
Die vorstehend beschriebene Spannvorrichtung funktioniert wie folgt:
Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Spannstellung wird die Spannhülse 7 über die Zugstange 6 und das als Tellerfederpaket ausgeführte Federelement 8 nach hinten gedrückt. In dieser Stellung werden die Spannelemente 13 radial nach außen gedrückt, wobei die Spannflächen 15 und 18 in Eingriff mit der konischen Innenfläche 16 am Kegel-Hohlschaft 3 bzw. der Sensorschicht 19 des in der Maschinenspindel 1 fest angeordneten Druck- und Kraftsensors 21 sind. Dadurch wird das Hohlschaftwerkzeug 1 in der Maschinenspindel 2 unter Zug gehalten, wobei über den Kraft- oder Drucksensor 21 die Einzugskraft bzw. der Spannzustand erfasst werden kann.
Zum Lösen der Spannvorrichtung wird die Spannhülse 7 mit Hilfe der Zugstange 6 z.B. durch einen Hydraulikkolben oder einen anderen geeigneten Betätigungsmechanismus aus der in Figur 1 gezeigten Spannstellung in Richtung des Hohlschaftwerkzeugs 4 verschoben. Durch die Vorwärtsbewegung der Spannhülse 7 in Richtung des Hohlschaftwerkzeugs 1 werden die an der Außenseite der Spannhülse 7 anliegenden Spannelemente 13 parallel nach innen verschoben, bis deren Spannflächen 15 außer Eingriff mit der konischen Innenfläche 16 an der Innenseite des Kegel-Hohlschafts 3 gelangen und das Hohlschaftwerkzeug 1 freigeben.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann der Kraft- oder Drucksensor auch an anderen geeigneten Stellen innerhalb der Maschinenspindel oder auch direkt in den Spannelementen integriert sein. Die Kraftmessung mit Hilfe des Kraft- und Drucksensors kann außerdem auch bei Steilkegelspannsystemen zum Einsatz gelangen.

Claims

Ansprüche
1. Spann Vorrichtung zum Spannen eines Werkzeugs (4) oder Werkzeughalters in einer Maschinenspindel (1), insbesondere einer Werkzeugmaschine, mit einer innerhalb der Maschinenspindel (1) axial beweglichen Spannhülse (7) und mehreren der Spannhülse (7) zugeordneten Spannelementen (13), die durch die Axialbewegung der durch ein Federelement (8) beaufschlagten Spannhülse (7) zwischen einer Spannstellung zum Spannen des Werkzeugs (4) oder Werkzeughalters in der Maschinenspindel (1) und einer Lösestellung zur Freigabe des Werkzeugs (4) oder Werkzeughalters radial bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass den Spannelementen (13) und/oder dem Federelement (8) ein innerhalb der Maschinenspindel (1) angeordneter Kraft- oder Drucksensor (21) zur Erfassung der Spannkräfte zugeordnet ist.
2. Spann Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraft- oder Drucksensor (21) ein Dünnschicht-Sensor mit einer dünnen Sensorschicht (19) ist.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschicht (19) aus einer dünnen diamantartigen Kohlenstoffschicht besteht.
4. Spannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraft- oder Drucksensor (21) in Form eines ein- oder mehrteiligen Druck- oder Anlagerings mit daran oder darin angeordneter Sensorschicht (19) ausgebildet ist.
5. Spann Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschicht (19) an der Vorder- oder Rückseite des Druck- oder Anlagerings angebracht ist.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraft- oder Drucksensor (21) an der Maschinenspindel (1) angeordnet ist.
7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraft- oder Drucksensor (21) in einer Ringnut (20) der Maschinenspindel (1) angeordnet ist.
8. Spannvorichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (13) entsprechende Spannflächen (18) zur Anlage an dem Kraft- oder Drucksensor (21) aufweisen.
9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (13) mehrere in Umfangsrichtung gleichwinklig beabstandete Zangensegmente sind.
10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (13) durch einen Abstandhalter (26, 27) in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
11. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraft- oder Drucksensor (21) mit einer Auswerte- und/oder Überwachungseinrichtung (36) verbunden ist.
PCT/EP2005/003968 2004-05-29 2005-04-15 Spannvorrichtung WO2005115686A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200410026438 DE102004026438B4 (de) 2004-05-29 2004-05-29 Spannvorrichtung
DE102004026438.4 2004-05-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005115686A1 true WO2005115686A1 (de) 2005-12-08

Family

ID=34964066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2005/003968 WO2005115686A1 (de) 2004-05-29 2005-04-15 Spannvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102004026438B4 (de)
WO (1) WO2005115686A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1955796A1 (de) * 2007-02-12 2008-08-13 Ott-Jakob Spanntechnik GmbH Spannvorrichtung
DE102014201366A1 (de) * 2014-01-27 2015-07-30 Robert Bosch Gmbh Stationäres kabelloses werkzeug
WO2018215636A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-29 Levicron Gmbh Self-locking hollow shaft clamping mechanism
EP3459662A1 (de) * 2017-09-22 2019-03-27 Ralf Dupont Selbstverriegelnde hohlwellenspannvorrichtung

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011013358B4 (de) * 2011-03-08 2012-12-27 Gehring Technologies Gmbh Werkzeugspindel mit integrierter Betätigungseinrichtung für eine Werkzeugaufnahme
DE102011100126B4 (de) 2011-04-30 2014-11-27 Ott-Jakob Spanntechnik Gmbh Arbeitsspindel mit einer Spannvorrichtung
DE102012107099A1 (de) * 2012-08-02 2014-02-06 Haimer Gmbh Auswucht- oder Messadapter
DE102017107488A1 (de) * 2017-04-07 2018-10-11 Ott-Jakob Spanntechnik Gmbh Spannvorrichtung und Bearbeitungseinheit mit einer derartigen Spannvorrichtung
CN107617167B (zh) * 2017-10-30 2023-11-07 重庆京渝激光技术有限公司 激光美容治疗机上的导光臂

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4708547A (en) * 1985-10-14 1987-11-24 Societe Nationale Industrielle Et Aerospatiale Safety tool-holder for machine-tools
EP0339321A1 (de) * 1988-04-29 1989-11-02 OTT-JAKOB GmbH & Co. Spanntechnik KG Spannvorrichtung zum axialen Spannen zweier voneinander lösbarer Maschinenteile
US5303594A (en) * 1992-08-11 1994-04-19 Kulite Semiconductor Products, Inc. Pressure transducer utilizing diamond piezoresistive sensors and silicon carbide force collector
US5741981A (en) * 1996-11-22 1998-04-21 Industrial Technology Research Institute Device and method of measuring the draw-in force for stationary and rotating spindle

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19539135C1 (de) * 1995-10-20 1997-03-27 Berg & Co Gmbh Spannantrieb, insbesondere für rotierend angetriebene Spannmittel von Werkzeugmaschinen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4708547A (en) * 1985-10-14 1987-11-24 Societe Nationale Industrielle Et Aerospatiale Safety tool-holder for machine-tools
EP0339321A1 (de) * 1988-04-29 1989-11-02 OTT-JAKOB GmbH & Co. Spanntechnik KG Spannvorrichtung zum axialen Spannen zweier voneinander lösbarer Maschinenteile
US5303594A (en) * 1992-08-11 1994-04-19 Kulite Semiconductor Products, Inc. Pressure transducer utilizing diamond piezoresistive sensors and silicon carbide force collector
US5741981A (en) * 1996-11-22 1998-04-21 Industrial Technology Research Institute Device and method of measuring the draw-in force for stationary and rotating spindle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1955796A1 (de) * 2007-02-12 2008-08-13 Ott-Jakob Spanntechnik GmbH Spannvorrichtung
DE102014201366A1 (de) * 2014-01-27 2015-07-30 Robert Bosch Gmbh Stationäres kabelloses werkzeug
WO2018215636A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-29 Levicron Gmbh Self-locking hollow shaft clamping mechanism
EP3459662A1 (de) * 2017-09-22 2019-03-27 Ralf Dupont Selbstverriegelnde hohlwellenspannvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004026438B4 (de) 2009-04-02
DE102004026438A1 (de) 2005-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005115686A1 (de) Spannvorrichtung
DE602005002859T2 (de) Druckaufnehmer und Verfahren zu seiner Herstellung
EP2981796B1 (de) Kraft-messvorrichtung
DE102013217401B3 (de) Spannvorrichtung
EP3084379B1 (de) Kraftsensor für handbetriebene oder pneumatische pressen
DE102007005160A1 (de) Verfahren, Vorrichtung und Mutter zum Vorspannen eines Lagers
EP2429748B1 (de) Vorrichtung zum festspannen eines werkstückträgers an einem spannfutter
EP1955796A1 (de) Spannvorrichtung
EP2014396B1 (de) Fliehkraftunterstütztes Werkzeugspannsystem
EP0356636B1 (de) Einzugskraft-Messgerät für Werkzeug-Spannvorrichtungen
DE102009041907A1 (de) Brems- und/oder Klemmvorrichtung mit formsteifem Zentralkörper
EP1663555A1 (de) Spannvorrichtung
EP1693659A1 (de) Kraftmessvorrichtung innerhalb einer Befestigungsschraube
DE2516120B2 (de) Druckaufnehmer für plastische Massen
EP1087859B1 (de) Einzugskraftmessvorrichtung
DE60008942T2 (de) Anordnung zum Einbau eines Sensors
DE3812741C2 (de)
DE202004021173U1 (de) Spannvorrichtung
DE202021104690U1 (de) Stellventileinheit mit einer Messeinrichtung
EP1132170A2 (de) Lager für eine Gewindespindel, insbesondere einer Bearbeitungsmaschine
DE10038347C2 (de) Schnellspannmutter
EP4179238A1 (de) Dichtungseinrichtung und dichtungsanordnung mit sensorik zur zustandsüberwachung
DE102016220922A1 (de) Ausrücksystem zum Betätigen einer Kupplung
DE102021119258A1 (de) Linearaktuator mit Kraftsensorik
DE2823609A1 (de) Vorrichtung zum anbringen eines im wesentlichen scheiben- oder zylinderfoermigen fraesers an einer antriebsspindel

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase