WO2008046375A1

WO2008046375A1 - Spannfutter

Info

Publication number: WO2008046375A1
Application number: PCT/DE2007/001660
Authority: WO
Inventors: Thorsten Kusnik; Johann Taglang
Original assignee: Röhm Gmbh
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2008-04-24
Also published as: DE112007003149A5; DE202006015944U1

Abstract

Ein druckmittelbetätigtes Spannfutter, insbesondere ein Vorderendfutter, zur Befestigung an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine weist einen mit der Arbeitsspindel in Rotation versetzbaren Futterkörper (2) und einen hierin integrierten Spannzylinder (3) auf. In dem Spannzylinder (3) ist zur Betätigung der Spannbacken (4) ein axial zu der Arbeitsspindel verstellbarer Kolben (5) gelagert, der den Spannzylinder (3) in eine der Arbeitsspindel zugewandte hintere Kolbenkammer (6) und eine vordere Kolbenkammer (7) unterteilt. Bei dem mit der Arbeitsspindel rotierenden Futterkörper (2) ist zur Erfassung sicherheitsrelevanter Parameter mindestens ein Sensor (14) angeordnet, der drahtlos mit einer nicht rotierenden Auswerteeinheit (15) verbunden ist.

Description

Spannfutter

Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetätigtes Spannfutter, insbesondere Vorderendfutter, zur Befestigung an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, mit einem mit der Arbeitsspindel in Rotation versetzbaren Futterkörper und einem hierin integrierten Spannzylinder, in dem zur Betätigung der Spannbacken ein axial zu der Arbeitsspindel verstellbarer Kolben gelagert ist, der den Spannzylinder in eine der Arbeitsspindel zugewandte hintere Kolbenkammer und eine vordere

Kolbenkammer unterteilt. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Werkzeugmaschine mit diesem druckmittelbetätigtem Spannfutter sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Werkzeugmaschine als auch ein Übertragungssystem für die Übertragung von Energie und die Übertragung von Daten bei dieser Werkzeugmaschine.

Ein derartiges druckmittelbetätigtes Spannfutter ist aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Gebrauchsmusteranmeldung DE 20 2006 014 427.7 bekannt, das sich durch ihre einfache Wartungsmöglichkeit auszeichnet. Zusätzlich ist allerdings in der Praxis der Wunsch entstanden, während des Betriebs des Spannfutters eine bessere Kontrolle des Betriebszustandes zu erzielen. Bei Luftvorderenfuttern sind elektropneumatische

Sicherheitssteuerungsvorrichtungen bekannt. An einem Handdruckregelventil wird entsprechend der gewünschten Spannkraft der Luftdruck des Netzes vorreguliert. Bei stillstehender Arbeitsspindel wird durch eine Tasterbetätigung ein Magnetventil geöffnet und die Druckluft füllt den

Kolbenraum bis ein Druckausgleich stattgefunden hat. Der Druckausgleich wird über einen Luftstromwächter bestimmt, wobei der Luftstromwächter das Magnetventil schließt und über einen von der Steuerung der Werkzeugmaschine abgefragten Schaltkontakt die Arbeitsspindel freigibt, wenn kein Durchfluss mehr vorhanden ist. Diese Vorgehensweise ist kompliziert und störungsanfällig.

Weiterhin ist nach dem Stand der Technik eine Kontrolle des Hubs bei Futterkörpern mit integrierten Spannzylindern nur mit einem großen mechanischen Aufwand und aufgrund des dafür benötigten Bauraumes auch nur bei größeren Futterkörpern möglich.

Außerdem wird nach dem Stand der Technik die Kontrolle der Anlage der Werkstücke über Luftanlagekontrollen durchgeführt. Zu diesem Zwecke müssen aufwendig Luftdruckleitungen über Drehdurchführungen geleitet, durch Zugstangen und Futterkörper bis zum Anschlag des Werkstückes verbohrt und abgedichtet werden. Wenn ein Werkstück sich auf der

Luftbohrung befindet, entsteht ein Staudruck in der Luftdruckleitung. Der Staudruck wird gemessen und bei Existenz des Staudruckes wird die Arbeitsspindel freigegeben. Wenn die Bohrung verschlossen ist, wird demzufolge die Arbeitsspindel ständig freigegeben.

Des Weiteren ist nach dem Stand der Technik die Messung der Spannkraft nur indirekt möglich. Ferner wird nach dem Stand der Technik die Kontrolle der Endlagen bei Greifern über Verbindungsleitungen, wie zum Beispiel Kabel durchgeführt. Allerdings ist dies aufgrund der Verwindungen nicht bei Greifern möglich, die sich mehrmals um ihre eigene Achse drehen. Herkömmlich kann dies nur über Schleifkontakte oder mittels Funkverbindungen durchgeführt werden, wobei die Funkverbindungen die Verwendung von Batterien erfordern, die den Nachteil aufweisen, dass sie häufiger ausgetauscht werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, sowohl ein druckmittelbetätigtes Spannfutter der eingangs genannten Art als auch eine Werkzeugmaschine mit diesem Spannfutter sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Werkzeugmaschine und ein Übertragungssystem für die Übertragung von Energie und die Übertragung von Daten bei dieser Werkzeugmaschine bereit zu stellen, mit denen das Sicherheitsniveau angehoben werden kann.

Diese Aufgabe wird nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bei einem Spannfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass in dem mit der Arbeitsspindel rotierenden Futterkörper zur Erfassung sicherheitsrelevanter Parameter mindestens ein Sensor angeordnet ist, der drahtlos mit einer nicht rotierenden Auswerteeinheit verbunden ist.

Dieses Spannfutter zeichnet sich dadurch aus, dass auch in dem rotierenden Futterkörper Daten aufgenommen werden können, ohne dass die mit hoher Drehzahl erfolgende Rotation deren Übertragung an eine im ortsfesten Koordinatensystem der Werkhalle befindliche Auswerteeinheit behindert ist.

Ganz besonders bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung, wenn der Sensor zweifach vorgesehen und als ein Drucksensor gestaltet ist und die beiden Drucksensoren der hinteren Kolbenkammer und der vorderen Kolbenkammer zugeordnet sind. Dabei besteht die Möglichkeit einer aktiven Überwachung des Arbeitsdruckes in den Kolbenkammern, und zwar sowohl bei der Innenspannung als auch bei der Außenspannung eines Werkstückes.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass der Sensor zur Hubkontrolle des Kolbens einen diesem zugeordneten Kolbenbund durchdringt und zur Erzeugung eines der axialen Stellung des Kolbens proportionalen Signals vorgesehen ist. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, den Sensor zur Hubkontrolle mit dem Drucksensor oder den Drucksensoren zu kombinieren.

Der Sensor zur Hubkontrolle ist zweckmäßigerweise als ein Tauchspulelement oder ein Linearpotentiometer gebildet, um so unmittelbar aus der axialen Verstellung des Kolbens dessen Lage während des Betriebs des Spannfutters bestimmen zu können. Die zum Betrieb des Sensors mit der Erfassung der Daten und deren drahtlose Übertragung an die

Auswerteeinheit erforderliche Energie lässt sich in einfachster Weise dadurch bereitstellen, dass in dem Futterkörper eine elektrische Speicherzelle wie beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator angeordnet ist. Allerdings besteht auch die Möglichkeit, dass zur Spannungsversorgung des Sensors dem Futterkörper ein Koppler-Rotor zugeordnet ist, der mit einem der

Werkzeugmaschine zugeordneten Koppler-Stator zusammenwirkt, um auf induktivem Wege von dem nicht rotierenden Bauteil die erforderliche Energie in das rotierende Bauteil, nämlich den Futterkörper zu übertragen.

Ganz besonders bevorzugt ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn die in dem Futterkörper angeordnete elektrische Speicherzelle über den Koppler-Rotor aufladbar ist. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Sicherung der Spannungsversorgung bei Spitzenbelastungen des Sensors erreicht.

Die oben genannte Aufgabe wird nach anderem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bei einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Werkzeugmaschine ein druckmittelbetätigtes Spannfutter der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen mit den dargelegten Vorteilen aufweist.

Bevorzugt steht die Auswerteeinheit mit einer Steuerungsvorrichtung für die Werkzeugmaschine in Verbindung. Somit können die Sensordaten direkt für die Steuerung der Werkzeugmaschine verwendet werden.

Die oben genannte Aufgabe wird nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Verfahren einen Verfahrensschritt des Erfassens von sicherheitsrelevanten Parametern mittels mindestens eines in dem mit der Arbeitsspindel rotierenden Futterkörper angeordneten Sensors und einen Verfahrensschritt des drahtlosen Verbindens des Sensors mit einer nicht rotierenden Auswerteeinheit aufweist. Somit können die sicherheitsrelevanten Daten von dem Sensor erfasst und an die Auswerteeinheit übertragen werden, ohne dass die mit hoher Drehzahl erfolgende Rotation die Übertragung der sicherheitsrelevanten Daten behindert.

Das Verfahren kann einen Verfahrensschritt des Durchdringens des Kolbens eines ihm zugeordneten Kolbenbundes zur Hubkontrolle und einen Verfahrensschritt des Erzeugens eines der axialen Stellung des Kolbens proportionalen Signals aufweisen. Bevorzugt weist das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens des Spanndruckes für eine Innenspannung oder für eine Außenspannung bei dem im Futterkörper integrierten Spannzylinder auf. Weiterhin kann das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens der Anlage der Werkstücke während der Rotation der Arbeitsspindel aufweisen. Auf diese Weise wird die Spannung der Werkstücke sichergestellt.

Weiterhin können die Sensordaten ebenfalls aus einem Greifer geführt werden. Somit kann das Verfahren auch eine Endlagenkontrolle der Werkstücke zum Beispiel bei Greifermodulen durchführen, die sie mehrmals um ihre eigene Achse drehen können.

Ganz besonders bevorzugt weist das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens der effektiven fliehkraftabhängigen Spannkraft während der Spannung und / oder der Bearbeitung auf, wodurch der mit höheren Drehzahlen ansteigende Einfluss der Fliehkraft berücksichtigt werden kann.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist das Verfahren einen Verfahrensschritt des Beeinflussens der effektiven fliehkraftabhängigen Spannkraft während der Spannung und / oder der Bearbeitung für einen Fliehkraftausgleich auf. Auf diese Weise kann dem mit höheren Drehzahlen ansteigenden Einfluss der Fliehkraft entgegen gewirkt werden, so dass eine schnellere Bearbeitung der Werkstücke bei höheren Drehzahlen ermöglicht wird. Die Einwirkung auf die fliehkraftabhängige Spannkraft kann zum Beispiel mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder elektronisch erfolgen.

Vorteilhafterweise weist das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens des Spanndruckes für die der Arbeitsspindel zugewandte hintere Kolbenkammer und / oder einen Verfahrensschritt des Messens des Spanndruckes für die vordere Kolbenkammer auf. Somit kann die Spannkraft besonders gut kontrolliert werden.

Weiterhin kann der Sensor über eine elektrische Speicherzelle in dem Futterkörper mit der für den Betrieb des Sensors notwendigen Spannung versorgt werden. Alternativ kann der Sensor über einen Koppler-Roter, der dem Futterkörper zugeordnet ist und der mit einem der Werkzeugmaschine zugeordneten Koppler-Stator zusammenwirkt, mit der für den Betrieb des Sensors notwendigen Spannung versorgt werden. Natürlich ist auch eine Kombination möglich, bei der die elektrische Speicherzelle in dem Futterkörper für eine zusätzliche Spannungsversorgung des Sensors bei Belastungsspitzen über den Koppler-Roter aufgeladen wird.

Bevorzugt weist das Verfahren einen Verfahrensschritt des Steuerns der Werkzeugmaschine mittels der Sensordaten auf. Dies ermöglicht eine schnelle und sichere Steuerung der Werkzeugmaschine.

Die oben genannte Aufgabe wird nach einem anderem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung bei einem Übertragungssystem für die Übertragung von Energie und die Übertragung von Daten bei einer Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Übertragungssystem eine primäre Elektronik mit einer Spannungsversorgung und einer Standartschnittstelle, eine primäre Spule, eine sekundäre Spule in dem Futterkörper, eine sekundäre Elektronik in dem Futterkörper und einen Sensor in dem Futterkörper aufweist.

Die primäre Elektronik ist zur Übertragung von Energie an die primäre Spule und zur Übertragung von Daten über die Standartschnittstelle an eine Auswerteeinheit ausgestaltet. Die primäre Spule ist zur Übertragung von Energie an die sekundäre Spule und zur Übertragung von Daten an die primäre Elektronik ausgestaltet. Die sekundäre Spule ist zur Übertragung von Energie an die sekundäre Elektronik und zur Übertragung von Daten an die primäre Spule ausgestaltet. Die sekundäre Elektronik ist zur Übertragung von Energie an den Sensor und zur Übertragung von Daten an die sekundäre Spule ausgestaltet, und der Sensor ist zur Übertragung von Daten an die sekundäre Elektronik ausgestaltet. Auf diese Weise werden auch bei hohen Drehzahlen die sicherheitsrelevanten Sensordaten erhalten. Mit der sekundären Elektronik können die sicherheitsrelevanten Sensordaten für die Übertragung aufbereitet werden. Insbesondere eine Komprimierung und / oder eine gezielte Bearbeitung der relevanten Daten ermöglicht, eine hinreichende Übertragungsleistung sicherzustellen.

Bevorzugt weist das Übertragungssystem eine elektrische Speicherzelle in dem Futterkörper für eine zusätzliche Spannungsversorgung des Sensors auf. Insbesondere kann die elektrische Speicherzelle über die sekundäre Spule aufladbar ausgestaltet sein. Somit wird eine Versorgung des Sensors und der sekundäre Elektronik auch bei Beanspruchungsspitzen sichergestellt.

Besonders bevorzugt weist das Übertragungssystem eine mit der Auswerteeinheit in Verbindung stehende Steuerungsvorrichtung für die Werkzeugmaschine auf. Auf diese Weise wird die Sicherheit bei der Bearbeitung bzw. die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht, weil die sicherheitsrelevanten Daten der Sensoren für die Steuerung umgehend berücksichtigt werden.

Die Steuerung der Werkzeugmaschine kann nun die Daten verarbeiten und zum Beispiel beim Erreichen eines bestimmten Spanndruckes ein Füllventil für den Spannzylinder schließen. Wenn zusätzlich zu den Drucksensoren ein Linearmesssystem in dem Übertragungssystem angebracht ist, kann zum Beispiel der Spannweg des Kolbens überwacht werden. Auch eine direkte oder eine indirekte Messung der Spannkraft ist mit diesem Übertragungssystem durchführbar.

Durch die Übertragung der Energie in das rotierende System können so hohe Abtastraten der Messdaten realisiert werden, dass eine Prozesskontrolle mit diesen Messwerten möglich ist. Zum Beispiel kann bei einem Luftvorderendfutter das Füllen des Kolbenraums gesteuert werden. Dadurch kann zum Einem der Einsatz von herkömmlichen aufwendigen Luftsteuereinheiten vermieden werden und zum Anderen können die Füllzeiten durch ein solches System verringert werden.

Außerdem wird die Sicherheit bei dem Betrieb der Werkzeugmaschine durch die ständige Kontrolle der Spanndrücke wesentlich erhöht. Bei Abweichungen der Spanndrücke von den Vorgaben kann die Arbeitsspindel automatisch sicherheitshalber abgeschaltet werden, weil diese Kontrolle über die Steuerung der Werkzeugmaschine erfolgt.

Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Kontrolle der Werkstückanlage bei den oben genannten Spannfuttern und bei den oben genannten Werkzeugmaschinen. Dieses Verfahren ermöglicht eine schnellere und sichere Bearbeitung der Werkstücke. Insbesondere durch einen Anschluss eines Näherungsschalters kann eine Kontrolle der Werkstückanlage durchgeführt werden. Weiterhin kann durch die Kontrolle des Spannhubs ein falsch eingelegtes Werkstück detektiert werden. Zusätzlich kann durch den Anschluss eines Näherungsschalters eine

Kontrolle der Anlage der Werkstücke direktelektrisch realisiert werden. Zum Beispiel liest die Steuerung für die Werkzeugmaschine den Schalter direkt aus, wohingegen beim herkömmlichen Verfahren Luftanlagekontrollen verwendet werden, die den Nachteil aufweisen, dass sie sehr aufwendig sind.

Weiterhin kann die Elektronik auch bei nicht in dem Futterkörper integrierten Spannzylindern zur Steuerung der Spanndrücke eingesetzt werden, wodurch die Steuerungseinheiten für die Spannzylinder vereinfacht und die Spannzeiten verringert werden. Insbesondere ist bei Spannvorrichtungen dieses System für eine Kontrolle der Anlage der Werkstücke auch über einen Schwenktisch verwendbar.

Im Folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Spannfutter zur Erläuterung der Lage der Sensoren, und

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Spannfutters zur Erläuterung der der Spannungsversorgung der Sensoren dienenden Bauteile,

Fig. 3 einen weiteren Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes

Spannfutter zur Erläuterung der Anordnung der Teile des Übertragungssystems.

In der Figur 1 ist ein druckmittelbetätigtes Spannfutter 1 dargestellt, das zur Befestigung an der in einem Spindelgehäuse einer Werkzeugmaschine angeordneten Arbeitsspindel vorgesehen ist. Das Spannfutter 1 weist einen mit der Arbeitsspindel in Rotation versetzbaren Futterkörper 2 und einen hierin integrierten Spannzylinder 3 auf, in dem zur Betätigung der Spannbacken 4 ein axial zu der Arbeitsspindel verstellbarer Kolben 5 gelagert ist. Dieser unterteilt den Spannzylinder 3 in eine der Arbeitsspindel zugewandte hintere Kolbenkammer 6 und eine vordere Kolbenkammer 7, die jeweils über einen umfangsseitig koaxial auf dem Futterkörper 2 angeordneten und mit diesem nicht mitrotierenden Verteilerring 8 Druckmittel beaufschlagbar sind. Der Verteilerring 8 ist einstückig ausgebildet und zur lösbaren starren Anordnung an einer Befestigungsfläche des Spindelgehäuses vorgesehen. Der die Stirnseite 9 des Verteilerrings 8 überdeckende Bereich des Futterkörpers 2 ist als eine mit diesem lösbar verbundener ringförmigen Labyrinthdeckel 10 ausgebildet. Nach Lösen der Befestigungselemente 11 kann der Labyrinthdeckel 10 in Arbeitsspindelachsrichtung nach vorne von dem Futterkörper 2 abgenommen werden. Nach Lösen der, der präzisen Ausrichtung sowie Befestigung des Verteilerrings 8 auf dem Spindelgehäuse dienenden Befestigungselemente 12 kann der gesamte Verteilerring 8 axial nach vorne von dem auf der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine mit diesem Spannfutter 1 abgezogen werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, durch Verschleiß unbrauchbar gewordene Kunststoff ringmembranen 13 auszutauschen. Der Verteilerring kann nachfolgend axial von der Stirnseite 9 des Spannfutters 1 über dieses geschoben werden und mittels der Befestigungselemente 12 erneut am Spindelgehäuse festgesetzt werden. Daraufhin erfolgt eine erneute Befestigung des ringförmigen Labyrinthdeckels 10 auf bzw. an dem Futterkörper 2 unter erneuter Ausbildung einer Labyrinthdichtung mit der Stirnseite 9 des Verteilerrings 8.

Weiterhin ist erkennbar, dass in dem mit der Arbeitsspindel rotierenden Futterkörper 2 zur Erfassung sicherheitsrelevanter Parameter mindestens ein Sensor 14, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel insgesamt drei Sensoren 14, angeordnet sind, die drahtlos mit einer nicht rotierenden Auswerteeinheit 15 verbunden sind. Dabei ist jeweils der hinteren Kolbenkammer 6 und der vorderen Kolbenkammer 7 ein als Drucksensor 16 gestalteter Sensor 14 zugeordnet, während ein weiterer Sensor zur Hubkontrolle 17 des Kolbens 5 einen diesem zugeordneten Kolbenbund 18 durchdringt und zur Erzeugung eines der axialen Stellung des Kolbens 5 proportionalen Signals vorgesehen ist. Der Sensor zur Hubkontrolle 17 ist dabei bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Tauchspulelement 19 gebildet; eine Ausgestaltung als Linearpotentiometer oder durch einen Glasmaßstab ist gleichfalls denkbar. Die Spannungsversorgung der Sensoren 14 erfolgt entweder durch eine unmittelbar in dem Futterkörper 2 angeordnete elektrische Speicherzelle 20 oder durch einen dem Futterkörper 2 zugeordneten Koppler-Rotor 21 und einen der Werkzeugmaschine zugeordneten Koppler-Stator 22 (siehe Figur 2). Für eine zusätzliche Sicherung der Spannungsversorgung des Sensors 14 für zum Beispiel Belastungsspitzen kann in dem Futterkörper 2 die elektrische Speicherzelle 20 derart ausgestaltet angeordnet sein, dass sie über den Koppler-Rotor 21 aufladbar ist.

Das erfindungsgemäße druckmittelbetätigte Spannfutter findet für die Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung von Werkstücken Anwendung. Die Auswerteeinheit 15 kann in Verbindung mit der Steuerungsvorrichtung für die Werkzeugmaschine stehen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine mit diesem druckmittelbetätigten Spannfutter nach der vorliegenden Erfindung erklärt, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen hinsichtlich der Ausgestaltung des druckmittelbetätigten Spannfutters auf die vorhergehenden Erklärungen verwiesen wird.

Das Verfahren weist einen Verfahrensschritt des Erfassens von sicherheitsrelevanten Parametern mittels mindestens eines in dem mit der Arbeitsspindel rotierenden Futterkörper 2 angeordneten Sensors 14 und einen Verfahrensschritt des drahtlosen Verbindens des Sensors 14 mit einer nicht rotierenden Auswerteeinheit 15 aufweist.

Das Verfahren kann einen Verfahrensschritt des Durchdringens des Kolbens 5 eines ihm zugeordneten Kolbenbundes 18 zur Hubkontrolle 17 und einen Verfahrensschritt des Erzeugens eines der axialen Stellung des Kolbens 5 proportionalen Signals aufweisen.

Weiterhin weist das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens des Spanndruckes für eine Innenspannung oder für eine Außenspannung bei dem in dem Futterkörper 2 integrierten Spannzylinder 3 auf. Zusätzlich weist das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens der Anlage der Werkstücke während der Rotation der Arbeitsspindel auf.

Außerdem kann das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens der effektiven fliehkraftabhängigen Spannkraft während der Spannung und / oder der Bearbeitung aufweisen. Insbesondere weist das Verfahren einen Verfahrensschritt des Beeinflussens der effektiven fliehkraftabhängigen Spannkraft während der Spannung und / oder der Bearbeitung für einen Fliehkraftausgleich auf.

Weiterhin kann das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens des Spanndruckes für die der Arbeitsspindel zugewandte hintere Kolbenkammer 6 und / oder einen Verfahrensschritt des Messens des Spanndruckes für die vordere Kolbenkammer 7 aufweisen.

Bei dem Verfahren wird der Sensor 14 über eine elektrische Speicherzelle 20 in dem Futterkörper 2 mit der für den Betrieb des Sensors 14 notwendigen Spannung versorgt wird. Alternativ wird der Sensor 14 über einen Koppler- Roter 21 , der dem Futterkörper 2 zugeordnet ist und der mit einem der Werkzeugmaschine zugeordneten Koppler-Stator 22 zusammenwirkt, mit der für den Betrieb des Sensors 14 notwendigen Spannung versorgt wird. Des Weiteren kann die elektrische Speicherzelle 20 in dem Futterkörper 2 für eine zusätzliche Spannungsversorgung des Sensors 14 über den Koppler-Roter 21 aufgeladen werden.

Außerdem weist das Verfahren einen Verfahrensschritt des Steuems der Werkzeugmaschine mittels der sicherheitsrelevanten Sensordaten auf.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des Übertragungssystems für die Übertragung von Energie und die Übertragung von Daten bei dieser

Werkzeugmaschine mit diesem Spannfutter nach der vorliegenden Erfindung erklärt, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen hinsichtlich der Ausgestaltung des druckmittelbetätigten Spannfutters auf die vorhergehenden Erklärungen verwiesen wird.

Das Übertragungssystem weist eine primäre Elektronik mit einer

Spannungsversorgung und einer Standartschnittstelle, eine primäre Spule 25, eine sekundäre Spule 26 in dem Futterkörper 2, eine sekundäre Elektronik in dem Futterkörper 2 und einen Sensor 14 in dem Futterkörper 2 auf. Die primäre Elektronik ist zur Übertragung von Energie an die primäre Spule 25 und zur Übertragung von Daten über die Standartschnittstelle an die Auswerteeinheit 15 ausgestaltet. Die primäre Spule 25 ist zur Übertragung von Energie an die sekundäre Spule 26 und zur Übertragung von Daten an die primäre Elektronik ausgestaltet. Die sekundäre Spule 26 ist zur Übertragung von Energie an die sekundäre Elektronik und zur Übertragung von Daten an die primäre Spule 25 ausgestaltet. Die sekundäre Elektronik ist zur Übertragung von Energie an den Sensor 14 und zur Übertragung von Daten an die sekundäre Spule 26 ausgestaltet, und der Sensor 14 ist zur Übertragung von Daten an die sekundäre Elektronik ausgestaltet ist.

Die Standartschnittstelle ist zum Beispiel eine RS-232-Schnittstelle. Die primäre Spule 25 kann einen U-Kern aus Ferrit mit einer Primärspule aufweisen, der in ein Kunststoffgehäuse eingegossen ist, wobei die primäre Spule 25 aus Kupfer gebildet und um den unteren Schenkel des Kerns gewickelt sein kann, wobei die primäre Spule 25 über ein Kabel mit der primären Elektronik verbunden ist. Außerdem kann die sekundäre Spule 26 auf einen Trägerring aufgezogen sein, der mit dem Futterkörper 2 rotiert. Zum Beispiel weist die sekundäre Spule 26 eine Sekundärspule mit einem Ringgehäuse auf, wobei die sekundäre Spule 26 über zwei Leitungen, insbesondere zwei Drähte mit der sekundären Elektronik verbunden ist. An die sekundäre Elektronik ist mindestens ein Sensor 14 angeschlossen. Es können zum Beispiel drei Übertragungskanäle vorgesehen sein.

Weiterhin kann bei dem Übertragungssystem eine elektrische Speicherzelle 20 in dem Futterkörper 2 für eine zusätzliche Spannungsversorgung des Sensors 14 bei Belastungsspitzen angeordnet sein. Insbesondere kann die elektrische Speicherzelle 20 über die sekundäre Spule 26 aufladbar ausgestaltet sein. Die primäre Elektronik kann in bestimmten Zeitabständen elektrische Energie über den U-Kern nach der Wirkweise eines Transformators an die sekundäre Spule 26 übertragen. Der an der sekundären Spule 26 anliegende Strom und die Spannung versorgen die sekundäre Elektronik in dem Futterkörper 2, wobei die sekundäre Elektronik die Energie zum Beispiel in einem Kondensator speichert. Mit der sekundären Elektronik sind die Sensoren 14 verbunden, wobei die Sensoren 14 ebenfalls von den Kondensatoren mit Spannung versorgt werden und die Messwerte der sekundären Elektronik zuführen. Zum Beispiel können die Sensoren 14 Drucksensoren 16 sein, die die Druckverhältnisse in den Kolbenkammer 6, 7 des Spannzylinders 3 messen. Mittels der Energie, die im Kondensator gepuffert ist, werden die Messdaten digitalisiert und seriell über die Kupferspule und den U-Kern an die primäre Elektronik übertragen, wonach die Daten über die Standartschnittstelle der Steuerung der Werkzeugmaschine bereit gestellt werden können.

Des Weiteren kann eine Steuerungsvorrichtung für die Werkzeugmaschine mit der Auswerteeinheit 15 in Verbindung stehen, so dass die sicherheitsrelevanten Parameter der Steuerung direkt zugeführt werden können..

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigtes Spannfutter, insbesondere Vorderendfutter, zur Befestigung an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, mit einem mit der Arbeitsspindel in Rotation versetzbaren Futterkörper (2) und einem hierin integrierten Spannzylinder (3), in dem zur Betätigung der

Spannbacken (4) ein axial zu der Arbeitsspindel verstellbarer Kolben (5) gelagert ist, der den Spannzylinder (3) in eine der Arbeitsspindel zugewandte hintere Kolbenkammer (6) und eine vordere Kolbenkammer (7) unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mit der Arbeitsspindel rotierenden Futterkörper (2) zur Erfassung sicherheitsrelevanter

Parameter mindestens ein Sensor (14) angeordnet ist, der drahtlos mit einer nicht rotierenden Auswerteeinheit (15) verbunden ist.

2. Spannfutter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) zweifach vorgesehen und als ein Drucksensor (16) gestaltet ist und die beiden Drucksensoren (16) der hinteren Kolbenkammer (6) und der vorderen Kolbenkammer (7) zugeordnet sind.

3. Spannfutter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Hubkontrolle (17) des Kolbens (5) einen diesem zugeordneten Kolbenbund (18) durchdringt und zur Erzeugung eines der axialen Stellung des Kolbens (5) proportionalen Signals vorgesehen ist.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor zur Hubkontrolle (17) als ein Tauchspulelement oder ein Linearpotentiometer gebildet ist.

5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Spannungsversorgung des Sensors (14) in dem Futterkörper (2) eine elektrische Speicherzelle (20) angeordnet ist.

6. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Spannungsversorgung des Sensors (14) dem Futterkörper (2) ein Koppler-Rotor (21) zugeordnet ist, der mit einem der Werkzeugmaschine zugeordneten Koppler-Stator (22) zusammenwirkt.

7. Spannfutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer zusätzlichen Sicherung der Spannungsversorgung des Sensors (14) in dem Futterkörper (2) eine elektrische Speicherzelle (20) angeordnet ist, die über den Koppler-Rotor (21) aufladbar ausgestaltet ist.

8. Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine ein druckmittelbetätigtes Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mit der Auswerteeinheit (15) in Verbindung stehende Steuerungsvorrichtung für die Werkzeugmaschine.

10. Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine mit einem druckmittelbetätigten Spannfutter, insbesondere einem Vorderendfutter, zur Befestigung an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, mit einem mit der Arbeitsspindel in Rotation versetzbaren Futterkörper (2) und einem hierin integrierten Spannzylinder (3), in dem zur Betätigung der Spannbacken (4) ein axial zu der Arbeitsspindel verstellbarer Kolben (5) gelagert ist, der den Spannzylinder (3) in eine der Arbeitsspindel zugewandte hintere Kolbenkammer (6) und eine vordere Kolbenkammer (7) unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Verfahrensschritt des Erfassens von sicherheitsrelevanten Parametern mittels mindestens eines in dem mit der Arbeitsspindel rotierenden Futterkörper (2) angeordneten Sensors (14) und einen Verfahrensschritt des drahtlosen Verbindens des Sensors (14) mit einer nicht rotierenden Auswerteeinheit (15) aufweist.

11.Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das

Verfahren einen Verfahrensschritt des Durchdringens des Kolbens (5) eines ihm zugeordneten Kolbenbundes (18) zur Hubkontrolle (17) und einen Verfahrensschritt des Erzeugens eines der axialen Stellung des Kolbens (5) proportionalen Signals aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens des Spanndruckes für eine Innenspannung oder eine Außenspannung bei dem im Futterkörper

(2) integrierten Spannzylinder (3) aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens der Anlage der Werkstücke während der Rotation der Arbeitsspindel aufweist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens der effektiven fliehkraftabhängigen Spannkraft während der Spannung und / oder der Bearbeitung aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Verfahrensschritt des Beeinflussens der effektiven fliehkraftabhängigen Spannkraft während der Spannung und / oder der Bearbeitung für einen Fliehkraftausgleich aufweist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Verfahrensschritt des Messens des Spanndruckes für die der Arbeitsspindel zugewandte hintere Kolbenkammer (6) und / oder einen Verfahrensschritt des Messens des Spanndruckes für die vordere Kolbenkammer (7) aufweist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) über eine elektrische Speicherzelle (20) in dem Futterkörper (2) mit der für den Betrieb des Sensors (14) notwendigen Spannung versorgt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) über einen Koppler-Roter (21 ), der dem

Futterkörper (2) zugeordnet ist und der mit einem der Werkzeugmaschine zugeordneten Koppler-Stator (22) zusammenwirkt, mit der für den Betrieb des Sensors (14) notwendigen Spannung versorgt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Speicherzelle (20) in dem Futterkörper (2) für eine zusätzliche

Spannungsversorgung des Sensors (14) über den Koppler-Roter (21) aufgeladen wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Verfahrensschritt des Steuerns der Werkzeugmaschine mittels der Sensordaten aufweist.

21.Übertragungssystem für die Übertragung von Energie und die Übertragung von Daten bei einer Werkzeugmaschine mit einem

Spannfutter, insbesondere einem Vorderendfutter, zur Befestigung an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, mit einem mit der Arbeitsspindel in Rotation versetzbaren Futterkörper (2) und einem hierin integrierten Spannzylinder (3), in dem zur Betätigung der Spannbacken (4) ein axial zu der Arbeitsspindel verstellbarer Kolben (5) gelagert ist, der den

Spannzylinder (3) in eine der Arbeitsspindel zugewandte hintere Kolbenkammer (6) und eine vordere Kolbenkammer (7) unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungssystem eine primäre Elektronik mit einer Spannungsversorgung und einer Standartschnittstelle, eine primäre Spule (25), eine sekundäre Spule (26) in dem Futterkörper (2), eine sekundäre Elektronik in dem Futterkörper (2) und einen Sensor (14) in dem Futterkörper (2) aufweist, wobei die primäre Elektronik zur Übertragung von Energie an die primäre Spule (25) und zur Übertragung von Daten über die Standartschnittstelle an eine Auswerteeinheit (15) ausgestaltet ist, die primäre Spule (25) zur Übertragung von Energie an die sekundäre Spule (26) und zur Übertragung von Daten an die primäre Elektronik ausgestaltet ist, die sekundäre Spule (26) zur Übertragung von Energie an die sekundäre Elektronik und zur Übertragung von Daten an die primäre Spule (25) ausgestaltet ist, die sekundäre Elektronik zur Übertragung von Energie an den Sensor (14) und zur Übertragung von

Daten an die sekundäre Spule (26) ausgestaltet ist, und der Sensor (14) zur Übertragung von Daten an die sekundäre Elektronik ausgestaltet ist.

22. Übertragungssystem nach Anspruch 21 , gekennzeichnet durch eine elektrische Speicherzelle (20) in dem Futterkörper (2) für eine zusätzliche Spannungsversorgung des Sensors (14).

23. Übertragungssystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Speicherzelle (20) über die sekundäre Spule (26) aufladbar ausgestaltet ist.

24. Übertragungssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch eine mit der Auswerteeinheit (15) in Verbindung stehende Steuerungsvorrichtung für die Werkzeugmaschine.