WO2014146655A1 - Spannbackenantrieb - Google Patents

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WO2014146655A1
WO2014146655A1 PCT/DE2014/200042 DE2014200042W WO2014146655A1 WO 2014146655 A1 WO2014146655 A1 WO 2014146655A1 DE 2014200042 W DE2014200042 W DE 2014200042W WO 2014146655 A1 WO2014146655 A1 WO 2014146655A1
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WO
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electric motor
shaft
chuck
clamping jaw
clamping
Prior art date
Application number
PCT/DE2014/200042
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Daut
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. 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.)
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Publication date
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Publication of WO2014146655A1 publication Critical patent/WO2014146655A1/de

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/24Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/28Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using electric or magnetic means in the chuck
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/002Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring the holding action of work or tool holders
    • B23Q17/005Arrangements 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2250/00Compensating adverse effects during turning, boring or drilling
    • B23B2250/08Compensation of centrifugal force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2260/00Details of constructional elements
    • B23B2260/128Sensors

Definitions

  • the invention relates to a jaw drive, as it is used in a variety of ways in machine tools, such as for holding workpieces.
  • workpieces are to be machined using a machine tool, for example, it is customary to connect these workpieces to the machine tool by means of a so-called chuck, which is rotatably connected to a rotating shaft.
  • so-called clamping jaws are provided on the chuck, which can be moved radially relative to the axis of rotation. If a workpiece is to be machined, the corresponding clamping jaws are moved apart in the radial direction and the workpiece is placed between the so adjusted clamping jaws. Subsequently, the jaws are then moved together again, which then the workpiece is fixed in the chuck to perform the appropriate work.
  • the drive of the movably provided on the chuck jaws is nowadays usually hydraulically or pneumatically by a respectively pressurized medium (oil or air) is brought via appropriate leads to the chuck, where it then encounters corresponding pistons with the movable Clamping jaws are in operative connection. Since workpieces which are held by such chucks are also rotated for their processing, among other things, the design of the supply lines is often very complex and service-intensive, since gas and oil-tight rotary joints must be created and maintained in order to ensure the jaw function.
  • a respectively pressurized medium oil or air
  • the object of the invention is to specify a chuck drive which overcomes the disadvantages of the prior art.
  • the drive of the clamping jaws formed by a rotor and a stator exhibiting electric motor, wherein the stator is rotatably connected to the shaft and the rotor with a Wälzschraubtrieb, which converts the rotational movement of the rotor in a longitudinal movement
  • this longitudinal movement be used by a arranged within the shaft and / or the chuck and acting on the movable jaws transmission member in a very simple manner to move the movable jaws from a first to a second position.
  • the electric motor is constructed substantially rotationally symmetrical, which usually accounts for complex balancing work.
  • the electric motor Since the electric motor is integrated in the shaft driving the chuck or forms part of the shaft itself with its stator, the rotating ones are Protected parts of the electric motor and its storage before the life affecting contaminants.
  • the electric motor is a torque motor, since this type of drive is largely free of wear and therefore particularly suitable for installation in the rotating shaft.
  • the rotor is provided with a first braking device which cooperates with a second braking device mounted on the shaft and / or the stator for temporary fixing of the rotor on the stator, which is pressed by the mediation of a closing spring supported on the stator against the first braking device, and when an electromagnet is present, which lifts the second braking element against the action of the closing spring of the first braking element in the energized state.
  • a particularly secure process control is given when a sensor is provided, the clamping forces acting between the clamping jaws ermit- If at least one further sensor is provided which detects the number of revolutions of a rotating part, if the sensors communicate with an evaluation and control circuit and if via the evaluation and control circuit and between evaluation and control circuit and electric motor extending control line, the rotation of the electric motor is adjustable.
  • Figure 1 is a rotatable shaft with chuck.
  • FIG. 2 shows a further illustration according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a braking device for a shaft according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a variant according to FIG. 1.
  • Fig. 1 shows schematically a chuck assembly 1, as it can be used for example in lathes.
  • This chuck assembly 1 is essentially formed by a shaft 2 and a chuck 3, wherein the chuck 3 is rotatably connected to one end 4 of the shaft 2.
  • the shaft 2 is via bearing 5 against a Housing (not shown in detail) rotatably mounted and is by a drive (not shown) in rotation (indicated by the cam K1) in rotation.
  • the chuck 3 is provided with two in the direction of the double arrows D1 movable clamping jaws 6, which hold a workpiece 7 (shown in phantom) in the embodiment shown in FIG.
  • not all clamping jaws 6 which are provided on a chuck 3 have to be movable or movable clamping jaws 6.
  • Each of the two on the chuck 3 shown in FIG. 1 movably mounted jaws 6 is provided with a pin 8 which extends substantially parallel to the axis of rotation R of the shaft 2 and provided at its end facing away from the respective clamping jaw 6 with a ramp 9.1 is.
  • an electric motor 10 is integrated in the form of a torque motor in the shaft 2, wherein the stator 1 1 of the electric motor 10 is rotatably connected to the shaft 2.
  • the rotor 12 of the electric motor 10 is rotatably supported via rolling bearings 13 in the interior of the shaft 2 and also rotatably connected to the outer sleeve 14 of a Wälzschraubtriebs 15 in the form of a ball screw.
  • a push rod 16 is arranged inside the outer sleeve 14 and a plurality of rolling elements 17 is provided between the push rod 16 and the outer sleeve 14 in the inner sleeve of the outer sleeve 14 and in FIG the outer jacket of the Uncouple push rod 16 inlaid raceways, each having one thread pitch.
  • each rod 18 is provided with an axially extending ramp 9.2, wherein the ramp 9.2. is arranged complementary to the ramp 9.1 and the slope 20.1 of the ramp 9.1 and the slope 20.2 of the ramp 9.2 are in sliding contact with each other.
  • the outer sleeve 14 of the rolling screw drive 15 rotates with it, whereby the push rod 16, which is rotationally fixed but axially displaceable (indicated by the double arrow D2) in the shaft 2 is arranged, is screwed out of the outer sleeve 15 by the action of the thread pitches of the raceways and the rolling elements rolling therein.
  • This unscrewing of the push rod 16 from the outer sleeve 14 causes that there is a greater overlap of the two ramps 9.1, 9.2 in the axial direction and the clamping jaws 6 against the action of a spring 21 from a position 1 (P1) in the in Fig.
  • a braking device 22 which supports a given self-locking of the Wälzschraubtriebs 15 or completely replaced.
  • the rotor 12 of the electric motor 10 is provided with a first brake element 22.1 in the form of a brake disc 23, which extends substantially radially to the axis of rotation R and engages in a provided in the shaft 2 circumferential groove 24.
  • a second brake element 22.2 is arranged, which comprises a brake pad 25, a closing spring 26 and a brake rod 27.
  • the brake pad 25 is pressed against the brake disc 23 by the closing spring 26, which is supported on the groove 24. If the frictional engagement between the brake disk 23 and the brake pad 25 is to be canceled, an electromagnet 28 is provided in the shaft 2.
  • the electromagnet 28 is penetrated by a connected to the brake pad 25 output rod 28 made of ferromagnetic material. If now the electromagnet 28 is energized, the brake pad 25 is lifted against the action of the closing spring 26 of the brake disc 23 (hinted at tet by the arrow P3). Ends the power supply, the brake pad 25 is again pressed by the closing spring 26 on the brake disc 23, thus preventing unwanted relative movement between the outer sleeve 14 and push rod sixteenth
  • the chuck arrangement 1 is provided with three sensors 31. 1, 31. 2, 31. 3 and an evaluation and control circuit 32.
  • the rotations of the rotor 12 and of the outer sleeve 14 relative to the shaft 2 are determined by the sensor 31 .1 and transmitted to the evaluation and control circuit 32.
  • the sensor 31 .2 which as the sensor 31 .1 is shown only schematically, the compression of the push rod 16 is detected when a workpiece 7 is clamped by means of the clamping jaws 6 on the chuck 3.
  • the of the sensors 31 .1, 31. 2 detected values can be evaluated and used in the evaluation and control circuit 32 in a variety of ways. If, for example, it is to be ensured that the workpieces 7 clamped by the clamping jaws 6 are always subjected to an equal force by them, it is very advantageous to use only the information provided by the (upset) sensor 31 .2 , This is especially true if the dimensions of the workpieces 7, which are to be processed after clamping in the chuck 3, are subject to fluctuations and a determination of the clamping forces via a measurement of the Speed of the rotor 12 and the outer sleeve 14 and the resulting travel of the push rod 16 is not accurate enough.
  • the workpieces 7 are not subject to dimensional fluctuations or if a small range of variation of the clamping forces is permissible, it may also be sufficient to provide only one (speed) sensor 31, 1, in order then to count the number of completed rotations of the rotor 12 or of the outer sleeve 14 to close the travel of the push rod 16 and thus on the forces acting on the respective workpieces 7 clamping forces.
  • the (upset) sensor 31 .2 together with the shaft 2 ü- monitoring (speed) sensor 31 .3 are used to change the clamping forces between the jaws 6 during machining of a workpiece 7.
  • the sensors 31 .2, 31 .3 and the evaluation and control circuit 32 can also be used to compensate for centrifugal forces. If, for example, the clamping pressure, which may act on the respectively clamped workpiece 7, is limited, but nevertheless a certain speed of the shaft 2 is required for machining the workpiece, it may happen that the forces set at the beginning of the machining - reduce the maximum permissible clamping forces after applying the required speed. To prevent this, according to the prior art in Chuck consuming measures provided for centrifugal force compensation.
  • this expense can be avoided if, when a rotational speed of the shaft 2 detected by the sensor 31 .3 is reached, an impulse is sent to the electric motor 10 by the evaluation and control circuit 32 which causes it to rotate in order to adjust the clamping force loss .
  • the loss of clamping force can also be compensated only by using the (upset) sensor 31 .2, when the clamping force loss detected by means of the (stagnation) sensor 31 .2 is supplied with current via a corresponding control of the electric motor 10 until the loss incurred is compensated again.
  • the two sensors 31 .1, 31 .2 can assess the part quality. If, for example, the diameter of the workpiece deviates from the nominal diameter by the actual diameter being smaller than the nominal diameter, a larger number of revolutions of the rotor 12 or of the outer sleeve 14 is required and the required clamping force is to be generated between the clamping jaws 6. If the actual diameter of the workpiece 7 is greater than the nominal diameter, correspondingly fewer revolutions of the rotor 12 or the outer sleeve 14 are required to produce the desired clamping force.
  • the analyzer and control circuit 32 can display such diameter deviations approximately on a display or can also be used to the workpiece diameter unfavorably deviating workpieces are not processed at all. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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

Abstract

Zur Bewegung von Spannbacken (6) eines Spannfutters (3) wird angegeben, in der drehenden und mit dem Spannfutter (3) drehfest verbundenen Welle (2) einen Elektromotor (10) und einen mit dem Elektromotor (10) zusammenwirkenden Wälzschraubtrieb (15) zu integrieren. Zusätzlich kann eine aus einem ersten und zweiten Bremselement (22.1, 22.2) gebildete Bremse vorgesehen sein, welche eine von der oder den beweglichen Spannbacken (6) angefahrene Position zumindest zeitweise sichert.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Spannbackenantrieb Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannbackenantrieb, wie er in vielfältiger Weise bei Werkzeugmaschinen, etwa zur Halterung von Werkstücken, eingesetzt ist.
Sollen Werkstücke etwa mit einer Werkzeugmaschine spanend bearbeitet werden, ist es üblich, diese Werkstücke mittels eines sogenannten Spannfutters, welches mit einer drehenden Welle drehfest verbunden ist, mit der Werkzeugmaschine zu verbinden. Dazu sind am Spannfutter sogenannte Spannbacken vorgesehen, die bezogen auf die Drehachse radial verfahren werden können. Soll ein Werkstück bearbeitet werden, werden dazu die entsprechenden Spannbacken in radialer Richtung auseinandergefahren und das Werkstück zwischen den so verstellten Spannbacken platziert. Anschließend werden dann die Spannbacken wieder zusammengefahren, womit dann das Werkstück im Spannfutter zur Ausführung der entsprechenden Arbeiten fixiert ist.
Schon an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass nicht notwendig alle Spannbacken eines Spannfutters verfahrbar sein müssen. Auch gibt es Anwendungen, in denen das jeweilige Spannfutter neben verfahrbaren Spannba- cken auch feststehende Spannbacken umfasst.
Der Antrieb der beweglich am Spannfutter vorgesehenen Spannbacken erfolgt heutzutage in aller Regel hydraulisch oder pneumatisch, indem ein jeweils unter Druck stehendes Medium (Öl oder Luft) über entsprechende Zuleitungen an das Spannfutter herangeführt wird, wo es dann auf entsprechende Kolben trifft, die mit den beweglichen Spannbacken in Wirkverbindung stehen. Da Werkstücke, die von solchen Spannfuttern gehalten werden, zu ihrer Bearbeitung u.a. auch in Rotation versetzt werden, ist die Gestaltung der Zuleitungen oft sehr aufwändig und serviceintensiv, da zur Gewährleistung der Spannbackenfunktion gas- bzw. öldichte Drehverbindungen geschaffen und unterhal- ten werden müssen.
Aufgabe der Erfindung
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Spannfutterantrieb an- zugeben, der die Nachteile im Stand der Technik überwindet.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.
Wird gemäß Anspruch 1 der Antrieb der Spannbacken von einem einen Rotor und einen Stator ausweisenden Elektromotor gebildet, wobei der Stator dreh- fest mit der Welle und der Rotor mit einem Wälzschraubtrieb verbunden ist, der die Drehbewegung des Rotors in eine Längsbewegung umsetzt, kann diese Längsbewegung durch ein innerhalb der Welle und/oder des Spannfutters angeordnetes und auf die beweglichen Spannbacken wirkendes Übertragungsorgan in sehr einfacher Weise dazu genutzt werden, die beweglichen Spann- backen von einer ersten in eine zweite Position zu verfahren.
Von besonderem Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut ist, womit in aller Regel aufwändige Auswuchtarbeiten entfallen.
Da der Elektromotor in der das Spannfutter antreibenden Welle integriert ist bzw. selbst mit seinem Stator einen Teil der Welle bildet, sind die drehenden Teile des Elektromotors und dessen Lagerung vor die Lebensdauer beeinträchtigenden Verschmutzungen geschützt.
Vorteilhaft ist es, wenn der Elektromotor ein Torquemotor ist, da diese Art von Antrieb weitgehend verschleißfrei ist und sich daher besonders gut zum Einbau in die drehende Welle eignet.
Ist der Wälzschraubtrieb als Kugelgewindetrieb ausgebildet, wird eine weitgehend verschleißfreie, hochpräzise und vor allem schnelle Umsetzung der Mo- torrotation in einer Axialbewegung erreicht.
Zur Gewährleistung, dass die beweglichen Spannbacken eine angefahrene Position beibehalten, ist es vorteilhaft, wenn der Rotor mit einer ersten Bremseinrichtung versehen ist, welche zur temporären Festlegung des Rotors am Stator mit einer zweiten, an der Welle und/oder dem Stator angebrachten Bremseinrichtung zusammenwirkt, welche durch die Vermittlung einer am Stator abgestützten Schließfeder gegen die erste Bremseinrichtung gedrückt ist, und wenn ein Elektromagnet vorhanden ist, der im bestromten Zustand das zweite Bremselement gegen die Wirkung der Schließfeder vom ersten Brems- element abhebt.
Sind die Versorgungsleitungen, welche den Elektromotor und den Elektromagnet mit einer Stromquelle verbinden, so miteinander verschaltet, dass zeitgleich mit der Bestromung des Elektromotors auch der Elektromagnet bestromt wird, wird sichergestellt, dass bei Bewegung der beweglichen Spannbacken die Bremse diese Bewegung nicht behindert und nach erfolgter Bewegung in sehr einfacher Weise sofort und automatisch zur Verhinderung einer weiteren Relativbewegung von Rotor und Stator die beiden Bremselemente in Reibkontakt treten.
Eine besonders sichere Prozessführung ist dann gegeben, wenn ein Sensor vorgesehen ist, der zwischen den Spannbacken wirkende Spannkräfte ermit- telt, wenn mindestens ein weiterer Sensor vorgesehen ist, der die Anzahl der Umdrehungen eines sich drehenden Teils erfasst, wenn die Sensoren mit einer Auswerte- und Ansteuerungsschaltung kommunizieren und wenn über die Auswerte- und Ansteuerungsschaltung und eine zwischen Auswerte- und An- steuerungsschaltung und Elektromotor verlaufende Steuerleitung die Rotation des Elektromotors regelbar ist.
Im Zusammenhang mit der Ermittlung von zwischen den Spannbacken herrschenden und auf das Werkstück einwirkenden Spannkräften hat sich der Ein- satz von Sensoren als besonders vorteilhaft erwiesen, die die Stauchung eines Bauteils erfassen.
Kurze Beschreibung der Figuren Es zeigen:
Fig. 1 eine drehbare Welle mit Spannfutter;
Fig. 2 eine weitere Darstellung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Bremseinrichtung für eine Welle gemäß Fig. 1 ;und
Fig. 4 eine Variante gemäß Fig. 1 .
Detaillierte Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt schematisch eine Spannfutteranordnung 1 , wie sie beispielsweise in Drehmaschinen verwendet werden kann. Diese Spannfutteranordnung 1 wird im Wesentlichen von einer Welle 2 und einem Spannfutter 3 gebildet, wobei das Spannfutter 3 mit einem Ende 4 der Welle 2 drehfest verbunden ist. Die Welle 2 ist über Lager 5 gegenüber einem Gehäuse (nicht näher gezeigt) drehbar gelagert und wird von einem Antrieb (nicht gezeigt) in Drehung (angedeutet durch den Kurvenpfeil K1 ) in Rotation versetzt. Das Spannfutter 3 ist mit zwei in Richtung der Doppelpfeile D1 beweglichen Spannbacken 6 versehen, die im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ein Werkstück 7 (gestrichelt dargestellt) halten.
Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass in einem anderen - nicht dargestellten- Ausführungsbeispiel nicht notwendig alle Spannbacken 6, die an einem Spannfutter 3 vorgesehen sind, bewegliche bzw. verfahrbare Spannbacken 6 sein müssen. So kann es beispielsweise etwa bei einem kleine und günstig geformten Werkstück 7 völlig ausreichen, wenn zu dessen Halterung am Spannfutter 3 nur eine bewegliche Spannbacke 6 vorgesehen wird, während die übrige Spannbacke 6 oder übrigen Spannbacken 6 ortsfest mit dem Spannfutter 3 verbunden sind.
Jede der beiden am Spannfutter 3 gemäß Fig. 1 beweglich angebrachten Spannbacken 6 ist mit einem Stift 8 versehen, der sich im Wesentlichen paral- lel zur Rotationsachse R der Welle 2 erstreckt und der an seinem der jeweiligen Spannbacke 6 abgewandten Ende mit einer Rampe 9.1 versehen ist.
Zum Antrieb der beweglichen Spannbacken 6 ist ein Elektromotor 10 in der Form eines Torquemotors in der Welle 2 integriert, wobei der Stator 1 1 des Elektromotors 10 mit der Welle 2 drehfest verbunden ist. Der Rotor 12 des E- lektromotors 10 ist über Wälzlager 13 im Inneren der Welle 2 drehbar gelagert und mit der Außenhülse 14 eines Wälzschraubtriebs 15 in der Form eines Kugelgewindetriebs ebenfalls drehfest verbunden. Wie bei jedem Kugelgewindetrieb sind auch bei dem Kugelgewindetrieb gemäß Fig .1 im Inneren der Au- ßenhülse 14 eine Schubstange 16 angeordnet und eine Mehrzahl von Wälzkörpern 17 vorgesehen, die zwischen der Schubstange 16 und der Außenhülse 14 in in den Innenmantel der Außenhülse 14 und in den Außenmantel der Schubstange 16 eingelassenen und jeweils eine Gewindesteigung habenden Laufbahnen abrollen.
Das dem Kugelgewindetrieb abgewandte Ende der Schubstange 16 ist drehfest mit einem Übertragungsorgan 18 verbunden, welches für jede bewegliche Spannbacke 6 mit einer Stange 19 versehen ist, die sich im Wesentlichen rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung der Schubstange 16 innerhalb der Spannfutters 3 erstreckt. Jedes freie Ende jeder Stange 18 ist mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Rampe 9.2 versehen, wobei die Rampe 9.2. zu der Rampe 9.1 komplementär angeordnet ist und die Schräge 20.1 der Rampe 9.1 und die Schräge 20.2 der Rampe 9.2 zueinander in Gleitkontakt stehen.
Wird nun der Elektromotor in Drehung (angedeutet durch den Kurvenpfeil K2) versetzt, dreht sich mit ihm die Außenhülse 14 des Wälzschraubtriebs 15, wo- mit die Schubstange 16, welche drehfest, aber axial verschiebbar (angedeutet durch den Doppelpfeil D2) in der Welle 2 angeordnet ist, durch die Wirkung der Gewindesteigungen der Laufbahnen und der darin abrollenden Wälzkörper 17 aus der Außenhülse 15 herausgeschraubt wird. Dieses Herausschrauben der Schubstange 16 aus der Außenhülse 14 bewirkt, dass es zu einer größeren Überdeckung der beiden Rampen 9.1 , 9.2 in axialer Richtung kommt und die Spannbacken 6 gegen die Wirkung einer Feder 21 von einer Position 1 (P1 ) in die in Fig. 1 gezeigte Position 2 (P2) bewegt werden, in welcher dann das Werkstück 7 sicher von den Spannbacken 6 am Spannfutter 3 gehalten wird. Soll nun das Werkstück 7 wieder vom Spannfutter 3 gelöst werden, muss lediglich die Drehrichtung des Elektromotors 10 umgekehrt werden. Dies bewirkt, dass durch die Drehungsumkehr die Schubstange 16 in die Außenhülse 14 eingeschraubt wird, sich die gegenseitige Überdeckung der jeweils zueinander komplementären Rampen 9.1 , 9.2 der beweglichen Spannbacken 6 in axialer Richtung verringert wird und die Feder 21 die Spannbacken 6 von der Position 2 (P2) in die Position 1 (P1 ) verbringt. Letztes ist in Fig. 2 gezeigt. Übergreifen - so wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt - die Rampen 9.2 die mit den Spannbacken 6 über die Stifte 8 verbundenen Rampen 9.1 in axialer Richtung, ist nicht nur ein gegenseitiges Abgleiten der Schrägen 20.1 , 20.2 der Rampen 9.1 , 9.2 während der Verstellung der Spannbacken 6 gewährleistet, sondern es wird auch sichergestellt, dass Fliehkräfte, die bei Versetzung der Welle 2 in Drehung auf die in radialer Richtung beweglichen Rampen 9.1 wirken, nicht bewirken, dass die Rampen 9.1 ihren durch die Stellung der Schubstange 16 vorgegebenen radialen Abstand zur Rotationsachse R ändern. Nur der Vollständigkeit sei darauf hingewiesen, dass zumindest die Schubstange 16, die Stangen 19 und die Stifte 8 in entsprechenden -allerdings nicht gezeigten- Führungen angeordnet sind, die durch ein geringes Spiel die zuvor näher beschriebenen Bewegungen nicht oder nur in sehr geringem Maße behindern.
In Fig. 3 ist eine Bremseinrichtung 22 gezeigt, welche eine gegebene Selbsthemmung des Wälzschraubtriebs 15 unterstützt oder aber vollständig ersetzt.
Dazu ist der Rotor 12 des Elektromotors 10 mit einem ersten Bremselement 22.1 in der Form einer Bremsscheibe 23 versehen, welche sich im Wesentlichen radial zur Rotationsachse R erstreckt und in eine in der Welle 2 bereitgestellte umlaufende Nut 24 eingreift. Ferner ist in der Nut 23 ein zweites Bremselement 22.2 angeordnet, welches einen Bremsklotz 25, eine Schließfeder 26 und eine Bremsstange 27 umfasst. Um einen Reibschluss zwischen dem Bremsklotz 25 und der Bremsschreibe 23 herzustellen, wird der Bremsklotz 25 von der Schließfeder 26, die sich an der Nut 24 abstützt, gegen die Bremsscheibe 23 gedrückt. Soll der Reibschluss zwischen der Bremsscheibe 23 und dem Bremsklotz 25 aufgehoben werden, ist ein Elektromagnet 28 in der Welle 2 vorgesehen. Der Elektromagnet 28 wird von einer mit dem Bremsklotz 25 verbundenen Abtriebstange 28 aus ferromagnetischem Material durchragt. Wird nun der Elektromagnet 28 bestromt, wird der Bremsklotz 25 gegen die Wirkung der Schließfeder 26 von der Bremsscheibe 23 abgehoben (angedeu- tet durch den Pfeil P3). Endet die Stromversorgung, wird der Bremsklotz 25 wieder von der Schließfeder 26 auf die Bremsscheibe 23 gedrückt und verhindert so eine unerwünschte Relativbewegung zwischen Außenhülse 14 und Schubstange 16.
Aus Fig. 3 ist ferner entnehmbar, dass sowohl der Elektromotor 10 als auch der Elektromagnet 27 über Versorgungsleitungen 29 schaltbar mit einer Stromquelle G verbindbar ist. Wird der Stromkreis über den Schalter 30 geschlossen, werden durch die in Fig. 3 gezeigte einfache Verschaltung der Versorgungslei- tungen 29 der Elektromotor 10 und der Elektromagnet 27 zeitgleich mit Strom versorgt. Dies führt dazu, dass Reibschluss zwischen der Bremsscheibe 23 und dem Bremsklotz 25 immer dann aufgehoben ist, wenn der Elektromotor 10 anläuft. Im Vergleich zu den Ausführungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist die Spannfutteranordnung 1 mit drei Sensoren 31 .1 , 31 .2, 31 .3 und einer Auswerte- und Ansteuerschaltung 32 versehen. Dabei werden von dem Sensor 31 .1 die Umdrehungen des Rotors 12 bzw. der Außenhülse 14 gegenüber der Welle 2 ermittelt und an die Auswerte- und Ansteuerschaltung 32 übermittelt. Mit dem Sensor 31 .2, welcher wie der Sensor 31 .1 nur schematisch gezeigt ist, wird die Stauchung der Schubstange 16 erfasst, wenn ein Werkstück 7 mittels der Spannbacken 6 am Spannfutter 3 eingespannt ist.
Die von den Sensoren 31 .1 , 31 . 2 erfassten Werte können in der Auswerte- und Ansteuerungsschaltung 32 in vielfältiger Weise ausgewertet und genutzt werden. Soll beispielsweise sichergestellt werden, dass die von den Spannbacken 6 eingespannten Werkstücke 7 von diesen immer mit einer gleich großen Kraft beaufschlagt werden, ist es sehr vorteilhaft, dazu nur die Informationen zu nutzen, die von dem (Stauchungs-) Sensor 31 .2 bereitgestellt werden. Dies insbesondere dann, wenn die Abmessungen der Werkstücke 7, die nach dem Einspannen in das Spannfutter 3 bearbeitet werden sollen, Schwankungen unterliegen und eine Bestimmung der Einspannkräfte über eine Messung der Drehzahl des Rotors 12 bzw. der Außenhülse 14 und dem daraus resultierenden Verfahrweg der Schubstange 16 nicht genau genug ist. Unterliegen allerdings die Werkstücke 7 keinen Abmessungsschwankungen oder ist eine geringe Schwankungsbreite der Spannkräfte zulässig, kann es auch ausreichend sein, nur einen (Drehzahl-) Sensor 31 .1 vorzusehen, um dann aus der Anzahl der vollführten Drehungen des Rotors 12 oder der Außenhülse 14 auf den Verfahrweg der Schubstange 16 und damit auf die auf die jeweiligen Werkstücke 7 wirkenden Einspannkräfte zu schließen. Auch kann der (Stauchungs-) Sensor 31 .2 zusammen mit dem die Welle 2 ü- berwachenden (Drehzahl-) Sensor 31 .3 dazu genutzt werden, um die Spannkräfte zwischen den Spannbacken 6 während der Bearbeitung eines Werkstücks 7 zu verändern. Dies kann beispielsweise dann notwendig werden, wenn etwa während der Grobbearbeitung eines Werkstücks 7 hohe Spannkräf- te erforderlich und auch zugelassen sind, aber mit zunehmendem Materialabtrag eine Beibehaltung der ehemals hohen Spannkräfte zu einer Beschädigung des Werkstücks 7 führen kann. Da der Fortschritt der Bearbeitung eines Werkstücks 7, welches mittels Spannbacken 6 im oder am Spannfutter 3 eingespannt ist, sehr leicht anhand der vom (Drehzahl-) Sensor 31 .3 gelieferten Da- ten in der Auswerte- und Ansteuerungsschaltung 32 ermittelt werden kann, kann anhand der erfassten Drehzahlen in der Auswerte- und Ansteuerungsschaltung 32 ein Impuls ausgelöst werden, der über die Steuerleitung 33 den Elektromotor 10 zur Reduzierung der Spannkräfte in Drehung versetzt. Schließlich können die Sensoren 31 .2, 31 .3 und die Auswerte- und Ansteuerungsschaltung 32 auch genutzt werden, um Fliehkräfte zu kompensieren. Ist beispielsweise der Spanndruck, der auf das jeweils eingespannte Werkstück 7 wirken darf, begrenzt, ist aber gleichwohl zur Bearbeitung des Werkstücks eine bestimmte Drehzahl der Welle 2 erforderlich, kann es vorkommen, dass sich durch die Wirkung von Fliehkräften die zu Beginn der Bearbeitung eingestellten -maximal zulässigen-Spannkräfte nach anlegen der erforderlichen Drehzahl verringern. Um dies zu unterbinden, werden nach dem Stand der Technik im Spannfutter aufwendige Maßnahmen zur Fliehkraftkompensation vorgesehen. Dieser Aufwand kann nach der Erfindung allerdings unterbleiben, wenn beim Erreichen einer vom Sensor 31 .3 erfassten Drehzahl der Welle 2 von der Auswerte- und Ansteuerungsschaltung 32 ein Impuls an den Elektromotor 10 ge- schickt wird, der diesen zum Nachstellen des Spannkraftverlustes in Drehung versetzt. Natürlich kann der Spannkraftverlust auch nur unter Nutzung des (Stauchungs-) Sensor 31 .2 kompensiert werden, wenn bei mittels des (Stau- chungs-) Sensor 31 .2 detektiertem Spannkraftverlust über eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 10 dieser so lange bestromt wird, bis der ein- getretene Verlust wieder ausgeglichen ist.
Auch ist es möglich, unter Nutzung der beiden Sensoren 31 .1 , 31 .2 die Teilequalität zu beurteilen. Weicht beispielsweise der Durchmesser des Werkstücks vom Solldurchmesser ab, indem der Istdurchmesser kleiner ist als der Soll- durchmesser, ist eine größere Anzahl an Umdrehungen des Rotors 12 bzw. der Außenhülse 14 erforderlich und die erforderliche Spannkraft zwischen den Spannbacken 6 zu erzeugen. Ist der Istdurchmesser des Werkstücks 7 größer als der Solldurchmesser, sind entsprechend weniger Umdrehungen des Rotors 12 bzw. der Außenhülse 14 erforderlich, um die gewünschte Spannkraft zu erzeugen. Werden daher die Anzahl der Drehungen vom Sensor 31 .1 überwacht und gleichzeitig die Stauchung der Schubstange 16 vom Sensor 31 .2 detektiert, können von der Auswerte- und Ansteuerungsschaltung 32 derartige Durch-messerabweichungen etwa auf einem Display dargestellt oder auch dazu genutzt werden, dass vom Solldurchmesser ungünstig abweichende Werkstücke erst gar nicht bearbeitet werden. Bezugszeichenliste
Spannfutteranordnung Welle
Spannfutter
Ende
Lager
Spannbacken
Werkstück
Stift
Rampe
Elektromotor
Stator
Rotor
Wälzlager
Außenhülse
Wälzschraubtrieb
Schubstange
Wälzkörper
Übertragungsorgan
Stange
Schräge
Feder
Bremselement
Bremsscheibe
Nut
Bremsklotz
Schließfeder
Bremsstange
Elektromagnet
Versorgungsleitungen
Schalter 31.1,31.2,31.3 Sensoren
32 Auswerte- und Ansteuerschaltung
33 Steuerleitung

Claims

Patentansprüche
Spannbackenantrieb
mit einer Welle (2) , die drehbar gelagert ist,
mit einem Spannfutter (3), welches mit einem Ende (4) der Welle (2) drehfest verbunden ist,
mit mindestens einer Spannbacke (6), die mit dem Spannfutter (3) bewegbar verbunden ist, und
mit einem Antrieb, welcher auf die bewegbaren Spannbacken (6) wirkt, dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb ein einen Rotor (12) und einen Stator (1 1 ) ausweisender Elektromotor (10) ist,
dass der Stator (1 1 ) drehfest mit der Welle (2) verbunden ist,
dass der Rotor (12) mit einem Wälzschraubtrieb (15) verbunden ist, der die Drehbewegung des Rotors (12) in eine Längsbewegung umsetzt, und
dass innerhalb der Welle (2) und/oder des Spannfutters (3) ein Übertragungsorgan (18) angeordnet ist, welches die Längsbewegung des Wälzschraubtriebs (18) auf die beweglichen Spannbacken (6) überträgt, um diese von einer ersten in eine zweite Position zu verfahren.
Spannbackenantrieb nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass der Elektromotor (10) ein Torquemotor ist.
Spannbackenantrieb nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wälzschraubtrieb (18) ein Kugelgewindetrieb ist.
Spannbackenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet,
dass am Rotor (12) ein erstes Bremselement (22.1 ) angebracht ist, dass ein zweites Bremselennent (22.2) vorgesehen ist, das von einer Schließfeder (26), die sich am Stator (1 1 ) und/oder der Welle (2) abstützt, gegen das erste Bremselement (22.1 ) gedrückt ist,
dass ein Elektromagnet (28) vorgesehen ist, welcher im bestromten Zustand das erste Bremselement (22.1 ) vom zweiten Bremselement (22.2) gegen die Wirkung der Schließfeder (26) abhebt.
Spannbackenantrieb nach Anspruch 4
dadurch gekennzeichnet,
dass der Elektromotor (10) und der Elektromagnet (28) über Versorgungsleitungen (29) verfügt und
dass die Versorgungsleitungen (29) von Elektromotor (10) und Elektromagnet (28) so miteinander verschaltet sind, dass bei Bestromung des Elektromotors (10) gleichzeitig der Elektromagnet (28) bestromt ist.
Spannbackenantrieb nach jedem der Ansprüche 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Sensor (31 .2) vorgesehen ist, der die zwischen den Spannbacken (6) wirkenden Spannkräfte ermittelt,
dass mindestens ein weiterer Sensor (31 .1 , 31 .3) vorgesehen ist, der die Anzahl
der Umdrehungen eines sich drehenden Teils (2, 12, 14) erfasst, dass die Sensoren (31 .1 , 31 .2, 31 .3) mit einer Auswerte- und Ansteue- rungsschaltung (32) kommunizieren, und
dass die Auswerte- und Ansteuerungsschaltung (32) und eine zwischen Auswerte- und Ansteuerungsschaltung (32) und Elektromotor (10) verlaufende Steuerleitung die Rotation des Elektromotors (10) regelbar ist.
Spannbackenantrieb nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor (31 .2) die Stauchung eines Bauteils (16) detektiert.
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