DE2924111C2 - Einrichtung zur Überwachung des Druckes bei druckmittelbetätigten Spannfuttern mit im Betrieb rotierenden Spannzylindern an Bearbeitungsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwachung des Drucks bei druckmitteltutätigten Spannfuttern mit im Betrieb rotierenden Spannzylindern an Bearbeitungsmaschinen, mittels der in Abhängigkeit von der auf das eingespannte Werkstück einwirkenden Spannkraft die Bearbeitungsmaschine abschaltbar isL

Durch die DE-AS 21 50 885 ist eine Einrichtung dieser Art bekannt. Hierbei sind unmittelbar in die Druckmittelzuführungsleitungen Druckwächter in Form von Druckschaltern eingesetzt, mittels denen bei einem z. B. durch einen Leitungsbruch bedingten Druckabfall zur Vermeidung von Unfällen die zugeordnete Bearbeitungsmaschine sofort abgestellt wird. Da die Drehverteiler der Spannzylinder nicht mit rotieren, sondern stillstehen und über Druckleitungen an eine Druckmittelquelle ständig angeschlossen sind, ist dies mittels der Druckwächter, die bei einem einstellbaren Mindestdruck einen Impuls zum Abschalten der Bearbeitungsmaschine abgeben, auf einfache Weise zu bewerkstelligen.

Bei rotierenden Spannzylindern mit eingeschlossenem Innendruck, insbesondere bei Vorderendfuttern, bei denen die Druckmittelzuführungsleitungen während des Betriebs der Maschine unterbrochen sind und somit keine ständige Verbindung mit dem Spannzylinder besteht, ist jedoch eine Überwachung des eingeschlossenen Innendruckes nicht möglich. Bei diesen Spanneinrichtungen mußte somit bisher in Kauf genommen werden, daß auch bei zu geringer Spannkraft aufgrund eines ungewollten Druckabfalles in dem Druckraum des Spannzylindtrs die Bearbeitungsmaschine nicht selbsttätig stillgesetzt wurde.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Überwachung des Drucks bei druckmittelbetätigten Spannfuttern zu schaffen, mittels der auch bei rotierenden Spannzylindern mit eingeschlossenem Innendruck der in diesen herrschende Druck auf einfache Weise zu überwachen ist und mittels der die Maschine selbsttätig in Abhängigkeit von diesem Druck ggf. abgeschaltet werden kann. Die Überwachung eines Spannzylinders soll somit unabhängig von der Druckmittelzuführung erfolgen, und es sollen damit verbundene Störungen ausgeschlossen werden. Der dazu erforderliche Bauaufwand soll gering gehalten werden, dennoch soll eine sehr zuverlässige Überwachung ermöglicht und damit Werkstückbeschädigungen und Unfälle vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Einrichtung zur Überwachung des Drucks bei druckmittelbetätigten

ίο Spannfuttern ist in jeder der vorgeschlagenen Ausgestaltungen nicht nur sehr einfach in ihrem konstruktiven Aufbau und damit auf wirtschaftliche Weise herzustellen, sondern auch sehr zuverlässig in ihrer Wirkungsweise und störunanfällig. Steht nämlich der zu übenvachende Druckraum mit einem vom Druckmittel beeinflußbaren Druckmeßgeber in Verbindung, der in den Spannzylinder eingesetzt ist und mit einem außerhalb des Spannzylinders angeordneten Schaltelement zusammenwirkt, so ist es mit einfachen. Mitteln möglich, durch dieses die Bearbeitungsmaschine zu steuern. Bei einem Druckabfall auf eine bestimmte Druckhöhe oder bei einer bestimmten Druckdiffereiv; kann somit die Bearbeitungsmaschine selbstätig. sobald eine ausreichende Spannkraft nicht mehr gegeben ist, stillgesetzt werden. Unfälle und Sachbeschädigungen werden auf diese Weise zuverlässig vermieden.

Mittels des Druckmeßgebers ist auch eine Endlagenkontrolle des Spannkolbens leicht zu bewerkstelligen, so daß stets auch ein ausreichender Eingriff, beispielsweise der Keilstangen- und Grundbackenverzahnungen, sichergestellt ist. Und da nur wenige Einzelteile erforderlich sind, um die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung, die ohne weiteres in einen Spannzylinder oder ein Vorderendfutter einzubauen ist. zu schaffen, ist deren Störanfälligkeit gering, und es ist demnach eine hohe Betriebssicherheit gegeben.

Weitere Einzelheiten der gemäß der Erfindung ausgebildeten Einrichtung zur Überwachung de? Drucks bei druckmittelbeiätigten Spannfuttern sind den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielec. die nachfolgend im einzelnen erläutert sind, zu entnehmen. Es zeigt

Fig. 1 eine in ein Spannfutter einer Bearbeitungsmaschine eingebaute Überwachungseinrichtung mit einem beidseitig von Druckmittel beaufschlagbaren Kolben als Druckmeßgeber, der über Schrägflächen mit einem Verstellglied verbunden ist, das mit einem außerhalb des Spannzylinders angeordneten Schaltelement zusammenwirkt,

F i g. 2 eine andersartige Ausgestaltung des Druckmeßgebers und des Schaltelementes bei einer Überwachungseinrichtung nach Fig. 1,

F i g. 3 und 4 weitere Ausführungsformen eines in dem Spannzylinder eingesetzten Druckmeßgebers,

F i g 5 sinen als Membran ausgebildeten Druckmeßgeber bei einer Überwachungseinrichtung nach Fig. 1.
F i g. 6 einen aus y\/e\ ineinander angeordneten Kolben gebildeten, in dem Zylinderdeckel eingesetzten Druckmeßgeber,

Fi g. 7 die Anordnung eines dem Stellglied zugeordneten Zwischengliedes zum Ausgleich der Zentrifugalkraft bei der Ausgestaltung nach F i g. 6.

F i g. 8 einen auf einem von dem Druckmittel des Spannzylinders beaufschlagbaren Träger abgeordneten Dehnungsmeßstreifen als Druckmeßgeber.

Fig.9 die Ausgestaltung nach Fig.8 in geringfügig anderer Ausführungsform mit einer Endlagenüberwachung des Spannkolbens, und

Fig. 10 die Verwendung eines piezoresistiven Elementes als Druckmeßgeber bei einem Spannzylinder nach F i g. 8.

In den F i g. 1 bis 10 ist jeweils mit 1 ein auf einer Bearbeitungsmaschine angeordnetes Kraftspannfutter bezeichnet, das aus einem durch einen Deckel 3 verschlossenen Futterkörper 2 als Spannzylinder und einem in diesen verschiebbar eingesetzten von Druckmittel beaufschlagbaren Spannkolben 4, der mit den nicht dargestellten Spannbacken zwangsläufig verbunden ist, besteht. Den Druckräumen 5 und 6 wird das Druckmedium von außen über Leitungen zugeführt, die im Betrieb nicht an das Spannfutter angeschlossen sind. Die zur Überwachung der in den Druckräumen 5 und/oder 6 herrschenden Drücke vorgesehenen unterschiedlich ausgebildeten Druckmeßgeber sind unmittelbar oder über einen Druckmittelkanal 7 an diese angeschlossen.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung 11 zur Steuerung der Bearbeitungsmaschine in Abhängigkeil von

UCH in UCM LyrüCiCrSürnCn 5 Uuu t/ iiCiTSCiiCriuCu t^rUCfiCPi

des Spannfutters 1 besteht im wesentlichen aus einem in dem Zylinderdeckel 3 angeordneten Druckmeßgeber 12, einem mit diesem verbundenen radial verstellbaren Verstellglied 20 und einem außerhalb des Spannfutters 1 angebrachten Schaltelement 41, das ein Steuersignal des Druckmeßgebers 12 aufnimmt und über ein Relais 42 der Maschinensteuerung 44 und/oder einer Anzeigevorrichtung 43 zuleitet. Der Druckmeßgeber 12 ist hierbei aus einem Doppelkolben 13 und 13' gebildet, der von dem in die Druckräume 5 und 6 eingebrachten Druckmittel beaufschlagt wird und achsparallel zu dem Spannkolben 4 in einer in eine Ausnehmung 14 des Zylinderdeckels 3 eingesetzten Büchse 15 verschiebbar geführt ist.

Zur Umlenkung der Verstellbewegung des Doppelkolbens 13, 13' sind an einem diese verbindenden plattenförmigen Zwischenstück 23 zueinander geneigte Schrägflächen 24 und 25 vorgesehen, die mit an dem Verstellglied 20 angebrachten Schrägflächen 21 und 22 zusammenwirken. Mittels eines Stiftes 26 wird die Rückführung des Verstellgliedes 20 bewerkstelligt.

Der Doppelkolben 13, 13' wird durch auf diese einwirkende Tellerfedern 18 und 19 in Mittelstellung gehalten und ist in beiden Richtungen nur entgegen deren Kraft verschiebbar. Bei einer Beaufschlagung der Kolbenfläche 16 ist demnach die Kraft der Federn 19 zu überwinden, bei einer Beaufschlagung der Kolbenfläche 17 dagegen die Kraft der Federn 18. Und die Federn 18 und 19 sind in ihrer Kraft derart bemessen, daß bei einer bestimmten, in den Druckräumen 5 und 6 herrschenden Mindestdruck der Kolben 13, 13' selbsttätig in die dargestellte Lage gebracht wird.

Wird beispielsweise dem Druckraum 5 Druckmittel zugeführt und ist in diesem ein Druck von 10 bar aufgebaut, so wird der Kolben 4 nach links verschoben und die nicht gezeigten Spannbacken werden mit einer Kraft, die diesem Druck entspricht, gegen ein eingespanntes Werkstück gepreßt. Der Druck des Druckraumes 5 wirkt aber auch über den Kanal 7 auf die Kolbenfläche 17 ein. so daß der Doppelkolben 13,13' entgegen der Kraft der Tellerfedern 18, die derart vorgespannt sind, daß sie nur einem Druck von 2 bar das Gleichgewicht halten, nach rechts verschoben wird. Dabei wird über die Schrägflächen 22 und 25 das Verstellglied 20 derart radial nach außen bewegt, daß es mit der Außenmantelfläche des Futterkörpers 2 bündig abschließt. Dem Schaltelement 41. das als Leiterschleife ausgebildet sein kann, wird in diesem Fall kein Steuerimpuls zugeleitet, da der Druck in dem Druckraum 5 dem gewünschten Druck entspricht.

Fällt jedoch der Druck in dem Druckraum 5 aufgrund von Leckverlusten oder durch andere Ursachen bedingt derart ab, daß der Kraft der Federn 18 durch die auf die Kolbenfläche 17 einwirkende Druckkraft nicht mehr das Gleichgewicht gehalten werden kann, so wird der Kolben 13, 13' in die dargestellte Lage zurückgeschoben. Dabei wird das in einer radial gerichteten Bohrung 31 zugeführte Verstellglied 20 mittels des mit dem Zwischenstück 23 zusammenwirkenden Stiftes 26 nach innen gezogen, so daß in der Außenmantelfläche des Spannfutters 1 eine Freisparung in Form einer Sacklochbohrung 32 gebildet wird. Und bei jeder Umdrehung des Spannfutters 1 wird durch diese Freisparung, sobald diese an dem Schaltelement 41 vorbeibewegt wird, in diesem eine Veränderung des Stromdurchganges bewirkt, so daß ein Steuersignal zum Abschalten der Bearbeitungsmaschine mittels des Relais 42 ausgelöst wird. Das Schaltelement Ί! reagiert demnach auf eine Lageänderung des Verstellgliedes 20, ohne von diesem unmittelbar beeinflußt zu werden oder mit diesem unmittelbar verbunden zu sein.
Um zu verhindern, daß der Spannkolben 4 bis in eine Endlage bewegt wird, in der ein ausreichender Eingriff der zusammenwirkenden Verzahnungen und ein Nachspannweg der Spannbacken nicht mehr gewährleistet wäre, sind an der verlängerten Kolbenstange 27 des Doppe'iolbens 13, 13' zwei Anschläge 28 und 29 angebracht. Unabhängig von den in den Druckräumen 5 und 6 herrschenden Drücken wird somit der Doppelkolben 13, 13' durch den Spannkolben 4, sobald dessen durch die Anschläge 28 bzw. 29 be-itimmte Endstellungen überfahren werden, in die gezeigte Mittelstellung verstellt, so daß auch dadurch ein Steuersignal zum Abschalten der Maschine ausgelöst wird.

Selbstverständlich ist es aber auch möglich, wie es strichpunktiert auf der linken Seite des Zylinderdeckels 3 dargestellt ist. ein Schaltelement 4Γ mechanisch zu betätigen. Dazu ist an dem Kolben 13,13' ein Ansatz 30 vorgesehen, durch den das Schaltelement 41', sobald durch den Spannkolben 4 über den Anschlag 28 der Doppelkolben nach links bewegt wird, betätigt wird. Das Schaltelement 41' ist hierbei auch zur Drucküberwachung in dem Druckraum 5 einsetzbar.

Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung 51 zur Steuerung einer Bearbeitungsmaschine besteht ebenfalls aus einem in dem Zylinderdeckel 3 achsparallel zu dem Spannkolben 4 angeordneten Druckmeßgeber 52, einem mit diesem verbundenen, in eine radial gerichtete Bohrung 59 eingesetzten Verstellglied 58 und einem Schaltelement 62. das über ein Relais 72 auf die ivfaschinensteuerung 73 einwirkt. Der Druckmeßgeber 52 dient hierbei zur Überwachung des in dem Druckraum 5 des Spannfutters 1 herrschenden Druckes und ist als Kolben 53 ausgebildet, der in eine Ausnehmung 54 des Zylinderdeckels 3 entgegen der Kraft von Tellerfedern 56 verschiebbar eingesetzt ist. Über einen drehbar gelagerten Gelenkhebel 60. der in einen an dem Kolben 53 angeformten Ansatz 57 eingreift, ist dieser mit dem Verstellglied 58 zwangsläufig verbunden.

Zur Betätigung des als Schalter ausgebildeten Schaltelementes 62 ist das Verstellglied 58 an dem äußeren Ende mit einer Schrägfläche 61 ausgestaltet und der Schalter 62 weist einen in einem Gehäuse 63 verschiebbar eingesetzten Schaltnocken 64 auf, der mit einer Gegenfläche 65 versehen ist. Außerdem ist in dem Gehäuse 63 eine Kontaktbrücke 68 angeordnet, mittels der die in

eine Stromleitung 71 eingesetzten Kontakte 70, 70' zu betätigen sind. Die Kontaktbrücke 68 ist dazu mit einem Bolzen 69 versehen, der mit seiner Spitze 69' mit einer an dem Schaltnocken 64 angeformten Schrägfläche 66 sowie einer Rastnut 67 zusammenwirkt.

Wird die Kolbenfläche 55 des Kolbens 53 von Druckmittel aus dem Druckraum 5 über den Kanal 7 beaufschlagt, so wird der Kolben 53, sofern die auf diesen ausgeübte Kraft größer ist als die Vorspannkraft der Federt! 36, nach rechts verschoben. Das Verstellglied 58 wird dabei über den Gelenkhebel 60 aus der dargestellten Lage nach innen gezogen, so daß die Schrägfläche 61 bündig mit der Außenmantelfläche des Spannfutters 1 abschließt.

Fällt jedoch der Druck in dem Druckraum 5 unter einen Mindestdruck ab, der der Kraft der Federn 56 nicht mehr das Gleichgewicht hält, so wird durch diese der Kolben 53 nach links bewegt. Das Verstellglied 58 wird dadurch nach außen gedrückt, so daß dessen Schrägfläche 61, sobald es an dem ortsfest angeordneten Schaher 62 vorbeibewegt wird, gegen die Schrägfläche 65 des Schaltnockens 64 gedrückt wird. Dadurch wird dieser nach oben geschoben und über die Schrägfläche 66 wird die Kontaktbrücke 68 an den Kontakten

70 und 70' zur Anlage gebracht, so daß über die Leitung

71 Strom fließt und die Bearbeitungsmaschine dofort stillgesetzt wird. Dieser Betriebszustand ist in F i g. 2 oben dargestellt.

Der Bolzen 69 rastet hierbei mit seiner Spitze 69' in die Nut 67 ein, ein Wiedereinschalten der Bearbeitungsmaschine ist demnach nur möglich, wenn die Störung beseitigt bzw. das Schaltelement 62 entriegelt ist.

Um eine Endlagenkontrolle des Spannkolbens 4 zu schaffen, kann an dem Kolben 53 des Druckmeßgebers 52 ein Ansatz 57' angeformt sein, der in den Druckraum 6 ragt. Wird der Spannkolben 4 über den durch den Ansatz 57' begrenzten Bereich hinausverschoben, so wird die Bearbeitungsmaschine in gleicher Weise unabhängig von dem in dem Druckraum 5 herrschenden Druck abgeschaltet, indem der Kolben 53 nach links gedrückt wird.

Bei der Überwachungseinrichtung 81 nach F i g. 3 ist der Druckmeßgeber 82 als Doppelkolben 83 und 83' ausgebildet und entgegen der Kraft von Federn 86 radial verschiebbar in einer in eine Ausnehmung 84 des Zylinderdeckels 3 eingesetzten Büchse 85 angeordnet. Der Kolben 83, 83' bildet hierbei zusammen mit der Büchse 85 Druckräume 89 und 90, denen das Druckmittel aus den Druckräumen 5 bzw. 6 des Spannfutters 1 über die Kanäle 7 und 91 bzw. 92 zuströmt.

Wird eine der Kolbenflächen 87 oder 88 von Druckmittel beaufschlagt, durch dessen Kraft die Vorspannkraft der Tellerfedern 86 überwunden wird, so wird der Kolben 83 nach innen verschoben. Der an diesen angeformte, als Verstellglied wirkende Ansatz 93 ist in dieser Lage bündig mit der Außenmantelfläche des Spannfutters 1, so daß bei dessen Rotation ein Schaltelement nicht betätigt wird. Fällt jedoch der Druck in dem jeweils beaufschlagten Druckraum 5 oder 6 auf einen Mindestwert ab. so wird der Kolben 83 durch die Kraft der Feder 86 radial nach außen verschoben und über den Ansatz 93 wird mittels der an diesen angearbeiteten Schrägfläche 94 ein Schaltelement in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 betätigt.

Der Kolben 83 ist außerdem auf der nach innen gerichteten Seite mit einem weiteren Ansatz 95 ausgestattet, der über Schrägflächen 98 und 99 mit einem in eine Ausnehmung 96 des Zylinderdeckels 3 verschiebbar ein-

gesei/.ten Schaltstift 97 zusammenwirkt. Wird der Spannkolben 4 über den durch den Schaltstift 97 begrenzten Spannbereich hinausverschoben, so wird unabhängig von dem in dem Druckraum 5 herrschenden Druck der Ansatz 93 des Kolbens 83, 83' in eine Lage gebracht, in der ein Schaltelement betätigt und die Bearbeitungsmaschine selbsttätig abgeschaltet wird.

Gemäß Fig.4 ist bei der Überwachungseinrichtung 101 als Druckmeßgeber 102 wiederum ein doppelseitig

ίο von Druckmittel beaufschlagbarer Kolben 103 vorgesehen, der achsparallel zu dem Spannkolben 4 verschiebbar in eine Ausnehmung 104 des Zylinderdeckels 3 eingesetzt ist, und zwar entgegen der Kraft von Federn 109 bzw. 110. Zur Umlenkung der axialen Bewegung des Kolbens 103 dient eine an diesem angebrachte Zahnstange 111, die mit einem in einer radial gerichteten Ausnehmung 112 des Zylinderdeckels 3 verdrehbar gehaltenen Bolzen 113 als Verstellglied, der eine Gegenverzahnung 114 aufweist, zusammenwirkt.

Wird einem der Druckräume 105 bzw. 106 des Kolbens 103 aus den Druckräumen 5 bzw. 6 des Spannfutters 1, die ständig mit diesen verbunden sind, Druckmittel zugeleitet, so wird dieser, sofern die auf dessen Kolbenflächen 107 bzw. 108 ausgeübte Kraft größer ist als die durch die gegenüberliegenden Federn 110 bzw. 109 aufgebrachte Vorspannkraft, nach rechts bzw. links verschoben. Dadurch wird der Bolzen 113 verdreht und. da in eine in diesen eingearbeitete schraubenlinienförmig ausgebildete Nut 115 ein Führungsglied 116 eingreift, gleichzeitig auch radial nach außen verschoben. Dem wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zugeordneten Schaltelement 41 wird in dieser Lage kein Steuerimpuls übermittelt.
Sinkt jedoch der Spanndruck in den Druckräumen 5, 105 bzw. 6, 106 unter einen bestimmten Mindestdruck ab und wird der Kolben 103 aufgrund dessen durch die Kraft der Federn 109 bzw. 110 in die gezeigte Mittellage zurückgeschoben, so entsteht an der Außenmantelfläche des Spannfutters 1 ein Sackloch 117, durch das bei jeder Umdrehung der Stromfluß in dem Schaltelement 41 verändert wird. Dadurch wird berührungslos auf dieses ein Steuersignal übertragen, aufgrund dessen die Bearbeitungsmaschine abzuschalten ist.
Zur Endlagenüberwachung des Spannkolbens 4 ist an dem Kolben 103 des weiteren ein in den Druckraum 6 ragender Ansatz 118 angebracht, mittels dem der Druckmeßgeber 102 unabhängig von dem in dem Druckraum 5 herrschenden Druck betätigt wird, sobald der Spannkolben 4 über den zugeordneten Spannbereich verschoben wird.

In Fig. 5 ist eine Überwachungseinrichtung 121 in beaufschlagter Stellung dargestellt, bei der als DruckmePgeber 122 eine von Druckmittel beaufschlagbare Membran 123 vorgesehen ist An der Membran 123 liegt hierbei ein in eine radial gerichtete Ausnehmung 127 des Spannfutters 1 entgegen der Kraft von Federn 124 verschiebbar eingesetztes Verstellglied 126 an. das mit einem Schaltelement gemäß F i g. ί zusammenwirkt. Dem der Membran 123 zugeordneten Druckraum 125 wird das Druckmittel aus den Druckräumen des Spannfutters 1 über Kanäle 129 bzw. 130 zugeleitet, und zwar über einen vorgeschalteten, in eine Ausnehmung 132 eingesetzten Ventilschieber 131. Da in diese Kanäle 134 und 135 eingearbeitet sind, über die je nach Druckbeaufschlagung stets eine Verbindung des in den Druckraum 125 mündenden Kanals 133 mit dem Kanal 129 oder 130, je nachdem in welchem dieser Kanäle der höhere Druck herrscht herstellbar ist ist die Membran

123 zur Drucküberwachung beider Druckräume des Spannfutters 1 verwendbar.

Fällt der Spanndruck in dem überwachten Druckraum des Spannfutters 1 unter einen bestimmten Wert ab. so wird durch die Kraft der Federn 124 die Membran 123 sowie das Verstellglied 126 nach innen verschoben. Dadurch entsteht an der Außenmantefläche des Spannfutters 1 wiederum ein Sackloch 128, mittels dessen gemäß Fig. 1 ein Steuersignal übertragen und die Bearbeitungsmaschine selbsttätig abgeschaltet wird.

Der Druckmeßgeber der Überwachungseinrichtung

141 nach F i g. 6 ist aus zwei Kolben 142 und 143 gebildet, die in einer in eine Ausnehmung 145 des Zylinderdeckels 3 eingesetzten Büchse 144 verschiebbar angeordnet sind. Über Reibglieder 150 sind die beiden Kolben 142 und 143 miteinander verbunden. Die von Druckmittel beaufschlagten Kolbenflächen 171 und 173 des inneren Kolbens 142, der entgegen der Kraft von Federn 148 bzw. 149 verschiebbar ist, sind hierbei größer bemessen als die Kolbenflächen 172 und 174 des äußeren Kolbens 143, der über an diesen angeformte Schrägflächen 157 und 157', die eine Aussparung 156 begrenzen, mit einem Verstellglied 151 (Fi g. 7) zusammenwirkt.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, ist dem radial nach außen verschiebbaren Verstellglied 151. das über Schrägflächen 152 mit einem Schaltelement gemäß F i g. 2 zusammenarbeiten kann, ein massengleiches Zwischenglied 153 zugeordnet, das über Schrägflächen 155, 155' an dem Kolben 143 anliegt und in dessen Aussparung 156 eingreift (Fig. 6). Über ein Zahnrad 154 ist das Verstellglied 151 zwangsläufig mit dem Zwischenglied 153 verbunden. Auf diese Weise erfolgt ein Ausgleich der nach außen gerichteten Zentrifugalkräfte, da die von dem Verstellglied 151 und dem Zwischenglied 153 hervorgerufenen Zentrifugalkräfte in unterschiedlichen Drehrichtungen an dem Zahnrad 154 angreifen und sich somit gegenseitig aufheben.

Die den Kolben 142 und 143 zugeordneten Druckräume 146 bzw. 147 stehen über Kanäle 158 bzw. 159 mit den Druckräumen des Spannfutters 1 ständig in Verbindung. Bei einem Druckaufbau in einem der Druckräume 146 oder 147, beispielsweise in dem Druckraum 146. werden die beiden Kolben 142 und 143 gemeinsam nach links verschoben. Das Zwischenglied 153, das mit der Spitze in eine Freisparung 160 des federbelasteten Kolbens 142 eingreift, wird dabei durch die Schrägfläche 157 des äußeren Kolbens 143 nach außen gedrückt, so daß über das Zahnrad 154 das Stellglied 151 nach innen geschoben wird und dessen Spitze bündig mit der Außenmantelfläche des Zylinderdeckels 3 ist. Der äußere Kolben 143 liegt in dieser Betriebsstellung mit der Kolbenfläche 174 an der Büchse 144 an, der innere Kolben

142 wird dagegen weiter nach links bewegt, bis durch die Spannkraft der Feder 149 ein Gleichgewichtszustand hergestellt ist.

Sinkt der Druck in dem Druckraum 146 von beispielsweise ί 2 bar auf 10 bar ab, so wird der Kolben 142 durch die Kraft der Feder 149 nach rechts verschoben, bis die Federkraft der auf die Kolbenfläche 171 ausgeübten Druckkraft wiederum das Gleichgewicht hält. Und da die Fläche 172 des Kolbens 143 klein bemessen ist und auf diesen somit nur eine geringe Kraft ausgeübt wird, dieser aber über die Reibglieder 150 mit dem Kolben 142 verbunden ist, werden demnach beide Kolben 142 und 143 nach rechts bewegt. Das Verstellglied 151 kann dabei durch die Kraft der auf dieses einwirkende!! Rückstellfeder 175, da auf das Zwischenglied 15Ξ durch den Kolben 143 keine Gegenkraft ausgeübt wird, nach außen in die dargestellte Lage verschoben werden, so daß entsprechend ^c i g. 2 über die Schrägfläche 152 ein Schaltelement betätigt und die Bearbeitungsmaschine abgeschaltet wird.

Der Druckmeßgeber nach Fig. 6 spricht demnach nicht bei einem bestimmten Mindestdruck in einem der Druckräume an, sondern auf einen bestimmten Druckabfall von beispielsweise 2 bar. Die Reibglieder 150 sind

ίο hierbei derart auszulegen, daß die von diesen aufgebrachte Reibkraft größer ist als die auf die Kolbenflächen 172 oder 174 ausgeübte Kraft, so daß bei einem vorbestimmten Druckabfall eine Mitnahme gewährleistet ist. Durch das Einrasten des Zwischengliedes 153, das durch die Kraft der Feder 175 nach innen gedrückt wird, in die von den Schrägflächen 157, 157' begrenzte Ausnehmung 156 des Kolbens 143 wird dieser in seiner Mittellage wiederum fixiert. Selbstverständlich ist dazu der Kolben 143, z. B. mittels einer angeformten Niise, unverdrehbar in der Büchse 144 zu halten. Und durch Entlüften beider Druckräume 146 und 147 ist auch der Kolben 143 durch die Kraft der Federn 148 und 149 in die gezeigte Ausgangslage zurückzuverschieben.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.8 und 9 ist als Druckmeßgeber 181 bzw. 18Γ jeweils ein Dehnungsmeßstreifen 182 vorgehen, der auf einem verformbaren Träger 183 angeordnet ist. Bei der Ausgestaltung nach F i g. 8 ist die Ausnehmung 184, in die der Träger 183 eingesetzt ist. mit dem Druckraum 5 des Spannfutters 1, bei der Ausführungsform nach Fig.9 dagegen mit dem Druckraum 6 verbunden. Außerdem ist die Speisung des Dehnungsmeßstreifens 182 unterschiedlich, und zwar mittels einer unmittelbar in dem Zylinderdeckel 3 eingesetzten Batterie 185 oder mittels eines Stromes, der über Induktionsspulen 188 und 189 übertragen und über einen Gleichrichter 190 dem Dehnungsmeßstreifen 182 zugeführt wird.

Wird der Träger 183 von Druckmittel beaufschlagt, so ändert sich der Widersiändswefi des Dehnungsmeß-Streifens 182 entsprechend der Längenänderung des Trägers 183. Die Stromänderung ist somit ein Maß für den jeweils in dem Druckraum 5 bzw. 6 herrschenden Druck. Mittels eines Schleifringes 18t» und einem Schleifkontaktes 187 wird der durch die Dehnungsmeßstreifen 182 fließende Strom abgenommen, so daß bei einer bestimmten Druckdifferenz oder einem Mindestdruck die Bearbeitungsmaschine abzuschalten ist.

Zur Endlagenüberwachung des Spannkolbens 4 ist bei der Ausgestaltung nach F i g. 9 ein Schaltnocken 191 vorgesehen, der über eine Feder 192 und einen Stößel 193 auf den Träger 183 einwirken kann. Wird hierbei der Spannkolben 4 über den durch den Schaltnocken 191 begrenzten Weg hinaus verstellt, so wird, da die Feder 192 in diesem Fall gespannt wird, auf den Träger 183 ein erhöhter Druck ausgeübt, aufgrund dessen ebenfalls eine Abschaltung der Bearbeitungsmaschine auszulösen ist. Die Übertragung der Stromänderung kann auch mit Hilfe eines in den Zylinderdeckel 3 eingesetzten, mit dem Druckmeßgeber 181' verbundenen Lichtbandes und einer mit diesem zusammenwirkenden Fotozelle bewerkstelligt werden.

Nach F i g. 10 dient als Druckmeßgeber 201 ein auf einer elastisch verformbaren bzw. vorgespannten Folie 202 angeordnete piezoresistives Element 203, das bei einer Druckbelastung bzw. -entlastung einen Stromstoß abgibt Auf das piezoresistive Element 203 wirkt hierbei ein an einer von dem Druckmittel des Druckraumes 6 beaufschlagten Membrane 204 angebrachter Stift 205

π

Fällt der Druck in dem Druckraum 6 stark ab. so wird
das piezoresistive Element 203 entlastet bzw. bei vorgespannter Folie 202 gespannt. Dabei entsteht ein Stromstoß, der über Induktionsspulen 20S und ein mit diesen 5 zusammenwirkendes Schaltelement 207 zur Steuerung
der Bearbeitungsmaschine ausgenutzt werden kann.
Selbstverständlich ist der beim Aufbau des Druckes in
dem Druckraum 6 entstehende Stromstoß zu eliminieren. IO

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

15

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Claims (15)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Überwachung des Drucks bei druckmittelbetätigten Spannfuttern mit im Betrieb rotierenden Spannzylindern an Bearbeitungsmaschinen, mittels der in Abhängigkeit von der auf das eingespannte Werkstück einwirkenden Spannkraft die Bearbeitungsmaschine abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei rotierenden Spannzylindern mit eingeschlossenem Innendruck, insbesondere bei Vorderendfuttern, bei denen die Druckmittelzuführungsleitungen während des Betriebs der Bearbeitungsmaschine unterbrochen sind, der zu überwachende Druckraum (5, 6) mit einem entgegen einer vorbestimmten Kraft vom Druckmittel beeinflußbaren Druckmeßgeber (12; 52; 82; 102; 122; 141; 181; 201) in Verbindung steht, der in den Spannzylinder (1) eingesetzt ist, und daß dem Druckmeßgeber (12; 52; 82; 102; 122; 141; 181; 201) ein außenfcdb des Spannzylinders (1) ortsfest angebrachtes Seftaltelement (41, 41': 62; 187; 207) zugeordnet ist, durch das die Bearbeitungsmaschine abschaltbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmeßgeber (12; 52; 82; 102) als ein unmittelbar oder über Zwischenglieder von dem in dem zu überwachenden Druckraum (5, 6) befindlichen Druckmittel ein- oder beidseitig beaufschlagbarer Kolben (53; 103) oder als Doppelkolben (13; 13'; 83, 83') ausgebildet ist der entgegen der Kraft von Fsdern (18,19; 56; 86; 109,110) verschiebbar ist und mit einem radial oder axial angeordneten Verstellglied (20; 58; 93; HiJ zur lageabhängigen Betätigung des Schalteiements (41, 4Γ; 62) in Verbindung steht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmeßgeber (12; 52; 82; 102; 122; 141) in einer achsparallelen oder achssenkrecht gerichteten, als Druckraum ausgebildeten Ausnehmung (14; 54; 84; 104; 124; 145) des Zylinderdeckels (3) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13,13'; 53; 83; 103) des Druckmeßgebers (12; 52; 82; 102) mit einem radial gerichteten Verstellglied (20; 58; 93; 113) in Form eines in einer Ausnehmung (31; 59; 112) des Zylinders (2) oder des Zylinderdeckels (3) geführten Bolzens versehen ist, der mit dem Kolben (13, 13'; 53) zur Umlenkung der Axialbewegung über in dessen Verstellrichtung geneigte, an diesem angeformte Schrägflächen (24, 25) oder Schrägverzahnungen oder über in die zusammenwirkenden Teile eingreifende Umlenkhebel (60) oder über ein in eine Verzahnung (111) des Kolbens (103) eingreifendes, mittels eines in eine schraubenlinienförmige Nut (115) singreifenden Bolzens (116) axial beweglich geführten Zahnrades (114) od. dgl. in Verbindung steht.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13, 13') auf der ω dem Druckraum (5,6) abgewandten Seite mit einem axial aus dem Zylinderdeckel (3) ragenden Ansatz (30) als Verstellglied versehen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Endlagenüberwachung des in dem Spannzylinder (2) eingesetzten Spannkolbens (4) der Kolben (13, 13'; 83; 103) des Druckmeßgebers (12; 82; 102) mit einem in den Zylinder (2) ragenden Ansatz (Kolbenstange (27; 118) oder bei achssenkrechter Anordnung des Kolbens (83) mit einem über Schrägflächen (98, 99) od. dgL mit diesem verbundenen Betätigungsnocken (97) versehen ist, durch den der Druckmeßgeber (12; 82; 102) in einer oder beiden Verstellrichtungen in Abhängigkeit von der Lage des Spannkolbens (4) unmittelbar oder mittels an dem Ansatz (27) angebrachter Anschläge (28,29) betätigbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurcL gekennzeichnet, daß der Druckmeßgeber (122) als eine von dem in dem zu überwachenden Dnickraum (Leitung 129, 130) befindlichen Druckmittel beaufschlagbare und entgegen der Kraft von Federn (124) verstellbare Membran (123) ausgebildet ist, die mit einem Verstellglied (126) in Form eines in den Spannzylinder (1), vorzugsweise in einen Zylinderdeckel, eingesetzten Bolzens od. dgl. zusammenwirkt.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Membran (123) zur Verwendung als Druckmeßgeber (122) für einen doppelseitig wirkenden Spannzylinder (1) ein beidseitig von dem Druckmittel beaufschlagbarer Ventilschieber (131) vorgeschaltet ist, durch den der der Membran (123) zugeordnete Druckraum (125) mit dem jeweils zu überwachenden Druckraum (Kanal 129 bzw. 130) des Spannzylinders (1) selbsttätig verbindbar ist.

9. Einrichtung: nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmeßgeber (141) aus zwei ineinander angeordneten und gegeneinander verschiebbaren, ein- oder beidseitig von Druckmittel beaufschlagbaren Kolben (142,143) gebildet ist, die über ein Reibglied (150) miteinander gekoppelt sind, und daß der \'erstellweg (S) des einen entgegen der Kraft einer Feder (148 bzw. 149) verstellbaren Kolbens (142) und dessen von Druckmittel beaufschlagte Flächen (171, 173) größer bemessen sind als der Verstellweg (S') und die von Druckmittel beaufschlagten Flächen (172, 174) des anderen Kolbens (143). wobei der Kolben (143) p>jt dem kleinen Verstellweg (S') mit dem Verstellglied (Zwischenglied 153) des Druckmeßgebers (141) zusammenwirkt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei radialer Anordnung des Verstellgliedes (151) des Druckmeßgebers (141) dieses über ein Zahnrad (154) mit einem achsparallel angebrachten, massengleichen Zwischenglied (153) verbunden ist, das durch den Kolben (143) des Druckmeßgebers (141) verstellbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch !,dadurchgekennzeichnet, daß der Druckmeßgeber (181; 201) aus einem oder mehreren Dehnungsmeßstreifen (183), piezoresistiven Elementen (203), Hallgeneratoren od. dgl. gebildet ist, die auf einem unmittelbar vom Druckmittel oder von einem vom Druckmittel beeinflußbaren Zwischenglied (204, 205) beaufschlagbaren Träger (182; 202), z. B. einer Membran, angeordnet sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Endlagenüberwachung des Spannkolbens (4) dem Träger (182) ein durch den Spännkölben (4) betätigbarer Nocken (191,192,193) od. dgl. zugeordnet ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltelement (41) ein als Sonde ausgebildeter berührungsloser Schalter vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der Stellung des Verstellgliedes (20) pro Umdrehung des

Spannzylinders (1) einen der Maschinensteuerung (42, 44) und einer Anzeige (43) zuführbaren Stromimpuls liefert

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltelement (62) ein mechanisch betätigbarer Schalter vorgesehen ist, dessen Kontaktbrücke (68) durch einen z. B. über Schrägflächen (61, 65) mit dem Verstellglied (58) des Druckmeßgebers (52) zusammenwirkenden Schaltnocken (64) od. dgl. betätigbar ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltelement (187; 207) ein durch einen von dem Druckmeßgeber (181; 202) erzeugbaren Stromimpuls betätigbarer Schalter oder eine Induktionsspule oder eine durch eine im Spannzylinder (81) eingebaute Lichtquelle beeinflußbare ortsfeste Fotozelle od. dgl. vorgesehen ist