AT525475B1 - Mobiles, elektrisches Spannmittel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisch betriebenes Spannmittel umfassend einen Elektromotor, einen Akkumulator und eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle, wodurch das Spannmittel unabhängig und getrennt von der Steuerung einer Werkzeugmaschine in diese einsetzbar und dort betreibbar ist.

Description

Ss N

Beschreibung

MOBILES, ELEKTRISCHES SPANNMITTEL

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein mobiles, elektrisches Spannmittel, insbesondere einen Schraubstock, zur temporären Anordnung in Werkzeugmaschinen.

[0002] Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Werkstücke oder andere Komponenten in einer Werkzeugmaschine mithilfe von Spannmitteln zu fixieren, bei denen es sich häufig um Schraubstöcke handelt. Solche Schraubstöcke werden in der Regel über die Steuereinheit der Werkzeugmaschine angesteuert, wozu entsprechende Steuerleitungen und Anschlüsse (elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch) zum Schraubstock hinzuführen sind. Insbesondere bei bewegten, bspw. drehbaren Maschinenbetten ist der Anschluss des Schraubstocks kompliziert, da Steueroder Versorgungsleitungen meist durch das Drehzentrum des Tisches geführt und dort mit drehbaren Kupplungen ausgestattet werden müssen. Die Verwendung eines von einer Werkzeugmaschine angesteuerten Schraubstocks erfordert daher eine enge Bindung an die Steuerung bzw. Infrastruktur der Maschine.

[0003] Aufgabe der Erfindung war es, ein flexibel einsetzbares, mobiles Spannmittel, insbesondere einen Schraubstock, anzubieten, der losgelöst von der Maschinensteuerung einer Werkzeugmaschine in diese einsetzbar und zugleich einfach bedienbar ist.

[0004] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Spannmittel nach Anspruch 1, eine Anordnung nach Anspruch 7, eine Verwendung nach Anspruch 8 und ein Verfahren nach Anspruch 9. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0005] Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, ein Spannmittel, insbesondere einen Schraubstock, mobil und losgelöst von der Maschinensteuerung einer Werkzeugmaschine bereitstellen zu können, indem der Schraubstock mit einem Elektromotor und einem diesen versorgenden Akkumulator sowie einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle ausgerüstet wird, um den Schraubstock ansteuern und Betriebssignale abrufen zu können. Gleichzeitig kann auf die externe Zuführung von elektrischer Energie oder den Anschluss von Steuerleitungen vollständig verzichtet werden, so dass umständliche Kabeldurchführungen im Maschinenbett der Werkzeugmaschine oder die Anbindung des Schraubstocks an die Steuerung der Werkzeugmaschine vorteilhaft entfallen können - der Schraubstock ist insoweit unabhängig und kommuniziert mit einer von der Werkzeugmaschinensteuerung getrennt bereitgestellten, übergeordneten Steuerung über seine drahtlose Kommunikationsschnittstelle. Hydraulische, pneumatische oder elektrische Leitungen müssen innerhalb der Werkzeugmaschine nicht bereitgestellt oder nach der Fertigung wieder gelöst werden, was die Handhabung des Spannmittels vorteilhaft stark vereinfacht. Die drahtlose Verbindung vermeidet gezielt die Anbindung von Signalkabeln und bietet größtmögliche Flexibilität in der Anordnung der übergeordneten Steuerung, die sich auch räumlich beanstandet zu einer Werkzeugmaschine befinden kann, in welche das Spannmittel eingesetzt ist.

[0006] Über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle können Betriebs- oder Steuersignale zur Überwachung des Fertigungsverfahrens an die übergeordnete Steuerung außerhalb bzw. getrennt von der Werkzeugmaschine oder deren Steuerung übertragen und dort ausgewertet werden. Bei bidirektionaler Datenübertragung kann der Schraubstock über die Schnittstelle auch aktiv angesteuert werden, indem beispielsweise der Elektromotor des Schraubstocks zur Rotation angesteuert wird, um ein Werkstück zu klemmen oder freizugeben. Bevorzugt ist auch eine galvanische Anbindung an sonstige Signalleitungen oder die Versorgung mit externer Luft, Wasser, Öl, Strom etc. zur Aufrechterhaltung des Klemmzustands und zur drahtlosen Kommunikation mit der externen Steuerung nicht nötig, so dass der Schraubstock auch im Werkraum einer Werkzeugmaschine relativ zu dieser autark betrieben werden kann.

[0007] Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen, bevorzugt als Schraubstock ausgebildeten Spannmittels nach Anspruch 1 sieht entsprechend vor, dass das Spannmittel aus einem L6ösezustand in einen Klemmzustand und zurück überführbar ist, um ein vom Spannmittel zu haltendes Werkstück freizugeben oder zu klemmen. Weiterhin vorgesehen ist ein Elektromotor zum

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Antrieb wenigstens eines in einer Längsrichtung verfahrbaren Spannelements. Bei dem Spannelement kann es sich insbesondere um die Klemmbacke eines Schraubstocks handeln.

[0008] Ein aufladbarer Akkumulator speichert die zum Betrieb des Spannmittels erforderliche elektrische Energie und stellt diese insbesondere dem Motor und einer ebenfalls vorgesehenen drahtlosen Kommunikationsschnittstelle zur Verfügung, um mit einer übergeordneten Steuerung kommunizieren zu können. Der Akkumulator kann auch weitere Steuerelemente, Sensoren oder sonstige elektronische Bauteile des Spannmittels mit Strom versorgen. „Drahtlose Kommunikationsschnittstelle“ soll dabei nicht nur das reine physikalische Interface bezeichnen, sondern auch zugehörige Datenverarbeitungs- und Übertragungskomponenten, die für das drahtlose Senden und Empfangen von Signalen erforderlich sind. Die Datenübertragung kann beispielsweise über ein Wireless Local Area Network (WLAN) erfolgen.

[0009] Vorzugsweise umfasst das Spannmittel zwei mithilfe einer gemeinsamen, als Spindel ausgebildeten Antriebswelle in einer Längsrichtung X gegeneinander verfahrbare Spannelemente. Im Falle einer Ausführung als Schraubstock könnten dies zwei einander in X-Richtung gegenüberliegende Klemmbacken sein, zwischen denen ein Werkstück einspannbar ist. Die mittelbar oder unmittelbar vom Elektromotor angetriebene Spindel kann dazu zwei gegenläufige Gewindespindelabschnitte aufweisen, wobei jeweils eines der Spannelemente mit jeweils einer Spindelmutter gekoppelt ist. Durch Rotation der gemeinsamen Spindel bewegen sich die Spannelemente dann je nach Drehrichtung aufeinander zu oder voneinander fort.

[0010] Mithilfe der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle ist das erfindungsgemäße Spannmittel vorteilhaft dazu ausgebildet, Signale zu übermitteln, aus denen der aktuelle Zustand des Spannmittels herleitbar ist. Insbesondere kann es sich dabei um Positionssignale handeln, die mithilfe eines Messsystems erfasst werden und die Position wenigstens eines Spannmittels entlang der X-Richtung angeben. Mithilfe einer Auswertung in der übergeordneten Steuereinheit lässt sich so ermitteln, ob bzw. wie weit die Spannelemente des Spannmittels (im speziellen Fall die Klemmbacken des Schraubstocks) auseinanderliegen, um ein Werkstück darin einsetzen oder daraus entnehmen zu können. Auch die korrekte Position eines eingespannten Werkstücks lässt sich (indirekt über die Position der Spannelemente) mithilfe des Messsystems ermitteln bzw. überwachen. Denkbar ist insbesondere ein Messsystem, welches die X-Position eines Spannelements über ein Leitplastik-Potentiometer erfasst. Werden zwei Spannelemente nach dem vorbeschriebenen Beispiel über eine gemeinsame Welle bzw. Spindel mit gegenläufiger Steigung bewegt, so genügt die Erfassung der X- Position eines der beiden Spannelemente, um daraus die Position des anderen Spannelements herzuleiten.

[0011] Alternativ ist es denkbar, die X-Position eines Spannelements auch über die Drehbewegung eines Antriebselements mittels Encoder oder über sonstige, dem Fachmann geläufige Wegmesssysteme zu erfassen.

[0012] Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Spannmittel dazu ausgebildet, diverse Betriebssignale über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle zu übermitteln. Diese Signale können dabei insbesondere betreffen:

a) die X-Position wenigstens eines Spannelements (K+, K2), und/oder

b) den Ladezustand des Akkumulators (A), und/oder

C) die Temperatur an wenigstens einer Messstelle des Spannmittels (T) und/oder

d) die Drehlage wenigstens einer Antriebskomponente, und/oder

e) eine Kraft oder ein Drehmoment, welche bzw. welches von einer Antriebskomponente erzeugt wird oder auf diese einwirkt, und/oder

f) die Anzahl der nach vorgebbaren Bedingungen erfassten Betriebsstunden oder Klemmzyklen, und/oder

g) die Stromaufnahme des Motors (M).

[0013] Die Signale können insbesondere dazu ausgewertet werden, einen kritischen Betriebszustand rechtzeitig zu erkennen und die Abschaltung der Werkzeugmaschine zu bewirken, wenn beispielsweise die X-Position oder Positionen der Spannelemente darauf schließen lassen, dass

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ein Werkstück nicht mehr korrekt eingespannt ist. Ein entsprechendes Signal könnte von der übergeordneten Steuereinheit an einen Bediener ausgegeben werden, um die Werkzeugmaschine entsprechend abzuschalten. Auch andere Lösungen der Signalverarbeitung und Weiterleitung zum Zweck der Abschaltung sind denkbar.

[0014] Das erfindungsgemäße Spannmittel kann auch einen Speicher aufweisen, um Betriebsdaten vorübergehend oder dauerhaft zu speichern und mittels der drahtlosen Kommunikationsschnittstelle auszulesen oder zu beschreiben. Außerdem kann das Spannmittel auch eine in Betriebspausen verwendbare, kabelgebundene bzw. galvanische Schnittstelle zum Auslesen oder Beschreiben des Speichers aufweisen.

[0015] Bei einem eingespannten Werkstück befindet sich die die Spannelemente antreibende Welle (Spindel) mit den zugehörigen Spindelmuttern bzw. Spannelementen in der Regel im Haftreibungszustand. Zum Lösen des Klemmzustands ist daher ein höheres Drehmoment auf die Spindel zu übertragen, als dies für die sonstige Bewegung eines Spannelements in X-Richtung, also ohne Erzeugung einer Klemmkraft, erforderlich wäre. Anstatt das erhöhte Drehmoment über einen spielfreien Getriebestrang hindurch durch den Elektromotor aufbringen zu müssen, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung stattdessen vor, eine gewisse kinetische Energie in ein mit dem Motor gekoppeltes Getriebe einzubringen, bevor der Getriebestrang zum Lösen der Klemmung mit der Spindel gekoppelt wird. Das Getriebe holt sozusagen „Schwung“, bevor es die Spindel schlagartig mit einem Impuls beaufschlagt und unter Nutzung der bis dahin aufgebauten kinetischen Energie aus dem Haftreibungszustand losreißt. Dies schont den Motor und den Akkumulator, der andernfalls überproportional viel Energie zur Überwindung des Haftreibungszustands aufbringen müsste.

[0016] Praktisch realisiert wird dies mittels zweier konzentrisch zueinander um eine gemeinsame Drehachse rotierbarer Komponenten des Antriebs, nämlich einem Antriebselement (beispielsweise einem Stirnrad), und einem Abtriebselement (beispielsweise gebildet durch die schon erwähnte Spindel). Das Antriebselement weist erste Anschlagmittel auf, die mit zweiten Anschlagmitteln des Abtriebselements je nach Drehlage der beiden Elemente zueinander in beiden Drehrichtungen formschlüssig zusammenwirken. Die ersten Anschlagmittel sind dabei dazu ausgebildet, die zweiten Anschlagmittel in einer ersten Umfangsrichtung um die Drehachse zu beaufschlagen (erste Beaufschlagung), um das Abtriebselement in einer ersten Drehrichtung anzutreiben und ein Werkstück zwischen den Spannelementen zu klemmen. Umgekehrt beaufschlagen die ersten Anschlagmittel die zweiten Anschlagmittel bei einem Drehrichtungswechsel auch in der entgegengesetzten Umfangsrichtung (zweite Beaufschlagung), um das Abtriebselement entgegen der ersten Drehrichtung anzutreiben und das Werkstück zu lösen.

[0017] Erfindungsgemäß entscheidend ist dabei, dass das Antriebselement beim Wechsel von der ersten auf die zweite Beaufschlagung bzw. umgekehrt um einen vorgebbaren Freilaufwinkel (a > 0°) rotierbar ist, ohne dabei mit dem Abtriebselement in Wirkverbindung zu stehen bzw. dieses anzutreiben - eine formschlüssige Kopplung zur Drehmomentübertragung besteht währenddessen nicht. Dieser Freilaufwinkel wird gemäß dem vorgenannten Prinzip dazu genutzt, im Antriebsstrang eine ausreichende kinetische Energie aufzubauen, bevor das Antriebselement in der Gegenrichtung wieder auf das Abtriebselement „trifft“. Der Winkel a könnte beliebig ausfallen, bevorzugt beträgt er beispielsweise 60°, 90° oder auch 120°. Der Ablauf könnte sich wie folgt darstellen:

[0018] Zum Einspannen eines Werkstücks versetzt der Elektromotor das Antriebselement (beispielsweise das vorgenannte Stirnrad) unmittelbar oder mittelbar über einen Getriebestrang in einer ersten Drehrichtung in Rotation. Dadurch gelangen die ersten Anschlagmittel des Stirnrads spätestens nach einem Drehwinkel in der Größe des Freilaufwinkels a mit den zweiten Anschlagmitteln des Abtriebselements (beispielsweise denen der Spindel) in Eingriff („erste Beaufschlagung“), so dass diese zur Rotation angetrieben wird und die Spannelemente aufeinander zu bewegt, bis das Werkstück geklemmt ist. In diesem geklemmten Zustand sind die Spannelemente und die sie antreibende Spindel durch Haftreibung miteinander verbunden.

[0019] Zum Lösen der Klemmung wird der Motor in entgegengesetzter Drehrichtung angesteuert,

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was dazu führt, dass sich auch das Stirnrad in entgegengesetzter Richtung dreht. Dabei lösen sich zunächst die Anschlagmittel des Stirnrads von denen der Spindel (erste Beaufschlagung wird gelöst) und bewegen sich entlang des Freilaufwinkels a in die Gegenrichtung. Währenddessen beschleunigt der Getriebestrang und mit ihm auch das Stirnrad auf eine gewisse Drehzahl, unter gleichzeitigem Aufbau einer entsprechenden kinetischen Energie, insbesondere Rotationsenergie, im Getriebestrang. Wenn die ersten Anschlagmittel des Stirnrads am Ende des Freilaufwinkels a in der Gegenrichtung wieder auf die zweiten Anschlagmittel der Spindel treffen (zweite Beaufschlagung), wird die bis dahin aufgebaute kinetische Energie im Getriebestrang schlagartig und mit ausreichend hohem Impuls auf die Spindel übertragen, was zur Überwindung der Haftreibung ausreicht und die Klemmung löst, ohne dass der Motor hierzu einer übermäßigen Belastung ausgesetzt wird.

[0020] Die Anordnung eines erfindungsgemäßen Spannmittels in einer Werkzeugmaschine stellt eine vorteilhafte Anwendungsform der Erfindung dar. Die Werkzeugmaschine ist dabei durch eine Werkzeugmaschinensteuerung ansteuerbar, während das Spannmittel dazu ausgebildet ist, Betriebs- oder Steuersignale über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle an eine von der Werkzeugmaschinensteuerung getrennt ausgebildete, übergeordnete Steuerung zu übertragen und/ oder von dieser zu erhalten. Eine Kopplung mit der Werkzeugmaschine findet also allenfalls in mechanischer Hinsicht statt, indem das Spannmittel im Maschinenbett der Werkzeugmaschine befestigt wird.

[0021] Nachfolgend soll eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannmittels anhand von Figurenbeispielen näher erläutert werden. Dabei zeigt

[0022] Figur 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung eines als Schraubstock ausgebildeten Spannmittels;

[0023] Figur 2 das Spannmittel gemäß Figur 1 in geschnittener Darstellung;

[0024] Figur 3 eine weitere Schnittdarstellung des Spannmittels gemäß Figur 1 und 2;

[0025] Figur 4 die Anordnung eines erfindungsgemäßen Spannmittels in einer Werk-

zeugmaschine; [0026] Figur 5 eine Schnittansicht zur Darstellung des Antriebsstrangs mit Spindel; [0027] Figuren 5a, 5b vergrößerte Teilansichten aus den Figuren 2 und 5.

[0028] Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Spannmittel in Form eines Schraubstocks T. Der Schraubstock umfasst zwei als Klemmbacken ausgebildete Spannelemente K4 und K-,, die in einer Längsrichtung X bzw. in der Gegenrichtung aufeinander zu und voneinander weg beweglich sind, um ein dazwischenliegendes Werkstück einzuspannen oder freizugeben.

[0029] Der Schraubstock T ist mit einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle S ausgestattet, um darüber mit einer übergeordneten Steuerung C Signale auszutauschen. Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle S ist in den Figuren vereinfacht durch ein stilisiertes Funkelement dargestellt, umfasst jedoch auch nicht dargestellte, für den drahtlosen Versand, Empfang oder die Verarbeitung von Signalen erforderliche zusätzliche elektronische Komponenten.

[0030] Figur 2 zeigt in vereinfachter Schnittdarstellung das Innenleben des Schraubstocks T gemäß Figur 1. In einem nicht näher bezeichneten Gehäuse ist ein Elektromotor M angeordnet, der von einem Akkumulator A mit elektrischer Energie versorgt wird und über einen Getriebestrang F die beiden Spannelemente K1 und K; betätigt. Ein als Stirnrad ausgeführtes Antriebselement W ist dabei mit einem als Spindel ausgebildeten Abtriebselement W2 koppelbar. Zwei gegenläufige Spindelgewinde des Abtriebselements W, greifen dabei jeweils in eine Spindelmutter G+4, G2 ein, die ihrerseits jeweils mit einem der Spannelemente K+; und K, verbunden sind. Durch Rotation der Spindel W2 bewegen sich die Spannelemente K+; und K; - je nach Drehrichtung der Spindel aufeinander zu oder voneinander weg.

[0031] Der Schraubstock T enthält außerdem in Figur 2 nicht näher dargestellte Steuerungselemente, um den Elektromotor geeignet ansteuern zu können. Die Steuersignale dazu werden über

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die in Figur 2 ebenfalls nicht dargestellte drahtlose Kommunikationsschnittstelle von der übergeordneten Steuerung C bereitgestellt. Außerdem kann der Schraubstock T verschiedene Sensoren (Temperatursensor, Kraftsensor, Positionssensor etc.) aufweisen, um bestimmte Betriebsbedingungen zu erfassen und über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle S zu signalisieren.

[0032] Ein Beispiel für eine Positionserkennung zeigt Figur 3. Im oberen Bereich des Schraubstocks ist ein Messsystem B angeordnet, um die jeweilige X-Position des Spannelements K2 zu erfassen. Das Messsystem B ist dazu mit einem Leitplastik-Potentiometer ausgestattet und dazu ausgebildet, einen von der jeweiligen X-Position des Spannelements K, abhängigen Signalwert zu erzeugen und über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle S auszugeben. Bei symmetrischen Spindelgewinden lässt sich aus der X-Position des einen Spannelements K2 auch die symmetrisch zu einer Mittelstellung gebildete X-Position des anderen Spannelements K+1, und somit das Öffnungsmaß des Schraubstocks, ermitteln.

[0033] Das erfindungsgemäße Spannmittel T ist besonders für den Einsatz in Werkzeugmaschinen geeignet, wie in Figur 4 stark vereinfacht dargestellt. Ein als Schraubstock ausgebildetes Spannmittel T ist dazu auf dem Maschinenbett H im Bearbeitungsraum einer Werkzeugmaschine R befestigt, um ein zu bearbeitendes Werkstück aufzunehmen. Das Maschinenbett H kann drehbar ausgeführt sein. Die Werkzeugmaschine R verfügt über eine mit ihr verbundene Werkzeugmaschinensteuerung E, über welche die nicht näher dargestellten Bearbeitungsspindeln oder die Bewegung der Achsen in dem Fachmann bekannter Weise gesteuert werden.

[0034] Es wäre technisch schwierig und aufwändig, den Schraubstock mit Anschlussleitungen für die Stromversorgung und die Signalübertragung zu verbinden und an die Werkzeugmaschinensteuerung E anzuschließen, weil beispielsweise Drehbewegungen des Maschinenbetts H entsprechende Kupplungen in den Versorgungsleitungen erfordern. Darüber hinaus ist auch das Lösen der Verbindungen nach dem Einsatz des Schraubstocks aufwändig. Stattdessen ist der Schraubstock T erfindungsgemäß unabhängig und getrennt von der Werkzeugmaschinensteuerung E ansteuerbar mithilfe der übergeordneten Steuerung C und der mit dieser kommunizierenden drahtlosen Kommunikationsschnittstelle S des Schraubstocks.

[0035] Figur 5 in Verbindung mit den vergrößerten Darstellungen in Figur 5a und 5b zeigt eine besondere Ausführungsform eines als Schraubstock ausgebildeten Spannmittels T in einem vereinfachten Schnitt senkrecht zur Längsrichtung X. Zu sehen ist dort die bereits in Figur 2 beschriebene Kopplung des als Stirnrad ausgebildeten Antriebselements W+ mit dem als Spindel ausgeführten Abtriebselement W,. Spindel und Stirnrad rotieren um eine gemeinsame, in Längsrichtung X verlaufende Drehachse D. Das Stirnrad W+: des Getriebestrangs F ist mit drei auf einem Innenumfang verteilten ersten Anschlagmitteln P+ ausgestattet, die sich als Mitnehmer radial nach innen bis auf einen Innenradius rı erstrecken. Ein innerhalb des Stirnrads W+1 angeordneter Abschnitt der Spindel W ist auf einem Außenumfang in analoger Weise mit drei über den Umfang verteilten, zweiten Anschlagmitteln P2 als Mitnehmer ausgestattet, die sich in radialer Richtung nach außen erstrecken bis auf einen Außenradius r2, wobei r2 größer ist als rı.

[0036] In einer ersten Drehrichtung des Stirnrads W1 gelangen dessen Mitnehmer P+1 mit den Mitnehmern P2 in Umfangsrichtung in formschlüssigen Kontakt, um ein Drehmoment in dieser Richtung auf die Spindel zu übertragen („erste Beaufschlagung“). Wird das Stirnrad aus der ersten Beaufschlagung heraus in die Gegenrichtung angetrieben, so lösen sich zunächst die jeweiligen Mitnehmer voneinander, und das Stirnrad schwenkt um den Freilaufwinkel a um die Spindel herum, ohne dabei die Spindel mit einem Drehmoment zu beaufschlagen. Erst wenn die Mitnehmer P+ des Stirnrads die Mitnehmer P, der Spindel auf der anderen Seite bzw. in der Gegenrichtung beaufschlagen („zweite Beaufschlagung“), wird auch die Spindel in die Gegenrichtung angetrieben. Die Position, Größe und Anzahl der auf dem jeweiligen Umfang verteilten Mitnehmer bestimmt dabei die Größe des Freilaufwinkels a.

[0037] Wurde ein Werkstück im Schraubstock T eingespannt, indem das Stirnrad W+41 die Mitnehmer P;2 der Spindel W2 beispielsweise in einer ersten Drehrichtung (erste Beaufschlagung) bis zur vollständigen Einspannung des Werkstücks angetrieben hat, so ist die Spindel in Haftreibung mit den Spindelmuttern G1, G2z verbunden. Um beim Lösen der Klemmung die Haftreibung zu

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überwinden, wäre bei spielfreier Kopplung des Motors mit der Spindel ein erhöhtes, vom Motor M aufzubringendes Drehmoment in die Gegenrichtung erforderlich. Der Freilaufwinkel a gestattet es stattdessen in erfinderischer Weise, den Antriebsstrang F zunächst entkoppelt von der Spindel in die Gegenrichtung anzutreiben und zu beschleunigen, um zunächst kinetische Energie in den Antriebsstrang F einzubringen. Erst wenn das Stirnrad W+1 den Freilaufwinkel a überstrichen hat, gelangen die jeweiligen Anschlagmittel in der Gegenrichtung wieder in formschlüssigen Kontakt. Dabei wird die Spindel mit der im Getriebestrang F als Rotationsenergie aufgebauten kinetischen Energie schlagartig beaufschlagt, wodurch die Haftreibung ohne nennenswerte Zusatzbelastung des Motors überwunden und die Klemmung gelöst werden kann.

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BEZUGSZEICHEN

A Akkumulator

B Messsystem

C übergeordnete Steuerung D Drehachse

E Maschinensteuerung

F Getriebestrang

Gı1, G2 Spindelmuttern H Maschinenbett

Kı, K2 Spannelemente

M Motor

P4 erste Anschlagmittel

P2 zweite Anschlagmittel

R Werkzeugmaschine

rn, f2 Innenradius, Außenradius Ss drahtlose Kommunikationsschnittstelle T Spannmittel

Ws Antriebselement

Wo Abtriebselement

X Längsrichtung

a Freilaufwinkel

7115

Claims (10)

x bes AT 525 475 B1 2025-12-15 Ss N Patentansprüche

1. Mobiles, elektrisch betriebenes Spannmittel (T), insbesondere ein Schraubstock, zur temporären Anordnung in einer Werkzeugmaschine, um ein vom Spannmittel (T) zu haltendes Werkstück freizugeben oder zu klemmen, das Spannmittel (T) umfassend:

a) einen Elektromotor (M) zum Antrieb wenigstens eines in einer Längsrichtung (X) verfahrbaren Spannelements (K+, K2), und

b) einen aufladbaren Akkumulator (A) zur Speicherung und Bereitstellung elektrischer Energie für den Elektromotor (M), und

c) eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle (S) zur Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung (C), um Betriebs- oder Steuersignale an diese übergeordnete Steuerung (C) zu übertragen oder von dieser zu erhalten.

2. Spannmittel (T) nach Anspruch 1, umfassend ein Abtriebselement (W,) und zwei mit Hilfe des Abtriebselements (W-) in Längsrichtung (X) gegeneinander verfahrbare Spannelemente (Kı, K2), wobei das Abtriebselement (W.) zwei gegenläufige Gewindespindelabschnitte aufweist, von denen jeweils einer mit einem Spannelement (K+, K2) gekoppelt ist.

3. Spannmittel (T) nach Anspruch 1 oder 2, umfassend ein Messsystem (B) zur Ermittlung der X-Position wenigstens eines Spannelements (K4, K2).

4. Spannmittel (T) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Messsystem (B) ein Leitplastik-Potentiometer umfasst.

5. Spannmittel (T) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Spannmittel (T) dazu ausgebildet ist, Betriebssignale über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle (S) zu übermitteln, und wobei die Betriebssignale insbesondere betreffen:

a) die X-Position wenigstens eines Spannelements (K+, K2), und/oder

b) den Ladezustand des Akkumulators (A), und/oder

c) die Temperatur an wenigstens einer Messstelle des Spannmittels (T) und/oder d) die Drehlage wenigstens einer Antriebskomponente, und/oder

e) eine Kraft oder ein Drehmoment, welche bzw. welches von einer Antriebskomponente erzeugt wird oder auf diese einwirkt, und/oder

f) die Anzahl der nach vorgebbaren Bedingungen erfassten Betriebsstunden oder Klemmzyklen, und/oder

g) die Stromaufnahme des Motors (M).

6. Spannmittel (T) nach einem der vorigen Ansprüche,

a) umfassend ein vom Motor (M) unmittelbar oder mittelbar antreibbares, um eine Drehachse (D) rotierbares Antriebselement (W-.) mit ersten Anschlagmitteln (P+), und

b) ferner umfassend ein um die Drehachse (D) rotierbares und mit Spannelementen (K;, K2) zusammenwirkendes Abtriebselement (W,) mit zweiten Anschlagmitteln (P»),

c) wobei die Anschlagmittel (P+1) dazu ausgebildet sind, die Anschlagmittel (P2) wahlweise

+ in einer ersten Umfangsrichtung um die Drehachse (D) zu beaufschlagen (erste Beaufschlagung), um das Abtriebselement (W.) in einer ersten Drehrichtung anzutreiben und ein Werkstück zwischen Spannelementen (K4, K2) zu klemmen, oder

+ in der zur ersten Umfangsrichtung entgegengesetzten Umfangsrichtung zu beaufschlagen (zweite Beaufschlagung), um das Abtriebselement (W,) entgegen der ersten Drehrichtung anzutreiben und das Werkstück zu lösen,

d) wobei das Antriebselement (W+) beim Wechsel von der ersten auf die zweite Beaufschlagung bzw. umgekehrt um einen vorgebbaren Freilaufwinkel (a > 0°) rotierbar ist, ohne dabei das Abtriebselement (W-) anzutreiben.

7. Anordnung eines Spannmittels (T) nach einem der vorigen Ansprüche in einer Werkzeugmaschine (R), wobei die Werkzeugmaschine (R) durch eine Werkzeugmaschinensteuerung (E) ansteuerbar ist, während das Spannmittel (T) dazu ausgebildet ist, Betriebs- oder Steuersignale über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle (S) an eine von der Werkzeugmaschinensteuerung (E) getrennt ausgebildete, übergeordnete Steuerung (C) zu übertragen und/oder von dieser zu erhalten.

8. Verwendung eines Spannmittels (T) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Werkzeugmaschine.

9. Verfahren zur Bedienung eines in einer Werkzeugmaschine angeordneten Spannmittels (T) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Werkzeugmaschine durch eine Werkzeugmaschinensteuerung (E) angesteuert wird, und wobei über die drahtlose Kommunikationsschnittstelle (S) Betriebsdaten oder Steuersignale zwischen dem Spannmittel (T) und einer von der Werkzeugmaschinensteuerung (E) getrennt ausgebildeten, übergeordneten Steuerung (C) übertragen werden.

10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel (T) von der übergeordneten Steuerung (C) dazu angesteuert wird, ein Werkstück zu klemmen oder freizugeben.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen