DE20304965U1

DE20304965U1 - Kraftmessdose

Info

Publication number: DE20304965U1
Application number: DE20304965U
Authority: DE
Original assignee: ALBIN NOE GmbH
Current assignee: ALBIN NOE GmbH
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2013-03-06

Description

Kraftmessdose

Die Erfindung betrifft eine Kraftmessdose zur hydraulischen Messung von mechanischem Druck und/oder Kraft einer Einspannvorrichtung.

Kraftmessdosen zur hydraulischen Messung von mechanischem Druck und/oder Kraft einer Einspannvorrichtung, insbesondere zur Messung der Spannkraft von Maschinenspannfuttern, mit einer Messuhr, mit einem von der Einspannvorrichtung einzuspannenden Einspannkörper, der zwei Einspannflächen hat, und mit einem Messstempel, der mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit kraftübertragend gekoppelt ist, sind bekannt. Der mit einer Hydrailikflüssigkeit gefüllte Hohlraum befindet sich dabei in einer Zylinderbohrung und wird über einen in der Zylinderbohrung axial verschieblichen, gegenüber dem Hohlraum abgedichteten Kolben beaufschlagt.

Als nachteilig erweist es sich, dass die Kraftmessdosen aufgrund ihrer Geometrie und Funktion nur in vorbestimmten Positionen innerhalb eines Spannfutters angeordnet werden können und nur beschränkt für verschiedene Spannfutter einsatzfähig sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, auch komplex aufgebaute Spannfutter ausmessen zu können, ohne zusätzliche Einbau- oder Haltehilfen verwenden zu müssen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kraftmessdose mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei der Einspannkörper zumindest drei entlang seines Einspannumfangs relativ zueinander versetzt angeordnete Einspann-Abstützstellen für die Einspannvorrichtung aufweist, von denen lediglich eine Einspann-Abstützstelle den Messstempel aufweist.

Die Erfindung bietet den Vorteil, dass sie sehr flexibel und für verschiedenste Einspanngeometrien vorgesehen werden kann.

Dafür hat die Kraftmessdose einen Einspannkörper, mit dem sie zwischen die Einspannvorrichtung eingespannt werden kann und somit eine Kraft/Druckmessung der Spannvorrichtung erlaubt. Dabei ist die Kraftmessdose unempfindlich auch gegenüber hohen oder sich ändernden Belastungen und sehr wartungsarm, insbesondere auch deshalb, weil keine störanfällige Elektronik eingesetzt werden muss. Die Kopplung der Kolben-Zylinder-Einheit erfolgt zuverlässig vorzugsweise über den mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Raum, der auch mit der Messuhr verbunden ist. Durch die versetzt angeordneten Abstützstellen ist es möglich, Spannvorrichtungen mit sehr unterschiedlichen Geometrien auszumessen, ohne beispielsweise zusätzliche Überbrückungen zwischen winklige Spannfutter setzen zu müssen.

Die Geometrie des Einspannkörpers ist sehr variabel und flexibel einsetzbar und ermöglicht somit die Messung an verschiedensten Spannfuttern. Der Messstempel, bei dessen Betätigung der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit betätigt wird, ist lediglich an einer Abstützstelle des Einspannumfangs an eine Stelle des Spannfutters, die mit einer zu messenden Kraft beaufschlagt wird, anzusetzen. Dies ist bereits ausreichend, um zu bestimmen, ob beim Zusammenfahren des Spannfutters eine ausreichende Kraft/Druckerhöhung am Spannfutter stattfindet. Bei der Messung sind hohe Toleranzen möglich, insbesondere wenn keine Absolutwerte notwendig sind und die Bestimmung der relativen Kraft/Druckänderung ausreicht.

Zumindest drei Abstützstellen bedeutet, dass sich dort jeweils die Einspannvorrichtung abstützen kann. Bei entsprechender Anordnung/Anzahl/Symmetrie der Abstützstellen können auch nur bestimmte, also nicht alle vorhandenen, Abstützstellen mit der Einspannvorrichtung beaufschlagt sein. Dadurch wird die Kraftmessdose auch für Einspannvorrichtungen, die sich an weniger Abstützstellen abstützen, geeignet. Beispielsweise kann die Kraftmessdose auch zwei sich gegenüberliegende Abstützstellen aufweisen, so dass sie auch für Einspannvorrichtungen mit zwei Einspannstellen,

beispielsweise Schraubzwingen oder ähnliche Einspannvorrichtungen, verwendet werden kann.

Mit der Erfindung können verschiedene, auch komplexe Einspannvorrichtungen ausgemessen werden, und zwar hydraulisch. Dafür ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass lediglich ein Messstempel an einer Abstützstelle vorgesehen ist. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, eine Mehrzahl von nicht konzentrisch angeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten hydraulisch zu koppeln.

Vorteilhaft ist es, wenn die Geometrie des Einspannumfangs und die Geometrie und die Anzahl der Einspann-Abstützstellen des Einspannkörpers mit der Geometrie einer vorgesehenen Einspannvorrichtung (z.B. eines Spannfutters)/einer Mehrzahl von verschiedenen, vorgesehenen Spannfuttern korrespondieren. In diesem Fall sitzt der Einspannkörper mit seinem Einspannumfang besonders sicher im jeweiligen Spannfutter und es können sehr hohe Kräfte/Drücke ausgeübt werden, ohne dass die Gefahr des Verrutschens oder einer Zerstörung der Kraftmessdose auftritt. Der Messstempel wird in seiner Längsrichtung beaufschlagt und neigt nicht zum Verkippen.

Eine sehr solide, einfach herstell- und handhabbare Kraftmessdose ergibt sich, wenn der Grundriss des Einspannumfangs im wesentlichen rund ist und abgeflachte Einspann-Abstützstellen aufweist. Zugleich sitzt der Einspannkörper aufgrund der Abflachungen sehr sicher im Spannfutter. Die Abflachungen können je nach den individuellen Anforderungen beispielsweise aufgrund der Spannfuttergeometrie nach der Herstellung des Grundkörpers des Einspannkörpers angebracht werden. Damit können auch gekrümmte, z.B. kreiszylinderabschnittsförmige, Einspannvorrichtung mit der Geometrie des Einspannumfangs korrespondieren.

Eine sehr vielseitig einsetztbare Geometrie liegt vor, wenn der Grundriss des Einspannumfangs mit seinen Einspann-Abstützstellen in Bezug auf eine Mittelachse des Einspannkörpers eine dreizählige, vierzählige oder sechszählige Drehsymmetrie aufweist oder eine Drehsymmetrie, die einem ganzzahligen Vielfachen einer der vorgenannten Symmetriezahlen entspricht. Durch die vorgeschlagenen Geometrie kön-

nen die meisten üblichen Spannfutter ausgemessen werden, insbesondere bei Vielfachen von zwei und drei kann sowohl ein Spannfutter mit plattenartigen Spannvorrichtungen als auch ein dreiseitiges Prismenspannfutter oder eine Kombination aus verschiedenen Spannfuttern, die zusammen eingesetzt werden, ausgemessen werden.

Eine Vielzahl von unterschiedlichen Spannfuttern mit bis zu sechs Einspann-Abstützstellen und/oder beispielsweise einer zwei-, drei-, vier- oder sechszähligen Geometrie/Symmetrie/Drehsymmetrie kann ausgemessen werden, wenn der Einspannumfang sechs Einspann-Abstützstellen aufweist. Gleichzeitig kann aber auch eine kompakte Bauform des Einspannkörpers durch die noch vergleichsweise geringe Anzahl an Abstützstellen gewahrt werden.

Die Auflagefläche für die Einspannung wird vergrößert, wenn nahezu der gesamte Einspannumfang als Einspann-Abstützstellen ausgebildet ist, wenn somit der Grundriss des Einspannumfangs sechseckig ist.

Die Kraftmessdose ist mit ihrem Einspannkörper an die Spannflächen des Spannfutters angepasst, deren Anzahl zwei oder drei oder ein Vielfaches von zwei oder drei ist, wenn der Grundriss des Einspannumfangs im wesentlichen ein regelmäßiges Sechseck bildet. Vorteilhaft ist dabei auch, dass die Auflageflächen alle annähernd gleich sind und somit eine gleichmäßige Lastverteilung stattfindet. Mit der angegebenen Geometrie ist die Kraftmessdose ohne weiteres für eine Vielzahl von Einspannvorrichtungen geeignet, z.B. für eine Einspannvorrichtung mit zwei auf einer Geraden angeordneten Spannbacken, mit drei, vier oder sechs regelmäßig angeordneten Spannbacken. Aufgrund der geometrischen Äquivalenz

Eine an die Abmessungen von einer Vielzahl von üblichen Spannfuttern angepasste Einspannkörpergröße liegt vor, wenn der Flächenabstand des Einspannumfangs annähernd 70-78 mm und die Höhe des Einspannkörpers annähernd 40-50 mm beträgt. Die zu messenden Drücke können insbesondere bei annäehrnd bis zu 400 bar

aber auch höher liegen, die Kolben-Zylinder-Einheit hat einen Durchmesser von annähernd 25mm.

Eine maximale Länge und somit sehr gute Führung des Kolbens ist möglich, wenn die Länge der Kolben-Zylinder-Einheit annähernd dem Durchmesser des Einspannkörpers entspricht.

Vorteilhaft ist es, wenn der Einspannumfang eine im wesentlichen kreisförmige äußere Einhüllende aufweist. Dadurch kann die Kraftmessdose auch für Einspannvorrichtungen mit Spannbacken mit gekrümmten Innenspannflächen, insbesondere kreiszylinderabschnittsförmige Innenspannflächen, verwendet werden.

Eine sehr gute Führung des Kolbens auch bei schräg angreifenden Kräften ist gegeben, wenn die Länge der Kolben-Zylinder-Einheit zwischen 50% und 90% des Durchmessers der äußeren Einhüllenden des Einspannumfangs des Einspannkörpers beträgt. Durch die besondere Geometrie des Einspannkörpers ist es möglich, die Kolben-Zylinder-Einheit im Vergleich zu üblichen Kolben-Zylinder-Einheiten sehr lang auszubilden und somit wesentlich zu stabilisieren. Diese hohe Führungsgenauigkeit macht sich auch insbesondere bei einem schrägen Einspannen bemerkbar und trägt bei Verkippungen maßgeblich zur Funktion der Kraftmessdose bei.

Bevorzugt beträgt der durch den Messstempel übertragene, maximale Kolbenhub zwischen 5% und 30% der Länge der Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere zwischen 5% und 20% der Länge des Kolbens. Durch diesen geringen prozentualen Kolbenhub ist eine gute Führung des Kolbens innerhalb des Zylinders möglich und somit eine stabile Messung auch bei seitlich angreifenden Kräften.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert ist; es zeigen:
35

F/g.1 einen Querschnitt durch eine Kraftmessdose,

• · #&diams;

• ·

• *

Fig.2 eine Seitenansicht eines Einspannkörpers einer Kraftmessdose und
Fig.3 eine schematische Aufsicht auf eine Kraftmessdose.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt I durch eine Kraftmessdose 1 aus Fig.2. die Kraftmessdose besteht aus einem Einspannkörper 4. Der Einspannkörper 4 ist im wesentliehen vorzugsweise massiv gegossen, hat einen Grundriss 6 in Form eines regelmäßigen Sechsecks, wie in Fig. 3 dargestellt und eine Höhe 19. Der Einspannkörper 4 weist Bohrungen 23, 25, 26 für eine Kolben-Zylinder-Einheit 7, einen Entlüftungskolben 21 mit einer Stellschraube 20, sowie einer Messuhr 3, die vorzugsweise ein Manometer ist.auf. Die Bohrungen 23, 25 und 26 sind durch weitere Leitbohrungen 27, 28 zu einem geschlossenen Raum verbunden. Dieser Raum ist mit einer Hydraulikflüssigkeit 22 gefüllt. Die Kolben-Zylinder-Einheit 7, die in die Bohrung 23 eingesetzt ist, weist an ihrem raumseitigen Ende 29 einen Dichtungsring 24 auf, um ein Eindringen der Hydraulikflüssigkeit 22 in die Kolben-Zylinder-Einheit 7 zu verhindern. Der Kolben 16 wird zudem durch eine in einer Ringnut 31 umlaufende Ringdichtung 30 gehalten und abgedichtet. Am äußeren Ende 32 der Kolben-Zylinder-Einheit 7 ist ein Messstempel 5 angebracht, der aus einer Einspann-Abstützstelle 9 herausragt und bei einem Kontakt mit einem Spannfutter mit einer Kraft beaufschlagt wird. Durch den in der Bohrung 25 eingesetzten Entlüftungskolben 21 wird mittels der Stellschraube 20 die in in die Bohrungen eingebrachte Hydraulikflüssigkeit 22 von Restluft befreit, wodurch ein verzügerungsloses, direktes Beaufschlagen der in die Bohrung 26 eingebrachten Druckmessapparatur, hier in Form einer Messuhr 3, erfolgen kann. Das mit Hydraulikflüssigkeit 22 befüllte Volumen kann sehr klein gehalten werden, wodurch auch hohe Drücke sicher weitergeleitet und gemessen werden können, ohne die Gefahr eines Austretens einer großen Menge Hydraulikflüssigkeit.

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht des Einspannkörpers 4. Eine Einspann-Abstützstelle 9 entspricht in diesem Fall einer Seite eine regelmäßigen Sechsecks, wie in Fig. 3 dargestellt. An dieser Einspann-Abstützstelle 9 ist eine Bohrung 23 eingebracht, in die eine Kolben-Zylinder-Einheit 7 mit einem über den Grundriss 6 herausragenden Messstempel 5 eingesetzt ist. An einer benachbarten Seite 33 des re-

gelmäßigen Sechsecks befindet sich eine Bohrung 25, in die ein Entlüftungskolben 21 mit einer Stellschraube 20 eingesetzt ist.

Fig.3 zeigt einen Grundriss 6 einer Einspannkörpers 4 mit einer schematisch angedeuteten Kolben-Zylinder-Einheit 7 und einem Entlüftungszylinder 21. Die sechs Flächen des Sechsecks entsprechen in diesem Ausführungsbeispiel sechs Einspann-Abstützstellen 9.

Der Durchmesser 15 der äußeren Einhüllenden 14 des Grundrisses 6 entspricht in diesem Fall dem Abstand zweier gegenüberliegender Spitzen des Sechsecks. Die Länge 12 der Kolben-Zylinder-Einheit 7 beträgt im vorliegenden Beispiel ca. 75-80% des Durchmessers 15. Die Kolben-Zylinder-Einheit 7 und insbesondere der Kolben 16 ist aufgrund des großen Durchmessers 15 des Einspannkörpers 4 durch die lange Führungsstrecke innerhalb des Einspannkörpers sicher gelagert und wird auch bei schräg angreifenden Kräften nicht verkantet. Vorzugsweise ist die Länge der Bohrung 23 für die Kolben-Zylindereinheit 7 annähernd gleich dem Flächenabstand 18 zweier gegenüberliegender Einspann-Abstützstellen 9. Da die Messuhr 3 einen ausreichenden Abstand vom Rand der Messuhr 3 haben sollte, um beim Einspannen nicht beschädigt zu werden und immer gut abgelesen werden zu können, ist die Leitbohrung 27 zwischen der Bohrung 23 und der Bohrung 26, in die die Messuhr eingesetzt ist, schräg ausgeführt. Die Bohrung 25 für den Entlüftungskolben 21 und die Stellschraube 20 ist aus Platzgründen in einem Winkel zur Bohrung 23 angeordnet, beispielsweise, wie dargestellt, an einer benachbarten Einspann-Stützstelle 9 endend. Die Bohrungen 23, 26, 25 laufen jedoch alle in Richtung der Messuhr aufeinander zu, um das Hydraulikvolumen und die Zahl der notwendigen Bohrungen klein zu halten.

• ·

• &diams;

BEZUGSZEICHENLISTE

1	Kraftmessdose
3	Messuhr
4	Einspannkörper
CXl	Messstempel
6	Grundriss
7	Kolben-Zylinder-Einheit
8	Einspannumfang
9	Einspann-Abstützstelle
11	Durchmesser
12	Länge der Koben-Zylinder-Einheit
13	Mittelachse
14	äußere Einhüllende
15	Durchmesser
16	Kolben
17	Länge des Kolbens
18	Flächenabstand
19	Höhe
20	Stellschraube
21	Entlüftungskolben
22	Hydraulikflüssigkeit
23	Bohrung
24	Dichtungsring
25	Bohrung
26	Bohrung
27	Leitbohrung
28	Leitbohrung
29	raumseitiges Ende

30 Ringdichtung

31 Ringnut

32 äußeres Ende

Claims

1. Kraftmessdose (1) zur hydraulischen Messung von mechanischem Druck und/oder Kraft einer Einspannvorrichtung, insbesondere zur Messung der Spannkraft von Maschinenspannfuttern, mit einer Messuhr (3), mit einem von der Einspannvorrichtung einzuspannenden Einspannkörper (4) und mit zumindest einem Messstempel (5), der über den Grundriss (6) des Einspannkörpers (4) hervorragt und mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit (7) kraftübertragend gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspannkörper (4) zumindest drei entlang seines Einspannumfangs (8) relativ zueinander versetzt angeordnete Einspann-Abstützstellen (9) für die Einspannvorrichtung aufweist, von denen lediglich eine Einspann-Abstützstelle (9) den Messstempel (5) aufweist.

2. Kraftmessdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geometrie des Einspannumfangs (8) und die Geometrie und die Anzahl der Einspann-Abstützstellen (9) des Einspannkörpers (4) mit der Geometrie des Spannfutters korrespondieren.

3. Kraftmessdose nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundriss (6) des Einspannumfangs (8) im wesentlichen rund ist und abgeflachte Einspann-Abstützstellen (9) aufweist.

4. Kraftmessdose nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundriss (6) des Einspannumfangs (8) mit seinen Einspann- Abstützstellen (9) in Bezug auf eine Mittelachse (13) des Einspannkörpers (4) eine dreizählige, vierzählige oder sechszählige Drehsymmetrie aufweist oder eine Drehsymmetrie, die einem ganzzahligen Vielfachen einer der vorgenannten Symmetriezahlen entspricht.

5. Kraftmessdose nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspannumfang (8) sechs Einspann-Abstützstellen (9) aufweist.

6. Kraftmessdose nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundriss (6) des Einspannumfangs (8) sechseckig ist.

7. Kraftmessdose nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundriss (6) des Einspannumfangs (8) im wesentlichen ein regelmäßiges Sechseck bildet.

8. Kraftmessdose nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenabstand (18) des Einspannumfangs (8) annähernd 70-78 mm und die Höhe (19) des Einspannkörpers (4) annähernd 40-50 mm beträgt.

9. Kraftmessdose nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (12) der Kolben-Zylinder-Einheit (7) annähernd dem Durchmesser (11) des Einspannkörpers (4) entspricht.

10. Kraftmessdose nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspannumfang (8) eine im wesentlichen kreisförmige äußere Einhüllende (14) aufweist.

11. Kraftmessdose nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (12) der Kolben-Zylinder-Einheit (7) zwischen 50% und 90% des Durchmessers (15) der äußeren Einhüllenden (14) des Einspannumfangs (8) des Einspannkörpers (4) beträgt.

12. Kraftmessdose nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Messstempel (5) übertragene, maximale Kolbenhub zwischen 5% und 30% der Länge (12) der Kolben-Zylinder-Einheit (7) beträgt, insbesondere zwischen 5% und 20% der Länge (17) des Kolbens (16) beträgt.