DE8811107U1

DE8811107U1 - Pull-in force measuring device for tool clamping devices

Info

Publication number: DE8811107U1
Application number: DE8811107U
Authority: DE
Original assignee: Kelch and Co Werkzeugmaschinenfabrik 7060 Schorndorf De GmbH
Current assignee: Kelch and Co Werkzeugmaschinenfabrik 7060 Schorndorf De GmbH
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1988-10-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Einzugskraft-Meßgerät für Werkzeug-Spannvorrichtungen von Werkzeugmaschinen, die eine Spindel-Aufnahme für einen Werkzeugschaft und ein Spannglied zur Spannung des Werkzeugschaftes an der Werkzeugau«nähme aufweisen. Derartige Meßgeräte weisen zweckmäßig einen an die Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine oder dgl. angepaßten bzw. entsprechend der zu verwendenden Werkzeugschäfte ausgebildeten Prüfschaft auf, der mit einem von der Spannkraft des Spanngliedes beeinflußbaren Spannkraft-Meßglied versehen 1st.The invention relates to a pull-in force measuring device for tool clamping devices of machine tools, which have a spindle holder for a tool shaft and a clamping element for clamping the tool shaft to the tool holder. Such measuring devices expediently have a test shaft adapted to the tool holder of the machine tool or the like or designed in accordance with the tool shafts to be used, which is provided with a clamping force measuring element that can be influenced by the clamping force of the clamping element.

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Der Grad der Belastbarkelt von Werkzeugen, Insbesondere von Zerspanungswerkzeugen, ist maßgeblich für die Leistungsfähigkeit der Werkzeugmaschine und wesentlich abhängig von der Sitzgenauigkeit und Sitzfestigkeit des Werkzeugschaftes in der Maschinenspindel. Diese wiederum wird wesentlich beeinflußt von der Einzugskraft, da bei zu niedriger Einzugskraft Vibrationen mit dar Folge kürzerer Standzeiten, schlechterer Bearbeitungs-Oberflächen und ungenauerer Bearbeitungs-Passungen auftreten können. Auch Beschädigungen der Maschine können, insbesondere bei radialer Beanspruchung des Werkzeugschaftes auftreten, nämlich z.B. Passungsrost zwischen der Spindel und dem Werkzeugschaft.The degree of resilience of tools, particularly cutting tools, is crucial for the performance of the machine tool and depends largely on the seating accuracy and seating strength of the tool shank in the machine spindle. This in turn is significantly influenced by the pull-in force, since if the pull-in force is too low, vibrations can occur, resulting in shorter service lives, poorer machining surfaces and less precise machining fits. Damage to the machine can also occur, particularly if the tool shank is subjected to radial stress, for example fretting corrosion between the spindle and the tool shank.

Nicht nur im Falle einer mit der Spindel-Werkzeugaufnahme zusammenarbeitenden vollautomatischen Werkzeugwechsel-Einrichtung, sondern auch 1m Falle des Werkzeugwechsels von Hand wird der Werkzeugschaft, der meist zur Zentrierung und axialen Abstützung gegenüber der als Innenkonus ausgebildeten Werkzeugaufnahme einen Steilkegel aufweist, mechanisch z.B. über eine Innerhalb der Maschinenspindel Hegende Zugstange eingezogen. Die Spannkraft kann ebenfalls über mechanische Spannglieder, z.B. ein Tellerfederpaket, aufgebracht werden, während das Lösen bzw. Aufheben der Spannkraft über ein hydraulisches Arbeitsgi led erfolgt. Beschädigungen in der Spannvorrichtung, z.B. Brüche von Tellerfedern, veränderte Federwege und ähnliches, sind von außen meist nicht erkennbar, können jedoch zu einem beträchtlichen Absinken der Spannkraft fuhren. Auch andere Spannvorrichtungen, z.B. hydraulische, elektrische und ähnliche, sollen gemessen werden können.Not only in the case of a fully automatic tool changing device working with the spindle tool holder, but also in the case of manual tool changing, the tool shank, which usually has a steep taper for centering and axial support in relation to the tool holder designed as an inner cone, is mechanically drawn in, e.g. via a drawbar located inside the machine spindle. The clamping force can also be applied via mechanical clamping elements, e.g. a disc spring package, while the clamping force is released or removed via a hydraulic work piece. Damage to the clamping device, e.g. broken disc springs, changed spring travel and the like, is usually not visible from the outside, but can lead to a considerable drop in the clamping force. Other clamping devices, e.g. hydraulic, electrical and similar, should also be able to be measured.

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Es ist ein Einzugskraft-Meßgerät mit einem hydraulischen, in einer Kraftmeßdose eingeschlossenen Meßglied bzw. mit einem Membran-Meßsystem bekannt, an dessen, den Prüfschaft im vorderen Bereich umschließendes Gehäuse ein vom Meßglied beeinflußtes Anzeigeorgan angebracht ist. Derartige Meßgeräte haben einen relativ großen Meßweg von beispielsweise etwa 1 mm. Durch einen solchen Meßweg, der sich aufgrund der beweglichen Lagerung des mit dem Maschinen-Spannglie in Eingriff zu bringenden Anzugsbolzens gegenüber dem an der Werkzeugaufnahme abgestützten Prüfschaft ergibt, wird das Meßergebnis bzw. der Meßwert verfälscht, zumal der Anzugsbolzen des zur Werkzeugspannung zu verwendenden Werkzeugschaftes starr bzw. einteilig an diesem angeordnet ist. Die Verfälschung kann sich z.B. aufgrund der wegabhängigen Spannkraft-Kennlinie der Maschinen-Spannvorrichtung ergeben, die im Falle der Aufbringung der Spannkraft durch ein Tellerfederpaket z.B. eine Federkennlinie ist.A pull-in force measuring device with a hydraulic measuring element enclosed in a load cell or with a membrane measuring system is known, on whose housing, which encloses the test shaft in the front area, a display element influenced by the measuring element is attached. Such measuring devices have a relatively large measuring path of, for example, about 1 mm. Such a measuring path, which arises due to the movable bearing of the pull bolt to be brought into engagement with the machine clamping element in relation to the test shaft supported on the tool holder, falsifies the measuring result or the measured value, especially since the pull bolt of the tool shaft to be used for clamping the tool is rigidly or in one piece on it. The falsification can arise, for example, due to the path-dependent clamping force characteristic curve of the machine clamping device, which is, for example, a spring characteristic curve in the case of the clamping force being applied by a plate spring package.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Ausbildungen besteht darin, daß sie praktisch nicht auf unterschiedlich große Steilkegel umzustellen sind und daß ihre Meßtoleranz mit abhnenmenden Spannkräften zunimmt, so daß sich eine um so ungenauere Messung ergibt, je geringer die Soll-Spannkräfte sind.A further disadvantage of the known designs is that they are practically impossible to adapt to steep tapers of different sizes and that their measuring tolerance increases with decreasing clamping forces, so that the lower the target clamping forces are, the less accurate the measurement results.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zu Grunde, ein Einzugskraft-Meßgerät der genannten Art zu schaffen, das bei einfachem Aufbau einen möglichst geringen Meßweg bzw. einen solchen Meßweg hat, der dem Anzugsweg des Anzugsbolzens der zu spannenden Werkzeugschäfte etwa gleich 1st.The invention is based on the object of creating a pull-in force measuring device of the type mentioned, which, with a simple structure, has the shortest possible measuring path or a measuring path that is approximately equal to the tightening path of the pull bolt of the tool shanks to be clamped.

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Zur Lösung dieser Aufgabe 1st das Meßglied zweckmäßig durch einen als Festkörper ausgebildeten Meßkörper gebildet, der die Spannkraft unter mechanischer Verformung aufnimmt, wobei von dieser Verformung der Meßwert abgeleitet wird. Zu diesem Zweck wird der Meßkörper vorteilhaft hinsichtlich des Verhältnisses zwischen seiner Verformung und der Spannkraft geeicht. Der Meßkörper, der zweckmäßig aus einem metallischen Werkstoff, wie Stahl, besteht, 1st vorteilhaft so bemessen, daß er nur weit unterhalb der Streckgrenze im elastischen Bereich verformt wird, wobei eine Druck- oder Biegeverformung denkbar, jedoch eine Zugverformung bevorzugt 1st. Zweckmäßig besteht der Meßköfp<er aus einem härtbaren Werkzeugstahl, z.B. einem Mangan~Chrom-Stah1, wie Mn16Cr5.To solve this problem, the measuring element is advantageously formed by a measuring body designed as a solid body, which absorbs the clamping force under mechanical deformation, whereby the measured value is derived from this deformation. For this purpose, the measuring body is advantageously calibrated with regard to the relationship between its deformation and the clamping force. The measuring body, which is advantageously made of a metallic material such as steel, is advantageously dimensioned so that it is only deformed well below the yield point in the elastic range, whereby a compression or bending deformation is conceivable, but a tensile deformation is preferred. The measuring head is advantageously made of a hardenable tool steel, e.g. a manganese-chromium steel such as Mn16Cr5.

Statt der beschriebenen Ausbildung, Insbesondere aber zusätzlich hierzu, kann die erfindungsgemäße Aufgabe auch dadurch gelöst werden, daß der Anzugsbolzen in Spannrichtung starr bzw. formschlüssig mit denjenigen Teilen des Prüfschaftes verbunden ist, die unter der Spannkraft an der Maschinenspindel abzustützen und in der Regel ausschließlich durch den Steilkegel gebildet sind. Dadurch wird der Anzugsbolzen bei der Einzugskraft-Messung gegenüber dem Steilkegel allenfalls um ein äußerst geringes, der Spannkraft-Zugdehnung des Meßkörpers entsprechendes Maß lageverändert, so daß sich ein gegen Null gehender Meßweg ergibt, der wesentlich kleiner als ein Hundertstel Millimeter sein kann.Instead of the described design, but in particular in addition to it, the object of the invention can also be achieved by the pull stud being rigidly or positively connected in the clamping direction to those parts of the test shaft that are to be supported on the machine spindle under the clamping force and are generally formed exclusively by the steep taper. As a result, the pull stud is only changed in position relative to the steep taper by an extremely small amount during the pull-in force measurement, corresponding to the clamping force tensile strain of the measuring body, so that a measuring path that approaches zero is obtained, which can be significantly smaller than a hundredth of a millimeter.

Der Meßkörper kann durch die erfindungsgemäBe Ausbildung ein Längsabschnitt des Prüfschaftes sein, der in seinem Bereich praktisch den Außenumfang des Prüfschaftes bildet und mit diesem als einstückiger Bauteil ausgebildet sein kann. Dadurch ergibt sich ein äußerst einfacher, im wesentlichenThe measuring body can be a longitudinal section of the test shaft due to the design according to the invention, which in its area practically forms the outer circumference of the test shaft and can be designed as a one-piece component. This results in an extremely simple, essentially

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einteiliger Aufbau des gesamten PrUfschaftes ggf. einschließlich des Meßkörpers aus durchgehend demselben Werkstoff. One-piece construction of the entire test shaft, including the measuring body if necessary, made entirely of the same material.

Der Meßkörper 1st zweckmäßig in seiner Außenweite gegenüber dem mittleren Durchmesser des Steilkegels, vorzugsweise mindestens etwa um die Hälfte, reduziert, wobei der Meßkörper zwischen dem Stellkegel und dem Anzugsbolzen des PrUfschaftes zweckmäßig denjenigen Längsabschnitt bildet, der die kleinsten Querschnitte hat, so daß praktisch nur er unter der Spannkraft einer Längendehnung unterworfen wird und diese sehr gut erfaßt werden kann. Der Meßkörper Hegt des weiteren vorteilhaft verhältnismäßig weit vom Anzugsbolzen entfernt und sehr nahe beim Steilkegel des Prlifschaftes in einem Bereich, in welchem der Prlifschaft 1m Innern allenfalls von einer glattflächigen Bohrung, nicht aber von einer Gewindebohrung oder dgl., begrenzt 1st. Der nach vorne bis zum Steilkegel und/oder der nach hinten bis zum hinteren Ende des Prlifschaftes an den Meßkörper anschließende Schaftbereich weist zweckmäßig konstante Außendurchmesser auf, so daß der Meßkörper praktisch durch einen Längsabschnitt des hinter dem Steilkegel liegenden Schaftteiles gebildet 1st, der gegenüber diesem Schaftteil im Querschnitt bzw. im Außendurchmesser geringfügig geschwächt bzw. reduziert ist. Dies kann dadurch erfolgen, daß der Meßkörper gegenüber dem übrigen Schaftabschnitt durch eine t'iache Umfangsnut abgesetzt ist.The measuring body is advantageously reduced in its external width compared to the average diameter of the steep taper, preferably at least by about half, whereby the measuring body between the adjusting cone and the pull bolt of the test shaft advantageously forms the longitudinal section that has the smallest cross-section, so that practically only it is subjected to a length expansion under the clamping force and this can be detected very well. The measuring body is also advantageously located relatively far away from the pull bolt and very close to the steep taper of the test shaft in an area in which the test shaft is limited on the inside at most by a smooth-surfaced hole, but not by a threaded hole or the like. The shaft area that adjoins the measuring body at the front up to the steep taper and/or at the back up to the rear end of the test shaft expediently has a constant external diameter, so that the measuring body is practically formed by a longitudinal section of the shaft part behind the steep taper, which is slightly weakened or reduced in cross-section or external diameter compared to this shaft part. This can be achieved by setting the measuring body apart from the rest of the shaft section by a shallow circumferential groove.

Zur genauen Erfassung und Darstellung der Verformung des Meßkörpers als Meßwert ist ein Meßwertwandler vorgesehen, der vorzugsweise unmittelbar am Meßkörper, insbesondere anFor the precise recording and representation of the deformation of the measuring body as a measured value, a measuring transducer is provided, which is preferably mounted directly on the measuring body, in particular on

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dessen Außenfläche so z.B. haftend angebracht 1st, daß er den Verformungen des Meßkörpers gleichlaufend unterworfen 1st. Dieser Meßwertwandler ist bevorzugt durch mindestens einen Dehnmeßstreifen gebildet, wobei vorzugsweise mehrere Dehnmeßstreifen so angebracht sind, daß einer oder mehrere aufgrund der Dehnungen Widerstandsänderungen unterworfen sind, während einer oder mehrere keinen solchen Widerstandsänderungen unterworfen, jedoch 1n gemeinsamer elektrischer Schaltung mit den zuerst genannten, aktiven Dehnmeßstreifen angeordnet sind. Dies kann z.B. in einer VoIibrUckenschaitung so erfolgen, daß zwei Dehnmeßstreifen einander diametral gegenüberliegend achsparallel zum Meßkörper aktiv und axial benachbart zu diesen zwei Dehnmeßstreifen in Umfangsrichtung im wesentlichen inaktiv angeordnet sind, wobei jeweils in der elektrischen Verbindungsbrücke zwischen einem aktiven und einem diametral gegenüberliegenden Inaktiven Dehnmeßstreifen eine der beiden Zuleitungen für die Speisespannung angeschlossen 1st, während in den beiden anderen elektrischen Verbindungsbrücken zwischen den beiden jeweils axial hintereinander liegenden Dehnmeßstreifen jeweils eine der beide/i Signal leitungen zur Weiterleitung des elektrischen, zur Einzugskraft proportionalen Meßsignales, angeschlossen ist. Die Vollbrücke weist zweckmäßig einen Widerstandswert in der Größenordnung von 350 ohm auf, wobei sie mit einer Niederspannung in der Größenordnung von 10 Volt betrieben wird. Beträgt der Meßbereich z.B. 40 kN, so entsprechen diese zweckmäßig etwa 0,75 mV/V, während bei einem Meßbereich von z*B* 25 kN dieser Wert ebenfalls etwa 0,75 mV/V mit einer Toleranz in der Größenordnung von * 1 % oder sogar höchstens - 0,5 % entspricht. Die Sicherheit gegen Überlastung der Meßelektronik liegt zweckmäßig in der " Größenordnung des Zweieinhalbfachen der Nennbelastung.whose outer surface is attached in such a way that it is subjected to the deformations of the measuring body in parallel. This measuring transducer is preferably formed by at least one strain gauge, whereby preferably several strain gauges are attached in such a way that one or more are subject to resistance changes due to the expansion, while one or more are not subject to such resistance changes, but are arranged in a common electrical circuit with the first-mentioned, active strain gauges. This can be done, for example, in a full bridge circuit in such a way that two strain gauges are arranged diametrically opposite each other, parallel to the axis of the measuring body, active, and axially adjacent to these two strain gauges in the circumferential direction, essentially inactive, whereby in the electrical connecting bridge between an active and a diametrically opposite inactive strain gauge, one of the two supply lines for the supply voltage is connected, while in the other two electrical connecting bridges between the two strain gauges arranged axially one behind the other, one of the two signal lines for forwarding the electrical measuring signal proportional to the pull-in force is connected. The full bridge expediently has a resistance value of the order of 350 ohms, and is operated with a low voltage of the order of 10 volts. If the measuring range is, for example, 40 kN, this value is appropriately about 0.75 mV/V, while for a measuring range of, for example, 25 kN, this value is also about 0.75 mV/V with a tolerance of the order of * 1 % or even at most - 0.5 % . The safety against overload of the measuring electronics is appropriately in the order of two and a half times the nominal load.

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Elektrische Anschlußleitungen für wenigstens einen Meßwert" wandler können In einfacher Welse 1m wesentlichen Innerhalb des Prüfschaftes verlegt sein, der zweckmäßig am vorderen, außerhalb der Maschinenspindel Hegenden Ende einen mit diesen Anschlußleitungen elektrisch verbundenen Anschlußstecker, wie einen Flanschstecker, trägt, der z.B. im wesentlichen versenkt 1n eine Stirnbohrung des Prüfschaftes eingesetzt 1st. Dadurch kann der Prüfschaft über eine flexible Leitung lösbar mit einem Anzeigegerät verbunden werden bzw. leicht handhabbar zunächst ohne die Verbindung mit diesem Anzeigegerät in die Maschinenspindel eingesetzt werden.Electrical connecting cables for at least one measuring value converter can be laid in a simple manner essentially inside the test shaft, which conveniently has a connector plug, such as a flange connector, electrically connected to these connecting cables at the front end, which is located outside the machine spindle and which is inserted, for example, essentially countersunk into a front hole in the test shaft. This means that the test shaft can be detachably connected to a display device via a flexible cable or can be easily inserted into the machine spindle without being connected to this display device.

Das durch den Aniugsbolzen gebildete Eingriffsglied für das Spannglied der Maschine ist zweckmäßig auswechselbar am Prüfschaft angeordnet, so daß der Prüfschaft durch Auswechseln des Anzugsgliedes bzw. Anzugsbolzens an unterschiedliche Maschinen-Einzugssysteme angepaßt werden kann.The engagement element for the tensioning element of the machine, formed by the tensioning bolt, is conveniently arranged on the test shaft in an exchangeable manner, so that the test shaft can be adapted to different machine feed systems by exchanging the tensioning element or tensioning bolt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist ein elektronisches Meßsystem zur Messung der Einzugskraft von Spindel-Spanneinrichtungen geschaffen, dessen Meßkörper durch einen Präzisions-Kraftmeßstab mit Präzisions-Dehnungsmeßstreifen gebildet ist. Durch kodierte Stecker am Prüfschaft kann eine automatische MCSereichsumschaltung der Erfassungs- bzw. Anzeigeeinrichtung erfolgen, was jedoch auch durch manuelle Umschaltung an der Auswerteelektronik des Anzeigegerätes trfolgen kann. Die erfifidungsgeffiäße Ausbildung ist z.B. für die SteHkegelgrößen 30, 40, 45 und 50 geeignet, wobei die Meßbereiche in derselben Reihenfolge zweckmäßig etwa 15, 25, 30 und 50 kN liegen.The design according to the invention creates an electronic measuring system for measuring the pull-in force of spindle clamping devices, the measuring body of which is formed by a precision force measuring rod with precision strain gauges. The detection or display device can be automatically switched between the MCS ranges using coded plugs on the test shaft, but this can also be done by manually switching the evaluation electronics of the display device. The design according to the invention is suitable, for example, for the standing cone sizes 30, 40, 45 and 50, with the measuring ranges being in the same order, preferably around 15, 25, 30 and 50 kN.

Das Meßgerät kann auch Bestandteil eines Koffers und erst nach dessen Öffnen zugänglich sein. Neben dem Meßgerät nimmtThe measuring device can also be part of a case and only accessible after opening the case. In addition to the measuring device,

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der Koffer noch einen oder mehrere Prüfdorne, Anzugsbolzen etc. auf.the case also contains one or more test mandrels, pull studs etc.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der AusfUhrungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, fUr die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden 1m folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:These and other features of preferred developments of the invention emerge not only from the claims but also from the description and the drawings, whereby the individual features can be implemented individually or in combination in the form of sub-combinations in the embodiment of the invention and in other areas and can represent advantageous and protectable embodiments for which protection is claimed here. Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below. The drawings show:

F1g. 1 ein erfindungsgemäßes Einzugskraft-Meßgerät 1m wesentlichen In schematischer Darstellung,Fig. 1 shows a pull-in force measuring device 1 according to the invention in a schematic representation,

F1g. 2 den Grundkörper des Prüfschaftes gemäß F1g. 1 1n geringfügig abgewandelter Ausbildung,Fig. 2 the base body of the test shaft according to Fig. 1 in a slightly modified design,

Flg. 3 ein Spannglied-Eingriffsglied für die auswechselbare Verbindung mit dem PrUfschaft 1n Ansicht,Fig. 3 a tendon engagement element for the replaceable connection with the test shaft 1n view,

F1g. 4 ein weiteres E1ngr1ffsgl1ed 1n einer Darstellung entsprechend F1g. 3,Fig. 4 shows another embodiment in a representation corresponding to Fig. 3,

Fig. 6 the test shaft according to Fig. 2 in axial view,

F1g. 6 eine weitere AusfUhrungsform eines PrUfschafte* teilweise 1m Axialschnitt,Fig. 6 another embodiment of a test shaft* partly 1m axial section,

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Fig. 7 die elektrische Schaltung der Meßwertwandler des Prüfschaftes gemäß Fig. 6 undFig. 7 the electrical circuit of the transducers of the test shaft according to Fig. 6 and

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform eines Prüfschaftes, teilweise im Axialschnitt.Fig. 8 shows another embodiment of a test shaft, partly in axial section.

Das Meßgerät 1 gemäß Fig. 1 ist dafür vorgesehen, mit einem über eine flexible Leitungsverbindung 4 leicht lösbar an eine Erfassungseinrichtung 3 anzuschließenden Prüfschaft 2 in die Werkzeugaufnahme 7 einer mit einer Werkzeug-Spannvorrichtung 5 versehenen Arbeitsspindel 6 einer Werkzeugmaschine, z.B. einer Fräsmaschine, eingesetzt zu werden. Zur auswechselbaren Aufnahme von Werkzeugschäften weist die Arbeitsspindel 6 an ihrem vorderen Ende einen in ihrer Achse liegenden Innenkonus 8 auf, an welchen ein Stellkegel 9 des Prüfschaftes so angepaßt 1st, daß dieser Stellkegel 9 Im wesentlichen gleich ausgebildet und enger toleriert 1st als diejenigen der zu verwendenden Werkzeugschäfte, wobei der Stellkegel 9 des Prüfschaftes 2 demgegenüber auch wesentlich kürzer sein kann, nämlich Insbesondere dem vorderen, weiteren Endabschnitt der Stellkegel der Werkzeugschäfte entspricht und nach hinten nicht über die gesamte Länge des Innenkonus 8 reicht.The measuring device 1 according to Fig. 1 is intended to be inserted into the tool holder 7 of a work spindle 6 of a machine tool, e.g. a milling machine, provided with a tool clamping device 5, with a test shaft 2 that can be easily detachably connected to a detection device 3 via a flexible line connection 4. For the exchangeable mounting of tool shafts, the work spindle 6 has an inner cone 8 lying in its axis at its front end, to which an adjusting cone 9 of the test shaft is adapted in such a way that this adjusting cone 9 is essentially the same design and has a tighter tolerance than those of the tool shafts to be used, whereby the adjusting cone 9 of the test shaft 2 can also be significantly shorter, namely in particular corresponding to the front, wider end section of the adjusting cone of the tool shafts and does not extend to the rear over the entire length of the inner cone 8.

Der 1m wesentlichen über seine gesamte Länge einteilige Prüfschaft 2 bildet einen einteilig mit dem Stellkegel 9 au ,gebildeten Meßkörper 10 1n Form eines kurzen Zugabschnittes bzw. Zugstabes, dessen für die Ermittlung des Meßwertes wirksame Längserstreckung wesentlich kleiner als seine Außenweite bzw. sein Außendurchmesser, Insbesondere kleiner als die Hälfte davon sein kann.The test shaft 2, which is essentially one-piece over its entire length, forms a measuring body 10, which is formed in one piece with the adjusting cone 9, in the form of a short tension section or tension rod, the longitudinal extension of which, which is effective for determining the measured value, can be significantly smaller than its external width or its external diameter, in particular smaller than half of it.

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Der Prüfschaft 2 ist in gleicher Weise wie die zu verwendenden Werkzeugschäfte dafür ausgebildet, innerhalb der Arbeitsspindel 6 mit einem Spannglied 11 der Spannvorrichtung 5 zugfest bzw. formschlüssig gekuppelt zu «erden, wobei dieses Spannglied 11 z.B. eine &iacgr;&pgr; der Spindelachse liegende Zugstange 12 und an deren vorderen Ende einen zum Greifen aus einer Schließstellung spreizbaren Spanngreifer 13 aufweist, der zur formschlüssigen Verbindung mit einem am hinteren Ende des Prüfschaftes 2 in gleicher Weise wie an den Werkzeugschäften vorgesehenen Eingriffsgliedes 14 ausgebildet ist. Die in Bezug auf die Verbindung mit dem Spanngreifer 13 wirksamen Flächen des Eingriffsgliedes 14 sind gegenüber dem Steil kegel 9 zweckmäßig in gleicher, jedoch enger tolerierter Bemessung wie bei den Werkzeugschäften Morgrsehen, wobei das Toleranzfeld etwa in der Mitte der Yoleranzgrenzen der Werkzeugschäfte liegt.The test shaft 2 is designed in the same way as the tool shafts to be used to be coupled in a tension-resistant or positive-locking manner within the work spindle 6 to a clamping member 11 of the clamping device 5, whereby this clamping member 11 has, for example, a pull rod 12 lying parallel to the spindle axis and, at its front end, a clamping gripper 13 which can be expanded for gripping from a closed position and which is designed for a positive connection with an engagement member 14 provided at the rear end of the test shaft 2 in the same way as on the tool shafts. The surfaces of the engagement member 14 that are effective in relation to the connection with the clamping gripper 13 are expediently dimensioned in relation to the steep taper 9 in the same, but more closely tolerated, dimensions as for the tool shanks, whereby the tolerance field lies approximately in the middle of the tolerance limits of the tool shanks.

Das Eingriffsglied 14 kann durch einen auswechselbar in das hintere Ende des PrUfschaftes 2 zugfest eingesetzten Anzugsbolzen 15 gebildet sein, damit er zur Anpassung des Prüfschaftes 2 an den jeweils vorhandenen Spanngreifer 13 durch einen geeigneten Anzugsbolzen 15 ersetzt werden kann. Um die Zugstange 12 1st z.B. ein nicht näher dargestelltes Tellerfederpaket aus einer Vielzahl von Tellerfedern angeordnet, das sich mit seinem hinteren Ende an einem Bund der Zugstange 12 und am vorderen Ende gegenüber einer Schulter der Maschinenspindel 6 vorgespannt abstutzt, wobei hinter dem Tellerfederpaket ein Auslösemechanismus für die Spannvorrichtung 5 vorgesehen, beispielsweise die Zugstange 12 durch die Kolbenstange eines Arbeitszylinders gebildet 1st, mit wei-The engagement member 14 can be formed by a replaceable pull bolt 15 inserted in the rear end of the test shaft 2 in a tension-resistant manner, so that it can be replaced by a suitable pull bolt 15 to adapt the test shaft 2 to the clamping gripper 13 present in each case. For example, a disc spring package (not shown in detail) made up of a large number of disc springs is arranged around the pull rod 12, which is supported with its rear end on a collar of the pull rod 12 and at the front end pre-tensioned against a shoulder of the machine spindle 6, with a release mechanism for the clamping device 5 being provided behind the disc spring package, for example the pull rod 12 is formed by the piston rod of a working cylinder, with further

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ehern der Greifer 13 entgegen der Kraft des Tellerfederpaketes nach vorne geschoben werden kann, bis er durch Spreizen von dem Anzugsbolzsn 15 lösbar ist.the gripper 13 can be pushed forward against the force of the disc spring package until it can be released by spreading it from the tightening bolt 15.

Der Prüfschaft 2 kann des weiteren in gleicher Weise wie die zu verwendenden Werkzeugschäfte benachbart zum vorderen Ende des Steil kegels 9 einen über dessen Außenumfang vorstehenden Schaftflansch 16 mit Umfangsnuten für den Eingriff von Mitnehmersteinen der Arbeitsspindel 6 aufweisen. Es irt denkbar, den Prüfschaft 2 gegenüber der Werkzeugaufnahme 7 so zu bemessen, daß der Schaftflansch 16 bei eingezogenem Prüfschaft 2 mit seiner hinteren Stirnfläche an einer bzw. der vorderen Stirnfläche der Arbeitsspindel 6 abgestützt ist und dadurch die Spannkräfte der Spannvorrichtung 5 aufnimmt, wobei dann der Steilkegel 9 im wesentlichen nur zur Zentrierung des Prüfschaftes 2 gegenüber der Arbeitsspindel 6 dient. Zusätzlich hierzu, insbesondere aber statt dessen, ist es vorteilhaft, wenn der Prüfschaft 2 so bemessen ist, daß die Spannkräfte im wesentlichen nur von dem Stellkeil 9 aufgenommen werden, so daß 1m eingezogenen Zustand der Schaftflansch 16 entweder mit geringem Abstand vor dem vorderen Ende der Arbeitsspindel 6 Hegt oder kein über den Außenumfang des Stellkegels 9 vorstehender Schaftflansch Überhaupt vorgesehen ist.The test shaft 2 can also have, in the same way as the tool shafts to be used, a shaft flange 16 protruding beyond the outer circumference of the steep taper 9, with circumferential grooves for the engagement of driving stones of the work spindle 6. It is conceivable to dimension the test shaft 2 relative to the tool holder 7 in such a way that the shaft flange 16 is supported with its rear end face on one or the front end face of the work spindle 6 when the test shaft 2 is retracted and thus absorbs the clamping forces of the clamping device 5, with the steep taper 9 then essentially only serving to center the test shaft 2 relative to the work spindle 6. In addition to this, but in particular instead of this, it is advantageous if the test shaft 2 is dimensioned such that the clamping forces are essentially only absorbed by the adjusting wedge 9, so that in the retracted state the shaft flange 16 is either located a short distance in front of the front end of the work spindle 6 or no shaft flange protruding beyond the outer circumference of the adjusting cone 9 is provided at all.

An das wintere Ende des Ste11kegels 9, dessen Längserstreckung zweckmäßig etwa zwischen der Hälfte und einem Sechstel, vorzugsweise etwa eimern Fünftel der Längserstreckung des Innenkonus 8 entspricht, schließt sich «in bis zum hinteren Ende des Prüfschaftes 2 bzw. zum Eingriffsglied 14.erstreckender Schaftabschnitt 17 an, der 1m wesentlichenAt the winter end of the cone 9, the longitudinal extent of which is appropriately between half and one sixth, preferably about one fifth of the longitudinal extent of the inner cone 8, there is a shaft section 17 extending to the rear end of the test shaft 2 or to the engagement member 14, which essentially

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durchgehend zylindrischen Außenumfang und einen Außendurchmesser aufweist, der geringfügig kleiner als der kleinste Innendurchmesser des Innenkonus 8 1st. Der Schaftabschnitt 17 kann vor und/oder hinter dem Meßkörper IO auch eine von der zylindrischen Form abweichende Form aufweisen. Im eingesetzten Zustand erstreckt sich dieser Schaftabschnitt 17 Über den größten Teil der Länge des Innenkonus 8. Am vorderen, aus der Arbeltsspindel 6 herausragenden Ende weist der Prllfschaft 2 einen zweckmäßig ebenfalls 1n der Schaftachse 20 Hegenden vorderen Fortsatz 1n Form vorzugsweise eines 1m wesentlichen zylindrischen Griffschaftes 18 auf, dessen Außenumfang gerändelt, gekccdelt oder in ähnlicher Weise gerauht sein kann. Der Außendurchmesser des Griffschaftes 18 kann 1n der Größenordnung des Außendurchmessers des Schaftabschnittes 17 Hegen. Der Griffschaft 18 bildet eine einteilige Fortsetzung des Schaftabschnittes 17 und schließt an die vordere Stirnseite des Stellkegels 9 bzw. des Schaftflansches 16 an.has a continuously cylindrical outer circumference and an outer diameter that is slightly smaller than the smallest inner diameter of the inner cone 8. The shaft section 17 can also have a shape that differs from the cylindrical shape in front of and/or behind the measuring body 10. In the inserted state, this shaft section 17 extends over most of the length of the inner cone 8. At the front end protruding from the working spindle 6, the test shaft 2 has a front extension that is also expediently located on the shaft axis 20 in the form of a substantially cylindrical handle shaft 18, the outer circumference of which can be knurled, knurled or roughened in a similar way. The outer diameter of the handle shaft 18 can be in the order of magnitude of the outer diameter of the shaft section 17. The handle shaft 18 forms a one-piece continuation of the shaft section 17 and connects to the front face of the adjusting cone 9 or the shaft flange 16.

in Fig. Z ist der Steilkegel 9 als weitere Äusführungsform wesentlich kürzer als in Fig. 1 dargestellt, jedoch wird bei hohen Einzugskräften zur Vermeidung zu hoher Flächendrücke eine längere Ausbildung bevorzugt. Wie Fig. 2 zeigt, weist der Schaftabschnitt 17 eine flache Umfangsnut 19 auf, die auch durch zwei oder mehr gleichmäßig über den Umfang verteilte, axialschiitzförmige Vertiefungen oder dgl. gebildet sein könnte und zweckmäßig eine Tiefe in der Größenordnung von etwa 4 mm hat. Durch die Umfangsnut 19 ist ein zylindrischer, im Außendurchmesser gegenüber dem übrigen Schaftabschnitt 12 reduzierter Schaftteil gebildet, der im dargestellten Ausführungsbeispiel bis an die hintere Stirnfläche des Steilkegels 9 reicht, wobei sein Außenumfang im Querschnitt konkav ausgerundet in diese Stirnfläche übergeht, umIn Fig. 2, the steep taper 9 is shown as a further embodiment significantly shorter than in Fig. 1, however, with high pull-in forces, a longer design is preferred to avoid excessive surface pressures. As Fig. 2 shows, the shaft section 17 has a flat circumferential groove 19, which could also be formed by two or more axial slot-shaped depressions or the like evenly distributed over the circumference and expediently has a depth of the order of magnitude of about 4 mm. The circumferential groove 19 forms a cylindrical shaft part, with a reduced outer diameter compared to the rest of the shaft section 12, which in the illustrated embodiment reaches up to the rear end face of the steep taper 9, with its outer circumference in cross-section concavely rounded into this end face in order to

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Kerbwirkungen zu vermelden. Wiederum nur ein von beiden Enden dieses Schaftteiles Ax1a1abstand aufweisender Längsabschnitt bildet den wirksamen Meßkörper 10, der durch eine ihn 1n der Schaftachse 20 durchsetzende Schaftbohrung 21 hohl bzw. rohrförmig ausgebildet 1st und zweckmäßig eine Wandungsdicke 1n der Größenordnung von 5 mm hat. Die Schaftbohrung Zi, deren Durchmesser in der Größenordnung der Hälfte des Außendurchmessers des Schaftabschnittes 17 Hegt, ist 1m wesentlichen als zum hinteren Ende des Schaftabschnittes 17 offene Sacklochbohrung ausgebildet, die nach vorne vorteilhaft wenigstens über das vordere Ende des Meßkörpers 10 hinausreicht und bis an die hintere Stirnfläche des Steilkegels 9 bzw. darüberhinaus nach vorne reichen kann, so daß wenigstens im Bereich des Meßkörpers 10 sowie beiderseits benachbart dazu im wesentlichen konstante Materialquerschnitte gegeben sind.Notch effects can be reported. Again, only one longitudinal section, which is at an Ax1a1 distance from both ends of this shaft part, forms the effective measuring body 10, which is hollow or tubular due to a shaft bore 21 passing through it in the shaft axis 20 and expediently has a wall thickness of the order of 5 mm. The shaft bore Zi, whose diameter is in the order of half the outside diameter of the shaft section 17, is essentially designed as a blind hole open to the rear end of the shaft section 17, which advantageously extends forwards at least beyond the front end of the measuring body 10 and can extend to the rear end face of the steep taper 9 or beyond, so that at least in the area of the measuring body 10 and on both sides adjacent to it, essentially constant material cross-sections are provided.

Das hintere Ende der Schaftbohrung 21 ist als, die Schaftbohrung 21 als Kernbohrung aufweisende Gewindebohrung 22 ausgebildet, die am hinteren Ende des Scnäftäbschruties 17 in einen geringfügig über den Gewindeaußendurchmesser erweiterten Bohrungsabschnitt für die Aufnahme eines Zentrierbundes des Eingriffsgliedes 14 übergeht.The rear end of the shaft bore 21 is designed as a threaded bore 22 having the shaft bore 21 as a core bore, which at the rear end of the screw rod 17 transitions into a bore section slightly expanded beyond the outer thread diameter for receiving a centering collar of the engagement member 14.

Am vorderen Ende geht die Schaftbehmng 21 in eine Axialbohrung 23 wesentlich kleineren Durchmessers über, die annähernd bis zum vorderen Ende des Prüfschaftes 2 bzw. des Griffschaftes 18 reicht und an diesem vorderen Ende zweckmäßig für die Aufnahme eines elektrischen Anschlußsteckers als Steckerbohrung 24 ausgebildet ist, die gleichen oder größeren Durchmesser als die Axialbohrung 23 hat.At the front end, the shaft handle 21 merges into an axial bore 23 of significantly smaller diameter, which extends almost to the front end of the test shaft 2 or the handle shaft 18 and is expediently designed at this front end as a plug bore 24 for receiving an electrical connection plug, which has the same or larger diameter than the axial bore 23.

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Von; Boden der Umfangsnut 19 bzw. vom Außenumfang des zugehörigen Schaftteiies führt mindestens eine, führen insbesondere zwei oder mehr gleichmäßig über den Umfang verteilte Radialbohrungen 25 in die Schaftbohrung 21, wobei diese Radialbohrungen 25 axial gegeneinander versetzt oder bevorzugt in einer gemeinsamen Querebene vorgesehen sein können. Im dargestellten AusfUhrungsbeispiel sind die Radi al bohrungen 25 im Bereich des Meßkörpers 10 vorigesehen, jedoch befinden sie sich bevorzugt hinter und/oder vor dem diesen Meßkörper 10 bildenden Längsabschnitt.From the bottom of the circumferential groove 19 or from the outer circumference of the associated shaft part, at least one, in particular two or more radial bores 25 evenly distributed over the circumference lead into the shaft bore 21, whereby these radial bores 25 can be axially offset from one another or preferably provided in a common transverse plane. In the exemplary embodiment shown, the radial bores 25 are provided in the area of the measuring body 10, but they are preferably located behind and/or in front of the longitudinal section forming this measuring body 10.

Zur feingraduierten bzw. stark übersetzten Umwandlung der elastischen Längendehnungen des Meßkörpers 10 ist ein Meßwertwandler 26 unmittelbar an dem Meßkörper 10 angebracht, der z.B. durch ein piezoelektrisches Element gebildet sein könnte. Im Falle des in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispieles ist der mechanisch-elektrische Wegmeßwandler durch eine Gruppe von Dehnmeßstreifen 27 bis 30 gebildet, deren Schaltung aus Fig. 7 erkennbar ist. Zwei längliche Dehnmeßstreifen 27, 28 sind achsparallel zur Schaftachse 20a. einander diametral gegenüberliegend und hinsichtlich ihrer Enden in gemeinsamen, zur Schaftachse 20a rechtwinkligen Ebenen über ihre gesamte Länge gleichmäßig haftend mit dem reduzierten Außenumfang des Schaftabschnittes 17 verbunden, derart, daß ihre Längserstreckung die Länge des Meßkörpers 10a bestimmt.For the finely graduated or highly translated conversion of the elastic length expansions of the measuring body 10, a transducer 26 is attached directly to the measuring body 10, which could be formed by a piezoelectric element, for example. In the case of the embodiment shown in Fig. 6, the mechanical-electrical displacement transducer is formed by a group of strain gauges 27 to 30, the circuit of which can be seen in Fig. 7. Two elongated strain gauges 27, 28 are axially parallel to the shaft axis 20a, diametrically opposite each other and are connected with their ends in common planes perpendicular to the shaft axis 20a, evenly adhering over their entire length to the reduced outer circumference of the shaft section 17, in such a way that their longitudinal extension determines the length of the measuring body 10a.

Zwei weitere, insbesondere gleiche längliche Dehnmeßstreifen 29, 30 sind mit geringem Abstand hinter den aktiven Dehnmeßstreifen 27, 28 unmittelbar am genannten Außenumfang befestigt, jedoch quer bzw. rechtwinklig zu den Dehnmeßstrei-Two further, in particular identical elongated strain gauges 29, 30 are attached at a short distance behind the active strain gauges 27, 28 directly to the outer circumference mentioned, but transversely or at right angles to the strain gauges.

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fen 27, 28, d.h. 1n UmfangsMchtung ausgerichtet, so daß nicht Ihre Längs-, sondern Ihre ßreitenerstreckung In Richtung der Schaftachse 20a Hegt. Benachbarte bzw. direkt miteinander verbundene aktive und quer Hegende Dehnmeßstreifen sind 1n Umfangsrichtung gegeneinander, Insbesondere um einen 1h«*er Gesamtzahl entsprechenden Quotienten von 360°, nämlich um 90°. versetzt, so daß vier gleichmäßig Über den Umfang verteilte Dehnmeßstreifen vorgesehen sind, von denen zwei einander diametral gegenüber und in Umfangsrichtung quer liegen. Auch diese Meßstraifen 29, 30 sind, insbesondere mit derselben, sehr dünnen, jedoch elektrisch isolierenden Kleberschicht 31 über Ihre gesamte Flächenerstreckung haftend, mit demselben, im Querschnitt bzw. Außendurchmesser reduzierten Schaftteil verbunden, wobei die Kleberschicht 31 zweckmäßig durch einen Heißkleber gebildet ist.fen 27, 28, i.e. aligned in the circumferential direction, so that not their longitudinal but their width extension is in the direction of the shaft axis 20a. Adjacent or directly connected active and transverse strain gauges are offset from one another in the circumferential direction, in particular by a quotient of 360° corresponding to the total number, namely by 90°, so that four strain gauges are evenly distributed over the circumference, two of which are diametrically opposite one another and transverse in the circumferential direction. These measuring strips 29, 30 are also connected to the same shaft part, which has a reduced cross-section or outer diameter, in particular with the same, very thin, but electrically insulating adhesive layer 31 over their entire surface area, the adhesive layer 31 being expediently formed by a hot glue.

Die Dehnmeßstreifen, die aufgrund von kleinsten Längendehnungen signifikante Änderungen ihres elektrischen Widerstandes haben, liegen sowohl im Abstand vom vorderen wie auch vom hinteren Ends des im Außendurchmesser reduzierten Schaftteiles sowie im Axialabstand zu den Radial bohrungen 25a, die gemäß Fig. 6 hinter sämtlichen Dehnmeßstreifen vorgesehen sind. Die Längs der Dehnmeßstreifen liegt zweckmäßig in der Größenordnung von vier Millimetern, und die Breite mit etwa zwei "-"llimetern im Bereich der Hälfte der Länge, wobei die Breite gegenüber dem Umfang des Meßkörpers 10 nur einen sehr kleinen Bruchteil, nämlich beispielsweise etwa ein Fünfzigste!, beträgt.The strain gauges, which have significant changes in their electrical resistance due to the smallest length expansions, are located at a distance from both the front and rear ends of the shaft part with a reduced outer diameter, as well as at an axial distance from the radial holes 25a, which are provided behind all the strain gauges according to Fig. 6. The length of the strain gauges is expediently in the order of four millimeters, and the width is approximately two "-" millimeters, in the region of half the length, whereby the width is only a very small fraction of the circumference of the measuring body 10, namely, for example, approximately one fiftieth!

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A 24 311/12 - 16 -A 24 311/12 - 16 -

Sämtliche Dehnmeßstreifen 27 bis 30 sind nach Art einer zum Ring geschalteten Serienschaltung bzw. Vollbriickenschaltung 41 über Verbindungsleitungen 42 bis 45 miteinander verbunden, die unmittelbar im Bereich des Außenumfanges des reduzierten Schaftteiles bzw. in der Umfangsnut 19a liegen. Der Meßwertwandler 26 bzw. die Dehnmeßstreifen 27 bis 30 sowie die Verbindungsleitungen 42 bis 45 sind in einer insbesondere mehrschichtige Einbettung 32 vollständig umschlossen und daher flUssigkeitsdicht abgedichtet eingebettet, so daß kein Öl, Bohrwasser oder dgl. eindringen kann. Diese Einbettung 32, die beispielsweise aus Silikon bestehen kann, füllt die freien Räume der Umfangsnut 19a vollständig aus, derart, daß ihr Außenumfang praktisch eine bündig anschließende Fortsetzung des Außenumfanges des übrigen Schaftabschnittes 17a bildet, wobei die Einbettung 32 ebenfalls aus elektrisch Isolierendem Werkstoff besteht.All strain gauges 27 to 30 are connected to one another in the manner of a series circuit or full bridge circuit 41 connected to form a ring via connecting lines 42 to 45, which are located directly in the area of the outer circumference of the reduced shaft part or in the circumferential groove 19a. The transducer 26 or the strain gauges 27 to 30 as well as the connecting lines 42 to 45 are completely enclosed in a multi-layered embedding 32 and are therefore sealed liquid-tight so that no oil, drilling water or the like can penetrate. This embedding 32, which can consist of silicone, for example, completely fills the free spaces of the circumferential groove 19a in such a way that its outer circumference practically forms a flush continuation of the outer circumference of the remaining shaft section 17a, whereby the embedding 32 also consists of electrically insulating material.

Am Außenumfang 1st der Meßwertwandler 26 bzw. die Einbettung 32 durch eine dünnwandige rohrförmige AbdeckhUlse geschützt, die einen Schutzmantel 33 bildet, welcher beiderseits der Umfangsnut 19a am Außenumfang des Schaftabschnittes 17a und ggf. am Außenumfang der Einbettung 32 durch Kleben festgelegt 1st, wobei sich der Schutzmantel 33, der 1n eine Ringnut an der hinteren Stirnseite des Stellkegels 9a eingreifen kann, nach hinten nur geringfügig über die Umfangsnut 19a hinaus erstreckt.On the outer circumference, the transducer 26 or the embedding 32 is protected by a thin-walled tubular cover sleeve, which forms a protective casing 33 which is fixed by adhesive on both sides of the circumferential groove 19a to the outer circumference of the shaft section 17a and, if necessary, to the outer circumference of the embedding 32, whereby the protective casing 33, which can engage in an annular groove on the rear face of the adjusting cone 9a, extends only slightly beyond the circumferential groove 19a.

Die VoIibrUckenschaitung 41 des MeÖwertwandiers 26 1st an vier AnschluÖleHungen 34 angeschlossen, die durch die Radialbohrungen 25a 1n die Schaftbohrung 21a und von dieser nach vorne tfurch die Axialbohrung 23a gebündelt zu einemThe full bridge circuit 41 of the measuring value converter 26 is connected to four connection lines 34, which lead through the radial bores 25a into the shaft bore 21a and from there forward through the axial bore 23a to form a

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A 24 311/12 - 17 -A 24 311/12 - 17 -

kodierten Steckteil 47 geführt sind, der wenigstens teilweise in die Steckerbohrung 24a eingreift und in dieser durch Kleben oder dgl. festgelegt ist. Jede Anschlußleitung ist innerhalb der Steckerbohrung 24a an eine gesonderte Anschlußfahne des Steckerteiles 47 angeschlossen, der an seiner vorne liegenden Steckaufnähme für einen Gegenstecker 48 der Leitungsverbindung 4 für jede Anschlußleitung einen gesonderten Anschlußpol aufweist, vorzugsweise mehr als vierpolig, nämlich z.B. sechspolig, ausgebildet ist. Der Gegenstecker 48 weist eine entsprechende Anzahl von Polen auf, und die Leitungsverbindung 4 1st entsprechend vieladrig ausgebildet.coded plug part 47, which at least partially engages in the plug hole 24a and is fixed therein by gluing or the like. Each connecting line is connected within the plug hole 24a to a separate connection lug of the plug part 47, which has a separate connection pole for each connecting line on its front plug receptacle for a mating plug 48 of the line connection 4, preferably with more than four poles, namely six poles, for example. The mating plug 48 has a corresponding number of poles, and the line connection 4 is correspondingly multi-core.

Wie F1g. 7 zeigt, 1st an einen Lötstützpunkt der Verbindungsleitung 42 zwischen einem Ende eines aktiven Dehnmeßstreifens 27 und einem Ende eines 1n Umfangsrichtung um 90° versetzt Hegenden, quer angeordneten Dehnmeßstreifens 30 eine erste Zuleitung als Speiseleitung 35 angeschlossen, wobei 1n diese Speiseleitung 35 zweckmäßig ein Abgleichwiderstand 39 zwischengeschaltet 1st, der Innerhalb der Steckerbohrung 24a Hegen kann. An einen Lötstützpunkt der direkten Verbindungsleitung 43 zwischen den beiden anderen, ebenfalls 1n Umfangsrichtung sowie axial gegeneinander versetzt Hegenden Dehnmeßstreifen 28, 29 1st die zweite Speiseleitung 36 angeschlossen. An einen weiteren Lötstützpunkt 1n einer weiteren Verbindungsleitung 4A zwischen zwei weiteren Enden der 1n UmfangsHchtung versetzten Dehnmeßstreifen 1st eine erste Signal leitung 37 angeschlossen, wahrend die zweite Signal leitung 38 an einen Lötstützpunkt der vierten Verbindungsleitung 45 angeschlossen 1st* die zwischen den weiteren Anschlußenden der Dehnmeßstreifen 28 und 30 vorge-As shown in Fig. 7, a first supply line is connected as a feed line 35 to a soldering terminal of the connecting line 42 between one end of an active strain gauge 27 and one end of a transversely arranged strain gauge 30 offset by 90° in the circumferential direction, with a balancing resistor 39 suitably connected between this feed line 35, which can be located within the plug hole 24a. The second feed line 36 is connected to a soldering terminal of the direct connecting line 43 between the two other strain gauges 28, 29, which are also offset in the circumferential direction and axially relative to one another. A first signal line 37 is connected to a further soldering terminal 1 in a further connecting line 4A between two further ends of the strain gauges offset in the circumferential direction, while the second signal line 38 is connected to a soldering terminal of the fourth connecting line 45* which is provided between the further connection ends of the strain gauges 28 and 30.

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A 24 311/12 - 18 -A 24 311/12 - 18 -

sehen ist. Die Speiseleitungen und die Signalleitungen, die die Anschlußleitungen 34 bilden, sind an gesonderte Pole des Steckerteiles 47 angeschlossen. Die beiden verbleibenden Pole können über eine beispielsweise herausnehmbare Brücke 40 miteiannder verbunden sein, so daß je nach verwendetem Gegenstecker eine gewünschte Umschaltung in der Erfassungseinrichtung 3, z.B. eine Meßbereichsumschaltung, hervorgerufen werden kann. Jeder Aufnehmer erhält zweckmäßig einen Kull-Abgleich von beispielsweise 0,03 mV/V und/oder einen Signal-Abgleich von beispielsweise etwa 1,00 mV/V, so daß eine problemlose Austauschbarkeit gewährleistet 1st.can be seen. The supply lines and the signal lines, which form the connecting lines 34, are connected to separate poles of the plug part 47. The two remaining poles can be connected to one another via a bridge 40, which can be removed, for example, so that a desired switchover in the detection device 3, e.g. a measuring range switchover, can be brought about depending on the mating plug used. Each sensor is suitably given a Kull adjustment of, for example, 0.03 mV/V and/or a signal adjustment of, for example, about 1.00 mV/V, so that problem-free interchangeability is guaranteed.

Hinter den elektrisch leitenden Teilen ist die Schaftbohrung 21a zweckmäßig dicht verschlossen, so daß durch das Eingriffsglied 14a keine Flüssigkeit oder dgl. eindringen kann.Behind the electrically conductive parts, the shaft bore 21a is suitably tightly closed so that no liquid or the like can penetrate through the engagement member 14a.

In den Figuren 6 und 8 sind ansonsten für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2, jedoch in F1g. 6 mit dem Index "a" und 1n Fig. 8 mit dem Index "b" verwendet, weshalb die zugehörigen Beschreibungsteile entsprechend gelten. Bei der AusfUhrungsform nach F1g. 8 1st kein über den Steilkegel 9b radial nach außen vorstehender Schaftflansch, sondern ein an den größterr Außendurchmesser des Stellkegels 9b nach vorne anschließender Zylinderabschnitt 16b vorgesehen, so daß der Stellkegel 9b so bemessen werden kann, daß er 1m eingezogenen Zustand bis an das vordere Ende des Innenkonus 8 reicht oder sogar darüber geringfügig vorsteht. Des weiteren sind bei der AusfUhrungsform gemäß F1g. 8 die Radialbohrungen 25 axial vor dem wirksamen Meßabschnitt bzw. MeBkörper 10b vorgesehen. Der Schaftabschnitt 17b weist beiderseits der Umfangsnut 19b gleiche Außendurchmesser auf, wobei die Umfangsnut 19b bis auf wenige Millimeter an die hintere Stirnfläche des Stellkegels 9bIn Figures 6 and 8, the same reference numerals as in Figure 2 are used for corresponding parts, but in Figure 6 with the index "a" and in Figure 8 with the index "b", which is why the corresponding description parts apply accordingly. In the embodiment according to Figure 8, there is no shaft flange that projects radially outward beyond the steep taper 9b, but rather a cylinder section 16b that adjoins the largest outer diameter of the adjusting taper 9b at the front, so that the adjusting taper 9b can be dimensioned such that it reaches to the front end of the inner cone 8 in the retracted state or even projects slightly beyond it. Furthermore, in the embodiment according to Figure 8, the radial bores 25 are provided axially in front of the effective measuring section or measuring body 10b. The shaft section 17b has the same outer diameter on both sides of the circumferential groove 19b, with the circumferential groove 19b extending to within a few millimeters of the rear face of the adjusting cone 9b.

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A 24 311/12 - 19 -A 24 311/12 - 19 -

reicht, so daß benachbart zum vorderen Ende der Umfangsnut 19b nur ein kurzer Zentrierbund für den Schutzmantel 33b gebildet ist, der an die hintere Stirnfläche des Steilkegels ■ 9b anschlägt. Die Seitenflanken der Umfangsnut 19b gehen inso that adjacent to the front end of the circumferential groove 19b only a short centering collar is formed for the protective casing 33b, which abuts against the rear face of the steep taper ■ 9b. The side flanks of the circumferential groove 19b merge into

deren Bodenfläche im Querschnitt zweckmäßig etwa viertelkreisförmig konkav ausgerundet über, um Kerbwirkungen zu vermeiden und eine hohe Standzeit des Prüfschaft^s 2b zu gewährleisten. In den Figuren 2 und 8 sind der Heßwertwandler sowie dessen Verdrahtung und Einbettung nicht dargestellt, und in Fig. 2 ist außerdem der Schutzmantel nicht dargestelIt.The bottom surface of the cross-section is preferably concavely rounded to a quarter-circle shape in order to avoid stress concentrations and to ensure a long service life of the test shaft 2b. The measuring transducer and its wiring and embedding are not shown in Figures 2 and 8, and the protective sheath is also not shown in Figure 2.

Die elektronische Erfassungseinrichtung 3 weist ein Gehäuse 49 mit einem Anzeigefeld 50 an der Vorderseite auf, in welchem ein Wert für die jeweilige Einzugkraft der Spannvorrichtung 5 angegeben werden kann. Die Erfassungseinrichtung 3 1st mit einem Traggriff 51 tragbar und zweckmäßig so ausgebildet, daß sie über eine Netzleitung 52 mit Netzstrom und/oder mit in das Gehäuse 49 einsetzbarer Batterien bzw. Akkumulatoren mit Schwachstrom netzunabhängig betrieben werden kann. Die Erfassungseinrichtung 3 läßt sich gesondert vom Prüfschaft 2 1n jedem geeigneten, bei der Prüfung gut einsehbaren Bereich aufstellen.The electronic detection device 3 has a housing 49 with a display field 50 on the front, in which a value for the respective pull-in force of the clamping device 5 can be indicated. The detection device 3 is portable with a handle 51 and is expediently designed so that it can be operated independently of the mains via a mains cable 52 with mains current and/or with batteries or accumulators that can be inserted into the housing 49 with low current. The detection device 3 can be set up separately from the test shaft 2 in any suitable area that is easily visible during the test.

Der jeweilige Anzugsbolzen 15 weist einen Gewindeabschnitt 53 für den Eingriff 1n die Gewindebohrung 22 bzw. 22a bzw. 22b des Prüfschaftes, einen daran anschließenden Zentrlerabschnitt fUr die hinter der Gewindebohren Hegende Zentrierbohrung und anschließend an diesen Zentrierabschnitt einen erweiterten Bund 54 auf, mit welchem der Anzugsbolzen 15 gegen die hintere Stirnfläche des Schaftabsehnittes 17b ver* &igr; spannt wird. Hinter diesem Bund 54 1st der Anzugsboizen 15 mit einer E1ngr1ffsnut 55 für den Spanngreifer 13 versehen.The respective pull bolt 15 has a threaded section 53 for engagement in the threaded hole 22 or 22a or 22b of the test shaft, an adjoining centering section for the centering hole behind the threaded hole and, adjoining this centering section, an expanded collar 54 with which the pull bolt 15 is clamped against the rear face of the shaft section 17b. Behind this collar 54, the pull bolt 15 is provided with an engagement groove 55 for the clamping gripper 13.

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Im Falle der Ausbildung nach Flg. 4 weist der das Eingriffsglied 14c bildende Anzugsboizen ISc denselben Gewindeabschnitt 53c mit zugehörigem Zentrierabschnitt und denselben Bund 54c auf, jedoch 1st das hintere Ende des Anzugsbolzens 15c beispielsweise statt mit einer E1ngr1ffsnut mit einer
Gewindebohrung für ein ein entsprechendes Außengewinde auf-&ohgr;&bgr;&idiagr; canHac Verhlnrllinncnl f aH Aa* 7une+anna ua»»eahanIn the case of the design according to Fig. 4, the tightening bolt ISc forming the engagement member 14c has the same threaded section 53c with associated centering section and the same collar 54c, but the rear end of the tightening bolt 15c is provided with a
Threaded hole for a corresponding external thread on-&ohgr;&bgr;&idiagr; canHac Verhlnrllinnncnl f aH Aa* 7une+anna ua»»eahan

Claims

Requirements Pull-in force measuring device for tool clamping devices

1. Pull-in force NeS device for tool clamping devices (S) of machine tools, which have a spindle tool holder (7) for a tool shaft and a clamping element (11) for axial clamping of the tool shaft on the tool holder (7)» with a test shaft (2) adapted to the tool holder (7) and designed for the clamping connection with the clamping element (11), which has a measuring element influenced by the clamping force for influencing a detection device (3) for

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which has the clamping force, characterized in that at least one measuring element is a measuring body (10) which absorbs the clamping force under mechanical deformation.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that at least one measuring body (10) lies essentially in the shaft axis (20) of the test shaft (2) and/or has approximately constant outer, inner and/or inner cross sections over its length.

3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that at least one measuring body (10) is a tension member, in particular a tension rod section lying in the shaft axis (20).

4. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one measuring body (10) is at least partially designed as a hollow body, in particular as a cylinder jacket, the wall thickness of which is smaller than its inner diameter or half of it.

5. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one measuring body (10) or the only measuring body (10) is at least partially formed as one piece with the test shaft (2), preferably by a longitudinal section of the test shaft (2).

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6. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the test shaft (Z) has a conical section, in particular an adjusting cone (9) for engagement in an inner cone (8) of the tool holder (7) and that the measuring body (10) is preferably located essentially between the conical section and an engagement (14) for the clamping member (11).

7. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring body (10) is provided closely adjacent to the conical section (9) and/or is at a distance from the engagement member (H).

8. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring body (10) is formed by a shaft section (17) which has an approximately constant outer diameter at least adjacent to the measuring body (10) up to the engaging element (14) for the clamping element (11) and/or up to the conical section (9).

9. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring body (10) is weakened in cross-section compared to at least one adjacent section of the test shaft (2), in particular slightly, whereby the shaft section (1?) forming the measuring body (IQ) preferably has a reduced outer diameter in the area of the measuring body (10) in the manner of a flat circumferential groove (19).

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10. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the measuring body (10) is smaller than its outer width, preferably smaller than half thereof.

11. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the measuring body (10) corresponds only to a fraction of the length of the associated shaft section (17), preferably less than a fifth of this length.

12. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring body (10) is designed to elastically recover from the mechanical tension force deformation due to its own elasticity, preferably being dimensioned for a maximum tension force load below the elastic yield point.

13. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized by at least one, in particular mechanical-electrical, transducer (26) for the mechanical clamping force deformation of the measuring body (10), wherein at least one transducer (26) is preferably arranged directly on the measuring body (10), in particular on the outer circumference.

14. Measuring device according to claim 13, characterized in that at least one transducer (26) is arranged in a recess provided in particular in the test shaft (2), preferably in the flat circumferential groove (19).

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IS. Measuring device according to claim 13 or 14» characterized in that at least one measuring transducer (26) is attached essentially over its entire surface to the associated surface of the measuring body (10) by adhesive or the like and/or is essentially completely enclosed in an insulating embedding (32) made of synthetic resin or the like

16. Measuring device according to one of claims 13 to 15, characterized in that at least one transducer (26) is formed by at least one strain gauge (27 to 30), wherein preferably at least two active transducers (27, 28) are distributed around the shaft axis (20a) and arranged essentially parallel to this or to the pulling direction.

17. Measuring device according to claim 16, characterized in that two further, essentially "light" strain gauges (29, 30) are connected between the two active transducers (27, 28) in a full bridge circuit (41), which are arranged transversely to the spindle (20e), and which are preferably arranged axially immediately adjacent behind the active transducers and/or offset relative to them in the circumferential direction.

18. Measuring device according to one of claims 14 to 17, characterized in that the transducer or transducers (26) extend only over part of the length of the recess (19), in particular are at a distance from both ends of the recess which is approximately in the order of magnitude of their length.

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19. Measuring device according to one of claims 13 to 18*, characterized in that electrical connecting lines (34) for at least one measurement transducer (26) are laid essentially inside the test shaft (2a), preferably through radial bores (25a), in a central axial bore (21a) approximately up to a front end formed by a protruding handle shaft (IfJa) of the test shaft (2a).

20. Measuring device according to one of claims 13 to 19, characterized in that electrical connecting lines (34) for at least one measurement transducer (26) are connected to a connection part of a multi-pole electrical connection coupling (46), preferably to a plug part (47) located at the front end of the test shaft (2a).

21. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the engagement member (14) for the clamping member (11) is exchangeably attached to the test shaft (Z), preferably being insertable into a threaded bore (22) at the rear end of the ^test shaft (2).

22. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring body (10a), in particular the shaft section (17a) forming it in the region of the transducer (26) or the recess (19a), is surrounded by a protective casing (33) which is preferably formed by an elastically bonded protective tube surrounding the egg embedding (32) ^.

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23. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device (3) is formed by a separate measuring device, preferably having a display device, which can be connected to the test shaft (2) via a flexible line connection (4), in particular detachably, and is preferably part of a case or the like designed to accommodate at least one test shaft.

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