[发明专利]用于操作夹紧设备的方法和用于实施该方法的夹紧系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作夹紧设备的方法以及用于实施该方法的夹紧系统。

背景技术

具有夹紧设备的夹紧系统以不同的形式使用，用于夹紧诸如钻头或铣刀等工具。用于将工具卡头中的工具夹紧的夹紧设备一般包括由夹紧元件组成的夹紧钳或夹紧组件，其中夹紧元件分布地设置在工具卡头的圆周上。此外，上述类型的夹紧设备还用于夹紧工件。

夹紧设备通常通过机械调整元件来打开或闭合。例如在夹紧钳形式的夹紧设备中，该机械调整元件通常轴向可移动地支承在钳支架中，并且通过轴向可移动的圆锥形的夹紧杆来操作，也即移动。此外，用来夹紧工具所需的夹紧力由弹簧组件施加，该弹簧组件将圆锥形的夹紧杆压向夹紧钳。将工具从夹紧设备松脱是通过液压实现的，其中夹紧钳借助于反作用于弹簧组件的弹力的液压单元而被推回。

在DE10101096A1中，说明了一种用于操作工具的夹紧设备的方法，该夹紧设备设于可旋转驱动的主轴(Spindel)上并且具有用于操作杆的操作装置。在此方法中，调节由操作杆施加的并作用于夹紧在主轴上的工具上的轴向夹紧力，优选也在主轴运行和运转期间，参考工具类型来调整和调节夹紧力的大小。

操作杆借助于电动机来驱动。在主轴和工具之间设置的传感器产生调节的实际值，其中该传感器测量在此(主轴和工具之间)出现的力。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于操作夹紧设备的方法以及一种夹紧系统，使得在实现夹紧设备时，以较小结构费用提供较高的功能。

为实现此目的，提供根据权利要求1和15的特征。本发明的有利实施方式及适当改进在从属权利要求中给出。

根据本发明的方法用于操作夹紧设备，以夹紧工具或工件。该工具包括电驱动器，在该电驱动器中集成用于测量电机电流和电机位置的装置，以控制利用夹紧设备实施的夹紧过程。此外，设有用于实施该方法的夹紧系统。

在复杂的工件中，可尤其使用根据本发明的多重夹紧系统，也即使用多个根据本发明的夹紧系统。此外，根据本发明的夹紧系统可通常用于夹紧静态工件或移动的，尤其是旋转的工件。用于夹紧工件的夹紧设备通常可具有旋转对称的夹紧工具，其直径可通过圆锥形的变换而变化。此外，也可将夹紧钳等用作夹紧工具。

根据本发明的方法或根据本发明的夹紧系统的优点在于，用于夹紧工具或工件所需的夹紧力可仅通过电驱动器施加，使得可省去(entfallen)机械系统，诸如用于闭合夹紧设备的弹簧组件及用于打开夹紧设备的液压装置等。

为了确保夹紧设备所需的功能可靠性，有益的是，在此类电夹紧系统中确定实施夹紧过程中的夹紧力。在根据本发明的夹紧系统中，上述问题通过结构上的简单方式来解决，即借助于集成在电驱动器内部的测量装置不仅可以确定电机电流，而且可以确定电机位置。

所测量的电机电流给出所出现的夹紧力的大小。通过额外测量的电机位置实现分散地点地测量夹紧力，并且不需要使用昂贵的外部传感器，因为测量装置本身集成在驱动器中。

根据此测量变量，可精确且全面地监控利用夹紧设备实施的夹紧过程。

通常测量可在夹紧过程期间自行实施，这使得测量不需要额外的时间。备选地，可在与夹紧过程分开的测量过程中实施测量。其中，夹紧设备在测量过程期间比在夹紧过程期间移动的更慢，以提高测量精确度。尤其有利的是，夹紧系统的操作者可以选择其是否希望将测量过程集成在夹紧过程中。

根据本发明的第一方面，所测量的电机电流和电机位置用于调节电驱动器，以有效控制待实施的夹紧过程。对于此控制重要的是，所测量的电机电流给出实际夹紧力的大小，这对于可控制地闭合和打开夹紧设备是至关重要的。夹紧力的计算根据借助于物理模型所测量的电机电流来实现，其中该物理模型与重要的物理作用变量如摩擦、弹性及运动关系有关。此外，额外测量的电机位置给出夹紧设备的实际地点的尺度，以为调节电驱动器提供实际夹紧力的分散地点的信息。

在本发明的尤其有利的实施方式中，这样调节电驱动器，使得在夹紧设备驶向工具时以及相应地在夹紧设备驶离工具时，实施驱动器的位置调节。有利但非必须地，在夹紧过程的某一点处转换到力调节或力矩调节，也即依赖于所测量的电机电流来调节电驱动器。其中，实现位置调节和力调节之间的快速(fliegend)转换。此调节匹配于夹紧过程的随时间变化过程并因而促使优化待实施的夹紧过程。这相应适用于夹紧工件的情况。