DE102016002947A1 - expansion chucking - Google Patents
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Abstract
Bei einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung (1) zur Fixierung eines Werkzeuges oder Bauteiles, umfassend einen Grundkörper (3), wenigstens ein hydraulisch bewegbares Spannelement (8) zur kraftschlüssigen Fixierung des Werkzeuges oder Bauteiles, eine Druckkammer (12), so dass die hydrostatische Druckkraft der Hydraulikflüssigkeit in der Druckkammer (12) auf das wenigstens eine hydraulisch bewegbare Spannelement (8) übertragbar ist und damit das wenigstens eine hydraulische Spannelement (8) bewegbar ist, einen Zylinder (13), der einen Arbeitsraum (37) für Hydraulikflüssigkeit begrenzt, und der Arbeitsraum (37) mit der Druckkammer (12) in fluidleitender Verbindung steht, ein an dem Zylinder (13) angeordneter und beweglich gelagerter Dichtkolben (21), so dass ein erstes axiales Ende des Dichtkolbens (21) von der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum (37) beaufschlagt ist, die Stellvorrichtung (16) zum axialen Bewegen des Dichtkolbens (21) in dem Zylinder (13) zur Veränderung des Volumens des Arbeitsraumes (37) und damit des Druckes in der Druckkammer (12), soll der Dichtkolben (21) den Arbeitsraum (37) an dem Zylinder (13) bei sämtlichen Drücken zuverlässig abdichten und der Dichtkolben (21) soll preiswert in der Herstellung sein. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an einer radialen Außenseite (33) des Dichtkolbens (21) wenigstens zwei Dichtringe (29) ausgebildet sind.In a hydraulic Dehnspanneinrichtung (1) for fixing a tool or component, comprising a base body (3), at least one hydraulically movable clamping element (8) for non-positive fixing of the tool or component, a pressure chamber (12), so that the hydrostatic pressure force of the hydraulic fluid in the pressure chamber (12) to the at least one hydraulically movable clamping element (8) is transferable and thus the at least one hydraulic clamping element (8) is movable, a cylinder (13) defining a working space (37) for hydraulic fluid, and the working space (37) is in fluid-conducting communication with the pressure chamber (12), a sealing piston (21) arranged on the cylinder (13) and movably mounted, so that a first axial end of the sealing piston (21) of the hydraulic fluid in the working space (37) is acted upon, the adjusting device (16) for axially moving the sealing piston (21) in the cylinder (13) for changing the Volume of the working space (37) and thus the pressure in the pressure chamber (12), the sealing piston (21) the working space (37) on the cylinder (13) reliably seal at all pressures and the sealing piston (21) is inexpensive to manufacture be. This object is achieved in that at least two sealing rings (29) are formed on a radial outer side (33) of the sealing piston (21).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Dehnspanneinrichtung zur Fixierung eines Werkzeuges oder Bauteiles gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und Verfahren zur Herstellung eines Dichtkolbens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.The present invention relates to a hydraulic Dehnspanneinrichtung for fixing a tool or component according to the preamble of claim 1 and method for producing a sealing piston according to the preamble of claim 11.
Dehnspanneinrichtungen werden in den verschiedensten technischen Anwendungen zur Fixierung von Werkzeugen oder Bauteilen eingesetzt. Insbesondere in Werkzeugmaschinen ist eine Dehnspanneinrichtung an der übrigen Werkzeugmaschine befestigt und mittels der Dehnspanneinrichtung ist ein Werkzeug, beispielsweise ein Bohrer oder ein Fräser, entsprechend fixiert. Dabei unterscheidet man bei den hydraulischen Dehnspanneinrichtungen zwei unterschiedliche Arten, nämlich ein Dehnspannfutter oder ein Dehnspanndom. Bei einem Dehnspannfutter ist an einem Grundkörper eine Aufnahme zur Einführung des Werkzeugs ausgebildet und eine Dehnbuchse als ein bewegbares Spannelement ist radial innerhalb des Grundkörpers angeordnet. Bei einem Dehnspanndom ist umgekehrt die Dehnbuchse radial außerhalb des Grundkörpers angeordnet. Zwischen den Dehnbuchse und dem Grundkörper ist eine ringförmige Druckkammer vorhanden und diese Druckkammer ist mit Hydraulikflüssigkeit befüllt. Ein Zylinder begrenzt einen Arbeitsraum und innerhalb des Zylinders bzw. des Arbeitsraums ist ein Dichtkolben angeordnet. Der Dichtkolben kann axial innerhalb des Zylinders bewegt werden, sodass dadurch das Volumen des Arbeitsraums verändert werden kann, weil der Arbeitsraum fluidleitend mit der Druckkammer verbunden ist. Der Dichtkolben wird dabei von einer Stellvorrichtung, beispielsweise als eine Stellschraube ausgebildet, axial innerhalb des Zylinders bewegt. Die von der Hydraulikflüssigkeit in der Druckkammer auf die Dehnhülse aufgebrachten hydrostatischen Druckkräfte aufgrund des Drucks der Hydraulikflüssigkeit in der Druckkammer ermöglichen eine radiale Bewegung der Dehnhülse aufgrund einer Verformung der Dehnhülse, sodass dadurch von der Dehnhülse ein Werkzeug oder ein Bauteil kraftschlüssig an der hydraulischen Dehnspanneinrichtung fixiert werden kann.Dehnspanneinrichtungen are used in a variety of technical applications for the fixation of tools or components. Especially in machine tools, a Dehnspanneinrichtung is attached to the rest of the machine tool and means of Dehnspanneinrichtung is a tool, such as a drill or a milling cutter, fixed accordingly. A distinction is made in the hydraulic expansion chucks two different types, namely a Dehnspannfutter or a Dehnspanndom. In a Dehnspannfutter a receptacle for insertion of the tool is formed on a base body and a Dehnbuchse as a movable clamping element is arranged radially within the base body. In a Dehnspanndom vice versa, the expansion sleeve is arranged radially outside of the base body. Between the expansion sleeve and the main body an annular pressure chamber is present and this pressure chamber is filled with hydraulic fluid. A cylinder defines a working space and within the cylinder or the working space, a sealing piston is arranged. The sealing piston can be moved axially within the cylinder, so that thereby the volume of the working space can be changed, because the working space is fluidly connected to the pressure chamber. The sealing piston is thereby moved by an adjusting device, for example as an adjusting screw, axially within the cylinder. The applied by the hydraulic fluid in the pressure chamber on the expansion sleeve hydrostatic pressure forces due to the pressure of the hydraulic fluid in the pressure chamber allow radial movement of the expansion sleeve due to deformation of the expansion sleeve, thereby characterized by the expansion sleeve a tool or a component are positively fixed to the hydraulic Dehnspanneinrichtung can.
Der Dichtkolben weist ein erstes axiales Ende an dem Arbeitsraum auf und ein zweites axiales Ende auf dem mittelbar oder unmittelbar die Stellvorrichtung aufliegt zum Bewegen des Dichtkolbens. Der Dichtkolben hat die Aufgabe, die Hydraulikflüssigkeit an dem Zylinder abzudichten. Die Hydraulikflüssigkeit weist dabei unterschiedliche Drücke auf, je nachdem, ob ein Werkzeug eingespannt ist oder fixiert ist, sodass dadurch der Druck der Hydraulikflüssigkeit nur wenige bar betragen kann oder auch bis zu einem Druck von etwa 100 bis 5000 bar ansteigen kann, je nachdem, welchen Durchmesser die Aufnahme an der Dehnspanneinrichtung für das Werkzeug aufweist. Innerhalb dieses gesamten Druckbereichs ist eine zuverlässige Abdichtung des Arbeitsraumes erforderlich. Der Dichtkolben weist an der radialen Außenseite nur einen Dichtring auf. In nachteiliger Weise tritt damit bei einem Versagen der Dichtigkeit des nur einen Dichtrings bereits eine Undichtigkeit an Hydraulikflüssigkeit auf, sodass die Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum durch eine Undichtigkeit zwischen dem Dichtkolben und dem Zylinder entweicht in den Bereich an der Stellvorrichtung. Dadurch kann ein Versagen der hydraulischen Dehnspanneinrichtung erfolgen oder es sind aufwendige Wartungsarbeiten erforderlich zum Nachfüllen der Hydraulikflüssigkeit und ein aufwendiger Austausch des Dichtkolbens. Aufgrund des niedrigeren Druckes der Hydraulikflüssigkeit wird das Werkzeug nur noch mit unzureichenden Kräften kraftschlüssig fixiert, so dass an Werkzeugmaschinen hieraus resultierend große Folgeschäden eintreten können. Die Betriebssicherheit der hydraulischen Dehnspanneinrichtung ist dadurch in nachteiliger Weise eingeschränkt.The sealing piston has a first axial end on the working space and a second axial end on which indirectly or directly rests the adjusting device for moving the sealing piston. The sealing piston has the task to seal the hydraulic fluid to the cylinder. The hydraulic fluid has different pressures, depending on whether a tool is clamped or fixed, so that thereby the pressure of the hydraulic fluid can be only a few bar or even rise to a pressure of about 100 to 5000 bar, depending on which Diameter has the inclusion of the Dehnspanneinrichtung for the tool. Within this entire pressure range a reliable sealing of the working space is required. The sealing piston has on the radial outer side only a sealing ring. In a disadvantageous way occurs in a failure of the tightness of only one sealing ring already a leak in hydraulic fluid, so that the hydraulic fluid escapes from the working space by a leak between the sealing piston and the cylinder in the area on the adjusting device. As a result, a failure of the hydraulic Dehnspanneinrichtung done or expensive maintenance work is required to refill the hydraulic fluid and a complex replacement of the sealing piston. Due to the lower pressure of the hydraulic fluid, the tool is frictionally fixed only with insufficient forces, so that can result in machine tools resulting in large consequential damage. The reliability of the hydraulic Dehnspanneinrichtung is thereby adversely affected.
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine hydraulische Dehnspanneinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtkolbens für eine Dehnspanneinrichtung zur Verfügung zu stellen, so dass der Dichtkolben den Arbeitsraum an dem Zylinder bei sämtlichen Drücken zuverlässig abdichtet und der Dichtkolben preiswert in der Herstellung ist.The object of the present invention is to provide a hydraulic Dehnspanneinrichtung and a method for producing a sealing piston for a Dehnspanneinrichtung available so that the sealing piston reliably seals the working space on the cylinder at all pressures and the sealing piston is inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung zur Fixierung eines Werkzeuges oder Bauteiles, umfassend einen Grundkörper, wenigstens ein hydraulisch bewegbares Spannelement zur kraftschlüssigen Fixierung des Werkzeuges oder Bauteiles, eine Druckkammer, so dass die hydrostatische Druckkraft der Hydraulikflüssigkeit in der Druckkammer auf das wenigstens eine hydraulisch bewegbare Spannelement übertragbar ist und damit das wenigstens eine hydraulische Spannelement bewegbar ist, einen Zylinder, der einen Arbeitsraum für Hydraulikflüssigkeit begrenzt, und der Arbeitsraum mit der Druckkammer in fluidleitender Verbindung steht, ein an dem Zylinder angeordneter und beweglich gelagerter Dichtkolben, so dass ein erstes axiales Ende des Dichtkolbens von der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum beaufschlagt ist, die Stellvorrichtung zum axialen Bewegen des Dichtkolbens in dem Zylinder zur Veränderung des Volumens des Arbeitsraumes und damit des Druckes in der Druckkammer, wobei an einer radialen Außenseite des Dichtkolbens wenigstens zwei Dichtringe ausgebildet sind und/oder bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders an einer radialen Außenseite des Dichtkolbens wenigstens zwei oder wenigstens drei Dichtringe ausgebildet sind. In vorteilhafter Weise weist der Dichtkolben wenigstens zwei Dichtringe auf. Dadurch kann die Dichtwirkung des Dichtkolbens innerhalb des Zylinders wesentlich verbessert werden, weil die Abdichtung nicht nur von einem Dichtring, sondern von wenigstens zwei Dichtringen ausgeführt ist. Die Dichtringe liegen während der Anordnung oder bei einer Anordnung in dem Zylinder an einem Endbereich, das heißt einem radialen Endbereich der Dichtringe, auf dem Zylinder auf, sodass dadurch eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet ist und dadurch in sämtlichen Druckbereichen der hydraulischen Dehnspanneinrichtung der Arbeitsraum zuverlässig bezüglich der Umgebung abgedichtet ist. Das Versagen auch nur eines Dichtrings bewirkt damit in vorteilhafter Weise noch nicht das Versagen des Dichtkolbens insgesamt. Aufgrund der wenigstens zwei Dichtringe ist der Dichtkolben koaxial und/oder achsparallel in dem Zylinder angeordnet, so dass dadurch die Dichtwirkung zusätzlich erhöht wird. Die zwei Dichtringe verhindern ein Verkippen des Dichtkolbens in dem Zylinder, so dass der Dichtkolben koaxial innerhalb des Zylinders angeordnet ist. Der Dichtkolben weist eine ausreichend Dichtheit bis zu einer Temperatur von ca. 200°C auf. Aufgrund der wenigstens zwei Dichtringe wird die Temperaturbeständigkeit des Dichtkolbens zusätzlich verbessert, weil bei einem temperaturbedingten Versagen eines Dichtringes noch wenigstens ein weiterer Dichtring zur sicheren Abdichtung des Arbeitsraumes vorhanden ist. This object is achieved with a hydraulic Dehnspanneinrichtung for fixing a tool or component, comprising a base body, at least one hydraulically movable clamping element for non-positive fixation of the tool or component, a pressure chamber, so that the hydrostatic pressure force of the hydraulic fluid in the pressure chamber to the at least one hydraulically movable clamping element is transferable and thus the at least one hydraulic tensioning element is movable, a cylinder which limits a working space for hydraulic fluid, and the working space with the pressure chamber is in fluid communication, arranged on the cylinder and movably mounted sealing piston, so that a first axial End of the sealing piston is acted upon by the hydraulic fluid in the working space, the adjusting device for axially moving the sealing piston in the cylinder to change the volume of the working space and thus the pressure in the D jerkkammer, wherein at least two sealing rings are formed on a radial outer side of the sealing piston and / or at an arrangement of the sealing piston outside of the cylinder on a radial outer side of the sealing piston at least two or at least three sealing rings are formed. Advantageously, the sealing piston has at least two sealing rings. Thereby, the sealing effect of the sealing piston can be substantially improved within the cylinder, because the seal is performed not only by a sealing ring, but by at least two sealing rings. The sealing rings are located during the arrangement or in an arrangement in the cylinder at an end region, that is, a radial end portion of the sealing rings on the cylinder, thereby ensuring a reliable seal and thereby reliable in all pressure ranges of the hydraulic Dehnspanneinrichtung the working space with respect Environment is sealed. The failure of even one sealing ring thus advantageously does not yet cause the failure of the sealing piston as a whole. Due to the at least two sealing rings, the sealing piston is arranged coaxially and / or axially parallel in the cylinder, thereby additionally increasing the sealing effect. The two sealing rings prevent tilting of the sealing piston in the cylinder, so that the sealing piston is arranged coaxially within the cylinder. The sealing piston has a sufficient tightness up to a temperature of about 200 ° C. Due to the at least two sealing rings, the temperature resistance of the sealing piston is additionally improved because at a temperature-induced failure of a sealing ring at least one further sealing ring for reliable sealing of the working space is present.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst der Dichtkolben zwei oder drei Dichtringe und/oder der Dichtkolben umfasst wenigstens drei Dichtringe.In an additional embodiment, the sealing piston comprises two or three sealing rings and / or the sealing piston comprises at least three sealing rings.
In einer ergänzenden Variante ist der Dichtkolben, insbesondere vollständig, aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet. Auf das erste axiale Ende des Dichtkolbens wirkt der hydrostatische Druck der Hydraulikflüssigkeit und auf dem zweiten axialen Ende des Dichtkolbens liegt die Stellvorrichtung mittelbar oder unmittelbar auf. Aufgrund dieser auf den Dichtkolben in axialer Richtung wirkenden Kräfte und der elastischen Verformbarkeit des Dichtkolbens führt dies zu einer Verformung des Dichtkolbens, sodass dadurch die axiale Ausdehnung des Dichtkolbens verkleinert wird und die radiale Ausdehnung zwischen den Dichtringen, das heißt an wenigstens einer Ringnut vergrößert wird, sodass dadurch die radiale Außenseite im Wesentlichen vollständig, das heißt zu wenigstens 60%, 70%, 80°% oder 90%, auf dem Zylinder aufliegt und dadurch die Dichtheit des Dichtkolbens, insbesondere bei großen Drücken, zusätzlich verbessert ist.In a supplementary variant of the sealing piston, in particular completely, formed of an elastic material. The hydrostatic pressure of the hydraulic fluid acts on the first axial end of the sealing piston, and the actuating device lies directly or indirectly on the second axial end of the sealing piston. Because of these forces acting on the sealing piston in the axial direction and the elastic deformability of the sealing piston, this leads to a deformation of the sealing piston, so that thereby the axial extent of the sealing piston is reduced and the radial extent between the sealing rings, that is enlarged at least one annular groove, so that thereby the radial outer side essentially completely, that is to say at least 60%, 70%, 80% or 90%, rests on the cylinder and thereby the tightness of the sealing piston, in particular at high pressures, is additionally improved.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders der Außendurchmesser der Dichtringe, insbesondere sämtlicher Dichtringe, größer als der Innendurchmesser des Zylinders, so dass die Dichtringe, insbesondere sämtliche Dichtringe, mit einer elastischen Vorspannung auf dem Zylinder aufliegen. Die Dichtringe liegen damit auch bei einem geringen Druck der Hydraulikflüssigkeit unter einer Vorspannung auf dem Zylinder auf aufgrund der elastischen Vorspannung der Dichtringe. Dies ermöglicht eine hohe Dichtigkeit des Dichtkolbens, insbesondere auch bei geringen Drücken der Hydraulikflüssigkeit. Bei nur einer kleinen hydrostatischen Druckkraft, welche auf das erste axiale Ende des Dichtkolbens wirkt, tritt dadurch nur eine geringe elastische Verformung des Dichtkolbens ein, welche die axiale Ausdehnung des Dichtkolbens verkleinert und die radiale Ausdehnung des Dichtkolbens an denjenigen Bereichen (Ringnuten) vergrößert, an welchem die radiale Außenseite des Dichtkolbens nicht auf dem Zylinder aufliegt, so dass große Ringnuten vorhanden sind. Bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders ist der Dichtkolben nicht verformt.In an additional embodiment, in an arrangement of the sealing piston outside of the cylinder, the outer diameter of the sealing rings, in particular all sealing rings, larger than the inner diameter of the cylinder, so that the sealing rings, in particular all sealing rings, rest with a resilient bias on the cylinder. The sealing rings are thus at a low pressure of the hydraulic fluid under a bias on the cylinder due to the elastic bias of the sealing rings. This allows a high density of the sealing piston, especially at low pressures of the hydraulic fluid. With only a small hydrostatic pressure force, which acts on the first axial end of the sealing piston, only a slight elastic deformation of the sealing piston occurs, which reduces the axial extent of the sealing piston and increases the radial extent of the sealing piston at those areas (annular grooves) which the radial outer side of the sealing piston does not rest on the cylinder, so that large annular grooves are present. In an arrangement of the sealing piston outside the cylinder, the sealing piston is not deformed.
Vorzugsweise ist bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders der Außendurchmesser der Dichtringe zwischen 0,1 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 0,2 mm und 1,5 mm, größer als der Innendurchmesser des Zylinders und/oder bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders der Außendurchmesser der Dichtringe um wenigstens 1%, 2%, 10% oder 20% größer ist als der Innendurchmesser des Zylinders.Preferably, in an arrangement of the sealing piston outside the cylinder, the outer diameter of the sealing rings between 0.1 mm and 5 mm, in particular between 0.2 mm and 1.5 mm, larger than the inner diameter of the cylinder and / or in an arrangement of the sealing piston outside of the cylinder, the outer diameter of the sealing rings by at least 1%, 2%, 10% or 20% greater than the inner diameter of the cylinder.
In einer ergänzenden Ausgestaltung weisen bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders die Dichtringe einen unterschiedlichen Außendurchmesser auf.In an additional embodiment, in an arrangement of the sealing piston outside the Cylinder, the sealing rings on a different outer diameter.
Je kleiner der axiale Abstand je eines Dichtringes zu dem ersten axialen Ende des Dichtkolbens ist bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders, desto größer ist vorzugsweise der Außendurchmesser dieses jeweiligen Dichtringes oder umgekehrt.The smaller the axial distance between each of a sealing ring to the first axial end of the sealing piston is in an arrangement of the sealing piston outside the cylinder, the larger is preferably the outer diameter of this respective sealing ring or vice versa.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders die wenigstens zwei radialen Außenseiten der wenigstens zwei Dichtringe konvex gekrümmt und/oder ohne Kante ausgebildet und/oder bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders die wenigstens eine radiale Außenseite an wenigstens einer Ringnut zwischen je zwei Dichtringen konkav gekrümmt und/oder ohne Kante ausgebildet ist und/oder aufgrund des elastischen Werkstoffes des Dichtkolbens ab einem bestimmten Druck der auf das erste axiale Ende des Dichtkolbens wirkenden hydrostatischen Druckkräfte der Hydraulikflüssigkeit eine elastische Verformung des Dichtkolbens bewirkt, so dass die radiale Außenseite des Dichtkolbens im Wesentlichen vollständig auf dem Zylinder aufliegt. Eine konkav gekrümmte Ausbildung der Dichtringe ohne einer Kante ermöglicht eine besonders zuverlässige Abdichtung des Arbeitsraums mit dem Dichtkolben und aufgrund des Fehlens von Kanten treten an dem Dichtkolben im Wesentlichen keine mechanischen Beschädigungen auf, da Kanten bzw. Ecken bzw. Spitzen hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind und sich dadurch an diesen Endbereichen der Kanten Teilbereiche ablösen könnten.In an additional embodiment, in an arrangement of the sealing piston outside the cylinder, the at least two radial outer sides of the at least two sealing rings convexly curved and / or formed without edge and / or in an arrangement of the sealing piston outside the cylinder, the at least one radial outer side of at least one annular groove between two each sealing rings concavely curved and / or formed without edge and / or due to the elastic material of the sealing piston from a certain pressure of acting on the first axial end of the sealing piston hydrostatic pressure forces of the hydraulic fluid causes an elastic deformation of the sealing piston, so that the radial Outer side of the sealing piston substantially completely rests on the cylinder. A concave curved design of the sealing rings without an edge allows a particularly reliable sealing of the working space with the sealing piston and due to the lack of edges occur on the sealing piston substantially no mechanical damage, since edges or corners or tips are exposed to high mechanical stresses and As a result, partial areas could become detached at these end regions of the edges.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung weist der Werkstoff des Dichtkolbens an einem ersten axialen Abschnitt einen kleineren Elastizitätsmodul auf als an einem zweiten axialen Abschnitt. Der Elastizitätsmodul des Werkstoffs an dem ersten axialen Abschnitt beträgt vorzugsweise weniger als 90%, 70%, 60% oder 50% des Elastizitätsmoduls an dem zweiten axialen Abschnitt. An dem ersten axialen Abschnitt tritt dadurch aufgrund der axialen Druckkräfte, die auf den Dichtkolben wirken, eine besonders große Verformung auf und an dem zweiten axialen Abschnitt treten kleinere Verformungen auf, insbesondere treten kleinere radiale Verformungen nach außen auf an dem Dichtkolben aufgrund der auf den Dichtkolben wirkenden axialen Kräfte.In an additional embodiment, the material of the sealing piston has a smaller elastic modulus at a first axial section than at a second axial section. The modulus of elasticity of the material at the first axial portion is preferably less than 90%, 70%, 60% or 50% of the modulus of elasticity at the second axial portion. Due to the axial compressive forces acting on the sealing piston, a particularly large deformation occurs on the first axial section and smaller deformations occur on the second axial section, in particular smaller radial deformations occur outwardly on the sealing piston due to the sealing piston acting axial forces.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Dehnspanneinrichtung als ein Dehnspannfutter ausgebildet und das wenigstens eine bewegbare Spannelement ist radial innerhalb des Grundkörpers angeordnet oder die Dehnspanneinrichtung ist als ein Dehnspanndom ausgebildet und das wenigstens eine bewegbare Spannelement ist radial außerhalb des Grundkörpers angeordnet und/oder die Dehnspanneinrichtung umfasst einen Hydraulikkanal und der Hydraulikkanal verbindet die Druckkammer mit dem Arbeitsraum hydraulisch und/oder die Druckkammer ist zwischen dem wenigstens einen bewegbaren Spannelement und dem Grundkörper angeordnet und/oder das wenigstens eine Spannelement ist als eine Dehnbuchse ausgebildet und/oder die Stellvorrichtung umfasst eine Stellschraube und/oder die Stellvorrichtung umfasst einen Übertragungskolben und/oder die Stellvorrichtung liegt auf einem zweiten axialen Ende des Dichtkolbens auf.In a further embodiment, the Dehnspanneinrichtung is designed as a Dehnspannfutter and the at least one movable clamping element is disposed radially within the body or the Dehnspanneinrichtung is designed as a Dehnspanndom and the at least one movable clamping element is disposed radially outside of the base body and / or the Dehnspanneinrichtung comprises a Hydraulic channel and the hydraulic channel connects the pressure chamber with the working space hydraulically and / or the pressure chamber is disposed between the at least one movable clamping element and the base body and / or the at least one clamping element is designed as a Dehnbuchse and / or the adjusting device comprises a set screw and / or the adjusting device comprises a transmission piston and / or the adjusting device rests on a second axial end of the sealing piston.
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Dichtkolbens für eine Dehnspanneinrichtung, insbesondere eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Dehnspanneinrichtung, mit den Schritten: Einführen von Kunststoff in ein Spritzgusswerkzeug, Erhärten des Kunststoffes in dem Spritzgusswerkzeug, Öffnen des Spritzgusswerkzeuges, Entfernen des Dichtkolbens aus dem geöffneten Spritzgusswerkzeug, wobei die Geometrie des Spritzgusswerkzeuges dahingehend ausgebildet ist, dass an einer radialen Außenseite des Dichtkolbens wenigstens zwei Dichtringe ausgebildet sind und/oder der Dichtkolben dahingehend hergestellt wird, dass an einer radialen Außenseite des Dichtkolbens wenigstens zwei Dichtringe ausgebildet sind. Der Dichtkolben kann dadurch besonders einfach und preiswert mittels Spritzgießen hergestellt werden. Die Kosten für die Herstellung des Dichtkolbens sind damit in vorteilhafter Weise besonders niedrig.Method according to the invention for producing a sealing piston for a stretching clamping device, in particular a stretching clamping device described in this patent application, comprising the steps of: introducing plastic into an injection molding tool, hardening the plastic in the injection molding tool, opening the injection molding tool, removing the sealing piston from the opened injection molding tool, wherein the Geometry of the injection molding tool is designed so that at least two sealing rings are formed on a radial outer side of the sealing piston and / or the sealing piston is made to the effect that at least two sealing rings are formed on a radial outer side of the sealing piston. The sealing piston can be made particularly simple and inexpensive by injection molding. The cost of producing the sealing piston are thus particularly low in an advantageous manner.
In einer ergänzenden Variante ist die Geometrie des Spritzgusswerkzeuges dahingehend ausgebildet, dass der Dichtkolben gemäß wenigstens eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmales bezüglich des Dichtkolbens ausgebildet ist und/oder der Dichtkolben wird dahingehend hergestellt, dass der Dichtkolben gemäß wenigstens eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmales bezüglich des Dichtkolbens ausgebildet ist.In a supplementary variant, the geometry of the injection molding tool is designed such that the sealing piston is formed according to at least one described in this patent application feature with respect to the sealing piston and / or the sealing piston is made to the effect that the sealing piston according to at least one described in this patent application with respect to the feature Sealing piston is formed.
Vorzugsweise wird der Dichtkolben mit einem Spritzgusswerkzeug ohne Schieber hergestellt. Spritzgusswerkzeuge ohne Schieber sind preiswerter und einfach in der Handhabung. Die axial nacheinander angeordneten Dichtringe weisen in einer axialen Richtung, insbesondere in einer Richtung von dem ersten zu dem zweiten axialen Ende des Dichtkolbens, einen abnehmenden Außendurchmesser auf, insbesondere bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders, so dass nach dem Öffnen des Spritzgusswerkzeuges der Dichtkolben aus dem, vorzugsweise zweiteiligen, Spritzgusswerkzeug entfernt bzw. herausgenommen werden kann. Abweichend hiervon kann ein zweiteiliges Spritzgusswerkzeug auch dahingehend ausgebildet sein, dass die beiden Hälften des Spritzgusswerkzeuges an den aufeinander liegenden Auflagefläche der Hälften beim Einführen des Kunststoffes parallel zu der Längsachse des Dichtkolbens sind und die Längsachse auf den beiden Auflageflächen fiktiv aufliegt und damit nach dem Erhärten des Kunststoffes und beim Auseinanderbewegen der beiden Hälften des Spritzgusswerkzeuges das Auseinanderbewegen senkrecht zu der Längsachse des Dichtkolbens ausführt wird; damit kann auch ein Dichtkolben mit einer Vielzahl von Dichtringen mit identischen Außendurchmessern preiswert mit Spritzgießen hergestellt werden, weil die Dichtringe aus dem Spritzgusswerkzeug herausgenommen werden können, da die Dichtringe in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse des Dichtkolbens keinen Hinterschnitt aufweisen.Preferably, the sealing piston is produced with an injection molding tool without a slide. Injection molding tools without slide are cheaper and easy to use. The axially successively arranged sealing rings have in an axial direction, in particular in a direction from the first to the second axial end of the sealing piston, a decreasing outer diameter, in particular in an arrangement of the sealing piston outside the cylinder, so that after opening of the injection molding of the sealing piston can be removed or removed from the, preferably two-part, injection molding tool. Deviating from this, a two-part injection molding tool can also be designed so that the two halves of the injection molding tool on the superimposed support surface the halves during insertion of the plastic are parallel to the longitudinal axis of the sealing piston and the longitudinal axis fictively rests on the two bearing surfaces and thus after the hardening of the plastic and when moving apart of the two halves of the injection mold, the moving apart is perpendicular to the longitudinal axis of the sealing piston; Thus, a sealing piston with a plurality of sealing rings with identical outer diameters can be inexpensively manufactured by injection molding, because the sealing rings can be removed from the injection molding tool, since the sealing rings have no undercut in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the sealing piston.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung wird der Dichtkolben mit einem 2-Komponentenverfahren hergestellt, indem zuerst ein erster Kunststoff in das Spritzgusswerkzeug eingeführt wird und anschließend ein zweiter Kunststoff in das Spritzgusswerkzeug eingeführt wird und vorzugsweise der erste und zweite Kunststoff unterschiedliche elastische Eigenschaften nach dem Erhärten aufweisen.In an additional embodiment, the sealing piston is produced by a two-component process by first inserting a first plastic into the injection molding tool and then inserting a second plastic into the injection molding tool and preferably the first and second plastics having different elastic properties after hardening.
In einer ergänzenden Variante wird in das Spritzgusswerkzeug ein Teil als eine Komponente des Dichtkolbens eingelegt und wird anschließend das Teil mit dem Kunststoff umspritzt.In a supplementary variant, a part is inserted as a component of the sealing piston in the injection molding tool and then the part is encapsulated with the plastic.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das das erste axiale Ende des Dichtkolbens wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, konvex gekrümmt ausgebildet.In a further embodiment, the first axial end of the sealing piston is formed at least partially, in particular completely, convexly curved.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Dichtkolben ein Hauptkolbenteil und an dem Hauptkolbenteil sind wenigstens zwei Dichtringe angeordnet und/oder die wenigstens zwei Dichtringe sind gesonderte Bauteile in Ergänzung zu dem Hauptkolbenteil und/oder an dem Hauptkolbenteil sind wenigstens zwei Ringnuten ausgebildet und in je einer Ringnut ist je ein Dichtring angeordnet und/oder das Hauptkolbenteil ist aus Metall, insbesondere Aluminium und/oder Stahl, ausgebildet und/oder das Hauptkolbenteil ist aus einem, vorzugsweise nicht elastischen, Kunststoff, ausgebildet und/oder die wenigstens zwei Dichtringe sind aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet.In a further embodiment, the sealing piston comprises a main piston part and at least two sealing rings are arranged on the main piston part and / or the at least two sealing rings are separate components in addition to the main piston part and / or on the main piston part at least two annular grooves are formed and each in an annular groove each arranged a sealing ring and / or the main piston part is made of metal, in particular aluminum and / or steel, and / or the main piston part is made of a, preferably non-elastic, plastic, and / or the at least two sealing rings are formed of an elastic material ,
Zweckmäßig ist der Kunststoff ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere thermoplastisches Urethan, und/oder duroplastischer Kunststoff.Suitably, the plastic is a thermoplastic material, in particular thermoplastic urethane, and / or thermosetting plastic.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Druckkammer als ein Ringspalt und/oder Ringraum ausgebildet.In a further embodiment, the pressure chamber is designed as an annular gap and / or annular space.
Vorzugsweise ist der Grundkörper aus Metall, insbesondere Stahl und/oder Aluminium, ausgebildet.Preferably, the base body is made of metal, in particular steel and / or aluminum.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist das wenigstens eine Spannelement von wenigstens drei radial beweglich gelagerte Spannbacken gebildet.In a supplementary embodiment, the at least one clamping element is formed by at least three radially movably mounted clamping jaws.
In einer weiteren Ausgestaltung ist, insbesondere bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb der Dehnspanneinrichtung bzw. Zylinders, die axiale Ausdehnung des Dichtkolbens kleiner als 10 cm, 7 cm, 5 cm, 4 cm, 3 cm oder 1 cm und/oder größer als 0,2 cm, 0,5 cm, 0,8 cm oder 0,9 cm.In a further embodiment, in particular with an arrangement of the sealing piston outside the expansion chuck or cylinder, the axial extent of the sealing piston is less than 10 cm, 7 cm, 5 cm, 4 cm, 3 cm or 1 cm and / or greater than 0, 2 cm, 0.5 cm, 0.8 cm or 0.9 cm.
In einer ergänzenden Variante ist, insbesondere bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb der Dehnspanneinrichtung bzw. Zylinders, der maximale Außendurchmesser des Dichtkolbens, vorzugweise der Außendurchmessers des Dichtringes, insbesondere sämtlicher Dichtringe, kleiner als 10 cm, 7 cm, 5 cm, 4 cm, 3 cm oder 1 cm und/oder größer als 0,2 cm, 0,5 cm, 0,8 cm oder 0,9 cm.In a supplementary variant, in particular in an arrangement of the sealing piston outside the Dehnspanneinrichtung or cylinder, the maximum outer diameter of the sealing piston, preferably the outer diameter of the sealing ring, in particular all sealing rings, less than 10 cm, 7 cm, 5 cm, 4 cm, third cm or 1 cm and / or greater than 0.2 cm, 0.5 cm, 0.8 cm or 0.9 cm.
In einer ergänzenden Variante entspricht, insbesondere bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb der Dehnspanneinrichtung bzw. Zylinders, der minimale Außendurchmesser des Dichtkolbens, vorzugweise der Außendurchmessers der Ringnut insbesondere sämtlicher Ringnuten, im Wesentlichen, vorzugsweise mit einer Abweichung von weniger als 40%, 30%, 20% oder 10%, dem Innendurchmesser des Zylinders und/oder ist kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders.In a supplementary variant, in particular in an arrangement of the sealing piston outside the Dehnspanneinrichtung or cylinder, the minimum outer diameter of the sealing piston, preferably the outer diameter of the annular groove in particular all annular grooves, substantially, preferably with a deviation of less than 40%, 30%, 20% or 10%, the inner diameter of the cylinder and / or is smaller than the inner diameter of the cylinder.
Zweckmäßig beträgt der Innendurchmesser des Zylinders zwischen 0,2 und 5 cm, insbesondere zwischen 0,3 und 2 cm.Suitably, the inner diameter of the cylinder is between 0.2 and 5 cm, in particular between 0.3 and 2 cm.
Erfindungsgemäßer Dichtkolben für eine Dehnspanneinrichtung, insbesondere eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Dehnspanneinrichtung, wobei an einer radialen Außenseite des Dichtkolbens wenigstens zwei Dichtringe ausgebildet sind.Inventive sealing piston for a Dehnspanneinrichtung, in particular a Dehnspanneinrichtung described in this patent application, wherein at least two sealing rings are formed on a radial outer side of the sealing piston.
Zweckmäßig ist der Dichtkolben gemäß wenigstens eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmales bezüglich des Dichtkolbens ausgebildet.Suitably, the sealing piston is formed in accordance with at least one feature described in this patent application with respect to the sealing piston.
In einer weiteren Ausgestaltung tritt die konvex gekrümmte Form an der radialen Außenseite der wenigstens zwei Dichtringe an einem Teilbereich der wenigstens zwei Dichtringe auf.In a further embodiment, the convexly curved shape occurs on the radial outer side of the at least two sealing rings on a partial region of the at least two sealing rings.
In einer weiteren Ausgestaltung tritt die konkav gekrümmte Form an der radialen Außenseite der wenigstens einen Ringnut an einem Teilbereich der Außenseite der wenigstens einen Ringnut auf.In a further embodiment, the concavely curved shape occurs on the radial outer side of the at least one annular groove on a partial region of the outer side of the at least one annular groove.
In einer weiteren Ausgestaltung liegt der Dichtkolben an der radialen Außenseite nur an einem Endbereich der wenigstens zwei Dichtringe auf dem Zylinder auf. Der Dichtkolben weist somit nur an wenigstens zwei ringförmigen Kontaktbereichen zum fluiddichten Abdichten einen Kontakt zu dem Zylinder auf. In a further embodiment, the sealing piston rests on the radial outer side only at an end region of the at least two sealing rings on the cylinder. The sealing piston thus has only at least two annular contact regions for fluid-tight sealing in contact with the cylinder.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist aufgrund der elastischen Eigenschaften des Werkstoffes des Dichtkolbens der Anteil der Fläche der radialen Außenseite, welcher auf dem Zylinder aufliegt, umso größer, je größer der Druck der Hydraulikflüssigkeit an dem ersten axialen Ende des Dichtkolbens ist, insbesondere liegt ab einem bestimmten Druck die im Wesentlichen gesamte Fläche der radialen Außenseite des Dichtkolbens auf dem Zylinder auf. Im Wesentlichen bedeutet vorzugsweise, dass wenigstens 80%, 90%, 95% oder 98% der Fläche der radialen Außenseite des Dichtkolbens auf dem Zylinder aufliegt.In an additional embodiment, due to the elastic properties of the material of the sealing piston, the proportion of the surface of the radial outer side, which rests on the cylinder, the greater, the greater the pressure of the hydraulic fluid at the first axial end of the sealing piston, in particular is from a certain Pressure on substantially the entire surface of the radial outer side of the sealing piston on the cylinder. Essentially, it is preferable that at least 80%, 90%, 95% or 98% of the area of the radial outside of the sealing piston rests on the cylinder.
In einer weiteren Variante ist der Dichtkolben wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus einem Kunststoff mit einer Shorehärte zwischen 35A und 75D ausgebildet.In a further variant, the sealing piston is formed at least partially, in particular completely, from a plastic having a Shore hardness between 35A and 75D.
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Dichtkolbens, insbesondere eines Dichtkolbens für eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Dehnspanneinrichtung mittels Additive Manufacturing, insbesondere 3D-Drucken, wobei der Dichtkolben dahingehend hergestellt wird, dass an einer radialen Außenseite des Dichtkolbens wenigstens zwei Dichtringe ausgebildet sind.Inventive method for producing a sealing piston, in particular a sealing piston for a Dehnspanneinrichtung described in this patent application by means of additive manufacturing, in particular 3D printing, wherein the sealing piston is made to the effect that at least two sealing rings are formed on a radial outer side of the sealing piston.
In einer ergänzenden Ausgestaltung werden mit dem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Dichtkolbens eine Vielzahl von Dichtkolben hergestellt.In a supplementary embodiment, a plurality of sealing pistons are produced with the method for producing a sealing piston described in this patent application.
In einer weiteren Ausführungsform erhärtet der Kunststoff in dem Spritzgusswerkzeug indem der thermoplastische Kunststoff abkühlt.In a further embodiment, the plastic hardens in the injection molding tool by cooling the thermoplastic material.
Zweckmäßig wird der mit Additive Manufacturing hergestellte Dichtkolben dahingehend mit Additive Manufacturing hergestellt, dass der Dichtkolben gemäß wenigstens eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmales bezüglich des Dichtkolbens ausgebildet ist.Suitably, the sealing piston produced with additive manufacturing is manufactured to additive manufacturing that the sealing piston is formed according to at least one described in this patent application property with respect to the sealing piston.
Vorzugsweise wird das 3D-Drucken als Pulverbettverfahren und/oder Freiraumverfahren und/oder Flüssigmaterialverfahren, ausgeführt.Preferably, the 3D printing is carried out as a powder bed process and / or free space process and / or liquid material process.
In einer weiteren Variante wird das 3D-Drucken als Pulverbettverfahren mittels selektives Laserschmelzen (SLM), selektiven Lasersintern (SLS), Selective Head Sintering (SHS), Binder Jetting und/oder Elektronenstrahlschmelzen ausgeführt und/oder das 3D-Drucken wird als Freiraumverfahren mittels Fused Deposition (FDM), Laminated Object Modelling (LOM), Auftragsschweißen bzw. Cladding, Wax Deposition Modeling (WDM), Contour Crafting, Kaltgasspritzen und/oder Elekronenstrahlschmelzen ausgeführt und/oder das 3D-Drucken wird als Flüssigmaterialverfahren mittels Stereolithografie (SLA), Digital Light Processing (DLP) oder Liquid Composite Moulding (LCM) ausgeführt.In a further variant, the 3D printing is carried out as a powder bed method by means of selective laser melting (SLM), selective laser sintering (SLS), selective head sintering (SHS), binder jetting and / or electron beam melting and / or 3D printing is used as a free-space method by means of fused Deposition (FDM), Laminated Object Modeling (LOM), Cladding, Wax Deposition Modeling (WDM), Contour Crafting, Cold Gas Spraying and / or Electron Beam Melting, and / or 3D Printing is referred to as Liquid Material Stereolithography (SLA) Digital Light Processing (DLP) or Liquid Composite Molding (LCM).
Zweckmäßig wird der Dichtkolben mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren dahingehend hergestellt, dass der Dichtkolben gemäß wenigstens eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmales bezüglich des Dichtkolbens ausgebildet ist.Suitably, the sealing piston is produced with a method described in this patent application to the effect that the sealing piston is formed in accordance with at least one of the features described in this patent application with respect to the sealing piston.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Dichtkolben mit einer spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere Drehen und/oder Fräsen und/oder Einstechdrehen, aus einem Rohteil hergestellt und vorzugsweise wird der Dichtkolben einteilig ausgebildet und/oder der Dichtkolben wird aus einem Rohteil aus Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, oder Kunststoff hergestellt.In a further embodiment, the sealing piston with a machining, in particular turning and / or milling and / or piercing, made of a blank and preferably the sealing piston is integrally formed and / or the sealing piston is made of a blank of metal, especially aluminum or steel , or plastic.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der Dichtkolben mittels Formpressen hergestellt.In a further embodiment, the sealing piston is produced by means of compression molding.
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
Eine in den
In den Grundkörper
Der Dichtkolben
Der in der Druckkammer
Die Dichtringe
In
In
In
In
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Dehnspanneinrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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