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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken
- • mit zwei einander längs einer Spannachse gegenüberliegenden Spannelementen,
- • mit einem Spannantrieb, mittels dessen die Spannelemente gegenläufig längs der Spannachse bewegbar sind sowie
- • mit einer Vorrichtung zur Gleichlaufsteuerung der Spannelemente, mittels derer die gegenläufigen Bewegungen der Spannelemente längs der Spannachse synchronisierbar sind.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine mit einer Vorrichtung der vorgenannten Art versehene Anordnung zum Einspannen von Werkstücken sowie eine mit einer Vorrichtung der vorgenannten Art versehene Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Rohren.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bekannt aus
EP 0 701 882 A2 . Diese Druckschrift betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken, mit Spannelementen in Form von Spannbacken, die an einem einzuspannenden Werkstück einander paarweise gegenüberliegen. Zum Einspannen eines zwischen den Spannbacken eines Spannbackenpaares angeordneten Werkstücks werden die Spannbacken des Spannbackenpaares ausgehend von Positionen, in denen sie verhältnismäßig weit voneinander beabstandet sind, längs einer Spannachse aufeinander zubewegt. Zum Freigeben eines eingespannten Werkstücks bewegen sich die Spannbacken eines Spannbackenpaares entlang der Spannachse voneinander weg. Die gegenläufigen Bewegungen der Spannbacken werden mittels zweier pneumatischer Kolben-Zylinder-Einheiten erzeugt, die eine der Spannbacken eines Spannbackenpaares beaufschlagen und längs der Spannachse antreiben. Mittels eines mechanischen Umlenkgetriebes werden Bewegungen der von den pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheiten beaufschlagten Spannbacke in gegenläufige Bewegungen der zweiten Spannbacke des Spannbackenpaares umgesetzt. Das mechanische Umlenkgetriebe umfasst eine Mehrzahl mechanischer Bauelemente. Aufgrund der Konfiguration des Antriebes führen die beiden Spannbacken eines Spannbackenpaares synchrone gegenläufige Bewegungen aus.
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Einen exakten Gleichlauf von miteinander zusammenwirkenden Spannelementen zum Einspannen von Werkstücken mit einfachen Mitteln zu ermöglichen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken gemäß Patentanspruch 1, durch die Anordnung zum Einspannen von Werkstücken gemäß Patentanspruch 8 und durch die Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken gemäß Patentanspruch 9.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Synchronisierung von gegenläufigen Bewegungen, die von Spannelementen längs einer Spannachse ausgeführt werden, mittels zweier Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten, die zusätzlich zu einem Spannantrieb vorgesehen sind. Bei den Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten handelt es sich um vorzugsweise baugleiche Kolben-Zylinder-Einheiten mit gleich großen wirksamen Kolbenflächen. Derartige Kolben-Zylinder-Einheiten sind bewährte Komponenten, die sich durch eine hohe Funktionssicherheit und durch eine kompakte Bauweise auszeichnen.
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Jede der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten umfasst einen Zylinder und einen im Inneren des Zylinders angeordneten Kolben. Längs einer Zylinderachse an wenigstens einer Seite des Kolbens ist im Inneren jedes der Zylinder ein mit einem strömungsfähigen Steuermedium gefüllter Steuerungs-Zylinderraum ausgebildet, der einerseits von einer der wirksamen Kolbenflächen begrenzt wird. Entweder der Kolben oder der Zylinder einer Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit ist als bewegliches Element vorgesehen und als solches längs der Zylinderachse relativ zu dem anderen Element beweglich. Das bewegliche Element der einen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit ist mit dem einen Spannelement, das bewegliche Element der anderen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit mit dem anderen Spannelement verbunden. Infolgedessen gehen mit den mittels wenigstens eines Antriebsaggregats des Spannantriebs erzeugten Bewegungen der Spannelemente längs der Spannachse Bewegungen der beweglichen Elemente der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten längs der Zylinderachse einher. Infolge der gegenläufigen Bewegungen der Spannelemente des Spannantriebs und der damit verbundenen Bewegungen der beweglichen Elemente der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten relativ zu dem jeweiligen anderen Element vergrößert sich im Inneren des Zylinders einer Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit der Steuerungs-Zylinderraum, während sich gleichzeitig der Steuerungs-Zylinderraum der anderen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit verkleinert.
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Da erfindungsgemäß der sich vergrößernde Steuerungs-Zylinderraum der einen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit und der sich gleichzeitig verkleinernde Steuerungs-Zylinderraum der jeweils anderen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit über eine mit strömungsfähigem Steuermedium gefüllte Verbindungsleitung miteinander verbunden sind, ergibt sich zwangsläufig eine Synchronisierung der von den beweglichen Elementen der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeführten Bewegungen. Aufgrund der Anbindung der beweglichen Elemente der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten an die Spannelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung resultiert aus dem Gleichlauf der beweglichen Elemente der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten ein Gleichlauf der Spannelemente. Vorzugsweise bilden die Steuerungs-Zylinderräume der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten und die zwischen den Steuerungs-Zylinderräumen vorgesehene Verbindungsleitung ein geschlossenes System.
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Besondere Ausführungsarten der Erfindung nach den unabhängigen Patentansprüchen 1, 8 und 9 ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 7.
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Gemäß Patentanspruch 2 sind in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung als Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten vorgesehen. Hydraulische Einheiten der genannten Art zeichnen sich durch besonders gleichförmige und exakte Bewegungen des betreffenden Kolbens oder des betreffenden Zylinders aus und sind daher in besonderem Maße geeignet, einen Gleichlauf der an die beweglichen Elemente der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten angebundenen Spannelemente zu gewährleisten.
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Ausweislich Patentanspruch 3 ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Spannantrieb mit wenigstens einer Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit zur Erzeugung der Bewegung der Spannelemente vorgesehen. Denkbar sind dabei insbesondere pneumatische Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheiten (Patentanspruch 4). Wenigstens ein Antriebs-Zylinderraum im Inneren der Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit(en) kann in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung an eine externe Antriebsdruckquelle angeschlossen werden.
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Durch eine besonders kompakte Bauweise zeichnet sich die Erfindungsbauart gemäß Patentanspruch 5 aus, im Falle derer der Spannantrieb zwei einfachwirkende Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheiten und die Vorrichtung zur Gleichlaufsteuerung der Spannelemente zwei einfachwirkende Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten aufweist, wobei der Kolben einer der Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheiten und der Kolben einer der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten sowie der Kolben der anderen Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit und der Kolben der anderen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit jeweils einen gemeinsamen Kolben der betreffenden Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit und der betreffenden Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit bilden und wobei außerdem der Zylinder einer der Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheiten und der Zylinder einer der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten sowie der Zylinder der anderen Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit und der Zylinder der anderen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit jeweils einen gemeinsamen Zylinder der betreffenden Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit und der betreffenden Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit bilden. Die Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten und die Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheiten sind demnach baulich zusammengefasst.
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Im Inneren jedes der gemeinsamen Zylinder befindet sich an der einen Seite des gemeinsamen Kolbens ein von einer wirksamen Steuerungs-Kolbenfläche begrenzter Steuerungs-Zylinderraum und an der gegenüberliegenden Seite des gemeinsamen Kolbens ein von einer wirksamen Antriebs-Kolbenfläche begrenzter Antriebs-Zylinderraum. Wird der Antriebs-Zylinderraum eines ersten der gemeinsamen Zylinder vorzugsweise durch eine externe Antriebsdruckquelle mit einem strömungsfähigen Antriebsmedium beschickt, so vergrößert sich der Antriebs-Zylinderraum des ersten gemeinsamen Zylinders und das dem ersten gemeinsamen Zylinder zugeordnete Spannelement der Spannvorrichtung wird in einer Bewegungsrichtung bewegt. Gleichzeitig verkleinert sich der in dem ersten gemeinsamen Zylinder außerdem vorgesehene Steuerungs-Zylinderraum, wobei strömungsfähiges Steuermedium aus dem sich verkleinernden Steuerungs-Zylinderraum verdrängt und über die Verbindungsleitung zwischen den Steuerungs-Zylinderräumen der beiden gemeinsamen Zylinder in den sich folglich vergrößernden Steuerungs-Zylinderraum des zweiten gemeinsamen Zylinders gefördert wird. Die Vergrößerung des Steuerungs-Zylinderraums des zweiten gemeinsamen Zylinders erfolgt in dem gleichen Maße, in welchem sich der Steuerungs-Zylinderraum des ersten gemeinsamen Zylinders verkleinert. Mit der Vergrößerung des Steuerungs-Zylinderraums des zweiten gemeinsamen Zylinders ist eine Verkleinerung des in dem zweiten gemeinsamen Zylinder außerdem vorgesehenen Antriebs-Zylinderraums verbunden. Das dem zweiten gemeinsamen Zylinder zugeordnete Spannelement der Spannvorrichtung führt folglich im Gleichlauf mit dem dem ersten gemeinsamen Zylinder zugeordneten Spannelement der Spannvorrichtung eine Bewegung aus, welche der Bewegung des dem ersten gemeinsamen Zylinder zugeordneten Spannelements entgegengerichtet ist. Das unter der Wirkung der Beaufschlagung des Antriebs-Zylinderraums des ersten gemeinsamen Zylinders mit Antriebsmedium aus dem Steuerungs-Zylinderraum des ersten gemeinsamen Zylinders verdrängte strömungsfähige Steuerungsmedium übernimmt an dem zweiten gemeinsamen Zylinder sowohl die Funktion eines strömungsfähigen Steuermediums als auch die Funktion eines strömungsfähigen Antriebsmediums.
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Entsprechende Abläufe ergeben sich, wenn an dem zweiten gemeinsamen Zylinder der Antriebs-Zylinderraum vorzugsweise durch eine externe Antriebsdruckquelle mit strömungsfähigem Antriebsmedium beschickt wird.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind als Steuermedium Hydraulikflüssigkeit und als Antriebsmedium Druckluft vorgesehen.
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Im Falle der Erfindungsbauart gemäß Patentanspruch 6 handelt es sich bei den Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten um vorzugsweise baugleiche doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheiten mit gleich großen wirksamen Kolbenflächen, sogenannte „Gleichlaufzylinder“. Längs der Zylinderachse ist im Inneren des Zylinders jeder der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten beidseits des Kolbens jeweils ein mit einem strömungsfähigen Steuermedium gefüllter Zylinderraum ausgebildet, der einerseits von einer der wirksamen Steuerungs-Kolbenflächen begrenzt wird. Entweder der Kolben oder der Zylinder einer Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit ist als bewegliches Element vorgesehen und als solches längs der Zylinderachse relativ zu dem anderen Element beweglich. Das bewegliche Element der einen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit ist mit dem einen Spannelement, das bewegliche Element der anderen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit mit dem anderen Spannelement verbunden. Infolgedessen gehen mit den mittels des Spannantriebs erzeugten Bewegungen der Spannelemente längs der Spannachse Bewegungen der beweglichen Elemente der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten längs der Zylinderachse einher. Infolge der Bewegungen des beweglichen Elements relativ zu dem anderen Element einer Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit vergrößert sich im Inneren des Zylinders der betreffenden Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit der Zylinderraum an der einen Seite des in dem Zylinder geführten Kolbens, während sich gleichzeitig der Zylinderraum an der gegenüberliegenden Seite des Kolbens verkleinert. Da der sich vergrößernde Zylinderraum jeder der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten und der sich gleichzeitig verkleinernde Zylinderraum der jeweils anderen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit über eine mit strömungsfähigem Medium gefüllte Verbindungsleitung miteinander verbunden sind, ergibt sich zwangsläufig eine Synchronisierung der Bewegungen, die von den beweglichen Elementen der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten und von den an diese angebundenen Spannelementen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt werden.
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Im Interesse einer kompakten Bauweise der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 6 ist ausweislich Patentanspruch 7 vorgesehen, dass der Spannantrieb für jedes der Spannelemente eine Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit aufweist und jede der Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheiten gemeinsam mit der dem betreffenden Spannelement zugeordneten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit eine Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit bildet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine stark schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine zum trennenden Bearbeiten von Rohren,
- 2 eine erste Bauart einer Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken,
- 3 eine zweite Bauart einer Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken,
- 4 eine dritte Bauart einer Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken und
- 5 eine Anordnung zum Einspannen von Werkstücken mit zwei Vorrichtungen der in 2 dargestellten Art.
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Gemäß 1 weist eine Werkzeugmaschine 1 zur trennenden Rohrbearbeitung ein Maschinenbett 2 mit Führungsschienen 3 auf, längs derer eine Rohrvorschubeinheit 4 der Werkzeugmaschine 1 motorisch angetrieben und numerisch gesteuert zugestellt werden kann. Mittels der Rohrvorschubeinheit 4 wird ein zu bearbeitendes Rohr 5 gegenüber einem Laserschneidkopf 6 der Werkzeugmaschine 1 in der für die trennende Rohrbearbeitung erforderlichen Weise bewegt. Während der trennenden Bearbeitung ist das Rohr 5 nahe dem Laserschneidkopf 6 auf einer Rohrunterstützung 7 gelagert und an dem von der Bearbeitungsstelle abliegenden Längsende an der Rohrvorschubeinheit 4 fixiert. Zur Fixierung des Rohres 5 an der Rohrvorschubeinheit 4 dient ein Spannfutter 8, an welchem das betreffende Rohrende eingespannt ist und das gemeinsam mit dem eingespannten Rohr 5 in Richtung eines Doppelpfeils um eine Rohrachse 9 gedreht werden kann.
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Vorrichtungen, wie sie an dem Spannfutter 8 der Werkzeugmaschine 1 zum Einspannen des Rohres 5 vorgesehen sein können, sind in den 2 bis 5 dargestellt.
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Gemäß 2 weist eine Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken, im dargestellten Beispielsfall eine Vorrichtung 10 zum Einspannen des Rohres 5, Spannbacken 11, 12 auf, die längs einer in 2 strichpunktiert angedeuteten Spannachse 13 einander gegenüberliegen. Für die Spannbacken 11, 12 ist ein Spannantrieb 14 vorgesehen, der eine erste, der Spannbacke 11 zugeordnete Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 15 sowie eine zweite, der Spannbacke 12 zugeordnete Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 16 umfasst. Eine Kolbenstange 17 ist einerseits mit einem Kolben 18 der ersten Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 15 und andererseits mit der Spannbacke 11 verbunden. In entsprechender Weise stellt eine Kolbenstange 19 eine Verbindung her zwischen einem Kolben 20 der zweiten Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 16 und der Spannbacke 12.
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Der Kolben 18 ist im Inneren eines Zylinders 21 der ersten Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 15 geführt. An der von der Spannbacke 11 abliegenden Seite des Kolbens 18 ist im Inneren des Zylinders 21 ein Zylinderraum 22 ausgebildet.
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An der zu der Spannbacke 11 hin weisenden Seite des Kolbens 18 befindet sich ein Zylinderraum 23. Entsprechend sind im Inneren eines den Kolben 20 führenden und mit dem Zylinder 21 baugleichen Zylinders 24 der zweiten Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 16 ein von der Spannbacke 12 abliegender Zylinderraum 25 sowie ein zu der Spannbacke 12 hin liegender Zylinderraum 26 vorgesehen. Bei den Zylinderräumen 22, 23, 25, 26 handelt es sich um Antriebs-Zylinderräume.
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Über eine Anschlussleitung 27 sind der von der Spannbacke 11 abliegende Zylinderraum 22 und der von der Spannbacke 12 abliegende Zylinderraum 25 an eine Antriebsdruckquelle 28 angeschlossen. Eine Anschlussleitung 29 verbindet den zu der Spannbacke 11 hin liegenden Zylinderraum 23 und den zu der Spannbacke 12 hin liegenden Zylinderraum 26 mit einer Antriebsdruckquelle 30.
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Als Spannantrieb 14 ist in dem dargestellten Beispielsfall ein pneumatischer Spannantrieb vorgesehen. Dementsprechend handelt es sich bei den Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheiten 15, 16 um pneumatische Kolben-Zylinder-Einheiten und bei den Antriebsdruckquellen 28, 30 um pneumatische Druckquellen.
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Zusätzlich zu dem Spannantrieb 14 weist die Vorrichtung 10 zum Einspannen von Werkstücken eine Vorrichtung 31 zur Gleichlaufsteuerung der Spannbacken 11, 12 auf.
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Die Vorrichtung 31 zur Gleichlaufsteuerung der Spannbacken 11, 12 umfasst eine erste Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 sowie eine zweite Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33. Als erste Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 und als zweite Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 ist jeweils eine doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen. Sowohl die erste Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 als auch die zweite Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 ist als sogenannter „Gleichlaufzylinder“ ausgebildet.
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In einem Zylinder 34 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 ist ein Kolben 35 längs einer in 2 gestrichelt dargestellten Zylinderachse 36 beweglich geführt. Beidseits des Kolbens 35 sind im Inneren des Zylinders 34 als erster Steuerungs-Zylinderraum ein erster Zylinderraum 37 und als zweiter Steuerungs-Zylinderraum ein zweiter Zylinderraum 38 ausgebildet. Eine Kolbenstange 39 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 durchsetzt längs der Zylinderachse 36 sowohl den ersten Zylinderraum 37 als auch den zweiten Zylinderraum 38. Infolgedessen sind die wirksamen Flächen des Kolbens 35, welche den ersten Zylinderraum 37 und den zweiten Zylinderraum 38 jeweils an einer Seite begrenzen und welche Steuerungs-Kolbenflächen ausbilden, gleich groß.
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An der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 ist im Inneren eines Zylinders 40 ein Kolben 41 längs einer Zylinderachse 42 beweglich geführt. Beidseits des Kolbens 41 befinden sich im Inneren des Zylinders 40 als Steuerungs-Zylinderräume ein erster Zylinderraum 43 und ein zweiter Zylinderraum 44. Eine Kolbenstange 45 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 verläuft längs der Zylinderachse 42 sowohl durch den ersten Zylinderraum 43 als auch durch den zweiten Zylinderraum 44 und sorgt dadurch für eine übereinstimmende Größe der als wirksame Steuerungs-Kolbenflächen vorgesehenen wirksamen Flächen des Kolbens 41, wobei die wirksamen Flächen des Kolbens 41 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 größenmäßig mit den wirksamen Flächen des Kolbens 35 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 übereinstimmen.
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Die Kolbenstange 39 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 ist mit einem Längsende an der Spannbacke 11 angebracht, die Kolbenstange 45 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 ist mit einem Längsende an der Spannbacke 12 befestigt.
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Eine Verbindungsleitung 46 stellt eine Verbindung her zwischen dem ersten Zylinderraum 37 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 und dem zweiten Zylinderraum 44 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33. Eine Verbindungsleitung 47 verläuft zwischen dem zweiten Zylinderraum 38 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 und dem ersten Zylinderraum 43 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33.
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Sowohl bei der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 als auch bei der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 handelt es sich in dem dargestellten Beispielsfall um eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit. Der erste Zylinderraum 37 und der zweite Zylinderraum 38 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 sowie der erste Zylinderraum 43 und der zweite Zylinderraum 44 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 und auch die zwischen den Zylinderräumen 37, 44 und 38, 43 verlaufenden Verbindungsleitungen 46, 47 sind mit einer als strömungsfähiges Medium vorgesehenen herkömmlichen Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
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2 zeigt die Vorrichtung 10 zum Einspannen von Werkstücken in einem Betriebszustand, in welchem das Rohr 5 an längs der Spannachse 13 einander gegenüberliegenden Seiten durch die Spannbacken 11, 12 beaufschlagt und dadurch eingespannt wird.
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Zum Aufheben der Einspannung des Rohres 5 wird die Antriebsdruckquelle 30 eingeschaltet. Durch die Anschlussleitung 29 wird Druckluft in den zu der Spannbacke 11 hin liegenden Zylinderraum 23 der ersten Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 15 und in den zu der Spannbacke 12 hin liegenden Zylinderraum 26 der zweiten Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 16 aufgegeben. Unter der Wirkung des an die Zylinderräume 23, 26 angelegten Druckes bewegen sich der Kolben 18 der ersten Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 15 und der Kolben 20 der zweiten Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 16 gegenläufig längs der Spannachse 13 voneinander weg. Mit der Kolbenbewegung einher gehen gleichgerichtete gegenläufige Bewegungen der über die Kolbenstangen 17, 19 an die Kolben 18, 20 angebundenen Spannbacken 11, 12.
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Die gegenläufigen Bewegungen der Spannbacken 11, 12 wiederum bewirken entsprechende gegenläufige Bewegungen des Kolbens 35 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 und des Kolbens 41 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33. Infolge der Bewegung des Kolbens 35 vergrößert sich der zweite Zylinderraum 38 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32. Gleichzeitig verkleinert sich der mit dem zweiten Zylinderraum 38 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 kommunizierende erste Zylinderraum 43 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 in dem gleichen Maße, wie sich der zweite Zylinderraum 38 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 vergrößert.
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Außerdem verkleinert sich in entsprechendem Maße der erste Zylinderraum 37 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32, während sich der mit dem ersten Zylinderraum 37 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 kommunizierende zweite Zylinderraum 44 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 44 in gleichem Maße vergrößert.
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Über die Verbindungsleitungen 46, 47 strömen zwischen den Zylinderräumen 37, 38, 43, 44 identische Mengen an Hydraulikflüssigkeit, wobei das aus dem sich verkleinernden Zylinderraum 37, 43 der einen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32, 33 verdrängte Flüssigkeitsvolumen mit dem Flüssigkeitsvolumen übereinstimmt, welches dem sich vergrößernden Zylinderraum 38, 44 der jeweils anderen Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32, 33 zugeführt wird. Da die Zylinderräume 37,38, 43, 44 eine identische Querschnittsgröße aufweisen, bewirkt der Flüssigkeitsstrom zwischen den Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten 32, 33 einen exakten Gleichlauf der Kolben 35, 41 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 und der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33. Durch den Gleichlauf der Kolben 35, 41 wird ein Gleichlauf der über die Kolbenstangen 39, 45 an die Kolben 35, 41 angebundenen Spannbacken 11, 12 erzwungen.
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Entsprechend stellen sich die Abläufe dar, wenn die Spannbacken 11, 12 zum Einspannen eines Rohres 5 aus dem geöffneten Zustand aufeinander zubewegt werden.
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Die gegenläufigen, aufeinander zugerichteten Bewegungen der Spannbacken 11, 12 werden mittels der Antriebsdruckquelle 28 erzeugt, die über die Anschlussleitung 27 den von der Spannbacke 11 abliegenden Zylinderraum 22 der ersten Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 15 sowie den von der Spannbacke 12 abliegenden Zylinderraum 25 der zweiten Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 16 mit Druckluft beaufschlagt.
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Die mittels der Antriebsdruckquelle 28 erzeugte Spannbewegung der Spannbacken 11, 12 längs der Spannachse 13 führt zu entsprechenden gegenläufigen Bewegungen der Kolben 35, 41 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 und der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33. Mit der Bewegung der Kolben 35, 41 einher geht eine Vergrößerung des ersten Zylinderraums 37 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 und des ersten Zylinderraums 43 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33. Gleichzeitig verkleinern sich der zweite Zylinderraum 38 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 und der zweite Zylinderraum 44 der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33. Wie bereits bei der Öffnungsbewegung der Spannbacken 11, 12 bewirkt auch bei der Schließbewegung der Spannbacken 11, 12 der über die Verbindungsleitungen 46, 47 stattfindende Transfer von Hydraulikflüssigkeit zwischen den Zylinderräumen 37, 38, 43, 44 einen exakten Gleichlauf der Kolben 35, 41 der ersten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 und der zweiten Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33. Der Gleichlauf der Kolben 35, 41 erzwingt wiederum einen Gleichlauf der an die Kolben 35, 41 angebundenen und sich aufeinander zubewegenden Spannbacken 11, 12 längs der Spannachse 13.
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Eine in 3 dargestellte Vorrichtung 10/1 zum Einspannen von Werkstücken stimmt in ihrer Funktionsweise mit der Vorrichtung 10 gemäß 2 überein.
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Abweichend von der Vorrichtung 10 gemäß 2 sind an der in 3 gezeigten Vorrichtung 10/1 die erste Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 15 und die erste Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 baulich zu einer ersten Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit 48 und die zweite Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 16 sowie die zweite Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 baulich zu einer zweiten Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit 49 zusammengefasst. Eine Kolbenstange 50 der ersten Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit 48 setzt sich aus den Kolbenstangen 17, 39 der Vorrichtung gemäß 2 zusammen. Eine Kolbenstange 51 der zweiten Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit 49 wird von den Kolbenstangen 19, 45 der Vorrichtung 10 gemäß 2 gebildet. Ein Gleichlauf der Spannbacken 11, 12 bei ihren Öffnungs- und bei ihren Spannbewegungen wird durch eine Vorrichtung 31 der zu 2 im Einzelnen beschriebenen Art gewährleistet.
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Gemäß 4 umfasst eine Vorrichtung 10/2 zum Einspannen des Rohres 5 einen Spannantrieb 14 mit zwei einfachwirkenden Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheiten 15, 16 sowie eine Vorrichtung 31 zur Gleichlaufsteuerung der Spannbacken 11, 12 mit zwei einfachwirkenden Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheiten 32, 33. Ein gemeinsamer Kolben 56 ist Teil sowohl der Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 15 als auch der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32. Entsprechend ist ein gemeinsamer Kolben 57 sowohl Teil der Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 16 als auch Teil der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33. Der gemeinsame Kolben 56 ist in einem gemeinsamen Zylinder 54 der Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 15 und der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 32 längs der Zylinderachse 36 beweglich geführt. Ein gemeinsamer Zylinder 55 der Antriebs-Kolben-Zylinder-Einheit 16 und der Steuerungs-Kolben-Zylinder-Einheit 33 führt den gemeinsamen Kolben 57 bei Bewegungen längs der Zylinderachse 42. Der gemeinsame Kolben 56 ist über eine Kolbenstange 62 an die Spannbacke 11 des Spannantriebs 14 angebunden. Die Spannbacke 11 ist damit auch dem gemeinsamen Zylinder 54 zugeordnet. Eine Kolbenstange 63 verbindet den gemeinsamen Kolben 57 mit der dem gemeinsamen Zylinder 55 zugeordneten Spannbacke 12 des Spannantriebs 14. Beide Kolbenstangen 62, 63 durchsetzen den jeweiligen gemeinsamen Zylinder 54, 55 über dessen gesamte axiale Länge.
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Im Inneren des gemeinsamen Zylinders 54 befindet sich an der einen Seite des gemeinsamen Kolbens 56 ein von einer wirksamen Steuerungs-Kolbenfläche des gemeinsamen Kolbens 56 begrenzter Steuerungs-Zylinderraum 58 und an der gegenüberliegenden Seite des gemeinsamen Kolbens 56 ein von einer wirksamen Antriebs-Kolbenfläche des gemeinsamen Kolbens 56 begrenzter Antriebs-Zylinderraum 59.
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Der gemeinsame Kolben 57 im Inneren des gemeinsamen Zylinders 55 weist ebenfalls an einer Seite eine Steuerungs-Kolbenfläche und an der gegenüberliegenden Seite eine Antriebs-Kolbenfläche auf. Die Steuerungs-Kolbenfläche des gemeinsamen Kolbens 57 begrenzt einen Steuerungs-Zylinderraum 60, die Antriebs-Kolbenfläche des gemeinsamen Kolbens 57 begrenzt einen Antriebs-Zylinderraum 61 des gemeinsamen Zylinders 55.
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Sämtliche Kolbenflächen der gemeinsamen Kolben 56, 57 sind gleichgroß. Auf den Antriebs-Zyiinderraum 59 des gemeinsamen Zylinders 54 kann die externe Antriebsdruckquelle 30 über die Anschlussleitung 29 aufgeschaltet werden. Der Antriebs-Zylinderraum 61 des gemeinsamen Zylinders 55 ist mit der externen Antriebsdruckquelle 28 über die Anschlussleitung 27 verbindbar. Über die Verbindungsleitung 46 kommunizieren die Steuerungs-Zylinderräume 58, 60 der gemeinsamen Zylinder 54, 55 miteinander. Die Steuerungs-Zylinderräume 58, 60 und die Verbindungsleitung 46 bilden ein geschlossenes System.
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Wird der Antriebs-Zylinderraum 59 des gemeinsamen Zylinders 54 mittels der Antriebsdruckquelle 30 mit einem strömungsfähigen Antriebsmedium, im vorliegenden Beispielsfall mit Druckluft, beschickt, so vergrößert sich der Antriebs-Zylinderraum 59 des gemeinsamen Zylinders 54 und die dem gemeinsamen Zylinder 54 zugeordnete Spannbacke 11 der Vorrichtung 10/2 wird längs der Spannachse 13 von dem Rohr 5 wegbewegt. Gleichzeitig verkleinert sich der in dem gemeinsamen Zylinder 54 außerdem vorgesehene Steuerungs-Zylinderraum 58. Dadurch wird strömungsfähiges Steuermedium, hier Hydraulikflüssigkeit, aus dem sich verkleinernden Steuerungs-Zylinderraum 58 verdrängt und über die Verbindungsleitung 46 in den sich folglich vergrößernden Steuerungs-Zylinderraum 60 des gemeinsamen Zylinders 55 gefördert. Die Vergrößerung des Steuerungs-Zylinderraums 60 des gemeinsamen Zylinders 55 erfolgt in dem gleichen Maße, in welchem sich der Steuerungs-Zylinderraum 58 des gemeinsamen Zylinders 54 verkleinert. Mit der Vergrößerung des Steuerungs-Zylinderraums 60 des gemeinsamen Zylinders 55 ist eine Verkleinerung des in dem gemeinsamen Zylinder 55 außerdem vorgesehenen Antriebs-Zylinderraums 61 verbunden, aus welchem strömungsfähiges Antriebsmedium durch die zu diesem Zeitpunkt drucklose Anschlussleitung 27 zu der ausgeschalteten Antriebsdruckquelle 28 hin abströmt. Die dem gemeinsamen Zylinder 55 zugeordnete Spannbacke 12 der Vorrichtung 10/2 führt folglich im Gleichlauf mit der dem gemeinsamen Zylinder 54 zugeordneten Spannbacke 11 der Vorrichtung 10/2 eine Bewegung aus, welche der Bewegung der Spannbacke 11 entgegen- und gleichfalls von dem Rohr 5 weggerichtet ist.
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Entsprechend stellen sich die Abläufe an der Vorrichtung 10/2 dar, wenn zum Einspannen des Rohres 5 die Antriebsdruckquelle 28 bei abgeschalteter Antriebsdruckquelle 30 auf den Antriebs-Zylinderraum 61 des gemeinsamen Zylinders 55 aufgeschaltet wird. Mit einer Vergrößerung des Antriebs-Zylinderraums 61 geht eine Verkleinerung des Steuerungs-Zylinderraums 60 des gemeinsamen Zylinders 55 einher. Das aus dem Steuerungs-Zylinderraum 60 des gemeinsamen Zylinders 55 zu dem gemeinsamen Zylinder 54 hin abströmende Medium bewirkt eine Vergrößerung des Steuerungs-Zylinderraum 58 und eine Verkleinerung des Antriebs-Zylinderraums 59 im Innern des gemeinsamen Zylinders 54. Die Spannbacken 11, 12 führen folglich gegenläufige Bewegungen in Richtung auf das Rohr 5 aus.
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5 zeigt eine Anordnung zum Einspannen von Werkstücken, die zwei Vorrichtungen 10 gemäß 2 umfasst. Die beiden Vorrichtungen 10 sind um ein Spannzentrum 53 gegeneinander versetzt, in welchem sich die Spannachsen 13 der beiden Vorrichtungen 10 schneiden. Jede der Vorrichtungen 10 weist einen vorstehend im Einzelnen beschriebenen Spannantrieb 14 sowie eine aus der Beschreibung von 2 im Einzelnen bekannte Vorrichtung 31 zur Gleichlaufsteuerung der jeweiligen Spannbacken 11, 12 auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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