DE102017002144A1

DE102017002144A1 - Dehnspanneinrichtung

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Publication number: DE102017002144A1
Application number: DE102017002144.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2017-09-14

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 eine Montage von Dichtringen (29) an dem übrigen Dichtkolben (21) nicht notwendig sein. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an einer radialen Außenseite (33) des Dichtkolbens (21) wenigstens zwei Dichtringe (29) ausgebildet sind und in einem Schnitt an je einem Dichtring (29) mit einer Schnittebene (38) senkrecht zu einer Längsachse (36) des Dichtkolbens (21) der Dichtkolben (21) einteilig und/oder aus einem identischen Werkstoff ausgebildet ist.

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 9.
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.
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.
Die EP 1 882 537 B1 zeigt eine hydraulische Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper und einer Dehnbüchse, die unter Bildung einer Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist oder diesen umgibt, wobei in die Druckkammer ein Hydraulikmittelzuführkanal mündet, der an seiner von der Druckkammer fernen Seite als ein Zylinderraum ausgebildet ist, welcher durch eine Spannschraube verschlossen ist, wobei die Spannschraube mit einem in dem Zylinderraum verschiebbar angeordneten Kolben wirkverbunden ist, so dass der Kolben durch Drehung der Spannschraube unter Erhöhung des Drucks in der Druckkammer und elastischer Verformung der Dehnbüchse nach innen verschiebbar ist, wobei in dem Zylinderraum ein Einsatzelement gehalten ist, und zwischen der in den Grundkörper weisenden Stirnfläche des Einsatzelements und dem Grundkörper eine erste Ringnut ausgebildet ist, in welche ein Dichtungsring eingesetzt oder einsetzbar ist, der den zwischen dem Kolben und dem Grundkörper gebildeten Ringspalt abdichtet, wobei das Einsatzelement an seinem Außenumfang wenigstens eine zweite Ringnut aufweist, in welcher ein Lötmaterial untergebracht ist, und das Einsatzelement durch Hochtemperaturlöten in dem Grundkörper befestigt ist, und dass in das Einsatzelement die Spannschraube eingeschraubt ist.
Die DD 95 156 A1 zeigt einen Kolben für Pumpen und Verdichter als hydraulische und pneumatische Anlagen.
Aus der US 3 250 542 A ist ein Dehnspannfutter mit einem Dichtkolben bekannt. An dem Dichtkolben sind O-Ringe als gesonderte Bauteile befestigt.
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 eine Montage von Dichtringen an dem übrigen Dichtkolben nicht notwendig ist.
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 in einem Schnitt an je einem Dichtring mit einer Schnittebene senkrecht zu einer Längsachse des Dichtkolbens der Dichtkolben einteilig und/oder aus einem identischen Werkstoff ausgebildet ist 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 als Kontaktfläche 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. Ferner ist eine aufwendige Montage der Dichtringe an dem übrigen Dichtkolben aufgrund der konstruktiven Ausbildung des Dichtkolbens nicht notwendig. Die Dichtringe sind Bestandteil des Dichtkolbens. Vorzugsweise wird bei dem wenigstens einen Schnitt ein zusätzliches Teil innerhalb des Dichtkolbens, das einen radialen Abstand zu einer Ringnut, insbesondere sämtlichen Ringnuten, aufweist nicht berücksichtigt, wobei vorzugsweise der radiale Abstand bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders ermittelt wird.
In einer ergänzenden Ausgestaltung schneidet die je eine Schnittebene eine Kontaktfläche zwischen der Außenseite des je einen Dichtringes und dem Zylinder.
In einer weiteren Ausgestaltung ist in einem Schnitt, insbesondere sämtlichen Schnitten, an je einem Dichtring, insbesondere sämtlichen Dichtringen, mit einer Schnittebene, insbesondere Schnittebenen, senkrecht zu der Längsachse des Dichtkolbens der Dichtkolben einteilig und/oder aus einem identischen Werkstoff ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist der Dichtkolben als ein Vollbauteil ausgebildet und/oder weist keinen Hohlraum auf und/oder der Dichtkolben ist einteilig ausgebildet. Der Dichtkolben umfasst die wenigstens zwei Dichtringe, so dass vorzugsweise der Dichtkolben und die wenigstens zwei Dichtringe, insbesondere sämtliche Dichtringe, einteilig ausgebildet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Außenseite, insbesondere eine radiale Außenseite des Dichtkolbens, vorzugsweise vollständig, aus einem identischen, insbesondere nichtmetallischen Werkstoff, ausgebildet. Die Außenseite des Dichtkolbens umfasst die radiale Außenseite, ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende.
Zweckmäßig ist der Dichtkolben, insbesondere vollständig, aus einem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere Kunststoff, ausgebildet ist. Der Dichtkolben umfasst die wenigstens zwei Dichtringe, so dass vorzugsweise der Dichtkolben und die wenigstens zwei Dichtringe, insbesondere sämtliche Dichtringe, an der Außenseite, insbesondere einer radiale Außenseite des Dichtkolbens, vorzugsweise vollständig, aus einem identischen, insbesondere nichtmetallischen, Werkstoff, ausgebildet ist.
In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst der Dichtkolben zwei oder drei Dichtringe und/oder der Dichtkolben umfasst wenigstens drei Dichtringe.
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 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.
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.
In einer ergänzenden Ausgestaltung weisen bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders die Dichtringe einen unterschiedlichen Außendurchmesser auf.
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.
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 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 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.
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 in einem Schnitt an je einem Dichtring mit einer Schnittebene senkrecht zu einer Längsachse des Dichtkolbens der Dichtkolben einteilig und/oder aus einem identischen Werkstoff ausgebildet ist und/oder der Dichtkolben dahingehend hergestellt wird, dass an einer radialen Außenseite des Dichtkolbens wenigstens zwei Dichtringe ausgebildet sind und in einem Schnitt an je einem Dichtring mit einer Schnittebene senkrecht zu einer Längsachse des Dichtkolbens der Dichtkolben einteilig und/oder aus einem identischen Werkstoff ausgebildet ist. 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.
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.
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 Auflageflächen 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.
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 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 einer weiteren Ausgestaltung ist das das erste axiale Ende des Dichtkolbens wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, konvex gekrümmt ausgebildet.
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.
Zweckmäßig ist der Kunststoff ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere thermoplastisches Urethan, und/oder duroplastischer Kunststoff.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Druckkammer als ein Ringspalt und/oder Ringraum ausgebildet.
Vorzugsweise ist der Grundkörper aus Metall, insbesondere Stahl und/oder Aluminium, ausgebildet.
In einer ergänzenden Ausgestaltung ist das wenigstens eine Spannelement von wenigstens drei radial beweglich gelagerte Spannbacken gebildet.
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 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 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.
Zweckmäßig beträgt der Innendurchmesser des Zylinders zwischen 0,2 und 5 cm, insbesondere zwischen 0,3 und 2 cm.
In einer weiteren Ausgestaltung weist wenigstens ein Dichtring, insbesondere sämtliche Dichtringe, eine axialen Abstand in Richtung der Längsachse zu einem ersten und/oder zweiten axialen Ende des Dichtkolbens auf, vorzugsweise ist dieser Abstand größer als 3%, 5%, 7%, 10% oder 15% der axialen Gesamtausdehnung des Dichtkolbens und/oder des Außendurchmessers des Dichtkolbens.
Erfindungsgemäßer Dichtkolben für eine Dehnspanneinrichtung, insbesondere eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Dehnspanneinrichtung, wobei an einer radialen Außenseite des Dichtkolbens wenigstens zwei Dichtringe ausgebildet sind und in einem Schnitt an je einem Dichtring mit einer Schnittebene senkrecht zu einer Längsachse des Dichtkolbens der Dichtkolben einteilig und/oder aus einem identischen Werkstoff ausgebildet ist.
Zweckmäßig ist der Dichtkolben gemäß wenigstens eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Merkmales bezüglich des Dichtkolbens ausgebildet.
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 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 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 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 einer weiteren Variante ist der Dichtkolben wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus einem Kunststoff mit einer Shorehärte zwischen 35A und 75D ausgebildet.
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 und in einem Schnitt an je einem Dichtring mit einer Schnittebene senkrecht zu einer Längsachse des Dichtkolbens der Dichtkolben einteilig und/oder aus einem identischen Werkstoff ausgebildet ist.
In einer ergänzenden Ausgestaltung werden mit dem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Dichtkolbens eine Vielzahl von Dichtkolben hergestellt.
In einer weiteren Ausführungsform erhärtet der Kunststoff in dem Spritzgusswerkzeug indem der thermoplastische Kunststoff abkühlt.
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.
Vorzugsweise wird das 3D-Drucken als Pulverbettverfahren und/oder Freiraumverfahren und/oder Flüssigmaterialverfahren, ausgeführt.
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.
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.
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 einer weiteren Ausgestaltung wird der Dichtkolben mittels Formpressen hergestellt.
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen vereinfachten Längsschnitt einer Dehnspanneinrichtung,
2 einen Schnitt A-A gemäß 1 der Dehnspanneinrichtung,
3 einen vergrößerten Teilbereich aus 2 im Bereich eines Dichtkolbens und Zylinders,
4 einen Längsschnitt des Dichtkolbens gemäß 3 in einem ersten Ausführungsbeispiel außerhalb des Zylinders,
5 einen Längsschnitt des Dichtkolbens in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 einen Längsschnitt des Dichtkolbens in einem dritten Ausführungsbeispiel,
7 einen Längsschnitt des Dichtkolbens in einem vierten Ausführungsbeispiel und
8 einen Längsschnitt des Dichtkolbens in einem fünften Ausführungsbeispiel.
Eine in den 1 bis 3 dargestellte hydraulische Dehnspanneinrichtung 1 ist als ein Dehnspannfutter 2 ausgebildet. Die Dehnspanneinrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 3 aus Stahl mit einer Axialbohrung 4 in Richtung einer Zentralachse 7 der Dehnspanneinrichtung 1. Eine Maschinenaufnahme 6 dient zur formschlüssigen Befestigung der Dehnspanneinrichtung 1 an einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Fräs- oder Bohrmaschine. Innerhalb der Axialbohrung 4 ist eine Dehnhülse 9 aus Metall angeordnet und die Dehnhülse 9 bildet dabei ein Spannelement 8 zur kraftschlüssigen Befestigung eines nicht dargestellten Werkzeugs innerhalb einer Aufnahme 5. Die Dehnhülse 9 ist dabei koaxial und konzentrisch zu der Zentralachse 7 angeordnet und auch die Axialbohrung 4 ist koaxial und konzentrisch zu der Zentralachse 7 ausgerichtet. Zwischen dem Grundkörper 3 an der Axialbohrung 4 und der Dehnhülse 9 ist eine Druckkammer 12 ausgebildet und die Druckkammer 12 ist dabei als ein Ringraum ausgebildet. Die axialen Enden der Druckkammer 12 sind von einem Verbindungselement 10, beispielsweise einem Lötring 11 abgedichtet und zusätzlich ist mittels des Verbindungselements 10 die Dehnhülse 9 an dem Grundkörper 3 befestigt.
In den Grundkörper 3 ist außerdem eine Bohrung eingearbeitet und die Bohrung bildet an einem Teilabschnitt einen Zylinder 13 zur Aufnahme eines einteiligen Dichtkolbens 21 und eines Übertragungskolbens 20. An einem außenseitigen Endbereich dieser Bohrung ist ein Innengewinde 19 angeordnet. In dieses Innengewinde 19 ist eine Stellschraube 17 mit einem Außengewinde 18 eingeschraubt, sodass dadurch das Außengewinde 18 der Stellschraube 17 in das Innengewinde 19 an dem Grundkörper 3 eingreift. Die Bohrung an dem Grundkörper 3 und damit auch der Zylinder 13 ist koaxial und/oder konzentrisch zu einer Längsachse 36 des Dichtkolbens 21 und/oder des Zylinders 13 ausgebildet, d. h. der Dichtkolben 21 ist koaxial und/oder konzentrisch innerhalb des Zylinders 13 angeordnet. Zwischen dem Dichtkolben 21 und der Stellschraube 17, welche eine Stellvorrichtung 16 bildet, ist der Übertragungskolben 20 angeordnet. Der Durchmesser des Übertragungskolbens 20 kann im Wesentlichen dem Durchmesser des Zylinders 13 entsprechen oder der Durchmesser des Übertragungskolbens 20 ist wesentlich kleiner als der Durchmesser des Zylinders 13. Ein Arbeitsraum 37 ist von dem Zylinder 13 und einem ersten axialen Ende 22 des Dichtkolbens 21 begrenzt. Der Arbeitsraum 37 ist fluidleitend mittels eines Hydraulikkanals 14 in dem Grundkörper 3 mit der Druckkammer 12 verbunden. Ein axialer Endbereich der Stellschraube 17 weist eine Formschlussgeometrie auf zum Verdrehen der Stellschraube 17, sodass dadurch mittels eines Verdrehens der Stellschraube 17 die axiale Position der Stellschraube 17 verändert werden kann und aufgrund des Übertragungskolbens 20 dadurch die axiale Position des Dichtkolbens 21 in den Zylinder 13 verändert werden kann und damit auch das Volumen des Arbeitsraums 37 verändert wird. Die Druckkammer 12, der Hydraulikkanal 14 und der Arbeitsraum 37 sind mit einer im Wesentlichen nicht kompressiblen Hydraulikflüssigkeit befüllt, sodass dadurch eine axiale Bewegung des Dichtkolbens 21 gemäß der Darstellung in 2 nach oben eine Verkleinerung des Volumens des Arbeitsraums 37 bewirkt, sodass dadurch die Hydraulikflüssigkeit von dem Arbeitraum 37 durch den Hydraulikkanal 14 in die Druckkammer 12 eingeleitet wird und dadurch das Volumen der Druckkammer 12 erhöht wird und eine radiale Dehnung der Dehnhülse 9 in Richtung zu der Zentralachse 7 bewirkt wird. Dadurch kann ein Werkzeug oder ein Bauteil innerhalb der Aufnahme 5 kraftschlüssig von der Dehnhülse 9 fixiert werden. Umgekehrt kann die kraftschlüssige Fixierung eines Werkzeugs in der Aufnahme 5 gelöst werden, indem die Stellschraube 17 in einer entgegengesetzten Richtung verdreht wird und dadurch der Dichtkolben 21 gemäß der Darstellung in 2 nach unten bewegt wird und dadurch das Volumen des Arbeitsraums 37 erhöht wird und somit eine radiale Bewegung der Dehnhülse 9 in Richtung weg von der Zentralachse 7 bewirkt wird.
Der Dichtkolben 21 weist neben dem ersten axialen Ende 22 ein dem ersten axialen Ende 22 gegenüberliegendes zweites axiale Ende 23 auf und auf diesem zweiten axialen Ende 23 liegt der Übertragungskolben 20 auf. An der radialen Außenseite 33 des Dichtkolbens 21 sind drei Dichtringe 29 als ringförmig Dichtlippen 29 ausgebildet, nämlich ein erster Dichtring 30, ein zweiter Dichtring 31 und ein dritter Dichtring 32. Die Dichtringe 29 weisen bei einer Anordnung außerhalb des Zylinders 13 einen Außendurchmesser 34 auf und dieser Außendurchmesser 34 beträgt bei dem ersten Dichtring 30 6,5 mm, bei dem zweiten Dichtring 31 6,4 mm und bei dem dritten Dichtring 32 6,3 mm. Zwischen zwei Dichtringen 29 ist jeweils eine Ringnut 26 vorhanden, sodass dadurch zwischen dem ersten und zweiten Dichtring 30, 31 eine erste Ringnut 27 vorhanden ist und zwischen dem zweiten Dichtring 31 und dem dritten Dichtring 32 eine zweite Ringnut 28 vorhanden ist. Bei einer Anordnung des Dichtkolbens 21 innerhalb des Zylinders 13 tritt eine elastische Verformung der Dichtringe 29 zwischen 0,3 mm und 0,05 mm auf, sodass dadurch gemäß der Darstellung in 2 ein Teilbereich der radialen Außenseite 33 der Dichtringe 29 unter einer elastischen Vorspannung auf dem Zylinder 13 aufliegt. Aufgrund dieser elastischen Vorspannung, mit der die Dichtringe 29 an einer Kontaktfläche auf dem Zylinder 13 aufliegen, kann dadurch eine zuverlässige Abdichtung des Arbeitsraums 37 bezüglich der Stellvorrichtung 16, insbesondere auch bei einem geringen Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum 37, gewährleistet werden. Auch bei einer geringen Undichtigkeit nur eines Dichtrings 29 führt dies nicht zum Versagen des Dichtkolbens 21, da dieser in vorteilhafter Weise mehrere Dichtringe 29, nämlich drei Dichtringe 29, aufweist, sodass eine geringfügige Leckage an einem Dichtring 29 durch eine Dichtigkeit eines nachfolgenden Dichtrings 29 wieder aufgehoben und blockiert werden kann. Der Dichtkolben 21 bildet damit einen Dichtungsstopfen 21.
Der in der Druckkammer 12 und damit in dem Arbeitsraum 37 maximal auftretende Druck hängt von dem Durchmesser der Aufnahme 5, das heißt dem Durchmesser der Dehnhülse 9, ab. Bei Dehnspanneinrichtungen 1 mit einem kleineren Durchmesser der Dehnhülse 9 können Drücke zwischen 100 und 5000 bar auftreten und bei hydraulischen Dehnspanneinrichtungen 1 mit einem größeren Durchmesser der Dehnhülse 9, ab beispielsweise 32 mm, beträgt der maximal notwendige Druck zur Fixierung eines Werkzeugs in der Aufnahme 5 ungefähr 200 bis 600 bar. Bei großen Drücken der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum 37 wirken damit auch auf das erste axiale Ende 22 des Dichtkolbens 21 große hydrostatische Druckkräfte. Der gesamte Dichtkolben 21 ist aus einem elastischen Werkstoff, nämlich Polymerkunststoff, ausgebildet. Dies führt zu einer Verkleinerung der axialen Ausdehnung des Dichtkolbens 21 und außerdem aufgrund der Verformung des Dichtkolbens 21 zu einer Vergrößerung der radialen Ausdehnung bzw. dem Außendurchmesser des Dichtkolbens 21 an Bereichen, an welchen der Dichtkolben 21 bisher nicht auf dem Zylinder 13 aufliegt, insbesondere an den Ringnuten 26. In 3 ist somit der Dichtkolben 21 dargestellt bei einem geringen Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum 37. Bei größeren Drücken der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum 37 liegt im Wesentlichen die gesamte radiale Außenseite 33 des Dichtkolbens 21 auf dem Zylinder 13 auf, sodass dadurch in vorteilhafter Weise die Dichtwirkung des Dichtkolbens 21 zusätzlich verbessert ist und im Wesentlichen keine Ringnuten 26 aufgrund der Verformung mehr vorhanden sind. In einem Schnitt an dem Dichtring 29 mit einer Schnittebene 38 senkrecht zu der Längsachse 36 des Dichtkolbens 21 ist der Dichtkolben 21 einteilig und aus einem identischen Werkstoff ausgebildet.
Die Dichtringe 29 sind an der radialen Außenseite 33 konvex gekrümmt ohne Kanten ausgebildet und die Ringnuten 26 sind an der radialen Außenseite 33 konkav gekrümmt ohne Kanten ausgebildet. Dadurch ist die mechanische Belastbarkeit des Dichtkolbens 21 erhöht, weil im Wesentlichen keine Kanten an der radialen Außenseite 33 auftreten, an welcher der Dichtkolben 21 auf dem Zylinder 13 aufliegt. Abplatzungen oder mechanische Ablösungen an End- oder Teilbereichen der Dichtringe 29 können dadurch im Wesentlichen in vorteilhafter Weise vermieden werden.
In 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des einteiligen Dichtkolbens 21 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Dichtkolbens 21 beschrieben. Der Dichtkolben 21 ist in axialer Richtung in einen ersten axialen Abschnitt 24 und einen zweiten axialen Abschnitt 25 unterteilt. Der erst axiale Abschnitt 24 besteht aus einem anderen Werkstoff als der zweite axiale Abschnitt 25. Der erste axiale Abschnitt 24 weist einen kleineren Elastizitätsmodul auf als der zweite axiale Abschnitt 25. Dies wird dadurch erreicht, dass beim Herstellen des Dichtkolbens 21 mittels Spritzgießens ein 2-Komponenten-Spritzgießverfahren angewendet wird. Bei den auf den Dichtkolben 21 wirkenden Druckkräften treten damit an dem ersten axialen Abschnitt 24 größere Verformungen auf als an dem zweiten Abschnitt 25.
In 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des zweiteiligen Dichtkolbens 21 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 4 beschrieben. Im Bereich des zweiten axialen Endes 23 ist ein Teil 35 vorhanden. Das Teil 35 ist steif und weist im Wesentlichen keine elastischen Eigenschaften auf, beispielsweise ist das Teil 35 aus Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet. Bei der Herstellung des Dichtkolbens 21 mittels Spritzgießens wird zunächst das Teil 35 in das Spritzgusswerkzeug eingelegt und anschließend mit thermoplastischem Kunststoff umspritzt. Soweit das Teil 35 bei einem Schnitt an je einem Dichtring 29 mit der Schnittebene 38 senkrecht zu der Längsachse 36 des Dichtkolbens 21 der Dichtkolben nicht berücksichtigt wird ist bei sämtlichen Schnitten der Dichtkolben 21 einteilig und aus einem identischen Werkstoff ausgebildet. Soweit bei dem Schnitt das Teil 35 berücksichtigt wird, sind nur die Schnitte bei den beiden oberen Dichtringen 29 einteilig und aus dem identischen Werkstoff ausgebildet und bei dem Schnitt an dem untersten Dichtring 29 ist der Dichtkolben 21 zweiteilig und aus einem unterschiedlichen Werkstoff ausgebildet. Das Teil 35 weist einen radialen Abstand zu den Ringnuten 26 auf.
In 7 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des einteiligen Dichtkolbens 21 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 4 beschrieben. Die Dichtringe 29 sind in dem in 7 dargestellten Längsschnitt im Wesentlichen dreiecksförmig ausgebildet mit Kanten oder Spitzen an den Enden und die Ringnuten 26 sind im Wesentlichen aus ebenen Teilflächen gebildet.
In 8 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel des einteiligen Dichtkolbens 21 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 7 beschrieben. Der Dichtkolben 21 weist zwei Dichtringe 29 und nur eine Ringnut 26 auf und der radiale Außendurchmesser 34 der beiden Dichtringe 29 ist identisch.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Dehnspanneinrichtung 1 und dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Dichtkolbens 21 wesentliche Vorteile verbunden. Die Dichtkolben 21 können einfach, preiswert und zuverlässig mit Spritzgießen aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt werden. Die Dichtkolben 21 weisen an der radialen Außenseite 33 wenigstens zwei Dichtringe 29 als Dichtlippen 29 auf, sodass dadurch der Dichtkolben 21 in sämtlichen Druckbereichen in dem Arbeitsraum 37, insbesondere auch bei einem geringen Druck und damit einer geringen Verformung des elastischen Dichtkolbens 21, eine zuverlässige Abdichtung des Arbeitsraums 37 in Richtung zu der Stellvorrichtung 16 gewährleistet ist. Auch bei einem Versagen oder einer Undichtigkeit an einem Dichtring 29 führt dies nicht zu einer Undichtigkeit des gesamten Dichtkolbens 21, weil ein nachfolgender Dichtring 29 in der Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit diese abdichtet. Aufgrund der einteiligen Ausbildung des Dichtkolbens 21 ist keine aufwendige Montage der Dichtringe 29 an dem übrigen Dichtkolben 21 notwendig, weil der Dichtkolben 21 zusammen mit den Dichtringen 29 hergestellt wird. Die elastischen Eigenschaften des gesamten Dichtkolbens 21 erhöhen die Dichtheit des Dichtkolbens 21.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1882537 B1 [0004]
DD 95156 A1 [0005]
US 3250542 A [0006]

Claims

Hydraulische 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 (22) 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), dadurch gekennzeichnet, dass an einer radialen Außenseite (33) des Dichtkolbens (21) wenigstens zwei Dichtringe (29) ausgebildet sind und in einem Schnitt an je einem Dichtring (29) mit einer Schnittebene (38) senkrecht zu einer Längsachse (36) des Dichtkolbens (21) der Dichtkolben (21) einteilig und/oder aus einem identischen Werkstoff ausgebildet ist.
Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schnitt, insbesondere in sämtlichen Schnitten, an je einem Dichtring (29), insbesondere an sämtlichen Dichtringen (29), mit einer Schnittebene (38), insbesondere Schnittebenen (38), senkrecht zu der Längsachse (36) des Dichtkolbens (21) der Dichtkolben (21) einteilig und/oder aus einem identischen Werkstoff ausgebildet ist.
Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkolben als ein Vollbauteil ausgebildet ist und/oder keinen Hohlraum aufweist und/oder der Dichtkolben einteilig ausgebildet ist.
Dehnspanneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenseite (22, 23, 33), insbesondere eine radiale Außenseite (33) des Dichtkolbens (21), vorzugsweise vollständig, aus einem identischen, insbesondere nichtmetallischen Werkstoff, ausgebildet ist.
Dehnspanneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkolben (21), insbesondere vollständig, aus einem nichtmetallischen Werkstoff, insbesondere Kunststoff, ausgebildet ist.
Dehnspanneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkolben (21) wenigstens drei Dichtringe (29) umfasst.
Dehnspanneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkolben (21), insbesondere vollständig, aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet ist.
Dehnspanneinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnspanneinrichtung (1) als ein Dehnspannfutter (2) ausgebildet ist und das wenigstens eine bewegbare Spannelement (8) radial innerhalb des Grundkörpers (3) angeordnet ist oder die Dehnspanneinrichtung (1) als ein Dehnspanndom ausgebildet ist und das wenigstens eine bewegbare Spannelement (8) radial außerhalb des Grundkörpers (3) angeordnet ist und/oder die Dehnspanneinrichtung (1) einen Hydraulikkanal (14) umfasst und der Hydraulikkanal (14) die Druckkammer (12) mit dem Arbeitsraum (37) hydraulisch verbindet und/oder die Druckkammer (12) zwischen dem wenigstens einen bewegbaren Spannelement (8) und dem Grundkörper (3) angeordnet ist und/oder das wenigstens eine Spannelement (8) als eine Dehnbuchse (9) ausgebildet ist und/oder die Stellvorrichtung (16) eine Stellschraube (17) umfasst und/oder die Stellvorrichtung (16) einen Übertragungskolben (20) umfasst und/oder die Stellvorrichtung (16) auf einem zweiten axialen Ende (23) des Dichtkolbens (21) aufliegt.
Verfahren zur Herstellung eines Dichtkolbens (21) für eine Dehnspanneinrichtung (1), insbesondere eine Dehnspanneinrichtung (1) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: – Einführen von Kunststoff in ein Spritzgusswerkzeug, – Erhärten des Kunststoffes in dem Spritzgusswerkzeug, – Öffnen des Spritzgusswerkzeuges, – Entfernen des Dichtkolbens (21) aus dem geöffneten Spritzgusswerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkolben (21) dahingehend hergestellt wird, dass an einer radialen Außenseite (33) des Dichtkolbens (21) wenigstens zwei Dichtringe (29) ausgebildet sind und in einem Schnitt an je einem Dichtring (29) mit einer Schnittebene (38) senkrecht zu einer Längsachse (36) des Dichtkolbens (21) der Dichtkolben (21) einteilig und/oder aus einem identischen Werkstoff ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkolben (21) dahingehend hergestellt wird, dass der Dichtkolben (21) gemäß wenigstens eines Merkmales bezüglich des Dichtkolbens (21) in den Ansprüchen 1 bis 8 ausgebildet ist.