DE1804857B2 - Vorrichtung zur klemmung einer axial verschiebbaren kolben stange - Google Patents

Vorrichtung zur klemmung einer axial verschiebbaren kolben stange

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DE1804857B2 DE19681804857 DE1804857A DE1804857B2 DE 1804857 B2 DE1804857 B2 DE 1804857B2 DE 19681804857 DE19681804857 DE 19681804857 DE 1804857 A DE1804857 A DE 1804857A DE 1804857 B2 DE1804857 B2 DE 1804857B2
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Description

ι 2
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zugeordnet, wobei jeweils zwei des letzteren mit ab-Klemmung einer axial verschiebbaren Kolbenstange gewandtem Konus einander gegenüberliegen und m einem ortsfesten Gehäuse, durch das die Kolben- mittels einer dazwischen angeordneten Druckfeder in stange abgedichtet hindurchgeführt ist und in dem Spannrichtung vorgespannt sind, so daß die Spreiiteine längsgeschlitzte KJemmhülse sowie ein ver- 5 ringe mit konischer Innenfläche nach außen gegen schiebbarer Kolben mit einander gegenüberliegenden den Walzenmantel gedrückt werden. Zum Lösen der Konusflächen angeordnet sind, und mit einem Druck- Spannwirkung werden zwischen den SpreLringen mit •nittelanschluß am Gehäuse zur Beaufschlagung des Außenkonus vorgesehene axial aufweitbare Ring-Kolbens gegen die Kraft einer an der anderen Seite kammern entgegen der Wirkung der Druckfedern mit des Kolbens anliegenden Druckfeder. io unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit be-
Durch das ältere deutsche Patent 1 576 097 ist be- aufschlagt. Damit sich die äußeren Spreizringe an
reits eine hydraulisch';· betätigte und mechanisch den Innenumfang des Walzenmantels anlegen bzw.
wirkende Klemmvorrichtung für eine Kolbenstange bei hydraulischer Beseitigung der Spannwirkung von
innerhalb eines Hydrozylinders der vorgenannten Art diesem lösen können, muß zwischen den Abstands-
vorgeschlagen worden, weiche die Kolbenstange an 15 haltern und äußeren Spreizringen ein axiales Spiel
jeder beliebigen Stelle ihres Hubes innerhalb des Zy- vorhanden sein, so daß auch hier keine Sicherung des
linders dadurch klemmt, daß entweder der Kolben zu spannenden Walzenmantels gegen axialen Versatz
oder die mit d&esem zusammenwirkende Klemmhülse vorhanden ist.
durch hydraulische Steuerung zueinander relativ ver- Zum Klemmen eines Pressen-Querhauptes oder schoben werden und sich die Klemmhülse auf Grund ao anderer Maschinenteile an Säulenführungen sind der bei der Relatiwerschiebung der Konusflächen ferner radial wirkende Klemmvorrichtungen in Form entstehenden Spreizkraft an die Zylinderinnenwand einer elastisch verengbaren metallischen Hülse oder anlegt. Da der Kolben nicht nur zur Betätigung der in Form eines pneumatischen Polsters mit daran be-Klemmhülse sondern gleichzeitig auch zum Ver- festigten Klemmt igmenten bekannt (USA.-Patentschieben der Kolbenstange dient, muß die Klemm- 25 schrift 3 079 789 und schweizerische Patentschrift vorrichtung von vornherein innerhalb des eigent- 333 634). Diese Klemmvorrichtungen sind jedoch liehen Zylinders zum Bewegen der Kolbenstange nur bei kurzzeitiger Klemmung wirtschaftlich anuntergebracht sr.in. Ein nachträglicher Anbau un- wendbar, weil anderenfalls dauernd eine Hydraulikabhängig von der Art der Kolbenstange und deren pumpe oder ein Verdichter für die aufzubringende Antriebs ist nicht möglich. 30 Klemmkraft zu betreiben wäre, wenn man davon ab-
Es ist eine Spannzange für Drehbänke bekannt sieht, daß keine Sicherheitswirkung gegeben ist und
(Buch von D. H. Bruins, »Werkzeugmaschine«, die Dichtungen und Rohrleitungen des Systems
Teubnersche Verlagsgesellschaft, Leipzig 1948. dauernd beansprucht sind.
S. 116), die mit dem dickeren Konusende an einjr Aufgabe der Erfindung ist die zentrische Klein·· Uberwurfmuffer der Spindel anliegt. Wenn durch 35 mung der Kolbenstange eines hydraulischen Stell--Verschieben einer mit Innenkonus versehenen Zylinders, bei deren Einsetzen unJ Lösen die Kolben·■ Zwischenhülse eine Spannkraft ausgeübt wird, so stange ohne seitlichen Versatz bleibt und insbesondere wirkt diese Spannkraft im Bereich geringer Konus- jeglicher Axialschub beseitigt ist. Die Lösung dieser Wandstärken der Spannzange schneller auf das za Aufgabe besteht bei einer Vorrichtung der eingangs spannende Werkstück ein, und in diesem Bereich er- 40 bezeichneten Art erfindungsgemäß darin, daß der miit folgt eine stärkere (elastische) Materialverformung Innenkonus versehene Kolben durch die am Gehäuse und somit auch eine größere Längsdehnung als in abgestützte Druckfeder in Richtung auf die an ihrem den Bereichen dickerer Konuswandstärken. Diese stärkeren Ende mittels eines nicht geschlitzten Außen-Unterschiedlichen Längsdehnungen übertragen sich bundes im Gehäuse axial festgelegte Klemmhülsc auf das zu spannende Werkstück und bewirken dort 45 vorgespannt ist, deren die Kolbenstange aufnehmende einen geringen, allerdings merklichen Axialversatz in Innenbohrung in Richtung abnehmender Konusder Richtung, in der die Spannzange eine Aus- Wandstärken zunehmend derart aufgeweitet ist, dehnungsmöglichkeit besitzt. Die gleichen Vorgänge diß die Klemmung und das Lösen der Klemtreten bei einem anderen bekannten Spannfutter auf mung der Kolbenstange über die Klemmhülsen-(USA.-Patentschrift 2 466 651), bei dem die Spann- so länge im wesentlichen gleichmäßig und ohne Axialrange mit ihrem dem Konus abgewandten Ende versatz erfolgt.
durch Einschrauben in das Spannfuttergehäuse fest- Diese Maßnahmen führen zu besonderen Vorgelegt ist. Grundsätzlich besitzt der Konus der be- teilen bei der Klemmung einer axial verschiebbaren kannten Spannzangen eine relativ steile Steigung, um Kolbenstange, die als Träger eines in der Höhe verSelbsthemmung zu vermeiden. Die steile Steigung 55 stellbaren Werkzeuges z. B. beim elektroerosiven führt andererseits dazu, daß die Konuslänge und Metallabtrag dient. Dabei kommt es darauf an, daß damit die Spannlänge auf einen relativ kleinen die Kolbenstange nach feinfühliger Höhenzustellung axialen Abschnitt beschränkt bleibt, innerhalb des- des Werkzeuges geklemmt wird und durch den sen die gesamte Spannkraft mit entsprechend hoher Klemmvorgang oder durch das Lösen der Klemmung Flächenpressung auf das Werkstück zu Ubertra- βο kein Axialschub entsteht, also auch kleinste Bewegungen ist. gen in der Größenordnung von 0,01 mm vermieden
Bei einer bekannten Vorrichtung zum Spannen werden. Da bei längerem Kolbenstangenweg die
rohrförmigen Walzenmantels auf einer Spindel Klemmung auch an solchen Abschnitten stattfindet,
(deutsches Gebrauchsmuster 1 881 534) sind mehrere die zuvor innerhalb des Stellzylinders mit Hydraulik-
Spreizringe mit konischer Innenfläche über Ab- 6$ öl in Berührung standen, also geschmiert sind, muß
standshalter und Sicherungsringe axial auf der Spin- die aufzubringende Klemmkraft über eine große
del festgelegt, Jedem Spreizring mit konischer Innen- Fläche verteilt werden, die bei einer erfindungsgemäß
fläche ist ein Spreizring mit konischer Außenfläche ausgebildeten Ktemmhillse vorgesehen werden kann.
3 4
Die Verteilung der Klemmkraft über eine größere findung die Klemmhülse aus rohrförmigen! Hart-Klemmhülsenlänge führt zu dem Vorteil, daß die gewebe oder Hartpapier gefertigt ist.
Flächenpressung der Klemmhülse und der Kolben- Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstanstange in tragbaren Grenzen bleibt und dadurch des ist nachfolgend an Hand der Zeichnung erbleibende Verformungen auf der Oberfläche der 5 läutert.
Kolbenstange vermieden werden, deren Umfang ja Fig, 1 zeigt die erfindungsgemäße Klemmvorrich-
sowohl in der Klemmvorrichtung als auch in dem tung in einem Axialschnitt;
Stellzylinder gegenüber den jeweils wirkenden hy- F i g, 2, 3 und 4 zeigen die erfindungsgemäße draulischen Stell- bzw. Klemmdrücken abzudichten Klemmhiilse in der Ansicht, im Längsschnitt bzw. in ist. Die ermöglichte größere Länge der Klemmhülse io einer Draufsicht, vom Konusende bar gesehen,
gestattet andererseits die Anwendung geringer Konus- Gemäß F i g. 1 ist in einem aus Boden 1, Zylindersteigungen, bei denen noch Selbsthemmung gewähr- teil 2 und Deckel 3 bestehenden Gehäuse eine in leistet ist, so daß außer der Sicherheitswirkung auf Richtung des Pfeiles S axial verschiebbare Kolben-Grund der über den Gegenkonus wirkenden Feder stange 4 geführt. Der Antrieb der Kolbenstange ereine zusätzliche Sicherheit gegeben ist, um bei Zu- 15 folgt über einen Kolben 6, der in einem feststehenden sammenbruch des Hydraulikdruckes in jedem Fall beidseitig beaufschlagbaren Hydraulikzylinder aneine Beschädigung der an der Kolbenstange be- geordnet ist. In einer Senkung des Zylinderieils 2 ist festigten empfindlichen Werkzeuge oder des zu be- koaxial zur Kolbenstanfc·. 4 eine Klemmhülse 8 mit arbeitenden Werkstückes zu vermeiden. Außenkonus eingesetzt, irittels eines Gewinde-Wenn sich der Gegenkonusteil von unten auf die 20 ringes 9 darin fest verspannt und durch eine Schraube mit ihrem oberen Außenbund axial festgelegte gegen Verdrehen gesichert. Auf der Kolbenstange 4 Klemmhülse aufschiebt, wird die ihrem unteren Ende sitzt ferner ein gegen Kolbenstange und Gehäuse abzu in der Innenbohrung konisch oder in einem zu gedichteter als Kolben wirkender Gegenkonusteil 10, berechnenden Kurvenverlauf aufgeweitete Klemm- der eine der Klemmhülse entsprechende konische hülse während des Klemmhubes an den Bereichen 25 Innenfläche aufweist. Zwischen der Klemmhülse 8, geringer Wandstärke zunächst nur wenig verbogen, dem Gegenkonusteil 10 und dem Zylinder 2 ist ein chne daß sie schon an der Kolbenstange anliegt. Erst Druckmittelkanal 11 vorgesehen. Bei Beaufschlagung wenn die Klemmkraft auch im Bereich größerer des Kanals 11 wird der Gegenkonusteil 10 gegen eine Wandstärken der Klemmhülse Werte annimmt, bei aus Tellerfedern zusammengesetzte Druckfeder 12 gedenen auch dort eins Klemmung erfolgt, legen sich 30 drückt, so daß die Kolbenstange zur Ausführung von die Bereiche geringerer Wandstärke an der Kolben- Axialbewegungen frei ist. Sobald der Druck im stange an. Bei vorgegebener Klemmkraft wird die Kanal 11 einen vorbestimmten Wert unterscheidet auf Grund Radialklemmung und Radialverformung oder ganz abgeschaltet wird, erfolgt in sehr kurzer entstehende Längsdehnun^ des Hülsenmaterials durch Zeit eine feste Klemmung der Kolbenstange 4 in dem entsprechende Formgebung so kompensiert, daß 35 ortsfest, angeordneten Gehäuse 1, 2, 3.
keine sich in Axialbewegung der Kolbenstange aus- Die Bedingung eines ohne Axialversatz vor sich wirkende Kraftkomponente entsteht. gehenden Klemm- und Lösevorganges wird unter Die Erfindung ist dadurch weitergebildet, daß die anderem bii Kolbenstangen gestellt, die als Werk-Innenbohrung der Klemmhülse an der Seite des zeugträger in Präzisionsmaschinen dienen, beispiels-Außenbundes eine Ansenkung aufweist, deren Durch- 40 weise als Elektrodenhalter beim '.lektrischen Metallmesser und Tiefe die Wandstärke bzw. Festigkeit der abtrag durch Funkenerosion oder elektrochemischen Klemmhülse im Obergangsbereich zum Außenbund Metallabtrag. Bei diesen Arbeitsverfahren wird die etwa den Werten der sich anschließenden Wand- Elektrode in einem äußerst geringen Abstand zum stärken kontinuierlich anpaßt. Dadurch ergeben sich Werkstück gehalten. Vor Beginn der Bearbeitung über die für den Klemmvorgang aktive Klemm- 45 wird die Elektrode aus der Rüststellung bis auf diesen hülsenlänge stet'pe Material- und Kräfteverhältnisse, geringen Abstand vorgeschoben und nach Abschluß die in Verbindung mii der aufgeweiteten Innen- der Bearbeitung oder in einer Bearbeitungspause bohrung den erwünschten gleichmäßigen Klemm- wieder in die Rüststellung oder in eine andere Vorgang begünstigen. Auf Grund dieser Ausbildung Zwischenstellung zurückgezogen. Obwohl die vei lagert sich auch die Einspannstelle jedes Segmen- 50 Arbeitsstellung des Werkzeuges vorzugsweise hytes der Klemmhülse radial auswärts, so daß beim draulisch in einem geschlossenen Regelkreis durch Aufschieben des Gegenkonus die Klemmsegmente um Servoventil unter Beachtung der fortlaufend abdiese Einspannstelle schwenken und sich mit noch genommenen elektrischen Meßwerte an der Funkengrößerer Sicherheit über die gesamte Länge ihrer strecke nachgeregelt werden kann, kommt e3 vor, daß Innenflächen gleichzeitig an die Kolbenstange an- 55 die Bearbeitung eines Werkstückes bei einer bestimmlcgen. Außerdem ermöglicht die Gegenbohrung, ten feinfühlig eingeregelten Tiefenstellung weiter-Längsschlitze über die gesamte Länge der Klemm- geführt werden soll. In dieser Thfenstellung muß segmente vorzusehen. eine Klemmung ohne axialen Versatz ermöglicht wer-Es ist zweckmäßig, wenn auf dem Konus der den. Außerdem ist es erwünscht, daß beispielsweise Klemmhiilse in regelmäßigen Abständen Axial- und 60 bei Ausfal1 der Stromversorgung der Werkzeugschub Radialnuten vorgesehen sind, die einen unbehinder- sofort stillgesetzt und die Elektrode in dieser Stellung ten ölablauf während des Klemmvorganges gewähr- fixiert wird, damit weder Werkstück noch Werkzeug leisten. durch eine ungeregelte Anstellbewegung Schaden er-
Unter Berücksichtigung der Tittsache, daß die leiden.
Kolbenstange geschmiert ist und die Klemmvorrichtung 63 Die in F i g. 2, 3 und 4 als Beispiel gezeigte Klemmmit Hydrauliköl beaufschlagt wird, werden dennoch hülse 8 besitzt einen Außenbund 15, mit dem sie in besonders günstige Klemm- bzw, Reibungswerte er- dem Zylinderteil 2 eingespannt wird. Der Außenreicht, wenn gemliß einem weiteren Vorschlag der Er- bund 15 enthält eine Ringnut 16 zur Aufnahme einer
Dichtung, urti den mit Ol gefüllten ZylinderraUffl 11 nach oben hin abzuschließen. Eine weitere Abdichtung an der Innenseite der Klemmhtilse zur Kolbenstange 4 hin erfolgt durch eine in eine An-Senkung it einzusetzende Dichtung. Im Anschluß 13 S verjüngt sich der abgesetzte Außetidurchttiesser der KlemmhUlse 8 allmählich bis zum anderen Ende, so daß die konische Form entsteht. Gemäß P i g. 4 sind beim gezeigten Beispiel drei Längsschlitze 18 in regelmäßigen Abständen Über den Konusumfang ver- ie teilt vorgesehen. Außerdem sind am Außenumfang Längsnuten 19 und Radialnuten 2D in regelmäßiger Anordnung eingearbeitet, die einen unbehinderten ölablauf während des Klemmvorganges gewährleisten, ti
Die Längsbohrung der KlemmhUlse 8 verläuft von der Absenkung aus zunächst über einen Bereich 21 zylindrisch und weitet sich dann im Bereich 22 allmählich nach unten, d. h. in Richtung geringerer durch die Konusform bedingter Wandstärken auf. i» Die Größe dieser Aufweitung beträgt beim gezeigten Ausfuhrungsbeispiel unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften und der erforderlichen endgültigen Klemmkraft nicht mehr als etwa 2 Minuten (Kegelwinkel t/2). Selbstverständlich können andere Werte für diesen Winkel oder ein Steigungsverlauf mit veränderlichem Winkel notwendig werden, falls die Klemmhülse andere Wandstärken oder das Hülsenmaterial andere Dehnungseigenschaften unter dem Hinfluß der Pressung aufweist.
Die im Bereich des Außenbundes IS befindliche Ansenkung 1? dient auch dem Zweck, die Wandstärke in dem oberen Bereich 22 der KlemmhUlse, dort wo sich die zylindrische Innenfläche befindet und der Übergang 23 in den fest eingespannten Bund vorliegt, so weit zu verringern, daß auch dort beim Betätigen der Klemmung durch Aufschieben des Grgenfconusteils 10 die gleichen Klemmkräfte an der Kolbenstange 4 wirksam werden, wie an anderen Stellen des Innenutnfangs der Klemmhülse.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Klemmung einer axial verschiebbaren Kolbenstange in einem ortsfesten1 Gehäuse, durch das die Kolbenstange abgedichtet htndurchgefUhrt ist und in dem eine längsgeschlitzte KlemmhUlse sowie ein verschiebbarer Kolben mit einander gegenüberliegenden Konusflächen angeordnet sind, und mit einem Öruekmittelanschluß am Gehäuse zur Beaufschlagung des Kolhens gegen die Kraft einer an der anderen Seite des Kolbens anliegenden Druckfeder, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Innenkonus versehene Kolben (10) durch die am Gehäuse (1, 2) abgestützte Druckfeder (12) in Richtung auf die an ihrem stärkeren finde mittels eines nicht geschlitzten Außenbundes (IS) im Gehäuse axial festgelegte KlemmhUlse (8) vorgespannt ist. deren die Kolbenstange (4) aufnehmende Innenbohrung (21, 22) in Richtung abnehmender Konuswandstärken zunehmend derart aufgeweitet ist. daß die Klemmung und das Lösen der Klemmung der Kolbenstange Über die Klemmhülsenlänge im wesentlichen gleichmäßig und ohne Axialversatz erfolgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tnnenbohrung der Klemrnhülse (8) an der Seite des Außenbundes (15) eine Ansenkung (It) aufweist, deren Durchmesser und Tiefe die Wandstärke bzw. Festigkeit der KlemmhUlse im Ubergangsbereich (23) zum Außenbund etwa den Werten der sich anschließenden Wandstärken kontinuierlich anpaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Konus der Klemmhulse (8) in regelmäßigen Abständen Axial- und Radialnuten (19. 20) vorgesehen sind.
4. Vorrichtimg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die KletnrnhUlse (8) aas rohrförmigem Hartgewebe oder Hartpapier gefertigt ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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