DE1913481A1

DE1913481A1 - Hydraulische Einspannvorrichtung

Info

Publication number: DE1913481A1
Application number: DE19691913481
Authority: DE
Inventors: Mix Joseph Edward; Cox John Robert
Original assignee: BALAS COLLET CO
Current assignee: BALAS COLLET CO
Priority date: 1968-05-16
Filing date: 1969-03-17
Publication date: 1969-11-20
Also published as: NL6904969A; FR2008624A1; CH498686A; US3516681A; GB1208555A

Description

"Hydraulische Einspannvorrichtung"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf hydraulische Spannvorrichtungen und Wellen zum Einspannen eines Werkstückes oder Werkzeuges, und genauer gesagt auf eine Spannoder Haltevorrichtung von der Art, bei der ein Druck auf öl oder Fett ausgeübt wird, das in einer ringförmigen Kammer eingeschlossen ist, um eine verhältnismässig dünne Wand der Kammer in Spanneingriff an einem Werkstück, Werkzeug oder dergleichen zu bringen.

Vorrichtungen dieser Art sind füi" das Festhalten der verschiedensten Werkstücke für Werkzeugmaschinen wie z.B. Bohrmaschinen und Drehbänken verwendet worden. Diese Vorrichtungen hängen von dem hydraulischen Druck ab, der hinter der dünnen Wand erzeugt wird und die dünne Wand nach außen in Berührung mit einer Bohrung in ei.neni Werkstück oder Werkzeug drückt oder nach innen in Berührung mit einer zylindrischen äusseren Fläche des Werkstückes oder des Werkzeuges drückt. Diese hydraulischen Spannvorrichtungen enthalten für gewöhnlich ein geschlossenes System, das mit einem schweren Fett oder Öl gefüllt worden ist, das nicht komprimierbar ist. Mechanische Mittel, wie z.B. mit Gewinde versehene Kolben, sind vorgesehen, um einen Druck auf Patentanwälte Dipl.-jng. Martin Licht, DipI.-Wirtsch.-lng. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

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das Druckmittel auszuüben und dadurch die dünne Wand mit einem Druck zu beaufschlagen und in Berührung mit dein Werkstück oder Werkzeug zu drücken. Es sind für Versuche, Leckverluste des Öls odex· des Fettes aus diesen Druckkammern zu vermeiden, verschiedene Vorschläge gemacht worden." Trotzdem können gelegentlich einige Leckverluste auftreten, insbesondere, wenn das Werkzeug oder Werkstück eingebaut worden ist und eine gewisse Zeit hindurch unbetätigt geblieben ist. ¥erm die die Maschine.bedienende Person den Leckverlust und die sich daraus ergebende Lockerung des Sitzes zwischen der Spannvorrichtung und dem Werkstück oder Werkzeug nicht bemerkt, oder wenn die Bedienungsperson es versäumt, den festen Sitz zu überprüfen, kann das werkzeug oder Werkstück wegen des Schlupfes zwischen ihm und der hydraulischen Spannvorrichtung beschädigt werden.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher in der Schaffung einer hydraulischen .Spannvorrichtung oder Welle, die eine Einrichtung zur Anzeige eines Druckausfalles oder -Verlustes aufweist. Ferner soll erfindungsgeuiäß eine hydraulische Spannvorrichtung mit einer für die Beuienungsperson sichtbaren Einrichtung versehen werden,'die der Bedienungsperson anzeigt, daß ein Leckverlust in der hydraulischen Anlage aufgetreten ist. Ferner soll erfindungsgemäß eine hydraulische Spannvorrichtung geschaffen werden, bei der eine sichtbare Anzeigevorrichtung vorgesehen it>t, die der Bedienungsperson anzeigt, daß der hydraulischen Anlage ein zusätzlicher Druck zugeführt werden muß, um einen festen Sitz zwischen der Spaniivorrichtting und dem werkstück oder der Werkzeugmaschine zu gewährleisten.

^ Die Erfindung schlägt eine hydraulische Spannvorrichtung ""^ oder Welle vor, die einen dünnen ¥andteil aufweist, die durch ο Beaufschlagung mit hydraulischem Druck in Spanneingriff an ein <j Werkstück oder ein Werkzeug gedruckt wird. Der hydraulische Druck wird in einer Druckkaiaer erzeugt, die eine Druckajizexgevorrieh-

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tung umfasst, welche gegen den Druck in der Kammer federnd vorgespannt ist.

Die oben genannten und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung eines Äusführungsbeispieles hervor, das in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht ist, in denen

Figur 1 eine Längsschnittansicht entlang der durch die Linie i-i in Figur 2 gebildeten Ebene ist, die eine Spannvorrichtung zum Einspannen eines zylindrischen Werkzeuges oder Werkstückes darstellt, die die vorliegende Erfindung enthält,

Figur 2 eine teilweise als Schnitt dargestellte Seitenrissansicht entlang der durch die Linie 2-2 in Figur i bestimmten Ebene ist,

Figur 3 eine Teilschnittansicht entlang der durch die Linie 3-3 An Figur 2 bestimmten Ebene ist, in der die Druckanzeige-Vorrichtung in der Stellung gezeigt ist, die sie bei geringem Druck einnimmt, und

Figur k eine der Figur 5 ähnliche Schnittensicht ist, in der die Druckanzeigevorriehtung in der Stellung gezeigt ist, die sie bei hohem Druck einnimmt.

In den Zeichnungen ist mit der Bezugszahl i der Körper der Spannvorrichtung bezeichnet, der mit einem Flanschte!1 2 versehen ist, »it dem die Spannvorrichtung an einer Werkzeugmaschine (nicht gezeigt) befestigt werden kann. Der Körper 1 ist mit einer zylindrischen Bohrung 3 ausgebildet, und eine Buchse k ist in.T-ätoti Körper durch Preßsitz in der Bohrung 5 eingesetzt. Die Buchse 4 weist einen Endflanschteil 5, einen verhältnismässig starken zylindrischen Wand teil 6, einen ve !'dickten, aus seren Endteil 7 und einen verhältnismässig dünnen, elastischen Spannteil 8 zwischen dem starken Wandteil 6 und dem verdickten äusseren Endteil 7 auf, Dieser Spann- oder Greifteil 8 bildet zusammen mit dem Wandteil 6 und dem Endteil 7 der Buchse k auf der äusseren Fläche der Buchse h"..eine ümfangsnut 9, die, wenn die

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Buchse 4 in den Körper 1 eingesetzt ist, mit der Bohrung 3 eine ringförmige Druckkammer 11 bildet.

Der starke Wändteil 6 der Buchse-"4"ist an seiner Außenfläche 12 mit einer Ringnut 15 ausgebildet, die einen 0-Ring 14 enthält» Die äußere Fläche 15 des verdickten äußeren Endteües 7 ist ebenfalls mit einer ringförmigen Rut 16 ausgebildet, die eine;; (MUng 17 enthält. Die Ö-Ringe 14 und 17 gewährleisten eine druckmitteldiehte Abdichtung zwischen der Büchse k und der zylindrischen Bohrung 5. Schrauben 18 verlaufen durch den Flansch 5 in den Körper 1 und helfen, die Buchse 4 in ihrer Stellung in der Bohrung 3 zu befestigen.

Die Drückkammer 11 kann mit öl, Fett oder einem ähnlichen Druckmittel durchweinen radialen Durchgang 19 in dem Flansch 2 gefülü~we*d§n_# Der radiale Dnreligafig 19 steht in Verbindung mit einem Querdurchgang 21, dessen Fünjrtijsn^

läutert wird^4iß4jmit einem Fülloch 22, das mit etneiTTerschlüß-stapi^iL_2L>-verseheri ist. 0erKoYpWi der SpannVerrichtüng ist mit radialen Durchgängen 24 und 25 ausgebildet, die kauinier 11 verlaufen und nach außen in ÜDOrläüir&chern 26 ^^ münden. Die überlauf löcher 26 und 27 sind durch: Verschlüßs topfen 28 und 29 verschlössen und durch 0-Ringe Jl bzw. 32 abgedichtet.

Der Qüer-dürchgang 21, der durch den Flansch 2 verläuft, ist an seinen Enden 53 und 34 mit Gewinde versehen (siehe Figur 2). Ein Sciiraübteil 35 ist In das Ende-3^3 des Querdurchganges 21 eingeschraubt. Das Schraubteil 35 dient dazu, an dem äusseren Ende eines Kolbens 56 anzugreifen, der in dem Querdurchgang 21 verschiebbar sitzt. Eine Ivut 38 enthält eine O-Ring-Dichtung 39, und ein Anschlag 42 steht von dem inneren Ende des Kolbens 36 ab. Eine Druckverstellsehraube k3 mit einem Sechskant-Inbuskopf kk ist in das andere Ende 34 des ^uerdurchganges 21 eingeschraubt. Die Schräutie 43 greift mit ihrem inneren Ende an einem Kolben 45 an, der in dem Querdurchgang 21 verschiebbar sitzt, und ein O-Eing 47 ist in einer Nut 46 in Nähe des inneren Endes 48 des Kolbens 45 enthalten.

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Ein weiterer radialer Durchgang 49 ist in dem Flansch 2 ausgebildet und verläuft von der Druckkammer 11 durch den Flansch 2 hindurch. Der radiale Durchgang 49 ist bei 51 erweitert und mit einer Gewindebuchse oder einem Führungsteil 52 versehen. Eine Druckanzeigevorrichtung, die allgemein mit 53 bezeichnet ist, ist- in dem Durchgang 49 angeordnet.

Die Druckanzeigevorrichtung 53 umfasst einen Kolben 54, der ein Kopfende 55 aufweist, das in dem Teil 56 mit verringertem Durchmesser des Kanals 49 angeordnet ist. Der Kolben 54 ist mit einer O-Eingdichtung 58 versehen, die in einer Nut 57 enthalten ist, um den Durchgang von Öl oder Fett an der Dichtung 58 vorbei zu verhindern. An dem Kolben 54 ist ein erweiterter Schulterteil 59 ausgebildet, der in dem Teil 51 mit größerem Durchmesser des Kanals 49 sitzt. Die Schulter 59 isjLjjü demjjeil 51 mit erweitertem Durchmesser des Kanals-49 frei bewegbarT^Von— ffe*=, sVhülireT^L^verläuftjLa^ej^djyti Kolben 54 entgegengesetzter Richtung ein StierteTl 6l. "wei Delleville-Fedej;se_hßj.:ben^£i sind auf dem Stielteil"6l angeoid'ne'tT^Ein^S^raubbuchsenteil^^J-st^ in den-JiewlnSeteil 52 des Kanals 49 eingeschraubt, und der Stiel j5jL—der AnzeigevoirficEtting 53 verläuft durch eine zylindrische Bohrung 64 der Buchse 63, wie es deutlich in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist. Wenngleich die vorliegende Erfindung mit Belleville-Scheiben als Vorspannmittel in der Druckanzeigevorrichtung 53 besehrieben ist, sei darauf hingewiesen, daß auch andere Federn, wie z.B. eine Schraubenfeder, verwendet werden könnte, wenn dies erwünscht wäre.

Für den Betrieb der Spannvorrichtung weden die Versehlußstopfen 28 und 29 und die ihnen zugeordneten O-Ringe .31 und aus den Überlauflöchern 26 und 27 herausgenommen. Das Schraubteil 35 wird in das Ende 33 des ,merdurchganges 21 eingeschraubt, bis der Anschlag 42 an dem Kolben 36 mit dem radialen Durchgang 19 fluchtet. Die Druckschraube 43 wird teilweise in das Ende des Querdurchganges 21 eingeschraubt. DeJ? Stopfen 23 wird aus dem Fülloeh22'herausgenommen, das dann durch ein geeignetes

Anschlußstück und ein Rohr oder einen Schlauen (nicht gezeigt) an eine Quelle für Öl, Fett oder ein sonstiges Druckmittel angeschlossen wird. Dieses Druckmittel wird dann in den radialen Durchgang 19, die Druckkammer 11, den Querdurchgang 21 und den radialen Durchgang 49 geduckt, bis alle Durchgänge und Kammern vollständig gefüllt sind und das überschüssige Druckmittel aus den Überlauflöchern 2b und 27 herausfliesst. Wenn das Füllen der Anlage beendet worden ist, werden die Verschlußstopfen 28 und 29 mit den O-Ringen 31 und 32 in die Überlauflöcher 2b bzw. 27 eingeschraubt und der Verschlußstopfen 23 wird in das Füllloch 22 eingeschraubt, wodurch die An^ge dicht verschlossen wird.

Ein Werkstück oder werkzeug (nicht geneigt) wird in der zylindrischen Bohrung 65 der Hülse ¹I angeordnet. Sodann wird das Öl oder Fett in der Druckkammer 11 durch Einschrauben der Druckschraube 43 in den Querdurcligung 21 unter Druck gesetzt, indem das Druckmittel in dem Durchgang 21 durch den Kolben 45 unter JDrutjlfgesetzt wtrdT Mit die sera Druck wird der dünne Spannteil 8 -·' der Buchse k beaufschlagt, so daß dieser sieh an dem Werkstück oder Werkzeug äEammenzieht und das Werkstück oder Werkzeug fest ergreift. Gleichzeitig wird das Ende 55 des Kolbens 54 der Anzeigevorrichtung 53 mit dem Druck in der Spannvorrichtung beaufschlagt, um den Kolben gegen den federnden Wiferstand der Beilevillescheiben 62 nach außen zu bewegen. Diese Bewegung des Kolbens 54 nach außen (in Figur 3 nach links) bewirkt, daß das Ende 66 des Stielteiles bl aus der Fläche des Flansches 2 heraus bewegt wird, wie es in Figur k gezeigt ist. Solange der in der Anlage herrschende Druck ausreicht, um die Belleville-Scheiben ö2 zusammenzudrücken, bleibt der Endteil 66 des Stieles außerhalb des Flansches 2, wodurch der Bedienungsperson sichtbar angezeigt wird, daß in der Anlage ein ausreichender Druck besteht, durch den das Werkstück festgehalten wird. ' ■' -'ι

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Wenn der Druck in der Anlage abnimmt, bewegen die zusammengedrückten Bellville-Scheiben^ die einen nach innen gerichteten Druck auf die Schulter 59 der Anzeigevorrichtung ausüben, diese nach rechts in der Ansicht der Zeichnung, wodurch der für die Bedienungsperson sichtbare Teil des Endes 66 des Stieles 6i kleiner wird und der Bedienungsperson dadurch angezeigt wird, daß eine Erhöhung des Druckes in der Anlage erforderlich ist, um den gewünschten Spanheingriff an -dem-Werkzeug oder Werkstück aufrechtzuerhalten.

Erforderlichenfalls kann der Stiel 6l mit Farbe oder in sonstiger Weise gekennzeichnet werden, wie es bei 67 angedeutet ist, um der Bedienungsperson der Maschine leichter und genauer das Vorhandensein oder das NichtVorhandensein eines angemessenen Druckes in der Anlage anzuzeigen. Wenn die Markierung b7 für die Bedienungsperson nicht sichtbar is-t^oder wenn der Stiel 61 vollständig in den Plansch 2 eingezogen isifr^felLi^ lfie"⁼"""~^t_-~ Bedienungsperson, daß der Druck in der Anlage gefallen ist Und daß sie vor Betätigung der Werkzeugmaschine eine neue Drückeinstellung vornehmen muß.

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Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf eine __.__

Spannvorrichtung beschrieben worden, die die Außenfläche des Werkzeuges öder Werkstückes ergreift. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung ebensogut bei einer Spannvorrichtung öder einer Welle venreudet werden könnte, die dazu bestimmtjLSt, in der jjoürüng eines Werkstückes eingespannt zu werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht deutlich hervor, daß die'hydraulische- Spannvorrichtung oder Welle gemäß der vorliegenden Erfindung die Schwierigkeiten der Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik überwindet, und daß ferner zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne den durch die nachfolgenden Ansprüche umrisseneE Rahmen- der Erfindung zu verlassen.

Claims

PATENTANWÄLTE DipUng. MARTTN LICHT

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN O Dr. R E I N H O L D S C H M I D T

8 MÖNCHEN 2 ■ THERESIENSTRASSE 33 ^Q

Dipl.-Wirtsch.-lng. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

BALASCOLLETCOMPAKT München,den I₇. März 1₉6₉

Cleveland, Ohio

East 1557 Street 27th ihrZe,d,er, . cwz,!*.* '

V. St. A. /De

Patentanmeldung: "Hydraulische Einspannvorrichtung"

PATENTANSPRÜCHE

Hydraulis ehe Spannvorrichtung, gekennzeichnet durch eiiieii Körper (l) und eine ein Werkstück ergreifende Hülse (k)_t die teleskopartig ineinandersitzen und zwischen sich eine Druck— kammer (ll) bilden, die mit einem nicht komprimierbaren Druckmittel gefüllt werden kann, einen ersten zu der Druckkammer (il) führenden Durchgang (l9, 21) durch den Körper (i), in dem Durchgang (21) angeordnete Mittel (35, 56, ^3, ^5)» durch die in der Kammer ein Druck aufgebaut wird, einen zweiten zu der Kammer (Ii) führenden Durchgang (49) in dem Körper (i) und eine in dem zweiten Durchgang (49) angeordnete, federnd vorgespannte Druckanzeigevorrichtung (53).
2. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckanzeigevorrichtung (53) »it Mitteln (66, 67) zur sichtbaren Anzeige des Druckes in der Kammer (il) versehen ist.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Di$.^W!ifsch.-fng. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, THERESIENSTRASSE 33 · Telefon: 281202 · Telegramm-AdresseaipatM/München Bayer. Vereinsbank München, Zweigst. Oskar-von-Miller-RinQ, Kto.-Nr. 882495 · Posfsdieck-Konlb: München Nr. 163397

Oppenauer Büro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT
3. Hydraulische Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche oder 2, dadurch gekennzeichnet, daii die Druckanzeigevox'richtung (53) einen Kolben (54), der in dem zweiten Durchgang (49) bewegbar ist und dessen eines Ende von dem Druck in der Anlage beaufschlagt wird, und eine ledernde Einrichtung (62) umfasst, die der-Bewegung des Kolbens entgegenwirkt, welche durch den Druck des Druckmittels in der Kammer hervorgerufen wird.
4. Hydraulische Spannvorrichtung nach einem der Ansprache

1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daü der zweite Durchgang (49) einen erweiterten Teil (5>l) und einen mit Innengewinde versehenen Teil (52) aufweist, und daß die Druckanzeigevorrichtung (53) einen Kolben (54) mit einem erxveiterten Schulterteil (59) aufweist, der in dem erweiterten Teil des zweiten Durchganges sitzt, daü auf der einen Seite des Schulterteiles (59) ^e^-ⁿ Kopfteil (5ii) vorgesehen ist, der in dem zweiten Durchgang auf der einen Seite (56) des erweiterte^! Teiles angeordnet ist, ¹CIaB an der entgegengesetzten Seite des Schulterteiles (59) ein Stielteil (6i) vorgesehen ist, daß in dem Durchgang eine Gewindebuchse (63), eingeschraubt ist, die eine Bohrung (64) aufweist, in .die der Stiel (6l) verläuft und daß der Stiel zvi.0ah.e11. der Luchse (63) und den Schulterteil (59) von einer Fetler (52) umgeben wird, die den Kolben in Richtung auf die Dinekkumnier (Ii)- drückt. _: -
5. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- dcb.j die Hülse (h) teleskopartig in dein Körper der Spannvorrichtung siüzL und mit dem Körper dev Sxjannvori'iunLiiiij·: die Urpcktimuer bildet, wobei öle liiiiae einen ./and-Coii (ei) aufweist, der rat!iαϊ verformt werden kann, um bei -ieaiii^oiilagung durch Brucic i:i der Kaumer (li) ein Werkstück ΐΛ\ ei'^reixon, und (lau in tioa ersten Durchgang (21) em bev/eg-

roi¹ Kolben (k^:j) vorbei;ehe/i li,t, um den Druck in dem den ersten hzug und ciiu KamiiiCx- auciüllüiideii Driickmittej. aufzubauen.

.-.-..V 909847/0^6- ν ·:-;:; -.-.-j- BAD
6. Hydraulische Spannvorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Körper der Spannvorrichtung eine zylindrische Bohrung (j) und einen radialen Flanschteil (2) aulweist, daß die Hülse (4) teleskopartig in der Bohrung sitzt und mit der Bohrung eine Druckkammer (li) bildet, daß der- erste Durchgang (19 j 2l) durch einen radialen Durchgang (l9) und einen ■querverlaui'enden Durchgang (2l) in dem Flanschteil-gebildet wird, die in offener Verbindung miteinander Ircehen, daß in dem Querdurchgang an-der Verbindungsstelle mit dem/radialen Durchgang ein Anschlagteil {^li2) angeordnet ist und der" zweite Durchgang (49) ein durch den Flanschteil (2) verlaufender 1-adia.ler Durchgang ist. , - 'i ^:
7. Hydraulische Spannvorrichtung nach Einspruch ;6, jli

gekennze i chne t, daß deν zwei te rad!ale Durchgang e 1 nexv4ma t | Geiviüde versehenen Teil (32) und■ einen erweiterten/T"e!iJL" ( 5£;) zwischen dem Gewinde teil und dem üiii-igen Teil·, des Uurciigang-es aufweist, und daß die Druckaiizeigevorrichtuijgi^C^,) mit einem Kolbeikopf -(55) .in dem übrigen Teil des Durchganges, einem j Federteil (62), einem zwischen dem Eol'beukopf und deui Federteil angeordneten Schulterteil (59), der sich in dem erv/eiterten Durchgfciiigsteil (pi) befindet, einem iUiÄeigestiel (6l), der von dem .Schulterteil (59) abstellt, und .einer Buchse (63) versehen ist, die in den Lurchsaag eiageschraiib t ist und den Stiel

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