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HYDRAULISCHER KRAFTZYLINDER Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische
Kraftæylinder, die vornehmlich in Spannvorrichtungen für das Aufspannen von Werkstücken
bei deren mechanischer Bearbeitung verwendet werden.
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Die Verwendung von hydraulischen Spaunvorrichtungen erlaubt es, den
Aufspannprozeß der Teile bei deren Bearbeitung auf span abhebenden Werkzeugmaschinen
unter den Bedingungen der Schnell- und Kraftzerspanung zu mechaaisieren. Die Verringerung
der Rüstzeit durch Mechanisierung dieser Arbeitsgänge steigert betrechtlich die
Arbeitsproduktivität
bei spglabnebender Bearbeitung der Werlstücke
und verringert die Ermüdung des Arbeiters Die iiydraulischen Spannvorrichtungen
sind im Vergleich mit den pneumatischen, pnewaatisch-hydraulischen und mechanischhydraulischen
Vorrichtungen zuverlässiger beim Betrieb und wirtschaftlicher. Sie lassen eine Arbeit
mit hohen Drücken bei einer Vielzahl von gleichzeitig wirksamen Spannstellen zu,
indem sie ein sicheres Spannen durch Druckkonstanz in der Haupt leitung gewährleisten.
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Es ist ein hydraulischer Kraftzylinder einfacher Wirkung für Spannvorrichtungen
bekannt, der ein Gehäuse mit in diesem montierten Kolben, Arbeitsstange und Rückholfeder
enthält und mit einem Stutzen, der ein Rückschlagventil aufweist, für die Zuführung
der Betriebsflüssigkeit ausgestattet ist.
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Jedoch ist die Verwendung des bekannten hydraulischen Kraftzylinders
auf spanabhebenden Werkzeugmaschinen mit rotierenden Spannvorrichtungen (Earusseldrehbänken
und Drehbänken ) oder auf Maschinen mit langem Tischweg (Langfräs-und Langhobelmaschinen)
und insbesondere auf Maschinen des schweren Typs, wo die starken hydraulischen Sparinvorrichtungen
am notwendigsten sind, ein Problem, welches keine einfache und zuverlässige Lösung
hat.
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Der hauptsächliche Nachteil der bekannten hydraulischen Kraft zyl
inder ist, daß Schläuche zur Speisung mit Hochdruck-
Betriebsflüssigkeit
von einer stationären Quelle an diese Kraftzylinder dauernd angeschlossen sind,
was diese Zylinder nicht transportabel macht und weshalb ihre Anordnung auf den
genannten Maschinen unmöglich ist.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung dieses Hauptnachteils.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen hydraulischen
Kraftzylinder zu schaffen, welcher während der Arbeit kein dauernden Anschluß des
Speiseschlauchs für Hochdruckflüssigkeit benötigt.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem für Spannvorrichtungen
bestimmten hydraulischen Kraft zyl inder einfacher Wirkung, der ein Gehäuse mit
in diesem montierten Kolben, Stange und Rückholfeder enthält und mit einem Stutzen,
weloher ein Itückschlagventil aufweist, für die Zuführung der Betriebsflüssigkeit
ausgestattet ist, gemäß der Erfindung der Kolben und die Stange gegeneinander verschieblich
montiert sind, und daß der Zylinder mit einer Speicherfeder versehen ist, auf die
der Kolben und die Staage unter dem Druck der Betriebsflüssigkeit einwirken und
die, indem sie sich verformt, für die Aufrechterhaltung einer Konstanten Spannkraft
und für eine unabhängige Arbeit des Zylinders beim Trennen desselben von der Hauptleitung
für die Zuführung der Hochdruck-Betriebgflüssigkeit sorgt.
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Man kann die Speicherfeder zwischen dem Kolben und der
Stange
anordnen und über sie die hydraulische Spannkraft konstanthalten.
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Die Speicherfeder kann auch zwischen dem Zylinderboden und der Stange
angeordnet werden und die Spannkraft unmittelbar nach Aufheben des Drucks der Betriebsflüssigkeit
auf den Kolben erzeugen.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist ein hydraulischer Kraft;zylinder
geschaffen worden, der während der Arbeit keinen dauernd angeschlossenen Speiseschlauch
für Betriebsflüssigkeit braucht, wodurch es möglich wird, diesen Kraftzylinder auf
spanabhebenden Werkzeugmaschinen mit rotierenden Spnnnvorrichtungen sowie auf Maschinen
mit langem Tischweg zu verwenden.
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An den nach der Erfindung ausgeführten hydraulischen Kraftzylinder
werden die Speiseschläuche für Be-t-riebsflüssigkeit nur vorübergehend mit einem
schnellwirkenden Trenn- und Anschlußstück zum Einspritzen der ochdruck-BetriebsRlüssigkeit
in den Innenraum des hydraulischen Zylinders angeschlossen und vor Inbetriebnahme
der Maschine abgetrennt0 Nach dem Trennen der Schläuche arbeiten die Kraftzylinder
an den beweglichen Spannvorrichtungen unabhaagig, indem sie die an der Speicherfeder
infolge des Drucks der Betriebsflüssigkeit entstandene Spannkraft konstanthalten.
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Diese unabhängige Arbeit der hydraulischan Kraftzylinder
ohne
die an diese angeschlossenen Speiseschläuche unter Aufrechterhaltung einer konstanten
Spannkraft während der Arbeit wird durch die Wirkung der in den Zylinder eingebauten
Speicherfeder gewährleistet, deren Härte der hydraulischen Kraft des Kolbens entspricht.
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In Abhängigkeft von der konstruktiven Anordnung dieser r Speicherfeder
im Zylinder bezüglich dessen Arbeitsoganen wird der hydraulische Kolbendruck auf
die Feder bestimmt.
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Bei der Anordnung der Speicherfeder wischen dem Kolben und der Stange
sorgt der hydraulische Kraftzylinder in seiner Arbeitsstellung für die Spannkraft
und die Speicherfeder hält den Druck der Betriebsflüssigkeit aufrecht.
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Bei der Anordnung der Speicherfeder zwischen der Stange und dem Zylinderehäuse
sorgt der hydraulische Kraft zyl inder in seiner Arbeitsstellung für die Spannkraft
durch Elastizität der Speicherfeder nach Aufheben des Drucks der Betriebsflüssigkeit
(nach dem Ablaß).
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Jeder der genglnten Zylinder kann derart ausgeführt sein, daß die
Spannkraft entweder zum Aufspanntisch hin oder von diesem weg gerichtet ist.
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Im folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele und an
Hand der beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 den
erfindungsgemäßen hydraulischen Kraftzylinder, bei welchem die Speicherfeder zwischen
dem Kolben und der Stange angeordnet und die hydraulische Kraft zum Aufspanntisch
gerichtet
ist (Längsschnitt); Fig. 2 den erfindungsgemäßen hydraulischen Kraftzylinder, bei
welchem die Speicherfeder ebenfalls zwischen dem Kolben und der Stange angeordnet
ist, die hydraulische Kraft aber von dem Aufspanntisch weg gerichtet ist (Längsschnitt);
Fig. 3 den erfindungsgemäßen hydraulischen graftzylinder, bei welchem die Speicherfeder
zwischen dem Zylinderboden und der Stange angeordnet ist, die Spannung mittels der
Feder erfolgt und von dem Aufspnnntisch weg gerichtet ist (Längsschnitt); Fig. 4
den erfindungsgemäßen hydraulischen Kraftzylinder, bei welchem die Speicherfeder
ebenfalls zwischen dem Zylinderhoden und der Stange angeordnet ist, die Spannung
mittels der Feder erfolgt und zum Aufspanntisch gerichtet ist (Längaschnitt); Fig.
5 den in Fig. 2 dargestellten hydraulischen Kraftzylinder, welcher in eine Spannvorrichtung
eingebaut ist, während seiner Arbeit; Fig. 6 den in Fig. 4 dargestellten hydraulischen
Kraftzylinder, welcher selbständig arbeitet und das Werkstück ohne die Spannvorrichtung
einspannt; In dem auf Fig. 1 dargestellten hydraulischen Kraftwirkt zylinder das
Gehäuse 1 aus Hülse 2 und Kopf 3 über Dichtungen 4 mit einem Kolben 5 zusammen,
der seinerseits ait einer Stange 6 gekoppelt ist, die in einen
Stein
7 des Tisches einer (aus der Zeichnung nicht ersichtlichen) Maschine unmittelbar
oder über eine Gewindemuffe 9 eingeschraubt ist, welche zum Anstücken der Stange
mittels eines Bolzens 10 beim Aufspannen eines höheren Werkstückes dient, Auf diese
Weise dient die Stange 6 zur freien Befestigung des hydraulischen Zylinders zusammen
mit den zu bearbeitenden Werkstücken 11 am Tisch der Maschine durch Drehen dieser
Stange von Hand mittels eines Schraubenziehers, der in eine Nut 12 eingesetzt wird,
oder durch Drehen der Muffe 9.
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Zwischen der Stange 6 und dem Kolben 5 ist eine Speicherfeder 13
angeordnet.
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Für die Zuführung der Betriebsflüssigkeit in den Zylinder ist das
Gehäuse 1 mit einem Stutzen 14 versehen, welcher ein (in der Zeichnung nicht gezeigtes)
in ihn eingebautes I'ffi'ckschlagventil bekannter Konstruktion besitzt.
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Zwischen der Stange 6 und dem Zylinderboden ist eine Rückholfeder
16 montiert.
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Bei der Zuführung der Betriebsflüssigkeit durch den Stutzen 14 in
den Arbeitsraum 17 des Zylinders geht der Kolben 5 zusammen mit der Stange 6 und
der Speicherfeder 13 aufwärts, während sich das Zylindergehäuse 1 senkt und die
Rückholfeder 16 zusammendrückt, indem es zugleich alles Spiel an den Beruhrungsstinender
Spannelemente beseitigt. Nachdem die Räcknolfeder 16 beilweise usammengedrückt und
alle s Spiel in den Kontakten der Spannelemente beseitigt sind,
drückt
der Kolben 5 bei seiner weiteren Bewegung unter dem Druck der Betriebsflüssigkeit
die Speicherfeder 13 bis zum Grenzwert 'th" ihrer Verformung zusammen, der der maximalen
Spannkraft des Hydraulikzylinders entspricht. Mit dieser Spannkraft drückt das Zylindergehäuse
1 die Werkstücke an den Tisch 8 über Spanner 18 an.
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Wenn gemäß den Bearbeftungsbedingungen der Hydraulikzylinder nicht
über die zu bearbeitenden Werkstücke hinausragen soll, so werden sie mittels eines
Spanners 19 befestigt, der das Zylindergehäuse 1 umfaßt und am Außengewinde 21 des
Zylindergehäuses 1 mit Hilfe einer Mutter 20 betestigt wird, wie dies für das Werkstück
22 gezeigt ist.
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Nach dem Einspannen des Werkstücks 11 oder 22 wird der die Betriebsflüssigkeit
zuführende Schlauch (in der Zeichnung nicht abgebildet) automatisch abgetrennt;
hierbei schließt aich das Riickschlagventil im Stutzen selbsttätig und die zusammengedrückte
Speicherfeder 13 hält durch ihre Einwirkung auf den Kolben 5 den hydraulischen Druck
der Betriebsflüssigkeit im Zylinderraum 17 konstant, welche auf das Zylindergehäuse
1 wirkt und die maximale Spannkraft gewährleistet.
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Zum Aufheben der Spannkraft wird die Betriebsflüssigkeit aus dem
Zylinderraum 17 in einen neu angeschlossenen Schlauch abgelassen, die Rückholfeder
16 hebt das Gehäuse 1 des hydraulischen Zylinders an und die entspannte Speicherfeder
13
kehrt in ihre Ausgangslage zurück.
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In Fig. 2 ist ein hydraulischer Kraftzylinder desselben Typs wie
in Fig. 1, jedoch mit drückender Spannkraft gezeigt.
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Das Gehäuse 23, welches aus zwei Teilen und zwar Knopf 24 und Hülse
25 zusanimengeschweißt ist, ist mit dem Kolben 26 über eine Dichtung 27 verbunden
und stützt sich auf die Speicherungs-Tellerfeder 28, die mit ihrem unteren Ende
auf der Stange 29 aufliegt. Die Stange 29 stützt sich ihrerseits gegen eine Rückholfeder
30, welche mit ihrem unteren Ende auf dem Boden 31 des Zylinders aufliegt. Die Stange
29 sanft der in diese eingeschraubten Grundplatte 32 ist mit Gleitsitz durch den
Boden 31 gefiilirt, wodurch das Zylindergehäuse 23 sich im Bereich des Spielraumes
"b" zwischen dem Boden 31 und der Stange 29 verschieben kann, indem es die Feder
30 verformt.
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In das Gehäuse 23 ist ein Stutzen 33 mit an diesen eingebautem (aus
der Zeichnung nicht ersichtlichem) Ruckßchlagventil eingeschraubt.
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Zum Aufspannen von hohen Werkstücken 34 wird ein Spanner 35 mit Bolzen
36 benutzt, welcher mit Hilfe einer Gewindemuffe 37 unter Befestigung in der Nut
des Tisches 38 über einen Stein 39 angestückt werden kann. Der Spanner 35 mit dem
Bolzen 36 wird mittels einer Mutter 40 an einer sphärischen Scheibe 41 bei der Anordnung
des hydraulischen Zylinders von iland frei befestigt.
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Zur Befestigung von niedrigen Werkstücken 42 wird ein
Spanner
43 verwendet, dessen Lage durch eine Mutter 4 fixiert; wird, welche auf das Außengewinde
45 des Zylindergehäuses 23 aufgeschraubt wird. Der Spanner 43 spannt das Werkstück
durch die drückendeKraft des Hydraulikzylinders über eine sphärische Scheibe 46
eines Bolzens 47 mit Mutter 48 ein.
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Ein Werkstück wird folgenderweise eingespannt.
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Die Betriebsflüssigkeit, die unter Druck durch den Stutzen 33 in
den Zylinderraum 49 gelangt, senkt den Kolben 26 ab und hebt gleichzeitig das Zylindergehäuse
23 an, wobei das Spiel in den Spannelementen beseitigt wird, Sobald dieseeSpiel
beseitigt ist, hört die Verschiebung des Zylindergehäuses 23 auf, während der Kolben,
der sich weiter senkt, die Speicherfeder 28 bis zum Grenzwert "b" ihrer Verformung
deformiert, der der maximalen Spannkraft entspricht.
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Die Betriebsflüssigkeit im Raum 49 drückt gleichzeitig auch auf das
Zylindergehäuse 23 und übt die maximale Spannkraft auf den Spanner 35 oder43 aus.
Darauf wird der Speiseschlauch mit dem schnellwirkenden Endstück (in der Zeichnung
nicht gezeigt) von dem Stutzen 33 getrennt, das in diesen eingebaute Rückschlagventil
spricht selbsttätig an und die ausgeübte Spannkraft auf die Spanner 35 oder 43 und
folglich auch auf die einzuspannenden Werkstücke 34 oder 42 bleibt erhalten, da
dank der zuswniengedräckten Speicherfeder 28 der Druck der Betriebsflüssigkett im
Zylinderraum 49 konstant bleibt.
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Zum Ausspannen des Werkstücks 34 oder 42 nach dessen Bearbeitung
wird
an den Stutzen 33 der Schlauch angeschlossein, um den Druck aufzuheben und die Betriebsflüssigkeit
in die hydraulische Hauptleitung abfließen zu lassen.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten hydraulischen Kraftzylinder ist das
Gehäuse 50 aus zwei Teilen zusammengeschweißtdem Kopf 51 und der Hülse 52. Es isimit
Dichtungen 53 versehen und mit dem Kolben 54 mit Gleitsitz verbunden. Der Kolben
54 ist ohne Dichtung mit Gleit sitz mit der Stange 55 verbunden. Die Speicher-Tellerfeder
56 ist zwischen der Stange 55 und dem Zylinderboden 57 angeordnet, wobei sie auf
diesem aufliegt und gegen den Bund der Stange 55 mit ihrem Oberteil abgestützt ist.
Die Räckholfeder 58 ist ebenfalls alt dem einen Ende gegen die Stange 55 und mit
dem anderen gegen den Kolben 54 abgestützt.
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Für die Zuführung der Betriebsflüssigkeit ist das Gehäuse 5$ mit
einem Stutzen,' mit in diesen eingebautem Rückschlag ventil (aus der Zeichnung nicht
ersichtlich) versehen.
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Bei der Zufuhr der Betriebsflüssigkeit durch den Stutzen 59 in den
Arbeitsraum 60 des Zylinders geht der Kolben 54 zusammen mit der Stange 55 nieder
und verformt beide Federn -die Speicherfeder 56 und die Rückholfeder 58. Die Speicherfeder
56 wird bis zum Grenzweft ihrer Verformung zusammengedrückt, der dem Abstand zwischen
dem unteren Runde der Stange 55 und dem Boden 57 gleich ist.
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In dieser Stellung wird an die Stange 55 des hydraulischen
Zylinders
ein Spanner 61 herangeführt und befestigt, welcher mit seinem anderen Ende auf einem
einzuspannenden Werkstück 62 aufliegt. Die Befestigung des Spanners 61 mittels einer
Mutter 6> des in eine Nut einsetzbaren Bolzens 64 erfolgt von Hand zwecks Beseitigung
dZ Spiels in den Spannelementen.
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Hiernach wird der Druck im Arbeitsraum 60 durch Ablassen der Betriebsflüssigkeit
aufgehoben, weshalb der Kolben 54 unter der Wirkung der Rii.cknolf eder 58 in seine
Ausgangsstellung aufwärtsgeht, während die Speicherfeder 56, welche im zusammengedrückten
Zustand verbleibt, infolge ihrer Einwirkung auf die Stange 55 und über diese auf
den Spanner 61 die maximale Spannkraft erzeugt, die der Größe ihrer Verformung entspricht.
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Des weiteren wird der Schlauch abgetrennt und der Zylinder arbeitet
unabhängig mit dem aufgehobenen hydraulischen Druck im Raum 60, indem er das zu
bearbeitenden Werkstück 62 mittels der Feder einspannt.
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Zum Aufheben der Einspannung des Werkstücks 62 bei der Stillsetzung
der Maschine wird der Schlauch an den Stutzen 59 des Zylinders angeschlossen, durch
den dem Zylinder die Betriebsflüssigkeit zugeführt wird, der Kolben 54 senkt sich
unter dem Druck der Betriebsflüssigkeit und drückt die Speicherfeder 56 bis zum
Anschlag zusammen, wobei das Werkstück 62 freigegeben wird.
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Die Hochdruck-Betriebsflüssigkeit wird in solchen Kraftzylindern
nur
für die Zusammendruckung der Speicherfeder benutzt.
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In Fig. 4 ist ein hydraulischer Kraftzylinder vom selben Typ wie
der auf Fig. 3 dargestellte Zylinder 3 gezeigt, Jedoch mit einer Spanakraft, die
zum Aufspanntisch (der Zylinder ist in der Arbeitsstellung) gerichtet ist.
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Das Zylindergehäuse 65, welches aus zwei Teilen und zwar dem Kopf
66 des Zylinders und der Hülse 67 zusammengeschweißt ist, ist mit Gleitsitz mit
dem Kolben 68 über eine Dichtung 69 verbunden.
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Der Kolben 68 liegt auf der Rückholfeder 70 auf, deren Stütze eine
unbewegliche Stange 71 ist, welche im Tisch 72 der Maschine über einen Stein 73
befestigt wird.
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Zwischen der Stange 71 und dem Zylinderboden 74 ist eine Speicher-Tellerfeder
75 montiert, die durch Verschiebung des Zylindergehäuses 65 längs der mit dem Boden
74 verbundenen Stange ;1 bis zum Anschlag deformiert wird wie dies in der Zeichnung
dargestellt ist, wo der hydrauljsche Zylinder in der Arbeitastellung beim Spannen
gezeigt ist, wobei die Tellerfeder 75 bis zu ihrer Grenzverformung usammengedrückt
ist.
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Werkstücke 76 werden folgenderweise eingespannt.
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Die Hochdruck-Betriebsflüssigkeit gelangt in den Zy linderraum 78
über einen angeschlossenen Schlauch aus der hydraulischen Hauptleitung durch den
Rohrstutzen 77. Unter dem Druck der Betriebsflüssigkeit geht der Kolben 68 nieder,
verformt die Rtickholfeder 70 und stützt sich gegen die unbewegliche
Stange
71 oben, wonach das Zylindergehäuse 65 anfängt hochzugehen und verformt dabei die
Tellerfeder 75 bis zum Anschlag an der Stange 71 unten. In dieser Lage wird das
Werkstück 76 mittels eines Spanners 79 mit Hilfe einer Mutter 80 am Außengewinde
81 des Zylindergehäuses von Hand einige spannt, Dann wird die Betriebsflüssigkeit
aus dem Raum 78 durch den Stutzen 77 in die Hauptleitung abgelassen, der Kolben
68 kehrt in seine Ausgangsstellung unter der Wirkung der Rückholfeder 70 zurück,
während die verfOrmte Speicher-Tellerfeder 75 mit maximaler Kraft auf das Zylindergehäuse
65 einwirkt und somit das Einspannen des Werkstücks über den Spanner 79 bewerkstelligt.
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Zum Ausspannen des Werkstücks 76 wird an den Stutzen 77 der Speiseschlauch
angeschlossen, die Speicher-Tellerfeder 75 wird wieder zusammengedrückt, der Spanner
79 wird freigegeben und das Werkstück von der Maschine abgenommen.
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Zum Aufspannen von hohen Werkstücken wird, wie aus der Zeichnung
hervorgeht, entweder ein Bolzen 82 für Werkstücke 83, welcher in Längsrichtung mittels
liner Gewindemuffe 84 angestückt werden kann und in das Gewinde 85 des Zylinder
gehäuses 65 mit seinem Spanner 86, seiner Mutter 87 und der sphärischen Scheibe
88 eingeschraubt wird, oder ein Bolzen für Werkstücke 90 verwendet, welcher in einen
Stein 91 des
Tisches 72 eingeschraubt wird und die Werkstücke 90
mittels eines Spanners 92 und einer Mutter 93 befestigt, wobei er nach dem Ablassen
der Betriebsflüssigkeit für die Einspannung mittels der Feder sorgt.
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In Fig. 5 ist eine Spannvorrichtung gezeigt, in welcher der auf Fig.
2 dargestellte hydraulische Zylinder eingebaut ist, dessen Bolzen 47, der mit der
Mutter 48 und der sphärischen Scheibe 46 versehen und in eine am Tisch der Maschine
(nicht gezeigt) befestigte Spannvorrichtung 94 eingeschraubt ist. Das Zylindergehäuse
23 ist mit dem Spanner 43 und der Mutter 44 für das Einspannen der Werkstücke 42
ausgestattet.
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- Die Betriebsflüssigkeit wird durch den Stutzen 33 zu,gefuhrt.
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der In Fig. 6 istvauf Fig. 4 dargestellte hydraulische Kraftzylinder
während der Arbeit gezeigt, der die Werkstücke selb ständig ohne die Spannvorrichtung
einspannt. Zu seiner Befestigung wird die Stange 71 verwendet, welche über einen
Stein in den Tisch 72 der Maschine eingeschraubt ist. Das Aufspannen der Werkstücke
76 erfolgt über einen Spanner 79 mittels der Mutter 80, die auf dem Gewinde 81 des
Zylindergeiläuses 65 bewegbar ist. Die Betriebsflüssigkeit wird durch den Stutzen
77 über einen Schlauch aus der Hauptleitung (nicht abgebildet) zugeführt.