DE2116580A1

DE2116580A1 - Anordnung an pneumatischen oder hydraulischen Kraftzylindern

Info

Publication number: DE2116580A1
Application number: DE19712116580
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-03-11
Filing date: 1971-04-05
Publication date: 1972-10-19
Also published as: DE2116580B2; DE2116580C3; DE7113157U; US3576151A; BE765811A

Description

Dr. E.Wetzel _i)<l4fjpftft ⁸⁵⁰°^Nü™^be|-s ¹· 24.3.1971

ZllOboö Hefnerspl.tz 3 - Pottfach 9347

. E. TerCldU "*www Τ·Ι·Χ 06/22327 - Τ·Ι. 0911/204081-83

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Unter Zeichen bitte imm«r«ne«ben I—Unter Zeichen bitte imm«r«ne«ben—,

I 25/6 (138/7D

Jack John Sendoykas, Michigan(USA) 1429 Maryland,Große

, ' Pointe Park

Anordnung an pneumatischen oder hydraulischen Kraftzylindern

Die Erfindung betrifft eine Anordnung an pneumatischen'oder hydraulischen Kraftzylindern.

Bei Einrichtungen, in denen derartige Kraftzylinder eingesetzt werden, bösteht vielfach die Toraussetzung, daß der Kolben in seiner voll vorgeschobenen oder voll zurückgezogenen Stellung sicher gehalten bleibt. Das gilt in erster Linie bei pneumatischen Kraftzylindern, da die Anwendung von Druckluft weniger Einrichtungskosten und Unterhaltungskosten erfordert als die Anwendung von Druckflüssigkeit. Allerdings sind pneumatische und hydraulische Kraftzylinder nicht notwendigerweise austauschbar«

Als ein typisches Beispiel eines Sachverhaltes, bei dem ein gewöhnlicher hydraulischer Kraftzylinder nicht einwandfrei durch einen pneumatischen Kraftzylinder ersetzt werden kann, sei der Kraftzylinder zum Vorschub eines Werkzeugkopfes einer Werkzeugmaschine angegeben, der das Werkzeug zur Arbeitsstellung an einem Werkstück bringt.Da ein hydraulischer Kraftzylinder angewendet wird, hält der Flüssigkeitsdruck hinter dem Kolben im allgemeinen den Werkzeugschlitten fest, wenn das Schneidwerkzeug zum Eingriff am Werkstück vorge-

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sclioben.ist.Das gilt jedoch nicht mehr, wenn Luft in die Leitung eingedrungen ist, was häufig vorkommt. Wenn anderer-■seits ein pneumatischer Kraftzylinder für den Schlittenvorschub angewendet wird, so ist die Luft kompressibel, und die Verdichtung der Luft im Zylinder hinter dem Kolben führt zu einem Hin- und Herschlagen des Werkzeuges, zu einem Rettern, wenn es gegen das Werkstück geführt wird.

Hieraus ergibt'sich die der Erfindung zugrunde liegende Auf-

gäbe, den Kraftkolben in einer Arbeitsstellung so festzulegen, daß Schwingungen und Rattern unter den erläuterten Voraussetzungen .nicht mehr möglich sind. Diese Aufgabe gilt sowohl für pneumatische wie für hydraulische Kraftzylinder. Die Lösung dieser Aufgabe ist jedoch für pneumatische Kraftzylinder von besonderem Wert.

Die der Erfindung zugrunde liegende.Aufgäbe kann jedoch noch unter anderen Umständen auftreten. Es gilt das beispielsweise B für den fall, daß der Kraffczylinder eine Klemmvorrichtung für ein Werkstück betätigen soll. Hier ist eswesentlich, daß der Kraftzylinder das Werkstück sicher hält,zux*eilen für eine lange Zeit, und zwar unabhängig von Größenänderungen des Werkstückes, die durch zulässige Werkstücktoleranzen oder anderen Faktoren entstehen.

So werden Flugzeugtragflächen zum Teil für-..Tgge in einer bestimmten Stellung eingespannt, während verschiedene Bearbeitungsvorgänge daran vorgenommen werden. In.solchen

Fällen ist es wesentlich., 'daß die Kraftklemme den vollen Druck ständig aufrechterhält und die Druckkraft in der Klemme während des ganzen Zeitraumes nicht merklich nachläßt. Ein Druckverlust in der Druckmittelleitung tonnte z# schweren Polgen führen.. Es gilt also hier, die Druckkraft der Kraftspanneinrichtung selbst für den Fall aufrechtzuerhalten, daß der Druck in der Leitung ganz wegfällt.

Ähnliche Verhältnisse liegen vor, wenn der Kraftzylinder in 'Werkzeugmaschinen eingesetzt wird, um ein Werkstück für den Bearbeitungsvorgang einzuspannen. Jeder Umstand, der zu einem Druckverlust öder wenigstens zu einer wesentlichen Verringerung des Druckes führt, beispielsweise eine Leckstelle oder ein Bruch, in der Zuführungsleitung, führt zu einer entsprechenden Verringerung der Haltekraft, die vom Spannteil auf das Werkstück ausgeübt wird. Das Werkstück kann aus der Maächine herausfliegen,den Bedienungsmann gefährden und die Maschine beschädigen. Auch hier ist es also eine wichtige Aufgabe, das Nachlassen der vom Kraftzylinder ausgeübten Spannkraft unschädlich zu machen.

Die vorstehenden Ausführungen sollen nur Beispiele für jene Fälle sein, in denen es wichtig ist, die von einem pneumatischen ofler hydraulischen Kraftkolben ausgeübte Kraft auf der vorgeschriebenen Höhe zu halten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöät, daß

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der Kolben des KraftZylinders mindestens auf einer Seite mit sich, axial erstreckenden zapfenartigen Vorsprüngen mit Kopfteilen versehen ist und der Zylinderkörper einen kraftbetätigten Teil zum verriegelnden Eingriff mit den Vorsprüngen aufweist. Die Verriegelungsglieder sind normalerweise so ausgerichtet, daß sie.einen freien Lauf des Kolbens im Zylinder erlauben und daß sie zum Eingriff gebracht werden können, wenn der Kolben sich einer Endstellung nähert oder diese erreicht. Insbesondere kann die Verriegelung automatisch eingesteuert werden, so daß der Kolben unmittelbar nach Erreichen der Endstellung seines Weges verriegelt wird und zwar so lange, bis durch einen weiteren Eingriff die Verriegelung wieder aufgehoben wird, um den Kolben freizugeben. Sehr zweckmäßig ist es, die Verriegelung mit zusammenwirKenden Schrägflächen zu versehen, die eine zunehmende positive Kraft auf den Kolben in seiner Bewegungsrichtung auf die Verriegelung hin ausüben, so daß der Kolben eine bedeutend größere Kraft auf den zu verriegelnden Teil ausübt.,' als sonst möglich wäreund eine sichere Verriegelung^auch bei Druckverlust in der Leitung gewährleistet ist.

Die Erfindung sei an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

lig,l einen Längsschnitt mit einigen Teilen in Ansicht, wobei der Kolben in seiner voll zurückgezogenen. Stellung steht und die Verriegelung vom Kolben gelöst ist,

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Fig,2 einen Schnitt nach der Linie S-2 der Fig.1, Pig.5 einen der Fig.l entsprechenden Schnitt mit dem Kolben in der voll vorgeschobenen Stellung und der Verriegelung im Eingriff,

Fig.4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Pig.3, Fig.5 einen Teil eines Längsschnittes nach der Linie 5-5 der Fig.3,

Fig.6,7,8 (Peilschnitte zur Darstellung der fortschreitenden Stellung der Verriegelungsglieder mit einer Darstellung, wie diese wirken, um den Kolben, im Zylinder verriegelt zu halten,

Fig.9 eine Seitenansicht eines KraftZylinders mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung als Teil einer Klemmvorrichtung für ein Werkstück,

Fig.10 - eine Ansicht entsprechend Fig.9> aber mit einer Stellung der Klemmvorrichtung, bei der das Werkstück freigegeben ist,
Fig.11 teilweise im Schnitt, teilweise in Ansicht einen

Kraffbzylinder als Teil einer Werkzeugmaschine "

für Vorschub und Rückzug eines den Werkzeugkopf tragenden Schlittens.

Der Kraftzylinder 18 weist einen Rohrkörper 20 auf, dessen eines Ende durch ein Kopfstück 22 und dessen anderes Ende durch ein Kopfstück 24 und einen Montage-Zwischenring 26 geschlossen ist. Das Kopfstück 22 ist im wesentlichen quadratisch, verhältnismäßig dick und mit einem umlaufenden,

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sich axial nach innen erstreckenden Ringflansch 28 versehen, der auf das Endteil 30 des Körpers 20 dichtend paßt.Ein ■ O-Ring 32 in einer ringförmigen Ausnehmung 34- im Kopfstück 22 dichtet die Verbindung zwischen Körper 20 und Kopfstück 22 ■ab. Der Ring 26 paßt dicht auft.das andere Endstück 36 des Körpers 2o und besitzt einen sich radial einwärts erstreckenden Flansch 38*der'sich gegen die Endfläche des Körpers 20 abstützt, Am entgegengesetzten Ende besitzt der Ring 26 ^ einen Flansch 4-0 als Sitz für das Kopfstück 24- zu dessen ■ axialer Einstellung auf. dem Körper 20. In einer ringförmigen Ausnehmung^ 44- im Ring "26 ist ein 0- Ring 4-2 zum Abdichten der Verbindung zwischen dem Ring und dem Körper 20 eingelegt. Das Kopfstück 24- hat zweckmäßig die gleiche Gestalt wie'das Kopfstück 22 und ist ebenfalls verhältnismäßig dick. Ein sich axial erstreckender Ringflansch 4-6 am Körper 20 umgibt dicht den Ring 26 und stützt sich am Ende gegen d.en Flansch 40 ab. Ein 0- Ring 50 in einer Kreisnut 52 im Flansch 46

~ umfaßt den Ring 26 und dichtet die Verbindung zwischen

Kopfflansch und Ring ab.Zugstangen. 54 (Fig.9) verbinden außerhalb des Körpers 20 die Kopfstücke 22 und 24- und halten die Teile zu einer druckmitteldichten Zylindereinheit 56 zusammen.

In der Einheit 56 ist ein Kolben'58 gleitbar mit einer Kolbenstange 60, ,die sich durch eine Mittelöffnung 62 im Kopfstück 24 erstreckt. Das herausstehende Ende der Kolbenstange besitzt einen Gewindeansatz 64 zur Befestigung im einem

durch den Kolben zu bewegenden Teil. Ein O-Ring 66 in einer Kreisnut 68 im Kopfstück 24 legt sich gegen die Kolbenstange 60, um.die Verbindung zwischen Kolbenstange und Kopfstück ■abzudichten,·während eine zweite Dichtung 70 in. einer Kreisnut 72 im Kopfstück 24 sich ebenfalls die Stange 60 legt, um ein Eindringen von Fremdkörpern in den Zylinder 56 bei hin-und hergehender Kolbenstange 60 zu vermeiden. Der Kolben 58 ist mit dem üblichen Ring 74 ausgerüstet, hier in der Form eines 0- Ringes, der in eine Nut 76 im Kolben eingelegt 'ist, um die Verbindung zwischen Kolben und Zylinderwand abzudichten, so daß auf der einen oder anderen Seite in den Zy-■ linder 56 eingeführtes Druckmittel den Kolben zu einer Vorschub- und Rückzugbewegung veranlaßt.

Für die Befestigung der Kolbenstange 60 im Kolben 58 ist hdter eine besondere Ausbildung gewählt. Der Kolben weist eine Mittelöffnung 78 mit einer Senkbohrung 80 auf der.Kolbeninnenseite und einer Senkbohrung 82 auf der Außenseite auf. Das Ende der Stange 60 hat einen abgesetzten Teil 84, der eng in die. Senkbohrung 80 paßt, und einen Teil 86 von noch kleinerem Durchmesser, der eng in die Mittelöffnung 78 paßt. Ein mit Gewinde versehener Stummel 88, der sich vom Teil 86 erstreckt, trägt eine Mutter 90, die in der inneren Senkbohrung 8?. liegt.Wie aus Fig.3 ersichtlich, sitzt der Stangenteil 84 auf dem Boden der Senkbohrunfe 80 auf. Wenn die « Mutter .90 auf den Gewindestummel 88 angezogen wird, id.rd der Kolben 58 zwischen den Senkbohrungen 80 und 82 fest zwischen

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dem Stangenteil· 84 und der Mutter 90 eingespannt» die Kolbenstange 60 also fest am Kolben gehalten. Ein Kragen 92 aus einem verhältnismäßig weichen Metall, beispielsweise aus Kupfer, liegt um den Stangenteil 84 und ist eingespannt zwischen der Innenfläche des Kolbens 58 und einer radialen Schulter 94 am Übergang des Stangenteiles 84 zur Kolbenstange 6O₀

Druckmittel wird in den Zylinder 56 entweder durch einen Durchlaß 96 im Kopfstück 22 hinter dem Kolben 58 oder durch ™ einen Durchlaß 98 im Kopfstück 24 vor dem Kolben zugeführt. Die Durchlässe 96,98 sind zum Anschluß von Druckmittelleitungen mit Gewinde versehen.» Außerdem ist dafür Sorge getragen, daß bei der Kolbenbewegung in der einen Richtung das auf der anderen Kolbenseite verdrängte Druckmittel abgeführt wird® Da das aber in d-er Hydraulik bekannte Maßnahmen sind; wurde von einer Darstellung abgesehen*,

Das Wesentliche an der Erfindung sind, wie gesagt, Riegel-

glieder an einem oder beiden Enden des Laufweges des Kolbens 58 im Zylinder 56. In der besonderen dargestellten Ausführungsform umfaßt die Verriegelung mit Köpfen versehene Bolzen am Kolben und einen Verriegelungsrxng in einem der beiden Kopfstücke, der zum Eingriff oder Lösen der Verriegelungsbolzen betätigbar ist, wenn der Kolben die Endstellung erreicht hatο Die Halte-und Verriegelungseinrichtung ist dargestellt, wie sie den Kolben nur in der voll ausgesogenen Stellung hältο Der Verriegelungsring und seine Betätigungseinrichtung ist dem Kopfstück 24 zugeordnet. Der Kolben 58

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jürÄS»

tragt vorwärtsgerichtet© Bolzen , die sich gegenüber -dem Ring verriegeln, um den Kolben in der voll ausgefahrenen Stellung zu halten.Ein entsprechender Verriegelungsring auch im Kopfstück 22 eingebaut werden. Der Kolben ist dann mit rückwärtsgerichteten Bolzen zu versehen, um den Kolben nach Eingriff mit dem Ring in der vollen Rückzugsstellung zu halten. Wenn es darauf ankommt, den Kolben in beiden Richtungen verriegelt zu halten, so erhält der Kolbenbolzen, die sich nach beiden Seiten erstrecken, von denen der eine Satz mit einem Verriegelungsring im Kopfstück 22 und der andere mit einem Verriegelungsring im Kopfstück 24 zusammenarbeitet. Mir die Erläuterung der Erfindung genügt die Darstellung einer einzigen Verriegelungseinrichtung«

Der Riegelmechanismus liegt hier also im Kopfstück 24. Er enthält einen Riegelring 100, der in eine mittige Ausnehmung 102 in der Innenfläche des Kopfstückes eingebaut ist. Der Ring 100 paßt im Umfang verhältnismäßig dicht in die Ausnehmung 102, aber doch mit hinreichendem Spiel, um eine f freie Dreh- oder Schwingbewegung zu ermöglichen. Der Umfangsteil des Ringes mst gefaßt zwischen dem Grund der Ausnehmung 102 und dem inneren Flansch 38 des Montägerijage;s:26, um auf diese Weise eine merkliche Axialbewegung des Ringes zu verhindern. HemRing 100 wird die Drehbewegung durch einen Kolben 104 erteilt, der in eine Bohrung oder einen Zylinder 106 im Kopfstück 24 auswärts des Ringes 100 eingebaut ist.

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WAe Pig,4 zeigt, durchdringt die Bohrung, die den Zylinder bildet, quer das ganze Kopfstück 24. Ihre Enden sind durch Platten IQS und 110 geschlossen, die durch Schrauben 112,114 am Kopfstück" befestigt sind.Druckmittel wird dem einen oder _: dem anderen Ende des Zylinders -106 durch Leitungen 116 und _: 118 mit Schraubnippeln 120,122 zugeführt, die in Bohrungen 124, 126 in ÖlGTl Platten 108,110 eingeschraubt sind. Der Kolben 104 ist hier in·der ITorm eines langgestreckten stangenartigen oder'zylindrischen Teiles dargestellt. Seine entgegengesetzten- Enden- sind gegen den Zylinder 106 durch O-Ringe 128 abgedichtet.Ein ■ quadratischer oder rechteckiger Schieber 130 auf einem vom. Riegelring 100 getragenen Schwenkzapfen 132 ist dicht, aber gleitbar in einen Querschlitz 134 im Kolben 104 eingebaut. Wie Fig.4 zeigt, hat der Kolben 104 im Zylinder 106 nur einen beschränkten Hin-und Herweg. Wenn er wandert, wirkt er über den Sch±eb^e?30 und den Schwenkbolzen 132 im Sinne einer Drehbewegung auf den Rin^ 100. Wenn sich der Riegelrihg 100 dreht, ist die Bewegung des Schwenkbolzens 132 quer zum Kolben durch die Belegung des Schiebers im Schlitz 134- angepaßt. Der begrenzte Weg des Kolbens 104 hat eine entsprechend begrenzte Drehbewegung des Riegelringes 100 zur Folge, so daß eine volle Bewegung des Kolbens 104 im Zylinder 106 vor und zurück eine Schwenkbewegung des Riegelringes 100 erzeugt.

Der Kolben58 trägt eine Mehrzahl -hier drei - ich .-xial vorwärts erstreckende mit Köpfen versehene Beizen 11G₁138, Vl-O

im gleichen Abstand, die ia Eingriff in entsprechende schlüssellochähnliche Schlitze 142,144,146 bringbar sind. Entsprechend Fig.5 erstreckt sich der Teil 148 jedes ■ •Schlitzes 142,144,146 völlig durch den Riegelring 100, 3er relativ enge Teil 150 des Schlitzes hat eine Senkung 152 in der Außenfläche des .Riegelringes 100, die sich vom Teil größeren Durchmessers 180 erstreckt und im wesentlichen die selbe Weite hat. Wfenn der Kolben 104 an das Ende seiner Bewegung im Zylinder 106 kommt,bringt er den Riegelring 100 mit den Teilen 148 größeren Durchmessers der Schlitze 142, 144,146 in eine Stellung, in der sie die Kopfbolzen 136,138, 140 aufnehmen können. Wenn der Kolben 58 bei dieser Stellung des Riegelringes 100 in seine volle Endstellung vorgescho-

en ben wird, werden die Kopfbolzen 136,138,140 in den Teil/148 des größeren Durchmessers aufgenommen, wobei die verdickten Teile der Bolzen seitlich mit den Senkungen 152 fluchten. Wenn dann der Kolben 104 gegen das andere Ende des Zylinders 106 bewegt wird, wird der Riegelring 100 gedreht, um die verhältnismäßig engen Teile der Schlitze 142,144,146 entlang der Schenkelteile der Kopfbolzen 136,138,140 zu bewegen. Bei dieser Bewegung des Riegelringes 100 werden die verdickten Kopf teile der Bolzen 136, 138,140 in die Senkungen 152 eingepaßt. Während sich die Kopfteile der Bolzen in den Senkungen 152 bewegen, erstrecken sie sich seitlich der engen Teile der Schlitze und verriegeln den Kolben 58 mit dem Rin-s 100, wns ein Zurückziehen des Kolbens 58 im

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Zylinder 56 verhindert. Der Kolben 58 wird positiv in der vorgeschobenen Stellung erhalten, bis der Kolben 104 in seine Ausgangsstellung zurückgebracht wird. Hierdurch wird der Riegelring 100 in der entgegengesetzten Richtung verschwenkt und bringt die Teile 148 größeren Durchmessers der Schlitze 142,144,146 zur Deckung mit den Köpfen der Bolzen 136,138,140.

£ In Verbindung mit den vorstehenden Ausführungen ist noch auf eine Besonderheit hinzuweisen, daß nämlich die Bodenflächen 154. der Senkungen vom Ende 148 des großen Durchmessers der Schlitze 142,144,146 nach der Außenseite 156 des Riegelringes 100 geneigt sind. Infolgedessen werden die Senkungen 152 zunehmend flacher in einer Richtung weg von den Teilen größeren Durchmessers der Schlitze 142, 144,146.Auch die Unterseite 158 der Kopfteile der Bolzen 136,138,140 ist geneigt, so daß die Kopfteile von verringerter Dicke in

_ Richtung auf ihren Umfang sind. Der Neigungswinkel der Senkungen 152 und der entsprechenden Flächen der Kopfteile ist verhältnismäßig flach. Aber es ist besonders wünschenswert, daß die Bodenfläche 154 der Senkungen 152 einen Verriegelungswinkel bilden, der verhindert, daß der Druck im Zylinder 56 vor dem Kolben 58 daran gehindert wird, über die Bolzen 136, 138,140 den Riegelring 100 unabhängig vom Kolben 104 zu verdrehen. Ein Winkel von annähernd 7 zwischen den ^w Schrägflächen 154 und einer Ebene im rechten Winkel zur Achse des Ringes 100 ist für diesen"Zweck geeignet.

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Der Grundgedanke für die Abschrägung der ühterfl'äche der Bolzenkopfteile 136,138,140 ist verständlicherweise der, die Berührungsfläche zwischen den Kopfteilen und der abgeschrägten Sitzfläche 154 zu vergrößern. Wenn infolgedessen der Riegelring 100 gedreht wird, um die verhältnismäßig kleinen Teile der Schlitze 142,144, 146 über die Schenkelteile der Kopfbolzen 136,138,140 zu bewegen und den Kolben 58 mit dem .Ring 100 zu verriegeln,sitzen die Kopfteile der Bolzen auf den Senkungen an einer Stelle über der Länge auf, so daß ' " diese als Schraube wirkt♦Fortdauernder Druck auf den Kolben 104, der das Bestreben hat, den Ring 100 weiter zu drehen, bringt die Bodenfläche 154 der Senkung keilartig dichter gegen die Kopfteile der Bolzen« Die Keilwirkung hat das Bestreben, den Kolben 58 im Zylinder 56 noch sicherer zu halten. Man erkennt außerdem, daß die auf diese Weise vom Riegelring 100 über die Bolzen 136,138,140 gegen den Kolben 58 ausgeübte Kraft die Haltekraft erhöht, die auf den Kolben 58 durch den Druck im Zylinder 56- hinter ihm ausgeübt wird. " Die Gesamtkraft, die bestrebt ist, den Kolben 58 unter diesen Bedingungen zu halten, ist die Kraft des Druckes gegen die Kolbenfläche im Zylinder 56 plus der Kraft, die vom Riegelrinß 100 gegen die Bolzen 136, 138,140 ausgeübt wird.

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In einer besonderen Ausführung der' Erfindung ist einer der. Bolzen 136, 138, 14O₁ hier der Bolzen 140, langer als die anderen, um die Einstellung der Teile beim Zusammenbau zu. unterstützen. Die Kopfteile der Bolzen 136, 138 sind vollständig in die Senkungen 152 der Schlitze 142 und 144 eingepaßt, denen sie .in allen Drehstellungen des Riegelringes 100 zugeordnet sind, wie die Figuren 6, 7 und 8 zeigen, während der Kopfteil des Bolzens 140' beträchtlich langer ist und sich über die Senkung 152 des Schlitzes 146 hinaus in eine Bohrung oder Höhlung 160 im Kopfstück 24 erstreckt, die mit einer

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Bjichse aus gehärtetem Stahl -od.dgl.ausgekleidet ist. Die Höhlungist als Teil des -Druckmittelkanales 98 dargestellt. Der Kopf des Bolzens-48 ist an. seinem Umfang mit Abflachungen 164 versehen, die einen freien Durchgang des Druckmittels vom Kanal 90 zum Schlitz 146 und von da zum Zylinder 56 vor dem Kolben 58 ermöglichen» Besonders kennzeichnend ist jedoch die Tatsache, daß die Höhlung 160 das vorspringende Ende d~3 Bolzens 140 aufnimmt. damit beim Zusammenbau die Winkeleinstellung des Kolbens 58 im Zylinder einstellt, weiche die Winkelstellung des Kolbens und des Riegelringes 100 gegenüber dem Kolben 104 sichert, so daß dieser beim Zusammenbau automatisch so eingestellt wird, daß der Riegelring durch Verdrehen den Kolben durch die Bolzen 136, 138,140 bei einer Hin- und Herbewegung im Zylinder 106 freigibt oder festhält. Außerdem dient der lange Bolzen 140 zur Aufnahme irgend-reicher Neigungen zu Verdrehungen außerhalb des Kolber.-s infolge vier

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Keilwirkung des Ringes 100,. so daß Verdrehungen der langen Kolbenstange beseitigt werden.

In den Figuren 9 und 10 ist eine Einrichtung dargestellt, in der ein Kraftzylinder 18 mit einer Verriegelung gemäß der Erfindung besondere Bedeutung hat.Es handelt sich um eine Einrichtung, bei welcher der Kraftzylinder 18 einer besonderen Form einer Einspannvorrichtung mit U- förmigem Körper 166 zugeordnet ist. Der Klemmkörper 166 ist auf einer Tragfläche 168, etwa dem Bett einer Werkzeugmaschine, befestigt. Die Spannstange 170 ist auf einem Sclwenkzapfen 172 gelagert, der zxfischen zwei aufrechten Seitenwänden des Körpersjl66 gehalten ist. Die Spannstange 170 hat einen Kopfteil von T,- Form, die im wesentlichen senkrecht zwischen den Seitenteilen des Körpers 166 angeordnet ist. Der untere Arm des Kopfteiles Ist auf den Schwenkzapfen 172 gelagert. Der Kraftzylinder ist ebenfalls zwischen den aufrechten Seitenteilen des Körpers 160 hinter dem Spannarm 17O eingebaut, wobei das vordere Kopfstück 24 in den Seitenteilen durch Schwenkzapfen 174 befestigt ist. Die Kolbenstange 160 erstreckt sich in der Richtung des Spannarmes I70. Ein G-abelbügel I76 auf dem Gewinde 64" der Stange ist bei 178 schwenkbar am aufwärtsgerichteten Arm des Kopfteiles des Spannarmes angebracht. Am vorderen Ende des Spannarmes 17O ist ein Spannglied 180 durch einen Gewinde schenke el 182 befestigt und in der vorgewählten Stellung durch Riegelmuttern 184 und 186 gehalten. Es dient dazu, ein Werkstück 188 gegen die Fläche 168

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zu spannen. Der Kraftzylinder kann auf den Zapfen 174- frei schwingen.Wenn die Kolbenstange entsprechend Fig.10 zurück-, gezogen ist, hält sie den Spannann zur Freigabe des Werkstückes 188 in der angehobenen Stellung. Wenn dagegen die Kolbenstange 60 entsprechend Fig.9 verschoben wird, hält sie den Spannarm 170 in einer im wesentlichen horizontalen Lage,-in der das Spannteil 180 in Spannlage am Werkstück 188 anliegt. Wenn die Kolbenstange zurückgezogen wird, schwenkt sie den Spannarm 170 im Uhrzeigersinne auf den Zapfen 172 aus. Gleichzeitig schwenkt der Kraftzylinder auf den Zapfen 174-in die in Fig.10 daEgestellte, im wesentlichen waagerechte Stellung. Wenn andererseits die Kolbenstange 60 vorgeht, schwenkt sie den Spannarm 170 gegen den Uhrzeigersinn in die in Fig.9 dargestellte LageatJB. Während dieser Bewegung der Kolbenstange schwingt der Kraftzylinder auf den Zapfen 174-in eine leicht geneigte Lage.

Ein besonderes Problem tritt bei den beschriebenen Spanneinrichtungen ein, wenn eine Reihe aufeinanderfolgender Werkstücke sicher^gehalten werden muß.Es sind häufig Bearbeitungsvorgänge an einem Wertstück auszuführen, während es in einer Spannvorrichtung gehalten ist. Wenn die Einspannung nicht fest genug ist, kann das Werkstück herausfliegen, den Bedienungsmann verletzen und die Einrichtung beschädigen. Es entsteht nun ein besonderes Problem aus der Tatsache,

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daß gewisse Abweichungeil in den Abmessungen der Werkstücke innerhalb des zulässigen Toleranzbereiehes unvermeidlich sind, und auch daraus, daß ein Druckverlust in der Zuführung zum Kraftzylinder, in dem ja der Einspanndruck aufrechterhalten v/erden muß, zu einem Verlust an Spanndruck führt, so daß das Werkstück frei wird. Die Verriegelungseinrichtung gemäß der Erfindung löst beide Probleme. Sie hält und verriegelt den Kolben 56 in der voll ausgefahrenen Stellung, da der Riegelring mit den vom Kolben getragenen Bolzen 136,138, · 140 zum Eingriff kommt und eine Keilwirkung in dei? Ausfahr-· richtung des Kolbens 58 ausübt. Er vergrößert auf diese Weise die vom Druckmittel hinter dem Kolben ausgeübte Kraft. Es werden also die vereinigten Kräfte des Riegelringes 100 und des Druckzylinders 56 zum Einspannen des Werkstückes 188 ausgenutzt. Außerdem hält der Riegelring 10.0 das Spannte il 180 gegen das Werkstück 188 mit voller Kraft auch dann, .wenn ein Druckverlust in der Druckmittelzuführung zum Zylinder 18 eintreten sollte.. Dieser Spanndruck wird trotz des Dr-uckverlustes in voller Größe aufrechterhalten;, bis der Riegelring außer Eingriff gebracht und der.Kolben im Kraftzylinder zurückgezogen wird.

Bei der Beschreibung des Arbeitens der Spannv.orrichtung nach den Figuren 9 und W wurde davon ausgegangen,, daß sich der Kolben IiM- earfes:prec!hend fig.2 ganz rechts befindet,, ■wobei- die i&eile des giiosßen Durchmessers der ,ecäalüs&ell-ocfe- -nrrbigeaa. Sehljrfeze 14?., 144.,, 146.mit den'KopÄolaen 1ρ6_;,138_Λ

190 fluchten. Die Bolzen 136,138,140' sind also außer Eingriff mit dem'Riegelring 100. Druckmittel, das in den-Zylinder 56 vor dem Kolben 58 durch die Zuführung 98'eingeführt wird, hält also den Kolben, in der zurückgezogenen Stellung entsprechend Fig.l, Die Spannstange 170 ist in die Offenstellung entsprechend Fig.10 gehoben, —

Bei Beginn des Arbeitsvorganges wird Druckmittel in den Zy- W linder 56 hinter .dem Kolben 58 durch die Zuführung 96 eingeführt. Die Zuführung 98^: wird entlüftet. Hierdurch wird der Kolben 58 veranlaßt, sich -im Zylinder'5.6 vorwärtszubewegen und den"Spannarm in die Schließstellung entsprechend Fig.9 zu verschwenken, ■ Wenn das Spannglied 180 zur Anlage am Werkstück 188 kommt, befindet sich der Kolben in oder im wes.ent-r· liehen in der voll ausgefahrenen Stellung nach Fig. 3, in der die Kopfbolzen 136,138,140 in die größeren Teile der Schlitze 142,144,14-6 .eingreifen. Wenn angenommen wird, daß der Kolben £ 58 einen Durchmesser von 44,5 mm und das dem Zylinder züge-führte Druckmittel einen Druck vori- 3,52 kp/cm hat,¹wird auf dem Kolben 58 eine gesamte Druckkraft von V% kp ausgeübt, die bestreit ist., den Teil 80 gegen das Werkstück 188 zu haiten,

jetzt wird Druckmitteljaem Zylinder 106 rechts vom Kolben 104 ' ZiUgveführt \CFlg>2),, um den Kolben nach linlcs in die Ute] lung vnach Flg_:. 4 ;zu bewegen- Hi-erbei wird der RieselrinF? IQO r, Uhrzeigersinn gedreht_τ, um die relabiv engen Teile d

Schlitze 142,144,146 hinter den Kopfteilen der Bolzen 136, 138,140·zum Eingriff zu bringen. Der Riegelring dreht sich, bis die Schrägflache 154 sich fest hinter den Köpfei der Bolzen 136,138,140 verkeilt. Wenn das Werkstück 188 sich innerhalb eines zulässigen Toleranzbereiches befindet, verkeilen sich die Flächen 144 verhältnismäßig schnell mit den Kopfbolzen 136,138,140 entsprechend Fig.6. Wenn das Werkstück 188 eine größere Toleranz hat, verkeilen sich die Flächen 154 gegenüber den Kopfbolzen 136,138^140 etwa auf dem halben Weg entsprechend Fig.7· Wenn schließlich das Werkstück 188 innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches ein relativ großes Untermaß aufweist, kommen die Flächen erst zur Anlage an den Kopfbolzen 136,138,140, wenn der Riegelring eine vollständige Drehbewegung entsprechend Fig.8 ausgeführt hat. Bei einem Zylinder entsprechend den vorstehend angegebenen Abmessungen hat die Keilfläche 154 etwa eine Länge von 25*4 mm, Doch kann sich diese Länge verständlicherweise bei anderen Voraussetzungen ändern. Bei einer typischen Spanneinrichtung mit den dargestellten Abmessungsverhältnissen der Teile und mit relativ langer Keilfläche 154, die unter einem Winkel von annähernd 7° geneigt ist, wird dine Einstellung von annähernd 3,2 mm am Spannend'e des Armes I70 vorgesehen. Die gleichen Keilkräfte werden von den Flächen gegen die Kopfbolzen 136,138,140 in allen Stellungen des Riegelringes 100

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ausgeübt, in der die Keilflächen eine Keilwirkung auf die
Köpfe der Bolzen ausübt.

Bei einem Kraftzylinder der beschriebenen Art und Große (

übt ein Druckmitteldruck von etwa 3,25 kp /cm eine genügende j Kraft gegen den Kolben 104 aus, so daß über die Keilflächen

154 eine zusätzliche Kraft von etwa 227 kp auf den Kolben .!

58 in dessen Vorschubrichtung ausgeübt wird. Unter den ange- '

nommenen Verhältnissen ergibt sich demnach eine Gesamtkraft - ';

von 377 kp, die das Bestreben hat, den'Kolben 58 vorwärts ?

zu treiben, xtährend der Abschrägungswinkel von etwa 7° den \

Ring 100 mit den Flächen 154 zum Eingriff an den Bolzen 136, *)

138,140 verriegelt, so daß keine Gegenkräfte oder Schwingun- :

gen während des Bearbeitungsvorganges des Werkstückes 188 · j

oder andere Einflüsse, die gegen das Spannteil 180 wirken, ,

- auf den Ring 100 einwirken können, um den Ring so weit zu · \

lockern, daß die Kolbenstange für eine Rückschubbewegung \ frei x«rird, auch dann nicht,· wenn der den Zylindern 156 und

106 zugeführte»Druck völlig wegfällt.

Pig,11 zeigt ein weiteres technisches Gebiet, in dem ein
Kraftzylinder mit einer Verriegelung gemäß der Erfindung
mit Vorteil angewendet werden kann. Gezeigt ist ein typischer
Werkzeugkopf einer Werkzeugmaschine, bei der ein Schlitten
190 für eine Hin- und Herbewegung auf einer Grundfläche 192.
aufgesetzt und durch einen Kraftzylinder betätigt ist. Auf
dem Schlitten 190 sitzt ein Werkzeugkopf 196 mit einer drehbaren, hin- und herbewegbaren Spindel 198, die den _v .
Bohrer ^¹OO träßt. Angetrieben wird die Spindel 198 durch·

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einen Motor 202 über einen endlosen Biemen 204. Der Kraftzylinder 206. ist arbeitsmäßig mit der Spindel 198 ■ zu deren Bewegung auf das Werkstück 208 zu und von ihm zurück .verbunden. Die üblichen Mittel zum lösbaren Aufspannen des Werkstückes 208 auf der Grundfläche 192 sind nicht dargestellte Jedenfalls wird das Werkstück 208 festgehalten, wenn die Spindel 198 vorgeschoben wird, um das Werkzeug 200 in das Werkstück einzubringen. In diesem Beispiel besitzt der Schlitten 190 einen vorspringenden Teil 210 zum Tragen einer Mihrungsbüchse 220, die während des Bohrvorganges dicht gegen das Werkstück 208 eingestellt ist und den Bohrer führt.

Zunächst ist der Schlitten 190 zurückgezogen, so daß das Werkstück 208 eingesetzt werden kann. Zur Einleitung des Bohrvorganges wird der Schlitten 190·durch den Kraftzylinder 206 vorgeschoben.bis er zur Anlage an einem festen Anschlag, 214 kommt, um die Führungsbüchse 212 in der Fähe des Werkstückes 208 einzustellen. Die Einstellung der Büchse 212 vermindert den freien Überhang des Bohrers, da er sich aus der .Führungsbüchse in das Werkstück bewegt. Der Motor 202 v;ird r>ngela3sen_:, so daß äer Schlitten 190 zur Anlage am Anschlag 214 kommt. Der Kraftzylinder 206 schiebt die Spmn-•-l.el. 198 vor und führt damit das Werkzeug 200 in das Werkstück °08 ein.

Wenn -mf.;fcelle einen Kraft zylinder?« gemäß der Erfindung ein üb'lichor DrucVJuftz/1 inder vorwendet werden würde, würde die vo«i Bohrer 200 auf das V/erk.stüek 208 ausgeübte Kraft dazu

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führen, daß der Schlitten 190 wegen der Verdichtung der LHft im Zylinder hinter dem Kolben zurück— und vorschlägt. Das ergibt eine'.schlechte Oberflächenbeschaffenheit der Bohrung und macht es praktisch unmöglich, die geforderte Bohrungstoleranz einzuhalten». Wenn dagegen ein Kraftzylinder gemäß der Erfindung zur Betätigung des Schiebers 190 verwendet wird, hält der Siegelring 100 den Hauptkolben 58 fest in der voll ausgefahrenen Stellung und verhindert jedes Schlagen oder Zittern des Schaftes während des Bohrvorganges. Außerdem erlaubt die Anordnung die. Anwendung der billigeren Druckluft zur Betätigung des Zylinders.

Wohl fast jeder Betrieb ist mit einer Druckluftanlage genügenden Druckes zur Betätigung des Kraftzylinders ausgerüstet. Diese Luftquelle kann ohne Kosten zur Betätigung des Kraftzylinders ausgenützt werden« Es ist also nicht erforderlich, mit Öl oder einer anderen Flüssigkeit zu arbeiten. Die Notwendigkeit, eine kostspielige Ölanlage für den Kraftzylinder zu verwenden, ist beseitigt.

Die Erfindung ist, obwohl sie als Spannvorrichtung bezeichnet ist, nicht an die dargestellten Beispiele gebunden, sondern ■ immer dort mit "Vorteil" anwendbar, wo durch einen Kraft zylinder ein Maschinenteil bewegt werden muß, dessen Abstützkraft unabhängig von Änderungen im Druckmittel aufrechterhalten werden muß. . . .

Claims

Patentansprüche:

^Spanneinrichtung mit Betätigung durch einen pneumatischen oder hydraulischen Kolbenantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einem Ende des Zylinders (20) mn diesen eine Verriegelungseinrichtung eingebaut ist, die bei Erreichen durch den Kolben (58) in diesen einlegbar ist.

P.'Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelung als Drehverriegelung (100) ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß. dme Verriegelung mit Keilanzug ausgebildet ist.

M-, Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächeii der Verriegelung mit einem eine Selbsthemmung ergebenden Winkel ausgeführt sind.

5.Einrichtung nach einem oder mehreren der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Riegelglied ein drehbarer Ring (100) mit Ausnehmungen (1Ί-2, 14-4-, 14-6) ist und die Verriegelungsglieder nm Kolben (58) mit Köpfen versehene Bolzon (136, 138, 1^0) sind, die in die Ausnehmungen einführb'T'fiind, -robei die Ausnehmungen im Ring (100) so geformt sind, daß sie bei Verdrehung des Ringes (100) die Bolzen (136,138, ]AÖ) unterhalb ihrer Köpfe umfasseil. .

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6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß", die Kanten (15¹O der Ausnehmungen (142,144, 146) zur Erzielung einer Heilwirkung bxl den Kopfbolzen abgeschrägt sind.

?. Einrichtung nach einem oder mehreren der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kopfbolzen (140) zu einem Einsteilbolzen verlängert ist, der in eine Höhlung (160) am Kopfstück (^O/L) einführbar ist. .

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Drehung des Riegelringes (100) ein druclmittelbetätigter Kolbenantrieb (104,106) dient.

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