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Beschreibung zum Patentgesuch "Druckluft- oder Druckölbeta tig ter
umlaufender Spannzylinder" Die Erfindung betrifft einen druckluft- oder druckölbetätigten
umlaufenden Spannzylinder für Werkzeugmaschinen.
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Derartige Spannzylinder sind bei modernen Werkzeugmaschinen weit verbreitet,
um die Werkstücke oder Werkzeuge schnell, sicher und mit vorgegebener Kraft zu spannen.
Sofern die Spannzylinder mit der Maschinenspindel umlaufen, muß ihnen das Druckmedium
über eine stilitehende Zufuhreinrichtung zugeführt werden, die wiederum mit der
Druckquelle über Schläuche verbunden ist.
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Diese Art der Werkzeug- oder Werkstückeinspannung ist zwar sehr rationell,
doch besteht ein Sicherheitsrisiko, wenn der Druck in der Zufuhrleitung zusammenbricht,
etwa weil die abdichtung zwischen Zufuhreinrichtung und Spannzylinder versagt, ein
Schlauch abreißt oder die Pumpe versagt. Da es nicht möglich ist, zwischen der Zufuhreinrichtung
und dem umlaufenden Spannzylinder eine hundertprozentige
Abdichtung zu bewirken, ergeben sich aua erclem iaruckverlus te infolge Leckens,
was insbesondere bei Druckölsannzylinern sofort zur Entlastung der Spannvorrichtung
führen kann, wenn der Druck nicht ständig wiederaufgebaut wird.
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Aus diesem Grunde hat man versucht, eine zusätzliche Sicherung in
Form von Rückschlagventilen zu schaffen, die die Zylinderräume des Spannzylinders
gegen die Zufuhrleitung dann abdichten, wenn in der letzteren der Druck abfällt.
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Ein solcher Spannzylinder mit Sicherheits-Rück@@lagventilen ist in
der DT-PS 1 006 236 beschrieben und dargestellt. sei dieser bekannten Konstruktion
ist zwischen der Zufuhroinrichtung und dem eigentlichen Spannzylinder ein Zwischenstück
vorgesehen mit je einen Rückschlagventil für jeden Zylinderraum, sowie mit einem
kleinen radialwirkenden Betätigungskolben. Diese Anordnung vergrößert die Baulänge,
und der exzentrisch angeordnete Betätigungskolben ist Fliehkräften unterworfen,
so daß er unbeabsichtigt und zunächst unbemerkt eines der Rückschlagventile außer
Betrieb setzen kann, so daß die Sicherheitsfunktion nicht mehr gewährleistet ist.
Durch das zusätzliche Zwischen stück ist darüber hinaus das Schwungmoment des Spannzylinders
vergrößert, was mit Verzögerungen bei Anlauf und Abbremsen der Maschinenspindel
einhergeht.
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Es ist ferner bereits bekannt, bei Betrieb mit Drucköl enenDruckspeicher
vorzusehen, der soviel Drucknedium unter Druck hält, daß zumindest der Spannzylinder
noch während sotlanger Zeit gespannt bleibt, bis die Maschine abgeschaltet ist,
wenn der Druck in der Zuleitung zusammengebrochen ist. Eine solche Anordnung ist
beschrieben in dem Artikel nSicherreitsschaltungen für kraftbetätigte Spanneinrichtungen
an .-JerJizeugmaschinen", veröffentlicht in der Zeitschrift "rierkstatt und Betrieb",
1963, S. 457-ioO.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen druckluft- oder
druckölbetätigten umlaufenden Spannzylinder für Werkzeugmaschinen mit jedem Zylinderraum
zugeordneten Rück-@@lagventilen zu schaffen, bei dem die Rückschlagventile leicht
auswechselbar so angeordnet und ausgebildet sind, daß keine txzentrizitäten auf
treten und das Schwungmoment des Spannzylinders gegenüber einer Anordnung ohne Rückschlagventile
praktisch nicht erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird gemaß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Rückschlagventile
in Form einer rotationssymmetrischen auswechselbaren Patrone in die hohl ausgebildete
Nolbenstange des Spannzylinders eingebaut sind. Da die Druckmittelzufuhr ohnehin
durch die hohle Kolbens tange erfolgt, kann dieser Raum dadurch ausgenützt werden,
und außerdem bleibt die Kolbenstange fJr die gelegentlich geforderte Wegmessung
frei, die man zur Kontrolle des Spannvorganges ausnützt (siehe Artikel SMehr Sicherheit
durch Wegkontrolle beim Spannen", Mitteilung der Firma Berg & Co. Gzrbii im
Industrie-Anzeiger", Ausgabe Werkzeujmascliinen und Fertigungstechnik, April 1970).
Die Patrone kairn von der stirnseitig auf die Kolbenstange geschobenesund mit einer
Überwurfmutter befestigten Druckmittelzufuhr gehalten aerden; die unter läßt sich
ohne Aufwand lösen, und die Ventilpatrone kann dann einfach herausgezogen werden
Auf der der Druckmittelzufuhr abgekehrten Seite der Patrone kann in der hohlen Kolbenstange
ein Druckspeicher ausgebildet sein, wie er insbesondere bei Betrieb mit Drucköl
erwünscht ist. Auch dieser Druckölspeicher läßt sich so ausbilden, daß er keine
Lxzentrizitäten einführt und nach Art einer Patrone herausnehbar ist. Zweckmäßig
ist zu diesem Zweck in die hohle
Kolbenstange ein federbelasteter
Kolben eingebaut, der diesen Abschnitt des Hohlraums in zwei Zylinderräume unterteilt;
jeder der so gebildeten Zylinderräune kornriuniziert dann mit einem der Spannzylinderräume
über eine Leitung, die sich durcr die Wandung des Spannzylinderkolbens erstreckt.
Der Speicherraumkolben kann in bevorzugter Ausführungsform als Joppelkolben mit
zwischen den Kolben eingeschlossenem Tellerfederpaket ausgebildet sein.
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Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung des Spannzylinders
sei noch erwähnt, daß er sowohl für druckluftbetätigte als auch für druckölbetätigte
Spannzeuge brauchbar ist; selbstverständlich läßt er sich auchbei nichtumlaufenden
Spannzeugen einsetzen, wenn auch bei diesen dieGefahren bei Versagen des Druckes
geringer sind.
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Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnanme auf die beigefügte
Zeicinuny näher erläutert werden, die einen erfindungsgemäßen Spannzylinder im Längsschnitt
darstellt.
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Das Spannzeug wird durch die Relativbewegung von Zylinder 15 und
Kolben 16 etätigt; diese Relativbewegung erfolgt durch Beaufschlagen des Zylinderraums
7 bzw. des Zylinderraums 4 mit Druckmedium. iiaci-olgend soll der Spannzylinder
als Drucköl zylinder @ezeichnet werden, es versteht sich jedoch nach den oben Jesagten,
daß er ebenso auch als druckluftbetätigtes lement einsetzbar ist.
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Soll der kolben 16 im Zylinder 15 von rechts nach links verschoben
seren, sgRIird über die Leitung 1, die an die stillstehende Zufuhreinrichtung 13
angeschlossen ist, Drucköl durch die Bohrung 2 einer mitumlaufenden Ilülse 14, die
gegenüber dem
feststehenden Teil 13 der Zufuhreinrichtung abgedichtet
ist, in einen in der Ilbenstange 18 ausgebildeten Kanal 19 gedrückt, n es die ugel
6 eines mit einer Feder 20 belasteten Rückschlagventils von ihrem Ventilsitz abhebt.
Der Jruck wirkt dabei auch auf die linke Fläche eines Ililfskolbens 5, dessen rechter
Fortsatz 21 die Kugel 3, welche das Ventilglied des anderen Rückschlagventils bildet,
von ihrem Ventilsitz abhebt. Damit wird die rechte Spannkolbenseite druckentlastet,
denn hinter der Kugel 3 endet ein Kanal 22, der zum Auslaß 11 führt. Die Verbindung
erfolgt dabei über einen Ringkanal 12 in der Hülse 14. Soll der Kolben in der anderen
Richtung verschoben werden, wird das Rückschlagventil 6 von dem Hilfskolben 5, der
dann in der anderen Richtung beaufschlagt wird, abgehoben, so daß auch hier eine
Druc]ntlastung eintritt.
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Bricht die Druckmittelzufuhr vor den Rückschlagventilen 3 oder 6
zusammen, so verharrt der Spannkolben in der jewcils e gerade eingesteuerten Stellung,
da dann eine Druckentlastung nicht erfolgte Die Druckentlastung ist erst nöglich,
wenn der Arbeitsdruck auf die Gegenseite aufgeschaltet wird und demgemaß die Druckversorgung
in Ordnung ist.
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Allerdings sinkt im Falle, daß die Druckversorgung ausfüllt, der
Spanndruc langsam infolge Leckverlusten ab, welche bei einer umlaufenden Einrichtung
kaun zu vermeiden sind. Ein geringer Masseverlust kann aber bei dem praktisch inkorrressiblen
Drucköl zu einem völligen Versagen der Spanneinrichtung führen.
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Aus diesem Grunde ist zusätzlich noch ein Druckspeicher vorgesenen.
Jedem der Spannzylinderräume ist nämlich ein Druck speicherraum zugeschaltet, und
zwar dem Spannzylinder 4 der
Druckspeicherraum 8 und dem Spannzylinderrauin 7 der Druckspeicherraum
9. Dies sind Zylinderräume, die in der hohlen Kolbenstange 18 durch Einbau des Doppelkolbens
10 mit zwischengeschaltetem Tellerfederpaket definiert werden Die Verbindung erfolgt
entweder durch die littelbohrung 24 der Patrone 17, in der die Kugelrückschlagventile
3 und 6 sitzen, oder im anderen Fall durch einen Kanal 26. Dei Druckbeaufschlagung
wird die Tellerfedersäule komprimiert und der so gebildete, unter dem Arbeitsmitteldruck
stechende Speicherraum kann genügend Druck zum ersatz der Leck-Ölverluste nachliefern,
bis die Maschine abschaltet, die üblicherweise durch einen Druckwächter kontrolliert
wird. Eine abgeichtete unter 25 verschließt das rechte Ende der sohlen Kolbenstange.
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Man erkennt, daß die zur Sicherung vorgesehenen Teile 17 und 10 das
Schwungmoment des Spannzylinziers nur unwesentlich vergrößern und keinerlei @xzentrizitäten
aufweisen, daß die Baulange des Spannzylinders gegenüber einer Ausführungsform ohne
Sicherhei tseinrichtung praktisch unverändert geblieben ist, und daß die Patrone
17 und die Speicherraumkolben 10 ohne groben Aufwand herausnehmbar sind, wenn einmal
die Druckmittelzufuhreinrichtung 13, 14 entfernt worden ist, was leicht durch Lösen
der Überwurfmutter 26 erfolgen kann.
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