DE2256933C3

DE2256933C3 - Druckmittelbetätigter umlaufender Spannzylinder für Spanneinrichtungen

Info

Publication number: DE2256933C3
Application number: DE2256933A
Authority: DE
Inventors: Rudi 4010 Hilden Kirst
Original assignee: W Hofmann & Co Kg 5657 Haan
Current assignee: W Hofmann & Co Kg 5657 Haan
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1975-05-07
Also published as: DE2256933A1; FR2207248A1; FR2207248B3; US3855902A; DE2256933B2; IT980833B

Description

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten umlaufenden Spannzylinder für Spanneinrichtungen, mit jedem Zylinderraum zugeordneten, bei Druckumschaltung unwirksam gemachten Rückschlagventilen in Form von elastischen Ringen, die mit den Druckmittelzufuhr- und -abfuhrkanälen kommunizierende Radialbohrungen abdecken. Solche Spannzylinder werden vielfach bei Backenfuttern an Werkzeugmaschinen mit umlaufender Spindel angewendet.

Um ein unbeabsichtigtes Lösen der Backenfutter zu verhindern,sind in den Druckmittelzuführungen Rückschlagventile vorgesehen, die den Druckabfall im jeweils druckbeaufschlagten Zylinderraum unterbinden, wenn die Druckmittelversorgung zusammenbricht, etwa weil ein Schlauch defekt wird oder sonst ein Leck auftritt. Beim Umsteuern des Spannzylinders muß aber der betreffende Zylinderraum belüftet werden, das heißt, die Rückschlagventile müssen unwirksam gemacht werden.

Spannzylinder gemäß dem Gattungsbegriff sind aus der DT-OS 2011996 bekannt; die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform verwendet als Rückschlagventile O-Ringe. Sie sitzen auf einem radialbeweglichen Hilfskolben,der neben den beiden Rückschlagventil-O-Ringen zwei weitere O-Ringe aufweist, die in umgekehrter Richtung die Druckmittelkanäle freigeben bzw. sperren. In der Sperrlage ist der betreffende O-Ring von der Zylinderwandung des Hilfskolbens eingefangen, während in der Freigabelage der O-Ring expandieren kann und damit die Belüftung ermöglicht wiru.

Wenngleich das Prinzip, O-Ringe als Rückschlagventile einzusetzen, in wirtschaftlicher Hinsicht zahlreiche Vorteile bietet, ist doch bei dem bekannten Spannzylinder der gesamte Aufwand sehr erheblich und neben dem großen Raumbedarf macht sich das erhöhte Gewicht störend bemerkbar.

Ebenfalls mit einem radialbeweglichen Steuerkolben arbeitet der Spannzylinder nach der DT-PS 1006236. Die Rückschlagventile sind stöpselartig ausgebildet und weisen einen Fortsatz auf, der von dem Steuerkolben ausgelenkt wird. Nachteilig ist hier die unsymmetrische Anordnung des Kolbens, der deshalb unter Fliehkraftwirkung unbeabsichtigt die Sicherheitsfunktion außer Tätigkeit setzen kann, sowie die relativ komplizierte Form der Ventile.

Ebenfalls teuer ist die Ausführung der Rückschlagventile als radialbewegliche TellerventUe, die von eiaem radialbeweglichen Hilfskolben betätigt werden (DT-OS 1918423).

Schließlich ist noch aus dem DT-GM 1985828 ein Spannzylinder bekannt, bei dem eines der Rückschlagventile ein Tellerventil, das andere ein Scheibenventil ist Für das Belüften ist bei dieser äußerst aufwendigen Konstruktion jedem einzelnen Rückschlagventil ein eigener Steuerkolben zugeordnet Vorteilhaft ist allerdings bei dieser Anordnung, daß alle beweglichen Teile symmetrisch um die Zylinderachse herum angeordnet sind; allerdings ist es bei dieser Konstruktion ausgeschlossen, eine hohle durchgehende Spindel vorzusehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen druckmittelbetätigten umlaufenden Zylinder für Spanneinrichtungen mit jedem Zylinderraum zugeordneten, bei Druckumschaltung unwirksam gemachten Rückschlagventilen in Form von elastischen Ringen, die mit den Druckmittelzufuhr- und -abfuhrkanälen kommunizierende Radialbohrungen abdecken, der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau einen äußerst geringen Platzbedarf im Innern des Spannzylir.ders erfordert, um die Rückschlagventile mit deren Steuervorrichtung unterzubringen, nahezu unbeeinflußt von Fliehkräften große Sicherheit bietet, kostengünstig herstellbar ist und schließlich sogar als Spannzylinder mit Hohlwelle ausgebildet werden kann. Mit anderen Worten sollen die jeweils bei den bekannten Konstruktionen vorhandenen Vorteile beibehalten, die dort vorhandenen und oben erwähnten Nachteile aber vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ringe beidseits des Kolbens die Kolbenstange umschließen und in Axialrichtung abgestützt sind und daß die konzentrisch innerhalb der hohlen Kolbenstange verlaufenden Druckmittelkanäle durch eine Hülse voneinander getrennt sind, auf der gleitverschieblich ein Hilfskolben mit Betätigungsorganen zum Abheben je eines Ringes von den zugeordneten Radialbohrungen angeordnet ist.

Gelegentlich hai man auch schon die Druckmittelkanäle in der Kolbenstange konzentrisch zueinander angeordnet und eine Hülse als Trennelement vorgesehen. Im Zusammenhang mit der Erfindung dient diese Hülse aber zugleich als Führungselement für den Hilfskolben, hat also eine doppelte Funktion.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

F i g. 1 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Spannzylinder in Längsschnitt;

F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1.

In einem Zylinder 10 sitzt in Axialrichtung verschieblich und mittels Dichtungen 12,14 und 16 abgedichtet eine Kolbenstange 18 und ein Kolben 20, der den Zylinderinnenraum in die Zylinderräume 22 und 24 unterteilt.

Die Kolbenstange ist hohl ausgebildet, und eine zentrale Hülse 26 ragt von der der Spanneinrichtung abgewandten Seite (lin<s in Fig. 1) bis nahe an die

Frontwandung 28 des Zylinders 10. Der Innenraum 29 der Hülse 26 kommuniziert über eine Axialbohrung 30 der Kolbenstange und eine Radialbohrung32 mit einem ersten Anschluß 34 eines bei Umlauf des Spannzylinders stillstehenden Zuführungsgehäuses 36 Anschluß 34, Bohrungen 32 und 30 sowie der Innenraum 29 der Hülse 26 bilden einen ersten Druckmittelkanal.

Der zweite Druckmittelkanal führt vom zweiten Anschluß 38 des Zuführungsgehäuses 36 über eine zweite Radialbohrung 40 der Kolbenstange 18 in den Ringspalt 42, der zwischen der Außenwandung der Hülse 26 und der Innenwandung der erweiterten Kolbenstangenbohrung 30 ausgebildet ist.

Auf der Höhe des Kolbens 20 ist ein Hilfskolben 44 gleitbeweglich zwischen Hülse 26 und Bohrung 30 angeordnet; er ist beitseits abgedichtet und hat die Form eines Doppelkonus mit einem zylindrischen mittleren Abschnitt

Beidseits des Kolbens 20 sind in die Kolbenstange 18 Umfangsnuten 45 eingedreht, von deren Grund aus sich jeweils Bohrungen 46 radial bis zur erweiterten Kolbenstangenbohrung 30 erstrecken (siehe auch F i g. 2). Ein O-Ring 48 ist in jede Umfangsnut 45 eingelegt Im dargestellten Aur^rührungsbeispiel sind je Umfangsnut neun Bohrungen 46 vorgesehen, die in Gruppen zu je drei gleichförmig in Umfangsrichtung verteilt sind. In der mittleren Bohrung jeder Gruppe ist ein Stift 50 geführt, dessen äußere Stirnseite von innen an dem Zugeordneten O-Ring 48 anliegt, während er innen auf der Kegelfläche des Hilfskolbens 44 aufsitzt.

Es sei nun angenommen, daß der Zylinderraum 24 unter Druck steht, während der Zylinderraum 22 belüftet ist, und daß am Zuführungsgehäuse die Druckverhältnisse umgeschaltet werden. Dann wird also der Anschluß 34 belüftet und der Anschluß 38 mit der Druckluftquelle verbunden. Infolge des Druckabfalls im Kanal 29 wird der dem Zylinderraum 24 zugeordnete Dichtring in die Umfangsnut gepreßt und verhindert zunäcnst bestimmungsgemäß die Belüftung des Zylinderraums 24. Gleichzeitig strömt Druckluft unter Abheben des dem Zylinderraum 22 zugeordneten O-Ringes in diesen Zylinderraum, und aufgrund der Druckdifferenz über dem Hilfskolben 44 bewegt sich dieser in Richtung des Zylinderraums 24, wobei seine Kegelfläche die Stifte 50 abhebt, welche dem Zylinderraum IA zugeordnet sind. Damit ergibt sich die in der Querschnittsdarstellung nach rig. 2 erkennbare Verformung des O-Ringes, womit die jeweils beidseitig der mit Stiften versehenen Bohrungen 46 liegenden, leeren Bohrungen freigegeben werden. Das Rückschlagventil, das von dem O-Ring 48 (Ventilkörper) und der Umfangsnut 45 (Ventilsitz) gebildet wird, ist damit aufgesteuert. Man erkennt, daß diese Aufsteuerung nur erfolgen

ίο kann, wenn kein Leck in den Zufuhrleitungen vorliegt, weil zum Aufsteuem der Druck im jeweils anderen Kanal benötigt wird. Falls ein Druckabfall infolge Lecks auftritt, wird der Hilfskolben nicht verschoben und der jeweils unter dem Druck des zugeordneten Zylinderraumes stehende O-Ring verhindert, daß der betreffende Zylinderraum belüftet wird.

Anstelle der Stifte 50 können aucn Kugeln, anstelle der O-Ringe auch Flachringe oder Dichtringe anderer Querschnittsform verwendet werden; es versteht sich für den Fachmann, daß die Abstützung der Ringe in Axialrichtung dann der betreffenden Querschnittsform anzupassen ist.

Die Gleitbewegung des Hilfskolben 44 wird begrenzt, indem ein Bund 52 beidseits des zylindrischen Mittelabschnitts auf die Stifte aufläuft; man könnte aber auch eine andere Art von Anschlägen wählen. Dies gilt insbesondere dann, wenn man anstelle der Stifte zum Beispiel Kugeln vorsieht

Will man mehr Aufwand treiben, kann man die Stifte durch Hebelanordnungen ersetzen, bei denen ein Fliehkraftausgleich vorgesehen ist; die Einwirkung der Fliehkraft auf die O-Ringe selbst ist ohne weiteres zu vernachlässigen.

Schließlich erkennt der Fachmann auch, daß innerhalb der Hülse 26 ohne weiteres eine Hohlspindel ange-. ordnet werden kann, die sich durch den gesamten Spannzylinder erstreckt; dies ist bekanntlich bei bestimmten Drehautomaten erwünscht, bei denen das Ausgangsmaterial in Stangenform dem Spannfutter durch die Antriebsspindel der Maschine hindurch zuzuführen ist. Die Wandungen derKolbenstange werden dann viel dünner bemessen und der Durchmesser je nach dem gewünschten Durchlaßquerschnitt der Hohlspindel ausgelegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigter umlaufender Spannzylinder für Spanneinrichtungen mit jedem Zylinderraum zugeordneten, bei Druckumschaltung unwirksam gemachten Rückschlagventilen in Form von elastischen Ringen, die mit den Druckmittelzufuhr- und -abführkanälen kommunizierende Radialbohrungen abdecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (48) beidseits des Kolbens (20) die Kolbenstange (18) umschließen und in Axialrichtung abgestützt sind und daß die konzentrisch innerhalb der hohlen Kolbenstange (18) verlaufenden Druckmittelkanäle (29,42) durch eine Hülse (26) voneinander getrennt sind, auf der gleitverschieblich ein Hilfskolben (44) mit Betätigungsorganen zum Abheben je eines P inges (48) von den zugeordneten Radialbohrungen (46) angeordnet ist.

2. Spannzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Teil der Radialbohrungen (46) radial auslenkbare Betätigungsglieder (50) angeordnet sind, die in Wirkverbindung mit den als Nockenflächen ausgebildeten Betätigungsorganen des Hilfskolbens (44) stehen.