DE2327003A1 - Hydropneumatische einspannvorrichtung - Google Patents
Hydropneumatische einspannvorrichtungInfo
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Description
Claude LE· TESTU Cluses / Frankreich
Die Erfindung betrifft eine hydropneumatische Einspannvorrichtung für zu bearbeitende "Werkstücke, insbesondere bei Werkzeugmaschinen,
mit einem pneumatisch in zwei Richtungen verschiebbaren Primärkolben, welcher hydraulisch auf einen eine Spannzange betätigenden
Sekundärkolben einwirkt, wobei die Kolben durch das Verhältnis ihrer Querschnitte einen Kraftvervielfältiger darstellen.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DOS 1 477 232) besteht
der Söltundärkolben aus einer zylindrischen Ausnehmung an einem
langen Rohr, welches unter Verschiebung auf die Spannzange einwirkt«
Diese Ausführung erfordert jedoch einen erheblichen Platzbedarf, so dass es praktisch unmöglich ist, diese auf das Plateau
einer Werkzeugmaschine zu moirieren. Andererseits wirkt bei dieser
bekannten Ausführung die Pressluft zum Lösen der Zange ausschliesslich
auf den Primärkolben, und zwar auf nur einen geringen
Querschnitt davon. Dadurch besteht imm-er die Gefahr einer Blokkierung
des Sekundärkolbens, so dass die Oeffnung der Spannzange
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nicht mit Sicherheit gewährleistet ist.
Zweck der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die
/geringen
Schaffung einer Einspannvorrichtung mit verhältnismässig Abmessungen,
wobei eine Oeffnung der Spannzange .und Freigabe des Werkstückes im gegebenen Augenblick mit Sicherheit gewährleistet ist.
Eine solche hydropneumatische Einspannvorrichtung der eingangs
erwähnten Art ist hierzu erfindungsgemäss gekennzeichnet, durch eine die Spannzange umgebende und von einem festen Mittelstück
in zwei verschiedene Zylinder ab schnitte geteilte Ringkammer, in welcheueinerseits der Primärkolben und andererseits der Sekundärkolben
angeordpet sind und wobei eine primäre Luftkammer hinter dem Primärkolben, eine sekundäre Luftkammer vor dem Primärkolben
und eine zweite sekundäre Luftkammer vor dem Sekundärkolben vorgesehen sind.
Diese Ringkammer kann hierbei aus zwei Zylinder ab schnitten mit
verschiedenen Aussendurchmessern bestehen, wobei dann der Primärkolben
in dem Abschnitt mit grösserem Durchmesser und der Sekundärkolben in dem Abschnitt mit geringerem Durchmesser angeordnet
sind.
Das feste Mittelstück, welches die Ringkammer in zwei verschiedene
Zylinderabschnitte aufteilt, wird zweckmässigerweise von einer Ringklammer
fest gehalten.
Die Lufteintritte für die Ringkammer können sowohl axial als auch
radial angeordnet sein, wobei diese jeweils wahlweise verwendbar sind.
Die Innenwand der Ringkammer kann in einfacher "Weise aus einem
Zylinder ab schnitt gebildet werden, welcher fest an einem in das Ring-
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kammer gehäuse eingesetzten Flansch angearbeitet ist. Ih diesen
Zylinder ab schnitt kann ferner bis zur Spannzange ein Mittelanschlag ■eingeschraubt sein, um die axiale Lage des einzuspannenden Werkstückes
festzulegen.
Das Ringkammer gehäuse kann mit wenigstens einer Schwalb ens chwanzprofilnut
versehen sein, welche zur Befestigung mittels selbstblockierender Laschen dient.
Ein beachtlicher Vorteil besteht bei der erfindungsgemässen Ausbildung
einer Einspannvorrichtung auch darin, dass sie aus Drehteilen in Standardabmessungen herstellbar ist, die ohne Anbringung von Gewinden-ineinander
setzbar sind. Auch ist diese Vorrichtung verwendbar für Spannzangen, wie sie in verschiedenen Standardtypen im Handel
sind.
Ba den beigefügten Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsmöglichkeiten
der erfindungsgemäss ausgebildeten Einspannvorrichtung dargestellt,
wobei zeigen;
Fig. 1 einen Axialschnitt nach I-1 in Fig. 2,
Fig. 2 eine Draufsicht,
Fig. 3 einen Axialschnitt nach III-III in Fig. 4 einer abgewandelten
Ausführung,
Fig. 4 eine Draufsicht auf diese Ausführung,
Fig. 5 einen Teilschnitt nach IV-IV in Fig. 4 und
Fig. 6 in schematischer Darstellung die pneumatische
Steuerung der hydropneumatischen Einspannvorrichtung.
Die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 besteht aus dem Zylindrischen
Gehäuse 1 mit einer zylindrischen Bohrung 27. Im in der Zeictunung
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unteren Abschnitt 28 ist diese Bohrung mit etwas grösserem Durchmesser
ausgebildet. In diesen Abschnitt ist ein Flansch 3 eingesetzt, der von. einer Ringklammer 6 gehalten ist". Nach innen ist dieser
Flansch 3 durch eine zylindrische Hülse 29 verlängert, welche zu- . sammen mit der Bohrung 27 eine Ringkammer bildet. Diese Ringkammer
umgibt eine Spannzange 4 vom Typ F, die zentriert von der Hülse 29 gehalten wird. Ausserdem ist noch ein zylindrischer Anschlag
in diese Hülse 29 eingesetzt. Dieser Anschlag 5, welcher an sich nicht unbedingt erforderlich ist, kann verstellt werden und dient an seinem
Ende 5a zur axialen Ausrichtung des in die Spannzange 4 einzuspannenden Werkstückes.
Innerhalb der Ringkammer befindet sich nun ein Primärkolben 7 mit
zwei Dichtungen 8 und 9 und einer dritten Dichtung 10, welche eine Abdichtung zwischen der inneren, aus der Hülse 29 gebildeten Wand der
Ringkammer und der Zylinder rand eines festen Mittelstückes 11 gewährleisten.
Dieses feste Mittelstück 11 trennt die Ringkammer in zwei Abschnitte und wird gehalten mittels einer Ringklammer 12. Ausserdem ist
dieses Mittelstück 11 mit zwei Dichtungen 13 und 13' versehen.
Im in der Zeichnung oberen Teil der Ringkammer befindet sich ein Sekundärkolben 14 mit zwei Dichtungen 15 und 16 sowie einer dritten
Ringdichtung 30. Die Dichtungen 8,9,13,13' und 30 haben den Zweck,
eine Abdichtung für die Steuerdruckluft zu bilden, während die Dichtungen
10,15 und 16 eine Abdichtung für das OeI bilden, welches sich in der
hydraulischen Kammer 31, 32 befindet.
Die Druckluft zum Einspannen des Werkstückes wird zugeführt über einen Lufteintritt 17, der mit einem Schnellverschluss ausgestattet ist,
während die Luft zum Lösen der Spannzange über einen gleichen Lufteintritt
22 zugeführt wird. Der Lufteintritt 17 ist über einen Kanal 33 an eine Primärluftkammer 19 hinter dem Primärkolben 7 angeschlossen.
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Der Lufteintritt 22 steht über einen Kanal 23 mit zwei Sekundärluftkammern
in Verbindung, von denen die eine Kammer 20 vor dem Primärkolben und die andere Kammer 21 vor dem Sekundär kolben
angeordnet sind.
Der Flansch. 3 ist gleichfalls mit zwei achsparallelen Oeffnungen 34
und 35 versehen» welche mit Stopfen verschlossen sindo Von diesen
Oeffnungen steht die erste 34 über einen Kanal 36 mit der Luftkammer und die zweite 35 über einen Kanal 24 mit den beiden Luftkammern 20
und 21 in Verbindung. Diese beiden Oeffnungen 34 und 35 können ebenfalls anstelle der Lufteintritte 17 und 22 zu diesem Zweck verwendet
werden, wobei dann die beiden Lufteintritte 17 und 22 mit Stopfen zu verschliessen sind.
Bei der Montage der Vorrichtung setzt man zuerst den Sekundärkolben
14 ein, dann das feste Mittelstück 11, den Primärkolben 7 und dann den Flansch 3. Das OeI wird seitlich durch eine Leitung 37 eingefüllt,
welche dann durch einen Schraub stopfen 38 verschlossen wird.
Das in der Zeichnung obere Ende des" Sekundärkolbens 14 ist an seinem
Innenumfang mit einer Konusfläche 14a versehen, welche auf die konischen Backen der Spannzange 4 wirken. Der Aussenumfang des Sekundärkolbens
14 ist dagegen zylindrisch ausgebildet und liegt mit diesem Zylinder ab schnitt 14b an einem zylindrischen Durchgang des Gehäuses
an. Die Spannzange 4 wird axial in ihrer Lage von einer Ringmutter 25 gehalten.
Das Ringkammergehäuse 1 ist darüber hinaus mit einer Ringnut 39
mit Schwalbenschwanzprofil versehen, womit eine sichere und einwandfreie Befestigung an einem Plateau 40, beispielsweise dem Plateau
einer Drehbank, möglich ist, und zwar unter Verwendung von drei
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selbstblockierenden Laschen 2 und entsprechender Befestigungsschrauben
41.
Die Arbeits- und Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgendermassen:
Die Zuführung von Druckluft in die Primärkammer 19 bewirkt eine Verschiebung des Primärkolbens 7 in der Zeichnung nach oben. Durch
seine Stirnfläche mit verhältnismässig geringem Querschnitt erzeugt
dieser Primärkolben einen Druck in der Oelkammer 31/32. Dieser Druck überträgt sich auf den Sekundärkolben 14 mit einem merklich
grösseren Querschnitt, was eine Vervielfältigung der vom Primärkolben
ausgeübten Kraft bewirkt. Der Sekundärkolben beaufschlagt seinerseits mit seinem konischen Abschnitt 14a die Klemmbacken
der Spannzange 4.
Um eine Lösung der Spannzange zu bewirken, schickt man Druckluft in die Sekundär luftkämme rn 20 und 21. Diese Druckluft wirkt auf die
gleichen Querschnitte des Primär- und Sekundärkolbens, was zur Folge hat, dass in jedem Fall eine Rückbewegung der beiden Kolben und eine
Losung der Spannzange eintritt.
Die abgewandelte Ausführungsform nach den Fig. 3 bis 5 wird nicht in
allen Einzelheiten beschrieben, da die gleichen Elemente denjenigen der Ausführungsform nach Fig. 1 entsprechen. Die wesentlichsten Teile
tragen die gleichen Bezugsziffern mit einem Index.
Diese Abwandlungutterschsidet sich im wesentlichen von der Ausführung
nach Fig. 1 durch die Tatsache, dass die durchgehende Bohrung 27 nach Fig. 1 hier ersetzt ist durch zwei Bohrungen 42 und 43, die über
einen konischen. Abschnitt 44 untereinander verbunden sind und bei
denen der Durchmesser der Bohrung 43 grosser ist als derjenige der
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Bohrung 42. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die aufeinanderfolgende Montage des Sekundärkolbens des festen Mittelteiles und
des Primärkolbens in der Ringkammer erleichtert wird.
Ausserdem ist diese abgewandelte Ausführungsform noch mit einem
Oelkompensator (Fig. 5) ausgestattet, wie er an sich bekannt ist.
Dieser Oelkompensator enthält einen einstellbaren Kolben 45 mit einer Abdichtung und ist verschiebbar mittels einer Schraube 46 in
einem Schraub stopfen 47. Der Kolben 45 verschiebt sich in eine
Kammer 60, die über einen. Kanal 61 mit einer Zuführungsnut 62 in
Verbindung steht, welche ihrerseits wiederum zu der Oelkammer offen ist. Diese Zuführungsnut 62 ist mit zwei konischen Seitenwänden
ausgestattet, wodurch der Uebergang der Dichtung 49 des Sekundärkolbens
erleichtert wird.
Der Oelkompensator hat hierbei im wesentlichen den Zweck9 den
Sekundärkolben in Abhängigkeit von dem Durchmesser der verwendeten Standardspannzange einstellen zu können, welcher mitunter von
einer Spannzange zu anderen leicht verändert ist»
Eine andere Besonderheit besteht bei dieser abgewandelten Ausführungsform in der Verwendung anderer Dichtungen, indem die Lippendichtung
nach Fig, 1 ersetzt ist durch eine Dichtung 48 in einer Ringnut des festen
Mittelstückes, wodurch diese fest und widerstandsfähiger ist. Ebenso
ist die Dichtung 15 nadxFig. 1 ersetzt durch eine gleiche Dichtung 49 in einer Ringnut des SekundärkoIbens.
Das Ring-kammergehäuse lr ist hierbei quaderförmig ausgebildet, so
dass die Vorrichtung sowohl aufrecht als auch an der einen oder anderen
Seitenfläche befestigt werden kann. Hierzu sind an diesem Gehäuse Nuten mit Schwalbenschwanzprofil 50,51 (Fig. 3) und 52,53 (Fig. 4) vorgesehen.
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Fig. 6 zeigt schematisch die Einspannvorrichtung 1 an dem Plateau 40
einer Drehbank, von welcher nur schematisch die in Umdrehung versetzte
Spindel 53 gezeichnet ist. Mittels eines drehbaren Anschluss mit Doppelkanälen 54, wie er an sich bekannt ist, sind die Leitungen
und 56 an einem pneumatischen Verteiler 26 mit vier Leitungen angeschlossen. Die Steuerung erfolgt über zwei Ventile 57 und 58, welche
mechanisch über ein Element 49 betätigbar sind. Dieses Element 49 ist verschiebbar entsprechend dem Doppelpfeil F je nach dem Vorschub
und der Rückbewegung des Schneidwerkzeuges. Bei dieser Ausführung verwendet man die Lufteintritte 34 und 35 (Fig. 1) der hydropneumatischen
Einspannvorrichtung, wobei deren Steuerung in diesem
Schema nach Fig. 6 sehr vereinfacht dargestellt ist.
Ih der praktischen Anwendung verwendet man ausserdem ein Entlastungsventil
sowie ein Rückschlagventil, um eine un-gewollte Lösung der Spannzange
zu verhindern. Diese Steuerungs systeme sind an sich bekannt und
brauchen nicht näher beschrieben zu werden.
Die erfindungsgemäss ausgebildete Einspannvorrichtung bildet auf
diese Weise eine besonder kompakte Einheit mit geringem Platzbedarf
und einer grossen Widerstandsfähigkeit, wobei gleichzeitig eine sehr
genaue Wirkung der Spannzange und eine leichte Anpassung an alle Werkzeugmaschinen
ermöglicht wird.
Die erfindungsgemässe Einspannvorrichtung gestattet weiterhin die
Erzielung einer sehr starken Einspannkraft bei einem geringen Volumen.
Selbstverständlich ist es möglich, die Spannzange auch zusammenzuziehen
statt zusammenzudrücken, wie es ebenfalls an sich bekannt ist.
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Claims (1)
- PATENTANSPRUECHE(l. /Hydropneumatische Einspannvorrichtung für zu bearbeitende Werkstücke, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, mit· einem pneumatisch in zwei Richtungen verschiebbaren Primärkolben, welcher hydraulisch auf einen eine Spannzange betätigenden Sekundärkolben einwirkt, wobei die Kolben durch das Verhältnis ihrer Querschnitte einen Kraftvervielfältiger darstellen, gekennzeichnet durch eine die Spannzange (4) umgebende und von einem festen Mittelstück (11) in zwei verschiedene Zylinder ab schnitte geteilte Ringkammer, in welchen einerseits der Primärkolben (7) und andererseits der Sekundärkolben (14) angeordnet sind und wobei eine primäre Luftkammer (19) hinter dem Primärkolben,'eine sekundäre Luftkammer (20) vor dem Primärkolben und eine zweite sekundäre Luftkammer (21) vor dem Sekundärkolben vorgesehen sind.2« Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ringkammer aus zwei Zylinderabschnitten (42,43) mit verschiedenen Aussendurchmessern, wobei der Primärkolben (7l) in dem Abschnitt (43) mit grösserem Durchmesser und der Sekundärkolben (141) in dem Abschnitt (42) mit geringerem Durchmesser angeordnet sind.3. Vorrichtung nach Anspruch L oder 2, gekennzeichnet durch ein von einer Ringklammer (12) festgehaltenes Zwischenstück (ll;.ll').4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ringkammer mit axialen (34,35) und radialen Lufteintritten (17,22), welche wahlweise verwendbar sind.5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ringkammer mit einer Innenwand aus einem Zylinder ab schnitt (29;29')» welcher fest an einem in das Ringkammergehäuse (l;ll) eingesetzten Flansch (3j3l) angearbeitet ist.309883/0393- ίο -2327006. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen in den Zylinder ab schnitt (29;29l) bis zur Spannzange (4;4') eingeschraubten Mittelanschlag (5;5l).7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Ringkammergehäuse (l;ll) mit wenigstens einer Schwalbenschwanzprofilnut (39;50-53) zur Befestigung mittels selbstblockierender Laschen (2;2r).309883/0393
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