DE2334940B2

DE2334940B2 - Spannzylinder

Info

Publication number: DE2334940B2
Application number: DE19732334940
Authority: DE
Inventors: Helmut 7301 Schanbach Link
Original assignee: Index-Werke Kg Hahn & Tessky, 7300 Esslingen
Priority date: 1973-07-10
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1976-04-22
Also published as: JPS5038180A; DE2334940A1; JPS5932241B2; CH576306A5; BR7405643D0; FR2236590A1; FR2236590B1; US3933061A; GB1450456A

Description

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Die Erfindung betrifft einen an das Hinterende einer Drehmaschine ansetzbaren Spannzylinder für Spannleuge an Werkzeugmaschinen mit umlaufender Spindel mit einem am Zylindorgehäuse zentrisch angeordneten Ansatzstück zur Aufnahme eines Überleitungsgehäuses für das Druckmittel und einem in der Längsachse verschiebbaren Ventilschieber, mit dem eine, zum Anschluß einer Druckmittelquellc dienende, am Übcrleitungsgehäuse angeordnete Anschlußstelle wahlweise mit je einem von zwei Zuführungskanälen des Spann-Zylinders verbindbar ist. Im Einklang mit der in der Technik gebrauchten Fachsprache wird mit llohlsn;innzvlindcr ein solcher mit Durchlaß für Stangcnmavjc.u." weiterem Stand der Technik ist zwar ein hydraulisch betätigter Spannzylinder mit Durchlaß bekannt Am Zylindergehäuse ist dabei eine zum Spannzylinder koaxiale, mit einem Durchlaß versehene Hülse fest angebracht, in der Zuführkanäle für die Zufuhr von Druckflüssigkeit zu den beiden Kammern angeordnet sind Die Hülse mit den Einmündungen in die Kanäle ist von einem stationären Lager umgeben, in dem die I IuI se gelagert ist. Ferner sind an dem Lagerkörper zwei Anschlußstücke angebracht, die abwechselnd zum Betätigen des Kolbens an eine Druckflüssigkeitsquelle und einen Flüssigkeitsablauf über eine Steuerventilvorrichtung angeschlossen werden können. Bei dieser Konstruktion ergeben sich, insbesondere im Hinblick auf den Durchlaß zwischen der umlaufenden Hülse und dem stationären Lager, verhältnismäßig großflächige Dichtstellen, an denen eine hohe Reibung wegen der engen Passung und damit eine entsprechende Erwärmung auftritt Dieser Konstruktion sind allem schon wegen des Einbaus von Rollenlagern mit relativ großem Durchmesser im Lagergehäuse hinsichtlich höherer Spindeldrehzahlen, wie sie bei modernen Drehautomaten gefordert werden, Grenzen gesetzt. Außerdem erhitzt sich das durch die erwähnte Dichtspaltc strömende Drucköl bei großen Drehzahlen beträchtlich, was zu einem erheblichen Drehmomentverlust führt. Dies alles führt dazu, daß diese Konstruktion für hohe Drehzahlen nicht geeignet ist (US-PS 28 35 227).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannzylinder einfacher Bauart zu schaffen, der einen Durchlaß für den Werkstoff aufweist und dabei an den Dichtstellen trotz der größeren Durchmesser ein Minimum an Erwärmung erzeugt und daher für besonders hohe Drehzahlen geeignet ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei dem eingangs erwähnten Spannzylinder dadurch gelöst, daß das die Zuführungskanäle aufweisende Ansatzstück hohlzylindrisch ausgebildet ist, auf dem der zugleich als Überleitungsgehäuse dienende Ventilschieber angeordnet ist, der eine dem Ansatzstück zu offene Ringkammer aufweist, mit der die am Ventilschieber vorgesehene Anschlußstelle kommuniziert und die seitlich durch zwei Ringflansche begrenzt ist, die jeweils mit dem Ansalzstück einen Dichtspalt bilden.

Hier sind nur zwei kleinflächige Dichtstcllcn vorhanden, die im Hinblick auf ihre Anordnung einen gewissen Leckfluß nach außen zulassen können, wodurch an

diesen Dichtstellen eine Kühlung durch die Hydraulikflüssigkeit eintritt. Außerdem ist die Bauart von extremer Einfachheit mit einem Minimum von Kanälen geringer Ausdehnung.

Eine besonders günstige Konstruktion ergibt sieh, wenn der Schieber mittels die Dichtspalte bildenden Lagerbohrungen lediglich hydrostatisch gelagert ist. Hierdurch wird eine sich selbstzenirierende hydrostatische Lagerung erreicht, so daß eine unmittelbare Be-

auf, in dem zu den beiden Zylinderkammern 36 und 38 führende Zuführkanäle 44, 46 angeordnet sind. Jeder Zylinderkammer sind hierbei im Winkeiabsumd voneinander mehrere solcher Zuführkanäle zugeordnet, die aus dem Ansatzstück an dessen Umfang bei 40 bzw. 42 austreten. Wahrend hierbei die die Mündungsöffnung 40 aufweisenden Zuführkanale 44 unmittelbar in die Zylinderkammer 36 münden, münden die die Mündungsöffnung 42 aufweisenden Zuführkanale 46 in m-

rührung ck.v beiden sich relativ zueinander drehenden i₀ nerhalb des Zylinders zu diesem achsparallel angeord-

Teile ganz vermieden wird

Die zentrierende Wirkung wird noch dadurch verbessert, daß die Lagerbohrungen konisch sind.

Für die Zuleitung des Drucköls in die beiden Zylinderkammern des Spannzylinders wird man vorteilhaft je Zylinderkammer mehrere Zuführkanale vorsehen, um das Füllen und Entleeren der Zylinderkammern so schnell wie möglich bewerkstelligen zu können. Was hierbei die Verbindung der auf der vom An-

nele und den Hohlkolben 24 durchdringende Rohrstükke 48 ein. die eine direkte Verbindung der Zuführkanale 46 mit der Zylinderkammer 38 herstellen und gleichzeitig eine Verdrehsicherung für den Hohlkolben 24 bilden. Zur Steuerung des Hydrauliköles in die eine oder andere Zylinderkammer 36 bzw. 38 dient ein Anschlußglied, das in Form eines unverdrchbar, jedoch axial verschiebbar auf dem zylindrischen Ansalzstück angeordneten Ventilschiebers 50 ausgebilde! ist. Dieser

satzstück abgekehrten Seite des Hohlkolbens liegenden ₂o Ventilschieber definiert zusammen mit dem Außenum-Zylinderkammer mit den ihr im Ansatzstück zugeord- fang des zylindrischen Ansatzstückes 34 eine von zwei neten Zuführkanälen betrifft, so ergibt sich hierbei eine ringförmigen Dichtspalten 52, 54 begrenzte, mit einer vorteilhafte Konstruktion, wenn diese Zuführkaniile Druckqueüe in Verbindung stehende Ringkammer 56. mit dieser Zylinderkammer durch einzelne im Spannzy- Die ax'-.ile Länge derselben ist kleiner als der Abstand Snder achsparallel angeordnete, den Hohlkolben _2S der beiden Umfangslinien, auf denen die Mündungsöffdurchdringende Rohre verbunden sind. Damit erfolgt nungen 40 bzw. 42 der zu den beiden Zylinderkammern die Verbindung zu dieser Zylinderkammer ohne Um- führenden Zuführkanale 44 bzw. 46 liegen. Die Ringwege bei kleinen Strömungsverlusten, und die erwähn- kammer ist mittels eines am Ventilschieber 50 angeten Rohre bilden zugleich eine Verdrehsicherung des schlossenen Anschlußnippels 60 mit einem Schlauch 62 Hohlkolbens innerhalb des Spannzylinders. Schließlich 30 verbunden, der seinerseits über einen im Aufnahmegeist es günstig, wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestal- hause 30 gehaltenen Anschlußnippel 64 mit einer von lung der Erfindung die zusammen mit dem Umfang des einer Hydraulikpumpe 65 kommenden Leitung 68 verAnsatzstückes des Spannzylinders die ringförmigen bunden ist. Ein Druckregelventil 66 dient zur hinstel-Dichtspalte definierenden Lagerbohrungen des Schic- lung der gewünschten Spannkraft. Am Ventilschicber bers in an sich bekannter Weise sich in Strömungsrich- 35 50 ist ein Mitnehmerarm 70 befestigt, an dem eine Kolbenstange 72 eines Betätigungskolbens 76 angreift, dessen zugehöriger Zylinder 74 in die Montageplatte 28 eingearbeitet ist. Die Zylinderkammern 78 und 80 dieses Zylinders 74 sind über entsprechende Verbindungs-

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine mit einem ₄₀ leitungen 82, 84 mit einem Vorsteuerventil 86 verbun-Spannzylinder ausgestattete, in einem Spindelkasten den.

lung des Druckmediums konisch verjüngen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispicl der Erfindung dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigt

einer Drehmaschine angeordnete Arbeitsspindel,

Fig.2 eine Einzelheit aus F i g. 1 in größerem Maßstab als diese mit dem Ventilschieber in einer anderen Stellung,

Fig.3 ein Druckdiagramm zur Veranschauliclitung des Druckverlaufs bei verschieden gestalteten Lagerbohrungen des Ventilschiebers.
In F i g. 1 ist mit 10 ein Spindclkastcn eines Dreh

Aus F i g. 1 und 2 sind die beiden Endstcllungcn des Ventilschiebers 50 ersichtlich, die den Endslellungen des Kolbens 76 entsprechen. Die Schieberstellungen werden mittels zweier im Aufnahmegehäuse 30 in einsprechendem Abstand voneinander angeordneter Endschalter 88, 90 überwacht, wozu der Mitnehmerarm 70 an seinem freien Endstück ein entsprechendes, mit den Endschaltern 88 und 90 zusammenwirkendes Kurvenautomaten bezeichnet, in dem eine Arbeitsspindel 12 50 stück 92 hat. drehbar gelagert ist, in deren Spindelkopf 14 eine Die Wirkungsweise des Spannzylinders ist folgende:

Spannzange 16 eingesetzt ist, die in bekannter Weise In jeder der beiden in F i g. 1 und 2 gezeigten Siel-

durch Axialverschieben spann- bzw. offenbar ist. Der lungen des Ventilschiebers 50 befinden sich entweder Spannzange ist eine Druckfeder 18 zugeordnet, durch die Mündungsöffnungen 40 oder 42 der Zuführkanale die die Spannzange in Offenstellung gehalten ist. Zu 55 44, 46 innerhalb der Ringkammer 56, so daß das ständig ihrer Betätigung wirkt eine die Spannzange aufnehmende Druckhülse 20 mit einem in der Arbeitsspindel
axial verschiebbar geführten Spannrohr 22 zusammen,
das seinerseits durch den Hohlkolben 24 eines als Ganzes mit 26 bezeichneten Spannzylinders betätigbar ist. 60
der an das Hinterende der Arbeitsspindel koaxial zu
dieser angeflanscht ist. Der Spannz.ylinder befindet sich
innerhalb eines mittels einer Montageplatte 28 an die
hintere Stirnwand des Spindelkastcns 10 angebrachten
Aufnahmegehäuses 30, das einen Leckölanschluß 52
aufweist. Zur Steuerung des Hohlkolbens 24 weist der

Spannzylinder auf seiner von der Arbeitsspindel abgekehrten Stirnseite ein hohlzylindrisches Ansalzstück

über die Verbindungsleitung 68 und den Schlauch der Ringkammer 56 zugeführte Drucköl in die eine oder andere Zylinderkammer 36 bzw. 38 einströmen kann, während das bei der Verstellung des Kolbens aus der entsprechenden Zylinderkammer verdrängte Drucko! unmittelbar in das Aufnahmegehäuse abströmen kann. Wie oben bereits erwähnt, isi der Schieber nut zwei zusammen mit dem Außenumfang des Ansatzstückes 34 Dichtspalte 52, 54 definierenden Lagerbohrungeii 95, 94 auf dem Ansalzstück verschiebbar angeordnet. Diese Lagerbohrungen sind gemäß I·" i g. 2 in an sich bekannter Weise in Strömimgsrichiung des Drucköles konisch verjüngt ausgebildet. Diese Ausbil-

dung der Lagerbohrungen bewirkt, da die Kingkammer 56 ständig mit der Druckquclle verbunden ist. daß aus den ringförmigen Dichtspalten ständig ein Leckstrom ausströmt und sich dabei die Lageibohiungen des Schiebers selbsttätig exakt auf dem zylindrischen Ah- S salzstück zentrieren, d. h. der Dichtspallquerschniit bleibt über den gesamten Spallumfang gleich groß. Eine metallische Berührung der spalibildcnden Teile kann damit nicht erfolgen, und die damit erziehe, ausschließlich hydrostatische Lagerung des Schiebers be- '° wirkt, daß dessen Axialverstellung mit kleinstem Krall aufwand bewerkstelligt werden kann. Aus diesem Grunde kann das aus dem Zylinder 74 und dem Beiäiigungskolben 76 gebildete Zylinderaggregat auch relativ klein sein, so daß das Vorsteuerventil 86 entsprechend klein ist.

Fig.3 zeigt den Druckvcrlauf bei verschieden ausgebildeten Lagerbohrungen des Schiebers 50. Aus dieser Darstellung geht hervor, daß die gewählte konische Ausbildung der Lagerbohrungen in Strömungsrichtung des Drucköles optimale Lagerungsverhältnisse schafft. Die Zentrierwirkung beruht bekanntlich auf der Tatsache, daß der Druckgradieni einer laminaren Spaltströmung mit der dritten Potenz der Spalthöhe abnimmt. Das Druckdiagramm der F i g. 3 zeigt den Druekverlauf entlang eines Ringspaltes bei parallelem Spalt (u). bei konischem Spalt (b) und bei konischem Spalt, der gerade an der engsten Stelle berührt (c). Die l.agerbohrungen 93. 94 des Schiebers sind nun so ausgebildet, daß sie den Druckverhalinissen unter b entsprechen, d.h. es bildet sich über die gesamte Länge der l.agerbohrungen ein bestimmter Flüssigkeitsdruck erlauf aus. der die gewünschte Schieber/.cntrierung herbeiführt.

Die Anordnung des Ventilschiebcrs auf dem zylindrischen Ansatzstück und die spezielle Art seiner Lagerung erlauben es. die Leckölmengc und den Öldruck optimal zu wählen, wobei lediglich geringe Wärme /wischen den beiden relativ zueinander bewegten Teilen 34. 50 entsteht. Da der Ventilschicber ausschließlich vom Zylindergehäuse selbst aufgenommen wird, ist es auch möglich, denselben in den Abmessungen kleiner zu halten, was wieder einen geringeren Leistungsbedarf zur Massenbeschleunigung des Spannzylinders erbringt. Da außerdem mit hohen Drücken gefahren werden kann, die verringerte Zylinderqucrschnitle ermöglichen, ergeben sich auch verringerte lüllmengen. was sich wiederum durch Verkürzen der Schalt/eilen vorteilhaft auswerten läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Am Spindelende ansetzbarer, druckmittclbetätigter Spannzylinder für Spannzeuge an Werkzeugmaschinen mit umlaufender Spindel mit einem am Zylindergehäuse zentrisch angeordneten Ansatzstück zur Aufnahme eines Überleitungsgehäuses für das Druckmittel und einem in der Längsachse verschiebbaren Ventilschieber, mit dem eine, zum Anschluß einer Druckmittelquelle dienende, ?m Übcrleitungsgehäuse angeordnete Anschlußstelle wahlweise mit je einem von zwei Zuführungskanälen des Spannzylinders verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das die Zuführungskanäle (44; 46) aufweisende Ansatzstück (34) hohlzylindrisch ausgebildet ist, auf dem der zugleich als Überleitungsgehäuse dienende Ventilschieber (50) angeordnet ist, der eine dem Ansatzstück (34) zu offene Ringkammer (56) aufweist, mit der die am Ventilschieber (50) vorgesehene Anschlußstelle (60) kommuniziert und die seitlich durch zwei Ringflansche begrenzt ist, die jeweils mit dem Ansatzstück (34) einen Dichtspalt (52,54) bilden.

2. Spannzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (50) mittels die Dichtspalte (52, 54) bildenden Lagerbohrungen (93, 94) lediglich hydrostatisch gelagert ist.

3. Spannzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbohrungen (93, 94) konisch sind.

4. Spannzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbohrungen (93, 94) in Strömungsrichtung des Druckmediums konisch verjüngt ausgebildet sind.

5. Spannzylinder nach einem der Ansprüche 2 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Lagerbohrungen (93, 94) im wesentlichen die gleiche ist.

6. Spannzylinder nach einem der Ansprüche 3 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konizität der Lagerbohrungen (93, 94) im wesentlichen die gleiche ist.

7. Spannzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der vom Ansatzstück (34) abgekehrten Seite des Hohlkolbens (24) liegende Zylinderkammer (38) mit den ihr zugeordneten Zuführkanälen (46) des Ansatzstückes (34) durch einzelne, im Spannzylinder (26) achsparallel angeordnete, den Hohlkolben durchdringende Rohre (48) verbunden ist.

terial und mit Vollspannzylinder ein solcher ohne Durchlaß bezeichnet.

Bei einem bekannten Spannzylindcr dieser An (US PS 28 09 612) ist an den umlaufenden Spannzylmder eine Ventilvorrichtung fest angebracht, die ein Von tilgehäuse und in diesem entlang der Mittelachse einen durch äußere Mittel verschiebbaren Ventilschieber hui. Das Endstück des Ventilgehäuses ist in einem stationären Lager gelagert, an dem ein Anschluß für eine Druckluftquelle angebracht ist. Damit ist hier nur eine verhältnismäßig kleinflächige Dichtstelle zwischen den, stationären Lager und dem Ventilgehäuse vorhanden. Für einen Spannzylinder mit Durchlaß ist jedoch diese Bauart nicht geeignet. Außerdem ergibt sich ein vor hältnismäßig schweres, umlaufendes Ventilgehäuse nut einer Vielzahl von Kanälen. Abgesehen von dem Ichlenden Durchlaß is: diese Konstruktion verhältnismäßig umständlich und teuer, und es ist, wie erwähnt, die umlaufende Masse sehr groß. Wegen der kleinflach.gen Dichtstelle ist jedoch diese Bauart für höhere Drehzah-