DE2349686B1 - Einspannvorrichtung - Google Patents

Description

Anlagestellen von Führungskolben und Klemmkol- Ringkolben können auch mittels Federn an die

ben unterschiedliche Drücke in den Klemmzylindern, Klemmkolben angepreßt werden.

Durchmessertoleranzen der Klemmkolben oder un- Für bestimmte Anwendungsfälle kann die Ein-

terschiedliche Reibbeiwerte der Kolbenführungen spannvorrichtung so ausgeführt werden, daß der selbsttätig ausgeglichen werden. Dabei nimmt der 5 Führungskolben und/oder der Ringkolben eine me-

Führungskolben die an den Klemmkolben rechts und chanische Verstelleinrichtung aufweisen, mittels der

links vorhandene Differenzkraft auf, so daß auf die sie gegen die Klemmkolben gedruckt werden. Die

Probe von beiden Kolben die gleiche Kraft wirkt. Druckmittelversorgung für Führungs- und Ringkol-

Beim Einspannvorgang wird durch den Führungskol- ben kann hierbei entfallen.

ben mechanisch der Gleichlauf der Klemmkolben im io Zweckmäßigerweise werden an den Klemmkolben

gesamten Spannbereich der Kolben herbeigeführt verdrehbare Klemmstücke angeordnet. Die Klemm-

(Gleichlaufsteuerung). stücke weisen Spannflächen zum Einspannen der

Die Handhabung der Einspannvorrichtung wird Proben auf. Die Spannflächen können durch Verdredadurch sehr einfach, daß nur ein bestimmter Druck hen der Klemmstücke leicht in die für die Einspanfür die Klemmkolben und gegebenenfalls für den 15 nung von flachen und runden Proben geeignete Stel-Führungskolben nach vorgegebenen Werten einge- lung gebracht werden.

stellt werden muß. Danach wird die Probe selbsttätig Eine andere weitere Ausgestaltung der Erfindung genau zentrisch gespannt und in Belastungsrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spannflächen spielfrei verspannt, ohne daß zusätzliche Maßnah- der Klemmkolben oder Klemmstücke Spannprismen men oder besondere Aufmerksamkeit von Seiten des 20 aufweisen. Damit ist es möglich, neben flachen auch Prüfers erforderlich sind. Eine komplizierte hydrauli- runde Proben einzuspannen, ohne daß die Klemmsche Steuereinrichtung für die Einspannvorrichtung kolben oder Klemmstücke ausgewechselt werden kann entfallen. Mit der zentrischen Einspannung ist müssen. Durch Prismen unterschiedlicher Größe, die gleichzeitig gewährleistet, daß die Probe von uner- in einem Winkel zueinander auf der Spannfläche anwünschten Kräften frei bleibt, die das Prüfergebnis 25 geordnet sind, können auch Rundproben unterbeeinflussen können. Vorteilhaft ist auch die korn- schiedlichen Durchmessers eingespannt werden,
pakte Bauweise, die geringe Bauhöhe, das geringe Wenn bei der Emspannvorrichtung nach der ErGewicht und die einfache Herstellmöglichkeit der findung die Klemmkolben in Einsätzen gelagert sind, Emspannvorrichtung sowie die stufenweise Einstell- die in einem Grundkörper beispielsweise eingemöglichkeit über den gesamten Verstellbereich. 30 schraubt werden, ist es möglich, die Klemmstücke

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann bequem und ohne Öffnung des hydraulischen Sy-

die allseitig spielfreie Führung der Klemmkolben da- stems auszuwechseln.

durch bewirkt werden, daß der Führungskolben von Die Einspannvorrichtung nach der Erfindung ist

einem Ringkolben konzentrisch umgeben ist, der auf nicht auf Einspannungen beschränkt, sondern kann

die Mantelflächen der Klemmkolben drückt. Durch 35 auch für andere ähnlich gelagerte Fälle verwendet

die Verwendung eines Ringkolbens ist es möglich, werden.

hohe Kräfte für die spielfreie Führung der Klemm- Die Erfindung wird an schematischen Ausfühkolben in Belastungsrichtung aufzubringen und die rungsbeispielen dargestellt und im Prinzip erläutert. Anlageflächen des Führungskolbens zu entlasten. Es zeigt in schematischer Darstellung
Weiterhin kann die zentrische Einspanmmg der 40 F i g. 1 eine Einspannvorrichtung mit Führungs-Probe von einem Bauelement und die in Belastungs- kolben,

richtung spielfreie Einspannung von einem zweiten F i g. 2 eine Einspannvorrichtung mit Führungs-Bauelement übernommen werden, wodurch eine op- kolben und Ringkolben,

timale konstruktive Auslegung der Einspannvorrich- F i g. 3 eine Einspannvorrichtung mit Führungs-

tung für den jeweiligen Prüfzweck möglich ist. 45 kolben, der in einem Ringkolben gelagert ist,

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist da- F i g. 4 eine Einspannvorrichtung mit Führungs-

durch gekennzeichnet, daß der Ringkolben als Zylin- kolben, Ringkolben und einschraubbaren Einsätzen

der für den Führungskolben ausgebildet ist. Hier- für die Klemmkolben.

durch ergibt sich eine sehr kompakte Bauweise für Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Einspannvor-

Führungs-und Ringkolben. 50 richtung nach der Erfindung. Die Einspannvorrich-

Wenn die Kraftwirkung einer Kolbeneinheit nicht tung ist an einen nur andeutungsweise dargestellten ausreicht, kann die Emspannvorrichtung so ausge- Rahmen 1 einer Prüfmaschine angebaut. In einem führt werden, daß zwischen den Klemmkolben meh- Grundkörper 2 skid Klemmkolben 3 und 3' gegenläurere Führungskolben und/oder Ringkolben angeord- fig angeordnet. Die Klemmkolben sind zweiteilig net sind. Durch die Anordnung von mehreren KoI- 55 ausgeführt mit Klemmstücken 4 und 4'. Die Klemmben können besonders hohe Führungskräfte aufge- stücke können leicht ausgewechselt werden, beihracht und/oder die Anlageflächen von Führungs- spielsweise bei Verschleiß. Sie sind darüber hinaus so und Klemmkolben entlastet werden. ausgeführt, daß sie gegen die Klemmkolben 3 und 3'

Der Führungskolben kann so gestaltet werden, daß leicht verdrehbar sind. Die Klemmstücke4 und 4' beer an seiner Stirnseite kegelförmig ausgebildet ist. 60 sitzen Spannflächen 5 und 5' zum Einspannen einer Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß der Führungs- Probe 6. Die Klemmstücke weisen in den Spannfläkolben verdreht werden kann und keine definierte chen5 und 5' Spannprismen 9 und 9' auf, die zur Winkelstellung zu den Klemmkolben erforderlich ist. Aufnahme von runden Proben dienen. Beim Ein-

Zweckmäßigerweise werden der Führungskolben spannen von runden Proben werden die Spannpris-

und/oder der Ringkolben mit einem Druckmittel be- 65 men in die Prüfachse gedreht. Durch die Rückzugsfe-

aufschlagt. Dadurch ist es möglich, die Anpreßkräfte dem 7 und 7' werden die Klemmkolben 3 und 3' mit

durch geeignete Wahl des Anpreßdrucks innerhalb den Klemmstücken 4 und 4' in ihre Ausgangslage ge-

eines weiten Bereiches zu verändern. Führungs- und bracht. Im Grundkörper 2 befinden sich Zylinder-

5 6

kammern 8 und 8', die beim Einspannvorgang mit ben 10 und den Klemmstücken 4 und 4' ergeben sich

Druckmittel beaufschlagt werden. Die auf die durch Keilwirkung radiale und axiale Kraftkompo-

Probe6 wirkenden Druckkräfte sind in der Zeich- nenten. Durch die radialen Kraftkomponenten am

nung mit D, die Zugkräfte mit Z angedeutet. Führungskolben werden unterschiedliche Anpreß-

Ein Führungskolben 10 mit Stirnflächen 11 und 5 kräfte der Klernmkolben infolge von unterschiedli-

11' ist in einem Zwischenstück 12 gelagert, das so- chen Drücken in den Zylinderkammern 8 und 8', von

wohl mit dem Rahmen 1 als auch mit dem Grund- Durchmessertoleranzen der Kolben, unterschiedli-

körper 2 verbunden ist. Die im Zwischenstück 12 be- eher Reibung der Kolben und dergleichen, ausgegli-

findliche Zylinderkammer 13 kann mit Druckmittel chen und der Gleichlauf der beiden Klemmkolben

beaufschlagt werden. Eine Feder 14 drückt den Füh- io bewirkt. Der Führungskolben nimmt dabei in seiner

rungskolben 10 unabhängig vom Druck in der Zy- Lagerung, durch seine Federkraft und seine hydrauli-

linderkammer 13 gegen die Klemmstiicke 4 und 4'. sehe Anpreßkraft die zwischen den Klemmkolben 3

Bei einteiliger Ausführung der Klemmkolben (ohne und 3' auftretende Differenzkraft auf. Durch die

Klemmstücke) liegt der Führungskolben unmittelbar axiale Kraftkomponente am Führungskolben werden

an den Klemmkolben an. 15 die Klemmkolben gegen ihre Zylinderlaufbahnen ge-

Die Stirnflächen 11 und 11' des Führungskolbens preßt (Ausschaltung des Radialspiels). Hierdurch

liegen an Gegenflächen 15 und 15' der Klemm- wird bereits beim Einspannvorgang Spielfreiheit der

stücke 4 und 4' an. Die Stirnflächen des Führungs- Bespannvorrichtung in Belastungsrichtung erzielt,

kolbens können beispielsweise keilförmig oder kegel- Die auf die Klemmkolben in Belastungsrichtung wir-

förmig ausgebildet sein oder eine andere Form ha- ao kenden Kraftkomponenten müssen dabei zusammen

ben, die eine Keilwirkung ergibt. Die Gegenflächen immer größer sein als die maximal entgegenwirkende

15 und 15' an den Klemmstücken müssen der Form Last an der Probe.

des Führungskolbens angepaßt sein. Sie können bei- Fig. 2 zeigt den gleichen Grundaufbau wie spielsweise als umlaufende Fasen oder stknseitig an- Fig. 1. In einem Zwischenstück 12 ist jedoch außer gefaste Flächen ausgeführt sein. Zwischen Führungs- 25 dem Führungskolben 10 ein Ringkolben 20 konzenkolben und Klemmkolben oder Klemmstücken kann trisch um den Führungskolben angeordnet. Der sich eine flächenförmige, nnienförmige oder punkt- Ringkolben 20 wird durch Druckmittelzufuhr zu förmige Berührung ergeben. Bei keil- oder kegelför- einer ringförmigen Zylinderkammer 21 mit Druckmiger Ausbildung der Stirnflächen 11 und 11' des mittel beaufschlagt. Der Ringkolben 20 drückt dabei Führungskolbens 10 und der Gegenflächen 15 und 30 die beiden Klemmkolben 3 und 3' an ihre Zylinder-15' der Klemmkolben werden die Keil- oder Kegel- laufbahnen und bewirkt auf diese Weise eine spielwinkel an Führungskolben und Klemmkolben gleich freie Kolbenführung. Wenn die Klemmkolben zweiausgeführt, teilig ausgeführt sind und Klemmstücke aufweisen^

Beim Einspannen der Probe 6 liegen die Klemm- kann der Ringkolben auch an den Klemmstücken ankolben3 und3' infolge der Federwirkung der Rück- 35 liegen (Fig.4). Bei der Ausführung der Einspannzugsfedern7 und 7' zunächst in ihrer äußeren Aus- vorrichtung mit Ringkolben übernimmt der Fühgangslage und geben damit die größtmögliche Em- rungskolben 10 im wesentlichen die Führung der spannöffnung für die Probe frei. Der Führungskol- Klemmkolben 3 und 3' in axialer Richtung und der ben 10 befindet sich ebenfalls in einer Endstellung. Ringkolben 20 im wesentlichen die Führung der Die Stirnflächen 11 und 11' des Führungskolbens 10 40 Klemmkolben in radialer Richtung. Sowohl der Fühliegen an den stirnseitigen Gegenflächen 15 und 15' rungskolben 10 als auch der Ringkolben 20 kann für der Klemmstücke 4 und 4' an. Sobald die Zylinder- bestimmte Anwendungsfälle auch einzeln beaufkammern 8 und 8' mit Druckmittel beaufschlagt wer- schlagt werden. Die Klemmkolben 3 und 3' können den, bewegen sich die Klemmkolben 3 und 3' in auch nach Beaufschlagung des Ringkolbens 20 noch Richtung auf die zu zentrierende und einzuspan- 45 verschoben werden, da zur Überwindung der Reinende Probe 6. Bei diesem Vorgang wird der Füh- bung der Klemmkolben nur etwa 20% der Spannrungskolben 10 durch die Kraftwirkung an den Be- kraft des Ringkolbens benötigt wird, die Klemmkraft rührungssteilen zwischen Führungskolben und der Klemmkolben aber wesentlich größer ist. Der Klemmstücken zurückgeschoben. Dabei ist zunächst Führungskolben und der Ringkolben können in nicht die Kraft der Feder 14 zu überwinden. Der Füh- 50 dargestellter Weise auch mechanisch oder mittels Ferungskolben 10 kann durch Druckmittelzufuhr zur dem gegen die Klemmkolben gedrückt werden.
Zylinderkammer 13 zusätzlich hydraulisch beauf- Fig.3 zeigt eine Ausführung der Einspannvorschlagt werden. Durch die Federwirkung der Feder richtung nach der Erfindung, in der der Führungs-14 ist im gesamten Einstellbereich die Anlage des kolben 10 in einem Ringkolben 20' gelagert ist. Der Führungskolbens 10 an den Klemmkolben 3 und 3' 55 Ringkolben 20' bildet den Zylinder für den Füh- oder den Klemmstücken 4 und 4' gewährleistet. Der rungskolben 10. Er wird über eine ringförmige Zy-Führungskolben 1© kann in nicht dargestellter Weise linderkammer 21' mit Druckmittel beaufschlagt. Der auch mittels einer mechanischen Verstelleinrichtung Ringkolben 20' ist direkt mit dem Rahmen 1 verbungegen die Klemmkolben gedrückt werden. den. Bei Beaufschlagung der Zylinderkammer 21'

Damit kann die Anpreßkraft, mit der der Füh- 60 wird der Grundkörper 2 mit den Klemmkolben 3 rungskolben 10 auf die Klemmkolben 3 und 3' wirkt, und 3' über das Zwischenstück 12' gegen den Ringin einem weiten Bereich eingestellt und den Erfor- kolben gezogen. Die Klemmkolben 3 und 3' stützen dernissen der jeweiligen Einspannung angepaßt wer- sich dabei unmittelbar oder über ein Druckstück 22, den. Die Anpreßkraft kann darüber hinaus durch ge- das der Form der Klemmkolben angepaßt und als eignete Wahl des Keilwinkels an den Anlagestellen 65 Lagerschale für die Kolben ausgebildet sein kann, zwischen Führungskolben und Klemmkolben beein- am Ringkolben 20' ab. Der Ringkolben 20' kann flußt werden. außer der dargestellten auch beliebige andere Aus-

An den Anlagestellen zwischen dem Führungskol- führungsformen haben.

Fig.4 zeigt eine Ausführung der Einspannvorrichtung, in der die Klemmkolben 3 und 3' in Einsätzen 23 und 23' gelagert sind. Die Einsätze 23 und 23' sind in den Grundkörper 2 einschraubbar, können jedoch auch auf andere Weise im Grundkörper befestigt werden, z. B. durch Schrauben, Bügel, Ab-

schlußdeckel u.dgl. Die Einsätze bilden gleichzeitig die Zylinder für die Klemmkolben 3 und 3'. Die hydraulischen Leitungen für die Druckmittelversorgung der Zylinderkammern 8 und 8' sind an den Einsätzen angeschlossen. Sie können beim Herausnehmen der Einsätze mit diesen verbunden bleiben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (12)

1 2 Prüfmaschinen besteht darin, geeignete Einspannvor- Patentansprucne: richtungen für das zu prüfende Werkstück zu schaf-

1. Einspannvorrichtung, besonders für Prüfma- fen. Die Einspannvorrichtung soll für alle Beanspruschinen, mit zwei gegenüberliegenden Klemmkol- chungsarten (Zug, Druck, Wechsellasten), besonders ben zum zentrischen Einspannen von Proben, 5 auch für dynamische Beanspruchungen, geeignet sein, da du rc h gekennzeichnet, daß zwischen Für viele dynamische Prüfungen ist dabei eine in Beden Klemmkolben (3 und 3') mindestens ein lastungsrichtung spielfreie und in Klemmrichtung Führungskolben (10) vorgesehen ist, der senk- genau zentrierende Probeneinspannung von ausrecht zur Bewegungsrichtung der Klemmkolben schlaggebender Bedeutung. Durch außermittige Einbewegbar ist, der an seiner Stirnseite keilförmig io spannung können unerwünschte Kräfte, besonders ausgebildet ist und an dessen Stirnflächen (11 Querkräfte, auf die Probe kommen, die das Priif- und 11Q die Klemmkolben anliegen. ergebnis verfälschen. Das gleiche gilt für eine Proben-

2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, da- einspannung, die in Belastungsrichtung nicht völlig durch gekennzeichnet, daß der Führungskolben spielfrei ist. Durch Spiel in der Einspannung tritt (10) von einem Ringkolben (20, 20') konzen- 15 darüber hinaus besonders bei dynamischer Belastung irisch umgeben ist, der auf die Mantelflächen der ein hoher Verschleiß an der Einspannvorrichtung Klemmkolben (3 und 3') drückt. auf.

3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 2, da- Bekannt ist eine Einspannvorrichtung für Priifmadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (20') schinen mit gegenläufig angeordneten, hydraulisch als Zylinder für den Führungskolben (10) ausge- 20 betätigten Kolben zum zentrischen Einspannen von bildet ist. Proben (deutsche Patentschrift 1648 616). Bei dieser

4. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, Einspannvorrichtung wirken die Kolben von beiden dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Seiten senkrecht auf das zu spannende Werkstück. Klemmkolben (3 und 3') mehrere Führungskol- Die Zentrierung der Probe wird hydraulisch vorgeben (10) und/oder Ringkolben (20, 20') angeord- 25 nornmen in der Weise, daß die gegenüberliegenden net sind. Klemmkolben mit gleichen Mengen des Druckmittels

5. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 beaufschlagt werden. Hierzu dienen Zweistufenzylinund4, dadurch gekennzeichnet, daß der Füh- der mit Stufenkolben, die in beiden Zylinderstufen rungskolben (10) an seiner Stirnseite kegelförmig die gleiche wirksame Kolbenfläche aufweisen. Bei ausgebildet ist. 3° Bewegung des Stufenkolbens werden daher von bei-

6. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 den Zylinderstufen annäherungsweise gleiche Druck- und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am Füh- mittelmengen geliefert.

rungskolben (10) anliegenden Gegenflächen (15 Durch Fertigungstoleranzen im gesamten hydrauli-

und 15') der Klemmkolben (3 und 3') der Form sehen System (Zylinder, Kolben, Leitungen) ergeben

des Führungskolbens angepaßt sind. 35 sich unvermeidliche Differenzen bei den für ein

7. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 exaktes Zentrieren erforderlichen Drackmittelmen- und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füh- gen. Diese Differenzen werden noch verstärkt durch rungskolben (10) und/oder der Ringkolben (20, unterschiedliche Leitungslängen und durch die Kom-20') mit einem Druckmittel beaufschlagt werden. pressibilität des Druckmittels. Eine genau zentrische

8. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 4° Einspannung ist damit nicht mehr gewährleistet. Die und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füh- Kolben der Einspannvorrichtung haben notwendigerrungskolben (10) und/oder der Ringkolben (20, weise Radialspiel, so daß sie für dynamische Bean-20') eine mechanische Verstelleinrichtung auf- spruchungen (Zug/Druck) wenig geeignet sind,
weisen, mittels der sie gegen die Klemmkolben (3 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine und 3') gedrückt werden. 45 Einspannvorrichtung, besonders für Prüfmaschinen,

9. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, da- zu schaffen, mit der Proben, insbesondere Rund- und durch gekennzeichnet, daß der Führungskolben Flachproben mit unterschiedlichen Abmessungen, (10) eine Feder (14) aufweist, die ihn gegen die mit hoher Genauigkeit zentrisch gespannt und zu-Klemmkolben (3 und 3') drückt. gleich in Belastungsrichtung spielfrei geführt werden.

10. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, da- 50 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gedurch gekennzeichnet, daß an den Klemmkolben löst, daß zwischen den Klemmkolben mindestens ein (3 und 3') verdrehbare Klemmstücke (4 und 4') Führungskolben vorgesehen ist, der senkrecht zur angeordnet sind. Bewegungsrichtung der Klemmkolben bewegbar ist,

11. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, da- der an seiner Stirnseite keilförmig ausgebildet ist und durch gekennzeichnet, daß die Spannflächen (5 55 an dessen Stirnflächen die Klemmkolben anliegen,
und 5') der Klemmkolben (3 und 3') oder Durch die Verwendung eines Führungskolbens Klemmstücke (4 und 4') Spannprismen (9 und 9') werden die Klemmkolben in jeder Stellung innerhalb aufweisen. des Verstellbereichs der Einrichtung sowohl in axia-

12. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, da- ler als auch in radialer Richtung exakt geführt. Dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkolben (3 60 mit wird eine genaue Zentrierung der Proben erreicht und 3') in Einsätzen (23 und 23') gelagert sind. und gleichzeitig eine völlige Spielfreiheit der Ein-

spannvorrichtung in Belastungsrichtung sichergestellt. Eine solche Einspannvorrichtung ist damit be-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspannvor- sonders geeignet für dynamische Prüfungen aller Art, richtung, besonders für Prüfmaschinen, mit zwei ge- 65 insbesondere auch für Prüfungen mit ständigem

genüberliegenden Klemmkolben zum zentrischen Wechsel der Kraftrichtung.

Einspannen von Proben. Ein wesentlicher Vorteil des Führungskolbens ist

Eine der wichtigsten Aufgaben auf dem Gebiet der darin zu sehen, daß durch die Kraftwirkung an den