DE2458958C3 - Vorrichtung zum Steuern der hydraulischen Spannkraft des Werkstü ckfutters einer Werkkzeugmaschine - Google Patents
Vorrichtung zum Steuern der hydraulischen Spannkraft des Werkstü ckfutters einer WerkkzeugmaschineInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
- B23B31/30—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
- B23B31/302—Hydraulic equipment, e.g. pistons, valves, rotary joints
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Bauart.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-AS ; 1 40 044) ist der einstellbare Raum, der aus dem
Hubraum eines Zylinders mit einem Kolben besteht und durch eine Anschlagschraube für den Kolben verstellbar
ist, vor dem Zuschalten zu dem doppelt wirkenden Zylinder auf Abfluß geschaltet. Nach seinem Zuschalten
zu demjenigen Hubraum des doppelt wirkenden Zylinders, der beim öffnen des Futters auf Abfluß
geschaltet wird, nimmt er das Druckmittel auf, das beim formschlüssigen Verstellen des Futters in Öffnungsrichtung
unter hohem Druck von dem Kolben des doppelt wirkenden Zylinders verdrängt wird, wenn auf diesen
Kolben das beschränkte Flüssigkeitsvolumen unter hohem Druck einwirkt. Der Kolben des doppelt
wirkenden Zylinders kann sich daher nur um diejenige Strecke Verschieben, nach deren Zurücklegung das von
ihm verdrängte FlüssigTceitsvolumen den einstellbaren
Raum vollständig gefüllt hat. Die Länge der Strecke hängt daher von der Einstellung der Anschlagschraube
ab. Bearbeitet man mit einem und demselben Futter verschiedenartige Werkstücke, die verschieden starke
Schließkräfte des Futters erfordern, dann führt die Verwendung verschieden hoher hydraulischer Drücke
zum Schließen des Futters dazu, daß die Zugstange des Futters unterschiedlich gedenni wird und der Kolben im
doppelt wirkenden Zylinder daher verschiedene Stellungen einnimmt, auch wenn die mit verschiedenen
Schließkräften eingespannten Werkstücke denselben Durchmesser haben und sich das Futter daher in
derselben Stellung befindet. Je größer die Schließkraft ist, um so weiter ist dann im doppelt wirkenden Zylinder
der Kolben vom Futter entfernt. Trotzdem aber muß das am Futter angreifende Ende der Kolbenstange
jedesmal in dieselbe Endstellung gelangen, wenn zum Lockern des Futters dem Kolben im doppelt wirkenden
Zylinder das beschränkte Flüssigkeitsvolumen unter hohem Druck zugeführt ist. Nur wenn diese Bedingung
erfüllt ist, kann man sich darauf verlassen, daß das Futter zwar entspannt wird, aber das Werkstück auch festhält
Die Erfüllung dieser Bedingung erfordert es also, daß das beschränkte Flüssigkeitsvolumen um so größer
bemessen wird, je höher die Schließkraft des Futters ist Bei der bekannten Vorrichtung verschiebt sich aber
der Koiben im doppelt wirkenden Zylinder beim Lockern des Futters stets um dieselbe Strecke, die von
der Einstellung der Stellschraube abhängt Darum muß man die Anschlagschraube jedes Mal verstellen, wenn
ίο man beim Obergang auf ein anderes Werkstück einen
anderen Wert des hohen hydraulischen Drucks wählt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Notwendigkeit dieser Maßnahme zu erübrigen und zu
erreichen, daß sich die Verschiebungsstrecke des
is Kolbens im doppelt wirkenden Zylinder beim Lockern
des Futters von selbst dem jeweils wirksamen hohen hydraulischen Druck anpaßt, der vor dem Lockern das
Futter geschlossen hält
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene
Ausgestaltung der Vorrichtung gelöst
Dank dieser Ausgestaltung bemißt der Druckmittelspeicher das beschränkte Flüssigkeitsvolumen in Abhängigkeit
von dem hydraulischen Druck, mit dem er vor dem Zuschalten gefüllt war.
Der durch die Erfindung erzielte Fortschritt besteht in dem Fortfall der Notwendigkeit, an dem einstellbaren
Raum jedes Mal dann eine Verstellung von Hand vorzunehmen, wenn man beim Übergang auf ein
anderes Werkstück ein anderes Maß des hohen hydraulischen Druckes wählt, der das Futter bei der
Grobbearbeitung des Werkstücks geschlossen hält. Nur dann braucht man unter Umständen eine Verstellung
von Hand am Energiespeicher vorzunehmen, wenn man das Futter auswechselt
Vorzugsweise ist der einstellbare Energiespeicher ein Tellerfederpaket. Da es sich bei dem beschränkten
Flüssigkeitsvolumen um wenige Kubikmillimeter handelt, bewirkt der Energiespeicher beim Erschöpfen des
Druckmittelspeichers nur eine außerordentlich geringe Verschiebung, die aber unter sehr hohem Druck
erfolgen muß. Diese Forderung erfüllt aber ein Tellerfederpaket weit besser als andere Energiespeicher,
etwa Schraubenfedern.
Es ist auch bereits zum Steuern der hydraulischen Spannkraft des Werkstückfutters einer Werkzeugmaschine
eine Vorrichtung bekannt (DE-AS 12 48 431), die einem das Futter öffnenden und schließenden doppelt
wirkenden Zylinder für die Grobbearbeitung des
so Werkstücks einen hohen und für die Feinbearbeitung einen niedrigen hydraulischen Druck liefert und beim
Umschalten auf den niedrigen Druck dem Zylinder zum formschlüssigen Verstellen des Futters in Öffnungsrichtung
unter hohem Druck ein beschränktes Flüssigkeitsvolumen aus einem Üruckmittelspeicher zuführt, der
während der Grobbearbeitung mit dem hohen Druck aufgeladen wird, der auf das Futter wirkt Bei dieser
bekannten Vorrichtung wird das beschränkte Flüssigkeitsvolumen aber nicht durch Zuschalten eines
einstellbaren Raumes, sondern durch Drosselung beschränkt. Auf diese Weise läßt sich aber eine genaue
Dosierung des beschränkten Flüssigkeitsvolumens nicht erreichen, weil die Drosselwirkung von der wechselnden
Viskosität der hydraulischen Flüssigkeit und von unvermeidlichen Verunreinigungen abhängt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sein nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein hydraulischer Schaltschema der Vorrichtung nach der Erfindung,
rig. 2 ein den zeitlichen Ablauf der Spannkraft beim
Umschalten darstellenden Diagramm,
F i g. 3 ein Schaltschema einer abgeänderten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung und
F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Druckmittelspeichers.
Das Druckmittel zum Betrieb der Anlage wird durch eine motorisch angetriebene Hydropumpe 10 mit
verstellbarem Vts-drängungsvolumen geliefert, die über
ein Rückschlagventil 12 eine Druckleitung 14 speist. Ein Ventil 16 steuert einen Stellkolben für die Hydropumpe
derart, daß diese in der Leitung 14 einen gleichbleibenden Druck aufrecht erhält Ein magnetisch umschaltbarer
Umsteuerschieber 20 verbindet die Druckleitung 14 entweder mit dem Eingang 22 eines Druckeinstellventils
24 oder mit dem Eingang 26 eines Druckeinstellventils 28. Die beiden Ventile 24 und 28 sind auf verschiedene
Ausgangsdrücke einstellbar. Ihre Ausgänge sind über Rückschlagventile 30 bzw. 32 mit einer Leitung 34
verbunden, an die über eine Leitung 35, ein Umsteuerventil
36 und eine Leitung 37 ein dosierbarer Druckmittelspeicher 38 angeschlossen ist, der aus einem
Zylinder mit einem durch eine Feder vorgespannten Kolben besteht Bei der in Fig.4 dargestellten
Ausführungsform ist die Stange 44 des Kolbens 42 aus dem Zylinder 40 herausgeführt und durch eine
Schraubspindel mit einer Mutter 46 auf einem Tellerfederpaket 48 abgestützt welches die Schraubspindel
umgibt und sich seinerseits über eine Unterlegscheibe auf dem Zylinder 40 abstützt.
Die Leitung 34 ist über einen magnetisch verstgellbaren
Umsteuerschieber 50, über eine Leitung 52, über einen magnetisch umschaltbaren Umsteuerschieber 54
und über ein Rückschlagventil 56 mit dem einen Ende eines Zylinders 58 verbunden, dessen Kolben 60 über die
Kolbenstange 62 die Spannbacken 64 der Haltevorrichtung 66 festhält Durch Beaufschlagen der rennten
Ringfläche des Kolbens 60 mit dem Druckmittel wird das Werkstück durch die Spannbacken 64 festgespannt.
Die linke Kammer des Zylinders 58 ist über ein Rückschlagventil 68 und eine Leitung 70 mit dem
Steuerschieber 54 verbunden, während der Umsteuerschieber 36 in der in F i g. 1 veranschaulichten
Schaltstellung die Leitung 70 mit einer Abflußleitung 72 verbindet, die zum Vorratsbehälter 18 zurückführt.
Die Arbeitsweise ist folgende: Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Einstellung der verschiedenen Ventile
wird das von der Pumpe 10 gelieferte Druckmittel über die Elemente 14,20,22,24,30,34,50,52,54 und 56
der rechten Seite des Zylinders 58 zugeführt, während die linke Seite des Zylinders 58 über die Leitungen 70
und 72 auf Abfluß geschaltet ist. Das hat zur Folge, daß das Werkstück von den Spannbacken 64 mit der hohen
Spannkraft festgespannt wird, die durch eine entsprechende Einstellung des Druckeinstellventils 24 bestimmt
ist. Bei dieser Einspannung wird das Werkstück geschruppt. Dabei werden so hohe Schnittkräfte auf das
Werkstück ausgeübt daß die hohe Spannkraft erforderlich ist, um ein Verrutschen des Werkstücks in der
Haltevorrichtung 66 zu verhindern.
1st die Schruppbearbeitung beendet und soll nunmehr die Feinbearbeitung beginnen, dann werden die Ventile
20, 36 und 50 auf elektrischem Wege umgeschaltet. Es geschieht dies in dem in Fig.2 mit 74 bezeichneten
Zeitpunkt Dort ist die hohe Spannkraft 51 veranschaulicht, die während der Schruppbearbeitung bis zum
Zeitpunkt 74 wirksam ist Die Umschaltung hat nun in der nachstehend erläuterten Weise einen Abfall der
Spannkraft bis zum Wert 52 zur Folge.
Durch Umschalten des Umsteuerschiebers 20 wird die Leitung 26 statt der Leitung 22 mit der Druckleitung
14 verbunden. Das führt dazu, daß der Leitung 34 nunmehr über das Rückschlagventil 32 das auf einen
niedrigen Druck eingestellte Druckmittel zugeführt wird, das vom Ausgang des Druckeinstellventils 28
ίο geliefert wird. Gleichzeitig wird die Leitung 52 von der
Leitung 34 getrennt und mit der Abflußleitung 72 verbunden. Ein sofortiger Druckabfall in der rechten
Kammer des Zylinders 58 wird indessen durch das Rückschlagventil 56 verhindert Die Umschaltung des
Ventils 36 führt dazu, daß die Leitung 35 mit der Abflußleitung 72 verbunden und dadurch entspannt
wird und der Speicher 38 über die Leitung 37, die Ventile 36 und 54, die Leitung 70 und das Rückschlagventil 68
mit der linken Seite des Zylinders 58 verbunden wird.
Infolgedessen übt der Flüssigkeitsdruck auf den Kolben 60 eine nach rechts gerichtete Kraft aus, welche die
Spannkraft bis auf den Wert 52 verringert Der Speicher ist durch die Mutter 46 indessen so eingestellt,
daß er bei Verschiebung des Kolbens 60 nach rechts sehr schnell erschöpft ist und daher die Spannkraft
keineswegs auf O sondern nur auf den Wert 52 verringern kann. Diese Verringerung ist im Zeitpunkt
75, Fig.2, erreicht. In diesem Zeitpunkt werden die Ventile 36 und 50 wieder elektromagnetisch umgeschaltet
Das hat zur Folge, daß die Leitung 52 wieder mit der Leitung 34 verbunden wird und daß diese über die
Leitung 35, dias Ventil 36 und die Leitung 37 den Speicher 38 wieder auflädt. Es wirkt nunmehr das von
dem Druckeinstellventil 28 gelieferte Druckmittel mit der Spannung 53 auf die rechte Seite des Zylinders 58.
Damit sich der Kolben 60 zwischen den Zeitpunkten 74 und 75 nach rechts verschieben kann, muß in diesem
Zeitraum das Rückschlagventil 56 mit der Abflußleitung verbunden und geöffnet werden. Das öffnen geschieht
durch eine Leitung 78, welche die Leitung 70 mit einem im Gehäuse des Rückschlagventils 56 vorgesehenen
Ausrückmechanismus verbindet. Das Verbinden des Rückschlagventils 56 mit der Abflußleitung erfolgt über
das Umsteuerventil 50 auf folgendem Wege: 56,54,52, 50 und 72. Es fließt daher das Drucköl aus der rechten
Kammer des Zylinders 58 ab. Das Maß, um das sich dabei der Kolben 60 verschiebt, hängt von der
Druckmittelmenge ab, die der linken Kammer des Zylinders 58 von dem Speicher 38 geliefert wird. Die
Speichermenge ist nun so stark begrenzt, daß der Verschiebeweg des Kolbens 60 entsprechend gering
ausfällt. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß die Spannkraft der Haltevorrichtung unter den Betrag
52 sinkt.
Zum Ausspannen des Werkstücks wird der Umsteuerschieber 54 elektromagnetisch umgeschaltet. Er
verbindet dann die Leitungen 52 und 70 miteinander. Die Pumpe 10 fördert dann auf dem Wege 14,26,32,34,
50, 52, 54, 70 das Druckmittel zur linken Kammer des Zylinders 58, wodurch die Kolbenstange 62 nach rechts
verschoben wird und die Spannbacken 64 öffnet. Das Rückschlagventil 56, das durch den über die Zweigleitung
78 zugeführten Druck geöffnet gehalten wird, ist dann übe das Umsteuerventil 50 mit der Abflußleitung
72 verbunden, so daß das Drucköl aus der rechten Kammer des Zylinders 58 abfließen kann.
Zum Einspannen eines neuen Werkstücks werden die Umsteuerschieber 20 und 54 wieder in die dargestellte
Lage zurückgeführt. Bis zu diesem Zeitpunkt war der Speicherzylinder 38 nur mit dem niedrigen Druck
aufgeladen. Er erhält nun durch die Umschaltung des Steuerschiebers 20 den hohen Druck. Die Kolbenstange
62 läuft dann nach links. Dabei ist die linke Kammer des Zylinders 58 über die Leitungen 70 und 72 auf Abfluß
geschähet, wobei das Rückschlagventil 68 über den durch eine Steuerleitung 80 zugeführten Druck geöffnet
wird.
Die in F i g. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der mit Bezug auf F i g. 1 erläuterten nur
dadurch, daß die beiden Druckeinstellventile 24 und 28 durch ein motorisch verstellbares Druckeinstellventil 82
ersetzt sind. Der Stellmotor 84 dieses Ventils kann über ein Potentiometer programmgemäß gesteuert werden.
Dabei besieht auch die Möglichkeit, den Motor 84 in Abhängigkeit von der Drehzahl deiart zu steuern, dai
die Spannkraft mit steigender Drehzahl gesteigert um mit sinkender Drehzahl verringert wird. Infolgedesset
kann der Einfluß ausgeschaltet werden, den die Fliehkraft auf die Spannbacken 64 ausübt
Es kann daher jede gewünschte Spannkraft selbsttä tig in Stufen oder ungestuft durch ein ProgramrT
vorwählbar eingestellt und der jeweiligen Bearbeitung selbsttätig angepaßt werden. Das bietet die vorteilhafte
Möglichkeit, die Endgenauigkeit des Werkstücks zi steigern, weil bei der Feinbearbeitung eine geringer«
Verformung des Werkstücks durch die Spannbacken 6t herbeigeführt wird.
Die Einstellung der Mutter 46 hängt nur von der Ar1
des verwendeten Futters, nicht aber von der Art de; bearbeiteten Werkstücks ab.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Zum Steuern der hydraulischen Spannkraft des Werkstückfutters einer Werkzeugmaschine dienende
Vorrichtung, die einem das Futter öffnenden und schließenden doppelt wirkenden Zylinder für die
Grobbearbeitung des Werkstücks einen hohen und für die Feinbearbeitung einen niedrigen hydraulischen
Druck liefert und beim Umschalten auf den niedrigen Druck dem Zylinder zum formschlüssigen
Verstellen des Futters in öffnungsrichtung unter hohem Druck ein beschränktes Flüssigkeitsvolumen
zuführt, das durch Zuschalten eines einsteilbaren Raumes zu dem doppelt wirkenden Zylinder
bemessen wird, gekennzeichnet durch die Ausbildung des einstellbaren Raumes als Druckmittelspeicher
(38), der vor dem Zuschalten unter dem hohen hydraulischen Druck und unter dem Gegendruck
eines einstellbaren Energiespeichers (48) steht und sich nach dem Zuschalten unter der Kraft des
Energiespeichers (48) erschöpft
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Energiespeicher ein
Tellerfederpaket (48) ist
Priority Applications (2)
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DE19742458958 DE2458958C3 (de) | 1974-12-12 | 1974-12-12 | Vorrichtung zum Steuern der hydraulischen Spannkraft des Werkstü ckfutters einer Werkkzeugmaschine |
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DE2458958A1 DE2458958A1 (de) | 1976-06-24 |
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ID=5933302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19742458958 Expired DE2458958C3 (de) | 1974-12-12 | 1974-12-12 | Vorrichtung zum Steuern der hydraulischen Spannkraft des Werkstü ckfutters einer Werkkzeugmaschine |
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- 1974-12-12 DE DE19742458958 patent/DE2458958C3/de not_active Expired
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Also Published As
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