DE2530132A1

DE2530132A1 - Hydraulische einspannvorrichtung

Info

Publication number: DE2530132A1
Application number: DE19752530132
Authority: DE
Inventors: Guenter Keller; Friedrich Klinger; Andreas Pohl; Gerhard Schimanski; Guenter Zuber
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1975-07-05
Filing date: 1975-07-05
Publication date: 1977-01-27
Also published as: US4019378A; JPS5421753B2; JPS528256A; CH595191A5; DE2530132C2; GB1549034A

Description

Carl Schenck AG
1. Juli 1975

Hydraulische Einspannvorrichtung.

Die Erfindung betrifft eine spielfreie hydraulische Einspannvorrichtung, insbesondere für statische und dynamische Werkstoffuntersuchungen an Prüfmaschinen, mit zwei einander gegenüberliegenden Klemmkolben zum Einspannen von Werkstücken.

Bei Werkstoffprüfmaschinen sollen die Einspannvorrichtungen für alle Belastungsarten (Zug, Druck, Wechsellasten), besonders auch für dynamische Belastungen geeignet sein. Bei dynamischen Belastungen ist wichtig, daß die Einspannvorrichtung in Belastungsrichtung kein Spiel aufweist. Durch Spiel in der Einspannvorrichtung können unerwünschte Beanspruchungen in das zu prüfende Werkstück eingeleitet werden. Darüber hinaus kann durch Spiel ein hoher Verschleiß an der Einspannvorrichtung auftreten.

In der DT-PS 2 349 686 ist eine spielfreie Einspannvorrichtung mit zwei einander gegenüberliegenden Klemmkolben beschrieben. Zur Ausschaltung des Spiels der Klemmkolben in Belastungsrichtung ist hierbei mindestens ein zusätzlicher Kolben vorgesehen, der in Belastungsrichtung auf die die Probe einspannenden Klemmkolben wirkt. Durch den zusätzlichen Kolben können die Klemmkolben so an die Zylinderwände der Klemmzylinder angepreßt werden, daß ein Spiel zwischen Kolben und Zylinderwand in Belastungsrichtung ausgeschaltet wird. Bei dieser Vorrichtung wird jedoch zusätzlich zu den eigentlichen Klemmkolben mindestens eine weitere Kolben-Zylindereinheit mit Zuführungsleitung, Betätigungsvorrichtung usw. benötigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine spielfreie hydraulische Einspannvorrichtung mit Klemmkolben zu schaffen, die keine zusätzlichen Elemente zur Erzielung von Spielfreiheit zwischen Klemmkolben und Klemmzylindern benötigt, die auch nach

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der Einspannung des Werkstücks noch eine axiale Bewegung der Klemmkolben in Klemmrichtung ermöglicht und die einfach im Aufbau, in der Herstellung und in der Handhabung ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klemmkolben hohl und durch ein Druckmittel aufweitbar ausgeführt sind.

Durch die Beaufschlagung der Klemmkolben mit Druckmittel wird bei der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung mit hohlen Kolben nicht nur das Werkstück festgeklemmt, sondern es wird gleichzeitig eine Aufweitung des Kolbenmantels bewirkt und damit das Spiel in der Kolbenführung zwischen Kolben und Zylinder beseitigt. Hierdurch ergibt sich eine baulich besonders einfache und zweckmäßige Konstruktion der Einspannvorrichtung mit Klemmkolben, die keinerlei zusätzliche Elemente oder Vorrichtungen zur Ausschaltung des Kolbenspiels benötigt und die in gleicher Weise wie bekannte Klemmkolbenausführungen betätigt werden kann. Darüber hinaus wird durch die gleichmäßige Anlage (Flächenpressung] der Klemmkolben in der Zylinderbohrung Reibkorrosion weitgehend vermieden.

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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß die Mantelflächen der Klemmkolben und/oder die Wände der Zylinderbohrungen für die Klemmkolben mit einer Beschichtung versehen sind. Durch eine geeignete Beschichtung läßt sich das Gleit-, Reib- und Verschleißverhalten der Kolben-Zylindereinheiten beeinflussen. Wenn die Beschichtung aus einem nichtmetallischen Material besteht, kann die Reibung zwischen Klemmkolben und Zylinderbohrungen bzw. der Verschleiß an den Gleitflächen besonders niedrig gehalten werden. Eine Beschichtung, z. B. aus Kunststoff, läßt sich leicht erneuern. Durch die Beschichtung kann darüber hinaus Reibkorrosion zwischen den Klemmkolben und den Klemmzylindern vollständig vermieden werden. Ebenso wird ein Kaltverschweißen des Kolbenmantels mit dem Klemmzylinder verhindert.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich durch die Ausbildung der Beschichtung als Dichtung zwischen den Klemmkolben und den Zylinderwänden. Dadurch können besondere Dichtungselemente zwischen Kolben und Zylinder entfallen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Klemmlänge der Klemmkolben in den Zylinderkammern etwa dem Kalbendurchmesser der Klemmkolben entspricht. Hierdurch wird erreicht, daß die Klemmkolben auch bei der maximal auftretenden Quer- oder Prüfkraft spielfrei geführt werden, jedoch trotzdem noch axial verschiebbar sind. Dadurch können Änderungen der Einspannkraft, die sich beispielsweise durch Verformungen an der Einspannstelle des Werkstücks ergeben, ausgeglichen werden.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt im Schnitt eine spielfreie hydraulische Einspannvorrichtung mit hohlen Klemmkolben für eine Prüfeinrichtung.

In der Zeichnung sind nur die wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung dargestellt. An einer Prüfmaschine sind üblicherweise zwei solcher Einspannvorrichtungen vorhanden,

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mit denen das zu prüfende Werkstück Cdie Probe) an seinen beiden Enden festgeklemmt wird. Eine der beiden Einspannvorrichtungen ist im allgemeinen mit der Belastungseinrichtung der Prüfmaschine, die zweite Einspannvorrichtung mit einem festen Teil der Maschine, meist unter Zwischenschaltung einer Kraftmeßeinrichtung, verbunden. Über die Einspannvorrichtung wird die gewünschte Belastung auf das zu prüfende Teil übertragen.

In einem Grundkörper 1 sind in Bohrungen 2, 2' einander gegenüberliegende Klemmkolben 3, 3' axial beweglich geführt. Die Klemmkolben sind hohl ausgeführt und weisen je einen Kolbenmantel 7, 7' auf. Sie können in nicht dargestellter Weise gegenüber den Bohrungen 2, 2' abgedichtet sein. Der Grundkörper 1 ist an einem nur andeutungsweise dargestellten festen Teil 4 oder an der Belastungseinrichtung einer nicht dargestellten Prüfmaschine angebaut. Die Bohrungen 2, 2' im Grundkörper 1 sind an jeweils einem Ende durch Deckel 5, 5' abgeschlossen. Die Bohrungen 2, 2' bilden mit den Deckeln 5, 5' die Zylinderkammern 2/5, 2'/5' für die Klemmkolben 3, 3'. In den Deckeln 5, 5' sind Zuführungsleitungen 6,6' für ein Druckmittel angeordnet, mit dem die Zylinderkammern zum Einspannen von Proben 9 beaufschlagt werden. Die Klemmkolben 3, 3' sind an den Mantelflächen des Kolbenmantels 7, 7' mit einer Beschichtung B, 8' versehen, die günstige Gleit- und/oder Reibeigenschaften aufweist. Es sind eine Reihe von Materialien bekannt, die solche Eigenschaften besitzen und die für die Beschichtung der Klemmkolben geeignet sind, z. B. Kunststoffe wie Polytetrafluoräth-'ylen CPTFE), Polymide und andere. Anstelle der Mantelflächen der Klemmkolben können auch die Zylinderwände beschichtet werden. Weiterhin ist es möglich, sowohl die Kolben als auch die Zylinderwände zu beschichten. Wenn die Klemmkolben und/oder die Wände der Zylinderbohrungen mit einer Beschichtung versehen sind, kann im allgemeinen auf besondere Dichtelemente zwischen Klemmkolben und Zylinderwänden verzichtet werden, da die Beschichtung gleichzeitig als Dichtung wirkt.

Durch den Druck ρ in den Zylinderkammern 2/5, 2'/5' werden die Klemmkolben 3, 3' in axialer Richtung zunächst gegen die Probe bewegt und klemmen diese für die Prüfung fest. Mit zunehmendem

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Druck ρ wird eine elastische Aufweitung der hohlen Klemmkalben 3, 3^f bewirkt. Der Mantel 7, 7' der Klemmkolben legt sich an die Wand der Zylinderbohrungen 2, 2' an, wodurch das Spiel zwischen Klemmkolben und Bohrung ausgeschaltet wird.

Durch weitere Steigerung des Druckes ρ in den Zylinderkammern wird erreicht, daß die Klemmkolben auch bei der maximal auftretenden Prüfkraft an den Zylinderwänden anliegen. Auf diese Weise wird die Probe 9 mit der für die Prüfung erforderlichen Klemmkraft festgeklemmt und gleichzeitig in Belastungsrichtung spielfrei geführt. Nach der Einspannung kann die Probe mit statischen oder dynamischen Prüfkräften auf Zug und Druck ( - F) belastet werden. Die Belastungsrichtungen sind in der Zeichnung mit einem Doppelpfeil angegeben.

Wenn die Zylinderkammern 2/5, 2'/5' durch Druckabsenkung bzw. Abführung von Druckmittel entlastet werden, geht die elastische Verformung des Kolbenmantels 7, 7' zurück und das konstruktiv gewählte Einbauspiel zwischen den Zylinderbohrungen 2, 2' und den Klemmkolben 3, 3' bzw. dem Kolbenmantel 7, 7' stellt sich wieder ein. Die Klemmkolben\ können jetzt in bekannter Weise, z. B. durch nicht dargestellt Rückzugsfedern, wieder in ihre Ausgangsstellung gebracht werden. Dies ist auch bei Reibrostbildung zwischen Klemmkolben und Zylinderbohrungen wegen des Rückgangs der elastischen Verformung des Kolbenmantels nach Druckabsenkung und damit Herstellung des ursprünglichen Einbauspiels möglich. Das Kolbenspiel kann der konstruktiven Ausführung der Hohlkolben angepaßt werden.

Durch geeignete Wahl des Druckes ρ in den Zylinderkammern 2/5, 2'/5', der Stärke bzw. Elastizität und des Spiels des Kolbenmantels 7, 7', der Stirnfläche und der Klemmlänge "1" der Klemmkolben 3, 3' sowie des Reibbeiwertes zwischen Klemmkolben und Zylindern wird erreicht, daß sich die Klemmkalben trotz Spielfreiheit noch axial bewegen lassen. Dies ist von Vorteil, wenn sich z. B. die Probe an der Einspannstelle während der Prüfung verformt. Durch die axiale Verschiebbarkeit der Klemmkolben kann die vorgegebene Einspannkraft trotz der Verformung aufrecht erhalten werden.

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Claims

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Patentansprüche

Spielfreie hydraulische Einspannvorrichtung, insbesondere für statische und dynamische Werkstoffuntersuchungen an Prüfmaschinen, mit zwei einander gegenüberliegenden Klemmkolben zum Einspannen von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkolben (3, 3') hohl und durch ein Druckmittel aufweitbar ausgeführt sind.
2. Spielfreie hydraulische Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen der Klemmkolben (3, 3'3 und/oder die Wände der Zylinderbohrungen (2, 2') für die Klemmkolben mit einer Beschichtung (8, 8') versehen sind.
3. Spielfreie hydraulische Einspannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (8, 8'3 aus einem nicht-metallischen Material besteht.
4. Spielfreie hydraulische Einspannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung [8, 8'] als Dichtung zwischen den Klemmkolben (3, 3'] und den Zylinderwänden verwendbar ist.
5. Spielfreie hydraulische Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmlänge Cl) der Klemmkolben C3, 3') in den Zylinderkammern (2/5, 2'/5'3 etwa dem Kolbendurchmesser der Klemmkolben (3, 3'3 entspricht .

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