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Spannzylinder Es ist bekannt, an Drehmaschinen aller Art sogenannte
Kraftspannfutter für die Einspannung des zu bearbeitenden Werkstückes einzusetzen.
Diese Kraftspannfutter werden von hydraulischen oder pneumatischen umlaufenden Spannzylindern,
ebenfalls bekannter Bauart, betätigt.
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Hierbei ist oft eine automatische Kontrolle notwendig, die verhindern
soll, daß die Maschine anläuft, wenn ein Werkstück nicht gespannt ist. Eine solche
Spannkontrolle wird durch die Kontrolle der Stellung des Kolbens im Spannzylinder
durchgeführt. Bei bekannten umlaufenden Spannzylindern (siehe z.B. Katalog der Firma
Röhm, "Umlaufender Luft-Vollspannzylinder LVS", Katalogblatt RN-684) wird diese
Kontrolle dadurch erreicht, daß der Kolben mit einer doppelten Kolbenstange ausgerüstet
ist, die an der einen Seite das Anschlußgewinde für die Zugstange trägt und an der
anderen Seite mit der Druckmittelzuführung welche auf der Kolbenstange drehbar aber
axial unverschiebbar angeordnet ist, versehen ist. Das Druckmittel wird durch die
Kolbenstange den beiden, durch den Kolben getrennten Arbeitsräumen des Zylinders
zugeführt.
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Die auf der Kolbenstange angebrachte Druckmittel zuführung ist auf
der den Anschlußstellen abgewandten Seite mit Befestigungseinrichtungen für Nocken
- z.B. T-Nuten - versehen. Da die Druckmittelzuführung und damit eventuell auf ihr
befestigte Nocken sich mit der Kolbenstange bewegen, kann somit über einen oder
mehrere ortfest angebrachte Endschalter, die von den auf der Druckmittelzuführung
angebrachten Nocken betätigt werden, die Stellung des Kolbens des Spannzylinders
und damit die Spannsituation abgefragt werden. Nachteilig an dieser Lösung ist der
für den Hub der zweiten Kolbenstange, welche die Druckmittelzuführung trägt, erforderliche
zusätzliche Platzbedarf. Ein
solcher zusätzlicher Platzbedarf, der
die Grenzabmessungen der Maschine vergrößert, kann in vielen Fällen nicht zugelassen
werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen druckmittelbetätigten umlaufenden
Spannzylinder vorzuschlagen, bei welchem die Kolbenstellung oder eine bevorzugte
Kolbenlage festgestellt werden kann, bei dem gleichzeitig der zusätzliche Platzbedarf
durch den Hub der zweiten Kolbenstange vermieden wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens ein
Tastfinger in den Zylinderraum des umlaufenden Spannzylinders hineinragt, wobei
der Tastfinger außerhalb des Zylinderraumes mit einer Schaltfahne zur Betätigung
eines Kontrollschalters verbunden ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Tastfinger parallel
zur Hubrichtung beweglich und ragt nur über den gewünschten Kontrollbereich in den
Zylinder hinein.
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Aufbau und Funktion des erfindungsgemäßen Spannzylinders sollen nun
anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.
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Es zeigt Figur 1 einen erfindungsgemäßen Spannzylinder im Schnitt.
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Im Boden 4 eines Zylinders 6 ist eine Druckmittelzuführung 9 drehbar
und axial unverschiebbar gelagert. Weiterhin ist der Boden 4, in der hier dargestellten
beispielsweisen Ausführung, mit 2 Bohrungen versehen, welche auf einem konzentrischen
Kreis liegen und durch welche jeweils ein Taststift 1 in den Zylinderraum des Zylinders
6 hineinragt. Die beiden Taststifte sind an ihrem außerhalb des Zylinderraumes liegenden
Ende mit einer gemeinsamen Schaltfahne 2 - beispielsweise einem Eisenring - verbunden,
welcher
über Zugfedern 10 die Taststifte 1 in den Zylinderraum des Zylinders 6 hineindrückt.
Es sei angenommen, daß der Kolben 11 am Deckel 5 des Zylinders 6 anliegt. Diese
Stellung wird erreicht, wenn über den Anschluß 8 der Druckmittelzuführung 9 Druckmittel
in den Zylinder hineingepumpt wird. Soll nun zur Spannbackenbetätigung zum Zwecke
einer Werkstückspannung der Kolben 11 und damit die Kolbenstange 12 in die umgekehrte
Richtung getrieben werden, so muß hierzu Druckmittel über den Anschluß 7 der Druckmittelzuführung
9 vor den Kolben gepreßt werden. Gleichzeitig muß der Anschluß 8 der Druckmittelzuführung
9 geöffnet sein, um das Druckmittel, welches in dem mit diesem Anschluß verbundenen
Arbeitsraum sich befindet, abströmen zu lassen. Bewegt sich nun der Kolben 11 in
Richtung Druckmittelzuführung 9, so kommt er bei diesem Hub mit den Taststiften
1 in Berührung. Soll die geringste Lageveränderung des Kolbens 11 gegenüber der
in der Zeichnung dargestellten Lage kontrolliert werden können, so ist es erforderlich,
daß die Taststifte 1 so weit in den Zylinderraum des Zylinders 6 hineinragen, daß
sie am Kolben 11, wenn er sich in der in Figur 1 dargestellten Lage befindet, anliegen.
Interessiert jedoch lediglich die Erreichung einer bestimmten Lage des Kolbens 11
innerhalb des Hubbereiches, so ist es lediglich erforderlich, daß das im Zylinderraum
befindliche Ende der Taststifte 1 geringfügig über die gewünschte Ebene der zu kontrollierenden
Lage des Kolbens hinausgeht. Erreicht nun der Kolben 11 während seines Hubes die
Taststifte 1, so werden diese vom Kolben 11 verschoben. Die Taststifte 1 schieben
dann ihrerseits gegen die Federkrift der Zugfeder 10 die Schaltfahne 2 so lange
vor, bis diese in den Wirkungsbereich des in Zylinderhubrichtung verstellbaren Kontrollschalters
3, welcher im Ausführungsbeispiel ein berührungsloser Endschalter (Näherungsinitiator)
sein soll, gelangt und damit einen Schaltimpuls auslöst. Hierdurch wird also signalisiert,
daß der Kolben eine gewünschte oder auch unerlaubte Stellung
erreicht
hat. Es kann dann durch dieses Signal entweder die Bearbeitung freigegeben oder
eine weitere Bearbeitung blockiert werden. Der Kontrollschalter 3 ist mit dem Maschinenständer
oder mit dem Maschinenfundament oder in sonstiger Weise feststehend angebracht.
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Das mit dem erfindungsgemäßen Spannzylinder zu lösende Problem der
Spannkontrolle tritt beispielsweise bei Senkrechtdrehmaschinen auf, die für die
Bearbeitung z.B. von Eisenbahnrädern ausgelegt sind. Die schweren Werkstücke und
die bei dieser Art der Bearbeitung geforderte hohe Zerspanungsleistung erfordern
eine besonders starre Planscheibenlagerung der Senkrechtdrehmaschine. Der Bauraum
zur Unterbringung eines Spannzylinders ist daher eng bemessen. Befindet sich ein
Eisenbahnrad zur Bearbeitung auf der Planscheibe, so muß zur Vermeidung von Unfällen
gewährleistet sein, daß dieses auch von den Spannbacken der Planscheibe gespannt
ist. Wegen der Durchmesserschwankungen des Werkstückrohlinges kann es passieren,
daß der radiale Verfahrbereich der vom Spannzylinder betätigten Spannbacken völlig
ausgeschöpft wurde und dabei die Spannbacken nur gerade lose am Werkstück anliegen.
Es ist nun optisch nicht mehr festzustellen, daß das Werkstück nicht gespannt ist.
Außerdem fehlt aber auch eine solche optische Kontrolle bei im automatischen Betrieb
arbeitenden Maschinen dieser Art. Hier muß also eine Kontrolle vorgesehen sein,
die verhindert, daß die Senkrechtdrehmaschine anläuft, wenn das Werkstück nicht
mit Sicherheit gespannt ist. Wird hierzu der erfindungsgemäße Spannzylinder eingesetzt,
so wird hierdurch gegenüber den bekannten Spannzylindern des Standes der Technik,
die eine Spannkontrolle ermöglichen, Bauhöhe eingespart, wodurch eine starrere Lagerungskonstruktion
der Hauptspindel mit der Planscheibe und des diese Bauteile tragenden Gehäuses ermöglicht
wird, und es kann trotzdem eine absolut sicher funktionierende Spannkontrolle durchgeführt
werden.
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Wenn das zu bearbeitende Werkstück nicht gespannt ist, legt zwangsläufig
der Kolben 11 des Spannzylinders einen unerlaubt großen Hub zurück und sorgt daher
über die Taststifte 1
und die Schaltfahne 2 für eine Betätigung
des Kontrollschalters 3. Dieser Kontrollschalter 3 kann dann z.B.
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den Hauptstromkreis unterbrechen und eine entsprechende Signallampe
einschalten.