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HYDRAULISCHE HALTERUNGSUDRRICHTUNG mIT
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STELLSCHRAUBE Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Spannen
eines Spannstücks in Gestalt von Werkzeugen, Werkstücken oder dergleichen an maschinen,
bezw. Maschinenteilen.
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Die maschinenteile können fest oder beweglich sein.
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Beispiele sind die Befestigung eines Fräsers an der Arbeitswelle einer
Fräsmaschine, die Befestigung eines Stosswerkzeuges an der Stosspindel einer Stossmaschine,
die Befestigung eines Hobels an einer Hobelmaschine oder einem Shaper, die Befestigung
eines zu bearbeitenden Zahnrades oder Zahnradrohlings am Aufspanntisch einer Zahnradbearbeitungsmaschine.
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Der eigentliche Spannvorgang soll auf hydraulischem Wege erfolgen.
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Es sind Spannvorrichtungen bekannt geworden, bei denen das Spannstück,
von vorzugsweise ein Werkzeug, auf beiden Seiten/der hydraulischen Spannvorrichtung
gefasst,also in der hydraulischen Spannvorrichtung selbst eingespannt wird, worauf
dann diese mit dem Spannstück im Werkzeughalter der maschine befestigt wird. Derartige
zweiseitige hydraulische Spannvorrichtungen haben grosse Nachteile, beispielsweise
den, dass sie sehr aufwendig sind und dass sie einen Umbau der Werkzeugmaschine
voraussetzen, weil sie die üblichen mechanischen Spannvorrichtungen, wie z.B. eine
Pinole, für welche die Werkzeugmaschinen normaler Weise ausgelegt sind, nicht ohne
Weiteres ersetzen, noch an sie angebaut werden können.
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Die vorliegende Erfindung befasst sich jedoch mit einem anderen, das
Spannstück
einseitig beaufschlsgenden Typ von hydraulischen Spannvorrichtungen. Bei diesen
wird das Spannstück auf der einen Seite gegen das an der maschine dafür vorgesehene
maschinenteil angelegt und von der hydraulischen Spannvorrichtung nur von der anderen
Seite beaufschlagt und mittels Druckkolben gegen dieses Iraschinenteil, beispielsweise
gegen eine Pinole, eine Welle, eine Spindel, einen Werkzsughalter oder dergleichen
verspannt.
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Gegenüber der oben erwähnten ~ zweiseitigen " hydraulischen Spannvorrichtung,
welche das Spannstück an beiden Seiten beaufschlagt, und die sich infolgedessen
zu beiden Seiten des Spannstücks befindet, hat eine solche ~einseitige" hydraulisohe
Spannvorrichtung den Nachteil, dass nunmehr die gesamte hydraulische Einrichtung
nur auf der Aussenseite des Spannstücks angeordnet werden muss, wo sie aber meistens
sehr stört, weil dafür kein ausreichender Platz zur Verfügung steht.
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Die daraus resultierende Aufgabe, die ~axiale Länge derartiger "einseitiger"
hydraulicher Spannvorrichtungen wesentlich herabzumindern", ist schon früher erkannt
worden und es ist eine Lösung vorgeschlagen worden (G 69 18 552.6). Die Lösung wurde
darin gesehen, das die beiden hydraulischen Druckkammern, nämlich die der Druckerreugung
dienende Druckkammer und die den Funktionsdruck ausübende Druckkammer, nicht in
axialer Richtung gesehen hintereinander angeordnet werden, sondern in gleicher Höhenlage
ineinander geschachtelt werden. Dazu wird der Druckkolben als Kappe ausgebildet.
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Die vorgeschlagene Lösung bringt erheblich Nachteile mit sich, nährend
sie auf der anderen Seite keine wesentliche Reduzierung der Bauhöhe sicherstellt.
Dies zumal dann nicht, wenn wie in Figur 3 dargestellt, die beiden Druckräume, in
axialer Richtung gesehen, nur noch andeutungsweise auf der gleichen Ebene liegen,
sondern ix Wesentlichen hintereinander angeordnet sind. Dann bleibt nur noch der
Gedanke, den einen Kolben als Kappe auszubilden und gerade das bringt erheblich
Nachteile mit sich.
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Es ergeben sich notwendiger Weise verhältinismässig grosse Flächen
die aufeinander gleiten und daher geschliffen werden massen, was zu erheblichem
Herstellungsaufwand führt. Der entscheidende, inherente Nachteil dieser Kappenkonstruktion
ist jedoch, dass der zur Druckerzeugung dienende, ringförmige Druckraum (112) an
beiden Seiten mit je einer Nutringdichtung versehen werden muss. Da diese beiden
Nutringdichtungen auch im zusammengefahrenen Zustand nicht aufeinander liegen dürfen,
wirkt eich der Abstand zwischen den beiden Dichtungen und die Tatsache der zweiten
Dichtung im Sinne einer Vergrosserung der Bauhöhe aus. Ferner müssen besondere aufwendige
Vorkehrungen gegen Verdrehung zwischen Kern und Kappe getroffen und auch Sicherungen
dagegen eingebaut werden, dass diese beiden Konstruktionsteile sich zu weit auseinander
verschieben.
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So hat sich dann in der Praxis herausgestellt, dass die durch diese
Lösung erreichte Reduzierung der Bauhöhe, namentlich bei grösser dimensionierten
Spannvorrichtungen, nicht ausreicht, um solche Spannvorrichtungen universell verwendbar
zu machen.
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Ferner wird die der Druckerzeugung dienende Druckkammer ausdrücklich
als ~kleine" Druckkammer bezeichnet und die andere, der Druckausübung dienende Druckkammer
wird als grosse" Druckkammer bezeichnet. Das scheint unzweckmässig.
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auch, Zu den Eigenarten der vorgeschlagenen Lösung gehört es/ dass
der Gesamtdruckraum, d.h. die gesamte in der Spannvorrichtung anzuordnende menge
an hydraulischem medium, relativ sehr gross ist. Dieser Umstand und die erwähnte
Proportionierung "klein"/"gross" steht im Gegensatz zu den grundsätzlichen Überlegungen,
oelche zum vorliegenden Erfindungsgedanken geführt haben:
1. Das
Gesamtvolumen des angeordneten hydraulischen mediums muss möglichst klein sein,
um die inherenten Nachteile, wie z.B. die Volumensänderung durch Temperaturänderung,
möglichst gering zu halten.
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2. Das Verhältnis zwischen der druckbeaufschlagten Fläche des Druckkolbens
einerseits und der druckerzeugenden Fläche des Stellkolbens muss möglichst gross
sein, damit durch geringen Kraftaufwand hohe Druckkräfte erzeugt werden können.
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3. Andererseits muss der Stellweg für den Stellkolben möglichst gross
sein, damit der mögliche Spannweg für den Druckkolben gross ist.
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Die Erfindung schlägt eine Lösung vor, bei der diese Grundsätze verwirklicht
werden.
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Sie führen zu dem Erfindungsgedanken, die hydraulichen Einrichtungen
der Spannvorrichtung teilweise in jenen Teil der Spannvorrichtung zu verlegen, welcher
in das maschinenteil zwecks Befestigung eindringt.
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Dies gilt insbesondere für die der Druckerzeugung dienende Druckkammer,
die auf diese Weise bei geringer Bauhöhe des ausserhalb des Spannstücks befindlichen
Teils der hydraulischen Spannvorrichtung trotzdem so lang ausgebildet werden kann,
dass dem Stellkolben ein grosser Stellweg zur Verfügung gestellt werden kann.
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Der Erfinder hat mit P 23 58 399.5 bereits eine Ausführungsform dieses
Erfindungsgedankens vorgelegt. Die vorliegende Erfindung ist eine weiter verbesserte
Lösung, die bei geringerem Herstellungsaufwand eine noch wirkungsvollere Anwendung
des Erfindungsgedankens ermöglicht.
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Sie wird an Hand der Figur 1, einem Axialschnitt, beschrieben.
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In Fig. 1 ist 101 das maschinenteil in Form einer Werkzeugspindel.
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102 ist das Spannstück, hier in Form eines Werkzeuges. Es wird mit
seiner inneren Fläche gegen die entsprechende Fläche der Werkzeugspindel 101 verspannt.
103 ist der Körper der hydraulischen Spannvorrichtung, die mit ihrem mit Aussengewinde
versehenen Befestigungszapfen 104 das Spannstück 102 durchdringt und in der mit
Innengewinde versehenen Bohrung des maschinenteils 101 verschraubt ist. 112 ist
die ringförmige, der Druckahung dienende Druckkammer. Sie ist der freie Teil einer
Ringnut, der durch die Ringnutdichtung 113 begrenzt wird, vor welcher der ringförmige
Druckkolben 114 gleitend gelagert ist. 115 ist eine rundzylindrische Bohrung, in
welcher der Stellkolben 117 mit seiner Dichtung 118 angeordnet ist. Im äusseren,
mit Innengewinde versehenen Teil der Bohrung 115, ist eine mit Innensechskant versehene
Stellschraube 116 angeordnet. Der freie Raum der Bohrung 115 auf der anderen Seite
des Stellkolbens 117 ist der der Druckerzeugung dienende Druckraum 119. Dieser ist
über ein Kanasystem 120', 120", 120"' mit dem anderen Druckraum 112 verbunden. Druckraum
den 119 plus Kanalsystem 120 plus Druckraum 112 bilden zusam.en/in seinem Gesamtvolumen
ungewöhnlich kleinen Gesamtdruckrau. und sind mit eine.
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hydraulischen medium gasfrei gefüllt.
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Wird nun mittels Stiftschlüssols die Stellschraubs 116 in die Bohrung
115 hineingeschraubt, so drückender Stellkolben 117 mit seiner relativ kleinen Grundfläche
gegen das medium in dem ungewöhnlich langen und dieses Druckraum 119/gegen die relativ
grosse Grundfläche des ringförmigen Druckkolben 114. Dadurch wird dieser aus dem
Körper 103 der hydraulichen Spannvorrichtung ausgedrücktund das Spannstück 102 gegen
das maschinenteil 101 mit grosser Kraft verspannt. Intolge der Länge der Bohrung
115 ist der mögliche Stellweg des Stellkolbens 117 sehr gross und dementsprechend
auch der mögliche Vorschubweg des Druckkolbens 114.
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Die entscheidende Erstreckung des Druckraums 119 in den Befestigungszapfen
104 wird, namentlich bei kleindimensionierten Spannvorrichtungen, erst dadurch ermöglicht,
dass sie exzentrisch angeordnet wird, wodurch ermöglicht wird, dass auch dans Kanalsystem
120 noch in dem Eefestigungszapfen 104 Platz findet.
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Ein bedeutungsvoll er Vorteil der vorgeschlagenen Spannvorrichtung
ist auch, dass der Druckraum 112 nur von einer Dichtung(113)abgedichtet wird, und
so erheblich an Bauhöhe des ausserhalb des Werkzeugs verbleibenden Teils der Spannvorrichtung
eingespart wird.
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121 ist ein Verschluss, der zum Einfüllen und Nachfüllen des hydraulichen
mediums geöffnet werden kann. 122 ist ein weiterer nach aussen führender Kanal,
der durch das Verschlusstück 123 geöffnet und verschlossen werden kann. Durch das
Anordnen von zwei nach aussen führenden Kanälen werden die Vorteile erreicht, die
im Gebrauchsmuster G 74 11 457 ausführlich beschrieben worden sind, nämlich in erster
Linie die Sicherstellung, dass beim Einfüllen und Nachfüllen von hydraulischem Medium
schädliche Lufteinschüsse vermieden werden können.
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Falls lange Standzeiten bei gleichbleibender Spannkraft erforderlich
sind, so kann es namentlich bei hohen Spannkräfte und grossdimen sionierten Spannvorrichtungen
empfehlenswert sein, die Spannvorrichtung mit mechanischen Blockierungseinrichtungen
zu versehen, so wie sie im Gebrauchsmuster G 70 35 785.6 und in Patentanmeldung
P 20 52 788.2 im Einzelnen beschrieben worden sind. Eine solche Blockierungseinrichtung
ist hier nicht zeichnerisch dargestellt worden.
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Es kann auch nützlich sein, die Spannvorrichtung mit Sicherungseinrichtungen
zu versehen, wie sie in der Patentanmeldung P 25 19 255.6 beschrieben worden sind.
Eine solche Sicherungsvorrichtung ist hier nicht zeichnerisch dargestellt worden.
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Gegenüber der mit P 23 47 353 vom gleichen Erfinder für eine ähnliche
Aufgabe vorgeschlagenen Lösung, die gesamte Hydraulik maschinenseitig vom Spannstück
anzuordnen, hat die hier vorgeschlagene Lösung den entscheidenden Vorteil, dass
sie keine Änderung des üblichen Werkzeugshalters mit Bohrung zur Aufnahme des Befestigungszapfens
erfordert, sondern ohne Weiteres an solchen verwendet werden kann, trotzdem aber
die Bauhöhe aussenseite des Spannstücks erheblich reduziert.