DE2612630C2 - Hydraulikspanner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eim:n Hydraulikspanner mit einem ein Schraubgewinde, Schraublöcher od. dgl. Befestigungsmittel aufweisenden Spannkörper, einer darin befindlichen, mit einem hydraulischen Druckmittel gefüllten Kammer und einem darin abdichtend geführten Spannkolben, der durch das mittels einer im Spannkörper oder -kolben angeordneten Stellschraube mit einem eine kleinere Beaufschlagungsfläche als der Spannkolben aufweisenden Stellkolben, unter Einspanndruck zu setzende Druckmittel zu beaufschlagen ist.

Solche Hydraulikspanner sind bekannt. Sie können für die verschiedenartigsten Einspann- und/oder Verbindungszwecke verwendet werden, wobei sie ein einfaches und sicheres Einspannen von Werkstücken oder auch Werkzeugen gewährleisten sowie das gegenseitige Verspannen bzw. Verbinden mehrerer Gegenstände, wie beispielsweise Platten od. dgl. ermöglichen. Solche Einspannungen bzw. Befestigungen oder Verbindungen können besonders dann sehr einfach und zweckmäßig vorgenommen werden, wenn der Hydraulikspanner in seiner bevorzugten Ausführung mit einem eingebauten Druckerzeuger in Form einer im Spannkörper oder -kolben vorgesehenen Stellschraube und einem dadurch zu verschiebenden Stellkolben versehen ist, der das Druckmittel unter entsprechenden, beliebig zu variierenden Einspanndruck setzt. Der besondere Vorteil solcher Hydraulikspanner besteht vor allem darin, daß sie unabhängig von äußeren Zuleitungen oder besonderen Druckmittelquellen sind, also in sich geschlossene, autarke Spannelemente darstellen.

Bei den bekannten Hydraulikspannern der vorerwähnten Art erfordert die zum Einspannen der betreffenden Gegenstände notwendige Verschiebung des Spannkolbens gegenüber dem .Spannkörper einen vergleichsweise langen Verstellweg des Stellkolbens

bzw. seiner ihn beaufschlagenden Stellschraube, was zu allererst durch die zwischen dem Stellknlbcn und dem Spannkolben notwendige hydraulische Übersetzung bedingt ist. Darüber hinaus macht sich dabei, wie erkannt wurde, auch die Kompressibilität des hydraulischen Druckmittels nachteilig bemerkbar, da sie zu einer entsprechenden Vergrößerung des Stellkolbenhubes bzw. zu einer Verringerung des Spannkolbenhubes führt. Obwohl die Kompressibilität der meisten hydraulischen Druckmittel an sich verhältnismäßig gering ist und bei hydraulischen Spanngeräten mit normalen Überdrücken praktiv. h bedculungslos ist, spielt sie bei Hydraulikspannern, die mit hohen Hydraulikdrücken bis zur Größenordnung von 3000 Bar und mehr arbeiten, durchaus eine Rolle. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn der Druckerzeuger im Hydraulikspanner angeordnet ist und aus Platz- bzw. Raummangelgründen keine beliebig großen Druckmittelmengen gefördert bzw. verdrängt werden können. Wird von dieser geförderten h/w. verdrängten Druckmittelmenge ein Teil verbraucht, um die Kompressibilität des Druckmittels zu kompensieren, so geht diese der eigentlichen Aufgabe verloren, den für den Spannvorgang notwendigen Einspanndruck zu erzeugen. Das bedingt, daß bei den bekannten Hydraulikspannern der Druckerzeuger um; damit auch der Hydraulikspanner insgesamt verhältnismäßig groß dimensioniert werden müssen.

Ausgehend von den vorgenannten Erkenntnissen liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, cnen Hydraulikspanner zu schaffen, bei dem der störende bzw. nachteilige Einfluß der Kompressibilität des Druckmittels auf die Verstellhübe des Stellkolbens und des Spannkolbens weitestgehend ausgeschaltet bzw. unwirksam gemacht wird, so daß der Hydraulikspanner unter sonst gleichen Bedingungen auch entsprechend platzsparender gebaut werden kann, wodurch seine Handhabung und vielfältige Anwendungsmöglichkeit noch wesentlich verbessert wird. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Hydraulikspanner der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Druckmittelkammer ein oder mehrere des dem darin befindlichen Druckmittel zur Verfügung stehende Volumen verkleinernde Verdrängungskörper aus weitestgehend inkompressiblem Werkstoff angeordnet sind. Auf diese Weise kann iiie Druckmittelmenge ohne Verkleinerung der das Druckmittel enthaltenden Funktionsräume entsprechend verringert werden. Der Verdrängungskörper wird also grundsätzlich so gestaltet, daß er einerseits seinem 2.weck entsprechend möglichst viel Raum einnimmt, andererseits aber die Funktion des Hydraulikspanners nicht stört, beispielsweise nicht die in ihm vorhandenen Dichtlippen behindert, oder die notwendigen Druckmittel-Durchlaßkanäle blockiert und sich auch nicht verklemmen kann.

Bei einem Hydraulikspanner, der in bekannter Weise mit einem am Spannkolben angeordneten, in der ihn führenden Druckmittel-Kammerwandung anliegenden Dichtlippenkörper versehen ist, erhält der Verdrängungskörper auf seiner dem Dichtlippenkörper zugewandten Seite vorteilhaft ein let/terem entsprechendes Profil. Handelt es sich beispielsweise um einen Hydraulikspanner mit einem kreiszylindrischem Spannkolben und einem in eine Ringnut des Spannkolbens eingesetzten ringförmigen Dichtlippenkörper von U-förmigen Querschnitt, so besteht der Verdrängungskörper zweckmäßig aus einern in den Dicht!iⁿⁿcnrinp^f hineinragenden Ring von im wesentlichen trapez- oder T-förmigem Querschnitt. Auch andere Ausführungsformen des Verdrängungskörpers, wie sie weiter unten noch näher beschrieben werden, sind dabei ohne wei'eres möglich.

Sofern der Hydraulikspanner mit einem kreiszylindrischen Spannkolben und einem topfförmig gestalteten Dichtlippenkcrper versehen ist, empfiehlt es sich, den Verdrängunpskörp' - zylindrisch oder auch kugelförmig

ίο zu gestalten nd ihn in den Dichtlippentopf hineinragen zu lassen bzw. ihn riarin größtenteils unterzubringen.

In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß beschaffener Hydraulikspanner dargestellt. Dabei zeigt

F i g. 1 und 2 zwei verschiedenartig als Spannmutter ausgebildete Hydraulikspanner in senkrechtem Querschnitt,

F i g. 3 einen als Kopfschraube ausgebildeten Hydraulikspanner in teilweise geschnittener Ansicht,

Fig.4 eine weitere Ausführungsform eines als Kopfschraube ausgebildeten Hydraulikspanners,

Fig. 5 und 6 jeweils Schnitte durch Hydraulikspanner. die mit einem zylindrischen Spannkolben und einem topfförmig Restalteten Dichtlippenkörper versehen sind.

Fig. 7 einen als Spannschraube ausgebildeten Hydraulikspanner zur Einspannbefestigung von Werkzeugen.

F i g. 8 eine andere Ausführungsform einer hydraulisehen Spannschraube.

Fig. 9 einen Hydraulikspanner mit in seinem Spannkörper vorhandenen Schraubbefestig · i:<.löchern und einem mit Außengewinde versehenen Spannkolben, auf dem die in

Fig. Ό abgebildete Mutter als Einspannwiderlager aufgeschraubt werden kann.

Der in Fig. 1 abgebildete Hydraulikspanner besitzt einen Spannkörper 1, der als Spannmutter ausgebildet ist und demzufolge eine mit einem Innengewinde 2 versehene Bohrung 3 aufweist. Im Spannkörper 1 ist eine mit einem hydraulischen Druckmittel gefüllte ringförmige Kammer 4 bzw. Ringnut vorhanden, in der der entsprechend ringförmig ausgebildete Spannkolben 5 verschieblich gelagert ist. Zu dessen Abdichtung in der Ringkammer 4 dient der ringförmige, im Querschnitt U-förmig gestaltete Dichtlippenkörper 6. Die Ringkammer 4 ist über eine Durchtrittsbohrung 7 mit der ebenfalls mit dem hydraulischen Druckmittel gefüllten Bohrung verbunden, in der der mit einem Dichtungsring 10 versehene Stellkolben 9 verschieblich gelagert ist. Zur Verstellung des Stellkolbens 9 dient die mit einem Innenmehrkant 11 versehene Stellschraube 12, die über ein entsprechendes Außengewinde in der mit entsprechendem Innengewinde 8' versehenen Bohrung 8 verstellbar gelagert ist.

In der ringförmigen Druckmittelkammer 4 ist erfindungsgemäß ein entsprechend ringförmig gestalteter Verdrängungskörper 13 vorgesehen, der aus weitestgehend imkompressiblem Werkstoff besteht und der das dem Druckmittel in der Ringkammer zur Verfügung stehende Volumen wesentlich verkleinern hilft. Der Verdrängungskörperring 13 ist dazu im wesentlichen T-förmig profiliert. Er ist damit der ihm zugewandten Seite des Dichtlippenkörpers 6 entspre-

f>5 chend angepaßt und i.ttrt zwischen die beiden Dichtlippen des Dichtringes 6 hinein. Um die Durchtrittsbohrung 7 für das Druckmittel nicht abzudecken bzv. den nnjckmittpl-Diirrhgang hier nicht zu behin-

dem, ist der Verdi angungsring 13 auf seiner Oberseite mit einer rinnenförmigen Aussparung 13' oder einer entsprechenden Nut bzw Abfasung versehen.

Schließlich ist am Spannkörper 1 noch eine enge Bohrung 14 vorgesehen, die durch eine Schraube 15 auf der Oberseite des Spannkörpers 1 vorschlossen ist. Hieroei kann das Druckmittel bequem und blasenfrei in die entsprechenden Druckmittelräiime eingebracht werden.

Eine ähnlich beschaffene hydraulische Spannmut tcr ist in Fig. 2 dargestellt. Hier ist die oben schon erwähnte Nachfüllbohrung 14 im Spannkörper 1 durch einen Fettpreßnippel 16 verschlossen, über den eine entsprechende Nachfüllung möglich ist. Da in diesem Falle der den Spannkolben 5 abdichtende Ring 6' nicht U-förmig profiliert ist, sondern einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt besitzt, ist hier der Verdrängungsring 13" auf seiner Unterseite entsprechend glatt beschaffen. Um die Druckmittelbohrungen 7 und 14 nicht einzuengen, ist der Verdrängungskörperring 13" seillich mit einer entsprechenden Abschrägung 13'" versehen.

Beide der in den F i g. 1 und 2 dargestellten hydraulischen Spannmuttern können beispielsweise in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise zur Einspannung eines Körpers, Werkzeuges oder Werkstückes 17 an cinetn mit einem entsprechenden Schraubgewindezapfen 18 versehenen Maschinenteil 19 verwendet werden. Dabei wird zunächst die Spannmütter 1 auf dem Schraubgewindezapfen 18 soweit aufgeschraubt, bis der Spannkolben 5 zur Anlage an dem einzuspannenden Körper 17 kommt. Alsdann wird durch weiteres Eindrehen der Stellschraube 12 und durch die dabei zustande kommende Verstellbewegung des Stellkolbens 9 das hydraulische Druckmittel unter entsprechend hohen Einspanndruck gesetzt, wodurch der Spannkolben 5 den Einspanngegenstand 17 fest gegen das Maschinenteil 19 preßt. Wegen des vorhandenen Verdrängungskörpers 13 wirkt sich bei dem vorbeschriebenen Einspannvorgang die Kompressibilität des Druckmittels praktisch kaum aus, so daß der gewünschte hohe Einspanndruck bereits mit einer entsprechend geringeren Verstellung der Stellschraube 12 bzw. des durch sie beaufschlagten Stellkolbens 9 erreicht wird.

In Fig. 3 ist der Hydraulikspanner mit einem als ^₅ Spannschraube ausgebildeten Spannkörper 20 versehen, der einen entsprechenden Schraubgewindeschaft 20' aufweist. Im Schraubenkopf ist eine ringzylindrische Druckmitlelkammer 21 vorgesehen, die über eine Bohrung 22 mit dem Druckerzeuger in Form der Stellschraube 12 und des Stellkolbens 9 verbunden ist. In der Kammer 21 ist der hier ringscheibenförmig ausgebildete Spannkolben 23 verschieblich gelagert und durch die Dichtungsringscheibe 24 entsprechend abgedichtet. Um auch in diesem Falle eine wirksame Verkleinerung des dem Druckmittel zur Verfugung stehenden Volumens zu erreichen, ist in der Kammer 21 ein ringscheibenförmiger Verdrängungskörper 25 und in der Bohrung 22 ein stiftförmiger Verdrängungskörper 26 untergebracht An diesem Beispiel wird besonders deutlich, wie stark die Druckminelrauitie in bezug auf das dem Druckmittel zur Verfügung stehende Volumen durch die Verdrängungskörper 25, 26 verringert werden können, so daß hier hohe Einspanndrücke bereits mit sehr kleinen Verstellhüben an der <,<; Stellschraube 12 bzw. am Stellkolben 9 erzielt werden können.
Die in Fig.4 dargestellte hydraulische Spannschraube ist von grundsätzlich ähnlicher Beschaffenheit wi die vorbeschriebene. Der ringförmige Spannkolben 2 ist hier durch einen im Querschnitt U-förmiger Dichtungsring 6 abgedichtet. Eine dementspreehendi Profilierung besitzt hier auch der Verdrängungskörpe 13, so daß er mit seiner schmaleren Stirnfläche /wischer die Dichtlippen des Dichtringes 6 zu treten vermag. In übrigen veranschaulicht dieses Ausführungsbeispiel, da( der Verdrängungskörper 13 auch noch die zusätzlich Aufgabe erfüllen kann, eier. Dichtkörper 6 gegei unerwünschtes Verschieben in der Ringkammer 4 7.1 sichern. Auch hier wird das in dei Kammer 4 eingefüllte vorhandene Druckmittel über eine Nachfülleitung 1 eingefüllt und durch die Stellschraube 12 und der Stellkolben 9 unter entsprechenden Einspanndrucl gesetzt.

Bei den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Aus führungsbeispielen ist der Hydraulikspanner mil einen kreiszylindrischen Spannkolben 30 und einem abdich tenden, topfförmig gestalteten Dichtlippenkörper 3 versehen. In dieser Form kann der Hydraulikspanne beispielsweise zum Aufspannen von Fräsern auf der mi einem entsprechenden Fräsdorn 32 versehenen, nich weiter dargestellten Fräsmaschine verwendet werden wobei die auf den Dorn 32 aufgesteckten Fräser übe den Anpreßring 33 und die die Schraubbüchbc 3' durchsetzenden Spannstifte 35 von dem Spannkolber 30 entsprechend zusammengepreßt werden. In beider Fällen dient zur hydraulischen Spanndrucker/uugunj der mit einem Dichllippentopf 36 ausgestattete Stellkolben 37, der über die Druckkugel 38 durch die irr Spannkörper 39 geführte Stellschraube 40 verschober werden kann. Um auch hier den zwischen den beider Kolben bzw_; deren Dichtungen vorhandenen Druckmit telraum 41 in bezug aul die aufzunehmende Druckmit telmenge wirksam verringern zu können, ist jeweils eir Verdrängungskörper 42 bzw. 42' vorgesehen, der alst entweder zylindrisch oder aber kugelförmig gestaltet is und in den Dichtlippentopf 31 hineinragt bzw. darir größtenteils untergebracht ist.

In Fig. 7 ist der Hydraulikspanner als mit Außenge winde 43' versehene Spannschraube 43 ausgebildet, die in eine mit einer entsprechenden lnnengewindebohruiu 45 versehene Werkzeugaufnahme 46 eingeschraubt is und hier beispielsweise zum Einspannen eines spanab hebenden Werkzeuges, Bearbeitungstahles 47 od. dgl dient. Die zwischen dem Spannkörper 43 und derr Spannkolbenkopf 48 vorhandene Druckmittel-Ring kammer 49 ist auch hier größtenteils mit einen-Verdrängungskörper 50 ausgefüllt, der aus einem irr Querschnitt breitflächigen Ring besteht und mit seiner schmal abgerundeten Stirnseiten jeweils zwischen die Schenkel der U-förmig profilierten Dichtringe 51, 52 hineinzufahren vermag. Zur Druckmittelerzeugung dient wiederum der Stellkolben 9 und die ihn beaufschlagende Stellschraube 12.

Die in F i g. 8 dargestellte hydraulische Spannschrau be mit Außengewinde kann ähnlich wie die in F i g. i abgebildete verwendet werden. Abweichend davon is hier der Spannkolben 53 kreiszylindrisch gestaltet unc mit einem in eine Ringnut 53' eingesetzten ringförmiger Dichtlippenkörper 54 von U-förmigen Querschnit versehen. In diesem Falle besteht der Verdrängungskör per 55 aus einem in den Dichtlippenring 54 hineinragen den Ring von im wesentlichen trapez- oder T-förmigerr Querschnitt, so daß er auch hier wieder den derr Druckmittel zur Verfugung stehenden Raum weitestge hend ausfüllt. Die Nachfüllbohrung 14 ist hier quei

verlaufend angeordnet und durch die Nachfüllschraube 15 verschlossen, die so vertieft angeordnet ist, daß sie das Außengewinde 43' des Spannkörpers 43 nicht beeinträchtigt.

In Fi g. 9 und 10 ist ein Hydraulikspanner dargestellt, dessen Spannkörper 56 mn Schraubbefestigungslöchern 57 versehen ist. über die er beispielsweise an einer strichpunktiert dargestellten Werkzeugspindel 58 befestigt werden kann. Auf seinem herausragenden Spannkolbenschaft 59, der mil "-prcchendem Gewinde 59' versehen ist, kann das ■ iner entsprechenden Aufsteckbohrung versehene Werkzeug od. dgl. aufgesteckt und mittels der danach aufzuschraubenden Mutter 60 lose verspannt werden. Alsdann wird wiederum über die Stellschraube 12 und dci Stellkolben 9 das betreffende Werkzeug hydraulisch fest verspannt.

Auch in diesem Falle kommt ein verhältnismäßig brcitfliichiger Ring 50 als Verdrängungskörper zur Anwendung. Dieser Verdrängungsring 50 ist so ausgebildet, daß er mit seinen entsprechend schmaleren rvw. abgerundeten Stirnseiten jeweils zwischen die Si'icnkel der U-förmigen .Dichtungsringe ^ri\ 52 hineinzufahren vermag. Auch hier dient der Yiuirängungsring 50 zusätzlich zur verschiebefreien I lalterung der beiden Dichtringe 51, 52 jedenfalls in der eingefahrenen Stellung des Spannkolbens 59.

Als Werkstoff für den weitestgehend inkompressiblen Verdrängungskörper haben sich vor allem Stahl und Kupfer bewährt. Er kann aber ebensogut auch aus inkompresiblcni Kunststoff bestehen. Auch andere geeignete i'ne kommen dafür in Frage.

Wefksbjje.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Hydraulikspanner mit einem ein .Schraubgewinde, Schraublöcher od. dgl. Befestigungsmittel aufweisenden Spannkörper, einer darin befindlichen, mit einem hydraulischen Druckmittel gefüllten Kammer und einem darin abdichtend geführten Spannkolben, der durch das mittels einer im Spannkörper oder -kolben angeordneten Stellschraube mit einem eine kleinere Beaufschlagungsfläche als der Spannkolben aufweisenden Stellkolben, unter Einspanndruck zu setzende Druckmittel zu beaufschlagen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckmittelkammer (4) ein oder mehrere das dem darin befindlichen Druckmittel zur Verfugung stehende Volumen verkleinernde Verdrängungskörper (13) aus weitestgehend inkompressiblem Werkstoff angeordnet sind.

2. Hydraulikspanner nach Anspruch 1 mit einem an! Spannkolben angeordneten, an der ihn führenden Druckmittel-Kammerwandung anliegenden Dichtlippenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (13) auf seiner dem Dichtlippenkörper (6) zugewandten Seite ein letzterem entsprechendes Profil aufweist.

3. Hydraulikspanner nach den Ansprüchen 1 und 2 mit einem kreiszylindrischen Spannkolben und einem topfförmig gestalteten Dichtlippenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (42) zylindrisch geformt ist und in den Dichilippentopf (31) hineinragt bzw. darin größtenteils untergebracht ist (F i g. 5).

4. Hydraulikspanner nach den Ansprüchen fund 2 mit kreiszylindrischem Spannkolben und einem topfförmig gestalteten Dichtlippenkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (42') kugelförmig gestaltet ist und in den Dichtlippentopf (31) hineinragt (F i g. 6).

5. Hydraulikspanner nach den Ansprüchen 1 und 2 mit kreiszylindrischem Spannkolben und einem in eine Ringnut des Spannkolbens eingesetzten ringförmigen Dichilippenkörper von U-förmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper aus einem in den Dichtlippenring (54) hineinragenden Ring (55) von im wesentlichen trapez- oder T-förmigem Querschnitt besteht (F ig. 8).

6. Hydraulikspanner nach den Αη.υ; uchen 1 und 2 mit einer ringzylindrischen Druckmittelkamnier und einem darin geführten Spannkolbenring mit entsprechendem Dichtungsring, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (13 oder 25) entsprechend ringförmig gestehet ist (F ig. 1,2,3 und 4).

7. Hydraulikspanner nach Anspruch 6 mit einer den Stellkolben enthaltenden Druckerzeugungskammer, die sich im wesentlichen quer zur ringförmigen Druckmittelkammer erstreckt und mit ihr über eine Durch'.rittsbohrung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungsring (4) mit einer einen ungehinderten Druckmittel-Durchlaß von der Druckerzeugungs- zur Druckmith'lkammer (4) zulassenden Nut- Abfasung od. dgl. rmnenförmigen Aussparung (13') versehen ist (Fig. I).

8. Hydraulikspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper auch in die mit der Druckkammer (21) verbundene, den Stellkolben (9) enthaltende Druckerzeugungskammer (22) hineinragt bzw. aus einem entsprechend gestalteten Zylinderstift (26) besteht(Fig. 3).

9. Hydraulikspanner nach den Ansprüchen 1 und 2, dessen Spannkörper eine zylindrisch abgesetzte Bohrung für den darin geführten, mit einem entsprechend verbreiterten Kolbenkopf versehenen Spannkolben aufweist, wobei sowohl an der Bohrungsschulter als auch an dem ihr gegenüberliegenden Spannkolbenschaft je eine die dazwischen liegende Druckmittel-Ringkammer abdichtender Dichtungsring von im wesentlichen U-förmigem Querschnitt vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper aus einem im Querschnitt breitflächigen Ring (50) besteht, der mit seinen schmalen abgerundeten Stirnseiten jeweils zwischen die Schenkel der Dichtringe (51, 52) hineinzufahren vermag(Fig. 7,9).

10. Hydraulikspanner nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper aus Stahl besteht.

11. Hydraulikspanner nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper aus Kupfer besteht.

12. Hydra.ilikspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper aus weitestgehend inkompresiblcm Kunststoff besteht.