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Die Erfindung betrifft eine drehbare Flüssigkeitszylinderanordnung für
die Betätigung eines Kraftspannfutters für eine Werkzeugmaschine.
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In letzter Zeit drehen sich Drehbankspindeln für eine hohe
Schneidgeschwindigkeit mit einer beträchtlich hohen Geschwindigkeit.
Die hohe Schneidgeschwindigkeit bewirkt eine Wärmeerzeugung einer
drehbaren Flüssigkeitszylinderanordnung bei der Verwendung für die
Betätigung eines Kraftspannfutters. Für eine solche Zylinderanordnung
sind allgemein solche verwendet worden, die auf hydraulischem oder
pneumatischem Wege betätigt werden. Insbesondere bei hydraulischer
Betätigung, bei der hydraulischer Druck einem rotierenden Zylinder
zugeführt wird, ist an dem rotierenden Flüssigkeitskupplungsteil die
Wärmeerzeugung groß. Als Grund hierfür sollen die folgenden Hinweise
gegeben werden. Es wird nämlich der hydraulische Druck einem
rotierenden Flüssigkeitszylinder zugeführt, um ein damit gekuppeltes
Spannfutter zu bewegen, um ein Werkstück in einem Zustand zu
halten, bei welchem die Rotation des Zylinders gestoppt wird. Der
hydraulische Druck muß in diesem Falle aus Sicherheitsgründen oder
zur Aufrechterhaltung der Spannkraft des Spannfutters auch dann
aufrechterhalten werden, wenn das Spannfutter zur Durchführung einer
Schneidoperation rotiert. Dieses Druckmedium ist ein hydraulisches Öl
mit großer Viskosität, das in schmale Zwischenräume zwischen der
inneren Wandfläche eines stationären Gehäuses und der Oberfläche
eines rotierenden Elements in einer rotierenden Flüssigkeitskupplung
hineinleckt, wodurch das dazwischen eingefüllte Öl aufgrund einer
hohen Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Elementenfläche einer
Viskosereibung ausgesetzt ist, so daß Wärme erzeugt wird. Wie
allgemein bekannt, nimmt diese Wärmeerzeugung mit dem Quadrat der
Geschwindigkeit des rotierenden Elements zu.
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Als Gegenmaßnahme gegen das vorgenannte Problem ist bereits ein
Verfahren vorgeschlagen worden, das in der japanischen offengelegten
Patentveröffentlichung Nr. 55-152991 (entsprechend der
DE-Patentanmeldung Nr. 29 19 180.8) offenbart ist. In diesem
Verfahren wird die Relativgeschwindigkeit zwischen jeweiligen
Zwischenräume begrenzenden Wandflächen verringert. Wenn aber kleine
Spielräume doppelt angeordnet sind, nimmt der Leckverlust zu. Dieser
Leckverlust ist auch ein Grund der Wärmeerzeugung neben derjenigen
aufgrund der Viskosereibung, und es basiert diese Wärmerzeugung auf
einer Umwandlung der mechanischen Energie des hydraulischen Öls in
Wärme, während das Öl in die Spielräume hineinleckt. Die
Wärmeerzeugung erhöht die Temperatur der gesamten Vorrichtung. Als
eine Gegenmaßnahme kann es als vernünftig angesehen werden, eine
Verbesserung der Präzision der Zylinderteile vorzusehen, um dadurch
zusätzlich die Spielräume zu verkleinern. Mit Rücksicht auf die
Tatsache, daß in einem kleinen Spielraum die Viskose-Reibung
umgekehrt zur Größe des Spielraumes ansteigt, ist dies keine wirksame
Maßnahme, der Wärmeerzeugung entgegenzuwirken.
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Eine solche Wärmeerzeugung der oben beschriebenen Art bewirkt eine
thermische Verformung des rotierenden Flüssigkeitszylinders, die nicht
nur zu einer Verringerung des Flüssigkeitswirkungsgrades führt,
sondern auch die Temperatur der gesamten Vorrichtung erhöht, wie es
oben beschrieben ist. Der Temperaturanstieg bewirkt verschiedene
nachteilige Einflüsse. Zur Beseitigung der Wärmeerzeugung stehen eine
Anzahl von Maßnahmen zur Verfügung, wie die Ausrüstung des
Zylinders mit einem Kühlgebläse, um dadurch die Wärmeverteilung zu
fördern, die Einbettung von Wärmeleitungen als
Wärmeaustauschelemente in Wärmeerzeugenden Teilen, um dadurch die
Wärme nach außen zu übertragen, und die Einführung
athmosphärischer Luft nahe den wärmeerzeugenden Teilen, um dadurch
einen Teil der Wärme abzuführen. Keine dieser Maßnahmen hat aber
eine ausreichende Wirkung. Infolgedessen werden bei den meisten
solcher drehbaren Flüssigkeitszylinderanordnungen besondere
Kühleinrichtungen verwendet. Im Hinblick auf die Energieeinsparung
sind der Aufwand an Kühlenergie und die durch Erwärmung erzeugte
Energie nicht vertretbar. Nach einer Untersuchung der Anmelderin
wird bei einer Umdrehungszahl von 1500 Umdrehungen pro Minute
aufgrund der Viskosereibung eine mechanische Energie von etwa
1,5 KW in Wärme umgewandelt, wenn ein drehbarer Flüssigkeitszylinder
mit einem Durchgangsloch von 120 mm bei einem hydraulischen Druck
von 25 Kg/cm² gedreht wird.
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FR-A-2 227 450 offenbart eine drehbare Flüssigkeitszylinderanordnung
für die Betätigung eines Spannfutters für eine Werkzeugmaschine gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei dieser bekannten Vorrichtung
wird aber Hochdrucköl in den Spielraum zwischen Hülsenkörper und
Zylindergehäuse eingeführt, und es muß zum Entfernen von Öl aus
diesem Spielraum Druckluft zugeführt werden, um in dem Spielraum ein
Festfressen zu vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer drehbaren
Flüssigkeitszylinderanordnung für ein Spannfutter einer
Werkzeugmaschine, bei welcher ohne Verwendung besonderer
Kühleinrichtungen eine Wärmeerzeugung aufgrund der Viskosereibung
von hydraulischem Öl wirksam vermieden wird.
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Gemäß der Erfindung ist eine drehbare Flüssigkeitszylinderanordnung
für die Betätigung eines Spannfutters für eine Werkzeugmaschine
vorgesehen, die folgendes enthält:
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Ein Zylindergehäuse, einen stationären Hülsenkörper zur drehbaren
Lagerung des Zylindergehäuses durch eine Lageranordnung; eine im
Zylindergehäuse gleitend angeordnete Kolbenstange mit einem in einer
Antriebskammer im Zylindergehäuse gleitend angeordneten Kolben, um
die Antriebskammer in zwei Kammern zu unterteilen, wobei ein mit der
Kolbenstange verbundenes Spannfutter betätigt wird; mit einer
Vorrichtung zum Zuführen von einer Druckflüssigkeit in die
Antriebskammer und zum Austragen der Flüssigkeit aus dieser; mit
einer stromabwärts der Vorrichtung angeordneten Sperrventilanordnung
für die Zuführung von Druckflüssigkeit, wobei die
Sperrventilanordnung die Druckflüssigkeit in der Antriebskammer
absperrt, wenn die Zuführung von Druckflüssigkeit zur Antriebskammer
gestoppt wird; mit einer Speichervorrichtung zum Ausgleichen der
Änderung des Flüssigkeitsdruckes in der Antriebskammer, um den
Flüssigkeitsdruck dort konstant zu halten; und mit einer Vorrichtung
zum Messen des Flüssigkeitsdruckes in der Antriebskammer, wobei
eine Vorrichtung zur Zuführung von Schmieröl unter unbelasteter
Bedingung in die aus zwei zwischen dem Zylindergehäuse und dem
stationären Hülsenkörper mit einem vorbestimmten Abstand angeordneten
Lagern bestehenden Lageranordnung unabhängig von der Vorrichtung
zur Zuführung der Druckflüssigkeit angeordnet ist, wobei die
Schmieröl-Zuführvorrichtung einen Schmieröl-Einlaß im stationären
Hülsenkörper und einen als Bohrung im stationären Hülsenkörper
ausgebildeten und mit dem Öleinlaß und der Lageranordnung
verbundenen Ölpfad aufweist, der sich zwischen den Lagern erstreckt,
um so durch den Ölpfad auch dann unmittelbar Schmieröl in die Lager
zu fördern, wenn die Zufuhr an Druckflüssigkeit gestoppt wird und
das Schmieröl nach außen abgelassen wird, nachdem es die
Lageranordnung unter unbelasteter Bedingung durchsetzt hat.
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Die oben angegebenen und weitere Ziele, Einzelheiten und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von
bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit
den beigefügten Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine Ansicht einer ersten Ausführung der Erfindung in einem
vertikalen Längsschnitt entlang einer vertikalen Ebene;
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Fig. 2 eine detaillierte Ansicht eines wesentlichen Teiles einschließlich
der Absperrventilvorrichtung nach Fig. 1;
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Fig. 3 eine Schnittansicht nach der Linie III-III in Fig. 1;
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Fig. 4 eine Ansicht eines Kraftzylinders nach einer zweiten Ausführung
der Erfindung in einem Teil-Längsschnitt;
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Fig. 5 eine Ansicht eines Kraftzylinders gemäß einer dritten
Ausführung der Erfindung in einem Teil-Längsschnitt und
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Fig. 6 eine Ansicht eines Kraftzylinders nach einer vierten
Ausführungsform der Erfindung in einem Teil- Längsschnitt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Fig. 1 zeigt einen Kraftzylinder gemäß der Erfindung mit einem
Zylindergehäuse, das eine mit einem Kolben 3 versehene Kolbenstange
12 aufnimmt. Das Zylindergehäuse enthält einen Zylinderkörper 1 und
ein Drehventil 6. Eine Öl-Antriebskammer R in dem Zylinderkörper 1
wird durch den Kolben 3 in eine rechte Antriebskammer 4a und eine
linke Antriebskammer 4b unterteilt. Auf der Umfangsfläche des Kolbens
3 ist ein O-Ring 5 eingesetzt. Das Drehventil 6 ist durch eine
Schraube 8 am Zylinderkörper 1 befestigt und enthält in der Nähe der
Kammer R ein Paar Sperrventilanordnungen 7a,7b, die zur Steuerung
des Zuflusses und des Ausflusses von Öl eingebaut sind. In der
gezeigten Ausführung ist die Kolbenstange 2 an ihrem rechten Ende mit
einem nicht gezeigten drehbaren Zugrohr verbunden und somit in der
Lage, Klemmbacken eines mit dem nichtgezeigten Vorderende des
Zugrohres in vertikaler Richtung zu betätigen, und zwar durch später
beschriebene nach rechts oder nach links gerichtete Hübe des Kolbens
3 zum Einspannen und Lösen eines Werkstückes.
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Das Drehventil 6 enthält einen Teil K1 mit großem Durchmesser und
einen Teil K2 mit kleinem Durchmesser, der in einen stationären
Hülsenkörper 9 eingesetzt ist. Zwischen dem Hülsenkörper 9 und dem
Teil K2 mit kleinem Durchmesser ist eine Hülse 10 vorgesehen, die
auch stationär ist. Zwei Lager 11a, 11b sind an beiden Enden der
Hülse 10 eingesetzt, und es liegt das Lager 11a unmittelbar an der
Außenwand des Drehventils 6 an, und es liegt das andere Lager 11b
an der Innenwand der stationären Hülsenabdeckung 13 an, die unter
Verwendung einer Schraube 12 am Hülsenkörper 9 befestigt ist. Am
Endteil des Drehventils 6 ist ein Drehverschluß 14 eingesetzt, der
unter Verwendung einer Schraube 15 mit diesem befestigt ist. In dem
Kontaktbereich zwischen der Hülsenabdeckung 13 und dem Verschluß 14
und auch in dem Kontaktbereich zwischen dem Drehventil 6 und dem
Hülsenkörper 9 sind Dichtungsteile e einer Labyrinth-
Dichtungskonstruktion ausgebildet.
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Der Hülsenkörper 9 ist mit einer ersten Ölbohrung 18a und einer
zweiten Ölbohrung 18b versehen, die als eine Kombination von Zuführ-
und Ausströmbohrungen für Öl dienen. Die erste Ölbohrung 18a steht
in Verbindung mit einem ersten Ölpfad 20a, der die Hülse 10 und den
Teil K2 mit kleinem Durchmesser des Drehventils 6 durchsetzt. Die
zweite Ölbohrung 18b steht in Verbindung mit einem zweiten Ölpfad
20b, der ebenfalls die Hülse 10 und den Teil K2 mit kleinem
Durchmesser des Drehventils 6 durchsetzt. An der Außenseite und der
Innenseite der Hülse 10 sind ringförmige Nuten 20g, 20g, . . .. 20g für
eine Verbindung zwischen dem ersten Ölpfad 20a und dem zweiten
Ölpfad 20b und der ersten Ölbohrung 18a und der zweiten Ölbohrung
18b vorgesehen.
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Der erste Ölpfad 20a ist mit einer ersten Sperrventilanordnung 7a
verbunden, die einen Ölpfad aufweist, der mit einem dritten Ölpfad 21
verbunden ist, der das Drehventil 6 und den Zylinderkörper 1
durchsetzt und in die Ölkammer 4a mündet. Der zweite Ölpfad 20b ist
mit einer zweiten Sperrventilanordnung 7b verbunden, die einen Ölpfad
aufweist, der mit einem vierten Ölpfad 22 in Verbindung steht, der
das Drehventil 6 durchsetzt und in die Ölkammer 4b mündet. Das erste
Sperrventil 7a und das zweite Sperrventil 7b sind auch mit dem
zweiten Ölpfad 20b und dem ersten Ölpfad 20a verbunden, wie es
jeweils mit gestrichelten Linien dargestellt ist.
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Der Hülsenkörper 9 ist an einem Teil aufgeschnitten und mit einem
Ablaufbehälter 17 versehen.
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Von einer nicht gezeigten äußeren Ölzuführeinrichtung (Öltank) wird
hydraulisches Öl in die erste Ölbohrung 18a des Hülsenkörpers 9
eingeführt und fließt durch den ersten Ölpfad 20a in die
Sperrventilanordnung 7a. Dann fließt das Öl durch den im
Zylinderkörper 1 ausgebildeten dritten Ölpfad 21 in die Ölkammer 4a,
um den Kolben 3 in der Zeichnung nach links zu bewegen. Mit dieser
Bewegung des Kolbens 3 wird das hydraulische Öl in der Ölkammer 4b
gedrängt, durch den vierten Ölpfad 22 zu strömen, der in dem
Drehventil 1 gebildet ist und mit der Ölkammer 4b verbunden ist. Über
die Sperrventilanordnung 7b und den zweiten Ölpfad 20b strömt das Öl
in die äußere Speiseeinrichtung (Öltank), nachdem es die zweite
Ölbohrung 18b durchsetzt hat. In einem Vorwärts-(links)-Hub des
Kolbens 3 dient die erste Ölbohrung 18a als Ölzuführbohrung, und es
dient die zweite Ölbohrung 18b als Ölauslaßbohrung. Wenn der Kolben
3 nach Abschluß des Vorwärtshubes einen Rückwärtshub (rechts)
beginnt, wird ein nicht gezeigtes Umschaltventil betätigt, so daß die
erste Ölbohrung 18a als Ölauslaßbohrung dient, während die zweite
Ölbohrung 18b als Ölzuführborung dient.
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In Fig. 2 sind die Sperrventilanordnungen 7a,7b als zylindrische
Ventilkörper mit radial nach einwärts vorspringenden Trennwänden
72a, 72b gezeigt. Sie dienen zur Abtrennung von Innenräumen in
jeweils eine rechte Kammer und eine linke Kammer. Die rechten
Kammern nehmen Steuerventile 74a bzw. 74b auf, und es nehmen die
linken Kammern Steuerschieber 75a bezw. 75b auf. Die Wände 72a, 72b
enthalten an ihren zentralen Teilen runde Löcher 73a, 73b, welche die
jeweils linken und rechten Kammern miteinander verbinden. Die nach
einwärts vorspringenden Wände 72a, 72b bilden Ventilsitze, mit denen
konische Köpfe der Steuerventile 74a, 74b, die durch nachgiebige
Kräfte von Federn 76a, 76b in Kontakt gebracht werden, um dadurch
die runden Löcher 73a bzw. 73b zu schließen. Die Bezugsziffern 77a,
77b bezeichnen Dichtungsscheiben, und es bezeichnen
die Bezugsziffern 78a, 78b Anschlagringe. Die Wände 72a, 72b
enthalten radiale Durchgangslöcher 79a, 79b, die in Richtung auf die
runden Löcher 73a, 73b gebohrt sind. Die Durchgangslöcher 79a,79b
stehen mit dem ersten Ölpfad 20a bzw. dem zweiten Ölpfad 20b in
Verbindung. Aus dem ersten Ölpfad 20a zugeführtes hydraulisches Öl
veranlaßt das Steuerventil 74a sich in Richtung eines Pfeiles a gegen
die Feder 76a zu bewegen, so daß es durch den dritten Ölpfad 21 in
die Ölkammer 4a im Zylinderkörper 1 strömt. Zu dieser Zeit strömt
hydraulisches Öl in der Ölkammer 4b auf der gegenüberliegenden Seite
durch den vierten Ölpfad 22 und das Durchgangsloch 79b in den
zweiten Ölpfad 20b und wird dann aus der zweiten Ölbohrung 18b
ausgelassen. Die Rückseite des Steuerschiebers 75a steht in Verbindung
mit dem zweiten Pfad 20b, während die Rückseite des anderen
Steuerschiebers 75b mit dem ersten Pfad 20a in Verbindung steht.
Infolgedessen gleitet bei einer solchen Aktion der Schieber 75a in die
Richtung des Pfeiles b, und es gleitet der Schieber 75b in Richtung
des Pfeiles c. In diesem Zustand bewegt ein Vorsprung T des
Schiebers 75b das Steuerventil 74b in die gleiche Richtung wie der
Schieber 75b, und zwar entgegen der Feder 76b, um so das runde Loch
73b zu öffnen.
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Zur Vereinfachung der Zeichnung einer Figur sind Teile der ersten
und zweiten Ölpfade 20a, 20b in Positionen dargestellt, die von
denjenigen nach Fig. 1 unterschiedlich sind.
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Die oben beschriebenen Aktionen sind für den Fall beschrieben, in
welchem hydraulisches Öl in die Ölkammer 4a im Zylinderkörper 1
eingeführt wird, während hydraulisches Öl in der Ölkammer 4b
ausgelassen wird. In dem Fall, in dem hydraulisches Öl in die
Ölkammer 4b durch den zweiten Ölpfad 20b eingeführt wird, während
hydraulisches Öl in der Ölkammer 4a ausgelassen wird, wird die
Strömungsrichtung des Öles durch Umschaltung des nicht gezeigten
Ventils umgekehrt, wodurch umgekehrte Wirkungen der
Sperrventilanordnungen 7a,7b bewirkt werden. Beiläufig dient entweder
der nach rechts gerichtete oder der nach links gerichtete Hub des
Kolbens 3 zum Einspannen des Werkstückes, während der andere Hub
zum Lösen des Werkstückes dient. Wenn die Zuführung von Öl gestoppt
wird, werden die Steuerventile 74a, 74b nach links bewegt, wie es in
Fig. 2 gezeigt ist, um die runden Löcher 73a bzw. 73b zu schließen,
wodurch das Drucköl in der Ölantriebskammer R eingeschlossen ist. In
diesem Zustand wird das Werkstück durch das Spannfutter eingespannt
gehalten. Es kann also eine Bearbeitungsoperation für das Werkstück
in einem Zustand ausgeführt werden, in dem die Zufuhr von Drucköl
gestoppt ist.
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Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 111-111 in Fig. 1, in
welcher die vorgenannte Vorrichtung ein Paar Speicher 26a,26b
enthält, welche den Kolben 3 durchsetzen. Die einseitigen Enden der
Speicher 26a,26b liegen in Hohlkammern 25A&sub1;, 25B&sub1;, die in dem
Zylinder 1 gebildet sind, während die anderen Enden der Speicher in
Hohlkammern 25A&sub2;, 25B&sub2; liegen, die in dem Drehventil 6 gebildet
sind. Diese Konstruktion kann den Kolben 3 an einer freien Drehung
hindern. Die Hohlkammern 25A&sub2;, 25B&sub2; bestehen aus Hohlteilen 25a&sub1;, 25b&sub1;
mit großem Durchmesser und Hohlteilen 25a&sub2; bzw. 25b&sub2; mit kleinem
Durchmesser. Die Speicher 26a,26b, die einander gleich sind, sind so
ausgebildet, wie es im folgenden in Verbindung mit dem Speicher 26a
beschrieben wird.
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In den Hohlkammern 25A&sub1;,25A&sub2; ist ein rohrförmiger Gehäusekörper 27a
vorgesehen, in welchem ein erster Speicherkolben 28a mit einem
vorspringenden Teil M aufgenommen ist. Der Teil M bildet einen Teil
f&sub1; mit geringem Durchmesser, und es hat der Kolben 28a auch einen
Teil f&sub2; mit mittlerem Durchmesser. Der Teil f&sub1; mit kleinem Durchmesser
des vorspringenden Teiles M erstreckt sich horizontal in solcher
Länge, daß er in den Hohlteil 25a&sub2; mit kleinem Durchmesser des
Drehventils 6 eingesetzt werden kann, und er ist mit einem
Durchgangsloch 29a versehen, das darin für die Zuleitung von Öl
gebohrt ist. Der erste Speicherkolben 28a wird normalerweise durch ein
beschriebenes elastisches Element in Richtung auf die Innenseite des
Teiles 25a&sub2; mit kleinem Durchmesser des Drehventils 6 gedrängt.
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An einer Ecke des Hohlteiles 25a&sub1; ist eine Dichtungsscheibe 30a
eingesetzt, die auf der Seite des Kolbens 3 einen kleineren
Durchmesserteil g besitzt. Das linke Ende des rohrförmigen
Gehäusekörpers 27a ist an dem Teil g dicht befestigt, um so entlang
dessen Außenumfangs einen Spielraum 31a zu begrenzen, der mit der
Ölkammer 4b in dem Zylinderkörper 1 in Verbindung steht. Zwischen
der Innenfläche der Hohlkammer 25A&sub1; und dem rechten Ende des
Gehäusekörpers 27a befindet sich ein anderer Spielraum 32a. In die
Dichtungsscheibe 30a ist ein Durchgangsloch 33a gebohrt, in das der
vorspringende Teil M des ersten Speicherkolbens 28a gleitend
eingesetzt ist.
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In dem rechten Endteil des rohrförmigen Gehäusekörpers 27a ist ein
zweiter Speicherkolben 34a gleitend eingesetzt, welcher mit dem ersten
Speicherkolben 28a über eine Kette von Scheibenfedern 35a als das
vorgenannte elastische Element zusammenwirkt. Die Federn 35a drängen
normalerweise den ersten Speicherkolben 28a in Richtung auf die
Dichtungsscheibe 30a und den zweiten Speicherkolben 34a in Richtung
auf die Hohlkammer 25A&sub1; des Zylinderkörpers 1.
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Ferner sind in der Nähe des linken Endteiles des rohrförmigen
Gehäusekörpers 27a sich radial öffnende Durchgangslöcher 36a
vorgesehen, die mit einem ringförmigen Raum 37a in Verbindung
stehen, der um den Teil f&sub2; mit mittlerem Durchmesser des ersten
Speicherkolbens 28a begrenzt ist. Ferner sind in der Nähe des rechten
Endteiles des rohrförmigen Gehäusekörpers 27a in der Hohlkammer
25A&sub1; ebenfalls sich radial öffnende Durchgangslöcher 38a vorgesehen,
die mit einem anderen ringförmigen Raum 39a in Verbindung stehen,
der um einen konvexen Teil n des zweiten Kolbens 34a begrenzt ist.
Infolgedessen sind in einer später beschriebenen Operation die
Ringräume 37a und 39a so ausgebildet, daß sie hydraulisches Öl in
den rohrförmigen Gehäusekörper 27a des Speichers 26a fördern und
damit den ersten Speicherkolben 28a und den zweiten Speicherkolben
34a beaufschlagen, so daß diese in Richtung der Pfeile d und e
entgegen die konischen Scheibenfedern 35a gleiten. Auf diese Weise
wird eine vorbestimmte Menge an Öl in dem rohrförmigen Gehäusekörper
27a gespeichert. Beiläufig sei erwähnt, daß jedes Bezugszeichen ?
einen O-Ring bezeichnet, der zur Dichtung angebracht ist,
beispielsweise zur Verhinderung von Lecköl, wie z. B. an miteinander
verbundenen oder aneinander gleitenden Teilen. Das Lecköl im Bereich
des rohrförmigen Gehäusekörpers 27a, in dem die konischen
Scheibenfedern 35a angeordnet sind, wird daraus ausgelassen über das
Durchgangsloch 29a, und es fließt in den Hohlteil 25a&sub2; mit kleinem
Durchmesser des Drehventils 6, von wo es über ein anderes
Durchgangsloch 41a, das zum Lager 11a hin geöffnet ist, ausgelassen
wird. In Fig. 3 hat der im Hinblick auf den Speicher 26a andere
Speicher 26b entsprechende Teile, die durch solche Bezugszeichen
bezeichnet sind, die entsprechende Ziffern mit kleiner Buchstaben b
anstelle von a aufweisen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält ferner eine Meßvorrichtung,
die so ausgebildet ist, daß sie die Zufuhr von Druckmedium zum
Zylinderkörper 1 stoppt, wenn das darin enthaltene Druckmedium eine
vorbestimmte Druckhöhe erreicht hat. Mit anderen Worten, es ist auf
dem Teil K1 mit großem Durchmesser des Drehventils 6 eine Tragplatte
42a vorgesehen, die auf das Außengewinde r auf dem Teil K1 mit
großem Durchmesser des Drehventils 6 vorgesehen ist. Eine Gleitplatte
42b liegt der Tragplatte 42a gegenüber und ist gleitbar auf der
Umfangsfläche des Teiles K1 angeordnet. Eine Feder 43 ist zwischen
den beiden Platten 42a und 42b angeordnet, um eine Federkraft auf
die Gleitplatte 42b auszuüben, die in Anlage an einem von einem Paar
unten beschriebener Meßkolben gebracht wird, die in axialer Richtung
der Kolbenstange 2 bewegbar sind.
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Der Zylinderkörper 1 besitzt in der Nähe seines Außenumfanges ein
Paar verhältnismäßig kleine zylindrische Kammern 44a, 44b, in denen
die Meßkolben 45a, 45b hin und her beweglich angeordnet sind. Die
Kolben 45a, 45b besitzen stangenförmige Teile 45a&sub1;, 45b&sub1;, die in
horizontaler Richtung soweit vorspringen, daß sie in horizontaler
Richtung durch Löcher 46a, 46b vorspringen, die durch das
Drehventil 6 gebohrt sind. Die zylindrischen Kammern 44a und 44b
sind durch Ölpfade 47a und 47b jeweils mit den Ölkammern 4b und 4a
verbunden. Wenn in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die
Ölkammer 4b mit hydraulischem Öl gespeist wird, wird ein Teil des
Öles durch den Ölpfad 47a in die Kammer 44a gefördert und übt einen
hydraulischen Druck auf die Rückfläche i des Meßkolbens 45a aus,
wodurch der Kolben 45a in Richtung des Pfeiles f gedrängt wird.
Infolgedessen wird der stangenartige Teil 45a&sub1; in Anlage an der
Rückfläche t der Gleitplatte 42b gebracht. Zu dieser Zeit wird das Öl
in der anderen Ölkammer 4a ausgelassen. Somit ist der Meßkolben 45b
stationär. Wenn dagegen die Ölkammer 4a als Druckkammer arbeitet,
bewegt sich der Kolben 45b in Richtung auf die Gleitplatte 42b und
drängt sie in die gleiche Richtung entgegen die Kraft der Feder 43,
während der Kolben 45a stationär gehalten ist.
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Gegenüber der Gleitplatte 42b ist eine Meßstange 48 angeordnet, die in
horizontaler Richtung an einem Lagerträger 49 befestigt ist, der
wiederum an dem Hülsenkörper 9 befestigt ist. Die Meßstange 48
besitzt einen Kopf v, welcher einer Innenfläche w der Gleitplatte 42b
gegenüberliegt, die auf dem Drehventil 6 angeordnet ist. Der Kopf v
ist normalerweise von der Gleitplatte 42b durch einen Abstand s
vorbestimmter Größe getrennt, wobei dieser Abstand durch Drehung
einer auf dem Lagerträger 49 angeordneten Einstellmutter 50
einstellbar ist. Die Einstellmutter 50 ist in Gewindeeingriff mit der
äußeren Fläche der Meßstange 48.
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In dem Hülsenkörper 9 ist ein Schmieröleinlaß 51 für die Zuführung
von Öl in die Drehteile der Vorrichtung vorgesehen. Während eines
Schneidvorganges ist die Zufuhr von hydraulischem Öl zu den
Ölkammern 4a, 4b in dem Zylinderkörper 1 unterbrochen. Zu dieser
Zeit wird das Schmieröl den Lagern 11a, 11b durch den Einlaß 51 und
einen in die Hülse 10 eingebohrten Ölpfad 52 zugeführt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet 50, daß durch das in die
Ölkammer 4a oder 4b im Zylinderkörper 1 zu geführte hydraulische Öl
der Kolben 3 beaufschlagt wird, so daß er sich nach rechts oder nach
links bewegt und dadurch in vertikaler Richtung die Klemmbacke des
Spannfutterkörpers betätigt, um ein Werkstück einzuspannen oder zu
lösen. Beispielsweise ist nun das einzuspannende Werkstück durch eine
nach links gerichtete Bewegung des Kolbens 3, hervorgerufen durch in
die Ölkammer 4a eingeführtes hydraulisches Öl, eingespannt. In diesem
Falle fließt ein Teil des in die Ölkammer eingeführten Öls durch die
Spielräume 32a, 32b und die Durchgangslöcher 38a, 38b in die
Speicher 26a, 26b und übt auf die zweiten Speicherkolben 34a, 34b
einen Druck aus. Dann werden die Kolben 43a, 34b in Richtung des
Pfeiles e bewegt, während in den Speichern 26a, 26b eine vorbestimmte
Menge an Öl gespeichert wird. Gleichzeitig wird ein Teil des
hydraulischen Öls in dieser Ölkammer 4a über das Durchgangsloch 47b
in die Zylinderkammer 44b eingeführt. Dieses bewirkt eine
Verschiebung des Meßkolbens 45b in Richtung des Pfeiles f, während
dieser an die Rückfläche t der Gleitplatte 42b mit dem Vorderende des
stangenartigen Teiles 45b&sub1; anstößt. Wenn die Gleitplatte 42b sich der
Meßstange 48 nähert, bis der Abstand zwischen der Stange 48 und
Innenfläche w der Gleitplatte 42b den vorbestimmten Wert annimmt,
gibt die Meßstange 48 ein Signal ab, wodurch automatisch die
Zuführung und der Auslaß von Öl aus der ersten Ölbohrung 18a und
der zweiten Ölbohrung 18b, die mit der drehbaren
Flüssigkeitskupplung verbunden sind, stoppt. Darauf wird die
Zylindervorrichtung gedreht, um die Bearbeitung des Werkstückes
auszuführen, während der Öldruck in der Ölantriebskammer R
abgeschlossen oder eingesperrt ist, und zwar mit Hilfe der
Sperrventile 26a, 26b.
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Der Abstand s wird normalerweise auf einen Wert von etwa 1 mm
festgelegt. Jedoch kann der Abstand s mit der Druckhöhe des
hydraulischen Öls verändert werden. Die Einstellung des Abstandes s
wird durch geeignete Drehung der Einstellmutter 50 ausgeführt.
Zusätzlich wird die Einstellung des Abstandes s auch durch Drehung
der Tragplatte 42a ausgeführt. Die Drehung der Tragplatte 42
veranlaßt die Feder 43 zusammenzuschrumpfen und sich auszudehnen,
wodurch die abstoßende Kraft der Feder 43 zu der Zeit, wenn die
Kolben 45a,45b betätigt werden, eingestellt wird. Im allgemeinen wird
die Spannkraft eines Spannfutters mit der Art der Werkstücke so
verändert, daß der Druck des in die Antriebskammer 44a,44b
geförderten Öls verändert wird. Dies bewirkt eine Änderung der
Stoßkraft der Meßkolben 45a,45b. Infolgedessen wird die Federkraft
der Feder 43 so eingestellt, daß der Flüssigkeitsdruck der
Antriebskammer einen gewünschten Wert erreicht, um ein bestimmtes
Werkstück zu halten, wenn die Meßstange 48 einen vorbestimmten Wert
des Abstandes s mißt.
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Um eine solche Einstellung auszuschalten, kann mit der Meßstange 48
eine Steuervorrichtung C verbunden sein. Die Steuervorrichtung C
bewirkt die Operation der Zuführung und des Auslassens von Öl, wenn
die Meßstange 48 jeden vorbestimmten Abstand in Abhängigkeit von
jeder Druckhöhe des in die Ölantriebskammern 4a,4b eingeführten Öls
mißt. Die Verwendung einer solchen Steuervorrichtung C kann die
Einstellung der Federkraft ausschalten.
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Die in den Zylinderkörper 1 eingebauten Speicher 26a,26b arbeiten
nicht nur so, daß sie Stöße einer Druckflüssigkeit während eines
Schneidvorganges absorbieren, sondern kompensieren auch den Abfall
des abgedichteten Flüssigkeitsdruckes. D.h., wenn ein Teil des
eingeschlossenen hydraulischen Öls nach Absperrung der Ölzufuhr
ausleckt und wenn der Kolben 3 aufgrund einer Änderung der
Bedingung eines ein Werkstück haltenden Teiles des Spannfutters
verschoben wird, wird der Flüssigkeitsdruck in der Antriebskammer
4a, oder 4b herabgesetzt. Zu dieser Zeit dehnen sich die
Scheibenfedern 26a,26b aus, um die Abnahme des Flüssigkeitsdruckes
zu kompensieren, wodurch das Werkstück weiterhin durch das
Spannfutter festgehalten wird. Wenn ferner die Stöße der
Druckflüssigkeit auf den Kolben 3 ausgeübt werden, so schrumpfen die
Federn 26a, 26b zusammen, um die Stöße zu absorbieren.
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Zusätzlich kann die in dem Zylinderkörper 1 eingeschlossene
Druckflüssigkeit aufgrund der Temperaturänderungen während der
Drehung der Vorrichtung einem thermischen Einfluß unterworfen
werden. Diese bewirkt eine Ausdehnung des Volumens oder eine
Zusammenziehung der Flüssigkeit, wodurch der Druck in der Kammer
4a oder 4b geändert wird. Die Speicher 26a,26b können diese
Erscheinung wirksam aufnehmen. Wenn die Druckflüssigkeit aufgrund
irgendwelcher Gründe einen vorbestimmten Druckbereich überschreitet,
kann die Meßstange 48 einen Alarm auslösen, um die
Operationsbedingung zu ändern oder die Operation anzuhalten. Wenn
der Druck der Flüssigkeit geringer ist als der vorbestimmte Wert, wird
er Abstand s größer als der vorbestimmte Wert. In diesem Falle kann
ein Einfluß von hydraulischem Öl erneut vorgenommen werden, und es
wird der Einfluß angehalten, wenn der vorbestimmte Druck wieder
hergestellt ist.
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Wie beschrieben, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer
Meßvorrichtung versehen, die gemäß einer Druckänderung der in dem
Zylinderkörper 1 eingeschlossenen Flüssigkeit betätigt wird, um das
Druckmedium automatisch zu überwachen. Infolgedessen kann eine
sichere Operation und eine sichere Bearbeitung während des
Schneidvorganges sichergestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterscheidet sich gegenüber
bekannten Vorrichtungen auch dadurch, daß sie zusätzlich einen
Ölpfad 52 zur Zuführung von Schmieröl in die Lager 11a, 11b und den
Kontaktbereich zwischen der Hülse 10 und dem Drehventil 6 enthält. Da
in diesem Kraftzylinder die optimale Menge an Schmieröl in die
Drehteile oder Lagerteile des Kraftzylinders eingeführt werden kann,
und zwar durch den Ölpfad 52 auch dann, wenn die
Flüssigkeitszuführung zur Antriebskammer 4a oder 4b gestoppt worden
ist, kann ein Betrieb des Zylinders mit hoher Geschwindigkeit
ausgeführt werden, während die Wärmeerzeugung an dem Lager oder
den drehbaren Teilen des Kraftzylinders auf einem Minimum gehalten
werden kann.
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Die beschriebene Ausführung, in welcher die Speicher 26a,26b
symmetrisch in Paaren vorgesehen sind, kann so abgewandelt werden,
daß nur ein Speicher verwendet wird. Obwohl in der obigen
Ausführung die Speicher so angeordnet sind, daß sie den Kolben in
dem Zylinderkörper 1 durch setzen, kann die vorliegende Erfindung so
ausgeführt werden, daß eine ähnliche Kolbenvorrichtung verwendet
wird, die, wie in Fig. 4 gezeigt, ein Paar Platten 3a, 3b enthält,
zwischen die nachgiebige Plattenfedern 53 eingesetzt sind. Ferner kann
in dieser Ausführung eine Kolbenstange 2 vorzugsweise einstückig mit
einem Flanschring 54 versehen sein, der teilweise von der
Kolbenstange vorspringt, um eine freie Drehung des Kolbens zu
verhindern. Der flanschartige Ring 54 enthält eine Bohrung zur
Aufnahme eines Stiftes 55, der in einer horizontalen Lage eingesetzt
ist. Der Stift 55 befindet sich in einem horizontalen Loch 56, das auf
der Seite des Zylinderkörpers 1 gebildet ist.
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Zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausführungen, in denen die
Meßkolben 45a, 45b der Meßvorrichtung in Bezug auf die Speicher 26a
bzw. 26b getrennt angeordnet sind, kann die Erfindung auch in einer
einstückigen Ausbildung ausgeführt werden, wodurch eine ähnliche
Funktionswirkung wie unten beschrieben erreichbar ist.
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Fig. 5 zeigt ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Ein Paar Meßkolben 45a, 45b sind jeweils nachgiebig mit
Hilfe von einem Paar Federn 57 in einer zylindrischen Kammer eines
Paares zylindrischer Kammern 44a, 44b eingesetzt, so daß jeweilige
Rückflächen i der Meßkolben 45a, 45b normalerweise gegen die Öl-
Einflußseite gedrängt werden.
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Fig. 6 zeigt eine andere bevorzugte Ausführung der Erfindung. Der
Öldruck der Ölkammern 4a, 4b wird mit einem einzelnen Meßkolben
ohne Verwendung einer Feder gemessen. In dem Zylinderkörper 1 ist
eine zylindrische Kammer 59 vorgesehen, die mit der Ölkammer 4a über
ein Durchgangsloch 58 verbunden ist. Die zylindrische Kammer 59
enthält einen Ventilkörper 61, in welchem ein hin und her bewegbares
Kugelventil 60 mit größerem Durchmesser als das Durchgangsloch 58
eingesetzt ist. Wenn das hydraulische Öl von der Ölkammer 4b durch
einen Ölpfad 62 in den Ventilkörper 61 eingeführt wird, bewegt sich
das Kugelventil 60 in Richtung auf das Durchgangsloch 58 und
verschließt es. Somit wird das Öl der Ölkammer 4a gehindert, in die
Kammer 59 zu fließen, während das hydraulische Öl von der Ölkammer
4b über den Ölpfad 62, ein Durchgangsloch 63 und einen Ölpfad 64 in
die zylindrische Kammer 44 eingeführt wird. Wenn dagegen das Drucköl
in die Ölkammer 4a eingeführt wird, bewegt sich das Kugelventil 60 in
Richtung auf das Spannfutter, um das Durchgangsloch 63, das mit dem
Ölpfad 62 verbunden ist, zu schließen. Somit wird das Drucköl von
der Ölkammer 4a über das Durchgangsloch 58 und den Ölpfad 64 in
die zylindrische Kammer 44 eingeleitet. Obwohl in diesen Ausführungen
die Speicher zusätzlich zu den Meßkolben 45a, 45b vorgesehen sind,
kann eine ähnliche Funktionswirkung erreicht werden mit einer Feder,
welche den Meßkolben nachgiebig beaufschlagt, wie es in Fig. 5 gezeigt
ist, statt mit den Speichern.
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Wie sich aus den vorhergehenden Beschreibungen ergibt, ist es
möglich, die Zufuhr von Drucköl zu stoppen, nachdem ein Werkstück
durch ein Spannfutter gehalten wird, und zwar aufgrund der
Anordnung der Sperrventile, der Speicher und des Ölpfades für
Schmieröl usw. Infolgedessen können alle die Wärmeerzeugung aufgrund
der Vikosereibung und des Öl-Leckverlustes betreffenden Probleme
wirksam gelöst werden. Da ferner nach der Erfindung die Druck-
Meßvorrichtungen vorgesehen sind, kann der Druckflüssigkeitszustand
stets überwacht werden, wodurch eine sichere Operation und eine
wirksame Hochgeschwindigkeitsschneidoperation ausgeführt werden
können.