DE3740385C2 - Mechanische Verriegelungseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Verriegelungseinheit für druckbeaufschlagte Spannvorrichtungen zum Spannen von Werkstücken oder Formen auf Maschinentischen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Spannvorrichtungen dienen zum Festsetzen von Formen auf Kunststoff- Spritzgußmaschinen und von Werkzeugen auf Pressen usw. Es ist bekannt, die Wechsel von Formen und Werkstücken mittels Keilspannelementen vorzusehen, um in der Regel einen schnellen Wechsel zu ermöglichen, da die Spannbolzen schnell in die Spannstellung und ebenso schnell in die Endspannstellung gebracht werden können. Eine Voraussetzung für solche Spannelemente ist, sie in ihrer Spannstellung festzuhalten, unabhängig davon, ob der Druck zum Spannen aufgehoben wird oder bestehen bleibt. In der Regel erfolgt die Festsetzung des Werkstückes über eine Kolbenstange mit entsprechender Ausbildung durch Druckbeaufschlagung des zugehörigen Kolbens. Nach Festsetzung des Werkstückes ist es erforderlich, die Kolbenstange in der Arbeitsstellung festzusetzen. Hierzu sind eine Reihe von Maßnahmen bekannt, die jedoch nicht verhindern können, daß bei Fehlbedienungen schwerwiegende Folgen eintreten, wenn beispielsweise Gegendruck auf den Kolben gegeben wird und damit eine Endriegelung erfolgt.

Es ist eine Verriegelung für einen Hydrozylinder bekannt (OS-15 76 097), bei der durch Druckbeaufschlagung eine Kolbenstange ausgefahren wird, die über eine Nutverbindung eine Spreizbüchse innerhalb eines Führungszylinders mitnimmt. Auf der Kolbenstange ist gleitend im Bereich der Druckkammer ein Ringkolben gelagert, der ebenfalls bei anstehendem Druck mit der Kolbenstange mitfährt. In Abhängigkeit von einer Gegenkraft, die sich aus der Reibung, einer Federkraft und der Last ergibt, erfolgt eine Verschiebung des Ringkolbens auf der Kolbenstange in Richtung Spreizbüchse, wodurch diese gegen die Wandung des Zylinders gedrückt wird und sich festsetzt. Der Klemmvorgang ist im wesentlichen vom Aufbau des zeitlichen Ablaufs der Gegenkräfte abhängig, insbesondere von der Federkraft. Je eher diese Kräfte wirksam werden, um so eher setzt der Ringkolben die Spreizbüchse fest, also auch dann, wenn die Last noch nicht voll erreicht ist.

Des weiteren ist eine Verriegelungseinrichtung bekannt (DD-43 416), bei der ein Arbeitskolben auf einer Kolbenstange gleitet. Auf dieser Kolbenstange sitzt fest ein konischer Lastkolben auf. Nach Druckbeaufschlagung gleitet der Arbeitskolben auf der Kolbenstange und nimmt diese mit, sobald er gegen den Lastkolben stößt. Hat die Kolbenstange ihre Arbeitsposition eingenommen, wird der anstehende Druck vermindert, womit sich ein lastabhängiger Gegendruck aufbaut, der die Kolbenstange zusammen mit dem Lastkolben zurückschiebt und damit im Arbeitskolben festklemmt. Damit ist der Spreizvorgang allein vom Gegendruck der Last abhängig, womit diese unbestimmt ist und im Extremfall nicht ausreichend wirkt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch unabhängig voneinander vollziehbare Bewegungsabläufe zwischen Kolbenstange, Klemmvorrichtung und Klemmkeil die Kolbenstange in jeder Lage festzusetzen und die Festsetzung nur durch zwei von einander abhängige Krafteinleitungen aufzuheben.

Die Lösung der Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche enthalten. Der Vorteil der Erfindung liegt in der exakten Festsetzung der Kolbenstange in jeder Lage, also dann, wenn die gewollte Last aufgebracht ist, und zwar unabhängig von Gegenkräften aller Art. Der Vorteil ist weiter dadurch begründet, daß das Spannen durch einen Befehl erzielbar ist, das Entspannen jedoch durch zwei gleichzeitig eingeleitete Befehle vorgenommen werden muß.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.

Die Figur zeigt die Verriegelungseinheit in ihrem gesamten Aufbau. Träger der gesamten Verriegelungseinheit ist ein Gehäuse (1). In dessen Inneren ist die Klemmvorrichtung (2) angeordnet und zwar so, daß sie innerhalb des Gehäuses gleiten kann. Damit ist die Klemmvorrichtung (2) nach beiden Seiten verschiebbar eingebracht. Diese Klemmvor­ richtung (2) besitzt Bohrungen, die dem jeweiligen Durch­ messer der zu führenden Teile angepaßt sind. So trägt sie an einem Ende die Bohrung (12), die dem Durchmesser des Kolbens (3) angepaßt ist, so daß in dieser Bohrung der Kolben (3) gleiten kann. Im Bereich der Kolbenstange (4) besitzt die Klemmvorrichtung (2) eine Bohrung (13), die dem Durchmesser der Kolbenstange angepaßt ist. Damit kann die Kolbenstange innerhalb der Klemmvorrichtung (2) glei­ ten. Das Gehäuse wird durch eine Gewindebuchse (6) abge­ schlossen, die ebenfalls einen Innendurchmesser besitzt, der der Kolbenstange (4) angepaßt ist, so daß die Kolben­ stange (4) letztlich hier ihre eigentliche Führung erhält. Die Bohrung der Verriegelungsvorrichtung im Bereich der Kolbenstange ist zum Ende der Verriegelungsvorrichtung hin konisch aufgeweitet, so daß sich eine konische Bohrung (5) ergibt.

Um Druckluft in die einzelnen Kammern zu leiten, ist das Gehäuse 1 mit entsprechenden Drucklufteinlässen (7, 8, 9) versehen. Die Klemmvorrichtung (2) ist ferner an der Stirnseite im Bereich des Kolbens (3) mit einer Ringfläche (10) ausgebildet, deren Querschnitt a ausreichend ist, um mit Druckluft beaufschlagt zu werden.

Auf der Kolbenstange (4) ist ein Keil (11) gleitend aufge­ bracht. Dieser Keil (11) ist ringförmig angeordnet, wobei jedoch die äußere Oberfläche einen konischen Verlauf hat. Der außen konisch ausgebildete Keil (11) ist hierbei dem konischen Verlauf (5) der Klemmvorrichtung (2) angepaßt, so daß die beiden Flächen nach entsprechender Verschiebung glatt aufeinander aufliegen. Darüberhinaus besitzt der konische Keil (11) im Inneren Schlitze, die ihn federnd machen, so daß ein auf ihn wirkender Druck, der senkrecht zur Mittelachse der Kolbenstange verläuft, den Keil (11) fest auf die Kolbenstange preßt.

Die Wirkungsweise dieser Verriegelung ist folgende: Um die hydraulische Einheit in die Arbeitsstellung zu fahren, muß zunächst der Drucklufteinlaß (7) mit Druckluft beaufschlagt werden. Diese Druckluft wirkt auf den Kolben (3) und schiebt ihn innerhalb der Bohrung (12) nach rechts, wobei die Kolbenstange (4) mitgenommen wird. Die Druckluft wirkt aber nicht nur auf die Fläche des Kolbens (3), sondern gleichzeitig auf die Ringfläche (10) und verschiebt ebenfalls die Klemmvorrichtung (2) innerhalb des Gehäuses (1). Der auf der Kolbenstange gleitend auf­ sitzende Keil (11) kann die Bewegung nicht mitmachen, da er gegen die Gewindebuchse (6) fährt. Damit ergibt sich eine Bewegung der Klemmvorrichtung (2) gegenüber dem Keil (11). Die Klemmvorrichtung (2) fährt in Folge der Druck­ beaufschlagung mit ihrer konischen Erweiterung (5) auf den Keil (11) auf, bis sie in Folge der Schräge, bedingt durch den Konus, auf den Keil fest aufsitzt. Nunmehr übt sie einen senkrechten Druck zur Achse der Kolbenstange auf den Keil aus, und preßt diesen fest auf die Kolbenstange. Durch die eingebrachten Schlitze drückt jetzt der Keil (7) so auf die Kolbenstange, daß diese unverrückbar festgehalten wird.

Der zeitliche Ablauf der Bewegungen der Klemmvorrichtung (2) und des Kolbens (3) mit Kolbenstange (4) ist jeweils so, daß die Kolbenstange bereits ihre Endstellung, d. h. ihre Arbeitsstellung erreicht hat, bevor die Klenmvorrich­ tung den wirksamen Druck zur Verriegelung auf den Keil ausübt. Der Konus des Keiles (11) und die konische Aufwei­ tung (5) der Klemmvorrichtung, sind jeweils so einander angepaßt, daß sie selbsthemmend wirksam sind.

Wird jetzt der Druck auf Einlaß (7) weggenommen, dann bleibt die Kolbenstange in der eingenommenen Lage fest sitzen, so daß das Werkstück gespannt bleibt. Wird jetzt beispielsweise durch ein Versehen Druckluft in den Druck­ lufteinlaß (8) gegeben, so füllt sich die Kammer hinter den Kolben mit Druckluft, ohne daß jedoch eine Bewegung des Kolbens oder der Klemmvorrichtung möglich ist. Die in der Kammer hinter dem Kolben befindliche Druckluft wirkt nämlich nach beiden Seiten sowohl auf die Kolbenfläche als auch auf die Fläche der Klemmvorrichtung, womit zwar der Kolben gegenüber der Klemmvorrichtung eine Bewegung aus­ üben könnte, jedoch durch den Druck der Klemmvorrichtung auf den Keil (11) und damit auf die Kolbenstange (4) daran gehindert wird. Dementsprechend ist ein Lösen der Spann­ vorrichtung, d. h. ein Entspannen, nur dann möglich, wenn zuerst Druck in den Druckeinlaß (9) gegeben wird. Dieser Druck dringt in die Kammer zwischen Gehäuse und Klemmvor­ richtung und schiebt zunächst die Klemmvorrichtung um einen geringen Betrag zurück, ohne daß hierbei der Kolben (3) mitgenommen werden muß. Damit ist aber der Druck auf den Keil (11) gelöst, und dieser liegt wieder gleitend auf der Kolbenstange auf. Wird jetzt auch Druck in den Einlaß (8) gegeben, dann verschiebt sich der Kolben mit der Kol­ benstange und die Klemmvorrichtung in die Entspannstellung.

Damit ist sichergestellt, daß auch bei Fehlbedienung, beispielsweise Druckbeaufschlagung des Einlasses (8), keine Entriegelung vollziehbar ist. Nur wenn gleichzeitig der Einlaß (9) und der Einlaß (8) mit Druck beaufschlagt werden, kann eine Entspannung erfolgen.

Claims (4)

1. Mechanische Verriegelungseinheit für druckbeaufschlagte Spannvorrichtungen, zum Spannen von Werkstücken oder Formen auf Maschinentischen, bei der in einem Gehäuse mit zylindrischer Bohrung eine Kolbenstange geführt ist und zwischen Kolbenstange und Zylinderinnenwandung eine Klemmvorrichtung angeordnet ist, die aus ineinandergleitenden konischen Teilen, in Form eines auf der Kolbenstange sitzenden Innenkonusteils und eines an der Zylinderwand abstützenden Außenkonusteils besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (2) mit einer Ringfläche (10) versehen, verschiebbar im Gehäuse (1) eingebracht ist und axiale Bohrungen (12; 13) besitzt, in denen die Kolbenstange (4) mit ihrem Kolben (3) gleitend gelagert sind, daß die Klemmvorrichtung (2) an ihrem der Ringfläche (10) gegenüberliegendem Ende eine konisch verlaufende Aufweitung (5) aufweist, daß auf der Kolbenstange (4) ein konischer Teil (11) aufgesteckt ist, dessen Bewegungsfreiheitsgrad durch eine Gewindebuchse (6) begrenzt ist und daß bei anstehendem Druck der Kolben (3) mit Kolbenstange (4) und die Klemmvorrichtung (2) gleichzeitig verschiebbar sind und die Festsetzung erfolgt, wenn der konische Keil (11) gegen die Gewindebuchse gefahren ist und sich die Klemmvorrichtung (2) auf den Keil (11) geschoben hat.

2. Mechanische Verriegelungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus des Keiles (11) und der Konus der Aufweitung (5) paßgenau ausgeführt sind und daß der Keil (11) innen mit Schlitzen versehen ist, die sich beim Ineinanderfahren der beiden konischen Teile spreizen.

3. Mechanische Verriegelungseinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Aufweitung (5) und der konische Keil (11) selbsthemmend zusammenwirken.

4. Mechanische Verriegelungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entspannen der Klemmvorrichtung (2) durch Druckbeaufschlagung zuerst der dem Kolben (3) zugewandten und dann der dem Kolben (3) abgewandten Seite der Klemmvorrichtung (2) erfolgt.