DE4104281A1 - Drehdurchfuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten wenigstens eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in ein um eine Schwenk­ achse schwenkbares Maschinenelement mit einer stationären Zuführ­ einrichtung für das Medium und Zuleitungen, welche die Zuführ­ einrichtung mit dem Maschinenelement über eine Drehdurchführung verbinden.

Drehdurchführungen dieser Art sind gewöhnlich in den Zuleitun­ gen für gasförmige oder flüssige Medien zu rotierenden oder schwenkbaren Maschinenelementen vorgesehen und bilden dort für die Medien die Schnittstellen zwischen stationären und drehbar beweglichen Maschinenteilen. Anwendung finden diese Drehdurch­ führungen beispielsweise in Werkzeugmaschinen mit Drehtischen oder schwenkbaren Haltevorrichtungen, auf denen Spannmittel zum Halten der Werkstücke während ihrer Bearbeitung angeordnet sind. Zum Betätigen der Spannmittel, also z. B. zum Öffnen und Schließen von Spannzangen oder Spannbacken, wird ein Betätigungsmedium, beispielsweise ein Hydrauliköl verwendet, das über Zuführleitun­ gen mit Drehdurchführungen zugeführt wird. Zum Hin- und Zurück­ schalten eines Elements, wie z. B. zum Öffnen und Schließen einer Spannvorrichtung, sind in der Regel zwei Zuführungen erforder­ lich. Sind mehrere Spannvorrichtungen und gegebenenfalls weite­ re pneumatisch oder hydraulisch zu betätigende Organe auf dem drehenden Maschinenelement vorhanden, müssen entsprechend vier oder mehr Zuleitungen vorgesehen sein. Das erfordert hohen Auf­ wand für die zugehörige Drehdurchführung. Ähnliche Bedingungen finden sich auch im Zusammenhang mit dreh- bzw. schwenkbaren Werkzeugspindelköpfen, die hydraulisch oder pneumatisch auszu­ führende Funktionen aufweisen, oder in Roboter- oder Manipulator­ einheiten mit derartigen Spann- oder Steuerungsfunktionen.

Insbesondere für die hydraulische Spanntechnik sind Drehdurchfüh­ rungen bekannt, die aus einem Gehäuse und einem mit den entspre­ chenden Dichtungen in das Gehäuse eingepaßten Drehkolben beste­ hen. Der Drehkolben und das Gehäuse müssen die für die vorgese­ henen Anschlüsse erforderlichen Kanäle aufweisen, die das betref­ fende Medium vom stationären zum drehenden Teil der Maschine überführen. Insbesondere, wenn mehrere Durchführkanäle vorgese­ hen sind, wirkt sich das auf die Baugröße aus und stellt stei­ gende Anforderungen an die Dichtungen, auch um gegenseitige Beeinflussungen der Kanäle, die zum Teil mit hohem Druck beauf­ schlagt sein können, zu verhindern. Diese Art der Drehdurchfüh­ rung hat daher Nachteile, die in der wachsenden Baugröße bei zunehmender Zahl von Durchführungskanälen, dem Aufwand für die Dichtungen, der Kompliziertheit der Konstruktion und des Aufbaus und in der Ableitung des Lecköls liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere, verbes­ serte Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß einer axialen Stirnseite des Maschinenelements ein mit diesem um seine Achse schwenkbarer Anschlußträger mit wenigstens zwei versetzt zueinander angeordneten Leitungsanschlüssen zugeordnet ist, daß an jeden Leitungsanschluß ein axial verlaufender Leitungsab­ schnitt jeweils mit einer Drehdurchführung für das Medium ange­ schlossen ist, daß sich an jedem axialen Leitungsabschnitt ein queraxial verlaufender Leitungsabschnitt anschließt, daß die axialen Leitungsabschnitte unterschiedlich lang sind und daß die Längendifferenz benachbarter axialer Leitungsabschnitte größer ist als der größte Außendurchmesser der queraxialen Lei­ tungsabschnitte. Anstelle einer einzigen relativ komplizierten Drehdurchführung mit mehreren Kanälen für verschiedene Betriebs­ medien bzw. -zustände sind gemäß der Erfindung mehrere einfache Drehdurchführungen mit jeweils nur einem Kanal vorgesehen, die auf einem schwenkbaren Anschlußträger so zueinander angeordnet sind, daß sie den Schwenkvorgang nicht behindern.

Weiterführungen der Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten. Bevorzugte Anordnungsmu­ ster der Leitungsanschlüsse sind in den Ansprüchen 2 und 3 an­ gegeben. Sie zeigen, daß mehrere Drehdurchführungen dank der Erfindung nicht auf engem Raum im Zentrum der Dreh- bzw. Schwenk­ bewegung angeordnet werden müssen. Die Anordnung und Ausbildung der Zuleitungen gemäß Anspruch 4 gewährleisten, daß die Leitun­ gen beim Schwenken des Anschlußträgers störungsfrei aneinander vorbeibewegt werden können. Die Ansprüche 5 und 6 betreffen bevorzugte Ausbildungen des Anschlußträgers, wobei die Merkmale des Anspruchs 6 insbesondere eine vereinfachte separate Montage der Drehdurchführungen gestatten, so daß dieser Bauteil vorgefer­ tigt und als Ganzes an das schwenkbare Maschinenelement angebaut werden kann. Die Ansprüche 7 und 8 betreffen Ausgestaltungen der Zuleitungen, die besonders dann von Vorteil sind, wenn die einzelnen Drehdurchführungen relativ hohe Reibungswiderstände haben. Sie verhindern dann das Mitschwenken der queraxialen Leitungsabschnitte beim Schwenken des Anschlußträgers, so daß die Leitungen ihre Ausrichtung beim Schwenkvorgang im wesent­ lichen beibehalten. Die Ausbildung der Zuleitungen nach Anspruch 9 schließlich gewährleistet, daß die Bewegungen beim Schwenkvor­ gang von den Zuleitungen störungs- und beschädigungsfrei aufge­ nommen werden.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß für bestimmte Schwenkvor­ gänge von Maschinenteilen, die die Zuführung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums erfordern, eine Drehdurchführung zur Verfügung steht, die mehrere Anschlüsse aufweist und sehr einfach aufgebaut ist. Das wird dadurch erreicht, daß eine Drehdurchfüh­ rung mit mehreren Kanälen aus Drehdurchführungen mit jeweils einem Kanal für das Medium besteht. Das führt zu einer einfachen konstruktiven Gestaltung und einfachem Aufbau der Vorrichtung. Bei Auswahl entsprechender Lagerungen, z. B. einer Wälzlagerung der bewegten Teile in den Durchführungen wird das Drehmoment klein gehalten. Besonders vorteilhaft ist die Vorrichtung für Hydraulikölzuführungen zu schwenkbaren Maschinenelementen in Werkzeugmaschinen, beispielsweise zu Werkstückspanneinrichtungen, einsetzbar. Gesonderte Leckölanschlüsse sind nicht erforderlich, auch der Aufwand für Dichtungen ist relativ gering. Die verschie­ denen Kanäle der Durchführungen sind zuverlässig voneinander getrennt, was wiederum den Aufwand für Dichtungen weiter herab­ setzt. Das verringert auch die Verschleißanfälligkeit der Vor­ richtung. Da die Vorrichtung unter Verwendung handelsüblicher Bauteile aufgebaut ist, ist sie zudem äußerst kostengünstig. Die Vorrichtung nach der Erfindung stellt also insgesamt für Schwenkwinkel bis über 180° eine kostengünstige, verschleißarme, konstruktiv wenig aufwendige und dabei zuverlässig arbeitende Alternative zu bekannten Drehdurchrührungen mit mehreren Kanälen dar.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine axiale Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung in Richtung des Pfeils II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung in Richtung des Pfeils III in Fig. 1.

In den Fig. 1-3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung in drei Ansichten dargestellt. Gleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Lagerbock bezeichnet, in welchem die Welle 2 eines um eine Achse 3 schwenkbaren Maschinen­ elements 4 drehbar gelagert ist. Der Lagerbock 1 ist auf einem nicht weiter dargestellten Maschinenunterbau 6 mit Schrauben 7 befestigt. Das Maschinenelement 4 kann ein schwenkbarer Werk­ stückträger in einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Schleifmaschine sein. Dieser Werkstückträger hat beispielsweise zwei Werkstückaufnahmen, von denen sich eine in einer Einspann- bzw. Werkstückwechselposition und die andere in einer Bearbei­ tungsposition befindet. Den Werkstückaufnahmen sind Spannmittel zugeordnet, die vorzugsweise hydraulisch betätigt werden. Da jede Funktion des Spannmittels, also das Öffnen und das Schließen, eine Zuführleitung für das Hydraulikmedium erfordert, sind für zwei Spannvorrichtungen vier Hydraulikzuführungen erfor­ derlich.

Für diese Hydraulikzuführungen ist eine Anschlußvorrichtung 8 vorgesehen, mit der das Hydraulikmedium aus einer stationären Versorgungseinheit 9 (Fig. 3) über vier Zuführleitungen 11a-d in das schwenkbare Maschinenelement 4 eingeleitet wird.

Die Anschlußvorrichtung 8 weist als Anschlußträger eine Tragplat­ te 16 mit vier Leitungsanschlüssen 17 auf. Die Tragplatte 16 ist verdrehfest auf der Welle 2 angebracht und somit zusammen mit dem Maschinenelement 4 um die Achse 3 schwenkbar. An die Leitungsanschlüsse 17 sind axial verlaufende Leitungsabschnitte 12a-d der Zuführleitungen 11a-d angeschlossen. Am Ende jedes dieser Leitungsabschnitte 12a-d sitzt eine Drehdurchführung 14a-d resp., welche den betreffenden axialen Leitungsabschnitt mit einem queraxialen Leitungsabschnitt 13a-d resp. verbindet. Die Drehdurchführungen 14a-d können handelsüblicher Bauart sein, beispielsweise des Typs Ermeto DG der Firma Parker Fluid Connectors.

Die axialen Leitungsabschnitte 12a-d sind, wie die Fig. 2 und 3 deutlich zeigen, in unterschiedlicher Länge ausgeführt. Die Längendifferenzen sind so ausgewählt, daß sie wenigstens um einen kleinen Betrag größer sind als der größte Außendurchmes­ ser der queraxialen Leitungsabschnitte 13a-d einschließlich der dazugehörigen Verschraubungen. Wie Fig. 2 zeigt sind die axia­ len Leitungsabschnitte 12a-d ihrer Länge nach so geordnet, daß von einer Seite her gesehen die Länge aufeinanderfolgender Lei­ tungsabschnitte abnimmt. Auf diese Weise ist es möglich die Tragplatte 16 mit den axialen Leitungsabschnitten 12a-d in einer Richtung um wenigstens 180° zu drehen, wobei jeweils die kürze­ ren Leitungsabschnitte ohne Behinderung hinter bzw. unter den längeren hindurchgeführt werden.

Werden leichtgängige Drehdurchführungen 14a-d verwendet, so ist eine Führung der queraxialen Leitungsabschnitte 13a-d während einer Schwenkbewegung der Tragplatte 16 nicht erforderlich. Dennoch ist es auch in diesem Fall vorteilhaft, eine solche Führung vorzusehen, weil dadurch gewährleistet ist, daß die Orientierung der Zuleitungen und ihre Anordnung auch bei der Schwenkbewegung im wesentlichen erhalten bleiben. Die Fig. 1 und 3 zeigen eine solche Führungsanordnung. Sie weist einen am Maschinenrahmen 18 stationär angebrachten Führungskörper 19 auf, in welchem die queraxialen Leitungsabschnitte 13a-d in nebeneinanderliegenden Langlöchern 21 im übrigen freibeweglich geführt sind. Die queraxialen Leitungsabschnitte 13a-d sind als Rohrstücke ausgebildet, so daß ihre Führung im Führungskörper 19 zu einer sicheren Drehung der Drehdurchführungen 14a-d beim Schwenken der Tragplatte 16 führt.

Die queraxialen Leitungsabschnitte 13a-d sind über flexible Schlauchleitungen 22a-d mit der stationären Versorgungseinheit 9 verbunden. Dadurch ist gewährleistet, daß die durch die Schwenk­ bewegung der Tragplatte 16 in die Zuführleitungen 11a-d einge­ leiteten Bewegungen kompensiert werden ohne die Zuführleitungen und ihre Anschlüsse zu belasten.

Die Tragplatte 16 ist, wie Fig. 2 zeigt, über Abstandsbolzen 22 an einer Montageplatte 23 befestigt, die ihrerseits verdreh­ fest auf der Welle 2 des schwenkbaren Maschinenelements 4 ange­ bracht ist. Verbindungsleitungen 24, die in der Zeichnung nur gestrichelt angedeutet sind, leiten das Hydraulikmedium in nicht dargestellte Kanäle in der Welle 2 des schwenkbaren Maschinene­ lements 4 ein. Um die Verbindungsleitungen 24 mit den Anschlüs­ sen 17 der Tragplatte 16 zu verbinden, sind in der Tragplatte selbst ebenfalls Kanäle 26 vorgesehen.

Die Zeichnung stellt in den Fig. 1-3 eine Endposition der Anschlußvorrichtung 8 dar. In der Draufsicht der Fig. 2 liegt die Zuführleitung 11a mit dem längsten axialen Leitungsab­ schnitt 12a auf der linken Seite, während die Zuführleitung 11d mit dem kürzesten axialen Leitungsabschnitt 12d ganz rechts liegt. Wird die Tragplatte 16 jetzt in Richtung des Pfeiles 27 in Fig. 1 aus ihrer Position A um 180° in ihre Position B ge­ schwenkt, so bewegen sich die axialen Leitungsabschnitte 13a und 13d in Richtung der Pfeile 28 und 29, wobei der längste und der kürzeste axiale Leitungsabschnitt ihre Plätze tauschen. Gleichzeitig bewegen sich die axialen Leitungsabschnitte 13b und 13c entlang den Pfeilen 31 und 32 und tauschen dabei eben­ falls ihre Plätze. In der Draufsicht der Fig. 2 erscheinen die Bewegungspfeile 27-32 als gerade Linien, die deutlich machen wie der Schwenkvorgang ohne gegenseitige Behinderung der Zuführ­ leitungen erfolgt. Die Darstellung in Fig. 2 läßt erkennen, wie die Zuführleitung mit dem kürzeren axialen Leitungsabschnitt jeweils unter den längeren Leitungsabschnitten hindurchgeführt wird. Eine vollständige Umdrehung der Tragplatte 16 um die Ach­ se 3 ist allerdings nicht möglich. Da für viele Anwendungszwecke eine Schwenkbewegung um etwa 180° völlig ausreicht, bietet sich mit der hier dargestellten Anschlußvorrichtung eine sehr einfache und sicher funktionierende Alternative.

In der Zeichnung ist eine Anschlußvorrichtung 8 mit vier An­ schlüssen und Zuführleitungen dargestellt. Es liegt auf der Hand, daß diese Vorrichtung auf mehr als vier Anschlüsse erwei­ tert werden kann. Die auf der Tragplatte 16 zur Horizontalen versetzte Anordnung der Anschlüsse ist besonders raumsparend. Außerdem hat sie bei der Schwenkbewegung um die Achse 3 einen relativ kleinen Hub der queraxialen Leitungsabschnitte 13a-d zur Folge. Es sind natürlich andere räumliche Anordnungen der Anschlüsse der Zuführleitungen möglich. Wichtig erscheint nur, daß die Längen der axialen Leitungsabschnitte der Zuführleitun­ gen in der dargestellten Weise abgestuft sind, so daß die An­ schlußleitungen bei der Schwenkbewegung aneinander vorbeigeführt werden können.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Einleiten wenigstens eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in ein um eine Schwenkachse schwenkbares Maschinenelement mit einer stationären Zuführeinrichtung für das Medium und Zuleitungen, welche die Zuführeinrichtung mit dem Maschinenelement über eine Drehdurchführung verbinden, da­ durch gekennzeichnet, daß einer axialen Stirnseite des Maschi­ nenelements (4) ein mit diesem um seine Achse (3) schwenkbarer Anschlußträger (23, 16) mit wenigstens zwei versetzt zueinander angeordneten Leitungsanschlüssen (17) zugeordnet ist, daß an jeden Leitungsanschluß (17) ein axial verlaufender Leitungsab­ schnitt (12a-d) jeweils mit einer Drehdurchführung (14a-d) für das Medium angeschlossen ist, daß sich an jeden axialen Lei­ tungsabschnitt ein queraxial verlaufender Leitungsabschnitt (13a-d) anschließt, daß die axialen Leitungsabschnitte unterschiedlich lang sind und daß die Längendifferenz benachbarter axialer Leitungsabschnitte größer ist als der größte Außendurchmesser der queraxialen Leitungsabschnitte.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige Leitungsanschlüsse (17) versetzt zur Schwenk­ achse (3) des Maschinenelements (4) am Anschlußträger (23,16) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsanschlüsse (17) in einer Reihe nebeneinander am Anschlußträger (23, 16) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anschlußträger (23, 16) mehr als zwei mit Zuleitungen (11a-d) verbundene Leitungsanschlüsse (17) aufweist und daß die axial verlaufenden Leitungsabschnitte (12a-d) der Zuleitungen der Länge nach geordnet nebeneinander angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anschlußträger (23, 16) um etwa 180° um die Schwenkachse hin und zurück schwenkbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anschlußträger (23, 16) als Tragplatte (16) ausgebildet ist, an die die axialen Leitungsabschnitte (12a-d) angeschlossen sind und welche mit der Welle (2) des schwenkba­ ren Maschinenelements (4) verdrehfest verbunden ist und daß die Anschlüsse (17) auf der Tragplatte (16) über Verbindungs­ leitungen (24) mit den mit Medium zu versorgenden Organen des Maschinenelements (4) verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die axialen (12a-d) und die queraxialen Lei­ tungsabschnitte (13a-d) als formstabile Rohre ausgebildet und jeweils durch eine Drehdurchführung (14a-d) miteinander verbun­ den sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die queraxialen Leitungsabschnitte (13a-d) in Führungsschlitzen (21) eines gemeinsamen Führungskörpers (19) freibeweglich geführt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an die queraxialen Leitungsabschnitte (13a-d) flexible Schlauchleitungsabschnitte (22a-d) zur Verbindung mit der Zuführeinrichtung (9) angeschlossen sind.