DE4117350C1 - Double-wall cylinder forming clamp - includes elastomer sleeve forming pressure chamber - Google Patents

Double-wall cylinder forming clamp - includes elastomer sleeve forming pressure chamber

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DE4117350C1 DE19914117350 DE4117350A DE4117350C1 DE 4117350 C1 DE4117350 C1 DE 4117350C1 DE 19914117350 DE19914117350 DE 19914117350 DE 4117350 A DE4117350 A DE 4117350A DE 4117350 C1 DE4117350 C1 DE 4117350C1
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Abstract

The clamping arrangement is for workpieces. The clamp consists of a double walled cylinder (14). An elastomer sleeve (26) is mounted in between the two walls of the cylinder, so that a pressure chamber (16) is formed. A number of buttons (30) are mounted in holes in the inner wall of the cylinder. Elastic rings (34) are mounted under shoulders on the buttons. When pressure medium is applied to the pressure chamber, the sleeve (26) will press against the buttons (30) which will be pressed against the workpiece (12). USE/ADVANTAGE - Improved transmission of force to the clamping elements.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für Werkstücke nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a clamping device for workpieces according to the preamble of claim 1.

Herkömmliche Spanneinrichtungen der eingangs genannten Art, wie sie z. B. in der EP 74 332 beschrieben sind, weisen ein mit dem Werkstück in Druckverbindung bringbares Spannelement auf, das mit dem Werkstück allenfalls dann ordnungsgemäß verbindbar ist, wenn sein Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Werkstückes vergleichbar ist. Besteht das Spannelement aus Gummi oder Kunststoff, dann wird es verhältnismäßig schnell abgenutzt, da die vom Werkstück her auf das Spannelement wirkenden Kräfte zum vorzeitigen Verschleiß des Spannelementes führen. Besteht das Spannelement hingegen aus Metall, dann ist seine Anpassung an die äußere Arbeitsfläche des Werkstückes nicht ohne weiteres möglich. Dabei kann es zur unerwünschten Verformung insbesondere dünnwandiger und hohlzylindrischer Werkstücke kommen, die nach deren Freigabe in die ursprüngliche Form zurückfedern, wobei Formungenauigkeiten bezüglich ihrer Bearbeitung entstehen können.Conventional tensioning devices of the type mentioned at the outset, as they e.g. B. are described in EP 74 332 have one that can be brought into pressure connection with the workpiece Clamping element on that with the workpiece at most is properly connectable if its inside diameter is comparable to the outside diameter of the workpiece. If the clamping element is made of rubber or plastic, then it will wear out relatively quickly, since the Forces acting on the clamping element cause premature wear of the clamping element. Consists the clamping element, however, made of metal, then its Not adapt to the outer work surface of the workpiece easily possible. This can lead to undesirable Deformation, in particular thin-walled and hollow-cylindrical Workpieces come into the spring back the original shape, with inaccuracies in shape can arise with regard to their processing.

Ferner ist in der US-PS 50 11 207 eine Spanneinrichtung beschrieben, die aus mehreren separaten Hohlkörpern besteht, deren dem Werkstück zugekehrten Seiten Durchführungen aufweisen, in denen linear verstellbare Klemmkörper angeordnet sind. Das Ein- bzw. Ausfahren der Druckkörper hängt davon ab, ob in den Kammern Über- oder Unterdruck herrscht. Um die Funktionsfähigkeit der bekannten Spanneinrichtung zu gewährleisten, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, und zwar insbesondere mit Bezug auf die mediumdichte Führung der Druckkörper in den Durchführungen.Furthermore, in US-PS 50 11 207 a tensioning device described, which consists of several separate hollow bodies, bushings with the sides facing the workpiece  have in which linearly adjustable clamping body are arranged. Retracting and extending the pressure hull depends on whether there is overpressure or underpressure in the chambers prevails. To the functionality of the known To ensure clamping device, special measures must be taken be taken, in particular with reference to the medium-tight guidance of the pressure elements in the bushings.

Dies ist regelmäßig mit erheblichem Aufwand verbunden. Ein weiterer Nachteil, mit dem die bekannte Spanneinrichtung behaftet ist, besteht darin, daß nicht alle Druckkörper mit Bezug auf das Werkstück radial bewegbar sind. Mehrere Druckkörper der bekannten Spanneinrichtung üben auf das Werkstück eher tangentialen Druck aus, so daß die Oberfläche des Werkstückes nicht gleichgroßem Druck ausgesetzt ist.This is regularly associated with considerable effort. A Another disadvantage with which the known tensioning device is affected, is that not all pressure hulls are radially movable with respect to the workpiece. Several Pressure hull of the known tensioning device practice on the Workpiece tends to be tangential so that the surface the workpiece is not exposed to the same pressure.

Schließlich ist in der AT 3 89 482 B eine Spanneinrichtung offenbart, die jedoch keine Kammern im Sinne der Erfindung aufweist. Der Grundkörper hat zwar eine zylindrische Ummantelung, ist jedoch nicht mit Druckkörpern gattungsgemäßer Art bestückt. Seine radiale Außenseite besitzt vielmehr Ringnuten, in denen Dichtungsringe und Druckringe angeordnet sind. Werden die Ringnuten beaufschlagt, dann verändert sich der Durchmesser der Greifringe, wodurch sie deformiert werden und nicht mehr einen kreisrunden Außenumriß besitzen. Dies hat zur Folge, daß auf die Werkstücke kein gleichmäßiger Druck mehr ausgeübt wird. Aufgrund dieser Tatsache kann es zu Deformationen der Werkstücke kommen, was unerwünscht ist.Finally, AT 3 89 482 B discloses a tensioning device which, however, has no chambers in the sense of the invention. The base body has a cylindrical casing, but is not equipped with pressure bodies of the generic type. Rather, its radial outside has ring grooves in which sealing rings and pressure rings are arranged. If the ring grooves are loaded, the diameter of the gripping rings changes, causing them to be deformed and no longer have a circular outer contour. As a result, uniform pressure is no longer applied to the workpieces. Due to this fact, the workpieces can be deformed, which is undesirable.

Ausgehend von dem obigen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Spanneinrichtung ohne unangemessenen konstruktiven Aufwand so weiterzubilden, daß unter Vereinfachung der Abdichtung der Druckkörper eine bessere Kraftübertragung von den Druckkörpern auf das Werkstück erfolgt.Based on the above prior art, the Invention based on the task, the generic Clamping device without undue design effort to train so that simplifying the seal  the pressure body has a better power transmission from the Pressure bodies on the workpiece.

Die gestellte Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Spanneinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.The task is in the generic Clamping device by the characteristic features of the Claim 1 solved.

Man erkennt, daß die Erfindung jedenfalls dann verwirklicht ist, wenn die Innenwand bzw. Außenwand der im wesentlichen spannbuchsenartigen Spanneinrichtung Öffnungen aufweist, in denen Druckkörper angeordnet sind, die beim Anstieg des Mediumdruckes sich in Richtung des Werkstückes bewegen und eine feste Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Werkstück herstellen. Dabei macht sich die Erfindung die Tatsache zunutze, daß der Druck in Medien gleichmäßig verteilt ist, so daß jedes Druckelement auf das Werkstück etwa gleich große Kraft ausübt. Wird der Druck in der Kammer verringert, dann bewegen sich die Druckkörper in entgegengesetzter Richtung und geben das Werkstück frei.It can be seen that the invention will in any event be realized is when the inner wall or outer wall of the substantially has openings, in which pressure hulls are arranged, which when the Medium pressure move in the direction of the workpiece and a firm connection between the body and the Make workpiece. The invention makes the Take advantage of the fact that the pressure in media is even is distributed so that each pressure element on the workpiece exerts approximately the same force. The pressure in the chamber reduced, then the pressure bodies move in opposite direction and release the workpiece.

Weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further expedient and advantageous embodiments of the Invention emerge from the subclaims.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, daß die Federelemente die Druckkörper mit der Innenwand bzw. Außenwand mediumdicht verbinden und z. B. in Form von Dichtringen ausgebildet sind. Im entspannten Zustand sind die Druckkörper im Grundkörper angeordnet. Wird nun der Druck im Medium erhöht, dann bewegen sich die Druckkörper in radialer Richtung nach innen bzw. nach außen und auf das Werkstück zu, wobei die Federelemente gequetscht werden. Bei Druckentlastung entspannen sich die Federelemente, wobei sie die Druckkörper in den Grundkörper einfahren. A particularly useful embodiment provides that the spring elements the pressure body with the inner wall or Connect the outer wall medium-tight and e.g. B. in the form of Sealing rings are formed. Are in a relaxed state the pressure body arranged in the base body. Now the Pressure in the medium increases, then the pressure bodies move in the radial direction inwards or outwards and on the workpiece, whereby the spring elements are squeezed. When the pressure is released, the spring elements relax, whereby they insert the pressure hull into the base hull.  

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Innenraum der Kammer mediumdicht ausgebildet ist. Handelt es sich um eine Spanneinrichtung, bei der nur die eine Wand, z. B. die Innenwand, Öffnungen aufweist, dann kann die Mediumdichtheit der Kammer so erreicht werden, daß die den Druckkörpern zugekehrte Seite der Kammer durch einen elastisch verformbaren Schlauch gebildet ist, der verhindert, daß das Druckmedium durch die Öffnungen für die Druckkörper nach außen gelangen kann.Another expedient embodiment of the invention provides before that the interior of the chamber is formed medium-tight is. Is it a clamping device that only the one wall, e.g. B. the inner wall has openings, then the medium tightness of the chamber can be achieved that the pressure side facing the chamber through an elastically deformable hose is formed which prevents the pressure medium through the openings for the pressure hull can get outside.

Um das Werkstück optimal festhalten zu können, sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, daß in der Innenwand bzw. Außenwand eine Vielzahl von Öffnungen ausgebildet ist, die in der Wand etwa gleichmäßig verteilt sind. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Druckkörper insbesondere kugel-, walzen-, zylinder- oder stiftenförmig ausgebildet sind. Das Festhalten der Werkstücke kann ferner so verbessert werden, daß die dem Werkstück zugewandten Seiten der Druckkörper aus einem Werkstoff bestehen, der mindestens so hart ist wie das Werkstück. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Druckkörper sich zum Werkstück hin verjüngen. Schließlich sieht eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Spanneinrichtung aus miteinander lösbar verbindbaren Teilen besteht und einen Halteabschnitt aufweist, der insbesondere in das Futter einer Werkzeugmaschine einspannbar ist.To be able to hold the workpiece optimally, one sees Appropriate embodiment of the invention before that in the Inner wall or outer wall a variety of openings is formed, which is distributed approximately evenly in the wall are. It is useful if the pressure body in particular spherical, cylindrical, cylindrical or pin-shaped are trained. Holding the workpieces can also be improved so that the workpiece facing The sides of the pressure body consist of a material that is at least as hard as the workpiece. It is advantageous if the pressure body is towards the workpiece rejuvenate. Finally sees an appropriate design the invention that the clamping device from each other releasably connectable parts and a holding section has, in particular in the feed one Machine tool can be clamped.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is in the drawing is shown schematically and is explained below. Show it

Fig. 1 einen Teil eines Querschnitts einer Spanneinrichtung und Fig. 1 shows a part of a cross section of a clamping device and

Fig. 2 einen Teil eines Schnittes entlang der Linie II-II nach Fig. 1. FIG. 2 shows a part of a section along the line II-II according to FIG. 1.

In den Figuren ist eine Spanneinrichtung 10 für Werkstücke 12 mit einem hohlzylindrischen und doppelwandigen Grundkörper 14 mit einer mit Druckmedium beaufschlagbaren Kammer 16 dargestellt. Die radiale Innenwand 18 des Grundkörpers 14 weist Öffnungen 42 mit in ihnen gelagerten Druckkörpern 30 auf, die bei Anstieg des Mediumdrucks mit dem Werkstück 12 in Druckverbindung bringbar sind. Die Außenwand 20 weist in diesem Ausführungsfall keine Öffnungen mit Druckkörpern auf. Die Spanneinrichtung ist in diesem Fall also als ein Außenspannfutter ausgebildet. Ferner lassen die Figuren erkennen, daß die Druckkörper 30 in ihren Öffnungen 42 federnd gelagert und somit in ihrer Ruhestellung von der Spanneinrichtung 10 voll aufgenommen sind. Dabei sind zwischen den Druckkörpern 30 und der Innenwand 18 elastisch verformbare Federelemente 34 angeordnet, die bestrebt sind, die Druckkörper 30 in den Grundkörper 14 einzufahren. Die Federelemente 34 können als aus Gummi oder Kunststoff bestehende Dichtringe ausgebildet sein. Dabei besteht eine annähernd mediumdichte Verbindung zwischen den Druckkörpern 30 und der Innenwand 18.In the figures, a clamping device 10 for workpieces 12 is shown with a hollow cylindrical and double-walled base body 14 with a chamber 16 to which pressure medium can be applied. The radial inner wall 18 of the base body 14 has openings 42 with pressure bodies 30 mounted in them, which can be brought into pressure connection with the workpiece 12 when the medium pressure rises. In this embodiment, the outer wall 20 has no openings with pressure bodies. In this case, the clamping device is designed as an external chuck. Furthermore, the figures show that the pressure bodies 30 are resiliently mounted in their openings 42 and are thus fully received by the tensioning device 10 in their rest position. In this case, elastically deformable spring elements 34 are arranged between the pressure bodies 30 and the inner wall 18 , which tend to move the pressure bodies 30 into the base body 14 . The spring elements 34 can be designed as sealing rings made of rubber or plastic. There is an approximately medium-tight connection between the pressure bodies 30 and the inner wall 18 .

In der Kammer 16 befindet sich ein elastisch verformbarer und aus Gummi oder Kunststoff bestehender Schlauch 24, der endseitig über seine Flansche 26 mit der Außenwand 20 und dem Haltestück 28 mediumdicht verbunden ist. Die im wesentlichen zylinderförmigen Druckkörper 30 besitzen jeweils einen Kopf 32, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Dichtringe 34 und somit auch größer ist als der Innendurchmesser der Öffnungen 42. Wird nun die Kammer 16 mit Druckmedium beaufschlagt, verformt sich der Schlauch 24 und übt auf die Druckkörper 30 Druck aus, so daß sie aus der Innenwand 18 ausfahren und auf das Werkstück 12 Kraft ausüben. Da sich der Druck in dem Druckmedium gleichmäßig verteilt, üben die Druckkörper auf das Werkstück gleichmäßige Kraft aus. Die Kammer 16 ist über Kanäle 46, 48 und 50 an einen Hohlraum 54 angeschlossen, der an eine druckmediumspendende Einrichtung anschließbar ist. Die Spanneinrichtung 10 arbeitet mit einer Kolbenstange 56 mit Kolben 61 zusammen, die Dichtringe 60 und 58 aufweisen. Hierdurch wird die Kammer 10 mit Druckmedium beaufschlagt.In the chamber 16 there is an elastically deformable hose 24 made of rubber or plastic, which is connected at the end via its flanges 26 to the outer wall 20 and the holding piece 28 in a medium-tight manner. The essentially cylindrical pressure bodies 30 each have a head 32 , the outside diameter of which is larger than the outside diameter of the sealing rings 34 and thus also larger than the inside diameter of the openings 42 . If pressure is now applied to the chamber 16 , the hose 24 deforms and exerts pressure on the pressure body 30 , so that they extend out of the inner wall 18 and exert force on the workpiece 12 . Since the pressure is evenly distributed in the pressure medium, the pressure elements exert uniform force on the workpiece. The chamber 16 is connected via channels 46 , 48 and 50 to a cavity 54 which can be connected to a device which dispenses pressure medium. The tensioning device 10 works together with a piston rod 56 with pistons 61 , which have sealing rings 60 and 58 . As a result, the chamber 10 is pressurized with pressure medium.

Der Grundkörper 14 besitzt ein Teil 8, in dem die Kanäle 46, 48 und 50 mit Dichtringen 62 ausgebildet sind. Somit kann das Teil 8 vorgefertigt werden und sodann mit der Hülse 20, die als Außenwand der Spanneinrichtung vorgesehen ist, gasdicht verbunden werden.The base body 14 has a part 8 in which the channels 46 , 48 and 50 are formed with sealing rings 62 . The part 8 can thus be prefabricated and then connected gas-tight to the sleeve 20 , which is provided as the outer wall of the clamping device.

Die dem Werkstück 12 zugekehrte Seite 40 des Druckkörpers 30 kann spitz oder auch oval ausgebildet sein. Entscheidend ist, daß sie so ausgebildet ist, daß eine feste Verbindung zwischen dem Druckkörper 30 und dem Werkstück 12 herstellbar ist.The side 40 of the pressure body 30 facing the workpiece 12 can be pointed or oval. It is crucial that it is designed so that a firm connection between the pressure body 30 and the workpiece 12 can be established.

Claims (8)

1. Spanneinrichtung für Werkstücke mit einem doppelwandigen Grundkörper mit einer mit Druckmedium beaufschlagbaren Kammer, dessen dem Werkstück zugekehrte Wand (18, 20) Öffnungen (42) mit in ihnen verstellbar angeordneten Druckkörpern (30) aufweist, die bei Anstieg des Mediumdrucks mit dem Werkstück (12) in Druckverbindung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper die Form eines Hohlzylinders aufweist,
daß zwischen den Druckkörpern (30) und der radialen Innnenwand (18) bzw. radialen Außenwand (20) elastisch verformbare Federelemente (34) angeordnet sind, die bestrebt sind, die Druckkörper (30) in den Grundkörper (14) einzufahren, und
daß in der Kammer (16) ein elastisch verformbarer und mit dem Medium beaufschlagbarer Behälter bzw. Dichtkörper (24) angeordnet ist, dessen Außenwand mit den Druckkörpern (30) in Druckverbindung bringbar ist. 1.Clamping device for workpieces with a double-walled base body with a chamber which can be acted upon by pressure medium, the wall ( 18 , 20 ) of which the workpiece faces openings ( 42 ) with pressure bodies ( 30 ) which are adjustably arranged therein and which, when the medium pressure rises with the workpiece ( 12 ) can be brought into pressure connection, characterized in that
that the base body has the shape of a hollow cylinder,
that between the pressure bodies ( 30 ) and the radial inner wall ( 18 ) or radial outer wall ( 20 ) elastically deformable spring elements ( 34 ) are arranged, which strive to retract the pressure body ( 30 ) in the base body ( 14 ), and
that in the chamber ( 16 ) an elastically deformable and acted upon by the medium container or sealing body ( 24 ) is arranged, the outer wall of which can be brought into pressure connection with the pressure bodies ( 30 ). 2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (34) die Druckkörper (30) mit der Innenwand (18) bzw. Außenwand mediumdicht verbinden.2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the spring elements ( 34 ) connect the pressure body ( 30 ) with the inner wall ( 18 ) or outer wall in a medium-tight manner. 3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Kammer (16) mediumdicht ausgebildet ist.3. Clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that the interior of the chamber ( 16 ) is medium-tight. 4. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenwand (18), bzw. Außenwand eine Vielzahl von Öffnungen (42) ausgebildet ist, die in der Wand etwa gleichmäßig verteilt sind.4. Clamping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a plurality of openings ( 42 ) is formed in the inner wall ( 18 ) or outer wall, which are approximately evenly distributed in the wall. 5. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkörper (30) insbesondere kugel-, walzen-, zylinder- oder stiftförmig ausgebildet sind.5. Clamping device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure body ( 30 ) are in particular spherical, cylindrical, cylindrical or pin-shaped. 6. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Werkstück 12 zugewandten Seiten der Druckkörper 30 aus einem Werkstoff bestehen, der mindestens so hart ist wie das Werkstück (12).6. Clamping device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sides of the pressure body 30 facing the workpiece 12 consist of a material which is at least as hard as the workpiece ( 12 ). 7. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spanneinrichtung Kanäle (46, 48, 50) ausgebildet sind, durch die die Kammer (10) an eine druckmediumspendende Einrichtung anschließbar ist. 7. Clamping device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the clamping device channels ( 46 , 48 , 50 ) are formed, through which the chamber ( 10 ) can be connected to a pressure medium dispensing device. 8. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (10) aus miteinander lösbar verbindbaren Teilen (8, 20, 28) besteht und einen Halteabschnitt (52) aufweist, der insbesondere in das Futter einer Werkzeugmaschine einspannbar ist.8. Clamping device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the clamping device ( 10 ) consists of releasably connectable parts ( 8 , 20 , 28 ) and has a holding section ( 52 ) which can be clamped in particular in the chuck of a machine tool .
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