DE4117647A1 - Hydraulische klemmvorrichtung mit direkt betriebenem klemmelement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Klemmvor­ richtung, die so ausgelegt ist, daß sie einen festzulegenden Gegenstand, wie eine Metallform, eine Arbeitspalette und dergleichen, auf einen Befestigungstisch einer Fertigungsmaschine, wie einer Spritzformmaschine, einem Bearbeitungszentrum usw. pressen und an ihm festlegen kann, und insbesondere eine hydraulische Klemmvorrichtung des Types, bei dem ein Klemmelement unmittelbar und direkt durch einen hydraulischen Kolben betrieben wird.

Eine derartige hydraulische Klemmvorrichtung, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, ist dem Erfinder der vorliegenden Erfindung bekannt und ist in der folgenden Weise aufgebaut.

Ein Gehäuse 104 einer hydraulischen Klemmvorrichtung 103 ist in einer U-ähnlichen waagrecht liegenden Konfiguration aufgebaut, wobei eine Zylinderbohrung 111 und eine Feder-Aufnahmebohrung 121 vertikal in einem überstehenden Teil 140 seines vorderen oberen Bereiches ausgebildet sind. Ein Kolben 113 ist so in die Zylinder­ bohrung 111 eingefügt, daß er in vertikaler Richtung öldicht gleitbar ist. Eine Klemmantrieb-Ölkammer 115 ist oberhalb des Kolbens 113 innerhalb der Zylinderbohrung 115 ausgebildet. Ein Klemmelement 105 erstreckt sich vom Kolben 113 nach unten. Eine Ausspannfeder 123 ist außen um das Klemmelement 105 innerhalb der Feder-Aufnahmebohrung 121 angebracht. Wenn der Kolben 113 durch einen hydraulischen Druck in der Klemmantrieb-Ölkammer 115 ange­ trieben wird, dient das Klemmelement 105 dazu, einen Feststellab­ schnitt 102a der obigen Metallform 102 anzupressen und zu befestigen.

Mit dem o. g. Stand der Technik gibt es jedoch die folgenden Schwierigkeiten.

• a) Um das Gehäuse 104 ausreichend widerstandsfähig gegen die Klemm-Reaktionskraft zu machen, die von dem Klemmelement 105 auf das überstehende Teil 140 übertragen wird, ist es notwen­ dig, die Steifigkeit eines Säulenabschnittes 141 zu erhöhen. Im Ergebnis kann nicht vermieden werden, daß das Gehäuse 104 in seinen Abmessungen größer und im Gewicht schwerer wird.
• b) Da die Höhenabmessung der Zylinderbohrung 111 durch die Höhen abmessung der Feder-Aufnahmebohrung 121 begrenzt ist, kann nicht vermieden werden, daß der zulässige Hub (S) des Kolbens 13 kurz wird. Daher wird ein Einstellbereich (R) einer Klemm­ dicke der durch Subtraktion einer minimalen Klemmdicke t von einer maximalen Klemmdicke T erhalten wird, klein.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Klemm­ vorrichtung zu schaffen, die in ihren Abmessungen klein und im Gewicht leicht ist und bei der einstellbare Bereich einer Klemmdicke vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird mit einer folgendermaßen aufgebauten Klemm­ vorrichtung gelöst.

Ein umfangsseitige Wand einer Zylinderbohrung, die in einem oberen Abschnitt eines Gehäuses ausgebildet ist, erstreckt sich nach unten und ist an einem unteren Abschnitt des Gehäuses fest angebracht. Eine auf eine Metallform gerichtete Öffnung ist im unteren Abschnitt der umfangsseitigen Wand ausgebildet. Eine Klemmantrieb-Ölkammer ist oberhalb eines Kolbens ausgebildet, der in die Zylinderbohrung eingefügt ist, ebenso erstreckt sich ein Klemmelement vom Kolben nach unten, wobei eine Feder-Aufnahmebohrung oben in dem Klemm­ element von unten her ausgebildet ist. Eine Ausspannfeder, die in die Feder-Aufnahmebohrung eingesetzt ist, wird sowohl von der oberen Wand der Feder-Aufnahmebohrung als auch dem unteren Abschnitt des Gehäuses aufgenommen.

Mit der vorliegenden Erfindung können die folgenden Vorteile erreicht werden.

• a) Da die umfangsseitige Wand der Zylinderbohrung sich nach unten erstreckt und an dem unteren Abschnitt des Gehäuses fest angebracht ist, wird es möglich, den Säulenabschnitt der herkömmlichen Ausführungsform bei dem Gehäuse wegzu­ lassen. Daher kann das Gehäuse in den Abmessungen klein und im Gewicht leicht hergestellt werden.
• b) Da die Feder-Aufnahmebohrung in dem Klemmelement ausge­ bildet ist, wird die Höhenabmessung der Zylinderbohrung nicht durch die Höhenabmessung der Feder-Aufnahmebohrung begrenzt. Damit ist es möglich, den einstellbaren Bereich der Klemmdichte zu vergrößern, indem man den zulässigen Hub des Kolbens vergrößert.

Somit wird es möglich, die hydraulische Klemmvorrichtung in ihren Abmessungen klein und im Gewicht leicht zu gestalten und den einstellbaren Bereich der Klemmdicke zu vergrößern.

Die Erfindung wird weiterhin lediglich beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 bis 3 eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1 eine senkrechte Schnittansicht einer hydraulischen Klemmvorrichtung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die hydraulische Klemmvorrichtung;

Fig. 3 eine Ansicht der hydraulischen Klemmvorrichtung von links;

Fig. 4 und 5 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Fig. 1;

Fig. 5 eine Ansicht entsprechend Fig. 2;

Fig. 6 und 7 eine herkömmliche Ausführungsform;

Fig. 6 eine Ansicht entsprechend Fig. 1; und

Fig. 7 eine Ansicht entsprechend Fig. 3.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform.

Eine Metallform (ein festzulegender Gegenstand) 2, der auf die Oberfläche eines Befestigungstisches 1 gesetzt ist, ist so ausge­ legt, daß er mit einer hydraulischen Klemmvorrichtung 3 befestigt werden kann. Die hydraulische Klemmvorrichtung 3, ist so ausge­ legt, daß sie einen Feststellabschnitt 2a der Metallform 2 mit einem Klemmelement 5, das nach unten wirkend innerhalb eines Gehäuses 4 betrieben wird, anpressen und befestigen kann.

Das Gehäuse 4 ist in einer langgestreckten Konfiguration mit einem oberen ersten Ende und einem unteren zweiten Ende ausgebildet und ist aufgebaut, indem ein unteres Gehäuse 6 und ein oberes Gehäuse 7 mit Hilfe von vier Bolzen 8 aneinander be­ festigt sind. Ein T-förmiger Schenkelbereich 10 des unteren Gehäuses 6 ist so ausgelegt, daß er in eine T-förmige Nut 1a des Befestigungstisches 1 eingefügt werden kann. Eine Zylinderbohrung 11 ist vertikal in dem oberen Gehäuse 7 ausgebildet. Eine Öffnung 12 ist in einem solchen Bereich der umfangsseitigen Wand 11a (linker Bereich in Fig. 1) der Zylinderbohrung 11 ausgebildet, daß sie auf die Metallform 2 gerichtet ist. Ein Kolben 13 ist so in die Zylinderbohrung 11 eingesetzt, daß er durch eine Dichtung 14 öldicht in vertikaler Richtung gleitbar ist. Eine Klemmantrieb- Ölkammer 15 ist oberhalb des Kolbens 13 ausgebildet, und eine Einlaß-/Auslaßöffnung 16 für unter Druck stehendes Öl öffnet sich in die Klemmantrieb-Ölkammer 15.

Das Klemmelement 5 umfaßt einen zylindrischen Säulenabschnitt 18, der unmittelbar vom Kolben 13 nach unten ragt, und einen Klemmbe­ reich 19, der vom unteren Bereich des Säulenabschnittes 18 in die vorgenannte Öffnung 12 ragt. Eine Feder-Aufnahmebohrung 21 ist oben in das Klemmelement 5 von der Unterseite her ausgebildet. Eine Führungsmuffe 22 ist so in die Feder-Aufnahmebohrung 21 eingefügt, daß sie relativ dazu in vertikaler Richtung gleitbar ist, und eine Ausspannfeder 23 aus einer Druckfeder ist in die Führungsmuffe 22 eingefügt. Ein unteres Ende 23a der Ausspannfeder 23 wird vom unteren Gehäuse 6 durch einen unteren Flansch 22a aufgenommen, der in einem zweiten Ende der Führungsmuffe 22 ausge­ bildet ist. Ein oberes Ende 23b der Ausspannfeder 23 ist in federnden Kontakt mit einem Feder-Haltesitz 24 gebracht, der in einer oberen Wand der Feder-Aufnahmebohrung 21 ausgebildet ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt, arbeitet die oben beschriebene hydraulische Klemmvorrichtung 3 folgendermaßen.

Zum Zeitpunkt des Ausspannens der Metallform 2 wird unter Druck stehendes Öl in der Klemmantrieb-Ölkammer 15 aus der Einlaß-/Aus­ laß-Öffnung für unter Druck stehendes Öl ausgelassen. Daraufhin, wie es durch die Linie aus abwechselnd langen und zwei kurzen Strichen dargestellt ist, werden der Kolben 13 und das Klemm­ element 5 in eine Ausspannstellung durch eine Federkraft der Ausspannfeder gedrückt.

Zum Zeitpunkt des Einklemmens der Metallform 2 wird unter Druck stehendes Öl von der Einlaß-/Auslaßöffnung 16 für unter Druck stehendes Öl zu der Klemmantrieb-Ölkammer 15 geliefert. Daraufhin, wie es durch die durchgezogene Linie angedeutet ist, wird der Kolben 13 durch den hydraulischen Druck in der Klemman­ trieb-Ölkammer nach unten getrieben, und der Klemmbereich 19 des Klemmelementes 5, der damit abgesenkt wird, dient dazu, den Fest­ stellabschnitt 2a, der in die vorgenannte Öffnung anzupressen. Dabei bezeichnet das Symbol T eine maximale Klemmdicke, und das Symbol t bezeichnet eine minimale Klemmdicke. Weiterhin bezeichnet das Symbol R einen einstellbaren Bereich der Klemmdicke, in anderen Worten, einen zulässigen Hub S des Kolbens 13.

Mit der oben beschriebenen Ausführungsform können folgende Vor­ teile erreicht werden.

Da die umfangsseitige Wand 11a der Zylinderbohrung 11, der in dem oberen Gehäuse 7 ausgebildet ist, sich genau nach unten erstreckt und an dem unteren Gehäuse befestigt ist, kann der Säulenabschnitt 141, der bei der herkömmlichen Ausführungsform (vgl. Fig. 6 und 7) benötigt wird, weggelassen werden. Daher kann das Gehäuse 4 in den Abmessungen klein und im Gewicht leicht hergestellt werden.

Da die Feder-Aufnahmebohrung 21 im Inneren des Klemmelementes 5 ausgebildet ist, ist die Höhenabmessung der Zylinderbohrung 11 nicht durch die Höhenabmessung der Feder-Aufnahmebohrung 21 be­ grenzt. Daher kann der einstellbare Bereich R der Klemmdicke vergrößert werden, indem man den zulässigen Hub S des Kolbens 13 vergrößert.

Da die Ausspannfeder 23 in die Führungsmuffe 22 eingefügt ist, kann verhindert werden, daß der Kolben 13 und das Klemmelement 5 sich damit durch einen Umfangsbereich der Feder 23 gegenseitig beeinflussen, so daß diese in vertikaler Richtung leicht gleitbar ist.

Da der Klemmbereich 19 des Klemmelementes 5 radial nach außen vom Säulenabschnitt 18 hervorsteht, kann die Klemmdruckfläche ver­ größert werden, so daß der Druck pro Einheitsfläche zum Zeitpunkt des Klemmens herabgesetzt werden kann. Als Ergebnis wird es möglich, eine Beschädigung des Feststellabschnittes 2a der Metall­ form 2 zu verhindern.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform, wobei Komponenten mit demselben Aufbau, wie er in der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet ist, grundsätzlich mit den gleichen Symbolen bezeichnet sind.

Das Gehäuse 4 ist einstückig in vertikaler Richtung ausgebildet und hat eine obere Wand, die durch einen Deckverschluß 30 der Klemmantrieb-Ölkammer 15 gebildet ist. Eine Achse B der Feder- Aufnahmebohrung 21 ist nach rechts in bezug auf die Achse A des Kolbens 13 versetzt und der untere Abschnitt der Führungsmuffe 22 ist in das Gehäuse 4 eingepaßt. Weiterhin ist der Klemmbereich 19 des Klemmelementes 5 so ausgebildet, daß er denselben Durchmesser wie den des Säulenabschnittes 18 hat.

Mit der zweiten Ausführungsform können die folgenden Vorteile erreicht werden. Da die Achse B der Feder-Aufnahmebohrung 21 in bezug auf die Achse A des Kolben 13 versetzt ist, kann die Führungsmuffe 22 verhindern, daß sich der Kolben 13 um die Achse A dreht. Daher kann der Aufbau zum Verhindern der Drehung des Kolbens 13 vereinfacht werden. Zusätzlich, indem die Achse B der Feder-Aufnahmebohrung 21 zur rechten Seite hin verlagert wird, um die Druckfläche des Klemmbereiches 19 zu erhöhen, kann der Druck pro Einheitsfläche zum Zeitpunkt des Klemmens erniedrigt werden.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen können jeweils folgender­ maßen verändert werden.

Bei der hydraulischen Klemmvorrichtung 3 kann das Klemmelement 5 in einer solchen Lage angeordnet sein, daß es waagrecht oder in Schrägrichtung betrieben wird, anstatt in einer Lage, in der es vertikal betrieben wird, zu sein.

lndem auf die Führungsmuffe 22 verzichtet wird, kann die Ausspann­ feder 23 direkt in die Feder-Aufnahmebohrung eingefügt werden.

Da viele unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung für den Fachmann naheliegend sind, wobei einige hierin offenbart sind oder Bezug auf sie genommen ist, ist es selbstverständlich, daß die speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie sie hier dargestellt sind, als beispielhafte Darstellungen gedacht sind und nicht die Erfindung beschränken, und es ist selbstver­ ständlich, daß Ausführungsformen erzeugt und Änderungen oder Modifikationen vorgenommen werden können, ohne daß man sich vom Gedanken und Umfang der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen beschrieben ist, entfernt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

 1 Befestigungstisch
 1a Nut
 2 Metallform
 2a Feststellabschnitt
 3 Hydraulische Klemmvorrichtung
 4 Gehäuse
 5 Klemmelement
 6 unteres Gehäuse
 7 oberes Gehäuse
 8 Bolzen
10 Schenkelbereich
11 Zylinderbohrung
11a umfangsseitige Wand
12 Öffnung
13 Kolben
14 Dichtung
15 Klemmantrieb-Ölkammer
16 Einlaß-/Auslaßöffnung
18 Säulenabschnitt
19 Klemmbereich
21 Feder-Aufnahmebohrung
22 Führungsmuffe
22a unterer Flansch
23 Ausspannfeder
23a unteres Ende
23b oberes Ende
24 Feder-Haltesitz
30 Deckverschluß
102 Metallform
102a Feststellabschnitt
103 hydraulische Klemmvorrichtung
104 Gehäuse
105 Klemmelement
111 Zylinderbohrung
113 Kolben
115 Klemmantrieb-Ölkammer
121 Feder-Aufnahmebohrung
123 Ausspannfeder
140 überstehendes Teil
141 Säulenabschnitt

Claims (4)

1. Hydraulische Klemmvorrichtung mit direkt betreibbarem Klemmelement, mit:
einem Gehäuse (4) mit einer ersten Endseite und einer zweiten Endseite;
einer Zylinderbohrung (11), die so in dem ersten Endseitenbereich des Gehäuses (4) ausgebildet ist, daß sie sich zu den gegenüberliegenden Endseiten hin erstreckt;
einer umfangsseitigen Wand (11a) der Zylinderbohrung (11), die sich auf die zweite Endseite zu erstreckt und an dem zweiten Endseitenbereich des Gehäuses (4) befestigt ist;
einer Öffnung (12), die so in dem zweiten Endseiten­ bereich der umfangsseitigen Wand (11a) ausgebildet ist, daß sie auf einen festzulegenden Gegenstand (2) gerichtet ist;
einem Kolben (13) mit einer Achse (A), welcher öldicht in die Zylinderbohrung (11) eingefügt ist;
einer Klemmantrieb-Ölkammer (15), die außerhalb des ersten Endseitenbereiches des Kolbens (13) gebildet ist;
einer Feder-Aufnahmebohrung (21) mit einer Achse (B), welche in dem Klemmelement (5) von der zweiten End­ fläche her zur ersten Endseite hin ausgebildet ist; und
eine Ausspannfeder (23), die in die Feder-Aufnahme­ bohrung (21) eingefügt ist, und von dem ersten End­ seitenbereich der Feder-Aufnahmebohrung (21) und dem zweiten Endseitenbereich des Gehäuses (4) aufgenommen wird.

2. Hydraulische Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungsmuffe (22) mit einem zweiten Endbereich (22a) in die Feder-Aufnahmebohrung (21) eingefügt ist und daß die Ausspannfeder (23) in die Führungsmuffe (22) eingefügt ist und vom ersten Endseiten­ bereich der Feder-Aufnahmebohrung (21) und dem zweiten Ende (22a) der Führungsmuffe (22) aufgenommen wird.

3. Hydraulische Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmbereich (19) von dem Säulenab­ schnitt (18) in die Öffnung (2) ragt.

4. Hydraulische Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (B) der Feder-Aufnahmeöffnung (21) in Richtung auf die gegenüberliegende Seite der Öff­ nung (12) in bezug auf die Achse (A) des Kolbens (13) versetzt ist.