DE713220C

DE713220C - Hydraulic clamping device

Info

Publication number: DE713220C
Application number: DEF85526D
Authority: DE
Inventors: Franz Kreutzer
Original assignee: Paul Forkardt GmbH and Co KG
Current assignee: Forkardt Deutschland GmbH
Priority date: 1938-08-23
Filing date: 1938-08-23
Publication date: 1941-11-04

Description

Hydraulische Einspannvorrichtung Zum Einspannen eines Werkstückes, um daran irgendeine Bearbeitung vornehmen zu können, benutzt man mit Vorliebe ein flüssiges oder gasförmiges Druckmittel, weil damit leicht ein gleichbleibender Spanndruck erzeugt werden kann und hinsichtlich der Zuführung und Steuerung der Druckkraft eine sehr große Beweglichkeit besteht. Gasförmige Druckmittel, insbesondere Preßluft, sind dabei besonders beliebt, weil sie in den in Betracht kommenden Werkstätten meistens schon für andere Zwecke vorhanden sind und deshalb ohne weiteres zur Verfügung stehen sowie deshalb, weil die Elastizität der Preßluft ein Gleichbleiben des Spanndruckes auch bei sehrplötzlichenBewegungengewährleistet.Hydraulic clamping device for clamping a workpiece, in order to be able to carry out any processing on it, one prefers to use a liquid or gaseous pressure medium, because this easily results in a constant clamping pressure can be generated and with regard to the supply and control of the pressure force there is a very high degree of mobility. Gaseous pressure medium, especially compressed air, are particularly popular because they are used in the workshops in question are mostly already available for other purposes and are therefore readily available stand and because the elasticity of the compressed air means that the clamping pressure remains constant guaranteed even with very sudden movements.

Bei den praktisch zur Anwendung gelangenden Betriebsdrücken der Preßluftanlagen sind vielfach Zylinder von verhältnismäßig großem Durchmesser notwendig, um die gewünschten Spanndrücke erzielen zu können. Wenn der verfügbare Platz durch irgendwelcheUmstände eingeschränkt ist oder wenn die Notwendigkeit besteht, zur Verringerung von Gewichten oder Trägheitsmomenten den Zylinder nicht allzu groß werden zu lassen, ist man schon dazu übergegangen, mehrere Preßluftkolben hintereinander anzuordnen oder zwischen Kolben und abtreibender Stange eine Übersetzung vorzusehen.At the operating pressures of the compressed air systems that are used in practice are often cylinders of relatively large diameter necessary to the to be able to achieve desired clamping pressures. If the available space by any circumstances is restricted or when there is a need to reduce weight or moments of inertia not to let the cylinder become too big, that's fine switched to arranging several compressed air pistons one behind the other or between Provide a translation for the piston and the driven rod.

Mit flüssigen Druckmitteln können ohne Schwierigkeit wesentlich höhere Betriebsdrücke !angewendet werden, als sie bei Preßluft üblich sind, und aus diesem Grunde sind bei beengten Platzverhältnissen auch flüssigkeitshydraulische Einspannvorrichtungen beliebt. Um eine solche Einrichtung auch dann anwenden zu können, wenn in einem Betrieb wohl eine Preßluftleitung, nicht aber eine Druckflüssigkeitsleitung.- vorhanden ist, ist auch bereits.vorgeschlagen.worden, den Flüssigkeitsdruck durch Vorschalten von Kolben und Zylinder mit Hilfe des Preßluftdruckes zu erzeugen. Um den Hub der erforderlichen Kolben nicht zu groß werden zu lassen, wählt man dabei gern eine Anordnung mit zwei Druckstufen. Dabei sind zwei Flüssigkeitspumpzylinder vorgesehen, deren Kolben durch Preßluft mittelbar oder unmittelbar bewegt werden. Der eine Pumpzylinder h-kt t einen großen Durchmesser; er liefert daher' nur einen geringen Druck, aber eine große Flüssigkeitsmenge. Meist wird dieser Zy= linder so ausgebildet, daß die Luft unmittelbar auf die Rückseite des Kolbens wirkt, so daß in dieser Niederdruckstufe ein besonderer Luftantriebszvlinder und-kolbengespart wird. Mit der von hier gelieferten Flüssigkeitsmenge wird der Arbeitszylinder der hydraulischen Einspannvorrichtung rasch gefüllt und der Kolben so weit bewegt, daß die Spannteile sich gegen das zu spannende Stück legen. Der zweite Pumpzylinder dagegen hat nur einen ganz dünnen Kolben (meist Tauchkolben) ; er wird durch den Kolben eines Preßluftzylinders von etwa gleichem Durchmesser wie dem ersten angetrieben. Infolgedessen liefert er einen hohen Flüssigkeitsdruck, allerdings mit entsprechend geringer Fördermenge. Die Steuerung wird dann so eingerichtet, daß der Arbeitskolben der Einspannvorrichtung zunächst wie eben geschildert unter geringem Drück bis an das Werkstück herangeführt wird und anschließend durch den zweiten Luftkolben der eigentliche Spanndruck erzeugt wird. Ein Übertreten des hohen Flüssigkeitsdruckes in den ersten Flüssigkeitszylinder wird entweder durch ein selbsttätiges Rückschlagv entil oder auch durch ein gesteuertes Ventil verhindert. Die Steuerung von der ersten zur zweiten Stufe kann willkürlich von Hand vorgenommen werden. Es ist aber auch bereits bekannt, bei Beendigung des Anstellhubes durch die dann eintretende Drucksteigerung die Umsteuerung selbsttätig vornehmen zu lassen.With liquid pressure media, significantly higher pressures can be achieved without difficulty Operating pressures! Are used than they are usual for compressed air, and from this Liquid-hydraulic clamping devices are also used in confined spaces popular. In order to be able to use such a facility even if in a Operation probably a compressed air line, but not a hydraulic fluid line - available has already been proposed to adjust the fluid pressure by connecting it upstream of the piston and cylinder with the help of the compressed air pressure. To the hub of the In order not to let the piston become too large, one is happy to choose one Arrangement with two Pressure levels. There are two liquid pumping cylinders provided, the pistons of which are moved directly or indirectly by compressed air. One of the pumping cylinders has a large diameter; therefore he only delivers one low pressure but a large amount of fluid. Usually this cylinder becomes linder designed so that the air acts directly on the back of the piston, so that in this low pressure stage a special air drive cylinder and piston is saved will. With the amount of liquid delivered from here, the working cylinder becomes the hydraulic clamping device quickly filled and the piston moved so far that the clamping parts lie against the piece to be clamped. The second pump cylinder on the other hand has only a very thin piston (mostly plunger); he becomes through the Piston of a compressed air cylinder of approximately the same diameter as the first driven. As a result, it delivers a high fluid pressure, albeit with a correspondingly high level of pressure low delivery rate. The control is then set up so that the working piston the jig initially as just described with a little pressure up to the workpiece is brought up and then through the second air piston of the actual clamping pressure is generated. Exceeding the high fluid pressure into the first liquid cylinder either by an automatic non-return valve entil or prevented by a controlled valve. Control from the first the second stage can be done arbitrarily by hand. It is also already known, at the end of the adjustment stroke due to the increase in pressure that then occurs to have the reversal carried out automatically.

Bei diesen bekannten Einrichtungen sind stets zwei Flüssigkeitszylinder und mindestens ein besonderer Luftzylinder sowie eine entsprechende verwickelte Steuerung notwendig, um den Einspannvorgang in der geschilderten Weise bewirken zu können.In these known devices there are always two liquid cylinders and at least one special air cylinder and a corresponding intricate one Control necessary to effect the clamping process in the manner described to be able to.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine wesentliche Vereinfachung ermöglicht, die darin besteht, daß nur noch ein einziger Luftzylinder vorhanden ist, der gleichzeitig einen der Flüssigkeitszylinder enthält. Es ist mit Anwendung der Erfindung möglich, mit insgesamt nur zwei Zylindern auszukommen, die, wie weiter unten geschildert wird, noch ineinandergeschachtelt werden können. Hierdurch wird es möglich, die gesamte lufthydraulische Einrichtung als Einheit in die betreffende Maschine einzubauen und dabei mit sehr wenig Platz auszukommen. Gleichzeitig wird hierdurch eine wesentliche Verbilligung in der Herstellung ermöglicht. Die Zeichnung stellt die Erfindung in Anwendung bei einem 1Iaschinenspannstock dar. Grundsätzlich ebenso läßt sie sich bei Einnnvorrichtungen an Schweißmaschinen anbriiigen; mit geringen Änderungen kann die gleMie Einrichtung auch innerhalb von Höhlspindeln an Werkzeugmaschinen für drehende Bearbeitung angebracht werden, um damit Spannfutter oder dergleichen zu betätigen.The present invention provides a substantial simplification allows, which consists in the fact that only a single air cylinder is available which also contains one of the liquid cylinders. It is with application the invention possible to get by with a total of only two cylinders, which, as further is described below, can still be nested. This will it is possible to integrate the entire air-hydraulic system as a unit into the relevant Install the machine and manage with very little space. At the same time will this enables a substantial reduction in the cost of production. The drawing shows the invention applied to a machine vice. Basically it can also be attached to welding machines in internal devices; with The same device can also make minor changes within cave spindles be attached to machine tools for turning machining to allow chucks to operate or the like.

Bild i ist ein Längsschnitt durch den Spannstock, Bild :2 ein Ouerschnitt durch die bewegliche Bache, innerhalb deren sich die livdraulisclie Vorrichtung befindet, Bild 3 a bis d zeigt die verschiedenen Stellungen der Luftsteuerung und des Flüssigkeitsabsperrventils in schematischer Darstellung.Picture i is a longitudinal section through the vice, picture: 2 is a cross-section by the movable brook, within which the livdraulisclie device is located is located, Figure 3 a to d shows the various positions of the air control and of the liquid shut-off valve in a schematic representation.

Der Spannstock besteht aus einem Körper i, auf dem in bekannter Weise zwei Spannbacken angebracht sind, und zwar ist die rechte Spannbacke 2 von Hand versetzbar eingerichtet, um verschiedene Spannweiten einstellen zu können. Die linke Spannbacke 3 ist mit einer Einspannvorrichtung gemäß der Erfindung versehen und führt in der bereits angedeuteten Weise ihre Bewegung in zwei Stufen aus: eine Anstellbewegung mit geringem Druck, die so groß ist, daß genügend Platz zum Einlegen der Werkstücke vorhanden ist und die üblichen Werkstücktoleranzen überbrückt; danach erfolgt die eigentliche Spannbewegung unter hohem Druck. Die Backe 3 ist in der "aus Bild 2 ersichtlichen Weise im Körper i geführt. In ihrem Innern ist sie mit einer zylindrischen Bohrung versehen, in der sich ein hydraulischer Kolben d führt, der über ein Kopfstück 5 am Körper i angeschraubt ist und sich gegen diesen abstützt. Der Kolben 4. ist in seinem Innern ebenfalls als Hohlzylinder ausgebildet und trägt darin die beidenPreßluftlzolben 6 und 7. Zwischen Hohlkolben d. und Kopfstück 5 ist die Steuerung untergebracht, die aus einer Grundplattes, einem Luftsteuerschieber g und einem Flüssigkeitssteuerschieber io besteht nebst den zugehörigen Hilfsteilen, wie Andrückfedern, Steuerwellen, Anschlagstifte usw., die weiter unten beschrieben werden. Die Kammern A, B, C und die dazwischen verlaufenden Verbindungskanäle, die anschließend ausführlicher beschrieben werden, sind mit Flüssigkeit gefüllt. Die Kammerei z-und r- dagegen sind Luftkammern, die durch den Steuerschieber g abwechselnd mit Preßluft gefüllt oder mit der Außenluft in Verbindung gebracht werden können. Der Rückhub der Spannbacke 3 erfolgt bei der gezeigten Ausführung durch eine Feder i i ; er könnte aber ebensogut durch Preßluft erfolgen, wenn dies aus irgendeinem Grunde zweckmäßiger erscheinen sollte. Bild i zeigt die Einrichtung in der entspannten Stellung, d. h. die Spannbacke 3 ist ganz nach links gefahren und liegt an irgendeiner geeigneten Stelle des Spannstockkörpers i an. Die zugehörige Stellung der Steuerteile ist in Bild 3 a dargestellt. Die Kammerz, zu der der links oben abzweigende Kanal der Luftsteuerung führt (Bild 3 a), ist. mit dem Auspuff verbunden, die Kammer y (Kanal rechts oben) mit dem Lufteinlaß; daher steht der Kolben 7 auf der rechten Seite unter Luftdruck.The vice consists of a body i on which two clamping jaws are attached in a known manner, namely the right clamping jaw 2 is set up so that it can be displaced by hand in order to be able to set different clamping widths. The left clamping jaw 3 is provided with a clamping device according to the invention and carries out its movement in two stages in the manner already indicated: an adjustment movement with low pressure, which is so great that there is enough space to insert the workpieces and the usual workpiece tolerances bridged; then the actual clamping movement takes place under high pressure. The jaw 3 is guided in the body i in the manner shown in Figure 2. Inside it is provided with a cylindrical bore in which a hydraulic piston d is guided, which is screwed to the body i via a head piece 5 and against itself The interior of the piston 4 is also designed as a hollow cylinder and carries the two compressed air pistons 6 and 7 the associated auxiliary parts, such as pressure springs, control shafts, stop pins, etc., which are described further below. The chambers A, B, C and the connecting channels running between them, which are described in more detail below, are filled with liquid. on the other hand, there are air chambers which are alternately filled with compressed air by the control slide g or in connection with the outside air can be brought. The return stroke of the clamping jaw 3 takes place in the embodiment shown by a spring ii; but it could just as well be done by compressed air, if for some reason this should appear more expedient. Picture i shows the device in the relaxed position, ie the clamping jaw 3 has moved all the way to the left and is at any suitable point on the vice body i. The corresponding position of the control modules is shown in Figure 3a. The chamber to which the air control duct branching off at the top left leads (Fig. 3 a) is. connected to the exhaust, the chamber y (duct at the top right) with the air inlet; therefore, the piston 7 on the right side is under air pressure.

Zur Einleitung des Spannvorganges wird die Steuerung durch den Handhebel 12 um die Hälfte des Gesamtweges nach links gedreht (Bild 3b). Hierdurch wird die Verbindung zwischen Kammer v und dem Auspuff unterbrochen und die Kammer v statt dessen mit dem Lufteinlaß verbunden. Die Verbindung zwischen Einlaß und Kammer r bleibt jedoch aufrechterhalten. Infolgedessen wird sich der Kolben 6 nach links bewegen, wobei er das Öl aus der Kammer C über das offenstehende Absperrventil F, das durch den Flüssigkeitssteuerschieber io und die Grundplatte S gebildet wird, in die Kammer B drückt und von da in die Kammer A. Hier bewirkt das Öl, daß die Spannbacke 3 nach rechts geht, und zwar um einen Betrag, der nur etwas kleiner ist als der Hub des Kolbens 6 (entsprechend dem etwas größeren Ouerschnitt des Hohlkolbens q.). Diese Be-. . wegung erfolgt aber mit einer Kraft, die nur der Größe des Luftdruckes und der Kolbenfläche von q. entspricht. Sobald die Spannbacke am Werkstück anliegt, wird durch Weiterdrehen des Hebels 12 nach links die zweiteSpannstufe eingeschaltet. In der Steuerung ergibt sich das Bild 3c. Die Verbindung zwischen der Kammer r und dem Lufteinlaß wird unterbrochen, dafür ist r jetzt mit dem Auspuff verbunden, und die Preßluft entleert sich daraus. Die Kammer v bleibt mit dem Lufteinlaß verbunden. Der Kolben 7 steht also jetzt nur von der linken Seite her unter Druck und bewegt sich nach rechts, wobei er mit seinem Stempel, der durch eine Packung gegen den Flüssigkeitsraum abgedichtet ist, in diesen hineinstößt und entsprechend dem Durchmesserverhältnis zwischen dem Kolben; und seinemStempel eineDruckerhöhung im Flüssigkeitsraum bewirkt. Aus Bild 3c -ist zu erkennen, daß gleichzeitig das Ventil F geschlossen worden ist, indem ein Ansatz des Luftsteuerschiebers den Flüssigkeitssteuerschieber io mitgenommen hat (in der Ausführung Bild i erfolgt diese Mitnahme durch eine Zwischenwelle). Dadurch wird verhindert, daß der in der Kammer A erzeugte Hochdruck, der sich auch nach der Kammer B fortpflanzt, nach der Kammer C übertreten kann, weil dort der Kolben 6 dem Hochdruck keinen Widerstand entgegensetzen könnte.The hand lever is used to control the clamping process 12 turned to the left by half of the total distance (Fig. 3b). This will make the Connection between chamber v and the exhaust is interrupted and chamber v takes place its connected to the air inlet. The connection between inlet and chamber r however remains maintained. As a result, the piston 6 will move to the left moving the oil from chamber C via the open shut-off valve F, which is formed by the liquid control slide valve io and the base plate S, presses into chamber B and from there into chamber A. Here the oil causes the Jaw 3 goes to the right, by an amount that is only slightly smaller than the stroke of the piston 6 (corresponding to the slightly larger cross-section of the hollow piston q.). This loading. . However, movement takes place with a force that is only the size of the air pressure and the piston area of q. is equivalent to. As soon as the clamping jaw rests on the workpiece, the second tensioning stage is switched on by turning the lever 12 further to the left. Figure 3c results in the control. The connection between the chamber r and the air intake is interrupted, but r is now connected to the exhaust, and the compressed air is emptied from it. The chamber v remains connected to the air inlet. The piston 7 is now only under pressure and moves from the left side to the right, with his stamp, which is through a pack against the Liquid space is sealed, pushes into this and according to the diameter ratio between the piston; and its stamp causes a pressure increase in the liquid space. From Figure 3c it can be seen that valve F has been closed at the same time, by an approach of the air control slide taken the liquid control slide io (in the version in Fig. i, this is driven by an intermediate shaft). This prevents the high pressure generated in the chamber A, which is also propagates to chamber B, can cross to chamber C, because there the Piston 6 could not offer any resistance to the high pressure.

Nach Beendigung des Spannvorganges wird der Hebel i2 in umgekehrter Richtung zurückbewegt. Auf der ersten Hälfte des Hubes wird jedoch zunächst nur derLuftsteuerschieber bewegt, und es ergibt sich dann das Bild 3 d, wobei das Flüssigkeitsventil F noch geschlossen bleibt, während dieLuftkamrnerr wieder mit Preßluft gefüllt wird. Hierdurch wird erreicht, daß zunächst der Hochdruck im Flüssigkeitsraum aufhört, weil der Kolben 7 nunmehr wieder auf beiden Seiten gleichmäßig unter Druck steht, so daß er unter dem vorher erzeugten hohen Druck ausweicht. Das Absperrventil F kann nach Fortfall des hohen Druckes leichter geöffnet werden, und der Übergang von der Stellung 3d in die Ausgangsstellung 3a erfordert nur geringe Kraft am Hebel 12. In der Stellung 3a wird der Kolben 6 entlastet, und die Feder i i ist in der Lage, die Backe 3 in die Ausgangsstellung zurückzuschieben, wobei die Flüssigkeit aus dem Raum A über B und das Ventil F in den Raum C zurückgeht und den Kolben 6 vor sich herschiebt.After completion of the tensioning process, the lever i2 is moved back in the opposite direction. During the first half of the stroke, however, only the air control slide is initially moved, and Figure 3d then results, with the liquid valve F still closed while the air chamber is again filled with compressed air. This ensures that the high pressure in the liquid space initially ceases because the piston 7 is now again under pressure evenly on both sides, so that it evades under the high pressure previously generated. The shut-off valve F can be opened more easily after the high pressure has ceased, and the transition from the position 3d to the starting position 3a requires only a small amount of force on the lever 12. In the position 3a, the piston 6 is relieved and the spring ii is able to push the jaw 3 back into the starting position, the liquid from the space A via B and the valve F going back into the space C and pushing the piston 6 in front of it.

Beim Spannen kann die Bewegung der Backe 3 an beliebiger Stelle -des Hubes dusch das Werkstück unterbrochen werden. Die Erzeugung des Hochdruckes ist von der Stellung der Backe unabhängig.When clamping the movement of the jaw 3 at any point -des Stroke shower the workpiece will be interrupted. The generation of high pressure is regardless of the position of the jaw.

Claims

PATENT CLAIMS: i.

Hydraulic clamping device with generation the hydraulic pressure by compressed air or compressed gas by means of upstream pistons in two stages, in such a way that a larger amount of liquid is passed through for the adjustment movement an air piston is conveyed under low pressure and to generate the actual Clamping pressure after the clamping part is applied to the workpiece by a second air piston a small amount of liquid is replenished at high pressure, characterized in that that both air pistons (6, 7) in a common cylinder housing (q.) without a partition are arranged one behind the other and together in opposite directions for Einspankien Direction are put under air pressure that the first piston (6) with its back directly acts on the liquid, the second piston (7) for generating the high pressure on the other hand, which only protrudes into the liquid space with a thin punch its back at the beginning of the clamping process also acted upon with compressed air which initially prevents its movement and that, after the Adjustment movement is finished, the compressed air from the rear is controlled by the controller of the second piston (7) is drained so that it then executes its movement and the high pressure generated in the liquid space, hydraulic clamping device with generation of hydraulic pressure by compressed air or compressed gas in two stages, characterized in that the reversal of the air part from the retracted position to the first stage of the clamping process and further to the second stage of the clamping process by continued actuation of a single control part (i2) takes place and that at the same time with the transition from the first to the second stage in the liquid part a shut-off valve (F) is closed, which is the cylinder space used to generate the idle travel (C) closes off against the pressure chamber (.-1), so that the subsequently generated high pressure cannot pass into the cylinder space (C) used to generate the idle travel.

3. Hydraulic clamping device according to claim?, Characterized in that the coupling between the air control valve and the shut-off valve (F.) of the liquid part has a free travel of such a size that at the L; iseii the voltage the shut-off valve is only opened when compressed air is again applied to the by the Luftsteuercentil The rear of the second piston (7) used to generate the high pressure is passed is so that this piston is relieved and the high pressure has ceased. Hydraulic Clamping device according to claims i to 3 in use with a clamping slide, which carries the pressure cylinder inside and is opposite a stationary plunger (d.) Moves, characterized in that the air cylinder with the associated Pistons (6, 7) housed within the stationary liquid plunger (4) is. ;. Hydraulic clamping device according to claim 4, characterized in that that the air control together with the liquid shut-off valve in the head of the plunger (d.) is installed.