EP0919729A2 - Cylinder with antirotationally guided piston rod - Google Patents

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EP0919729A2
EP0919729A2 EP98117095A EP98117095A EP0919729A2 EP 0919729 A2 EP0919729 A2 EP 0919729A2 EP 98117095 A EP98117095 A EP 98117095A EP 98117095 A EP98117095 A EP 98117095A EP 0919729 A2 EP0919729 A2 EP 0919729A2
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Adolf Lehr
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    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
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Abstract

The chuck cylinder has a cylindrical bore (2) containing a sliding piston (5) with a polygonal cross-section piston rod (6) for a machining tool, which is supported in a guide sleeve (7) with a complementary central opening, for blocking the rotation of the piston rod.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Blockzylinder zur Aufnahme und Führung von Werkzeugen auf Werkzeugmaschinen und Arbeitstischen, in dessen zylindrischen Bohrungen der Arbeitskolben mit Kolbenstange gleitend geführt sind und daß die Kolbenstange drehsicher gelagert ist.The invention relates to a block cylinder for receiving and Management of tools on machine tools and work tables, in the cylindrical bores of the working piston with piston rod are slidably guided and that the piston rod is rotatably mounted.

Blockzylinder werden auf Bearbeitungsmaschinen oder Sondermaschinen eingesetzt, zur Aufnahme und Führung von Werkzeugen. Diese Werkzeuge in Form von Pressen, Prägestempel usw., wie auch Scheerenmesser zum Abtrennen von Kunststoffteilen- und Resten sind zum Teil großen Kräften ausgesetzt, so daß an ihre Führung hohe Anforderungen gestellt sind.Block cylinders are used on processing machines or special machines used to hold and guide tools. This Tools in the form of presses, dies, etc., as well Scissors knives for separating plastic parts and residues partially exposed to great forces, so that high leadership Requirements are made.

Es ist bekannt, Kolbenstangen so zu führen, daß sie drehsicher gelagert sind, in dem an der Kolbenstange Führungsstangen über Flansche befestigt werden, die dann parallel zur Kolbenstange in Führungselementen laufen.It is known to guide piston rods so that they are mounted in a rotationally secure manner are in the guide rods on the piston rod over flanges are attached, which then parallel to the piston rod in Guide elements run.

In den Bearbeitungsvorgängen, bei denen verschiedene Werkzeuge im Einsatz sind, ist die Belastung dieser Werkzeuge sehr unterschiedlich. Neben den Kräften, die in Hubrichtung aufzunehmen sind, treten oft auch Querkräfte auf die ein Moment auf die Kolbenstange und damit auch auf den Kolben ausüben. Diese Querkräfte bedingen zum einen eine exakte Führung von Kolbenstange und Kolben und zum anderen eine drehsichere Führung der beiden. So sind Kolben bekannt, die einen elliptischen Querschnitt haben und damit drehsicher in dem ebenfalls elliptisch ausgebildeten Zylindern laufen. Der Aufwand zur Herstellung solcher Zylinder und Kolben ist rel. groß. Besser ist es daher, diese Kräfte allein in der Kolbenstange aufzufangen.In the machining operations in which different tools in the Are used, the load on these tools is very different. In addition to the forces that have to be absorbed in the stroke direction, there are often forces also lateral forces on the moment on the piston rod and thus also exercise on the piston. On the one hand, these transverse forces cause one exact guidance of the piston rod and piston and the other one non-rotatable guidance of the two. Pistons are known, some of them have an elliptical cross-section and thus also non-rotatable in the elliptical cylinders run. The effort to manufacture such cylinder and piston is rel. large. It is therefore better to do this To absorb forces only in the piston rod.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Kolbenstange so zu führen, daß alle Längs- und Querkräfte aufnehmbar sind ohne dabei die Führung der Kolbenstange zu beeinflussen. Dieses gilt auch für die Drehsicherheit der Kolbenstangenführung, so daß ein exaktes Arbeiten mit den Werkzeugen gewährleistet ist.It is therefore an object of the invention to guide the piston rod so that all longitudinal and transverse forces can be absorbed without guiding the Affect piston rod. This also applies to the security of rotation of the Piston rod guide, so that an exact work with the tools is guaranteed.

Die Lösung der Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche enthalten.The solution to the problem is in the characteristic features of Claims included.

Der Vorteil der Lösung nach der Erfindung liegt darin, daß Zylinder und Kolben einer normalen runden Ausführung entsprechen und damit für die Übertragung großer Kräfte einsetzbar sind. Wo hingegen die gesamte Sicherung gegen Querkräfte und Verdrehungen von der Kolbenstange übernommen werden, deren Querschnitt leicht den gegebenen Verhältnissen anpaßbar ist und durch die Führung in einer Buchse auch fertigungstechnisch keine Schwierigkeiten bereitet. Bei dieser Lösung entstehen keine zusätzlichen Quetschstellen, wie bei angeflanschten Führungselementen üblich. Die Kolbenstange besitzt aufgrund ihrer Polygonform eine hohe Steifigkeit, womit große Querkräfte übertragbar sind und eine hohe Führungsgenauigkeit erreichbar ist. So lassen sich Hydraulikdrücke von 500 bar mühelos erzielen. Darüber hinaus entsteht eine raumsparende Konstruktion.The advantage of the solution according to the invention is that cylinders and Pistons correspond to a normal round design and therefore for the transmission of large forces can be used. Where, however, the complete protection against lateral forces and torsion from the Piston rod are taken over, the cross section of which easily given conditions is adaptable and through the leadership in one Socket also presents no manufacturing problems. At this solution does not create any additional pinch points, as with flanged guide elements common. The piston rod has due to their polygon shape, a high degree of rigidity, making them large Lateral forces are transferable and high guidance accuracy is achievable. Hydraulic pressures of 500 bar can be effortlessly done achieve. In addition, a space-saving construction is created.

Die Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 näher erläutert.

  • Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Blockzylinder
  • Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den Blockzylinder.
    • The invention is explained in more detail in FIGS. 1 and 2.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through the block cylinder
  • Fig. 2 shows a cross section through the block cylinder.

    • Der Blockzylinder besteht aus einem Gehäuse 1, in dem eine zylindrische Bohrung 2 und eine Gewindebohrung 3 eingebracht sind. Die Gewindebohrung 3 ist unterteilt in den mit einem Innengewinde versehenen oberen Teil 3a und in einen sich zur Zylinderbohrung 2 hin verjüngenden Teil 3b. In der zylindrischen Bohrung 2 ist der Kolben 5 geführt. Dem Kolben 5 ist eine Kolbenstange 6 zugeordnet, deren Querschnitt der eines Polygons entspricht. Das Polygon ist hier dreiecksförmig dargestellt, es kann auch in Form eines Polygon-Vierecks oder Polygon-Fünfecks ausgebildet sein. Die Form der Kolbenstange 6 entspricht der Form eines regelmäßigen Polygons, bei dem alle Seiten und Winkel kongruent sind.The block cylinder consists of a housing 1 in which one cylindrical bore 2 and a threaded bore 3 are introduced. The threaded hole 3 is divided into those with an internal thread provided upper part 3a and into one towards the cylinder bore 2 tapered part 3b. The piston 5 is in the cylindrical bore 2 guided. The piston 5 is assigned a piston rod 6, the Cross section that corresponds to a polygon. The polygon is here shown triangular, it can also be in the form of a polygon square or polygon pentagon. The shape of the piston rod 6 corresponds to the shape of a regular polygon with all sides and angles are congruent.

    Die polygonförmige Kolbenstange 6 ist in einer Führungsbuchse 7 geführt. Die Führungsbuchse 7 ist somit in ihrem Inneren dem Polygon angepaßt und weist Dichtungen 8 in Form von Abstreifern auf, die die Kolbenstange 6 gegen die Innenwandung der Führungsbuchse abdichten. Dazu sind in der Innenwandung der Führungsbuchse Nuten eingebracht, die dem Polygon-Querscnitt entsprechen und in die die Dichtungen einlegbar sind. Die Dichtungen 8 weisen hierbei die gleiche Polygon-Form wie Kolbenstange und Führungsbuchse auf. Eine zusätzliche Außenabdichtung 9 sichert das ganze auch noch nach außen ab.The polygonal piston rod 6 is in a guide bush 7 guided. The guide bush 7 is thus the inside of the polygon adapted and has seals 8 in the form of wipers that the Piston rod 6 against the inner wall of the guide bush seal. There are grooves in the inner wall of the guide bush introduced that correspond to the polygon cross section and into which Seals can be inserted. The seals 8 have the same here Polygon shape like piston rod and guide bush. A additional external sealing 9 also secures the whole thing to the outside from.

    Die Führungsbuchse 7 ist mit einem Außengewinde 10 versehen, so daß diese in den Gewindeteil 3a der Gewindebohrung 3 einschraubbar ist. Die Führungsbuchse 7 wird unter großer Vorspannung eingeschraubt, wodurch eine zusätzliche Verdrehsicherung gegeben ist. Dementsprechend ist die Führungsbuchse 7 in ihrem unteren Teil 11 ebenfalls verjüngt, zur Einpassung in das Gehäuse 1. Die Kolbenstange 6 ist an ihrem herausragenden Ende 12 konisch ausgebildet zur besseren Aufnahme der Werkzeuge. Damit lassen sich Torsionsmomente besser übertragen und die Werkzeuge können in ihrer Winkelstellung leichter eingestellt werden. Die Konusausführung 12 ist jedoch nur eine der Möglichkeiten zur Werkzeugaufnahme. Jede andere Art zur Aufnahme der Werkzeuge ist hier anbringbar, wie Gewindebefestigung, Bohrungen mit Querstiften usw.The guide bush 7 is provided with an external thread 10, so that this can be screwed into the threaded part 3a of the threaded bore 3. The guide bush 7 is screwed in under great prestress, which provides additional security against rotation. Accordingly, the guide bush 7 is 11 in its lower part also tapered to fit in the housing 1. The piston rod 6 is conical at its protruding end 12 better tool pick-up. This allows torsional moments transferred better and the tools can be in their angular position can be adjusted more easily. However, the cone version 12 is only one the possibilities for tool holder. Any other kind of Tool holder can be attached here, such as thread fastening, Holes with cross pins etc.

    Die in das Gehäuse 1 eingeschraubte Führungsbuchse 7 wird zweckmässig festgesetzt, so daß ein unbeabsichtigtes Herausdrehen unmöglich ist. Dazu sind in der Führungsbuchse 7 drei Aussparungen 13 vorgesehen, die einmal dazu dienen, um die Führungsbuchse 7 in das Gehäuse fest eindrehen zu können und die zum anderen in mindest einer der Aussparungen durch eine Klemmvorrichtung 4 festsetzbar sind. Damit werden auf die Kolbenstange übertragene Torsionsmomente am Gehäuse 1 bereits abgefangen.The guide bush 7 screwed into the housing 1 appropriately fixed so that unintentional unscrewing is impossible. For this purpose, there are three cutouts 13 in the guide bushing 7 provided that serve once to the guide bushing 7 in the To be able to screw in the housing firmly and the other in at least one the recesses can be fixed by a clamping device 4. This transmits torsional moments to the piston rod on Housing 1 already intercepted.

    Bei Bearbeitungsvorgängen ist es oft erforderlich die Stellung der Werkzeuge zu kennen und gegebenenfalls die Werkzeuge zu fixieren. Dazu dienen Magnetsensoren 14 die im Kolben eingebracht sind. Diese Magnetsensorne 14 machen somitjede Hubbewegung des Kolbens 5 mit und geben ein Signal ab, das der jeweiligen Kolbenstellung entspricht. Damit ist auch die Stellung der Werkzeuge erkennbar und diese lassen sich wirksam auf den jeweiligen Bearbeitungsvorgang einstellen. Kolben 5 und Kolbenstange 6 sind formschlüssig mit einander verbunden. Der Blockzylinder bildet somit insgesamt eine steife drehsichere Ausführung von Kolben und Kolbenstange, so daß auf die Kolbenstange aufgesetzte Werkzeuge exakt, drehsicher geführt sind und damit jegliche Arbeit verrichten können.The position of the is often required for machining operations Knowing tools and, if necessary, fixing the tools. Magnetic sensors 14 which are introduced into the piston serve this purpose. This Magnetic sensors 14 thus take part in every stroke movement of the piston 5 and emit a signal that corresponds to the respective piston position. This means that the position of the tools can also be seen and they are left adjust effectively to the respective machining process. piston 5 and piston rod 6 are positively connected to each other. Of the Block cylinders thus form an overall rigid, non-rotating design of piston and piston rod so that they are placed on the piston rod Tools are guided precisely, in a rotationally secure manner, and thus do any work can do.

    Claims (8)

    Blockzylinder zur Aufnahme und Führung von Werkzeugen auf Werkzeugmaschinen und Arbeitstischen, in dessen zylindrischen Bohrungen der Arbeitskolben mit Kolbenstange gleitend geführt sind und die Kolbenstange drehsicher gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (6) in einer Führungsbuchse (7) gleitend gelagert ist und daß die Kolbenstange (6) einen Querschnitt aufweist, der dem eines regelmässigen Polygons entspricht und daß die Führungsbuchse (7) mit einer zentral, axial verlaufenden Ausnehmung versehen ist, deren Querschnitt dem des Polygons der Kolbenstange (6) angepaßt ist.Block cylinder for receiving and guiding tools on machine tools and work tables, in the cylindrical bores of which the working piston with the piston rod is slidably guided and the piston rod is mounted so that it cannot rotate, characterized in that the piston rod (6) is slidably mounted in a guide bush (7) and in that the piston rod (6) has a cross section which corresponds to that of a regular polygon and that the guide bush (7) is provided with a central, axially extending recess, the cross section of which is adapted to that of the polygon of the piston rod (6). Blockzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (7) einen kreisförmigen Aussendurchmesser aufweist dessen oberer Teil (3a) mit einem Aussengewinde versehen ist.Block cylinder according to claim 1, characterized in that the guide bush (7) has a circular outer diameter, the upper part (3a) of which is provided with an external thread. Blockzylinder nach Anspruch 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) oberhalb der Bohrung (2) des Kolbenzylinders eine abgestufte zylindrische Bohrung (3) mit größerem Durchmesser aufweist und daß in den oberen erweiterten Teil (3a) ein dem Aussengewinde der Führungsbuchse (7) angepaßtes Innengewinde eingebracht ist. Block cylinder according to claim 1 u. 2, characterized in that the housing (1) above the bore (2) of the piston cylinder has a stepped cylindrical bore (3) with a larger diameter and that in the upper enlarged part (3a) an internal thread adapted to the external thread of the guide bush (7) is introduced. Blockzylinder nach Anspruch 2 u. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Gehäuse (1) eingeschraubte Führungsbuchse (7) mit Aussparungen (13) versehen ist, in die eine Klemmvorrichtung (4) zur Festsetzung eingreift.Block cylinder according to claim 2 u. 3, characterized in that the guide bush (7) screwed into the housing (1) is provided with cutouts (13) into which a clamping device (4) engages for fixing. Blockzylinder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Führungsbuchse (7) im Bereich der Kolbenstangendurchführung umlaufende Nuten eingebracht sind, in die Dichtungen (8) einbringbar sind und daß die Dichtungen und Nuten dem Polygon-Querschnitt angepaßt sind.Block cylinder according to Claims 1 to 4, characterized in that circumferential grooves are made in the guide bushing (7) in the region of the piston rod bushing, seals (8) can be introduced into them and that the seals and grooves are adapted to the polygon cross section. Blockzylinder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (7) an ihrem oberen Austritt der Kolbenstange eine umlaufende dem Polygon angepaßte Aussparung aufweist, in die eine Aussenabdichtung (9) eingebracht ist.Block cylinder according to claims 1 to 5, characterized in that the guide bushing (7) has a circumferential recess adapted to the polygon at its upper outlet of the piston rod, into which an outer seal (9) is introduced. Blockzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (6) an ihrem freien aus dem Gehäuse austretenden Ende mit einem Konus (12) versehen ist.Block cylinder according to claim 1, characterized in that the piston rod (6) is provided with a cone (12) at its free end emerging from the housing. Blockzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Kolbenstellung in den Kolben (5) Magnetsensoren (14) eingelassen sind, die in Abhängigkeit der Hubbewegung des Kolbens (5) ein der jeweiligen Kolbenstellung entsprechendes Signal abgeben.Block cylinder according to claim 1, characterized in that for detecting the piston position in the piston (5) magnetic sensors (14) are embedded, which emit a signal corresponding to the respective piston position depending on the stroke movement of the piston (5).
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