CH622977A5

CH622977A5 - Hydraulic clamping device

Info

Publication number: CH622977A5
Application number: CH1195277A
Authority: CH
Inventors: Boerje Ramsbro
Original assignee: Boerje Ramsbro
Priority date: 1976-10-02
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1981-05-15
Also published as: DE2644576A1; DE2644576C2

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung mit einem Gehäuse und einer den Schaft eines zu spannenden Werkzeuges aufnehmenden dünnwandigen Spannhülse, die an ihren Stirnseiten flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei im Spannbereich der Spannhülse zwischen dieser und dem Gehäuse zwei miteinander in Verbindung stehende, koaxial nebeneinanderliegende, mit Flüssigkeit gefüllte Druckkammern ausgebildet sind. The invention relates to a hydraulic clamping device with a housing and a thin-walled clamping sleeve which receives the shank of a tool to be clamped and which is connected to the housing in a liquid-tight manner at its end faces, two mutually connected, coaxially adjacent to one another in the clamping region of the clamping sleeve between the latter and the housing , pressure chambers filled with liquid are formed.

Solche Spannvorrichtungen werden sowohl als Innenspannfutter als auch als Aussenspannfutter verwendet. Im folgenden wird zur Vereinfachung zunächst nur die Ausführung als Innenspannfutter behandelt; die Ergebnisse gelten aber mit den entsprechenden Vertauschungen in gleicher Weise für Aussenspannfutter. Such clamping devices are used both as an internal chuck and as an external chuck. To simplify matters, only the design as an internal chuck is dealt with below; the results apply with the corresponding swaps in the same way for external chucks.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist die Spannhülse auswechselbar und die Druckkammer im Gehäuse gegenüber der Spannhülse durch elastische Dichtungsringe (O-Ringe) abgedichtet (DE-AS 1 777 257). Die Druckkammer besteht an sich aus mehreren, gleichmässig über den Umfang der Spannhülse verteilten Teilkammern, die aber über eine Ringnut im Gehäuse miteinander in Verbindung stehen. In a known device of this type, the clamping sleeve is exchangeable and the pressure chamber in the housing is sealed off from the clamping sleeve by means of elastic sealing rings (O-rings) (DE-AS 1 777 257). The pressure chamber consists of several sub-chambers, which are evenly distributed over the circumference of the clamping sleeve, but which are connected to one another via an annular groove in the housing.

Wenn auf die in dem Gehäuse und seiner Druckkammer eingesperrte Flüssigkeit ein Druck ausgeübt wird, z.B. mittels eines in das Gehäuse eingebauten kleinen Zylinders und darin mittels einer Druckschraube verschiebbaren Kolbens, so gibt die dünne Spannhülse in dem Bereich zwischen den Dichtungsringen, also über die Länge der Druckkammer, nach und spannt das von der Vorrichtung aufgenommene Werkzeug fest. When pressure is applied to the liquid trapped in the housing and its pressure chamber, e.g. By means of a small cylinder built into the housing and a piston displaceable therein by means of a pressure screw, the thin clamping sleeve yields in the area between the sealing rings, that is to say over the length of the pressure chamber, and clamps the tool received by the device.

Die Spannhülse erfährt dabei eine tonnenförmige Verformung gleich Null, und in der Mitte zwischen diesen ist sie am grössten. Dies bedeutet aber, dass das notwendige Spiel zwischen dem Durchmesser des aufgenommenen Werkzeugschaftes und dem Spannhülsendurchmesser nur im mittleren Spannbereich verschwindet, nicht aber an den Enden, mit der Folge, dass das einzuspannende Werkzeug nur auf der Mitte der berechneten Spannlänge fest eingespannt ist und durch seitlich angreifende Kräfte dezentriert werden kann. The adapter sleeve experiences a barrel-shaped deformation of zero, and it is largest in the middle between them. However, this means that the necessary play between the diameter of the tool shank and the clamping sleeve diameter only disappears in the middle clamping area, but not at the ends, with the result that the tool to be clamped is only clamped firmly in the middle of the calculated clamping length and laterally attacking forces can be decentered.

Bei Präzisionswerkzeugmaschinen, z. B. bei Funkenero-sionsbearbeitungsmaschinen, wird jedoch nur eine seitliche Abweichung des Werkzeuges von 3 fi auf 120 mm Abstand vom Spannfutterausgang zugelassen. Diese Forderung bereitet bei bekannten hydraulischen Spannvorrichtungen ausserordentliche Schwierigkeiten. In precision machine tools, e.g. B. with spark machining machines, however, only a lateral deviation of the tool from 3 fi to 120 mm distance from the chuck outlet is permitted. This requirement is extremely difficult in known hydraulic clamping devices.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ein-spannsteifigkeit einer hydraulischen Spannvorrichtung der eingangs genannten Art ohne höheren Bauaufwand zu verbessern. The invention is therefore based on the object of improving the rigidity of a hydraulic tensioning device of the type mentioned at the outset without increasing the construction cost.

Aus der Betrachtung der Ursache der geschilderten Schwierigkeiten ergibt sich, dass es notwendig ist, den Werkzeugschaft statt einmal in der Mitte besser zweimal näher den Enden des Spannbereiches zu spannen, ähnlich wie eine steif zu lagernde Welle besser in zwei nebeneinander angeordneten Wälzlagern gelagert wird statt in nur einem. From the consideration of the cause of the difficulties described it follows that it is necessary to clamp the tool shank rather two times closer to the ends of the clamping area instead of once in the middle, similar to how a shaft to be supported stiffly is better supported in two roller bearings arranged side by side instead of in only one.

Dieser Vorschlag wäre aber bei der bekannten Spannvorrichtung nicht ausführbar, weil der dann bei einer Unterteilung in zwei (oder mehr) Druckkammern zwischen diesen angeordnete O-Ring keine Dichtwirkung entfalten würde: Sie würde durch die tonnenförmige Verformung der Spannhülse aufgehoben werden, so dass letztlich der Werkzeugschaft doch wieder nur in der Mitte des Spannbereichs festgespannt würde. Es wäre zwar auch denkbar, die Spannhülse ebenfalls aufzuteilen entsprechend der Zahl der Druckkammern, und jeder Teil-Spannhülse zwei dichtende O-Ringe zuzuordnen. Dann wäre aber in das Gehäuse für jede Druckkammer eine eigene Anschlussbohrung an den Druckspeicher einzubringen, da die Ringnuten in den gehäuseseitigen Kammerwandungen, welche die O-Ringe aufnehmen, nicht durch axiale Verbindungsnuten zwischen den Kammern unterbrochen werden dürfen; die O-Ringe würden zerstört werden. However, this proposal would not be feasible in the known clamping device because the O-ring arranged between them in a subdivision into two (or more) pressure chambers would not have a sealing effect: it would be canceled out by the barrel-shaped deformation of the clamping sleeve, so that ultimately Tool shank would only be clamped in the middle of the clamping area. It would also be conceivable to also divide the adapter sleeve according to the number of pressure chambers, and to assign two sealing O-rings to each component adapter sleeve. Then, however, a separate connection bore for the pressure accumulator would have to be made in the housing for each pressure chamber, since the ring grooves in the housing-side chamber walls, which accommodate the O-rings, must not be interrupted by axial connecting grooves between the chambers; the o-rings would be destroyed.

Es ist zwar auch eine als Aussenspannfutter zu verwendende gehäuselose Spannvorrichtung bekannt, bei der die Spannhülse zur Bildung einer Druckkammer mit stirnseitig eingesetzten Scheiben verschweisst ist (US-PS 2 318 838). There is also known a housing-less clamping device to be used as an external chuck, in which the clamping sleeve is welded with discs inserted on the end face to form a pressure chamber (US Pat. No. 2,318,838).

Hier besteht aber keine Möglichkeit, solche Scheiben als Trennscheiben zur Unterteilung der Druckkammer inwendig in die Spannhülse einzuschweissen. Here, however, there is no possibility of welding such disks internally into the clamping sleeve as separating disks for dividing the pressure chamber.

Die gestellte Aufgabe lässt sich trotzdem in überraschend einfacher und wirksamer Weise lösen, wenn erfindungsgemäss die Spannhülse sowohl an ihren Stirnseiten als auch in ihrer Mitte zwischen den beiden Druckkammern durch Lötringe mit der Kammerwandung des Gehäuses verbunden ist. Vorteilhaft sind die Druckkammern miteinander über eine Längsnut in der Kammerwandung des Gehäuses verbunden. The stated problem can nevertheless be solved in a surprisingly simple and effective manner if, according to the invention, the clamping sleeve is connected to the chamber wall of the housing by solder rings both on its end faces and in the middle between the two pressure chambers. The pressure chambers are advantageously connected to one another via a longitudinal groove in the chamber wall of the housing.

Die Lötringe werden beim Zusammenbau der Vorrichtung, d.h. vor dem Einsetzen der Spannhülse, eingebracht und in einem Ofen aufgeschmolzen. Das geschmolzene Lot wird durch Kapillarwirkung in die freien Spalte zwischen Spannhülse und Gehäuseinnenwandung eingezogen und bildet nach dem Erstarren ringförmige Lötverbindungen zwischen Spannhülse und Gehäuseinnenwand, die zugleich die Spannhülse an diesen Stellen festlegen und die Druckkammern seitlich abdichten. Die die Kammern untereinander verbindende Längsnut in der Gehäuseinnenwand stört dabei nicht. Im Gehäuse ist nur eine einzige Druckmittelzuführungsbohrung zu einer der beiden oder mehreren Druckkammern erforderlich. The solder rings are removed when assembling the device, i.e. before inserting the adapter sleeve, inserted and melted in an oven. The molten solder is drawn into the free gap between the adapter sleeve and the inner wall of the housing by capillary action and, after solidification, forms annular solder connections between the adapter sleeve and the inner wall of the housing, which at the same time fix the adapter sleeve at these points and seal the pressure chambers laterally. The longitudinal groove connecting the chambers in the inner wall of the housing does not interfere. Only a single pressure medium supply bore to one of the two or more pressure chambers is required in the housing.

Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel eines Innenspannfutters erläutert. In der Zeichnung zeigen: The invention is explained below using the example of an internal chuck. The drawing shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Innenspannfutter und Fig. 1 shows a longitudinal section through an inner chuck and

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II—II in Fig. 1. FIG. 2 shows a cross section along the line II-II in FIG. 1.

In dem mit einer Fussplatte 1 versehenen massiven Gehäuse 2 ist eine dünnwandige Spannhülse 3 eingesetzt. Durch Ausnehmungen in der Gehäuseinnenwand sind hinter der Spannhülse 3 zwei koaxial nebeneinander angeordnete Druckkammern 4, 5 ausgebildet. An drei Stellen 61; 62 und 63 sind Spannhülse 3 und Innenwandung des Gehäuses 2 miteinander durch Lötringe fest und undurchlässig verbunden, die durch Aufschmelzen von Lötdraht-Ringen entstanden sind, die vor dem Einschieben der Spannhülse 3 in die Aufnahmebohrung des Gehäuses 2 in Ringnuten in der Gehäuseinnenwand eingelegt wurden. A thin-walled clamping sleeve 3 is inserted in the solid housing 2 provided with a base plate 1. Recesses in the inner wall of the housing form two pressure chambers 4, 5 arranged coaxially next to one another behind the clamping sleeve 3. In three places 61; 62 and 63, the clamping sleeve 3 and the inner wall of the housing 2 are firmly and impermeably connected to one another by soldering rings, which were created by melting solder wire rings which were inserted into the receiving bore of the housing 2 in annular grooves in the housing inner wall before the clamping sleeve 3 was inserted.

In die die beiden Druckkammern 4, 5 voneinander trennende ringförmige Trennwand des Gehäuses 1, in die auch die erwähnte Ringnut für den mittleren Lötring 62 eingedreht ist, sind an zwei oder mehr Stellen, über den Umfang verteilt, Längsnuten 7 eingestochen, über die die beiden Druckkam- In the two pressure chambers 4, 5 separating from each other annular partition of the housing 1, into which the above-mentioned ring groove for the central solder ring 62 is screwed, longitudinal grooves 7 are pierced at two or more points distributed over the circumference, via which the two Pressure cam

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

622 977 622 977

mern 4, 5 miteinander in Verbindung stehen. Die untere Druckkammer 5 steht über eine schräg eingebrachte Bohrung 8 mit einer Druckmittel-Anschlussbohrung 9 in der Fussplatte 1 in Verbindung, die auch ein Druckmittelspeicher sein kann. mern 4, 5 are connected. The lower pressure chamber 5 is connected via an obliquely introduced bore 8 to a pressure medium connection bore 9 in the base plate 1, which can also be a pressure medium reservoir.

Wird über die Bohrung 8 Flüssigkeit in die Druckkammern 4, 5 eingedrückt, so verformt sich die Spannhülse 3 etwa entlang der in Fig. 1 seitlich in - • - Linien herausgezeichneten Biegelinie 3', d.h. sie schnürt im Bereich jeder Druckkammer 4, 5 tonnenförmig ein, und der in die Spannhülse 3 eingesetzte Schaft eines (nichtdargestellten) Werkzeuges wird auf eine Länge A zweifach eingespannt. If liquid is pressed into the pressure chambers 4, 5 via the bore 8, the clamping sleeve 3 deforms approximately along the bending line 3 'drawn out laterally in lines in FIG. it constricts in the region of each pressure chamber 4, 5 in a barrel shape, and the shaft of a tool (not shown) inserted into the clamping sleeve 3 is clamped twice over a length A.

Man erkennt aus dem Beispiel, dass auch mehr als zwei Druckkammern koaxial nebeneinander angeordnet sein können, z. B. bei besonders langen Spannvorrichtungen, und in jedem Fall ist nur eine Zuführungsbohrung für das Druckmit-5 tel erforderlich; die Verbindungskanäle können in die Gehäuseinnenwand eingestochen oder eingeformt werden. It can be seen from the example that more than two pressure chambers can also be arranged coaxially next to one another, e.g. B. with particularly long clamping devices, and in each case only one feed hole for the Druckmit-5 tel is required; the connecting channels can be pierced or molded into the inner wall of the housing.

Es versteht sich ferner, dass die Erfindung in gleicher Weise auch bei Aussenspannfutter verwendet werden kann, wobei nur die Anordnungen innen/aussen vertauscht werden io müssen. It also goes without saying that the invention can also be used in the same way for external chucks, only the arrangements inside / outside having to be exchanged.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

622 977 2 PATENTANSPRÜCHE622 977 2 PATENT CLAIMS

1. Hydraulische Spannvorrichtung mit einem Gehäuse und einer den Schaft eines zu spannenden Werkzeuges aufnehmenden dünnwandigen Spannhülse, die an ihren Stirnseiten flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei im Spannbereich der Spannhülse zwischen dieser und dem Gehäuse zwei miteinander liegende, mit Flüssigkeit gefüllte Druckkammern ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, 1.Hydraulic clamping device with a housing and a thin-walled clamping sleeve which receives the shank of a tool to be clamped and which is connected to the housing in a liquid-tight manner at its end faces, two pressure chambers lying with one another and being filled with liquid being formed between the clamping sleeve and the housing , characterized,

dass die Spannhülse (3) sowohl an ihren Stirnseiten als auch in ihrer Mitte zwischen den beiden Druckkammern (4, 5) durch Lötringe (6) mit der Kammerwandung des Gehäuses (2) verbunden ist. that the clamping sleeve (3) is connected to the chamber wall of the housing (2) both at its end faces and in the middle between the two pressure chambers (4, 5) by soldering rings (6).

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammern (4, 5) miteinander über eine Längsnut (7) in der Kammerwandung des Gehäuses (2) verbunden sind. 2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the pressure chambers (4, 5) are connected to one another via a longitudinal groove (7) in the chamber wall of the housing (2).