DD257221A1 - ARRANGEMENT FOR PRESSURE-DRIVEN CLASPS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum druckmittelgetriebenen Spannen fuer technologische Einrichtungen zum Fuegen oder Umformen von Teilen mit einem Druckzylinder, bestehend aus Hauptzylinder, Hohlkolben und Vollkolben. Dicht aneinander anschliessende Bohrungen in einem ersten Widerlager und in der am ersten Widerlager anliegenden Bodenwandung des Hauptzylinders bilden eine erste Druckmittelzufuehrung zu einer ersten von Hauptzylinder und Hohlkolben gebildeten Druckkammer sowie dicht aneinander anschliessende Bohrungen in einem zweiten Widerlager und in dem mit seiner Stirnflaeche am zweiten Widerlager anliegenden Vollkolben bilden eine weitere Druckmittelzufuehrung zu einer zweiten von Hohlkolben und Vollkolben gebildeten Druckkammer. FigurThe invention relates to an arrangement for fluid-pressure clamping for technological equipment for joining or forming parts with a pressure cylinder, consisting of master cylinder, hollow piston and solid piston. Closely adjoining bores in a first abutment and in the voltage applied to the first abutment bottom wall of the master cylinder form a first Druckmittelzufuehrung to a first of the master cylinder and hollow piston pressure chamber and closely adjacent holes in a second abutment and in the abutting with his Stirnflaeche on the second abutment Solid piston form a further pressure medium supply to a second pressure chamber formed by hollow piston and solid piston. figure

Description

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum durckmittelgetriebenen Spannen mit einem erweiterten Kraftbereich zu schaffen, die eine extrem geringe Bauhöhe aufweist. Dabei soll von einer teleskopischen Anordnung mit einem Hauptzylinder, einem in dem Hauptzylinder beweglichen Hohlkolben und einem in dem Hohlkolben beweglichen Vollkolben ausgegangen werden.The invention has for its object to provide an arrangement for durckmittelgetriebenen clamping with an extended force range, which has an extremely low height. It should be assumed that a telescopic arrangement with a master cylinder, a movable in the master cylinder hollow piston and a movable piston in the hollow piston.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß aneinander dicht anschließende Bohrungen in einem ersten Widerlager und in der am ersten Widerlager anliegenden Bodenwandung des Hauptzylinders eine erste Druckmittelzuführung zu einer ersten von dem Hauptzylinder und dem Hohlkolben gebildeten.Druckkammer mit einer vergleichsweise großen Kolbenfläche sowie aneinander dicht anschließende Bohrungen in einem zweiten Widerlager und in dem mit seiner Stirnfläche an dem zweiten Widerlager anliegenden Vollkolben eine weitere Druckmittelzuführung zu einer zweiten von dem Hohlkolben und dem Vollkolben gebildeten Druckkammer mit einer vergleichsweise kleinen Kolbenfläche bilden.According to the invention, this object is achieved in that tightly adjoining holes in a first abutment and in the abutment abutting the first abutment bottom wall of the master cylinder, a first pressure medium supply to a first of the master cylinder and the hollow piston .Druckkammer with a comparatively large piston area and tightly adjacent Holes in a second abutment and in the voltage applied to its end face on the second abutment solid piston form a further pressure medium supply to a second formed by the hollow piston and the solid piston pressure chamber with a comparatively small piston area.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung gelingt es, einen in zwei voneinander unabhängigen, wahlweise einschaltbaren und sich überlappenden Nennkraftbereichen betreibbaren Druckzylinder in extrem flacher Bauweise in technologische Einrichtungen derart einzugliedern, daß geringe Einbauhöhen erreichbar sind. Hierbei werden die unterschiedlich großen Kolbenflächen des Hohlkolbens und des Vollkolbens gewollt zum Erzielen der zwei sich überlappenden Nejnkraftbereiche benutzt. Durch dieses Überlappen wird der unerwünschte Wirkungsgradrückgang im Anfangsbereich des zweiten, größeren Nennkraftbereiches überdeckt, so daß ein einziger, erweiterter, nutzbarer Kraftbereich mit nur einem Anfangsbereich verfügbar ist. With the arrangement according to the invention, it is possible to incorporate into an extremely flat design in technological facilities in such a way that low installation heights are achievable in two independent, selectively switchable and overlapping nominal force ranges operable pressure cylinder. Here, the different sized piston surfaces of the hollow piston and the solid piston will be used to achieve the two overlapping Nejnkraftbereiche. This overlap covers the unwanted efficiency decrease in the initial region of the second, larger nominal force range, so that a single, extended, usable force range is available with only one initial region.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zum druckmittelgetriebenen Spannen, bespielsweise für eine Ultraschall-Schweißeinrichtung zum Absenken und Andrücken einer Sonotrode auf die zu verschweißenden Teile. Die Anordnung enthält ein erstes, festes Widerlager 1 und an einer Säulenführung 2 ein zweites, bewegliches Widerlager 3 sowie einen Druckzylinder 4, bestehend aus einem Hauptzylinder 5 mit einer Bodenwandung 6, einem Hohlkolben 7 und einem Vollkolben 8 mit einer Stirnfläche 9. Der Hohlkolben? und der Vollkolben 8 tragen an ihren Mantelflächen Dichtungen 10 und Führungsmanschetten 11. Die beiden Widerlager 1,3 enthalten Bohrungen 12 zum Zuführen des Druckmittels, die an entsprechende Bohrungen 13 in der Bodenwandung 6 des Hauptzylinders 5 und im Vollkolben 8 dicht anschließen. Die Bohrungen 12,13 sind über nicht dargestellte Anschlußstutzen sowie über Steuer- und Regelventile an ein Druckmittelbetriebsnetz angeschlossen. Die Rückstellkraft für die Anordnung wird durch nicht dargestellte Federn erzeugtThe invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. The accompanying drawing shows an inventive arrangement for pressure-medium-driven clamping, recordable for an ultrasonic welding device for lowering and pressing a sonotrode on the parts to be welded. The assembly includes a first, fixed abutment 1 and a column guide 2, a second, movable abutment 3 and a pressure cylinder 4, consisting of a master cylinder 5 with a bottom wall 6, a hollow piston 7 and a solid piston 8 with an end face 9. The hollow piston? and the solid piston 8 carry at their lateral surfaces seals 10 and guide sleeves 11. The two abutment 1.3 contain holes 12 for supplying the pressure medium, which connect tightly to corresponding holes 13 in the bottom wall 6 of the master cylinder 5 and the solid piston 8. The holes 12,13 are connected via not shown connecting pieces and control and regulating valves to a pressure medium operating network. The restoring force for the arrangement is generated by springs, not shown

Die Funktion der Anordnung ist folgende. The function of the arrangement is as follows.

Über eines der nicht dargestellten Steuerventile wird das Druckmittel, beispielsweise Druckluft mit einem vorgegebenen Betriebsdruckbereich, durch die dicht aneinander anschließenden Bohrungen 12,13 in dem ersten, festen Widerlager 1 und in der Bodenwandung 6 des Hauptzylinders 5 in die von dem Hauptzylinder 5 und dem Hohlkolben 7 gebildeten Druckkammer geleitet. Der Hohlkolben 7 wird dadurch zusammen mit dem Vollkolben 8 in Richtung auf das zweite, bewegliche Widerlager 3 gedrückt. Der Druckzylinder 4 übt dann eine Kraft gleich dem Produkt aus dem Wert der vergleichsweise großen wirksamen Kolbenfläche des Hohlkolbens 7 und dem durch ein Regelventil eingestellten Betriebsdruck zwischen den beiden Widerlagern 1,3 aus. Durch ein Ausnutzen des Betriebsdruckbereiches des Druckmittels entsteht somit ein erster Nennkraftbereich. Nach Entlüften über das Steuerventil nimmt die Anordnung infolge der Kraft der Rückstellfedern wieder ihre Ausgangsstellung ein. Durch Betätigen eines anderen, ebenfalls nicht dargestellten Steuerventils wird das Druckmittel über die aneinander dicht anschließenden Bohrungen 12,13 in dem zweiten, beweglichen Widerlager 3 und in dem Vollkolben 8 in die von dem Hohlkolben 7 und dem Vollkolben 8 gebildete Druckkammer geleitet. Der Vollkolben 8 wird dadurch allein in Richtung auf das bewegliche Widerlager 3 gedruckt. Der Druckzylinder 4 übt dann ein Kraft gleich dem Produkt aus dem Wert der vergleichsweise kleinen wirksamen Kolbenfläche des Vollkolbens 8 und dem eingestellten Betriebsdruck zwischen den beiden Widerlagern 1,3 aus. Durch ein Ausnutzen des Betriebsdruckbereiches des Druckmittels entsteht somit ein zweiter Nennkraftbereich. Druch eine entsprechende Dimensionierung der wirksamen Kolbenflächen ist ein derartiges Überlappen der beiden Nennkraftbereiche erzielbar, daß ein zusammenhängender erweiterter Kraftbereich zur Verfügung steht. Hierdurch wird einer der Anfangsbereiche so überdeckt, daß sich der unerwünschte Wirkungsgradrückgang in dem Anfangsbereich des zweiten größeren Nennkraftbereiches nicht mehr störend bemerkbar macht. Die notwendige Baulänge ist nur wenig größer als die geforderte Hublänge.About one of the control valves, not shown, the pressure medium, for example, compressed air with a predetermined operating pressure range, through the closely adjacent holes 12,13 in the first fixed abutment 1 and in the bottom wall 6 of the master cylinder 5 in the of the master cylinder 5 and the hollow piston Guided 7 formed pressure chamber. The hollow piston 7 is thereby pressed together with the solid piston 8 in the direction of the second, movable abutment 3. The pressure cylinder 4 then exerts a force equal to the product of the value of the relatively large effective piston area of the hollow piston 7 and the set by a control valve operating pressure between the two abutments 1.3. By exploiting the operating pressure range of the pressure medium thus creates a first nominal force range. After venting via the control valve, the arrangement resumes its initial position due to the force of the return springs. By pressing another, also not shown control valve, the pressure medium is passed through the tightly adjoining holes 12,13 in the second, movable abutment 3 and in the solid piston 8 in the pressure chamber formed by the hollow piston 7 and the solid piston 8. The solid piston 8 is thereby printed alone in the direction of the movable abutment 3. The pressure cylinder 4 then exerts a force equal to the product of the value of the comparatively small effective piston area of the solid piston 8 and the set operating pressure between the two abutments 1.3. By exploiting the operating pressure range of the pressure medium thus creates a second nominal force range. By means of a corresponding dimensioning of the effective piston surfaces, such overlapping of the two nominal force ranges can be achieved that a coherent extended force range is available. As a result, one of the initial areas is covered so that the unwanted efficiency reduction in the initial range of the second larger nominal force range is no longer disturbing. The necessary length is only slightly larger than the required stroke length.

Claims (1)

Anordnung zum druckmittelgetriebenen Spannen mit einem Druckzylinder, bestehend aus einem Hauptzylinder, einem in dem Hauptzylinder beweglichen Hohlkolben und einem in dem Hohlkolben beweglichen Vollkolben, dadurch gekennzeichnet, daß aneinander dicht anschließende Bohrungen (12,13) in einem ersten Widerlager (1) und in der am ersten Widerlager (1) anliegenden Bodenwandung (6) des Hauptzylinders (5) eine erste Druckmittelzuführung zu einer ersten von dem Hauptzylinder (5) und dem Hohlkolben (7) gebildeten Druckkammer mit einer vergleichsweise großen Kolbenfläche sowie aneinander dicht anschließende Bohrungen (12,13) in einem zweiten Widerlager (3) und in dem mit seiner Stirnfläche (9) an dem zweiten Widerlager (3) anliegenden Vollkolben (8) eine weitere Druckmittelzuführung zu einer zweiten von dem Hohlkolben (7) und dem Vollkolben (8) gebildeten Druckkammer mit einer vergleichsweise kleinen Kolbenfläche bilden.Arrangement for pressure-medium-driven clamping with a pressure cylinder, consisting of a master cylinder, a movable in the master cylinder hollow piston and a movable piston in the hollow piston, characterized in that tightly adjoining holes (12,13) in a first abutment (1) and in the on the first abutment (1) adjacent the bottom wall (6) of the master cylinder (5) a first pressure medium supply to a first of the master cylinder (5) and the hollow piston (7) pressure chamber formed with a comparatively large piston area and tightly adjoining holes (12,13 ) in a second abutment (3) and in the with its end face (9) on the second abutment (3) adjacent solid piston (8) with a further pressure medium supply to a second of the hollow piston (7) and the solid piston (8) formed pressure chamber form a relatively small piston area. Hierzu 1 Seite Zeichnung
Anwendungsgebiet der ErfindungFor this 1 page drawing
Field of application of the invention Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum druckmittelgetriebenen Spannen für technologische Einrichtungen, insbesondere zum Fügen beziehungsweise Umformen von Teilen, auf die während des Bearbeitungsvorganges ein bestimmter Druck auszuüben ist, beispielsweise Ultraschall-Schweißeinrichtungen.The invention relates to an arrangement for pressure medium-driven clamping for technological equipment, in particular for joining or forming parts to which a certain pressure is to be exerted during the machining process, for example ultrasonic welding devices. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Bekannt ist eine Ultraschall-Metallschweißeinrichtung, bei der der Fügedruck der zu verschweißenden Teile durch einen horizontal angeordneten, auf einen flachen Keil wirkenden Druckzylinder erzeugt wird. Zwei Rollen, zwischen die der Keil einschiebbar angeordnet ist, werden durch den Keil auseinandergetrieben, wodurch der gewünschte Fügedruck entsteht, vgl. Zeitschrift für wirtschaftliche Fertigung 77 (1982) 8.An ultrasonic metal welding device is known, in which the joining pressure of the parts to be welded is produced by a horizontally arranged pressure cylinder acting on a flat wedge. Two rollers between which the wedge is inserted pushed, are driven apart by the wedge, whereby the desired joining pressure is formed, see. Journal of Economic Production 77 (1982) 8. Die durch die Spannvorrichtung ausübbare Kraft läßt sich nur in einem relativ engen, durch die Abmessungen des Druckzylinders und den Betriebsdruck des Druckmittels bestimmten Bereich ändern. Damit ist bei Kleinserien mit häufig wechselnden Teilen die technologische Einrichtung nicht ohne weiteres an leichte beziehungsweise mechanisch empfindliche und an schwere beziehungsweise mechanisch robuste Teile anpaßbar. Darüber hinaus weist diese Lösung hohe Energieverluste infolge eines schlechten Wirkungsgrades bei der Kraftübertragung von dem Keil über die Rollen auf die zu spannenden Teile auf. Diese Anordnung behindert auch eine präzise und reproduzierbare Einstellung des Spanndruckes und verlangt infolge des flachen Keils einen relativ großen Hub des Druckzylinders, so daß sowohl der Keil als auch der Druckzylinder erhebliche Baulängen aufweisen, die die sich ergebenden Abmessungen der technologischen Einrichtung ungünstig beeinflussen. Es ist weiter ein Druckzylinder zum Betätigen einer Reifenvulkanisierpresse bekannt, der zum Ausführen von zwei Arbeitsgängen entlang einer Achse zwei konzentrisch zueinander angeordnete Kolbenstangen aufweist. Die erste Kolbenstange ist hohl ausgebildet und stellt den Zylinder für den Kolben der zweiten Kolbenstange dar. Eine Öffnung in der Bodenwandung des Hauptzylinders und ein durch diese Bodenwandung geführtes, axial beweglich angeordnetes Rohr bilden voneinander unabhängige Druckmittelzuführungen, vgl. DE-OS 2626606; F 15 B-15/16. Von Nachteil ist bei dieser Lösung die sich durch die Führungen und Dichtungen sowie durchdie axial bewegte Druckmittelzuführung ergebende große Baulänge und der komplizierte Aufbau des Druckzylinders. Ein derartiger Druckzylinder würde die Bauhöhe der technologischen Einrichtung unnötig vergrößern sowie deren Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit vermindern. Bekannt ist auch ein hydraulischer Teleskop-Hubzylinder mit einem Hauptzylinder, einem in dem Hauptzylinder bewegbaren Hohlkolben und einem in dem Hohlkolben bewegbaren Vollkolben. DieserTeleskop-Hubzylinder besitzt eine Druckmittelzuführung am Boden des Hauptzylinders und eine Druckmitteldurchführung im Boden des Hohlkolbens, vgl. DE-AS 2754016; B 66F-3/28. Derartige Anordnungen dienen prinzipiell dazu, die zum Erzielen großer Hublängen notwendige Baulänge in der Ausgangsstellung gering zu halten. Dagegen ist die Kraft des Hubzylinders nur in einem von dem Druckbereich des Druckmittels und der wirksamen Fläche des kleinsten Kolbens abhängigen Bereich einstellbar. Es wurde auch schon vorgeschlagen, in technologischen Einrichtungen zum Fügen beziehungsweise Umformen von Teilen handelsübliche Druckzylinder aus einer Typenreihe mit unterschiedlichen Nennkraftbereichen einzusetzen. Neben der ungeeigneten Baulänge dieser Druckzylinder führt eine solche Lösung zu der Notwendigkeit, bei einer Umstellung der Fertigung die technologische Einrichtung umzurüsten. Bei Kleinserien mit häufigem Wechsel entsteht durch das Umrüsten ein erheblicher Zeitaufwand. Da Druckzylinder in dem Anfangsbereich des Druckmitteldruckes einen unerwünscht niedrigen Wirkungsgrad aufweisen, ist ohnehin nicht ihr gesamter Nennkraftbereich in gleicherweise nutzbar, so daß dadurch die Anpassungsarbeiten an neue Betriebsbedingungen zusätzlich erschwert werden.The exercisable by the tensioning force can be changed only in a relatively narrow, determined by the dimensions of the pressure cylinder and the operating pressure of the pressure medium range. Thus, in small series with frequently changing parts, the technological device is not readily adaptable to light or mechanically sensitive and heavy or mechanically robust parts. In addition, this solution has high energy losses due to poor efficiency in the transmission of power from the wedge on the rollers on the parts to be clamped. This arrangement also hinders a precise and reproducible adjustment of the clamping pressure and due to the flat wedge requires a relatively large stroke of the printing cylinder, so that both the wedge and the printing cylinder have significant lengths that adversely affect the resulting dimensions of the technological device. There is further known a printing cylinder for actuating a tire vulcanizing press which has two concentrically arranged piston rods for carrying out two operations along an axis. The first piston rod is hollow and represents the cylinder for the piston of the second piston rod. An opening in the bottom wall of the master cylinder and guided through this bottom wall, axially movably arranged pipe form independent pressure medium feeds, see. DE-OS 2626606; F 15 B-15/16. The disadvantage of this solution is the resulting through the guides and seals and by the axially moving pressure medium supply large length and the complicated structure of the printing cylinder. Such a printing cylinder would unnecessarily increase the height of the technological device and reduce their reliability and availability. Also known is a hydraulic telescopic lifting cylinder with a master cylinder, a movable in the master cylinder hollow piston and a movable piston in the hollow piston. This telescopic lifting cylinder has a pressure medium supply at the bottom of the master cylinder and a pressure medium feedthrough in the bottom of the hollow piston, see. DE-AS 2754016; B 66F-3/28. Such arrangements serve in principle to keep the necessary to achieve long stroke length length in the initial position low. In contrast, the force of the lifting cylinder is adjustable only in a dependent of the pressure range of the pressure medium and the effective area of the smallest piston area. It has also been proposed to use commercial printing cylinders from a type series with different nominal force ranges in technological devices for joining or forming parts. In addition to the unsuitable length of these printing cylinder such a solution leads to the need to convert the technological device in a conversion of production. For small batches with frequent change is due to the conversion a considerable amount of time. Since pressure cylinders have an undesirably low efficiency in the initial region of the fluid pressure, their entire nominal force range can not be utilized in the same way anyway, so that the adaptation work to new operating conditions is made more difficult. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, den Anwendungsbereich technologischer Einrichtungen zum Fügen beziehungsweise Umformen von Teilen zu erweitern und zugleich die Einbauhöhe der Anordnung zum Spannen zu vermindern.The aim of the invention is to expand the scope of technological facilities for joining or forming parts and at the same time to reduce the installation height of the arrangement for clamping.