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Vorrichtung zum Heben und Senken eines hydraulisch betätigbaren Preßkolbens
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Heben und Senken eines der Natur
nach freitragenden zylindrisch geführten Preßkolbens, und zwar in Sonderheit eines
Kolbens, der bei seinen Hüben in Ergänzung zu seiner axialen Bewegung wenigstens-teilweise
auch eine Drehbewegung ausführen kann.
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Schon lange sind hydraulisch betätigte, in einem Zylinder geführte,
ein- oder doppelseitig beaufschlagbare Preßkolbenvorrichtungen bekannt, um bei der
Durchführung irgendwelcher Arbeitsvorgänge eine Kraft in axialer Richtung auszuüben,
sei es, wie in einigen Fällen, eine Stoßkraft, sei es, wie in anderen Fällen, eine
Zugkraft.
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Es sind auch verschwenkbare Werkzeugträger und andererseits auch Spannvorrichtungen
bekannt, in welchen mittels einer schraubenlinienförmig verlaufenden Ke ilnutführung
zwischen zueinander bewegbaren Teilen dem Werkzeugträger oder Spannträger, wenn
er in axialer Richtung bewegt wird, eine Drehbewegung erteilt wird. Auch ist es
nicht ungewöhnlich, solche Vorrichtungen hydraulisch zu betätigen.
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Doch alle diese bekannten verschwenkbaren Vorrichtungen bestehen aus
getrennten Bauelementen, die völlig unabhängig -von den sie betätigenden Antriebsvorrichtungen
sind.' Dies hat zur Folge, daß die bekannten Vorrichtun-.gen und die mit ihnen verbundenen
Betätigungsvorrichtungen unerwünscht sperrig sind, und daß sie außenliegende Antriebsmittel,
wie Federn und/oder die Verwendung mehrerer-hydraulischer Systeme erfordern. Auch
führt der Umstand, die schwenkbare Vorrichtung als Zusatzteil beschaffen zu müssen,
zu zusätzlichen und kostspieligen Ausgaben, und diese Zusatzteile sind in ihren
Anwendungsmöglichkeiten sehr beschränkt.
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Auch ist es eine Eigenart der bei diesen verschwenkbaren Werkzeug-
und Spannvorrichtungen verwendeten Keilnutführungen, daß sie eine Verschwenkung
des das Werkzeug bzw. die Spannvorrichtung haltenden Trägers über den ganzen Weg
der axialen Verschiebung bewirken. Die auf den Träger während des wirksamen Hubes
sich auswirkenden Kräfte werden demzufolge durch die damit einhergehende Drehbewegung
beeinträchtigt, wodurch der Reibungswiderstand, dem die Vorrichtung ausgesetzt ist,
weiter erhöht wird. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Unvollkommenheiten zu beheben
oder sie zumindest zu mindern.
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Eine Vorrichtung zum Heben und Senken eines hydraulisch betätigbaren
Kolbens ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in einem mit einer Druckfiüssigkeitsquelle
in-Verbindungbringbaren, als Druckkammer wirkenden Hohlkörper ein tolben gleitbar
angeordnet ist, der mittels einer inneren zylindrischen Bohrung ein ihm gegenüber
ortsfest angeordnetes zylindrisches'¾Führungsstück gleitbar umfaßt, auf dessen Mantelfläche
eine FUhrungsnu-t vorgesebenist, die mit einer in der Bohrung gefaßten Nockenrolle
zur Führung des Kolbens bei seiner Axialbewegung zussmmenwirkt.
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Soll der~Kolben bei seinen Hoben in axialer Richtung wenigstens auf
einem Teil dieser Axialbewegung auch eine Drehbewegung ausführen können, so verlangt
dies in weiterer dusgestaltung der Erfindung einen be-sonderen Verlauf der Führungsnut.
Gemäß der Erfindung soll sich diese Nut dann aus einem schräg zur Mittelachse verlaufenden
Teil und einem sich hieran anschließenden, parallel zur Mittelachse verlaufenden
Teil zusammensetzen. Diese Ausführung ermöglicht, den Kolben entsprechend dem Verlauf
der Fuhrungsnut währendseiner Axialbewegung um bestimmte Winkel zu drehen.
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Der Kolben ist vorzugsweise freitragend in einer äußerst festen, dichten
und einheitlichen Baueinheit angeordnet, wodurch sich irgendwelche äußere Federn
oder andere äußere Vorrichtungen wie auch die Verwendung mehrerer hydraulischer
Systeme erübrigen.
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Der Kolben kann in beiden Richtungen durch Druckflüssigkeit betätigbar
sein oder nur in der einen Richtung, in welchem Fall dann eine Feder vorgesenen--ist,
die ihn in -die andere Richtung drückt, wenn die Druckiliissigkeit abgelassen ist.-
In zweckmaßiger Ausgestaltung ist der Hohlkörper mit einer Grundplatte verbunden,
die in einer Bohrung das zentral in den Bohlkörper hineinragende, gegebenenfalls
als Rohr ausgebildete Führungsstück unverdrehbar aufnimmt.
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In Sonderheit ist die Vorrichtung zur hydraulischen Betätigung eines
verschwenkbaren Werkzeugträgers, beispielsweise einer verstellbaren Spannvorrichtung
verwendbar, zu welchem Zweck ein aus dem Hohlkörper herausragender Teil des Kolbens
mit einem als Werkzeugträger wirksamen,- seitlich abstehenden Arm versehen ist,
der in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein und verseniedene Länge haben kann.
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Auf der Zeichnung ist die neue Spannvorrichtung in zwei nachfolgend
erläuterten Ausführungsbeispielen dargestellt; in der Zeichnung ist Fig. 1 ein Längsschnitt
durch eine mit einem verschwenkbaren Träger versehene Spannvorrichtung mit hydraulisch
einseitig beaufschlagtem Preßkolben in Außerarbeitsstellung, Fig. 2 ein der Fig.
1 entsprechender Längsschnitt mit Kolben- und Spannträger in Arbeitsstellung, Fig.
3 ein Längsschnitt entsprechend der Fig. 1 mit doppelseitig beaufschlagbarem Preßkolben,
Fig. 4 eine schematisch gehaltene Draufsicht auf die Spannvorrichtung mit den beiden
für den Spannträger charakteristischen Endstellungen.
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Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Hohlkörper 10, der
beispielsweise mittels Schraubenbolzen 32 an einer Grundplatte 26 befestigt ist.
In der zylindrischen Bohrung 12 ist der verbreit@te Kopf 16 eines Kolbens 14 gleitbar
geführt. Ein in der Wand des Kolbens 10 vorgesehener, in radialer Richtung verlaufender,
bis in die Bohrung 12 und somit bis seitlich an den Kolbenkopf 16 reichender Kanal
18 dient in üblicher Weise zur Aufnahme einer Zufuhrleitung für Druckflüssigkeit.
Am Kopfende des Hohlkörpers sind Dichtringe 22 vorgesehen, und auch der Kolbenkopf
16 ist mit einem Kolbendichtring 20 versehen. Gegen die Unterseite des Kolbenkopfes
16 liegt eine sich andererseites an der Grundplatte 26 abstützende schraubenförmige
Druckfeder 24 an. Zweckmäßig wird diese Feder während der Hub- und Schwenkbewegung
des Kolbens verdreht, also tordiert. Zu diesem Zweck sind ihre Enden 28 und 30 in
Ausnehmungen im
Kolbenkopf und in der Grundplatte verankert. Die
als Druckkammer wirkende innere Bohrung 12 stellt folglich mit der Grundplatte und
mit dem in der Bohrung aufgenommenen Kolben eine Einheit dar.
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Mit dem aus dem Hohlkörper 10 herausragenden Kolben 14 ist ein als
seitlich abstehender Arm ausgebildeter Spannträger 34 mittels eines Bolzens 36 verbunden.
Am äußeren Ende dieses Armes ist ein geeignetes Werkzeug 38 vorgesehen, das eine
Klemm- oder Spannvorrichtung oder ein Schlitten sein kann. Aufgabe ist es, diesen
Spannträger und den ihn tragenden Kolben 14 wänrend dessen Axialbewegung um einen
bestimmten-Winkel etwa, wie Fig. 4 zeigt, um 900, zu drehen, um ein vom Spannträger
getragenes Werkzeug, beispielsweise einen Werkzeugschlitten oder eine Spannvorrichtung
beim Ausstoßen des Kolbens 14 aus seiner Arbeitsstellung heraus zu verschwenken
und- dieses Werkzeug beimEinzièhen des Kolbens wieder in die Arbeitslage zurückzuführen.
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Zu diesem Zweck ist in einer mittleren Bohrung 44 in der Grundplatte
26 und mit dieser durch Stifte 46 unverdrehbar verbunden ein zylindrisches Führungsstück
42 vorgesehen, das in die Mitte des Hohlkörpers 12 hineinragt und dessen Mantelfläche-eine
Führungsnut 48 mit einem ganz bestimmten Verlauf aufweist.
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Der Kolben 14 ist in der Mitte mit einer Bohrung 52 versehen, in der
das innere Ende des Fuhrungsstu~cks 42 gleitbar aufgenommen ist. Der Kolben -trägt
in seiner inneren Bohrung im Bereich der Führüngsnut 48 eine Nockenrolle 54; diese
kann als Kugel ausgebildet sein, die in einer Ausnehmung 56 in der Bohrung 12 ihren
Sitz hat. Durch das Zusammenwirken der-Nockentolle mit der ortsfesten Führungsnut
wird der Kolben gezwungen, sich während seiner Axialbewegung zu drehn.-
In
Auswirkung von durch den Kanal 18 zugelassener Druckflüssigkeit wird der Kolben
14 nach unten gedrückt, zwgleich aber suèh um den gewünschten Winkel, etwa um 990,
verdreht. Der Bereich der Drehbewegung wird durch die Winkellage und die Länge des
schräg zur Mittelachse verlaufenden Teils der Führungsnut 48 bestimat. An diesen
schrägen Teil schließt ein parallel zur Mittelachse verlaufender Teil 58 an. Ein
solcher Verlauf derPtihrüngsnut hat zur Folge, daß sich der Kolben 14 mit dem Träger
34 auf einem Teil seiner Hubbewegung nach auswärts verdreht und sich auf dem weiteren
Teil dieser Hubbewegung ohne Drehung weiter nach außen bewegt. Demzufolge wird der
Träger 34 während des genannten 1. Teils der Hubbewegung des Kolbens 14 aus einer
Lage außerhalb seiner Arbeitsstellung in die für die Arbeit richtige Lage verschwenkt,
um dann ohne weitere Verschwenkung weiter abgesenkt zu werden, wobei eine Spannkraft
zur Auswirkung kommt, die nunmehr durch keinerlei Einflüsse oder durch Verwindungekräfte
beeinflußt wird. Wenn dann die Spannwirkung vollendet ist und die Druckflüssigkeit
aus dem oberen Teil der Druckkammer 12 abgelassen wird, kann sich der Kolben unter
der Spannkraft der Feder 24 wieder frei aufwärts bewegen. Während dieses Rückhubes
wird der Kolben zunåchst geradlinig ohne Drehung geführt und erst im zweiten Teil
dieses Hubes, wenn die Nockenrolle 56 in den schrägen Teil der Nut 48 gelangt, wird
der Kolben zusätzlich auch verschwenkt und mit ihm der Träger 34, der dadurch seine
Ausgangslage außerhalb der Arbeitsstellung einnimmt, wodurch ungehinderter Zugang
zum Werkzeug bzw. zum Werkstück möglich ist. - - -
Die in Fig. 3
wiedergegébene Ausführung unterscheidet sich von der zuvor erläuterten Bauart nach
Fig. 1 und 2 dadurch, daß in, die hier mit 112 bezeichnete Bohrung des Körpers 110
zwei Kanäle 118 und 124 vorgesehen sind, durch welche entweder oberhalb oder unterhalb
des verbreiterten Kopfes 116 des Kolbens 114 Druckflüssigkeit eingelassen werden
kann, so daß dann die Druckfeder 24 entfällt. Auch in diesem Falle sind die üblichen
Dichtringe 120 und 122 vorgesehen.
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Das Ausstoßen des Kolbens 114 erfolgt also dadurch, daß Druckflüssigkeit
durch den Kanal 124 eingelassen wird, die dann auf die Unterseite des Kolbenkopfes
116 drückt. Die Rückführung des Kolbens geschieht dadurch daß die Druckflüssigkeit
über die Leitung 124 abgelassen und Druckflüssigkeit durch den Kanal 118 zugelassen
wird, die somit dann auf die Oberseite des Kolbenkopfes einwirkt.
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Das Endes des Hohlkörpers 110 ist auch bei dieser Ausführung mittels
einer An2ahl Schrauben 132 mit der Grundplatte 126 fest verbunden. Zwecks Abdichtung
ist die Grundfläche des Hohlkörpers mit einem Dichtring 150 versehen. Da die Betätigung
des Kolbens bei dieser Ausführung in beiden Richtungen durch Druckflüssigkeit erfolgt,
ist es zweckmäßig, auch zwischen. der inneren Bohrung 152 im Kolben 114 und der
Mantelfläche des ortsfesten Führungsstückes 142 einen Dichtring 128 vorzusehen.
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Wie in zuvor erläuterten Beispiel ist der Kolben 114 und der mit ihm
über den Bolzen 136 verbundene Träger 134 auf einem Teil seiner Axialbewegung drehbar.
Dieser Träger ist an seinem außenliegenden Ende mit eines geeigneten Schlitten 138
od. dgl. versehen, über der ein Werkzeug gefaßt werden kann. Das ortsfeste Führungsstück
142 kann, wie dargestellt, rohrförmig ausgebildet sein; die rohrförmige Höhlung
kann zur Aufnahme irgendeines Zusatzgebrätes dienen dieser rohrkörper ist mit dër
Grundplatte 120 durch Stifte 140 verbunden und seine Mantelfläche ist mit einer
Führungsnut 148 gewünschter Formgebung versenen.
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Der Kolben 114 iat mittels seiner inneren Bohrung 152 langs des Führungsstückes
142 gleitbar. Die mit der Führungsnut 148 zusammenwirkende, z.B. als Kugel ausgebildete
Nockenrolle 154 ist in einer in der Bohrung 152 vorgesehenen Ausnehmung 156 gelagert.
Die Führungsnut setzt sich auch in diesem Falle aus einem schräg zur Mittelachse
ver1aufenden Teil und einem sich hieran anschließenden, parallel zur Mittelachse
verlaufenden Teil 158 zusammen, während dem Eråger 134 die zuvor erläuterte Bewegung
aufgezwungen wird.
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in, in der Zeichnung dargestellte Schwenkwinkel von 909 stellt nur
ein Beispiel dar und kann durch jeden anderen Winkel ersetzt werden. Die beschriebene
Vorrichtung ist i^n allsn Fällen mit Vortiel anwendbar, wo mittels eines durch Druckflüssigkeit
gesteuerten, axial geführten -Kolauf einem Teil seiner sich in Axialrichtung erstreckender
Bewegung eine Drehbewegung erzeugt werden soll, um ein mit dem Kolben über einen
Arm verbundenes Werkzeug unter Verdrehung in und außer Arbeitsstellung zu bringen
und es zugleich zum Arbeitsstück heranzuführen und es von diesem zu entfernen.