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Vorrichtung zum Aneinanderbewegen zweier Körper
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aneinanderbewegen zweier Körper in einem
Anfahr- und einem Arbeitshub einer Zylinderkolbeneinheit mit einer Sicherungseinrichtung,
die die Kraft, mit der die beiden Körper beim Anfahrhub gegeneinander bewegt werden,
auf einen ungefährlichten Betrag beschränkt und die beim Arbeitshub unwirksam wird.
Vorrichtungen dieser Art werden insbesondere als Spannvorrichtungen verwendet.
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Bei einer bekannten Spannvorrichtung der oben genannten Art besteht
die Sicherungseinrichtung aus einem ersten Kolben, der für den Anfahrhub vorgesehen
ist und in einen inneren Zylinder eingreift, dem als Druckmittel Druckluft zugeführt
wird. Der innere Zylinder bildet einen zweiten Kolben, auf dem ein äußerer Zylinder
geführt ist, der mit dem ersten Kolben fest verbunden ist. Auf Grund des kleinen
Durchmessers des ersten Kolbens werden beim Anfahrhub die beiden Körper mit einem
für die Bedienungsperson ungefährlichen kleinen Druck gegeneinanderbewe#t. , Nach
Beendigung des Anfahrhubes tritt die Wirkung dieser Sicherungseinrichtung dadurch
außer Kraft, daß der erste Kolben aus dem inneren Zylinder austritt und dadurch
die Druckluft zufuhr zu dem im Durchmesser wesentlich größeren zweiten Kolben für
den Arbeitshub freigibt.
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Diese bekannte Vorrichtung weist dén Nåchteil auf, daß die Sicherungseinrichtung
sehr aufwendig gebaut ist, da eine sehr genaue und abgedichtete Führung zwischen
dem ersten Kolben und dem inneren Zylinder erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Aneinanderbewegen
zweier Körper zu schaffen, die mit einem möglichst geringen Arbeitsaufwand herstellbar
ist und deren Sicherungseinrichtung trotzdem Sicherheit
gegen eine
Verletzung der Bedienungsperson gewährleistet, Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß als Sicherungseinrichtung ein Sicherheitsventil vorgesehen ist,
dessen Eingang mit dem auf der einen Seite des Kolbens befindlichen ersten Zylinderraum,
der beim Anfahr- und Arbeitshub des Kolbens vom Druckmittel beaufschlagt ist, und
dessen Ausgang mit dem auf der anderen Seite des Kolbens befindlichen zweiten Zylinderraum
an einer Stelle verbunden ist, über die sich der Kolben zu Beginn des Arbeitshubes
bewegt.
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Dadurch wird erreicht, daß eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit sehr
geringem Arbeitsaufwand herstellbar ist, da kein in einen Zylinder eingepaßter Kolben
und keine Kolben dichtungen für die Sicherungseinrichtung erforderlich sind. Außerdem
wird durch das Sicherheitsventil während des gesamten Anfahrhubes die Möglichkeit
geschaffen, daß bei einem den Sperrdruck des Sicherheitsventils übersteigenden Druck,
der z. B. durch eine zwischen den beiden Körpern eingeklemmte Hand einer Bedienungsperson
auftreten kann, das Sicherheitsventil öffnet und der Druck sofort wieder auf den
ungefährlichen Sperrdruck abfällt.
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Somit gewährleistet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine absolute
Sicherheit gegen eine Verletzung einer Bedienungsperson während des Anfahrhubes,
auch dann, wenn aus irgendeiner unvorhergesehenen Grund der Druck des Druckmittels
einen den vorgeschriebenen Druck überschreitenden Wert annimmt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Sicherheitevtilmit
einstellbarem Sperrdruck vorgesehen. Dadurch wird erreicht, daß das Sicherhcitsventil
auch
bei verschiedenen Arbeitsdrücken immer so eingestellt werden kann, daß der Druck
während des Anfahrhubes so gering ist, daß eine Verletzung der Bedienungsperson
nicht möglich ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung,
bei der eine Zylinderkolbeneinheit vorgesehen ist, deren Zylinderkolben als Dichtung
eine Rollmembran aufweist, wird der Arbeitsaufwand zur Herstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung noch weiter verringert. Da bei dieser Ausführungsform der Kolben mit
einem Spiel in den Zylinder eingreifen kann, ist die Herstellung eines Paßsitzes
zwischen Zylinder und Kolben nicht erforderlich.
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Durch die Verwendung der Rollmembran als Abdichtung zwischen Kolben
und Zylinder ist außerdem die Feinbearbeitung der Zylinderwandung nicht erforderlich,
da keine gleitende Reibung einer Kolbendichtung an der Zylinderwandung erfolgt,
so daß diese Ausführungsform auch für eine Spannvorrichtung ohne Sicherungseinrichtung
von Vorteil ist.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand von in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.# Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispielea; Fig. 2
einen Schnitt nach der Linie II - II in Fig. 1, wobei sich die Spannplatte in der
in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Stellung befindet; Fig. 3, 4 und 5 Ausschnitte
aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und in verschiedenen~Arbeitsstellungen der Zylinderkolbeneinheit;
Fig. 6 bis 9 vertikale Längsschnitte eines zweiten
bzw. dritten,
vierten und fünften Ausführungsbeispieles.
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Fig. 10 und 11 vertikale Längsschnitte eines sechsten Ausführungsbeispieles
in verschiedenen Arbeitsstellungen.
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In den Fig. 1 bis 5 ist als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
eine pneumatische Spanneinrichtunq darqestellt.
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Diese weist einen Ständer 1 auf, der in bekannter Weise, z.B.
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auf die Arbeitsplatte einer Bohrmaschine,aufmontiert werden kann.
Der Ständer 1 besteht aus leicht geneigten Wänden 2 und einer Deckplatte 3, die
als Unterlage für ein Werkstück 13 dient. Die Deckplatte 3 trägt in dem vom Ständer
1 umschlossenen Raum zwei Augen 4 mit Führungsbohrungen 5. Zwei zylindrische Führungsstangen
¢ sind innerhalb der Führungsbohrungen 5 des Ständers 1 verschiebbar. An den oberen
Enden tragen die Führungsstangen 6 eine Spannplatte 7, die mit Sechskantschrauben
8 auf den abgesetzten oberen Enden ~der Führungsstangen 6 gehalten ist. An den unteren
Enden tragen die Führungsstangen 6 eine Druckplatte 9, die mit Sicherungsringen
10 auf den abgesetzten unteren Enden der Führungsstangen 6 gehalten ist.
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Zwischen der Deckplatte 3 und der Spannplatte 7 sind auf die Führungsstangen
6 Druckfedern 11 geschoben, die der Spannplatte 7 als Rückstellkraft in ihre in
der Fig. 1 gestrichelt dargestellte Ruhestellung dienen. Die Druckfedern 11 sind
durch zylindrische Hülsen 12 geschützt, die teleskopartig ineinandergreifen.
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Zum Einspannen eines Werkstückes 13 zwischen die Spannplatte 7 und
die Deckplatte 3 des Ständers 1 wird die Spannplatte 7 mit den Führungsstangen 6
mittels einer auf die Druckplatte 9
einwirkenden Zylinderkolbeneinheit
in Richtung auf die Deckplatte 3 bewegt. Die Zylinderkolbeneinheit besteht aus einem
Kolben 15, der an der Unterseite der Deckplatte 3 des feststehenden Ständers 1 angeschraubt
ist, und aus einem Zylinder 16, der auf die Druckplatte 9 aufgeschraubt ist. Der
Durchmesser des Kolbens 15 ist geringer als der Durchmesser des Zylinders 16, so
daß der Kolben 15 mit einem Spiel 17 in den Zylinder 16 eingreift. Als Abdichtung
ist eine Rollmembran 18 vorgesehen, deren unterer Rand mit einer Wulst- 19 versehen
ist und zwischen der Unterkante des Zylinders 16 und der Druckplatte 9 eingespannt
ist. Durch die Rollmembran 18 wird der Zylinder 16 gegenüber dem Kolben 15 abgedichtet,
wobei der Kolben 15, dessen untere Kanten 20 abgerundet sind, und die Rollmembran
18 einen Zylinderkolben bilden. Zum Einspannen eines Werkstückes wird durch eine
Bohrung 21 ein Druckmittel, z. B.
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Druckluft, in den von der Rollmembran 18 abgedichteten ersten Zylinderraum
22 eingeleitet, der bei allen Stellungen des Kolbens 15 vom Druckmittel beaufschlagt
ist. Dadurch bewegt der im ersten Zylinderraum 22 erzeugte Druck den Zylinder 16
-vom Kolben weg und zusammen mit der Druckplatte 9 nach unten, wie es in der Fig.
1 dargestellt ist.
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Die Betätigungseinrichtungen zun Steuern der Druckluft sind in den
Zeichnungen nicht enthalten.
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Die in Fig. 2 im linken Teil des Zylinders 16 und der Druckplatte
9 dargestellten Bohrungen bilden zusammen mit einem darin befindlichen Sicherheitsventil
eine Sicherungseinrichtung 24, die nachfolgend anhand der Fig. 3 bis 5, in denen
diese Sicherungseinrichtung 24 in vergrössertem Maßstab dargestellt ist, erläutert
wird.
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In den Fig. 3 bis 5 sind jeweils die linksliegenden Teile der Deckplatte
3, des Kolbens 15 , des Zylinders 16, der Rollmembran 18 und der Druckplatte 9 dargestellt.
Die Druckplatte 9, die zugleich den Boden des ersten Zylinderraumes 22 bildet, weist
eine vertikale Bohrung 25 auf, die mit einer horizontalen Bohrung 26 verbunden ist,
die an ihrem anderen Ende ins Freie mündet. In dieser horizontalen Bohrung 26 ist
ein einstellbares Sicherheitsventil angeordnet, das als Sperrkörper eine Kugel 27
aufweist, die eine Druckfeder 28 mit einer durch eine Einstellschraube 29 einstellbaren
Sperrkragt in einen Dichtungssitz drückt. Für das Gewinde der Schraube 29 ist am
äußeren Ende der Bohrung 26 ein Innengewinde vorgesehen. Auf einem äußeren zweiten
Gewinde der Schraube 29 sitzt eine Mutter 30, die über eine Hülse 31 eine Dichtung
32 gegen einen Dichtungssitz in der Bohrung 26 und gegen einen zwischen den beiden
Gewinden liegenden zylindrischen Schaft der Schraube 29 drückt. Eine mit der Bohrung
26 verbundene vertikale Bohrung 33 verläuft durch die Wand des Zylinders 16 und
mündet in eine schräg nach oben verlaufende Bohrung 34, die an ihrem Ende mit einem
leicht in den zweiten Zylinderraum vorstehenden Gummischlau#h 35 ausgekleidet ist.
Die Bohrung 34 ist mit dem zweiten Zylinderraum an einer Stelle verbunden, über
die sich die Rollmembran 18 zu Beginn des Arbeitshubes des Zylinders 16 bewegt.
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Die Funktionsweise der Sicherungseinrichtung 24 ist folgende: In der
Ruhelage (Fig. 3) der Vorrichtung ist die Spannplatte 7 durch die Druckfedern 11
in ihre obere Stellung gedrückt worden (Fig. 2). Der Kolben 15 ist voll in den Zylinder
16 eingetaucht und die Rollmembran 18 liegt schlaufenförmig im Zwischenraum zwischen
dem Kolben 15 und dem
Zylinder 16,ohne die Mündung der Bohrung 34
zu bedecken.
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Sobald Druckluft durch die Bohrung 21 eingelassen wird, senkt sich
der Zylinder 16 unter der Wirkung des sich im ersten Zylinderraum 22 aufbauenden
Druckes ab (Fig, 4).
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Solange die Rollmembran 18 noch nicht die Mündung der Bohrung 34 zudeckt,
wird nur ein Anfahrhub ausgeführt. Wenn nun während dieses Anfahrhubes ein den eingestellten
Sperrdruck des Sicherheitsventils über steigender Druck im ersten Zylinderraum 22
auftritt, was z. B. durch eine 13 zwischen die Spannplatte 7 und das Werkstück Jingeklemmte
Hand einer Bedienungsperson erfolgen kann, öffnet sich das Sicherheitsventil,so
daß ein sofortiger Druckabfall im ersten Zylinderraum 22 durch Ablassen der Druckluft
in das Freie erfolgt. Erst wenn der Kolben 15 den vollen Anfahrhub zurückgelegt
hat, wird von der Rollmembra#418 die Mündung der Bohrung 34 der Sicherungseinrichtung
/geschlossen; so daß dann der Arbeitshub~mit vollem Arbeitsdruck erfolgen kann (Fig.
5).
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In der Fig. 6 sind die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden
Teilesdes zweiten Ausführungsbeispieles mit um 100 vergrößerten Bezugszahlen bezeichnet.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel lediglich
dadurch, daß der Kolben 115 auf der beweglichen Druckplatte 109 und der Zylinder
116 an der feststehenden Deckplatte 103 des Ständers 101 angeschraubt sind.
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Dadurch befinden sich die hier nur angedeutete Sicherungseinrichtung
124, die Rollmembran 118, der Zylinder 116 und die Bohrung 121 für die Zuführung
der Druckluft im feststehenden Teil, wohingegen der Kolben 115 auf dem beweglichen
Teil der Vorrichtung angeordnet ist, so daß die Druckluftzufuhr vereinfacht ist.
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In der Fig. 7 sind die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden
Teile des dritten Ausführungsbeispieles mit um 200 vergrößerten Bezugszahlen bezeichnet.
Dieses dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel
dadurch, daß die Bohrung 221 zur Zufuhr der Druckluft von der Deckplatte 203 des
feststehenden Ständers 201 aus durch den Kolben 215 hindurch in den ersten Zylinderraum
222 erfolgt. Dazu ist die Rollmembran 218 in ihrem an der unteren Flache des Kolbens
215 anliegenden Bereich mit einer Bohrung 241 versehen. Dlertur im Prinzip dargestellte
Sicherungseinrichtung 224 ist in der gleichen Art vorgesehen wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Die Spannplatte 207 wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch Sechskantmuttern 242
gehalten, die auf Gewindebolzen der Führunqsstangcn 206 aufgeschraubt sind.
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Das in der Fig. 8 dargestellte AusfU#ungsbeispiel entspricht in seinem
prinzipiellen Aufbau dem ersten Ausführungsbeispiel, Die dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechenden Teile sind mit um 300 vergroberten Bezugszahlen versehene Als Rückstellkraft
zum Autinanderbewegen der Spannplatte 307 und des Werkstücke sind hier in Bohrungen
351' der Führungsstangen 306 Druckfedern 350 vorgesehen. Jede Druckfeder 350 stützt
sich auf einer als Gegendruckplatte dienenden Bodenplatte 352 ab, die für jede Druckfeder
350 einen zylindrischen Dorn 353 zur Führung aufweist. Die Druckplatte 309 ist an
den Führungsstangen 306 mit jeweils zwei sicherungsringen 310 befestigt.
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Das in der Fig. 9 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel stellt eine
Vorrichtung dar, die ganz allgemein zum Anfahren und anschließenden Andrücken eines
Körpers an einen sich außerhalb der Vorrichtung befindlichen anderen Körper verwendet
werden kann, wie dies z. B. beim Pressen,
Stanzen, Bördeln, Nieten
oder dergleichen der Fall ist. In dieser Fig. sind die dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechenden Teile mit um 400 vergrößerten Bezugszahlen versehen. Auf einer Grundplatte
460 ist ein einen Zylinder bildendes glockenförmiges Gehäuse 461 aufmontiert. In
der Grundplatte 460 und im Gehäuse 461 sind die Bohrung 421 zur Zufuhr der Druckluft
und die Slcherungse~nrichtung 424 in der eingangs beschriebenen Weise angeordnet.
Zwischen der Unterkante des Gehäuses 461 und der Oberfläche der Grundplatte A60
ist eine Rollmembran 418 eingespannt.
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Der Kolben besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus zwei kreisförmigen
Scheiben 462, zwischen denen der obere Teil der Rollmembran 418 eingeklemmt ist.
Die hier als Kolbenstange ausgebildete Führungsstange 406 v#r1äuft#durch eine Führungsbohrung
405 innerhalb eines Auges 464 auf dem Gehäuse 461. Eine Druckfeder 411 stützt sich
an der inneab ren Fläche 465/,so daß das untere Ende der führungsstange 406 in der
Ruhestellung der Vorrichtung auf die Oberfläche der Grundplatte 460 gedrückt wird.
Zur Entlüftung des oberhalb des Kolbens liegenden Innenraumes des Cehäuses 461 ist
eine Bohrung 466 vorgesehen.
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In den Fig. 10 und 11 ist das sechste Ausführungsbeispiel der Erfindung
in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen dargestellt, wobei die dem ersten Ausführungsbeispiel
entsprechenden Teile mit um 500 vergrößerten Bezugszahlen versehen sind. Eine Vorrichtung
nach diesem Ausführungsbeispiel kann#ähnlich wie das fünfte Ausführungsbeispiel
zum Pressen, Stanzen, Bördeln, Nieten oder dergleichen verwendet werden. In einem
Zylinder 516 gleitet ein Kolben 515, deryin einem Abstand voneinander angeordnete
radiale Dichtungen 518 aufweist und der mit einer hier auch als Kolbenstange ausgebildetenFührungsstange
506 verbunden ist, die innerhalb einer Führungsbohrung 505 verschiebbar ist. In
einer im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise ist
auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Sicherungseinrichtung 524 angeordnet,
die
in diesem Ausführungsbeispiel aus Rohrleitungen gebil det wird und die zusätzlich
ei..to Rückleitung 536 aufweist.
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Der Kolben 515 unterteilt den Zylinder 516 in einen ersten Zylinderraum
522, der bei allen Stellungen des Kolbens 515 vom Druckmittel beaufschlagt ist,
und in einen zweiten Zylinderraum, in den während des Anfahrhubes die Bohrung 534
des Ausgangs der Sicherungseinrichtung 524 mündet.
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Die Wirkungsweise einer entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ausgebildeten
Vorrichtung ist folgende: Solange sich der Kolben 515 im ersten Zylinderraum 522
befindet (Fig. 11) ist die Mündung der Bohrung 534 nicht verschlossen, so daß beim
Auftreten eines den Sperrdruck übersteigenden Druckes innerhalb des ersten Zylinderraumes
522 dieser Druck durch das Sicherheitsventil der Sicherungseinrichtung 524 schlagartig
abgebaut werden kann, da das Druckmittel über die Bohrung-534,den zweiten Zylinderraum
und die Rückleitung 536 entweichen kann. Erst wenn entsprechend der Fig. 10 die
Mündung der Bohrung 534 vom Kolben 515 abgedichtet wird, kann der Arbeits-522 druck
innerhalb des zweiten Zylinderraumes/zum Arbeitshub aufgebracht werden.
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Bei einer nicht dargestellten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ist als Rückstellkraft zum Auseinanderbewegen der beiden Körper anstelle von Federn
eine zwischen der Druckplatte 309 und der Bodenplatte 352 (Fig. 8)angeordnete Zylinderkolbeneinheit
vorgesehen, die in der eingangs beschriebenen Art einen Zylinderkolben mit einer
Rollmembran als Dichtung aufweist. lurch Umsteuern der Druckluft, die der Zylinderkolbeneinheit
für den Anfahr- und den Arbeitshub zugeführt wird, zur zwischen Bodenplatte und
Druckplatte angeordneten Zylinderkolbeneinheit,können die beiden Körper auseinanderbewegt
werden.