DE2327003A1 - Hydropneumatische einspannvorrichtung - Google Patents

Hydropneumatische einspannvorrichtung

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Description

Claude LE· TESTU Cluses / Frankreich
Hydropneumatische Einspannvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine hydropneumatische Einspannvorrichtung für zu bearbeitende "Werkstücke, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, mit einem pneumatisch in zwei Richtungen verschiebbaren Primärkolben, welcher hydraulisch auf einen eine Spannzange betätigenden Sekundärkolben einwirkt, wobei die Kolben durch das Verhältnis ihrer Querschnitte einen Kraftvervielfältiger darstellen.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DOS 1 477 232) besteht der Söltundärkolben aus einer zylindrischen Ausnehmung an einem langen Rohr, welches unter Verschiebung auf die Spannzange einwirkt« Diese Ausführung erfordert jedoch einen erheblichen Platzbedarf, so dass es praktisch unmöglich ist, diese auf das Plateau einer Werkzeugmaschine zu moirieren. Andererseits wirkt bei dieser bekannten Ausführung die Pressluft zum Lösen der Zange ausschliesslich auf den Primärkolben, und zwar auf nur einen geringen Querschnitt davon. Dadurch besteht imm-er die Gefahr einer Blokkierung des Sekundärkolbens, so dass die Oeffnung der Spannzange
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nicht mit Sicherheit gewährleistet ist.
Zweck der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die
/geringen
Schaffung einer Einspannvorrichtung mit verhältnismässig Abmessungen, wobei eine Oeffnung der Spannzange .und Freigabe des Werkstückes im gegebenen Augenblick mit Sicherheit gewährleistet ist.
Eine solche hydropneumatische Einspannvorrichtung der eingangs erwähnten Art ist hierzu erfindungsgemäss gekennzeichnet, durch eine die Spannzange umgebende und von einem festen Mittelstück in zwei verschiedene Zylinder ab schnitte geteilte Ringkammer, in welcheueinerseits der Primärkolben und andererseits der Sekundärkolben angeordpet sind und wobei eine primäre Luftkammer hinter dem Primärkolben, eine sekundäre Luftkammer vor dem Primärkolben und eine zweite sekundäre Luftkammer vor dem Sekundärkolben vorgesehen sind.
Diese Ringkammer kann hierbei aus zwei Zylinder ab schnitten mit verschiedenen Aussendurchmessern bestehen, wobei dann der Primärkolben in dem Abschnitt mit grösserem Durchmesser und der Sekundärkolben in dem Abschnitt mit geringerem Durchmesser angeordnet sind.
Das feste Mittelstück, welches die Ringkammer in zwei verschiedene Zylinderabschnitte aufteilt, wird zweckmässigerweise von einer Ringklammer fest gehalten.
Die Lufteintritte für die Ringkammer können sowohl axial als auch radial angeordnet sein, wobei diese jeweils wahlweise verwendbar sind.
Die Innenwand der Ringkammer kann in einfacher "Weise aus einem Zylinder ab schnitt gebildet werden, welcher fest an einem in das Ring-
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kammer gehäuse eingesetzten Flansch angearbeitet ist. Ih diesen Zylinder ab schnitt kann ferner bis zur Spannzange ein Mittelanschlag ■eingeschraubt sein, um die axiale Lage des einzuspannenden Werkstückes festzulegen.
Das Ringkammer gehäuse kann mit wenigstens einer Schwalb ens chwanzprofilnut versehen sein, welche zur Befestigung mittels selbstblockierender Laschen dient.
Ein beachtlicher Vorteil besteht bei der erfindungsgemässen Ausbildung einer Einspannvorrichtung auch darin, dass sie aus Drehteilen in Standardabmessungen herstellbar ist, die ohne Anbringung von Gewinden-ineinander setzbar sind. Auch ist diese Vorrichtung verwendbar für Spannzangen, wie sie in verschiedenen Standardtypen im Handel sind.
Ba den beigefügten Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsmöglichkeiten der erfindungsgemäss ausgebildeten Einspannvorrichtung dargestellt, wobei zeigen;
Fig. 1 einen Axialschnitt nach I-1 in Fig. 2,
Fig. 2 eine Draufsicht,
Fig. 3 einen Axialschnitt nach III-III in Fig. 4 einer abgewandelten Ausführung,
Fig. 4 eine Draufsicht auf diese Ausführung,
Fig. 5 einen Teilschnitt nach IV-IV in Fig. 4 und
Fig. 6 in schematischer Darstellung die pneumatische
Steuerung der hydropneumatischen Einspannvorrichtung.
Die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 besteht aus dem Zylindrischen Gehäuse 1 mit einer zylindrischen Bohrung 27. Im in der Zeictunung
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unteren Abschnitt 28 ist diese Bohrung mit etwas grösserem Durchmesser ausgebildet. In diesen Abschnitt ist ein Flansch 3 eingesetzt, der von. einer Ringklammer 6 gehalten ist". Nach innen ist dieser Flansch 3 durch eine zylindrische Hülse 29 verlängert, welche zu- . sammen mit der Bohrung 27 eine Ringkammer bildet. Diese Ringkammer umgibt eine Spannzange 4 vom Typ F, die zentriert von der Hülse 29 gehalten wird. Ausserdem ist noch ein zylindrischer Anschlag in diese Hülse 29 eingesetzt. Dieser Anschlag 5, welcher an sich nicht unbedingt erforderlich ist, kann verstellt werden und dient an seinem Ende 5a zur axialen Ausrichtung des in die Spannzange 4 einzuspannenden Werkstückes.
Innerhalb der Ringkammer befindet sich nun ein Primärkolben 7 mit zwei Dichtungen 8 und 9 und einer dritten Dichtung 10, welche eine Abdichtung zwischen der inneren, aus der Hülse 29 gebildeten Wand der Ringkammer und der Zylinder rand eines festen Mittelstückes 11 gewährleisten. Dieses feste Mittelstück 11 trennt die Ringkammer in zwei Abschnitte und wird gehalten mittels einer Ringklammer 12. Ausserdem ist dieses Mittelstück 11 mit zwei Dichtungen 13 und 13' versehen.
Im in der Zeichnung oberen Teil der Ringkammer befindet sich ein Sekundärkolben 14 mit zwei Dichtungen 15 und 16 sowie einer dritten Ringdichtung 30. Die Dichtungen 8,9,13,13' und 30 haben den Zweck, eine Abdichtung für die Steuerdruckluft zu bilden, während die Dichtungen 10,15 und 16 eine Abdichtung für das OeI bilden, welches sich in der hydraulischen Kammer 31, 32 befindet.
Die Druckluft zum Einspannen des Werkstückes wird zugeführt über einen Lufteintritt 17, der mit einem Schnellverschluss ausgestattet ist, während die Luft zum Lösen der Spannzange über einen gleichen Lufteintritt 22 zugeführt wird. Der Lufteintritt 17 ist über einen Kanal 33 an eine Primärluftkammer 19 hinter dem Primärkolben 7 angeschlossen.
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Der Lufteintritt 22 steht über einen Kanal 23 mit zwei Sekundärluftkammern in Verbindung, von denen die eine Kammer 20 vor dem Primärkolben und die andere Kammer 21 vor dem Sekundär kolben angeordnet sind.
Der Flansch. 3 ist gleichfalls mit zwei achsparallelen Oeffnungen 34 und 35 versehen» welche mit Stopfen verschlossen sindo Von diesen Oeffnungen steht die erste 34 über einen Kanal 36 mit der Luftkammer und die zweite 35 über einen Kanal 24 mit den beiden Luftkammern 20 und 21 in Verbindung. Diese beiden Oeffnungen 34 und 35 können ebenfalls anstelle der Lufteintritte 17 und 22 zu diesem Zweck verwendet werden, wobei dann die beiden Lufteintritte 17 und 22 mit Stopfen zu verschliessen sind.
Bei der Montage der Vorrichtung setzt man zuerst den Sekundärkolben 14 ein, dann das feste Mittelstück 11, den Primärkolben 7 und dann den Flansch 3. Das OeI wird seitlich durch eine Leitung 37 eingefüllt, welche dann durch einen Schraub stopfen 38 verschlossen wird.
Das in der Zeichnung obere Ende des" Sekundärkolbens 14 ist an seinem Innenumfang mit einer Konusfläche 14a versehen, welche auf die konischen Backen der Spannzange 4 wirken. Der Aussenumfang des Sekundärkolbens 14 ist dagegen zylindrisch ausgebildet und liegt mit diesem Zylinder ab schnitt 14b an einem zylindrischen Durchgang des Gehäuses an. Die Spannzange 4 wird axial in ihrer Lage von einer Ringmutter 25 gehalten.
Das Ringkammergehäuse 1 ist darüber hinaus mit einer Ringnut 39 mit Schwalbenschwanzprofil versehen, womit eine sichere und einwandfreie Befestigung an einem Plateau 40, beispielsweise dem Plateau einer Drehbank, möglich ist, und zwar unter Verwendung von drei
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selbstblockierenden Laschen 2 und entsprechender Befestigungsschrauben 41.
Die Arbeits- und Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgendermassen:
Die Zuführung von Druckluft in die Primärkammer 19 bewirkt eine Verschiebung des Primärkolbens 7 in der Zeichnung nach oben. Durch seine Stirnfläche mit verhältnismässig geringem Querschnitt erzeugt dieser Primärkolben einen Druck in der Oelkammer 31/32. Dieser Druck überträgt sich auf den Sekundärkolben 14 mit einem merklich grösseren Querschnitt, was eine Vervielfältigung der vom Primärkolben ausgeübten Kraft bewirkt. Der Sekundärkolben beaufschlagt seinerseits mit seinem konischen Abschnitt 14a die Klemmbacken der Spannzange 4.
Um eine Lösung der Spannzange zu bewirken, schickt man Druckluft in die Sekundär luftkämme rn 20 und 21. Diese Druckluft wirkt auf die gleichen Querschnitte des Primär- und Sekundärkolbens, was zur Folge hat, dass in jedem Fall eine Rückbewegung der beiden Kolben und eine Losung der Spannzange eintritt.
Die abgewandelte Ausführungsform nach den Fig. 3 bis 5 wird nicht in allen Einzelheiten beschrieben, da die gleichen Elemente denjenigen der Ausführungsform nach Fig. 1 entsprechen. Die wesentlichsten Teile tragen die gleichen Bezugsziffern mit einem Index.
Diese Abwandlungutterschsidet sich im wesentlichen von der Ausführung nach Fig. 1 durch die Tatsache, dass die durchgehende Bohrung 27 nach Fig. 1 hier ersetzt ist durch zwei Bohrungen 42 und 43, die über einen konischen. Abschnitt 44 untereinander verbunden sind und bei denen der Durchmesser der Bohrung 43 grosser ist als derjenige der
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Bohrung 42. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass die aufeinanderfolgende Montage des Sekundärkolbens des festen Mittelteiles und des Primärkolbens in der Ringkammer erleichtert wird.
Ausserdem ist diese abgewandelte Ausführungsform noch mit einem Oelkompensator (Fig. 5) ausgestattet, wie er an sich bekannt ist. Dieser Oelkompensator enthält einen einstellbaren Kolben 45 mit einer Abdichtung und ist verschiebbar mittels einer Schraube 46 in einem Schraub stopfen 47. Der Kolben 45 verschiebt sich in eine Kammer 60, die über einen. Kanal 61 mit einer Zuführungsnut 62 in Verbindung steht, welche ihrerseits wiederum zu der Oelkammer offen ist. Diese Zuführungsnut 62 ist mit zwei konischen Seitenwänden ausgestattet, wodurch der Uebergang der Dichtung 49 des Sekundärkolbens erleichtert wird.
Der Oelkompensator hat hierbei im wesentlichen den Zweck9 den Sekundärkolben in Abhängigkeit von dem Durchmesser der verwendeten Standardspannzange einstellen zu können, welcher mitunter von einer Spannzange zu anderen leicht verändert ist»
Eine andere Besonderheit besteht bei dieser abgewandelten Ausführungsform in der Verwendung anderer Dichtungen, indem die Lippendichtung nach Fig, 1 ersetzt ist durch eine Dichtung 48 in einer Ringnut des festen Mittelstückes, wodurch diese fest und widerstandsfähiger ist. Ebenso ist die Dichtung 15 nadxFig. 1 ersetzt durch eine gleiche Dichtung 49 in einer Ringnut des SekundärkoIbens.
Das Ring-kammergehäuse lr ist hierbei quaderförmig ausgebildet, so dass die Vorrichtung sowohl aufrecht als auch an der einen oder anderen Seitenfläche befestigt werden kann. Hierzu sind an diesem Gehäuse Nuten mit Schwalbenschwanzprofil 50,51 (Fig. 3) und 52,53 (Fig. 4) vorgesehen.
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Fig. 6 zeigt schematisch die Einspannvorrichtung 1 an dem Plateau 40 einer Drehbank, von welcher nur schematisch die in Umdrehung versetzte Spindel 53 gezeichnet ist. Mittels eines drehbaren Anschluss mit Doppelkanälen 54, wie er an sich bekannt ist, sind die Leitungen und 56 an einem pneumatischen Verteiler 26 mit vier Leitungen angeschlossen. Die Steuerung erfolgt über zwei Ventile 57 und 58, welche mechanisch über ein Element 49 betätigbar sind. Dieses Element 49 ist verschiebbar entsprechend dem Doppelpfeil F je nach dem Vorschub und der Rückbewegung des Schneidwerkzeuges. Bei dieser Ausführung verwendet man die Lufteintritte 34 und 35 (Fig. 1) der hydropneumatischen Einspannvorrichtung, wobei deren Steuerung in diesem Schema nach Fig. 6 sehr vereinfacht dargestellt ist.
Ih der praktischen Anwendung verwendet man ausserdem ein Entlastungsventil sowie ein Rückschlagventil, um eine un-gewollte Lösung der Spannzange zu verhindern. Diese Steuerungs systeme sind an sich bekannt und brauchen nicht näher beschrieben zu werden.
Die erfindungsgemäss ausgebildete Einspannvorrichtung bildet auf diese Weise eine besonder kompakte Einheit mit geringem Platzbedarf und einer grossen Widerstandsfähigkeit, wobei gleichzeitig eine sehr genaue Wirkung der Spannzange und eine leichte Anpassung an alle Werkzeugmaschinen ermöglicht wird.
Die erfindungsgemässe Einspannvorrichtung gestattet weiterhin die Erzielung einer sehr starken Einspannkraft bei einem geringen Volumen.
Selbstverständlich ist es möglich, die Spannzange auch zusammenzuziehen statt zusammenzudrücken, wie es ebenfalls an sich bekannt ist.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRUECHE
    (l. /Hydropneumatische Einspannvorrichtung für zu bearbeitende Werkstücke, insbesondere bei Werkzeugmaschinen, mit· einem pneumatisch in zwei Richtungen verschiebbaren Primärkolben, welcher hydraulisch auf einen eine Spannzange betätigenden Sekundärkolben einwirkt, wobei die Kolben durch das Verhältnis ihrer Querschnitte einen Kraftvervielfältiger darstellen, gekennzeichnet durch eine die Spannzange (4) umgebende und von einem festen Mittelstück (11) in zwei verschiedene Zylinder ab schnitte geteilte Ringkammer, in welchen einerseits der Primärkolben (7) und andererseits der Sekundärkolben (14) angeordnet sind und wobei eine primäre Luftkammer (19) hinter dem Primärkolben,'eine sekundäre Luftkammer (20) vor dem Primärkolben und eine zweite sekundäre Luftkammer (21) vor dem Sekundärkolben vorgesehen sind.
    2« Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ringkammer aus zwei Zylinderabschnitten (42,43) mit verschiedenen Aussendurchmessern, wobei der Primärkolben (7l) in dem Abschnitt (43) mit grösserem Durchmesser und der Sekundärkolben (141) in dem Abschnitt (42) mit geringerem Durchmesser angeordnet sind.
    3. Vorrichtung nach Anspruch L oder 2, gekennzeichnet durch ein von einer Ringklammer (12) festgehaltenes Zwischenstück (ll;.ll').
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ringkammer mit axialen (34,35) und radialen Lufteintritten (17,22), welche wahlweise verwendbar sind.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ringkammer mit einer Innenwand aus einem Zylinder ab schnitt (29;29')» welcher fest an einem in das Ringkammergehäuse (l;ll) eingesetzten Flansch (3j3l) angearbeitet ist.
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    - ίο -
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    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen in den Zylinder ab schnitt (29;29l) bis zur Spannzange (4;4') eingeschraubten Mittelanschlag (5;5l).
    7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Ringkammergehäuse (l;ll) mit wenigstens einer Schwalbenschwanzprofilnut (39;50-53) zur Befestigung mittels selbstblockierender Laschen (2;2r).
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