DE3216683A1

DE3216683A1 - Vorrichtung zum automatischen dehnungsausgleich beim spannen eines werkstuecks

Info

Publication number: DE3216683A1
Application number: DE19823216683
Authority: DE
Inventors: Reinhard 5503 Konz Kirchen; Rolf Dipl.-Ing. 2873 Bookholzberg Schindler
Original assignee: Oerlikon Boehringer GmbH
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 1982-05-04
Filing date: 1982-05-04
Publication date: 1983-11-10
Also published as: DE3216683C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, bei Werkzeugmaschinen den bei der Bearbeitung eines Werkstücks entstehenden Kraftanstieg an den Spannelementen infolge der Wärmedehnung des Werkstücks in Längsrichtung über ein Federelement aus zur gleichen, das einem der Spannelemente zugeordnet ist.
Hierzu wird der Kraftanstieg an den Spannelementen gemessen und bei einem einen bestimmten Grenzwert über--schreitenden Kraftanstieg das entsprechende Spannelement von Hand zurückgefahren.
Beim Spannen langer Werkstücke und großer Temperaturerhöhung, insbesondere bei Tiefbohrmaschinen, kann sich das Werkstück nur über den Kraftanstieg an den Spannelementen ausdehnen. Wenn diese Spannelemente nicht nachgeben, tritt eine Verformung im Werkstück ein.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde:, einen beliebig großen Dehnungsausgleich zu ermöglichen, ohne daß dadurch die Anpresskraft in den Spannelementen.
ansteigt, so daß am Werkstück immer die gleiche Anpresskraft herrscht.
Gelöst wird dieses Problem gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfind#ung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Werkstückspanneinrichtung kann aus einem form- oder kraftschlüssigen Spannelement bestehen, das mit dem Maschinenbett verbunden ist, sowie einem weiteren Spannelement, das vom Druckkolben eines Hydraulikzylinders betätigt wird. Dehnt sich durch Temperaturanstieg das Werkstück in der Längsachse, so fließt das aus dem Hydraulikzylinder verdrängte Volumen über einen Druckregler ab, so daß am Werkstück immer der gleiche Druck herrscht, der am Druckregler einstellbar ist.
Als Druckregler können verschiedene Einrichtungen wie ein Druckbegrenzungsventil, eine Druckspeicher mit flacher Kennlinie, eine Regelpumpe oder ein auf einen Tank arbeitendes Zweiwegeventil vorgesehen sein.
Der dem Hydraulikzylinder zugeordnete Hydraulikkreis kann aus zwei Leitungen bestehen, nämlich einer für den Spannhub und einer für der Rückhub des Druckkolbens.
Beide Leitungen können an eine gemeinsame Druckquelle angeschlossen sein. In beiden Leitungen können Elemente vorge-sehen sein, um den jeweiligen Arbeitsdruck einzustellen und zu verhindern, daß das Werkstück freigegeben wird, falls druckquellenseitig ein Druckabfall auftritt.
Durch Einsatz eines Druckminderungsventils in der Leitung für den Spannhub oder durch andere schaltungstechnische Maßnahmen kann erreicht werden, daß an die jeweilige Druckquelle mehrere Verbraucher anschließbar sind.
Die Erfindung -wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 4 beispielsweise erläutert, die Schaltbilder verschiedener Ausführungsformen des Hydraulikkreises der Vorrichtung zeigen.
Zum Spannen eines Werkstückes 11 hat die Spanneinrichtung einen von einem Druckkolben 13 betätigten, nicht gezeigten Führungsschlitten und einen Gegenhalter 14.
An den Hydraulikzylinder 12 des Druckkolbens 13 ist ein Hydraulikkreis angeschlossen, der eine Leitung 15 für den Spannhub und eine Leitung 23 für den Rückhub aufweist.
Beide Druckleitungen werden von einer nicht gezeigten Druckquelle gespeist, die über ein Dreiwegeventil 22 an die Leitungen angeschlossen ist. In der mittleren Stellung des Dreiwegeventils befindet sich die Vorrichtung in der Leerlaufstellung, in der rechten Stellung erfolgt der Spannhub und in der linken Stellung der Rückhub.
Bei einem Druckanstieg im Hydraulikzylinder 12 im Sinne eines Rückhubs infolge Wärmedehnung am Werkstück 11 erfolgt bei der Ausführungsform der Fig. 1 eine Druckminderung infolge eines an die Leitung 15 angeschlossenen Druckbegrenzungsventils 18, das auf einen Tank 19 arbeitet, Das Ventil 18 spricht bei Uberschreiten eines bestimmten;einstellbaren Grenzdruckes an. Dem Druckbegrenzungs#entil ist ein Volumenzähler 17 und ein Druckanzeigeinstrument 16nachgeschaltet. Mittels des Volumenzählers 17 kann der Druckkolbenhub beobachtet und damit festgestellt werden, wenn die Spanneinrichtung das Werkstück erfaßt hat.
Dem Druckbegrenzungsventil 18 ist ein Rückschlagventìl 20 vorgeschaltet, das als Doppelrückschlagventii ausgebildet ist und auch in die Leitung 23 für den Rückhub geschaltet ist. Das Rückschlagventil dient dazu, zu verhindern, daß die Spannwirkung am Werkstück nachläßt, wenn druckquellenseitig. ein Druckabfall auftritt. Diesem Rückschlagventil ist ein entgegenwirkendes Drosselrückschlagventil 21 vorgeschaltet.
In die Leitung 23 für den Rückhub ist noch ein Druckminderungsventil 25 geschaltet, das zur Arbeitsdruckeinstellung dient. Außerdem ist an die Leitung 23 ein Druckschalter 24 angeschlossen, der bei einem bestimmten Druckanstieg im Hydraulikzylinder. 12 anspricht und den Spannhub des Druckkolbens 13 begrenzt.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der anstelle des Druckbegrenzungsventils 18 ein Druckspeicher 26 mit einer flachen Kennlinie verwendet ist. Aufgrund der flachen Kennlinie des Druckspeichers kann in einem bestimmten Arbeitsbereich erreicht werden, daß der Druckanstieg im Hydraulikzylinder 12 bei einer Wärmedehnung des Werkstück 11 nur sehr gering ist. Bei dieser Ausführungsform ist dem Rückschlagventil 20 in der Leitung 15 ein Druckminderungsventil 25 vorgeschaltet, so daß an die nicht gezeigte Druckquelle ein weiterer Verbraucher angeschlossen werden kann, der mit einem höheren Arbeitsdruck arbeitet Bei der Ausführungsform der Fig. 1 würde der Druck eines mit höherem Arbeitsdruck arbeitenden weiteren Verbrauchers über das Druckbegrenzungsventil 18 und den Tank 19 abgebaut werden.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Druckregler aus einer Regelpumpe 27 besteht, die dem Dreiwegeventil 22 vorgeschaltet ist und die gleichzeitig als Druckquelle dient. Diese Regelpumpe hält den Druck in der Leitung 15 immer konstant und kann sowohl als Generator als auch als Motor arbeiten. In die Leitung 15 für den Spannhub ist wieder ein Rückschlagventil 20 geschaltet, das über ein Zweiwegeventil 28 mit der Pumpe 27 verbindbar und mit dem Dreiwegeventil 22 mechanisch gekoppelt ist. Falls druckquellenseitig ein Druckabfall auftritt, verhindert dieses Rückschlagventil, daß das Werkstück entspannt wird.
Die Pumpe 27 ist mit einem Manometer 3,0 verbunden, das den, Druck in der Leitung 15 ermittelt und die Einregulierung der Pumpe auf den gewünschten Arbeitsdruck bewirkt.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung, bei der-der Druckregler als Zweiwege-Druckminderungsventii (30) (das als Dreiwegeventil dargestellt ist) ausgebildet ist, daß in der Stellung 1 der Vorschub des Druckkolbens 13 und damit das Spannen ,des Werkstücks bewirkt wird.
Bei Ubersch.reiten eines Druckes im Hydraulikzylinder infolge Wärmedehnung des Werkstückes wird das Ventil 30 in die Stellung 2 geschaltet, und der Druckanstieg wird zu einem Tank 19 abgebaut..
Auch bei dieser Ausführungsform ist ein weiterer Verbraucher anschließbar, da ein höherer. Arbeitsdruck dieses' VerbraU-chers über das in der Schaltstellung 1 befindliche Ventil 30 nicht abgebaut wird.
Leerseite

Claims

Vorrichtung zum automatischen Dehnungsausgleich beim Spannen eines Werkstücks PATENTANfPROCHE S Vorrichtung zum automatischen Dehnungsausgleich beim Spannen eines Werkstücks auf einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Tiefbohrmaschine, bei der das in Spannelementen gehaltene Werkstück bei der Bearbeitung ein.e Wärmedehnung erfährt, die über wenigstens eines der Spannelemente durch den an diesem entstehenden Kraftanstieg ermittelt und zur Nachstellung an dem Spannelement verwendet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Werkstück (11) mittels eines.hydraulisch betätigten Druckkolbens (13) mit Gegenhalter (14) einspannbar ist, und daß mit dem Hydraulikkreis (15) des Druckkolbens (13) ein Druckregler (18, 25, 27, 29) verbunden ist, der auf einen Druckanstieg am Druckkolben +13) anspricht und den Druck im Hydraulikzylinder (12) des Druckkolbens (13) auf den vorherigen Arbeitsdruck reduziert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, -d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e-t , daß der Druckregler ein Druckbegrenzungsventil (18) ist, das auf. einen Tank (19) arbeitet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Druckregler ein Druckspeicher (26) mit flacher Kennlinie ist.
4. Vorrichtung.nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Druckregler eine Regeipumpe (27) ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k re n n z e i c h n e t , daß der Druckregler ein Zweiwege-Druckminderungsventil (29) ist, das in der Druckminderungsstellung auf einen Tank (19) arbeitet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3,. d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Druckspeicher (26) ein Druckminderungsventil (25) vorgeschaltet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an den Hydraulikzylinder (12) des Druckkolbens (13) eine Leitung (15) für den Spannhub und eine Leitung (23) für den Rückhub angeschlossen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c..h g e k e n n z e i c h n e t , daß an die Leitung (23) für den Rückhub ein Druckschalter (24) zur Spannhubbegrenzung angeschlossen ist. 1
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in die Leitung (23) für den Rückhub ein Druckminderungsventil (25) zur Arbeits druckeinstellung geschaltet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beidc Leitungen (15, 23) des Hydraulikkreises über ein Dreiwegeventil (22) mit einer Druckquelle verbunden sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 10, d a d u r c r g e k e n n z e i c h n e t , daß die Druckquelle aus der Regelpumpe (27) besteht.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in beide Leitungen (15, 23) ein Rückschlagventil (20) geschaltet ist, das bei einem druckquellenseitigen Druckabfall anspricht.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß aem Druckregler ein Volumenzähler (17) zur Druckkolbonhuban zeige nachgeschaltet ist.