-
Hydraulische Einspannvorrichtung Zum Einspannen eines Werkstückes,
um daran irgendeine Bearbeitung vornehmen zu können, benutzt man mit Vorliebe ein
flüssiges oder gasförmiges Druckmittel, weil damit leicht ein gleichbleibender Spanndruck
erzeugt werden kann und hinsichtlich der Zuführung und Steuerung der Druckkraft
eine sehr große Beweglichkeit besteht. Gasförmige Druckmittel, insbesondere Preßluft,
sind dabei besonders beliebt, weil sie in den in Betracht kommenden Werkstätten
meistens schon für andere Zwecke vorhanden sind und deshalb ohne weiteres zur Verfügung
stehen sowie deshalb, weil die Elastizität der Preßluft ein Gleichbleiben des Spanndruckes
auch bei sehrplötzlichenBewegungengewährleistet.
-
Bei den praktisch zur Anwendung gelangenden Betriebsdrücken der Preßluftanlagen
sind vielfach Zylinder von verhältnismäßig großem Durchmesser notwendig, um die
gewünschten Spanndrücke erzielen zu können. Wenn der verfügbare Platz durch irgendwelcheUmstände
eingeschränkt ist oder wenn die Notwendigkeit besteht, zur Verringerung von Gewichten
oder Trägheitsmomenten den Zylinder nicht allzu groß werden zu lassen, ist man schon
dazu übergegangen, mehrere Preßluftkolben hintereinander anzuordnen oder zwischen
Kolben und abtreibender Stange eine Übersetzung vorzusehen.
-
Mit flüssigen Druckmitteln können ohne Schwierigkeit wesentlich höhere
Betriebsdrücke !angewendet werden, als sie bei Preßluft üblich sind, und aus diesem
Grunde sind bei beengten Platzverhältnissen auch flüssigkeitshydraulische Einspannvorrichtungen
beliebt. Um eine solche Einrichtung auch dann anwenden zu können, wenn in einem
Betrieb wohl eine Preßluftleitung, nicht aber eine Druckflüssigkeitsleitung.- vorhanden
ist, ist auch bereits.vorgeschlagen.worden, den Flüssigkeitsdruck durch Vorschalten
von Kolben und Zylinder mit Hilfe des Preßluftdruckes zu erzeugen. Um den Hub der
erforderlichen Kolben nicht zu groß werden zu lassen, wählt man dabei gern eine
Anordnung mit zwei
Druckstufen. Dabei sind zwei Flüssigkeitspumpzylinder
vorgesehen, deren Kolben durch Preßluft mittelbar oder unmittelbar bewegt werden.
Der eine Pumpzylinder h-kt t einen großen Durchmesser; er liefert daher' nur einen
geringen Druck, aber eine große Flüssigkeitsmenge. Meist wird dieser Zy= linder
so ausgebildet, daß die Luft unmittelbar auf die Rückseite des Kolbens wirkt, so
daß in dieser Niederdruckstufe ein besonderer Luftantriebszvlinder und-kolbengespart
wird. Mit der von hier gelieferten Flüssigkeitsmenge wird der Arbeitszylinder der
hydraulischen Einspannvorrichtung rasch gefüllt und der Kolben so weit bewegt, daß
die Spannteile sich gegen das zu spannende Stück legen. Der zweite Pumpzylinder
dagegen hat nur einen ganz dünnen Kolben (meist Tauchkolben) ; er wird durch den
Kolben eines Preßluftzylinders von etwa gleichem Durchmesser wie dem ersten angetrieben.
Infolgedessen liefert er einen hohen Flüssigkeitsdruck, allerdings mit entsprechend
geringer Fördermenge. Die Steuerung wird dann so eingerichtet, daß der Arbeitskolben
der Einspannvorrichtung zunächst wie eben geschildert unter geringem Drück bis an
das Werkstück herangeführt wird und anschließend durch den zweiten Luftkolben der
eigentliche Spanndruck erzeugt wird. Ein Übertreten des hohen Flüssigkeitsdruckes
in den ersten Flüssigkeitszylinder wird entweder durch ein selbsttätiges Rückschlagv
entil oder auch durch ein gesteuertes Ventil verhindert. Die Steuerung von der ersten
zur zweiten Stufe kann willkürlich von Hand vorgenommen werden. Es ist aber auch
bereits bekannt, bei Beendigung des Anstellhubes durch die dann eintretende Drucksteigerung
die Umsteuerung selbsttätig vornehmen zu lassen.
-
Bei diesen bekannten Einrichtungen sind stets zwei Flüssigkeitszylinder
und mindestens ein besonderer Luftzylinder sowie eine entsprechende verwickelte
Steuerung notwendig, um den Einspannvorgang in der geschilderten Weise bewirken
zu können.
-
Durch die vorliegende Erfindung wird eine wesentliche Vereinfachung
ermöglicht, die darin besteht, daß nur noch ein einziger Luftzylinder vorhanden
ist, der gleichzeitig einen der Flüssigkeitszylinder enthält. Es ist mit Anwendung
der Erfindung möglich, mit insgesamt nur zwei Zylindern auszukommen, die, wie weiter
unten geschildert wird, noch ineinandergeschachtelt werden können. Hierdurch wird
es möglich, die gesamte lufthydraulische Einrichtung als Einheit in die betreffende
Maschine einzubauen und dabei mit sehr wenig Platz auszukommen. Gleichzeitig wird
hierdurch eine wesentliche Verbilligung in der Herstellung ermöglicht. Die Zeichnung
stellt die Erfindung in Anwendung bei einem 1Iaschinenspannstock dar. Grundsätzlich
ebenso läßt sie sich bei Einnnvorrichtungen an Schweißmaschinen anbriiigen; mit
geringen Änderungen kann die gleMie Einrichtung auch innerhalb von Höhlspindeln
an Werkzeugmaschinen für drehende Bearbeitung angebracht werden, um damit Spannfutter
oder dergleichen zu betätigen.
-
Bild i ist ein Längsschnitt durch den Spannstock, Bild :2 ein Ouerschnitt
durch die bewegliche Bache, innerhalb deren sich die livdraulisclie Vorrichtung
befindet, Bild 3 a bis d zeigt die verschiedenen Stellungen der Luftsteuerung und
des Flüssigkeitsabsperrventils in schematischer Darstellung.
-
Der Spannstock besteht aus einem Körper i, auf dem in bekannter Weise
zwei Spannbacken angebracht sind, und zwar ist die rechte Spannbacke 2 von Hand
versetzbar eingerichtet, um verschiedene Spannweiten einstellen zu können. Die linke
Spannbacke 3 ist mit einer Einspannvorrichtung gemäß der Erfindung versehen und
führt in der bereits angedeuteten Weise ihre Bewegung in zwei Stufen aus: eine Anstellbewegung
mit geringem Druck, die so groß ist, daß genügend Platz zum Einlegen der Werkstücke
vorhanden ist und die üblichen Werkstücktoleranzen überbrückt; danach erfolgt die
eigentliche Spannbewegung unter hohem Druck. Die Backe 3 ist in der "aus Bild 2
ersichtlichen Weise im Körper i geführt. In ihrem Innern ist sie mit einer zylindrischen
Bohrung versehen, in der sich ein hydraulischer Kolben d führt, der über ein Kopfstück
5 am Körper i angeschraubt ist und sich gegen diesen abstützt. Der Kolben 4. ist
in seinem Innern ebenfalls als Hohlzylinder ausgebildet und trägt darin die beidenPreßluftlzolben
6 und 7. Zwischen Hohlkolben d. und Kopfstück 5 ist die Steuerung untergebracht,
die aus einer Grundplattes, einem Luftsteuerschieber g und einem Flüssigkeitssteuerschieber
io besteht nebst den zugehörigen Hilfsteilen, wie Andrückfedern, Steuerwellen, Anschlagstifte
usw., die weiter unten beschrieben werden. Die Kammern A, B, C und die dazwischen
verlaufenden Verbindungskanäle, die anschließend ausführlicher beschrieben werden,
sind mit Flüssigkeit gefüllt. Die Kammerei z-und r- dagegen sind Luftkammern, die
durch den Steuerschieber g abwechselnd mit Preßluft gefüllt oder mit der Außenluft
in Verbindung gebracht werden können. Der Rückhub der Spannbacke 3 erfolgt bei der
gezeigten Ausführung durch eine Feder i i ; er könnte aber ebensogut durch Preßluft
erfolgen, wenn dies aus irgendeinem Grunde zweckmäßiger erscheinen sollte.
Bild
i zeigt die Einrichtung in der entspannten Stellung, d. h. die Spannbacke 3 ist
ganz nach links gefahren und liegt an irgendeiner geeigneten Stelle des Spannstockkörpers
i an. Die zugehörige Stellung der Steuerteile ist in Bild 3 a dargestellt. Die Kammerz,
zu der der links oben abzweigende Kanal der Luftsteuerung führt (Bild 3 a), ist.
mit dem Auspuff verbunden, die Kammer y (Kanal rechts oben) mit dem Lufteinlaß;
daher steht der Kolben 7 auf der rechten Seite unter Luftdruck.
-
Zur Einleitung des Spannvorganges wird die Steuerung durch den Handhebel
12 um die Hälfte des Gesamtweges nach links gedreht (Bild 3b). Hierdurch wird die
Verbindung zwischen Kammer v und dem Auspuff unterbrochen und die Kammer v statt
dessen mit dem Lufteinlaß verbunden. Die Verbindung zwischen Einlaß und Kammer r
bleibt jedoch aufrechterhalten. Infolgedessen wird sich der Kolben 6 nach links
bewegen, wobei er das Öl aus der Kammer C über das offenstehende Absperrventil F,
das durch den Flüssigkeitssteuerschieber io und die Grundplatte S gebildet wird,
in die Kammer B drückt und von da in die Kammer A. Hier bewirkt das Öl, daß die
Spannbacke 3 nach rechts geht, und zwar um einen Betrag, der nur etwas kleiner ist
als der Hub des Kolbens 6 (entsprechend dem etwas größeren Ouerschnitt des Hohlkolbens
q.). Diese Be-. . wegung erfolgt aber mit einer Kraft, die nur der Größe des Luftdruckes
und der Kolbenfläche von q. entspricht. Sobald die Spannbacke am Werkstück anliegt,
wird durch Weiterdrehen des Hebels 12 nach links die zweiteSpannstufe eingeschaltet.
In der Steuerung ergibt sich das Bild 3c. Die Verbindung zwischen der Kammer r und
dem Lufteinlaß wird unterbrochen, dafür ist r jetzt mit dem Auspuff verbunden, und
die Preßluft entleert sich daraus. Die Kammer v bleibt mit dem Lufteinlaß verbunden.
Der Kolben 7 steht also jetzt nur von der linken Seite her unter Druck und bewegt
sich nach rechts, wobei er mit seinem Stempel, der durch eine Packung gegen den
Flüssigkeitsraum abgedichtet ist, in diesen hineinstößt und entsprechend dem Durchmesserverhältnis
zwischen dem Kolben; und seinemStempel eineDruckerhöhung im Flüssigkeitsraum bewirkt.
Aus Bild 3c -ist zu erkennen, daß gleichzeitig das Ventil F geschlossen worden ist,
indem ein Ansatz des Luftsteuerschiebers den Flüssigkeitssteuerschieber io mitgenommen
hat (in der Ausführung Bild i erfolgt diese Mitnahme durch eine Zwischenwelle).
Dadurch wird verhindert, daß der in der Kammer A erzeugte Hochdruck, der sich auch
nach der Kammer B fortpflanzt, nach der Kammer C übertreten kann, weil dort der
Kolben 6 dem Hochdruck keinen Widerstand entgegensetzen könnte.
-
Nach Beendigung des Spannvorganges wird der Hebel i2 in umgekehrter
Richtung zurückbewegt. Auf der ersten Hälfte des Hubes wird jedoch zunächst nur
derLuftsteuerschieber bewegt, und es ergibt sich dann das Bild 3 d, wobei das Flüssigkeitsventil
F noch geschlossen bleibt, während dieLuftkamrnerr wieder mit Preßluft gefüllt wird.
Hierdurch wird erreicht, daß zunächst der Hochdruck im Flüssigkeitsraum aufhört,
weil der Kolben 7 nunmehr wieder auf beiden Seiten gleichmäßig unter Druck steht,
so daß er unter dem vorher erzeugten hohen Druck ausweicht. Das Absperrventil F
kann nach Fortfall des hohen Druckes leichter geöffnet werden, und der Übergang
von der Stellung 3d in die Ausgangsstellung 3a erfordert nur geringe Kraft am Hebel
12. In der Stellung 3a wird der Kolben 6 entlastet, und die Feder i i ist in der
Lage, die Backe 3 in die Ausgangsstellung zurückzuschieben, wobei die Flüssigkeit
aus dem Raum A über B und das Ventil F in den Raum C zurückgeht und
den Kolben 6 vor sich herschiebt.
-
Beim Spannen kann die Bewegung der Backe 3 an beliebiger Stelle -des
Hubes dusch das Werkstück unterbrochen werden. Die Erzeugung des Hochdruckes ist
von der Stellung der Backe unabhängig.