DE10317344A1

DE10317344A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schnellspannzylinders

Info

Publication number: DE10317344A1
Application number: DE10317344A
Authority: DE
Inventors: Emil Stark
Original assignee: SSA SYSTEM SPANN AG ZUERICH; SSA SYSTEM-SPANN AG
Current assignee: Andreas Maier GmbH and Co KG
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-04

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Schnellspannzylinders, bestehend aus Gehäuse, Klemmeinheit für die klemmende Aufnahme des Einzugsnippels und Deckel mit einer Ausnehmung für den Einzugsnippel, wobei
- in einem Verfahrensschritt von einem Rohr ein zylinderförmiger Abschnitt abgetrennt und an verschiedenen Stellen bearbeitet wird,
- in einem anderen Verfahrensschritt ein Deckel vorgefertigt, gehärtet und fertig bearbeitet wird,
- in einem weiteren Verfahrensschritt in das Rohrgehäuse die Funktionsteile des Schnellspannzylinders eingesetzt werden und
- im nächsten Verfahrensschritt der Deckel mit dem Rohrgehäuse verschraubt wird, und nach dem Verfahren hergestellter Schnellspannzylinder.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schnellspannzylinders und einen nach dem Verfahren hergestellten Schnellspannzylinder nach dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.

Mit der auf den gleichen Erfinder zurückgehenden DE 296 15 613 U1 ist ein Schnellspannzylinder bekannt geworden, der ein nach oben offenes Gehäuse für die Aufnahme der Tellerfedern aufweist und der einen auf das Gehäuse aufsetzbaren Deckel voraussetzt. Der Deckel hat eine mittige Ausnehmung, in welcher abgedichtet und bündig der Kolben für die klemmende Aufnahme des Einzugsnippels verschiebbar angeordnet ist.

Das Gehäuse war werkstoffeinstückig mit einem Boden verbunden und wurde – wie beschrieben – durch einen nachträglich aufsetzbaren Deckel von oben her verschlossen.

Nachteilig war die aufwändige Herstellung eines derartigen Schnellspannzylinders, weil praktisch das gesamte Gehäuse ausgehöhlt werden musste, wodurch außerordentlich viel Spanabfälle mit entsprechend hohen Zerspanzeiten anfielen.

Zur Verbesserung der genannten DE 296 15 613 U1 wurde in der DE 198 34 040 C2 vorgeschlagen, dass man das Gehäuse werkstoffeinstückig mit dem Deckel ausbildet und den gesamten Schnellspannzylinder daher von unten her montieren kann, weil der Boden nun herausnehmbar ausgebildet ist.

Nachteilig war hier jedoch auch, dass hohe Zerspanzeiten anfallen, weil die gesamte Herstellung des Schnellspannzylinders von der offenen Bodenseite her erfolgen musste und der gesamte Innenraum ausgehöhlt werden musste.

Nach der Herstellung eines derartigen Schnellspannzylinders war es erforderlich, die gesamte Einheit zu härten. Beim Härten geschah allerdings, dass wegen des innen ausgehöhlten Gehäuses der Deckel sich ballig verformte, weil eine unsymmetrische Zerspanung aufgrund der unsymmetrischen Anbringung von Öl- und Lufteinlassbohrungen vorlag. Daher kam es zu unerwünschten Verformungen des Gehäuses nach dem Härtevorgang (Härteverzug), was eine aufwändige Nachbearbeitung in Form von nachträglichem Schleifen erforderte.

Bei der Herstellung des Gehäuses des Schnellspannzylinders mussten daher schon bestimmte Maße im Übermaß vorgesehen werden, die dann im letzten Schleifvorgang schließlich durch Abschleifen entfernt wurde.

Weiterer Nachteil bestand darin, dass wegen des unsymmetrischen, topfförmigen Gehäuses auch bereits deshalb ein Härteverzug geschah, denn der Deckel als Stützkörper hatte eine andere Verzugseigenschaft als vergleichsweise die topfförmigen Seitenwände des Gehäuses, wobei der nach unten offene Topf sich im Deckelbereich aufwölbte und im Bodenbereich zusammenzog.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schnellspannzylinders sowie ein nach dem Verfahren hergestellter Schnellspannzylinder so weiterzubilden, dass mit wesentlich geringerem Aufwand, geringeren Zerspanzeiten und höherer Genauigkeit ein Schnellspannzylinder hergestellt werden kann.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das Verfahren durch den Anspruch 1 und der Schnellspannzylinder durch den Anspruch 14 gekennzeichnet.

Wichtig dabei ist, dass für die Herstellung des Gehäuses des Schnellspannzylinders von einem Rohr ein zylinderförmiger Abschnitt abgetrennt wird, der in einem Backenfutter aufgenommen wird und bedarfsweise an verschiedenen Stellen bearbeitet wird.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein vom Rohrgehäuse getrennter Deckel mit eigenen Bearbeitungswerkzeugen fertig bearbeitet, und im nächsten Verfahrensschritt werden in das nach oben geöffnete Rohrgehäuse von der Deckelseite her die Funktionsteile des Schnellspannzylinders eingesetzt, im nächsten Verfahrensschritt wird der Deckel mit dem Rohrgehäuse verschraubt und bedarfsweise ein Deckel von der Unterseite in das Rohrgehäuse hineingedreht.

Mit der gegebenen technischen Lehre wird ein vollständig neues Verfahren beschrieben, welches den herkömmlichen Verfahren weit überlegen ist. Der Kern des Verfahrens liegt darin, dass man nun ein zylinderförmiges Rohrgehäuse herstellt, welches sehr einfach zu bearbeiten ist. Es kann ein beliebiges, relativ weiches Material verwendet werden, welches gut drehend bearbeitet werden kann, weil es im Wesentlichen bei der später geforderten Genauigkeit des Schnellspannzylinders nicht auf die Art und Material des Rohrgehäuses darauf ankommt, sondern auf die Art und Genauigkeit sowie die Materialwahl des Deckels.

Wenn man nun erfindungsgemäß das Rohrgehäuse und den Deckel getrennt bearbeitet und die beiden Teile erst am Schluss zusammenführt, hat man den Vorteil, dass das zylinderförmige Rohrgehäuse sehr einfach drehend bearbeitet werden kann. Es fallen hierbei sehr geringe Zerspanungszeiten an, weil es nicht mehr der kompletten Aushöhlung eines topfförmigen Gehäuses bedarf, sondern lediglich ein zylindrisches, rohrförmiges Teil an einer Drehmaschine entsprechend mit Bearbeitungswerkzeugen bearbeitet wird. Es genügt hierbei, ein Rohr zu verwenden, welches höchstens eine Materialzugabe von 1 mm hat, weil die entsprechende spanende Bearbeitung nur im Bereich von 1 mm Tiefe des Materials erfolgt.

Die Herstellungszeit eines derartigen zylindrischen Rohrgehäuses im Vergleich zu dem vorher genannten Topfgehäuse ist etwa nur noch 15% der Zeit, wie sie früher für die Bearbeitung eines topfförmigen Gehäuses aufgewendet werden musste.

Weiterer Vorteil ist – wie schon ausgeführt – dass für das Rohrgehäuse ein billiges und einfach zu bearbeitendes Material verwendet werden kann, weil die Standzeit des Schnellspannzylinders und die Verschleißfestigkeit durch die Art der Bearbeitung und die Materialwahl des Deckels bestimmt wird.

Besonderer Vorteil hierbei ist, dass der Deckel aus einem härtbaren Material gewählt wird, der sehr einfach über eine drehende Bearbeitung bearbeitet werden kann. Auch bei der Bearbeitung des Deckels fallen deshalb nur geringe Zerspanungszeiten an, und auch hier muss nur ein geringes Schleif-Übermaß vorgesehen werden.

Nach der entsprechenden, hochgenau drehenden Bearbeitung des Deckels wird dieser gehärtet, wobei ein wesentlich geringerer Härteverzug in Kauf genommen werden muss. Der Deckel an sich ist ein wesentlich kleineres Teil, welches eine ideale Form zum Härten hat, weil es gleichstarke Materialwandungen aufweist, die nur wenig zum Verzug neigen.

Daher ist auch die nachträgliche Schleifbearbeitung dieses Deckels auf ein Minimum herabgesetzt.

Es kann überhaupt auf ein Schleifen verzichtet werden; statt des Schleifens kann auch ein Hartdrehen erfolgen, wodurch die aufwändige Schleifbearbeitung überhaupt entfällt.

Weil es sich bei dem Deckel um ein einmalig zu bearbeitendes Drehteil handelt, kann man auf der Drehmaschine dieses Teil in einem einzigen Arbeitsgang mit verschiedenen Bearbeitungswerkzeugen und zugeordneten Bearbeitungsstählen gleichzeitig bearbeiten, wodurch eine kurze Bearbeitungszeit entsteht.

Weiterer Vorteil ist, dass nur eine einzige Aufspannung des Deckels erforderlich ist, d. h. ein Umspannen des Deckels mit entsprechender Maßungenauigkeit (Taumeln beim Umspannen) entfällt.

Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist also, dass man bezüglich der Wahl des Materials für das zylindrische Rohrgehäuse und für den hochgenau zu bearbeitenden Deckel freie Materialwahl hat. Dies war beim Stand der Technik nicht möglich, weil dort der Deckel und das Gehäuse aus dem gleichen Material bestanden und werkstoffeinstückig miteinander verbunden wurden.

Verdienst der Erfindung ist, erkannt zu haben, dass die Genauigkeit und die Verschleißarmut des Schnellspannzylinders nur von dem Material des Deckels abhängt und dass deshalb nur der Deckel hochgenau bearbeitet werden muss, während die Bearbeitung des Rohrgehäuses wesentlich ungenauer sein kann.

Wegen dieser unterschiedlichen Materialwahlen ergibt sich auch der Vorteil, dass der Schnellspannzylinder insgesamt in seinem Herstellungspreis wesentlich günstiger wird, weil nur noch ein hochwertiger Deckel mit einem etwa minderwertigen Rohrgehäuse kombiniert werden muss.

Weil der Deckel aus dem hochwertigen Material später nicht mehr geschliffen werden muss, sondern nur noch im Hartdrehverfahren überarbeitet werden muss, ergeben sich deshalb auch wesentlich geringere Herstellungskosten bei höherer Genauigkeit.

Die Montage des Schnellspannzylinders ist durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch wesentlich vereinfacht, weil in das nach oben offene Rohrgehäuse erfindungsgemäß die Funktionsteile des Schnellspannzylinders eingesetzt werden, wobei auch der untere Boden vollkommen entfallen kann. Statt eines Bodens wird bevorzugt ein Einsteckmodul eingesetzt, welches das Federpaket zwischen zwei Halteplatten einspannt. Dieses Einsteckmodul wird an der Innenwand des Rohrgehäuses mit entsprechenden Sperrkugeln verankert. Es kann also ein Boden vollständig entfallen.

Lediglich für den Fall, dass ein Ausblasgehäuse verwendet wird, wird noch ein Boden hinzugefügt, so dass im Zwischenraum zwischen dem Einsteckmodul und dem nachträglich angebrachten Boden die über den Lufteinlass eingebrachte Pressluft in den Innenraum des Schnellspannzylinders einströmt und verschiedenen Ausblasstellen zugeführt wird.

Weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass nun nicht mehr der Öleinlass im Bodenbereich erfolgt (nachdem ein Boden ohnedies in der Hauptversion entfällt) und das Öl etwa in dem Mittenbereich des Spannzylinders in Höhe der Sperrkugeln eingebracht wird, so dass ein nachträglicher Verzug des Rohrgehäuses durch Einbringung des Drucköls nicht mehr in Kauf genommen werden muss.

Weil das Drucköl im Zwischenraum zwischen dem Kolben und dem rohrförmigen Gehäuse eingebracht wird, wird das Gehäuse lediglich auf Streckung beansprucht und nicht mehr auf Durchbiegung, was mit einem wesentlich geringeren Materialverzug verbunden ist.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
1 die Herstellung des Rohrgehäuses für den Schnellspannzylinder in einem ersten Verfahrensschritt;
2 das rohrförmige Gehäuse in dem zweiten Verfahrensschritt;
3 das rohrförmige Gehäuse in dem dritten Verfahrensschritt;
4 die Bearbeitung des Deckels;
5 schematisiert das Zusammenführen von Rohrgehäuse und Deckel;
6 ein Schnitt durch den Schnellspannzylinder nach der Erfindung;
7 die Draufsicht auf den Schnellspannzylinder nach 6 bei entnommenem Einzugsnippel;
8 eine Einzelheit aus 6, nämlich ein Einsteckmodul;
9 Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit der Herstellung des Rohrgehäuses für den Schnellspannzylinder in einem ersten Verfahrensschritt;
10 das rohrförmige Gehäuse gemäß 9 in dem zweiten Verfahrensschritt;
11 das rohrförmige Gehäuse gemäß 9 in dem dritten Verfahrensschritt;
12 ein Schnitt durch den Schnellspannzylinder in der zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
13 die Draufsicht auf den Schnellspannzylinder nach 12 bei entnommenem Einzugsnippel;
14 Eine dritte Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung eines Rohrgehäuses für ein Adapterteil eines basisseitigen Spannsystems in einem ersten Verfahrensschritt;
15 das rohrförmige Gehäuse gemäß 14 in dem zweiten Verfahrensschritt;
16 das rohrförmige Gehäuse gemäß 14 in dem dritten Verfahrensschritt;
17 das rohrförmige Gehäuse gemäß 14 in dem vierten Verfahrensschritt;
18 ein Schnitt durch den Zusammenbau eines basisseitigen Spannsystems mit dem darauf befestigten Adapterteil.
In 1 ist dargestellt, dass von einem beliebigen Metallrohr, z. B. aus einem kostengünstigen Stahl (St 32), ein Stück abgesägt wurde, das das zylinderförmige Rohrgehäuse 1 darstellt. Dieses Rohrgehäuse 1 bildet einen Außenmantel 2, einen Innenmantel 3 sowie zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten 4, 5.
Das Backenfutter 6 wird beispielsweise in Pfeilrichtung 66 drehend angetrieben und in axialer Richtung wird ein Bearbeitungswerkzeug 8 zugeführt, welches einen Stahlhalter 9 aufweist, an dessen Außenumfang eine Reihe von Bearbeitungsstählen 10–13 angeordnet sind.
Mit dem Bearbeitungsstahl 10 wird zunächst die untere Stirnseite 4 des Rohrgehäuses 1 geschruppt.
Mit einem auf gleicher Ebene arbeitenden Bearbeitungsstahl 11 wird diese Stirnseite 4 nachfolgend geschlichtet.
Mit den beiden Bearbeitungsstählen 12 wird der Außenmantel 2 geschruppt und geschlichtet.
Mit dem Bearbeitungsstahl 13 wird im Außenmantel 2 eine Sicherungsringnut 14 eingearbeitet.
Im nächsten Bearbeitungsschritt nach 2 wird zunächst in die offene Ausnehmung des Rohrgehäuses 1 ein weiteres Backenfutter 17 mit seinen Außenbacken 18 aufgefahren, welche das Rohrgehäuse 1 an dem Außenmantel 2 umgreift, wobei dieses Backenfutter 17 in Pfeilrichtung 15 dem Rohrgehäuse 1 zugeführt wird.
Um die Maßhaltigkeit beim Übergreifen vom Backenfutter 6 auf das Backenfutter 17 zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass die Außenbacken 18 des Backenfutters 17 einen radial nach innen gerichteten Bördelring 19 ausbilden, der in die zuvor angebrachte Sicherungsringnut 14 eingreift.
Damit ist ein Längenanschlag für die weitere Bearbeitung des Rohrgehäuses 1 gegeben.
Die weitere Bearbeitung erfolgt im Sinne der 3, wo erkennbar ist, dass mit einem Bearbeitungswerkzeug 20 nun wiederum verschiedene Bearbeitungsstähle 21–25 zugeführt werden.
Mit dem Bearbeitungsstahl 25 wird die obere Stirnseite 5 des Rohrgehäuses 1 geschlichtet. Mit den Bearbeitungsstählen 21 wird die Stirnseite 4 geschruppt und geschlichtet.
Damit ist die Mantellinie des Rohrgehäuses 1 einwandfrei definiert.
Weil die beiden einander entgegengesetzt gerichteten Bearbeitungsstähle 25 und 21 auf dem gleichen Bearbeitungswerkzeug 20 angeordnet sind, ergibt sich auch hierdurch die höchstmögliche Genauigkeit, weil ein Verzug durch die Hinzuführung getrennter Bearbeitungswerkzeuge nicht mehr stattfindet.
Es ist auch keine Umkehrung mehr notwendig, weil das jetzt so im Backenfutter 17 eingespannte Rohrgehäuse in dieser Stellung endgültig bearbeitet wird.
Mit dem Bearbeitungsstahl 23 wird die Innenkontur des Innenmantels 3 geschruppt und mit dem Bearbeitungsstahl 22 wird die Innenkontur des Innenmantels 3 geschlichtet.
Mit dem Bearbeitungsstahl 24 wurde die Außenkontur der oberen Stirnseite 5 geschruppt.
Mit dem Bearbeitungsstahl 23 werden übrigens zwei ineinander einfließende Einstiche angebracht, nämlich ein Kugeleinstich 34 mit relativ geringem Radius und einen daran sich anschließenden, radial sich erweiternden weiteren Einstich 35 für die Luftführung. Dieser wird auch als Lufteinstich 35 bezeichnet.
Mit dem Bohrer 26 wird die Blasbohrung 27 für die Blasluft axial in das Rohrgehäuse 1 eingebracht und die Kernlochbohrungen für die späteren Gewindebohrungen 29 für die Befestigung des Deckels mittels Gewindeschrauben.
Mit dem Gewindebohrer 28 werden die zugeordneten Gewinde in die Kernlochbohrungen zwecks Herstellung der Gewindebohrung 29 eingebracht.
Mit dem Kernbohrer 30 wird die Kernlochbohrung für den Ölanschluss 49 gefertigt und die Bohrung für den Lufteinlass 48.
Mit dem Bohrer wird die Ölverbindungsbohrung 33 angefertigt und mit dem Gewindebohrer 31 werden die Gewinde für den Lufteinlass und den Ölanschluss 48, 49 gefertigt.
Die 3 zeigt, dass das komplette Rohrgehäuse des Schnellspannzylinders in einer einzigen Aufspannung mit allen Bearbeitungsschritten fertig bearbeitet wird, ohne dass ein Umspannen mit einem entsprechenden Umspannfehler erforderlich ist.
Alle entsprechenden Konturen der Flächen 2, 5 sind hochpräzise gefertigt, wobei es insbesondere auf die Parallelität der zueinander parallelen Stirnseiten 4,5 ankommt.
Die 4 zeigt bereits schon die letzten Bearbeitungsschritte zur getrennten Herstellung des Deckels 40. Dieser ist bereits schon vorgedreht, gebohrt und gehärtet. Er wird nun in ein Backenfutter 36 eingespannt, dessen Außenbacken 37 den Deckel 40 spannend aufnehmen. Hierzu weisen die Außenbacken 37 einen in axialer Richtung weisenden Ringgreifer 38 auf, der in eine zugeordnete, umlaufende Nut 67 an der Deckelseite des Deckels eingreift.
Wichtig ist, dass die Deckelseite (das ist die Oberfläche) absolut planparallel ist und eine Anschlagfläche 39 für die Anlage der Außenbacken 37 des Backenfutters 36 bildet.
Es ergibt sich eine radial äußere Auflagefläche 68, die hochgenau bearbeitet wird und auf der später die Werkstückpalette aufliegt, während die sich radial einwärts anschließende Anschlagfläche 39 gegenüber der Auflagefläche 68 axial zurückversetzt ist und damit freigestellt ist für die Auflage der Werkstückpalette, und radial einwärts der Anschlagfläche 39 ist eine weitere Auflagefläche ausgebildet, die wiederum der Auflage für die Werkstückpalette dient.
Diese Fläche wird als innere Auflagefläche 69 bezeichnet.
Die hochgenau aufzulegende Werkstückpalette liegt also nur auf den voneinander beabstandet angeordneten Auflageflächen 68, 69 auf, während die Anschlagfläche 39 für die Außenbacken 37 axial zurückversetzt ist.
Die 4 zeigt, dass mit einer einzigen Aufspannung nun der Deckel fertig bearbeitet werden kann.
Es sind eine Reihe von Bearbeitungswerkzeugen 41, 42, 43, 44 vorhanden, die an ihren freien Enden entsprechende Bearbeitungsstähle für das nun erfolgende Hartdrehen tragen.
Mit diesen unterschiedlichen Bearbeitungswerkzeugen 41–44 wird der Deckel 40 damit fertig bearbeitet.
Als Beispiel wird angegeben, dass beispielsweise mit dem Bearbeitungswerkzeug 43 der Ringflansch 45 innen fertig bearbeitet wird und die komplette Innenkontur einschließlich der radial einwärts gerichteten Nase, welche die spätere zentrale Aufnahmeöffnung für den Einzugsnippel begrenzt.
Wichtig ist, dass die Kugelauflagefläche 70 hochverschleißfest ausgebildet ist und hochgenau bearbeitet ist.
Ferner ist wichtig, dass die Kolbenanlagefläche 71 ebenfalls hochgenau bearbeitet wird und verschleißfest ist.
Der Deckel 40 besteht im Wesentlichen aus einem scheibenförmigen Deckelflansch 46 und einem axial sich daran anschließenden Ringflansch 45. Die beiden Teile sind werkstoffeinstückig miteinander verbunden.
Durch die zentrale Mittenbohrung 47 wird später der anhand der 6 erläuterte Einzugsnippel 64 eingefahren.
Wichtig ist, dass die Endbearbeitung des Deckels 40 nach 4 in einer einzigen Aufspannung erfolgt und dass daher der Einsatz aller Bearbeitungswerkzeuge 41–44 vollkommen fehlerfrei erfolgt.
Die 5 zeigt lediglich schematisiert, dass die vorher beschriebenen und hochgenau bearbeiteten Flächen des Deckels 40 mit den zugeordneten Flächen des Rohrgehäuses 1 zusammenwirken, wenn der Deckel 40 mit dem Rohrgehäuse 1 zusammengeführt wird.
Weil die Mantelflächen des Rohrgehäuses 1 hochgenau bearbeitet wurden und ebenso die Mantelflächen des Deckels 40, können die beiden Teile gemäß 5 ohne Mantellinienfehler hochgenau zusammengeführt werden.
Die 6 zeigt als Beispiel den Aufbau eines Schnellspannzylinders nach dem vorgenannten Verfahren.
In dem ersten Verfahrensschritt wird in das nach oben und unten offene Rohrgehäuse 1 zunächst das Einsteckmodul 50 eingesetzt. Dies ist in 8 näher dargestellt. Das Einsteckmodul besteht aus einer unteren Federhalteplatte 53 und aus einer im Abstand hierzu angeordneten Kugelauflage 52. Die beiden Teile 52, 53 werden durch eine Schraube 54 zusammengehalten und halten zwischen sich das vorgespannte Tellerfederpaket 51.
Dieses Einsteckmodul wird nun von oben her nach 6 in das Rohrgehäuse 1 eingesteckt und legt sich auf einem Kugelkranz 72 fest, der in der vorher beschriebenen Nut 34, 35 eingelegt ist.
Es werden hierbei acht am Umfang verteilt angeordnete Kugeln für den Kugelkranz 72 bevorzugt. Auf diese Weise ist also das Steckmodul 50 gegen Herausfallen aus dem Rohrgehäuse 1 nach unten gesichert.
Es wird sonach dann der Kolben 55 von oben her in das Rohrgehäuse 1 eingesteckt und danach werden die Kugeln 56 auf die obere Kugelauflage 52 des Einsteckmoduls 50 aufgelegt und am Umfang verteilt.
Schließlich wird danach der Deckel 40 aufgelegt und mit Hilfe der Schrauben 73 festgeschraubt.
Die 6 zeigt einen Schnellspannzylinder in der Ausblasversion. Würde keine Ausblasung erwünscht werden, dann würde der Deckel 57 entfallen und der untere bodenseitige Abschluss wäre durch die Federhalteplatte 53 des Einsteckmoduls 50 gebildet.
Wird jedoch die Ausblasversion hergestellt, dann wird der Deckel 57 mit seiner zentralen Gewindebohrung auf den Gewindeschaft der Schraube 54 aufgeschraubt und solange eingedreht, bis er an den Kugeln des Kugelkranzes 72 anliegt.
Es ergibt sich dann zwischen der Federhalteplatte 53 und der Innenseite des Deckels 57 ein Spalt, durch den die Luft fließt, wenn diese über den Luftanschluss 62 in den Innenraum des Schnellspannzylinders eingeblasen wird.
Diese Luft wird durch verschiedene Kanäle und Querbohrungen den verschiedenen Ausblasstellen zugeführt.
Das gesamte Rohrgehäuse 1 des Schnellspannzylinders wird mit Hilfe von Befestigungsschrauben 58 und einer Ringpratze 59 auf einem Maschinentisch festgeschraubt. Hierzu wird ein Sicherungsring 60 verwendet.
Selbstverständlich kann statt der Ringpratze 59 auch eine Befestigung an einem Bearbeitungsturm oder dergleichen erfolgen.
Ebenso ist das Einlassen des Schnellspannzylinders in eine zugeordnete Aufnahme im Maschinentisch möglich.
In die zentrale Ausnehmung 61, die nach 7 dargestellt ist, wird dann der Einzugsnippel 64 eingefahren, der in nicht näher dargestellter Weise an der Unterseite einer Werkstückpalette befestigt ist.
Über den Ölanschluss 63 wird das Drucköl eingeführt, um den Kolben 55 nach unten zu fahren und die Kugeln 56 außer Eingriff mit dem Einzugsnippel 64 zu bringen.
Der am Einsteckmodul 50 dargestellte O-Ring 65 dichtet die Innenseite des Kolbens 55 in Richtung auf den Innenraum des Schnellspannzylinders ab und in Richtung auf die zentrale Ausnehmung 61.
Der erfindungsgemäße Schnellspannzylinder ist also dadurch gekennzeichnet, dass er ein rohrförmiges Gehäuse aufweist und getrennt davon einen Deckel, der über beliebige lösbare Verbindungsmittel mit dem zentralen Rohrgehäuse 1 verbindbar ist.
Statt der dargestellten Schrauben 73 zur Befestigung des Deckels 40 können selbstverständlich auch andere Befestigungsmittel zur Befestigung an dem Rohrgehäuse 1 verwendet werden.
Ferner ist wesentlich, dass wegen der Abdichtung der zentralen Ausnehmung 61 gegenüber dem Drucköl die zentrale Ausnehmung zur Bodenseite hin vollkommen freigehalten werden kann, so dass entweder vollständig auf einen Boden verzichtet wird oder – falls eine Ausblasversion verwendet wird – es muss lediglich ein Boden 57 von unten her in die offene Ausnehmung des Rohrgehäuses 1 eingeschraubt werden.
Der Boden selbst nimmt an der Lastübertragung nicht mehr teil.
In den 9 bis 13 ist eine vorteilhafte Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei dem alle Bearbeitungsschritte am Rohrgehäuse 1 ohne Umspannen oder Spindelwechsel durchgeführt werden können. Die Befestigungspratzen sind materialeinstückig mit dem Rohrgehäuse 1 ausgebildet. Von einem Metallrohr mit entsprechend großer Wandstärke, z. B. aus einem kostengünstigen Stahl (St 32), wird ein Stück abgesägt, das das zylinderförmige Rohrgehäuse 1 darstellt. Dieses Rohrgehäuse 1 bildet einen Außenmantel 2, einen Innenmantel 3 sowie zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten 4, 5.
Das Rohrgehäuse wird in ein Backenfutter 17 mit Außenbacken 18 eingespannt, wobei das Backenfutter in Pfeilrichtung 66 drehend angetrieben wird.
Wie 10 zeigt, wird in axialer Richtung ein Bearbeitungswerkzeug 8 zugeführt, welches einen Stahlhalter 9 aufweist, an dessen Außenumfang eine Reihe von Bearbeitungsstählen 10–13 angeordnet sind.
Mit den Bearbeitungsstählen 11 und 13 wird zunächst die untere Stirnseite 4 des Rohrgehäuses 1 bearbeitet, wobei eine Stufe 74 herausgearbeitet wird, welche später als Befestigungspratze bzw. Befestigungsflansch dient. Mit dem Bearbeitungsstahl 12 wird der Innenmantel 3 bearbeitet. Mit dem Bearbeitungsstahl 10 werden zwei ineinander einfließende Einstiche angebracht, nämlich ein Kugeleinstich 34 mit relativ geringem Radius und einen daran sich anschließenden, radial sich erweiternden weiteren Einstich 35 für die Luftführung. Dieser wird auch als Lufteinstich 35 bezeichnet.
Die weitere Bearbeitung erfolgt entsprechend der 11, wo erkennbar ist, dass dem Rohrgehäuse mit einem Bearbeitungswerkzeug 20 verschiedene Bearbeitungsstähle 21, 24 zugeführt werden.
Mit dem Bearbeitungsstahl 21 wird die obere Stirnseite 5 des Rohrgehäuses 1 bearbeitet.
Mit dem Bohrer 26 wird die Blasbohrung 27 für die Blasluft axial in das Rohrgehäuse 1 eingebracht und die Kernlochbohrungen für die späteren Gewindebohrungen 29 für die Befestigung des Deckels mittels Gewindeschrauben.
Mit dem Gewindebohrer 28 werden die zugeordneten Gewinde in die Kernlochbohrungen zwecks Herstellung der Gewindebohrung 29 eingebracht.
Mit dem Kernbohrer 30 wird die Kernlochbohrung für den Ölanschluss 49 gefertigt und die Bohrung für den Lufteinlass 48.
Mit dem Bohrer 32 wird die Ölverbindungsbohrung 33 angefertigt und mit dem Gewindebohrer 31 werden die Gewinde für den Lufteinlass und den Ölanschluss 48, 49 gefertigt. Mit dem Bohrer 75 werden schließlich die Bohrungen in der als Befestigungspratze dienenden Stufe 74 eingebracht.
Die 12 und 13 zeigen einen Schnitt durch den fertiggestellten Schnellspannzylinder in der zweiten Ausgestaltung der Erfindung bzw. die entsprechende Draufsicht. Es gilt hier dasselbe, wie es bereits weiter oben im Zusammenhang mit den 6 und 7 beschrieben wurde, wobei jedoch eine Befestigungspratze durch die Stufe 74 gebildet wird.
Die 14 bis 18 zeigen eine weitere Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es handelt sich um die Herstellung eines Rohrgehäuses 1 für ein Adapterteil 88 eines basisseitigen Spannsystems 89. Hierbei sind die Befestigungspratzen wiederum materialeinstückig mit dem Rohrgehäuse 1 ausgebildet. Von einem Metallrohr mit entsprechend großer Wandstärke, z. B. aus einem kostengünstigen Stahl (St 32), wird ein Stück abgesägt, das das zylinderförmige Rohrgehäuse 1 darstellt. Dieses Rohrgehäuse 1 bildet einen Außenmantel 2, einen Innenmantel 3 sowie zwei einander gegenüberliegende Stirnseiten 4, 5.
Das Rohrgehäuse wird in ein Backenfutter 17 mit Außenbacken 18 eingespannt, wobei das Backenfutter in Pfeilrichtung 66 drehend angetrieben wird.
Wie 15 zeigt, wird in axialer Richtung ein Bearbeitungswerkzeug 8 zugeführt, welches einen Stahlhalter 9 aufweist, an dessen Außenumfang ein oder mehrere Bearbeitungsstähle 10, 11 angeordnet sind.
Mit dem Bearbeitungsstahl 10 wird zunächst die untere Stirnseite 4 des Rohrgehäuses 1 bearbeitet, wobei eine Stufe 74 herausgearbeitet wird, welche später als Befestigungspratze bzw. Befestigungsflansch dient.
Mit dem Bearbeitungsstahl 11 wird der Innenmantel 3 bearbeitet.
Mit einer Reihe von weiteren Werkzeugen 76-84, wie Fräser, Bohrer, etc., werden verschiedene Bohrungen und Aussparungen etc. eingebracht, wie es im Zusammenhang mit den oben beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung erläutert wurde.
Die weitere Bearbeitung erfolgt entsprechend der 16, wobei das Rohrgehäuse 1 umgespannt, das heißt gedreht wird, so dass dessen obere Stirnseite 5 nach außen weist.
Die abschließende Bearbeitung erfolgt nun mit den Bearbeitungswerkzeugen 8 und 20 und anderen Werkzeugen, z. B. 85, entsprechend der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels.
Mit dem Bearbeitungsstahl 86 wird eine Kontur 87 zur Aufnahme und Führung der Kugeln 56 (18) gearbeitet.
18 zeigt einen Schnitt durch den Zusammenbau eines basisseitigen Spannsystems 89 mit darauf befestigtem Adapterteil 88.

1: Rohrgehäuse
2: Außenmantel
3: Innenmantel
4: Stirnseite (unten)
5: Stirnseiten (oben)
6: Backenfutter
7: Innenbacke
8: Bearbeitungswerkzeug
9: Stahlhalter
10: Bearbeitungsstahl
11
12
13
14: Sicherungsringnut
15: Pfeilrichtung
16: Pfeilrichtung
17: Backenfutter
18: Außenbacke
19: Bördelring
20: Bearbeitungswerkzeug
21: Bearbeitungsstahl
22
23: Bearbeitungsstahl
24
25
26: Bohrer
27: Blasbohrung
28: Gewindebohrer
29: Gewindebohrung
30: Kernbohrer
31: Gewindeboher
32: Bohrer
33: Ölverbindungsbohrung
34: Kugeleinstich
35: Lufteinstich
36: Backenfutter
37: Außenbacke
38: Ringgreifer
39: Anschlagfläche
40: Deckel
41: Bearbeitungswerkzeug
42
43
44
45: Ringflansch
46: Deckelflansch
47: Mittenbohrung
48: Lufteinlass
49: Ölanschluss
50: Einsteckmodul
51: Federpaket
52: Kugelauflage
53: Federhalteplatte
54: Schraube
55: Kolben
56: Kugel
57: Deckel
58: Befestigungsschraube
59: Ringpratze
60: Sicherungsring
61: zentrale Ausnehmung
62: Luftanschluss
63: Ölanschluss
64: Einzugsnippel
65: O-Ring
66: Pfeilrichtung
67: Nut
68: Auflagefläche
69
70: Kugelauflagefläche
71: Kolbenanlagefläche
72: Kugelkranz
73: Schraube
74: Stufe
75: Bohrer
76: Werkzeug
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86: Bearbeitungsstahl
87: Kontur
88: Adapterteil
89: Spannsystem

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Schnellspannzylinders, bestehend aus Gehäuse (1), Klemmeinheit für die klemmende Aufnahme des Einzugsnippels und Deckel (40) mit einer Ausnehmung (61) für und Einzugsnippel, dadurch gekennzeichnet, dass – in einem Verfahrensschritt für die Herstellung des Gehäuses des Schnellspannzylinders von einem Rohr ein zylinderförmiger Abschnitt abgetrennt und an verschiedenen Stellen bearbeitet wird, – in einem anderen Verfahrensschritt ein Deckel (40) vorgefertigt, gehärtet und fertig bearbeitet wird, – in einem weiteren Verfahrensschritt in das Rohrgehäuse (1) die Funktionsteile (50, 55, 56) des Schnellspannzylinders eingesetzt werden, und – im nächsten Verfahrensschritt der Deckel (40) mit dem Rohrgehäuse (1) verschraubt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Deckel (57) an der dem Deckel (40) gegenüberliegenden Seite an dem Rohrgehäuse (1) befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Schnellspannzylinders das Rohrgehäuse (1) und der Deckel (40) getrennt bearbeitet werden und die beiden Teile (1, 40) erst am Schluss des Herstellungsverfahrens zusammenfügt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (40), nach dem Härten über eine drehende Bearbeitung abschließend bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung des Deckels (40) nur eine einzige Aufspannung erforderlich ist, d. h. ein Umspannen des Deckels mit entsprechender Maßungenauigkeit entfällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für Gewährleistung der Maßhaltigkeit bei der Bearbeitung des Rohrgehäuses (1) beim Übergreifen von einem Backenfutter (6) auf ein weiteres Backenfutter (17) vorgesehen ist, dass die Außenbacken (18) des Backenfutters (17) einen radial nach innen gerichteten Bördelring (19) ausbilden, der in die zuvor angebrachte Sicherungsringnut (14) eingreift, wodurch ein Längenanschlag für die weitere Bearbeitung des Rohrgehäuses (1) gegeben ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Deckels (40) dieser ist bereits schon vorgedreht, gebohrt und gehärtet in ein Backenfutter (36) eingespannt wird, dessen Außenbacken (37) den Deckel (40) spannend aufnehmen, wozu die Außenbacken (37) einen in axialer Richtung weisenden Ringgreifer (38) aufweisen, der in eine zugeordnete, umlaufende Nut (67) an der Deckelseite des Deckels eingreift.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Montage des Schnellspannzylinders in das nach oben offene Rohrgehäuse (1) die Funktionsteile (50, 55, 56) des Schnellspannzylinders eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle eines Bodens (57) am Schnellspannzylinder ein Einsteckmodul (50) eingesetzt wird, welches bereits das Federpaket (51) zwischen einer Kugelauflage (52) und einer Federhalteplatte (53) einspannt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsteckmodul (50) an der Innenwand des Rohrgehäuses (1) mit entsprechenden Sperrkugeln verankert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zusammenbau des Schnellspannzylinders zuerst das Einsteckmodul (50) in das Rohrgehäuse (1) eingefügt wird, bis es sich auf einem Kugelkranz (72) fest anlegt, der in der Nut (34) eingelegt ist, so dass das Steckmodul (50) gegen Herausfallen aus dem Rohrgehäuse (1) nach unten gesichert ist, wonach dann der Kolben (55) von oben her in das Rohrgehäuse (1) eingesteckt wird und danach die Kugeln (56) auf die obere Kugelauflage (52) des Einsteckmoduls (50) aufgelegt und am Umfang verteilt werden und schließlich der Deckel (40) aufgelegt und mit Hilfe der Schrauben (73) festgeschraubt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung einer Ausblasversion des Schnellspannzylinders der Deckel (57) mit seiner zentralen Gewindebohrung auf den Gewindeschaft der Schraube (54) aufgeschraubt und solange eingedreht wird, bis er an den Kugeln des Kugelkranzes (72) anliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bearbeitung des Rohrgehäuses (1) nur eine einzige Aufspannung erforderlich ist, d. h. ein Umspannen des Rohrgehäuses mit entsprechender Maßungenauigkeit entfällt.
Schnellspannzylinder, hergestellt nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass er ein rohrförmiges Gehäuse aufweist und getrennt davon einen Deckel (40), der über beliebige lösbare Verbindungsmittel mit dem zentralen Rohrgehäuse (1) verbindbar ist.
Schnellspannzylinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsteckmodul (50) sich im Rohrgehäuse (1) auf einem Kugelkranz (72) fest anlegt, der in der Nut (34) eingelegt ist, so dass das Steckmodul (50) gegen Herausfallen aus dem Rohrgehäuse (1) nach unten gesichert ist.
Schnellspannzylinder nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsteckmodul (50) aus einer unteren Federhalteplatte (53) und aus einer im Abstand hierzu angeordneten Kugelauflage (52) besteht.
Schnellspannzylinder nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Federhalteplatte (53) und die Kugelauflage (52) durch eine Schraube (54) zusammengehalten werden und zwischen sich das vorgespannte Tellerfederpaket (51) halten.
Schnellspannzylinder nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausblasversion des Schnellspannzylinders zwischen der Federhalteplatte (53) und der Innenseite des Deckels (57) ein Spalt ausgebildet ist, durch den die Luft fließt, wenn diese über den Luftanschluss (62) in den Innenraum des Schnellspannzylinders eingeblasen wird.
Schnellspannzylinder nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Rohrgehäuse (1) des Schnellspannzylinders mit Hilfe von Befestigungsschrauben (58) und einer Ringpratze (59) auf einem Maschinentisch festgeschraubt ist.
Schnellspannzylinder nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrgehäuse (1) eine einstückig mit dieser ausgebildete, zur Befestigung dienende Stufe (74) aufweist.