DE1248431B - Vorrichtung zum Einstellen der Spannkraft eines durch Druckmittel betaetigten Spannfutters - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 23 b

Deutsche KL: 49 a-27/04

Nummer: 1248431

Aktenzeichen: P 302061 b/49 a

Anmeldetag: 20. September 1962

Auslegetag: 24. August 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der Spannkraft eines durch Druckmittel betätigten Spannfutters mit einem doppeltwirkenden Spannzylinder, dessen Spannseite nacheinander mit einem hohen Druck zum Schruppen und anschließend mit einem niederen Druck zum Schlichten beaufschlagbar ist, wobei beim Übergang vom hohen auf den niederen Druck die Löseseite unter Druck gesetzt wird.

Der Druck auf der Löseseite des Spannzylinders ist erforderlich, weil die Elastizität des eingespannten Werkstücks, besonders bei einem Spannfutter mit selbsthemmendem Getriebe nicht ausreicht, um die erforderliche Rückstellung der Spannbacken zu bewirken. Bei einer bekannten Einrichtung der genannten Bauart wird der Druck auf der Löseseite von einer gegen den Spannkolben wirkenden Feder erzeugt. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß der Rückstellweg der Spannbacken nicht genau genug begrenzt werden kann, da der Spannkolben insbesondere wegen der vom Durchmesser des jeweils eingespannten Werkstücks abhängigen Vorspannung der Rückstellfeder nach jedem Umschalten vom hohen auf den niedrigen hydraulischen Druck in einer etwas anderen Stellung stehenbleibt, so daß die unterschiedlichen Werkstücke beim Schlichten verschieden fest eingespannt sind und infolgedessen nach dem Bearbeiten und Ausspannen noch unrund sein können.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist bereits vorge-

schlagen worden, den Übergang von der starken auf 2

die schwächere Einspannung dadurch zu bewirken.

daß man den beim Schruppen auf der Spannseite umfaßt zwei durch eine Zuflußleitung und eine Abdes doppeltwirkenden Kolbens angewandten hohen flußleitung miteinander verbundene Elektromagnet-Druck vorübergehend auf die Löseseite des Kolbens 35 ventile, von denen das eine wahlweise die Zuflußeinwirken läßt und die Spannseite mit einem zunächst leitung mit einer Hochdruckquelle und die Abflußdrucklosen Hilfszylinder verbindet. Damit soll er- leitung mit einer Entlastungsleitung verbindet (F ig. 1) reicht werden, daß der Spannkolben sich gerade so oder die Zuflußleitung mit einer Niederdruckquelle weit verschiebt, daß die Einspannkraft auf den verbindet und die Abflußleitung versperrt und von schwächeren, zum Schlichten nötigen Wert absinkt. 40 denen das andere wahlweise die Spannseite des Spann-Erfindungsgemäß ist der angegebene Nachteil bei Zylinders mit einer Zuflußleitung und die Löseseite einer Vorrichtung der eingangs genannten Art auf des Spannzylinders mit einer Entlastungsleitung odei eine andere Weise, und zwar dadurch beseitigt, daß die Spannseite über eine Drosselstelle mit einer Entbeim Übergang vom hohen auf den niederen Spann- lastungsleitung verbindet. Gemäß einer Weiterbildnick die Löseseite des Spannzylinders mittels eines 45 dung dieser Ausführungsform hat die Abflußleitung Ventils über Druckmittelleitungen mit einer Quelle zwischen den Elektromagnetventilen eine Abzweifür das unter niederem Druck stehende Druckmittel gung, die über ein regelbares Drosselventil in die verbindbar ist und die Spannseite des Spannzylinders Entlastungsleitung führt. Die Drosselstelle kann aber beim Bestehen dieser Verbindung während einer ein- auch durch gesteuerte Lecks eines drehbaren Verstellbar begrenzten Zeit über eine Drosselstelle mit 50 tellers gebildet sein, der die Verbindung des zweiten einer Entlastungsleitung verbindbar ist. Elektromagnetventils mit dem Spannzylinder her-

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung stellt.

709 638/294

Vorrichtung zum Einstellen der Spannkraft eines durch Druckmittel betätigten Spannfutters

Anmelder:

La Precision Industrielle S. A., Rueil Malmaison, Seine-et-Oise (Frankreich)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dr. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Jean Marie Garnet,

Bougival, Seine-et-Oise (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 26. September 1961 (874213)

3 4

Um die Handhabung der erfindungsgemäßen Vor- einem Block 24 gebildet, in dem ein Nadelventilrichtung zu erleichtern, ist es schließlich zweckmäßig, körper 25 eingeschraubt ist, dessen konisches Ende drei elektrische Steuertasten vorzusehen, von denen 25 a (das, wie abgebildet, mit spiralförmigen Rillen eine als Spanntaste bei Betätigung das zweite Elek- versehen sein kann) einen engen Abflußdurchlaß in tromagnetventil spannungslos macht, die zweite als 5 dem Basiskanal 24 a des Körpers 24 ausspart. Wenn Lösetaste bei Betätigung das gleiche Ventil unter das Druckmittel Preßluft ist, kann die Regeleinrich-Spannung setzt und die dritte als Umschalttaste bei tung auch anders gestaltet sein, z. B. als Filter-Betätigung das erste Elektromagnetventil dauernd kissen.

unter Spannung setzt und dem zweiten Ventil über Die Leitungen 13 und 14 münden in den öffnun-

ein Zeitrelais einen Stromimpuls von begrenzter io gen D und E des Elektromagnetventils EF₂. Damit

Dauer zuführt. sind die beiden Ventile einerseits durch die die öff-

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des nungen F und G verbindende Leitung 26 (deren AbGegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. zweigung 26 a zu der Öffnung der Regeleinrichtung R Es zeigt führt), andererseits durch die die Öffnung H des

Fig. 1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen 15 ElektromagnetventilsEV₁ mit der mittleren Eintritts-Vorrichtung in der Ventilstellung während des Öffnung K des Elektromagnetventils EV₂ verbinden-Schruppens, den Leitung 27 verbunden. Die Öffnung L von EF₂

F i g. 1 a das zum Schruppen im Spannfutter ein- führt über die Leitung 28 zu dem Vorratsbehälter 19.

gespannte Werkstück mit übertrieben dargestellter Die beiden Ventile sind einander ähnlich ausge-

Verformung, ao führt. Sie umfassen beide einen Schieber mit drei

Fig. 2 bis 4 verschiedene aufeinanderfolgende Einschnürungen (29 bzw. 30), der mittels einer Feder

Ventilstellungen beim Umschalten des Spannfutters (31 bzw. 32) nach oben vorgespannt ist und durch

vor dem Schlichten, den mit Hilfe der Wicklung (35 bzw. 36) betätigten

F i g. 3 a das Werkstück nach dem Umschalten, elektromagnetischen Tauchkolben (33 bzw. 34) nach

Fig. 4a das Werkstück nach dem Schlichten, »5 unten getrieben werden kann.

Fig. 5 die Ventilstellung für das Ausspannen des Wie dies bei einem Schieberventil, das auf der

Werkstücks. einen Seite drei Eintrittsöffnungen und auf der ande-

In Fig. 1 ist der sich drehende Teil einer Werk- ren Seite zwei Austrittsöffnungen sowie einen Schie-

zeugmaschine durch ein Spannfutter 1 mit Spann- ber mit drei Einschnürungen aufweist, bekannt ist,

zylinder 2 und seine Riemenscheibe 3 angedeutet, 30 wird die mittlere Eintrittsöffnung abwechselnd mit

wobei diese drei Organe fest miteinander verbunden den beiden Austrittsöffnungen verbunden, während

und mit zwei Wälzlagern 4 in einem Körper 5 ge- die mit der mittleren Eintrittsöffnung nicht verbun-

lagert sind, der mit dem sich drehenden, zylindrischen dene Austrittsöffnung jeweils mit der am nächsten

Teil, das er einschließt, den Verteiler des Spann- gelegenen, äußeren Eintrittsöffnung in Verbindung

Zylinders bildet. 35 tritt.

Die am Kolben 6 des Spannzylinders befestigte Fig. 1 zeigt die gesamte Vorrichtung bei der

Kolbenstange 7 weist eine Ringnut 7 a auf, in die die Grobbearbeitung des Werkstückes 10.

radial nach innen weisenden Enden von Winkel- Beide Ventile sind abgeschaltet. Das unter hohem

hebeln 8 eingreifen. Das in axialer Richtung weisende Druck stehende, aus dem Speicher 18 kommende

Ende jedes Winkelhebels nimmt einen der Spann- 40 Strömungsmittel tritt durch die Öffnung A des Elek-

backen 9, zwischen denen das Werkstück 10 gehalten tromagnetventils EV₁ ein und bei der Öffnung H aus,

ist, in radialer Richtung mit. Den Zylinderräumen 11 bei K in das Elektromagnetventil EV₂ ein, um durch

und 12 beiderseits des Kolbens 6 wird über Leitun- die Öffnung D wieder auszutreten und die Kammer

gen 13 bzw. 14 wahlweise ein Druckmittel, z. B. Öl, U zu erreichen, pie Kammer 12 entleert sich, indem

zugeführt. Die Leitungen 13,14 münden in zwischen 45 das Strömungsmittel durch E in das Elektromagnet-

dem festen und dem sich drehenden Teil des Ver- ventil EV₂ ein- und durch die Öffnung L austritt und

teilers angeordnete Umfangsnuten 15 bzw. 16, die in den Vorratsbehälter 19 gelangt,

über radiale Bohrungen mit den Zylinderräumen 11, Auf diese Weise wird durch den Kolben auf die

12 in Verbindung stehen. Stange 7 eine Zugkraft nach links ausgeübt, und

Den Leitungen 13 und 14 wird abwechselnd mit 50 die Backen 9 klemmen das Werkstück 10 stark in Hilfe der Elektromagnetventile EV₁ und EV₂ Druck- radialer Richtung nach innen,
mittel zugeführt. Durch die in die mittlere Eintritts- Im Fall von drei Backen (F i g. 1 a) wird der Teil Öffnung A des Elektromagnetventils EV₁ mündende zu einem Dreieck verformt. In diesem verformten Leitung 17 wird diesem eine unter hohem Druck Teil kann das Werkzeug hingegen Bohrungen wie stehende Flüssigkeit (doppelter Pfeil) von einem 55 10 a ausführen, die, solange das Teil gespannt ist, durch eine Pumpe P₁ unter Druck gehaltenen Druck- vollkommen zylindrisch sind, was jedoch nicht mehr Speicher 18 zugeführt, wobei die Pumpe P₁ aus dem zutrifft, sobald' der Teil nicht mehr gespannt ist.
Vorratsbehälter 19 saugt. Der Öffnung B dieses Elek- Die folgenden Figuren zeigen die Ventilstellungen tromagnetventils EV₁ wird über die Leitung 20 eine für die Bearbeitungsstufen, durch die schließlich unaus dem Akkumulator 21 kommende, unter schwa- 60 verformte Werkstücke erhalten werden können,
chem Druck stehende Flüssigkeit (einfacher Pfeil) Wie aus F i g. 2 ersichtlich, wird nach der Grobzugeleitet. Eine Pumpe P₂ speist den Akkumulator 21. bearbeitung das Elektromagnetventil EV₁ eingeschal-

Die Öffnung C des Elektromagnetventils EV₁ steht tet. Der Leitung 27 wird dann durch die Öffnung H

in Verbindung mit dem Rückflußkanal 23, der eben- das durch die Öffnung B eintretende und aus dem

falls das ablaufende Druckmittel aus der Regel- 65 Akkumulator 21 stammende, unter schwachem

einrichtung R aufnimmt. In dem dargestellten Aus- Druck stehende Strömungsmittel zugeführt. Auf

führungsbeispiel, das einer hydraulischen Vorrich- diese Weise wird der Druck in der Kammer 11 her-

tung entspricht, wird diese Regeleinrichtung von abgesetzt. Infolge der elastischen Verformungen und

Claims (5)

der Verklemmung des Futters, wirkt sich dies auf das Werkstück 10 nicht als eine Entspannung aus. Wie in F i g. 3 dargestellt, wird dann das Elektromagnetventil EV2 während sehr kurzer Zeit eingeschaltet, während das Elektromagnetventil JSF1 ebenfalls eingeschaltet bleibt. Die Leitung 27 führt der Öffnung K des Elektromagnetventils EF2 weiterhin unter schwachem Druck stehendes Strömungsmittel zu. Durch das Einschalten des Elektromagnetventils JSF2 wird jedoch die Verbindung zwischen der öffnungÄ und der Öffnung £ hergestellt, so daß der Druck jetzt in der Kammer 12 zur Wirkung kommt, während die Kammer 11 auf Grund der zwischen der öffnung D und der Öffnung G hergestellten Verbindung dazu neigt, sich zu entleeren. Da das Elektromagnetventil EF1 jedoch weiterhin eingeschaltet bleibt, wird der in diesem Ventil zwischen den Öffnungen/7 und C hergestellte Entleerungsweg abgesperrt, so daß eine Entleerung nur über die Leitung 26 a durch die Regeleinrichtung R hindurch erfolgen kann. Der Entleerungsvorgang kann durch die Regelwirkung so verlangsamt werden, daß vermieden wird, daß die Futterbacken das Werkstück 10 freigeben. In der Praxis sind drei Regelparameter verfügbar, und zwar: der Wert des schwachen Druckes des Akkumulators 21, die Einschaltdauer des Elektromagnetventils EV2 und die Regulierung des Ausflusses aus der Regeleinrichtung R. Dank der momentanen Druckumkehrung (Fi g. 3 a) nimmt der äußere Umfang 10 b des Werkstückes 10 durch das Freigeben der Backen seine kreisförmige Form wieder an, während die ursprünglich kreisförmige Bohrung 10 a jetzt verformt erscheint. Nach Ablauf der kurzen Einschaltdauer des Ventils wird das Ventil ausgeschaltet. Der dadurch entstehende Zustand gemäß Fig. 4 ist mit dem in Fig. 2 gezeigten gleich, d. h., daß ein schwacher Spanndruck in der Kammer 11 wirksam ist, während sich die Kammer 12 entleert. Die Verklemmungen und Verformungen der Backen, der Hebel 8 und der Stange 7, auf Grund deren die Verformung des Werkstückes 10 anhielt, sind verschwunden. Bei der folgenden Feinbearbeitung (Fig. 4a) wird, wie bei 10 c gezeigt, wieder eine kreisförmige Bohrung am Werkstück 10 hergestellt, während der Backendruck nicht ausreicht, dieses Werkstück zu verformen. Nach der Beendigung der Bearbeitung (F i g. 5) wird das Elektromagnetventil EV2 eingeschaltet, während das Elektromagnetventil EV1 abgeschaltet wird und in seine ursprüngliche Stellung zurückgeht. Das von dem Akkumulator 18 durch die öffnung A kommende, unter hohem Druck stehende Mittel tritt bei H des Elektromagnetventils EV1 aus und wird, da es bei K wieder eintritt, über die Öffnung E und die Leitung 14 zu der Kammer 12 geleitet. Das Werkstück wird also von dem Futter freigegeben, da die Kammer 11 entleert wird, und zwar auf Grund der direkten Verbindung zwischen F und C für die Leitung 26, die das Druckmittel über D und G aus der Kammer 11 aufnimmt. Eine bestimmte, die augenblickliche Druckumkehrung in dem Futter sicherstellende Einschaltdauer des Elektromagnetventils JSF2 kann mittels eines entsprechend verzögerten, durch Impuls erregbaren Re- 6g lais erhalten werden. Dieser Impuls kann bei automatischen Maschinen von einem Endstellungskontakt ausgehen. Bei den manuell betätigten Maschinen, wie Drehbänken, kann man die Kombination der Erregung der Elektromagnetventile zum Erhalten der gegewünschten Schaltfolgen ohne Schwierigkeit mit Hilfe von drei Druckknöpfen erreichen, wovon einer den Strom in dem Elektromagnetventil EV2 ausschaltet, um das Spannen zu bewirken, der zweite den Strom einschaltet, um das Entspannen herbeizuführen, und der dritte, während der Grob- und Feinbearbeitung betätigte Knopf die ständige Erregung des Elektromagnetventils EV1 sicherstellt und dem Elektromagnetventil EV2 einen momentanen Erregungsimpuls zuleitet. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einstellen der Spannkraft eines durch Druckmittel betätigbaren Spannfutters mit einem doppeltwirkenden Spannzylinder, dessen Spannseite nacheinander mit einem hohen Druck zum Schruppen und anschließend mit einem niederen Druck zum Schlichten beaufschlagbar ist, wobei beim Übergang vom hohen auf den niederen Druck die Löseseite unter Druck gesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang vom hohen auf den niederen Spanndruck die Löseseite (12) des Spannzylinders (2) mittels eines Ventils (EV₂) über Druckmittelleitungen (13,14,17, 20, 26, 27) mit einer Quelle (21) für das unter niederem Druck stehende Druckmittel verbindbar ist und die Spannseite (11) des Spannzylinders beim Bestehen dieser Verbindung während einer einstellbar begrenzten Zeit über eine Drosselstelle (R) mit einer Entlastungsleitung (23) verbindbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei durch eine Zuflußleitung (27) und eine Abflußleitung (26) miteinander verbundene Elektromagnetventile (EV₁, EV₂), von denen das eine (EV₁) wahlweise die Zuflußleitung mit einer Hochdruckquelle (18) und die Abflußleitung mit einer Entlastungsleitung verbindet oder die Zuflußleitung mit einer Niederdruckquelle (21) verbindet und die Abflußleitung versperrt und von denen das andere (EV₂) wahlweise die Spannseite (11) des Spannzylinders (2) mit einer Zuflußleitung und die Löseseite (12) des Spannzylinders mit einer Entlastungsleitung (28) oder die Spannseite über eine Drosselstelle (R) mit einer Entlastungsleitung verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (26) zwischen den beiden Elektromagnetventilen (EV₁, EV₂) eine Abzweigung (26a) hat, die über ein regelbares Drosselventil (R) in die Entlastungsleitung (23) führt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle durch gesteuerte Lecks eines drehbaren Verteilers (5, 15 und 16) gebildet ist, der die Verbindung des zweiten Elektromagnetventils (£F₂) mit dem Spannzylinder (2) herstellt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch drei elektrische Steuertasten, von denen eine als Spanntaste bei Betätigung das zweite Elektromagnetventil (EV₉) spannungslos macht, von denen die zweite als Lösetaste bei Betätigung das gleiche Ventil unter