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Titel: Hydraulischer Spannkeil für einen Werkzeugeinsatz
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einer Umformmaschine Beschreibung Die Erfindung betrifft einen hydraulischen
Spannkeil für einen Werkzeugeinsatz einer Umformmaschine, bei dem ein Kammerngehäuse
eine Reihe von mehreren miteinander durch Kanäle verbundenen Kammern aufweist, in
denen mit Dichtungen versehene Druckkolben verschiebbar angeordnet sind, die mit
vorderen Enden an einer Seite einer Druckplatte anliegen, deren andere Seite eine
Druckfläche bildet, wobei ein Anschluß der Kammern für eine Druckpumpeinrichtung
vorgesehen ist. Die Umformmaschine ist z.B. ein Hammer oder eine Presse; der Spannkeil
dient zur Befestigung von Gesenken bzw. Werkzeugen direkt am Stößel oder am Amboß
(Schabotte) der Umformmaschine oder an einem Einsatz, der seinerseits wieder mittels
eines hydraulischen Spannkeiles am Stößel oder am Amboß befestigt wird.
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Bei einem bekannten (DT-PS 10 09 893) Spannkeil der anfangs genannten
Art ist der Anschluß als eine innerhalb des Kammerngehäuses angeordnete Bohrung
ausgebildet, an welche die Druckpumpeinrichtung
unlXsbar anschließt,
die ebenfalls im Kammerngehäuse angeordnet ist und im wesentlichen von einem in
einen Zylinderraum mittels Schraube verschiebbaren Plunger gebildet ist. Die separate
Druckplatte ist als eine Plattenfeder ausgebildet, deren Druckfläche Ränder und
vorspringende Stege aufweist; es sind zwei Reihen von Druckkolben vorgesehen, deren
Durchmesser jeweils kleiner als die halbe Breite der Druckplatte ist. Bei diesem
bekannten Spannkeil liegt die Druckfläche der Druckplatte in vereinzelten Bereichen
an dem abstützenden Teil, z.B. dem Werkzeugeinsatz, mit erhöhtem Druck an, was zu
Beschädigungen des abstützenden Teiles führen kann und zwar insbesondere dann, wenn
mit dem Spannkeil große Spannkräfte erzeugt werden sollen.
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Derartige große Spannkräfte lassen sich aber auch mit der in das Kammerngehäuse
integrierten Druckpumpeinrichtung und den zwei Reihen von Druckkolben relativ kleinen
Durchmessers kaum erreichen.
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Die bekannte Druckplatte ist kein integriertes Bauteil des hydraulischen
Spannkeiles und muß somit gesondert eingelegt werden; sie ist eine Druckausgleichsplatte.
Die Druckübertragung erfolgt auf der einen Seite der Druckplatte punktförmig und
auf der anderen linienförmig, so daß die Spannkräfte nicht sehr hoch angesetzt werden
können. Da die Verspannung durch diese Druckplatte federnd gehalten wird und auch
die Hydraulik Federeigenschaften hat, besteht eine sehr weiche Verbindung, so daß
ein Wander + es Spannkeiles bei schlagenden Umformmaschinen, z.B. Schmiedehämmern,
eintreten kann. Die Erfindung
will diese Nachteile und andere Nachteile
vorbekannter hydraulischer Spannkeile mindern oder beheben.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Spannkeil der anfangs
genannten Art, dem an sich wackelfreier Sitz und gute Aufnahme von Druckstößen eigen
sind, derart zu schaffen, daß sich vergrößerte Spannkräfte ohne Beschädigung des
Teiles, an dem sich die Druckplatte abstützt, erreichen lassen. Der erfindungsgemäße
Spannkeil ist hierzu dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß zur lösbaren Anbringung
einer Hochdruckpumpeinrichtung geeignet sowie verschließbar ausgebildet und an einer
Stirnseite des Kammerngehäuses angeordnet ist sowie daß eine starre Druckplatte
mit planer Druckfläche und nur eine etwa mittig im Kammerngehäuse angeordnete Reihe
von Druckkolben, deren Durchmesser jeweils größer als die halbe Breite der Druckplatte
ist, vorgesehen sind.
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An dem erfindungsgemäßen Spannkeil läßt sich eine beliebige geeignete
Hochdruckpumpeinrichtung anschließen, mittels der der Spannkeil über den geöffneten
Anschluß mit Druckflüssigkeit hohen Druckes aufgepumpt wird, wonach der Anschluß
verschlossen wird und die Hochdruckpumpeinrichtung abgenommen wird. Die Druckkolben
vergrößerten Durchmessers lassen die Erzeugung vergrößerter Spannkräfte zu. Die
starre Druckplatte überträgt die vergrößerten Spannkräfte gleichmäßig verteilt auf
das abstützende Teil, so daß Beschädigungen durch stellenweise erhöhte Belastungen
vermieden sind. Da die Hochdruckpumpeinrichtung
vom Kammerngehäuse
gesondert und nur eine Reihe von Druckkolben vorgesehen ist, hat der erfindungsgemäße
Spannkeilkeine abnormal großen Abmessungen, sondern kann anstelle jedes Massivkeiles
vergleichbarer Abmessungen eingebaut werden.
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Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn der Anschluß ein
Füllventil und ein Anschlußgewinde aufweist. Ein Anschluß stutzen der Hochdruckpumpeinrichtung
wird zum Aufpumpen des Spannkeiles in das Anschlußgewinde geschraubt; das Füllventil
hindert den Austritt eingepumpter Druckflüssigkeit.
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Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn der Anschluß
an einer der beiden kurzen Stirnseiten vorgesehen ist.
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Hierbei kann die Umformmaschine sich bis unmittelbar zur oberen Schmalseite
des Spannkeiles erstrecken, d.h. die Anordnung des Anschlusses steht der beliebigen
Verwendung des Spannkeiles nicht hindernd entgegen.
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Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn der Durchmesser
der Druckkolben jeweils etwa zwei Drittel der Breite der Druckplatte beträgt. Hierbei
haben die Druckkolben im Hinblick auf die sonstigen Abmessungen des Spannkeiles
bezüglich der vergrößerten Spannkräfte eine optimale Größe.
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Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Druckkolben
mit planen Stirnflächen an der Druckplatte anliegen.
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Dies verbessert die Übertragung vergrößerter Spannkräfte von den Druckkolben
auf die Druckplatte und von dieser auf das abstützende Teil.
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Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn die in die
Kammern eingedrückten Druckkolben mit dem hinteren Ende am Kammerboden aufsitzen
und mit den vorderen Enden mit der Außenseite des Kammerngehäuses fluchten. Hierdurch
wird die Dicke des Spannkeiles in Anpassung an die Abmessungen von Massivkeilen
klein gehalten.
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Eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausführungsform liegt
vor, wenn das Kammerngehäuse eine von einem Rahmen umgebene Ausnehmung bildet, in
welche die Druckplatte eingesetzt ist. Hierdurch ist die Druckplatte an unerwünschten
Verschiebungen relativ zum Kammerngehäuse und in Richtung ihrer Ebene gehindert
und erhält der Spannkeil in verbesserter Weise die äußere Gestaltung eines Massivkeiles.
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Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Beweglichkeit
der Druckplatte rechtwinkelig zur Druckplattenebene begrenzt ist, indem ein mit
dem Kammerngehäuse verbundener Teil die Druckplatte hintergreift. Hierdurch ist
verhindert, daß die Druckplatte von dem Kammerngehäuse nach vorne hin abfallen kann.
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Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es dabei, wenn an den beiden
kurzen Stirnseiten der Druckplatte Aussparungen vorgesehen sind, in welche in das
Kammerngehäuse gesteckte Bolzen greifen. Diese einfache Ausführung gibt der Druckplatte
in Richtung der Bewegung der Druckkolben ausreichend Bewegungsmöglichkeit.
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Der erfindungsgemäße Spannkeil ist in der Regel derart ausgebildet,
daß er seiner äußeren Form nach einem Massivkeil entspricht, wobei die Druckplatte
mittels der Druckkolben nur um mehrere Millimeter, maximal 10 mm, bewegbar ist.
Daher ist einerseits ein genaues Einpassen in den Spalt zwischen den gegeneinander
zu verspannenden Teilen und andererseits ein allzu großer Bewegungsweg der Druckplatte
nicht erforderlich. Die Dichtungen sind Hochdruckdichtungen, die auch bei dem erwünschten
hohen Druck im Spannkeil für absolute Abdichtung gegen Leckverluste an Druckflüssigkeit
sorgen. Der Spannkeil ist drucklos gefüllt und muß zum Verspannen bis zu einem an
der Druckpumpeinrichtung fest eingestellten Druck aufgepumpt werden.
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In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
dargestellt und zeigt Fig.1 eine Draufsicht eines hydraulischen Spannkeiles mit
einem Aufbruch gemäß Linie I-I in Fig.1, Fig.2 eine Seitenansicht des Spannkeiles
gemäß Fig.1 mit einem Aufbruch gemäß Linie II-II in Fig.1 und
Fig.3
einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig.1 Der Spannkeil gemäß Zeichnung ist länglich,
flach und in der Draufsicht im wesentlichen rechteckig und besitzt eine im wesentlichen
geschlossene äußere Fläche ohne vorstehende Teile.
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Der Spannkeil besitzt ein Kammerngehäuse 1, das die äußere Gestalt
des Spannkeiles im wesentlichen bestimmt und eine erste plane Druckfläche 2 bildet.
Auf der der ersten Druckfläche 2 gegenüberliegenden Seite ist das Kammerngehäuse
1 mit einer flachen, im wesentlichen rechteckigen, sich über etwa die Länge des
Kammerngehäuses erstreckenden Ausnehmung 3 versehen, die von einem vom Kammerngehäuse
einstückig gebildeten Rahmen 4 umgeben ist. In die Ausnehmung ist eine starre Druckplatte
5 eingesetzt, deren Dicke gleich der Tiefe der Ausnehmung ist und die nach außen
hin eine zweite Druckfläche 6 bildet.
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Zum Transport des Spannkeiles ist die Druckplatte 5 in der Ausnehmung
3 am Kammerngehäuse 1 mittels Schrauben 7 befestigt. Die beiden Querstreben des
Rahmens 4 sind jeweils mit einer sich über die Breite des Kammerngehäuses erstreckenden
Bohrung 8 versehen, die zur Ausnehmung 3 hin offen ist. In der Bohrung 8 ist ein
Bolzen 9 angeordnet und mittels eines federnden Spannstiftes 11 gehalten, wobei
der Bolzen in die Ausnehmung ragt. An jeder Stirnseite der Druckplatte 5 ist eine
entlang der Stirnseite verlaufende nutartige Aussparung vorgesehen, in welche der
Bolzen 9 eingreift. Wie Fig.2 erkennen
läßt, füllt der Bolzen
9 die Aussparung 10 nicht aus; vielmehr läßt sich die Druckplatte in Richtung rechtwinkelig
zur zweiten Druckfläche 6 um mehrere Millimeter relativ zu den Bolzen aus der Ausnehmung
3 herausverschieben, so daß die Beweglichkeit der Druckplatte rechtwinkelig zur
Druckplattenebene begrenzt ist.
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Ausgehend von der Ausnehmung 3 sind im Kammerngehäuse 1 im Querschnitt
kreisrunde, zylindrische Kammern 12 vorgesehen, die in einer geraden Reihe mit jeweils
nur geringem Abstand voneinander angeordnet sind. Es sind sieben Kammern vorgesehen,
von denen in der Zeichnung nur sechs gezeigt sind. Die Tiefe jeder Kammer ist kleiner
als ein Drittel des Durchmessers. Je zwei benachbarte Kammern sind durch einen Kanal
13 miteinander verbunden, der jeweils am Übergang zwischen Boden und Seitenwand
der Kammer mündet und einen zur zweiten Druckfläche 2 hin winkeligen Verlauf hat.
An einer der beiden kurzen Stirnseiten 14 des Kammerngehäuses ist ein Anschluß 15
vorgesehen, in dem in das Kammerngehäuse ein Füllventil 16 mit einem nicht gezeigten
Anschlußgewinde eingesetzt ist. Das Füllventil ist über eine kurze Bohrung 21 an
die erste Kammer angeschlossen. Von der letzten Kammer führt eine Entlüftungsbohrung
17 zur zweiten kurzen Stirnseite, die mit einem Präzisionskegelstift 18 verschlossen
ist. Dieser wird durch einen Gewindestift 27 eingedrückt und gesichert.
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In jede Kammer 12 ist ein Druckkolben 19 eingesetzt, der mit einer
planen Stirnfläche 20 an der Druckplatte 5 anliegt. An der der Stirnfläche 20 gegenüberliegenden
Seite weist der Druckkolben einen ringartigen durchbrochenen Steg 22 auf, der am
Boden der Kammer anliegt, wenn der Druckkolben voll in die Kammer geschoben ist
und nicht in die Ausnehmung 3 ragt. Eine ringartige Hochdruckdichtung 23 umschließt
den Steg 22 und liegt an der Kammerwandung an. Zwischen der Hochdruckdichtung und
dem Kammerboden ist bei eingeschobenem Druckkolben ein Ringraum 24 gebildet, an
den der Kanal 13 bzw. die Bohrung 21 und die Entlüftungsbohrung 17 angeschlossen
ist.
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Gemäß Fig.3 ist der Spannkeil zu seiner einen (unteren) langen Stirnseite
25 hin dicker als an der anderen (oberen) langen Stirnseite. Jedoch ist die Dicke
zur unteren Stirnseite 25 hin durch eine Abschrägung 26 an der der Druckplatte 5
gegenüberliegenden Seite verjüngt. Die Längsmittellinie der Druckplatte 5 bzw. der
Druckkolben 19 verläuft nicht exakt in der Längsmittelebene des Kammerngehäuses
1, sondern ist geringfügig zur dickeren (unteren) Längsstirnseite 25 hin verschoben.
Jedoch liegt die Reihe von Druckkolben in etwa in der Mitte des Kammerngehäuses
1 und genau in der Mitte der Druckplatte 5.
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Der Anschluß 15 umfaßt als Füllventil ein an sich bekanntes Rückschlagventil
und ein mit diesem verbundenes Gewindeteil zum Anschrauben der Hochdruckpumpeinrichtung.
Das Rückschlagventil
umfaßt einen Nippel, in dem eine federnd
gehaltene Kugel gegen einen Ronus drückt. Es ist auch möglich, einen Nippel mit
Ventilkegel und Feder vorzusehen.
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Die Hochdruckpumpeinrichtung besteht aus einer auf dem Markt befindlichen
Hochdruckpumpe und einem zwischen dieser und dem Anschluß angeordneten, an sich
bekannten Pumpenhalter. Es kann auch eine drucküberwachende Pumpeinrichtung mit
motorischem Antrieb verwendet werden, die durch eine festinstallierte Rohrverbindung
bei Druckabfall nachfördert.
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Die Dichtung ist derart ausgebildet, daß die bei sehr hohen Drücken
auftretenden Spaltexplosionen vermieden sind, bei denen das Dichtungsmaterial durch
den Spalt zwischen Zylinderbohrung und Kolben bricht. Hierzu wird eine Nutring-Dichtung
mit Keilbettring verwendet, der im Aufbau einem schräg geschlitzten Kolbenring ähnelt
und den Spalt unter Druck verschließt.
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L e e r s e i t e