DE2829146A1

DE2829146A1 - Hydraulikzylinder, insbesondere zur steuerung eines werkstueck-spannfutters fuer werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2829146A1
Application number: DE19782829146
Authority: DE
Inventors: Jean Pierre Le Moal
Original assignee: LA PRECISI-ON INDUSTRIELLE RUEIL-MALMAISON; PRECISI ON IND RUEIL MALMAISON
Current assignee: Gamet Precision Sa Le Neubourg Fr
Priority date: 1977-07-04
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1979-01-25
Also published as: GB2000701B; GB2000701A; FR2396883B1; IT1107922B; DE2829146C2; JPS6059088B2; FR2396883A1; US4249451A; IT7868552A0; JPS5445881A

Description

TER MEER . MÜLLER . STEINMEISTER L₀ preeifllon Industrielle

- 6 -BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen ringförmigen Hydraulikzylinder, insbesondere zur Steuerung eines Werkstück-Spannfutters für Werkzeugmaschinen gemäB dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

In der FR-PS Nr. 72.12621 ( ) der Anmelde

rin wird ein ringförmiger Hydraulikzylinder beschrieben, der einen drehbaren Hydraulikanschluß aufweist, dessen Achse durch einen rohrförmigen Ansatz des Bodens des ringförmigen Zylinders gebildet wird. Zwei Hauptleitungen münden in die beiden Kammern des Zylinders. In die Hauptleitungen ist der Hydraulikanschluß eingeschaltet. Diesem folgt ein Einweg-Klappenventil. Eine Hilfsleitung, die zur Steuerung der öffnung des Klappenventils dient, verbindet das Klappenventil mit der anderen Hauptleitung stromaufwärts ihres eigenen Klappenventils. Es sind Einrichtungen vorgesehen, durch die die Einlasse der beiden Hauptlei tungen wechselweise mit einer Druckfluidquelle und einem Druckfluidbehälter bei Atmosphärendruck in Verbindung gesetzt werden können. Dieser bekannte Hydraulikzylinder bietet eine sehr hohe Betriebssicherheit, Wenn in der Position, in der das Werkstück durch das Spannfutter der Werkzeugmaschine gespannt ist, die entsprechende Hauptleitung kein weiteres unter Druck stehendes Hydraulikfluid aufnimmt, da eine Störung beliebiger Art eingetreten ist, halt das Einweg-Klappenventil, das in diese Hauptleitung eingeschaltet ist, den Druck in der entsprechenden Kammer des Zylinders aufrecht, so daß ein unbeabsichtigtes Lösen des Werkstückes, das umso gefährlichere Folgen haben könnte, je schneller es gedreht wird, ausgeschaltet wird.

Der beschriebene Hydraulikzylinder der FR-PS der Anmelderin umfaßt im übrigen Sammler für hydraulisches Druckfluid, die den Vorteil bieten, daß es nur dann erforderlich ist, den Hydraulikzylinder unter dem erhöhten Steuerdruck zu

809884/0808

TER meer . Müller . STEINMEI9TER _La precision Industrielle

2829UQ

versorgen, wenn der Zylinder einen Spann- oder Lösungsvorgang durchführen kann, während ein verringerter Zufuhrdruck außerhalb dieser Schaltzeiten ausreichend ist· Aus diesem Grunde sind verhältnismäßig komplizierte und kostspielige Zufuhreinrichtungen erforderlich.

Im übrigen sind bei dem bekannten Hydraulikzylinder die beiden Einweg-Klappenventile und ihre Steuerorgane in Axialbohrungen des rohrförmigen Ansatzes des Zylinderbodens angeordnet. Dieser rohrförraige Ansatz muß daher eine ausreichende radiale Wandstärke aufweisen, so daß bei einem bestimmten Durchmesser der Mittelöffnung.des ringförmigen Kolbens eine untere Grenze für den Innendurchmesser des feststehenden Teils des drehbaren Hydraulikanschlusses gesetzt ist. Diese letztere Grenze hat sich insbesondere als störend erwiesen bei ringförmigen Hydraulikzylindern zur Steuerung von Spannfuttern von Werkzeugmaschinen, die mit hohen Drehzahlen betrieben werden.

20

Die Erfindung ist auf eine Überwindung der genannten Nachteile des Hydraulikzylinders der FR-PS Nr. 72.12621 ( ) gerichtet.

Der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder des Gattungsbegriffes ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einweg-Klappenventile in Bohrungen im Zylinderboden vorgesehen sind, der mit dem rohrförmigen Ansatz des Zylinder· fest verbunden ist.

30

Diese Gestaltung erlaubt es, die Stärke dee rohrförmigen Ansatzes des Zylinders, der die Achse des Drehanschlusse· bildet, zu verringern und damit den Innendurchmesser des feststehenden Teils des Drehanschlusses ebenfalls zu verringern. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei einer hydraulischen Spannvorrichtung oder einem Hydraulikzylinder, der zur Steuerung des Spannfutters einer Werkzeugma-

809884/0808

ORIGINAL INSPECTED

TER meer . möller ■ Steinmeister La Precision industrielle

schine vorgesehen ist, die mit hohen Drehzahlen läuft. Andererseits kann der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder, da er nicht mit Sammlern zur Aufnahme des hydraulischen Druckfluids versehen ist, mit Hilfe von einfacheren und weniger kostspieligen Organen mit Fluid versorgt werden.

Insbesondere bei einer Verwendung für Werkzeugmaschinen, die mit hohen Drehzahlen laufen, ist es zweckmäßig, den drehbaren Zylinder soweit wie möglich auszubalancieren oder auszuwuchten und die beweglichen Organe der Einweg-Klappenventile soweit wie möglich der Wirkung der Zentrifugalkraft zu entziehen. Aus diesem Grunde besteht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darin, daß die zur Aufnahme der beiden Klappenventile dienenden Bohrungen auf beiden Seiten der Mittelöffnung des ringförmigen Kolbens angeordnet sind, wobei ihre Achsen vorzugweise senkrecht zu einer gemeinsamen Längsmittelebene des Zylinders verlaufen.

Die zuvor beschriebenen Merkmale der Erfindung bieten den Vorteil, daß die Funktionssicherheit der Werkzeugmaschine dadurch gesichert wird, daß ein Lösen des Spannfutters während der Drehung und Bearbeitung des Werkstückes ausgeschlossen wird, und zwar auch im Falle eventueller Störungen der Zufuhr von Hydraulikfluid zu dem Zylinder zur Betätigung des Spannfutters. Die Erfindung befaßt sich im übrigen mit einer zusätzlichen Ausführung, durch die die Sicherheit der Maschine in der Anlaufphase gewährleistet wird. Bei dieser Ausführung ist die rohrförmige Hülse, die den Kolben des ringförmigen Zylinders trägt, über den drehbaren Hydraulikanschluß hinaus verlängert und an ihrem Ende mit einer Scheibe oder einem Ring aus ferromagnetische)« Material versehen. Zwei magnetische Geber sind außerhalb des Zylinders angebracht und tasten die jeweiligen End-Stellungen der Scheibe oder des Ringes und damit die Position des Kolbens ab. Diese Endpositionen entsprechen jeweils einer Einspannung und einem Lösen des Werkstücks

809884/0808

TER meer . Müller . Steinmeister _La p_recision Industrielle

2829U8

durch das Spannfutter.

Wenn der Anlauf der Werkzeugmaschine von dem Signal abhängig gemacht wird, das einer der beiden magnetischen Geber liefert, wenn der Kolben des Hydraulikzylinders in der Position steht, die dem Spannen des Werkstücks durch das Spannfutter entspricht, wird jedes Risiko ausgeschlossen, daß die Maschine anläuft, ohne daß das Werkzeug gespannt ist.

10

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders ist nicht auf die Steuerung des Spannfutters für Werkstücke auf Werkzeugmaschinen beschränkt. Der Hydraulikzylinder kann beispielsweise auch zur Steuerung des Antriebs des Bohrwerkzeugs einer Bohrmaschine, insbesondere bei senkrechten Bohrungen bei der ölsuche oder bei Bohrungen in beliebiger Richtung im Bergbau oder in Steinbrücken eingesetzt werden. Außerdem ist eine Verwendung möglich zur Steuerung etwa der Schaltung eines Übersetzungsgetriebes und ganz allgemein in allen Fällen, in denen eine Axialkraft auf eine drehbare, massive oder hohle Welle ausgeübt werden soll.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt;

Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie

II-II in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1; 35

Fig. 4 ist ein schematisches Schaltbild der

Schaltung des Hydraulikzylinders der Figuren 1 bis 3.

803884/0808

TER MEER ■ Müller . Steinmeister La Precision Industrielle

- 10 -

Der erfindungsgemäße ringförmige Hydraulikzylinder, der in der Zeichnung dargestellt ist, umfaßt im wesentlichen einen Zylinderkörper 1, einen ersten Zylinderboden 1a, der am Ende einer nicht gezeigten hohlen Spindel befestigt sein kann, die mit der Werkzeugmaschine über Schrauben verbunden ist, die in Gewindebohrungen 2 (Fig. 1) eingreifen, und einen zweiten Zylinderboden 1b, der auf der vom Zylinderkörper 1 abgewandten Seite einen rohrförmigen Ansatz 3 aufweist, dessen Innendurchmesser genau denjenigen von miteinander koaxialen Mittelöffnungen der beiden Zylinderböden 1a und 1b entspricht. Erfindungsgemäß weist der rohrförmige Ansatz 3 des Zylinderbodens 1b eine radiale Stärke auf, die in Bezug auf den Innendurchmesser gering ist. Ein ringförmiger Kolben 4, der auf einer rohrförmigen Hülse angebracht ist, ist frei verschiebbar innerhalb einer dichten Kammer, die durch den Zylinderkörper 1 und die Zylinderböden 1a und 1b begrenzt wird. Der Kolben unterteilt die Kammer in zwei Abteilungen A und B, die dicht gegeneinander durch aine ringförmige Dichtung 6 abgetrennt sind, die in eine ringförmig umlaufende Nut des Kolben 4 eingesetzt ist. Die rohrförmige Hülse 5 weist einen Außendurchmesser auf, der geringfügig geringer als der Durchmesser der öffnungen in den Zylinderböden 1a und 1b und dem ringförmigen Ansatz 3 ist, in denen der Kolben frei verschiebbar ist. Die Hülse folgt den Verschiebungen des ringförmigen Kolbens 4, so daß auf ein nicht gezeigtes Organ nach links oder rechts in Fig. 1 ein Zug ausgeübt wird. Ein Ende dieses nicht gezeigten Organs ist beispielsweise in ein Innengewinde 5a am rechten Ende der Hülse 5 eingeschraubt, während das andere Ende dieses Organs auf ein nicht gezeigtes Futter einer Werkzeugmaschine einwirkt. Wenn der ringförmige Kolben 4 und die Hülse 5 ihre rechte, in Fig. 1 gezeigte Endstellung einnehmen, befindet sich das Futter der Werkzeugmaschine in einer Position, in der es das Werkstück freigibt, während das Werkstück eingespannt wird, wenn die Teile 4 und 5 ihre linke Endstellung einnehmen. Ringförmige Dichtungen 6a und 6b, die

809884/0808

TER MEER < Müller . STEINMEISTER La Precision Industrielle

- 11 -

in Nuten im Inneren der öffnungen des Zylinderbodens 1a und des Ansatzes 3 eingelegt sind, bewirken eine Abdichtung der Kammern . A und B der Zylinderkammer.

Die Winkelverriegelung des ringförmigen Kolbens 4 in Bezug auf den Zylinderkörper 1 und dessen Zylinderböden erfolgt mit Hilfe eines Stiftes 7, dessen eines Ende senkrecht von dem ringförmigen Kolben 4 ausgeht und an diesem befestigt ist und dessen anderes Ende frei in einer Bohrung 8 im Zylinderboden 1a verschiebbar ist.

Der rohrförmige Ansatz 3 des Zylinderbodens 1b bildet die Achse eines drehbaren Hydraulikanschlusses, dessen feststehender Teil 9 ringförmig ausgebildet ist und einen

Innendurchmesser aufweist, der nur wenig größer als der Außendurchmesser des rohrförmigen Ansatzes 3 ist. Die
zylindrische innere Oberfläche des Ringes 9 weist vier
ringförmige Nuten auf. Im Mittelbereich sind die Nuten a und b vorgesehen, die über Kanäle, wie der Kanal 11a durch den Ring 9 hindurch mit feststehenden Rohren 10a (Fig. 1) und 10b (nicht gezeigt) verbunden sind. In der Nähe der Enden des feststehenden Ringes 9 und von Rollenlagern 12a und 12b, die zwischen den Enden des Ringes und dem rohrförmigen Ansatz 3 liegen, befinden sich zwei Sammelnuten c und d, deren Funktion später erläutert werden soll.

Die Anordnung aus ringförmigem Hydraulikzylinder und umlaufendem Hydraulikanschluß einschließlich feststehendem Ring 9 ist im Inneren eines dichten Gehäuses 13 untergebracht, das im unteren Bereich eine Auslaßleitung 13a aufweist.

Der Zylinderboden Ib des Hydraulikzylinders, mit dem der rohrförmige Ansatz 3 fest verbunden ist, weist eine axiale Stärke auf, die die Aufnahme von zwei Einweg-Klappenventilen in geeigneten Bohrungen ermöglicht. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind diese Bohrungen

809884/0808

TER meer . Müller · Steinmeister L-i Precision Industrielle

2829UQ

- 12 -

15a_f 15b, die zur Aufnahme der Klappenventile 14a,14b dienen, auf beiden Seiten einer Mittelöffnung Ob in dem Zylinderboden 1b symmetrisch in Bezug auf dessen Achse C angeordnet (Fig. 2). Die Achsen Aa und Ab der Bohrungen verlaufen senkrecht zu einer gemeinsamen Mittelebene des Hydraulikzylinders, die durch die Linie P in Fig. 2 angedeutet ist. Aufgrund dieser Anordnung sind die beiden Ventilkörper 16a und 16b (Fig. 2) der beiden Klappenventile 14a und 14b, die in den Bohrungen 15a und 15b frei verschiebbar sind, der Zentrifugalkraft entzogen , die sich insbesondere dann auswirkt, wenn der Hydraulikzylinder mit einer schnell drehenden Werkzeugmaschine verbunden ist und der Zylinder des Hydraulikzylinders vollständig im Gleichgewicht steht.

15

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Kammern der beiden Einweg-Klappenventile ebenso zylindrisch ausgebildet, wie die Bohrungen 15a und 15b, in denen die Kammern gebildet und durch Stopfen 17a und 18b an den Enden abgedichtet sind. Die Ventilkörper 16a und 16b sind im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weisen eine Länge auf, die etwas geringer als die Länge der entsprechenden Kammer ist, so daß jeder Ventilkörper, wie etwa der Ventilkörper 16a, in der Kammer der Bohrung 15a zwisehen einer ersten Position auf der rechten Seite, in der der Ventilkörper 16a in Fig. 2 gezeigt ist, und in einer zweiten Endposition auf der linken Seite, in der der Ventilkörper 16b in Fig. 2 dargestellt ist, verschiebbar sind. Die Kammern der beiden Einweg-Klappenventile können auch prismatisch ausgebildet sein, sofern die Ventilkörper eine entsprechende Form aufweisen.

Das erste, in Fig. 2 rechts gezeigte Ende der Kammern innerhalb der Bohrungen 15a oder 15b der beiden Klappenventile steht mit Hilfsleitungen in Verbindung, die zur Steuerung der öffnung der Klappenventile dienen. Bei der beschriebenen Ausführungsform· umfassen diese Hilfsleitungen

809884/0808

TER meer . Müller . Steinmeister _L£i p_1Hci&ion Industrielle

282914a

- 13 -

Bohrungen 20a, 20b, die in eine Ausnehmung der Stopfen 18a,18b münden und gegenüber der entsprechenden Fläche der Ventilkörper 16a,16b offen sind, sowie Bohrungen 21a und 21b, die in Axialrichtung verlaufen und die im Inneren des rohrförmigen Ansatzes 3 derart ausgebildet sind, daß sie über eine nicht gezeigte radiale Bohrung mit einem engen Zwischenraum zwischen dem rohrförmigen Ansatz 3 und dem feststehenden Ring 9 in Höhe der ringförmigen Nut b für die Bohrung 21a und in Höhe der ringförmigen Nut a für die Bohrung 21b in Verbindung stehen.

' Im Mittelbereich der Kammern 15a und 15b der beiden Klappenventile münden über wenigstens eine und beispielsweise drei öffnungen Hauptleitungen 22a und 22b bzw. deren stromaufwärtiger Abschnitt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der stromaufwärtige Abschnitt der Hauptleitungen 22a oder 22b durch axiale Bohrungen hergestellt, die sich in dem rohrförmigen Ansatz 3 erstrecken und mit dem engen Zwischenraum zwischen den Teilen 3 und 9 in Höhe der ringförmigen Nut a für die Hauptleitung 22a und in Höhe der ringförmigen Nut b für die Hauptleitung 22b in Verbindung stehen.

Der stromabwärtige Abschnitt der Hauptleitungen, bezogen auf die Klappenventile, der mit 23a und 23b bezeichnet ist, mündet im Mittelbereich der entsprechenden Kammer in den Bohrungen 15a oder 15b, nämlich in ringförmigen Nuten 24a und 24b, die in Bezug auf die Mündungen der stromaufwärtigen Abschnitte 22a und 22b auf der Seite des zweiten Endes links in Fig. 2 der Kammer angeordnet sind. Der stromabwärtige Abschnitt 23a der Hauptleitung des entsprechenden Klappenventiles 14a besteht aus einer Bohrung 25a, die sich in einer Ebene senkrecht zu der Achse des ringförmigen Hydraulikkolbens innerhalb des Zylinderbodens 1a erstreckt, sowie aus einer oder mehreren axialen Bohrungen 26a, die in der Wand des Zylinderkörpers 1 liegen und über eine seitliche Abzweigung mit der Kam-

809884/0808

TER meer . Müller · Steinmeister ~a Precision Industrielle

2829U8

- 14 -

mer A der Zylinderkammer der Fig. 1 in Verbindung stehen. Der stromabwärtige Abschnitt 23b der Hauptleitung des Klappenventils 14b besteht dagegen lediglich aus einer Axialbohrung, die in die Kammer B der Zylinderkammer einmündet.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weisen die Zylinderkörper 16a und 16b eine axiale Sackbohrung 27a,27b auf, die mit dem zweiten Ende der Kammern innerhalb der Bohrungen 15a und 15b links in Fig. 2 über geeignete Düsen 28a,28b in Verbindung stehen. Bohrungen 29a und 29b verbinden die Sackbohrungen 27a und 27b der Ventilkörper mit dem Teil der Kammern innerhalb der Bohrungen 15a,15b, in den der stromauf wärtige Abschnitt 22a,22b der entsprechenden Kauptleitung mündet. Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform münden die Bohrungen 29a,29b außerhalb des entsprechenden Ventilkörpers 16a,16b in eine ringförmige Nut 30a, 30b mit geringer Tiefe, die in die äußere Oberfläche der Ventilkörper eingearbeitet ist.

20

In die Umfangsfläche der Ventilkörper sind im übrigen zwei im Querschnitt V-förmige Nuten 31a und 31b eingearbeitet, deren Axialposition innerhalb der ringförmigen Nuten 24a und 24b in den Wänden der Bohrungen 15a und 15b liegt, sofern sich der Ventikörper 16a und 16b in einer ersten rechten Endstellung befindet, der für den Ventilkörper 16a in Fig. 2 gezeigt ist. Am Boden dieser V-förmigen Nuten 31a münden mehrere radiale Bohrungen, die von der axialen Sackbohrung 27a der Ventilkörper ausgehen. Ein Ring aus elastischem Material 32a,32b, insbesondere ein Ring mit Kreisquerschnitt, ist gegen den Boden der Nuten 31a,31b gespannt und verschließt die radialen Bohrungen in Richtung der Sackbohrungen 27a,27b, wenn keine Druckdifferenz zwischen dieser und den Nuten 24a,24b besteht.

Die Ringe aus elastischem Material, die nach Art eines Schließmuskels wirken, bilden mit den radialen Bohrungen des Ventilkörpers ein Einwegventil. Wie aus Fig. 2 für den

809884/0808

TER MEER «MÜLLER · STEINMEISTER

La Precision Industrielle

- 15 -

10

15

25

30

35

Ventilkörper 16a ersichtlich ist, erfolgt die Abdichtung der Kärntner, die zwischen der ringförmigen Nut 24a in der seitlichen Wand der Bohrung 15a und die beiden ringförmigen Nuten 31a in dem Ventilkörper 16a gebildet wird, nach rechts durch eine Lippendichtung 33a und nach links durch einen O-Ring 34a. Wenn die Ventilkörper ihre linke Endposition einnehmen, in der sich der Ventilkörper 16b in Fig. 2 befindet, befindet sich die Lippendichtung 33b in Höhe der ringförmigen Nut 24b, und aufgrund der Form der seitlichen Oberfläche des Ventilkörpers 16b jenseits der Lippendichtung besteht eine direkte Verbindung zwischen dem stromabwärtigen Abschnitt 23b der entsprechenden Hauptleitung und den Mündungen des stromaufwärtigen Abschnitts 22b.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die rohrförmige Hülse 5, die den ringförmigen Kolben 4 trägt, außerhalb des drehbaren Hydraulikanschlusses und insbesondere des drehbaren Ansatzes 3 verlängert, und das Ende der Hülse trägt einen Ring 3a oder eine Scheibe aus Stahl, d.h. einem ferromagnetischen Material. Auf der anderen Seite sind zwei magnetische Geber 35a und 35b (siehe auch Fig. 3) im äußeren Bereich des Hydraulikzylinders über Winkel 36a,36b befestigt, die durch die innere Wand einer Haube 37 abgestützt werden, die in Verlängerung des Gehäuses angeordnet ist. Die Axialpositionen der beiden magnetischen Geber 35a und 35b sind so gewählt, daß sie jeweils die Endpositionen des Ringes oder der Scheibe 3a und damit des Kolbens 4 entsprechend einer Klemmung oder Freigabe des Werkstücks durch das Futter abtasten. Bekannte, nicht gezeigte Einrichtungen dienen zur Aufnahme der Signale der magnetischen Geber 35a und 35b, durch die Drehung der zugehörigen Werkzeugmaschine freigegeben oder blockiert wird.

Anschließend soll die Funktion des zuvor beschriebenen Hydraulikzylinders unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert

809884/0808

TER meer . Müller ■ Steinmeister _La p_recision Industrielle

- 16 -

werden. Fig. 4 zeigt in vereinfachter Form die verschiedenen Leitungen des Zufuhrsystems der beiden Kammern A und B des Hydraulikzylinders unter Verwendung der Bezugsziffern der Figuren 1 bis 3. In Fig. 4 ist mit P eine hydraulische Druckfluidquelle, mit R ein Behälter für Hydraul ikfluid bei Atmosphärendruck und mit I eine bekannte Einrichtung bezeichnet, durch die alternativ die Rohre 10a und 10b, die die Einlasse der Kanäle 11a,11b der Hauptleitungen bilden, mit der Druckfluidquelle P und mit dem Behälter R in Verbindung zu setzen sind.

Wie bereits ausgeführt wurde, ist bei der Position des ringförmigen Kolbens 4 am rechten Ende in Fig. 1 das nicht gezeigte Spannfutter der Werkzeugmaschine gelöst, und das Signal am Ausgang des entsprechenden magnetischen Gebers 35b verhindert die Einschaltung des Antriebsmotors der Werkzeugmaschine. In dieser Stellung ist die Kammer B der Zylinderkammer mit hydraulischen Druckfluid gefüllt, während die Kammer A mit dem Behälter R verbunden ist.

Die Ventilkörper 16a und 16b der beiden Einweg-Klappenventile 14a und 14b nehmen ihre zweite bzw. erste Endstellung ein, die derjenigen der Fig. 2 entgegengesetzt ist. Wenn ein Werkstück bearbeitet werden soll, gelangt ein Befehl an die Einrichtung I gemäß Fig. 4, so daß das Rohr 10a, das zuvor mit dem Behälter R in Verbindung gestanden hat, mit der Druckfluidquelle P in Verbindung gesetzt wird und das Rohr 10b mit dem Behälter R verbunden wird. Auf diese Weise gelangt Druckfluid durch die Leitungen und öffnungen 11a,a,22a,30a und 29a in die axiale Sackbohrung 27a des Ventilkörpers 16a und aus dieser durch die Düse 28a in die Kammer innerhalb der Bohrung 15a. Das hydraulische Druckfluid, das auf die linke Seite des Ventilkörpers 16a einwirkt, verschiebt diesen in seine erste rechte Endposition gemäß Fig. 2. Bei dieser Bewegung drückt der Ventilkörper 16a das am rechten Ende der Kammer in der Kammer in der Bohrung 15a enthaltene öl durch das Rohr 10b in den Behälter R über die Bohrungen und öffnungen 20a,21a,b,11b. Zu-

809884/0808

TER meer ■ Müller ■ Steinmeister La Precision Industrielle

2829U6

-.17 -

gleich führt der Ventilkörper 16b die entgegengesetzte Bewegung in die zweite linke Endstellung aus, da das Druckfluid am rechten Ende der Kammer in der Bohrung 15b durch die öffnungen und Bohrungen 11a,a,2Ob,2Tb eintritt. 5

Die beiden Ventilkörper 16a und 16b sind damit in die in Fig. 2 gezeigte Endstellung gelangt, die zunächst der Schließung des Einweg-Klappenventils 14a und sodann der öffnung des Klappenventils 14b dient. In dieser Stellung hebt das Druckfluid, das die Axialbohrung 27a innerhalb des Ventilkörpers 16a ausfüllt, die elastischen Ringe 32a ab, da sich das Fluid innerhalb der Kammer A auf Atmosphärendruck befindet. Das Druckfluid tritt sodann in die Kammer A durch die Leitungen 25a und 26a ein und beginnt mit der Verschiebung des ringförmigen Kolbens 4 nach links in Fig. 1. Die Bewegung des Kolbens 4 führt dazu, daß aus der Kammer B ein Teil des diese ausfüllenden Hydraulikfluids hinausgedrückt wird und durch das Rohr 10b auf folgendem Wege in den Behälter R gelangt:

durch den stromabwärtigen Abschnitt 23b der Hauptleitung, die direkte Verbindung zwischen der ringförmigen Nut 24b und der Lippendichtung 33b, die jetzt auf einer Höhe liegen, durch die Mündung des Abschnitts 23b der Hauptleitung in die Kammer innerhalb der Bohrung 15b einerseits und durch den Teil dieser Kammer innerhalb der Bohrung 15b, in deren Höhe sich die ringförmige Nut 30b befindet, und durch die Mündungen des stromaufwärtigen Abschnitts 22b der Hauptleitung in diese Kammer andererseits, durch die ringförmige Nut b und durch den Kanal 11b im stromaufwärtigen Bereich der Hauptleitung.

Wenn unter der Einwirkung des in der Kammer A eintreffenden Druckfluids der ringförmige Kolben 4 in die linke Endstellung gelangt ist und gegen den Zylinderboden 1b anschlägt, übt die rohrförmige Hülse 5 einen nach links in Fig. 1 gerichteten Zug auf das Steuerorgan des nicht gezeigten Spannfutters aus. Dies hat zur Folge, daß das

809884/0808

TER MEER . MÜLLER . STEINMEISTER _La p_recj _sion Industrielle

2829UÖ

- 18 -

Spannfutter geschlossen wird. Da der Ring oder die Scheibe 3a auf die Höhe des magnetischen Gebers 35a gelangt ist, steuert dessen Ausgangssignal die Einschaltung der Stromversorgung des Antriebsmotors der Werkzeugmaschine, wobei vorzugsweise dafür gesorgt ist, daß die Maschine nicht gestartet wird, bis das Spannfutter vollständig gespannt ist.

Am Ende der Bearbeitung des Werkstückes verbindet die Einrichtung I das Rohr 10b mit der Druckfluidquelle P, so daß das Druckfluid das Klappenventil 14b verschiebt und in die Kammer B gelangt, während das noch unter Druck stehende Fluid innerhalb der Kammer A durch öffnung des Klappenventils 14a unter Einwirkung des durch die Kanäle 20a und 21a eintretenden Druckfluids auf Atmosphärendruck entspannt wird. Die öffnung des Klappenventils 14a ermöglicht es, daß der Kolben 4 einen Teil des in der Kammer A enthaltenen Druckfluids durch das Rohr 10a in den Behälter R abgibt. Kurz vor dem öffnen des Spannfutters steuert der Geber 35b das Anhalten der Werkzeugmaschine.

Es ist darauf hinzuweisen, daß, sobald die Spannung des Spannfutters der Verschiebung des Kolbens 4 einen gewissen Widerstand entgegensetzt, der ausreicht, daß der Fluiddruck in der Kammer A den Druckwert des direkt von der Druckfluidquelle P zugeführten Fluids annimmt, das nunmehr die Axialbohrung 27a des Ventilkörpers 16a füllt, die elastischen Ringe 32a sich wieder absenken und die zugehörigen Einwegventile schließen. Es ist daher nicht unerläßlich, daß das Rohr 10a mit der Druckfluidquelle P während der gesamten Bearbeitungsdauer des Werkstücks verbunden wird, ohne daß sich daraus zugleich ein Risiko ergibt, daß das Futter während der Bearbeitung gelöst wird. Folglich ist das Risiko eines unbeabsichtigten Lösens des Futters während der Bearbeitung gering, und zwar auch dann, wenn Schäden an der Druckfluidquelle P oder den Verbindungsleitungen zu dem Klappenventil 14a auftreten.

809884/0808

TER meer . Müller . Steinmeister _{La Prec}ision Industrielle

2829U6

- 19 -

Die beschriebene Ausführungsform läßt sich weiterhin wie folgt verbessern. Die äußeren ringförmigen Nuten c und d stehen über radiale Kanäle 38c und 38d, die den feststehenden Ring 9 durchdringen, mit einem axialen Kanal 40 in Verbindung, der sich ebenfalls in dem Ring 9 befindet, und zwar vorzugsweise in dessen unterem Bereich. Ein Venturi-Rohr 41 ist im wesentlichen mit seiner Achse senkrecht angeordnet und verbindet den Kanal 4 0 mit der Mündung der Auslaßleitung 13a des Gehäuses 13. Ein Ringspalt 41a befindet sich zwischen der inneren Wand der Auslaßleitung 13a und der äußeren Wand des Venturi-Rohrs 41.

Auf diese Weise fließt das Hydraulikfluid, das die ringförmigen Nuten a und b ausfüllt, durch den engen Zwischenraum zwischen dem rohrförmigen Ansatz 3 und dem Ring 9 bis zum Ende dieses Zwischenraums. Dadurch werden die Lager 12a und 12b geschmiert. Das überschüssige Hydraulikfluid sammelt sich in den äußeren Sammelnuten c und d, von denen aus es durch die radialen Kanäle 38c und 38d in den axialen Kanal 40 gelangt. Sodann tritt es in den unter Atmosphärendruck stehenden Behälter R ein (Fig. 4) , und zwar durch das Venturi-Rohr 41 und die Auslaßleitung 13a des Gehäuses 13. Durch diesen Austritt des Hydraulikfluids durch das Venturi-Rohr 41 wird im Bereich des Ringspalts 41a ein Teil der in dem Gehäuses 13 enthaltenen Luft abgesaugt, so daß sich in diesem ein leichter Unterdruck bildet, durch den verhindert wird, daß ein Dunst des Hydraulikf luids, insbesondere öl, aufgrund einer schnellen Drehung des Hydraulikzylinders und des beweglichen Ansatzes 3 der Drehverbindung im Inneren des Gehäuses 13 austritt. Aufgrund dieses Unterdrucks tritt eine geringe Menge Frischluft in das Innere des Gehäuses 13 durch Öffnungen ein, die zu diesem Zweck im oberen Bereich vorgesehen sind. Es ergibt sich daher eine Absenkung der Mitteltemperatur der einzelnen feststehenden und drehbaren Bauteile innerhalb des Gehäuses 13.

809884/0SQ8

TER MEER - MÜLLER . STEINMEISTER _La p_rec.isio'i Industrielle

2829U6

- 20 -

Die Erfindung ist nicht auf die zuvor erläuterte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere können die Ventilkörper 16a und 16b der Einweg-Ventile 14a, 14b auf verschiedene Weise ausgeführt sein. Die Anzahl und die Anordnung der elastischen Ringe 32a,32b, die als Schließmuskeln dienen, kann geändert werden. Sie können durch eine oder mehrere Einweg-Klappen bekannter Art und ähnlicher Wirkung ersetzt werden. Zusätzlich oder anstelle der ringförmigen Nut 30a auf der Oberfläche der Ventilkörper 16a kann eine entsprechende Nut in der Oberfläche der Bohrung 15a in dem Bereich der Mündung des stromaufwärtigen Abschnitts 22a der Hauptleitung vorgesehen sein. Die Ventilkörper der Klappenventile sind generell so ausgeführt, daß dann, wenn durch den stromaufwärtigen Abschnitt der Hauptleitung oder durch die Hilfsleitung Druckfluid in die Kammer des Klappenventils abgegeben wird, der Ventilkörper gegen den Anschlag am ersten oder zweiten Ende der Kammer verschoben wird, und zwar in einer ersten Endstellung, in der der Ventilkörper wenigstens ein Einweg-Klappenventil zwischen den beiden Abschnitten der Hauptleitung schließt, oder einer zweiten Endposition, in der der Ventilkörper eine direkte Verbindung zwischen den beiden Abschnitten der Hauptleitung herstellt.

25

0 3 8 8 4/0808

Claims

PATEWT ANWÄLTE 2829 1 A6

TERMEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22 D-4800 Bielefeld

Triftatraße 4 Sfekerwall 7

JTM/MZ 5343/24
St/ge

LA PRECISION INDUSTRIELLE 22 Avenue de la Republique RUEIL-MALMAISON Hauts-de-Seine Prankreich

Hydraulikzylinder, insbesondere zur Steuerung eines Werkstück-Spannfutters für Werkzeugmaschinen

PRIORITÄT: 4. Juli 1977, Prankreich, Nr. 77.20474 ·

PATENTANSPRÜCHE

nj Ringförmiger Hydraulikzylinder, insbesondere zur Steuerung des Werkstück-Spannfutter· für Werkzeugmaschinen, mit einem umlaufenden Hydraulikanschluß, dessen Achse durch einen rohrförmigen Ansatz eines Zylinderbodens des ringförmigen Zylinders gebildet wird, zwei Hauptleitungen, die in swoi Kanunern des Zylinder« münden und in die der Hydr&ulikanschluD und anschließend ein Eiiiweg-Klappenventil eingefügt ist, das durch eine zur Steuerung des Klappenventila dienende Hilfsleitung mit der anderen Hauptleitung stromaufwärts des augehörigen Klappenventils verbunden ist, und mit einer Einrich«-

TER MEER. MÖLLER, STE.NME.STER La Precision Industrielle

tung zur alternativen und wechselweisen Verbindung der Einlasse der beiden Hauptleitungen mit einer hydraulischen Druckfluidguelle und einem unter Atmosphärendruck stehenden Behälter, dadurch gekennze lehnet, daß die beiden Einweg-Klappenventile (14a,14b) in Bohrungen (15a,15b) im Zylinderboden (1b) des Zylinders liegen, und daß der Zylinderboden (1b) fest mit dem rohrförmigen Ansatz (3) des Zylinders verbunden ist.
2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (15a,15b), die die Klappenventile (14a,14b) aufnehmen, beiderseits einer Mittelöffnung (Ob) des Zylinders (1,1b) angeordnet sind, und daß ihre Achsen insbesondere senkrecht zu einer gemeinsamen Längsmittelebene des Zylinders verlaufen.
3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappenventile (14a, 14b) eine zylindrische oder prismatische Kammer (15a,15b) umfassen, in der Ventilkörper (16a,16b) im wesentlichen gleicher Form frei verschiebbar sind, und daß ein Ende der Hilfsleitung (20a,21a,20b,21b) zur Steuerung der Ventilöffnung an einem Ende der Kammer mündet, daß die stromaufwärtigen und stromabwärtigen Abschnitte (22a,22b,23a, 23b) der Hauptleitung im Mittelbereich der Kammern (15a, 15b) an einem ersten Punkt und an einer Anzahl von zweiten Punkten münden, die zwischen dem ersten Punkt und dem ersten Ende der Kammer liegen, und daß die Ventilkörper (16a,16b) derart ausgebildet sind, daß bei Zufuhr von Druckfluid durch den stromaufwärtigen Abschnitt (22a,22b) der Hauptleitung oder die Hilfsleitung (20a,21a,20b,21b) in die Kammer des Klappenventils der Ventilkörper (16a, 16b) gegen das erste oder zweite Ende der Kammer verschoben wird, und zwar in eine erste Endstellung, in der der

3S Ventilkörper wenigstens ein Einweg-Ventil (32a,32b) in die beiden Abschnitte der Hauptleitung einschaltet, und eine zweite Endstellung, in der der Ventilkörper eine direkte

809884/0808

TER meer . moller . Steinmeister ^ Precision mauetrielle

Verbindung zwischen den beiden Abschnitten der Hauptleitung herstellt.
4. Hydraulikzylinder nach Anspruch 3, dadurch g e -

kennzeichnet, daß der Ventilkörper (16a,16b) der Klappenventile (14a,14b) eine im wesentlichen axiale Sackbohrung (27a,27b) aufweist, die mit dem zweiten Ende der Kammer, vorzugsweise über eine Düse (28a,28b) in Verbindung steht, daß wenigstens eine Bohrung zur Verbindung der Sackbohrung (27a,27b) der Ventilkörper mit dem Bereich der Kammer des Ventilkörpers vorgesehen ist, in dem der stromaufwärtige Abschnitt (22a,22b) der Hauptleitung mündet, daß das Einweg-Ventil (32a,32b) in eine Abzweigung der Sackbohrung eingeschaltet ist, die in dem stromabwärtigen Abschnitt (23a,23b) der Hauptleitung mündet, wenn der Ventilkörper in seiner ersten Endstellung steht, und daß die seitliche Oberfläche des Ventilkörpers derart geformt ist, daß in der zweiten End stellung des Ventilkörpers eine direkte Verbindung zwi- sehen den ersten und zweiten Punkten der Kammer besteht,
5. Hydraulikzylinder nach Anspruch A, dadurch g e -kennze ichnet, daß die seitliche Oberfläche des Ventilkörpers (16a,16b) der Klappenventile ring förmige Dichtungen (33a,33b,34a,34b) beiderseits der Mündung der Abzweigungen der Sackbohrungen (27a 127b) aufweist, in die das Einweg-Ventil (32a,32b) eingeschaltet ist.
6. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet/ daß eine Ausnehmung, insbesondere eine ringförmige Nut (31a,31b) auf der Oberfläche der Ventilkörper (16a,16b) der Klappenventile (14a,14b) in Höhe der Hündung der Abzweigung der Sackbohrung (27a,27b) des Ventilkörpers vorgesehen ist, in die das Einweg-Ventil (32a,32b) eingefügt ist, und/oder daß in der seitlichen Oberfläche der Kammer (15aι

809884/0808

TER meer · moller · Steinmeister La Precision Industrial!·

2829U6

15b) des Klappenventilβ In der Höhe der Mündung des stromabwärtigen Abschnitts (23a,23b) der Hauptleitung eine Nut (24a,24b) vorgesehen ist.

5· 7. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegventil (32a,32b) im wesentlichen einen Ring aus elastischem Material umfaßt, der in eine ringförmige Mut (31a* 31b), vorzugsweise mit V-Querschnitt eingespannt ist» welche Mut in der Oberfläche des Ventilkörpers des Xlftppenventils vorgesehen ist, und daß am Boden der Mut *x»hrere radiale Abzweigungen der Sackbohrung (27a,27b) des Ventilkörpers münden.

6. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmig· Hülse (5), die den Kolben (4) des Zylinders (1,1a,1b) trägt, in das Innere des drehbaren Hydraulikanschlusees (9) hinein verlängert ist, daß die Hülse an ihres« Ende eine Scheibe oder einen Ring (3a) aus ferroetagnetisohe» Material trägt, und daß magnetische Geber (35a,35b) außerhalb des Zylinders zur Abtastung der jeweilig·« Extrempositionen der Scheibe und des Ringes und 6aadt des Kolbens vorgesehen sind, welche BxtreapaaitiOftfMl 4er.

IB Spannung und Lösung des Werkstücks in den Spannfutter entsprechen.

9, Hydraulikzylinder nach ein·« der Anspruch· 1 bis β, bei dem der drehbare Hydraulikanschluß einen Auslas sur Abgabe von Hydraulikfluid an ein Mit einer AuslaUeltung versehenes Gehäuse umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikanschlul Same leinr ich trafen ic, d) zur Aufnahme überschüssigen Hydraulikfluids. Insbesondere in der Form ringförmiger Muten aufweist, dl· in den feststehenden Teil (t) des Hydraullkanschluss··, insbesondere an dessen beiden Enden in der Mähe von entsprechenden Lagern (12a,12b) eingearbeitet Sind, unt 4al JL* «1«

10188 WOIOl

ORIGINAL

TER meer · möller · eTeiNMEiSTER La Precision Industrielle

Leitung sur Abgabe de« Hydraulikfluida an die AuslaB-leitung (13a) ein Venturi-Rohr (41) eingefügt ist, das derart angeordnet ist, daß es einen Unterdruck in dem Gehäuse (3) erzeugt.
5

809884/0808