DE2349686C2 - Einspannvorrichtung - Google Patents

Description

aßestell von ^ührongskolben una Klemmkol- Ringkolben können auch mittels Federn an die

ften unterschiedliche Drücke in den Klemmzyiindern, Klemmkolben angepaßt werden.

Purchmessertoleranzen der Klemmkolben oder «n- Für bestimmte Anwendungsfftlle kann die Einr

(erschiedliche Reibbeiwerte der Kolbenführungen spannvorrichtung so ausgeführt werden, tiaß der

selbsttätig ausgeglichen werden. Dabei nimmt der 5 Führungskalben und/oder der Ringkalben eine me-

Fiihrungskolben die an den Klemmkolben rechts und chanische Verstelleinrichtung aufweisen, mittels der

links vorhandene Differenzkraft auf, so daß auf die sie gegen die Klemmkolben gedrückt werden. Die

probe von beiden Kolben die gleiche Kraft wirkt Druckmittelversorgung für Führungs- und Ringkol-

BeUn Einspannvorgang wird durch den Führungskol- ben kann hierbei entfallen.

ten mechanisch der Gleichlauf der Klemmkolben im ia Zweckmäßigerweise werden an den KJernmkolben

gesamten Spannbereich der Kolben herbeigeführt verdrehbare Klemmstücke angeordnet. Die Klemm-

(Gleichlaufsteuerung). stücke weisen Spannfläcben zum Einspannen der

Die Handhabung der Einspannvorrichtung wird Proben auf. Die Spannflächen können durch Verdredadurch sehr einfach, daß nur ein bestimmter Druck hen der Klemmstücke leicht in die für die Einspanfür die Klemmkolben und gegebenenfalls für den 15 nung von flachen und runden Proben geeignete Stel-Führungskolben nach vorgegebenen Werten einge- lung gebracht werden.

stellt werden muß. Danach wird die Probe selbsttätig Eine andere weitere Ausgestaltung der Erfindung genau zentrisch gespannt und in Belastungsrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spannflächen spielfrei verspannt, ohne daß zusätzliche Maßnah- der Klemmkolben oder Klemmstücke Spannprismen men oder besondere Aufmerksamkeit von seiten des 20 aufweisen. Damit ist es möglich, neben flachen auch Prüfers erforderlich sind. Eine komplizierte hydrauü- runde Proben einzuspannen, ohüe dr.ß die Klemmsche Steuereinrichtung für die Einspannvorrichtung kolben oder Klemmstücke ausgewechselt werden kann entfallen. Mit der zentrischen Einspannung ist müssen. Durch Prismen unterschiedlicher Größe, die gleichzeitig gewährleistet, daß die Probe von »iner- in einem Winkel zueinander auf .»χ Spannfläche anwünschten Kräften frei bleibt, die das Prifergebnis 25 geordnet sind, können auch Rurdproben unterbeeinflussen können. Vorteilhaft ist auch die korn- schiedlichen Durchmessers eingespannt werden.
pakte Bauweise, die geringe Bauhöhe, das geringe Wenn bei der Einspannvorrichtung nach der ErGewicht und die einfache Herstellmöglichkeit der findung die Klemmkolben in Einsätzen gelagert sind, Einspannvorrichtung sowie die stufenweise Einstell- die i.< einem Grundkörper beispielsweise eingemöglichkeit über den gesamten Verstellbereich. 30 schraubt werden, ist es möglich, die Klemmstücke

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann bequem und ohne öffnung des hydraulischen Sy-

die allseitig spielfreie Führung der Klemmkolben da- stems auszuwechseln.

durch bewirkt werden, daß der Führungskolben von Die Einspannvorrichtung nach dei Erfindung ist

einem Ringkolben konzentrisch umgeben ist, der auf nicht auf Einspannungen beschränkt, sondern kann

die Mantelflächen der Klemmkolben drückt. Durch 35 auch für andere ähnlich gelagerte Fälle verwendet

die Verwendung eines Ringkoibens ist es möglich, werden.

hohe Kräfte für die spielfreie Führung der Klemm- Die Erfindung wird an schematischen Ausfühkolben in Belastungsrichtung aufzubringen und die rungsbeispielen dargestellt und im Prinzip erläutert. Anlageflächen des Führungskolbens zu entlasten. Es zeigt in schematischer Darstellung
Weiterhin kann die zentrische Einspannung der 40 Fig. 1 eine Einspannvorrichtung mit Führungs-Probe von einem Bauelement und die in Belastungs- kolben,

richtung spielfreie Einspannung von einem zweiten F i g. 2 eine Einspannvorrichtung mit Führungs-Bauelement übernommen werden, wodurch eine op- kolben und Ringkolben,

timale konstruktive Auslegung der Einspannvorrich- F i g. 3 eine Einspannvorrichtung mit Führungs-

tung für den jeweiligen Prüfzweck möglich ist. 45 kolben, der in einem Ringkolben gelagert ist,

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist da- F i g. 4 eine Einspannvorrichtung mit Führungs-

durch gekennzeichnet, daß der Ringkolben als Zylin- kolben, Ringkolben und einschraubbaren Einsätzen

der für den Führungskolben ausgebildet ist. Hier- für die Klemmkolben.

durch ergibt sich eine sehr kompakte Bauweise für Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Eiaspannvor-

Führungs- und Ringkolben. 50 richtung nach der Erfindung. Die Einspannvorrich-

Wenn die Kraftwirkung einer Kolbeneinheit nicht tung ist an einen nur andeutungsweise dargestellten ausreicht, kann die Einspannvorrichtung so ausge- Rahmen 1 einer Prüfmaschine angebaut. In einem führt werden, daß zwischen den Klemmkolben meh- Grundkörper 2 sind Klemmkolben 3 und 3' gegenläurere Führungskolben und/oder Ringkolben angeord- fig angeordnet. Die Klemmkolben sind zweiteilig net sind. Durch die Anordnung von mehreren KoI- 5b ausgeführt mit Klemmstücken 4 und 4'. Die Klemmben können besonders hohe Führungskräfte aufge- stücke können leicht ausgewechselt werden, beibracht und/oder die Anlageilächen von Führungs- spielsweise bei ^verschleiß. Sie sind darüber hinaus so und Klemmkolben entlastet werden. ausgeführt, daß sie gegen die Klemmkolben 3 und 3'

Der Führungskolben kann so gestaltet werden, daß leicht verdrehbar sind. Die Klemmstücke 4 und 4' beer an seiner Stirnseite kegelförmig ausgebildet ist. ßo sitzen Spannfächen 5 und 5' zum Einspannen einer Hierdurch ergibt Sich der Vorteil, daß der Führungs- Probe 6. Die Klemmstücke weisen in den Spannfläkolben verdreht werden kann und keine definierte chen 5 und S' Spannprismen 9 und 9' auf, die zur Winkelstellung zu den Klemmkolben erforderlich ist. Aufnahme von runden Proben dienen. Beim Ein-

Zweckmäßigerweise werden der Führungskolben spannen von runden Proben werden die Spannpris-

und/oder der Ringkolben mit einem Druckmittel be- 65 men in die Prüfachse gedreht. Durch die Rückzugsfe-

aufschlagt. Dadurch ist es möglich, die Anpreßkräfte dem 7 und T werden die Klemmkolben 3 und 3' mit

durch geeignete Wahl des Anpreßdrucks innerhalb den Klemmstücken 4 und 4' in ihre Ausgangslage ge-

eines weiten Bereiche zu verändern. Führungs- und bracht. Im Grundkörper2 befinden sich Zylinder-

kammern 8 und 8', die beim Einspannvorgang mit ben 10 und den Klemmstücken 4 und 4' ergeben sich Druckmittel beaufschlagt werfen. Die auf die durch Keilwirkung radiale und axiale Kraftkompo-Probe6 wirkenden Druckkräfte sind in der Zeich- nenten. Durch die radialen Kraftkomponenten am nung mit D, die Zugkräfte mit Z angedeutet. Führungskolben werden unterschiedliche Anpreß-

Ein Führungskolben 10 mit Stirnflächen 11 und 5 kriifte der Klemmkolben infolge von unterschiedli-II'¹ ist in einem Zwischenstück 12 gelagert, das so- chi;n Drücken in den Zylinderkammern 8 und 8', von wohl mit dem Rahmen 1 als auch mit dem Grund- Durchmessertoleranzen der Kolben, unterschiedlikörper2 verbunden ist. Die im Zwischenstück 12 be- chi;r Reibung der Kolben und dergleichen, ausgeglifindliche Zylinderkammer 13 kann mit Druckmittel chi;n und der Gleichlauf der beiden Klemmkolben beaufschlagt werfen. Eine Feder 14 drückt den Füh- io bewirkt. Der Führungskolben nimmt dabei in seiner rungskolben 10 unabhängig vom Druck in der Zy- Lagerung, durch seine Federkraft und seine hydraulilinderkammer 13 gegen die Klemmstücke 4 und 4. sehe Anpreßkraft die zwischen den Klcmmkolben3 Bei einteiliger Ausführung der Klemmkolben (ohne und 3' auftretende Differenzkraft auf. Durch die Klemmstücke) liegt der Führungskolben unmittelbar axiale Kraftkomponente am FUhrungskolben werden an den Klemmkolben an. 15 di« Klemmkolben gegen ihre Zylinderlaufbahnen ge-

Dip Stirnflächen 11 und 11' des Führungskolbens preßt (Ausschaltung des Radialspiels). Hierdurch liegen an Gegenflächen 15 und 15' der Klemm- wird bereits beim Einspannvorgang Spielfreiheit dei stücke 4 und 4' an. Die Stirnflächen des Führungs- Einspannvorrichtung in Belastungsrichtung erzielt. kolbens können beispielsweise keilförmig oder kegel- Die auf die Klemmkolbcn in Belastungsrichtung wirförmig ausgebildet sein oder eine andere Form ha- ao kenden Kraftkomponenten müssen dabei zusammen ben, die eine Keilwirkung ergibt. Die Gegenflächen immer größer sein als die maximal entgegenwirkende 15 und 15' an den Klemmstücken müssen der Form Last an der Probe.

des Führungskolbens angepaßt sein. Sie können bei- F i g. 2 zeigt den gleichen Grundaufbau wie

spielsweise als umlaufende Fasen oder stirnseitig an- Fig. 1. In einem Zwischenstück 12 ist jedoch außei gefaste Flächen ausgeführt sein. Zwischen Führungs- a₅ deitn Führungskolben 10 ein Ringkolben 20 konzenkolben und Klemmkolben oder Klemmstücken kann trisch um den Führungskolben angeordnet. Dei sich eine flächenförmige, linienförmige oder punkt- Rimgkolben 20 wird durch Druckmittelzufuhr zu förmige Berührung ergeben. Bei keil- oder kegelför- einer ringförmigen Zylinderkammer 21 mit Druckmiger Ausbildung der Stirnflächen 11 und 11' des mittel l· .aufschlagt. Der Ringkolben 20 drückt dabei Führungskolbens 10 und der Gegenflächen 15 und 30 dit beiden Klemmkolben 3 und 3' an ihre Zylinder-15' der Klemmkolben werfen die Keil- oder Kegel- laufbahnen und bewirkt auf diese Weise eine spielwinkel an Führungskolben und Klemmkolben gleich freie Kolbenführung. Wenn die Klemmkolben zweiausgeführt, teilig ausgeführt sind und Klemmstücke aufweisen

Beim Einspannen der Probe 6 liegen die Klemm- kann der Ringkolben auch an den Klemmstücken ankolben3 und3' infolge der Federwirkung der Rück- 35 liegen (Fig.4). Bei der Ausführung der Einspannzugsfedern7 und T zunächst in ihrer äußeren Aus- vorrichtung mit Ringkolben übernimmt der Fühgangslage und geben damit die größtmögliche Ein- rungskolben 10 im wesentlichen die Führung dei spannöifnung für die Probe frei. Der Führungskol- Klcmmkolben3 und3' in axialer Richtung und dei ben 10 befindet sich ebenfalls in einer Endstellung. Ringkolben 20 im wesentlichen die Führung dei Die Stirnflächen 11 und 11' des Führungskolben» 10 40 Klemmkolben in radialer Richtung. Sowohl der F ühliegen an den stirnseitigen Gegenflächen 15 und 15' rungskolben 10 als auch der Ringkolben 20 kann füi der Klemmstücke 4 und 4' an. Sobald die Zylinder- bestimmte Anwendungsfälle auch einzeln beaufkammern 8 und 8' mit Druckmittel beaufschlagt wer- schlagt werden. Die Klemmkolben 3 und 3' könner den, bewegen sich die Klemmkolben 3 und 3' in au-h »Th Beaufschlagung des Ringkolbens 20 noch Richtung auf die zu zentrierende und einzuspan- 45 verschoben werfen, da zur Überwindung der Reinende Probe 6. Bei diesem Vorgang wird der Füh- bung uer Klemmkolben nur etwa 20 »0 der Spannrungskolben 10 durch die Kraftwirkung an den Be- kraft des Ringkolbens benötigt wird die Klemmkrafi riihrungsstelien zwischen Führungskolben und der Klemmkolben aber wesentlich größer ist Dei Klemmstücken zurückgeschoben. Dabei ist zunächst Fiihrungskolben und der Ringkolben können in nich die Kraft der Feder 14 zu überwinden. Der Füh- 50 dargestellter Weise auch mechanisch oder mit'els Ferungskolben 10 V*nn durch Druckmittelzufuhr zur dem gegen die Klemmkolben gedruckt werfen.
Zylinderkammer 13 zusätzlich hydraulisch beauf- F Lg. 3 zeigt eine Ausführung der Einspannvor·

schlagt werfen. Durch α« Federwirkung der Feder richtung nach der Erfindung, in der der Führungs 14 ist im gesamten EinsttHbereich die Anlage des kolben 10 in einem Ringkolben 20' gelagert isti Dei Fühnmgskolbens 10 an den Klemmkolben 3 und 3' 55 Rtngkolben 20' bildet den Zylinder für den Füh oder den Klemmstücken 4 und 4' gewährleistet. Der rungskolben 10. Er wird über eine ringförmige Zy Führungskolben 10 kann in nicht dargestellter Weise linderkammer 21' mit Druckmittel beaufschlagt Dei auch mitteis einer mechanischen Verstelleinrichtung Ringkolben 20' ist direkt mit dem Rahmen 1 verbun gegen de Klemmkolben gedrückt werfen. den. Bei Beaufschlagung der Zylinderkammer 21

Damit kann die Anpreßkraft, mit der der Füh- 60 wird der Grundkörper2 mit den Klemmkolben: rangskolben 10 auf die Klemmkolben 3 und 3 wirkt, und 3' über das Zwischenstück 12' gegen den Ring in einem weiten Bereich eingestellt und den Erfor- kolben gezogen. Die Klemmkolben 3 und 3' stützet dernissen der jeweiligen Einspannung angepaßt wer- sich dabei anmittelbar oder über ein Druckstüek 22 den. Die Anpreßkraft kann darüber hinaus durch ge- das der Form der Klemmkolben angepaßt und al: eignete Wahl des Keilwinkels an den Anlagestellen .65 Lagerschale für die Kolben ausgebildet se^:a kann zwischen Führungskolben rad Klemmkolben beein- am Ringkolben 20' ab. Der Ringkolben 20' kam flußt werfen. . außer der dargestellten auch beliebige andere Aus

An den Anlagestellen zwischen dem Führungskol- führungsformen haben.

i g. 4 zeigt cine Ausführung der Einspannvortung, in der die Klcmmkolbcii 3 und 3' in Einsiit-23 und 23' gelagert sind. Die Einsätze 23 und sind in den (irundkörper2 einschraubbar, könjcdoch auch auf andere Weise im Grundkörper stigt werden, z. ß. durch Schrauben, Bügel, Ab-

schlußdeckel ii. dgl. Die Einsätze bilden gleichzeitig die Zylinder für die Klemmkolbcn3 und 3'. Die hydraulischen Leitungen für die Druckmittelversorgung der Zylitiderkammern 8 und 8' sind an den Einsätzen angeschlossen. Sie können beim Herausnehmen der Einsätze mit diesen verbunden bleiben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

!v Prüfmaschinen besteht darin, geeignete Einspannvorrichtungen für das zu prüfende Werkstück zu schaffen. Die Einspannvorrichtung soll für alle Beanspruchungsarten (Zug, Druck, WechseUasten), besonders auch für dynamische Beanspruchungen, geeignet sein. Für viele dynamische Prüfungen ist dabei eine in Belastungsrichtung spielfreie und in Klemmrichtung genau zentrierende Probeneinspannung von ausschlaggebender Bedeutung. Durch außermittige Ein Patentansprüche;

1. Einspülvorrichtung, besonders for Prüfmaschinen, rojpzwei gegenüberliegenden Klemmkolben zum zentrischen Einspannen von Proben,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
den Klemmkolben (3 und 30 mindestens ein
Fubrungskolben (XO) vorgesehen ist, der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Klemmkolben _m

bewegbar ist, der an seiner Stirnseite keilförmig to spannung können unerwünschte Kräfte, besonders

ausgebildet ist und an dessen Stirnflächen (11 Querkräfte, auf die Probe kommen, die das Prüf-

und 110 die Klemmkolben anHegen. ergebnis verfälschen. Das gleiche gilt für eine Proben-

2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, da- einspannung, die in Belastungsrichtung nicht völlig durch gekennzeichnet, daß der Führungskolben spielfrei ist. Durch Spiel in der Einspannung tritt (10) von einem Ringkolben (20, 200 konzen- 15 da über hinaus besonders bei dynamischer Belastung trisch umgeben ist, der auf die Mantelflächen der ein hoher Verschleiß an der Einspannvorrichtung Klemmkolben (3 und 30 drückt. auf.

3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 2, da- Bekannt ist eine Einspannvorrichtung für Priifmadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (200 schinen mit gegenläufig angeordneten, nyuiaulisch als Zylinder für den Führungskolben (10) ausge- 20 betätigten Kolben zum zentrischen Einspannen von bildet ist. Proben (deutsche Patentschrift 1 648 616). Bei dieser

4. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, Einspannvorrichtung wirken die Kolben von beiden dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Seiten senkrecht auf das zu spannende Werkstück. Klemmkolben (3 und 30 mehrere Führungskol- Die Zentrierung der Probe wird hydraulisch vorgeben (10) und/oder Ringkolben (20, 200 angeord- 25 nommen in der Weise, daß die gegenüberliegenden net sind. Klemmkolben mit gleichen Mengen des Druckmittels

beaufschlagt werden. !L'ierzu dienen Zweistufenzylinder mit Stufenkolben, die in beiden Zylinderstufen die gleiche wirksame Kolbenfläche aufweisen. Bei

Bewegung des Stufenkolbens werden daher von beiden Zylinderstufen annäherungsweise gleiche Druckmittelmengen geliefert.

Durch Fertigungstoleranzen im gesamten hydraulischen System (Zylinder, Kolben, Leitungen) ergeben sich unvermeidliche Differenzen bei den für ein exaktes Zentrieren erforderlichen Druckmittelmengen. Diese Differenzen werden noch verstärkt durch unterschiedliche Leitungslängen und durch die Kompressibilität des Druckmittels. Eine genau zentrische

8. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 40 Einspannung ist damit nicht mehr gewährleistet. Die und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füh- Kolben der Einspannvorrichtung haben notwendigerweise Radialspiel, so daß sie für dynamische Beanspruchungen (Zug/Druck) wenig geeignet sind. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine

Einspannvorrichtung, besonders für Prüfmaschinen, zu schaffen, mit der Proben, insbesondere Rund- und Flachproben mit unterschiedlichen Abmessungen, mit hoher Genauigkeit zentrisch gespannt und zugleich in Belastungsrichtung spielfrei geführt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den Klemmkolben mindestens ein Führungskolben vorgesehen ist, der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Klemmkolben bewegbar ist, der an seiner Stirnseite keilförmig ausgebildet ist und

5. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskolben (10) an seiner Stirnseite kegelförmig ausgebildet ist.

6. Einspannvoirichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, ίΊβ die am Fi>h-

klb (

g, β die am Fih rungskolben (10) anliegenden Gegenflächen (IS und 150 der Klemmkolben (3 un.. 30 der Form des Führungskolbens angepaßt sind.

7. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskolben (10) und/oder der Ringkolben (20, 200 mit einem Druckmittel beaufschlagt werden.

8. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskolben (10) und/oder der Ringkolben (20, 200 eine mechanische Verstelleinrichtung aufweisen, mittels der sie gegen die Klemmkolben (3 und 30 gedrückt werden.

9. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskolben (10) eine Feder (14) aufweist, die ihn gegen die Klemmkolben (3 und 30 drückt.

10. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Klemmkolben (3 und 30 verdrehbare Klemmstück^ (4 und 40 angeordnet sind.

11. Einspannvorrichtung nach Anspruch I, da-

durch gekennzeichnet, daß die Spannflächen (5 55 an dessen Stirnflächen die Klemmkolben anliegen, und 50 der Klemmkolben (3 und 30 oder ~—*" ^J:" " ^J— ~^:— *""' "

Klemmstücke (4 und 40 Spannprismen (9 und 90 aufweisen.

Durch die Verwendung eines Führungskolbens werden die Klemmkolben in jeder Stellung innerhalb des Verstellbereichs der Einrichtung sowohl in axia-12. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, da- ler als auch in radialer Richtung exakt geführt. Dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkolben (3 60 mit wird eine genaue Zentrierung der Proben erreicht und 30 in Einsätzen (23 und 230 gelagert sind. ^und gleichzeitig eine völlige Spielfreiheit der Einspannvorrichtung in Belastungsrichtung sichergestellt. Eine solche Einspannvorrichtung ist damit be-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einsparinvor- sonders geeignet für dynamische Prüfungen aller Art, richtung, besonders für Prüfmaschinen, mit zwei ge- 65 insbesondere auch für Prüfungen mit ständigem genüberliegenden Klemmkolben zum zentrischen Wechsel der Kraftrichtung.

Einspannen von Proben. Ein wesentlicher Vorteil des Führungskolbens ist

Eine der wichtigsten Aufgaben auf dem Gebiet der darin zu sehen, daß durch die Kraftwirkune an Aen