DE20022353U1

DE20022353U1 - Klemmhülse für Werkzeugmaschinen- und Vorrichtungsbau

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Publication number: DE20022353U1
Application number: DE20022353U
Authority: DE
Original assignee: METRON MESTECHNIK und MASCHB G
Current assignee: METRON MESTECHNIK und MASCHB G
Priority date: 2000-03-11
Filing date: 2000-03-11
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2010-03-12

Description

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D16/D2168

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Klemmhülse für Werkzeuamaschinen- und Vorrichtunasbau

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festklemmen eines säulenartigen Körpers mit einer Klemmhülse, die den säulenartigen Körper umgibt und ihrerseits außen von einem Druckraum umgeben ist, bei dessen Druckbeaufschlagung die Klemmhülse an dem säulenartigen Körper kraftschlüssig festgeklemmt &iacgr;&ogr; wird.

Im Werkzeugmaschinen- und Vorrichtungsbau besteht das Erfordernis, Maschinenelemente, beispielsweise Aufspannplatten, gradlinig zu verfahren und in definierten Positionen belastbar zu fixieren. Wichtige Eigenschaften, welche das Bauteil, das die Aufgabe des Fixierens übernimmt, besitzen sollte, sind is hohe Belastbarkeit, niedrige Abmaße, Schnelligkeit, Verschleißfestigkeit und eine hohe Positioniergenauigkeit bzw. ein geringer Versatz beim Fixieren.

Hydraulisch betriebene Vorrichtungen, die einen säulenartigen Körper mit einer Klemmhülse umgeben, welche sich mittels Druckbeaufschlagung von außen durch das Hydraulikmedium derart verformt, daß es zu einer kraftschlüssigen Fixierung zwischen dem säulenartigen Körper und der Klemmhülse kommt, erfüllen diese Anforderungen weitestgehend. Die den säulenartigen Körper umgebende Klemmhülse muß mit der Verformbarkeit und der hohen Belastbarkeit sowie Verschleißfestigkeit und Dichtigkeit schwer kombinierbare Eigenschaften aufweisen. Bisher wurden die Eigenschaften durch die aufwendige Fertigung einer Verbundkonstruktion herbeigeführt (vgl. Produktinformation Fa. Kostyrka: HeIa Werbung, HN KOS 98/001; HeIa Werbung, HN KOS 99/003). Die umgebende Klemmhülse besteht beispielsweise aus einem innen liegenden, in

Längsrichtung geschlitzten Metallzylinder, der zur Herstellung der Dichtigkeit gegen das Hydraulikmedium von einem weiteren Kunststoffzylinder formschlüssig umgeben ist. Nachteilig an dieser Gestaltungsweise ist die aufwendige und teure Fertigung, sowie die erhöhte Gefahr der Leckage durch Verschleißschäden, wodurch sich die Verfügbarkeit der Gesamtanlage reduziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klemmhülse hervorzubringen, welche die erforderlichen Eigenschaften - hohe Belastbarkeit, Verschleißfestigkeit bzw. hohe Lebensdauer, hydraulische Dichtigkeit sowie &iacgr;&ogr; Schnelligkeit bei einem geringen Fertigungsaufwand vereint.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Klemmhülse einstückig ausgebildet ist und über sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmungen mit verbleibender Restwandstärke auf der Innen- und Außenseite verfügt. Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die mit dem hydraulischen

is Druck von außen in Umfangsrichtung der Klemmhülse erzeugten Normalkräfte durch Ausnehmungen in Längsrichtung zur Bildung eines Biegemomentes zu nutzen, das im Rahmen der elastischen Verformung der Klemmhülse eine Verkleinerung der inneren lichten Weite der Klemmhülse bewirkt. Durch die sich in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmungen entstehen zudem Materialschwächungen, welche, gemeinsam mit dem Biegemoment aus der Normalkraft in Umfangsrichtung, hohe elastische Verformungen der Klemmhülse in diesen Bereichen bewirken.

Die Vorteile der Erfindung liegen in der einfachen und wirtschaftlichen Fertigung der Klemmhülse, in der Verschleißarmut und damit hohen Lebensdauer, sowie in der zuverlässigen Dichtigkeit in Richtung des zu klemmenden säulenartigen Körpers.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, die sich in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmungen auf der Innen- und Außenseite der Klemmhülse in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt anzuordnen, damit die Materialschwächung der Klemmhülse eine möglichst hohe Biegemomentenlast

auf die verbleibende Restwandstärke der sich in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmung zur Folge hat.

Dabei ist es vorteilhaft, die sich in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmungen in Umfangsrichtung wechselseitig auf der Innen- und Außenseite der Klemmhülse einzubringen, um so eine der sich in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmungen entsprechende Anzahl an Vorzeichenwechseln der Biegemomentenlast zu erhalten. Entsprechend der Anzahl der Vorzeichenwechsel bzw. der Extremwerte des Biegemomentes (Maxima und Minima) stellt sich auch die Biegelinie der Klemmhülse in Umfangsrichtung ein und es ergibt

&iacgr;&ogr; sich bei wechselseitiger Anordnung eine maximale Anzahl an Kontaktflächen zwischen dem säulenartigen zu klemmenden Körper und der Klemmhülse während des Klemmvorganges bei konstanter Anzahl von Ausnehmungen. Die Schwächung des Klemmhülsenquerschnitts an den Umfangspositionen des maximalen Biegemomentes gewährleistet darüber hinaus die gewünschte

is elastische Verformung der Klemmhülse.

Die sich in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmungen auf der Innenseite der Klemmhülse können zur Erreichung hoher Flexibilität der Klemmhülse bzw. zur Erniedrigung des erforderlichen Hydraulikdrucks während des Klemmvorganges über die gesamte Länge der Klemmhülse ausgeführt werden.

0 Zum Anschluß der Klemmhülse an Maschinenbauteile ist an den Enden der Klemmhülse jeweils ein Bund angeordnet.

Zur Aufnahme von Momenten und axialen Kräften ist es notwendig, die Klemmhülse an mindestens einer Seite mit einem axialen Befestigungsflansch zu versehen, der insbesondere eine Drehbewegung der Hülse in Umfangsrichtung verhindert. Dadurch wird dem frühzeitigen tribologischen Verschleiß der Dichtung, die den Druckraum nach außen abdichtet, vorgebeugt.

Das Abdichten des mit dem Druckmedium beaufschlagten Druckraums nach außen kann durch eine mit einer Dichtung versehenen Dichtungsnut in dem Bund am axialen Ende der Klemmhülse durchgeführt werden.

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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich durch den Einsatz einer Profildichtung, die in dem Bereich, welcher sich in der Dichtungsnut befindet, die gleiche Querschnittsform wie die Dichtungsnut hat und so die Dichtungsnut nahezu ohne Freiräume ausfüllt. Das in etwa konstante Volumen des Dichtungsmaterials und die so fehlende Ausweichmöglichkeit der Dichtung vor dem Druckmedium wirken sich vorteilhaft auf die Dichtigkeit des Druckraumes insbesondere bei hohen Drücken aus.

Um den Aufwand der Fertigung gering zu halten, ist es sinnvoll, die Dichtungsnut mit einem rechteckigen Querschnitt auszuführen.

&iacgr;&ogr; Im Interesse einer einfachen Fügbarkeit der mit einer Profildichtung bestückten Klemmhülse in die umgebende Hülse, ist es sinnvoll die Profildichtung mit einer runden oder elliptischen Form außerhalb der Dichtungsnut auszuführen, so daß weder die Dichtung beschädigt wird, noch hohe Kräfte bei der Montage erforderlich sind.

is Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich durch den Einsatz einer Profildichtung, welche aus einem Material mit einer höheren Shorehärte von etwa 90±5 hergestellt worden ist. Herkömmliche Dichtungen, die an vergleichbarer Stelle zur Anwendung kommen, weisen eine Shorehärte von etwa 70 - 82 auf, was zur Gewährleistung der Dichtigkeit den Einsatz zusätzlicher Stützelemente in der Nut der Dichtung erforderlich macht, damit die Dichtung nicht aufgrund des hohen Drucks in den abzudichtenden Spalt gedrückt wird. In Versuchen konnte gezeigt werden, daß die härter ausgeführte Profildichtung in etwa die dreifache Anzahl an Lastwechseln erträgt verglichen mit einer herkömmlichen Dichtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Die einzelnen Zeichnungen beschreiben den Aufbau der Klemmhülse und ihre Wirkungsweise.

Figur 1 Längsschnitt durch die Klemmhülse und

den säulenartigen Körper

Figur 2 Querschnitt durch die Klemmhülse und

den säulenartigen Körper gemäß Schnitt AA, dargestellt in Figur 1

Figur 3 Querschnitt ausschließlich durch die

Klemmhülse; Druck P dargestellt durch Pfeile; Biegemomentenbelastung aus in Umfangsrichtung wirkender Normalkraft gemäß Kesselformel dargestellt durch dicke gestrichelte Linie; Nullniveau, dargestellt durch dicke durchgezogen Linie

Die abgebildete, hydraulische Vorrichtung zum Klemmen säulenartiger Körper 1 besteht in ihrem Grundaufbau aus einer Klemmhülse 2 und einem die Klemmhülse umgebenden Druckraum 3.

Die Klemmhülse 2 verfügt über eine zylindrische Bohrung in der sich der is säulenartige Körper 1 axial und drehbar beweglich befindet. Axial endet die Hülse jeweils mit einem Bund 6, wobei sich an einem Ende noch ein axialer Befestigungsflansch 9 anschließt. In beiden Bünden 6 ist jeweils eine Dichtungsnut 7 radial eingestochen, in der eine Profildichtung 8 den Druckraum 3 nach außen abdichtet. Zwischen den beiden Bünden 6 befinden sich außen auf der Klemmhülse 2 sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmungen 5 mit verbleibender Restwandstärke. Jeweils zwischen den sich in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmungen 5 auf der Außenseite der Klemmhülse 2 sind auf der Innenseite ebenfalls sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmungen 4 angeordnet.

Wird die Klemmhülse 2 über den Druckraum 3 mit Druck beaufschlagt, so bilden sich an den Ausnehmungen auf der Außen 5 - und Innenseite 4 der Klemmhülse 2 Maxima und Minima des Biegemomentes aus, so daß sich die Klemmhülse 2 an den Stellen an denen sich außen eine Ausnehmung 5 befindet, nach innen wölbt und an den Stellen, an den sich innen eine Ausnehmung 4 befindet nach außen wölbt. Die Verringerung der lichten Weite an den Stellen der äußeren Ausnehmungen 5 der Klemmhülse 2 bewirkt ein Klemmen des säulenartigen Körpers 1 in der Klemmhülse 2.

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Claims

1. Vorrichtung zum Festklemmen eines säulenartigen Körpers (1) mit einer Klemmhülse (2), die den säulenartigen Körper (1) umgibt und ihrerseits außen von einem Druckraum (3) umgeben ist, bei dessen Druckbeaufschlagung die Klemmhülse (2) an dem säulenartigen Körper (1) kraftschlüssig festgeklemmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse (2) einstückig ausgebildet ist und über sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmungen (4, 5) mit verbleibender Restwandstärke auf der Innen (4) - und Außenseite (5) verfügt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmungen (4, 5) innen (4) und außen (5) in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die in Längsrichtung erstreckenden Ausnehmungen (4, 5) in Umfangsrichtung wechselseitig auf der Außen- und Innenseite der Klemmhülse (2) befinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmungen (4) auf der Innenseite der Klemmhülse (2) über die gesamte Länge der Klemmhülse (2) erstrecken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Klemmhülse (2) jeweils ein Bund (6) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmhülse (2) an mindestens einer Seite über einen axialen Befestigungsflansch (9) verfügt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Klemmhülse (2) von außen jeweils eine Dichtungsnut (7) eingebracht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtungsnut (7) eine Profildichtung (8) den mit dem Druckmedium beaufschlagten Druckraum (3) nach außen abdichtet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Profildichtung (8) in dem Bereich, welcher sich in der Dichtungsnut (7) befindet, etwa die gleiche Querschnittsform wie die Dichtungsnut (7) hat und so die Dichtungsnut (7) nahezu ohne Freiräume ausfüllt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsnut (7) eine rechteckige Querschnittsform aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Profildichtung (8) außerhalb der Dichtungsnut (7) einen rund oder elliptisch geformten Querschnitt hat.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Profildichtung (8) eine erhöhte Shorehärte von etwa 90 ±5 aufweist.