Spannzylinder in Kompaktbauweise

Abstract

 Bei einem Spannzylinder in Kompaktbauweise mit einem linear verschiebbaren ersten Kolben (12), der eine einen ersten Kolbenraum (18) begrenzende erste Kolbenfläche (22) aufweist und mit einem Spannabschnitt (21) verbunden ist, und mit einer Linearführung (11, 12) für den Spannabschnitt (21) ergibt sich ein verhältnismäßig langer und aufwendiger Aufbau zur Aufnahme hoher Querkräfte. Eine kompaktere Bauweise bei gleichzeitig guter Aufnahmemöglichkeit für Querkräfte ergibt sich dadurch, dass der erste Kolben ein Hohlkolben (12) ist, in dem der erste Kolbenraum (18) angeordnet ist, und dass ein feststehender zweiter Kolben (20) in dem Hohlkolben (12) angeordnet ist und den ersten Kolbenraum (18) begrenzt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Spannzylinder in Kompaktbauweise mit einem linear verschiebbaren ersten Kolben, der eine einen ersten Kolbenraum begrenzende erste Kolbenfläche aufweist und mit einem Spannabschnitt verbunden ist, und mit einer Linearführung für den Spannabschnitt.

[0002] Derartige Spannzylinder werden verwendet, wenn in einem Spannzustand Querkräfte aufgenommen werden müssen. Nachteilig hierbei ist, daß gerade bei einer großen Führungslänge, die bei einem großen Hub erforderlich ist, durch das als Linearführung üblicherweise verwendete, einem Standardblockzylinder vorgelagerte Führungsgehäuse sich eine verhältnismäßig große Baulänge ergibt. Derartige Spannzylinder sind somit groß und unnötig materialaufwendig.

[0003] Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist es, einen Spannzylinder anzugeben, der bei einer kompakten Bauweise die Aufnahme von Querkräften bei ausgefahrenem Spannabschnitt ermöglicht.

[0004] Das Problem wird dadurch gelöst, daß bei einem Spannzylinder der eingangs genannten Art der erste Kolben ein Hohlkolben ist, in dem der erste Kolbenraum angeordnet ist, und daß ein feststehender zweiter Kolben in dem Hohlkolben angeordnet ist und den ersten Kolbenraum begrenzt.

[0005] Auf diese Weise lässt sich bei gleicher Führungslänge eine um rund ein Drittel kürzere und kompaktere Ausführung des erfindungsgemäßen Spannzylinders gegenüber einem Spannzylinder mit vorgelagerter Linearführung erzielen. Gleichzeitig ist es möglich, ein Totvolumen beim Übergang von einer Kolbenstange zu dem Spannabschnitt zu vermeiden, so daß hier Verschmutzungen durch das Einsaugen von beispielsweise Kühlflüssigkeit beim abwechselnden Spannen und Entspannen und somit Komprimieren und Evakuieren verhindert wird.

[0006] Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Linearführung eine Führungsbuchse auf, die den Hohlkolben an seinem Außenumfang führt. Diese Führungsbuchse kann als Gehäuse ausgebildet sein und ist besonders gut geeignet, Querkräfte in unterschiedlichen Richtungen quer zur Spannrichtung aufzunehmen.

[0007] Vorzugsweise weist der Hohlkolben außerdem einen zweiten Kolbenraum auf, der durch den zweiten Kolben und eine der ersten Kolbenfläche zugewandte zweite Kolbenfläche begrenzt wird. Auf diese Weise ist mittels Druckbeaufschlagung des ersten Kolbenraumes oder des zweiten Kolbenraumes ein Herausfahren bzw. Zurückfahren des Hohlkolbens möglich. Es hat sich dabei als von besonderem Vorteil erwiesen, wenn ein dritter Kolbenraum vorgesehen ist, der durch eine von dem Spannabschnitt abgewandte dritte Kolbenfläche und ein Gehäuse begrenzt wird. Auf diese Weise lässt sich bei gleichem Querschnitt des Spannabschnitts und somit vergleichbar stabiler Ausführung gegen Querkräfte eine höhere Spannkraft erzielen, da die erste Kolbenfläche und die dritte Kolbenfläche gemeinsam zum Spannen mit Druck beaufschlagt werden können.

[0008] Eine Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß Ölkanäle in dem zweiten Kolben und/oder der dieser zugeordneten Kolbenstange zum Beaufschlagen des ersten, zweiten und/oder dritten Kolbenraumes mit Öl vorgesehen sind. Dadurch kann ein als Linearführung dienendes Gehäuse besonders einfach aufgebaut sein. Außerdem ergibt sich eine zuverlässige und einfache Versorgung der Kolbenräume mit Öl. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich außerdem, wenn die erste, zweite und/oder dritte Kolbenfläche mit dem Hohlkolben einstückig ist. Es ist aber auch möglich, daß die erste, zweite und/oder dritte Kolbenfläche in den Hohlkolben einsetzbar ist.

[0009] Wenn der erste Kolbenraum und der dritte Kolbenraum zum Spannen gemeinsam mit Druck beaufschlagbar sind, und wenn die Summe der ersten Kolbenfläche und der zweiten Kolbenfläche größer ist als die Querschnittsfläche des Hohlkolbens, ergibt sich bei kompakten Abmessungen eine besonders große Spannkraft.

[0010] Vorzugsweise sind Dichtmittel zwischen dem Hohlkolben und der Führungsbuchse am von dem Spannabschnitt abgewandten Ende vorgesehen. Dadurch ergibt sich einerseits ein guter Schutz gegen Verschmutzen, da die Dichtmittel weit vom offenen Ende des Spannzylinders entfernt angeordnet sind. Gleichzeitig ist aber trotzdem eine Schmierung des Kolbens mit Schleppöl möglich. Auch eine variable Kolbenweg-Abfrage lässt sich hierdurch ermöglichen.

[0011] Bei einer auch separat einsetzbaren Ausgestaltung der Erfindung ist als Verdrehsicherung ein parallel zur Linearführungsrichtung angeordneter Kulissenbolzen vorgesehen, der mit einer Kulissenbahn an der Außenumfangsfläche des Hohlkolbens zusammenwirkt. Diese Art der Verdrehsicherung ist besonders belastbar und gleichzeitig robust. Der Kulissenbolzen kann an seinem dem Spannabschnitt zugewandten Ende dem Außenumfang des Hohlkolbens entsprechend ausgebildet sein und ein zwischen dem Hohlkolben und der Linearführungsbüchse angeordnetes Abstreifmittel untergreifen. Weil hierbei als Abstreifmittel ein einfacher Abstreifring verwendet werden kann, wird dadurch ein Verschmutzen des Zwischenraumes zwischen Hohlkolben und Linearführung besonders wirkungsvoll verhindert. Verzugsweise ist dabei der Kulissenbolzen mit Dichtmitteln in die Kulissenbahn eingesetzt. Dadurch wird das Austreten von beispielsweise Öl im Bereich der Kulissenführung wirkungsvoll verhindert, ohne dass sich ein aufwendiger und damit anfälliger Aufbau für einen eventuellen Dichtring ergibt.

[0012] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, die aber prinzipiell auch unabhängig von der Erfindung einsetzbar ist, ergibt sich dadurch, dass eine Aufnahme für einen Funktionsträger an der von der Kolbenfläche abgewandten Seite des Spannabschnittes vorgesehen ist. Dies ermöglicht vielfältige Einsatzzwecke. Vorzugsweise sind außerdem Arretiermittel zum Arretieren des Funktionsträgers in der Aufnahme vorgesehen. Die Aufnahme kann beispielsweise eine Bohrung sein. Als Arretiermittel eignen sich radial einsetzbare Gewindestifte mit Kegelspitze und/oder ein Überwurfring mit Innengewinde. Bei der Ausführungsform mit dem Überwurfring sollte ein flanschartiger Wulst die Aufnahme umgebend vorgesehen sein.

[0013] Wenn der Funktionsträger die erste Kolbenfläche aufweist und mittels eines Dichtelementes in den Hohlkolben eingedichtet ist, ergibt sich eine besonders einfache Montagemöglichkeit. In diesem Fall ist es möglich, dass der Kolbenraum Teil einer durchgehenden Bohrung ist, die einseitig dadurch verschlossen wird, dass der Funktionsträger eingeschraubt wird. Hohlkolben und Funktionsträger können einstückig ausgebildet sein. Es ist außerdem von Vorteil, wenn ein gemeinsames Gehäuse für Hohlkolben und Funktionsträger vorgesehen ist. Dies ergibt einen guten Schutz und eine robuste Ausführung. Wenn eine weitere Verdrehsicherung für den Funktionsträger vorgesehen ist, lässt sich außerdem ein unerwünschtes Verdrehen des Funktionsträgers gegen den Hohlkolben vermeiden.

[0014] Bei einer Weiterbildung sind bewegliche Funktionselemente vorgesehen. Die Funktionselemente können zwei im Wesentlichen zueinander rechtwinklige Spannflächen haben. Dadurch ist es möglich, dass die Funktionselemente beim Spannen einen Teil der Spannkraft rechtwinklig zur Spannrichtung umlenken. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Funktionselemente drehbar oder schräg zu den beiden Spannflächen verschiebbar ausgebildet sind.

[0015] Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich außerdem durch Vorsehen eines Rückstellelementes zum Rückstellen der Funktionselemente in einer Ausgangsstellung. Auf diese Weise ist der Spannzylinder nach Rückstellen des Funktionselementes jederzeit wieder einsatzbereit. Eine Rückstellung der Funktionselemente kann beispielsweise durch Federkraft erfolgen. Bei Schwergängigkeit, zum Beispiel durch Verschmutzung im automatischen Arbeitsablauf, ist diese Ausführungsform jedoch störungsanfällig. Das Rückstellelement kann beispielsweise ein Rückstellbolzen sein, der parallel zu seiner Längsrichtung verschiebbar ist, in der Ausgangsstellung an dem zweiten Kolben abgestützt ist und das Funktionselement gegen ein Entnehmen sichert. In diesem Fall hat das Funktionselement eine Aussparung, in die das Rückstellelement zum Zusammenwirken eingreift. Das Funktionselement ist erst nach Zurückschieben des Rückstellelementes aus der Aussparung entnehmbar. Andererseits bietet dieser linear verstellbare Rückstellbolzen eine einfache Antriebsmöglichkeit durch Abstützen an dem zweiten Kolben. Vorzugsweise ist das Rückstellelement beim Spannen mit Druck beaufschlagbar. Dadurch wird während des gesamten Spannvorgangs eine Definierte Ausgangsstellung des Funktionselementes eingenommen.

[0016] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

Eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Spannzylinders mit den Erfindungsmerkmalen in einem entspannten Zustand,

Fig. 2

den Schnitt C-C von Figur 1,

Fig. 3

den Spannzylinder von Figur 1 in gespanntem Zustand,

Fig. 4

ein zweites Ausführungsbeispiel eines Spannzylinders mit den Erfindungsmerkmalen,

Fig. 5

eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels ähnlich Figur 2,

Fig. 6

ein drittes Ausführungsbeispiel eines Spannzylinders mit den Erfindungsmerkmalen,

Fig. 7

eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Spannzylinders mit den Erfindungsmerkmalen mit einem beweglichen Funktionselement,

Fig. 8

eine Vorderansicht auf den vierten Spannzylinder mit dem beweglichen Element,

Fig. 9

eine schematische Darstellung zur Montage des beweglichen Funktionselementes in dem Funktionsträger von Figur 7,

Fig. 10

ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spannzylinders mit den Erfindungsmerkmalen mit einem beweglichen Funktionselement, und

Fig. 11

eine Vorderansicht auf das weitere Ausführungsbeispiel des Spannzylinders von Figur 10.

[0017] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Spannzylinders 10 mit den Erfindungsmerkmalen in Schnittdarstellung. Der Spannzylinder 10 weist ein Gehäuse 11 und einen ersten Kolben 12 auf. Der erste Kolben 12 ist linear verschiebbar in dem Gehäuse 11 angeordnet und als Hohlkolben 12 ausgeführt. Das Gehäuse 11 weist zwei Anschlüsse 13, 14 für Öldruckleitungen auf, die mit Ölkanälen 15, 16 jeweils in Verbindung stehen.

[0018] Der Hohlkolben 12 weist eine Bohrung 17 auf, die einen ersten Kolbenraum 18 und einen zweiten Kolbenraum 19 bildet, die mittels eines Kolbens 20 voneinander getrennt sind. Der Kolben 20 ist ein feststehender Kolben 20, der im Bezug auf das Gehäuse 11 ortsfest befestigt ist und außer der Bildung von drei getrennten Kolbenräumen 18, 19, 25 als Endanschlag des ausgefahrenen Hohlkolbens 12 dient.

[0019] Die Bohrung 17 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines Funktionsträgers 21 verschlossen, der an seiner dem Kolben 20 zugewandten Seite eine erste Kolbenfläche 22 aufweist. Der ersten Kolbenfläche 22 benachbart ist ein Dichtring 23 den Funktionsträger 21 umgebend und gegen den Hohlkolben 12 abdichtend angeordnet.

[0020] Am von dem Funktionsträger 21 abgewandten Ende des Hohlkolbens 12 ist dem Kolben 20 zugewandt eine zweite Kolbenfläche 24 angeordnet. Die erste Kolbenfläche 22 und der Kolben 20 begrenzen den ersten Kolbenraum 18, und die zweite Kolbenfläche 24 und der Kolben 20 begrenzen gemeinsam den zweiten Kolbenraum 19.

[0021] Ein dritter Kolbenraum 25 ist zwischen dem von dem Funktionsträger 21 abgewandten Ende des Hohlkolbens 12 und dem Gehäuse 11 angeordnet, wobei der dritte Kolbenraum 25 von dem Gehäuse 11 und einer an dem von dem Funktionsträger 21 abgewandten Ende des Hohlkolbens 12 dem Gehäuse 11 zugewandt angeordneten abgestuften dritten Kolbenfläche 26 begrenzt wird. Der Hohlkolben 12 ist an seiner Außenumfangsfläche an dem von dem Funktionsträger 21 abgewandten Ende mittels eines Dichtrings 27, der in einer Nut 28 angeordnet ist, gegen das Gehäuse 11 abgedichtet. Auf ähnliche Weise ist der Hohlkolben 12 mittels eines Dichtringes 29, der in einer Nut 31 angeordnet ist, gegen eine Kolbenstange 30 abgedichtet, die den Kolben 20 trägt und in Bezug auf das Gehäuse 11 ortsfest fixiert. Die Kolbenstange 30 ist mittels einer Mutter 32 an dem Gehäuse 11 festgesetzt. In der Kolbenstange 30 sind Ölkanäle 33, 34 angeordnet. Dabei ist der Ölkanal 33 über den dritten Kolbenraum 25 mit dem Ölkanal 15 verbunden. Außerdem verbindet der Ölkanal 33 den ersten Kolbenraum 18 mit dem dritten Kolbenraum 25. Der Ölkanal 34 verbindet wiederum den Ölkanal 16 mit dem zweiten Kolbenraum 19. Die beiden äußeren Kolbenräume 25 und 18 bewirken unter Öldruck das Ausfahren des Hohlkolbens 12, während der innere Kolbenraum 19 das Einfahren des Hohlkolbens 12 bewirkt.

[0022] Zusätzlich zu der Linearführung des Hohlkolbens 12, die durch dessen Außenumfang und die Bohrung in dem Gehäuse 11 gebildet wird, weist der Spannzylinder 10 außerdem eine Verdrehsicherung für den Hohlkolben 12 auf. Die Verdrehsicherung wird im Wesentlichen durch eine Kulissenbahn 35 und einen Kulissenbolzen 36 gebildet. Die Kulissenbahn 35 ist am dem Funktionsträger 21 zugewandten Ende des Hohlkolbens 12 in dessen Längsrichtung verlaufend und an dessen Außenumfangsfläche angeordnet. Wie sich beispielsweise Figur 2 entnehmen lässt, hat die Kulissenbahn 35 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen Teilkreisförmigen Querschnitt. Der Kulissenbolzen 36 ist, wie sich ebenfalls Figur 2 entnehmen lässt, mit einem kreisförmigen Querschnitt, der der Kulissenbahn 35 entspricht, versehen. Dabei ist das dem Funktionsträger 21 zugewandte Ende des Kulissenbolzens 36 der Außenumfangsfläche des Hohlkolbens 12 entsprechend ausgebildet. Zu diesem Zweck hat der Kulissenbolzen 36 an seinem dem Funktionsträger 21 zugewandten Ende eine Fläche 37, deren Kontur der Außenumfangsfläche des Hohlkolbens 12 entspricht. An seinem dem Funktionsträger 21 zugewandten Ende hat das Gehäuse 11 eine ringförmige Nut 38, in der ein Abstreifring 39 angeordnet ist. Wie sich den Figuren 1 und 2 entnehmen lässt, untergreift der Kulissenbolzen 36 mit seinem dem Funktionsträger 21 zugewandten Ende, nämlich der Fläche 37, den Abstreifring 39. Der Kulissenbolzen 36 weist außerdem eine Nut 40 auf, in der ein Dichtring 41 angeordnet ist. Wie sich Figur 1 außerdem entnehmen lässt, ist der Funktionsträger 21 mittels einer Überwurfmutter 42 an dem Hohlkolben 12 befestigt. Außerdem weist der Kolben 20 einen Dichtring 43 zum Abdichten des ersten Kolbenraumes 18 gegen den zweiten Kolbenraum 19 auf.

[0023] Nachfolgend wird die Funktion des Spannzylinders 10 anhand der Figuren 1 - 3 erläutert. Bei dem in Figur 1 gezeigten Zustand ist der Hohlkolben 12 in seine entspannte Position zurückgezogen. Zu diesem Zweck wird mittels Beaufschlagen des Anschlusses 14 mit Drucköl, wie dies mit dem Pfeil B angedeutet ist, dieses Öl über die Ölkanäle 16 und 34 in den zweiten Kolbenraum 19 geleitet. Dort wirkt das Öl auf die zweite Kolbenfläche 24, wobei der Feststehende Kolben 20 als Widerlager dient, und schiebt so den Hohlkolben 12 in die dargestellte entspannte Position zurück.

[0024] Zum Ausfahren des Kolbens in die in Figur 3 dargestellte gespannte Position wird der Anschluss 13 mit Drucköl beaufschlagt, wie dies mit einem Pfeil A angedeutet ist. Von dem Anschluss 13 wird das Drucköl über den Ölkanal 15 in den dritten Kolbenraum 25 geleitet und gelangt von dort über den Ölkanal 33 in den ersten Kolbenraum 18. Durch den auf die erste Kolbenfläche 22 und die dritte Kolbenfläche 26 wirkenden Öldruck wird der Hohlkolben 12 dann in die in der Figur 3 dargestellt gespannte Position ausgefahren, wobei der Kolben 20 und das Gehäuse 11 jeweils als Widerlager dienen. Durch das Zusammenwirken der ersten Kolbenfläche 22 und der dritten Kolbenfläche 26 ergibt sich eine größere Druckfläche und somit eine größere Spannkraft als sie durch die Druckbeaufschlagung eines Kolbens mit der Querschnittsfläche des Hohlkolbens 12 möglich wäre. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ergibt sich durch das Zusammenwirken der ersten Kolbenfläche 22 mit der dritten Kolbenfläche 26 eine etwa 20 % höhere Spannkraft als mit einem Kolben der Querschnittsfläche des Hohlkolbens 12. Beim Herausfahren des Hohlkolbens 12 in die in der Figur 3 dargestellte gespannte Position gelangt Hydrauliköl aus dem dritten Kolbenraum 25 bis zu dem Dichtring 27 und benetzt so die Wandfläche der Bohrung im Inneren des Gehäuses 11. Auf diese Weise dient das Hydrauliköl als so genanntes Schleppöl zum Schmieren des Hohlkolbens 12 in dem Gehäuse 11. Gleichzeitig verhindert der Dichtring 41 ein Austreten des Schleppöles durch die Nut 35.

[0025] Beim Zurückfahren des Hohlkolbens 12 in die in der Figur 1 dargestellte entspannte Position verhindert der Abstreifring 39, dass auf die Außenumfangsfläche des Hohlkolbens 12 gelangte Verschmutzungen in den Bereich zwischen dem Hohlkolben 12 und dem Gehäuse 11 herein gezogen werden. Insbesondere im Bereich des Kulissenbolzens 36 wird dabei mittels dessen Untergreifen des Abstreifringes 39 mit der Fläche 37 ein sicheres Abstreifen erzielt, wobei eine hohe Betriebssicherheit und geringe Kosten der verwendeten Komponenten erzielt werden. Die Ausbildung des Kulissenbolzens 36 mit seinen Abdichtungen ermöglicht erst das Austreten der Kulissenbahn 35 des Hohlkolbens 12 aus der Gehäusebohrung des Gehäuses 11 und verkürzt somit die Kulissenbahn 35 und das Gehäuse 11 beträchtlich.

[0026] Figur 4 zeigt einen Spannzylinder 44 als ein zweites Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen in einer geschnittenen Darstellung. Der Spannzylinder 44 entspricht vom Aufbau her im Wesentlichen dem Spannzylinder 10. Gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern, wobei einzelne Elemente, wie beispielsweise die Verdrehsicherung, und einzelne Bezugsziffern zur besseren Übersicht weggelassen worden sind. Im Gegensatz zu dem Spannzylinder 10 hat der Spannzylinder 44 ein Gehäuse 45 und einen Hohlkolben 46, der ähnlich dem Hohlkolben 12 aufgebaut ist. Im Unterschied zu dem Hohlkolben 12 weist der Hohlkolben 46 keine Überwurfmutter 42 sondern Gewindestifte 48 zur Befestigung eines Funktionsträgers 47 auf. In dem Gehäuse 45 sind außerdem Sensoren 49, 50 in Bohrungen 51, 52 angeordnet. Der Sensor 50 ist mittels eines Gewindes in die Bohrung 52 eingeschraubt und erfasst das von dem Funktionsträger 47 abgewandte Ende des Hohlkolbens 46. Die Bohrung des Sensors 50 ragt in den dritten Kolbenraum 25 und muß daher öldruckdicht abgedichtet sein.

[0027] Der Sensor 49 ist mittels eines Gewindes mit einer Befestigungsplatte 52 verbunden, die wiederum mittels Schrauben 54 mit dem Gehäuse 45 verbunden ist. Die Schrauben 54 sind in Langlöchern 53 in der Befestigungsplatte 52 angeordnet. Die Langlöcher 53 und die Bohrung 51 erlauben ein Verschieben der Befestigungsplatte 52 mit dem Sensor 49 parallel zur Längsachse des Hohlzylinders 46, wie dies durch einen Doppelpfeil C angedeutet ist. Der Sensor 49 erfasst das Vorhandensein einer Aussparung 51 in der Außenumfangsfläche des Hohlkolbens 46. Da der Sensor 49 mit seiner Langloch-Bohrung 51 nicht in einen Kolbenraum ragt (während des gesamten Kolbenhubes), wird die Verschiebung des Sensors 49 zum Einstellen ohne Druckabdichtung erst möglich.

[0028] Wie sich der Figur 5 entnehmen lässt, sind vier Gewindestifte 48 mit kegelförmiger Spitze zum Befestigen des Funktionsträgers 47 vorgesehen.

[0029] Die Sensoren 49, 50 können beispielsweise als Endlagenschalter dienen. Insbesondere mittels des Sensors 49 ist eine Justierung des Hubes des Hohlkolbens 46 möglich.

[0030] Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Spannzylinders 55 als ein drittes Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen. Der Spannzylinder 55 entspricht von seinem Aufbau her im Wesentlichen dem Spannzylinder 10 und dem Spannzylinder 44. Gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern. Zur besseren Übersicht ist das Gehäuse 11 teilweise weggelassen. Im Unterschied zu den Spannzylindern 10 und 44 weist der Spannzylinder 55 einen Hohlkolben 56 auf, der stirnseitig geschlossen ist. Im Einzelnen ist der Hohlkolben 56 an seinem in der Figur rechten Ende geschlossen, so dass eine erste Kolbenfläche 59 zur Begrenzung des ersten Kolbenraumes 18 Teil des Hohlkolbens 56 und nicht wie bei dem Spannzylinder 10 und dem Spannzylinder 44 Teil des Funktionsträgers 21, 47 ist. Bei dem Hohlkolben 56 ist deshalb eine zweite Kolbenfläche 60 zur Begrenzung des zweiten Kolbenraumes 19 und eine dritte Kolbenfläche 61 zur Begrenzung des dritten Kolbenraumes 25 Teil eines Abschlussstückes 62, das mittels eines Gewindes 63 mit dem Hohlkolben 56 verschraubt ist. Zur Abdichtung des zweiten Kolbenraumes 19 von dem dritten Kolbenraum 25 weist das Abschlussstück 62 einen in einer Nut 64 angeordneten Dichtring 65 und einen in einer Nut 66 angeordneten Dichtring 67 auf.

[0031] Der Hohlkolben 56 weist an seinem geschlossenen Ende eine Aufnahme 57 für einen nicht in der Figur dargestellten Funktionsträger auf. Beispielsweise lässt sich dieser Funktionsträger mit einem Innengewinde 58 an der Aufnahme 57 verschrauben. Es ist aber auch eine Verwendung von Gewindestiften 48 möglich.

[0032] Figur 7 zeigt einen Spannzylinder 68 als ein drittes Ausführungsbeispiel mit den Erfindungsmerkmalen in geschnittener Darstellung. Der Spannzylinder 68 entspricht in seiner Funktionsweise den Spannzylindern 10, 44 und 55. Gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern. Zur besseren Übersicht ist eine Reihe von Einzelteilen nicht mit Bezugsziffern versehen oder nicht in der Figur dargestellt. Der Spannzylinder 68 unterscheidet sich von den Spannzylindern 10, 44 und 55 durch die Verwendung eines geänderten Funktionsträgers 69. Der Funktionsträger 69 weist ein Aufnahmestück 70 für ein Funktionselement 71 auf. Außerdem hat der Funktionsträger 69 eine durchgehende Bohrung 72, die bis durch die erste Kolbenfläche 22 hindurch verläuft. Im Inneren der Bohrung 72 ist ein Rückstellbolzen 73 angeordnet. Der Rückstellbolzen 73 hat eine lang gestreckte, im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt. An seiner Außenumfangsfläche weist der Rückstellbolzen 73 eine umlaufende Nut 74 auf, in der ein Dichtring 75 angeordnet ist. An seinem, von der Kolbenfläche 22 abgewandten Ende hat der Rückstellbolzen 73 eine kugelförmig ausgebildete Spitze, mit der der Rückstellbolzen 73 mit einer Aussparung 77 in dem Funktionselement 71 zusammenwirkt. Das Funktionselement 71 ist im Wesentlichen kreisscheibenförmig ausgebildet, wobei an seiner von der Aussparung 77 abgewandten Seite eine weitere Aussparung vorgesehen ist, die zwei zueinander schräge Flächen 78, 79 bildet. Die schrägen Flächen 78, 79 sind unter einem spitzen Winkel zueinander angeordnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bilden die Flächen 78, 79 einen Winkel von etwa 45 miteinander. Wie sich der Figur 7 entnehmen lässt, stößt in einem mit durchgezogenen Linien dargestellten Zustand der Rückstellbolzen 73 an den Kolben 20 an, wodurch die Funktionsscheibe 71 derart zwangsweise in eine Ausgangsposition zurückgeschwenkt ist, dass die Aussparung 77 an der Spitze 76 des Rückstellbolzens 73 anliegt. Beim Ausfahren des Hohlkolbens 12 in einen Spannzustand wird der erste Kolbenraum 18 mit Hydraulikölen beaufschlagt, wodurch neben der ersten Kolbenfläche 22 auch das von der Spitze 76 abgewandte Ende des Rückstellbolzens 73 unter Öldruck steht und so die Funktionsscheibe 71 in der gezeigten Position hält. Beim Erreichen der mit unterbrochenen Linien dargestellten Spannposition stößt zunächst die Fläche 78 mit ihrer abgerundeten Vorderkante an ein Werkstück 80, das mittels Auflagen 82 auf einem Werktisch 81 angeordnet ist. Durch das Anstoßen der Fläche 78 gegen das Werkstück 80 wird die Funktionsscheibe 71 gegen die Rückstellkraft des durch den Öldruck beaufschlagten Rückstellbolzens 73 im Uhrzeigersinn bis zum Erreichen der gestrichelt dargestellten Position gedreht, bei der beide Flächen 78 und 79 an dem Werkstück 80 anliegen. Durch die in der Figur 7 nach rechts gerichtete Spannkraft des Spannzylinders 68 wird auf diese Weise gleichzeitig eine Kraft nach rechts in der Figur und nach unten auf das Werkstück 80 ausgeübt, die gemeinsam zu dem mit dem Pfeil F bezeichneten Kraftvektor auf das Werkstück 80 führen.

[0033] Anhand der Figuren 8 und 9 wird nachfolgend das Einsetzen der Funktionsscheibe 71 in das Aufnahmestück 70 beschrieben. Wie sich den Figuren entnehmen lässt, weist das Aufnahmestück 70 eine Aufnahme 83 auf, deren Kontur dem Außenumfang der Funktionsscheibe 71 angepasst ist. Die Aufnahme 83 seitlich begrenzend ist eine Begrenzung 84 vorgesehen, so dass die Funktionsscheibe 71 im eingesetzten Zustand seitlich nicht aus der Aufnahme 83 herausrutschen kann. Zum Einführen der Funktionsscheibe 71 in die Aufnahme 83 wird die Funktionsscheibe 71 derart geschwenkt, dass die Flächen 78, 79 in der Figur schräg nach links unten gewandt sind. Auf diese Weise lässt sich die Funktionsscheibe 71 in die Aufnahme 83 einführen, wie dies in Figur 9 schematisch dargestellt ist. Nach dem Einführen der Funktionsscheibe 71 in die Aufnahme 83 wird die Funktionsscheibe 71 dann in die in Figur 7 mit durchgezogenen Linien dargestellte Ausgangsposition geschwenkt. Wird dann der Rückstellbolzen 73 in der Figur von links her in die Bohrung 72 eingeführt, bis die Spitze 76 an der Aussparung 77 anliegt, so ist ein versehentliches Herhausgleiten und damit Verlieren der Funktionsscheibe 71 aus der Aufnahme 83 verhindert. Durch diese Ausbildung der Funktionsscheibe 71 mit ihrer mehr als die Hälfte des Umfanges betragenden Aufnahme 83 können die Flächen 78 und 79 bis in den Mittenbereich der Funktionsscheibe 71 ausgedehnt werden.

[0034] Figur 10 zeigt einen Spannzylinder 85 als ein weiters Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Spannzylinder 85 entspricht im Wesentlichen dem Spannzylinder 68. Gleiche Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern. Wie bei dem Spannzylinder 68 sind die Bezeichnungen für einzelne Elemente sowie auch einzelne Elemente zur besseren Übersicht weggelassen. Wie sich der Figur 10 entnehmen lässt, hat der Spannzylinder 85 einen Funktionsträger 86 mit einem Aufnahmestück 87. Das Aufnahmestück 87 weist ein schräg verschiebbares Funktionselement 88 auf, dass mit einem in einer Bohrung 89 in dem Funktionsträger 86 angeordneten Rückstellbolzen 90 ähnlich dem Rückstellbolzen 73 in Verbindung steht. Der Rückstellbolzen 90 weist eine Nut 91 auf, in der ein Dichtring 92 angeordnet ist.

[0035] Das Funktionselement 88 ist ein Spannschieber 88, der in einer Aufnahme in dem Aufnahmestück 87 angeordnet ist und entlang einer, die Aufnahme begrenzenden Schräge 93 verschiebbar ist, wie dies durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Der Spannschieber 88 weist zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Spannfläche 94, 95 auf. Auf der von den Flächen 94, 95 abgewandten Seite des Spannschiebers 88 ist eine Aussparung 96 angeordnet, mit der im montierten Zustand der Rückstellbolzen 90 in Verbindung steht.

[0036] Figur 11 zeigt eine Vorderansicht des Spannzylinders 85.

[0037] Wie sich der Figur 10 entnehmen lässt, stößt in einer Ausgangsposition der Rückstellbolzen 90 an den Kolben 20 an und drückt so den Spannschieber 88 entlang der Schrägen 93 soweit schräg aufwärts, bis das von dem Kolben 20 abgewandten Ende des Rückstellbolzens 20 an einen unteren Anschlag der Aufnahme 96 anstößt. Beim Beaufschlagen des ersten Kolbenraumes 18 mit Drucköl wird der Hohlkolben 12 in der Figur nach rechts bewegt, bis die mit gestrichelten Linien eingezeichnete Spannposition erreicht wird. Dabei wird zunächst der Spannschieber 98 durch den mit Drucköl beaufschlagten Rückstellbolzen 90 in der Ausgangsposition gehalten. Beim Auftreffen der Fläche 95 auf das auf der Auflage 97 gehaltene Werkstück 80 kann der Spannschieber 88 entlang der Schrägen 93 soweit ausweichen, bis auch die Fläche 94 an dem Werkstück 80 anliegt. Beim Spannen des Spannzylinders 85 mittels Druckbeaufschlagen des Kolbenraumes 18 wird sodann eine Kraft sowohl in der Figur nach rechts als auch nach unten auf das Werkstück 80 durch den Spannschieber 88 ausgeübt, wie dies mit dem Pfeil F als resultierende Kraft angedeutet ist.

[0038] Zur Montage wird der Spannschieber 88 bei zurückgeschobenem Rückholbolzen 90 entlang der Schräge 93 in die Aufnahme des Aufnahmestückes 87 eingeführt und sodann mittels Vorschieben des Rückstellbolzens 90 gegen ein versehentliches Herhausgleiten gesichert.

Bezugszeichenliste :

[0039] 

10

Spannzylinder

11

Gehäuse

12

Hohlkolben

13

Anschluss

14

Anschluss

15

Ölkanal

16

Ölkanal

17

Bohrung

18

erster Kolbenraum

19

zweiter Kolbenraum

20

Kolben

21

Funktionsträger

22

erste Kolbenfläche

23

Dichtring

24

zweite Kolbenfläche

25

dritter Kolbenraum

26

dritte Kolbenfläche

27

Dichtring

28

Nut

29

Dichtring

30

Kolbenstange

31

Nut

32

Mutter

33

Ölkanal

34

Ölkanal

35

Kulissenbahn

36

Kulissenbolzen

37

Fläche

38

Nut

39

Abstreifring

40

Nut

41

Dichtring

42

Überwurfmutter

43

Dichtring

44

Spannzylinder

45

Gehäuse

46

Hohlkolben

47

Funktionsträger

48

Gewindestift

49

Sensor

50

Sensor

51

Aussparung

52

Befestigungsplatte

53

Langloch

54

Schraube

55

Spannzylinder

56

Hohlkolben

57

Aufnahme

58

Innengewinde

59

erste Kolbenfläche

60

zweite Kolbenfläche

61

dritte Kolbenfläche

62

Abschlussstück

63

Gewinde

64

Nut

65

Dichtring

66

Nut

67

Dichtring

68

Spannzylinder

69

Funktionsträger

70

Aufnahmestück

71

Funktionselement

72

Bohrung

73

Rückstellbolzen

74

Nut

75

Dichtring

76

Spitze

77

Aussparung

78

Fläche

79

Fläche

80

Werkstück

81

Werktisch

82

Auflage

83

Aufnahme

84

Begrenzung

85

Spannzylinder

86

Funktionsträger

87

Aufnahmestück

88

Funktionselement

89

Bohrung

90

Rückstellbolzen

91

Nut

92

Dichtung

93

Schräge

94

Fläche

95

Fläche

96

Aussparung

97

Auflage

98

Arretierstift

99

Funktionsträger

100

Arretierstift

Ansprüche

1. Spannzylinder in Kompaktbauweise mit einem linear verschiebbaren ersten Kolben (12, 46, 56), der eine einen ersten Kolbenraum (18) begrenzende erste Kolbenfläche (22, 59) aufweist und mit einem Spannabschnitt (21) verbunden ist, und mit einer Linearführung für den Spannabschnitt (21) dadurch gekennzeichnet , dass der erste Kolben ein Hohlkolben (12, 46, 56) ist, in dem der erste Kolbenraum (18) angeordnet ist, und dass ein feststehender zweiter Kolben (20) in dem Hohlkolben (12, 46, 56) angeordnet ist und den ersten Kolbenraum (18) begrenzt.

2. Spannzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung eine Führungsbüchse (11, 45) aufweist, die den Hohlkolben (12, 46, 56) an seinem Außenumfang führt.

3. Spannzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkolben (12, 46, 56) einen zweiten Kolbenraum (19) aufweist, der durch den zweiten Kolben (20) und eine der ersten Kolbenfläche (22, 59) zugewandte zweite Kolbenfläche (24, 60) begrenzt wird.

4. Spannzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dritten Kolbenraum (25), der durch eine von dem Spannabschnitt (21) abgewandte dritte Kolbenfläche (26, 61) und ein Gehäuse (11, 45) begrenzt wird.

5. Spannzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Ölkanäle (33 ,34) in dem zweiten Kolben (20) und/oder der diesem zugeordneten Kolbenstange (30) zum Beaufschlagen des ersten (18), zweiten (19) und/oder dritten Kolbenraumes (25) mit Öl.

6. Spannzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (22, 59), zweite (24, 60) und/oder dritte Kolbenfläche (26, 61) mit dem Hohlkolben (12, 46, 56) einstückig ist.

7. Spannzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (22, 59), zweite (24, 60) und/oder dritte Kolbenfläche (26, 61) in den Hohlkolben (12, 46, 56) einsetzbar ist.

8. Spannzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolbenraum (18) und der dritte Kolbenraum (25) zum Spannen gemeinsam mit Druck beaufschlagbar sind, und dass die Summe der ersten Kolbenfläche (22, 59) und der dritten Kolbenfläche (26, 61) größer ist als die Querschnittsfläche des Hohlkolbens (12, 46, 56).

9. Spannzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Dichtmittel (27) zwischen dem Hohlkolben (12, 46, 56) und der Führungsbüchse (11, 45) am von dem Spannabschnitt (21) abgewandten Ende.

10. Spannzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdrehsicherung ein parallel zur Linearführungsrichtung angeordneter Kulissenbolzen (36) vorgesehen ist, der mit einer Kulissenbahn (35) an der Außenumfangsfläche des Hohlkolbens (12, 46, 56) zusammenwirkt und insbesondere mit Dichtmitteln (41) in die Kulissenbahn (35) eingesetzt ist.

11. Spannzylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenbolzen (36) an seinem dem Spannabschnitt (21) zugewandten Ende dem Außenumfang des Hohlkolbens (12, 46, 56) entsprechend ausgebildet ist und ein zwischen dem Hohlkolben (12, 46, 56) und der Linearführungsbüchse (11, 45) angeordneten Abstreifmittel (39) untergreift.

12. Spannzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Aufnahme (57), welche insbesondere Arretiermittel (42, 48, 58, 98) zum Arretieren des Funktionsträgers (21, 47, 69, 86) in der Aufnahme (57) aufweist, für einen Funktionsträger (21, 47, 69, 86, 99), der vorzugsweise die erste Kolbenfläche (22, 59) aufweist und mittels eines Dichtelementes (23) in den Hohlkolben (12, 46) eingedichtet ist, an der von der ersten Kolbenfläche (22, 59) abgewandten Seite des Spannabschnittes.

13. Spannzylinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiermittel radial einsetzbare Gewinnstifte (48) mit Kegelspitze, ein Überwurfring (42) mit Innengewinde und/oder ein Arretierstift (98, 100) ist.

14. Spannzylinder nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch ein gemeinsames Gehäuse (11, 45) für den Hohlkolben (12, 46, 56) und den Funktionsträger (21, 47, 69, 86, 99).

15. Spannzylinder nach einem der Anspruch 12 bis 14, gekennzeichnet durch eine weitere Verdrehsicherung (98, 100) für den Funktionsträger (21, 47, 69, 86).

16. Spannzylinder nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch bewegliche Funktionselemente (71, 88), welche insbesondere zwei im Wesentlichen zueinander rechtwinklige Spannflächen (78, 79 ,94 ,95) haben.

17. Spannzylinder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionselemente (71, 88) beim Spannen einen Teil der Spannkraft rechtwinklig zur Spannrichtung umlenken.

18. Spannzylinder nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch ein Rückstellelement (73, 90) zum Rückstellen der Funktionselemente (71, 88) in eine Ausgangsstellung, welches insbesondere ein Rückstellbolzen (73, 90) ist, der parallel zu seiner Längsrichtung verschiebbar ist, in der Ausgangsstellung an dem zweiten Kolben (20) abgestützt ist, und das Funktionselement (71, 88) gegen ein Entnehmen sichert und vorzugsweise beim Spannen mit Druck beaufschlagt ist.

Zeichnung