AT506161B1 - Vorrichtung zum aufspannen von werkstücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (20) zum Aufspannen von Werkstücken auf einem Bearbeitungszentrum, mit mindestens einer in zumindest einer Gebrauchsstellung von einer Maschinenpalette (11) oder einem Maschinentisch nach oben ragenden Spannfläche (16) mit einer Mehrzahl von Werkstückaufnahmen. Um die Rüstzeiten zu vermindern, ist vorgesehen, dass die Spannfläche (16) zumindest eine, vorzugsweise durch eine Führungsnut (24) gebildete Führungsbahn (25) zur Aufnahme von festen und/oder beweglichen Spannbacken (17, 18) zum Spannen von Werkstücken oder zum Befestigen von Spannvorrichtungen aufweist, und dass die Spannfläche (16) zumindest ein Positionsmittels (30) zur passgenauen Anordnung der Spannbacken (17, 18) oder Spannvorrichtungen aufweist.

Description

österreichisches Patentamt AT506161 B1 2011-04-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken auf einem Bearbeitungszentrum, mit mindestens einer in zumindest einer Gebrauchsstellung von einer Maschinenpalette oder einem Maschinentisch nach oben ragenden Spannfläche mit einer Mehrzahl von Werkstückaufnahmen, wobei die Spannfläche zumindest eine, vorzugsweise durch eine Führungsnut gebildete Führungsbahn zur Aufnahme von festen und/oder beweglichen Spannbacken zum Spannen von Werkstücken oder zum Befestigen von Spannvorrichtungen aufweist, und dass die Spannfläche zumindest ein Positionsmittels zur passgenauen Anordnung der Spannbacken oder Spannvorrichtungen aufweist.

[0002] In der Serienfertigung ist es heute üblich, Werkstücke weitgehend automatisiert in Bearbeitungszentren zu bearbeiten. Unter Bearbeitungszentrum wird eine automatisierte Werkzeugmaschine verstanden, die verschiedene Bearbeitungsvorgänge, wie beispielsweise Bohren, Fräsen oder dergleichen an den Werkstücken vornimmt. Um entsprechend hohe Durchsatzraten erzielen zu können, werden in solchen Bearbeitungszentren kleinere Werkstücke zumeist auf sogenannten Spanntürmen befestigt, das sind Vorrichtungen, die eine Vielzahl von Werkstückaufnahmen aufweisen, an denen die einzelnen Werkstücke befestigt werden können. Diese Spanntürme werden am Bearbeitungszentrum festgespannt, um die entsprechenden Bearbeitungsvorgänge zu ermöglichen. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um einen solchen Spannturm, wie er beispielsweise in der DE 10 2005 009 177 A beschrieben ist. Ein weiterer Spannturm ist in der US 4,828,240 A dargestellt und erläutert.

[0003] Der eigentliche Spannturm besteht aus einer oder mehreren Aufspannflächen, die in Gebrauchsstellung nach oben ragen und die dazu vorgesehen sind, die einzelnen Werkstücke aufzunehmen. An der Unterseite dieses Bauteils ist in der Regel ein Flansch mit mehreren Bohrungen vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, auf eine sogenannte Maschinenpalette aufgeschraubt zu werden. Die Maschinenpalette ist spezifisch für das jeweilige Bearbeitungszentrum ausgebildet und besitzt an ihrer Unterseite eine Aufnahme für eine Klemmbacke des Bearbeitungszentrums, die den Spannturm in eine genau definierte Stellung bringt und in dieser Stellung hält. Dies ermöglicht es einerseits ein und denselben Spannturm für unterschiedliche Bearbeitungszentren zu verwenden, und andererseits mehrere Spanntürme auf derselben Maschinenpalette zu befestigen.

[0004] Um ein lagerichtiges Einspannen von Werkstückteilen zu ermöglichen, weist der Spannturm bei der DE 10 2005 009 177 A1 Aufnahmebohrungen für Spanneinheiten auf. Durch die vorgegebenen großen Aufnahmebohrungen ist die Flexibilität bei der Benutzung des Spannturmes aber stark eingeschränkt.

[0005] Die DE 42 19 967 A1 beschreibt eine Befestigungsvorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken auf einem Bearbeitungszentrum mit einem Kreuzbalkenträger, welcher vertikal nach oben ragende Spannflächen aufweist, wobei die Spannflächen jeweils eine durch eine Führungsnut gebildete Führungsbahn zur Aufnahme von Spannbacken zum Spannen von Werkstücken oder zum Befestigen von Spannvorrichtungen aufweist. Die Spannfläche weist zur passgenauen Anordnung der Spannbacken Positionierbohrungen auf. Die Spannbacken werden gegeneinander mit Schrauben verschraubt und solcherart das Werkstück zwischen den Backen eingeklemmt. Diese Aufspannmethode ist relativ zeitaufwändig und fehlerbehaftet.

[0006] Die DE 40 38 969 A1 beschreibt eine Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen mit einem Aufspannelement, welches je Befestigungsebene eine T-förmig unterschnittene Spannnut mit mindestens einem in der Spannnut formschlüssig aufgenommenen Nutstein aufweist. Der Nutstein hält ein quer aus der Befestigungsebene vorragendes Verbindungselement zur Anschlussbefestigung eines anderen Aufspannelementes. Die beiden gegenüberliegenden äußeren Längsrandbereiche der Spannnut sind von einer zentrisch zur Nutlängsachse und senkrecht zur Befestigungsebene angeordneten kreiszylindrischen Zentrierbohrung durchsetzt, um eine Positionierbarkeit von Aufspannelementen untereinander sowohl entsprechend einem Lochraster, als auch entsprechend einem Nutrasterzu ermöglichen. 1/6 österreichisches Patentamt AT506161 B1 2011-04-15 [0007] Ferner ist aus der DE 21 53 463 A1 eine Vorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken bekannt, welche einen auf den Maschinentisch fixierbaren prismenförmigen Aufspannkörper aufweist, der auf mindestens zwei Seitenflächen mit in regelmäßigen Koordinatenabständen angeordneten Passbohrungen mit Gewinde versehen ist. Seitenflächen, die nicht mit Fixierbohrungen ausgeführt sind, sind mit einem System konventioneller T-Nuten ausgerüstet, so dass die Vorrichtung mit verschiedensten Aufspannvorrichtungen bestückt werden kann.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Verwendungsvielfalt zu erhöhen, wobei eine rasche und lagegenaue Positionierung von Komponenten an der Vorrichtung ermöglicht werden soll.

[0009] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die bewegliche Spannbacke durch eine Spindel verstellbar ist.

[0010] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Führungsbahn sich in zumindest einer Gebrauchsstellung in vertikaler Richtung erstreckt.

[0011] Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Positioniermittel durch zumindest eine Passnut gebildet ist, welche vorzugsweise quer zur Führungsbahn angeordnet ist. Die Passnut kann in zumindest einer Gebrauchslage im Wesentlichen horizontal angeordnet sein. Dies erlaubt ein rasches und genaues Finden einer früheren Position.

[0012] Alternativ oder zusätzlich zu Passnuten kann vorgesehen sein, dass das Positioniermittel durch zumindest eine vorzugsweise normal zur Spannfläche angeordneten Passbohrung gebildet ist. Durch die Passbohrungen kann besonders rasch eine Nullpunktermittlung erfolgen.

[0013] Über die Führungsbahnen können Vertikalspannvorrichtungen, bestehend aus einer festen Backe und einer gleitenden Backe, die in den Führungsbahnen gleiten, am Spannturm angebracht werden. Die Spannkraft kann zum Beispiel über eine Spindel aufgebracht werden.

[0014] Über die Führungsbahnen können aber auch Horizontalspannvorrichtungen aufgespannt werden, welche um 90° in Bezug zu einer Vertikalspannvorrichtung verdreht angeordnet sind. Horizontalspannvorrichtungen nutzen die Führungsbahnen zur Zentrierung und zur Winkelherstellung. Auf den Horizontalspannvorrichtungen können wiederum feste und gleitende Spannbacken angeordnet werden. Diese Variante ermöglicht das Spannen von langen Werkstücken mit dem selben System [0015] Weiters können die Führungsbahnen zur Aufnahme von Sonderspannvorrichtungen dienen, welche an den Führungsbahnen befestigt werden können. Die Sonderspannvorrichtungen können pneumatisch, hydraulisch oder durch Gewinde gespannt werden. Diese Variante ermöglicht das Spannen von Teilen mit Freiformen, z.B. Gussgehäuse, welche spezielle Vorrichtungen benötigen.

[0016] Die Passnuten und Passbohrungen dienen zur raschen Wiederherstellbarkeit einer Spannvariante. Weiters ermöglichen die Positioniermittel ein Rüsten des Bearbeitungszentrums, ohne Einstellarbeiten. Dadurch kann die Vorbereitungszeit wesentlich reduziert werden.

[0017] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

[0018] Es zeigen [0019] Fig. 1 ein Bearbeitungszentrum mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, [0020] Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Detail, [0021] Fig. 3 diese Vorrichtung mit aufgespannten Werkstücken, [0022] Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer

Seitenansicht, [0023] Fig. 5 diese erfindungsgemäße Vorrichtung mit aufgespannten Werkstücken, 2/6 österreichisches Patentamt AT506161 B1 2011-04-15 [0024] Fig. 6 eine axionometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Ver wendungszustand, [0025] Fig. 7 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Schrägansicht und [0026] Fig. 8 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einerweiteren Schrägansicht.

[0027] Das allgemein mit 1 bezeichnete Bearbeitungszentrum besteht aus einem Maschinenbett 2 und einem Werkzeugführungsrahmen 3, auf dem Führungsbahnen 4 angeordnet sind, in denen ein Schlitten 5 gleitet, der ein Werkzeug 6 in einer Aufspannung 7 trägt. In einer Führungsbahn 8 des Maschinenbettes 2 ist ein Aufspanntisch 9 beweglich befestigt, der eine Klemmbacke 10 aufweist, mit der eine Maschinenpalette 11 in einer genau bestimmten Stellung gehalten werden kann. Zentrierstifte 12 dienen zur genauen Festlegung der Position der Maschinenpalette 11 auf dem Spannschlitten 9.

[0028] Um die Bearbeitung mehrerer Werkstücke 13f, 13g, 13h, 13i zu ermöglichen, werden Spanntürme 23 verwendet. Auf der Maschinenpalette 11 ist in diesem Fall ein Spannturm aufgebracht, der mehrere Werkstücke 13 trägt. Diese Werkstücke sind auf Spannflächen 16 der als Spannturm ausgebildeten Vorrichtung 20 festgespannt. Die einzelnen Freiheitsgrade, die zur Erreichung aller erforderlichen Arbeitspositionen des Werkzeuges 6 erforderlich sind, sind mit X: Verstellbewegung in Querrichtung, Y: Verstellbewegung in senkrechter Richtung, Z: Verstellbewegung in Längsrichtung und B: Drehbewegung des Aufspanntisches 9 gekennzeichnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die insgesamt mit 20 bezeichnet ist, besitzt fixe Spannbacken 17 und verstellbare Spannbacken 18 mit Spindel 19, um eine Mehrzahl von Werkstücken 13f, 13g, 13h, 13i festzuspannen. Ein Motor zur Höhenverstellung (Bewegung in Y-Richtung) ist mit 21 bezeichnet.

[0029] Die Vorrichtung 20 besteht aus einer durch die Maschinenpalette 11 gebildeten Grundplatte 22 und dem eigentlichen Spannturm 23. Der Spannturm 23 besitzt einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt und ist von Spannflächen 16 begrenzt. Diese Spannflächen 16 weisen durch Führungsnuten 24 mit im Wesentlichen T-förmigem Querschnitt gebildete Führungsbahnen 25 auf, in die Spannschuhe zur Befestigung von Werkstücken 13 oder Werkstückhalterungen eingeschoben werden können. Wie in den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, können in die vertikal verlaufenden Führungsnuten 24 feste Spannbacken 17 und verstellbare Spannbacken 18 eingeführt werden. Mit den festen und verstellbaren Spannbacken 17, 18 können Werkstücke 13 eingespannt werden.

[0030] Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsvariante werden an den festen Spannbacken 17 und den verstellbaren Spannbacken 18 spezielle Halterungen 26 eingespannt, die dazu ausgebildet sind, um über spezielle Spannbacken 27 längliche Werkstücke 13j aufspannen zu können.

[0031] In den Fig. 2 bis 5 ist ersichtlich, dass die Grundplatte 22 seitlich über den Spannturm 23 hinausragt, wobei die Randflächen 28 nach außen hin abgeschrägt sind, was die Zugänglichkeit für Werkzeuge 6 vergrößert. Dies ist insbesondere aus der Fig. 6 ersichtlich. Auch bei der Verwendung von kurzen Werkzeugen 6 und relativ niedrig angeordneten Werkstücken 13 kann die Aufspannung 7 für das Werkzeug 6 aufgrund der abgeschrägten Randfläche 28 kollisionsfrei verfahren werden. Um ein rasches Aufsuchen und Wiederherstellen einer bestimmten Spannvariante zu ermöglichen, weisen die Spannflächen 16 Positioniermittel 30 auf.

[0032] Wie aus den Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, können die Positioniermittel 30 durch Passnuten 31 quer zur Führungsbahn 25 und durch Passbohrungen 32 in der Spannfläche 16 gebildet sein. In die Passnuten 31, bzw. Passbohrungen 32 greifen nicht weiter dargestellten Zentrierelemente der festen und beweglichen Spannbacken 17, 18 ein, wodurch eine rasche und lagegenaue Positionierung ohne weitere Einstellarbeiten möglich ist.

[0033] Fig. 7 zeigt einen Spannturm 23, dessen Grundplatte 21 einstückig mit der Maschinenpalette 11 ausgebildet ist. Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführung dagegen ist die Grundplatte 22 des Spannturmes 23 auf der Maschinenpalette lösbar befestigt. 3/6

Claims (5)

1. österreichisches Patentamt AT506161 B1 2011-04-15 Patentansprüche 1. Vorrichtung (20) zum Aufspannen von Werkstücken auf einem Bearbeitungszentrum, mit mindestens einer in zumindest einer Gebrauchsstellung von einer Maschinenpalette (11) oder einem Maschinentisch nach oben ragenden Spannfläche (16) mit einer Mehrzahl von Werkstückaufnahmen, wobei die Spannfläche (16) zumindest eine, vorzugsweise durch eine Führungsnut (24) gebildete Führungsbahn (25) zur Aufnahme von festen und/oder beweglichen Spannbacken (17,18) zum Spannen von Werkstücken oder zum Befestigen von Spannvorrichtungen aufweist, und dass die Spannfläche (16) zumindest ein Positionsmittels (30) zur passgenauen Anordnung der Spannbacken (17, 18) oder Spannvorrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Spannbacke (18) durch eine Spindel (19) verstellbar ist.
2. 2. Vorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn (25) sich in zumindest einer Gebrauchsstellung in vertikaler Richtung (Y) erstreckt.
3. 3. Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positioniermittel (30) durch zumindest eine Passnut (31) gebildet ist, welche vorzugsweise quer zur Führungsbahn (25) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Passnut (31) in zumindest einer Gebrauchslage horizontal angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Positioniermittel (30) durch zumindest eine vorzugsweise normal zur Spannfläche (16) angeordneten Passbohrung (32) gebildet ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 4/6