Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen, mit einem auf einem Maschinentisch zu montierenden, festen ersten Grundkörper, und damit auswechselbar verbindenden, zweiten Grundkörper, der mit einem Lagerzapfen in einer Aufnahmebohrung im ersten Grundkörper gehalten ist. Aufspannvorrichtungen dieser Art sind bekannt als sogenannte Palettiersysteme. Die heute üblichen Bearbeitungszentren sind äusserst kostspielige Werkzeugmaschinen, die nur rentabel sind, wenn die sogenannten Stillstandszeiten auf ein Minimum reduziert werden können. Als Beitrag zur Reduktion der Stillstandszeiten von Bearbeitungszentren wurden sogenannte Palettiersysteme entwickelt. Die Grundidee eines Palettiersystems besteht darin, dass die Aufspannvorrichtung zum Aufspannen der zu bearbeitenden Werkstücke zweigeteilt ist.
Der erste Grundkörper ist auf einem Maschinentisch an der korrekten Stelle fest montiert, während das zu bearbeitende Werk stück auf einen zweiten Grundkörper in der korrekten Lage aufgespannt wird. Einem ersten Grundkörper können mehrere zweite Grundkörper zugeordnet sein. Während ein zweiter Grundkörper somit im Bearbeitungszentrum verwendet wird, kann auf einem weiteren zweiten Grundkörper ein neues Werkstück bereits aufspannt werden. Das Auswechseln des zweiten Grundkörpers mit dem aufgespannten Werkstück erfolgt in Sekundenschnelle. Die eigentliche Stillstandszeit der Werkzeugmaschine ist daher verschwindend klein.
Die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Grundkörper erfolgt durch Formschlussmittel und die Sicherung durch entsprechenden Kraftschluss. Hierzu dient ein Lagerzapfen am zweiten Grundkörper, der in einer Aufnahmebohrung im ersten Grundkörper gehalten ist. Arretiersysteme dieser Art sind beispielsweise von der Firma Erowa AG in 6233 Büron/Schweiz auf den Markt gebracht. Die beiden Grundkörper lassen sich bei den bekannten Systemen mit 90 DEG Indexierung in vier verschiedenen Positionen miteinander verbinden.
Dies ist für eine fünfseitige Bearbeitung erforderlich. Bei einem bekannten System wird dies dadurch erreicht, dass vier Positionierelemente vorhanden sind und ein zentral gelagertes kraftschlüssiges Halteglied. Bei einem zweiten bekannten System wird mit vier Haltezapfen gearbeitet, die mit pneumatisch betätigbaren Sperrgliedern versehen sind. Beide bekannten hier beschriebenen Lösungen sind höchst diffizil, aufwendig in der Mechanik und entsprechend kostspielig. Zudem verlangt die Drehung der beiden Grundkörper zueinander um 90 DEG die vollständige Trennung der beiden Grundkörper, wobei der zweite Grundkörper mit dem zu bearbeitenden Werkstück abgehoben und um 90 DEG gedreht werden muss, bevor er wieder mit dem ersten Grundkörper verbunden werden kann, falls dies die Konstruktion überhaupt zulässt.
Es ist nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufspannvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile behoben sind.
Diese Aufgabe löst eine Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor und sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt und insbesondere dessen Funktion in der nachfolgenden Beschreibung anhand den Figuren erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen achsialen Längssschnitt durch den Lagerzapfen im Verbindungsbereich beider Grundkörper und
Fig. 2 einen radialen Querschnitt durch denselben Lagerzapfen entlang der Linie A-A in Fig. 1.
Mit einer Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen wird prinzipiell die Verbindung zwischen einem zu bearbeitenden Werkstück und der Werkzeugmaschine, insbesondere dem Maschinentisch hergestellt. Bei der erfindungsgemässen Aufspannvorrichtung erfolgt dies mittelbar über zwei Bauteile, nämlich einem ersten Grundkörper 2, der auf dem Maschinentisch 1 befestigt ist und einem zweiten Grundkörper 3, der leicht austauschbar im ersten Grundkörper 2 gelagert und gehalten ist. Der erste Grundkörper 2 kann, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, als einfache Montageplatte konzipiert sein, die horizontal direkt auf dem Maschinentisch befestigt sein kann. Diese Befestigung kann zum Beispiel auf herkömmliche Art mittels entsprechender Schraubung oder Klemmung erfolgen. Bekanntlich hat der Maschinentisch entsprechende Nuten mit darin verstellbaren Nutensteinen.
Eine Aufspannvorrichtung mit einem ersten Grundkörper gemäss der Fig. 1 ist insbesondere für Werkzeugmaschinen geeignet, die eine vertikale Antriebsspindel für das Werkzeug aufweist. Hat die Werkzeugmaschine jedoch eine horizontal angeordnete Werkzeugantriebsspindel, so ist es sinnvoll, wenn der erste Grundkörper 2 einen Vertikalaufbau 21 aufweist, der fest mit einer horizontalen Grundplatte 20 verbunden ist, die wiederum mittels Befestigungsmittel 22 auf den Maschinentisch 1 oder einer Palette montiert werden kann. Diese Ausführungsform ist in der Fig. 2 dargestellt.
In beiden Fällen ist im ersten Grundkörper 2 eine Aufnahmebohrung 4 vorhanden, die senkrecht zur Auflagefläche 2 min des ersten Grundkörpers 2 verläuft. In dieser zylindrischen Aufnahmebohrung 4 des ersten Grundkörpers 2 findet ein Lagerzapfen 5 eines zweiten Grundkörpers 3 Aufnahme. Der zweite Grundkörper 3 hat die Gestalt eines einbeinigen Tisches mit einer Aufspannfläche 3 min und dem bereits erwähnten Lagerzapfen 5. Der gesamte zweite Grundkörper 3 ist einstückig gefertigt. Der Lagerzapfen 5 hat einen ersten zylindrischen Teil 5 min , dessen Durchmesser auf dem Durchmesser der Aufnahmebohrung 4 im ersten Grundkörper 2 angepasst ist. Hierdurch erfolgt eine exaktive Positionie rung des zweiten Grundkörpers 3 bezüglich dem ersten Grundkörper 3 in der X- und Y-Achse.
Unterhalb dem zylindrischen Teil 5 min folgt eine ebenfalls zylindrische Einschnürung 7 und danach ein Kopf 6, der einen quadratischen Querschnitt aufweist. Die Seitenlänge dieses quadratischen Querschnittes ist grösser als der Durchmesser der zylindrischen Einschnürung 7. Die Einschnürung 7 wirkt folglich gleich einem Hals zwischen dem ersten zylindrischen Teil 5 min und dem Kopf 6 des Lagerzapfens 5. Die zur zylindrischen Einschnürung 7 gerichteten Kanten des quaderförmigen Kopfes 6 sind exakt geschliffen. Diese Auflaufkanten 9 wirken mit Exzenterbolzen 8 zusammen. Die Exzenterbolzen 8 durchsetzen den ersten Grundkörper 2 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Aufnahmebohrung 4. Dabei sind die Exzenterbolzen 8 so angeordnet, dass sie zueinander parallel verlaufen und symmetrisch zur Aufnahmebohrung 4 diese beidseitig sekantiell schneiden.
Der Durchmesser der beiden gleichgrossen Exzenterbolzen ist so bemessen, dass die Exzenterbolzen in der Einschnürung 7 gerade noch Aufnahme finden. Parallel zu ihrer Längsachse sind die beiden Exzenterbolzen mindestens in ihrem in die Aufnahmebohrung 4 hineinragenden Bereich einseitig flachgeschliffen. Die so entstandene Ausnehmung 8 min ist so bemessen, dass sie eine Durchführung des Kopfes 6 zwischen den beiden Exzenterbol zen 8 hindurch erlaubt. In dieser sogenannten Nullage sind die plangeschliffenen Flächen der Ausnehmungen 8' parallel zu den ebenfalls flachgeschliffenen Seitenflächen des Kopfes 6. Wie man in der Zeichnung deutlich erkennt, sind die Exzenterbolzen 8 in jenem Bereich, der in die Aufnahmebohrung 4 hineinragt, mit einer exzentrisch geschliffenen Auflauffläche versehen.
Diese exzentrisch geschliffene Auflauffläche 10 gleitet bei einer Drehung des Exzenterbolzens 8 auf die Auflaufkanten 9 des Lagerzapfens 5 auf. Dadurch wird der zweite Grundkörper 3 in die Aufnahmebohrung 4 des ersten Grundkörpers 2 gezogen, und somit wird dieser auch in der Z-Achse ausgerichtet und gegen Verdrehung gesichert. Ein eventuell vorhandenes geringfügiges Spiel in der X- oder Y-Achse kann mit den Exzenterbolzen 8 ebenfalls noch ausgeglichen werden.
Wurde das aufgespannte Werkstück nun von der einen gewünschten Seite fertig bearbeitet, so dreht man die beiden Exzenterbolzen 8 aus den Positionen I in die Positionen II. In dieser Situation ist der Lagerbolzen 5 in der Aufnahmebohrung 4 frei drehbar. Gleichzeitig ist aber auch der zweite Grundkörper 3 gegenüber dem ersten Grundkörper 2 in der Z-Richtung, d.h. bezüglich einem Herausziehen des Lagerbolzens 5 aus der Aufnahmebohrung 4 gesichert. Erfolgte die Drehung des zweiten Grundkörpers 3 zum ersten Grundkörper 2 um 90 DEG bzw. um ein Vielfaches von 90 DEG , so können nun wieder die beiden Exzenterbolzen 8 in die Posi tionen I gedreht werden. Durch diese Drehbewegung schieben die Exzenterbolzen 8 automatisch auch den zweiten Grundkörper 3 in die korrekte Winkellage zum ersten Grundkörper 2.
Es erfolgt somit immer eine exakt indexierte Einstellung des Werkstückes in vier verschiedenen Winkelpositionen. Ist das Werkstück von allen gewünschten Seiten bearbeitet, schwenkt man die Exzenterbolzen 8 wiederum in die Grundstellung 0, und der zweite Grundkörper 3 lässt sich mit dem darauf aufgespannten Werkstück aus dem ersten Grundkörper 2 herausnehmen. Mit wenigen Handgriffen ist somit ein Werkstück ausgespannt und mit genau so wenigen Handgriffen kann ein zweites Werkstück, welches zwischenzeitlich auf einem weiteren zweiten Grundkörper 3 aufgespannt wurde, auf den auf dem Maschinentisch 1 verbleibenden ersten Grundkörper 2 wieder aufgespannt werden.
Wie aus der Beschreibung hervorgeht, ist die erfindungsgemässe Aufspannvorrichtung besonders einfach im Aufbau, robust in der Verwendung und preisgünstig in der Fertigung. Die Exzenterbolzen können entweder je mit einem Schwenkhebel oder einem Drehgriff zur Betätigung versehen sein. Es wäre selbstverständlich auch möglich, die beiden Exzenterbolzen über miteinander im Eingriff stehenden Zahnrädern synchron miteinander zu betätigen, wobei dies wiederum manuell aber auch mittels entsprechenden An triebsmitteln möglich wäre. Letzeres käme insbesondere bei der vollautomatischen Fliessfertigung in Frage. Der Programmablauf des Bearbeitungszentrums könnte so auch die Betätigung der Exzenterbolzen steuern sowie einen Antriebsmechanismus, der mittel- oder unmittelbar auf den Lagerbolzen 5 wirkt und die Schwenkbewegung des zweiten Grundkörpers 3 im ersten Grundkörper 2 bewirkt.
Die vereinfachte Darstellung wurde lediglich gewählt, um die bereits bekannten konventionellen, hier ebenfalls verwendeten Aufspannmittel für die Befestigung des Werkstückes auf den zweiten Grundkörper, und die Befestigung des ersten Grundkörpers auf den Maschinentisch 1, nicht nochmals im Detail darstellen zu müssen und damit die Zeichnung unnötigerweise mit bereits längstens bekannten Maschinenbauelementen zu belasten.
Das vorliegende Kupplungssystem kann auch äusserst universell im allgemeinen Maschinenbau als sehr wiederholgenaues Werkzeugkupplungssystem oder als Takttisch für die Fertigung und Montage auf Bearbeitungszentren als Palettenspeicher oder Palettenbahnhof eingesetzt werden. Dies verlangt jedoch eine automatische Betätigung der Aufspannvorrichtung. Für diesen Zweck wird man vorteilhaft die beiden Exzenterbolzen (8) mittels einem Zwischengetriebe miteinander in Wirkverbindung setzen und mindestens einen Exzenterbolzen mit Kupplungsmittel versehen, um das ganze elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch zu betätigen.
The present invention relates to a clamping device for machine tools, with a fixed first base body to be mounted on a machine table, and thus an exchangeably connecting second base body, which is held with a bearing pin in a receiving bore in the first base body. Clamping devices of this type are known as so-called palletizing systems. The machining centers that are common today are extremely expensive machine tools that are only profitable if the downtimes can be reduced to a minimum. So-called palletizing systems have been developed to help reduce downtimes in machining centers. The basic idea of a palletizing system is that the clamping device for clamping the workpieces to be machined is divided into two parts.
The first base body is firmly mounted on a machine table at the correct location, while the workpiece to be machined is clamped onto a second base body in the correct position. A plurality of second base bodies can be assigned to a first base body. While a second base body is thus used in the machining center, a new workpiece can already be clamped on a further second base body. The second base body can be replaced with the clamped workpiece in a matter of seconds. The actual downtime of the machine tool is therefore negligible.
The connection between the first and the second base body is made by form-locking means and the securing by means of a corresponding force-fit connection. For this purpose, a bearing journal on the second base body is used, which is held in a receiving bore in the first base body. Locking systems of this type have been brought onto the market, for example, by Erowa AG in 6233 Büron / Switzerland. In the known systems with 90 ° indexing, the two basic bodies can be connected to one another in four different positions.
This is necessary for five-sided processing. In a known system, this is achieved in that there are four positioning elements and a centrally mounted non-positive holding member. In a second known system, four holding pins are used, which are provided with pneumatically actuated locking members. Both known solutions described here are extremely difficult, complex in terms of mechanics and correspondingly expensive. In addition, the rotation of the two base bodies relative to one another by 90 ° requires the complete separation of the two base bodies, the second base body having to be lifted off the workpiece to be machined and rotated by 90 ° before it can be connected to the first base body again, if this is the case Construction at all.
It is the object of the present invention to improve a clamping device of the type mentioned at the outset in such a way that the aforementioned disadvantages are eliminated.
This object is achieved by a clamping device for machine tools with the features mentioned in claim 1. Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims and are explained in the following description.
In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically and in particular its function is explained in the following description with reference to the figures. It shows:
Fig. 1 shows an axial longitudinal section through the bearing journal in the connection area between the two base bodies and
FIG. 2 shows a radial cross section through the same journal along line A-A in FIG. 1.
In principle, a clamping device for machine tools creates the connection between a workpiece to be machined and the machine tool, in particular the machine table. In the clamping device according to the invention, this takes place indirectly via two components, namely a first base body 2, which is fastened on the machine table 1, and a second base body 3, which is mounted and held in the first base body 2 in an easily replaceable manner. The first base body 2, as shown in FIG. 1, can be designed as a simple mounting plate which can be fastened horizontally directly on the machine table. This attachment can be done, for example, in a conventional manner by means of appropriate screwing or clamping. As is well known, the machine table has corresponding grooves with adjustable sliding blocks.
A clamping device with a first base body according to FIG. 1 is particularly suitable for machine tools, which has a vertical drive spindle for the tool. However, if the machine tool has a horizontally arranged tool drive spindle, it makes sense if the first base body 2 has a vertical structure 21 which is firmly connected to a horizontal base plate 20, which in turn can be mounted on the machine table 1 or a pallet by means of fastening means 22. This embodiment is shown in FIG. 2.
In both cases there is a receiving bore 4 in the first base body 2, which runs perpendicular to the contact surface 2 min of the first base body 2. A bearing journal 5 of a second main body 3 is received in this cylindrical receiving bore 4 of the first main body 2. The second base body 3 has the shape of a one-legged table with a clamping surface 3 min and the bearing journal 5 already mentioned. The entire second base body 3 is made in one piece. The bearing pin 5 has a first cylindrical part 5 min, the diameter of which is adapted to the diameter of the receiving bore 4 in the first base body 2. This results in an active positioning of the second base body 3 with respect to the first base body 3 in the X and Y axes.
Below the cylindrical part 5 min there is a likewise cylindrical constriction 7 and then a head 6 which has a square cross section. The side length of this square cross-section is greater than the diameter of the cylindrical constriction 7. The constriction 7 thus acts like a neck between the first cylindrical part 5 minutes and the head 6 of the bearing journal 5. The edges of the cuboid head 6 directed towards the cylindrical constriction 7 are precisely ground. These leading edges 9 interact with eccentric bolts 8. The eccentric bolts 8 pass through the first base body 2 perpendicular to the direction of the receiving bore 4. The eccentric bolts 8 are arranged such that they run parallel to one another and cut secantially to the receiving bore 4 on both sides.
The diameter of the two eccentric bolts of the same size is dimensioned such that the eccentric bolts are just still accommodated in the constriction 7. Parallel to their longitudinal axis, the two eccentric bolts are ground flat on one side at least in their area projecting into the receiving bore 4. The resulting recess 8 min is dimensioned such that it allows the head 6 to pass through between the two eccentric bolts 8. In this so-called zero position, the flat-ground surfaces of the recesses 8 'are parallel to the also flat-ground side surfaces of the head 6. As can clearly be seen in the drawing, the eccentric bolts 8 are in the area which projects into the receiving bore 4 with an eccentrically ground run-up surface Mistake.
This eccentrically ground contact surface 10 slides onto the contact edges 9 of the bearing pin 5 when the eccentric bolt 8 rotates. As a result, the second base body 3 is drawn into the receiving bore 4 of the first base body 2, and thus this is also aligned in the Z-axis and secured against rotation. Any slight play in the X or Y axis can also be compensated for with the eccentric bolts 8.
If the clamped workpiece has now been finished from the one desired side, then the two eccentric bolts 8 are rotated from positions I to positions II. In this situation, the bearing bolt 5 can be freely rotated in the receiving bore 4. At the same time, however, the second base body 3 is also opposite the first base body 2 in the Z direction, i.e. secured with respect to pulling out the bearing pin 5 from the receiving bore 4. If the rotation of the second base body 3 to the first base body 2 by 90 ° or a multiple of 90 °, the two eccentric bolts 8 can now be rotated into the positions 1 again. As a result of this rotary movement, the eccentric bolts 8 also automatically push the second base body 3 into the correct angular position with respect to the first base body 2.
The workpiece is always precisely indexed in four different angular positions. If the workpiece has been machined from all desired sides, the eccentric bolts 8 are again pivoted into the basic position 0, and the second base body 3 can be removed from the first base body 2 with the workpiece clamped thereon. A workpiece can thus be clamped in a few steps and a second workpiece, which has meanwhile been clamped on a further second base body 3, can be clamped again on the first base body 2 remaining on the machine table 1 with just as few handles.
As can be seen from the description, the clamping device according to the invention is particularly simple in construction, robust in use and inexpensive to manufacture. The eccentric bolts can either be provided with a swivel lever or a rotary handle for actuation. It would of course also be possible to actuate the two eccentric bolts synchronously with one another via gearwheels which are in engagement with one another, this in turn being possible manually but also by means of corresponding drive means. The latter would come into question particularly in the case of fully automatic flow production. The program sequence of the machining center could thus also control the actuation of the eccentric bolts and a drive mechanism which acts directly or indirectly on the bearing bolt 5 and which causes the pivoting movement of the second base body 3 in the first base body 2.
The simplified representation was chosen only so that the already known conventional clamping means also used here for fastening the workpiece to the second base body and the attachment of the first base body to the machine table 1 do not have to be shown again in detail, and thus the drawing is unnecessary to be burdened with machine components that have long been known.
The present coupling system can also be used extremely universally in general mechanical engineering as a very repeatable tool coupling system or as a cycle table for manufacturing and assembly on machining centers as a pallet store or pallet station. However, this requires an automatic actuation of the clamping device. For this purpose, the two eccentric bolts (8) are advantageously put into operative connection with one another by means of an intermediate gear and at least one eccentric bolt is provided with coupling means in order to actuate the whole electromechanically, hydraulically or pneumatically.