DE102006005761A1 - Werkzeugmaschine mit einer Klemmvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Werkezugmaschine mit einer Klemmvorrichtung (16) zum Halten eines Werkstücks, wobei die Klemmvorrichtung (16) wenigstens eine ein Fluid aufweisende Fluideinheit zum Erzeugen einer hydraulischen und/oder pneumatischen Klemmkraft umfasst, vorgeschlagen, die wirtschaftliche günstiger herstellbar und/oder besonders kompakt ausführbar und/oder im Vergleich zum Stand der Technik weniger störanfällig ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die in der Werkzeugmaschine integrierte Fluideinheit (17) wenigstens eine Speichervorrichtung zum Speichern des Fluids und eine Druckerzeugungseinheit zum Druckbeaufschlagen des Fluids aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Klemmvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Mit Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen, Bohrwerken oder dergleichen, werden beispielsweise in der Großserienfertigung, aber auch in der Einzelfertigung, Werkstücke in Spannvorrichtungen geklemmt, die sehr häufig hydraulisch beaufschlagt werden. Diese werden beispielsweise als Klemm- bzw. Spannzangen bezeichnet und sind in unterschiedlichsten Varianten bereits handelsüblich.
- Derartige Spann- bzw. Klemmvorrichtungen werden darüber hinaus auch bereits auf sogenannten Drehtischen oder dergleichen angeordnet. Hierbei handelt es sich um Maschinenkomponenten von Fräsmaschinen oder dergleichen, bei denen das Werkstück auf einer drehbar gelagerten und im Allgemeinen elektrisch angetriebenen Platte aufgespannt wird, um so die vierte bzw. fünfte Achsenbearbeitung des Werkstücks zu ermöglichen.
- Bislang muss man hierbei zur Sicherstellung der zum Spannen notwendigen hydraulischen Energie sogenannte Dreheinführungen in den Drehtisch integrieren, d.h. man muss den Hydraulikdruck von stehenden in das rotierende Maschinenelement über Dichtungssysteme leiten.
- Nachteilig bei derartigen Spannvorrichtungen, insbesondere bei der Anwendung an Drehtischen, ist der vergleichsweise große konstruktive und finanzielle Aufwand zur Realisierung derartiger Fluidzuführungen bzw. Dreheinführungen. Darüber hinaus können vorgenannte Dichtungen in der Praxis beeinträchtigt werden und zu Undichtigkeiten und somit zu Störungen der Werkzeugmaschine bzw. Bearbeitungsmaschine führen.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Werkzeugmaschine mit einer Klemmvorrichtung zum Halten eines Werkstücks, wobei die Klemmvorrichtung wenigstens eine ein Fluid aufweisende Fluideinheit zum Erzeugen einer hydraulischen und/oder pneumatischen Klemmkraft umfasst, vorzuschlagen, die im Vergleich zum Stand der Technik wirtschaftlich günstiger herstellbar und/oder besonders kompakt ausführbar und/oder weniger störanfällig ist.
- Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Werkzeugmaschine der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
- Dementsprechenden zeichnet sich eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine dadurch aus, dass die in der Werkzeugmaschine integrierte Fluideinheit wenigstens eine Speichervorrichtung zum Speichern des Fluids und eine Druckerzeugungseinheit zum Druckbeaufschlagen des Fuids aufweist.
- Mit Hilfe einer derartigen weitgehenden Integration der Speichervorrichtung bzw. des Drucktankes und der Druckerzeugungseinheit bzw. der Druckpumpe in der Werkzeugmaschine wird ermöglicht, dass die Werkzeugmaschine nahezu ausschließlich mit elektrischen Energie- und/oder Signalleitungen mit der Außenwelt bzw. der Umgebung verbunden bzw. versorgt wird. Die Zuführung von elektrischer Energie ist weitaus weniger aufwändig und somit wirtschaftlich günstiger als die Versorgung einer Werkzeugmaschine mittels einem Fluid, vor allem zu bewegbaren Komponenten. Darüber hinaus kann auch elektrische Energie weitaus störungssicherer von zwei sich relativ zueinander bewegenden Teilen übertragen werden. Bei elektrischen Energieleitungen sind Dichtigkeitsprobleme mit entsprechenden Folgen wie bei Fluidleitungen unbekannt.
- Vorzugsweise weist die Fluideinheit wenigstens eine Kontrolleinheit zum Kontrollieren des Haltens und/oder Lösens des Werkstückes auf. Hierdurch wird gewährleistet, dass alle für die Bearbeitung bzw. für die Werkzeugmaschine benötigten Komponenten einschließlich deren Kontrolle bzw. Steuerung/Regelung in der Werkzeugmaschine integrierbar sind.
- Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Steuerelement der Kontrolleinheit als Ventil und/oder Kolben ausgebildet. Entsprechende Ventile und/oder Kolben sind bereits handelsüblich und können wirtschaftlich günstig gemäß der Erfindung verwendet werden.
- In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Fluideinheit mit wenigstens der Speichervorrichtung und der Druckerzeugungseinheit sowie der Kontrolleinheit als erste Baueinheit ausgebildet. Hiermit wird ermöglicht, dass beispielsweise die erste Baueinheit separat hergestellt bzw. montiert wird und anschließend in der Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung montiert bzw. eingebaut wird. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung einer Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung.
- Vorzugsweise ist die Klemmvorrichtung mit der wenigstens die Speichervorrichtung und die Druckerzeugungseinheit sowie die Kontrolleinheit umfassenden Fluideinheit als zweite Baueinheit ausgebildet. Hiermit wird eine noch weitgehendere Integration und parallele Montage der für die Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung verwendbaren Komponenten möglich. Darüber hinaus kann eine Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung besonders kompakt hergestellt werden.
- Generell kann mit Hilfe einer erfindungsgemäß integrierten Fluideinheit eine weitgehend autarke Druckerzeugung ermöglicht werden. Dies kann sowohl wirtschaftlich günstig als auch sehr kompakt realisiert werden.
- Vorteilhafterweise werden sehr klein bauende Einheiten, insbesondere erste bzw. zweite Baueinheiten, verwendet, die beispielsweise aus Hochdruckpumpe, Ventilblock und Ölreservoir oder dergleichen bestehen. Hierbei kann in Folge einer elektrischen Ansteuerung die in der Werkzeugmaschine integrierte Fluideinheit direkt am Ort der notwendigen Bewegung bzw. Verspannung bzw. Verklemmung einen hydraulischen oder gegebenenfalls einen pneumatischen Druck erzeugen.
- Vorzugsweise wird der zum Klemmen bzw. Lösen des Werkstücks notwendige Hydraulikdruck bzw. Pneumatikdruck und/oder Volumenstrom durch eine als Kompakthydraulikeinheit ausgebildete Fluideinheit erzeugt. Diese Einheiten sind in vorteilhafter Weise insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sie einen verhältnismäßig hohen Druck, z.B. ca. 200 bar, insbesondere kombiniert mit einem relativ kleinen Volumenstrom, zur Verfügung stellen können.
- Ein Ausführungsbeispiel könnte sein, die Kompakthydraulik direkt an der Klemmvorrichtung bzw. an der Spannzange anzubringen bzw. zu fixieren, so dass aufwändige Verrohrungen und/oder die Vergrößerung des zum Lösen notwendigen Volumenstroms unterbleiben können.
- In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung kann ein Kompakthydraulikaggregat verwendet werden, das im Wesentlichen aus handelsüblichen Komponenten besteht, die z.B. bereits in großer Stückzahl eingesetzt werden.
- Vorteilhafterweise wird eine als Baueinheit ausgebildete Fluideinheit verwendet, die vorzugsweise bereits handelsüblich ist. Gegebenenfalls kann die Stromversorgung wahlweise je nach Anwendung in 12, 24, 48 oder 220 Volt erfolgen. Die Ansteuerung wird über die im Maschinenbau übliche Strom- oder Spannungssignale gewährleistet.
- In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist die Klemmvorrichtung und/oder die zweite Baueinheit als um wenigstens eine Achse drehbare Dreheinheit, insbesondere als Drehtisch oder dergleichen, ausgebildet.
- Vorteilhafterweise umfassen drehbare Komponenten der Dreheinheit wenigstens die erste Baueinheit. Hierdurch wird gewährleistet, dass keine hydraulischen bzw. pneumatischen Zuführungen zu den drehenden bzw. sich bewegenden Komponenten der Werkzeugmaschine notwendig sind. Hierdurch wird der konstruktive als auch der wirtschaftliche Aufwand für die Realisierung der Erfindung deutlich verbessert. Darüber hinaus wird auch die Betriebssicherheit in erheblichem Maß erhöht.
- Vorzugsweise ist wenigstens eine Fixiereinheit zum Fixieren der Dreheinheit vorgesehen. Beispielsweise ist die Fixiereinheit als Bremseinheit und/oder Rasteinheit ausgebildet, um eine sichere und exakte Fixierung der drehenden bzw. sich bewegenden Komponenten der Werkzeugmaschine zu gewährleisten.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Fixiereinheit wenigstens die Fluideinheit zum Fixieren mittels dem Fluid. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Fluideinheit nicht nur zum Klemmen des Werkstücks, sondern darüber hinaus auch zum Fixieren der sich relativ bewegenden Komponenten der Werkzeugmaschine verwendbar ist.
- Beispielsweise werden zwei oder mehr separate Fluideinheiten in einer einzigen Werkzeugmaschine integriert. Alternativ hierzu kann auch eine einzige erfindungsgemäße Fluideinheit zur Realisierung der Mehrfachfunktion verwendet werden. Beispielsweise kann eine einzige Fixiereinheit sowohl zum Verklemmen als auch zum Fixieren verwendet werden.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
- Im Einzelnen zeigt:
-
1 eine schematische Blockdarstellung eines Teils einer Werkzeugmaschine mit externer Fluideinheit gemäß dem Stand der Technik; -
2 eine schematische Blockdarstellung eines Teils einer Werkzeugmaschine mit integrierter Fluideinheit in einer ersten Variante; -
3 eine schematische Blockdarstellung eines Teils einer Werkzeugmaschine mit integrierter Fluideinheit gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Variante und -
4 ein schematisches Schaltbild einer integrierten Fluideinheit gemäß der Erfindung. - In
1 ist schematisch ein Teil einer Werkzeugmaschine gemäß dem Stand der Technik mit externer Fluidversorgung dargestellt. Ein Drehtisch1 wird mittels einem Fluid, insbesondere einem Hydrauliköl versorgt. Hierbei wird die Versorgung des Hydrauliköls und/oder der Druckluft oder dergleichen extern realisiert. Eine Trennlinie2 symbolisiert die externe Versorgung eines druckbeaufschlagten Fluids. - Die Versorgung umfasst neben einem Steuerventil
3 , einen Druckspeicher4 zur Zwischenspeicherung des druckbeaufschlagten Fluids, ein Rückschlagventil5 , ein Druckregelventil6 , eine Druckpumpe7 sowie einen Vorrat8 zur Bevorratung des Fluids, insbesondere des Hydrauliköls. Hierdurch wird die Werkzeugmaschine über Leitungen9 bzw.10 mit druckbeaufschlagtem Fluid versorgt. - Gemäß dem Stand der Technik führen die Leitungen
9 und10 zu einer Drehdurchführung11 und weiter durch eine Tischplatte12 hindurch zur nicht näher dargestellten Klemmvorrichtung bzw. entsprechenden Spannzangen oder dergleichen, womit beispielsweise ein Werkstück zur Bearbeitung eingeklemmt bzw. verspannt werden kann. - Darüber hinaus weist der Drehtisch
1 Lager13 sowie einen Antrieb14 und ein Messsystems15 zur Ermittlung der Ist-Position des Drehtisches auf. - Schematisch ist der Antrieb
14 als elektrischer Motor bzw. als Torque-Motor oder dergleichen dargestellt. Die Lager13 dienen zur exakten Lagerung des rotierenden Drehtisches bzw. der rotierenden Tischplatte12 . Die rotierenden Teile sind die Tischplatte12 , die Drehdurchführung11 sowie Teile des Lagers13 . - Beim Messsystem kann es sich beispielsweise um Drehgeber bzw. Winkelkodierer oder dergleichen handeln.
- In
2 bzw.3 sind zwei weitgehend identische Varianten der Erfindung dargestellt. Hierbei bezeichnen gleiche Bezugszeichen vergleichbare Komponenten gemäß1 . - Gemäß der Erfindung ist eine Kompakthydraulik
17 in der Werkzeugmaschine vollständig integriert. In4 ist die Kompakthydraulik17 detaillierter abgebildet. Hierbei wird ersichtlich, dass diese neben mehreren Steuer- bzw. Regelventilen3 ,5 sowie6 auch den Druckspeicher4 und die Druckpumpe7 sowie den Fluidvorrat8 umfasst. - In den
2 und3 wird zudem deutlich, dass die Zu- bzw. Ableitung des druckbeaufschlagten Fluids mittels Leitungen9 und10 unmittelbar in der Tischplatte12 integriert sind und einem Spannsystem16 , wie beispielhaft in3 dargestellt, zugeführt werden. Beim Spannsystem16 handelt es sich um eine Klemmvorrichtung wie sie bereits handelsüblich ist und mit der entsprechende Werkstücke für eine spanende Bearbeitung oder dergleichen fest verspannt werden können. - Darüber hinaus wird in
2 und3 deutlich, dass gemäß der Erfindung neben der Kompakthydraulik17 auch eine elektrische Energie-/Signalübertragung18 vorgesehen ist, die beispielsweise die Kontrolle der Kompakthydraulik17 realisiert. - Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den
2 und3 handelt es sich bei den Komponenten Tischplatte12 , Kompakthydraulik2 sowie elektrische Signalübertragung18 um die rotierenden Komponenten der Werkzeugmaschine bzw. des Drehtisches1 . Ohne nähere Darstellung können die drehenden bzw. bewegenden Komponenten mit einer Bremse oder dergleichen in der gewünschten Position fixiert werden. Hierfür kann ebenfalls eine/die Kompakthydraulik17 verwendet werden. - Gemäß der Erfindung ist es somit ausreichend, die sich bewegenden bzw. rotierenden Komponenten mit elektrischer Energie sowohl für den Klemm- bzw. Fixiervorgang als auch zur Steuerung bzw. Kontrolle der entsprechenden Komponenten vorzusehen. Demzufolge ist es ausreichend, elektrische Schleifkontakte zur Übertragung elektrischer Signale bzw. Energie von den statischen zu den bewegenden bzw. rotierenden Komponenten zu verwenden.
- Generell kann die elektrische Energie-/Signalübertragung
18 nicht nur berührend mittels Schleifringüberträger oder dergleichen, sondern auch berührungslos wie z.B. mittels Funkübertragung oder mittels induktiver Energieübertragung realisiert werden. - Beispielsweise kann eine und/oder mehrere drehende Komponenten einen elektrischen Energiespeicher wie eine Batterie und/oder Akku umfassen, so dass z.B. die Baueinheit/en und/oder ein Sender/Empfänger für die Kontrollsignale mit Energie versorgbar ist. Vorzugsweise wird dieser Energiespeicher in Intervallen ausgetauscht oder aufgeladen. Mit dieser Maßnahme kann ggf. auf elektrische Schleifkontakte ganz oder teilweise verzichtet werden.
-
- 1
- Drehtisch
- 2
- Linie
- 3
- Ventil
- 4
- Speicher
- 5
- Ventil
- 6
- Ventil
- 7
- Pumpe
- 8
- Vorrat
- 9
- Leitung
- 10
- Leitung
- 11
- Drehdurchführung
- 12
- Tischplatte
- 13
- Lager
- 14
- Antrieb
- 15
- Messsystem
- 16
- Spannsystem
- 17
- Kompakt-Hydraulik
- 18
- Signalübertragung
Claims (10)
- Werkzeugmaschine mit einer Klemmvorrichtung (
16 ) zum Halten eines Werkstücks, wobei die Klemmvorrichtung (16 ) wenigstens eine ein Fluid aufweisende Fluideinheit zum Erzeugen einer hydraulischen und/oder pneumatischen Klemmkraft umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Werkzeugmaschine integrierte Fluideinheit (17 ) wenigstens eine Speichervorrichtung (4 ) zum Speichern des Fluids und eine Druckerzeugungseinheit (7 ) zum Druckbeaufschlagen des Fluids aufweist. - Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluideinheit (
17 ) wenigstens eine Kontrolleinheit (3 ) zum Kontrollieren des Haltens und/oder Lösens des Werkstückes aufweist. - Werkzeugmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steuerelement (
3 ,5 ,6 ) der Kontrolleinheit (3 ) als Ventil (3 ,5 ,6 ) und/oder Kolben ausgebildet ist. - Werkzeugmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluideinheit (
17 ) mit wenigstens der Speichervorrichtung (4 ) und der Druckerzeugungseinheit (7 ) sowie der Kontrolleinheit (3 ) als erste Baueinheit (17 ) ausgebildet ist. - Werkzeugmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (
16 ) mit der wenigstens die Speichervorrichtung (4 ) und die Druckerzeugungseinheit (7 ) sowie die Kontrolleinheit (3 ) umfassenden Fluideinheit (17 ) als zweite Baueinheit (1 ) ausgebildet ist. - Werkzeugmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (
16 ) an einer wenigstens um eine Achse drehbare Dreheinheit (1 ) angeordnet ist. - Werkzeugmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinheit (
1 ) als Drehtisch (1 ) ausgebildet ist. - Werkzeugmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drehbare Komponenten (
12 ,17 ,18 ) der Dreheinheit (1 ) wenigstens die erste Baueinheit (17 ) umfassen. - Werkzeugmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fixiereinheit zum Fixieren der Dreheinheit (
1 ) vorgesehen ist. - Werkzeugmaschine nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinheit wenigstens die Fluideinheit (
17 ) zum Fixieren mittels dem Fluid umfasst.
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