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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Klemmvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Mit Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen, Bohrwerken oder dergleichen, werden beispielsweise in der Großserienfertigung, aber auch in der Einzelfertigung, Werkstücke in Spannvorrichtungen geklemmt (
DE 38 23 141 A1 sowie
AT E 57 117 B ), die sehr häufig hydraulisch beaufschlagt werden. Diese werden beispielsweise als Klemm- bzw. Spannzangen bezeichnet und sind in unterschiedlichsten Varianten bereits handelsüblich.
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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.
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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.
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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.
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Darüber hinaus ist der Druckschrift
DE 25 14 850 A1 eine Druckerzeugungseinheit bereits zu entnehmen, die zusammen mit Flüssigkeitsspeichern in einer Werkzeugmaschine integriert sind und eine Klemmvorrichtung mit einem Fluid beaufschlagen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass der Werkzeugmaschinenantrieb zugleich der Pumpenantrieb ist. Dies führt beispielsweise dazu, dass bei drucklosem Flüssigkeitsspeicher der Werkzeugmaschinenantrieb betätigt werden muss, das heißt der Drehantrieb muss betätigt werden. Dies kann jedoch beispielsweise bei festgeklemmtem Werkstück in bestimmten Arbeitssituationen von erheblichem Nachteil sein.
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Gegenüber diesem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Werkzeugmaschine mit einer Klemmvorrichtung vorzuschlagen, wobei das Halten bzw. Lösen des Werkstückes ohne großen Aufwand und flexibel realisiert wird.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Werkzeugmaschine der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
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Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine dadurch aus, dass die Fluideinheit mit einer Kontrolleinheit zum Kontrollieren des Haltens und/oder Lösens des Werkstückes versehen, elektrisch ansteuerbar und als separat herstellbare sowie montierbare Baueinheit ausgebildet ist.
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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.
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Erfindungsgemäß 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.
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Gemäß der Erfindung wird ermöglicht, dass beispielsweise die Baueinheit separat hergestellt bzw. montiert wird und anschließend in der Werkzeugmaschine montiert bzw. eingebaut wird. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung einer Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Im Einzelnen zeigt:
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1 eine schematische Blockdarstellung eines Teils einer Werkzeugmaschine mit externer Fluideinheit gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine schematische Blockdarstellung eines Teils einer Werkzeugmaschine mit integrierter Fluideinheit in einer ersten Variante;
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3 eine schematische Blockdarstellung eines Teils einer Werkzeugmaschine mit integrierter Fluideinheit gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Variante und
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4 ein schematisches Schaltbild einer integrierten Fluideinheit gemäß der Erfindung.
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In 1 ist schematisch ein Teil einer Werkzeugmaschine gemäß dem Stand der Technik mit externer Fluidversorgung dargestellt. Ein Drehtisch 1 wird mittels einem Fluid, insbesondere einem Hydrauliköl versorgt Hierbei wird die Versorgung des Hydrauliköls und/oder der Druckluft oder dergleichen extern realisiert. Eine Trennlinie 2 symbolisiert die externe Versorgung eines druckbeaufschlagten Fluids.
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Die Versorgung umfasst neben einem Steuerventil 3, einen Druckspeicher 4 zur Zwischenspeicherung des druckbeaufschlagten Fluids, ein Rückschlagventil 5, ein Druckregelventil 6, eine Druckpumpe 7 sowie einen Vorrat 8 zur Bevorratung des Fluids, insbesondere des Hydrauliköls. Hierdurch wird die Werkzeugmaschine über Leitungen 9 bzw. 10 mit druckbeaufschlagtem Fluid versorgt.
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Gemäß dem Stand der Technik führen die Leitungen 9 und 10 zu einer Drehdurchführung 11 und weiter durch eine Tischplatte 12 hindurch zur nicht näher dargestellten Klemmvorrichtung bzw. entsprechenden Spannzangen oder dergleichen, womit beispielsweise ein Werkstück zur Bearbeitung eingeklemmt bzw. verspannt werden kann.
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Darüber hinaus weist der Drehtisch 1 Lager 13 sowie einen Antrieb 14 und ein Messsystems 15 zur Ermittlung der Ist Position des Drehtisches auf.
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Schematisch ist der Antrieb 14 als elektrischer Motor bzw. als Torque-Motor oder dergleichen dargestellt. Die Lager 13 dienen zur exakten Lagerung des rotierenden Drehtisches bzw. der rotierenden Tischplatte 12. Die rotierenden Teile sind die Tischplatte 12, die Drehdurchführung 11 sowie Teile des Lagers 13.
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Beim Messsystem kann es sich beispielsweise um Drehgeber bzw. Winkelkodierer oder dergleichen handeln.
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In 2 bzw. 3 sind zwei weitgehend identische Varianten der Erfindung dargestellt. Hierbei bezeichnen gleiche Bezugszeichen vergleichbare Komponenten gemäß 1.
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Gemäß der Erfindung ist eine Kompakthydraulik 17 in der Werkzeugmaschine vollständig integriert. In 4 ist die Kompakthydraulik 17 detaillierter abgebildet. Hierbei wird ersichtlich, dass diese neben mehreren Steuer- bzw. Regelventilen 3, 5 sowie 6 auch den Druckspeicher 4 und die Druckpumpe 7 sowie den Fluidvorrat 8 umfasst.
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In den 2 und 3 wird zudem deutlich, dass die Zu- bzw. Ableitung des druckbeaufschlagten Fluids mittels Leitungen 9 und 10 unmittelbar in der Tischplatte 12 integriert sind und einem Spannsystem 16, wie beispielhaft in 3 dargestellt, zugeführt werden. Beim Spannsystem 16 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.
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Darüber hinaus wird in 2 und 3 deutlich, dass gemäß der Erfindung neben der Kompakthydraulik 17 auch eine elektrische Energie-/Signalübertragung 18 vorgesehen ist, die beispielsweise die Kontrolle der Kompakthydraulik 17 realisiert.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 und 3 handelt es sich bei den Komponenten Tischplatte 12, Kompakthydraulik 2 sowie elektrische Signalübertragung 18 um die rotierenden Komponenten der Werkzeugmaschine bzw. des Drehtisches 1. 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 Kompakthydraulik 17 verwendet werden.
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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.
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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.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehtisch bzw. Dreheinheit bzw. Baueinheit
- 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 bzw. Baueinheit bzw. Fluideinheit
- 18
- Signalübertragung
