DE102006043959B4

DE102006043959B4 - Bearbeitungsmaschine und Verfahren

Info

Publication number: DE102006043959B4
Application number: DE102006043959.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Eichinger; Roland Fröber; Rainer Haßfeld; Markus Reichert; Peter Sollich; Volker Köhler; Markus Bornhäuser; Martin Freiberg
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2026-09-15
Also published as: DE202006020756U1; DE102006043959A1

Abstract

Bearbeitungsmaschine, umfassend zumindest ein Werkzeug, das in einem Bauteil aufnehmbar ist, insbesondere mit diesem Teil verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mittels einer Schnellspannvorrichtung mit der Maschine in Wirkverbindung bringbar ist wobei das Bauteil von einer ersten Seite her in eine Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils (4) der Bearbeitungsmaschine einführbar ist, wobei das Bauteil von seinem ersten axialen Endbereich bis zu einer ersten axialen Position einen Außendurchmesser in radialer Richtung aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils (4) der Bearbeitungsmaschine, wobei das Bauteil an der ersten axialen Position oder einer axial weiter vom ersten axialen Endbereich entfernten Position einen Außendurchmesser in radialer Richtung aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils der Bearbeitungsmaschine, wobei das Bauteil in der Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils (4) passgenau sitzt zum Zentrieren, In-Position-Halten und Ableiten von bei der Bearbeitung auftretenden Querkräften, wobei die Schnellspannvorrichtung über einen Zwischenflansch (5) mit dem das Bauteil aufnehmenden Teil (4) der Bearbeitungsmaschine verbunden ist, wobei der Zwischenflansch (5) und das das Bauteil aufnehmende Teil (4) in einer Bohrung des Jochs (7) der Maschine angeordnet und verbunden sind, wobei der Zwischenflansch (5) von der Seite der Schnellspannvorrichtung her in der Bohrung vorgesehen ist und das das Bauteil aufnehmende Teil (4) von der dem Schnellspannsystem abgewandten Seite des Jochs (7) her in der Bohrung vorgesehen ist, ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Bearbeitungsmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
Es ist bei Bearbeitungsmaschinen bekannt, Werkzeuge, insbesondere Bearbeitungswerkzeuge, in einer Werkzeugaufnahme zu verbinden. Dadurch sind die Werkzeuge in der Aufnahme führbar und haltbar.
Aus der CH 656 569 A5 ist eine Spannvorrichtung zum Befestigen eines Werkzeughalters an einer Werkzeugspindel bekannt.
Aus der DE 26 06 215 A1 ist eine Werkzeug-Spannvorrichtung bekannt.
Aus der US 4 859 125 B ist eine Ziehvorrichtung bekannt.
Aus der EP 1 264 657 A1 ist eine Spannvorrichtung bekannt.
Aus der DE 20 2004 018 168 U1 ist eine Spannvorrichtung zum positionierten Spannen von Werkzeugen auf Aufspannmodulen bekannt.
Aus der DE 199 17 146 A1 ist eine aus einer Spannvorrichtung und einem Werkstückträger gebildete Einheit bekannt.
Aus der EP 1 208 937 A1 ist ein Nullpunktspannsystem bekannt.
Aus der DE 17 96 518 U ist eine Steckspannkupplung bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Produktionskosten bei einer Fertigungsanlage zu reduzieren und die Produktivität zu erhöhen. Außerdem soll die Sicherheit für das Maschinen-Bedienpersonal erhöhbar sein.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Bearbeitungsmaschine nach den in Patentanspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Patentanspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Bearbeitungsmaschine sind, dass sie zumindest ein Werkzeug, das in einem Bauteil aufnehmbar ist, insbesondere mit diesem Teil verbindbar ist, wobei das Bauteil mittels einer Schnellspannvorrichtung mit der Maschine in Wirkverbindung bringbar ist.
Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Schnellspannvorrichtung das Bauteil schnell und einfach tauschbar ist. Somit ist das Umrüsten auf eine andere Sorte oder einen anderen Typ von Werkzeugen ebenso einfach und schnell ermöglicht. Die Schnellspannvorrichtung ist insbesondere im Vergleich zu einer Schraubverbindung von Vorteil bezüglich der für das Verbinden benötigten Zeit und dem entsprechenden Aufwand, weil das langwierige Aufschrauben eines schraubbaren Gegenstücks, beispielsweise auf einen Gewindestift oder das Einschrauben von Gewindestiften oder Schrauben, entfällt.
Besonderer Vorteil ist, dass das Bauteil von oben her einsetzbar ist in die Maschine und somit ein Bedienen von unten her entfallt. Hierdurch ist die Sicherheit verbesserbar. Außerdem ist das Umrüsten werkzeuglos ermöglicht. Es genügt ein bloßes Einführen des Bauteils, insbesondere von oben. Die Schnellspannvorrichtung umfasst in sich die zum Spannen oder Lösen benötigten, betätigbaren Mittel.
Ein Werkzeugwechsel, also ein Austausch eines verbrauchten Werkzeuges gegen ein neues Werkzeug bleibt bei der Erfindung weiterhin ausführbar wie beim Stand der Technik. Bei einem solchen Wechsel ist kein Austausch des Bauteils notwendig sondern nur ein Wechsel des vom Bauteil aufgenommenen Werkzeuges, der durch einfaches Lösen des alten und Verbinden des neuen Werkzeuges mit dem Bauteil ausführbar ist.
Somit ist also die Rüstzeit reduziert, das Werkzeug in neuartiger Weise befestigt und ein werkzeugloses Umrüsten ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Bauteil eine Vertiefung auf als Eingriffsmöglichkeit für zumindest einen Griffkörper der Schnellspannvorrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass ein magnetisch oder alternativ pneumatisch betätigbarer Schnellspannverschluss, umfassend Griffkörper, verwendbar ist. Dabei ist ein Formschluss in zumindest Vorschubsrichtung herstellbar zwischen Griffkörper und Bauteil, wodurch hohe Vorschubskräfte über diese Verbindung übertragbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schnellspannvorrichtung pneumatisch betätigbar. Von Vorteil ist dabei, dass eine Steuerung verwendbar ist, die Sicherheit erhöhbar ist und kein Werkzeug notwendig ist. Außerdem ist die Verbindung sehr schnell im Vergleich zu einer von Hand hergestellten Verbindung herstellbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Griffkörper der Schnellspannvorrichtung radial nach innen bewegbar. Von Vorteil ist dabei, dass ein kurzer Weg realisiert ist und somit der Formschluss in Vorschubsrichtung sehr schnell und passgenau herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bewegung der Griffkörper durch Federelemente oder entgegenwirkende, von Druckluft bewirkten Kräfte bestimmbar. Von Vorteil ist dabei, dass einfache industrieübliche Komponenten verwendbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bauteil von einer Seite her in eine Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils der Bearbeitungsmaschine einführbar. Von Vorteil ist dabei, dass ein Einführen schnell ausführbar ist und kein Zusammenfügen einzelner Bestandteile des Bauteils notwendig ist. Insbesondere ist ein Einführen von oben ermöglicht und somit die Sicherheit erhöht, weil ein Einführen von unten das Bedienpersonal gefährdet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Bauteil von seinem ersten axialen Endbereich bis zu einer ersten axialen Position einen Außendurchmesser in radialer Richtung auf, der kleiner ist als der Durchmesser der Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils der Bearbeitungsmaschine. Insbesondere weist das Bauteil an der ersten axialen Position oder einer axial weiter vom ersten axialen Endbereich entfernten Position einen Außendurchmesser in radialer Richtung auf, der größer ist als der Durchmesser der Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils der Bearbeitungsmaschine. Von Vorteil ist dabei, dass das gesamte Bauteil einführbar ist bis zu einer vorgegebenen Position. Dabei ist ein Passsitz vorsehbar, also ein passgenaues aufnehmen des Bauteils in der Maschine. Nach dem Einführen wird dann die Verbindung mit dem Schnellspannverschluss ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sitzt das Bauteil in der Aufnahmebohrung passgenau. Von Vorteil ist dabei, dass das Ableiten von bei der Bearbeitung auftretenden Querkräften ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schnellspannvorrichtung direkt oder über zumindest einen Zwischenflansch mit dem das Bauteil aufnehmenden Teil der Bearbeitungsmaschine, insbesondere mit dem Joch, verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass als Schnellspannvorrichtung selbst eine industrieübliche Komponente verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das das Bauteil aufnehmende Teil der Bearbeitungsmaschine von einem Antrieb linear bewegbar, insbesondere hin und her. Von Vorteil ist dabei, dass die Kraft an das Bauteil und von diesem an das Werkzeug, wie Räumnadel, Räumwerkzeug oder anders Werkzeug, übertragbar ist.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Herstellen eines Werkstückes mit einer Bearbeitungsmaschine sind, dass das Werkzeug in einem Bauteil aufgenommen wird, welches mit der Maschine verbunden wird,
wobei beim Umrüsten, insbesondere also Umstellen der Maschine auf einen anderen Werkzeugtyp, das Bauteil ausgetauscht wird,
wobei das Bauteil als Ganzes ausgetauscht wird.
Von Vorteil ist dabei, dass das Umrüsten sehr schnell und ohne großen Aufwand ausführbar ist. Außerdem ist kein Arbeiten über Kopf oder ein Hakenschlüssel notwendig. Darüber hinaus ist ein selbstspannendes Wechseln des Bauteils ermöglicht.
Bei einer räumenden Bearbeitungsmaschine ist als Bauteil beispielhaft der Ziehkopf verwendbar, welcher die Räumnadel aufnimmt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung gehört der Werkzeugtyp zu einer anderen Größe des Werkzeuges. Von Vorteil ist dabei, dass bei Typwechsel, wie beispielhaft Größenwechsel, das Bauteil zwar umzurüsten ist, aber dies schnell und einfach ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird beim Austausch des Bauteils, das Bauteil durch eine Aufnahmebohrung geführt und mit seinem einen axialen Endbereich zur Übertragung einer linearen Vorschubskraft mit der Maschine verbunden wird, insbesondere mittels einer Schnellspannvorrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass bei der Bearbeitung auftretende Querkräfte im Bereich der Aufnahmebohrung ableitbar sind. Somit ist die Verbindung mit der Schnellspannvorrichtung entlastbar.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Schnittansicht schematisch gezeichnet.
Der Ziehkopf 1 umfasst eine Werkzeugaufnahme 2, in welcher eine Räumnadel, also ein Ziehwerkzeug einführbar und verbindbar ist. Ein weiterer Ziehkopf ist am anderen axialen Endbereich der Räumnadel verbindbar. Die auf diese Weise befestigte Räumnadel ist dann zur Bearbeitung eines Werkstückes verwendbar, insbesondere indem die Räumnadel linear hin- und herbewegt wird und dabei das Werkstück von den im Eingriff stehenden Schneiden der Räumnadel spanend bearbeitet wird.
Beispielsweise sind auf diese Weise Nuten herstellbar, die an einer Innenbohrung eines Zahnrades vorgesehen sind. Eine eingeführte Welle ist zur Drehmomentübertragung mittels einer Passfeder dann über die Nut des Zahnrades verbindbar.
Statt Zahnrädern sind auch andere Werkstücke in derselben Werkzeugmaschine bearbeitbar, insbesondere auch mit am äußeren Umfang vorgesehenen Nuten oder Vertiefungen. Beispielhaft sind Rotationsteile, Ritzel, andere Zahnräder, Mitnehmer und auch Kupplungshälften bearbeitbar.
Bei der Bearbeitung muss die Räumnadel als Werkzeug nicht nur linear beschleunigt werden sondern es müssen auch durch die Bearbeitung auftretende Querkräfte und Zugkräfte von der Werkzeugmaschine aufgenommen werden.
In 1 ist hierzu ein Aufnahmeteil 4 für den Ziehkopf 1 zu sehen, der durch eine Ausnehmung eingeführt ist. Dabei ist die Ausnehmung derart dimensioniert, dass das Aufnahmeteil 4 den Ziehkopf 1 in Position hält, insbesondere sind auch von der Räumnadel über das Aufnahmeteil 1 eingebrachte Querkräfte ableitbar.
Der Ziehkopf weist einen Eingriffsbereich 3 zur Verbindung mit einer Schnellspannvorrichtung auf und kann somit sehr einfach und schnell verbunden werden mit dieser. Die Schnellspannvorrichtung umfasst einen Flansch 8, der mittels der Verbindungsschraube 9 mit dem Gehäuseteil 10 der Schnellspannvorrichtung verbunden ist.
In 1 ist die Schnellspannvorrichtung zum besseren Verständnis und zur Verdeutlichung abgesetzt eingezeichnet, also explosionsartig mit Abstand eingezeichnet. In der montierten funktionsfertigen erfindungsgemäßen Maschine hingegen ist die Schnellspannvorrichtung am Zwischenflansch anmontiert, insbesondere lösbar verbunden mittels Schrauben.
Die Schnellspannvorrichtung ist dabei in einer ersten Variante derart ausgeführt, dass Griffkörper, insbesondere Kugeln, von Federelementen radial nach innen gerichtet gedrückt werden und somit in Vertiefungsbereichen des Eingriffsbereichs 3 eingreifen. Auf diese Weise ist eine derartige Verbindung zwischen Schnellspannvorrichtung und Ziehkopf bewirkbar, dass die zur Linearbewegung der Räumnadel benötigten großen Vorschubkräfte übertragbar sind.
Die Schnellspannvorrichtung ist mittels in der Bohrung 6 vorgesehener Schrauben mit dem Zwischenflansch 5 verbindbar, der mit dem Joch 7 verbunden ist. Entsprechend wird die Vorschubskraft vom Antrieb über das Joch 7 und den Zwischenflansch 5 an die Schnellspannvorrichtung übertragen und von diesem über den Ziehkopf an die Räumnadel.
Die Kraft der Federelemente ist pneumatisch, also durch Luftdruckänderung, in zumindest einem Raumbereich der Schnellspannvorrichtung, beeinflussbar. Insbesondere ist das Lösen der Verbindung pneumatisch bewirkbar.
Ein Umrüsten des Ziehkopfes ist nur beim Wechseln von einem Räumnadeltyp zu einem Räumnadeltyp einer anderen Größe bewirkbar. Dieses Umrüsten ist aber bei der Erfindung besonders schnell und einfach ermöglicht. Es muss nur die Schnellspannvorrichtung pneumatisch derart betätigt werden, dass die Griffkörper gelöst werden und somit der Ziehkopf nur herausgezogen werden muss. Nach Einführen des neuen Ziehkopfes in die Schnellspannvorrichtung ist die Verbindung zu diesem auslösbar und somit das Umrüsten ausgeführt. Es ist also nur ein einziger sogenannter Handgriff notwendig.
Statt der Räumnadel ist bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen auch ein anderes Räumwerkzeug oder Werkzeug vorsehbar. Entsprechend verändert sich dann auch die Art der Werkzeugmaschine oder Bearbeitungsmaschine.
In 2 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Schnellspannverschluss im einmontierten Zustand gezeigt ist. Außerdem sind auch die Griffkörper 20 gezeigt, wobei diese im Zustand des Eingreifens gezeigt sind. In diesem Zustand ist die volle Vorschubskraft übertragbar. Die Räumnadel ist als Bezugszeichen 22 angedeutet. Das Betätigungselement 21 zum Lösen oder Verbinden der Räumnadel 22 mit dem Ziehkopf 1 ist ebenfalls angedeutet.
Bezugszeichenliste

1: Ziehkopf
2: Werkzeugaufnahme
3: Eingriffsbereich für Schnellspannvorrichtung
4: Aufnahmeteil für Ziehkopf
5: Zwischenflansch
6: Bohrung für Schrauben
7: Joch
8: Flansch der Schnellspannvorrichtung
9: Verbindungsschraube
10: Gehäuseteil der Schnellspannvorrichtung
20: Griffkörper
22: Räumnadel
21: Betätigungselement

Claims

Bearbeitungsmaschine, umfassend zumindest ein Werkzeug, das in einem Bauteil aufnehmbar ist, insbesondere mit diesem Teil verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mittels einer Schnellspannvorrichtung mit der Maschine in Wirkverbindung bringbar ist wobei das Bauteil von einer ersten Seite her in eine Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils (4) der Bearbeitungsmaschine einführbar ist, wobei das Bauteil von seinem ersten axialen Endbereich bis zu einer ersten axialen Position einen Außendurchmesser in radialer Richtung aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils (4) der Bearbeitungsmaschine, wobei das Bauteil an der ersten axialen Position oder einer axial weiter vom ersten axialen Endbereich entfernten Position einen Außendurchmesser in radialer Richtung aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils der Bearbeitungsmaschine, wobei das Bauteil in der Aufnahmebohrung des das Bauteil aufnehmenden Teils (4) passgenau sitzt zum Zentrieren, In-Position-Halten und Ableiten von bei der Bearbeitung auftretenden Querkräften, wobei die Schnellspannvorrichtung über einen Zwischenflansch (5) mit dem das Bauteil aufnehmenden Teil (4) der Bearbeitungsmaschine verbunden ist, wobei der Zwischenflansch (5) und das das Bauteil aufnehmende Teil (4) in einer Bohrung des Jochs (7) der Maschine angeordnet und verbunden sind, wobei der Zwischenflansch (5) von der Seite der Schnellspannvorrichtung her in der Bohrung vorgesehen ist und das das Bauteil aufnehmende Teil (4) von der dem Schnellspannsystem abgewandten Seite des Jochs (7) her in der Bohrung vorgesehen ist, wobei die Schnellspannvorrichtung auf der anderen Seite, also der der ersten Seite gegenüberliegenden Seite, des das Bauteil aufnehmenden Teils (4) der Bearbeitungsmaschine angeordnet ist, wobei das Bauteil eine Vertiefung (3) aufweist als Eingriffsmöglichkeit für zumindest einen Griffkörper (20) der Schnellspannvorrichtung, wobei die Schnellspannvorrichtung pneumatisch betätigbar ist, wobei die Griffkörper (20) der Schnellspannvorrichtung radial nach innen bewegbar sind, wobei die Bewegung der Griffkörper (20) durch Federelemente oder entgegenwirkende, von Druckluft bewirkten Kräfte bestimmbar ist.
Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellspannvorrichtung als Nullpunktspannsystem ausgeführt ist.
Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das das Bauteil aufnehmende Teil (4) der Bearbeitungsmaschine von einem Antrieb linear bewegbar ist, insbesondere hin und her, insbesondere auf und ab.
Verfahren zum Herstellen eines Werkstückes mit einer Bearbeitungsmaschine nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Werkzeug in einem Bauteil aufgenommen wird, welches mit der Maschine verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umrüsten, insbesondere also Umstellen der Maschine auf einen anderen Werkzeugtyp, das Bauteil ausgetauscht wird, wobei das Bauteil als Ganzes ausgetauscht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugtyp zu einer anderen Größe des Werkzeuges gehört.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Austausch des Bauteils, das Bauteil durch eine Aufnahmebohrung geführt wird und mit seinem einen axialen Endbereich zur Übertragung einer linearen Vorschubskraft mit der Maschine verbunden wird, insbesondere mittels einer Schnellspannvorrichtung.