DE102008039206B3

DE102008039206B3 - Clamping device for cylinder head, comprises lower part for fitting cylinder head, where upper part is arranged on cylinder head, and tool guide is arranged on upper part for guiding rotationally driven cutting tool

Info

Publication number: DE102008039206B3
Application number: DE200810039206
Authority: DE
Inventors: Andreas Quak
Original assignee: SVQ GmbH
Current assignee: SVQ GmbH
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-08-23

Abstract

The clamping device has a lower part (27) for fitting a cylinder head (2). An upper part (28) is arranged on the cylinder head. A tool guide (29) is provided on upper part for guiding a rotationally driven cutting tool (16). Multiple clamping elements (34) are arranged on the upper part in a tensile-resistant manner, so that the clamping elements are inserted in the cylinder head holes (36). Multiple interlocking devices (43) are provided for interlocking and bracing the clamping elements that are arranged on the lower part, so that the clamping elements are interlocked by a tractive force. An independent claim is included for a processing device for a cylinder head.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen zu bearbeitenden Zylinderkopf. Die Erfindung betrifft ferner eine Bearbeitungsvorrichtung für einen Zylinderkopf.The The invention relates to a clamping device for a cylinder head to be machined. The invention further relates to a processing device for a Cylinder head.

Aufgrund von strengeren Abgasvorschriften haben Verbrennungsmotoren mit oben liegenden Nockenwellen, wie sie im Bereich von Personenkraftwagen seit langem üblich sind, auch im Bereich von Nutzfahrzeugen Einzug gehalten. Um sicher zu stellen, dass die Verbrennungsmotoren das optimale Leistungs- und Abgasverhalten aufweisen, müssen die Nockenwellenbohrungen in dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors hochgenau gefertigt werden. Insbesondere müssen die Fertigungsabweichungen bezüglich der Ausrichtung und Parallelität der Nockenwellenbohrungen äußerst gering sein, damit der Zylinderkopf im eingebauten Zustand optimal mit den Nockenwellen zusammenwirkt.by virtue of from stricter emission regulations have combustion engines with above lying camshafts, as in the range of passenger cars for a long time are also being used in commercial vehicles. To be sure make sure that the internal combustion engines achieve the optimum performance and exhaust behavior, the Camshaft holes in the cylinder head of the internal combustion engine manufactured with high precision. In particular, the manufacturing deviations with respect to the Alignment and parallelism the camshaft holes extremely low be so that the cylinder head in the installed state optimally with the camshafts cooperates.

Verbrennungsmotoren von Nutzfahrzeugen weisen Zylinderköpfe mit einer Baulänge auf, die das Fertigen der Nockenwellenbohrungen mit der gewünschten Fertigungsgenauigkeit zu einer anspruchsvollen Aufgabe machen. Das Fertigen der Nockenwellenbohrungen, das auch als Line-Bohren bezeichnet wird, muss darüber hinaus aufgrund des zunehmenden Kostendrucks möglichst einfach und kostengünstig erfolgen.combustion engines of commercial vehicles have cylinder heads with a length, the making of the camshaft holes with the desired Making production accuracy a challenging task. The Finishing the camshaft holes, also known as line drilling must, must about it Be made due to the increasing cost pressures as simple and inexpensive.

Aus der DE 10 2006 001 355 A1 ist eine Vorrichtung zum Aufspannen eines Zylinderkopfes bekannt, bei der dieser mit einer Werkstückspannfläche auf ein als Unterteil dienendes Aufspannelement aufgelegt und aufgespannt wird. Die Werkstückspannfläche weist mehrere als Gewindeboh rungen ausgebildete Spannelemente auf, die zum Verschrauben des Zylinderkopfes mit dem Aufspannelement dienen.From the DE 10 2006 001 355 A1 a device for clamping a cylinder head is known, in which this is placed and clamped with a workpiece clamping surface on a serving as a lower clamping element. The workpiece clamping surface has a plurality of tapping holes designed as clamping elements, which serve for screwing the cylinder head with the clamping element.

Aus der WO 2004/024 388 A2 ist eine Spannvorrichtung für einen Zylinderkopf aus Aluminium bekannt, bei der auf einer Arbeitsfläche mehrere Magnetelemente angeordnet sind. Die Magnetelemente dienen zum Befestigen von Spannelementen. Mittels der Spannelemente wird der Zylinderkopf aus Aluminium auf der als Unterteil dienenden Arbeitsfläche befestigt.From the WO 2004/024 388 A2 is known a clamping device for a cylinder head made of aluminum, in which a plurality of magnetic elements are arranged on a work surface. The magnetic elements serve to fasten clamping elements. By means of the clamping elements of the cylinder head made of aluminum is mounted on the working surface serving as the lower part.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung für einen zu bearbeitenden Zylinderkopf zu schaffen, die eine einfache, kostengünstige und hochgenaue Bearbeitung des Zylinderkopfs ermöglicht.Of the Invention is therefore based on the object, a clamping device for one to create a cylinder head to be machined, which is a simple, cost-effective and highly accurate machining of the cylinder head allows.

Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Spannvorrichtung ist zweigeteilt mit einem Unter teil und einem Oberteil ausgebildet. Zum Bearbeiten des Zylinderkopfs wird dieser zwischen dem Unterteil und dem Oberteil angeordnet. Die Spannelemente sowie die zugehörigen Verriegelungseinrichtungen dienen zum Simulieren des Einbauzustands des Zylinderkopfs während der Bearbeitung. Die an dem Oberteil zugfest angeordneten Spannelemente sind beim Bearbeiten durch Zylinderkopfbohrungen geführt und in den zugehörigen an dem Unterteil angeordneten Verriegelungseinrichtungen aufgenommen, verriegelt und verspannt. Die Zylinderkopfbohrungen des Zylinderkopfs dienen im eingebauten Zustand des Zylinderkopfs zum Aufnehmen von Dehnkopfschrauben, mittels denen der Zylinderkopf mit dem Zylinderblock verschraubt ist. Um die Spann- bzw. Anzugsdrehmomente der Dehnkopfschrauben während der Bearbeitung des Zylinderkopfs zu simulieren, sind die Verriegelungseinrichtungen derart ausgebildet, dass die Spannelemente unter Ausübung einer Zugkraft verriegelbar sind. Die Verriegelungseinrichtungen sind automatisch betätigbar, beispielsweise elektromechanisch, pneumatisch und/oder hydraulisch. Durch die Simulation des Einbauzustands des Zylinderkopfs kann dessen Bearbeitung, also das Fertigen der Nockenwellenbohrungen, hochgenau erfolgen. Zur Führung des mindestens einen Bearbeitungswerkzeugs während der Bearbeitung ist die mindestens eine an dem Oberteil angeordnete Werkzeugführung vorgesehen. Dadurch, dass die Spannelemente sowie die mindestens eine Werkzeugführung an dem Oberteil angeordnet sind, können diese zusammen mit dem Oberteil auf dem Zylinderkopf abgelegt und von diesem abgehoben werden. Dies kann beispielsweise durch eine dafür vorgesehene Hubeinrichtung erfolgen. Die Bearbeitung des Zylinderkopfs kann mittels der Spannvorrichtung voll automatisiert erfolgen, wodurch das Fertigen der Nockenwellenbohrungen kostengünstig ist.These The object is achieved by a clamping device with the features of the claim 1 solved. The Clamping device is divided into two parts with a lower part and a shell educated. To edit the cylinder head this is between the lower part and the upper part arranged. The clamping elements as well the associated Locking devices serve to simulate the installation state of the cylinder head during the processing. The tensile stress on the upper part arranged clamping elements are guided by cylinder head drilling during machining and in the associated received on the lower part arranged locking devices, locked and tensed. The cylinder head bores of the cylinder head are used in the installed state of the cylinder head for receiving Dehnkopfschrauben, by means of which the cylinder head bolted to the cylinder block is. To the tightening or tightening torques of the Dehnkopfschrauben while the machining of the cylinder head, are the locking devices formed such that the clamping elements under exercise of a Traction can be locked. The locking devices are automatically actuated, for example, electromechanical, pneumatic and / or hydraulic. By simulating the installation state of the cylinder head can its Machining, ie the production of camshaft bores, highly accurate respectively. To the leadership of the at least one machining tool during machining is the at least one arranged on the upper part of the tool guide is provided. The fact that the clamping elements and the at least one tool guide on The upper part can be arranged these are stored together with the upper part on the cylinder head and be lifted from this. This can be done for example by a intended for this purpose Lifting done. The machining of the cylinder head can be done fully automated by means of the clamping device, which Finishing the camshaft holes is inexpensive.

Der zu bearbeitende Zylinderkopf kann mittels eines Handhabungsgeräts auf dem Unterteil angeordnet werden. Anschließend wird das Oberteil auf dem Zylinderkopf abgelegt und die Spannelemente mittels der Verriegelungseinrichtungen automatisch verriegelt und gespannt. Der Einbauzustand des Zylinderkopfs ist nun simuliert, sodass die Bearbeitung erfolgen kann. Durch die mindestens eine Werkzeugführung wird das mindestens eine Bearbeitungswerkzeug während der Bearbeitung geführt, sodass eine hochgenaue Bearbeitung gewährleistet ist.Of the To be processed cylinder head can by means of a handling device on the Lower part are arranged. Then the top is on the Cylinder head stored and the clamping elements by means of the locking devices automatically locked and cocked. The installation condition of the cylinder head is now simulated so that the editing can be done. By the at least one tool guide the at least one machining tool is guided during machining so that ensures a high-precision machining is.

Eine Weiterbildung nach Anspruch 2 ermöglicht ein Führen des mindestens einen Bearbeitungswerkzeugs beidseitig des Zylinderkopfs und somit eine äußerst genaue Bearbeitung.A Training according to claim 2 allows a guide of the at least one machining tool on both sides of the cylinder head and therefore a very accurate one Processing.

Eine Spannvorrichtung nach Anspruch 3 verbessert die Bearbeitungsgenauigkeit.A Clamping device according to claim 3 improves the machining accuracy.

Eine Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht ein einfaches Anordnen und Ausrichten des Oberteils auf dem Zylinderkopf und dem Unterteil.A development according to claim 4 made possible light a simple arrangement and alignment of the upper part on the cylinder head and the lower part.

Eine Spannvorrichtung nach Anspruch 5 ist einfach aufgebaut und ermöglicht ein sicheres Verriegeln und Verspannen der Spannelemente.A Clamping device according to claim 5 is simple and allows a Safe locking and clamping of the clamping elements.

Ein Öldrucksensor nach Anspruch 6 ermöglicht das Einstellen von definierten Zugspannungen. Somit können beliebige Spann- bzw. Anzugsdrehmomente während der Bearbeitung simuliert werden.An oil pressure sensor according to claim 6 allows the setting of defined tensile stresses. Thus, any Tightening or tightening torques during the processing are simulated.

Eine Weiterbildung nach Anspruch 7 ermöglicht ein einfaches Verriegeln und Verspannen der Spannelemente. Die durch den hohlzylinderförmigen ersten Kolben geführten Spannelemente werden mittels des zweiten Kol bens zunächst verriegelt. Anschließend wird durch Betätigen der ersten Kolben-Zylinder-Einheit die zweite Kolben-Zylinder-Einheit zusammen mit dem Spannelement verlagert und das Spannelement gespannt.A Training according to claim 7 allows easy locking and clamping the clamping elements. The through the hollow cylindrical first Piston guided Clamping elements are first locked by means of the second Kol bens. Subsequently is activated by pressing the first piston-cylinder unit, the second piston-cylinder unit displaced together with the clamping element and tensioned the clamping element.

Eine Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8 ermöglicht ein automatisiertes und hochgenaues Bearbeiten eines Zylinderkopfs. Mittels der Hubeinrichtung kann das Oberteil auf den zu bearbeitenden Zylinderkopf und das Unterteil abgesenkt und nach der Bearbeitung wieder angehoben werden. Das mindestens eine Bearbeitungswerkzeug wird mittels der Schlitteneinrichtung in x-Richtung verfahren und in die mindestens eine Werkzeugführung eingeführt.A Machining device according to claim 8 enables an automated and highly accurate machining of a cylinder head. By means of the lifting device can the upper part of the cylinder head to be machined and the Lower part lowered and raised again after processing. The at least one processing tool is by means of the carriage device moved in the x direction and introduced into the at least one tool guide.

Eine Schlittenanordnung nach Anspruch 9 ermöglicht eine Anpassung der Position des mindestens einen Bearbeitungswerkzeugs auf unterschiedliche zu bearbeitende Zylinderköpfe.A Slide arrangement according to claim 9 allows an adjustment of the position of the at least one machining tool to different to be machined cylinder heads.

Eine Weiterbildung nach Anspruch 10 ermöglicht eine schnelle und hochgenaue symmetrische Bearbeitung des Zylinderkopfs.A Training according to claim 10 allows a fast and highly accurate symmetrical machining of the cylinder head.

Eine Hubeinrichtung nach Anspruch 11 gewährleistet einen freien Zugang zu dem Unterteil beim Bestücken der Bearbeitungsvorrichtung mit Zylinderköpfen.A Lifting device according to claim 11 ensures free access to the lower part when loading the machining device with cylinder heads.

Ein Untergestell nach Anspruch 12 stellt eine niedrige Bauhöhe der Schlitteneinrichtung sicher.One Underframe according to claim 12 provides a low height of the carriage device for sure.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:Further Features, advantages and details of the invention will become apparent the following description of an embodiment. Show it:

1 eine Seitenansicht einer Bearbeitungsvorrichtung für einen zu bearbeitenden Zylinderkopf mit einer Hubeinrichtung und einer Spannvorrichtung, in der der Zylinderkopf verspannt ist, 1 a side view of a processing device for a cylinder head to be machined with a lifting device and a clamping device in which the cylinder head is braced,

2 eine perspektivische Ansicht der Bearbeitungsvorrichtung ohne die Hubeinrichtung, 2 a perspective view of the processing device without the lifting device,

3 eine perspektivische Ansicht der Hubeinrichtung, 3 a perspective view of the lifting device,

4 einen Vertikalschnitt durch die Spannvorrichtung ohne den Zylinderkopf, 4 a vertical section through the clamping device without the cylinder head,

5 einen Horizontalschnitt durch die Spannvorrichtung ohne den Zylinderkopf, und 5 a horizontal section through the clamping device without the cylinder head, and

6 einen Axialschnitt durch eine Verriegelungseinrichtung der Spannvorrichtung. 6 an axial section through a locking device of the clamping device.

Eine Bearbeitungsvorrichtung 1 dient zum Bearbeiten eines Zylinderkopfs 2 eines Verbrennungsmotors. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 weist ein stufenförmig ausgebildetes Untergestell 3 auf, an dem über seitlich befestigte Stützen 4 ein im Wesentlichen U-förmiger Befestigungsrahmen 5 angeordnet ist.A processing device 1 used to edit a cylinder head 2 an internal combustion engine. The processing device 1 has a stepped subframe 3 on, on the side of fortified supports 4 a substantially U-shaped mounting frame 5 is arranged.

Das stufenförmig ausgebildete Untergestell 3 weist eine erste untere Stufe 6 und eine zweite obere Stufe 7 auf. Im Bereich der zweiten Stufe 7 sind auf dem Untergestell 3 zwei x-Führungsschienen 8 angeordnet, die parallel zueinander in einer horizontalen x-Richtung verlaufen. Auf den x-Führungsschienen 8 ist eine Schlitteneinrichtung 9 mittels eines zugehörigen ersten x-Antriebsmotors 10 in der x-Richtung vefahrbar angeordnet.The step-shaped base frame 3 has a first lower level 6 and a second upper stage 7 on. In the area of the second stage 7 are on the subframe 3 two x-guide rails 8th arranged, which run parallel to each other in a horizontal x-direction. On the x-guide rails 8th is a sled facility 9 by means of an associated first x drive motor 10 arranged in the x direction vefahrbar.

Die Schlitteneinrichtung 9 weist einen x-Schlitten 11 auf, auf dem zwei y-Schlitten 12 angeordnet sind. Die y-Schlitten 12 sind in einer horizontal und senkrecht zu der x-Richtung verlaufenden y-Richtung auf y-Führungsschienen 13 verlagerbar. Das Verlagern der y-Schlitten 13 kann entweder manuell oder mittels nicht dargestellter y-Antriebsmotoren erfolgen.The carriage device 9 has an x-slide 11 on, on the two y-sleds 12 are arranged. The y-sleds 12 are in a y-direction horizontally and perpendicular to the x-direction y-guide rails 13 displaced. Relocating the y-sled 13 can be done either manually or by means not shown y drive motors.

Auf jedem y-Schlitten 12 ist eine Arbeitsspindel 14 angeordnet, die jeweils über einen zugehörigen Spindelantriebsmotor 15 drehantreibbar sind. In den Arbeitsspindeln 14 ist jeweils ein Bearbeitungswerkzeug 16 aufgenommen. Die Bearbeitungswerkzeuge 16 sind zylinderförmig ausgebildet und weisen parallel zueinander verlaufende Mittellängsachsen 17 auf, die parallel zu der x-Richtung verlaufen. Die Bearbeitungswerkzeuge 16 weisen nicht dargestellte Schneidelemente auf, die radial aus- und einfahrbar sind.On every y-sleigh 12 is a work spindle 14 arranged, each via an associated spindle drive motor 15 are rotary drivable. In the work spindles 14 is each a machining tool 16 added. The editing tools 16 are cylindrical and have mutually parallel central longitudinal axes 17 on, which run parallel to the x-direction. The editing tools 16 have cutting elements, not shown, which are radially extendable and retractable.

An dem Befestigungsrahmen 5 ist eine Hubeinrichtung 18 angeordnet, die einen Transportschlitten 19 aufweist, der auf x-Schienen 20 mittels eines zweiten x-Antriebsmotors 21 in der x-Richtung vefahrbar ist. An dem Transportschlitten 19 sind zwei Spindelgewinde 22 angeordnet, in denen zugehörige Spindelstangen 23 in einer vertikal und senkrecht zu der x- sowie der y-Richtung verlaufenden z-Richtung verlagerbar sind. Das Verlagern der Spindelstangen 23 erfolgt mittels eines Hubspindelantriebsmotors 24. An einem dem Untergestell 3 zugewandten Ende weisen die Spindelstangen 23 jeweils eine Halteklammer 25 auf.On the mounting frame 5 is a lifting device 18 arranged, which is a transport carriage 19 that's on x rails 20 by means of a second x drive motor 21 in the x-direction is vefahrbar. At the transport carriage 19 are two spindle threads 22 arranged in which associated spindle rods 23 are displaceable in a z-direction extending vertically and perpendicular to the x- and y-direction. Shifting the spindle rods 23 takes place by means of a Hubspindelantriebsmotors 24 , At one of the undercarriage 3 facing the end have the spindle rods 23 one retaining clip each 25 on.

Zum Simulieren des Einbauzustands des Zylinderkopfs 2 während der Bearbeitung weist die Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Spannvorrichtung 26 auf. Die Spannvorrichtung 26 ist zweigeteilt ausgebildet und umfasst ein Unterteil 27 und ein Oberteil 28. Das Unterteil 27 ist im Bereich der ersten Stufe 6 auf dem Untergestell 3 befestigt. Das Oberteil 28 ist an den Halteklammern 25 der Hubeinrichtung 18 befestigt und in der z-Richtung anhebbar und absenkbar.For simulating the installation state of the cylinder head 2 during processing, the processing device 1 a tensioning device 26 on. The tensioning device 26 is formed in two parts and includes a lower part 27 and a top 28 , The lower part 27 is in the range of the first stage 6 on the base 3 attached. The top 28 is on the retaining clips 25 the lifting device 18 attached and raised in the z-direction and lowered.

An einander gegenüberliegenden Enden des Oberteils 28 sind zwei Werkzeugführungen 29 zueinander fluchtend angeordnet. Die Werkzeugführungen 29 dienen zum Führen der Bearbeitungswerkzeuge 16. Die Werkzeugführungen 29 sind plattenförmig als Bohrbrillen ausgebildet und weisen jeweils zwei entsprechend den Bearbeitungswerkzeugen 16 beabstandete erste Führungsbohrungen 30 auf. Die Führungsbohrungen 30 sind Teil von Gegenlagern 37, die in die Werkzeugführungen 29 integriert sind. An einer dem Unterteil 27 zugewandten Seite weisen die Werkzeugführungen 29 jeweils zwei erste zugfest angeordnete Spannelemente 31 auf, zwischen denen ein Zentrierstift 32 angeordnet ist. Die Zentrierstifte 32 sind in zugehörige Zentrierbohrungen 33 einführbar, die an korrespondierenden Positionen in dem Unterteil 27 angeordnet sind.At opposite ends of the shell 28 are two tool guides 29 arranged aligned with each other. The tool guides 29 serve to guide the processing tools 16 , The tool guides 29 are plate-shaped as a Bohrbrillen and each have two according to the editing tools 16 spaced first guide holes 30 on. The guide holes 30 are part of anvils 37 in the tool guides 29 are integrated. At one of the lower part 27 facing side, the tool guides 29 two first tensile strength arranged clamping elements 31 on, between which a centering pin 32 is arranged. The centering pins 32 are in associated center holes 33 insertable, at the corresponding positions in the lower part 27 are arranged.

An dem Oberteil 28 sind mehrere zweite Spannelemente 34 zwischen den Werkzeugführungen 29 zugfest angeordnet. Die zweiten Spannelemente 34 weisen Durchführungsöffnungen 35 auf, die fluchtend zu den Führungsbohrungen 30 und konzentrisch zu den Mittellängsachsen 17 angeordnet sind. Die Position der Spannelemente 34 entspricht der Position von Zylinderkopfbohrungen 36, die in dem Zylinderkopf 2 angeordnet sind. Die Zy linderkopfbohrungen 36 dienen zum Durchführen von Dehnkopfschrauben bei der Montage des Zylinderkopfs 2 auf einen zugehörigen Zylinderblock.At the top 28 are several second clamping elements 34 between the tool guides 29 arranged tensile. The second clamping elements 34 have lead-through openings 35 which are aligned with the guide holes 30 and concentric with the central longitudinal axes 17 are arranged. The position of the clamping elements 34 corresponds to the position of cylinder head bores 36 in the cylinder head 2 are arranged. The cylinder head bores 36 serve to perform Dehnkopfschrauben during assembly of the cylinder head 2 on an associated cylinder block.

Zur weiteren Führung der Bearbeitungswerkzeuge 16 sind mittig zwischen den Werkzeugführungen 29 Führungselemente 38 an dem Oberteil 18 angeordnet, wobei die Führungselemente 38 zweite Führungsbohrungen 39 aufweisen, die konzentrisch zu den Mittellängsachsen 17 angeordnet sind.For further guidance of the processing tools 16 are centered between the tool guides 29 guide elements 38 at the top 18 arranged, with the guide elements 38 second guide holes 39 which are concentric with the central longitudinal axes 17 are arranged.

Die Spannelemente 31 und 34 sind als Zuganker ausgebildet und weisen an ihren freien Enden jeweils eine umlaufende Ringnut 40 auf. Die Ringnuten 40 werden jeweils durch einen oberen Ringbund 41 und einen unteren Ringbund 42 begrenzt. Die Spannelemente 31, 34 und die Zentrierstifte 32 verlaufen im Wesentlichen parallel zu der z-Richtung.The clamping elements 31 and 34 are designed as tie rods and have at their free ends in each case a circumferential annular groove 40 on. The ring grooves 40 are each by an upper collar 41 and a lower collar 42 limited. The clamping elements 31 . 34 and the centering pins 32 are substantially parallel to the z-direction.

Zum Verriegeln und Verspannen der Spannelemente 31 und 34 weist die Spannvorrichtung 26 Verriegelungseinrichtungen 43 auf, die an dem Unterteil 27 angeordnet sind. Das Unterteil 27 ist im Querschnitt in Form eines liegenden H ausgebildet und weist dementsprechend für die Verriegelungseinrichtungen 43 Befestigungsstege 44 auf. Die Verriegelungseinrichtungen 43 sind an einer dem Untergestell 3 zugewandten Seite der Befestigungsstege 44 befestigt, wobei deren Positionen den Positionen der Spannelemente 31, 34 entsprechen. Die Befestigungsstege 44 weisen zum Durchführen der Spannelemente 31, 34 Durchführungsbohrungen 45 auf.For locking and clamping the clamping elements 31 and 34 has the tensioning device 26 locking devices 43 on, on the lower part 27 are arranged. The lower part 27 is formed in cross-section in the form of a horizontal H and accordingly has for the locking devices 43 fastening webs 44 on. The locking devices 43 are at one of the undercarriage 3 facing side of the fastening webs 44 fastened, with their positions to the positions of the clamping elements 31 . 34 correspond. The fastening bars 44 have to perform the clamping elements 31 . 34 By guide bores 45 on.

Die Verriegelungseinrichtungen 43 sind derart ausgebildet, dass die Spannelemente 31, 34 unter Ausübung einer Zugkraft verriegelbar sind. Die Verriegelungseinrichtungen 43 sind pneumatisch verriegelbar und hydraulisch spannbar.The locking devices 43 are formed such that the clamping elements 31 . 34 can be locked under exercise of a tensile force. The locking devices 43 are pneumatically lockable and hydraulically tensioned.

Die Verriegelungseinrichtungen 43 sind identisch ausgebildet, sodass nachfolgend lediglich eine der Verriegelungseinrichtungen 43 beschrieben ist. Die Verriegelungseinrichtung 43 weist eine erste Kolben-Zylinder-Einheit 46 zum Spannen des jeweiligen Spannelements 31, 34 und eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit 47 sowie eine dritte Kolben-Zylinder-Einheit 48 zum Verriegeln des jeweiligen Spannelements 31, 34 auf.The locking devices 43 are identical, so that below only one of the locking devices 43 is described. The locking device 43 has a first piston-cylinder unit 46 for tensioning the respective clamping element 31 . 34 and a second piston-cylinder unit 47 and a third piston-cylinder unit 48 for locking the respective clamping element 31 . 34 on.

Die erste Kolben-Zylinder-Einheit 46 ist hydraulisch betätigbar. Hierzu ist die erste Kolben-Zylinder-Einheit 46 an eine – lediglich schematisch dargestellte – Hydraulikölpumpe 49 angeschlossen, die mit einem Öldrucksensor 50 versehen ist, der ebenfalls lediglich schematisch dargestellt ist. Die erste Kolben-Zylinder-Einheit 46 weist einen ersten Zylinder 51 auf, in dem in z-Richtung ein erster hohlzylinderförmiger Kolben 52 dicht geführt ist. Der erste Kolben 52 unterteilt den ersten Zylinder 51 in einen ersten Öldruckraum 53 und einen zweiten Öldruckraum 54. Der erste Kolben 52 weist zum Durchführen des jeweiligen Spannelements 31, 34 eine durchgehende Kolbenbohrung 55 auf.The first piston-cylinder unit 46 is hydraulically actuated. This is the first piston-cylinder unit 46 to a - only schematically illustrated - hydraulic oil pump 49 connected with an oil pressure sensor 50 is provided, which is also shown only schematically. The first piston-cylinder unit 46 has a first cylinder 51 in which in the z-direction, a first hollow-cylindrical piston 52 is tightly guided. The first piston 52 divides the first cylinder 51 in a first oil pressure room 53 and a second oil pressure space 54 , The first piston 52 has to perform the respective clamping element 31 . 34 a continuous piston bore 55 on.

Die Kolben-Zylinder-Einheiten 47, 48 sind mittels eines Befestigungselements 56 an dem dem Untergestell 3 zugewandten Ende des ersten Kolbens 52 befestigt. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 47, 48 sind mittels einer – lediglich schematisch dargestellten – Pneumatikpumpe 57 pneumatisch betätigbar. Zum Verriegeln des jeweiligen Spannelements 31, 34 sind die zweite und dritte Kolben-Zylinder-Einheit 47, 48 gegenüberliegend zueinander angeordnet.The piston-cylinder units 47 . 48 are by means of a fastener 56 on the underframe 3 facing the end of the first piston 52 attached. The piston-cylinder units 47 . 48 are by means of a - only schematically illustrated - pneumatic pump 57 pneumatically actuated. For locking the respective clamping element 31 . 34 are the second and third piston-cylinder unit 47 . 48 arranged opposite each other.

Die Kolben-Zylinder-Einheiten 47, 48 sind identisch ausgebildet, sodass nachfolgend lediglich die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 47 beschrieben ist. Die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 47 weist einen zweiten Zylinder 58 und einen darin in x-Richtung dicht geführten zweiten Kolben 59 auf. Der zweite Kolben 59 unterteilt den zweiten Zylinder 58 in einen ersten Druckraum 60 und einen zweiten Druckraum 61. An seinem freien Ende weist der zweite Kolben 59 ein Verriegelungselement 62 auf.The piston-cylinder units 47 . 48 are identical, so below only the second piston-cylinder unit 47 is described. The second piston-cylinder unit 47 has a second cylinder 58 and a second piston tightly guided therein in the x-direction 59 on. The second piston 59 divides the second cylinder 58 in a first pressure room 60 and a second pressure chamber 61 , At its free end, the second piston 59 a locking element 62 on.

Zur Steuerung der Bearbeitungsvorrichtung 1 ist eine Steuereinheit 63 vorgesehen, die mit dem x-Antriebsmotor 10, den Spindelantriebsmotoren 15, dem x-Antriebsmotor 21, dem Hubspindelantriebsmotor 24, der Hydraulikölpumpe 49, dem Öldrucksensor 50 und der Pneumatikpumpe 57 in Signalverbindung steht.For controlling the processing device 1 is a control unit 63 provided with the x drive motor 10 , the spindle drive motors 15 , the x drive motor 21 , the Hubspindelantriebsmotor 24 , the hydraulic oil pump 49 , the oil pressure sensor 50 and the pneumatic pump 57 is in signal connection.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Bearbeitungsvorrichtung 1 beschrieben. Zum Bestücken der Bearbeitungsvorrichtung 1 mit dem zu bearbeitenden Zylinderkopf 2 wird das Oberteil 28 mittels der Hubeinrichtung 18 in der z-Richtung nach oben verfahren. Anschließend wird der Transportschlitten 19 in x-Richtung in den Bereich der zweiten Stufe 7 verfahren. Die Schlittenanordnung 9 mit den Bearbeitungswerkzeugen 16 ist derart verfahren, dass sich die Bearbeitungswerkzeuge 16 ausschließlich im Bereich der zweiten Stufe 7 befinden. Das Unterteil 27 ist in dieser Ausgangsstellung zum Bestücken mit dem Zylinderkopf 2 frei zugänglich.The following is the operation of the processing device 1 described. For loading the processing device 1 with the cylinder head to be machined 2 becomes the shell 28 by means of the lifting device 18 move upwards in the z-direction. Subsequently, the transport carriage 19 in the x-direction in the area of the second stage 7 method. The carriage arrangement 9 with the editing tools 16 is such a procedure that the editing tools 16 exclusively in the area of the second stage 7 are located. The lower part 27 is in this initial position for loading with the cylinder head 2 freely accessible.

Anschließend wird manuell oder mittels eines nicht dargestellten Handhabungsgeräts der Zylinderkopf 2 auf dem Untergestell 27 derart angeordnet, dass die Zylinderkopfbohrungen 36 mit den Durchführungsbohrungen 45 fluchten. Zum Einspannen des Zylinderkopfs 2 wird nun der Transportschlitten 19 in x-Richtung über den Zylinderkopf 2 gefahren und das Oberteil 28 anschließend mittels der Hubeinrichtung 18 in z-Richtung abgesenkt. Beim Absenken werden die Spannelemente 31, 34 durch die Zylinderkopfbohrungen 36 und die Durchführungsbohrungen 45 in die zugehö rigen Verriegelungseinrichtungen 43 eingeführt. Während des Absenkens werden die Zentrierstifte 32 in die zugehörigen Zentrierbohrungen 33 eingeführt und das Oberteil 28 relativ zu dem Unterteil 27 ausgerichtet. Das Absenken ist beendet, wenn das Oberteil 28 auf dem Zylinderkopf 2 aufliegt.Subsequently, the cylinder head is manually or by means of a handling device, not shown 2 on the base 27 arranged such that the cylinder head bores 36 with the bushings 45 aligned. For clamping the cylinder head 2 now becomes the transport carriage 19 in the x direction over the cylinder head 2 drove and the shell 28 then by means of the lifting device 18 lowered in the z-direction. When lowering the clamping elements 31 . 34 through the cylinder head bores 36 and the bushings 45 in the zugehö ring locking devices 43 introduced. During lowering, the centering pins become 32 in the associated center holes 33 introduced and the shell 28 relative to the lower part 27 aligned. The lowering is finished when the top part 28 on the cylinder head 2 rests.

Beim Absenken des Oberteils 28 werden die Spannelemente 31, 34 durch die Kolbenbohrungen 55 geführt. Anschließend werden die Spannelemente 31, 34 mittels der Kolben-Zylinder-Einheiten 47, 48 pneumatisch verriegelt. Hierzu wird mittels der Pneumatikpumpe 52 der Druck in den ersten Druckräumen 60 erhöht, sodass die zweiten Kolben 59 in Richtung des jeweiligen Spannelements 31, 34 bewegt werden, bis die Verriegelungselemente 62 im Bereich der Ringnut 40 gegen das jeweilige Spannelement 31, 34 anliegen und dieses verriegeln.When lowering the upper part 28 become the clamping elements 31 . 34 through the piston bores 55 guided. Subsequently, the clamping elements 31 . 34 by means of the piston-cylinder units 47 . 48 pneumatically locked. For this purpose, by means of the pneumatic pump 52 the pressure in the first pressure chambers 60 increased, so the second piston 59 in the direction of the respective clamping element 31 . 34 be moved until the locking elements 62 in the area of the annular groove 40 against the respective clamping element 31 . 34 abut and lock this.

Nach dem Verriegeln folgt das Verspannen der Spannelemente 31, 34. Hierzu wird mittels der Hydraulikölpumpe 49 der Öldruck im jeweiligen ersten Öldruckraum 53 erhöht, wobei der erste Kolben 52 zusammen mit dem Befestigungselement 56 und den Kolben-Zylinder-Einheiten 47 und 48 in z-Richtung von dem ersten Zylinder 51 wegbewegt wird. Die Verriegelungselemente 62 nehmen bei dieser Bewegung das jeweilige Spannelement 31, 34 mit, wodurch auf dieses eine Zugkraft ausgeübt wird. Durch diese Zugkraft wird der Zylinderkopf 2 zwischen dem Unterteil 27 und dem Oberteil 28 verspannt, wodurch der Einbauzustand mit den auftretenden Spann- bzw. Anzugsdrehmomenten simuliert wird. Der Öldrucksensor 50 misst beim Verspannen den Öldruck, sodass mittels der Steuereinheit 63 ein definiertes Verspannen und Einstellen der Zugkraft erfolgen kann.After locking, the clamping of the clamping elements follows 31 . 34 , For this purpose, by means of the hydraulic oil pump 49 the oil pressure in the respective first oil pressure chamber 53 increased, the first piston 52 together with the fastener 56 and the piston-cylinder units 47 and 48 in the z-direction of the first cylinder 51 is moved away. The locking elements 62 take in this movement, the respective clamping element 31 . 34 with, whereby a tensile force is exerted on this. This pulling force turns the cylinder head 2 between the lower part 27 and the top 28 clamped, whereby the installation state is simulated with the occurring clamping or tightening torques. The oil pressure sensor 50 measures the oil pressure during clamping, so that by means of the control unit 63 a defined bracing and adjusting the tensile force can be done.

Nachdem der Zylinderkopf 2 verspannt ist und somit der Einbauzustand des Zylinderkopfs 2 simuliert ist, kann dessen Bearbeitung beginnen. Hierzu werden die Bearbeitungswerkzeuge 16 zunächst mittels der y-Schlitten 12 in y-Richtung entsprechend der gewünschten Position der zu fertigenden Nockenwellenbohrungen justiert. Dies kann manuell oder mit nicht dargestellten y-Antriebsmotoren erfolgen. Anschließend werden die Bearbeitungswerkzeuge 16 mittels des x-Schlittens 11 in x-Richtung verfahren. Hierbei werden die Bearbeitungswerkzeuge 16 durch die Führungsbohrungen 30 der Werkzeugführungen 29 die Durchführungsöffnungen 35 der Spannelemente 34 und die Führungsbohrungen 39 der Führungselemente 38 sowie vorgefertigte Nockenwellenrohbohrungen im Zylinderkopf 2 geführt. Nach dem Einführen der Bearbeitungswerkzeuge 16 werden diese mittels der Spindelantriebsmotoren 15 drehangetrieben, wobei die nicht dargestellten Schneidelemente zunehmend radial ausgefahren werden. Die Nockenwellenrohbohrungen werden somit zu den Nockenwellenbohrungen aufgebohrt.After the cylinder head 2 is braced and thus the installation state of the cylinder head 2 is simulated, its processing can begin. For this, the editing tools 16 first by means of the y-slide 12 adjusted in y-direction according to the desired position of the camshaft holes to be produced. This can be done manually or with not shown y drive motors. Subsequently, the editing tools 16 by means of the x-slide 11 move in x-direction. Here are the editing tools 16 through the guide holes 30 the tool guides 29 the ducts 35 the clamping elements 34 and the guide holes 39 the guide elements 38 as well as prefabricated camshaft bores in the cylinder head 2 guided. After inserting the editing tools 16 These are by means of spindle drive motors 15 rotationally driven, wherein the cutting elements, not shown, are increasingly extended radially. The camshaft bore holes are thus drilled to the camshaft holes.

Nachdem die Bearbeitung des Zylinderkopfs 2 abgeschlossen ist, werden die Schneidelemente eingefahren und die Bearbeitungswerkzeuge 16 mittels des x-Schlittens 11 in x-Richtung aus dem Zylinderkopf 2 herausgefahren. Anschließend werden die Verriegelungseinrichtungen 43 gelöst und das Oberteil 28 mittels der Hubeinrichtung 18 von dem bearbeiteten Zylinderkopf 2 abgehoben und mittels des Transportschlittens 19 in x-Richtung in den Bereich der zweiten Stufe 7 verfahren. Der bearbeitete Zylinderkopf 2 kann nun manuell oder mittels eines Handhabungsgeräts von dem Unterteil 27 abgehoben werden. Anschließend kann ein neuer Zylinderkopf 2 in entsprechender Weise bearbeitet werden.After the machining of the cylinder head 2 is completed, the cutting elements are retracted and the processing tools 16 by means of the x-slide 11 in the x-direction from the cylinder head 2 moved out. Subsequently, the locking devices 43 solved and the shell 28 by means of the lifting device 18 from the machined cylinder head 2 lifted and by means of the transport carriage 19 in the x-direction in the area of the second stage 7 method. The machined cylinder head 2 can now manually or by means of a handling device of the lower part 27 be lifted off. Subsequently, a new cylinder head 2 be processed in a similar manner.

Claims

Clamping device for a cylinder head to be machined, comprising - a lower part ( 27 ) for laying a cylinder head to be machined ( 2 ), - an upper part ( 28 ) for placing on the cylinder head ( 2 ), - at least one at the top ( 28 ) arranged tool guide ( 29 ) for guiding at least one rotationally drivable machining tool ( 16 ), - several clamping elements ( 34 ), - the tensile strength at the upper part ( 28 ) are arranged and - which are formed so that they in cylinder head bores ( 36 ) are insertable, and - several locking devices ( 43 ) for locking and clamping the clamping elements ( 34 ), - at the lower part ( 27 ) are arranged and - which are formed such that the clamping elements ( 34 ) are locked under exercise of a tensile force.

Clamping device according to claim 1, characterized in that two tool guides ( 29 ) at opposite ends of the upper part ( 28 ) are aligned with each other.

Clamping device according to claim 2, characterized in that on the tool guides ( 29 ) Clamping elements ( 31 ) arranged in associated locking devices ( 43 ) are locked under exercise of a tensile force.

Clamping device according to claim 2 or 3, characterized in that the tool guides ( 29 ) each have a centering pin ( 32 ), which in an associated center hole ( 33 ) in the lower part ( 27 ) is insertable.

Clamping device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the locking devices ( 43 ) are pneumatically lockable and hydraulically tensioned.

Clamping device according to claim 5, characterized in that an oil pressure sensor ( 50 ) for pressure-controlled hydraulic bracing of the locking devices ( 43 ) are provided.

Clamping device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the locking devices ( 43 ) a first piston-cylinder unit ( 46 ) with a first hollow cylindrical piston ( 52 ) for clamping the clamping elements ( 34 ) and a second piston-cylinder unit ( 47 . 48 ) with a second piston ( 59 ) for locking by the first piston ( 52 ) guided clamping elements ( 34 ) having.

Machining device for a cylinder head, comprising - a subframe ( 3 ), - one on the subframe ( 3 ) arranged mounting frame ( 5 ), - one on the mounting frame ( 5 ) arranged lifting device ( 18 ), - a carriage device ( 9 ), - on the base ( 3 ) x guide rails ( 8th ) is movable in a horizontal x-direction, and - on the at least one rotary drivable machining tool ( 16 ) for machining a cylinder head ( 2 ), - a tensioning device ( 26 ) according to one of claims 1 to 7, wherein - the lower part ( 27 ) on the subframe ( 3 ), and - the upper part ( 28 ) on the lifting device ( 18 ) and is liftable in a vertical z-direction.

Machining device according to claim 8, characterized in that the carriage arrangement ( 9 ) is formed such that the at least one processing tool ( 16 ) is displaceable in a horizontal and perpendicular to the x-direction extending y-direction.

Machining apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that two processing tools ( 16 ) adjacent to each other on the carriage device ( 9 ) are arranged.

Machining device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the lifting device ( 18 ) on the mounting frame ( 5 ) arranged x-rails ( 20 ) is movable in the x direction.

Machining device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the underframe ( 3 ) is step-shaped, wherein on a first lower stage ( 6 ) the lower part ( 27 ) and on a second upper level ( 7 ) the carriage device ( 9 ) is arranged.