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Die Erfindung betrifft ein Werkstückaufnahmesystem mit mindestens zwei Werkstückaufnahmevorrichtungen, wobei jede Werkstückaufnahmevorrichtung mittels eines ihr zugeordneten, elektrisch angetriebenen Motors drehbar ist sowie ein Mehrfachsystem mit mindestens zwei Werkstückaufnahmesystemen.
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Werkstückaufnahmesysteme werden zur gleichzeitigen Aufspannung mehrerer Werkstücke eingesetzt. Diese Werkstücke können ohne zusätzliche Maschinenrüstzeit nacheinander mehrseitig bearbeitet werden.
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Aus der
DE 10 2005 009 177 A1 ist eine Vorrichtung für die Bearbeitung mehrerer Werkstücke bekannt. Um die Vorrichtung einzusetzen, sind an diese hydraulische, elektrische und pneumatische Leitungen anzuschließen. Diese Leitungen können die Arbeitsspindel behindern. Für die Energieeinleitung ist ein Anschlussteil mindestens um 180 Grad zu drehen. Der Anschluss dieser Leitungen beeinflusst die für die Werkstückeinrichtung erforderliche Nebenzeit der Werkzeugmaschine. Außerdem besteht die Gefahr der Beschädigung der Anschlüsse.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, ein kompaktes Werkstückaufnahmesystem zu entwickeln, das ein geringes Rüstzeitintervall auf der Maschine erfordert.
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Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu umfasst das Werkstückaufnahmesystem mindestens eine elektrische Stromquelle. Zumindest alle Motoren sind an diese Stromquelle angeschlossen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
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1: Dimetrische Ansicht eines Werkstückaufnahmesystems;
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2: Werkstückaufnahmesystem mit abgenommenen Deckel;
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3: Schnitt durch ein Werkstückaufnahmesystem;
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4: Detail von 3;
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5: Draufsicht auf das geöffnete Werkstückaufnahmesystem;
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6: Detail der formschlüssigen Verbindung;
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7: Anordnung der Motoren;
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8: Detail des Antriebs;
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9: Schnitt des geöffneten Werkstückaufnahmesystems ohne Werkstückaufnahmen;
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10: Detail der Hydraulikverrohrung;
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11: Detail eines Hydraulikanschlusses;
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12: Mehrfachsystem mit zwei Werkstückaufnahmesystemen.
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Die 1–5 zeigen ein Werkstückaufnahmesystem (10) zum Einsatz in einer Werkzeugmaschine in Ansichten, Schnitten und Details. Das Werkstückaufnahmesystem (10) hat zumindest annähernd die Gestalt eines vertikal stehenden Quaders mit quadratischer Grundfläche. Die z. B. in vertikaler Richtung orientierten Kanten sind abgeschrägt. Die Höhe des Werkstückaufnahmesystems (10) beträgt z. B. 430 Millimeter, die Hüllfläche der Grundfläche hat eine Kantenlänge von beispielsweise 370 Millimeter.
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Im Ausführungsbeispiel umfasst das Werkstückaufnahmesystem (10) eine Grundplatte (11), ein Gehäuse (12) mit vier Seitenwänden (14) und einen Deckel (13).
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Das Gehäuse (12) ist beispielsweise aus Gusseisen mit Kugelgraphit, z. B. GGG60, hergestellt. Seine Wandstärke beträgt z. B. 15 Millimeter.
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An jeder der Seitenwände (14) ist eine Werkstückaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90) angeordnet. Im Ausführungsbeispiel sind diese gleichartig aufgebaut. An einer Seitenwand (14) können auch mehrere Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90) z. B. in der Darstellung der 1 und 2 übereinander angeordnet sein. Die einzelne Werkstückaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90) hat einen Grundkörper (31), der z. B. mittels zweier Gleitlager (32, 33) mit jeweils einer Lagerbüchse (34; 35) gleicher Abmessungen in einer Aufnahmehülse (15) des Gehäuses (12) drehbar gelagert ist. Die Aufnahmehülse (15) hat eine zylindrisch ausgebildete Innenwandung (16). Die innenliegende Lagerbüchse (34) ist am Grundkörper (31) mittels eines Sicherungsrings (36) und eines, eine Außenverzahnung (38) tragenden Deckels (37) gesichert. Der Kopfkreisdurchmesser der Außenverzahnung (38) ist kleiner als der Außendurchmesser der Lagerbüchse (34). Die axiale Lage der außenliegenden Lagerbüchse (35) ist mittels eines am Grundkörper (31) gehaltenen Sicherungsrings (39) und mittels einer Wellenschulter (41) gesichert.
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Die einzelne Lagerbüchse (34, 35) ist beispielsweise aus einer Platte aus einem Metall-Kunststoff-Verbundwerkstoff hergestellt. Dieser Werkstoff enthält z. B. Stahl, Sinterbronze, Polytetraflourethylen (PTFE) und Blei. Beispielsweise ist die einzelne Lagerbäche (34, 35) hülsenförmig gebogen. Sie kann aber auch aus einem Rohrabschnitt hergestellt sein. Ihr Innendurchmesser beträgt im Ausführungsbeispiel 100 Millimeter und ihre Länge 16 Millimeter. Gegebenenfalls können anstatt der Gleitlager (32, 33) Wälzlager, z. B. in der Bauform von Nadellagern, eingesetzt werden.
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Der Grundkörper (31) ist im Ausführungsbeispiel im Längsschnitt H-förmig ausgebildet und hat eine zentrale Längsbohrung (42). Beispielsweise weist diese an ihren beiden Enden Einschraubgewinde (43, 44) zum Anschluss einer Hydraulik- oder Pneumatikleitung auf. Der Grundkörper kann auch weitere, z. B. außermittige Längsbohrungen, beispielsweise für das jeweils andere Medium, aufweisen. Das äußere Ende des Grundkörpers (31) ist flanschartig ausgebildet. Stirnseitig hat der Grundkörper (31) eine Aufnahmeeinsenkung (45).
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Auf dem Grundkörper (31) sitzt eine Werkstückplatte (46), die mit einer den Flansch (47) des Grundkörpers (31) hintergreifenden Hintergriffsring (48) z. B. mittels sechs Schrauben (49), z. B. Innensechskantschrauben mit einem Gewinde M10, verschraubt ist. Zwischen dem Grundkörper (31) und der Werkstückplatte (46) sind beispielsweise zwei Dichtungsringe (51, 52) konzentrisch zueinander angeordnet. Zwischen der Werkstückplatte (46) und dem Hintergriffsring (48) ist eine von den Schrauben (49) durchdrungene Arretierscheibe (53) angeordnet. Diese im Querschnitt L-förmige Arretierscheibe (53) hat an ihrem kurzen Schenkel (54) eine umlaufende Innennut (56). Dieser kurze Schenkel (54) trägt stirnseitig eine Planverzahnung (55). Der Hintergriffsring (48) und die Arretierscheibe (53) können mehrteilig aufgebaut sein.
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Um die einzelne Werkstückaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90) herum sind jeweils z. B. sechs Arretiervorrichtungen (100) angeordnet. Im Ausführungsbeispiel sind diese auf einem Teilkreis angeordnet, dessen Mittelpunkt außerhalb der Drehachse (57) der Werkstückaufnahmevorrichtung (30) liegt. Die gleichartig aufgebauten Arretiervorrichtungen (100) sind beispielsweise nicht äquidistant zueinander angeordnet.
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Die einzelne Arretiervorrichtung (100), vgl. die 4 und 6, umfasst eine hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit (101) und eine Rückstellfeder (102), die auf dem Kolben (103) sitzt. Der Kolben (103) hat ein dem Verdrängungsraum (104) abgewandtes zentrales Gewinde (106), in das ein Zugbolzen (105) z. B. eingeschraubt ist. Dieser, z. B. schraubenartige Bolzen (105) ragt aus dem Zylinderkopf (107) heraus. Sein Kopf (108) hintergreift den Hintergriffsring (48) und die Arretierscheibe (53). Die Rückstellfeder (102) ist beispielsweise eine zylindrische Schraubendruckfeder aus Flachstahl nach DIN 2090, Flachkant gewickelt.
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Auf dem Gehäuse (12) sitzt konzentrisch zur Drehachse (57) der Werkstückaufnahmevorrichtung (30) ein planverzahnter Ring (24). Der Modul und Teilkreis der Planverzahnung (25) dieses Rings (24) sind beispielsweise gleich den entsprechenden Werten der Planverzahnung (55). Die beiden Planverzahnungen (25, 55) bilden im Ruhezustand zusammen einen Formschluss (111).
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Die Werkstückaufnahmevorrichtung (30) und das Gehäuse (12) können auch ohne den Formschluss (111) ausgebildet sein. Das Werkstück kann dann z. B. mittels eines Drehmaschinenwerkzeugs bearbeitet werden.
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Auf der Werkstückplatte (46) kann z. B. eine Werkstück-Spannvorrichtung angeordnet sein. Diese kann z. B. manuell oder hydraulisch betätigbar sein. Auch ist beispielsweise eine Werkstückspannung mittels einer Feder und ein hydraulisches Lösen denkbar. Die Werkstück-Spannvorrichtung ist dann z. B. stromlos geschlossen. Die Werkstück-Spannvorrichtung kann auch in die einzelne Werkstückaufnahmevorrichtung (30; 70; 80; 90) integriert sein.
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Die Planverzahnungen (25, 55) und die Werkstückaufnahmevorrichtungen (30; 70; 80; 90) sind jeweils mittels eines Schutzrings (17) gegen das Eindringen von Verschmutzungen geschützt. Der einzelne Schutzring (17) ist beispielsweise am Gehäuse (12) befestigt und liegt in der Werkstückplatte (46) an einem in einer Ringnut (58) sitzenden Wellendichtring (59) an. Gegenüber der Werkstückplatte (46) ist der Schutzring (17) in axialer Richtung der jeweiligen Werkstückaufnahmevorrichtung (30; 70; 80; 90) beweglich.
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Im Gehäuse (12) ist z. B. neben jeder Werkstückaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90) ein Motor (61) angeordnet, vgl. die 7 und 8. Der Motor (61) ist ein Elektromotor in der Bauart eines Schrittmotors, eines Servomotors, etc. Die Motorwelle (62) des Motors (61) trägt ein Ritzel (63), das z. B. über ein am Motorschild (64) gelagertes Zwischenrad (65) mit der Außenverzahnung (38) der Werkstückaufnahmevorrichtung (30) kämmt. Der Lageregelkreis umfasst als Messglied (66) beispielsweise einen Sensor (66).
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Jeder der Motoren (61), der jeweils einer Werkstückaufnahmevorrichtung (30; 70; 80; 90) zugeordnet ist, ist einzeln ansteuerbar. Die Betriebsspannung der Motoren (61) beträgt im Ausführungsbeispiel 48 Volt. Die Stromverteiler (67) sind beispielsweise oberhalb der Motoren (61) angeordnet.
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Das Gehäuse (12) hat an seiner z. B. obenliegenden Stirnseite (18) einen Auflageflansch (19) mit einer umlaufenden Dichtrinne (21). Ein in dieser Rinne (21) angeordneter Dichtring (22) dichtet den Deckel (13) am Gehäuse (12) ab. Somit wird das Eindringen von Schmutz, Kühlwasser und Spänen in das Werkstückaufnahmesystem (10) verhindert. Der Deckel (13) ist beispielsweise mittels Schrauben (23) am Gehäuse (12) befestigt. Er kann auch einen Schnellverschluss umfassen.
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Beispielsweise unterhalb des Deckels (13) des Werkstückaufnahmesystems (10) ist eine Stromquelle (121) angeordnet. Diese steht im Ausführungsbeispiel auf einer Tragplatte (123), vgl. 2. Die Stromquelle (121) ist z. B. ein Akkumulator, dessen Nennspannung der Betriebsspannung der Motoren (61) und/oder der restlichen elektrischen Steuerorgane entspricht. Die Kapazität beträgt z. B. 16 Ampèrestunden. Dieser Akkumulator (121) hat z. B. eine Länge von 275 Millimetern, eine Breite von 180 Millimetern und eine Höhe von 120 Millimetern. Er hat beispielsweise Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen, die einen Dauerentladestrom von 25 Ampère ermöglichen und einen kurzzeitigen Entladestrom von bis zu 40 Ampère zulassen. Diese Akkumulatoren (121) haben eine geringe Selbstentladung und haben eine Lebensdauer von beispielsweise 1500 Ladezyklen. Gegebenenfalls kann auch ein Akkumulator (121) mit einer größeren Kapazität, z. B. 22 Ah, eingesetzt werden. Auch kann ein Akkumulator mit einer anderen Nennspannung eingesetzt werden.
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Im Werkstückaufnahmesystem (10) sind weiterhin elektrisch angesteuerte Bauteile für die Motorsteuerung, hydraulische und/oder pneumatischen Ventile (131, 134), Sensoren (66, 112) und Schalter sowie eine Schnittstelle (124) zur Maschinensteuerung angeordnet. Diese elektrischen Bauteile (66, 112, 124, 131, 134) erfordern beispielsweise eine niedrigere Betriebsspannung als die Betriebsspannung der Motoren (61), z. B. 24 Volt. Im Werkstückaufnahmesystem (10) ist, z. B. neben dem ersten Akkumulator (121) ein zweiter Akkumulator (122) mit der Betriebsspannung der genannten Verbraucher angeordnet. Die sonstigen technischen Daten dieses Akkumulators (122) entsprechen den technischen Daten des oben beschriebenen Akkumulators (121).
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Statt zweier Akkumulatoren (121, 122) ist es auch denkbar, nur einen einzigen Akkumulator (121; 122) mit einer hohen oder einer niedrigen Betriebsspannung einzusetzen. Die jeweils andere Betriebsspannung wird beispielsweise mittels eines DC-DC-Wandlers erzeugt. Auch ist es denkbar, beide Betriebsspannungen mittels z. B. zweier DC-DC-Spannungswandler aus einer gemeinsamen Stromquelle (121; 122) zu erzeugen.
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Das Werkstückaufnahmesystem (10) hat beispielsweise einen zentralen Hydraulikanschluss. Dieser umfasst z. B. eine zentral angeordnete Schnellkupplung (132) an der Grundplatte (11). Von der zentralen Leitung aus führen mittels der Ventile (131, 134) absperrbare Leitungen (133) zu den einzelnen hydraulisch betätigten Komponenten, z. B. den Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90). Die Ventile (131) sind beispielsweise elektrisch ansteuerbare 3/2-Wegeventile mit Federrückstellung. Der Nenndruck des hydraulischen Systems beträgt im Ausführungsbeispiel zwischen 65 × 105 Pa und 75 × 105 Pa.
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Jede der Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90) ist mittels eines einzelnen Ventils (131) absperrbar. Die einer einzelnen Werkstückaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90) zugeordneten Arretiervorrichtungen (100) sind gemeinsam mittels eines Ventils (134), z. B. eines elektrisch ansteuerbaren 3/2-Wegeventils mit Federrückstellung, ansteuerbar. Beispielsweise sind jeweils drei Arretiervorrichtungen (100) in einer Gruppe (109; 149) hydraulisch in Reihe geschaltet. Beide Gruppen (109; 149) sind hydraulisch parallel geschaltet.
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Die Verrohrung zwischen den einzelnen Arretiervorrichtungen (100) ist in den 10 und 11 dargestellt. Der Abstand der einzelnen Arretiervorrichtungen (100) ist beispielsweise kleiner als die Länge der einzelnen Arretiervorrichtung (100) zwischen zwei Hydraulikanschlüssen (141, 142). Die Zulaufleitung (143) mündet in ein T-Stück (144), von dem eine Leitung (145) die erste Gruppe (109) und die zweite Leitung (146) die zweite Gruppe (149) versorgt.
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Die einzelne Leitung (143; 145; 146) umfasst ein Hydraulikrohr (151) mit einem Außendurchmesser von z. B. sechs Millimeter und einer Wandstärke von einem Millimeter. Auf dem z. B. zylindrischen Rohrende (152) sitzt ein Dichtungsring (153), beispielsweise ein O-Ring, der in einer Aufnahmeeinsenkung (148) der Arretiervorrichtung (100) liegt. Hinter dem Dichtungsring (153) sitzt eine Ringscheibe (154).
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Das Hydraulikrohr (151) hat außerhalb seines Abdichtbereichs (155) eine umlaufende Ringnut (156) mit einer Tiefe von z. B. 5 Prozent des Rohraußendurchmessers und einer Länge in Rohrlängsrichtung von 40% des Rohraußendurchmessers. In dieser Ringnut (156) sitzt ein Halteblech (157), das beispielsweise mittels zweier Schrauben (158, 159) an der Arretiervorrichtung (100) angeschraubt ist. Die Schraube (158) ist z. B. eine Zylinderkopfschraube (158) und die Schraube (159) ist eine Senkschraube (159). Das axiale Spiel des Halteblechs (157) in der Ringnut (156) beträgt beispielsweise 20 der Dicke des Halteblechs (157).
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Bei der Montage des einzelnen Hydraulikrohrs (151) werden zunächst die Ringscheibe (154) und der Dichtungsring (153) auf das Rohrende (152) aufgesetzt. Nach dem Einsetzen in die Anschlussausnehmung (148) der Arretiervorrichtung (100) liegt der Dichtungsring (153) sowohl am Hydraulikrohr (151) als auch an der Aufnahmeeinsenkung (148) an. Die Ringscheibe (154) liegt an einer die Aufnahmeeinsenkung (148) begrenzenden Planfläche (147) an. An diese wird sie mittels des Halteblechs (157) angepresst. Der Achsabstand der Senkschraube (159) zum Halteblech (157) ist so gesetzt, dass beim Anziehen der Senkschraube (159) das Halteblech (157) fest in die Ringnut (156) eingepresst wird. Die Zylinderkopfschraube (158) sichert diesen Zustand. Mittels dieser Verschraubung kann ein Hydraulikanschluss sehr kurzer Baulänge verwirklicht werden.
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Zur Versorgung der hydraulisch betätigten Komponenten, z. B. der Werkstück-Spannvorrichtungen der Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90) und der Arretiervorrichtungen (100), kann das Werkstückaufnahmesystem (10) ein Hydraulikaggregat umfassen. Die Pumpe dieses Aggregats, die z. B. ein Fördervolumen von 0,5 Liter pro Minute bis ein Liter pro Minute hat, wird dann beispielsweise mittels des Akkumulators (121) mit der höheren Spannung versorgt. Die Ventilansteuerung erfolgt beispielsweise mittels der Stromquelle (122) niedrigerer Spannung. Die Tankgröße beträgt z. B. ein Liter. Das Hydraulikaggregat kann beispielsweise unterhalb oder oberhalb der Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90) angeordnet sein. Beispielsweise ist es mittels einer zusätzlichen Trennwand von den elektrischen Leitungen (68) und Stromverteilern (67) getrennt. Diese sind somit zusätzlich geschützt.
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Die Werkstück-Spannvorrichtungen und/oder die Arretiervorrichtungen (100) können auch pneumatisch betätigt sein. Hierzu umfasst die Schnellkupplung (132) dann eine Pneumatikleitung. Auch ist es denkbar, z. B. in die Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90) Sperrluft einzublasen, um das Eindringen von Staub, Wasser und anderen Fremdstoffen zu verhindern.
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Der Formschluss (111) wird beispielsweise mittels Sensoren (112) überwacht. Diese sind im Gehäuse (10) angeordnet, so dass ihre Stirnseite (113) zur Planverzahnung (55) zeigt.
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Das Werkstückaufnahmesystem (10) wird mittels der Maschinensteuerung der Werkzeugmaschine gesteuert. Hierzu besteht eine drahtgebundene oder drahtlose Schnittstelle z. B. zum beidseitigen Datenaustausch zwischen der Maschinensteuerung und dem Werkstückaufnahmesystem (10). Bei einer drahtlosen Schnittstelle kann diese z. B. eine Infrarot-, eine Ultraschall oder eine andere z. B. optische oder hochfrequente Schnittstelle sein.
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Die 9 zeigt das Werkstückaufnahmesystem (10) vor der Montage der Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90). Das hier dargestellte Werkstückaufnahmesystem (10) umfasst die Motoren (61) und die Arretiervorrichtungen (100) einschließlich des Planrings (24) und der Hydraulikverrohrung (133, 143, 145, 146).
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Zur Vorbereitung des Werkstückaufnahmesystems (10) werden beispielsweise zunächst die Hintergriffsringe (48) und die Arretierscheibe (53) auf die Stirnseiten aufgelegt und die vier Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90) einschließlich der Lagerbüchsen (34, 35) von außen in das Gehäuse (10) eingesetzt. Hierbei tauchen die Schutzringe (17) in die Werkstückplatten (46) ein. Danach wird die einzelne Werkstückplatte (46) mittels der Schrauben (49) mit dem Hintergriffsring (48) verschraubt. Im Inneren des Werkstückaufnahmesystems (10) kann bei abgenommenem Deckel (13) an die einzelne Werkstückaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90) eine Hydraulik- und/oder eine Pneumatikleitung angeschlossen werden.
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Es ist auch denkbar, einen oder mehreren Plätze des Werkstückaufnahmesystems (10) ohne Werkstückaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90) zu belassen. Diese Leerplätze sind dann beispielsweise mittels einer Schutzabdeckung abgedeckt.
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Auf die Werkstückplatte (46) kann eine Spannvorrichtung geschraubt werden. Diese kann manuell, pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sein. Bei einer pneumatisch oder hydraulisch betätigten Spannvorrichtung wird der entsprechende Anschluss der Spannvorrichtung mit der zugehörigen Leitung (135) der Werkstückaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90) verbunden.
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Die Werkstückaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90) kann auch eine integrierte Spannmechanik aufweisen. Auf diesen kann z. B. ein Zwei- oder Dreibackenfutter, eine Spannzangenaufnahme etc. montiert werden.
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Vor dem Schließen des Deckels (13) wird die Stromquelle (121; 122) oder es werden die Stromquellen (121, 122) eingesetzt. Die Akkumulatoren (121, 122) sind beispielsweise aufgeladen.
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Nach der z. B. vierseitigen Bestückung mit Werkstücken steht das Werkstückaufnahmesystem (10) beispielsweise auf einem Palettenwechsler in Bereitschaft. Die Planverzahnungen (25, 55) greifen formschlüssig ineinander. Die Federn (102) der Arretiervorrichtungen (100) sichern diesen Formschluss (111). Hierbei zentrieren die Planverzahnungen (25, 55) die Lage des Werkstücks. Gegebenenfalls kann die Drehachse (57) der Werkstückaufnahmevorrichtung (30; 70; 80; 90) innerhalb eines zur theoretische Drehachse koaxialen Zylinders liegen, dessen Durchmesser kleiner oder gleich dem maximalen Lagerspiel z. B. der Gleitlager (32, 33) ist.
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Gegebenenfalls kann ein weiteres Werkstück auf dem Deckel (13) aufgespannt sein. Dieser hat z. B. T-Nuten zur Aufnahme einer Werkstück-Spannvorrichtung.
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Um die Werkstücke zu bearbeiten, wird das Werkstückaufnahmesystem (10) z. B. mittels einer Fördervorrichtung auf einen Drehtisch einer Werkzeugmaschine aufgesetzt. Ein Teil der elektrischen Energie und/oder die hydraulische Energie kann mittels Drehdurchführungen an der Unterseite der Bodenplatte (11) oder oben am Deckel (13) zugeführt werden. Auch flexible Kabel und Schläuche sind denkbar. Im Auführungsbeispiel kuppelt die hydraulische Schnellkupplung (132) automatisch mit der entsprechenden Kupplung der Werkzeugmaschine. Bei einem Werkstückaufnahmesystem (10) mit integriertem Hydraulikaggregat entfällt dieser Kupplungsschritt. Zusätzlich kann z. B. für die Steuerungsschnittstelle (124) eine Datenleitung zwischen der Werkzeugmaschine und dem Werkstückaufnahmesystem (10) hergestellt werden. Bei einer drahtlosen Schnittstelle entfällt diese mechanische Verbindung. Das Werkstückaufnahmesystem (10) ist dann beispielsweise autark.
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Soll beispielsweise eine Seitenfläche des Werkstücks bearbeitet werden, muss das Werkstück z. B. so gedreht werden, dass die zu bearbeitende Seite normal beispielsweise zur Achse eines Stirnfräswerkzeugs ausgerichtet ist. Hierzu wird beispielsweise das Hydraulikventil (134) der der Werkstückaufnahmevorrichtung (30) zugeordneten Arretiervorrichtungen (100) betätigt. Das Hydrauliköl strömt in die Zylinder (161) und schiebt den Kolben (103) in der Darstellung der 6 nach links. Die Werkstückaufnahmevorrichtung (30) wird mittels des Zugbolzens (105) z. B. um 1,5 Millimeter nach links verschoben. Hierbei gleitet die Außenverzahnung (38) entlang des Zwischenrads (65). Der Formschluss (111) wird gelöst. Nun kann der Motor (61) die Werkstückaufnahmevorrichtung (30) drehen. Mittels des Drehlagensensors (66) wird hierbei die absolute oder relative Lage der Werkstückaufnahmevorrichtung (30) ermittelt. Der Motor (61), z. B. ein Schrittmotor (61), dreht von dieser Referenzlage aus die Werkstückaufnahmevorrichtung (30) in die Bearbeitungslage. Sobald diese erreicht ist, wird die elektrische Ansteuerung des Ventils (134) abgeschaltet. Mittels der Federrückstellung wird das Ventil (134) in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben und hierbei die Leitungen (145, 146) mit dem Tank verbunden. Die Federn (102) schieben nun den Kolben (103) und mittels der Zughaken (105) die Werkstückaufnahmevorrichtung (30) in die Ausgangslage zurück. Die Planverzahnungen (25, 55) greifen ineinander und sichern so die Lage der Werkstückaufnahmevorrichtung (30). Nun kann das Werkstück bearbeitet werden.
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Um eine andere Fläche des Werkstücks zu bearbeiten, wird die Werkstückaufnahmevorrichtung (30) mit dem Werkstück entsprechend weitergedreht.
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Bei der Bearbeitung eines Drehteils kann die formschlüssige Arretierung sowie ihre hydraulisch betätigte Lösevorrichtung entfallen. Das Werkstück wird dann während der Bearbeitung kontinuierlich gedreht. Gegebenenfalls kann zwischen der Werkstückaufnahmevorrichtung (30) und dem Gehäuse (12) ein zusätzliches Axiallager angeordnet sein.
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Nach der Bearbeitung eines Werkstücks kann das nächste Werkstück bearbeitet werden. Hierzu ist mittels des maschinenseitigen Drehtischs das Werkstückaufnahmesystem (10) um seine z. B. vertikale Achse zu schwenken. Beim Einsatz in einer Werkzeugmaschine mit mehreren unabhängig voneinander beweglichen Werkzeugköpfen können auch zwei oder mehr Werkstücke gleichzeitig bearbeitet werden.
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Um das Werkstückaufnahmesystem (10) nach der Bearbeitung der Werkstücke mit neuen zu bearbeitenden Werkstücken zu bestücken, wird dieses z. B. aus der Werkzeugmaschine herausgenommen. Hierbei ist gegebenenfalls die Hydraulik- und Pneumatikverbindung sowie die Datenverbindung zu trennen. Dies kann automatisch erfolgen. Die Bestückung erfolgt wie oben beschrieben. Auf der Maschine können währenddessen Werkstücke bearbeitet werden, die auf ein anderes Werkstückaufnahmesystem aufgespannt sind.
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Beispielsweise nach zwölf Betriebsstunden ist die Stromquelle (121; 122) oder sind die Stromquellen (121, 122) neu zu laden. Hierzu werden nach dem Öffnen des Deckels (13) die Akkumulatoren (121; 122), diese haben z. B. eine Masse zwischen drei und acht Kilogramm, herausgenommen und durch andere, geladene Stromquellen (121; 122) ersetzt. Das Werkstückaufnahmesystem (10) kann nun wieder eingesetzt werden.
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Es ist auch denkbar, die Akkumulatoren (121, 122) im eingebauten Zustand zu laden. Das Werkstückaufnahmesystem (10) kann dann jedoch während des Ladeintervalls nicht eingesetzt werden.
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Bei einem Dreischichtbetrieb sind so die Akkumulatoren (121, 122) zweimal am Tag zu laden. Bei der oben angegebenen Anzahl der maximalen Ladezyklen können die Akkumulatoren (121, 122) bei diesem Einsatz zwei Jahre lang eingesetzt werden.
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Die 12 zeigt ein Mehrfachsystem (1) mit zwei Werkstückaufnahmesystemen (10, 170), die beispielsweise übereinander angeordnet sind. Die beiden Werkstückaufnahmesysteme (10, 170) sind beispielsweise mittels Spannklammern (172) zusammen gehalten. Die vorgespannten Spannklammern (172) liegen mit ihren Schenkeln z. B. flach in den Aussparungen (26, 173). Jedes der Werkstückaufnahmesysteme (10, 170) hat vier Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90; 171). Jeder Werkzeugaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90; 171) ist ein Motor (61) zugeordnet. Hierbei kann die Anzahl der Motoren (61) kleiner oder gleich der Anzahl der Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90; 171) sein. Zwei beispielsweise übereinander angeordnete Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 171) können mittels desselben Motors (61) antreibbar sein. Beispielsweise kämmt jeweils das Motorritzel (63) über eine ungerade Anzahl von Zwischenrädern (65) mit den Außenverzahnungen (38) der in einer Ebene des Systems (1) angeordneten Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 171; 70, 171; 80, 171; 90, 171). Hiermit können beispielsweise in einer Werkzeugmaschine mit zwei parallel zueinander angeordneten Arbeitsspindeln zwei Werkstücke gleichzeitig und synchron bearbeitet werden.
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Alle Motoren (61) des Systems (1) sind an eine gemeinsame Stromquelle (121; 122) angeschlossen. Diese ist beispielsweise im Deckel (13) des oberen Werkstückaufnahmesystems (10) angeordnet. Gegebenenfalls kann hier auch eine Stromquelle (122) für die Komponenten niedrigerer Spannung oder ein Spannungswandler untergebracht sein. Auch die Anordnung eines Hydraulikaggregats ist denkbar.
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Das einzelne Werkstückaufnahmesystem (10) oder das Mehrfachsystem (1) mit mindestens zwei Werkstückaufnahmesystemen (10, 170) kann auch eine waagerecht orientierte Drehachse haben. Dies ist dann beispielsweise eine Spannbrücke. Die Werkstückaufnahmevorrichtungen (30, 70, 80, 90, 171), Motoren (61), Stromquellen (121, 122), etc. können so ausgebildet sein wie oben beschrieben. Gegebenenfalls kann die Lagerung der einzelnen Werkstückaufnahmevorrichtung (30, 70, 80, 90, 171) ein Axiallager umfassen, um Lageänderungen beim Drehen des Werkstückaufnahmesystems (10) oder des Systems (1) von Werkstückaufnahmesystemen (10, 171) zu verhindern.
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Die einzelnen Ausführungsbeispiele können auch miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mehrfachsystem aus Werkstückaufnahmesystemen
- 10
- Werkstückaufnahmesystem
- 11
- Grundplatte
- 12
- Gehäuse
- 13
- Deckel
- 14
- Seitenwände
- 15
- Aufnahmehülse
- 16
- Innenwandung
- 17
- Schutzring
- 18
- Stirnseite
- 19
- Auflageflansch
- 21
- Dichtrinne
- 22
- Dichtring
- 23
- Schrauben
- 24
- Ring, planverzahnt
- 25
- Planverzahnung
- 26
- Aussparungen
- 30
- Werkstückaufnahmevorrichtungen
- 31
- Grundkörper
- 32
- Gleitlager
- 33
- Gleitlager
- 34
- Lagerbüchse
- 35
- Lagerbüchse
- 36
- Sicherungsring
- 37
- Deckel
- 38
- Außenverzahnung
- 39
- Sicherungsring
- 41
- Wellenschulter
- 42
- Längsbohrung
- 43
- Einschraubgewinde
- 44
- Einschraubgewinde
- 45
- Aufnahmeeinsenkung
- 46
- Werkstückplatte
- 47
- Flansch
- 48
- Hintergriffsring
- 49
- Schrauben
- 51
- Dichtungsring
- 52
- Dichtungsring
- 53
- Arretierscheibe
- 54
- Schenkel, kurz
- 55
- Planverzahnung
- 56
- Innennut
- 57
- Drehachse
- 58
- Ringnut
- 59
- Wellendichtring
- 61
- Motor, Schrittmotor
- 62
- Motorwelle
- 63
- Ritzel
- 64
- Motorschild
- 65
- Zwischenrad
- 66
- Messglied, Sensor, Drehlagensensor
- 67
- Stromverteiler
- 68
- elektrische Leitungen
- 70
- Werkstückaufnahme
- 80
- Werkstückaufnahme
- 90
- Werkstückaufnahme
- 100
- Arretiervorrichtungen
- 101
- Zylinder-Kolben-Einheit
- 102
- Rückstellfeder, Federn
- 103
- Kolben
- 104
- Verdrängungsraum
- 105
- Zugbolzen; Zughaken
- 106
- zentrales Gewinde
- 107
- Zylinderkopf
- 108
- Kopf von (105)
- 109
- Gruppe von Arretiervorrichtungen
- 111
- Formschluss
- 112
- Sensoren
- 113
- Stirnseite
- 121
- Stromquelle, Akkumulator
- 122
- Stromquelle, Akkumulator
- 123
- Tragplatte
- 124
- Schnittstellenmodul, Steuerungsschnittstelle
- 131
- Ventile
- 132
- Schnellkupplung
- 133
- hydraulische Leitungen
- 134
- Ventil
- 135
- Hydraulischer Anschluss
- 141
- Hydraulikanschluss
- 142
- Hydraulikanschluss
- 143
- Zulaufleitung
- 144
- T-Stück
- 145
- Leitung
- 146
- Leitung
- 147
- Planfläche
- 148
- Aufnahmeeinsenkung, Anschlussausnehmung
- 149
- Gruppe von Arretiervorrichtungen
- 151
- Hydraulikrohr
- 152
- Rohrende
- 153
- Dichtungsring
- 154
- Ringscheibe
- 155
- Abdichtbereich
- 156
- Ringnut
- 157
- Halteblech
- 158
- Schrauben, Zylinderkopfschraube
- 159
- Schrauben, Senkschrauben
- 161
- Zylinder
- 170
- Werkstückaufnahmesystem
- 171
- Werkstückaufnahmevorrichtungen
- 172
- Spannklammern
- 173
- Aussparungen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005009177 A1 [0003]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
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