DE102010060368A1

DE102010060368A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Rundschalten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102010060368A1
Application number: DE102010060368A
Authority: DE
Inventors: Mircea Windsor Petrescu; Tom LaSalle Tourangeau
Original assignee: Colonial Tool Group Inc Windsor; Colonial Tool Group Inc
Current assignee: Colonial Tool Group Inc Windsor; Colonial Tool Group Inc
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2011-06-16
Also published as: JP5266295B2; US8770065B2; CA2719820A1; JP2011098433A; US20110100160A1

Abstract

Eine Werkstück-Rundschaltvorrichtung, die eine Spindel umfasst, die in einem Gehäuse zur Drehung um eine Spindelachse gelagert ist, und die eine Werkstück-Befestigungsfläche umfasst, die an einem axialen Ende der Spindel koaxial angeordnet ist. Eine Spindelblockierung sichert die Spindel lösbar gegen eine Drehbewegung relativ zu dem Gehäuse und umfasst Klemmen, die von dem Gehäuse an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen um die Spindel herum getragen werden. Die Klemmen werden zu jeweiligen festgeklemmten Positionen angetrieben, die die Spindel gegen eine Drehbewegung sichern, indem die Spindel durch aus Ausüben von Klemmkräften an entsprechenden beabstandeten Stellen um die Spindel herum an das Gehäuse geklemmt wird.

Description

VERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN

Entfällt

ANGABEN BEZÜGLICH BUNDESSTAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG

Entfällt

HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rundschalten (engl.: rotationally indexing) eines Werkstückes für Bearbeitungsvorgänge.
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN STANDES DER TECHNIK EINSCHLIESSLICH INFORMATIONEN, DIE UNTER 37 CFR 1.97 UND 1.98 (US-BUNDESVERORDNUNGEN) OFFENBART SIND
Es ist bekannt, ein Werkstück rundzuschalten, um das Werkstück für Bearbeitungsvorgänge, die an dem Werkstück durchzuführen sind, vorteilhaft zu positionieren. Ebenso ist es bekannt, dass ein solches Rundschalten von einer Vorrichtung durchgeführt wird, die einen Drehtisch oder eine Spindel enthält, der bzw. die zum Rundschalten an einem Gehäuse gelagert ist. Eine solche Vorrichtung wird üblicherweise eine Art von Drehtisch-Blockiersystem enthalten, das den Drehtisch abwechselnd freigibt und blockiert, um ein von dem Drehtisch getragenes Werkstück in Drehrichtung weiterzuschalten und das Werkstück in gewünschten Rastpositionen zu halten, während an dem Werkstück ein Bearbeitungsvorgang durchgeführt wird.
Beispielsweise offenbaren das US-Patent Nr. 2,808,741 , erteilt am 8. Oktober 1957 an Bellmann, und das US-Patent Nr. 3,667,305 , erteilt am 6. Juni 1972 an Rasoira, Werkstück-Rundschaltvorrichtungen (engl.: rotary workpiece indexing apparatus), die jeweils einen Drehtisch enthalten, der von einer Welle getragen wird und zum Rundschalten an einem Gehäuse gelagert ist, sowie einen Motor, der von dem Gehäuse getragen und antreibend mit der Welle verbunden ist, um die Welle und den Drehtisch relativ zu dem Gehäuse in Drehrichtung anzutreiben. Die Werkstück-Rundschaltvorrichtungen aus den Patenten von Bellmann und Rasoira enthalten ferner jeweils ein Drehtisch-Blockiersystem, das Bremsen umfasst, die so positioniert sind, dass sie den Drehtisch gegen eine Drehbewegung relativ zu dem Gehäuse sichern, indem sie eine axial gerichtete Bremskraft an mindestens drei entsprechenden, um den Drehtisch herum beabstandeten Stellen ausüben. In beiden Fällen enthalten die Bremsen jeweils einen axial ausgerichteten Bolzen, dessen Kopf in einem Ringkanal oder einer Keilnut aufgenommen ist, der bzw. die in einer unteren Fläche des Drehtisches und um dieselbe herum ausgebildet ist, wobei die Bolzen in jeweilige Eingriffspositionen federbelastet sind, in denen Unterseiten der Bolzenköpfe in Anlage an ringförmige Eingriffsflächen in dem Ringkanal gebracht werden. Jede Bremse enthält ferner ein Bolzenlösegelenkelement, das den Bolzen aus seiner Eingriffsposition heraus bewegt, um den Drehtisch zur Drehung freizugeben. Das Lösegelenkelement aus dem Patent von Bellmann wird von Hand betätigt, und das Gelenkelement aus dem Rasoira Patent wird hydraulisch betätigt.
Das US-Patent Nr. 6,457,383 , erteilt am 1. Oktober 2002 an Kschier, offenbart eine Werkstück-Rundschaltvorrichtung, die einen Drehtisch umfasst, der zur Drehung an einem Gehäuse gelagert ist, sowie ein Drehtisch-Blockiersystem, das einen Spreizer oder Andruckring enthält, der mit den Bolzen verbunden ist. In Antwort auf ein axiales Ziehen der Bolzen durch die Gelenkelemente spreizt der Andruckring dünnwandige Ringabschnitte eines ringförmigen Bremsschuhs nach außen in einen Eingriff mit Innenwänden einer konzentrischen Ringnut, die in einer Unterseite des Drehtisches ausgebildet ist.
Bei jedem der oben genannten Systeme erfordert die Positionierung der Gelenkelemente, der Bolzen und anderer Komponenten des Bremssystems unter und/oder innerhalb der Drehtische sowie der Schnittstellen zwischen diesen Komponenten und den Unterseiten der Drehtische einen erheblichen Raumbedarf und reduziert merklich die Menge an Metall und anderem Strukturmaterial, das ansonsten in dem Gehäuse und dem Tisch enthalten sein könnte oder von denselben getragen werden könnte, um zusätzliche Formstabilität zu geben und dazu beizutragen, ein Werkstück gegenüber radialer, axialer und torsionaler Bewegung zu stützen – insbesondere bei Hochlast-Bearbeitungsvorgängen wie z. B. Räumarbeiten im hohen Tonnenbereich.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Eine Werkstück-Rundschaltvorrichtung wird zum Rundschalten eines Werkstücks für Bearbeitungsvorgänge bereitgestellt. Die Vorrichtung kann eine Spindel enthalten, die an einem Gehäuse zur Drehung um eine Spindelachse gelagert ist und eine Werkstück-Befestigungsfläche einschließt, die an einem axialen Ende der Spindel koaxial angeordnet ist. Die Vorrichtung kann ferner eine Spindelblockierung enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie die Spindel gegen eine Drehbewegung relativ zu dem Gehäuse lösbar sichert. Die Spindelblockierung kann drei Klemmen enthalten, die von dem Gehäuse an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen um die Spindel herum getragen werden und so konfiguriert sind, dass sie zu jeweiligen festgeklemmten Positionen angetrieben werden, die die Spindel gegen eine Drehbewegung sichern, indem die Spindel durch das Ausüben von Klemmkräften an entsprechenden beabstandeten Stellen um die Spindel herum an das Gehäuse geklemmt wird, um eine hohe radiale, axiale und torsionale Genauigkeit für Bearbeitungsvorgänge vorzusehen, die an einem Werkstück durchgeführt werden, das an der Werkstück-Befestigungsfläche festgeklemmt oder anderweitig befestigt ist.
Die Vorrichtung kann eine Klemmplatte enthalten, die eine ringförmige Eingriffsfläche umfasst. Die Klemmplatte kann von dem Gehäuse für eine axiale Bewegung entlang eines Klemmhubes zwischen einer festgeklemmten Position, in der die Eingriffsfläche der Klemmplatte einen Klemmdruck auf eine ringförmige obere Eingriffsfläche der Spindel ausübt, und einer nicht festgeklemmten Position getragen werden, in der der Klemmdruck von der Spindel weggenommen ist. Die Spindelblockierklemmen können mit der Klemmplatte verbunden werden und so konfiguriert sein, dass sie die Spindel gegen das Gehäuse klemmen, indem über die Eingriffsfläche der Klemmplatte auf die obere Eingriffsfläche der Spindel eine Kraft ausgeübt wird. Diese Anordnung sorgt für ausgeglichene, gleichmäßig verteilte Klemmkräfte um den Umfang der Spindel herum, wenn die Spindel relativ zum Gehäuse in ihrer Position blockiert ist, wodurch eine Verzerrung der Werkstück-Befestigungsfläche begrenzt wird, die sich andernfalls negativ auf Bearbeitungsvorgänge, die an einem an der Fläche befestigten Werkstück durchgeführt werden, auswirken würde.
Die Klemmplatte kann ein Werkstück-Befestigungszugangsloch umfassen, und die ringförmige Eingriffsfläche kann das Werkstück-Befestigungszugangsloch umgeben. Die Klemmplatte kann von dem Gehäuse in einer Position getragen werden, in der das Werkstück-Befestigungszugangsloch mit der Werkstück-Befestigungsfläche der Spindel koaxial ausgerichtet ist und Zugang zu derselben vorsieht. Die Klemmplatte kann eine ringförmige Arretierung enthalten, die die ringförmige Eingriffsfläche umfasst und das Werkstück-Befestigungsflächenloch definiert.
Die Klemmen können so konfiguriert sein, dass sie an entsprechenden in Umfangsrichtung beabstandeten Punkten um das Werkstück-Befestigungsflächenloch herum auf die Klemmplatte Klemmkräfte ausüben, die so ausgerichtet sind, dass sie jeweilige axial gerichtete Komponenten enthalten. Dies ermöglicht ein Festklemmen der Spindel an das Gehäuse.
Die Klemmen können jeweilige axial ausgerichtete Bolzen enthalten, die mit der Klemmplatte in Eingriff kommen und so konfiguriert sein können, dass sie im Allgemeinen axial gerichtete Klemmkräfte auf die Spindel ausüben, indem sie die Klemmplatte gegen die Spindel ziehen.
Die Klemmbolzen können so positioniert sein, dass sie Klemmkräfte auf die Klemmplatte an in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Stellen um das Werkstück-Befestigungsflächenloch herum ausüben.
Die Klemmen enthalten ferner jeweilige Hydraulikzylinder, die mit den Klemmbolzen über Klemmbolzen-Kurvengelenkelemente (engl.: clamp bolt cam linkages) antreibend verbunden sind, die betriebsfähig zwischen den Zylindern und den Bolzen angeschlossen und so konfiguriert sind, dass sie die Bolzen in eine Richtung bewegen, die über die Klemmplatte eine Klemmkraft auf die Spindel ausübt.
Die Klemmbolzen-Kurvengelenkelemente können so konfiguriert sein, dass sie die Bolzen in entsprechende Richtungen mit axial gerichteten Komponenten bewegen.
Die Klemmbolzen-Kurvengelenkelemente können so konfiguriert sein, dass sie einen Totgang nutzen, um den gleichen Pendelschieberhub (engl.: shuttle stroke) vorzusehen, ungeachtet der verfügbaren Kolbenhublänge der Zylinder, die zum Antrieb des Festklemmens und/oder Lösens gewählt werden.
Der Hydraulikzylinder kann von dem Gehäuse getragen werden und kann einen Kolben enthalten, der für eine im Allgemeinen horizontale reziproke Translationsbewegung entlang eines Kolbenweges zwischen einer nicht festgeklemmten Position, die die Spindel zur Drehung freigibt, und einer festgeklemmten Position, die die Spindel an das Gehäuse klemmt, gelagert ist. Jedes Klemmengelenkelement kann einen Pendelschieber (engl.: shuttle) enthalten, der für eine im Allgemeinen vertikale reziproke Translationsbewegung entlang eines Pendelschieberweges gelagert ist und einen der Klemmbolzen tragen kann, und jedes Klemmengelenkelement kann so konfiguriert sein, dass es im Allgemeinen horizontal gerichtete Kolbenkräfte in im Allgemeinen vertikale Kräfte umwandelt, die durch den Pendelschieber und den Klemmbolzen übertragen werden.
Die Klemmen können in Richtung ihrer jeweiligen Klemmpositionen vorgespannt sein und sind mittels Hydraulikzylinderbetätigung in Richtung ihrer jeweiligen nicht festgeklemmten Positionen bewegbar.
Die Klemmen können in Richtung ihrer jeweiligen nicht festgeklemmten Positionen vorgespannt sein und sind mittels Hydraulikzylinderbetätigung in Richtung ihrer jeweiligen Klemmpositionen bewegbar und werden dort gehalten.
Jedes Klemmengelenkelement kann einen Arm enthalten, der für eine relative Schwenkbewegung um eine erste Schwenkachse schwenkbar mit dem Kolben in Eingriff steht und für eine relative Schwenkbewegung um eine zweite, zur ersten Schwenkachse beabstandete Schwenkachse schwenkbar mit dem Pendelschieber in Eingriff steht, wenn das Gelenkelement in der festgeklemmten Position ist, und kann so konfiguriert sein, dass es eine im Allgemeinen horizontale Bewegung des Kolbens in eine im Allgemeinen vertikale Bewegung des Pendelschiebers und des Klemmbolzens umwandelt, wobei der Winkel zwischen den Pendelschieber-/Klemmplatten-Hubwegen und einer durch die erste und die zweite Schwenkachse gezogenen imaginären Linie weniger als 14 Grad beträgt, wenn das Gelenkelement in der festgeklemmten Position ist. Der kleine Winkel zwischen den Kolben- und Pendelschieberwegen sorgt für einen hohen Kraftverstärkungsfaktor und erfordert weniger Hydraulikdruck für eine gegebene Höhe an Kraftangriff.
Der Winkel zwischen dem Pendelschieber-/Klemmplatten-Hubweg und einer durch die erste und die zweite Schwenkachse gezogenen imaginären Linie kann ungefähr 13 Grad betragen, wenn das Gelenkelement in der festgeklemmten Position ist.
Die obere Eingriffsfläche der Spindel kann an einer radial äußersten peripheren Umfangsaußenkante der Spindel angeordnet sein, um die Klemmkraft-Hebelarmlänge für eine Spindel und/oder eine Werkstück-Befestigungsfläche mit gegebenem Durchmesser zu maximieren.
Die Spindel kann eine untere ringförmige Eingriffsfläche enthalten, die mit einer ringförmigen Eingriffsfläche des Gehäuses koaxial ausgerichtet ist, und die Vorrichtung kann einen ringförmigen Klemmring enthalten, der zwischen der unteren ringförmigen Eingriffsfläche der Spindel und der Eingriffsfläche des Gehäuses angeordnet ist, um als Halterung für einen äußeren Lagerlaufring zu dienen, der die Spindel zur Drehung am Gehäuse lagert, und um eine Verschleißkomponente vorzusehen, die strukturell einfach, leicht herstellbar, ohne Weiteres verfügbar und leicht entfernbar sowie austauschbar ist.
Die Klemmplatte kann in Dichtungskontakt mit einer Umfangsfläche der Spindel stehen, um innere Vorrichtungskomponenten und Eingriffsflächen vor Kühlfluid, Metallsplittern und anderen Verunreinigungen zu schützen, die andernfalls durch eine Lücke zwischen einer inneren Umfangsfläche des Werkstück-Befestigungszugangsloches der Klemmplatte und einer äußeren Umfangsfläche der Spindel hindurchtreten könnten.
Die erste O-Ring-Dichtung kann zwischen der äußeren Umfangsdichtungsfläche der Spindel und einer inneren Umfangsfläche des Werkstück-Befestigungszugangsloches der Klemmplatte angeordnet werden.
Die Klemmplatte kann in Dichtungskontakt mit dem Gehäuse stehen, um innere Vorrichtungskomponenten und Eingriffsflächen weiter vor Verunreinigungen zu schützen.
Alternativ dazu kann eine zweite O-Ring-Dichtung zwischen der Klemmplatte und dem Gehäuse angeordnet sein, um innere Vorrichtungskomponenten und Eingriffsflächen vor Verunreinigungen zu schützen, die andernfalls durch eine Lücke zwischen einer unteren Fläche der Klemmplatte und einer zugewandten oberen Fläche des Gehäuses hindurchtreten könnten.
Der Klemmhub kann kurz genug sein, um in den Kompressionsbereich des O-Rings zu fallen. Dies ermöglicht, dass ein Dichtungskontakt zwischen der Klemmplatte und dem Gehäuse während des gesamten Klemmhubs aufrechterhalten bleibt, weshalb es nicht notwendig ist, die Bewegung an den drei Stellen, an denen die Klemmen eine Klemmkraft ausüben, zu synchronisieren.
Die Vorrichtung kann positive Anschläge an entsprechenden Positionen an dem Gehäuse enthalten, die dazu bestimmt sind, mit den Spindelblockierklemmen in Eingriff zu kommen und die Bewegung der Klemmplatte positiv zu stoppen, wenn die Klemmplatte einen Abstand zu ihrer festgeklemmten Position hat, der gleich dem Klemmhub ist, um sicherzustellen, dass ein Dichtungskontakt mit der Klemmplatte in deren nicht festgeklemmter Position aufrechterhalten wird.
Die Klemmplatte kann von der Spindel weg vorgespannt sein, um Druck von der oberen Eingriffsfläche der Spindel wegzunehmen und eine Interferenz zu reduzieren oder zu eliminieren, die andernfalls durch Reibung zwischen der Klemmplatte und der Spindel und/oder zwischen der Spindel und dem Gehäuse während des Rundschaltens der Spindel verursacht werden würde, wenn die Klemmen keine Klemmkraft ausüben. Dies eliminiert ferner den Bedarf, Metall von der Spindel und/oder dem Gehäuse zu entfernen, um all die Federn unterzubringen, die notwendig wären, um eine ausreichende Klemmkraft zu erzeugen, und sorgt somit für eine zusätzliche strukturelle Festigkeit und den Erhalt der Steifigkeit der Spindel und/oder des Gehäuses.
Die Klemmplatte kann in Richtung der nicht festgeklemmten Position federbelastet sein.
Ein Schaltmotor (engl.: indexing motor) kann von dem Gehäuse getragen und antreibend mit der Spindel verbunden werden und derart konfiguriert sein, dass er die Spindel zur Drehung in Rastschritten relativ zu dem Gehäuse antreibt.
Die Spindel kann einen sich radial nach außen erstreckenden Umfangsspindelflansch enthalten, der an einer radial äußersten peripheren Umfangsaußenkante der Spindel angeordnet ist, und die obere und die untere ringförmige Eingriffsfläche der Spindel können an einer entsprechenden oberen und einer entsprechenden unteren Fläche des Spindelflansches angeordnet sein.
Der Flansch kann integral mit dem Rest der Spindel als ein einziges, einheitliches Stück ausgebildet sein.
Der Spindelflansch kann einen radial äußersten Umfang der Spindel einschließen, so dass Klemmkräfte an einem Abschnitt der Spindel ausgeübt werden können, der so weit wie möglich von der Spindelachse entfernt ist, wodurch der Hebelarm maximiert und die Höhe an Klemmkraft, die zum Sichern der Spindel erforderlich ist, minimiert wird.
Die Spindel kann einen Hauptdurchmesser von weniger als 30 cm haben, da die Verteilung der Klemmkräfte über die Klemmplatte erhöhte Klemmkräfte ohne merkliche Verzerrung der Werkstück-Befestigungsfläche und von daher Spindeln mit kleineren Durchmessern gestattet.
Die Vorrichtung ist so konfiguriert, dass sie mehr als 950 N·m Haltemoment zwischen der Spindel und dem Gehäuse entwickelt, um die Spindel ausreichend zu sichern, dass Bearbeitungsvorgänge, wie z. B. Räumarbeiten im hohen Tonnenbereich, an einem an der Spindel befestigten Werkstück durchgeführt werden können.
Die Vorrichtung kann einen digitalen Drehgeber enthalten, der von der Spindel getragen und derart konfiguriert ist, dass er eine Drehbewegung der Spindel relativ zum Gehäuse misst, um eine hohe Laufgenauigkeit im Zusammenwirken mit der Präzisionsbearbeitung und der Handmontage von Vorrichtungsteilen vorzusehen.
Ferner wird ein Verfahren zum Rundschalten eines Werkstücks für Bearbeitungsvorgänge vorgesehen. Gemäß diesem Verfahren kann man ein Werkstück für Bearbeitungsvorgänge rundschalten, indem man zunächst eine Werkstück-Rundschaltvorrichtung vorsieht, die eine Spindel umfasst, die an einem Gehäuse zur Drehung um eine Spindelachse gelagert ist und eine Werkstück-Befestigungsfläche enthält, die an einem axialen Ende der Spindel koaxial angeordnet ist, sowie eine Spindelblockierung, die so konfiguriert ist, dass sie die Spindel gegen eine Drehbewegung relativ zu dem Gehäuse lösbar sichert, und mit mindestens zwei Klemmen, die von dem Gehäuse an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen um die Spindel herum getragen werden und so konfiguriert sind, dass sie die Spindel gegen eine Drehbewegung sichern, indem die Spindel durch das Ausüben von Klemmkräften an entsprechenden beabstandten Stellen um die Spindel herum an das Gehäuse geklemmt wird. Ein Werkstück kann an der Werkstück-Befestigungsfläche der Spindel gelagert werden, die Spindel und das Werkstück können dann in eine gewünschte Position für einen an dem Werkstück durchzuführenden Bearbeitungsvorgang gedreht werden, die Spindel kann an das Gehäuse geklemmt werden, indem man veranlasst, dass die Klemmen Klemmkräfte an den jeweiligen Stellen um die Spindel herum ausüben, und ein Bearbeitungsvorgang kann dann an dem Werkstück durchgeführt werden.
Der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse kann das Ausüben von Klemmkräften an den entsprechenden Stellen um die Spindel herum einschließen, wobei die Klemmkräfte so ausgerichtet sind, dass sie jeweilige axial gerichtete Komponenten umfassen.
Die an den entsprechenden Stellen um die Spindel herum ausgeübten Klemmkräfte können im Allgemeinen axial ausgerichtete Klemmkräfte sein.
Die Klemmkräfte können an einem radial äußersten Umfang der Spindel ausgeübt werden.
Der Schritt des Vorsehens einer Werkstück-Rundschaltvorrichtung kann das Vorsehen einer Klemmplatte einschließen, die von dem Gehäuse in einer Position getragen wird, in der eine ringförmige Eingriffsfläche der Klemmplatte gegenüber einer ringförmigen oberen Eingriffsfläche der Spindel koaxial ausgerichtet ist, und der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse kann das Ausüben der Klemmkräfte auf die Klemmplatte und das Ziehen der Eingriffsfläche der Klemmplatte gegen die obere Eingriffsfläche der Spindel einschließen.
Der Schritt des Vorsehens einer Werkstück-Rundschaltvorrichtung kann das Vorsehen eines ringförmigen Klemmrings zwischen einer unteren ringförmigen Eingriffsfläche der Spindel und einer ringförmigen Eingriffsfläche des Gehäuses einschließen, und der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse kann das Zusammendrücken des Klemmrings zwischen der unteren ringförmigen Eingriffsfläche der Spindel und der ringförmigen Eingriffsfläche des Gehäuses einschließen.
Der Schritt des Vorsehens einer Klemmplatte kann das Vorspannen der Klemmplatte weg von der Spindel einschließen, und der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse kann das Ausüben von Klemmkräften einschließen, die ausreichend hoch sind, um die Vorspannung zu überwinden.
Der Schritt des Vorsehens einer Werkstück-Rundschaltvorrichtung kann das Vorsehen einer Klemmplatte einschließen, die von dem Gehäuse für eine axiale Bewegung entlang eines Klemmhubes zwischen einer festgeklemmten Position, in der auf die Spindel ein Klemmdruck ausgeübt wird, und einer nicht festgeklemmten Position getragen wird, in der ein Klemmdruck von der Spindel weggenommen ist. Die Spindelblockierklemmen können mit der Klemmplatte verbunden und so konfiguriert sein, dass sie die Spindel gegen das Gehäuse klemmen, indem sie die Klemmplatte gegen die Spindel ziehen. Die Klemmen können jeweilige Hydraulikzylinder einschließen, die mit der Klemmplatte über Klemmbolzen-Kurvengelenkelemente antreibend verbunden sind. Jeder Hydraulikzylinder kann von dem Gehäuse getragen werden und kann einen Kolben einschließen, der für eine im Allgemeinen horizontale reziproke Translationsbewegung entlang eines Kolbenhubweges gelagert ist. Jedes Klemmengelenkelement kann einen Pendelschieber einschließen, der das Gelenkelement mit der Klemmplatte verbindet. Jedes Klemmengelenkelement kann einen Arm einschließen, der für eine relative Schwenkbewegung um eine erste Schwenkachse schwenkbar mit dem Kolben in Eingriff steht und für eine relative Schwenkbewegung um eine zweite Schwenkachse schwenkbar mit dem Pendelschieber in Eingriff steht, wenn das Gelenkelement in der festgeklemmten Position ist, und kann so konfiguriert sein, dass es im Allgemeinen horizontale Kolbenkräfte in im Aligemeinen vertikale Kräfte umwandelt, die durch den Pendelschieber entlang eines Pendelschieber-Hubweges auf die Klemmplatte und die Spindel übertragen werden. Die Höhe an Klemmkraft, die auf die Klemmplatte und die Spindel für eine gegebene Anwendung auszuüben ist, kann dadurch eingestellt werden, dass ein Winkel eingestellt wird, der zwischen dem Pendelschieber-Hubweg und einer durch die erste und die zweite Schwenkachse für jedes Gelenkelement hindurchgehenden, imaginären Linie gebildet wird, wenn die Gelenkelemente in den jeweiligen festgeklemmten Positionen sind. Dieser Winkel kann dadurch eingestellt werden, dass Komponenten des Gelenkelements modifiziert werden, so dass der Winkel einen Wert haben wird, der in der Entwicklung einer gewünschten Höhe an Klemmkraft für die Anwendung resultiert. Dies ermöglicht ein Anpassen der Vorrichtung an verschiedene Anwendungen, indem Gelenkelementkomponenten modifiziert werden und ohne dass irgendwelche anderen Vorrichtungskomponenten eingestellt oder ausgetauscht werden müssen.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale und Vorteile werden für einen Fachmann in Verbindung mit der folgenden detaillierten Beschreibung und Zeichnungen eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung deutlich.
1 ist eine Perspektivansicht einer Werkstück-Rundschaltvorrichtung.
2 ist eine weitere Perspektivansicht der Vorrichtung der 1.
3 ist eine Explosionsansicht der Vorrichtung der 1.
4 ist eine Teilschnittansicht durch die Vorrichtung der 1, wobei eine Klemmplatte und ein Spindelblockierklemmen-Pendelschieber der Vorrichtung in einer nicht festgeklemmten Position gezeigt sind, in der eine Spindel der Vorrichtung zur Drehung gelöst ist, und zeigt ein Bolzenklemmengelenkelement und einen Kolben der Vorrichtung in einer vollständig zurückgezogenen Position.
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Vorrichtung, der durch den Kreis 5 in 4 eingekreist ist, und zeigt einen Spindelblockierklemmen-Pendelschieber der Vorrichtung, der einen positiven Anschlag der Vorrichtung kontaktiert, während das Bolzenklemmengelenkelement und der Kolben in ihrer vollständig zurückgezogenen Position und die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in ihrer nicht festgeklemmten Position sind.
6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Vorrichtung, der durch den Kreis 6 in 4 eingekreist ist, und zeigt einen Arm des Bolzenklemmengelenkelements, der außer Eingriff mit dem Spindelblockierklemmen-Pendelschieber steht, während das Bolzenklemmengelenkelement und der Kolben in ihrer vollständig zurückgezogenen Position und die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in ihrer nicht festgeklemmten Position sind.
7 ist eine vergrößerte Ansicht des gleichen Teils der Vorrichtung, der in 4 durch den Kreis 5 eingekreist ist, die jedoch zeigt, dass der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in Kontakt mit dem positiven Anschlag bleibt, während das Bolzenklemmengelenkelement und der Kolben in ihrer dazwischenliegenden „Freigabe”-Position sind und die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in ihrer nicht festgeklemmten Position bleiben.
8 ist eine vergrößerte Ansicht des gleichen Teils der Vorrichtung, wie er eingekreist von dem Kreis 6 in 4 gezeigt ist, die jedoch zeigt, dass der Arm des Bolzenklemmengelenkelements mit dem Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in Eingriff steht, während das Bolzenklemmengelenkelement und der Kolben in ihrer dazwischenliegenden „Freigabe”-Position sind und die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in ihrer nicht festgeklemmten Position bleiben.
9 ist eine Teilschnittansicht durch die Vorrichtung der 1, wobei die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber der Vorrichtung in einer festgeklemmten Position gezeigt sind, in der die Klemmplatte in einer gegen die Spindel festgeklemmten Position gehalten wird, und zeigt das Bolzenklemmengelenkelement und den Kolben in ihrer festgeklemmten Position.
10 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Vorrichtung, der durch den Kreis 10 in den beiden 9 und 17 eingekreist ist, und zeigt den Spindelblockierklemmen-Pendelschieber beabstandet zu dem positiven Anschlag, während das Bolzenklemmengelenkelement, der Kolben, die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in ihren festgeklemmten Positionen sind.
11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Vorrichtung, der durch den Kreis 11 in den beiden 9 und 17 eingekreist ist, und zeigt den Arm des Bolzenklemmengelenkelements in Eingriff mit dem Spindelblockierklemmen-Pendelschieber, während das Bolzenklemmengelenkelement, der Kolben, die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in ihren festgeklemmten Positionen sind.
12 ist eine Teilschnittansicht durch die Vorrichtung der 1, entlang der Linie 12-12 in 9, die eine Klemme der Spindelblockierung der Vorrichtung zeigt.
13 ist eine Teilschnittansicht durch die Vorrichtung der 1, entlang der Linie 13-13 in 9, die die Klemme zeigt.
14 ist eine Teilschnittansicht durch die Vorrichtung der 1, bei der die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in der nicht festgeklemmten oder gelösten Position sind, die die Spindel zur Drehung freigibt, und zeigt die das Bolzenklemmengelenkelement und den Kolben eines alternativen Zylinders mit Federrückzug in einer vollständig zurückgezogenen Position.
15 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Vorrichtung, der durch den Kreis 15 in 14 eingekreist ist, und zeigt, dass der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber den positiven Anschlag der Vorrichtung kontaktiert, während das Bolzenklemmengelenkelement und der Kolben des alternativen Zylinders mit Federrückzug in ihrer vollständig zurückgezogenen Position und die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in ihrer nicht festgeklemmten Position sind.
16 ist eine vergrößerte Ansicht eines anderen Teils der Vorrichtung, der durch den Kreis 16 in 14 eingekreist ist, und zeigt den Bolzenklemmengelenkelementarm außer Eingriff mit dem Spindelblockierklemmen-Pendelschieber, während das Bolzenklemmengelenkelement und der Kolben des alternativen Zylinders mit Federrückzug in ihrer vollständig zurückgezogenen Position und die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in ihrer nicht festgeklemmten Position sind.
17 ist eine Teilschnittansicht durch die Vorrichtung der 1, bei der die Klemmplatte und der Spindelblockierklemmen-Pendelschieber in der festgeklemmten Position gezeigt sind, in der die Klemmplatte in einer an die Spindel festgeklemmten Position gehalten wird, und zeigt das Bolzenklemmengelenkelement und den Kolben des alternativen Zylinders mit Federrückzug in ihrer festgeklemmten Position.
18 ist eine vergrößerte Ansicht des Teils der Vorrichtung, der von dem Oval 18 in den beiden 4 und 14 eingeschlossen ist, und zeigt einen Luftspalt zwischen einer Druckscheibe und einem Gehäuse der Vorrichtung, sowie das Zusammendrücken einer zweiten O-Ring-Dichtung der Vorrichtung, wenn die Klemmplatte in ihrer nicht festgeklemmten Position ist.
19 ist eine vergrößerte Ansicht des Teils der Vorrichtung, der von dem Oval 19 in den beiden 9 und 17 eingeschlossen ist, und zeigt einen Luftspalt zwischen der Druckscheibe und dem Gehäuse, sowie das Zusammendrücken einer zweiten O-Ring-Dichtung der Vorrichtung, wenn die Klemmplatte in ihrer festgeklemmten Position ist.
20 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung der 1, die eine versteckte O-Ring-Dichtung der Vorrichtung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
Eine Werkstück-Rundschaltvorrichtung zum Rundschalten eines Werkstücks für Bearbeitungsvorgänge ist allgemein bei 10 in den 1–3 und 20 gezeigt. Die Vorrichtung 10 kann eine Spindel 12 enthalten, die an oder in einem Gehäuse 14 zur Drehung um eine Spindelachse 16 gelagert ist und eine Werkstück-Befestigungsfläche 18 enthält, die an einem axialen Ende der Spindel 12 koaxial angeordnet ist. Die Vorrichtung 10 kann ferner eine Spindelblockierung 20 enthalten, die die Spindel 12 gegen eine Radial-, Axial- und Drehbewegung relativ zu dem Gehäuse 14 lösbar sichert. Die Spindelblockierung 20 kann drei Klemmen 22 enthalten, die von dem Gehäuse 14 an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen um die Spindel 12 herum getragen werden. Die Klemmen 22 sind zu entsprechenden festgeklemmten Positionen antreibbar, die die Spindel 12 gegen eine Radial-, Axial- und Drehbewegung sichern, indem die Spindel 12 durch das Ausüben von Klemmkräften an entsprechenden beabstandeten Stellen um die Spindel 12 herum an das Gehäuse 14 festgeklemmt wird. Diese Anordnung kann für eine hohe Genauigkeit in radialer und axialer Richtung sowie in Torsionsrichtung bei Bearbeitungsvorgängen sorgen, die an einem Werkstück 24 durchgeführt werden, das an die Werkstück-Befestigungsfläche 18 geklemmt oder anderweitig daran befestigt ist.
Die Vorrichtung 10 kann eine Klemmplatte 26 enthalten, die eine ringförmige Eingriffsfläche 28 umfassen kann. Die Klemmplatte kann von dem Gehäuse 14 für eine axiale Bewegung entlang eines Klemmhubs zwischen einer an einer oberen Eingriffsfläche 30 der Spindel 12 festgeklemmten Position, wie in den 9 und 17 gezeigt, und einer nicht festgeklemmten Position getragen werden, die in den 4 und 14 gezeigt ist und in der die ringförmige Eingriffsfläche 28 der Klemmplatte 26 koaxial gegenüberliegend ausgerichtet ist und zu einer ringförmigen oberen Eingriffsfläche 30 der Spindel 12 beabstandet sein kann. Die Spindelblockierklemmen 22 können mit der Klemmplatte 26 verbunden und so angeordnet sein, dass sie die Spindel 12 an das Gehäuse 14 klemmen, indem sie die ringförmige Eingriffsfläche 28 der Klemmplatte 26 derart gegen die obere Eingriffsfläche 30 der Spindel 12 ziehen, dass ausgeglichene, gleichmäßig verteilte, axial gerichtete Klemmkräfte um den Umfang der Spindel 12 herum vorgesehen werden, wenn die Spindel 12 relativ zu dem Gehäuse 14 in ihrer Position blockiert ist. Durch diese Anordnung kann die Verzerrung der Werkstück-Befestigungsfläche 18 begrenzt werden, die andernfalls Bearbeitungsvorgänge, die an einem Werkstück 24 durchgeführt werden, das an der ringförmigen Eingriffsfläche 18 befestigt ist, nachteilig beeinflussen würde.
Wie am besten in 3 gezeigt, kann die Klemmplatte 26 ein kreisförmiges Werkstück-Befestigungszugangsloch 32 umfassen. Die ringförmige Eingriffsfläche 28 kann das Werkstück-Befestigungszugangsloch 32 konzentrisch umgeben, und die Klemmplatte 26 kann von dem Gehäuse 14 in einer Position getragen werden, in der das Werkstück-Befestigungszugangsloch 32 mit der Werkstück-Befestigungsfläche 18 der Spindel 12 koaxial ausgerichtet ist und einen Zugang zu derselben vorsieht. Die Klemmplatte 26 kann eine ringförmige Arretierung 34 enthalten, die die ringförmige Eingriffsfläche 28 umfasst und das Werkstück-Befestigungszugangsloch 32 zumindest teilweise definiert.
Wie am besten in 18 gezeigt, können die Klemmen 22 so konfiguriert sein, dass sie auf die Klemmplatte 26 an drei entsprechenden in Umfangsrichtung beabstandeten Punkten um das Werkstück-Befestigungsflächenzugangsloch 32 herum Klemmkräfte ausübt. Diese Klemmkräfte können so ausgerichtet sein, dass sie jeweilige axial gerichtete Komponenten enthalten, die ausgeübt werden, um die Spindel 12 an das Gehäuse 14 zu klemmen. Wie in den 4, 9, 14 und 17 gezeigt, können die Klemmen 22 jeweilige axial ausgerichtete Bolzen 34 enthalten, die Köpfe 36 enthalten können, die mit der Klemmplatte 26 in Eingriff kommen und im Allgemeinen axial gerichtete Klemmkräfte auf die Spindel 12 ausüben, indem sie die Klemmplatte 26 gegen die Spindel 12 ziehen. Die Klemmbolzen 34 können so positioniert sein, dass sie auf die Klemmplatte 26 Klemmkräfte an in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Stellen um das Werkstück-Befestigungsflächenzugangsloch 32 herum ausüben.
Die Klemmen 22 können ferner jeweilige hydraulische Zylinder 38, 38' enthalten, die jeweilige Kolben 42, 42' umfassen, die antreibend mit den Klemmbolzen 34 über jeweilige Klemmbolzen-Kurvengelenkelemente 40 verbunden sind, die betriebsfähig zwischen den Kolben 42 und den Klemmbolzen 34 angeschlossen werden können. Wie in den 4 und 9 gezeigt, können die Zylinder 38 vom Typ mit „Lastrückzug” sein, die so angeordnet sind, dass sie die Bolzen 34 in eine Richtung bewegen, die in Antwort auf das Ausüben eines Hydraulikdrucks auf eine erste Seite 43 jedes Kolbens 42 entgegengesetzt seines zugehörigen Klemmbolzen-Kurvengelenkelements 40 eine Klemmkraft auf die Spindel 12 über die Klemmplatte 26 ausübt. Die Klemmkraft kann in Antwort auf das Lösen des Druckes von der ersten Seite 43 jedes Kolbens 42 weggenommen werden, und die Kolben 42 können durch Ausüben von Hydraulikdruck auf eine zweite Seite 45 jedes Kolbens 42, die mit seinem zugehörigen Klemmbolzen-Kurvengelenkelement 40 verbunden ist, zu den entgegengesetzten Enden ihrer jeweiligen Hübe zurückgeführt werden.
Alternativ dazu und wie in den 14 und 17 gezeigt, können die Klemmen 22 federbelastete Hydraulikzylinder 38' bzw. Zylinder mit Federrückzug enthalten, die innere Federn 41 enthalten können, die so angeordnet sind, dass sie jeweilige Kolben 42' der Zylinder 38' vorspannen, indem eine Federkraft auf eine erste Seite 43' jedes Kolbens 42' in eine Richtung ausgeübt wird, die durch das dazugehörige Klemmbolzen-Kurvengelenkelement 40 eine Klemmkraft auf eine Spindel 12 ausübt, wie in 17 gezeigt. Wo Zylinder 38' mit Federrückzug verwendet werden, kann die Klemmkraft von der Spindel 12 in Antwort auf das Ausüben von Hydraulikdruck auf eine zweite Seite 45' jedes Kolbens 42', die entgegengesetzt zu seiner zugehörigen Vorspannfeder 41 ist, weggenommen werden, wodurch die Kolben 42' in nicht festgeklemmte Positionen bewegt werden, wie in 14 gezeigt.
In beiden Fällen, egal ob ein Zylinder 38 mit Lastrückzug oder ein Zylinder 38' mit Federrückzug verwendet wird, hat man herausgefunden, dass bei Tischen mit einem Durchmesser von bis zu 12 Inch (30,5 cm) die Höhe an Festigkeit, Steifigkeit und Genauigkeit, die von der Vorrichtung 10 bereitgestellt werden kann, und die Höhe an Haltemoment, die erzeugt werden kann, größer ist, wenn ein kontinuierlicher Hydraulikdruck oder, alternativ dazu, ein kontinuierlicher innerer Zylinderfederdruck verwendet wird, um eine Klemmkraft auszuüben, als wenn die Klemmkraft, wie dies beim Stand der Technik gelehrt wird, durch Federn erzeugt werden würde, die in dem begrenzten Raum angeordnet sind, der für solche Federmechanismen in einem Drehtisch oder einer Spindel 12 oder unter einem solchen Drehtisch oder einer solchen Spindel 12 in einem tragenden Gehäuse 14 vorhanden wäre. Unter anderem würde der Raum, der geschaffen oder freigehalten werden muss, um Federn unter oder in einem Drehtisch oder einer Spindel 12 unterzubringen, die Menge an Strukturmetall merklich reduzieren, die ein Werkstück 24 gegenüber einer Bewegung stützt, wenn ein Bearbeitungsvorgang, wie z. B. ein Räumvorgang im hohen Tonnenbereich, an dem Werkstück 24 durchgeführt wird. Obgleich beliebige geeignete Zylinder mit Lastrückzug oder Federrückzug verwendet werden können, sind die Zylinder 38 mit Lastrückzug in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 40JJHMIRL19Mx10M-22-11 Zylinder, die bei Parker erhältlich sind, und die Zylinder 38' mit Federrückzug sind eine Sonderanfertigung der Colonial Tool Group Inc., dem Anmelder der vorliegenden Erfindung, und zwar mit einer Montagekonfiguration, die ermöglicht, dass die Zylinder 38' mit Federrückzug, die speziell angefertigt werden, mit den Zylindern 38' von Parker ausgetauscht werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält ferner jeder der speziell angefertigten Zylinder 38' mit Federrückzug eine Reihe von sieben Sätzen von drei parallelen Federn, die so angeordnet sind, dass sie eine gewünschte Klemmkraft und einen gewünschten Hub von 4,40 mm liefern.
Die Klemmengelenkelemente 40 können so konfiguriert sein, dass sie die Bolzen 34 in jeweilige Richtungen mit axial gerichteten Komponenten bewegen (vertikal gerichtet in dem in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiel). Die Hydraulikzylinder 38, 38' können von dem Gehäuse 14 getragen werden, und ihre jeweiligen Kolben 42, 42' können für eine im Allgemeinen horizontale reziproke Translationsbewegung entlang jeweiliger Kolbenhubwege gelagert werden. Der Hubweg jedes Kolbens 42, 42' erstreckt sich zwischen einer vollständig festgeklemmten Position, die in den 9 und 17 gezeigt ist und in der die Spindel 12 an das Gehäuse 14 geklemmt ist, und einer vollständig zurückgezogenen Position, die in den 4 und 14 gezeigt ist und in der die Spindel 12 nicht an das Gehäuse 14 geklemmt ist. Der Hubweg jedes Kolbens 42, 42' kann einen Kolbenhub-Totgang-Abschnitt und einen Kolbenhub-Arbeitsabschnitt umfassen. Der Kolbenhub-Arbeitsabschnitt kann sich zwischen einer dazwischenliegenden „Freigabe”-Position und der vollständig festgeklemmten Position erstrecken und ist der Abschnitt des Kolbenhubes, während dem sich die Klemmbolzen 34 und die Klemmplatte 26 tatsächlich über ihren Pendelschieber-/Klemmplatten-Hub bewegen. Der Kolbenhub-Totgang-Abschnitt kann sich zwischen der vollständig zurückgezogenen Position und einer dazwischenliegenden „Freigabe”-Position erstrecken und ist derjenige Abschnitt des Kolbenhubs, während dem sich die Klemmbolzen 34 und die Klemmplatte 26 nicht bewegen. Die Bewegung der Kolben 42 von ihren jeweiligen vollständig zurückgezogenen Positionen in ihre jeweiligen vollständig festgeklemmten Positionen über den Arbeits- als auch den Totgang-Abschnitt ihrer jeweiligen Hübe erfolgt entweder in Antwort auf die Ausübung von Hydraulikdruck, wenn ein Hydraulikzylinder 38 mit Lastrückzug verwendet wird, oder in Antwort auf eine Federvorspannung, wenn ein Hydraulikzylinder 38' mit Federrückzug verwendet wird.
Die Klemmen 22 können so konfiguriert sein, dass sie die Kolben der Zylinder 38 mit Lastrückzug und der Zylinder 38' mit Federrückzug durch „operationale” Kolbenhübe bewegen, die kürzer als ihre vollen verfügbaren Kolbenhübe sind, jedoch länger als ihre jeweiligen Kolbenhub-Arbeitsabschnitte. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen, bei denen die Klemmen 22 Zylinder 38 mit Lastrückzug enthalten, wie in den 4 und 9 gezeigt, beträgt der volle verfügbare Kolbenhub jedes Zylinders mit Lastrückzug 10,00 mm (0,394''), der operationale Kolbenhubabschnitt dieses vollen, verfügbaren Kolbenhubes beträgt 5,00 mm (0,197''), und der Kolbenhub-Arbeitsabschnitt jedes operationalen Kolbenhubs beträgt 0,454 mm (0,0118''). Wenn die Klemmen 22 Zylinder 38' mit Federrückzug enthalten, wie in den 14 und 17 gezeigt, beträgt der volle, verfügbare Kolbenhub jedes Zylinders mit Federrückzug 4,40 mm (0,173''), der operationale Kolbenhubabschnitt beträgt 2,18 mm (0,086'') und der Kolbenhub-Arbeitsabschnitt beträgt 0,545 mm (0,022'').
Wie in den 4-16 gezeigt, kann jedes Klemmengelenkelement 40 einen Spindelblockierklemmen-Pendelschieber 44 enthalten, der für eine im Allgemeinen vertikale reziproke Translationsbewegung entlang eines Pendelschieber-Hubweges gelagert und mit der Klemmplatte 26 durch einen der Klemmbolzen 34 verbunden ist. Jedes Klemmengelenkelement 40 kann so konfiguriert sein, dass es ein Hublängenverhältnis von größer als 1:0,03 zwischen der operationalen Kolbenhublänge und dem Pendelschieber-/Klemmplatten-Hub erzeugt, wenn Zylinder 38 mit Lastrückzug verwendet werden, und ein Hublängenverhältnis von größer als 1:0,06, wenn Zylinder mit Federrückzug verwendet werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem Zylinder 38 mit Lastrückzug verwendet werden, wird ein Verhältnis von 1:0,0254 mit einer operationalen Kolbenhubarbeitslänge von 5,00 mm (0,197'') und einer Pendelschieber-/Klemmplatten-Hublänge von 0,127 mm (0,005'') erzeugt.
Wie am besten in den 4, 9, 14 und 17 gezeigt, kann jedes Klemmengelenkelement 40 einen Arm 46 enthalten, der für eine relative Schwenkbewegung um eine erste Schwenkachse 47 nahe einem Ende schwenkbar mit seinem dazugehörigen Kolben 42, 42' in Eingriff steht und für eine relative Schwenkbewegung um eine zur ersten Schwenkachse 47 beabstandete zweite Schwenkachse 49 nahe einem zweiten Ende schwenkbar mit dem Pendelschieber 44 in Eingriff steht, und kann derart angeordnet sein, dass es eine im Allgemeinen horizontale Bewegung des Kolbens 42, 42' in eine im Allgemeinen vertikale Translationsbewegung des Pendelschiebers 44 und des Klemmbolzens 34 umwandelt, und/oder im Allgemeinen horizontale Kolbenkräfte in im Allgemeinen vertikale Kräfte umwandelt, die durch den Pendelschieber 44 und den Klemmbolzen 34 auf die Klemmplatte 26 und die Spindel 12 übertragen werden. Der Winkel zwischen dem Arm 46 (eine imaginäre Linie, die zwischen den Schwenkachsen an jedem Ende des Arms 46 gezogen wird) und dem Pendelschieber-Hubweg für jedes Gelenkelement 40 kann weniger als 14 Grad betragen, wenn die Gelenkelemente 40 in den jeweiligen festgeklemmten Positionen sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel zwischen dem Arm 46 und dem Pendelschieber-Hubweg für jedes Gelenkelement 40 13,05 Grad, wenn die Gelenkelemente 40 in jeweiligen festgeklemmten Positionen sind, wie in den 5 und 10 gezeigt, und beträgt 16,34 Grad, wenn die Gelenkelemente 40 in jeweiligen gelösten Positionen sind. Der kleine Winkel zwischen jedem der Gelenkelementarme 46 und dem Hubweg seines dazugehörigen Pendelschiebers sorgt für einen hohen Kraftverstärkungsfaktor und reduziert die Höhe an Hydraulik- oder Federdruck, der für eine gegebene Höhe an Klemmkraftangriff erforderlich ist. Die Höhe an Klemmkraft, die auf die Spindel 12 ausgeübt werden soll, kann dadurch gesteuert werden, dass der Kraftverstärkungsfaktor verändert wird, was dadurch erreicht werden kann, dass der Winkel zwischen dem Gelenkelementarm 46 und dem Hubweg für jedes Gelenkelement 40 verändert wird, wenn die Gelenkelemente 40 in jeweiligen festgeklemmten Positionen sind. Dieser Winkel kann durch beliebige geeignete Mittel verändert werden, um eine Modifizierung der Abmessungen der Gelenkelementkomponenten einzuschließen. Dies ermöglicht, dass die Vorrichtung 10 optimiert wird, um größere Klemmkräfte vorzusehen, die im Allgemeinen erforderlich sind, um Spindeln 12 verschiedener Durchmesser und/oder mit verschiedenen Trägheitsmomenten zu arretieren und zu sichern. Im Falle von Spindeln 12 mit kleinerem Durchmesser und/oder Trägheitsmoment können die Abmessungen der Gelenkelementkomponenten so angepasst werden, dass ein kleinerer Winkel zwischen dem Gelenkelementarm 46 und dem Hubweg für jedes Gelenkelement 40 vorgesehen wird, wenn die Gelenkelemente 40 in jeweiligen festgeklemmten Positionen sind. Im Falle von Spindeln 12 mit größerem Durchmesser und/oder Trägheitsmoment können die Abmessungen der Gelenkelementkomponenten so angepasst werden, dass ein größerer Winkel zwischen dem Gelenkelementarm 46 und dem Hubweg für jedes Gelenkelement 40 vorgesehen wird, wenn die Gelenkelemente 40 in jeweiligen festgeklemmten Positionen sind.
Die Klemmengelenkelemente 40 können so konfiguriert sein, dass sie einen Totgang nutzen, um denselben Pendelschieberhub vorzusehen, ungeachtet der verfügbaren Kolbenhublänge der Zylinder, die zum Antrieb des Festklemmens und/oder Lösens gewählt werden. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen und wie am besten in 10 gezeigt, wird ein Pendelschieberhub S von 0,127 mm (0,005'') vorgesehen, egal ob Zylinder 38 mit Lastrückzug oder Zylinder 38' mit Federrückzug verwendet werden. Demzufolge erzeugt jeder Zylinder 38 mit Lastrückzug 01,27 mm (0,050'') an Totgang L zwischen dem Klemmengelenkelementarm 46 und dem Pendelschieber 44, wie am besten in den 4 und 6 gezeigt, und jeder Zylinder 38' mit Federrückzug erzeugt 0,381 mm (0,015'') an Totgang L' zwischen dem Klemmengelenkelementarm 46 und dem Pendelschieber 44, wie am besten in den 14 und 16 gezeigt. Diese Anordnung ermöglicht entweder die Verwendung der Zylinder 38 mit Lastrückzug oder der Zylinder 38' mit Federrückzug, ohne dass das Klemmengelenkelement 40 angepasst oder modifiziert werden muss. Ferner ermöglicht es die Verwendung von anderen Zylindern, die andere verfügbare Kolbenhublängen haben. Bei der Verwendung von Zylindern 38' mit Federrückzug ermöglicht es ferner eine solche Anbringung der Zylinder 38', dass der Arbeitsabschnitt jedes Kolbenhubs in einen solchen Abschnitt des gesamten, verfügbaren Kolbenhubs fällt, in dem der Bereich an Federraten dem begrenzten, verfügbaren Hydraulikdruck ermöglicht, den Kolben entgegen der Federvorspannung über den gesamten Arbeitsabschnitt seines Hubes zu bewegen.
Die obere Eingriffsfläche 30 der Spindel 12 kann an einer radial äußersten peripheren Umfangskante der Spindel 12 angeordnet sein. Wie in den 4, 9, 14 und 17 gezeigt, kann die Spindel 12 auch eine untere ringförmige Eingriffsfläche 48 umfassen, die mit einer ringförmigen Eingriffsfläche 50 des Gehäuses 14 koaxial ausgerichtet sein kann. Ein ringförmiger Klemmring 52 aus legiertem Stahl kann zwischen der unteren ringförmigen Eingriffsfläche 48 der Spindel 12 und der ringförmigen Eingriffsfläche 50 des Gehäuses 14 angeordnet sein, wodurch eine Verschleißkomponente vorgesehen wird, die strukturell einfach, leicht herstellbar, ohne Weiteres verfügbar und einfach zu entfernen und auszutauschen ist. Der Klemmring 52 kann an dem Gehäuse 14 mit Schrauben 54 befestigt und derart angeordnet und positioniert sein, dass er als Halterung für einen äußeren Lagerlaufring 56 dient, der die Spindel 12 zur Drehung an dem Gehäuse 14 lagert.
Wie am besten in den 4, 9, 14 und 17 gezeigt, kann die Klemmplatte 26 in Dichtungskontakt mit einer äußeren Umfangsfläche 58 der Spindel 12 stehen und so angeordnet sein, dass sie innere Komponenten und Eingriffsflächen der Vorrichtung 10 vor Kühlfluid, Metallsplittern und anderen Verunreinigungen schützt, die andernfalls durch eine Lücke zwischen einer inneren Umfangsfläche 60 des Werkstück-Befestigungszugangslochs 32 der Klemmplatte 26 und der äußeren Umfangsfläche 58 der Spindel 12 hindurchtreten könnten. Eine erste O-Ring-Dichtung 62 kann zwischen der äußeren Umfangsfläche 58 der Spindel 12 und der inneren Umfangsfläche 60 des Werkstück-Befestigungszugangslochs 32 der Klemmplatte 26 angeordnet sein. Die erste O-Ring-Dichtung 62 kann in einer Nut 64 getragen werden, die in und um die äußere Umfangsfläche 58 der Spindel 12 ausgebildet ist.
Die Klemmplatte 26 kann ferner in Dichtungskontakt mit dem Gehäuse 14 stehen, um innere Komponenten und Eingriffsflächen der Vorrichtung 10 weiter vor Verunreinigungen zu schützen. Eine zweite O-Ring-Dichtung 66 kann zwischen der Klemmplatte 26 und dem Gehäuse 14 angeordnet und komprimiert sein und in einer Nut 68 getragen werden, die in einer unteren Fläche 70 der Klemmplatte 26 ausgebildet ist, die zu einer oberen Fläche 72 des Gehäuses 14 zeigt, wie am besten in den 4, 9, 14 und 17 zu erkennen ist. Der Klemmhub kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kurz genug sein, z. B. 0,127 mm (0,005''), um in einen Kompressionswegbereich der zweiten O-Ring-Dichtung 66 zu fallen. Dies ermöglicht, dass ein Dichtungskontakt zwischen der Klemmplatte 26 und dem Gehäuse 14 während des gesamten Klemmhubes aufrechterhalten bleibt, weshalb es nicht notwendig ist, die Bewegung an den drei Stellen, an denen die Klemmen 22 Klemmkräfte ausüben, zu synchronisieren.
Wie am besten in den 5, 7, 10 und 15 gezeigt, kann die Vorrichtung 10 positive Anschläge 74 an entsprechenden Positionen an dem Gehäuse 14 umfassen, die dazu bestimmt sind, mit den Spindelblockierklemmen-Pendelschiebern 44 in Eingriff zu kommen und die Bewegung der Pendelschieber und der Klemmplatte 26 positiv zu stoppen, wenn, wie in den 4 und 14 gezeigt, die Klemmplatte 26 ihre nicht festgeklemmte und vollständig zurückgezogene Position mit einem Abstand zu ihrer festgeklemmten Position gleich dem Klemmhub erreicht. Durch diese Anordnung wird der Hub der Klemmplatte 26 ausreichend begrenzt, um sicherzustellen, dass der Dichtungskontakt zwischen der Klemmplatte 26 und dem Gehäuse 14 aufrechterhalten wird, selbst wenn die Klemmplatte 26 in ihrer nicht festgeklemmten, vollständig zurückgezogenen Position ist.
Die Klemmplatte 26 kann von der Spindel 12 weg vorgespannt sein, um Druck von der oberen Eingriffsfläche 30 der Spindel 12 wegzunehmen und eine Interferenz zu reduzieren oder zu eliminieren, die andernfalls durch Reibung zwischen der Klemmplatte 26 und der Spindel 12 und/oder zwischen der Spindel 12 und dem Gehäuse 14 während des Rundschaltens der Spindel 12 verursacht werden würde, wenn die Klemmen 22 keine Klemmkraft ausüben. Die Vorspannung kann dadurch vorgesehen werden, dass man die Klemmplatte 26 in Richtung der nicht festgeklemmten Position federbelastet, wie in den 4, 9, 14 und 17 gezeigt. Die Federvorspannkraft kann durch Schraubenfedern 76 bereitgestellt werden, die in jeweiligen im Allgemeinen zylindrischen Aufnahmen 78 untergebracht sind, die in einer unteren Fläche der Klemmplatte 26 nach oben hin ausgebildet sind. Die Federn 76 können koaxial um jeweilige Klemmplatten-Führungsstäbe 80 herum angeordnet sein, die sich von einer oberen Fläche des Gehäuses 14 integral axial nach oben erstrecken und verschiebbar in Führungsstab-Aufnahmelöchern 82 aufgenommen sein können, die koaxial in oberen Enden der jeweiligen Federaufnahmen 78 ausgebildet sind.
Die Vorrichtung 10 kann ferner Druckscheiben 84 (engl.: pressure pad) enthalten, die an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen von der Klemmplatte 26 in Positionen getragen werden können, um sich mit der Klemmplatte 26 zu bewegen und entsprechende Luftspalte G1, G2 mit dem Gehäuse 14 auszubilden, die im Bereich zwischen 0,001'' (G1) und 0,006'' (G2) in entsprechenden festgeklemmten und vollständig zurückgezogenen Positionen der Klemmplatte 26 liegen, wie in den 4 und 14 (nicht festgeklemmt) und 9 und 17 (festgeklemmt) gezeigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Vorrichtung 10 drei solche Druckscheiben 84. Jede Druckscheibe 84 kann einen Luftkanal 86 enthalten, der einen Luftstrom von einer Luftquelle in den Spalt leitet. Druckmesser 88 können so konfiguriert sein, dass sie entsprechende Signale an eine Steuerung 90 senden, die programmiert ist, um die Gleichförmigkeit der Klemmplattenposition, d. h. eine Parallelität relativ zur zugewandten oberen Fläche des Gehäuses 14 in Antwort auf Luftdruckanzeigen, die von den Druckmessern 88 an jeder der drei Stellen erfasst werden, zu berechnen und zu überwachen.
Wie in den 1–3 und 20 gezeigt, kann ein Schaltmotor 92 von dem Gehäuse 14 getragen werden, antreibend mit der Spindel 12 verbunden werden und so konfiguriert sein, dass er die Spindel 12 zur Drehung in Rastschritten relativ zu dem Gehäuse 14 antreibt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein solcher Schaltmotor 92 mit der Spindel 12 über einen speziell angefertigten spielfreien Schneckengetriebesatz 94, der bei Textron Cone-Drive erhältlich ist, verbunden.
Die Spindel 12 kann einen sich radial nach außen erstreckenden Umfangsspindelflansch 96 enthalten, der an einer radial äußersten peripheren Umfangskante der Spindel 12 angeordnet sein kann. Die obere und die untere ringförmige Eingriffsfläche 30, 48 der Spindel 12 können an entsprechenden oberen und unteren Flächen des Spindelflansches 96 angeordnet sein, und der Spindelflansch 96 kann integral mit dem Rest der Spindel 12 als ein einziges, einheitliches Stück ausgebildet sein. Der Spindelflansch 96 kann einen radial äußersten Umfang der Spindel 12 einschließen, so dass Klemmkräfte auf einen Abschnitt der Spindel 12 ausgeübt werden können, der so weit wie möglich von der Spindelachse 16 entfernt ist, wodurch der Hebelarm maximiert und die Höhe an Klemmkraft, die zum Blockieren der Spindel 12 erforderlich ist, minimiert wird.
Die Spindel 12 kann einen Hauptdurchmesser von weniger als 30,5 cm (12 Inch) haben. In mindestens einem Ausführungsbeispiel beträgt der Hauptdurchmesser der Spindel 12 21,60 cm (8,500 Inch) und in mindestens einem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt der Hauptdurchmesser der Spindel 12 nur 13,5 cm (5,313 Inch). Es ist möglich, Spindeln mit einem derart kleinen Durchmesser zu verwenden, da die Klemmplatte 26 die Ausübung der Klemmkraft ausreichend verteilt, um zu ermöglichen, dass sehr große Klemmkräfte auf die Spindel 12 ausgeübt werden, ohne dass eine merkliche Verzerrung der Werkstück-Befestigungsfläche 18 der Spindel 12 verursacht wird. Die Vorrichtung 10 kann so konfiguriert sein, dass sie mehr als 950 N·m Haltemoment zwischen der Spindel 12 und dem Gehäuse 14 entwickelt – genug um die Spindel 12 gegen bis zu 17 Tonnen zu sichern, die auf ein Werkstück 24 ausgeübt werden, das an der Spindel 12 befestigt ist. 1355 N·m Haltemoment wurden bei Ausführungsbeispielen mit einer Spindel mit 13,5 cm (5,31 Inch) Durchmesser nachgewiesen, wobei berechnet wurde, dass mit einer Vorrichtung 10, die gemäß der Erfindung konstruiert ist und eine Spindel 12 mit einem Durchmesser von 13,5 cm hat, ein Haltemoment von 1688 N·m erreichbar ist.
Der Begrenzungsfaktor, der zu einer Zunahme des Hauptdurchmessers einer Spindel 12 führt, wird deshalb eher der gewünschte Flächenbereich der Werkstück-Befestigungsfläche 18 als die Länge sein, die für den Hebelarm zum Ausüben der Klemmkraft erforderlich ist. Dies gibt einem Konstrukteur die Freiheit, den Durchmesser der Spindel 12 auf ein Minimum herabzusetzen.
Die Vorrichtung 10 kann einen digitalen Drehgeber 98 enthalten, der von einem unteren axialen Ende der Spindel 12 getragen werden kann, wie in den 2 und 3 gezeigt, der in dem Gehäuse 14 eingeschlossen und in der Lage sein kann, eine Drehbewegung der Spindel 12 relativ zu dem Gehäuse 14 zu messen. Der Drehgeber 98 kann beliebiger geeigneter Art sein und kann eine Messgenauigkeit von 360,000 Inkrementen pro Umdrehung haben, um eine hohe Laufgenauigkeit im Zusammenwirken mit der Präzisionsbearbeitung und der Handmontage von Bauteilen der Vorrichtung 10 vorzusehen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Drehgeber ein Modell RCN223, das bei Heidenhain Corporation, Schaumburg, IL, erhältlich ist und eine Systemgenauigkeit von +/–5'' (Bogensekunden) oder +/–2,5'' (Bogensekunden) hat.
In der Praxis kann ein Werkstück 24 für Bearbeitungsvorgänge rundgeschaltet werden, indem zunächst eine Werkstück-Rundschaltvorrichtung 10 vorgesehen wird, die eine Spindel 12 umfasst, die an einem Gehäuse 14 zur Drehung um eine Spindelachse 16 gelagert ist und eine Werkstück-Befestigungsfläche 18 enthält, die an einem axialen Ende der Spindel 12 koaxial angeordnet ist, sowie eine Spindelblockierung 20, die so konfiguriert ist, dass sie die Spindel 12 gegen eine Radial-, Axial- und Drehbewegung relativ zu dem Gehäuse 14 sichert, wobei die Spindelblockierung 20 drei Klemmen 22 umfasst, die von dem Gehäuse 14 an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen um die Spindel 12 herum getragen werden und so konfiguriert sind, dass sie zu jeweiligen festgeklemmten Positionen angetrieben werden, die die Spindel 12 gegen eine Radial-, Axial- und Drehbewegung sichern, indem die Spindel 12 durch das Ausüben von Klemmkräften an entsprechenden zueinander beabstandeten Stellen um die Spindel 12 herum an das Gehäuse 14 festgeklemmt wird. Ein Werkstück 24 kann dann gemäß einem beliebigen aus einer Vielzahl von geeigneten, aus dem Stand der Technik bekannten Werkstück-Befestigungsverfahren an der Werkstück-Befestigungsfläche 18 der Spindel 12 gelagert werden, einschließlich Verbolzen oder Festklemmen des Werkstücks 24 an der Befestigungsfläche 18. Die Spindel 12 und das Werkstück 24 können dann für einen an dem Werkstück 24 durchzuführenden Bearbeitungsvorgang in eine gewünschte Position geschaltet oder gedreht werden. Die Spindel 12 kann dann an das Gehäuse 14 geklemmt werden, indem die Klemmen 22 zu ihren jeweiligen festgeklemmten Positionen angetrieben werden bzw. deren Antrieb zu diesen Positionen gestattet wird, in denen Klemmkräfte an den entsprechenden Stellen um die Spindel 12 herum ausgeübt werden. Dann kann ein Bearbeitungsvorgang an dem Werkstück 24 durchgeführt werden.
Die an den jeweiligen Stellen um die Spindel 12 herum ausgeübten Klemmkräfte können im Allgemeinen axial ausgerichtet sein oder können nicht axial ausgerichtet sein und jeweilige axial gerichtete Komponenten enthalten. Diese Klemmkräfte können an einem radial äußersten Umfang der Spindel 12 ausgeübt werden.
Die Werkstück-Rundschaltvorrichtung 10 kann so vorgesehen sein, dass sie eine Klemmplatte 26 einschließt, die von dem Gehäuse 14 in einer Position getragen wird, in der eine ringförmige Eingriffsfläche 28 der Klemmplatte 26 gegenüber einer ringförmigen, oberen Eingriffsfläche 30 der Spindel 12 koaxial ausgerichtet ist. Wenn eine solche Klemmplatte 26 vorgesehen ist, kann der Schritt des Festklemmens der Spindel 12 an das Gehäuse 14 das Ausüben der Klemmkräfte bzw. das Zulassen des Ausübens der Klemmkräfte auf die Klemmplatte 26 und das Ziehen der Eingriffsfläche der Klemmplatte 26 gegen die obere Eingriffsfläche 30 der Spindel 12 einschließen.
Die Schaltvorrichtung 10 kann auch in einer Konfiguration vorgesehen sein, in der die Klemmplatte 26 weg von der Spindel 12 vorgespannt ist. In diesem Fall kann das Festklemmen der Spindel 12 an das Gehäuse 14 das Ausüben von Klemmkräften bzw. das Zulassen eines Ausübens von Klemmkräften einschließen, die ausreichend hoch sind, um die Vorspannung zu überwinden.
Die Werkstück-Rundschaltvorrichtung 10 kann so vorgesehen sein, dass sie einen ringförmigen Klemmring 52 zwischen der unteren ringförmigen Eingriffsfläche 48 der Spindel 12 und der ringförmigen Eingriffsfläche 50 des Gehäuses 14 einschließt. Wenn ein solcher Klemmring 52 mit der Vorrichtung 10 vorgesehen wird, kann der Schritt des Festklemmens der Spindel 12 an das Gehäuse 14 das Zusammendrücken des Klemmringes 52 zwischen der unteren ringförmigen Eingriffsfläche 48 der Spindel 12 und der ringförmigen Eingriffsfläche 50 des Gehäuses 14 einschließen.
Eine erfindungsgemäß konstruierte Werkstück-Rundschaltvorrichtung 10 ist besser in der Lage, einen Drehtisch oder eine Spindel 12 gegen eine Drehung zu sichern, indem die Spindel 12 mit einer axial gerichteten Klemmkraft gegen das Gehäuse 14 geklemmt wird, indem Drehtisch-Blockierkräfte um den Umfang des Drehtisches herum verteilt werden und indem Drehtisch-Blockierkräfte an einer radial äußersten Außenkante eines Drehtisches ausgeübt werden. Die Freiheit, die Durchmessergröße der Spindel auf ein Minimum herabzusetzen, ermöglicht ein Minimieren des Platzbedarfs und ermöglicht, dass Bearbeitungswerkzeuge näher an der Drehachse und einem an der Spindel 12 befestigten Werkstück 24 platziert und angeordnet werden, und trägt ferner zur Positionierungsgenauigkeit in Drehrichtung bei, indem das Trägheitsmoment der Spindel 12 reduziert wird.
Statt Beschränkungen einer Erfindung zu beschreiben, zeigt die vorliegende Beschreibung nur Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen angegeben sind. Die Sprache der vorliegenden Beschreibung ist demzufolge rein beschreibend und nicht einschränkend.
Selbstverständlich ist es möglich, die vorliegende Erfindung von der Lehre der Beschreibung abzuändern. Innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche kann die Erfindung anders als oben beschrieben umgesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2808741 [0003]
US 3667305 [0003]
US 6457383 [0004]

Claims

Eine Werkstück-Rundschaltvorrichtung zum Rundschalten eines Werkstückes für Bearbeitungsvorgänge, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Spindel, die an einem Gehäuse zur Drehung um eine Spindelachse gelagert ist und eine Werkstück-Befestigungsfläche enthält, die an einem axialen Ende der Spindel koaxial angeordnet ist, und eine Spindelblockierung, die so konfiguriert ist, dass sie die Spindel gegen eine Drehbewegung relativ zu dem Gehäuse lösbar sichert, wobei die Spindelblockierung Klemmen einschließt, die von dem Gehäuse an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen um die Spindel herum getragen werden und so konfiguriert sind, dass sie zu jeweiligen festgeklemmten Positionen angetrieben werden, die die Spindel gegen eine Drehbewegung sichern, indem die Spindel durch das Ausüben von Klemmkräften an entsprechenden beabstandeten Stellen um die Spindel herum an das Gehäuse festgeklemmt wird.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Klemmplatte einschließt, die eine ringförmige Eingriffsfläche umfasst, die Klemmplatte von dem Gehäuse für eine axiale Bewegung entlang eines Klemmhubes zwischen einer festgeklemmten Position, in der die Eingriffsfläche der Klemmplatte einen Klemmdruck auf eine ringförmige obere Eingriffsfläche der Spindel ausübt, und einer nicht festgeklemmten Position getragen wird, die den Klemmdruck von der Spindel wegnimmt, und die Spindelblockierklemmen mit der Klemmplatte verbunden und so konfiguriert sind, dass sie die Spindel gegen das Gehäuse klemmen, indem sie über die Eingriffsfläche der Klemmplatte eine Kraft auf die obere Eingriffsfläche der Spindel ausüben.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die Klemmplatte ein Werkstück-Befestigungszugangsloch umfasst, die ringförmige Eingriffsfläche das Werkstück-Befestigungszugangsloch umgibt, und die Klemmplatte von dem Gehäuse in einer Position getragen wird, in der das Werkstück-Befestigungszugangsloch mit der Werkstück-Befestigungsfläche der Spindel koaxial ausgerichtet ist und Zugang zu derselben vorsieht.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Klemmplatte eine ringförmige Arretierung einschließt, die die ringförmige Eingriffsfläche umfasst und das Werkstück-Befestigungsflächenloch definiert.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Klemmen so konfiguriert sind, dass sie auf die Klemmplatte an entsprechenden in Umfangsrichtung beabstandeten Punkten um das Werkstück-Befestigungsflächenloch herum Klemmkräfte ausüben, die so ausgerichtet sind, dass sie jeweilige axial gerichtete Komponenten einschließen.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Klemmen jeweilige axial ausgerichtete Bolzen einschließen, die mit der Klemmplatte in Eingriff kommen und so konfiguriert sind, dass sie im Allgemeinen axial gerichtete Klemmkräfte auf die Spindel ausüben, indem sie die Klemmplatte gegen die Spindel ziehen.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Klemmbolzen so positioniert sind, dass sie Klemmkräfte auf die Klemmplatte an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen ausüben.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Klemmen ferner jeweilige Hydraulikzylinder enthalten, die antreibend mit den Klemmbolzen über Klemmbolzen-Kurvengelenkelemente verbunden sind, die betriebsfähig zwischen den Zylindern und den Bolzen angeschlossen und so konfiguriert sind, dass sie die Bolzen in eine Richtung bewegen, die über die Klemmplatte eine Klemmkraft auf die Spindel ausübt.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Klemmbolzen-Kurvengelenkelemente so konfiguriert sind, dass sie die Bolzen in jeweilige Richtungen bewegen, die axial gerichtete Komponenten haben.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Klemmbolzen-Kurvengelenkelemente so konfiguriert sind, dass sie einen Totgang nutzen, um den gleichen Pendelschieberhub vorzusehen, ungeachtet der verfügbaren Kolbenhublänge der Zylinder, die zum Antreiben des Festklemmens und/oder Lösens gewählt werden.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung, nach Anspruch 8, wobei: der Hydraulikzylinder von dem Gehäuse getragen wird und einen Kolben einschließt, der für eine im Allgemeinen horizontale reziproke Translationsbewegung entlang eines Kolbenhubweges zwischen einer nicht festgeklemmten Position, die die Spindel zur Drehung freigibt, und einer festgeklemmten Position gelagert ist, die die Spindel an das Gehäuse klemmt, jedes Klemmengelenkelement einen Pendelschieber umfasst, der für eine im Allgemeinen vertikale reziproke Translationsbewegung entlang eines Pendelschieberweges gelagert ist und einen der Klemmbolzen trägt, und jedes Klemmengelenkelement so konfiguriert ist, dass es im Allgemeinen horizontale Kolbenkräfte in im Allgemeinen vertikale Kräfte umwandelt, die durch den Pendelschieber und den Klemmbolzen übertragen werden.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Klemmen in Richtung ihrer jeweiligen festgeklemmten Positionen vorgespannt und durch Hydraulikzylinderbetätigung in Richtung ihrer jeweiligen nicht festgeklemmten Positionen bewegbar sind.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Klemmen in Richtung ihrer jeweiligen nicht festgeklemmten Positionen vorgespannt und durch Hydraulikzylinderbetätigung in Richtung ihrer jeweiligen festgeklemmten Positionen bewegbar sind und dort gehalten werden.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 11, wobei: das Klemmengelenkelement einen Arm enthält, der für eine relative Schwenkbewegung um eine erste Schwenkachse schwenkbar mit dem Kolben in Eingriff steht und für eine relative Schwenkbewegung um eine zweite, zur ersten Schwenkachse beabstandete Schwenkachse schwenkbar mit dem Pendelschieber in Eingriff steht, wenn das Gelenkelement in der festgeklemmten Position ist, und so konfiguriert ist, dass es eine im Allgemeinen horizontale Bewegung des Kolbens in eine im Allgemeinen vertikale Bewegung des Pendelschiebers und des Klemmbolzens umwandelt, und der Winkel zwischen dem Pendelschieber-/Klemmplatten-Hubweg und einer durch die erste und die zweite Schwenkachse gezogenen imaginären Linie weniger als 14 Grad beträgt, wenn das Gelenkelement in der festgeklemmten Position ist.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 14, bei der der Winkel zwischen dem Pendelschieber-/Klemmplatten-Hubweg und einer durch die erste und die zweite Schwenkachse gezogenen imaginären Linie ungefähr 13 Grad beträgt, wenn das Gelenkelement in der festgeklemmten Position ist.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die obere Eingriffsfläche der Spindel an einer radial äußersten peripheren Umfangsaußenkante der Spindel angeordnet ist.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Spindel eine untere ringförmige Eingriffsfläche enthält, die mit einer ringförmigen Eingriffsfläche des Gehäuses koaxial ausgerichtet ist, und die Vorrichtung einen ringförmigen Klemmring einschließt, der zwischen der unteren ringförmigen Eingriffsfläche der Spindel und der Eingriffsfläche des Gehäuses angeordnet ist.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Klemmplatte in Dichtungskontakt mit einer Umfangsdichtungsfläche der Spindel steht.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 18, bei der eine erste O-Ring-Dichtung zwischen der Umfangsdichtungsfläche der Spindel und einer Umfangsfläche des Werkstück-Befestigungszugangsloches der Klemmplatte angeordnet ist.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Klemmplatte in Dichtungskontakt mit dem Gehäuse steht.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 19, bei der eine O-Ring-Dichtung zwischen der Klemmplatte und dem Gehäuse angeordnet ist.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 21, bei der der Klemmhub kurz genug ist, um in den Kompressionsbereich der O-Ring-Dichtung zu fallen, derart, dass der Dichtungskontakt zwischen der Klemmplatte und dem Gehäuse über den gesamten Klemmhub aufrechterhalten bleibt.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 22, ferner umfassend positive Anschläge in entsprechenden Positionen an dem Gehäuse, die dazu bestimmt sind, mit den Spindelblockierklemmen in Eingriff zu kommen und die Bewegung der Klemmen positiv zu stoppen, wenn die Klemmplatte einen Abstand zu ihrer festgeklemmten Position hat, der gleich dem Klemmhub ist.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Klemmplatte von der Spindel weg vorgespannt ist.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 24, bei der die Klemmplatte in Richtung der nicht festgeklemmten Position federbelastet ist.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung einen Schaltmotor einschließt, der von dem Gehäuse getragen wird, antreibend mit der Spindel verbunden und so konfiguriert ist, dass er die Spindel zur Drehung in Rastschritten relativ zu dem Gehäuse antreibt.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 16, wobei: die Spindel einen sich radial nach außen erstreckenden Umfangsspindelflansch enthält, der an einer radial äußersten peripheren Umfangsaußenkante der Spindel angeordnet ist, und die obere und die untere ringförmige Eingriffsfläche der Spindel an einer entsprechenden oberen und einer entsprechenden unteren Fläche des Spindelflansches angeordnet sind.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 27, bei der der Spindelflansch mit dem Rest der Spindel als ein einziges, einheitliches Stück integral ausgebildet ist.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 27, bei der der Spindelflansch einen radial äußersten Umfang der Spindel einschließt.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 27, bei der die Spindel einen Hauptdurchmesser von weniger als 30,5 cm hat.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung so konfiguriert ist, dass sie mehr als 950 N·m Haltemoment zwischen der Spindel und dem Gehäuse entwickelt.
Werkstück-Rundschaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung einen digitalen Drehgeber enthält, der von der Spindel getragen wird und so konfiguriert ist, dass er die Drehbewegung der Spindel relativ zu dem Gehäuse misst.
Verfahren zum Rundschalten eines Werkstückes für Bearbeitungsvorgänge, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vorsehen einer Werkstück-Rundschaltvorrichtung, die eine Spindel umfasst, die an einem Gehäuse zur Drehung um eine Spindelachse gelagert ist und eine Werkstück-Befestigungsfläche enthält, die an einem axialen Ende der Spindel koaxial angeordnet ist, sowie eine Spindelblockierung, die so konfiguriert ist, dass sie die Spindel gegen eine Drehbewegung relativ zu dem Gehäuse lösbar sichert, wobei die Spindelblockierung mindestens zwei Klemmen einschließt, die von dem Gehäuse an in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen um die Spindel herum getragen werden und so konfiguriert sind, dass sie die Spindel gegen eine Drehbewegung sichern, indem die Spindel durch das Ausüben von Klemmkräften an entsprechenden beabstandeten Stellen um die Spindel herum an das Gehäuse geklemmt wird, Halten eines Werkstückes an der Werkstück-Befestigungsfläche der Spindel, Drehen der Spindel und des Werkstückes in eine gewünschte Position für einen an dem Werkstück durchzuführenden Bearbeitungsvorgang, Festklemmen der Spindel an das Gehäuse, indem man bewirkt, dass die Klemmen Klemmkräfte an den entsprechenden Stellen um die Spindel herum ausüben, und Durchführen eines Bearbeitungsvorgangs an dem Werkstück.
Verfahren nach Anspruch 33, bei dem der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse das Ausüben von Klemmkräften, die so ausgerichtet sind, dass sie jeweilige axial gerichtete Komponenten einschließen, an den entsprechenden Stellen um die Spindel herum einschließt.
Verfahren nach Anspruch 34, bei dem der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse das Ausüben von im Allgemeinen axial ausgerichteten Klemmkräften an den entsprechenden Stellen um die Spindel herum einschließt.
Verfahren nach Anspruch 33, bei dem der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse das Ausüben einer Klemmkraft an einem radial äußersten Umfang der Spindel einschließt.
Verfahren nach Anspruch 36, bei dem der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse das Ausüben einer im Allgemeinen axial ausgerichteten Klemmkraft an einem radial äußersten Umfang der Spindel einschließt.
Verfahren nach Anspruch 33, bei dem: der Schritt des Vorsehens einer Werkstück-Rundschaltvorrichtung das Vorsehen einer Klemmplatte einschließt, die von dem Gehäuse in einer Position getragen wird, in der eine ringförmige Eingriffsfläche der Klemmplatte gegenüber einer ringförmigen oberen Eingriffsfläche der Spindel koaxial ausgerichtet ist, und der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse das Ausüben von Klemmkräften auf die Klemmplatte und das Ziehen der Eingriffsfläche der Klemmplatte gegen die obere Eingriffsfläche der Spindel einschließt.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei der Schritt des Vorsehens einer Werkstück-Rundschaltvorrichtung das Vorsehen eines ringförmigen Klemmrings zwischen einer unteren ringförmigen Eingriffsfläche der Spindel und einer ringförmigen Eingriffsfläche des Gehäuses einschließt, und der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse das Zusammendrücken des Klemmrings zwischen der unteren ringförmigen Eingriffsfläche der Spindel und der ringförmigen Eingriffsfläche des Gehäuses einschließt.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei: der Schritt des Vorsehens einer Klemmplatte das Vorspannen der Klemmplatte weg von der Spindel einschließt, und der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse das Ausüben von Klemmkräften einschließt, die ausreichend hoch sind, um die Vorspannung zu überwinden.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei: der Schritt des Vorsehens einer Klemmplatte das Vorspannen der Klemmplatte in Richtung der Spindel einschließt, und der Schritt des Festklemmens der Spindel an das Gehäuse das Reduzieren einer Kraft einschließt, die der Vorspannung in Richtung der Spindel entgegengesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 38, bei dem der Schritt des Vorsehens einer Werkstück-Rundschaltvorrichtung einschließt: Vorsehen einer Klemmplatte, die von dem Gehäuse für eine axiale Bewegung entlang eines Klemmhubes zwischen einer festgeklemmten Position, in der auf die Spindel ein Klemmdruck ausgeübt wird, und einer nicht festgeklemmten Position getragen wird, in der ein Klemmdruck von der Spindel weggenommen wird, wobei die Spindelblockierklemmen mit der Klemmplatte verbunden und so konfiguriert sind, dass sie die Spindel an das Gehäuse klemmen, indem sie die Klemmplatte gegen die Spindel ziehen, wobei die Klemmen jeweilige Hydraulikzylinder einschließen, die mit der Klemmplatte über Klemmbolzen-Kurvengelenkelemente antreibend verbunden sind, wobei jeder Hydraulikzylinder von dem Gehäuse getragen wird und einen Kolben einschließt, der für eine im Allgemeinen horizontale reziproke Translationsbewegung entlang eines Kolbenhubweges gelagert ist, wobei jedes Klemmengelenkelement einen Pendelschieber einschließt, der das Gelenkelement mit der Klemmplatte verbindet, wobei jedes Klemmengelenkelement einen Arm einschließt, der für eine relative Schwenkbewegung um eine erste Schwenkachse schwenkbar mit dem Kolben in Eingriff steht und für eine relative Schwenkbewegung um eine zweite Schwenkachse schwenkbar mit dem Pendelschieber in Eingriff steht, wenn das Gelenkelement in der festgeklemmten Position ist, und so konfiguriert ist, dass es im All gemeinen horizontale Kolbenkräfte in im Allgemeinen vertikale Kräfte umwandelt, die durch den Pendelschieber entlang eines Pendelschieber-Hubweges auf die Klemmplatte und die Spindel übertragen werden, und Einstellen der Höhe an Klemmkraft, die auf die Klemmplatte und die Spindel für eine gegebene Anwendung auszuüben ist, indem ein Winkel eingestellt wird, der zwischen dem Pendelschieber-Hubweg und einer durch die erste und die zweite Schwenkachse für jedes Gelenkelement hindurchgehenden imaginären Linie gebildet wird, wenn die Gelenkelemente in den jeweiligen festgeklemmten Positionen sind.
Verfahren nach Anspruch 42, wobei der Schritt des Vorsehens einer Werkstück-Rundschaltvorrichtung das Einstellen des Winkels einschließt, indem Komponenten des Gelenkelements derart modifiziert werden, dass der Winkel einen Wert hat, der in der Entwicklung einer gewünschten Höhe an Klemmkraft für die Anwendung resultiert.