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Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Arbeitsmittel, einer hydraulisch zu betätigenden Mehrteile-Spannvorrichtung für eine industrielle, bedienarme und effiziente Bohr- und Fräsebearbeitung als Serienbearbeitung gleicher, überwiegend kleindimensionierter Werkstücke auf Werkzeugmaschinen-Systemen aus.
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Eine Ausbildungsvariante des Standes der Technik ist, mehrere gleich ausgebildete Spannstellen auf Grundplatten oder auf Spannkörpern nebeneinander, in der Regel gleichbeabstandet in einer oder in mehreren Reihen anzuordnen. Beispielhaft dafür sollen die Erfindungsanmeldungen
benannt sein, die hydraulisch betätigte Spannvorrichtungen zum Inhalt haben, mit denen neben einer Mehrteilespannung der Werkstücke in einer Reihenanordnung auch eine Mehrseitenbearbeitung von in der Regel kleindimensionierten Werkstücken realisiert werden kann.
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Als Möglichkeiten, kleindimensionierte Werkstücke, möglichst ohne Umspannung, bereits in der ersten Aufspannung mehrseitig oder gar allseitig industriell fertig zu bearbeiten, bieten sich werkstückart- und -formabhängig insbesondere eine Werkstück-Innenspannung und bedingt auch eine Werkstück-Außenspannung, als Niederzug-Spannstellen ausgebildet, an.
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Beispiellösungen des Standes der Technik sind hierfür
- – DE 195 27 507 C1 ,
eine hydraulisch betätigte niederziehende Futterspannung von zylindrischen und scheibenförmigen Werkstücken, die als Außenspannung wirkend Bearbeitungsspänen frei zugängig ist.
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Dagegen beinhalten
- – DE 200 09 521 U1
eine hydraulisch betätigte Niederzug-Zweisäulen-Klemmkugel-Spannung in speziellen Bohrungen auf der Unterseite der zu spannenden rechtkantigen Werkstücke, und
- – DD 85 699 B1
eine hydraulisch betätigte Niederzugspannung mittels in die Werkstück-Unterseite eingeschraubter Zugbolzen.
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Mit diesen Ausbildungen sind ebenso wie mit
- – DE 20 2011 106 409 U1 ,
einem als C-förmigen gelenkigen Doppel-Spannhaken ausgebildeten, in T-Nuten auf der Werkstück-Unterseite ragenden, hydraulisch betätigten Niederzugelement einer Spannkassette
zweckmäßige Ausbildungen gefunden, mit denen der Hauptnachteil der Mehrteile-Spannmodule, die offene Späne-Zugänglichkeit der Spannstellen, insbesondere beim Werkstückwechsel, ausgeschlossen werden kann.
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Weitere Anwendungsnachteile der als Stand der Technik benannten Mehrteile-Spannmodule sind
- – der geringe Außenflächen-Anteil, der für eine Mehrseitenbearbeitung an den gespannten Werkstücken freigegeben und nicht durch Positionier- oder Spannmittel abgedeckt ist,
- – der große Raumbedarf und Kostenaufwand für die hydraulischen Antriebe und Hydraulik-Betätigungen an den Werkstück-Spannstellen, insbesondere an den Niederzug-Innenspannstellen,
- – die großen Wirkebenen-Abstände zwischen den An- und Auflageflächen an den mehrseitigen Haltekörpern der Mehrteile-Spannmodule und den Werkstück-Auflagen in den Spannstellen. Diese können zu Verformungen, Spannsicherheits-Risiken und toleranzaddierenden Qualitätsdefiziten führen.
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Die Problemstellung ist, Mehrteile-Spannmodule
- – werkstückbezogen für die Werkstückspannung so zu konzipieren, dass der technologisch festgelegte zu bearbeitende Außenflächen-Anteil an den Werkstücken für die Bearbeitung weitestgehend zugängig ist,
- – einfach strukturiert und gering dimensioniert auszubilden und
- – durch Verringerung der benannten Wirkebenen-Abstände die Arbeitsmittel-Steife, die Spannsicherheit und die Produktqualität unter den Bedingungen hoher Produktionseffizienz sicherzustellen.
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Diese Problemstellung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. An jeder der längsseitigen An- und Auflageflächen des mehrseitigen Haltekörpers eines schwenkbaren Mehrteile- und Mehrseiten-Werkstück-Spannmodules ist mittels einer Tragekörper-Halteplatte ein Spannstellen-Tragekörper, austauschbar angeordnet, befestigt. In dem Spannstellen-Tragekörper sind eine längsbewegliche Spannhaken-Trägerplatte sowie deren Bewegungsantrieb, deren Bewegungssteuerung und ein Kupplungs- und Einstelladapter für die Realisierung justierbarer Bewegungsabläufe aufgenommen. Auf jeder Spannhaken-Trägerplatte sind, senkrecht nach außen und zum jeweiligen Werkstück hingerichtet, allein oder in einer Reihe gleichbeabstandet, Spannhaken angeordnet. Diese sind mit ihren abgewinkelten Hakenvorsprung, gleichgerichtet mit der Längsbewegung der Spannhaken-Trägerplatte linear bewegbar. Dafür sind sie mit einem zuführenden Bewegungszylinder und mit einem entgegengerichtet wegführenden Bewegungszylinder, ebenso wie mit einem Spannzug- und Entspannhubzylinder bewegungsverbunden. Außerdem bildet ein Spannhaken gemeinsam mit einer Bodenplatte und mit stirnseitig fest oder federnd angeordneten Positionieranschlägen, eine oben offene Werkstück-Kassette, mit der jeweils ein Werkstück in einer Niederzug-Spannstelle positioniert und fixiert ist. Die Positionieranschläge an der Werkstück-Kassette sind mit Sensoren für eine intelligente Werkstück-Vorhandensein-Abfrage ausgestattet.
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Ergänzende Ausbildungsmerkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 benannt.
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Sie betreffen
- – die Innenspannstelle einer Niederzugspannung mit Spannhaken,
- – die winkelversetzte Anordnung von Niederzug-Spannstellen am mehrseitigen Haltekörper,
- – die Schwenklager-Ausbildung mehrseitiger Haltekörper und
- – die intelligente Werkstück-Vorhandensein-Abfrage mittels Airsensorik.
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Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen in den Figuren vereinfacht dargestellt und im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert. Gezeigt werden in
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1 eine Vorderansicht eines Spannstellen-Tragekörpers,
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2 eine Seitenansicht nach 1, dargestellt als Mittenschnitt A-A,
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3 eine 3-D-Ansicht eines vierseitigen Haltekörpers mit senkrechter Schwenkachse und einseitiger Schwenklagerung mit Innenspannstellen,
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4 eine 3-D-Ansicht eines Werkstück-Haltemoduls,
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5 eine Funktionselemente-Darstellung von 4,
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6 eine 3-D-Ansicht eines schwenkbaren Mehrteile- und Mehrseiten-Werkstück-Spannmodules mit waagerechter Schwenkachse und zweiseitiger Schwenklagerung,
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7 eine 3-D-Ansicht wie 3 mit Außenspannstellen.
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Das in der 3 dargestellte eine Ausführungsbeispiel eines schwenkbaren Mehrteile- und Mehrseiten-Werkstück-Spannmodules für eine bedienarme Bohr- und Fräsbearbeitung ist ein Vierseiten-Aufspannkörper, wobei ein vierseitiger Haltekörper 1 mit einer Grundplatte, die als eine Schwenklager-Platte 13 ausgebildet sein kann, auf dem als Maschinenpallette ausgebildeten Werkzeugmaschinentisch, mit diesem um eine mittige senkrechte Schwenkachse 18 schwenkbar, positionsgenau funktionsverbunden ist. Die Schwenkbewegung des Haltekörpers 1, die Bereitstellung von Hydraulikdruck für die Funktionen der hier stationär ausgebildeten Werkstück-Haltemodule 2 an den insgesamt zwölf Niederzug-Spannstellen 3 mittels der Spannhaken 32 über deren Hakenvorsprünge 33 und die mittels des Airsensorik-Stellhebels 26 regelbare Luftzufuhr für die intelligenten Werkstück-Vorhandensein-Abfragen an den Werkstück-Kassetten 21 und deren Auswertung erfolgen durch die bildlich nicht dargestellte Werkzeugmaschinensteuerung.
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Jeweils drei mit Spannhaken 32 ausgestattete Werkstück-Haltemodule 2 sind als oben offene Werkstück-Kassetten 21, mit werkstückart- und -konturabhängig angeordneten festen und federnden Positionieranschlägen 22 sowie mit je einer Bodenplatte 23 ausgebildet und in einer Reihe sowie gleichbeabstandet auf der oberen Fläche eines Spannstellen-Tragekörpers 11 angeordnet.
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Die Ausbildung der Spannstellen-Tragekörper 11, die mit einer Tragekörper-Halteplatte 12 an die vier senkrechten An- und Auflageflächen 17 des vierseitigen Haltekörpers 1 angeordnet sind, ist ergänzend in 1 und 2 dargestellt.
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In jedem der Spannstellen-Tragekörper 11 ist eine längsbeweglich geführte Spannhaken-Trägerplatte 31 aufgenommen. Auf dieser sind die drei Spannhaken 32, senkrecht und nach außen zu den jeweiligen Werkstücken hingerichtet und mit ihren abgewinkelten Hakenvorsprüngen 33 linear zwischen ihren Ausgangs- und ihren Spannstellungen beweglich angeordnet. Dazu ist die Spannhaken-Trägerplatte 31 mit einem Bewegungsantrieb 14 und mit der Bewegungssteuerung 15 über einen Kupplungs- und Einstell-Adapter bewegungsverbunden, wobei die Stellung und die Bewegungslänge sowie der Bewegungsablauf entsprechend der Position der Werkstücke in den Werkstück-Haltemodulen 2 und die Funktionen der Niederzug-Spannstellen 3 justierbar sind. Die Spannstellen-Tragekörper 11 und die Spannhaken-Trägerplatten 33 verfügen über je ein dachförmiges Abdeckelement 19, mit dem Bearbeitungsspäne ableitbar und von den Werkstück-Haltemodulen 2 fernhaltbar sind.
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In 2 sind ergänzend als Bewegungselemente für die Spannhaken-Bewegungen ein zuführender Bewegungszylinder 34, ein entgegengerichtet wegführender Bewegungszylinder 34 sowie ein Spannzug- und Entspannhubzylinder 35 dargestellt.
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Das in 6 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel eines um eine waagerechte Achse 18 schwenkbaren Mehrteile- und Mehrseiten-Werkstück-Spannmodules ist für eine bedienarme Bohr- und Fräsbearbeitung von rechtkantigen Werkstücken 4 mittels Innenspannung konzipiert, wobei die Spannhaken 32 mittels ihres abgewinkelten Hakenvorsprunges 33, in jeweils eine auf der Unterseite 41 der Werkstücke 4 angeordneten hinterschnittenen Innenspannstelle 43 einer Spannöffnung 42 ragend, gespannt sind. Der vierseitige Haltekörper 1 ist beidseitig mittels je einer Schwenklager-Platte 13 in einer nicht dargestellten auf der Werkzeugmaschine positionierten Schwenkvorrichtung angeordnet und angetrieben. Über Schnittstellen erfolgt die Bereitstellung von Hydraulik-Druck für die Funktionen der hier schwenkbar ausgebildeten Werkstück-Haltemodule 2 an den insgesamt sechszehn Niederzug-Spannstellen 3 mittels der Spannhaken 32 sowie die Luftzufuhr für die intelligenten Werkstück-Vorhandensein-Abfragen an den Werkstück-Kassetten 21 und deren Auswertung durch die nicht dargestellte Werkzeugmaschinensteuerung. Im Unterschied zu den in 3 dargestellten stationären Werkstück-Haltemodulen 2 sind diese hier als koordiniert aber einzeln schwenkbare Niederzug-Spannstellen 3 mit einem Spannstellen-Tragekörper 11 für nur eine Spannhaken-Trägerplatte 31 ausgebildet.
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Die Ausbildung eines dieser Spannstellen-Tragekörper 11, die in Reihen gleichbeabstandet auf den vier hier waagerecht verlaufenden An- und Auflageflächen 17 des vierseitigen Haltekörpers 1 angeordnet sind, ist ergänzend in 4 und 5 dargestellt.
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In jedem der Spannstellen-Tragekörper 11 ist eine Trägerplatte 31 für einen Spannhaken 32, senkrecht und nach außen zu dem Werkstück 4 hingerichtet und mit ihrem abgewinkelten Hakenvorsprung 33 linear, zwischen Ausgangs- und Spannstellung beweglich, angeordnet. Die Werkstück-Kassette 21 bildet mit den stirnseitigen, festen und federnden Positionieranschlägen 22, mit der Bodenplatte 23, ergänzt durch die Airsensorik-Austrittsöffnungen 24 für die über die Airsensorik-Kanalbohrungen 25 zugeführte Luft gemeinsam mit dem Spannhaken 32 jeweils eine Niederzug-Spannstelle 3. Die Anordnung der Bewegungszylinder 34 und des Spannzug- und Entspannhubzylinders 35 für die Bewegung des Spannhakens 32 ist ergänzend in 5 dargestellt.
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Das in 7 dargestellte, um eine senkrechte Achse 18 schwenkbare, Mehrteile- und Mehrseiten-Werkstück-Spannmodul ist, alternativ zur Darstellung in 3, werkstückabhängig mit schwenkbaren Werkstück-Haltemodulen 2 als Werkstück-Spannkassetten 21 mit schwenkbaren Spannhaken-Trägerplatten 31 in winkelversetzter Anordnung auf den An- und Auflageflächen 17 mit verkleinertem Außen-Querschnittsmaß des Haltekörpers 1 ausgebildet.
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Die spanend zu bearbeitenden Werkstücke 4 sind ringösenförmig ausgebildet. Auf den schwenkbaren Spannhaken-Trägerplatten 31 werden diese mittels jeweils zweier Spannhaken 32, an einem festen Positionieranschlag 22 anliegend, mit zwei Außenspannstellen 44 positioniert und gespannt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- mehrseitiger Haltekörper
- 11
- Spannstellen-Tragekörper an 1
- 12
- Tragekörper-Halteplatte
- 13
- Schwenklager-Platten
- 14
- Bewegungsantrieb für 31
- 15
- Bewegungs-Steuerung für 31
- 16
- Kupplungs- und Einstelladapter für 31
- 17
- An- und Auflageflächen an 1
- 18
- Schwenkachse
- 19
- Abdeckelement(e)
- 2
- stationäre oder schwenkbare Werkstück-Haltemodul(e)
- 21
- Werkstück-Kassette von 2
- 22
- stirnseitige Positionieranschläge, fest oder federnd an 21
- 23
- Bodenplatte in 21
- 24
- Airsensorik-Austrittsöffnungen an 2
- 25
- Airsensorik-Kanalbohrungen in 2
- 26
- Airsensorik-Stellhebel
- 3
- Niederzug-Spannstelle(n)
- 31
- Spannhaken-Trägerplatte, längsbeweglich oder schwenkbeweglich
- 32
- Spannhaken
- 33
- Hakenvorsprung an 32
- 34
- Bewegungszylinder für 31
- 35
- Spannzug- und Entspannhubzylinder an 31
- 4
- Werkstück(e)
- 41
- Unterseite von 4
- 42
- Spannöffnung(en)
- 43
- hinterschnittene Innenspannstelle(n) in 4
- 44
- Außenspannstelle(n) an 4
