DE102016010959B3 - Säulen - Spannmodul - Google Patents

Abstract

Die radialgerichtete Bearbeitung von Rundteilen (20), die aus einem Wellenteil (21) und Flanschteil (22), beide mit Außenverzahnung ausgestattet, bestehen, auf Bohr- und Fräs-Bearbeitungszentren erfordert eine wiederholgenaue und raumsparende Werkstückspannung. An einer zylindrischen Spannsäule (2) ist ein Spannraum (3) als eine Stirnseiten- oder Mittenausnehmung ausgebildet, in dem alle Funktionselemente einer hydraulisch betätigten und intelligent die Positions- und Spannzustände feststellenden Spannvorrichtung für Rundteile, aber auch für rechtkantige und leistenförmige Werkstücke angeordnet sind. Die Positionierung der Rundteile (20) erfolgt in einem offenen Genauigkeitslager (13), an dem airsensorische Positionskontrollen angeordnet sind. Das spezielle Anwendungsgebiet ist die Fertigung von Abtriebswellen.

Description

• Gegenstand der Erfindung ist ein Säulen-Spannmodul für eine wiederholgenaue und raumsparende Werkstückspannung von Teilen in der Art und mit der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 benannten Ausbildung.
• Werkstattübliches Wissen ist, mit den Begriffen Säulenspanner, Spanntürme und Spannmodule, Funktionskomponenten in Spannvorrichtungen und Spannsystemen zu bezeichnen und zu beschreiben, mit deren Hilfe es gelingt, Werkstückspannungen in bestimmten Abständen und in Höhenlagen über den Auflage- und Spannflächen von Grundplatten und Spannpaletten anzuordnen und als Spannstellen für wiederholgenaue Positionierungen und sichere Fixierungen von Werkstücken auszubilden.
• Spannsäulen finden darüber hinausgehend bei Spannvorrichtungen Anwendung, wobei ein Spannhaken oder eine Spannbrücke mit diesen bewegt und das entsprechende Werkstück in der Spannstellung als Endstellung der Säulenbewegung positioniert und fixiert ist.
• Beispielhaft für weitere erfinderische Lösungen werden nachstehend Ausbildungen als Stand der Technik benannt.
• • DE 24 34 026 A1 ,
• • DE 42 43 370 A1 und
• • DD 239 367 A1
beinhalten Säulenspannmodule, wobei Spanneisen und Spannhaken in bestimmbaren Abständen und Höhenlagen, konstant oder einstellbar gehalten, geführt und unterstützt sind. Die Werkstückspannung selbst ist eine vom Bediener zu realisierende Handspannung.
• Nachteilig an diesen Lösungen ist
• • die ausschließliche Auflage- und Stützfunktion für Handspannelemente für Spannflächen, und dass
• • keine Positionierung von Rundteilen und
• • keine Hydraulikspannung möglich
sind.
• Gegenstand in
• • DE 200 09 521 U1 ist eine Niederzug-Schnellspannvorrichtung, wobei ein rechtkantiges mit zwei speziellen Spannbohrungen ausgestattetes Werkstück mittels zweier, mit Hydraulik-Zylindern synchron bewegten, Spannsäulen niederziehend positioniert und gespannt ist. Die unmittelbaren Spannstellen werden durch spreizfähige federnde Kugeln, die in Nuten der Bohrungen und der Spannsäulen ragen, gebildet. Nachteilig an dieser Lösung ist
• • die ausschließliche Eignung für rechtkantige Teile,
• • dass runde Teile sowie leistenförmige Teile sind nicht positionier- und fixierbar sind sowie
• • eine kostenaufwendige und verschleißanfällige Spannstellen-Ausbildung und
• • die Notwendigkeit der Anwendung von zwei Spannsäulen.
• In
• • DE 10 2011 107 722 B3
wird eine hydraulische Spannvorrichtung für eine wiederholgenaue und raumsparende Werkstückspannung rad- oder flanschförmiger Rundteile beschrieben, die als groß dimensionierter Aufspannkörper mit einer Spannmittenwand ausgebildet ist.
• Gegenstand in
• • DE 10 2010 035 633 B3
ist ein Beispiel für die bekannte Positionierung und Spannung von Rundteilen und Wellen mittels Spannbacken, die mit winkelprismatischen Auflageflächen als Einlege- oder Aufnahmeprismen ausgebildet sind.
• Nachteilig ist an diesen Prismenausbildungen:
• • die punkt- oder linienförmige Werkstückpositionierung kann bei beginnender Fixierung der Rundteile zu Verformungen der Außenflächen, die mit Außenverzahnungen ausgestattet sind, führen.
• • die intelligenten Zustandsfeststellungen mit Sensoren können bei Mehrfach- und Doppelprismen-Anordnungen verfälscht sein.
• • die großräumige Dimensionierung und schwergewichtige Ausbildung von Aufspannkörpern mit Mitten- und Seitenwänden, um Groß-Werkstücke sowie alle Funktions- und Sicherheitskomponenten spannstellennah anzuordnen.
• Abgeleitet aus den benannten Nachteilen besteht die zu lösende Problemstellung darin, eine innovative Lösung einer Ausbildung von Säulen-Spannmodulen in der Ausbildung als zylindrische Spannsäule zu finden, die nachstehende Anwendungskriterien erfüllt:
• • die Eignung, eine kleinräumige und komplexe Spannvorrichtung zu sein, mit der runde, rechtkantige und leistenförmige Teile positionier- und spannbar sind, wobei auch
• • eine hydraulische Positionierung und Werkstückspannung sowie
• • eine intelligente Feststellung der Positions- und Spannzustände der Teile durchführbar sind.
• Diese Problemstellung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Das Säulen-Spannmodul ist eine zylindrische Spannsäule, die mit ihrem durchmessergleichen Säulenfuß auf einer Maschinenpalette oder auf einer Schwenkpalette angeordnet ist und mit diesen eine gemeinsame körperintegrierte Säulenpositionierung und Säulenbefestigung bildet. An der Spannsäule ist ein Spannraum angeordnet, der als eine obere Stirnseiten- oder als eine Mittenausnehmung, entlang oder parallel der Mittenachse der Spannsäule verlaufend, ausgebildet ist. In dieser Stirnseiten- oder Mittenausnehmung ist eine vollständige, hydraulisch betätigte und intelligent die Positions- und die Spannzustände feststellende Spannvorrichtung aufgenommen, wobei die art- und dimensionsgleichen Rundteile in einem offenen mit Sensoren ausgestatteten Genauigkeitslager aufgenommen und fixiert sind. Das Genauigkeitslager ist als eine Rachenlehren-Gutseite ausgebildet und mit zwei segmentartig einliegenden Lagerschalen ausgestattet. An der Stirnseite des Genauigkeitslagers sind mindestens zwei Teilanlageelemente, die mit airsensorischen Axialpositionskontrollen ausgestattet sind, zur Positionierung des Wellenteiles von Rundteilen vorgesehen.
• Ergänzende Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 benannt. Sie betreffen
• • die Benennung und die Ausbildung der Funktionselemente für die wiederholgenaue Positionierung und die Fixierung der Rundteile im Spannraum und
• • eine strukturierte Mehrfachanordnung von Säulen-Spannmodulen unter dem Aspekt einer gleichzeitigen Mehrteile-Bearbeitung und Mehrteilespannung der Teile.
• Die Erfindung ist vereinfacht als Ausführungsbeispiel in zwei Anwendungen in den Figuren dargestellt und im folgenden Teil der Patentbeschreibung näher erläutert.
• Es zeigen
• 1 eine räumliche Funktionsdarstellung mit positioniertem und gespannten Rundteil
• 2 eine Ansicht nach 1 im ungespannten Zustand
• 3 eine Teilansicht der Funktionselemente
• 4 eine Draufsicht nach 3
• 5 eine Mehrfachanordnung von Säulen-Spannmodulen in der Anwendung für leistenförmige Spannteile und
• 6 eine Mehrfachanordnung von Säulen-Spannmodulen in der Anwendung für Rundteile
• Das in 1 und in 2 dargestellte Säulen-Spannmodul 1 besteht im wesentlichen aus der zylindrischen Spannsäule 2 mit kreisrundem Säulenfuß 5, in die als eine obere Stirnseitenausnehmung ein Spannraum 3 ausgebildet ist, sodass die stehend mit vertikaler Mittenachse 4 angeordnete Spannsäule 2 eine seitlich und nach oben offene L-Form hat. In diesem Spannraum 3 ist als Werkstück eine als Rundteil 20 bezeichnetes Antriebswelle, welche aus einem Flanschteil 22 und aus einem Wellenteil 21 besteht, in einer vertikalen Mittenlage positioniert und gespannt. Beide Teile sind mit einer vorher gefertigten Außenverzahnung ausgestattet
• In dem Spannraum 3 ist eine vollständige hydraulisch betätigte und intelligent die Positions- und die Spannzustände feststellende Spannvorrichtung für eine bestimmte Art und Dimension dieser Rundteile 20 angeordnet.
• Die Spannvorrichtung, über nicht dargestellte Hydraulik- und Druckluftleitungen mit einem Bohr- und Fräs-Bearbeitungszentrum verbunden, besteht nach den Darstellungen in 2 bis 4 aus
• • einem, als Rachelehren-Gutseite ausgebildeten Genauigkeitslager 13 mit
• • zwei segmentartig einliegenden Lagerschalen 14,
• • airsensorischen Radialpositionskontrollen 17 in den Lagerschalen 14 des Genauigkeitslagers 13
• • zwei Teil-Anlageelemente 15 an der Stirnseite des Genauigkeitslagers 13 und
• • airsensorischen Axialpositionskontrollen 16 an diesen Stirnseiten für die Positionierung des Wellenteiles 21 sowie
• • ein Positionierprisma 18 und
• • eine als hydraulischer Hubzylinder ausgebildete Achsrichtungspositionierung 12 für die Positionierung des Flanschteiles 22 und für die Fixierung dieser Positionen sowie
• • ein hydraulisch betätigtes Schwenkspanneisen 10, welches mit zwei Kugeldruckstücken 11 das Wellenteil 21 an und in dem Genauigkeitslager 13 andrückt und damit fixiert.
• Die Mehrfachanordnung von Spannsäulen 2 ist in 5 beispielhaft für die Fertigung von zwei horizontal positionierten und fixierten leistenförmigen Spannteilen 23 auf einer Maschinenpalette 8, die mit parallel verlaufenden T-Nuten ausgestattet ist, dargestellt. Die Säulenbefestigung 6 an den Säulenfüßen 5 erfolgt mit Befestigungsschrauben, die in Trägerlaschen der Säulenfüße 5 aufgenommen sind und mit nicht dargestellten Nutensteinen in den T-Nuten der Maschinenpalette 8 befestigt sind.
• Die Mehrfachanordnung der Spannsäulen 2 ist nach 6 eine selbstständige Nebeneinander-Anordnung auf einer zweiseitig gelagerten Schwenkplatte 9. Die Positionierung und Fixierung der Rundteile 20 im Spannraum 3 der Säulen-Spannmodule 1 ist wie in 1 dargestellt, realisiert.
• Bezugszeichenliste

1

Säulen-Spannmodul

2

zylindrische Spannsäule

3

Spannraum

4

Mittenachse

5

Säulenfuß

6

Säulenbefestigung

7

Säulenpositionierung

8

Maschinenpalette

9

(zweiseitig gelagerte) Schwenkplatte

10

Schwenkspanneisen (hydraulisch betätigt)

11

Kugeldruckstücke an 10

12

Achsrichtungspositionierung

13

Genauigkeitslager

14

Lagerschalen von 13

15

Teil-Anlageelemente von 13

16

(airsensorische) Axialpositionskontrolle an 13

17

(airsensorische) Radialpositionskontrolle an 13

18

Positionierprisma

20

Rundteil(e)

21

Wellenteil an 20

22

Flanschteil an 20

23

leistenförmige(s) Spannteil(e)

Claims (3)

1. Säulen-Spannmodul (1) für eine wiederholgenaue und raumsparende Werkstückspannung von Rundteilen (20), die als Funktionsteile des Antriebstranges von Fahrzeuggetrieben, jeweils mit einem Wellenteil (21) und mit einem Flanschteil (22), in welche vorher Außenverzahnungen eingearbeitet wurden, ausgebildet sind oder aber auch von rechtkantigen und leistenförmigen Teilen (23), die während ihrer radialgerichteten Bearbeitung auf Bohr- und Fräs-Bearbeitungszentren wiederholgenau positioniert und fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Säulen-Spannmodul (1) eine zylindrische Spannsäule (2) aufweist, die oberhalb eines mit der Spannsäule (2) durchmessergleichen Säulenfußes (5), mit dem die Spannsäule (2) auf einer Maschinenpalette (8) und mit dieser eine gemeinsame körperintegrierte Säulenpositionierung (7) und Säulenbefestigung (6) bildend, angeordnet ist, wobei an der Spannsäule (2) das Genauigkeitslager (13) als eine Rachenlehren-Gutseite ausgebildet ist und mit zwei segmentartig einliegenden Lagerschalen (14) und mit airsensorischen Radialpositionskontrollen (17) in den Lagerschalen (14) ausgestattet ist und mindestens zwei Teilanlageelemente (15) an der Stirnseite des Genauigkeitslagers (13) mit airsensorischen Axialpositionskontrollen (16) ausgestattet sind, zur Positionierung des Wellenteiles (21) ein Spannraum (3), als eine obere Stirnseiten- oder als eine Mittenausnehmung entlang oder parallel der Mittenachse (4) der Spannsäule (2) verlaufend ausgebildet ist, in dem eine vollständige hydraulisch betätigte und intelligent die Positions- und die Spannzustände feststellende Spannvorrichtung für art- und dimensionsgleiche Rundteile (20), die in einem offenen mit Sensoren ausgestatteten Genauigkeitslager (13) aufgenommen sind, angeordnet ist.
2. Säulen-Spannmodul (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Funktionselemente für die wiederholgenaue Positionierung und Fixierung der Rundteile (20) im Spannraum (3) der Spannsäule (2) angeordnet sind: • eine als hydraulischer Hubzylinder ausgebildete, stirnseitige, in Richtung der Mittelachse (4) bewegliche Achsrichtungspositionierung (12) • ein Positionierprisma (18), das die Positionierung des Flanschteiles (22) realisiert und mit • einem hydraulisch betätigten Schwenkspanneisen (10) über dessen zwei Kugeldruckstücke (11), an dem Wellenteil (21) in Richtung des Genauigkeitslagers (13) andrückend, die eingestellten und kontrollierten Axial- und Radialpositionen des Rundteiles (20) fixiert sind.
3. Säulen-Spannmodul (1) nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine gleichzeitige Mehrteile-Bearbeitung und Mehrteile-Spannung von Rundteilen (20) oder leistenförmigen Spannteilen (23) durch eine strukturierte Mehrfachanordnung von Säulen-Spannmodulen (1) und der, nach unten gerichtet aus dem Säulenfuß (5) austretend angeordneten, Hydraulikleitungen auf und mit Maschinenpaletten (8) oder zweiseitig gelagerten Schwenkplatten (9) durchführbar ist.

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