-
Die Erfindung betrifft einen Werkstücktisch mit einem Gestell und mit mindestens einer, eine Vielzahl einzeln höhenverstellbarer pneumatischer Werkstückspannelemente aufweisenden Werkstückaufspannvorrichtung.
-
Aus der
DE 103 50 572 A1 ist ein Aufspanntisch mit pneumatische Werkstückspannelementen bekannt. Die Höhenverstellung erfolgt jeweils mittels eines Elektromotors und einer Spindel.
-
Die
DE 10 2016 217 003 A1 zeigt einen liegend ausgebildeten Werkstücktisch einer Portalmaschine. Im Werkstücktisch sind mittels jeweils eines Elektromotors und einer Spindel höhenverstellbare Werkstückspannelemente angeordnet.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, die Durchlaufzeit eines Loses von Werkstücken an einer Bearbeitungsstation zu erhöhen.
-
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu hat der Werkstücktisch mindestens eine zweite, eine Vielzahl pneumatischer Werkstückspannelemente aufweisende Werkstückaufspannvorrichtung. Alle Werkstückaufspannvorrichtungen sind relativ zum Gestell bewegbar.
-
Die Ausführung des Werkstücktisches mit mehreren Werkstückaufspannvorrichtungen ermöglicht das Einrichten von Werkstücken an einer Werkstückaufspannvorrichtung, während weitere Werkstücke auf einer weiteren Werkstückaufspannvorrichtung bearbeitet werden. Nach Abschluss der Bearbeitung werden die Werkstückaufspannvorrichtungen so relativ zum Gestell verstellt, dass die bearbeiteten Werkstücke entnommen werden können und die neu zu bearbeitenden Werkstücke in den Arbeitsraum gelangen. Damit beeinflusst die Nebenzeit zum Einrüsten der Werkstücke nicht in die Durchlaufzeit des Loses an der Bearbeitungsstation.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
- 1: Werkstücktisch;
- 2: Gestell;
- 3: Werkstückplattenträger mit Werkstückaufspannplatten;
- 4: Schnitt der Werkstückaufspannplatten;
- 5: Werkstückspannelement;
- 6: Werkstückspannelement in der eingefahrenen Endlage;
- 7: Detail des Hubanschlusses;
- 8: Detail des Rückhubanschlusses;
- 9: Detail des Sauganschlusses;
- 10: Werkstückspannelement in der ausgefahrenen Endlage;
- 11: Werkstückspannelement in der Betriebsstellung;
- 12: Werkstückaufspannplatte mit angehobenem Werkstück;
- 13: Bearbeitungszelle.
-
Die 1 - 12 zeigen einen Werkstücktisch (30) und einige seiner Einzelteile. Der Werkstücktisch (30) hat ein Gestell (31), in dem ein Werkstückplattenträger (32) mit Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) schwenkbar gelagert ist. In der Darstellung der 1 hat der Werkstücktisch (30) zwei Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34). Die Werkstückaufspannseiten (36, 37) dieser Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) zeigen in diesem Ausführungsbeispiel in entgegengesetzte Richtungen.
-
Die Schwenkachse (35), um die der Werkstückplattenträger (32) relativ zum Gestell (31) schwenkbar ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel horizontal orientiert. Für den Antrieb des Werkstückplattenträgers (32) ist am Gestell (31) ein Schwenkantrieb (51) angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist der Werkstückplattenträger (32) mit den Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) aus der in der 1 dargestellten Lage um einen Schwenkwinkel von 180 Grad um die Schwenkachse (35) und wieder zurück schwenkbar. Es ist aber auch denkbar, den Werkstückplattenträger (32) drehbar relativ zum Gestell (31) anzuordnen. In diesem Fall ist der Werkstückplattenträger (32) um 360 Grad oder mehr um die Drehachse drehbar. Die Schwenkachse (35) oder die Drehachse des Werkstücktisches (30) kann auch vertikal orientiert sein.
-
Der Werkstückplattenträger (32) kann mehr als zwei Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) tragen. In diesem Fall beträgt der Schwenk- oder Drehwinkel zwischen den einzelnen Positionen 360 Grad, dividiert durch die Anzahl der Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34). Auch in diesem Fall ist jede der Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) in eine andere Richtung orientiert.
-
Die 13 zeigt eine Bearbeitungszelle (10). Die Bearbeitungszelle (10) hat einen innenliegenden Arbeitsraum, der von einer Einhausung (11) umgeben. Diese Einhausung (11) hat eine obenliegende Luftzuführvorrichtung (21). In der Längsrichtung (5) der Bearbeitungszelle (10) ist ein Späneförderer (22) angeordnet, der im Arbeitsraum anfallende aus der Einhausung (11) heraus fördert. In dieser Darstellung stehen neben der Einhausung (11) Steuerschränke (23). In diesen Steuerschränken (23) befindet sich die Steuerung für die Werkstückbearbeitung. Die Bearbeitung erfolgt im Ausführungsbeispiel bei stillstehendem Werkstück (2; 3) mittels eines Bearbeitungsroboters.
-
In der Einhausung (11) ist auf einer Beschickungsseite (12) der Bearbeitungszelle (10) der Werkstücktisch (30) angeordnet. Der Werkstücktisch (30) ist in die Einhausung (11) integriert. Der Werkstücktisch (30) begrenzt den Arbeitsraum der Bearbeitungszelle (10). Die in dieser Darstellung in die Umgebung (1) orientierte Werkstückaufspannvorrichtung (33) steht in einer Beschickungs- und Entnahmeposition (38).
-
Im Materialfluss der Bearbeitungszelle (10) wird ein zu bearbeitendes Werkstück (2; 3) z.B. mittels eines Handhabungsgeräts oder von Hand auf die Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) aufgesetzt und dort mittels Unterdruck gehalten. Um das Werkstück (2, 3) zu bearbeiteten, wird das Werkstück (2, 3) mittels des Werkstückplattenträgers (32) um die Schwenkachse (35) in den Arbeitsraum geschwenkt. Gleichzeitig gelangt die andere Werkstückaufspannvorrichtung (34; 33) mit einem z.B. bearbeiteten Werkstück (3; 2) aus dem Arbeitsraum in die Beschickungs- und Entnahmeposition (38). In beiden Positionen dichtet der Werkstücktisch (30) die Bearbeitungszelle (10) gegen die Umgebung (1) ab. Das bearbeitete Werkstück (3; 2) kann nun mittels eines Handhabungswerkzeugs oder von Hand entnommen werden und der Weiterverarbeitung zugeführt werden.
-
In der 2 ist das Gestell (31) des Werkstücktisches (30) dargestellt. Es hat zwei voneinander beabstandete Vertikalträger (41), die mittels eines unteren Längsträgers (43) und eines oberen Längsträgers (44) miteinander verbunden sind. Die untenliegenden Füße (46) sind z.B. asymmetrisch zu den Vertikalträgern (41) angeordnet. Im Einsatz, vgl. 13, stehen die Füße (46) nach außen hin weiter über als nach innen.
-
In den Vertikalträgern (41) sind jeweils Lagerstellen (47) für die Schwenklagerung des Werkstückplattenträgers (32) ausgebildet. Beispielsweise ist jeweils ein Wälzlager (48) in der Bauform eines Drehkranzes eingesetzt. Dieser z.B. mehrreihige Drehkranz (48) hat beispielsweise radial orientierte Zylinderrollen und einen axial orientierte kugelförmige Wälzkörper. Eine der Lagerstellen kann als Festlagerstelle, die andere als Loslager ausgebildet sein. Auch eine Ausführung der Lagerstellen (47) mit Pendelrollenlagern, Schrägkugellager, etc. ist denkbar.
-
An den Vertikalträgern (41) und an den Längsträgern (43, 44) sind in den Darstellungen der 1 und 13 nach außen ragende Dichtplatten (57) angeordnet. Beim Einsatz des Werkstücktischs (30), vgl. 13, liegen diese Dichtplatten (57) beispielsweise an der Einhausung (11) der Bearbeitungszelle (10) an. Zusätzlich können zur Abdichtung zwischen dem Werkstücktisch (30) und der Einhausung (11) beispielsweise ein oder mehrere aufblasbare Schläuche eingesetzt werden. Diese sind z.B. sowohl an den Innenseiten (42) der Vertikalträger (41), als auch an den Innenseiten (45) der Längsträger (43, 44) angeordnet. Diese z.B. aufblasbaren Luftschläuche umgeben bei Lage einer Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) in einer Arbeitsraumposition diese Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34). Vor einem Schwenken des Werkstückplattenträgers (32) können die Luftschläuche durch Ablassen oder Umlagern der Füllluft entlastet werden. Auch andere Ausführungen einer Abdichtung des Arbeitsraums gegen die Umgebung (1) sind denkbar.
-
An dem in der Darstellung der 2 linken Vertikalträger (41) ist der Schwenkantrieb (51) angeordnet. Dieser hat einen elektrischen Antriebsmotor (52). Im Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmotor (52) ein Elektromotor in der Bauform eines Getriebemotors. Beispielsweise kann er als Stellmotor ausgebildet sein.
-
Der Schwenkantrieb (51) umfasst weiterhin eine Verriegelung. Mittels dieser Verriegelung ist der Werkstückplattenträger (32) relativ zum Gestell (31) in mindestens einer Winkellage verriegelbar, in der eine der Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) in einer z.B. vertikalen Arbeitsraumposition steht. Im Ausführungsbeispiel steht bei Lage einer der Werkstückaufspannvorrichtungen (33; 34) in der Arbeitsraumposition genau eine andere Werkstückaufspannvorrichtung (34; 33) in einer Beschickungs- und Entnahmeposition (38) außerhalb der Einhausung (11).
-
Die 3 zeigt den Werkstückplattenträger (32). Er umfasst an beiden Stirnseiten (39) je ein Trägerteil (54), die mittels zweier Tragplatten (55) verbunden sind. Jedes der beiden Trägerteile (54) trägt einen Schwenkzapfen (56), mit dem der Werkstückplattenträger (32) in den Darstellungen der 1 und 13 im Gestell (31) gelagert ist. Durch diesen Schwenkzapfen (56) hindurch erfolgt beispielsweise die Medienversorgung des Werkstückplattenträgers (32). Diese Medienversorgung umfasst elektrische Energie- Steuer- und Datenleitungen sowie pneumatische und/oder hydraulische Steuer-, Druck- und Saugleitungen.
-
Die beiden Tragplatten (55) sind im Ausführungsbeispiel parallel zueinander angeordnet. Jede der Tragplatten (55) bestimmt eine Werkstückaufspannseite (36, 37). Der Fläche der einzelnen Werkstückaufspannseite (36, 37) entspricht beispielsweise der maximalen Werkstückauflagefläche. Im Ausführungsbeispiel können Werkstücke mit einer Länge von bis zu 3600 Millimeter und einer Breite von bis zu 2100 Millimeter auf jede der Werkstückaufspannvorrichtungen (33; 34) aufgespannt werden. Die Dicke der einzelnen Tragplatte (55) beträgt beispielsweise 4 % ihrer Länge.
-
Bei einer Ausführung des Werkstücktischs (30) mit drei Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) hat dieser drei Tragplatten (55). Diese Tragplatten (55) sind in einer Stirnansicht des Werkstücktischs (30) in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet. Bei einer Ansicht in Längsrichtung (5) der Schwenkachse (35) oder der Drehachse steht die einzelne Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) in der Beschickungs- und Entnahmeposition (38) im Ausführungsbeispiel vertikal. Die Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) kann aber auch mit einer vertikalen Ebene, die die Schwenkachse (35) oder die Drehachse enthält, einen Winkel bis einschließlich 30 Grad einschließen, wobei die Schnittlinie oberhalb der Schwenkachse (35) oder der Drehachse liegt. Beispielsweise hat hierbei jede Tragplatte (55) die gleiche maximale Werkstückauflagefläche. Auch eine Ausführung des Werkstücktischs (30) mit mehr als drei Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) ist denkbar.
-
Jede Tragplatte (55) trägt eine Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34). Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Werkstückaufspannvorrichtungen identisch ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, an den einzelnen Tragplatten (55) unterschiedlich ausgebildete Werkstückaufspannvorrichtungen (33; 34) einzusetzen.
-
Die einzelne Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) hat eine Vielzahl von Werkstückspannelementen (70; 71). Im Ausführungsbeispiel sind diese in Reihen und Spalten an der Tragplatte (55) angeordnet. In einem in der Darstellung der 3 unten links angeordneten Bereich ist die Anordnung der Werkzeugspannelemente (70; 71) verdichtet. Bei dieser matrixartigen Anordnung entspricht innerhalb des jeweiligen Verdichtungsbereichs der Abstand der in einer Reihe nebeneinander angeordneten Werkstückspannelemente (70; 71) beispielsweise dem Abstand der in einer Spalte übereinander angeordneten Werkstückspannelemente (70; 71). Diese Abstände können auch unterschiedlich ausgebildet sein.
-
Die Anordnung der Werkstückspannelemente (70; 71) kann auch auf z.B. konzentrischen Kreisen, auf Spiralen, entlang eines diagonalen Musters, etc. ausgebildet sein. Auch die Ausbildung mehrerer Bereiche unterschiedlicher Verdichtung ist denkbar.
-
Die einzelnen Werkstückspannelemente (70; 71) sind beispielsweise identisch zueinander aufgebaut. In der Werkstückaufspannvorrichtung (33, 34) ist jedes dieser Werkstückspannelemente (70; 71) einzeln pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch ansteuerbar. Die Signale eines Meß- und/oder Prüfsystems jedes einzelnen Werkstückspannelements (70; 71) können individuell erfasst werden.
-
Die 4 zeigt eine Schnittdarstellung des Werkstückplattenträgers (32) mit den Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34). In dieser Darstellung ist beispielsweise links eine momentane Beschickungsseite (61) und rechts eine momentane Arbeitsraumseite (62). Die einzelnen Werkstückspannelemente (70; 71) durchdringen jeweils eine Tragplatte (55) und sind an dieser befestigt. Jedes Werkstückspannelement (70; 71) hat einen Zylinder (81) und ein relativ zum Zylinder (81) elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch verstellbares Teleskoprohr (101). Am freien Ende des Teleskoprohrs (101) ist ein Saugteller (111) angeordnet. Das Teleskoprohr (101) ist normal zur Tragplatte (55) ausgerichtet. Der Hub des Werkstückspannelements (70; 71) beträgt beispielsweise 100 Millimeter. Der Durchmesser des Zylinders (81) beträgt z.B. 70 % des Hubs.
-
Die Beschickungsseite (61) und die Arbeitsraumseite (62) tragen in der Darstellung der 4 jeweils ein Werkstück (2; 3). Dieses liegt jeweils auf zwei Werkstückspannelementen (70) auf. Diese beiden Werkstückspannelemente (70) stehen in einer Betriebsstellung (74), in der der das Teleskoprohr (101) vollständig ausgefahren ist. Die übrigen Werkstückspannelemente (71) sind in einer eingefahrenen Endlage (72) dargestellt. Die Verstellung der Werkstückspannelemente (70; 71) zwischen der eingefahrenen Endlage (72) und einer ausgefahrenen Endlage (73) kann auch in Stufen erfolgen. Es ist auch denkbar, z.B. stufenlos jede Zwischenposition zwischen der eingefahrenen Endlage (72) und der ausgefahrenen Endlage (73) einzustellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verstellung der Werkstückspannelemente (70; 71) beispielsweise pneumatisch.
-
In der 5 ist ein Werkstückspannelement (70; 71) in der ausgefahrenen Endlage (73) ohne aufliegendes Werkstück (2; 3) dargestellt. Das Werkstückspannelement (70; 71) hat eine Zylinder-Kolben-Einheit (82), deren Zylinder (81) in diesem Ausführungsbeispiel als Zugstangenzylinder ausgebildet ist. Der Zylinder (81) hat einen plattenförmig ausgebildeten Zylinderboden (83) und einen plattenförmig ausgebildeten Zylinderkopfdeckel (84). Der Zylinderboden (83) und der Zylinderkopfdeckel (84) liegen beispielsweise parallel zueinander. Sie stützen gemeinsam ein Zylindermantelrohr (85) ab. Das Zylindermantelrohr (85) hat einen über seine Länge konstanten Innendurchmesser und eine konstante Wandstärke. Mehrere außenliegende Zugstangen (86) durchdringen den Zylinderboden (83) und den Zylinderkopfdeckel (84). Außerdem durchdringen diese Zugstangen (86) einen auf dem Zylinderkopfdeckel (84) liegenden Verteildeckel (91). Aus diesem Verteildeckel (91) ragt in der Darstellung der 5 das Teleskoprohr (101) mit dem darauf angeordneten Saugteller (111) heraus. Am Zylinderboden (83) ist eine Bodenverteilplatte (94) z.B. angeschraubt. Aus der Bodenverteilplatte (94) ragt ein Schutzrohr (96) mit einer untenliegenden Schutzkappe (97) heraus.
-
Das einzelne Werkstückspannelement (70; 71) hat im Ausführungsbeispiel drei Pneumatikanschlüsse (141, 151, 161). Diese Pneumatikanschlüsse (141, 151, 161) sind ein Hubanschluss (141), ein Rückhubanschluss (151) und ein Sauganschluss (161). Der Rückhubanschluss (151) ist in der Darstellung der 5 an der Unterseite des Zylinderkopfdeckels (84) angeordnet. Der Hubanschluss (141) und der Sauganschluss (161) sind in dieser Darstellung einander gegenüberliegend an der Unterseite der Bodenverteilplatte (94) angeordnet. Weiterhin ist in der Bodenverteilplatte (94) ein Schaltventil (144) zum Freigeben und Sperren des Hubanschlusses (141) angeordnet. Das Schaltventil (144), z.B. ein 3/2-Wegeventil, ist im Ausführungsbeispiel elektromagnetisch betätigt. Auch der Einsatz eines Drosselventils ist denkbar. Die 6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Werkstückspannelements (71; 70) in der eingefahrenen Endlage (72). Das Teleskoprohr (101) ist eingefahren, sodass der Saugteller (111) nur um einen geringen Betrag, z.B. 9 % der Gesamthöhe des eingefahrenen Werkstückspannelements (71; 70), über den Zylinderkopfdeckel (84) übersteht. Das Teleskoprohr (101) ist im Verteildeckel (91) und im Zylindermantelrohr (85) abgedichtet geführt. Das untere Ende des Teleskoprohrs (101) ist als Hubkolben (102) ausgebildet. Dieser Hubkolben (102) grenzt innerhalb des Zylinders (81) einen Verdrängungsraum (152) gegen einen Druckraum (142) ab. Der Verdrängungsraum (152) liegt hierbei zwischen dem Hubkolben (102) und dem Verteildeckel (91). Der Druckraum (142) liegt zwischen einem im Zylinderboden (83) sitzenden Bodenring (99) und dem Hubkolben (102).
-
Der Hubkolben (102) ist an seiner dem Verteildeckel (91) zugewandten Seite kegelstumpfförmig ausgebildet. Die gedachte Kegelspitze liegt auf einer Mittellinie des Werkstückspannelements (70; 71) in Richtung des Saugtellers (111) versetzt zum Hubkolben (102). Im Verteildeckel (91) ist eine zum Hubkolben (102) komplementäre kegelstumpfförmige Ausnehmung (92) ausgebildet.
-
Die 7 zeigt ein Detail des Hubanschlusses (141) und seiner Verbindung zum Druckraum (142). Der Druckraum ist in dieser Darstellung mit seinem maximalen Volumen dargestellt. Der T-förmig ausgebildete Hubanschluss (141) ist in die Bodenverteilplatte (94) eingeschraubt. In der Bodenverteilplatte (94) verläuft ein erster Zuführkanal (143) zu einem Ventilschieber (145) des Schaltventils (144). Vom Ventilschieber (145) aus verläuft ein zweiter Zuführkanal (146) durch den Bodenring (99) hindurch zum Druckraum (142). Ein Drosselkanal (147) verbindet eine zweite Ventilstellung mit der Umgebung (1).
-
In der 8 ist die Verbindung des Rückhubanschlusses (151) zum Verdrängungsraum (152) dargestellt. Auch in dieser Darstellung steht das Werkstückspannelement (70; 71) in der ausgefahrenen Endlage (73). Der Rückhubanschluss (151) ist in den Zylinderkopfdeckel (84) eingeschraubt. Ein Rückhubkanal (153) ist in den Verteildeckel (91) geführt. Dort mündet der Rückhubkanal (153) unterhalb der Zylinderabdichtung (103) an der Durchführungsausnehmung (93) des Verteildeckels (91) im Verdrängungsraum (152).
-
Im Teleskoprohr (101) sitzt ein Innenrohr (105). Das Innenrohr (105) ist beispielsweise mittels einer Keilpressverbindung (106) fest mit dem Teleskoprohr (101) verbunden, sodass bei einer Hubbewegung des Teleskoprohrs (101) das Innenrohr (105) mitgenommen wird. Das Innenrohr (105) hat eine zylindrische Innenwandung und ist an seinen beiden Stirnseiten offen. Der Innendurchmesser des Innenrohrs (105) beträgt beispielsweise ein Viertel des Außendurchmessers des Zylindermantelrohrs (85). Die Länge des Innenrohrs (105) beträgt im Ausführungsbeispiel das 2,3-fache des Hubs des Werkstückspannelements (70; 71).
-
In der in der 6 dargestellten eingefahrenen Endlage (72) ragt das Innenrohr (105) in das Schutzrohr (96). Zwischen dem Schutzrohr (96) und dem Innenrohr (105) besteht entlang der gesamten Länge des Schutzrohrs (96) ein Ringspalt (107). Die Schutzkappe (97) trägt einen Wellendichring (98), in den das Innenrohr (105) beim Absenken eintaucht.
-
In das freie Ende des Teleskoprohrs (101) ist der Saugteller (111) eingeschraubt. Ein Dichtring (114) dichtet die Unterseite des Saugtellers (111) gegen das Teleskoprohr (101) ab. Der Saugteller (111) hat beispielsweise drei, den Saugteller (111) in seiner Längsrichtung durchdringende Saugkanäle (112). Der Durchmesser der Werkstückauflagefläche (113) des Saugtellers (111) beträgt beispielsweise 95 % des Durchmessers des Zylinders (81).
-
Im Saugteller (111) ist eine Klemm- und Führungshülse (115) z.B. eingeschraubt. Die Klemm- und Führungshülse (115) sichert die Position des Saugtellers (111) relativ zum Teleskoprohr (101). Beispielsweise zum Anpassen der einzelnen Saugteller (111) an eine gemeinsame Arbeitsebene wird die Klemm- und Führungshülse (115) gelöst und nach dem Anpassen wieder fixiert.
-
In der Klemm- und Führungshülse (115) sitzt ein Aushubstößel (131). Der Aushubstößel (131) hat eine Tragscheibe (132) und ein zentral an der Tragscheibe (132) angeformtes Stoßrohr (133). Die z.B. planparallele Tragscheibe (132) hat drei in der Längsrichtung des Aushubstößels (131) orientierte Durchbrüche (134). Ein zentraler Kanal (135) durchdringt die Tragscheibe (132) und das Stoßrohr (133). Das Stoßrohr (133) hat entlang seiner Länge eine konstante kreisförmige Innenquerschnittsfläche. Die Mantelfläche (136) des Stoßrohrs (133) ist koaxial zur Innenquerschnittsfläche ausgebildet.
-
In der dem Aushubstößel (131) zugewandten Stirnseite des Teleskoprohrs (101) sind vier Federaufnahmen (104) eingeprägt. In jeder dieser Federaufnahmen (104) sitzt jeweils ein Federenergiespeicher (137). Im Ausführungsbeispiel ist der einzelne Federenergiespeicher (137) eine Druckfeder (137). Diese Druckfedern (137) belasten den relativ zum Teleskoprohr (101) verschiebbaren Aushubstößel (131) in Richtung des Saugtellers (111). Bei entlasteten Federenergiespeichern (137), vgl. die 6 und 10, liegt die Tragscheibe (132) am Saugteller (111) an. Das freie Ende des Stoßrohres (133) steht beispielsweise um 1,5 Millimeter über die Werkstückauflagefläche (113) des Saugtellers (111) hinaus. Bei belasteten Federenergiespeichern (137), vgl. die 11, hat die Tragscheibe (132) nur einen geringen Abstand zum Teleskoprohr (101) oder liegt an diesem an. Das Stoßrohr (133) liegt in der Darstellung der 11 z.B. geringfügig unterhalb der Werkstückauflagefläche (113) des Saugtellers (111).
-
Die 9 zeigt den Sauganschluss (161) und den ersten Abschnitt des Saugkanals (162). Auch in dieser Darstellung ist der Teleskopkolben (101) auf seinen maximalen Hub ausgefahren. Der Sauganschluss (161) ist in die Bodenverteilplatte (94) eingeschraubt. Der Saugkanal (162) führt abgewinkelt an die Innenwandung (95) der Bodenverteilplatte (94). Hier mündet er in den zentralen Innenraum (164) des Werkstückspannelements (70; 71). In dieser Darstellung liegt der Mündungsquerschnitt (163) des Saugkanals (162) zwischen dem Innenrohr (105) und dem Schutzrohr (96). Das Innenrohr (105) ist gegen den Bodenring (99) und die Bodenverteilplatte (94) abgedichtet. In der Darstellung der 6 verdeckt das Innenrohr (105) den Mündungsquerschnitt (163).
-
Die 10 zeigt das Werkstückspannelement (70; 71) mit ausgefahrenem Teleskoprohr (101). Das Werkstückspannelement (70; 71) ist in seiner ausgefahrenen Endlage (73) dargestellt. Der Druckraum (142) hat sein maximales Volumen. Das Teleskoprohr (101) liegt mit seinem Hubkolben (102) in der kegelförmigen Ausnehmung (92) des Verteildeckels (91) an. Das Innenrohr (105) steht in der im Zusammenhang mit der Darstellung der 9 beschriebenen Position, sodass der Sauganschluss (161) mit dem Innenraum (164), dem Innenrohr (105) und dem Kanal (135) des Stoßrohres (133) pneumatisch verbunden ist. Der Aushubstößel (131) ist ausgefahren, wie im Zusammenhang mit der 6 beschrieben. Beispielsweise sperrt die Tragscheibe (132) des Aushubstößels (131) die Saugkanäle (112) des Saugtellers (111) ab.
-
In der 11 ist eine Betriebsstellung (74) des Werkstückspannelements (70; 71) dargestellt. Das Teleskoprohr (101) ist ausgefahren, wie im Zusammenhang mit der 10 beschrieben. Der Aushubstößel (131) ist relativ zum Saugteller (111) eingefahren. Die Druckfedern (137) sind komprimiert.
-
Im Ruhezustand der Bearbeitungszelle (10) und/oder des Werkstücktischs (30) stehen sämtliche Werkstückspannelemente (70; 71) in der jeweiligen eingefahrenen Endlage (72). Die Hubanschlüsse (141), die Rückhubanschlüsse (151) und die Sauganschlüsse (161) sind z.B. drucklos geschaltet. Gegebenenfalls können die Hubanschlüsse (141) und/oder die Rückhubanschlüsse (151) in einer Sperrstellung stehen, sodass der jeweilige Druckraum (142) und/oder der Verdrängungsraum (152) vollständig von der Umgebung (1) und von der Druckluftversorgung getrennt sind.
-
Für das Aufspannen eines Werkstücks (2; 3) auf die Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) werden die Hubanschlüsse (141) einzelner Werkstückspannelemente (70; 71) z.B. mit der Druckluftversorgung verbunden. Die Rückhubabschlüsse (151) aller Werkstückspannelemente (70; 71) werden mit einem z.B. konstanten Druck von beispielsweise 3 bar beaufschlagt. Bei hydraulisch angesteuerten Werkstückspannelementen (70; 71) können diese in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf eingebunden sein, sodass der Hubkolben (102) beidseitig druckbeaufschlagt ist.
-
Es ist auch denkbar, die Hubanschlüsse (141) und die Rückhubanschlüsse (151) an dieselbe Druckquelle anzuschließen. Mittels des dem Druckraum (142) vorgeschalteten Schaltventils (144) ist der Druckraum (142) gleichzeitig mit dem Verdrängungsraum (152) druckbeaufschlagbar. Hierbei werden der Druckraum (142) und der Verdrängungsraum (152) mit dem gleichen Druck, beispielsweise dem genannten Druckwert, beaufschlagt. Die dem Druckraum (142) zugewandte Fläche des Ringkolbens (102) ist größer ist als die dem Verdrängungsraum (152) zugewandte Fläche des Ringkolbens (102). Beim Schalten des Schaltventils (144) in die Durchflussstellung wird der Hubstößel (101) ausgefahren. Wird das Schaltventil (144) in die Entlastungsstellung geschaltet, wird die Luft aus dem Druckraum (142) durch den Drosselkanal (147) hindurch in die Umgebung (1) verdrängt.
-
Beim Aufbau einer derartigen Anordnung können der Hubanschluss (141) und der Rückhubanschluss (151) direkt miteinander verbunden sein. Diese Verbindungsleitung kann an die Druckquelle angeschlossen sein. Das Schaltventil (144) ist dem Hubanschluss (141) nachgeschaltet.
-
Der Verdrängungsraum (152) kann auch mit einem vom Druckluftnetz getrennten Druckluftspeicher verbunden sein oder einen Druckluftspeicher bilden. Auch der Einsatz eines Federenergiespeichers, z.B. in der Bauform einer Gasfeder, einer als Druckfeder ausgebildeten Schraubenfeder, etc. ist denkbar.
-
Die Auswahl der z.B. mittels einer Steuerung freigegebenen Werkstückspannelemente (70; 71) ist abhängig von der Geometrie des Werkstücks (2; 3) und von den in der Bearbeitungszelle (10) vorgesehenen Bearbeitungsschritten. Ist beispielsweise die Erzeugung eines Durchbruchs im Werkstück (2; 3) vorgesehen, werden die - nach der Aufspannung des Werkstücks (2; 3) - in diesem Bereich liegenden Werkstückspannelemente (70; 71) nicht freigegeben. Die nicht freigegebenen Werkstückspannelemente (70; 71) verbleiben in ihrer in der 6 dargestellten eingefahrenen Endlage (72). Ist die Bearbeitung einer oder mehrerer Kanten (4) vorgesehen, werden nur Werkstückspannelemente (70; 71) freigegeben, bei denen ein Mindestabstand zur bearbeiteten Kante (4) des Werkstücks (2; 3) gewährleistet ist. Dieser Mindestabstand beträgt beispielsweise fünf Millimeter.
-
In den freigegebenen Werkstückspannelementen (70; 71) wird der Druckraum (142) z.B. mit Druckmedium, z.B. Druckluft, beaufschlagt. Dies erfolgt z.B. durch Umschalten des z.B. elektromagnetisch betätigten, bistabilen Schaltventils (144) dieses Werkstückspannelements (70; 71). Das Teleskoprohr (101) verfährt gegen den Druck des Verdrängungsraums (152) relativ zum Zylinder (81) in die ausgefahrene Endlage (73), vgl. 10. Hierbei wird das Teleskoprohr (101) mit dem Saugteller (111) und dem Innenrohr (105) mitgenommen. Das Teleskoprohr (101) wird mittels der kegelstupfförmigen Ausnehmung (92) zentriert. Hiermit wird z.B. die Quersteifigkeit des Werkstückspannelements (70; 71) erhöht. In der ausgefahrenen Endlage (73) werden die Werkstückspannelemente (70; 71) beispielsweise durch Aufrechterhalten des Drucks oder durch Sperren des jeweiligen Schaltventils (144) gehalten. Beispielsweise ist der Hubkolben (102) damit fest eingespannt. In den nicht freigegebenen Werkstückspannelementen (71; 70) bleibt die Druckbeaufschlagung des Verdrängungsraum (152) bestehen.
-
Nach dem Ausfahren der freigegebenen Werkstückspannelemente (70; 71) werden zumindest diese mit Unterdruck beaufschlagt. Hierbei wird die Luft aus dem jeweiligen Sauganschluss (161) gesaugt. In diesen Werkstückspannelementen (70; 71) wird die Luft vom Aushubstößel (131) durch das Innenrohr (105) hindurch abgesaugt. Beispielsweise werden hierbei die Aushubstößel (131) unter Belastung der Federenergiespeicher (137) in Richtung der Teleskoprohre (101) angesaugt. Falls ggf. ein eingefahrenes Werkstückspannelement (71; 70) mit Unterdruck beaufschlagt wird, blockiert das Innenrohr (105) zusammen mit dem Wellendichtring (98) das Absaugen dieses Werkstückspannelements (71; 70).
-
Das Werkstück (2; 3) wird manuell oder mittels einer Handhabungsvorrichtung in der vorgegebenen Lage zunächst auf die Werkstückauflageflächen (113) der Saugteller (111) aufgelegt. Hierbei wird das Werkstück zum Zentrieren an z.B. ausfahrbare Anlagestifte angelegt. Das Werkstück (2; 3) wird gegen die Saugteller (111) gezogen und mittels der Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) am Werkstücktisch (30) fixiert. Die Luft wird weiterhin durch die Saugkanäle (112) der Saugteller (111), den jeweiligen Aushubstößel (131) und das jeweilige Innenrohr (105) abgesaugt. Gegebenenfalls kann der Saugdruck einstellbar sein. So kann er beispielsweise während des Ausrichtens des Werkstücks reduziert sein. Damit ist z.B. während des Positionieren des Werkstücks (2; 3) eine Korrektur der Werkstücklage erleichtert.
-
Während des Schwenkens des Werkstücktisches (30) und während der Bearbeitung des Werkstücks (2; 3) oder der Werkstücke (2, 3) verbleibt die Medienansteuerung der Werkstückspannelemente (70; 71) unverändert. Das Werkstück (2; 3) ist damit während der Bearbeitung sicher in seiner Position gehalten.
-
Während der Hauptzeit der Bearbeitungszelle (10), in der das zuletzt aufgespannte Werkstück (2; 3) oder die zuletzt aufgespannte Gruppe von Werkstücken (2; 3) z.B. spanend bearbeitet wird, wird auf der Beschickungsseite (12) der Einhausung das nächste Werkstück (3; 2) oder die nächste Gruppe von Werkstücken (3; 2) vorbereitet. Die Aufspannung auf die in der Beschickungs- und Entnahmeposition (38) stehende Werkstückaufspannvorrichtung (34; 33) erfolgt, wie oben beschrieben. Die Bearbeitung des Werkstücks (2; 3) erfolgt beispielsweise mittels eines innerhalb der Einhausung (11) angeordneten Industrieroboters, der eine Bearbeitungseinheit mit einer Vielzahl angetriebener Werkzeug trägt.
-
Nach dem Abschluss der Bearbeitung wird der Werkstücktisch (30) derart geschwenkt, dass das bearbeitete Werkstück (2; 3) in der Beschickungs- und Entnahmeposition (38) steht. Gleichzeitig wird die bisherige momentane Beschickungsseite (61) in den Arbeitsraum geschwenkt. Im Arbeitsraum ist kein Einrichten des Werkstücks (2; 3) oder der Werkstücke (2; 3) erforderlich. Beispielsweise ist die Nebenzeit der Bearbeitung eines Loses von Werkstücken (2; 3) auf das Schwenken des Werkstücktischs (30) beschränkt.
-
Das bearbeitete Werkstück (2; 3) wird mittels der Handhabungsvorrichtung oder von Hand gegriffen. Der Differenzdruck des Saugdrucks zum Umgebungsdruck wird vermindert oder die Absaugung wird abgeschaltet. Die Federenergiespeicher (137) entspannen sich und drücken die Tragscheibe (132) in Richtung des Saugtellers (111). Das Werkstück (2; 3) wird mittels der Aushubstößel (131) von den Saugtellern (111) abgehoben, vgl. 12. Das bearbeitete Werkstück (2; 3) kann nun annähernd widerstandsfrei von den Werkstückspannelementen (70; 71) abgenommen werden. Anschließend kann ein neues Werkstück (3; 2) zur Bearbeitung auf den Werkstücktisch (30) aufgespannt werden.
-
Hat das neu aufgespannte Werkstück andere geometrische Abmessungen, können andere oder weitere Werkstückspannelemente (70; 71) zum Fixieren des Werkstücks (2; 3) eingesetzt werden. Das Freigeben weiterer Werkstückspannelemente (70; 71) erfolgt, wie oben beschrieben.
-
Sind für die Bearbeitung weiterer Werkstücke (3; 2) einzelne Werkstückspannelemente (70; 71) nicht mehr erforderlich, werden diese in die eingefahrene Endlage (72) verfahren. Hierzu wird beispielsweise das Schaltventil (144) so geschaltet, dass der Druckraum (142) über den Drosselkanal (147) mit der Umgebung (1) verbunden ist. Der im Verdrängungsraum (152) anstehende Druck verschiebt das Teleskoprohr (101) in die eingefahrene Stellung.
-
Der Werkstücktisch (30) hat in den beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Gestell (31), das zwei oder mehr Werkstückaufspannvorrichtungen (33; 34) trägt und/oder lagert. Die Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) können hierbei auch z.B. in einer gemeinsamen Ebene oder in mehreren, zueinander versetzten Ebenen liegen. Die Ebenen können z.B. horizontal oder schräg angeordnet sein. Beispielsweise sind die Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) dann relativ zueinander verfahrbar.
-
Die Verfahrrichtung kann hierbei linear oder entlang einer Kurvenbahn orientiert sein. Die Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) können einzeln, gruppenweise oder gemeinsam relativ zum Gestell (31) verstellbar sein. Jede der Werkstückaufspannvorrichtungen (33; 34) hat hierbei mindestens eine Beschickungs- und Entnahmeposition (38) und mindestens eine Arbeitsraumposition. In der jeweiligen Arbeitsraumposition ist jedes auf die Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) aufgespannte Werkstück (2, 3) mittels der Bearbeitungseinheit des Industrieroboters bearbeitbar.
-
Auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsbeispiele sind denkbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Umgebung
- 2
- Werkstück
- 3
- Werkstück
- 4
- Kanten von (2; 3)
- 5
- Längsrichtung
- 10
- Bearbeitungszelle
- 11
- Einhausung
- 12
- Beschickungsseite
- 21
- Luftzuführvorrichtung
- 22
- Späneförderer
- 23
- Steuerschränke
- 30
- Werkstücktisch
- 31
- Gestell
- 32
- Werkstückplattenträger
- 33
- Werkstückaufspannvorrichtung
- 34
- Werkstückaufspannvorrichtung
- 35
- Schwenkachse
- 36
- Werkstückaufspannseite
- 37
- Werkstückaufspannseite
- 38
- Beschickungs- und Entnahmeposition
- 39
- Stirnseiten von (32)
- 41
- Vertikalträger
- 42
- Innenseiten von (41)
- 43
- unterer Längsträger
- 44
- oberer Längsträger
- 45
- Innenseiten von (43, 44)
- 46
- Füße
- 47
- Lagerstellen
- 48
- Wälzlager, Drehkranz
- 51
- Schwenkantrieb
- 52
- Antriebsmotor von (51)
- 54
- Trägerteil
- 55
- Tragplatten
- 56
- Schwenkzapfen
- 57
- Dichtplatten
- 61
- momentane Beschickungsseite
- 62
- momentane Arbeitsraumseite
- 70
- Werkstückspannelemente
- 71
- Werkstückspannelemente
- 72
- eingefahrene Endlage
- 73
- ausgefahrene Endlage
- 74
- Betriebsstellung
- 81
- Zylinder
- 82
- Zylinder-Kolben-Einheit
- 83
- Zylinderboden
- 84
- Zylinderkopfdeckel
- 85
- Zylindermantelrohr
- 86
- Zugstangen
- 91
- Verteildeckel
- 92
- Ausnehmung, kegelstumpfförmig in (91)
- 93
- Durchführausnehmung von (91)
- 94
- Bodenverteilplatte
- 95
- Innenwandung von (94)
- 96
- Schutzrohr
- 97
- Schutzkappe
- 98
- Wellendichtring in (97)
- 99
- Bodenring
- 101
- Teleskoprohr, Hubstößel
- 102
- Hubkolben
- 103
- Zylinderabdichtung
- 104
- Federaufnahmen in (101)
- 105
- Innenrohr
- 106
- Keilpressverbindung
- 107
- Ringspalt
- 111
- Saugteller
- 112
- Saugkanäle in (111)
- 113
- Werkstückauflagefläche von (111)
- 114
- Dichtring
- 115
- Klemm- und Führungshülse
- 131
- Aushubstößel
- 132
- Tragscheibe
- 133
- Stoßrohr
- 134
- Durchbrüche
- 135
- Kanal
- 136
- Mantelfläche
- 137
- Federenergiespeicher, Druckfeder
- 141
- Pneumatikanschluss, Hubanschluss
- 142
- Druckraum
- 143
- erster Zuführkanal
- 144
- Schaltventil
- 145
- Ventilschieber
- 146
- zweiter Zuführkanal
- 147
- Drosselkanal
- 151
- Pneumatikanschluss, Rückhubanschluss
- 152
- Verdrängungsraum
- 153
- Rückhubkanal
- 161
- Pneumatikanschluss, Sauganschluss
- 162
- Saugkanal
- 163
- Mündungsquerschnitt von (162)
- 164
- Innenraum von (70, 71)
-
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
-
- DE 10350572 A1 [0002]
- DE 102016217003 A1 [0003]
