DE19840942C1 - Mehrfach-Spannvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Mehrfach-Spannvorrichtung für mehrseitig zu bearbeitende Werkzeuge weist einen länglichen, im Querschnitt polygonalen Werkstückträger (1) auf, der wenigstens zwei parallel zu seiner Längsmittelachse verlaufende Aufspannflächen (2) trägt und an wenigstens einer Seite in ortsfesten Lagermitteln um seine Längsachse 360 DEG drehbar gelagert ist. Auf jeder seiner Aufspannflächen (2) sind wenigstens zwei Drehtische (11) in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Alle Drehtische sind durch Getriebemittel miteinander und mit einer gemeinsamen Antriebsquelle formschlüssig gekuppelt, derart, dass alle Drehtische in Abhängigkeit von einer Drehbewegung des Werkstückträgers (1) um seine Längsmittelachse (3), um ihre jeweilige Drehachse über einen vorbestimmten, von der Verdrehung des Werkstückträgers abhängigen Winkelwert verdreht werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrfach-Spannvorrichtung für mehrseitig zu bearbeitende Werkstücke, mit einem läng­ lichen, im Querschnitt polygonalen Werkstückträger, der wenigstens zwei parallel zu seiner Längsmittelachse ver­ laufende Aufspannflächen trägt und an wenigstens einer Seite in ortsfesten Lagermitteln um seine Längsmittelachse drehbar gelagert ist.

Bei der spanenden Bearbeitung von gleichen Werk­ stücken in kleinen, mittleren oder großen Serien in CNC- Bearbeitungszentren oder in mehrspindligen Sondermaschinen steht die Frage der Steigerung der Effektivität in zuneh­ menden Maße im Vordergrund. Das bedeutet, dass Anstrengun­ gen unternommen werden, die Ausnutzung dieser CNC-Bearbei­ tungszentren und Sondermaschinen optimal zu steigern, um damit die Kosten pro Werkstück abzusenken. Gleichzeitig wird versucht, zur Einsparung von Kosten bei der Gerä­ teentwicklung im steigenden Umfang Komponenten zu ver­ wenden, die aus möglichst einbaufertigen, spritzgegossenen oder gepressten Werkstücken bestehen, die eine möglichst geringe spanende Nachbearbeitung erforderlich machen. Das bedeutet, dass an solchen Werkstücken häufig nurmehr ein­ zelne Passungen bearbeitet werden müssen, mit der Folge, dass die eigentlichen Bearbeitungszeiten für die Werk­ stücke relativ kurz werden. Damit werden aber die Neben­ zeiten bei der Bearbeitung, d. h. die Zeiten für das Zufüh­ ren, Aufspannen, gegebenenfalls Umspannen, Abführen, etc. der Werkstücke zu einem immer wichtigeren Kostenfaktor.

Gerade CNC-Bearbeitungszentren und Sondermaschinen zeichnen sich heute durch einen hohen Entwicklungsstand aus, der es erlaubt, höchste Qualitätsansprüche zu erfül­ len. Um die von der Maschinenseite mögliche Präzision bei dem Bearbeitungsvorgang auch auf dem Werkstück zu ver­ wirklichen, muss dieses einwandfrei lagerichtig fest aufgespannt werden. Häufig kann den hohen Qualitätsanford­ erungen nur dadurch genügt werden, dass auch komplizierte Werkstücke in nur einer Aufspannung fertig bearbeitet werden, um so auch kleine, durch ein Umspannen des Werk­ stückes bedingte, Lagefehler zu vermeiden.

In der Praxis sind eine Reihe von unterschiedlichen Werkstückspannvorrichtungen für CNC-Bearbeitungszentren und Sondermaschinen bekannt geworden, die für die Bearbei­ tung von Klein-, Mittel- oder Großserien es gestatten Werkstücke in einer vorbestimmten Menge und Anordnung gemeinsam aufzuspannen und zu bearbeiten. Bei einer be­ stimmten Art solcher Mehrfach-Spannvorrichtungen ist ein balkenförmiger Werkstückträger von quadratischer Quer­ schnittsgestalt vorgesehen, der um seine Längsmittelachse drehbar, beidseitig in ortsfesten Lagerböcken gelagert und auf einer Seite mit einem Rundschalttisch verbunden ist. Auf seinen vier Seiten trägt der Werkstückträger jeweils eine Aufspannfläche, auf der Aufnahmen, für bspw. vier jeweils in einer Reihe angeordnete Werkstücke vorhanden sind. Der Rundschalttisch gestattet es den Werkstückträger um seine Längsmittelachse über einen vorbestimmten Winkel­ wert weiterzuschalten und die auf den Aufspannflächen in den Aufnahmen reihenweise gespannten Werkstücke in eine Bearbeitungsposition zu bringen, in der die Werkstücke lagerichtig zu den jeweiligen Bearbeitungsspindeln und Werkzeugen stehen. Diese Spannvorrichtungen erlauben jedoch nur eine 3-Seitenbearbeitung der Werkstücke. Werkstücke, die eine Bearbeitung auf mehr als drei Seiten benötigen, müssen umgespannt und, bspw. in einem weiteren nachgeschalteten eigenen CNC-Bearbeitungszentrum, fertig bearbeitet werden. Das Umspannen der Werkstücke ist zeit­ aufwendig und birgt, wie erwähnt, die Gefahr des Auftre­ tens von Lagefehlern in sich. Eine nach diesem Prinzip aufgebaute Werkstückaufnahmeeinrichtung ist beispielsweise in der DE 35 05 138 C2 beschrieben.

Um eine 4- oder 5-Seitenbearbeitung von Werkstücken in einer Aufspannung zu ermöglichen, sind in der Praxis auch schon Mehrfach-Spannvorrichtungen bekannt geworden, bei denen auf einen um eine Längsmittelachse drehbar gelagerten, länglichen Werkstückträger bis zu vier Rundschalttische in einer Reihe nebeneinanderliegend angeordnet sind, die die Werkstücke aufnehmen und die von einer Be- und Entladestation in eine Bearbeitungsstation verschwenkt und nach dem Abschluss des Bearbeitungsvor­ gangs wieder in die Be- und Entladestation zurück geschwenkt werden können. Die Rundtische sind dabei mit einem gemeinsamen Antriebssystem verbunden, das es gestat­ tet, die auf den Rundtischen gespannten Werkstücke in der Bearbeitungsstation in die jeweils geforderten unter­ schiedlichen Einstelllagen zu den Werkzeugen zu bringen. Diese Spannvorrichtungen ermöglichen jedoch nur das gleic­ hzeitige Spannen einer begrenzten Anzahl von Werkstücken. Der Schwenkbereich des die Rundtische tragenden Werkstück­ trägers ist meist auf weniger als 360 Winkelgrade be­ schränkt. Zudem erfordern diese Vorrichtungen in der Regel einen eigenen Antrieb und zusätzliche Achssteuerungen, so dass sie nicht ohne größere Umbauten in vorhandene CNC- Bearbeitungszentren oder Sondermaschinen eingebaut werden können. Auch ist eine wirtschaftliche Bearbeitung der Werkstücke nur begrenzt möglich. Aus diesem Grunde wird in der Praxis auf eine mehr als 3-Seitenbearbeitung der Werkstücke häufig verzichtet und lieber auf eine 3- Seitenbearbeitung zurückgegriffen, um so eine größere Anzahl von Werkstücken gleichzeitig spannen zu können. Der dadurch bedingte Nachteil, die Werkstücke mindestens einmal umspannen zu müssen, wird bei diesen, mit Balken oder würfelförmigen Werkstückträgern arbeitenden Spannvor­ richtungen, wie sie eingangs kurz erläutert wurden, in Kauf genommen. Grundsätzlich Gleiches gilt auch für eine aus der DE 93 07 196 U1 bekannte Vorrichtungseinheit für Mehrseitenbearbeitung von Werkstücken, die im Prinzip ähnlich aufgebaut ist und 5- und Mehrseitenbearbeitung erlaubt. Bei dieser Vorrichtung sind auf jeder Seiten­ fläche des quaderförmigen Werkstücksträgers mehrere, bspw. fünf, in einer Reihe angeordnete Zentrier-, Spann- und Teileinrichtungen vorhanden, die nach Lösen einer hydrau­ lischen Spannung einzeln mit einem in die Maschinenspindel eingesetzten Verdrehwerkzeug in die jeweils gewünschte, neue Bearbeitungsstellung verdreht werden können, in der sie dann wiederum hydraulisch gespannt werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Mehrfach-Spannvor­ richtung zu schaffen, die eine mehr als 3-seitige Bearbei­ tung einer größeren Anzahl von Werkstücken in einer Auf­ spannung ermöglicht und die sich durch einen einfachen, betriebssicheren Aufbau auszeichnet, der einen Einsatz der Spannvorrichtung in vorhandenen CNC-Bearbeitungszentren und Sondermaschinen etc. ohne Umbaumaßnahmen erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Mehrfach-Spannvorrichtung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

Bei der neuen Mehrfach-Spannvorrichtung sind an einem im Querschnitt polygonalen, länglichen Werkstückträger, der an wenigstens an einer Seite in ortsfesten Lagermit­ teln um seine Längsmittelachse drehbar gelagert ist, wenigsten 2 - in der Regel 4 - parallel zu seiner Längs­ mittelachse verlaufende Aufspannflächen vorhanden. Auf jeder Aufspannfläche sind wenigstens zwei Drehtische in einer Reihe nebeneinander derart angeordnet, dass die Drehachsen der einer Aufspannfläche zugeordneten Drehti­ sche jeweils in einer gemeinsamen, zu der Längsmittelachse des Werkstückträgers parallelen oder diese enthaltenden Ebene liegen. Damit kann eine verhältnismäßig große Anzahl von Werkstücken in den Bearbeitungsstationen gleichzeitig bearbeitet werden, deren Anzahl und räumliche Lage durch die zahl der Aufspannflächen des Werkzeugträgers bestimmt ist. Die Drehtische erlauben es, die Werkstücke jeder Auf­ spannfläche in den einzelnen Bearbeitungsstationen gleich ausgerichtet in die jeweils erforderliche räumliche Aus­ richtung zu den Werkzeugen dieser Bearbeitungsstation zu bringen, in der sie, ebenso wie der Werkstückträger wäh­ rend der Bearbeitung exakt lagerichtig fixiert sind. Da­ durch dass der Werkstückträger, und damit die Werkstücke immer im gleichen Drehsinn von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungsstation weiter geschaltet werden und jede Auf­ spannfläche eine Be- und Entladestation durchläuft, er­ geben sich sehr kurze Nebenzeiten, wobei eine Bearbeitung in einer Aufspannung auf allen Seiten bis auf die Aufla­ gefläche des Werkstücks möglich ist.

Alle Drehtische der Mehrfachspannvorrichtung sind durch Getriebemittel miteinander und mit einer gemeinsamen Antriebsquelle formschlüssig gekuppelt, womit einerseits sichergestellt ist, dass alle Werkstücke immer die gleiche räumliche Ausrichtung aufweisen, während andererseits der konstruktive Aufwand für die Erzeugung der Drehbewegung der Drehtische auf ein Minimum reduziert werden kann. Dazu trägt der Umstand bei, dass die Getriebemittel in Abhän­ gigkeit von einer Drehbewegung des Werkstückträgers um seine Längsmittelachse relativ zu den ortsfesten Lager­ teilen derart antreibbar sind, dass alle Drehtische um ihre jeweilige Drehachse um einen Drehwinkel verdreht wer­ den, der zumindest näherungsweise in einem festen Verhält­ nis zu dem Drehwinkel steht, um den der Werkstückträger um seine Längsmittelachse gedreht wird, um die Auf­ spannflächen mit ihren Werkstücken von der einen zu der jeweils nächstfolgenden Bearbeitungsstation weiterzuschal­ ten.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die ge­ meinsame Antriebsquelle der neuen Mehrfach-Spannvorrich­ tung ein zentrales Antriebszahnrad auf, mit dem die Ge­ triebemittel in Eingriff stehen und das relativ zu den Lagemitteln des Werkstückträgers drehfest fixierbar ist, wobei der Werkstückträger relativ zu dem Antriebszahnrad verdrehbar ist. Dabei kann die Anordnung derart getroffen sein, dass das drehbar gelagerte Antriebszahnrad durch eine gesteuerte Feststelleinrichtung drehfest fixierbar ist.

Diese Ausbildung der Mehrfach-Spannvorrichtung zeich­ net sich durch einen sehr geringen Platzbedarf für die gemeinsame Antriebsquelle der Drehtische aus und gestattet einen besonders einfachen Einbau der Spannvorrichtung in ein vorhandenes CNC-Bearbeitungszentrum. Bei einem räum­ lich drehfest gehaltenem Antriebszahnrad braucht lediglich der mit dem Werkstückträger gekuppelte Rundschalttisch des CNC-Bearbeitungszentrums den Werkstückträger um einen zum Weiterschalten von Bearbeitungsstation zu Bearbeitungs­ station erforderlichen Winkelwert um seine Längsmittel­ achse zu drehen. Bei dieser Drehbewegung des Werkstück­ trägers werden über die mit dem Antriebszahnrad in Ein­ griff stehenden Getriebemittel alle Drehtische gleichzei­ tig um ihre jeweilige Drehachse um den gleichen vor­ bestimmten Winkelwert gedreht, dessen Größe von dem Über­ setzungsverhältnis zwischen den Getriebemitteln und dem Antriebszahnrad abhängt. Die formschlüssigen Getriebemit­ tel können so ausgebildet sein, dass sie unmittelbar die lagefeste Positionierung der Drehtische in der jeweiligen Bearbeitungsstation übernehmen. Dazu können die Getriebe­ mittel bei entsprechender Ausbildung bspw. mit vorgespann­ ten Zahnradgetrieben, Schneckengetrieben, etc. eine hohe Lagegenauigkeit der Werkstücke während der Bearbeitung gewährleisten.

Ist das Antriebszahnrad drehbar gelagert und wie er­ wähnt durch eine gesteuerte Feststelleinrichtung drehfest fixierbar, so eröffnet sich die Möglichkeit das Antriebs­ zahnrad freizugeben, sowie der Werkstückträger seine Schaltbewegung abgeschlossen hat und verriegelt ist. Das erlaubt es bspw. durch eine an dem CNC-Bearbeitungszentrum vorhandene Drehvorrichtung einen Drehtisch um einen vorbestimmten Winkelwert zu verdrehen, womit gleichzeitig alle Drehtische die gleiche Winkelverdrehung erfahren und sodann alle Drehtische in der neuen Winkellage dadurch zu arretieren, dass die Feststelleinrichtung das Antriebs­ zahnrad wieder drehfest verriegelt.

Dem Antriebszahnrad kann auch eine eigene Antriebs­ einrichtung zugeordnet sein, durch die es unter Antrieb aller Drehtische relativ zu dem Werkstückträger in Umdre­ hung versetzbar ist. Dies erlaubt es, die Werkstücke bei bestimmten Bearbeitungsvorgängen um die Drehachse ihrer Rundtische umlaufen zu lassen und damit eine weitere Be­ arbeitungsachse zur Verfügung zu haben. Die eigene Antriebseinrichtung kann auch dazu verwendet werden die Drehtische bei ortsfest verriegeltem Werkstückträger ge­ meinsam in eine vorbestimmte Winkelstellung zu überführen, so dass bspw. nacheinander verschiedene, räumlich gegen­ einander versetzte Bohrungen, etc. angebracht werden kön­ nen.

Jedem Drehtisch kann eine formschlüssige Verriege­ lungseinrichtung an dem Werkstückträger zugeordnet sein, durch die er in einer vorgegebenen Drehwinkelstellung re­ lativ zu dem Werkstückträger lagegenau verriegelbar ist, was den Vorteil mit sich bringt, dass die Positionierung der Drehtische unabhängig von einem etwaigen Spiel der Getriebemittel ist. In diesem Falle können die Getriebe­ mittel besonders einfach aufgebaut werden, wobei es auch möglich ist Zahnriemengetriebe und dergleichen Getriebe­ elemente, die prinzipbedingt gewisse Toleranzen aufweisen, einzusetzen. Die Getriebemittel brauchen die Drehtische jeweils nur in die Nähe der jeweiligen Soll-Position zu drehen; die präzise Positionierung, relativ zu dem Werkstückträger, können entsprechende Verriegelungselemen­ te der formschlüssigen Verriegelungseinrichtung überneh­ men. Das lässt sich in besonders einfacher, wirksamer Wei­ se dadurch erreichen, dass die Verriegelungseinrichtung eine Hirthverzahnung aufweist, deren Elemente bei jedem Drehtisch durch eine relative Axialbewegung in und außer Eingriff gebracht werden können. Bei der erwähnten Aus­ führungsform mit drehbar gelagertem und durch eine gesteu­ erte Feststelleinrichtung drehfest fixierbarem, gemein­ samen Antriebszahnrad bedeutet dies, dass der Rundschalt­ tisch des CNC-Bearbeitungszentrums den Werkstückträger bei gelösten Verriegelungseinrichtungen der Drehtische und ortsfest fixiertem Antriebszahnrad jeweils um den vorgege­ benen Winkelwert weiterschaltet, wobei alle Drehtische um ihre jeweilige Drehachse in gleichem Maße verdreht werden. Nach dem Fixieren des Werkstückträgers wird das Antriebs­ zahnrad gelöst, sodass die nunmehr betätigten Verriegelungseinrichtungen die Drehtische, unbehindert von dem Antriebszahnrad, in die jeweils exakte Drehwinkelposi­ tion überführen und in dieser hochpräzise verriegeln kön­ nen.

Um sicherzustellen, dass der Bearbeitungsvorgang der Werkstücke erst dann aufgenommen wird, wenn nach einer Schaltbewegung des Werkstückträgers alle Drehtische durch ihre Verriegelungseinrichtungen exakt lagerichtig verrie­ gelt sind, ist es zweckmäßig, dass allen Drehtischen eine zentrale Abfrageeinrichtung zugeordnet ist, durch die der Verriegelungszustand aller Drehtische gemeinsam abfragbar ist. Diese Abfrageeinrichtung kann in einer besonders be­ triebssicheren und platzsparenden Ausführungsform derart aufgebaut sein, dass sie eine in dem Werkstückträger längsverschieblich gelagerte Stange aufweist, die mit stellungsabhängig von den den Drehtischen oder deren Ver­ riegelungseinrichtungen gesteuerten Abfragelementen an den einzelnen Drehtischen zusammenwirkt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der neuen Mehrfach- Spannvorrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die neue Mehrfach-Spannvorrichtung kann abhängig von der Art der Mehrstationen-Bearbeitungsmaschine, bei der sie eingesetzt ist, mit vertikaler oder horizontaler Be­ triebslager der Längsmittelachse ihres Werkstückträgers arbeiten.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Ge­ genstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Es zeigen:

Fig. 1 eine Mehrfach-Spannvorrichtung gemäß der Erfindung, in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 die Mehrfach-Spannvorrichtung nach Fig. 1, mit teilweise abgenommenen Drehtischen, in einer entsprechenden perspektivischen Dar­ stellung,

Fig. 3 die Mehrfach-Spannvorrichtung nach Fig. 1, im axialen Längsschnitt, in einer Seitenan­ sicht im Ausschnitt, unter Veranschauli­ chung ihrer Antriebseinrichtung, in einem anderen Maßstab,

Fig. 4 die Mehrfach-Spannvorrichtung nach Fig. 1, im axialen Längsschnitt, in einer Seitenan­ sicht im Ausschnitt, unter Veranschauli­ chung ihrer Abfrageeinrichtung, in einem anderen Maßstab,

Fig. 5 die Mehrfach-Spannvorrichtung nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie V-V der Fig. 4, in einer Seitenansicht,

Fig. 6 die Mehrfach-Spannvorrichtung nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie VI-VI, im axia­ len Längsschnitt in einer Seitenansicht, im Ausschnitt unter Veranschaulichung von zwei einander gegenüberliegenden Drehtischen, in einem anderen Maßstab,

Fig. 7 die Abfragelemente von vier Drehtischen der Mehrfach-Spannvorrichtung nach Fig. 1, in perspektivischer Darstellung und in einem anderen Maßstab, und

Fig. 8 ein Abfragelement nach Fig. 7, in einer perspektivischen Einzeldarstellung.

In einigen Figuren sind einzelne Teile lediglich der besseren Übersichtlichkeit wegen kreuzschraffiert darge­ stellt. Damit ist nichts über den Werkstoff ausgesagt, aus dem die Teile hergestellt sind.

Die neue Mehrfach-Spannvorrichtung weist, wie ins­ besondere aus den Fig. 1, 2 zu ersehen, einen längli­ chen, im Querschnitt quadratischen, balkenartigen Werk­ stückträger 1 auf, dessen vier paarweise zueinander par­ allele Seitenflächen Aufspannflächen 2 bilden. Der Werk­ stückträger 1 der auch eine andere polygonale Quer­ schnittsform, bspw. der Gestalt eines Rechtecks, eines gleichseitigen Dreiecks, eines Sechsecks etc. haben kann, trägt auf seiner einen Stirnseite einen koaxial zu seiner Längsmittelachse 3 angeordneten aufgeschraubten Verbin­ dungsflansch 4, mit dem er in der aus Fig. 4 ersichtli­ chen Weise mit einem Aufnahmezapfen 5 eines nicht weiter dargestellten CNC-Bearbeitungszentrums verbunden ist. Dem Aufnahmezapfen 5 wird von einer nicht dargestellten Rund­ schalteinrichtung des CNC-Bearbeitungszentrums eine Dreh- oder Schaltbewegung um die Längsmittelachse 3 erteilt, die es erlaubt, den Werkstückträger 1 um seine Längsmittel­ achse 3 so zu drehen, dass seine Aufspannflächen 2 jeweils auf die Werkzeuge einzelner, rings um die Mehrfach-Spann­ vorrichtung verteilt angeordneter Bearbeitungsstationen ausgerichtet werden, wie dies bei CNC-Bearbeitungszentren bekannt ist.

Auf seiner gegenüberliegenden Stirnseite ist der Werkstückträger 1 mit einem in Fig. 3 veranschaulichten koaxialen Aufnahmeflansch 500 verschraubt, der einen ange­ formten koaxialen zylindrischen Lagerzapfen 6 des Werk­ stückkörpers 1 mit einem koaxialen zylindrischen Lagerteil 7 drehfest verbindet. Das Lagerteil 7 ist über Wälzlager 8 und eine Lagerbüchse 10 in einer einen Bestandteil des CNC-Bearbeitungszentrums bildenden, ortsfesten Lagerauf­ nahme 9 drehbar gelagert. Der Aufnahmezapfen 5 (Fig. 4) und die Lageraufnahme 9 (Fig. 3) des CNC-Bearbeitungszen­ trums bilden ortsfeste Lagermittel, in denen der Werk­ stückkörper 1 um seine Längsmittelachse 3 um 360° drehbar gelagert ist. Abhängig von der Bauart des CNC-Be­ arbeitungszentrums kann die Längsmittelachse 3 horizontal oder vertikal ausgerichtet sein.

An dem Werkstückkörper 1 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwanzig Drehtische 11, jeweils um ihre Drehachse 12 (vergleiche Fig. 5) drehbar gelagert. Jeder der einen scheibenförmigen Aufnahmeteller 13 aufweisenden Drehtische 11 ist zur Aufnahme von zu bearbeitenden Werk­ stücken eingerichtet, wie sie bspw. bei 14 in Fig. 1 angedeutet sind. Er trägt bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel zur Spannung des jeweiligen Werkstücks 14 eine hydraulische Spannvorrichtung 15, die, wie aus Fig. 6 zu entnehmen, einen um eine tellerfeste Achse 16 schwenkbaren Spannhebel 17 aufweist, der durch einen Hydraulikzylinder 18 verschwenkt werden kann. Die Hydrau­ likversorgung des Hydraulikzylinders 18 erfolgt jeweils über in dem Aufnahmeteller 13 angeordnete Druckmediums­ kanäle 19, deren Druckmediumsversorgung mit einzelnen noch erläutert werden wird.

Auf jeder der Aufspannflächen 2 sind jeweils fünf Drehtische 11 in einer Reihe in gleichen Abständen vonein­ ander angeordnet, wobei, wie bspw. die Fig. 3, 4 zei­ gen, jeweils die Drehachsen 12 der Drehtische 11 einer Reihe in einer gemeinsamen Ebene liegen, die in den Fig. 3, 4 die Papierebene ist und die die Längsmittelachse 3 des Werkstückträgers 1 enthält. Wie aus Fig. 1 und 5 zu entnehmen, liegen immer vier Drehtische der vier Aufnahme­ flächen 2 in einer gemeinsamen Querebene, die rechtwinklig zu der Längsmittelachse 3 des Werkstückträgers 1 verläuft.

Der Aufnahmeteller 13 jedes der Drehtische 11 ist mittels eines angeformten koaxialen Lagerzapfens 20, in der bspw. aus Fig. 5 zu entnehmenden Weise, in einer ent­ sprechenden Lagerbohrung 21 eines mit dem Werkstückträger 1 abgedichtet verschraubten Kolbens 22 um 360° drehbar gelagert. Der Kolben 22 ist unter Ausbildung eines Zylin­ derraumes 23 von einer als Zylinder wirkenden, gegen ihn abgedichteten Gleitbüchse 24 umgeben, die an ihrem Umfang mit einer Stirnverzahnung 25 versehen ist, die auch an einem mit der Gleitbüchse 24 verbundenen Zahnring ausge­ bildet sein kann. Die Gleitbüchse 24 ist an dem Aufnahme­ teller angeschraubt.

Zwischen benachbarten Drehtischen 11 einer Reihe ist, wie am besten aus den Fig. 2 und 6 zu entnehmen, je­ weils ein Zwischenzahnrad 26 angeordnet, das über ein Na­ dellager 27 auf einem zylindrischen Lagerbolzen 28 drehbar gelagert ist, der bei 29 mit dem Werkstückkörper 1 ver­ schraubt ist. Eine auf den Lagerbolzen 28 aufgeschraubte Anschlagplatte 30 hält das Zwischenzahnrad 26 in axialer Richtung. Der zwischen zwei benachbarten Aufnahmetellern 13 einer Reihe von Drehtischen 11 liegende Zwischenraum ist durch ein Abdeckelement 31 verschlossen, wobei den Drehtellern 13 ringsumlaufende Lippendichtungen 32 zuge­ ordnet sind, um das Eindringen von Verschmutzungen, Spänen etc. in die Lagerung der Aufnahmescheiben 13 zu verhüten.

Die mit den Aufnahmetischen 13 über die Gleitbüchsen 24 verbundenen Verzahnungen 25, in die die jeweils zwi­ schen zwei benachbarten Drehtischen 11 angeordneten Zwi­ schenzahnräder 26 eingreifen, bilden Getriebemittel, die gewährleisten, dass alle Aufnahmeteller 13 einer Reihe von Drehtischen 11 eine zwangsläufig synchronisierte gleiche Drehbewegung um ihre Drehachse 12 ausüben.

Die Stirnverzahnung 25 des der Lageraufnahme 9 be­ nachbarten endständigen Aufnahmeteller 13 jeder Reihe von Drehtischen 11 kämmt mit einem Verbindungszahnrad 33, das auf einem Lagerzapfen 34 des Werkstückkörpers 1 frei dreh­ bar gelagert ist, wie dies aus Fig. 3 zu entnehmen ist. Die Verbindungszahnräder 33 der den vier Aufnahmeflächen 2 zugeordneten vier Reihen von Drehtischen 11 stehen mit einem gemeinsamen koaxialen Antriebszahnrad 35 in Ein­ griff, das als Kronrad ausgebildet und auf dem zylindri­ schen Lagerzapfen 6 des Werkstückkörpers 1 frei drehbar gelagert ist. Das gemeinsame Antriebszahnrad 35 ist von einer hydraulisch aufweitbaren Klemmhülse 36 umschlossen, die in einem zylindrischen Klemmhülsenträger 37 angeordnet ist, welcher durch einen Spannring 38 gegen einen Halte­ flansch 39 drehfest verspannt ist. Der Halteflansch 39 ist über ein hülsenförmiges Zwischenstück 40 mit der Lagerauf­ nahme 9 verschraubt.

Die Klemmhülse 36, die über einen Hydraulikanschluß 41 gesteuert mit Druckmedium beaufschlagt werden kann, er­ laubt es, das gemeinsame Antriebszahnrad 35 drehfest be­ züglich der Lageraufnahme 9 und damit des Maschinen­ gestells der CNC-Bearbeitungseinheit zu fixieren. Sie ist mit dem Antriebszahnrad 35 über einen Sprengring 42 axial unverschieblich verbunden, so dass der Spannring 38 es erlaubt über den Klemmhülsenträger 37 das Antriebszahnrad 35 axial so einzustellen, dass das Zahnspiel mit den vier Verbindungszahnrädern 33 auf ein Minimum reduziert ist.

In einer alternativen Ausführungsform, die in Fig. 3 angedeutet ist, kann das Antriebszahnrad 35 auch mit einer eigenen Antriebseinrichtung, bspw. in Gestalt eines von der Steuereinheit der CNC-Bearbeitungseinheit gesteuerten Elektrogetriebemotors 43, etwa über einen Zahnriementrieb 44 gekuppelt sein. Der Elektrogetriebemotor 43 ist ge­ stellfest angeordnet und erlaubt es, das Antriebszahnrad 35 relativ zu dem Werkstückträger 1 in Umdrehung zu ver­ setzen und damit alle Drehtische 11 gleichzeitig mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit anzutreiben. Dies ermög­ licht es die Werkstücke 14 bei ihrer Bearbeitung umlaufen zu lassen und damit eine fünfte Bearbeitungsachse zu schaffen. Daneben ist es aber auch möglich das Antriebs­ zahnrad 35 und damit alle Drehtische 11 gemeinsam pro­ grammabhängig um vorbestimmte Winkelwerte zu verdrehen, wenn dies im Hinblick auf die jeweilige Bearbeitungssitua­ tion der Werkstücke zweckmäßig oder erforderlich ist.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ form der neuen Mehrfach-Spannvorrichtung ist jedem der Drehtische 11 eine formschlüssige Verriegelungseinrichtung an dem Werkstückträger zugeordnet durch die während der Bearbeitung das gespannte Werkstückes 14 in einer vorgege­ benen Drehwinkelstellung relativ zu dem Werkstückträger 1 lagerichtig verriegelbar ist. Die Einzelheiten dieser me­ chanischen Verriegelungseinrichtung sind am besten aus den Fig. 5, 6 zu ersehen.

Der Aufnahmeteller 13 jedes der Drehtisches 11 ist mit seinem Lagerzapfen 20 in der zugehörigen Lagerbohrung 21 des mit dem Werkzeugträger 1 verschraubten Kolbens 22 nicht nur abgedichtet drehbar, sondern auch begrenzt axial verschieblich gelagert. Die Gleitbüchse 24 trägt an einer dem Werkstückträger 1 zugewandten Ringfläche eine stirn­ seitige sogenannte Hirthverzahnung 45, die mit einer entsprechenden Hirthverzahnung 46a eines zu der Gleithülse 24 koaxialen, eine sogenannte Teilscheibe bildenden Zahn­ ringes 46 zusammenwirkt, der an dem Werkstückträger 1 angeschraubt ist. Die mit dem Aufnahmestelle 13 starr verbundene Gleitbüchse 24 ist durch mehrere, rings um die Drehachse 12 gleichmäßig verteilt angeordnete Druckfedern 47 axial in dem Sinne beaufschlagt, dass die Druckfedern 47 bestrebt sind, die Gleithülse 24 mit ihrer Hirthverzah­ nung 45 aus der Hirthverzahnung 46a des Zahnrings 46 aus­ zuheben. Der zwischen der Gleithülse 24 und dem Kolben 22 begrenzte Zylinderraum 23 ist über einen Durchgangskanal 48 in dem Kolben 22 und einen entsprechenden Stichkanal 49 an einen parallel zu der Längsmittelachse 3 verlaufenden Druckmediumversorgungskanal 50 in dem Werkstückträger 1 angeschlosen. Die vier Druckmediumsversorgungskanäle 50 der vier Reihen von Drehtischen 11 verlaufen parallel zu ebenfalls in dem Werkstückträger 1 vorgesehenen Druckmediumsversorgungskanälen 51 für die auf den Drehti­ schen 13 angeordneten Hydraulikzylinder 18. Sie sind über ein entsprechende Hydraulikanschlüsse enthaltendes Verbin­ dungsstück 53 (Fig. 3 mit einem auf das Lagerteil 7 aufge­ setzten Drehverteiler 54 verbunden, der einen Teil des CNC-Bearbeitungszentrums bildet und die gesteuerte Druck­ mediumsversorgung der Versorgungskanäle 50, 51 in dem Werkstückträger 1, unabhängig von der Drehwinkelstellung des Werkstückträgers 1, übernimmt.

Werden die Zylinderräume 23 der Drehtische 11 - oder wenigstens einer Drehtischreihe - drucklos gemacht, so können die Druckfedern 47 die Aufnahmeteller 13 anheben, womit die Hirthverzahnungen 45, 46a außer Eingriff kommen und die lagefeste Verriegelung der Aufnahmeteller 13 ge­ löst ist. Da die Stirnverzahnungen 25 der Gleithülsen 24 mit den Zwischenzahnrädern 26 in Eingriff bleiben, kann nunmehr durch eine entsprechende Relativverdrehung des Werkstückträgers 1 zu dem durch die Klemmhülse 36 drehfest fixierten Antriebszahnrad 35 eine gleiche synchrone Ver­ drehung aller Drehtische 11 um deren jeweilige Drehachse 12 bewirkt werden. Der Drehwinkelwert der Verdrehung jedes der Drehtische 11 steht in einem durch die Getriebeüber­ setzung vorgegebenen festen Verhältnis zu dem Drehwinkel der Relativdrehung des Werkstückträgers 1 bezüglich des Antriebszahnrades 35.

Sowie die jeweiligen Aufspannflächen 2 des Werkstück­ trägers 1 in die für die jeweilige Bearbeitungsstation richtige Winkelstellung überführt sind, werden die Zylin­ derkammern 23 der Drehtische 11 wieder mit Druckmedium beaufschlagt, womit die Gleithülsen 24 mit den Aufnahmeti­ schen 13 nach unten gehen, die Hirthverzahnungen 45, 46a in Eingriff kommen und den jeweiligen Drehtische 11 lage­ fest bezüglich des Werkstückträgers 1 verriegeln. Da die Zahnflanken der Hirthverzahnung in bekannter Weise ange­ schrägt sind und die Hirthverzahnung somit selbstzentrie­ rend ist, genügt es, dass die von dem Antriebszahnrad 35 den Verbindungszahnrädern 33 und die Zwischenzahnrädern 26, sowie den Stirnverzahnungen 25 gebildeten Getriebe­ mittel die Drehtische 11 in die Nähe ihrer jeweiligen Soll-Position drehen derart, dass die Hirthverzahnungen 45, 46a bei der geschilderten Verriegelung der Aufnahme­ teller 13 in Eingriff kommen können. Die exakte winkelge­ naue Positionierung der Drehtische 11 und damit der Werk­ stücke 14 übernimmt die Hirthverzahnung.

Die Verriegelungseinrichtung könnte anstelle der er­ läuterten Hirthverzahnung 45, 46a auch andere formschlüssige Verriegelungselemente verwenden, die auch selbstzentrierend sein können. Beispiele dafür sind Index­ bolzen, Keile, Prismen, etc., außerdem könnten die Auf­ nahmeteller 13 auch axial unverstellbar an dem Werkstück­ träger 1 gelagert und dafür die zugeordneten Zahnringe 46 axial beweglich sein.

Nach Abschluß des jeweiligen Schaltvorgangs des Werk­ stückträgers 1, d. h. nach Überführung jeder Reihe von Drehtischen 11 in die jeweilige Bearbeitungsstation des CNC-Bearbeitungszentrums muss sichergestellt sein, dass die Drehtische 11 und die darauf gespannten Werkstücke 14 gegen den Werkstückträger 1 einwandfrei lagerichtig ver­ riegelt sind, bevor die Werkzeuge ihre Bearbeitung begin­ nen und damit Bearbeitungskräfte auf die Werkstücke 14 ausgeübt werden. Die Mehrfach-Spannvorrichtung enthält deshalb eine Abfrageeinrichtung, die feststellt, ob alle Rundtische 11 nach der Beaufschlagung ihrer Zylinderräume 23 mit Druckmedium, auch einwandfrei über ihre Hirthver­ zahnungen 45, 46a verriegelt sind.

Diese Abfrageeinrichtung weist Abfrageelemente in Gestalt von zylindrischen Abfragebolzen oder -schiebern 55 auf, die in zugeordneten zu der Lagerbohrung 21 des jewei­ ligen Drehtisches 11 koaxialen Bohrungen 56 des Werkstück­ trägers 1 längsverschieblich gelagert sind. Jeder Abfrage­ schieber 55 liegt stirnseitig an dem Lagerzapfen 20 des zugeordneten Aufnahmetellers 13 an und tastet somit dessen axiale Stellung bezüglich des Werkstückträgers 1 ab. Da die Drehtische 11 der vier Drehtischreihen, wie bereits früher erläutert, jeweils in zueinander parallelen Quer­ ebenen liegen, die die Längsmittelachse 3 des Werkstück­ trägers 1 rechtwinklig schneiden, liegen auch immer vier Abfrageschieber 55 in kreuzartiger Anordnung in einer sol­ chen Querebene, wie dies in Fig. 7 veranschaulicht ist. Jeder der Abfrageschieber 55 trägt auf seiner in dem Werk­ stückträger 1 nach innen weisenden Stirnseite ein ange­ formtes Kulissenteil 57, das lediglich bis zu der jeweili­ gen Längsmittelebene des Abfrageschiebers reicht und nur einen Quadranten dessen kreisförmiger Stirnfläche ein­ nimmt. Das Kulissenteil 57 ist mit einer durchgehenden, halbzylinderförmigen Ausnehmung 58 versehen (vergleiche Fig. 8), die rechtwinklig zu der Längsmittelachse des Ab­ frageschiebers 55 verläuft.

Wenn die vier mit ihren Drehachsen 12 in einer ge­ meinsamen Querebene liegenden Aufnahmeteller 13 alle ordnungsgemäß in ihrer gegenüber dem Werkstückträger 1 abgesenkten Verriegelungsstellung stehen, sind die vier zugehörigen Abfrageschieber 55 in der aus Fig. 7 ersicht­ lichen Weise so zusammengeschoben, dass ihre vier halb­ zylindrischen Ausnehmungen 58 sich zu einer durchgehenden, zylindrischen Bohrung ergänzen, die im Schnittpunkt der Diagonalen der quadratischen Querschnittsform des Werk­ stückträgers 1 liegt. Sollte einer der Drehtische 11 mit seinen Hirthverzahnungen 45, 46a nicht oder nicht ganz in Eingriff stehen, so ist der entsprechende Abfrageschieber 55 gegenüber den anderen drei Abfrageschiebern 55 axial entsprechend verschoben, mit der Folge, dass sich die vier halbzylindrischen Ausnehmungen 58 nicht mehr zu einer Durchgangsbohrung ergänzen, sondern deren Querschnitt teilweise verlegen.

Zwischen den einander gegenüberliegenden Abfra­ geschiebern 55 vorgesehene Druckfedern 59 (Fig. 5, 6) hal­ ten die Abfrageschieber 55 unter Vorspannung in stirnsei­ tiger Anlage an den Lagerzapfen 20 der Aufnahmeteller 13.

In einer zu der Längsmittelachse 3 koaxialen Längs­ bohrung 60 des Werkstückträgers 1 ist eine Abfragestange 61 längsverschieblich gelagert. Die Abfragestange 61, die in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise auf der Seite des Verbindungsflansches 4 aus dem Werkstückkörper 1 vorragt, ist durch den Aufnahmezapfen 5 durchgeführt und mit einem Betätigungszylinder 62 gekoppelt, welcher auf einem orts­ festen Halter 63 sitzt und die Abfragestange 61 bezüglich des Werkstückkörpers 1 axial verstellen kann. Dem Betäti­ gungszylinder 62 ist ein bei 630 angedeuteter Stellungs­ sensor zugeordnet, der abhängig von der axialen Stellung der Abfragestange 61 ein Kontrollsignal an die Steuerung des CNC-Bearbeitungszentrums abgibt.

Die Abfragestange 61 ist durch die halbzylindrischen Ausnehmungen 58 aller Abfrageschieber 55 durchgeführt. Sie weist an jeder Kreuzungsstelle von jeweils vier Abfrage­ schiebern 55 einen Abschnitt 64 verminderten Durchmesser auf, dessen axiale Länge etwa dem Durchmesser einer Boh­ rung 56 entspricht. Die Durchmesserverringerung in dem Abschnitt 64 ist im Vergleich zu dem Durchmesser der halb­ zylindrischen Ausnehmungen 58 der Abfrageschieber 55 so gewählt, dass die zum Entriegeln der Hirthverzahnungen 45, 46a der Drehtische 11 erforderliche Axialbewegung deren Aufnahmeteller 13 unbehindert ist. Kehren bei der an­ schließenden Wiederverriegelung alle 4 Abfrageschieber 55 jeder Kreuzungsstelle wieder in den Endzustand nach Fig. 7 zurück, so bilden die halbzylindrischen Ausnehmungen 58 der vier zusammenwirkenden Abfrageschieber 55 eine voll­ ständige Durchgangsbohrung durch die die Abfragestange 61 in einer axialen Abfragebewegung durch den Betätigungs­ zylinder 62, bezogen auf Fig. 4, nach links mit ihrem un­ geschwächten, etwa den Durchmesser der Durchgangsbohrung aufweisenden Teil durchgeschoben werden kann. Damit meldet der Sensor 630, dass alle Drehtische 11 ordnungsgemäß verriegelt sind.

Sollte aber einer der Drehtische 11 bei der Verriege­ lung hängen geblieben sein, so ist die von seinem Abfrage­ schieber 55 zusammen mit den drei ihm zugeordneten Ab­ frageschiebern 55 an der entsprechenden Kreuzungsstelle zusammengesetzte Durchgangsbohrung teilweise verlegt. Die Abfragestange 61 läuft mit ihrer den Abschnitt 64 begren­ zenden Schulter 65 (Fig. 6) auf das Kulissenteil 57 des Abfrageschiebers 55 des nicht ordnungsgemäß verriegelten Drehtisches 11 auf und kann nicht weiter bewegt werden. Der Sensor 630 meldet deshalb das Vorliegen eines Fehler­ zustandes an seine Steuereinheit.

Die Abfrageeinrichtung könnte grundsätzlich auch mit elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Abfragele­ menten oder Sensoren arbeiten, die den einzelnen Drehti­ schen 11 oder Reihen bzw. Gruppen dieser Drehtische 11 zugeordnet sind.

Schließlich wäre es auch denkbar dem Elektrogetrie­ bemotor 43 in Fig. 3 durch eine andere Antriebsquelle zu ersetzen. Das Antriebszahnrad 35 könnte mit der koaxial angeordneten Hohlwelle eines Rundschalttisches verbunden sein, der das Antriebszahnrad 35 antreibt. Die Aus­ führungsform zeichnet sich durch eine besonders einfache und platzsparende Konstruktion aus. Der Rundschalttisch tritt an die Stelle der Teile 36 bis 40 der Fig. 3 und ist mit der Lageraufnahme 9 verbunden.

Claims (10)

1. Mehrfach-Spannvorrichtung für mehrseitig zu bearbeiten­ de Werkstücke, mit

• 1. einem länglichen, im Querschnitt polygonalen Werk­ stückträger (1), der wenigstens zwei parallel zu sei­ ner Längsmittelachse (3) verlaufende Aufspannflächen (2) trägt und an wenigstens einer Seite in ortsfesten Lagermitteln (5, 9) um seine Längsmittelachse um 360° drehbar gelagert ist,
• 2. mit einer Anzahl von zur Werkstückaufnahme einge­ richteten Drehtischen (11), die jeweils um eine Dreh­ achse (12) drehbar und in vorgegebenen Winkellagen relativ zu dem Werkstückträger (1) ortsfest verrie­ gelbar an diesem drehbar gelagert sind, wobei auf jeder Aufspannfläche (2) wenigstens zwei Drehtische (11) in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind und mit ihren Drehachsen (12) in einer gemeinsamen, zu der Längsmittelachse des Werkstückträgers (3) par­ allelen oder diese enthaltenden Ebene liegen,
• 3. mit Getriebemitteln (25, 26, 33), durch die alle Drehtische miteinander und mit einer gemeinsamen An­ triebsquelle (35; 43) formschlüssig gekuppelt sind, wobei die Getriebemittel in Abhängigkeit von einer Drehbewegung des Werkstückträgers (1) um seine Längs­ mittelachse (3) relativ zu den ortsfesten Lagermit­ teln, derart antreibbar sind, dass alle Drehtische um ihre jeweilige Drehachse um einen Drehwinkel verdreht werden, der zumindest näherungsweise in einem festen Verhältnis zu dem Drehwinkel steht um den der Werk­ stückträger (1) um seine Längsmittelachse gedreht wird.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass die gemeinsame Antriebsquelle ein zentrales An­ triebszahnrad (35) aufweist, mit dem die Getriebemittel (25, 26, 33) in Eingriff stehen und das relativ zu den Lagermitteln drehfest fixierbar ist und dass der Werk­ stückträger (1) relativ zu dem Antriebszahnrad (35) ver­ drehbar gelagert ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, dass das drehbar gelagerte Antriebszahnrad (35) durch eine gesteuerte Feststelleinrichtung (36) drehfest fixier­ bar ist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass dem Antriebszahnrad (35) eine Antriebs­ einrichtung (43) zugeordnet ist, durch die es unter An­ trieb aller Drehtische (11) relativ zu dem Werkstückträger (1) in Umdrehung versetzbar ist.

5. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Drehtisch (11) eine formschlüssige Verriegelungseinrichtung an dem Werk­ stückträger (1) zugeordnet ist, durch die er in einer vor­ gegebenen Drehwinkelstellung relativ zu dem Werkstückträ­ ger (1) lagegenau verriegelbar ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, dass die Verriegelungseinrichtung eine Hirthverzah­ nung (45, 46a) aufweist von der ein Teil axial begrenzt verstellbar an dem Werkstückträger (1) gelagert ist.

7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass allen Drehtischen (11) eine Abfrageeinrichtung zugeordnet ist, durch die der Verriege­ lungszustand aller Drehtische abfragbar ist.

8. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfrageeinrichtung eine in dem Werkstückträger (1) längsverschieblich gelagerte Stange (61) aufweist, die mit stellungsabhängig von den Drehti­ schen oder deren Verriegelungselementen gesteuerten Ab­ frageelementen (55) an den einzelnen Drehtischen zusammen­ wirkt.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass die Abfrageelemente in dem Werkstückträger gela­ gerte Kulissenteile (57) aufweisen, die in Abhängigkeit von einer Hub- und Senkbewegung der Drehtische (11) oder eines Teiles (45) der Verriegelungseinrichtung zwangs­ läufig gesteuert sind und dass die in dem Werkstückträger verschieblich gelagerte Stange (61) mit den Kulissenteilen zusammenwirkende Abschnitte (64) aufweist.

10. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Aufspannflä­ chen (2) des Werkstückträgers (1) reihenweise angeordneten Drehtische (11) mit ihren Drehachsen (12) jeweils in von­ einander beabstandeten, parallelen Querebenen liegen, die rechtwinklig zu der Längsmittelachse (3) des Werkstück­ trägers (1) verlaufen.