DE202007017253U1

DE202007017253U1 - Werkstücktisch für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE202007017253U1
Application number: DE202007017253U
Authority: DE
Original assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Current assignee: Deckel Maho Pfronten GmbH
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2017-12-12

Abstract

Werkstücktisch für Werkzeugmaschinen, insbesonder für Fräs- und Drehmaschinen, zur Bearbeitung von relativ schweren und sperrigen Werkstücken, mit
– einem formsteifen Unterbau (1),
– einem auf dem Unterbau drehbar gelagerten Rundtisch (3),
– einem elektrischen Direktantrieb (6) für den Rundtisch (3), dessen Stator (7) und Rotor (8) hochkant in einer zylindrischen Ausnehmung (5) des Unterbaus (1) angeordnet sind,
– einer hydraulisch betätigbaren Klemmeinrichtung, die eine mit dem Rundtisch umlaufende Ringscheibe (30) und einen hydraulisch betätigbaren Ringkolben (23) aufweist, der einen verformbaren Teil der Ringscheibe (30) gegen ein ortsfestes Auflager (32) drückt, dadurch gekennzeichnet, dass
– in den Spaltraum (31) zwischen dem Ringkolben (23) und der Ringscheibe (30) eine drehfeste axial-elastisch verformbare Federscheibe (25) eingreift, welche den Druck des Ringkolbens (23) als Klemmkraft über die Ringscheibe (30) auf das Auflager (32) überträgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstücktisch für Werkzeugmaschinen, insbesondere für Fräs- und Drehmaschinen zur Bearbeitung von relativ schweren und sperrigen Werkstücken, mit einem formsteifen Unterbau, mit einem auf dem Unterbau drehbar gelagerten Rundtisch, mit einem elektrischen Direktantrieb für den Rundtisch, dessen Rotor und Stator hochkant in einer zylindrischen Ausnehmung des Unterbaus angeordnet sind, und mit einer hydraulisch betätigbaren Klemmeinrichtung, die eine mit dem Rundtisch umlaufende Ringscheibe und einen hydraulisch betätigbaren Ringkolben aufweist, der einen Teil der Ringscheibe gegen ein ortsfestes Auflager drückt.
Ein derartiger Werkstücktisch zur Fräs- und Drehbearbeitung von relativ schweren und sperrigen Werkstücken ist aus der DE 202 02 998 U bekannt. Die bei diesem Werkstücktisch eingesetzte Klemmeinrichtung zum Fixieren des Rundtisches im Fräsbetrieb weist mehrere federbelastete Kolben-Zylinder-Einheiten auf, die am äußeren Randbereich einer mit dem Unterbau verschraubten massiven Ringscheibe über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Jede dieser Kolben-Zylinder-Einheiten muss gesondert mit Druckmittel versorgt werden. Als Klemmelement dient eine Ringscheibe, die mit ihrem äußeren durchgehenden Randabschnitt am Rundtisch befestigt ist und mit diesem rotiert. Diese Ringscheibe weist eine Vielzahl von radial inneren Laschen auf, die durch radiale Blindschlitze voneinander getrennt sind und in den Spaltraum zwischen den Kolben und einem am Unterbau ausgebildeten Auflager eingreifen. Jeder Kolben der Kolben-Zylinder-Einheiten ist über je einen Kopfbolzen mit einem Tellerfederpaket verbunden und trägt an seiner Unterseite ein auf die Laschen der Ringscheibe einwirkendes Klemmstück. Nachteilig bei dieser Klemmeinrichtung ist der durch die Vielzahl von Kolben-Zylinder-Einheiten verursachte hohe technische Aufwand sowie die insgesamt begrenzte maximale Klemmkraft.
Aus der EP 1 088 616 B1 ist ein drehangetriebener NC-Rundtisch für eine Werkzeugmaschine, insbesondere für eine Fräs- und Bohrmaschine, bekannt, bei welcher zur sicheren Fixierung des Rundtisches z.B. bei der Durchführung von Fräsarbeiten eine Klemmvorrichtung vorgesehen ist, bei welcher die Klemmung des Rundtisches in den gewünschten Winkelstellungen nur über radial gerichtete Klemmkräfte ohne axialen Anzug des Rundtisches an seine Auflage erfolgt. Das Klemmelement ist ein an der Auflage befestigter Klemmring, der gleichmäßig über seinen Umfang verteilte innere und äußere axial ausgerichtete Zungen aufweist, die durch axiales Spannen eines keilförmigen Zugelementes gegen Seitenwände gedrückt werden und damit radiale Klemmkräfte ausüben. Auch diese bekannte Klemmeinrichtung erfordert wegen der Vielzahl gesonderter Anzugelemente einen erheblichen technischen Aufwand und hat entsprechend hohe Herstellungskosten zur Folge.
In der EP 1 543 916 B ist ein Werkstücktisch für eine Fräsmaschine beschrieben, der einen an einem Gehäuse drehbar gelagerten Rundtisch sowie eine Klemmeinrichtung zum Fixieren des Rundtisches gegenüber dem Gehäuse in gewünschten Winkellagen aufweist. Die Klemmeinrichtung wird bei eingeschalteter Energieversorgung durch ein erstes Betätigungsorgan gelöst und bei abgeschalteter Energieversorgung über ein Rückholorgan aktiviert. Das Betätigungsorgan zum Lösen der Klemmeinrichtung wirkt auf eine gehäusefeste Scheibe, die zum Fixieren des Drehelementes mit einer gegenüber dem Drehelement drehfesten Scheibe über einen Hirtring zusammenwirkt. Das Betätigungsorgan ist ein in einer Ringnut abgedichtet geführter Ringkolben aus Kunststoff, dem ein Druckraum zugeordnet ist. Die für die Fräsbearbeitung von schweren und voluminösen Werkstücken notwendigen Klemmkräfte können mit dieser bekannten Klemmeinrichtung nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit aufgebracht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Werkstücktisch für die wechselweise Fräs- und Drehbearbeitung von schwergewichtigen sperrigen Werkstücken in entsprechenden Werkzeugmaschinen zu schaffen, dessen Klemmeinrichtung technisch einfach und damit kostengünstig ausgebildet ist und eine sichere Arretierung des Rundtisches in vorgewählten Winkelpositionen auch bei hohen Belastungen während des Fräsbetriebes gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in den Spaltraum zwischen dem hydraulisch axial verschiebbaren Ringkolben und der am Rundtisch befestigten Ringscheibe eine drehfeste axial elastisch verformbare Federscheibe eingreift, welche den Druck des Ringkolbens als Klemmkraft über die Ringscheibe auf das Auflager überträgt.
Bei der Klemmeinrichtung des erfindungsgemäß ausgebildeten Werkstücktisches sind in dem Spaltraum zwei dünnwandige Ringscheiben übereinanderliegend angeordnet, wobei sich die obere Federscheibe durch die Verschiebung des Ringkolbens und den dabei auf diese Federscheibe ausgeübten Druck axial elastisch verformt und dabei mit ihrem radial äußeren Randabschnitt in Druckanlage an die untere Ringscheibe gebracht wird, welche dadurch gegen das Auflager gedrückt wird. Die an der Druckanlage beteiligten Flächen ergeben insgesamt hohe Reibungskräfte und damit eine gegenüber bekannten Ausführungen wesentlich höhere Arretiersicherheit auch bei sehr hohen auf den Rundtisch einwirkenden Drehmomenten, die bei der Fräsbearbeitung von schweren Werkstücken auftreten können. Insbesondere die großflächige Druckanlage der vom Ringkolben belasteten Federscheibe an der ebenfalls in gewissen Grenzen axial elastisch verformbaren Ringscheibe, die mit dem drehangetriebenen Rundtisch außenseitig fest verbunden ist, führt zu besonders hohen Haftreibungskräften bei stillgesetztem Rundtisch. Neben der erhöhten Arretiersicherheit besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung in der technisch einfachen konstruktiven Konzeption der Klemmeinrichtung, die aus einfachen Standardteilen kostengünstig hergestellt werden kann.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung befindet sich der radial äußere Abschnitt der Federscheibe im Spaltraum in ständiger Anlage am Ringkolben bzw. an einem an dessen Unterseite angeformten schmaleren Ringansatz, und der radial innere Abschnitt der Federscheibe ist an dem ortsfesten Bauteil befestigt, das auch das Auflager bildet. Die Befestigung der Federscheibe nur an ihrem radial inneren Abschnitt ermöglicht deren federelastische Verformung im radial äußeren Bereich unter der Druckeinwirkung des axial verschiebbaren Ringkolbens.
Auf technisch einfache Weise wird die Betätigung der Klemmeinrichtung ermöglicht durch Vorsehen eines in sich geschlossenen Ringschlauches in einer ringzylindrischen Ausnehmung oberhalb des Ringkolbens. Die Ausnehmung weist eine etwa toroidale Oberseite auf, an welcher ein Teil des Außenmantels des Ringschlauches großflächig anliegt. Der Ringkolben und der in sich geschlossene Ringschlauch sind vorteilhaft in der nach unten offenen ringzylindrischen Ausnehmung in einem Ringkörper angeordnet, der mit dem Unterbau über z.B. Schraubbolzen drehfest verbunden ist. Zweckmäßig sind in diesem Ringkörper Anschlüsse zum Zu- und Abführen von hydraulischem Druckmittel zu bzw. aus dem Ringschlauch vorgesehen. Der Ringschlauch wird durch Beaufschlagung mit hydraulischer Druckflüssig keit aufgeweitet und verschiebt dabei den einseitig anliegenden Ringkolben gegen die Haltekraft der Federscheibe. Nach Entlastung des Ringschlauchs, d.h. Ablassen der Druckflüssigkeit, wird der Ringkolben durch die Kraft der Federscheibe in seine gelöste Ausgangslage zurückgestellt, ohne dass hierzu besondere Maßnahmen oder Aktivitäten erforderlich wären.
Die Verwendung des in sich geschlossenen Ringschlauchs als Betätigungsorgan der Klemmeinrichtung hat den Vorteil, dass der Ringkolben über seinen gesamten Umfang gleichmäßig vorgeschoben wird, wenn der Ringschlauch durch Zuführen von hydraulischem Druckmittel aufgeweitet wird. Dieser über den gesamten Umfang gleichmäßige Vorschub des Ringkolbens ergibt eine über den gesamten Umfang gleichmäßig wirksame Klemmkraft. Gesonderte Dichtungselemente zur Abdichtung des den Ringkolben aufnehmenden Zylinderraumes im Ringkörper sind nicht erforderlich. Darüber hinaus ist auch nur ein einziger Anschluss jeweils für die Zuführung und die Abführung des hydraulischen Druckmittels zum Ringschlauch vorzusehen, was in einer kostengünstigen Herstellungsweise resultiert.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung lassen sich der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels entnehmen. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Werkstücktisch im vertikalen Axialschnitt;
2 in vergrößertem Maßstab den Bereich A in 1;
3 einen gegenüber 2 weiter vergrößerten Ausschnitt der Klemmeinrichtung im Arretierzustand.
Der in 1 dargestellte Werkstücktisch ist für den Einbau in eine programmgesteuerte komplexe Werkzeugmaschine konzipiert, in welcher größere und relativ schwergewichtige Werkstücke in wahlweise aufeinanderfolgenden Vorgängen in einer Aufspannung gefräst, gebohrt und/oder auch gedreht werden können. Demzufolge hat der erfindungsgemäße Werkstücktisch eine robuste Konstruktion und weist einen stabilen Unterbau 1 sowie einen darauf gelagerten und um eine zentrale Drehachse 2 drehbaren Rundtisch 3 auf. An der Unterseite des Unterbaus 1 ist eine Linearführung 4 zur verschiebbaren Abstützung des Werkstücktischs auf einem – nicht dargestellten – Führungsteil der Werkzeugmaschine vorgesehen. In einer ringzylindrischen Ausnehmung 5 des Unterbaus 1 ist ein elektrischer Antriebsmotor 6 angeodnet, der einen radial äußeren Stator 7 und einen radial inneren Rotor 8 aufweist und somit einen sog. Innenläufer-Motor darstellt. Der radial äußere Stator 7 ist mit seiner äußeren Umfangswand großflächig an der radial inneren Umfangswand der Ausnehmung 5 befestigt, wobei in dieser Umfangswand Kühlkanäle 9 ausgebildet sind, die über Anschlüsse 10, 11 mit Kühlflüssigkeit versorgt werden. Der radial innere Rotor 8 weist an seinem oberen Endteil einen Ringflansch 12 auf, mit dem er in eine Ringnut 13 an der Unterseite des Rundtisches 3 eingreift und darin dauerhaft befestigt ist. Wie in 1 gezeigt, sind der Stator 7 und auch der Rotor 8 jeweils als schmale Hohlzylinder ausgebildet und hochkant in der Ausnehmung 5 im Unterbau angeordnet. Der Elektromotor 6 stellt einen Direktantrieb für den Rundtisch dar, der hohe Drehmomente und auch Drehzahlen von einigen 100 Upm ermöglicht. Dadurch können schwere Werkstücke von bis zu einigen 100 kg auf dem Rundtisch aufgespannt und mit hoher Spanleistung durch Drehen bearbeitet werden. Obgleich der Direktantrieb auch hohe Haltekräfte zum Fixieren des Rundtisches in einer vorgegebenen Winkelposition erzeugen und einhalten kann, wird eine hydraulisch betätigbare Klemmeinrichtung eingesetzt, die den Rundtisch 3 sicher und winkelgenau fixiert, sodass auch Fräsbearbeitungen mit hoher Spanleistung an dem aufgespannten Werkstück durchgeführt werden können. Diese Klemmeinrichtung wird im Folgenden anhand der 2 und 3 ausführlicher beschrieben.
2 zeigt in vergrößertem Maßstab den Ausschnitt A in 1. An einem mit dem Unterbau 1 durch Schraubbolzen 15 fest verbundenen Ringkörper 16 ist ein formsteifer Ring 17 durch Schraubbolzen 18 befestigt. In diesem Ring 17 ist eine ringzylindrische Ausnehmung 19 von halb-toroidaler Form ausgebildet, in welcher ein geschlossener ringförmiger Schlauch 20 angeordnet ist, der über einen Anschlussstutzen 21 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden kann. An der offenen Außenseite der ringzylindrischen Ausnehmung 19 ist ein Ringkolben 23 angeordnet, der mit einer teil-toroidalen Innenseite an der Außenseite des Ringschlauches 20 anliegt. An der Unterseite des Ringkolbens 23 befindet sich im mittleren Bereich ein schmaler angeformter Ringansatz 24, mit dem der Ringkolben 23 gegen die Oberseite einer Federscheibe 25 drückt, wie dies in den 2, 3 dargestellt ist. Diese Federscheibe 25 ist über die Schraubbolzen 18 zwischen dem formsteifen Ring 17 und dem Ringkörper 16 fest eingespannt, sodass keine relativen Drehbewegungen zwischen dem Ringkolben 23 und der Federscheibe 25 stattfinden.
An einem nach unten ragenden Ringansatz 28 des Rundtisches 3 ist eine dünnwandige Ringscheibe 30 als Klemmelement mittels Bolzen 29 befestigt, die mit ihrem radial inneren Teil in einen Spaltraum 31 hineinragt, der zwischen der Unterseite der Federscheibe 25 und einem Auflager 32 ausgebildet ist. Dieses Auflager 32 ist Teil des Ringkörpers 16.
In 3 ist der aktive Zustand der Klemmeinrichtung dargestellt, in welcher der Rundtisch 3 mittels der Klemmeinrichtung an dem Unterbau 1 in einer gewünschten Winkelstellung fest arretiert ist. Der Ringschlauch 20 ist über den Anschlussstutzen 21 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt und wird durch den herrschenden Innendruck in den Grenzen seines elastischen Materials radial aufgeweitet. Dieser Innendruck verteilt sich über die gesamte Länge des Ringschlauchs, der dementsprechend gleichmäßig aufgeweitet wird. Diese Aufweitung des Druck schlauchs 20 führt zu einer gleichmäßigen Verschiebung des Ringkolbens 23, der mit seinem zentralen Ringansatz 24 gegen die radial äußere Zone der Federscheibe 25 drückt und diese elastisch verformt. Aufgrund dieser in 3 dargestellten elastischen Verformung der Federscheibe 25 erfolgt ein großflächiger Andruck ihres aktiven Bereichs gegen die dünnwandige Ringscheibe 30, die fest und großflächig gegen die ebene Oberfläche der Auflage 32 gedrückt wird. Da die Federscheibe 25 über die Schraubbolzen 18 mit dem Ringkörper 16 und dem Ring 17 starr verbunden ist und die dünnwandige Ringscheibe 30 mit ihrem radial äußeren Bereich über die Schraubbolzen 29 mit dem Ansatz 28 des Rundtisches 3 fest verbunden ist, ergibt sich eine hochfeste Klemmung und Arretierung des Rundtisches 3 am Unterbau 1 ohne jegliche Relativbewegungen zwischen beiden Bauteilen 1, 3 in Umfangsrichtung. Dadurch können große Spankräfte im Fräsbetrieb aufgenommen werden. Die Rückstellung des Ringkolbens 23 in seine Lösestellung erfolgt nach Entlasten des Ringschlauchs 20 durch Ablassen der Druckflüssigkeit selbsttätig durch die Kraft der Federscheibe 25.

Claims

Werkstücktisch für Werkzeugmaschinen, insbesonder für Fräs- und Drehmaschinen, zur Bearbeitung von relativ schweren und sperrigen Werkstücken, mit – einem formsteifen Unterbau (1), – einem auf dem Unterbau drehbar gelagerten Rundtisch (3), – einem elektrischen Direktantrieb (6) für den Rundtisch (3), dessen Stator (7) und Rotor (8) hochkant in einer zylindrischen Ausnehmung (5) des Unterbaus (1) angeordnet sind, – einer hydraulisch betätigbaren Klemmeinrichtung, die eine mit dem Rundtisch umlaufende Ringscheibe (30) und einen hydraulisch betätigbaren Ringkolben (23) aufweist, der einen verformbaren Teil der Ringscheibe (30) gegen ein ortsfestes Auflager (32) drückt, dadurch gekennzeichnet, dass – in den Spaltraum (31) zwischen dem Ringkolben (23) und der Ringscheibe (30) eine drehfeste axial-elastisch verformbare Federscheibe (25) eingreift, welche den Druck des Ringkolbens (23) als Klemmkraft über die Ringscheibe (30) auf das Auflager (32) überträgt.
Werkstücktisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe (25) sich im Spaltraum (32) mit ihrem radial äußeren Abschnitt in ständiger Anlage am Ringkolben (23) befindet und mit ihrem radial inneren Abschnitt am Auflager-Bauteil (16, 32) befestigt ist.
Werkstücktisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (23) an seiner Unterseite einen angeformten zentralen Ringansatz (24) trägt, mit dem der Ringkolben (23) auf die Oberseite der Federscheibe (25) einwirkt.
Werkstücktisch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (23) und ein geschlossener Ringschlauch (20) in einer zylindrischen Ausnehmung (19) in einem Ring (17) angeordnet sind, der mit dem Unterbau (1) und dem Auflager-Bauteil (16) fest verbunden ist.
Werkstücktisch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringschlauch (20) durch Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit aufweitbar ist und dabei den einseitig anliegenden Ringkolben (23) gegen die Haltekraft der Federscheibe (25) axial verschiebt.
Werkstücktisch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkolben (23) nach Entlastung des Ringschlauchs (23) durch die Kraft der Federscheibe (25) in seine gelöste Ausgangsstellung rückstellbar ist.
Werkstücktisch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmeinrichtung radial innerhalb des Direktantriebs (6) und eines ringförmigen Traglagers des Rundtischs (3) angeordnet ist.