DE202012001539U1

DE202012001539U1 - Autarke Hydraulik-Spannpalette

Info

Publication number: DE202012001539U1
Application number: DE201220001539
Authority: DE
Original assignee: Hohenstein Vorrichtungsbau und Spannsysteme GmbH
Current assignee: WVL Werkzeug und Vorrichtungsbau Lichtenstein GmbH
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2022-02-16

Abstract

Autarke Hydraulik-Spannpalette für eine energieeffiziente niederziehende Spannung von Werkstücken (4) auf – hydraulikfreien und anderen Bohr-Fräs-Bearbeitungszentren (2.1), – Spann- und Entspannstationen (2.2) von Bearbeitungsmaschinen-Systemen sowie – Montage-Arbeitsgestellen (2.3), ohne dass es dafür einer Elektroenergie-Zuführung oder einer Zuleitung von Hydraulik-Drucköl bedarf, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Spannpalette (1), die als – einteilige T-Nut-Palette (1.1), T-Nutraster oder als Lochraster-Palette (1.2) und als Grundplatte (1.3), – mehrteilige Grundplatte (1.4), mit aufliegenden T-Nut-Begrenzungsleisten (1.5 und 1.6) ausgestattet, oder als – Werkstück-Befestigungsplatte (5.5) an der vertikalen Spannwand (1.8) eines Aufspannkörpers (1.7) angeordnet ausgebildet und anwendbar ist und eine Anordnung mehrerer vertikaler, gleich dimensionierter und einseitig beauflagbarer Hydraulik-Zylinder (3.2), dessen nach oben und nach vorn ragende Kolbenstange (3.3) mit einem stirnseitigen Verbindungsgewinde ausgestattet ist, in das je eine Verbindungsschraube (1.9) von den Spannelementen (5) für die Werkstücke (4) oder die Werkstücke (4) selbst, mittels der Spannschrauben...

Description

Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Schutzanspruches 1 definierten Gegenstand aus. Als Palette wird im allgemeinen ein Transporthilfsmittel bezeichnet, auf dem Stückgut abgelegt, festgehalten und auch transportiert werden kann. Nach DIN 55 201 Teil 1: 1985-09 und DIN 55 201 Teil 2: 1987-12, sind „Paletten für Werkzeugmaschinen” als quadratische und rechteckige Paletten, die vornehmlich zum Einsatz auf Bearbeitungszentren, flexiblen und anderen Fertigungssystemen bestimmt sind, definiert. Die Palettenkörper sind als dünne Metallplatten, vornehmlich aus hochwertigen Stahl- oder Grauguss bestehend, ausgebildet. Nach den oben genannten Normen ist die obere plane Fläche als „Werkstück-Aufspannfläche” und die unteren Flächen zur Werkzeugmaschine hingerichtet, sind als „Auflage-, Führungs- und Klemmflächen” bezeichnet. Werkstattüblich ist, diese Paletten auch als Spannpaletten zu bezeichnen. Auf der „Werkstück-Aufspannfläche” werden die formändernd zu fertigenden Werkstücke, nebeneinander aufliegend, unter Nutzung der parallelen T-Nuten oder des Gewindelochrasters, positioniert und, in der Regel mittels Handspannung, fixiert. Für die Realisierung einer hydraulischen Werkstückspannung auf und an einer Spannpalette ist den mit Hydraulikzylindern ausgestattenden Spannelementen, durch die Spannpalette hindurch, entlang von separaten freiliegenden Hydraulikleitungen oder Hydraulikbohrungen in der Spannpalette, durch eine mittig positionierte Drehdurchführung hindurch, Hydraulik-Drucköl zuzuleiten.
Verbreiteter Stand der Technik ist, dass in den Bohr-Fräs-Bearbeitungszentren und in den sonstigen Bearbeitungsmaschinen, Fluidsysteme für die Bereitstellung von Hydraulik-Drucköl zum gesteuerten Betreiben von Funktionsbaugruppen angeordnet sind, so dass von diesen Maschinen ausgehend, auch Hydraulik-Drucköl für die hydraulische Werkstückspannung bereitgestellt und zugeführt wird. Beispielhaft ist eine Hydraulik-Spannpalette in DE 4108545 C2 beschrieben, wobei der Palettenkörper einer T-Nutraster-Palette sowie einer Palette ohne T-Nuten und ohne Lochraster für eine eingehauste Anordnung der mit einer Maschine verbundenen Hydraulikleitungen als Hohlraum ausgebildet ist.
Dem gegenüber sind bei der in DE 1552 701 A beschriebenen Hydraulik-Spannpalette, die Hydraulikleitungen zwischen der Werkzeugmaschine und den Hydraulik-Zylindern für das Betreiben von beweglichen absenkbaren und anhebbaren T-Nut-Leisten einer T-Nut-Platte außen und freiliegend am Palettenkörper angeordnet.
Kennzeichnend für eine neue Qualität der Energieeffizienz bei spanenden Werkzeugmaschinen ist deren Hydraulikfreiheit. Da die Hydraulikspannung der Werkstücke auf Spannvorrichtungen und Spannpaletten auf Grund ihrer Vorteile gegenüber der Handspannung und gegenüber anderen Spannmedien unverzichtbar ist, bedingt dies eine autarke Ausbildung der Hydraulik-Spannpaletten, durch eine integrierte, eigene selbstversorgende Hydraulik-Druckerzeugung für die eigenen Spannelemente. Die in DE 10 2010 013 093 B3 und in DE 10 2011 117 776.4 beschriebenen Spannvorrichtungen haben in ihren Spannkörpern die Hydraulikdruckerzeugung integriert und erfahren eine Elektroenergiezuführung über Kabel, von der spanenden Werkzeugmaschine ausgehend, über eine Elektro-Drehdurchführung in den Paletten, die als einteilige Grundplatten ohne T-Nuten oder ohne T-Nutraster auf deren Ober- oder Spannfläche ausgebildet sind.
Nachteilig ist, dass die autarken hydraulischen Spannvorrichtungen

– über Spannkörper mit senkrechten, in der Regel nur kleinen Spannflächen für eine hydraulische Werkstückspannung auf Bohr-Fräs-Bearbeitungszentren und Kompaktwerkzeugmaschinen mit waagerechter Werkzeugspindelführung verfügen,
– waagerecht liegende großdimensionierte Spannflächen an flachen, leichtgewichtigen Spannkörpern für die autarke hydraulische Werkstückspannung auf Werkzeugmaschinen mit vertikaler Spindelführung noch nicht vorgeschlagen sind,
– eine antriebsnahe Druck- und Funktionsanzeige nicht vorhanden und
– eine aufwändige Elektroenergie-Zuführung und -Durchleitung für den autarken Hydraulik-Druckerzeuger in der Spannvorrichtung erforderlich ist.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt deshalb die Problemstellung zu Grunde, eine autarke Hydraulik-Spannpalette zu schaffen, die

– energieeffizient bedienbar, ausgebildet und anwendbar ist,
– eine großflächige niederziehende Hydraulikspannung von großdimensionierten Werkstücken oder eine gleichzeitige Mehrstückspannung kleindimensionierter Werkstücke ermöglicht
– eine flache und leichtgewichtige Palettenkörper-Ausbildung hat, die für alle bekannten Arten der Spannpaletten anwendbar ist und
– eine antriebsnah angeordnete Druck- und Funktionsanzeige gewährleistet.

Diese Problemstellung wird durch den Schutzanspruch 1 gelöst. In einer Spannpalette, die als einteilige T-Nut-Palette, T-Nutraster- oder als Lochraster-Palette bzw. als Grundplatte, die aber auch als mehrteilige Grundplatte, mit aufliegenden T-Nut-Begrenzungsleisten ausgestattet oder die als Werkstück-Befestigungsplatte, an einer vertikalen Spannwand eines Aufspannkörpers angeordnet, ausgebildet sein kann, sind mehrere vertikale, gleichdimensionierte und einseitig beauflagbare Hydraulik-Zylinder angeordnet. Dessen nach oben und nach vorn ragende Kolbenstangen sind mit einem stirnseitigen Verbindungsgewinde ausgestattet, in das je eine Verbindungsschraube der Spannelemente oder der Werkstücke selbst, nach unten gerichtet niederziehend spannend, angeordnet ist. Die werkstückkonturabhängig positionierten Hydraulik-Zylinder sind mit sich und mit einer in, an oder auf Hydraulik-Spannpaletten angeordneten Hydraulik-Schraubpumpe, synchron bewegbar und betätigbar, über die Hydraulik-Verbindungsleitungen druckgleich und druckausgleichend leitungsverbunden. Dabei ist der Hydraulik-Öldruck an der Druckanzeige visuell oder durch akustische Informationen feststellbar oder mittels aktiver Sensoren kontrollierbar.
Weitere Ausstattungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 4 angegeben. Sie betreffen die

– Antriebsvarianten für die Hydraulik-Schraubpumpe
– Anzahl gleichzeitig nutzbarer Hydraulik-Zylinder und die
– Anwendung von T-Nut-Begrenzungsleisten

Die Erfindung ist vereinfacht in fünf Anwendungen beispielhaft vereinfacht dargestellt und wird im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert. Im einzelnen zeigen
1 eine Schnittdarstellung einer Grundplatten-Anwendung auf einem Montagegestell
2 eine Darstellung der Anwendung als mehrteilige Grundplatte auf einem Bohr-Fräs-Bearbeitungszentrum
3 eine Draufsicht auf eine Vier-Werkstück-Anordnung als einteilige Grundplatte einer Spann- und Entspannstation
4 eine Draufsicht auf eine Anwendung auf einer T-Nutraster-Palette
5 eine Seitenansicht auf eine Werkstück-Befestigungsplatte an einem Aufspannkörper
Die autarke Hydraulik-Spannpalette 1 ist als ein flacher, plattenförmiger ein- oder mehrteiliger Palettenkörper ausgebildet, in dem werkstückkonturunabhängig oder in einer Reihe nebeneinander liegend, ein oder mehrere aufliegende Werkstücke 4 niederziehend spannend synchron bewegbare und betätigbare Hydraulik-Zylinder 3.2 angeordnet sind, die untereinander und mit jeweils einer Hydraulik-Schraubpumpe 3 über Hydraulik-Drucköl führende Hydraulik-Verbindungsleitungen 3.4, druckgleich und druckausgleichend verbunden sind.
Die Hydraulik-Schraubpumpe 3, die direkt in den Palettenkörper integriert oder mittel einem separaten Aufnahmekörper an oder auf dem Palettenkörper angeordnet ist, besteht im wesentlichen aus einer ein- oder ausschraubbaren Schraubspindel 3.1, mit der die über die Bewegung eines Druckkolbens veranlasste Hydraulik-Druckölkompensation die tiefziehende Spannbewegung der Kolbenstange 3.3 von jedem der über die Hydraulik-Verbindungsleitungen 3.4 einbezogenen drei bis sechs einseitig beauflagten Hydraulik-Zylinder 3.2 realisiert wird. Mit dem durch das Ausschrauben der Schraubspindel 3.1 in der Hydraulik-Schraubpumpe 3 veranlassten Rücklauf des Hydraulik-Drucköles erfolgt mittels einer unterliegenden Druckfeder das Anheben jedes Kolbens, jeder Kolbenstange 3.3 und damit auch das Anheben der Spanneisen 5.1 über in die Kolbenstangen-Stirnseite eingeschraubten Spannschrauben 5.4. Mittels unmittelbar an den Hydraulik-Schraubpumpen 3 angeordneten Druckanzeigen 3.5 ist der Hydraulik-Öldruck visuell feststellbar. Die Kontrolle des Vorhandenseins oder von unerwünschten Abweichungen des benötigten Hydraulik-Öldruckes erfolgt außerdem mittels nicht dargestellter aktiver Sensoren.
Die in 1 dargestellt autarke Hydraulik-Spannpalette ist eine, auf einem Montage-Arbeitsgestell 2.3 aufliegende, mehrteilige Grundplatte 1.4, wobei der flache Palettenkörper mit nebeneinander angeordnet aufliegenden T-Nutbegrenzungsleisten 1.5 und 1.6, die eine Γ- und eine T-Querschnittsform haben, bestückt ist. Diese sind gemeinsam mit dem Palettenkörper, mehrere T-Nuten in einer Dimensionierung nach DIN 650: 1989-10 bildend, mittels Verbindungsschrauben 1.9 auf diesem wahlweise abnehmbar befestigt angeordnet. Die senkrecht nach oben gerichtete Schraubspindel 3.1 der, als separaten Aufnahmekörper auf dem Palettenkörper angeordneten, Hydraulik-Schraubpumpe 3 wird vom Bediener des Montage-Arbeitsgestelles 2.3 mittels eines freihängenden Elektroschraubers 2.4 betätigt. Dabei werden vier, in einer Reihe gleichbeabstandet und mittig unter den von den T-Nut-Bearbeitungsleisten 1.5 und 1.6 angeordneten, Hydraulik-Zylinder 3.2 betätigt und das auf den Anlageflächen und Positionierelementen 5.3 auf- und anliegende Werkstück 4 an seiner oberen Spannfläche 5.2 mittels der Spanneisen 5.1 gespannt.
Die in 2 dargestellte autarke Hydraulik-Spannpalette ist ebenfalls eine mehrteilige Grundplatte 1.4. Im Gegensatz zu der Darstellung in 1 sind nebeneinander drei als Spannbacken-Systeme ausgebildete Spannelemente mit gespannten gleichen Werkstücken 4 auf einer gesonderten einstückigen T-Nut-Palette 1.1, mit T-Nuten 1.1 ausgestattet, angeordnet.
Im Unterschied zur Mehrteilespannung gleicher Werkstücke 4 in 2, ist diese in 3 als gleichzeitige Vierteile-Spannung mit je drei als Spanneisen 5.1 ausgebildeten, über je eine Spannschraube 5.4 mit den darunter befindlichen, nicht dargestellten Hydraulik-Zylindern funktionsverbunden ausgebildete Anordnung auf einer einteiligen Grundplatte 1.3 dargestellt. Kennzeichnend für diese Anwendung einer autarken Hydraulik-Spannpalette ist die Anordnung von zwei Hydraulik-Schraubpumpen 3 mit Druckanzeigen 3.5 und von Hydraulik-Verbindungsleitungen 3.4 für je sechs Werkstückkonturangepasste angeordnete Spannelemente 5.
In 4 ist eine T-Nutraster-Palette 1.2 dargestellt und in 5 ist eine senkrechte Werkstück-Befestigungsplatte 5.5, die mit Befestigungsschrauben 1.9 an der Spannwand 8 eines Aufspannkörpers 1.7 angeordnet ist, dargestellt.
Beide werden ohne Werkstücke als Anwendungen auf Bohr-Fräs-Bearbeitungszentren 2.1 gezeigt. Abhängig von den konkreten Fertigungsbedingungen und von einer ergonomischen Körperhaltung des Bedieners kann die Hydraulik-Schraubpumpe 3 stirnseitig in den Palettenkörper integriert oder als separater Aufnahmekörper darauf oder daneben angeordnet sein.
Die hier beschriebenen Ausbildungen und Anwendungen einer autarken Hydraulik-Spannpalette erfüllen alle aus der benannten Problemstellung abgeleiteten Ziele, insbesondere die Unabhängigkeit von Hydraulik-Drucköl-Zuleitung und von Elektroenergie Zuführung.
Bezugszeichenliste

1.: Spannpalette
1.1: T-Nut-Palette
1.2: T-Nutraster-Palette; Lochraster-Palette
1.3: einteilige Grundplatte; Werkstück-Befestigungsplatte
1.4: mehrteilige Grundplatte
1.5: T-Nut-Begrenzungsleisten, Γ-förmig
1.6: T-Nut-Begrenzungsleisten, Γ-förmig
1.7: Aufspannkörper
1.8: Spannwand von 1.7
1.9: Verbindungsschrauben
1.10: T-Nuten
2.1: Bohr-Fräs-Bearbeitungszentrum
2.2: Spann- und Entspannstation
2.3: Montage Arbeitsgestell
2.4: Elektro- oder Druckluftschrauber an 2.2 und 2.3
3.: Hydraulik-Schraubpumpe
3.1: Schraubspindel an 3
3.2: Hydraulik-Zylinder
3.3: Kolbenstange an 3.2
3.4: Hydraulik-Verbindungsleitungen
3.5: Druckanzeige
4.: Werkstück
4.1: Werkstück-Außenkontur
5.: Spannelemente
5.1: Spanneisen
5.2: Spannflächen
5.3: Anlageflächen; Positionierelemente
5.4: Spannschrauben
5.5: Werkstück-Befestigungsplatte

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 4108545 C2 [0002]
DE 1552701 A [0003]
DE 102010013093 B3 [0004]
DE 102011117776 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 55 201 Teil 1: 1985-09 [0001]
DIN 55 201 Teil 2: 1987-12 [0001]
DIN 650: 1989-10 [0017]

Claims

Autarke Hydraulik-Spannpalette für eine energieeffiziente niederziehende Spannung von Werkstücken (4) auf – hydraulikfreien und anderen Bohr-Fräs-Bearbeitungszentren (2.1), – Spann- und Entspannstationen (2.2) von Bearbeitungsmaschinen-Systemen sowie – Montage-Arbeitsgestellen (2.3), ohne dass es dafür einer Elektroenergie-Zuführung oder einer Zuleitung von Hydraulik-Drucköl bedarf, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Spannpalette (1), die als – einteilige T-Nut-Palette (1.1), T-Nutraster oder als Lochraster-Palette (1.2) und als Grundplatte (1.3), – mehrteilige Grundplatte (1.4), mit aufliegenden T-Nut-Begrenzungsleisten (1.5 und 1.6) ausgestattet, oder als – Werkstück-Befestigungsplatte (5.5) an der vertikalen Spannwand (1.8) eines Aufspannkörpers (1.7) angeordnet ausgebildet und anwendbar ist und eine Anordnung mehrerer vertikaler, gleich dimensionierter und einseitig beauflagbarer Hydraulik-Zylinder (3.2), dessen nach oben und nach vorn ragende Kolbenstange (3.3) mit einem stirnseitigen Verbindungsgewinde ausgestattet ist, in das je eine Verbindungsschraube (1.9) von den Spannelementen (5) für die Werkstücke (4) oder die Werkstücke (4) selbst, mittels der Spannschrauben (5.4) nach unten gerichtet, niederziehend spannend, angeordnet sind und dass die Werkstückkonturabhängig positionierten Hydraulik-Zylinder (3.2) mit sich und mit einer in, an oder auf den Grundplatten (1.3 und 1.4) angeordneten Hydraulik-Schraubpumpe (3) synchron bewegbar und betätigbar, druckgleich und druckausgleichend über die Hydraulik-Verbindungsleitungen (3.4) leitungsverbunden, wobei der Hydraulik-Öldruck an der Druckanzeige (3.5) visuell oder durch akustische Informationen feststell- und mittels aktiver Sensoren kontrollierbar ist.
Autarke Hydraulik-Spannpalette nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die druckaufbauende Spannbewegung und die druckabsenkende Entspannbewegung der Hydraulik-Schraubpumpe (3) wahlweise mit einem – handgeführten oder freihängenden Elektro- oder Druckluftschrauber (2.4) oder – handbewegten Knebelschrauber über eine Schraubspindel (3.1) drehbeweglich zu betätigen ist.
Autarke Hydraulik-Spannpalette nach Schutzanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit jeder der an einer Palette (1.1 und 1.2) oder an einer Grundplatte (1.3 und 1.4) angeordneten Hydraulik-Schraubpumpe (3) gleichzeitig drei bis sechs Hydraulik-Zylinder (3.2), werkstückkonturabhängig positioniert, betätigbar sind.
Autarke Hydraulik-Spannpalette nach Schutzanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf einer Grundplatte (1.4), parallel stirnseitig aneinander liegend mit Verbindungsschrauben (1.9) befestigten T-Nut-Begrenzungsleisten (1.5 und 1.6), die in einer Γ- und/oder in einer T-Querschnittsform gleichbeabstandet ausgebildet, von der Grundplatte wahlweise abnehmbar, angeordnet, sind.