DE2065774A1 - Werkstueckspannmittel fuer bearbeitungszentren und transferstrassen zu positionsgerechter werkstueckaufnahme und -einspannung - Google Patents

Description

HEIDELBERGER DRUCKMASCHINEN 24 . 2 . 75 AKTIENGESELLSCHAFT

Werkstückspannmittel für BearbeitungsZentren und Transferstraßen zu positionsgerechter Werkstückaufnahme und -einspannung

Die Erfindung betrifft ein Werkstückspannmittel für Bearbeitungszentren und Transferstraßen zu positionsgerechter

M Werkstückaufnahme und -einspannung in die Arbeitsstation der je- ™ weiligen Bearbeitungsmaschine mit einem fest werkstückverbundenen Spannrahmen zur Aufnahme und Einspannung in einer ausschließlich auf die Abmessungen dieses Spannrahmens abgestellten Spannvorrichtung der Bearbeitungsmaschine.

Bekannte Spannvorrichtungen zum Festspannen eines Rohlings in der Bearbeitungsstation von Bearbeitungsmaschinen sind stets der Kontur des Werkstückes angepaßt. Im allgemeinen ist für Werkstücke mit Flächen an verschiedenen Seiten oder Bohrungen, die in A unterschiedlichen Richtungen laufen, für jede Winkellage, in der sich solche Bohrungen oder Flächen am Werkstück befinden, eine gesonderte Spannvorrichtung erforderlich. Darüber hinaus müssen des öfteren "schwingende Spannungen" eingesetzt werden, um das Werkstück beim Festspannen nicht zu verformen.

Bei Verwendung dieser bekannten Spannmittel erlaubt die verschie-

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denartige geometrische Form der Werkstücke normalerweise keine automatische Sortierung, Erkennung und·Beschickung der Teile an Bearbeitungsstationen. Bekannt sind bislang nur Lade- und Sortiervorrichtungen, die speziell auf Außenabmessungen eines bestimmten Werkstückes oder eine geometrisch ähnliche Familie von Werkstücken abgestimmt ist. Die Aufbringung und Ablesung eines Werkstückkodes direkt am Werkstück ist bei Anwendung von.verschiedenartigen Werkstücken davon abhängig, daß zumindest ein Teil der Außenkontur aller dieser Werkstükke untereinander gleich ist. Da dies nicht der Fall ist, war die direkte Kennzeichnung der Werkstücke bisher mit großen Schwierigkeiten verbunden.

Aus der US-Patentschrift 2 471 661 ist eine Vorrichtung zum Befestigen eines Werkstückes in einem Halter bekannt. Das wegen seiner komplizierten Kontur oder empfindlichen Außenfläche schwer spannbare Werkstück wird durch Einschmelzen in einen thermoplastischen Kunststoff mit dem hülsenförmigen Halter oder Spannrahmen fest verbunden. Es sind weder am Halter noch am Werkstück Vorkehrungen zur Erkennung des Werkstückes getroffen. Die bekannte Einrichtung ist daher zur Weiterverarbeitung in Bearbeitungsstationen wenig geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist, die Identifizierung eines Werkstükkes,beispielsweise zum Zwecke der Sortierung oder eines automatischen Ladevorganges oder einer selbsttätigen Auswahl des gewünschten Bearbeitungsprogrammes zu ermöglichen.

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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß am Spannrahmen oder an den daran befestigten Werkstücken Informationsträger vorgesehen sind.

Die einheitliche Form der Spannrahmen sowie die Möglichkeit, ausgewählte, mit einer Kennung versehene Werkstückflächen stets in einer ganz bestimmten Höhe im Spannrahmen anzuordnen, erlaubt es, sowohl am Spannrahmen als auch am Werkstück Identifizierungsmarken nach der Erfindung anzubringen. Dadurch wird das automatische Sortieren und Beschicken der Werkstücke sowie das Erkennen der Identifizierung außerordentlich erleichtert. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die am Spannrahmen oder am Werkstück vorgesehene Information zu ändern oder zu löschen. Dadurch kann beispielsweise der Bearbeitungszustand abgelesen oder der nächste Bearbeitungsabschnitt eingeleitet werden.

Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 einen Spannrahmen nach der Erfindung, der aus

zwei bogenförmigen Spannteilen besteht,

Fig. 3 und 4 einen Spannrahmen nach der Erfindung mit rechteckiger Form,

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Fig. 5 und 6 eine Spannvorrichtung zur Aufnahme von

Spannrahmen mit einer Kontur gemäß Fig. 1 und 2,

Fig. 7 eine mögliche Ausbildung der Ausrichtmittel

für Spannrahmen nach Fig. 1 und 2,

Fig. 8 eine mögliche Ausbildung eines Spannhebels

einer Spannvorrichtung nach Fig. 5 und 6,

Fig. 9 und 10 Ausschnitte aus einer Spannvorrichtung zur

Aufnahme von Spannrahmen gemäß Fig. 3 und

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Der erfindungsgemäße Spannrahmen 1 nach den Fig. 1 und 2 besteht aus zwei bogenförmigen Spannteilen 2 und 2, deren Außenflächen gleichen Abstand vom Spannrahmenmittelpunkt 4 besitzen. Zwischen den Spannteilen 2 und J ist ein zu bearbeitendes Werkstück in Form eines Lagerbocks 5 angeordnet. Zwei Stege 6 verbinden den Lagerbock 5 mit dem oberen Spannteil 2. Eine entsprechende Verbindung stellen zwei weitere Stege 7 zwischen dem Lagerbock 5 und dem unteren Spann teil J> her. Nach Fertigbearbeitung des Lagerbocks 5 werden die Stege 6 und 7 unmittelbar an der Oberfläche des Werkstücks abgetrennt. Das Abtrennen kann beispielsweise durch Sägen, Fräsen, Stanzen, Abschmelzen oder auch durch Brennschneiden erfolgen.

An der Unterseite beider Spannteile 2 und J> sind Informationsnoeken 8 zur Identifizierung des vom Spannrahmen 1 getragenen Lagerbocks 5 vorgesehen. Sie stellen eine vierstellige verschlüsselte Ziffer dar. Die Kennung des Lagerbocks 5 kann mittels bekannter Identifizierungsschalter abgetastet werden und zum Einleiten eines dem Werkstück zugehörigen Bearbeitungsprogramms Verwendung finden.

Zwecks Ausrichtung in derSpannebene ist der Spannrahmen 2 mit zwei Ausrichtflächen 9 und 10 versehen, die rechtwinkelig zueinander liegen. Außerdem weisen beide Spannteile 2 und 3 an ihren Enden je eine Auflagestütze 11 auf. Die vier Auflagestützen 11 sind gemeinsam bearbeitet. Dadurch wird die Höhe des Werkstücks, hier des Lagerbocks 5> relativ zur Spannfläche exakt festgelegt.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Beispiel zeigt die Anordnung nur eines Werkstückes, nämlich des Lagerbocks 5* zwischen den Spannteilen 2 und J. Ebensogut könnten mehrere gleiche oder ungleiche kleinere Werkstücke im Spannrahmen 1 untergebracht und über Stege mit den Spannteilen 2 und 3 verbunden sein. Zu be-

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achten ist nur, daß die Form der Spannteile 2 und 3 sowie der Außendurchmesser des Spannrahmens 1 stets gleich bleibt und daß die Werkstücke für die Bearbeitung genügend stabil mit dem Spannrahmen 1 über Stege verbunden sind.

Eine zweite Ausbildungsmöglichkeit des Spannrahmens zeigen die Fig. J und 4. Hier ist der Spannrahmen 12 rechteckig und in sich geschlossen ausgeführt. Er umschließt acht gleiche Werkstücke, die als Hebel IJ ausgeführt sind. In diesem Spannrahmen können ebensogut unterschiedlich ausgebildete Werkstücke gleichzeitig untergebracht sein.

Die erwähnten Hebel IJ sind an ihren Enden über Stege 14 mit den Querstegen 15, 17 und 22 des Spannrahmens 12 fest verbunden. Da der Spannrahmen 12 in der Arbeitsstation einer Bearbeitungsmaschine in senkrechter Ebene gespannt werden soll, sind an seinem oberen Quersteg 15 zwei Ladearme 16 vorgesehen, die einen Transport des Spannrahmens 12 in einer Ladeeinrichtung ermöglichen .

An den Enden des unteren Querstegs 17 des Spannrahmens 12 befindet sich je eine Stütze 18, deren Abstützfläche 19 sowie Außenfläche 20 zur Ausrichtung des Spannrahmens 12 in der Spannebene dienen. Außer den Stützen 18 sind noch vier weitere Stützen 21 vorgesehen. Alle Stützen 18 und 21 sind an ihrer Auflagefläche gemeinsam bearbeitet und bestimmen den Abstand der zu bearbeitenden Hebel IJ von der Spannfläche.

Auch dem Spannrahmen 12 ist eine Kennung zugeordnet. Sie besteht in dem Identifizierungsnocken 23, der an dem unteren Quersteg des Spannrahmens 12 angegossen ist. Er trägt alle für die Auswahl des den Hebeln IJ zugeordneten Bearbeitungsprogrammes vorgesehene Information. Weitere Nocken könnten für die automatische Sortierung und Beschickung des Spannrahmens 12 an denselben Quersteg angegossen werden.

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FUr diese oder ähnliche Spannrahmen müssen in der Bearbeitungsstation von Bearbeitungsmaschinen oder auf Paletten eigens angepaßte Spannvorrichtungen vorhanden sein. Die Spannvorrichtung gemäß Fig. 5-8 kann beispielsweise nur Spannrahmen .1 mit bestimmtem Umfangsdurchmesser und bestimmter Ausbildung der Spannteile 2 und 3 aufnehmen.

Die Spannvorrichtung nach Fig. 5 und 6 besteht aus einem rechteckigen Gußgehäuse 24, das hinten durch eine Bodenplatte 25 und vorn durch einen Deckel 26 abgeschlossen ist. Der Deckel 26 trägt alle Ausrichtteile. Er ist in der Werkstückbearbeitungszone mit einer Ausnehmung 27 versehen, über der sich das oder die eingespannten Werkstücke befinden. Wie strichpunktiert dargestellt, liegt momentan der Lagerbock 5 in Bearbeitungsposition. Die Ausrichtung dieses Werkstückes erfolgt beim Einlegen des Spannrahmens 1. Dabei kommen die Auflagestützen 11 der Spannteile 2 und 3 auf den Auflagebolzen 28 zu liegen. Dadurch ist die Höhe des Lagerbocks 5 im Verhältnis zur Spannfläche festgelegt. Ein Federbolzen 29 drückt den eingelegten Spannteil 2 mit seiner Ausrichtfläche 10 in seitliche Richtung gegen eine Stellschraube 30, während gleichzeitig die Ausrichtflächen 9 gegen Anschläge zur Anlage gelangen, wie insbesondere Fig. 7 zu entnehmen ist.

Jedem der Auflagebolzen 28 ist ein Spannhebel 32 zugeordnet. Diese Spannhebel 32 pressen nach dem Einlegen und Ausrichten des Spannrahmens 1 die Auflagestützen 11 gegen die Auflagebolzen 28. Wie aus Fig. 8 zu ersehen ist, werden die Spannhebel 32 von einem Lager 33, das im Bund 54 einer Buchse 34 vorgesehen ist, schwenkbar gehalten. Die Buchse 34 ist fest in eine Bohrung 35 einer Mittelplatte 36 eingetrieben. In der Buchse 34 befinden sich Tellerfedern 40, durch die ein Zuganker 37 hindurchführt, dessen unteres Ende einen in der Buchse 34 gleitenden Kolben 38 trägt. Auf diesem Kolben 38 stützen sich die Tellerfedern 40 ab.

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Das obere Ende des Zugankers 37 läuft durch den Bund 54 der Buchse 34 hindurch und ist über einen Bolzen 39 an den Spannhebel 32 angelenkt. Die Tellerfedern 40 ziehen den Zuganker 37 nach unten, wodurch der Spannhebel 32 entgegen dem Uhrzeigersinn um das Lager 33 in die ausgezogen dargestellte Lage geschwenkt wird. Die Tellerfedern bewirken somit, daß der Hebel 32 die Auflagestützen 11 des Spannrahmens 1 fest gegen die Auflagebolzen 28 pressen, wodurch der Spannrahmen 1 einen für die Bearbeitung genügend festen Sitz erhält.

In der Bodenplatte 25 befindet sich gleichachsig zum Zuganker 37 ein Öldruckanschluß 41 mit einem durch Öldruck aufwärts schiebbaren Kolben 42. Bei Beaufschlagung drückt der Kolben 42 gegen das untere Ende des.Zugankers 37 und schwenkt den Spannhebel entgegen der Kraft der Tellerfedern 40 im Uhrzeigersinn in die strichpunktiert dargestellte Stellung 43, so daß der eingespannte Spannrahmen 1 herausgenommen werden kann.

Durch den Deckel 26 der Spannvorrichtung ragen im Bereich der Spannteile 2 und 3 federnde Abtastnocken 50 hindurch. An ihrem unteren Ende drücken sie auf einen Umlenkhebel 55, der wiederum einen horizontal geführten Abfragenocken 52 gegen die Kraft einer Feder 56 betätigt. An einer für die Abfragung des Codes des zu bearbeitenden Werkstückes günstigen Stelle ragen die Abfragenocken 52 seitlich aus dem Gußgehäuse 24 der Spannvorrichtung gemäß Fig. 5 und 6 hervor. Wird nun bei Einlegen eines Spannrahmens 1 über einen Informationsnocken 8 ein Abtastnocken 50 betätigt, so erfolgt über den Umlenkhebel 55 eine entsprechende Verschiebung des zugeordneten Abfragenockens 52 aus dem Gußgehäuse 24 heraus. Eine nicht dargestellte Abfragevorrichtung tastet die hochgestellten Nocken 52 ab und gibt die so ermittelte Information an ein Steuerzentrum weiter.

Eine Spannvorrichtung für einen rechteckigen Spannrahmen 12 nach den Fig. 3 und 4 ist ausschnittsweise in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Auf der Deckplatte 44 dieser Spannvorrichtung befinden sich

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wieder a,lle Ausrichtteile. Die Stützflächen 19 der Stützen l8 des Spannrahmens 12 werden beim Einlegen des Spannrahmens auf die Stutzbolzen 45 gestellt. Ein in der Seitenwand 46 federnd angebrachter Ausrichtbolzen 47 drückt den Spannrahmen 12 in seitlicher Richtung gegen den Anschlag 48. Die Auflageflächen der Stützen 18 und 21 des Spannrahmens 12 kommen gegen die Auflagebolzen 49 zur Anlage. Die an dem unteren Quersteg 17 des Spannrahmens 12 befindlichen Informationsnocken 25 betätigen beim Einspannvorgang die jeweils gegenüberliegenden Abtastnocken 50. Diese sind federbelastet und besitzen an ihrem unteren Ende eine schräge Fläche 51· Die Abtastnocken 50 schieben über diese .schräge Fläche 51 gleichfalls gefederte Abfragenocken 52 in horizontaler Richtung aus der Spannvorrichtung heraus. Eine nicht dargestellte Abfrageeinrichtung tastet die im Bereich der Abfragefläche 53 herausragenden Abfragenocken 52 ab und leitet die Information an ein Rechenzentrum weiter. Auch bei dieser Spannvorrichtung können die . Spannhebel und deren Steuermittel, wie in Fig. 8 schematisch dargestellt, ausgebildet sein.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. So braucht der Spannrahmen nicht unbedingt ein Rahmen zu sein, der die einzuspannenden Werkstücke umfaßt. Denkbar ist auch ein Spannstück, vor dem sich ein größeres Werkstück befindet, das mit dem Spannstück über mehrere horizontal laufende Stege verbunden ist. Insbesondere in dieser Ausführung, aber auch in der rahmenförmigen Version kann der Spannrahmen zusammen mit der Spannvorrichtung in der Bearbeitungsstation in Rotation versetzt werden, um eine Drehbearbeitung des oder der vom Spannrahmen gehaltenen Werkstücke vorzunehmen.

Die im Spannrahmen vorgesehenen Informationsträger können außer durch Angießen auch durch Anschmieden oder mittels spanabhebender Bearbeitung hergestellt werden. Ferner besteht die Möglichkeit, Nocken anschraubbar oder aufsteckbar auszubilden. Auch lassen sich statt Nocken Bohrungen als Informationsträger im Spannrahmen oder im Werkstück vorsehen.

Darüberhinaus braucht die Werkstückserkennung nicht auf mechanischem Wege zu erfolgen. Vielmehr ist auch eine Werkstückser-

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erkennung auf optischem Weg "denkbar, z. B. unter Zuhilfenahme einer Farbkennzeichnung oder mittels am Rahmen oder Werkstück angebrachter Reflektoren oder auf magnetischem Wege durch Magnetisierung bestimmter Flächen.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Anordnung der Werkstücke im Spannrahmen dafür zu verwenden, daß man die Werkstückskontur oder einen bestimmten Abschnitt davon als Informationsträger zur Identifizierung der jeweiligen Werkstücke heranzieht. Die Abtastung der Werkstückskontur kann hierbei beispielsweise auf optischem Wege mittels Lichtstrahlen erfolgen.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die am Spannrahmen oder an den vor diesem gehaltenen Werkstücken angebrachte Information während der Bearbeitung oder später geändert oder gelöscht wird. Die Löschung kann zum Anzeigen des Bearbeitungszustandes Verwendung finden. Eine Änderung des Codes ist dann zweckmäßig, wenn das im Spannrahmen fertig bearbeitete Werkstück automatisch selektiert, transportiert oder gelagert werden soll. Diese Vorgänge können durch Anbringung einer anderen Codierung eingeleitet werden.

Zuweilen ist es erforderlich, die Gesamtbearbeitung eines komplizierten Werkstückes in mehrere Bearbeitungsabschnitte aufzuteilen. Dann muß natürlich nach Fertigstellung eines Bearbeitungsabschnittes die Codierung am Spannrahmen derart geändert werden, daß beim abermaligen Einspannen dieses Spannrahmens das dem nächstfolgenden Bearbeitungsabschnitt zugeordnete Bearbeitungsprogramm aufgrund der neuen Codierung von einem Computer abgerufen wird.

Die Änderung oder Löschung der Information kann auf mechanischem Wege erfolgen, indem beispielsweise die angegossenen Informationsnocken durch Nachbearbeitung eine andere Form erhalten oder ganz entfernt werden. Bei Verwendung eines magnetischen Codes wäre die Magnetisierung der tterfür vorgesehenen Flächen entweder zu ändern oder zu löschen.

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Werkstückspannmittel für Bearbeitungszentren und Transferstraßen zu positionsgerechter Werkstückaufnahme und -einspannung in der Arbeitsstation der jeweiligen Bearbeitungsmaschine, mit einem fest werkstückverbundenen Spannrahmen zur Aufnahme und Einspannung in einer ausschließlich auf die Abmessung dieses Spannrahmens abgestellten Spannvorrichtung der Bearbeitungsmaschine, wobei der Spannrahmen und ein oder mehrere Werkstücke ein, durch Gießen oder Schmieden hergestelltes, einstückiges Teil darstellen und die Werkstücke über dünne, stegartige Materialbrücken mit dem Spannrahmen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß am Spannrahmen (1) oder an den daran befestigten Werkstücken (5,13) Informationsträger (8,23) vorgesehen sind.

   2. Spannmittel nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich diagonal gegenüberliegende, bogenförmige Spannteile (2,3) eines Spannrahmens (1) mit einem dazwischen angeordneten Werkstück (5) über je zwei Stege (6,7) verbunden sind, daß beide Spannteile (2,3) Informationsnocken (8) zur Identifizierung des Werkstücks und automatischen Zuordnung des gewünschten Bearbeitungsprogrammes tragen.

   3. Spannmittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines geschlossenen rechteckigen Spannrahmens (12) in zwei Reihen gleichartige, langgestreckte Werkstücke (13) angeordnet sind, die an ihren beiden Enden mit Teilen des Spannrahmens (12) über Stege (14) fest verbunden sind, und daß an den Außenflächen des Spannrahmens Informationsnocken (23) zur selbsttätigen Auswahl des vorgesehenen Bearbeitungsprogrammes angebracht sind.

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   A-. Spannmittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung eine· der Form des zugeordneten Spannrahmens (1) angepaßte Spannfläche aufweist, auf der Stellmittel (29,30,31) vorgesehen sind, die den Spannrahmen (1) über die Ausrichtflächen (9, 10) und die Auflagestutζen (11) selbsttätig ausrichten, daß im Bereich der Spannfläche der Spannvorrichtung mehrere federbelastete Spannhebel (32) zum Festspannen des Spannrahmens (1) angebracht sind, die hydraulisch lösbar sind, und daß an der Spannvorrichtung im Bereich der Spannfläche eine Serie von federbelasteten Abtastnocken (50) angeordnet ist,von denen einige durch die Informationsnocken (8,2 3) des jeweils eingesetzten Spannrahmens (1,12) beim Festspannen beaufschlagt werden.

   5. Spannmittel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Spannrahmen (1) beigegebene Information (8,23) während der Bearbeitung des vom Spannrahmen (1) getragenen Werkstückes (5,13) oder nach Fertigstellung der Gesamtbearbeitung oder eines Bearbeitungsabschnittes geändert oder gelöscht wird.

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