DE2105824B2

DE2105824B2 - Vorrichtung zum Einspannen von Werkstucken für das Bearbeiten an mehreren Umfangsflachen

Info

Publication number: DE2105824B2
Application number: DE2105824A
Authority: DE
Inventors: Max Dr.-Ing. 8700 Wuerzburg Mengeringhausen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1971-02-08
Publication date: 1973-12-13
Also published as: US3826584A; IL38709A0; IL38709A; DE2105824A1; DE2105824C3; CA950179A; SE379952B; FR2126749A5; IT947219B; GB1346736A; CH556715A; AT316084B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken für das Bearbeiten an mehreren Umfangsflächen, insbesondere durch Bohren, mit um zwei zueinander senkrc-'.ite Achsen drehbarer, auf einem Lagerbock angeordneter Werkstückhalterung.

Bei einer bekannten Einspannvorrichtung obiger Art (deutsche Patentschrift 189 587) sind als Werkstückhalterung zahlreiche Spannplatten auf einer horizontal gelagerten Welle derart drehbar gelagert, daß ihre Achsen die Achse der horizontal gelagerten Welle •enkrecht schneiden. Dadurch kann man zwar ein Werkstück an mehreren Flächen ohne Umspannen bearbeiten, jedoch ist stets eine neue Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeuges bzw. eine seitliche Verstellung desselben erforderlich. Für eine Bearbeitung von Knotenstücken für Raumfachwerke, welche radial zueinander verlaufende Anschlußbohrungen aufweisen, ist diese bekannte Einspannvorrichtung deshalb ungeeignet, um so mehr, weil sie auch nicht die erforderliehe beliebige Einstellung des Knotenstückrohlings iiii Raum ermöglicht.

Bei diesen Knotenstücken handelt es sich um kugelartige oder polyederförmige Körper aus hochfestem Werkstoff, die mit einer Riiihe konzentrischer Gewindebohrungen von höchster Genauigkeit zum Schraubanschluß von Stäben und anderen Bauelementen für die Herstellung von Raumfachwerken versehen werden. Raumfachwerke mit unterschiedlichen Raumformen und statischen Verhältnissen erfordern wiederum Knotenstücke verschiedenster Art. Man unterscheidet daher sogenannte »Norm-Knotenstücke« mit einer bestimmten Anzahl gleichgroßer Anschluß-Gewindebohrungen, die regelmäßige Winkel einschließen, sowie »Sonder-Knotenstücke«, bei denen sowohl die Winkel zwischen den einzelnen An schluß-Gew^:indebohrungen verschieden sind, als auch die Anschluß-Gewindebohrungen im Durchmesser untereinander variieren können, und zwar von einer Gewiiidebohrung zur anderen. In jedem Fall erfordem die extrem hohen Belastungen, denen solche Knotenstücke in Raumfachwerken ausgesetzt sein können, dab die Anschluß-Gewindebohrungen mil höchster Präzision ausgeführt werden, zumal bereits kleinste Maßabweichungen bei entsprechend umfangreichen Raumfachwerk-Konstruktionen zu einem Kummulationseffekt mit äußerst nachteiligen Folgen verschiedenster Art führen können.

Bisher ist es üblich, für jede Art von Knotenstücken mehrere Arbeitsgänge hintereinander zu schalten und zwischen den Arbeitsgängen nicht nur die spanabhebenden Werkzeuge, sondern auch die Einspannvorrichtungen für die Knotenrohlinge zu wechseln, d. h. für einzelne Teilarbeiten den Knotenrohling auch jeweils neu einzuspannen. Auf diese Weise stellt man beispielsweise »Norm-Knotenstücke« mit 18 Anschluß-Gewindebohrungen derart her, daß an einem kugelförmigen Knotenrohling in einem ersten Arbeitsgang die notwendigen Flächen maßhaltig angefräst, in einem zweiten Arbeitsgang die erforderlichen Bohrungen ausgeführt und in einem dritten Arbeitsgang d'e Gewinde eingeschnitten werden. Zur Herstellung der Bohrungen für die Anschlußgewinde ist es bekannt, die Knotenstücke in Bohrlehren einzuspannen, die den Knotenrohling strahlenartig umgeben, wodurch eine noch umständlichere Arbeitsweise z. B. durch Anreißen, Ankörnein und Anbohren der einzelnen Polyederflächen des Knotenrohlings vermieden wird. Diese Arbeitsweise ist jedoch in mehrfacher Hinsicht unwirtschaftlich, denn sie erfordeit ein wiederholtes Einspannen des Knotenrohlings an getrennten Arbeitsplätzen sowie den jeweiligen Arbeitsplätzen getrennt zugeordnete Werkzeugsätze, die von verschiedenen Arbeitskräften zu bedienen sind, wenn überhaupt eine gewisse kontinuierliche Fertigung erzielt werden soll. Jede Art von Knotenstücken mit anderen Winkeln und Dimensionen der Anscliluß-Gewindebohriingen erfordert ferner eine eigene Bohrlehre und einen entsprechenden Werkzeugsatz. Als weitere nachteilige Folge dieser bekannten Arbeitsweise ergibt sich, daß sie den Einsatz neuzeitlicher numerischer Steuerungstechniken für den Arbeitsablauf praktisch nicht ermöglicht, was in der Hauptsache auf die völlig getrennten Arbeits-

gauge an verschiedenen Arbeitsplätzen, das dadurch bedingte wiederholte Neueinspannen und die Art der bisher verwendeten Einspannvorrichtungen und Bohrlehren für die Knotenrohlinge zurückzuführen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einspannen von Knotenstücken für Raumfachwerke od. dgl. zu schaffen, die eine praktisch beliebige Einstellung des Knotenstückes im Raum um seinen Mittelpunkt ohne umspannen des Knotenstückes und damit eine Beaibeitung desselben an den verschiedensten Umfangsflächen ermöglicht, so daß auch gleiche oder unterschiedliche Anschlußbohrungen unter den verschiedensten Winkellagen der Bohrungsachsen untereinander ausgeführt werden können und eine wirtschaftliche Serienherstellung von Knotenstücken, auch unter numerischer Steuerung des Arbeitsablaufes möglich ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art dadurch gelost, daß der Schnittpunkt der Drehachsen der •vVerkstuckhalterung für das Bearbeiten von als Knotenstücke fur Raumfachwerke od. dgl. mit radial zueinander verlaufenden Bohrungen ausgebildeten Werkstücken bei Halterung des Knotenstückes an den beiden Enden einer durch seinen Mittelpunkt gehenden und damit mit der Drehachse fluchtenden Bohrung in diesem Mittelpunkt liegt.

Dadurch ist es möglieh, bei einmaliger Einspannung des Knotenrohlings in der durch seinen Mittelpunkt gehenden Bohrung sämtliche erforderlichen Arbeitsgänge zur Herstellung von Knotenstücken verschiedenster Art kontinuierlich an ein und demselben Arbeitsplatz von einer einzigen Arbeitskraft ausführen /u lassen. Da kein Wechsel der Einspannung des Knotenrohlings zwischen den einzelnen Bearbeitungsgängen erfolgt und der Knotenrohling mittels der Einspannvorrichtung in beliebige Raumlagen gebracht und in diesen zur Bearbeitung fixiert werden kann, ist in vorteilhafter Weise auch eine automat ische, z. B. numerische Steuerung der Arbeitsgänge möglich. Die Bearbeitung des Knotenrohlings wird durch die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung so vereinfacht, daß die erforderlichen Arbeitsgänge selbst bei Knotenslücken mit bis zu 26 Anschluß-Gewindebohrungen in relativ kurzer Zeit ausgeführt werden können. Bei einer Automatisierung des Fertigungsvorganges kann eine einzige Arbeitskraft gleichzeitig mehrere Einspannvorrichtungen überwachen und bedienen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung ist der, daß unter Vermeidung besonderer Spezialbohrlehren Knotenslücke gefertigt werden können, deren Anschiuß-Gewindebohrungen sehr verschiedenartige Winkel und Durchmesser untereinander aufweisen. Dies kann für Raumfachwerkprojektc wirtschaftlich entscheidend sein, bei denen zahlreiche unterschiedliche Knotenstücke benötigt werden, die jedoch nur eine kleine Stückzahl je Fertigungsserie bilden. Dies trifft insbesondere für Raumfachwerk-Kuppeln und ähnliche Konstruktionen zu. Da der Schnittpunkt der Drehachsen der Werkstückhalterung im Mittelpunkt des Knotenstückes liegt, läßt sich auch die Achse des oder der Bearbeitungswerkzeuge leicht ar.f diesen Mittelpunkt ausfluchten, wodurch gewährleistet wird, daß sich die Achsen alier Anschiuß-Gewindebohrungen im Mittelpunkt des Knotenstückes schneiden. Da mittels der Einspannvorrichtung die Knotenstücke unter Beibehaltung einer einmaligen Einspannung zur Ausführung der Anschiuß-Gewindebohrungen in die verschiedensten Raumlagen gebracht werden können, ist die wirtschaftliche Herstellung nicht nur der sogenannten

»Norm-Knotenstücke«, sondern auch der »Sonde;--Knotenstücke« gewährleistet. Daher ist es auch möglich, an Stelle jeweils einer Anschluß-Gewindebohrung in eiiuT fixierten Raumlage des Knotrnrchlings gleichzeitig mehrere untereinander parallele Anschluß-Gewindebohrungen herzustellen.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann die Werkstückhalterung aus einem Lagerbock bestehen, auf dem ein Support mit einer Drehscheibe um die eine Drehachse drehbar gelagert sein, welcher

zwei an der Drehscheibe diametral angeordnete und senkrecht oder nahezu senkrecht von dieser abstehende Arme aufweist, in denen um die andere Achse drehbare Aufnahmeelememe für das Knotenstück gelagert sind. Eine solche Vorrichtung ist baulich ein-

fach und ermöglicht br.i einmaliger Einspannung des Knotenrohlings in seine, durch den Mittelpunkt gehenden und mit der einei. Drehachse fluchtenden Bohrung die erforderliche Einstellung des Knotenrohlings in die verschiedensten Raumlagen zur Alisas fuhrung der erforderlichen Bearbeitungsvorgänge.

Eine andere zweckmäßige Ausbildung der Erfindung ergibt sich dadurch, du ' zwei um die andere Drehachse der Werkstückhalterung einen um die eine Drehachse zwischen Lagerböcken aufgehängten Ringkörper mit größerem Innendurchmesser als der Außendurchmesser eines Knotenstückes aufweist, an dem zwei um die andere Drehachse drehbare Aufnahmeelemente für ein Knotenstück angeordnet sind. Diese Vorrichtung zeichnet sich ebenfalls durch bauiiehe Einfachheit und universelle Einsatzmöglichkeil zur Herstellung von Knoter.stücken verschiedenster Art aus.

Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Werks!ütkhalterungen für Knotenstücke seitlich mit Abstand nebeneinander um die anderen Drehachsen drehbar an einer um ihre eine Drehachsen drehbaren Tragvorrichtung gelagert sind und die anderen Drehachsen der Werkstückhalterungen die Drehachse der Tragvorrichtung unter einem rechten Winkel schneiden, und daß den Werkstückhalterungen ein gemeinsamer Antrieb zugeordnet ist. Der dadurch erzielte Vorteil besteht darin, daß gleichzeitig mehrere Knotenstücke in verschiedenen Raumlagen eingestellt und in diesen gleichzeitig zeitsparend bearbeitet werden können.

Sowohl die Vorrichtungen zum Einspannen jeweils eines Knotenstückes als auch zum gleichzeitigen Einspannen mehrerer Knoter.stücke kann man in an sich bekannter Weise im Abstand voneinander kreisförmig auf einem intermittierend rotierenden Rundschalttisch befestigen, wobei im Abstand der Werkzeughaltcningen zweckmäßig eine Mehrzahl von Bearbeitungseinheiten kreisförmig am Umfang des Rundschalttisciies ortsfest angeordnet wird, deren Werkzeugachsen die Schnittpunkte der Drehachsen der Werkst'ickhalterungen schneiden. Damit läßt sich eine besonders wirtschaftliche Serienfertigung von Knotenstücken erzielen, und zwar unter Verwendung einer numerischen Steuerung. Mit Hilfe der numerischen Steuerungen können nämlich der Rundschalttisch, die Bearbeitungseinheiten und die einzelnen Werkzeughalterungen aufeinander abgestimmt betä-

tigt werden.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen mehrerer Ausführungsheispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematischc, perspektivische Ansicht eines polyederförmigen Knotcnrohlings für 26 Anschluß-Gewindebohrungcn,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines polyederförmigen (Norm-)Knotenstückes mit 18 Anschluß-Gewindebohrungen,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines (Sonder-)Knotcnstückes mit nur 8 Anschluß-Gewindebohrungen,

Fi g. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht eines Knotenstückes, das an den entsprechenden Anschlußflächen je vier Anschluß-Gewindebohrungen aufweist,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren (Sonder-)Knotenstückes mit mehreren Anschluß-Gewindebohrungen, deren Achsen unterschiedliche Winkel einschließen,

Fig. 5 a die auf die Fi g. 5 bezogene Achsenanordnung der Anschluß-Gewindebohrungen der besseren Übersichtlichkeit wegen in einer Ebene,

Fig. 6 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Einspannvorrichtung und dieser zugeordneten Bearbeitungseinheit für Knotenstücke,

Fig. 7 eine schematischc, perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Einspannvorrichtung und dieser zugeordneten Bearbeitungseinheit für Knotenstücke,

Fig. 8 eine schematische Draufsicht eines Rundschalttisches, der mehrere Einspannvorrichtungen für Knotenstiicke trägt, die mit ortsfesten Bearbeitungseinheiten am Umfang des Rundschalttiches zusammenwirken,

Fig. 9 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Einspannvorrichtung für mehrere Knotenstücke, von der zur Verbesserung der Übersichtlichkeit einige Teile weggelassen sind, in Verbindung mit einer schematisch angedeuteten Bearbeitungseinheit.

Fig. 10 drei schematische Seitenansichten der in Fig. 9 gezeigten Einspannvorrichtung in zahlreichen unterschiedlichen Einstellpositionen, teilweise im Schnitt und in verkleinertem Maßstab,

Fig. 11 eine schematische Draufsicht eines Rundschalttisches, der mehrere Sätze von Einspannvorrichtungen gemäß Fig. 9 trägt, die mit entsprechenden ortsfesten Bearbeitungseinheiten am Umfang des Rundschalttisches zusammenwirken.

In den Fig. 1 bis 5 sind beispielsweise und teilweise schematisch mehrere unterschiedliche Knotenstücke gezeigt, die alle in den Einspannvorrichtungen der Fig. 6, 7, 9 bearbeitet werden können.

Fig. I zeigt schematisch einen polyederförmigen Knotenrohling mit 26 Flächen und Symmetrieachsen mit der in der Kristallkunde üblichen Bezeichnung der Achsen, geeignet als fertiges Knotenstück für Raumfachwerke sowohl nach dem System des raumzentrierten Cubui-s als auch nach dem System des flächenzentrierten Cubus.

F i g. 2 veranschaulicht ein Knotenstück mit 18 Anschluß-Gewindebohrungen gleichen Durchmessers für praktisch vielfach angewandte Raumfachwerke allein im System des flächenzentrierten Cubus.

Das in Fig. 3 gezeigte Knotenstück ist dagegen ausschließlich für Raumfachwerke aus halben Oktaedern und Tetraedern bestimmt und besitzt daher außer der durchgehenden Bohrung mit der Achse Z, in der die Halterung erfolgt, nur 8 Anschluß-Gewindcbohrungen in regelmäßigen Winkelabständcn. In Fig. 4 ist grundsätzlich die gleiche Bauform cincs Knotenstückes wie in Fig. 3 gezeigt, jedoch befinden sich in jeder Anschlußfläehe des polyederförmigen Knotenstückes vier Anschluß-Gcwindcbohrungen für Stabanschlüssc mit Mehrfachvcrschraubung (nicht gezeigt).

ίο Knotenstücke nach Fig. 5 für die Anwendung bei einlagigen Raumfachwerkkuppcln besitzen mehrere, im Ausführungsbeispiel vier Anschluß-Gewindebohrungen, deren Achsen Ai bis A4 unterschiedliche Winkel φΐ bis <p4 gegenüber der Borhungsachse Z

»5 und unterschiedliche Winkel öl bis ct4 (vgl. Fig. 5 a) untereinander einschließen.

In F i g. 6 ist eine relativ einfache Bearbeitungseinheit 1 und Einspannvorrichtung mit einer Werkstückhalterung 20 für ein polyederförmiges Knotenstück 3

ao gezeigt, das 18 Anschluß-Gewindebohrungen 4 aufweist und dem in Fig. 2 gezeigten entspricht. Die Werkstückhalterung 20 enthält einen Lagerbock 5, an dem ein Support mit einer Drehachse 6 um eine Drehachse II drehbar gelagert ist. An der Dreh-

»5 sc'ieibe 6 sind diametral und etwa senkrecht abstehende Arme 7, 7' angebracht, in denen wiederum die Aufnahmeelemente 8,8' für den Knotenrohling in der Drehachse I drehbeweglich und axial einstellbar gelagert sind. Der Knotenrohling wird zunächst mit einer wenigstens durch seinen angenäherten Mittelpunkt verlaufenden durchgehenden Gewindebohrung und Abflachungen an den Bohrungsenden senkrecht zur Bohrungsachse versehen, die mit der Drehachse I fluchtet, in der er mit Hilfe der Aufnahmeelemente 8, 8' so eingespannt bzw. zentriert wird, daß sein Mittelpunkt mit dem Schnittpunkt der Drehachsen I, II und einer Werzeugachsc III zusammenfällt, die noch erläutert wird. Die Abflachungen dienen auch zur Längenbegrenzung der durchgehenden Gewindebohrung und werden in gleichem Abstand zum Mittelpunkt des Knotenrohlings ausgeführt. Zur Einstellung des Knotenrohlings in die verschiedenen Raumlagen zwecks Herstellung der weiteren 16 Anschluß-Gewindebohrungen 4 werden die Aufnahmeelemente 8, 8' und die Drehscheibe 6 entsprechend um ihre Drehachsen I bzw. II gedreht und in den jeweiligen Bearbeitungspositionen fixiert. Hierfür können die Aufnahmeeleincnte 8, 8' und die Drehscheibe 6 durch bekannte Antriebsmittel, ζ. Β. auf elektrischem, mechanischem, hydraulischem oder pneumatischem Wege betätigt werden. Die Drehachsen I und II schließen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 einen rechten Winkel ein, und die Werkzeugachse III steht senkrecht aul der Drehachse II.

Die Bearbeitung des in den Aufnahmeelementen 8 8' eingespannten Knotenrohlings erfolgt in dessen fi xierten Raumlagen in nachstehender Reihenfolge: 1. Herstellung des auf den Knotenmittelpunkt aus gerichteten Bohrloches,

2. Ar.fräsen einer zu der Werkzeugachse II senk recht stehenden Abflachung mit genauem Ab stand zum Mittelpunkt des Knotenrohlings um

3. Einschneiden des Gewindes.

(Bei Bohrungen mit größerem Durchmesser kan es erforderlich sein, mit kleinerem Durchmesser voi zubohren).

Zar Ausführung dieser Arbeitsgänge weist die Bc arbeitungseinheit 1 einen um die Drehachse IV drei

baren dreiarmigen Träger 9 auf. an dem ein Zapfen-Stirnfräser 10. ein Spiralbohrer 11 und ein Gewindebohrer 12 mit jeweils eigenem elektromotorischem Antrieb M gelagert sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Drehachse IV parallel zur Werkzeug- >:'.hsc III verläuft und die verschiedenen Werkzeuge 10.11 und 12 indererforderlichen Folge so einstellbar sind, daß ihre Achsen sich abwechselnd entlang der gezeigten Werkzeugachse III mit den Drehachsen I und II im Mittelpunkt des Knotenstückes 3 schneiden. Die Drehung des Trägers 9 zwecks Positionierung der entsprechenden Werkzeuge kann z. B. durch einen elektrischen Stellmotor (nicht gezeigt) erfolgen, der numerisch gesteuert werden kann, ebenso wie der Antrieb und Vorschub der einzelnen Werkzeuge, und zwar in Übereinstimmung mit den Bewegungen der Werkstückhalterung 20.

In Abweichung von dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel können die Bearbeitungseinheit 1 ortsfest und die Werkstückhalterung 20 um die Achse IV drehbeweglich angeordnet sein. Ferner ist es möglich, an Stelle einer relativen Drehbewegung zwischen Bearbeitungseinheit I und Werkstückhalterung 20 eine Relativbewegung entlang einer geradlinigen Bahn durchzuführen.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Aufnahmeelemcnte 8, 8' der Werkstückhalterung 20' in einem Ringkörper 13 drehbeweglich und axial verstellbar auf der Drehachse I gelagert, die auf einem Durchmesser des Ringes liegt. Die Drehung der Aufnahmeelemcnte 8, 8' und damit des eingespannten Knotenrohlings um die Drehachse I erfolgt hier durch einen am Ringkörper 13 angeflanschten elektrischen Stellmotor 14. Der Ringkörper 13 ist seinerseits um eine Drehachse II drehbeweglich zwischen Lagerböcken !5, 16 aufgehängt. Die Drehung des Ringkörpers 13 um die Drehachse II bewirkt ein am Lagerbock 16 angeflanschter elektrischer Stellmotor 17. Die Anordnung der Drehachsen I, II, der Wcrkzeugachse III und der Drehachse IV entspricht der in Fig. 6 gezeigten.

Um sowohl sogenannte »Norm-Knotenstückc« (wie in den Fig. 2, 6 und 7 gezeigt) mit einer Anzahl gleich großer Anschluß-Gewindebohrungen und regelmäßigen Winkeln zwischen den Bohrungen, als auch sogenannte »Sonder-Knotcnstückc«, d.h. Knotcnstückc, bei denen die Winkel zwischen den einzi I-nen Anschluß-Gewindebohrungen und auch die Gewindedurchmesser am gleichen Knotenstück vcn einer Gewindebohrung zur anderen variieren können, kontinuierlich automatisch herstellen zu können, sind gemäß Fig. 8 zwölf schematisch angedeutete Werkstückhalterungcn 20 (z.B. von der in Fig. 6 oder Fig. 7 gezeigten Ausführung) im Abstand voneinander kreisförmig auf einem um eine Drehachse IV drehbaren Rundschalttisch 21 befestigt. Im Abstand der Werkstückhalterungen 20 sind am Umfang des Rundschalttisches 21 zehn Bearbeitungseinheiten AfI bis MIO ortsfest angeordnet, deren Werkzeugachsen III die Drehachse IV des Rundschalttisches seitlich unter einem rechten Winkel schneiden. An einer Station 22 werden die bei E zugeführten Knotenrohlinge 24 in einer Werkstückhalterung 20 eingespannt und zentriert, während an der Station 23 die fertigen Knotenstücke 25 aus den einzelnen Werkstückhalterungen gelöst und bei A abgeführt werden. Der Rundschalttisch 21 wird intermittierend gedreht, so daß die Bearbeitungseinheiten Ml bis MIO gleichzeitig bei stillstehendem Rundschalttisch wahlweise eingesetzt werden können. Die Knotenrohlingc sind in ihren Werkstückhalteningen 20 während des Stillstandes des Rimdschalltisches an den jeweiligen Arbeitsstaturnen einfach oder mehrfach im Räume einstellbar. Die Arbeitsfolge umfaßt im allgemeinen auch hier abgesehen von der Eingabe und Ausgabe der Knotenrolilinge bzw. Knotenstückc das Zentrieren, Bohren, Fräsen der Abflachungen und Gewindeschneiden. Die Zahl der Bearbeitungseinheiten bzw. Arbeitsstationen und damit auch der Wcrkstückhalterungcn hängt im übrigen von der Anzahl der verschieden großen Anschluß-Gewindebohrungen und zusätzlichen Teilarbeiten wie z.B. Zentrieren, Fräsen der Abflachun-

'5 gen und evtl. Vorbohren ab.

Zweckmäßig wird die Vorrichtung nach F i g. 8 numerisch gesteuert, und zwar derart, daß sowohl die Schaltschritte des Rundschalltisches von einer Bearbeitungseinheit bzw. -station zur anderen, als auch die Inbetriebnahme und Stillsetzung der einzelnen Bearbeitungseinheiten und die Einstellbewegungen der Werkstückhalterungcn 20 für die Knotenrohlingc in der richtigen Weise koordiniert sind.

Mit einer Einspannvorrichtung, die zahlreiche Wcrkstückhalterungcn auf einem Rundschalttisch aufweist, ist es ferner möglich, verschiedene Programme für die Knotcnstück-Fertigung durchzuführen, wobei für die verschiedenen Winkel und Gewindedurchmesser nicht besondere Bearbcitungseinheiten extra eingebaut und eingestellt werden müssen. Bei dem Übergang von einem Programm zum anderen braucht man nur die vorhandenen einzelnen Bearbeitungseinheiten mit den erforderlichen Werkzeugen zi: bestücken und die numerische Steuerung cntsprcchcnd zu programmieren. Dies bedeutet, daß beim Ausfuhrungsneispici mit /etui Be;n nemingseinheiicr ein Knotenstück mit zehn Anschluß-Gcsvindebohrungcn gefertigt werden kann, bei dem die Gewindedurchmesser und Winkel von Bohrung zu Bohrung

4" variieren. Die Gesamtfertigungszeit für solche Sonder-Knotcns'iücke wird dadurch auf ein absolutes Minimum gesenkt. Die Vorrichtung nach Fig. 8 eigr.ei sich somit für eine wirtschaftliche Serienfertigung vor Knotenstücken unterschiedlichster Art.

In Abweichung von dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel können die Bcarbeitungseinheitcr auch kreisförmig über der Bewegungsbahn der Werkstückhalterungen 20 ortsfest angeordnet sein, so daf. die Werkzeugachsen III parallel oder etwa parallel zui Drehachse IV des Rundschalttisches 21 verlaufen.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform einer Ein

spannvorrichtung 30 gezeigt mit drei Werkstückhalte rungen für drei Knotenstücke 3 zur gleichzeitigen Be arbeitung in unterschiedlichen fixierten Raumlagen Die Einspannvorrichtung 30 weist zu diesem Zwecl eine in einem Lagerbock 31 gelagerte Lagerschein 32 sowie eine Zahnscheibe 33 auf, an der ein Wellen stummel 34 befestigt ist, der in einem schematisch an gedeuteten Lagerbock 35 gelagert ist, der mit den Lagerbock 31 verbunden sein kann. Die beiden Schei ben 32,33 sind durch ein als Tragvorrichtung dienen des Winkelstück 36 verbunden und über einen elek frischen Steilmotor 37 und ein Ritzel 38 um di( Drehachse II drehbar. Durch eine solche Drchunj

kann die Einspannvorrichtung 30 beispielsweise in dii in Fig. 10 gezeigten unterschiedlichen Einstellposi tionen gebracht werden, in der die Knotenstücke ent sprechend individuelle Raumlagcn einnehmen.

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Die Wcrkstückhalterungen für die Knotenstücke 3 (in Fig. 9 ist nur eines gezeigt) bestehen hier aus einem unteren Aufnahmedorn 39 und einem oberen Aufnahmedorn 40. zwischen denen ein Knotenstück 3 in seiner durch den Mittelpunkt gehenden Bohrung, die mit der Drehachse 1/2 fluchtet, einspannbar ist. Zum Knotenstückwechsel sind die oberen Aufnahmedorne 40 an Arme 41 befestigt, die im Winkelstück 36 schwenkbar gelagert sind und z. B. durch nicht gezeigte Druckluft- oder Hydraulik-Einrichtungen betätigt werden können. Die unteren Aufnahmedorne 39 sind auf Achsstummel 42 drehbeweglich gelagert, die mit den Drehachsen I/l, 1/2 und 1/3 fluchten. Die unteren Aufnahmedorne weisen ferner eine Schnckkenradverzahnung43 auf, die mit einer in den Scheiben 32. 33 drehbeweglich gelagerten Schneckenwelle 44 in Eingriff steht, die ihrerseits durch einen an der Lagerscheibe 32 angeflanschten elektrischen Stellmotor 45 drehbar ist. Durch den Stellmotor 45 können demzufolge über die Schneckenwelle 44 und die Schneckenradverzahnung43 alle drei Knotenstücke 3 gleichzeitig um ihre Drehachsen I/l, 1/2. 1/3 gedreht und positioniert werden. Die Drehachsen I/l, 1/2, 1/3 schneiden die Drehachse II der Knotenstückc 3 jeweils unter einem rechten Winkel, wobei die Schnittpunkte mit den Mittelpunkten der Knotcnstücke zusammenfallen.

Der Einspannvorrichtung 30 ist eine Bearbeitungseinheit 4ό zugeordnet, deren Werkzeugachsen III/1, III/2, III/3 jeweils die einzelnen Drehachsen I/l. 1/2 und 1/3 und die Drehachsen II in den einzelnen, obenerwähnten Mittelpunkten schneiden. Die Steuerung der Einspannvorrichtung 30, ihrer verschiedenen Antriebsqiicllen und der Bearbeitungseinheit 46 kann ebenfalls numerisch erfolgen.

Die Fig. 11 zeigt eine der Fig. 8 ähnliche Vorrichtung mit einem um eine Drehachse IV drehbaren Rundschalttisch 21', auf dem zwölf Einspannvorrich-Hingen 30' gemäß Fi g. M kreisförmig und in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Am Umfang des Rundschalttisches 21' sind zehn Bearbeitungseinheiten Ml' bis M10' ortsfest so angeordnet, daß ihre Werkzeugachsen I1I/1, III/2 und III/3 die Drehachse I und II der einzelnen Werkstückhalterungen aus den Aufnahmedornen 39, 40 in den einzelnen Mittelpunkten der Knotenstückc schneiden, wie dies in Fig. 9 angedeutet ist. Der Arbeitsablauf in dieser Vorrichtung entspricht demjenigen, der im Zusam-

•5 menhang mit Fig. 8 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß im Stillstand des Rundschalttisches 21' ■\n jeder Bearbeitungseinheit MV bis MIO' gleichzeitig drei Knotenstücke in verschiedene Raumlagcn gebracht und in diesen fixiert bearbeitet werden können.

Dadurch wird eine besonders rationelle Massenfertigung von Norm-Knotenstücken und Sonder-Knotenstücken ermöglicht. Der Rundschalttisch 21'. die Einspannvorrichtungen 30' und die Bearbeitungseinheiten /WJ' bis Λ/10' werden ebenfalls vorzugsweise numerisch gesteuert.

In Abweichung von den in den Fig. 8 und 1 1 gezeigten Ausführungsbeispielen können die Einspannvorrichtungen auch ortsfest und die Bearbeitungseinheiten auf einem ringförmigen Träger um die Drehachse IV drehbeweglich angeordnet sein. Mit anderen Worten, grundsätzlich sind die oben beschriebenen Relativbewegungen umkehrbar, was auch für alle Bewegungen um die verschiedenen Drehachsen gilt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einspannen von Werkstükken für das Bearbeiten an mehreren Umfangsflächen, insbesondere durch Bohren, mit um zwei zueinander senkrechte Achsen drehbarer, auf einem Lagerbock angeordneter Werkstückhalterung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt der Drehachsen (I, II) der Werkstückhalterung (20) für das Bearbeiten von als Knotenstücke (3) für Raumfachwerke od. dgl. mit radial zueinander verlaufenden Bohrungen ausgebildeten Werkstücken bei Halterung des Knotenstückes (3) an den beiden Enden einer durch seinen Mitu '.-punkt gehenden und damit mit der Drehachse (I) fluchtenden Bohrung in diesem Mittelpunkt liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhalterung (20) aus eir«. m Lagerbock (5) besieht, auf dem ein Support mit einer Drehscheibe (6) um die eine Drehachse II drehbar gelagert ist, welcher zwei an der Drehscheibe (6) diametral angeordnete und senkrecht oder nahezu senkrecht von dieser abstehende Arme (7. 7') aufweist, in denen um die andere Drehachse (1) drehbare Aufnahmeelemente (8. 8') für das Knotenstück (3) gelagert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhalterung (20) einen u'i die eine Drehachse II zwischen Lagerböcken (15. 16) aufgehängten Ringkörper (13) mit größerem Inrendur /lmesser als der Außendurchmesser des Knotcn^ctückes (3) aufweist, an dem zwei um die andere Drehachse I drehbare Aufnahmeelemente (8, 8') für ein Knotenstück (3) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Werkstückhalterungen (39, 40) für Knotenstücke (3) seitlich mit Abstand nebeneinander um die anderen Drehachsen (I) drehbar an einer um ihre eine Drehachse (II) drehbare Tragvorrichtung (36) gelagert sind und die anderen Drehachsen (I) der Werkstückhalterungen die Drehachse der Tragvorrichtung unter einem rechten Winkel schneiden, und daß den Werkstückhalterungen (39, 40) ein gemeinsamer Antrieb (44, 45) zugeordnet ist.