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Vorrichtung zum Haltern von Werkstücken
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Haltern von Werkstücken,
die mindestens eine Führungsfläche, eine zu bearbeitende Bohrung sowie eine Anschlagfläche
aufweisen, während einer Paketbearbeitung, mit je einer Dreharretierung für jedes
Werkstück.
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Es ist bereits bekannt, Pleuel während einer Paketbearbeitung derart
zu haltern, daß jedes Pleuel in einer -Pakettasche gehaltert wird, wobei die Pakettasche
schwimmend oder auch kardanisch gelagert ist. Dabei ist die Höhe der Pakettaschen
so ausgerichtet, daß ein Werkstück. mit-der größten Höhentoleranz noch eingeschoben
werden kann.
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Dies bedeutet jedoch, daß ein Werkstück, das nicht die größte Höhentoleranz
besitzt, in der Pakettasche selbst noch kippen kann, so daß die Achse der bearbeiteten
Bohrung nicht immer genau senkrecht zu der Seitenfläche des Pleuels verläuft, außerdem
besteht die Möglichkeit, daß die- Achse des kleinen und des großen Auges nicht parallel
zueinander verlaufen, sondern verschränkt sind.
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Es ist ebenfalls bekannt, bei der Paketbearbeitung von Zahnrädern
diese in einzelnen Werkzeugaufnahmevorrichtu.ngen zu haltern, wobei die Werkzeugaufnahmevorrichtungen
axial
spielfrei gehaltert sind. Hier wird jedoch für jedes zu bearbeitende
Werkstück eine eigene Werkstückaufnahme benötigt, was diese Vorrichtung nicht nur
aufwendig und unhandlich macht, sondern auch das automatische Einbringen der Werkstücke
erschwert bzw. unmöglich macht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, erhöhte Anforderungen bezüglich der
genauen Ausrichtung der Bohrungsachse bezüglich der Führungsfläche und bei Pleueln
bezüglich der genauen Ausrichtung der beiden Achsen parallel zueinander zu erfüllen.
Dabei soll gleichzeitig die Ausbringleistung der Vorrichtung möglichst groß sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung der
eingangs genannten Art vor, die für jedes Werkstück eine Spanneinrichtung aufweist,
die das Werkstück in axialer Richtung spielfrei faßt. Durch das spielfreie Fassen
wird die Ausrichtung der Achse der zu bearbeitenden Bohrung exakt gegenüber der
Führungsfläche festgelegt.
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Bei Pleueln sind damit die Forderungen bezüglich der Perpendikularität
und der Parallelität der Achsen erfüllt.
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In Weiterbildung schlägt die Erfindung vor, daß die Spanneinrichtung
zwei parallel angeordnete Spannelemente mit veränderbarem gegenseitigem Abstand
aufweist. Mit Hilfe dieser Ausbildung wird das spiel freie Haltern der Werkstücke
besonders einfach. Sie werden einfach zwischen die beiden Spannelemente eingeschoben,
anschließend wird der Abstand der beiden Spannelemente verringert, bis das Werkstück
spielfrei gefaßt wird. Mit Hilfe dieser Ausbildung läßt sich ein automatisch--¢
Einbringen der Werkstücke durchführen.
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Um eine sichere spielfreie Halterung zu gewährleisten, schlägt die
Erfindung weiterhin vor, daß die Spannelement mit einstellbarer Kraft anlegbar sind.
Damit kann genau die Kraft eingestellt werden, die zur spielfreien Halterung nötig
ist.
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In Weiterbildung sieht die Erfindung vor, daß die Anlegekraft der
Spannelemente während des Bearbeitens veränderbar ist. Da die durch die spielfreie
Halterung bewirkte schwimmende Lagerung der Werkstücke dazu dient, die vorbearbeitete
Bohrung bezüglich der Achse des Bearbeitungswerkzeuges, beispielsweise einer Hons#pindel
zu zentrieren, kann nach einer gewissen Bearbeitungszeit, nach der die Zentrierung
sich eingestellt hat, durch Vergrößern der Anlegekraft die schwimmende Lagerung
verringert bzw. beseitigt werden. Dies kann dazu dienen, bei einseitiger Drehmomenten-AbstU-tzung
einen Seitenkrafteinfluß auszus#chalten. Zu diesem Zweck wird zunächst bei schwimmender
Lagerung mit geringem Anpreßdruck der Honwerkzeuge gearbeitet, nach kurzem Einschwimmen
haben sich alle Werkstücke bezüglich der Honspindel zentriert, so daß nunmehr ein
Festspannen erfolgen kann.
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Besonders- günstig ist es, wenn,wie die Erfindung Weiterhin vorsch-lägt,
die Spannelemente an Säulen gleitend angeordnete Spannplatten sind, wobei zwischen
je zwei benachbarten Spannplatten ein Werkstück einspannba#r ist. Damit -wird, mit
Ausnahme der beiden äußeren .Werkstücke, jede Spannplatte zweifach verwendet, da
sie Teil der Spannvorrichtung für zwei Werkstücke ist.
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Dabei hat es sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die eine
äußere Spannplatte feststehend ausgebildet ist und an der anderen äußeren Spannplatte
ein Druckelement zum Andrücken dieser Spannplatte in Richtung auf die feststehende
Spannplatte angreift. Die Spannplatten können dabei vertikal oder auch in jeder
anderen Richtung verlaufen, besonders günstig ist es jedoch, wenn die Spannplatten
horizontal verlaufen und zu ihrem Gewichtsausgleich Federn vorgesehen sind. Mit
Hilfe dieser Federn wird die Vorrichtung so eingestellt, daß in Betrieb die Spannplatten
praktisch mit der Kraft 0 an den Werkstücken angreifen, so daß die tatsächlich auf
die Werkstücke.in axialer Richtung der
Bohrungsachse einwirkenden
Kräfte nur von dem Druckelement bestimmt sind. Damit läßt sich die Kraft mit Hilfe
des Druckelementes genau einstellen.
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Besonders günstig ist es, wenn die Spannplatten über eine verschiebbare
Stange mit versetzten Anschlägen getrennt an die Werkstücke anlegbar und/oder von
diesen entfernbar sind. Damit kann ein insgesamt ruckfreies Anlegen der Spannelemente
durchgeführt werden, da diese nicht gleichzeitig an alle Werkstücke angelegt werden,
was zu einem plötzlichen sehr ruckartigen Anstieg des Druckes im Druckelement führen
könnte.
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Zur Verstärkung dieser Wirkung kann ebenfalls vorgesehen sein, wie
die Erfindung weiterhin vorschlägt, daß die Spannplatten mit Gleitlagern an den
Säulen gelagert sind.
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Eine andere Möglichkeit zur Ausschaltung von Seitenkrafteinflüssen
besteht darin, daß die Vorrichtung nach einem weiteren Merkmal der Erfindung mindestens
eine Führungsbuchse für ein die Bohrung der Werkstücke bearbeitendes Werkzeug, insbesondere
eine Honspindel, aufweist. Diese Führungsbuchse bzw. beide Führungsbuchsen dienen
zur Erhöhung der Stabilisierung bzw, der Stabilität des Bearbeitungswerkzeuges,
so daß unter dem Einfluß der Schnittkräfte keine Auslenkung des Werkzeuges erfolgt.
Dabei sind die Führungsbuchsen vorzugsweise jeweils außerhalb der Werkstücke angeordnet,
d.h. beispielsweise oberhalb des obersten und unterhalb des untersten WerkStUckes,
so daß die Vorrichtung selbst relativ kompakt ausgebildet sein kann.
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Bei dieser Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung findet vora;yswise
ein Bearbeitungswerkstück mit relativ großer Länge Verwendung, so daß bei Bearbeitung
aller Werkstücke immer das Werkzeug in den Führungsbuchsen geführt wird.
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Weiter schlägt die Erfindung vor, daß die Dreharretierung ein zwischen
je zwei Spannelementen angeordneter, wegklappbarer Drehanschlag ist. Dieser Anschlag
kann dabei beispielsweise durch die Vorrichtung selbst weggeklappt werden, besonders
günstig ist es##iedoch, wenn er so ausgebildet und angeordnet ist, daß er beim Einschieben
des Werkstückes von diesem weggeklappt wird und anschließend- von sich aus wieder
zurückklappt.
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Eine weitere Möglichkeit zur Au#sschaltung von durch das Bearbeiten
entstehenden Seitenkräften besteht darin, daß zwei benachbarte Drehanschläge bezüglich
der Längsachse des Bearbeitungswerkzeuges um 1800 versetzt angeordnet sind.
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Hierdurch treten bei benachbarten Werkstücken jeweils versetzte Seitenkräfte
auf, die sich dadurch insgesamt falls vollständig aufheben. Bei dieser Anordnung
der Anschläge werden die Werkstücke zwischen die Spannelementeeingeführt, bei dem
Beginn der Bearbeitung wird jedes zweite Werkstück von seinem Anschlag festgehalten,
während die dazwischenliegenden Werkstücke durch das Bearbeitungswerkzeug so lange
gedreht werden, bis sie an den versetzten Anschlägen anschlagen. Es braucht also
keine Einrichtung vorgesehen zu sein, um die Werkstücke jeweils in ihre richtige
Lage zu bringen, da dies automatisch durch den Beginn der Bearbeitung durch das
Bearbeitungswerkzeug erfolgt.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Halterungsvorrichtung, etwa nach Linie I-I
in Fig.2;
Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung etwa nach
Linie II-II in Fig.1; Fig. 3 eine teilweise Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig.1
etwa in Richtung des Pfeiles III in Fig.1.
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Die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine
Bodenplatte 11, an der drei Säulen 12 befestigt sind. An den oberen Enden der drei
Säulen 12 ist eine Deckelplatte 13 angebracht. Die Bodenplatte 11, die drei Säulen
12 und die Deckelplatte 13 bilden den Grundaufbau der Vorrichtung.
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An der rechten Seite weist die Deckelplatte 13 eine Ausnehmung 14
auf, durch die eine mit Hilfe strichpunktierter Linien angedeutete Honspindel 15
in die Vorrichtung eingefahren werden kann.
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An den Säulen 12 sind gleitend sechs Spannplatten 16 angeordnet, die
horizontal verlaufen und an den Säulen 12 in vertikaler Richtung verschoben werden
können.
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Aufgrund der Lagerung an den drei Säulen 12 sind die Spannplatten
16 immer parallel zueinander.
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Von den Spannplatten 16 ist die oberste etwas breiter, während die
übrigen fünf Spannplatten untereinander identisch sind.
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Oberhalb der Deckelplatte 13 ist, mit dieser verbunden, eine Hydraulikzylinder
17 angeordnet, der hier nicht im einzelnen dargestellt ist. Der Hydraulikzylinder
dient dazu, eine Stange 18 nach oben oder unten zu verschieben. Zu diesem Zweck
besitzt cr Hydraulikzylinder 17 zwei Hydraulikleitungen 19 und 20, mit deren Hilfe
die Stange 18 nach oben oder nach unten verschoben werden kann. Die Stange 18 erstreckt
sich durch eine Bohrung 21 in der Deckelplatte 13.
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Zwischen dem Hydraulikzylinder 17 und der Deckelplatte 13 ist um die
Stange 18 herum ein Klemmelement 22 angeordnet, das ebenfalls eine Hydraulikleitung
23 aufweist. Das Klemmelement 23 ist so aufgebaut, daß dann, wenn Druck auf die
Hydraulikleitung 23 gegeben wird, das Klemmelement 22 die Stange 18 derart verkl#mmt,
daß diese sich nicht mehr verschieben kann.
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Die Hydraulikleitungen 19, 20 und 23 sind an ein gemeinsames Steuergerät
24 angeschlossen.
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Das untere Ende der Stange 18 ist in ein-e mit einem Gewinde versehene
Sackbohrung 25 in der obersten Spannplatte 16 eingeschra.ubt. Mit Hilfe des Hydraulikzylinders
17 kann daher die oberste Spannplatte 16 nach oben angehoben und nach unten abgesenkt
werden. Dabei verschiebt sie sich aufgrund der Lagerung an den drei Säulen 12 parallel
zueinander.
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In Verlängerung der Sacklochbohrung 25 ist in der obersten Spannplatte
16 eine zweite Sacklochbohrung 26 angeordnet, in die das obere Ende einer mit einem
Außengewinde versehenen Gewindestange 27 eingeschraubt ist. Die Gewindestange erstreckt
sich nach unten durch Bohrungen 28 in allen Spannplatten 16. Auf die Gewindestange
sind unterhalb aller Spannplatten, mit Ausnahme der obersten Spannplatte, Muttern
29 und Kontermuttern 23 aufgeschraubt.
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Dabei ist der Abstand zwischen der Oberkante je-der Mutter 29 und
der Unterkante der dazugehörenden Spannplatte 16 so gewählt, daß.dieser Absta#nd
von der zweiten Spannplattel6 von oben bis zu der sechsten Spannpl-atte kontinuierlich
zunimmt. Dies bedeutet, wenn man von der in Fig.1 dargestellten Situation ausgeht,
daß bei Anheben der obersten Spannplatte 16 zunächst die zweite Spannplatte angehoben
wird, erst dann nach einer gewissen Zeit die drit.te usw.
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Demnach wird bei Betätigen des HydraulikzylinQers in-Richtung nach
oben jeweils eine Spannplatte nach der anderen
angehoben.
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In der Deckelplatte 13 ist eine weitere durchgehende Bohrung31 angeordnet,
wobei sämtliche Spannplatten 16 ebenfalls durchgehende Bohrungen 32 aufweisen, die
in axialer Verlängerung der Bohrung 31 angeordnet sind. Sämtliche Bohrungen 32 sind
von der Unterseite der jeweiligen Spannplatte 16 her erweitert, wobei sich eine
umlaufende Schulter 33 ergibt.
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Durch die Bohrungen 31 und 32 erstreckt sich ebenfalls eine Gewindestange
34, die an der Oberseite der Deckelplatte 13 mit Hilfe einer Mutter 35 und einer
Gegenmutter 36 gehalten ist. Unterhalb jeder Spannplatte 16 sind auf der Gewindestange
34 wiederum Muttern 37 und Kontermuttern 38 angeordnet, wobei diesmal der Abstand
zwischen der Oberseite der Mutter 37 und der Unterseite der jeweiligen Spannplatte
16 für alle Spannplatten gleich ist. Zwischen der Oberseite jeder Mutter 37 und
der Schulter 33 erstreckt sich jeweils eine Schraubenfeder um die Gewindestange
34 herum, deren Aufgabe es ist, das Gewicht der jeweiligen Spannplatte 16 zu tragen.
Die Federstärke der Feder 39 und der Abstand zwischen der Mutter 37 und der Schulter
33 ist so gewählt, daß das Gewicht der jeweiligen Spannplatte 16 die Feder so weit
deformiert, daß der Zwischenraum zwischen je zwei Spannplatten etwa der Sollstärke
eines zu bearbeitenden Werkstückes, im dargestellten Beispiel eines Pleuels 40 entspricht.
Dies bedeutet, daß jede Spannplatte 16 auf dem Pleuel 40 aufliegt, jedoch keine
Kraft auf es ausübt.
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Sämtliche Spannplatten 16 besitzen in der rechten Seite Bohrungen
41, die mindestens dem Durchmesser der Hohnspindel15 entsprechen und etwas größer
sind als das große Auge 42 der zu bearL##tenden Pleuel 40.
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Jede Spannplatte 16 besitzt ebenfalls an ihrer rechten Seite im Bereich
ihrer Bohrung 41 eine in der Zeichnung nur angedeutete Einrichtung 43, um Hohnöl
an jedes Pleuel 40 zu bringen.
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Das Steuergerät 24 für den Hydraulikzylinder 17 und das Klemmelement
22 ist folgendermaßen ausgebildet. Zum Abwärtsbewegen der Spannplatten 16 wird beispielsweise
Drucköl in der Hydraulikleitung 19 in den-Hydraulikzylinder 17 eingeführt. Sobald
bei der Abwärtsbewegung der Stange 18 ein Widerstand angetroffen wird, was durch
Ansteigen des Druckes in der Leitung 19 festzustellen ist,gibt das Steuergerät 24
sofort Druck auf die Leitung 23, was unmittelbar zu einer Verklemmung der Stange
18 und damit zu einer Unterbrechung der Abwärtsbewegung der Spannplatten 16 führt.
Das Steuergerät 24 steht mit einer Quelle 44 für HydraulikflUssigkeit in Verbindung.
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Aus Fig.2 geht die Form der Spannplatten 16 noch e.inmal im einzelnen
hervor. Es ist zu sehen, daß jede Spannplatte16 an drei Säulen 12 gelagert ist,
wobei die Gewindestange 27 im Bereich zwischen den drei Säulen angeordnet ist. Die
Gewindestange 34, die mit Hilfe der Muttern 37 und der Federn 39 zum Gewichtsausgleich
der Spannplatten 16 dient, ist derart angeordnet, daß sie sich etwa im Schwerpunkt
der Spannplatten 16 befindet.
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Aus Figur 2 ergibt sich, daß das dem kleinen Auge 45 entsprechende
Ende des Pleuels 40 von einem Anschlag 46 gegen Drehung im Uhrzeigersinn in Fig.2
gesichert ist.
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Der Anschlag 46 ist schwenkbar an einem Zapfen 47 gelagert.
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In Fig.2 ist gestrichelt eine Ausnehmung 57 in jeder Spannplatte 16
angedeutet, die das freie Verschwenken der Anschläge 46 ermöglicht, siehe auch Fig.3.
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Ebenfalls aus Fig.2 sind zwei Leitwände 48 und 49 zu sehen, die das
automatische Beschicken und Entleeren der Vorrichtung vor und nach jedem Bearbeitungsgang
erleichtern. In Fig.1 sind jeweils die rechten Leitwände 49 nicht dargestellt.
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Fig.3 zeigt eine Teilansicht der Vorrichtung nach Fig.1 von rechts
etwa in Richtung des Pfeiles III.
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Hier ist noch einmal die Lage der Pleuel 40 zwischen den Spannplatten
16 zu sehen. Es ist auch zu sehen, daß die großen Augen 42 der Pleuel zusammen mit
den Bohrungen 41 der Spannplatten 16 fluchten.
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Aus Fig.3 ist ebenfalls zu sehen, daß links von der erfindungsgemäßen
Vorrichtung für jedes Pleuel 40 eine Bahn 50 vorgesehen ist, während rechts von
der Vorrichtung ebenfalls für jedes Pleuel eine zweite Bahn 51 vorhanden ist.
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Die Bahnen 50 bzw. 51 sind dabei etwas höher als die Oberseite der
zugehörigen Spanplatte 16 gezeichnet, da die Figur 1 und 2 die Vorrichtung im gespannten
Zustand zeigt.
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Nach Abheben der einzelnen Spannplatten 16 fluchten die Oberseiten
der jeweiligen Spannplatte 16 mit den entsprechenden Bahnen 50 und 51, so daß ein
Verschieben des Pleuels sowohl von links zur Aufnahme in die Vorrichtung als auch
nach rechts zum Herausführen aus der Vorrichtung möglich ist. Wenn die Pleuel von
links in die Vorrichtung eingeschoben werden, was beispielsweise mit Hilfe einer
Stange erfolgen kann, so verschwenken sie bei ihrer Bewegung die Anschläge 46 in
Gegenuhrzeigerrichtung, sobald die Pleuel -mit ihrem breiteren Teil die Anschläge
46 passiert haben, fallen diese zurück, bis die Pleuel die in Fig.2 dargestellte
Stellung eingenommen haben.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:
Zunächst wird Druck auf die Hydraulikleitung 20 des Hydraulikzylinders 17 gegeben,
was zu einem Abheben aller Spannplatter 16 führt Anschließend werden von links in
Fig.3 gleichzeitig alle sechs Pleuel 40 mit Hilfe eines Rechens, dessen Zinkenzai"
der Anzahl der Pleuel entspricht, an den Anschlägen 46 vorbei in die in Fig.2 gezeigte
Stellung geschoben.
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Dann wird von dem Hydrauliksteuergerät 24 Druck auf die Leitung 19
des Hydraulikzylinders 17 gegeben, so daß nunmehr die Spannplatten 16 abgesenkt
werden. Dabei wird das Gewicht der jeweiligen Spannplatte von der zugehörigen Feder
39 aufgenommen, wobei zunächst die unterste Spannplatte 16 in ihre endgültige Lage
gelangt, anschließend die weiter oben liegenden Spannplatten Dabei legt sich jede
Spannplatte 16 auf das unter ihr liegende Pleuel 40 an. Sobald auch das Gewicht
der obersten Spannplatte~von der zugehörigen Feder 39 aufgenommen ist und diese
Spannplatte an dem zugehörigen Pleuel 40 anliegt, erfährt die Stange 18 bei ihrer
Weiterbewegung durch den Hydraulikzylinder 17 einen gewissen Widerstand, was zu
einer Drucksteigerung in der Hydraulikleitung 19 führt, die von dem Steuergerät
24 festgestellt wird. Unmittelbar nach Feststellen dieses Druckanstiegs gibt das
Steuergerät 24 Druck auf die Leitung 23, was zu einer Verklemmung der Stange 18
und damit zu einer Festlegung der Spannplatte 16 führt.
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In diesem Zustand sind alle Pleuel 40 derart gehaltert, daß sie in
Axialrichtung ihrer Bohrungen kein Spiel mehr besitzen, jedoch senkrecht dazu noch
schwimmen können. Anschließend wird die Honspindel 15 eingeführt, wobei eine Führungsbuchse52
in der Deckelplatte 13 und eine Führungsbuchse 53 in der Bodenplatte 11 die Fu~hru-ng
der Honspindel 15 gewährleisten.
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Dieses Einfahren der Honspindel 15 erfolgt mit noch nicht zugestellten
Honleisten. Anschließend erfolgt ein Zustellen der Honleisten, so daß sich nunmehr
die großen Augen 42 der Pleuel 40 bezüglich der Honspindel 15 zentrieren.
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Während dieses Zentriervorganges erfolgt schon eine Auf- und Abbewegung
der Honspindel 15, damit die großen Augen 42 aller Pleuel 40 von den Honleisten
bearbeitet werden. Sobald sich alle Pleuel 40 zentriert haben, ist es möglich, mit
Hilfe des Steuergerätes 24 die Klemmung mit Hilfe des Klemmelementes22 noch einmal
aufzuheben und eine größere Andruckkraft mit Hilfe des Hydraulikzylinders 17 auf
die Spannplatten 16 auszuüben.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es sowohl möglich,
die Pleuel auch während des Honens noch weiter schwimmen zu lassen, d.h. nach dem
Zentrieren keine Verstärkung der Anlegekraft durchzuführen,als auch ein Schwimmen
nach dem Beginn der Bearbeitung auszuschließen. Das Steuergerät 24 kann vorzugsweise
so ausgebildet sein, daß der Druckanstieg in der Leitung 19, der zu einem Festklemmen
der Stange 18 mit Hilfe des Klemmelementes 22 führt, einstellbar ist.
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Mit Hilfe dieser Einstellbarkeit kann dann bestimmt werden, wie groß
die Anlegekraft der Spannplatten 16 an die Pleuel sein soll.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt darüber hinaus den Vorteil,
daß aufgrund des großen Hubes, der zur Bearbeitung aller Pleuel 40 nötig ist, die
verwendeten Honleisten von möglicherweise vorhandenen Engstellen der Bohrungen nicht
immer an der gleichen Stelle beaufschlagt werden, was zu einer Vergrößerung der
Lebensdauer der Honsteine führt.