DE3121330A1

DE3121330A1 - Palettenspannsystem fuer werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE3121330A1
Application number: DE19813121330
Authority: DE
Inventors: Siegfried 6312 Laubach Staudenmaier
Original assignee: A Roemheld GmbH and Co KG
Current assignee: A Roemheld GmbH and Co KG
Priority date: 1981-05-29
Filing date: 1981-05-29
Publication date: 1982-12-16
Also published as: GB2103120B; GB2103120A; US4468019A

Description

_ 4 Beschreibung;

Die Erfindung bezieht sich auf ein Palettenspannsystem für Werkzeugmaschinen mit einer Palette mit einem Palettenkörper, an dem sich eine obere Aufspannfläche für zu bearbeitende Werkstücke, eine Auflagefläche für die Auflage auf einem Werkzeugmaschinentisch sowie Spann- und Positioniereinrichtungen zum Festspannen und Positionieren der Palette auf dem Werkzeugmaschinentisch, befinden.

Palettenspannsysteme haben den Vorteil, daß das oft langwierige Aufspannen eines zu bearbeitenden Werkstückes auf einer Palette auf einem Nebenplatz stattfinden kann, während die Werkzeugmaschine ein anderes Werkstück bearbeitet. Nach Beendigung dieser Bearbeitung kann das Werkstück in kurzer Zeit durch Abziehen der Palette vom Werkzeugmaschinentisch aus der Werkzeugmaschine entfernt werden und das zu bearbeitende Werkstück ebenfalls in kurzer Zeit durch Aufsetzen der vorher bestückten Palette auf den Werkzeugmaschinentisch in die Bearbeitungsstellung gebracht werden. Die Stillstandszeiten einer Werkzeugmaschine werden dadurch auf ein Minimum reduziert. Für das Wechseln der Paletten werden vorzugsweise Drehtische verwendet, die zwei Paletten aufnehmen können.

Bekannt ist ein Palettenspannsystem, bei dem in Nuten von Werkzeugmaschinentischen Spannleisten eingesetzt sind, in de-

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nen sich Spannzylinder befinden. Hierbei sind spezielle Nuten im Werkzeugmaschinentisch erforderlich, die einen wesentlich größeren lichten Querschnitt haben als normale Nuten. Bei einer Nachrüstung einer Werkzeugmaschine müssen deshalb am Werkzeugmaschinentisch umfangreiche Arbeiten ausgeführt werden. Für kleinere Paletten sind auch Systeme bekannt, bei denen sich auf dem Werkzeugmaschinentisch kegelförmige Stifte befinden, die in Bohrungen der Palette eingreifen. Mittels Spanneinrichtungen muß die Palette fest aufgedrückt werden, j Q Auch hierbei sind erhebliche Arbeiten am Werkzeugmaschinentisch auszuführen. Ferner ist es bekannt, den Werkzeugmaschinentisch mit Spannelementen seitlich zu umgreifen. Auch hierbei sind spezielle Tische erforderlich. Außerdem kann die Palette nur an ihrem äußersten Rand festgespannt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Palettenspannsystem zu schaffen, bei dem ohne Nachbearbeitung normaler Werkzeugmaschinentische Paletten festgespannt werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spanneinrichtungen vollständig innerhalb des Palettenkörpers angeordnete Zylinder mit mindestens einseitig hydraulisch beaufschlagbaren Kolben aufweisen und daß an den Kolben befestigte Kolbenstangen über die Auflage vorragen und Nutensteine tragen, die in normale Tischnuten, z.B. T-Nuten, eines Werkzeugmaschinentisches passen.

Beim Aufsetzen einer Palette befinden sich die Ni^-ensteine in einer solchen Lage, daß sie längs den Nuten /erschoben werden können, wenn die Palette über den Werkseugmaschinentisch oder dicht über diesem verschoben wird. Wenn die Palette ihre korrekte Lage relativ zu den Bearbeitungswerkzeugen erreicht hat, erfolgt die Fixierung der Palette dadurch, daß die Zylinder aktiviert werden, wobei die Nutensteine fest gegen die oberen Wände der Nuten gezogen werden.

Im Prinzip können sowohl doppeltwirkende Hydraulikzylinder als auch einfachwirkende Hydraulikzylinder verwendet werden.

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Besonders vorteilhaft ist es, gemäß Anspruch 2 die Spannkraft durch Federn zu erzeugen und die Hydraulikflüssigkeit nur zum Lösen einzusetzen. Dies hat den Vorteil, daß auch nach langdauernder Abkupplung von einer Druckquelle für Hydraulikflüssigkeit die Spannkraft aufrechterhalten wird. Man kann aber auch die Spannkraft hydraulisch erzeugen (Anspruch 3). Bei der heute erreichbaren hohen Dichtheit von Hydraulikanlagen wird die Spannkraft auch nach Abkupplung von der Druckquelle für Hydraulikflüssigkeit lange Zeit aufrechterhalten.

IQ Einen Speicher, der geringe Druckmittelverluste ausgleichen kann, bildet hierbei die Hydraulikflüssigkeit selbst, die bei den hier angewendeten hohen Drücken von z.B. 500 bar um etwa 3 Volumenprozente komprimiert wird. Bei hydraulischer Spannung kann wahlweise die Lösebewegung ebenfalls hydraulisch oder aber durch eine Federkraft erzeugt werden. Bei hydraulischer Spannung kann selbstverständlich auch ein dauernder Anschluß an die Druckquelle aufrechterhalten werden, so daß auch bei gewissen Leckagen kein Abfall der Spannkraft entsteht.

Die Anordnung der Zylinder kann verschieden sein. Eine zweckmäßige Anordnung ist in Anspruch 4 angegeben. Die Anordnung soll jedenfalls so sein, daß die Nutensteine aller Zylinder bei einer Bewegung der Palette parallel zur Längsrichtung der Tischnuten in diese eingeführt werden.

25Vorteilhafterweise sind gemäß Anspruch 5 alle Zylinder an ein einziges Hydraulik-Kupplungsteil angeschlossen. Man vermeidet auf diese Weise mehrere Anschlüsse, die jedoch im Prinzip ebenfalls möglich sind. Jegliche hydraulische Installation an der Werkzeugmaschine wird vermieden, wenn die Hydrau-

30ükflüssigkeit gemäß Anspruch 6 über eine Schiebestange zugeführt wird, mit der die Palette beim Wechseln verschoben wird. Die Führung der Hydraulikflüssigkeit an der Verschiebestange kann z.B. in dieser direkt erfolgen (Anspruch I)₁ was beispielsweise bei einem Hydraulikzylinder leicht mög-

lieh ist oder aber durch eine parallel verlegte Leitung, wie einen Schlauch (Anspruch 8).

Einrichtungen für die mechanische Kupplung zwischen Schiebestange und Palette sind in den Ansprüchen 9 bis 11 angegeben. Eine sichere Zu- und Ableitung von Hydraulikflüssigkeit erreicht man, wenn gemäß Anspruch 9 die mechanische Kupplung dann eingreift, wenn die hydraulische Kupplung geschlossen ist. Die hydraulische Betätigung der mechanischen Kupplung gemäß Anspruch 10 hat den Vorteil, daß eine zusätzliche

-jO Steuerleitung oder eine zusätzliche Handbetätigung vermieden werden. Wenn, wie dies vorzugsweise der Fall sein soll, die Hydraulikflüssigkeit über nur eine Leitung zu- und abgeführt werden soll, ist eine konstruktive Ausbildung der Kupplung gemäß Anspruch 11 zweckmäßig.

^⁵ Die Anordnung eines Tunnels gemäß Anspruch 12 für den Eingriff der Schiebestange hat den Vorteil, daß beim Aufschieben einer Palette auf den Werkzeugmaschinentisch der Kraftangriff der Schiebestange im vorderen Bereich der Palette liegt, so daß die Verschiebekraft im wesentlichen ziehend und nicht schiebend ist. Dies ist für die Vermeidung von Verkantungen und damit zur Vermeidung von Verschleiß vorteilhaft.

Zur genauen Positionierung können zusätzliche Mittel gemäß Anspruch 13 vorgesehen werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine auf einem Werkzeugmaschinentisch sitzende Palette entsprechend dem Pfeil I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt nach Linie II-II in

Fig. 1 bzw. nach Linie II-II in Fig. 3,

Fig- 3 einen Horizontalschnitt nach Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Verschiebezylinder,

Fig. 5 eine separate Darstellung einer mechanischen c Kupplungseinrichtung in einer Ansicht ent

sprechend den Pfeilen V-V in Fig. 1 und

Fig. 6 eine Ansicht einer Positioniereinrichtung entsprechend dem Pfeil VI in Fig. 1.

Der Hauptbestandteil des Palettenspannsystems ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Palette. Diese Palette ist zum Aufsetzen auf einen Werkzeugmaschinentisch 2 bestimmt,- In der Zeichnung ist die aufgesetzte Stellung gezeigt. Zum Aufschieben der Palette 1 auf den Werkzeugmaschinentisch und zum Abziehen vom Werkzeugmaschinentisch 2 dient ein insgesamt mit 3 bezeichneter Verschiebezylinder. Die Beschaffenheit dieser Hauptbestandteile wird nachfolgend im einzelnen beschrieben.

Die Palette 1 hat einen Palettenkörper 4 mit einer oberen Aufspannfläche 5 und einer unteren Auflagefläche 6. An der Aufspannfläche 5 befinden sich T-Nuten 7 für den Eingriff von Spannelementen, mit denen ein Werkstück auf der Aufspannfläche 5 fixiert wird. Es kann sich beispielsweise um ein kompliziertes Gußstück handeln. Die untere Aufsetzfläche 6 ist im wesentlichen geschlossen;

im Palettenkörper 4 sind insgesamt vier Spannzylinder 8 angeordnet. Jeder Spannzylinder 8 hat eine zylindrische Bohrung 9, in der ein Kolben 10 verschiebbar ist. Unterhalb des Kolbens 10 befindet sich ein Paket 11 aus einzelnen Tellerfedern 11a. Das Tellerfederpaket 11 bildet insgesamt eine Druckfeder, die den Kolben 10 nach oben zu schieben versucht. Oberhalb des Kolbens 10 befindet sich ein Raum 12, an den eine Hydraulikleitung angeschlossen ist. Die den diversen Spannzylindern zugeordneten Hydraulikleitungen sind in Fig. 1 mit 20, 21, 22 und 23 bezeichnet.

Am Kolben 10 ist eine nach unten ragende Kolbenstange 13 befestigt, an deren unterem Ende ein Nutenstein 14 befestigt ist, der eine T-förmige Gestalt hat und in eine T-Nut 15 des Werkzeugmaschinentisches paßt. Die Länge der Kolbenstange 13 und die Länge des Tellerfederpaketes 11 sind so aufeinander abgestimmt, daß das Tellerfederpaket dann, wenn der Nutenstein 14 an den oberen Begrenzungsflächen 15a der T-Nut 15 des Werkzeugmaschinentisches 2 anliegt, noch eine zum sicheren Festhalten der Palette 1 ausreichende Kraft erzeugt.

An der Unterseite des Palettenkörpers 4 befindet sich ein Tunnel 16, der, in Fig. 3 gesehen, nach rechts hin offen und nach links hin durch eine Wand 17 abgeschlossen ist." In der Wand 17 befindet sich eine als erstes Hydraulik-Kupplungsteil dienende Vertiefung 18, von der eine Hydraulikleitung 19 ausgeht. Von der Leitung 19 gehen die bereits erwähnten Zweigleitungen 20 bis 23 ab, über die die vier Spannzylinder 8 mit der Druckleitung 19 verbunden sind.

Der Verschiebezylinder 3 hat einen Zylinderteil 3a und eine Kolbenstange 3b. Es handelt sich um einen doppeltwirkenden Zylinder, mit dem also in beiden Bewegungsrichtungen der Kolbenstange 3b Kräfte ausgeübt werden können.

Das vordere Ende 24 der Kolbenstange 3b ist a" s zweites Hydraulik-Kupplungsteil ausgebildet, das druckdicht in die Vertiefung 18 des Palettenkörpers 4 eingreifen kann. Das zweite Hydraulik-Kupplungsteil 24 ist über einen Druckschlauch 25 mit einer Druckquelle 26 verbunden. Bei Eingriff des zweiten Kupplungsteiles 24 in den ersten Kupplungsteil 18 kann über die Hydraulikleitung 25 Drucköl in die Leitung 19 gedrückt werden bzw. aus dieser abgeführt werden.

An der Kolbenstange 3b befindet sich auch eine Nut 27 für die mechanische Kupplung der Palette 1 mit der Kolbenstange 3b. Für diese Kupplung befindet sich im Palettenkörper eine

insgesamt mit 28 bezeichnete Arretierungseinrichtung. Diese Arretierungseinrichtung hat einen zweiarmigen Hebel 29, der um einen Bolzen 30 schwenkbar ist. Auf den Hebelarm 29a drückt eine Feder 31, deren oberes Ende am Palettenkörper abgestützt ist. Auf den anderen Hebelarm 29b drückt die Kolbenstange eines Hydraulikzylinders 34. Der Hydraulikzylinder 34 ist über eine Abzweigungsleitung 35 ebenfalls an die Druckmittelleitung 19 angeschlossen. An der Unterseite des Hebelarmes 29b befindet sich eine Ausrundung, die zum Umgreifen der

IQ Kolbenstange 3b bestimmt ist. Die Breite des Hebels 29 ist so, daß dieser ohne Spiel in die Nut 27 der Kolbenstange 3b paßt.

Zur Positionierung der Palette in ihrer korrekten Lage sind Führungsplatten vorgesehen. Am hinteren Ende des Werkzeugmaschinentisches 2 ist eine Platte 37 befestigt, die über die Tischoberfläche 2a vorragt. Mit den Seitenflächen 37a, 37b dieser Platte wirkt eine Platte 38 zusammen, die an der Palette 1 befestigt ist (siehe hierzu auch Fig. 6). Eine entsprechende, insgesamt mit 4 0 bezeichnete Fixierungseinrichtung befindet sich am anderen Ende der Anordnung.

Das Palettenspannsystem arbeitet wie folgt. Gezeigt ist der Zustand, in dem die Palette 1 auf dem Werkzeugmaschinentisch 2 festgespannt ist. Die Spannkraft wird durch die Tellerfederpakete 11 erzeugt, die die Nutensteine 14 fest gegen die Unterseiten 15a der Tischnuten 15 pressen. Die Tischnuten 15 haben normale Abmessungen. Während des Spannens ist das Hydrauliksystem druckfrei.

Wenn ein auf der Palette aufgespanntes Werkstück fertig bearbeitet ist, wird die Kolbenstange 3b in den Tunnel 16 eingefahren, bis das zweite Hydraulik-Kupplungsteil 24 mit dem ersten Hydraulik-Kupplungsteil 18 dichtend im Eingriff steht. Nun wird Drucköl in die Leitung 19 gepumpt, wodurch zunächst der Kolben 32 im Zylinder 34 nach unten gedrückt

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wird unter Oberwindung der Kraft der Feder 31, so daß der Hebel 29 mit seinem Arm 29b in die Nut 27 der Kolbenstange 3b gedrückt wird. Dadurch ist eine mechanische Verriegelung hergestellt. Das öl drückt schließlich die Kolben 10 der Spannzylinder 8 nach unten, wobei die Tellerfederpakete 11 zusammengepreßt werden. Dadurch lösen sich die Nutensteine von den Flächen 15a. Die Kolbenstange 3b wird nun zurückgezogen, wobei die Palette 1 vom Tisch 2 abgezogen wird. Sie kann hierbei auf einen Drehtisch gezogen werden, der jenseits seiner Drehachse bereits mit einer neu bestückten Palette belegt ist.

Der Drehtisch wird danach gedreht, wonach sich die mrt dem zu bearbeitenden neuen Werkstück bestückte Palette vor dem Tisch 2 befindet. Diese neue Palette wird ebenfalls mittels des Verschiebezylinders 3 auf den Werkzeugmaschinentisch gebracht.

Hierbei wird, wie bereits beschrieben, ebenfalls eine hydraulische und mechanische Kupplung der Palette mit der Kolbenstange 3b hergestellt. Beim Einschieben erfolgt eine genaue Ausrichtung mittels der beschriebenen Fixiereinrichtungen 37 bis 39 und 40.

Wenn die korrekte Lage erreicht ist, wird das nicht dargestellte Hydrauliksystem so umgeschaltet, daß Drucköl aus der Leitung 19 abfließen kann. Der hierfür nötige Druck wird durch Entspannung der Tellerfederpakete 11 bewirkt. Diese bewirken schließlich auch das Festspannen der Palette durch Heranziehen der Nutensteine 14 an die Flächen 15a der Nuten.

Claims

Patentanwälte 3 1 2 1 3 3 Q

6300 Lahn-Giessen 1 * 27.5.1981

Blemercketresae 43

Dipl.-Ing. Richard Schlee Telefons C064i) 71019

Dipl.-Ing. Arne Mi se Il ng

S/B 14.256

A. Römheld GmbH & Co. KG, 6312 Laubach

Palettenspannsystem für Werkzeugmaschinen

Ansprüche:

Π/) Palettenspannsystem für Werkzeugmaschinen mit einer Palette mit einem Palettenkörper, an dem sich eine obere Aufspannfläche für zu bearbeitende Werkstücke, eine Auflagefläche für die Auflage auf einem Werkzeugmaschinentisch sowie Spann- und Positioniereinrichtungen zum Festspannen und Positionieren der Palette auf dem Werkzeugmaschinentisch befinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtungen (8) vollständig innerhalb des Palettenkörpers (4"' angeordnete Zylinder mit mindestens einseitig hydraulisch ' 3aufschlagbaren Kolben (10) aufweisen und daß an den Kolben ( 0) befestigte Kolbenstangen (13) über die Auflagefläche (6) vorragen und Nutensteine (14) tragen, die in normale Tischnuten (15), z.B. T-Nuten, eines Werkzeugmaschinentisches (2) passen.
2. Palettenspannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (10) in Spannrichtung durch Federkraft beaufschlagt sind, vorzugsweise durch eine auf die Unterseite des Kolbens (10) drückende Feder in Form eines Teller-

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federpaketes (11) und daß nur die gegenüberliegende Kolbenseite hydraulisch beaufschlagbar ist.
3. Palettenspannsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben in Spannrichtung hydraulisch beaufschlagbar sind und vorzugsweise auch in Loserichtung.
4. Palettenspannsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens vier Zylinder (8) vorgesehen sind, die an den Ecken eines Quadrates oder Rechteckes liegen, wobei die Zylinder (8) paarweise oder gruppenweise auf eine Tischnut (15) ausgerichtet sind.
5. Palettenspannsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Palettenkörper (4) ein erstes Hydraulik-Kupplungsteil (18) einer hydraulischen Kupplung angeordnet ist, von dem ein Leitungssystem (19 bis 23), z.B. im Palettenkörper (1) verlaufende Bohrungen oder im Palettenkörper (1) verlegte Rohre, ausgehen, über die alle Zylinder (8) mit dem ersten Hydraulik-Kupplungsteil (18) verbunden sind.
6. Palettenspannsystem nach Anspruch 5 mit einer mit der Palette in Eingriff bringbaren Bewegungsvorrichtung mit einer Schiebestange, z.B. einer Kolbenstange eines Hydraulikzylinders, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schiebestange (3b) ein mit dem ersten Hydraulik-Kupplungsteil (18) in Eingriff bringbares zweites Hydraulik-Kupplungsteil (24) angebtordnet ist, das mit einer Druckquelle (26) für Hydraulikflüssigkeit verbunden ist.
7. Palettenspannsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Hydraulik-Kupplungsteil über eine sich längs der Schiebestange erstreckende Bohrung in der Schiebestange mit der Druckquelle verbunden ist.
8. Palettenspannsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Hydraulik-Kupplungsteil (24) mit der

Drückquelle (26) über einen Schlauch (25) verbunden ist, der nahe bei dem zweiten Hydraulik-Kupplungsteil (24) an die Schiebestange (3b) oder unmittelbar an das zweite Hydraulik-Kupplungsteil angeschlossen ist.
9. Palettenspannsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine mechanische Kupplung (27, 29) zur Arretierung der Schiebestange (3b) am Palettenkörper (4) in der Kupplungsstellung der Hydraulik-Kupplungsteile (18, 24).
10. Palettenspannsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kupplung (27/29) mittels eines Hydraulikzylinders (34) betätigbar ist, der an das erste Hydraulik-Kupplungsteil (18) angeschlossen ist.
11. Palettenspannsystem nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen zweiarmigen Kupplungshebel (29), auf dessen einen Arm (29b) der Hydraulikzylinder (34) und auf dessen anderen Arm (29a) eine Lösefeder (31) einwirkt, wobei der Hydraulikzylinder (34) den Kupplungshebel (29) bei Druckbeaufschlagung in die Kupplungsstellung drückt.
12. Palettenspannsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite des Palettenkörpers (4) ein Tunnel (16) für die Aufnahme der Schiebestange (3b) angeordnet ist, der sich annähernd "ber die gesamte Länge des Palettenkörpers (1) erstreckt, wobei sich das erste Hydraulik-Kupplungsteil (18) am von der Eingangsseite entfernten Ende des Tunnels (16) befindet.
13. Palettenspannsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Führungs- und/oder Positioniereinrichtungen, z.B. an sich bekannte Führungsplatten (37) am Werkzeugmaschinentisch (2), die mit Führungsteilen (38, 39) am Palettenkörper (4) zusammenwirken oder Bolzen an der Palette bzw. am Werkzeugmaschinentisch, die in Bolzenlöcher am Werkzeugmaschinentisch bzw. der Palette eingreifen.

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