DE3400813C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkstückaufnahme für eine Räummaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei Werkstückaufnahmen für Räummaschinen ist es grundsätzlich notwendig, diese zumindest in den beiden zur Räumrichtung annähernd oder exakt senk­ rechten Koordinateneinrichtungen einstellbar zu machen, um die geforderte Räumgenauigkeit zu erreichen, die sehr oft im µm-Bereich liegt.

Aus der DE-OS 23 12 786 ist eine Werkstückaufnahme für Werkzeugmaschinen ganz allgemein bekannt, wie gattungsgemäß vorausgesetzt wird. Bei dieser bekannten Werkstückaufnahme sind mittels Keilen arbeitende Einstelleinrich­ tungen vorgesehen, die um 90° zueinander versetzt angeordnet sind und an einem Verformungskörper angreifen, der wiederum den Werkstückträger selber trägt. Da der Verformungskörper selber nachgiebig sein muß, ist eine starre Halterung des zu bearbeitenden Werkstückes nicht sichergestellt. Gerade hin­ sichtlich der großen beim Räumen auftretenden Abdrängkräfte ist eine solche relativ weiche Halterung eines Werkstückes nicht möglich. Es kommt hinzu, daß bei Räummaschinen sehr oft mehrere Werkstückaufnahmen in einer Koordi­ natenrichtung nebeneinander auf einem Tisch der Räummaschine angeordnet sind. In diesem Fall ist es unerwünscht, wenn jeweils eine Einstelleinrich­ tung einer Werkstückaufnahme zwischen der zugehörigen Werkstückaufnahme und einer benachbarten Werkstückaufnahme sich befindet, da hierdurch der Platz­ aufwand insgesamt für die Räummaschine erheblich vergrößert würde. Dies würde zu erheblichem Mehraufwand führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstückaufnahme der gat­ tungsgemäßen Art so auszugestalten, daß sie zumindest in einer Koordinaten­ richtung platzsparend aufgebaut ist und daß sie eine sehr starre Halterung eines Werkstückes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird er­ reicht, daß die Einstelleinrichtungen nur an den beiden einander gegenüber­ liegenden Seiten der Werkstückaufnahme angeordnet sind, so daß mehrere Werk­ stückaufnahmen in einer Reihe nebeneinander auf einer Räummaschine angeordnet werden können. Die einander zugewandten bzw. benachbarten Seiten der Werkstückaufnahmen sind frei von Einstelleinrichtungen. Die Verstellkräfte sind über den Verstellweg angenähert konstant, da die Werkstückaufnahme sel­ ber nicht verformt wird. Die Einstelleinrichtungen können in üblicher Weise mit keilförmigen oder teilweise keilförmigen Spreizelementen oder aber auch mit Exzentern od. dgl. versehen sein. Der Einsatz von teilweise oder völlig keilförmigen Spreizelementen hat den Vorteil, daß die Verstellbewegungen mittels Gewindebolzen erzielt werden können, mit deren Hilfe die Spreizele­ mente verschoben werden.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 2 wird erreicht, daß bei der Verstel­ lung mittels der tangential angreifenden Einstelleinrichtung die Werkstück­ aufnahme ihre Lage in der anderen Koordinatenrichtung nicht verändert.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ein sehr exakter Ausgangspunkt für die jeweilige Verstellbewegung erreicht, so daß ein motorischer Antrieb der Einstelleinrichtungen gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 3 möglich ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn nach Anspruch 4 Meßein­ richtungen vorgesehen sind. Deren Signale können ausgewertet werden, um zu einer automatischen Einstellung bzw. Nachstellung der Werkstückaufnahme zu kommen.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Senkrecht-Innen-Räummaschine mit einer Werkstückaufnahme, an der die erfindungsgemäßen Maßnahmen vorgesehen sind,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Werkstückaufnahme mit erfindungsgemäßen Einstelleinrichtungen und Vorspann-Elementen,

Fig. 3 einen vertikalen Teil-Längsschnitt gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 einen vertikalen Teil-Längsschnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine Senkrecht-Innen-Räummaschine 1, auf deren Maschinentisch 2 ein Schlitten 3 verschiebbar angeordnet ist, der eine oder in der Regel mehrere Werkstückaufnahmen 4 trägt. Derartige Werkstückaufnahmen sind bekannt und können beispielsweise ausgebildet sein wie in der DE-PS 27 07 648 (entsprechend US-PS 41 84 691) dargestellt und beschrieben ist. Der Maschinen­ tisch 2 ist in üblicher Weise auf einem Gestell 5 abgestützt. Am Gestell 5 sind - wie bei Räummaschinen allgemein üblich - hydraulische Hauptzylinder 6 ange­ bracht, zwischen denen ein Werkzeugzubringerschlitten 7 vertikal verfahrbar angeordnet ist, wobei zu dessen Führung Führungssäulen 8 und zu dessen Antrieb nicht dargestellt hydraulische Arbeitszylinder vorgesehen sind. Im Gestell 5 ist in üblicher Weise ein nicht dargestellter Räumschlitten angeordnet, mittels dessen ein Räumwerkzeug 9 durch ein in der Werkstückaufnahme 4 befindliches Werkstück nach unten hindurchgezogen wird. Nach einem Räumvorgang, wenn also das Räumwerkzeug 9 nach unten durch das in der Werkstückaufnahme 4 befindliche Werkstück hindurchgezogen ist, wird der Schlitten 3 von der Räumstelle weg - in Fig. 1 nach links - gefahren, so daß das Räumwerkzeug 9 in üblicher Weise wieder vom Werkzeugzubringerschlitten 7 nach oben gezogen werden kann.

Die nachfolgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die Einstellung der Werkstückaufnahme 4 in mindestens zwei Koordinatenrichtungen auf dem Schlitten 3.

Die Werkstückaufnahme 4 weist eine etwa quadratische Grundplatte 10 auf, die mittels Schrauben auf dem Schlitten 3 befestigbar ist, wozu im Bereich der vier Ecken der Grundplatte 10 Bohrungen 11 vorgesehen sind, die aber einen größeren Durchmesser haben als die einzusetzenden Schrauben, so daß über diese Befestigung nicht die exakte Lage der Werkstückaufnahme 4 relativ zum Schlitten 3 festgelegt wird. Beiderseits der Werk­ stückaufnahme 4, und zwar senkrecht zur Verschieberich­ tung 12 des Schlittens 3 sind auf diesem leistenförmige Einstell-Widerlager 13, 14 mittels Schrauben 15 befe­ stigt. Jedem Widerlager 13, 14 ist eine auf die Werkstück­ aufnahme 4 wirkende Fein-Einstelleinrichtung 16, 17 zugeordnet, mittels derer die Fein-Einstellung der Werkstück-Aufnahme 4 in den beiden zur Räumrichtung 18 annähernd senkrechten Koordinaten-Richtungen x bzw. y vorgenommen wird.

Die zur Einstellung der Werkstückaufnahme 4 in x-Rich­ tung, also in Verschieberichtung 12, dienende Einstellein­ richtung 16 weist ein Spreizelement 19 auf, das eine Zylinderabschnittsfläche 20 aufweist, die gegen spiegel­ symmetrisch zur x-Koordinate und geneigt zueinander verlaufende Anlageflächen 21 einer Ausnehmung 22 im Außenumfang der Werkstückaufnahme anliegt. Die Mantelli­ nien dieser Anlageflächen 21 bzw. der Ausnehmung 22 verlaufen senkrecht zur x-y-Ebene.

An dem Spreizelement 19 sind weiterhin zwei ebene, zueinander geneigte und spiegelsymmetrisch zur x-Richtung angeordnete Keilflächen 23 ausgebildet, die sich gegen entsprechend ausgebildete Stützflächen 24 am Einstell-Wi­ derlager 13 abstützen. Diese Keilflächen 23 bzw. die zugeordneten Stützflächen 24 sind außerdem von unten nach oben von der Werkstückaufnahme weg geneigt, und zwar um einen Neigungswinkel von deutlich weniger als 5°. Wenn das Spreizelement 19 über die Stützflä­ chen 24 nach unten geführt wird, dann wird die Werkstück­ aufnahme 4 in Richtung der x-Achse in Richtung auf den Schnittpunkt 25 der x- und der y-Achse bewegt, wobei diese Verschiebung völig zentriert erfolgt, d. h. dadurch, daß die Anlageflächen 21 einerseits und die Keilflächen 23 andererseits jeweils untereinander einen Winkel einschließen, der kleiner als 180° ist, und dadurch, daß die Anlageflächen 21 einerseits und die Keilflächen 23 andererseits jeweils spiegelsymme­ trisch zur x-Richtung angeordnet sind, werden bei einer Verstellung des Spreizelementes 19 nur Verstellkräf­ te in x-Richtung auf die Werkstückaufnahme 4 ausgeübt.

Wie sich insbesondere aus Fig. 3 ergibt, ist das Spreiz­ element 19 frei drehbar aber axial unverschiebbar zwischen zwei Anlageschultern 26, 27 eines Gewindebolzens 28 angeordnet, der in eine entsprechende Gewindebohrung 29 des Schlittens 3 geschraubt ist. Der Gewindebolzen 28 wird mittels eines Hebels 30 verdreht, der über einen Doppel-Freilauf 31 mit dem Gewindebolzen 28 gekoppelt ist, so daß je nach Einstellung des Doppel-Freilaufs 31 durch eine hin- und hergehende Bewegung des Hebels 3o unter entsprechender Mitnahme des Spreizelementes 19 der Gewindebolzen 28 nur nach oben herausgeschraubt oder hineingeschraubt wird. Der Antrieb des Hebels 30 und damit des Gewindebolzens 28 erfolgt mittels eines als doppelt wirkender Kolben-Zylinder-Antrieb ausgebildeten Linearantriebs 32, der einerseits am Schlitten 3 und andererseits am freien Ende des Hebels 30 angelenkt ist.

Neben der Einstelleinrichtung 16 ist eine im Widerlager 13 festgelegte Meßeinrichtung 33 angeordnet, deren Meßtaster 34 parallel zur x-Richtung ausgerichtet ist und an der Werkstückaufnahme 4 anliegt, so daß er deren Verschiebungen in x-Richtung relativ zum Einstell- Widerlager 13 erfaßt.

Die Fein-Einstelleinrichtung 17 weist ein keilförmiges Spreizelement 35 auf, das mit einer gegenüber einer zur x-Richtung parallelen Vertikal-Ebene von unten nach oben von dieser x-Richtung weg geneigten Keilflä­ che 36 versehen ist, die sich gegen eine entsprechende Stützfläche 37 am Einstell-Widerlager 14 abstützt.

Auf seiner gegenüberliegenden Seite weist das Spreizele­ ment eine eben ausgebildete Druckfläche 38 auf, die gegen eine ballig ausgebildete Anlagefläche 39 an der Grundplatte 10 der Werkstückaufnahme 4 anliegt. Gleichermaßen wie bei der Einstelleinrichtung 16 erfolgt die Vertikalverschiebung des Spreizelementes 35 mittels eines Gewindebolzens 28′, der in eine entsprechende Gewindebohrung 29′ im Schlitten 3 hinein- bzw. aus dieser herausschraubbar ist. Die Betätigung erfolgt mittels eines Hebels 30′, der über einen Doppel-Freilauf 31′ mit dem Gewindebolzen 28′ gekoppelt ist. Am freien Ende des Hebels 30′ greift ein zu dem Linearantrieb 32 gleichartiger Linearantrieb 32′ an. Aufgrund der Anord­ nung der Keilfläche 36 und der zugeordneten Stützfläche 37 einerseits und der Druckfläche 38 mit zugeordneter Anlagefläche 39 wird die Werkstückaufnahme bei einem Hineinschrauben des Gewinde-Bolzens 28′ in y-Richtung verschoben, und zwar auf einem Kreisbogenabschnitt, dessen Mittelpunkt zwischen Zylinderabschnittsfläche 20 und Anlageflächen 21 der Einstelleinrichtung 16 gebildet ist.

Bei den hier in Betracht kommenden kleinen Einstellwegen in der Größenordnung von insgesamt 0,2 mm liegt der hierbei auftretende relative Fehler in x-Rich­ tung im Bereich von 0,2%. Die Verstellung erfolgt bei einem Herabdrücken des Spreizelementes 35 über die Stützfläche 37 in Verstellrichtung Vy. Auch auf dem Gewindebolzen 28′ ist das Spreizelement 35 frei drehbar aber axial unverschiebbar mittels Anlageschultern 26′, 27′ befestigt. Auch hier ist eine Meßeinrichtung 33′ am Einstell-Widerlager 14 angebracht, deren Meßtaster 34′ parallel zur y-Richtung, also in Richtung der durch die Einstelleinrichtung 17 erreichbaren Verschiebung angeordnet ist und gegen einen auf der Grundplatte 10 der Werkstückaufnahme 4 angebrachten Anlagebock 40 anliegt, so daß die erläuterten Verstellbewegungen der Werkstückaufnahme 4 in x-Richtung unter Berücksichti­ gung der Hebelverhältnisse exakt erfaßt werden können.

Mittels beider Fein-Einstelleinrichtungen 16, 17 erfolgen zwangsweise Verschiebungen der Werkstückaufnahme 4 nur in einer Richtung Vx bzw. Vy der x- bzw. y-Koordi­ naten, und zwar jeweils wenn das entsprechende Spreizele­ ment 19 bzw. 35 nach unten gedrückt wird. Jeder der Fein-Einstelleinrichtungen 16, 17 ist ein Vorspann-Element 41, 42 zugeordnet, mittels dessen eine der jeweiligen Verstellrichtung Vx bzw. Vy entgegengesetzte Vorspann- Kraft auf die Werkstückaufnahme 4 ausgeübt wird. Das Vorspannelement 41 weist einen Gewinde-Spannbolzen 43 auf, der in eine entsprechende Gewindebohrung 44 in der Grundplatte 10 der Werkstückaufnahme 4 geschraubt ist. Er verläuft parallel zur x-Richtung. Der Gewinde- Spannbolzen 43 durchsetzt eine Ausnehmung 45 im Einstell- Widerlager 13. Auf ihm ist ein Paket von Tellerfedern 46 angeordnet, die sich einerseits gegen eine Anschlag­ schulter 47 des Spannbolzens 43 und andererseits gegen eine Anlage 48 am Grund der Ausnehmung 45 abstützen. Dieses Vorspann-Element 41 ist soweit vorgespannt, daß auf die Werkstückaufnahme 4 eine zum Einstell-Widerla­ ger 13 gerichtete Kraft wirkt, die über die in Betracht kommenden Einstellwege von maximal 0,2 mm insgesamt annähernd konstant ist. Die Vorspannkraft Px ist um ein Mehrfaches größer, als die beim Räumen auftretenden Querkräfte. Die Vorspannkraft Px beträgt beispielsweise ca. 20 000 N, während die beim Räumen auftretenden Querkräfte etwa 3000 N betragen.

Das Vorspann-Element 42 weist einen Bolzen 49 auf, dessen eines Ende einen Druckkopf 50 aufweist, der gegen die Grundplatte 10 der Werkstückaufnahme 4 anliegt. Auf dem Bolzen 49 ist ebenfalls ein Paket Tellerfedern 46′ angeordnet, die sich einerseits gegen den Druckkopf 50 und andererseits gegen eine Anlage 48′ an dem Ein­ stell-Widerlager 14 abstützt. Diese Tellerfedern 46′ sind ebenfalls stark vorgespannt und üben demzufolge eine parallel zur y-Koordinate gerichtete Druckkraft Py auf die Werkstückaufnahme 4 aus, und zwar entgegen der Verstellbewegung, die beim Hineinschrauben des Spreizelementes 35 erreicht wird. Um - unter noch größerer Vorspannung der Tellerfedern 46′ - die zwischen der Einstelleinrichtung 17 und dem Vorspann-Element 42 eingespannte Werkstückaufnahme 4 von diesen Vorspannkräf­ ten zu lösen, kann der Bolzen 49 mittels eines Keils 51, der mit einer Druckschraube 52 beaufschlagbar ist, entgegen der Wirkung der Kraft Py zurückgezogen werden. Der Grund, warum das Vorspann-Element 42 nicht gleicher­ maßen wie das Vorspann-Element 41 ausgestaltet ist, liegt nur darin, daß üblicherweise mehrere Werkstückauf­ nahmen 4 in y-Richtung nebeneinander auf einem Schlit­ ten 3 einer Räummaschine 1 angeordnet sind, so daß für eine solche Anordnung kein Platz zur Verfügung steht. Für die jeweilige Kombination von Fein-Einstellein­ richtung 16 mit zugeordnetem Vorspann-Element 41 einer­ seits und Fein-Einstelleinrichtung 17 mit zugeordnetem Vorspann-Element 42 andererseits gilt, daß jeweils eine eindeutig feste Anlage zwischen dem jeweiligen Spreiz-Element 19 bzw. 35 und dem zugeordneten Einstell- Widerlager 13 bzw. 14 einerseits und der Werkstückaufnahme 4 andererseits gewährleistet ist. Das jeweilige Vorspann­ Element 41 bzw. 42 sorgt mit seiner über den möglichen Einstellweg annähernd konstanten Vorspann-Kraft dafür, daß diese definierte feste Anlage immer erhalten bleibt.

Wenn ausreichend Platz zur Verfügung steht, wenn also nicht mehrere Werkstückaufnahmen nebeneinander vorgesehen sind, dann kann jeweils auf einer Seite ein Spreizele­ ment und auf der gegenüberliegenden Seite das eine Druckkraft ausübende Vorspann-Element vorgesehen sein, so daß Einstellbewegungen in der jeweiligen Koordinaten­ richtung vorgenommen werden können, ohne daß überhaupt auch nur theoretisch eine Beeinflussung in der jeweils anderen Koordinatenrichtung stattfindet. Gleichermaßen kann, wenn ein drittes Paar von Einstelleinrichtungen und Vorspannelementen vorgesehen ist, auch noch eine Einstellmöglichkeit in einer dritten Koordinatenrichtung erreicht werden.

Mittels der Linear-Antriebe 32, 32′ und der Meßeinrich­ tungen 33, 33′ kann ein Regelkreis aufgebaut werden, der dazu führt, daß bei jeder Abweichung der Werkstück­ aufnahme von ihrer im x-y-Koordinatensystem vorgegebenen Stellung eine Nachstellung erfolgt. Das Spiel zwischen der Werkstückaufnahme 4 bzw. ihrer Grundplatte 10 einerseits und den Einstell-Widerlagern 13, 14 anderer­ seits ist naturgemäß größer als der maximale Verstellweg in x-Richtung.

Claims (4)

1. In zwei Koordinatenrichtungen einstellbare Werkstückaufnahme für eine Räummaschine, wobei jeder Koordinatenrichtung (x, y) eine nur in einer Ver­ stellrichtung (Vx, Vy) wirkende mechanische Einstelleinrichtung (16, 17) zu­ geordnet ist, und wobei jeder jeweiligen Einstelleinrichtung (16, 17) ein Vorspann-Element (41, 42) zugeordnet ist, das eine der Verstellrichtung (Vx, Vy) entgegengesetzte über den maximal möglichen Einstellweg annähernd konstante Kraft auf die Werkstückaufnahme (4) ausübt, dadurch gekennzeich­ net, daß jede der Einstelleinrichtungen (16, 17) in einem von zwei einander gegenüberliegenden Einstell-Widerlagern (13, 14) angeordnet ist, von denen die eine Einstelleinrichtung (16) mittig in der einen Koordinatenrichtung (x) und die andere Einstelleinrichtung (17) tangential und etwa parallel zu der anderen Koordinatenrichtung (y) an der Werkstückaufnahme (4) angreifen.

2. Werkstückaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittig angeordnete Einstelleinrichtung (16) selbst zentrierend ausgebildet ist.

3. Werkstückaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ stelleinrichtungen (16, 17) motorisch antreibbar ausgebildet ist.

4. Werkstückaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ stellwege erfassende Meßeinrichtungen (33, 33′) vorgesehen sind.