DE3732206C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Palette gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Palette ist aus der DE-GM 87 01 619.2 bekannt. Diese Palette weist eine Anzahl von in einer Ebene angeordneten, winkelmäßig gleichmäßig voneinander in der Ebene beabstandeten Zentrierzapfen auf, die bei Anlage der Palette gegen den Träger oder Maschinentisch mit entsprechenden Ausnehmungen des Trägers oder Maschinentisches eine hochge­ naue gegenseitige räumliche Festlegung dieser Teile bewirken. Sowohl die Palette wie auch der Träger bzw. Maschinentisch sind aus einem hochwertigen Maschinen­ stahl gefertigt. Da auch bei einer hochgenauen Her­ stellung sowohl der Palette als auch des Maschinentisches geringfügige Abweichungen der Zentrierzapfen von der Lage der Ausnehmungen des Maschinentisches unvermeidbar sind, ist bei der bekannten Vorrichtung vorgesehen, daß die Ausnehmungen im Träger bzw. Maschinentisch mit Nuten versehene Führungsseiten­ wände haben, die beim Einführen der Zentrierzapfen in die Nuten elastisch federnd gegen den Zentrierzapfen anliegend ausweichen. Die Notwendigkeit der im Mikrometerbereich federnd nachgebend ausgestalteten Führungswände zum Ausgleich von Abweichungen zwischen einer idealen Lage der Zentrierungszapfen der Palette und der tatsächlich durch die Herstellung erreichten Lage macht einerseits einen relativ aufwendigen Maschinentisch nötig. Andererseits ist die Herstellung der Paletten, von denen für jede Werkzeugmaschine eine relativ hohe Zahl benötigt wird, aufgrund des aufwendig zu bearbeitenden Maschinenstahles relativ kostspielig. Eine weitere Problematik in der Hand­ habung der bekannten Vorrichtung ergibt sich aus dem relativ hohen Gewicht der aus Maschinenstahl gefertigten Paletten.

Aus dem europäischen Patent 01 11 092 ist bereits ein Maschinentisch für Werkzeugmaschinen mit einer Aufnahme für Paletten bekannt, wobei die Paletten wenigstens zwei Zentrierzapfen aufweisen, die bei Aufsetzen der Paletten auf den Maschinentisch in Aus­ nehmungen einer auf dem Maschinentisch befestigten, von diesem in vertikaler Richtung beabstandeten Federstahlscheibe eingreifen. Die Ausnehmungen sind derart ausgestaltet, daß bei Einsetzen der Zentrierzapfen der Palette in die Ausnehmungen der Federstahl­ scheibe ein vertikales Ausweichen der Randbereiche der Federstahlscheibe nach Einsetzen der Zentrierzapfen stattfindet, so daß die Randbereiche der Federstahl­ scheibe gleichzeitig mit dem vertikalen Ausweichen gegenüber den Zentrierzapfen horizontal zurückweichen. Daher kann die Federstahlscheibe Ungenauigkeiten der Palette in der Lage ihrer Zentrierzapfen zueinander ebenso ausgleichen wie eine Zentrierung der Lage der Palette gegenüber dem Maschinentisch herbeiführen. Irgendwelche Hinweise darauf, wie eine Zentrierung der Palette gegenüber dem Maschinentisch ohne eine derartige, relativ aufwendige Federstahlscheibe erreicht werden kann, sind diesem europäischen Patent nicht zu entnehmen.

Das Prinzip der Zentrierung einer Palette gegenüber einem Maschinentisch mittels eines elastischen federnden Elementes, das an Zentrierzapfen anliegt, ist an sich schon lange bekannt, wie beispielsweise die deutsche Patentschrift 12 57 496 zeigt, die als eine Ausführungs­ form des federnden Elementes einen zwischen Flanschen eingespannten, ebenfalls in horizontaler und ver­ tikaler Richtung ausweichenden biegsamen Draht zur Anlage an Zentrierzapfen offenbart. Auch in dieser Druckschrift wird es offenbar als nötig angesehen, separate Federelemente zum Toleranzausgleich zwischen einer festen Kupplungshälfte und einer aufsetzbaren Kupplungshälfte bzw. -palette zu verwenden.

Die DE-AS 10 51 616 beschreibt ein Verfahren zum Druck­ polieren metallischer Werkstücke mit Hilfe eines geschlossenen Gesenkes, mittels dessen ein gegossenes Metallteil durch Kaltprägen und Kalt-Fließumformen in seine genaue Form gebracht werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Palette der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sie an einem Maschinentisch mit Nuten zentrierbar ist, die starre nicht­ elastische Wände aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die bei­ gefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform längs der Linie II-II;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Zentrierzapfens und einer Nut einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Schnittdarstel­ lung mit abgewandelter Ausgestaltung des Zentrierzapfens;

Fig. 5 eine untere Ansicht einer Palette;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung durch die in Fig. 5 gezeigte Palette längs der Linie VI-VI;

Fig. 7 eine untere Ansicht einer weiteren Palette;

Fig. 8 eine Schnittdarstellung durch die in Fig. 7 gezeigte Palette längs der Linie VIII-VIII.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 eine Palette 1 beschrieben, die gegenüber einem Maschinentisch 2 einer Werkzeugmaschine (nicht dargestellt) in ihrer räum­ lichen Lage bei Anlage gegen den Maschinentisch 2 hoch­ genau festlegbar ist.

Die Palette 1 dient zum Aufnehmen eines Werkstückes 3, das mit der (nicht gezeigten) Werkzeugmaschine zu bearbeiten ist. Das Werkstück 3 wird vor dem Aufsetzen der Palette 1 auf den Träger oder Maschinentisch 2 gegenüber der Palette 1 an einem sog. Einrichtplatz außerhalb der Werk­ zeugmaschine präzise ausgerichtet und sodann an der Palette 1 gespannt. Der (nicht gezeigte) Einrichtplatz hat ein (ebenfalls nicht gezeigtes) Kupplungsteil zum Aufnehmen der Palette. Am Einrichtplatz wird die Lage des Werkstückes 3 gegenüber diesem ortsfesten Kupp­ lungsteil hochgenau definiert. Hierbei kann die relative Lage der Palette 1 zum Werkstück 3 und zu dem orts­ festen Kupplungsteil ungenau sein, solange nur gewähr­ leistet ist, daß die Lage des Werkstückes 3 zu dem Kupplungsteil selbst hochpräzise ausgerichtet wird, da eine entsprechend hochpräzise Ausrichtung des Werk­ stückes 3 gegenüber dem Maschinentisch 2 bei Aufbringen der Palette 1 auf den Maschinentisch 2 wiederum eingenommen wird. Dies ist dadurch gewährleistet, daß an den Werkzeugmaschinen ein hochpräziser Maschinen­ tisch 2 vorgesehen ist, der in seiner Ausgestaltung sehr genau dem Kupplungsteil des Einrichtplatzes ent­ spricht, so daß letztlich die relative Lage des Werk­ stückes 3 gegenüber dem Maschinentisch 2 der relativen Lage des Werkstückes 3 gegenüber dem Kupplungsteil des Einrichtplatzes entspricht.

Wie weiterhin in Fig. 1 ersichtlich ist, trägt die Palette 1 an ihrer Unterseite eine Mehrzahl von Zentrierzapfen 4, von denen einer in einer schemenhaften Querschnitts­ darstellung in Fig. 1 zu erkennen ist. Ein jeder Zentrier­ zapfen 4 nimmt Eingriff mit einer lagerbockartigen Auf­ nahmeeinrichtung 5 des Maschinenteiles 2, die eine Nut 6 aufweist. Sowohl die Zentrierzapfen 4 wie auch die den Zentrierzapfen 4 der Palette 1, wie auch die den Zentrierzapfen 4 zugeordneten lagerbockartigen Ein­ richtungen 5 des Maschinentisches 2 liegen jeweils in einer Ebene und sind innerhalb der Ebene in gleich­ mäßigen Winkelabständen gegeneinander versetzt.

Wie insbesondere in Fig. 2 zu sehen ist, sind bei einer gewählten Anzahl von drei Zentrierzapfen 4 diese in einem Winkelabstand von 120° gegeneinander versetzt. Entsprechend sind auch die lagerbockartigen Aufnahme­ einrichtungen 5 mit einem Winkelabstand von 120° zueinander angeordnet.

Wie in Fig. 3 detailliert dargestellt ist, hat der Zentrierzapfen ein abgerundetes Kopfteil 7, das über ein Fußteil 8 in die Palette 1 übergeht. Die in der lagerbockartigen Aufnahmeeinrichtung 5 eingearbeitete Nut 6 weitet sich an ihrem offenen Ende über konische Führungsflächen 9, die ein Einführen des Zentrier­ zapfens 4 in die Nut 6 erleichtern, auf. Die Nut 6 weist zwei konisch leicht nach außen geöffnete Flanken 10 sowie einen Boden 11 auf. Die Flanken 10 und der Boden 11 bilden mit dem Kopfteil 7 des Zentrierzapfens 4 zwei seitliche Anlageflächen 12, 13 sowie eine untere Anlagefläche 14. Die seitlichen Anlageflächen 12, 13 definieren die Lage des Zentrierzapfens 4 in einer horizontalen Richtung, während die untere Anlagefläche 14 die Vertikallage des Zentrierzapfens 4 und damit der Palette 1 festlegt.

Eine derartige Lagefestlegung der jeweiligen Zentrier­ zapfen 4 der Palette 1 gegenüber den jeweiligen Nuten 6 des Maschinentisches 2 kann nur dann zu einer hoch­ präzisen gegenseitigen Ausrichtung führen, wenn die räumliche Lage der jeweiligen Anlageflächen 12, 13, 14 mit einer im Mikrometerbereich liegenden Genauigkeit sowohl seitens der Palette 1 wie auch seitens des Maschinentisches oder Trägers 2 eingehalten wird. Bei dem Maschinentisch 2 einer Werkzeugmaschine handelt es sich um ein aus hochwertigem Maschinenstahl gefertigten Präzisionsteil, bei dem derartige Fertigungsgenauig­ keiten eingehalten werden können. Demgegenüber handelt es sich bei der Palette um ein in relativ hohen Stück­ zahlen und verschiedenartigen Ausführungen benötigtes Teil, bei dem die geforderte Präzision durch das nach­ folgend erläuterte, erfindungsgemäße Herstellungsver­ fahren erzielt wird.

Ein erster Schritt bei der Anfertigung der Palette 1 ist das Hochdruckgießen der Palette 1 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Wichtig ist, daß das für den Guß der Palette 1 verwendete Metall relativ weich ist und eine plastische Verformung er­ laubt. Spröde Materialien kommen daher nicht in Betracht.

Beim Aluminium-Hochdruckgießen der Palette wird eine Formgenauigkeit in der Größenordnung von 10 bis 50, üblicherweise etwa 20 µm im Bereich der für die Posi­ tioniergenauigkeit allein relevanten Anlageflächen 12 bis 14 des Zentrierzapfens 4 erzielt.

In einem nächsten Schritt wird die Palette 1 im Bereich der Anlageflächen 12 bis 14 kalibriert. Dieses Kalibrieren wird dadurch vorgenommen, daß die Palette 1 in ein Kalibrierwerkzeug (nicht dargestellt) eingedrückt wird, das aus einem harten Material, wie beispielsweise Werkzeugstahl, besteht, und zumindest im Bereich der Anlageflächen 12 bis 14 eine Negativform bezüglich der gewünschten Form der Anlageflächen 12 bis 14 der Zentrierzapfen 4 der Palette 1 aufweist. Bei dem Einpressen der Palette 1 in das Kalibrierwerkzeug er­ fahren die Anlageflächen 12 bis 14 eine plastische Materialverformung und gleichzeitig eine Materialver­ dichtung. Durch die plastische Deformation des Zentrier­ zapfens 4 im Bereich seiner Anlageflächen 12 bis 14 wird eine Formgenauigkeit der Anlageflächen 12 bis 14 in dem Bereich zwischen 5 und 10 µm, üblicherweise etwa 7 µm, erzielt. Durch die Verfestigung wird gleichzeitig eine Erhöhung der mechanischen Widerstandsfähigkeit der An­ lageflächen herbeigeführt.

In einem nächsten Schritt wird auf die Palette 1 zumindest im Bereich der Anlageflächen 12 bis 14 eine Oberflächenbeschichtung aus einem harten Metall aufge­ bracht, was vorzugsweise durch Vernickeln zumindest der Anlageflächen 12 bis 14, vorzugsweise der Gesamtober­ fläche der Palette 1 vorgenommen wird.

Als Ergebnis der oben beschriebenen Schritte weist die Palette 1 ein niedriges Gewicht bei hoher Formgenauigkeit im Mikrometerbereich auf, kann mit einem einfach beherrschbaren Aluminium- Hochdruckgußverfahren bei anschließendem Kalibrieren und Oberflächenvergüten mit niedrigem Kostenaufwand her­ gestellt werden und zeigt aufgrund der Oberflächenbe­ schichtung eine herausragende Verschleißfestigkeit. Mit anderen Worten wird bei niedrigem Herstellungsaufwand eine Formtreue und Verschleißfestigkeit erzielt, die bislang bei aus einem weichen Metall gegossenen Gegen­ ständen nicht erreicht wurde.

Aufgrund der erzielten hohen Formgenauigkeit der Anlageflächen genügt allein die Elastizität der Aluminiumpalette zum Ausgleich verblei­ bender relativer Verschiebungen aufgrund von Fertigungs­ toleranzen zwischen den jeweiligen Nuten 6 des Maschinen­ tisches 2 und den Zentrierzapfen 4 der Palette 1. Hier­ durch kann auf die Ausgestaltung von federelastischen Strukturen im Bereich des Maschinentisches 2 verzichtet werden.

Destoweniger ist es jedoch auch möglich, zum Erhöhen der Elastizität den Zentrierzapfen 4 mit einer in seiner Längsrichtung verlaufenden Aussparung 15 oder einem in seiner Längsrichtung verlaufenden Schlitz 15 zu versehen, wodurch der Zentrierzapfen 4 in zwei einander gegenüber­ liegende Schultern 16 aufgeteilt wird, die eine Feder­ elastizität des Zentrierzapfens 4 in seiner Querschnitts­ ebene ermöglichen, wie dies in Fig. 4 zu sehen ist. Im übrigen bezeichnen die in Fig. 1 angegebenen Bezugs­ zeichen mit Fig. 3 übereinstimmende Teile, so daß auf deren erneute Erläuterung verzichtet werden kann.

Fig. 5 zeigt eine Unteransicht einer ersten praktisch realisierten Ausführungsform einer Palette 20 mit einem mantelförmigen Randbereich 21, an den eine sektorförmige Umlaufnase 22 angrenzt. Die Palette 20 hat ferner ein zentrisches Gewinde 23. Die nachfolgend erläuterte Struktur der Palette 20 wiederholt sich für jeden Winkel­ sektor von jeweils 60° unter den insgesamt sechs Winkel­ sektoren. Zwischen einem inneren zylindrischen Mantel 25 und dem mantelförmigen Randbereich 21 liegt in jedem Sektor eine Mutternaufnahme 24, in der eine Sechskant­ mutter einfügbar ist. Der Randbereich der Mutternauf­ nahme 24 stützt sich durch einen radialen Steg 26 gegen den mantelförmigen Randbereich ab. Zwischen jeweils zwei Mutternaufnahmen 24 liegt ein Zentrierzapfen 27.

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch den Zentrierzapfen 27 der in Fig. 5 gezeigten Palette 20 längs der Linie VI-VI. Der Zentrierzapfen 27 geht aus der Palette 20 in ein Fußteil 28 über, das nach einem konischen Übergang 30 in dem abgerundeten Kopfteil 29 endet. Der zylindrische Randbereich 21 ist mit einem Höhenanschlag 31 versehen, der die vertikale Lage der Palette 20 gegenüber dem Maschinentisch 2 definiert. In dieser Ausgestaltung kommt also dem Zentrierzapfen 27 nur die Bedeutung der Drehpositionierung der Palette 20 gegenüber dem Maschinentisch 2 zu, während die ver­ tikale Festlegung der Palette 20 gegenüber dem Maschinen­ tisch 2 durch den Höhenanschlag 31 vorgenommen wird.

Die in Fig. 7 dargestellte, zweite Ausführungsform der Palette 20 stimmt weitgehend mit der in Fig. 5 darge­ stellten ersten Ausführungsform überein. Erneut be­ zeichnen gleiche Bezugszeichen übereinstimmende Teile. Somit kann die nachfolgende Erläuterung auf die Abweichungen zwischen der Palette 20 gemäß Fig. 5 und der Palette 32 gemäß Fig. 7 beschränkt werden. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform einer Palette 32 sind keine Mutternaufnahmen 24 vorgesehen, wie dies bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 der Fall ist. Die Radialstege 33 verlaufen dementsprechend zwischen dem mantelförmigen Randbereich 21 und dem inneren Mantel 25, der das zentrische Gewinde 23 um­ schließt. Im übrigen beschränken sich die Abweichungen zwischen der zweiten Ausführungsform der Palette 32 gemäß Fig. 7 und der ersten Ausführungsform der Palette 20 gemäß Fig. 5 darauf, daß die zweite Ausfüh­ rungsform sowohl bezüglich ihres Durchmessers als auch bezüglich ihrer Höhe geringere Abmessungen hat.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch einen Zentrierzapfen längs der Linie VIII-VIII der Fig. 7 und ent­ spricht im wesentlichen der Darstellung der Fig. 8.

Selbstverständlich kann eine Palette anstelle der in den Fig. 5 und 7 gezeigten rotationssymmetrischen Aus­ gestaltungen auch einen quadratischen, trapezförmigen oder rechteckigen Grundriß haben. Jedoch ist es auch bei einer derartigen Grundrißausgestaltung der Palette angezeigt, die jeweiligen Zentrierzapfen in gleich­ mäßigen Winkelabständen zueinander um einen Mittelpunkt oder zentrischen Punkt herum anzuordnen.

Claims (4)

1. Palette aus einem Leichtmetall oder einer Zinklegierung, mit mindestens einem Zentrierzapfen zum Fest­ legen der Palette in ihrer räumlichen Lage gegenüber einem Maschinentisch, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zentrierzapfen (4; 27) elastische Anlage­ flächen (12 bis 14) zur Eingriffnahme mit starren, nicht-elastischen Wänden (10) einer Nut (6) des Maschinentisches (2) aufweist, und
daß der Zentrierzapfen (4; 27) zumindest im Bereich seiner Anlageflächen (12, 14) durch Eindrücken in ein Kalibrierwerkzeug durch plastische Materialver­ formung kalibriert und verfestigt ist.

2. Palette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierzapfen (4; 27) mit einer in seiner Längsrichtung verlaufenden Aussparung (15) oder mit einem in seiner Längsrichtung verlaufenden Schlitz derart versehen ist, daß der Zentrierzapfen (4; 27) zwei gegeneinander in seiner Querschnittsebene federelastische Schultern (16) aufweist.

3. Palette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierzapfen (4; 27) zumindest im Bereich seiner Anlageflächen (12 bis 14) mit einer harten Oberflächenbeschichtung versehen ist.

4. Palette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Palette (1; 20; 32) eine Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten, in der Ebene gegeneinander winkelmäßig gleichmäßig beabstandeten Zentrierzapfen (4; 27) aufweist, und daß der Maschinentisch (2) eine der Anzahl der Zentrierzapfen (4; 27) entsprechende Anzahl von eben­ falls in einer Ebene angeordneten, gegeneinander winkelmäßig in der Ebene versetzten Nuten (6) auf­ weist.