DE4315839A1

DE4315839A1 - Vorrichtungseinheit für Mehrseitenbearbeitung von Werkstücken

Info

Publication number: DE4315839A1
Application number: DE19934315839
Authority: DE
Inventors: Johann Spreitzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1994-11-17
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: DE4315839C2

Description

Die gemäß der Fig. 1 bis 8 beschriebene Vorrichtungseinheit für 5- und Mehrseiten bearbeitung von Werkstücken auf entsprechenden Grundelementen montierten Teilen einer mehrteiligen Spann-, Teil- und Indexier-Systemlogischen Vorrichtung ist zur ge genseitigen Verschiebung von Werkstücken und/oder Hilfswerkzeugen mit Hilfe von mechanisch hydraulischen Getrieben ausgestattet.

In der Technologie der Universalsysteme für die Bestückung z. B. eines Bearbeitungs zentrums werden schon seit einiger Zeit erheblich höhere Anforderungen gestellt, bzw. eine derzeit mangelhafte bzw. unzureichende Funktion beanstandet. Bei der Beurtei lung dieser Forderungen bzw. möglichen Lösungswege ist vor allem zu berücksichti gen, daß in der Praxis des Standes der Technik bei den Forderungen bzw. möglichen Lösungswegen zu berücksichtigen ist, daß bei einer hohen Zentrier- und Wiederholbar keit schon bei Grenzwerten der Genauigkeit liegen müssen, wozu sowieso präzisions geschliffene- und -kugelgelagerte Gewindespindeln bzw. entsprechende Spanneinheiten oder Zubehör eingesetzt werden müssen.

Da eine einwandfreie "Mitten-Zentrierung" unverzichtbar ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Zentrier-Vorrichtung für die kraftschlüssige Verbin dung von Grundkörpern und einschlägigen Spannvorrichtungen so zu verbes sern, daß die Werkzeug-Kombination kompakt, d. h. raumsparend ausgebildet ist und die Genauigkeitsanforderungen in noch höherem Grade erfüllt werden als bei den bekannten bzw. praktisch eingeführten Vorrichtungen.

Diese Aufgabe wird bei dem Anmeldungsgegenstand gemäß der Vorrede ein schließlich den Oberbegriffen des 2. bis 6. Anspruchs als selbständige Ansprü che gelöst, d. h. durch die Kombination der dort erhaltenen Merkmale mit denen der folgenden Zusammensetzung der Besonderheiten der Erfindung gemäß der jeweils gemeinsam wirksamen und kennzeichnenden Teile gemäß dem 1. bis 6. Anspruch in ihren jeweils entscheidenden Gesamtheiten.

Fig. 1

Die in Fig. 1 dargestellte Bauvariante einer kompletten Vorrichtungseinheit 34, bestehend aus Quader 10 und dem stirnseitig montierten Rundtisch 42 bzw. Gegenlager 49, läßt sche matisch erkennen, daß die Vorrichtungseinheit 34 für die Fünf- und Mehrseitenbearbeitung 35 von Werkstücken gedacht ist. Jede Quaderseite 13 kann wie bei Fig. 1 z. B. mit 5 hydr. Zentrier-, Spann- und Teileinrichtungen 33 bestückt werden, was einen bestimmten Werk stückdurchsatz pro Bearbeitungszyklus ausmacht. Die Aufnahmen 11 sind mit Sonder- Spannvorrichtungen 45 ausgestattet.

Mit der Drehung des Rundtisches 42 kann das Werkstück von 3 Seiten bearbeitet werden. Nach Beendigung der 3-Seitenbearbeitung wird die hydr. Spannung gelöst, nun kann mit der Maschinenspindel und dem Verdrehwerkzeug 32 am Drehstift 12 durch eine Zirkular bewegung der X-Y-Achse der Maschine, die Aufnahmen 11 nacheinander um den ge wünschten Winkelgrad 31 verdreht werden. Durch Betätigung der Hydraulik werden die Aufnahmen 11 hydr. gespannt. Durch den so geschaffenen Zugriff zur 4. und 5. Seite können die Werkstücke in einem Bearbeitungszyklus komplett, je nach Erfordernis der Werkstückform, von beliebig vielen Seiten bearbeitet werden.

Fig. 2

In Fig. 2 sind die Aufnahme 11 als Basis für die Grundbuchse 1 und der Teilring 2 zu sammen in einem Quader 10 eingebaut, an den die Gruppe der Hydraulik den Hydraulik anschluß so verbindet, in den die Hydraulikflüssigkeit 29 durch einen Hydraulikkanal 47 in einen Zylinderraum 40 eindringt und eine Kolbendichtung 5, einen Kolben 4 und einen Stützring 3 gegen ein Federpaket 9 verschiebt, welches durch einen Seeger-Ring 25 be grenzt ist. Dabei drückt die Hydraulikflüssigkeit 29, je nach Druck 41 die Kugeln 8 über die kegelige Kolbenfläche 17 des Kolbens 4 in die prismatischen Aussparung 16 in der Aufnahme 11, wodurch es zu einer radialen Indexierung und einem axialen Einzug 43 der Aufnahme 11 kommt.

Nachdem die Kugeln 8 ihre Endstellung eingenommen haben, erfolgt ein Hydraulikdruck anstieg innerhalb des Zylinderraums 40, welcher zu einer gewollten Verformung des Teil rings 2 führt und dadurch eine radiale und zentrische Einspannung 18 der Aufnahme 11 am Hals 19 bewirkt.

Nach Wegnahme des Hydraulikdrucks 41 werden der Stützring 3, der Kolben 4 und die Kolbendichtung 5 durch die Kraft des Federpakets 9 gegen den Distanzring 6 verschoben. Dadurch werden die Kugeln 8 frei, die radiale und zentrische Einspannung 18 der Auf nahme 11 am Hals 19 aufgehoben; die Aufnahme 11 kann entnommen, oder zirkular mit einem entsprechenden Verdrehwerkzeug 32 durch die Maschinenbewegung am Drehstift 12, um einen beliebigen, je nach Teilung der prismatischen Aussparungen 16, multiplizier baren Winkelgrad 31 verdreht werden.

Fig. 3

Bei der Variante Fig. 3 sind keine prismatischen Aussparungen 16 vorhanden, sondern eine kegelige Ringnut 48 am Umfang der Aufnahme 11. Bei Druck-Beaufschlagung wer den wie bei Fig. 2 beschrieben, je nach Druck 41 die Kugeln 8 über die kegelige Kolben fläche 17 des Kolbens 4 in die kegelige Ringnut 48 gedrückt, wodurch es zu einem axia len Einzug der Aufnahme 11 kommt.

Nach Wegnahme des Hydraulikdrucks 41 werden der Stützring 3, der Kolben 4 und die Kolbendichtung 5 durch die Kraft des Federpakets 9 gegen den Distanzring 6 verschoben. Dadurch werden die Kugeln 8 frei, die radiale und zentrische Einspannung 18 der Auf nahme 11 am Hals 19 aufgehoben; die Aufnahme 11 kann entnommen, oder zirkular mit einem entsprechenden Verdrehwerkzeug 32, durch die Maschinenbewegung am Drehstift 12, um einen beliebigen Winkelgrad 31 verdreht werden.

Fig. 4A

Bauvariante einer kompletten Vorrichtungseinheit 34 in Übersicht. Aufbau und Funktion wie bei Fig. 1 beschrieben. Verdrehwerkzeug 32 in Maschinenspindel.

Fig. 4B

Bauvariante einer kompletten Vorrichtungseinheit 34 in Übersicht. Aufbau und Funktion wie bei Fig 1 beschrieben jedoch Quader 10 nur mit einer Quaderseite 13. Verdrehwerkzeug 32 in Maschinenspindel.

Fig. 5

Rüstplatz 44 auf einem Sockel 46 montiert. Außerhalb der Maschine werden die Werkstücke in der Spannvorrichtung 45, welche mit der Aufnahme 11 fest oder austauschbar verbunden ist, vorgerüstet.

Die Aufnahmen 11 der Vorrichtungseinheit 34 können als Spannvorrichtung 45 je nach Bedarf mit Zentrischspannern bestückt werden, als Spannzangenaufnah me oder Sondervorrichtung ausgebildet sein.

Fig. 6

Vergrößerte Teil-Darstellungen von Zentrier-Einrichtungen mit radialer Indexie rung.

Fig. 6A)

Linke Hälfte geschnitten, Aufnahme 11 ungeschnitten, hydraulisch druckbeaufschlagt, Darstellung der Kraftrichtung 20:
Die Grundbuchse 1 und der Teilring 2 lagerichtig aufliegend auf Bundfläche 28, abgedichtet mit O-Ring 24, zusammen eingebaut in einem Quader 10, ergeben die Basis für die Aufnahme 11. Verbunden mit dem Hydraulikanschluß 50 durch den die Hydraulik-Flüssigkeit 29 in einen Zylinderraum 40 eindringt und eine Kolbendichtung 5, einen Kolben 4 und einen Stützring 3 gegen ein Federpaket 9 verschiebt, welches durch einen Seeger-Ring 25 begrenzt ist. Über die kegelige Kolbenfläche 17 des Kolbens 4 werden die Kugeln 8 in die prismatischen Aussparungen 16 der Aufnahme 11 gedrückt, wodurch es zu einer radialen Indexierung und zu einem axialen Einzug 43 der Aufnahme 11 kommt. Nachdem die Kugeln 8 ihre Endstellung eingenommen haben, erfolgt ein Anstieg des Hydraulikdrucks 41 innerhalb des Zylinderraums 40, welcher zu einer gewollten Verformung des Teilrings 2 führt, und dadurch eine radiale und zentrische Einspannung 18 der Aufnahme 11 am Hals 19 bewirkt.

Fig. 6B)

Rechte Hälfte geschnitten, hydraulische Ruhelage:
Nach Wegnahme des Hydraulikdrucks 41 unterbleibt die gewollte Verformung, so daß die radiale und zentrische Einspannung 18 am Hals 19 der Aufnahme 11 auf gehoben wird.

Der Stützring 3, der Kolben 4 und die Kolbendichtung 5 werden durch die Kraft des Federpakets 9 gegen den Distanzring 6 verschoben. Dadurch werden die Ku geln 8 frei, die radiale und zentrische Einspannung 18 der Aufnahme 11 am Hals 19 aufgehoben; die Aufnahme 11 kann entnommen, oder zirkular mit einem ent sprechenden Verdrehwerkzeug 32 durch die Maschinenbewegung am Drehstift 12, um einen beliebigen, je nach Teilung der prismatischen Aussparungen 16, multi plizierbaren Winkelgrad 31 verdreht werden.

Da der Einführbolzen 7 in die Ringnut der Aufnahme 11 eingreift, kann diese in einer Zwischenstellung nicht entnommen werden, dies ist nur in der Null-Grad- Stellung möglich.

Fig. 7

Vergrößerte Teil-Darstellungen von Zentrier-Einrichtungen mit kegeliger Ringnut:

A) Linke Hälfte geschnitten, Aufnahme 11 ungeschnitten, hydraulisch druckbeaufschlagt, Darstellung der Kraftrichtung 20:
Bei der Variante der Aufnahme 11 ohne prismatischen Aussparungen 16, sind diese ersetzt durch eine kegelige Ringnut 48 am Umfang der Aufnahme 11. Wie bei 6A beschrieben, drückt bei Druck-Beaufschlagung der Druck 41 die Kugeln 8 über die kegelige Kolbenfläche 17 des Kolbens 4 , wodurch es zu einem Einzug der Aufnahme 11 kommt.

Wie bei der Variante von Fig. 6/A erfolgt, nachdem die Kugeln 8 ihre Endstellung eingenommen haben, ein Hydraulik-Druckanstieg innerhalb des Zylinderraums 40, welcher zu einer gewollten Verformung des Teilrings 2 führt und dadurch eine radiale und zentrische Einspannung 18 der Aufnahme 11 am Hals 19 bewirkt.

B) Rechte Hälfte geschnitten, hydraulische Ruhelage:
Nach Wegnahme des Hydraulikdrucks 41 unterbleibt die gewollte Verformung, so daß die radiale und zentrische Einspannung am Hals 19 der Aufnahme 11 aufgeho ben wird.

Der Stützring 3, der Kolben 4 und die Kolbendichtung 5 werden ebenfalls durch die Kraft des Federpakets 9 gegen den Distanzring 6 verschoben. Dadurch werden die Kugeln 8 frei und die Aufnahme 11 kann ebenfalls wie in 6B beschrieben ent nommen, oder zirkular mit einem entsprechenden Verdrehwerkzeug 32, durch die Maschinenbewegung am Drehstift 12, um einen beliebigen Winkelgrad 31 verdreht werden.

Bezugszeichenliste

1 Grundbuchse
2 Teilring
3 Stützring
4 Kolben
5 Kolbendichtung
6 Distanzring
7 Einführ-Bolzen
8 Kugel(n)
9 Federpaket
10 Quader
11 Aufnahme
12 Drehstift
13 Quaderseite
14 Vertikalnut der Aufnahme 11
15 Umlaufende Nut für Einführbolzen
16 Prismatische Aussparung (Einfräsung)
17 Kegelige Kolbenfläche
18 Radiale und zentrische Einspannung
19 Hals der Aufnahme 11
20 Kraftrichtung
21 Bund der Aufnahme 11
22 Auflagefläche
23 Anschlag
24 O-Ring
25 Seeger-Ring
26 Dichtungshalter
27 Dichtungsring
28 Bundfläche
29 Hydraulikflüssigkeit
30 Sprengring
31 Winkelgrad
32 Verdrehwerkzeug
33 Hydr. Zentrier-, Spann-, Teil- u. Indexiereinrichtung
34 Vorrichtungseinheit
35 Fünf- oder Mehrseitig-Bearbeitung
36 Gegenhalter
37 Spannlager von Chirurgie
38 Einführhilfe tonnenförmig
39 Greifnut(-rille)
40 Zylinderraum
41 Hydraulik-Druck
42 Rundtisch
43 Radialen Indexierung und axialer Einzug durch prismatische Aussparungen
44 Rüstplatz
45 Spannvorrichtung
46 Sockel von Rüstplatz
47 Hydraulikkanal
48 Kegelige Ringnut
49 Gegenlager
50 Hydraulikanschluß

Zeichnungserläuterung

Fig. 1: Komplette Vorrichtungseinheit 34 für 5- und Mehrseitenbearbeitung von Werk stücken mit 4mal 5 hydr. Zentrier-, Spann- und Teileinrichtungen 33. Die Auf nahmen 11 ausgestattet mit Sonder-Spannvorrichtungen 45.

Dargestellt: Wechselfunktion der Aufnahme, sowie Verdrehwerkzeug 32 in Maschinenspindel.

Fig. 2: Zentrier-, Spann-, Teil- und Indexiereinrichtung 33:

A) Z.B. mit fester Teileinrichtung
A1) Linke Hälfte geschnitten, Aufnahme 11 ungeschnitten, hydraulisch druckbeaufschlagt.
A2) Rechte Hälfte geschnitten, hydraulische Ruhelage.

Fig. 3: Zentrier-, Spann- und Teileinrichtung 33 mit variabler Teileinrichtung:

B1) Linke Hälfte geschnitten, Aufnahme 11 ungeschnitten, hydraulisch druckbeaufschlagt,
B2) Rechte Hälfte geschnitten, hydraulische Ruhelage.

Fig. 4A: Bauvariante einer kompletten Vorrichtungseinheit 34 in Übersicht, nämlich eines Quaders 10 zur Platzierung von hydr. Zentrier-, Spann- und Teileinrichtungen 33, Rundtisch 42 mit Gegenlager 49, sowie Verdrehwerkzeug 32 in Maschi nenspindel.

Fig. 4B: Bauvariante einer kompletten Vorrichtungseinheit 34 wie Fig. 4A, jedoch Quader 10 nur 1 Quaderseite 13 mit hydr. Zentrier-, Spann- und Teileinrichtung 33 sowie Verdrehwerkzeug 32 in Maschinenspindel.

Fig. 5: Rüstplatz 44 für die Montage von Werkstücken auf einem Sockel 46.

Fig. 6: Vergrößerte Teil-Darstellungen von Zentrier-Einrichtungen 33 mit radialer Index ierung:

6A) Linke Hälfte geschnitten, Aufnahme 11 ungeschnitten, hydraulisch druckbeaufschlagt, Darstellung der Kraftrichtung 20
6B) Rechte Hälfte geschnitten - hydraulische Ruhelage.

Fig. 7: Vergrößerte Teil-Darstellungen von Zentrier-Einrichtungen 33 mit kegeliger Ring nut:

7A) Linke Hälfte geschnitten, Aufnahme 11 ungeschnitten, hydraulisch druckbeaufschlagt, Darstellung der Kraftrichtung 20
7B) Rechte Hälfte geschnitten - hydraulische Ruhelage.

Fig. 8: Einbaubeispiel von 4 Zentrier-, Spann- und Teileinrichtungen 33 in Quader 10, im Querschnitt.

Claims

1. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung von systemlogisch auf ent sprechenden Grundelementen montierten Teilen einer mehrteiligen Spann-, Teil- und Indexiereinrichtung mit einer Einrichtung zur gegenseitigen Verschiebung von Werkstücken und/oder Hilfswerkzeugen mit Hilfe von mechanischen Getrieben. Für eine Zahl von Werkstücken können eine Anzahl von hydr. Zentrier-, Spann- und Teileinrichtungen 33, welche über auf- oder eingebaute Spannvorrichtungen 45 auf den Aufnahmen 11, Werkstücke zur Bearbeitung aufnehmen, in einem Quader 10 zusammengefaßt sein. Auf dessen Stirnseite ist ein Rundtisch 42, auf der gegen überliegenden Seite ein Gegenlager 49 montiert , je nach Quaderlänge 12 können pro Quaderseite 13, eine Anzahl von hydr. Zentrier-, Spann- u. Teileinrichtungen 33 montiert sein, was einem bestimmten Werkstückdurchsatz je Bearbeitungszyklus entspricht.

Diese Zusammenstellung ergibt die Vorrichtungseinheit 34, mit welcher die Fünf- und Mehrseitenbearbeitung durchgeführt werden kann.

Für die Bearbeitung kann der Quader 10 gegebenenfalls in üblicher Weise um jeden beliebigen Winkel geschwenkt werden, bzw. die Aufnahmen 11 in sich um eine bestimmte definierte Grad-Zahl gedreht werden.

In einem Rüstplatz 44 außerhalb der Maschinen-Kombination werden die Auf nahmen 11 mit Werkstücken bestückt; die Aufnahmen 11 können je nach Be darf als Sonder- oder Spannzangenaufnahme ausgebildet sein, bzw. mit einem mech. oder hydr. Zentrischspanner bestückt werden.

2. Vorrichtungseinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydr. Zentrier-, Spann-, Teil- und Indexiereinrichtung 33 aus einem zweitei ligen, ringförmigen Zylinder besteht. Die Grundbuchse 1 und der Teilring 2 lage richtig auf der Bundfläche 28 aufliegt, mit O-Ring 24 abgedichtet zu einem ringförmigen Zylinderraum 40 montiert wird und der Teilring 2 mit Bohrungen zur Aufnahme der Kugeln 8 versehen ist.

3. Vorrichtungseinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke in der Aufnahme 11 an einem Rüstplatz 44 vor montiert, die Aufnahmen 11 manuell oder durch Roboter in den Teilring 2 der hydr. Zentrier-, Spann- und Teileinrichtung 33 eingeführt werden.

4. Vorrichtungseinheit nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß (nach Fig. 2) durch hydr. Beaufschlagung über Hydraulikanschluß 50 Hydraulikflüssigkeit 29 in den Zylinderraum 40 eindringt, die Kolbendichtung 5 und den Kolben 4 ver schiebt; über die kegelige Kolbenfläche 17 werden die Kugeln 8 in die prismati sche Aussparung 16 der Aufnahme 11 geschoben, dabei wird die Aufnahme 11 gegen die Auflage 22 gezogen und durch die prismatischen Aussparungen 16 radial indexiert 43. Nach Beendigung der Kolbenbewegung erhöht sich im Zylinderraum 40 der Hydraulikdruck 41, es erfolgt eine gewollte Verformung des Teilrings 2, wobei eine radiale und zentrische Einspannung 18 am Hals 19 der Aufnahme 11 erfolgt.

5. Vorrichtungseinheit nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß (nach Fig. 3) durch hydr. Beaufschlagung über Hydraulikanschluß 50, Hydraulikflüssigkeit 29 in den Zylinderraum 40 eindringt, die Kolbendichtung 5 und den Kolben 4 ver schiebt; über die kegelige Kolbenfläche 17 werden die Kugeln 8 in die kegelige Ringnut 48 der Aufnahme 11 geschoben, dabei wird die Aufnahme 11 gegen die Auflage 22 gezogen. Nach Beendigung der Kolbenbewegung erhöht sich im Zy linderraum 40 der Hydraulikdruck 41, es erfolgt eine gewollte Verformung des Teilrings 2, wobei eine radiale und zentrische Einspannung 18 am Hals 19 der Auf nahme 11 erfolgt.

6. Vorrichtungseinheit nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach bewußtem Abfallen des Hydraulikdrucks 41 im Zylinderraum 40, die radiale Einspannung 18 am Hals 19 abbricht. Die Aufnahme 11 kann somit entnommen, oder mit dem Drehstift 12 durch das Verdrehwerkzeug 32 (Fig. 4A) der Maschinen spindel zirkular in sich um einen bestimmten Winkelgrad 31 verdreht werden. Durch Beaufschlagung mit Hydraulikdruck 41, können die Aufnahmen 11 nach Anspruch 4 und 5 wiederum eingespannt werden.