DE602004003223T2

DE602004003223T2 - Werkstückhaltevorrichtung für Arbeitsstationen, Transfermaschinen, usw.

Info

Publication number: DE602004003223T2
Application number: DE602004003223T
Authority: DE
Inventors: Rosario DM2 di Duina Gianfranco S.r Ferrari
Original assignee: DM2 DI DUINA GIANFRANCO Srl TRAVAGLIATO; DM2 di Duina Gianfranco Srl
Current assignee: DM2 DI DUINA GIANFRANCO Srl TRAVAGLIATO; DM2 di Duina Gianfranco Srl
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: ATE345189T1; US20050223530A1; MXPA05003760A; JP2005297178A; ES2276268T3; DE602004003223D1; EP1593455A1; US7331093B2; KR20050098762A; EP1593455B1; CA2501004A1; CN1680071A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von Werkzeugmaschinen für die mechanische Mehrfachbearbeitung wie Bearbeitungsstationen, Transfermaschinen, Fräsmaschinen und dergleichen, und sie betrifft insbesondere Werkstückhalteeinheiten, d.h. Zwingen, um in derartigen Maschinen verwendet zu werden.
Stand der Technik
Werkzeugmaschinen zur automatischen Mehrfachbearbeitung umfassen gewöhnlich mehrere Arbeitseinheiten, die mit einem die zu bearbeitenden Werkstücke haltenden Maschinenelement unterschiedlich verbunden sind.
In Bearbeitungsstationen kann z.B. das Werkstückhalteelement in Form eines prismenförmigen Körpers vorliegen, der auf einer oder mehreren Flächen mit verschiedenen zur Aufnahme und zum Halten der zu bearbeitenden Werkstücke gestalteten Klemmmitteln ausgerüstet ist. Der prismenförmige Körper kann zum Rotieren um eine Achse vorgesehen sein, sodass die durch die Klemmmittel gehaltenen Werkstücke den Bearbeitungseinheiten ausgesetzt werden können. In einer derartigen Verwendung rotieren die Klemmmittel meistens nicht, wodurch sich die wirksame Ausrichtung der Werkstücke in Bezug auf die Werkzeuge als beschränkt erweist. Tatsächlich sind die Klemmmittel gewöhnlich nur in ihrer Öffnungs- und Schließposition drehbar, meistens mit einer manuellen Verriegelung/Entriegelung, d.h. einer Bedingung, die im Allgemeinen die Anwesenheit mindestens eines Bedieners zum Beladen in die und Entladen der Werkstücke aus den Klemmmitteln auf mindestens einem zusätzlichem Werkstückhaltekörper außerhalb der Maschine erfordert, während die vorher auf einen anderen Werkstückhaltekörper beladenen Werkstücke bearbeitet werden.
In Transfermaschinen werden die zu bearbeitenden Werkstücke in auf einem rotierbaren Arbeitstisch mit mehreren zugehörigen Bearbeitungseinheiten aufgesetzte Klemmmittel oder Zwingen geladen und darauf gehalten. Der Arbeitstisch ist um eine vertikale oder horizontale Achse rotierbar, um jedes Werkstück zu einer Reihe an Bearbeitungsstationen zu bringen, in welchen die Bearbeitungseinheiten angeordnet sind.
Bei dieser Verwendung können die Klemmmittel rotiert werden. In diesem Fall werden sie durch einen Antrieb gesteuert, der im Allgemeinen von der Rotationsachse des Klemmmittels weit entfernt ist, und dies erfordert folglich ein Übersetzungsgetriebe, einen Riemen oder ein Kardangelenkantrieb, um die Werkstückrotation mit einigen Nachteilen auf Grund der Gesamtabmessungen, des Verschleißes und Brechens von Antriebskomponenten, des durch die Bearbeitungstoleranz und durch das unvermeidbare Kupplungsspiel verursachten Genauigkeitsverlusts in der Werkstückdrehung und durch Sonstiges, das dem Fachmann bekannt ist, betätigen zu können,
Die Werkstückhalteelemente können in der Gestalt von unabhängigen Klemmmitteln oder Zwingen vorliegen, die abgesehen von ihrer Einbauweise fixiert oder rotierbar sein können. Jedoch leiden auch in diesem Fall die Klemmmittel oder Zwingen, falls sie rotierbar sind, unter den vorstehend erwähnten Nachteilen, da sie gewöhnlich mit einem Antrieb versehen sind, der unter den Klemmmitteln oder Zwingen platziert ist und ein zusätzliches Übertragungssystem für den Antrieb der Werkstückhalteklemmmittel erfordert.
DE-C1-4141786, die als die Beschreibung des nächsten Stands der Technik betrachtet wird, offenbart eine Werkstückhalteeinheit für Werkzeugmaschinen wie Bearbeitungsstationen, Transfermaschinen, Fräsmaschinen und dergleichen, umfassend zwei auf einer Fläche angeordnete parallele Halterungen, eine erste an der ersten Halterung drehbar montierte und zum Rotieren gesteuerte Klemmmittelhaltewelle und eine zweite an der anderen der Halterungen montierte Klemmmittelhaltewelle, wobei jede Welle ein Halteklemmmittel hält, das derjenigen der anderen Welle gegenüber liegt.
Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, Beschränkungen und Nachteile der bekannten Technik durch eine Werkstückhalteeinheit zu beseitigen, die mit einem Paar Klemmmittel versehen ist, die rotierbar gehalten und zum Zwecke der Rotation durch einen direkt daran angeordneten Antrieb gesteuert werden.
Folglich und vorteilhafterweise ist es möglich, die gewöhnlichen mechanischen Übertragungen zu eliminieren, die Gesamtabmessungen des Systems zu reduzieren und den Einbau und die Verwendung von Halteeinheiten an jedem beliebigen Werkstückhalteelement oder Arbeitstisch, typischerweise von Bearbeitungsstationen, Transfermaschinen und dergleichen, zu vereinfachen.
Deshalb ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Werkstückhalteeinheit zum Ausrüsten sowohl eines flachen als auch eines prismenförmigen Werkstückhalteelements oder -körpers bereitzustellen, wobei die Halteeinheiten zum Verriegeln/Entriegeln eines Werkstücks und Rotation zum Ausrichten der Werkstücke in Bezug auf die Werkzeugmaschine automatisch steuerbar sind.
So ist es Dank dieses Systems möglich, die Anwesenheit eines Bedieners durch automatisches Beladen/Entladen der Werkstücke in die/aus den Klemmmittel/n oder Zwingen an einer oder mehreren Flächen des prismenförmigen Elements, z.B. durch einen Roboter, selbst während der Durchführung einer Bearbeitung an Werkstücken in Klemmmitteln an anderen Flächen desselben Elements zu eliminieren oder zumindest zu reduzieren.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halteeinheit mit drehenden Klemmmitteln bereitzustellen, die zum Ausrüsten von drehbaren Arbeitstischen von Transfermaschinen in effektiver und einfacher Weise geeignet sind, wodurch es ermöglicht wird, falls verfügbar, Komponenten zu verwenden, mit denen derartige Arbeitstische bereits versehen sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkstückhalteeinheit in Form einer rotierenden Zwinge mit integrierten Steuermitteln bereitzustellen, die kompakt und steif angeordnet ist und einem geringeren Verschleiß und Bruch unterliegt, die dadurch derart gestaltet ist, dass ihre Arbeitsgenauigkeit beibehalten wird und im Laufe der Zeit unverändert bleibt und auch mit Steuersystemen der Maschinen, an welchen sie angewendet wird, gekoppelt werden kann.
Erfindungsgemäß werden derartige Aufgaben durch eine Werkstückhalteeinheit gelöst, die zwei an einer Fläche angeordnete parallele Halterungen aufweist, wobei mindestens eine erste der Halterungen in Bezug zur anderen geführt, gesteuert und bewegbar ist, um die Halterungen einander anzunähern oder voneinander weg zu bewegen, eine erste Klemmmittelhaltewelle, die auf der ersten Halterung rotierbar montiert ist und zum Rotieren gesteuert wird, eine auf der anderen der Halterungen montierten zweiten Klemmmittelhaltewelle, wobei jede Welle ein Halteklemmmittel hält, das derjenigen der anderen Welle gegenüber liegt, und mindestens ein Untersetzungsgetriebe an der die erste Welle tragenden ersten Halterung, um den Bewegungen der Halterung zu folgen und die stufenweise Rotation der ersten Welle zu bewirken, umfasst.
Außerdem kann es möglich sein, beide Halterungen in entgegengesetzte Richtungen zu führen und zu bewegen, und beide der Halteeinheitswellen könnten jede durch ein entsprechendes Untersetzungsgetriebe gesteuert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird jedoch in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen nachstehend detaillierter beschrieben, in welchen:
1 eine schematische Darstellung einer Zwinge mit fixiertem Körper von außen ist;
2 ein Längsschnitt durch die Mitte der Zwinge in 1 ist;
3 eine schematische Darstellung einer Zwinge mit einem drehenden Körper ist;
4 eine Schnittansicht einer horizontalen Ebene der Zwinge in 3 ist;
5 eine vertikale Schnittansicht gemäß den Pfeilen V-V in 4 ist;
6 eine mit verschiedenen Halteeinheiten ausgerüstete erfindungsgemäße Arbeitsebene ist;
7 eine prismenförmige mit erfindungsgemäßen Halteeinheiten ausgerüstete Halterung ist;
8 eine Querschnittsansicht der prismenförmigen Halterung in 7 ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 umfasst die Werkstückhalteeinheit 10 zwei auf einem Grundkörper 11 geführte parallele Halterungen 12, 13 und ist mindestens eine davon in die Richtung der anderen bewegbar, um die Halterungen 12, 13 nach Bedarf einander anzunähern und voneinander weg bewegen zu können. Eine erste gesteuerte Klemmmittelhaltewelle 14 ist rotierbar an einer Halterung 12 montiert, während eine zweite Klemmmittelhaltewelle 15 rotierbar, jedoch in frei laufendem Zustand, an der anderen Halterung 13 montiert ist. Die beiden Wellen 14, 15 liegen auf einer gemeinsamen Achse X, und jede ist derart angeordnet, dass sie vorne mit einem Halteklemmmittel 114, 115 für das zu bearbeitende Werkstück ausgerüstet werden kann. Die Klemmmittel sind gewöhnlich gemäß dem zu bearbeitenden Werkstück ausgebildet und mit den Wellen in austauschbarer Weise verbunden. Sowohl die gesteuerte Welle 14, als auch die frei laufende Welle 15 sind durch Drucklager 14', 15' oder Lagerbuchsen an den entsprechenden Halterungen 12, 13 montiert und zentriert.
Die gesteuerte Welle 14 wird durch ein Untersetzungsgetriebe 16, z.B. durch eine Präzisionseinheit vom Planetengetriebe-Typ, bewegt, um eine stufenweise Rotation der Welle selbst zu bewirken. Das Untersetzungsgetriebe, das elektrisch oder hydraulisch sein kann, ist an einer Außenseite der Halterung 12 befestigt, um deren Bewegungen zu folgen. Es umfasst vorzugsweise einen bürstenlosen Motor 17 und eine Untersetzung 18, die auf derselben Achse oder in rechten Winkeln in Bezug zueinander positioniert sein können, jedoch mit dem Ausgang der Untersetzung auf derselben Achse und mit der gesteuerten Welle 14 verbunden. Der Motor ist auch mit einem Encoder, einem Drehmelder oder einer anderen Vorrichtung verbunden, um seine Winkelstellung zu erfassen und die stufenweise Rotation und dadurch die Rotation des Werkstücks zur geometrisch runden Maschinenachse der Welle selbst regeln zu können.
Die frei laufende Welle 15 an der anderen Halterung 13 ist vorzugsweise mit einer Bremseinrichtung 20 zum Verriegeln des Drehsystems in der während der Werkstückbearbeitung zeitweise erforderlichen Winkelstellung verbunden.
Die Untersetzung 18 an einer Seite und die hydraulische Bremse 20 an der anderen Seite sind in einem Schutzgehäuse 12', 13' eingeschlossen.
Als strukturelle Variation kann auch die zweite Welle 15 durch ein Untersetzungsgetriebe bewegt werden, sodass es möglich ist, eine Werkstückhalteeinheit vorzuweisen, deren zwei Klemmmittel 114, 115 sich zwangsgeführt, aber auch unabhängig drehen können. In diesem Fall ist das Untersetzungsgetriebe für die zweite Welle 15 für die Bremseinrichtung 20 ersetzt oder liegt zusätzlich dazu vor.
Sind beide Halterungen 12, 13 bewegbar, sind sie jeweils an im Grundkörper 11 geführten Grundschlitten 12'', 13'' befestigt. Danach können die Halterungen durch einen im Grundkörper angeordneten Hydraulikaktor 22 betätigt werden, ohne aus diesem Letzteren herauszuragen. Ein derartiger Aktor kann einen im Grundkörper verriegelten, fixierten Kolben 23 und einen Zylinder oder eine Buchse 24 umfassen, der/die axial in Bezug auf den Kolben bewegt werden kann und der/die durch zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Schwinghebel 25 mit den Schlitten 12'', 13'' wie in 2 dargestellt, verbunden ist. Folglich wird die Bewegung des Zylinders in die eine oder andere Richtung durch geeignetes Zuführen von Hydraulikfluid in den Aktor 22 erzeugt und bewirkt folglich durch die Schwinghebel 25 die Aufeinanderzu- und Voneinanderwegbewegungen der Halterungen 12, 13 zum Aufnehmen oder Freigeben eines Werkstücks durch die Klemmmittel 114, 115 an den Klemmmittelhaltewellen 14, 15.
Im in 3–5 dargestellten Beispiel, wobei die Elemente, die mit denjenigen der in 1 und 2 beschriebenen Zwinge gleich sind oder ihnen entsprechen, mit derselben Bezugsnummer bezeichnet sind, ist der Zwingenkörper 11, der die bewegbaren Halterungen 12 und 13 mit den Klemmmittelhaltewellen 14, 15 mit sich führt, anstatt fixiert zu sein, an einer Basis 111 unter Einfügung von Lagern 26 montiert und zur Rotation oder Oszillation um eine zur X-Achse der vorstehend erwähnten Klemmmittelhaltewellen rechtwinkeligen Y-Achse geeignet. Im Hinblick auf seine Rotation/Oszillation wird der Zwingenkörper 11 durch ein entsprechendes Untersetzungsgetriebe 27 bewegt, das an dem Grundkörper 11 montiert ist, und dies kann von der Art sein, dass eine Rotation der Klemmmittelhaltewelle gesteuert und in derselben Weise durch einen Encoder 28 oder eine andere seine Winkelstellung erfassende Vorrichtung geregelt wird.
Die vorstehend beschriebene Halteeinheit 10 kann verschiedene Anwendungen finden. wird sie z.B. bei der Herstellung von rotierbaren Arbeitstischen für Transfermaschinen und dergleichen verwendet, kann der Grundkörper 11 weggelassen werden und können die Halterungen 12, 13 direkt mit den Wagen verbunden werden, mit dem ein Tisch bereits versehenen ist, um sie an Klemmmittel vom traditionellen Typ anzubringen.
Jedoch muss in allen Anwendungen das Bearbeitungshalteelement mit verschiedenen Werkstückhalteeinheiten 10 ausgerüstet sein, ist jedoch selbst nicht mit einer Ausrüstung versehen, an welcher die Halterungen 12, 13 für ihre Aufeinanderzu- und Voneinanderwegbewegungen zu fixieren sind. Dies ist z.B. bei einem flachen Körper 121 (6) oder einem prismenförmigen Körper 122 (7) der Fall, die mit verschiedenen Halteeinheiten 11 auszurüsten sind, um verschiedene zu bearbeitende Werkstücke zu einer Bearbeitungsstation oder dergleichen zu bringen. In diesem Fall können derartige Halterungen 12, 13 durch die Grundschlitten 12'', 13'' mit dem flachen Körper 121 oder dem prismenförmigen Körper 122 verbunden sein, die durch eine Steuerbetätigung 22–25 verbunden und bewegbar sind, die ebenfalls in einem derartigen Körper platziert oder integriert ist. Auch kann dieses Steuersystem, wie in 8 dargestellt und wie in 2 gezeigt, eine hydraulische Betätigung 22 umfassen, die einen fixierten Kolben 23 und einen/eine in axialer Weise zum Kolben bewegbaren/bewegbare Zylinder oder Buchse 24 aufweist und durch zwei in entgegenge setzte Richtungen weisende Schwinghebel 25 mit den Grundschlitten 12'', 13'' verbunden ist.
In jeder Anwendung, sowohl einzeln als auch mehrfach mit anderen Halteeinheiten im Bereich eines rotierbaren Arbeitstisches für Transfermaschinen oder von Bearbeitungshalteelementen mit einer oder mehreren Flächen wie in den 6 und 7 dargestellt, können die Werkstückhalteelemente der Erfindung die Vorteile des Aufweisens eines mit sich führenden Antriebs genießen, der mit mindestens einer der Klemmmittelhaltehalterungen und minimalen Gesamtabmessungen bewegbar ist, die weder mit Übertragungsantrieben noch mit umfangreichen Zusätzen versehen sind. Außerdem ermöglicht der Einsatz von erfindungsgemäßen Halteeinheiten das Ausrüsten sowohl von ebenen als auch von prismenförmigen Bearbeitungshaltehalterungen wie in den 6 und 7, in welchen es möglich ist, die Vorteile einer automatischen Klemmmittelöffnung/-schließung, während dies im Allgemeinen manuell ist, und einer Werkstückrotation in Bezug auf die Werkzeuge, während dies im Allgemeinen fehlt, zu genießen.

Claims

Werkstückhalteeinheit für Werkzeugmaschinen wie Bearbeitungsstationen, Transfermaschinen, Fräsmaschinen und dergleichen, umfassend zwei auf einer Fläche angeordnete parallele Halterungen (12, 13), wobei mindestens eine erste der Halterungen in Bezug zur anderen geführt, gesteuert und bewegbar ist, um die Halterungen einander anzunähern oder voneinander weg zu bewegen, eine erste Klemmmittelhaltewelle (14), die auf der ersten Halterung montiert ist und zur Rotation gesteuert wird, eine auf der anderen der Halterungen montierte zweite Klemmmittelhaltewelle (15), wobei jede Welle ein Halteklemmmittel hält, das demjenigen der anderen Welle gegenüberliegt, und mindestens ein Untersetzungsgetriebe (16) an der ersten, die erste Welle tragenden Halterung, um den Bewegungen der Halterung zu folgen und die stufenweise Rotation der ersten Welle zu bewirken.
Werkstückhalteeinheit nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Welle koaxial sind und die zweite Welle frei läuft und mit einer Brems- und Sperrvorrichtung (20) versehen ist.
Werkstückhalteeinheit nach Anspruch 1, wobei die parallelen Halterungen (12, 13) sowohl in entgegen gesetzte Richtungen geführt, gesteuert und bewegbar sind, wobei die Klemmmittelhaltewellen (14, 15) jeweils an einer entsprechenden Halterung rotierbar montiert sind, als auch zum Rotieren betätigt werden, und wobei an von jeder der Halterungen ein Untersetzungsgetriebe (16) montiert ist, um ihren Bewegungen zu folgen und die Rotation der Wellen, auch unabhängig voneinander, zu steuern.
Werkstückhalteeinheit nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Untersetzungsgetriebe einen Motor umfasst, der durch eine die Winkelstellung erfassende Vorrichtung und durch eine Präzisionsuntersetzung, deren Ausgang koaxial und an die jeweilige gesteuerte Klemmmittelhaltewelle angeflanscht ist, verbunden ist und geregelt wird, wobei der Motor und die Untersetzung in einer Linie oder rechtwinkelig zueinander positioniert sind.
Werkstückhalteeinheit nach Anspruch 3, wobei die Halterungen auf Grundschlitten (12'', 13'') befestigt sind, die zu parallelen Aufeinanderzu- und Voneinanderwegbewegungen der Halterungen gesteuert sind.
Werkstückhalteeinheit nach Anspruch 5, wobei die Grundschlitten mit den Halterungen auf einem fixierten Grundkörper montiert und bewegbar sind.
Werkstückhalteeinheit nach Anspruch 5, wobei die Grundschlitten mit den Halterungen an einen Grundkörper montiert und bewegbar sind, der zur Drehung/Oszillation an zumindest einer Achse, die rechtwinkelig zur Achse der Welle steht, in der Lage ist.
Werkstückhalteeinheit nach Anspruch 5, wobei die Grundschlitten mit den Halterungen an einem fixierten Bearbeitungshalteelement einer Werkzeugmaschine montiert und geführt und in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind.
Werkstückhalteeinheit nach Anspruch 5, wobei die Grundschlitten mit den Halterungen an einem rotierbaren Bearbeitungshalteelement einer Werkzeugmaschine montiert und geführt und in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind.
Werkstückhalteeinheit nach Anspruch 5, wobei die Grundschlitten mit einem Hydraulikaktor (22) für ihre parallelen Bewegungen verbunden sind.
Werkstückhalteeinheit nach Anspruch 10, wobei der Hydraulikaktor einen Kolben (23) in fixierter Position, einen in Bezug auf den Kolben axial bewegbaren Zylinder (24) und ein Paar in entgegengesetzte Richtungen weisende Schwinghebel (25), die den Zylinder mit den Grundschlitten verbinden, umfasst.
Drehbarer Arbeitstisch für Transfermaschinen, umfassend mehrere Werkstückhalteeinheiten nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Halterungen von jeder Werkstückhalteeinheit an Grundschlitten angebracht sind, die aus auf dem Arbeitstisch platzierten Wagen bestehen und zum Halten von gewöhnlichen Klemmmitteln bestimmt sind.
Bearbeitungshalterelement in prismenförmiger Gestalt für Werkzeugmaschinen, Bearbeitungsstationen und dergleichen, umfassend mindestens eine Werkstückhalteeinheit nach einem der Ansprüche 1–11, auf einer oder mehreren ihrer Seitenflächen.
Bearbeitungshalterebene für Werkzeugmaschinen, Bearbeitungsstationen und dergleichen, umfassend zwei oder mehrere an einer ihrer Flächen aneinander gereihte Werkstückhalteeinheiten nach einem der Ansprüche 1–11.