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Die Erfindung betrifft eine Aufspannvorrichtung, die zur
Befestigung auf einer Werkzeugmaschine konzipiert ist, um
die vollständige Bearbeitung eines Werkstückes oder einer
Reihe von Werkstücken auf dieser Werkzeugmaschine zu
ermöglichen.
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Die Herstellung von Werkstücken verschiedener Formen auf
Werkzeugmaschinen erfordert es, diese Werkstücke in
besonderen, in ihren Formen und Abmessungen angepaßten
Aufspannvorrichtungen anzuordnen. Das Dokument WO-A1-
91/12925 beschreibt eine Aufspannvorrichtung zur
Bearbeitung von Werkstücken auf einer Werkzeugmaschine, welche
eine zentrale, zur Montage auf einem Bearbeitungstisch
einer Werkzeugmaschine geeignete Einheit sowie
Aufspannmittel für die zu bearbeitenden Werkstücke umfaßt, wobei
die zentrale Einheit Steuermittel für die Betätigung der
Aufspannmittel enthält. Bei dem vorliegenden Stand der
Technik sind diese Aufspannvorrichtungen
Einheitselemente, welche direkt auf dem Arbeitstisch der Maschine
angeordnet werden. Ihre Anbringung an Ort und Stelle und ihre
Einstellung erfordern dementsprechend einen relativ
langen Arbeits-Stillstand, was den Nutzungsgrad der Maschine
entsprechend verschlechtert.
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Nimmt man überdies an, daß die vollständige Fertigung
eines Werkstückes es grundsätzlich erfordert, dieses
Werkstück nacheinander in zwei unterschiedlichen
Aufspannvorrichtungen zu befestigen, so ergibt sich eine
Verdoppelung der Stillstandszeiten der Maschine, die für die
Montage
und für die Einstellung der Aufspannvorrichtungen
erforderlich sind.
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Die Erfindung hat gerade zum Ziel eine
Aufspannvorrichtung nach einer modularen, nicht einheitlichen
Konzeption, welche eine vorbereitende Einrichtung und Einstellung
der aktiven Teile der Vorrichtung außerhalb der
Werkzeugmaschine und dann eine leichte und schnelle Anbringung
dieser aktiven Teile an ihrem Platz ermöglicht, und die
es erlaubt, Werkstücke oder Reihen von Werkstücken
vollständig zu bearbeiten, ohne daß die Notwendigkeit einer
zusätzlichen Einstellung besteht.
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Erfindungsgemäß wird dieses Ziel erreicht mittels einer
Aufspannvorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken auf
einer Werkzeugmaschine mit einer Zentraleinheit, welche
auf einem Bearbeitungstisch einer Werkzeugmaschine
befestigbar ist und Anflanschmittel zur gleichzeitigen
Befestigung von mindestens zwei unterschiedlichen
Aufspannmodulen auf der Zentraleinheit umfaßt, wobei jeder dieser
Aufspannmodule Aufspannmittel für zu bearbeitende
Werkstücke umfaßt und wobei die Zentraleinheit außerdem
Steuermittel zur Betätigung der Anflanschmittel und der
Aufspannmittel besitzt.
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In einem derart verwirklichten Aufspannwerkzeug ist die
Zentraleinheit auf dem Bearbeitungstisch der
Werkzeugmaschine angeordnet, und sie kann verschiedene
Aufspannmodule aufnehmen, welche an die Werkstücke angepaßt sind,
bei denen man die Bearbeitung durchführen möchte. Setzt
man voraus, daß die Befestigung der Aufspannmodule auf
der Zentraleinheit schnell an Aufnahmen und gemäß
wohldefinierten Ausrichtungen in einer mit der Maschine
verbundenen, ausgerichteten Markierung erfolgt, so können die
Einstellungen im voraus an jedem der Aufspannmodule
durchgeführt werden, bevor diese Module auf der
Zentraleinheit montiert werden. Man realisiert auf diese
Weise einen beträchtlichen Zeitgewinn gegenüber den
bisher verwendeten Aufspannwerkzeugen, welche direkt auf dem
Bearbeitungstisch der Maschine eingestellt werden mußten.
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Außerdem ermöglicht das Vorhandensein von mehreren
Aufspannmodulen auf der Zentraleinheit die
aufeinanderfolgende Verwendung von mindestens zwei unterschiedlichen
Modulen, um die vollständige Bearbeitung eines
Werkstükkes zu bewirken. Denn der eine Aufspannmodul ermöglicht
die Ausführung einer ersten Reihe von
Bearbeitungsvorgängen der Werkstücke, wonach letztere in einem zweiten
Aufspannmodul angeordnet werden, welcher dazu dient, eine
zweite Reihe von Bearbeitungsvorgängen durchzuführen,
welche die im Verlauf der ersten Reihe von
Bearbeitungsvorgängen bearbeiteten Oberflächen als Bezugsgrößen
verwenden. Setzt man voraus, daß die Aufspannmodule vor
ihrer Befestigung auf der Zentraleinheit eingestellt
wurden, so ist vor der Ausführung der zweiten Reihe von
Bearbeitungsvorgängen keinerlei Einstellung erforderlich.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
umfassen die Anflanschmittel erste hydraulische
Stellantriebe, und die Aufspannmittel umfassen zweite
hydraulische Stellantriebe. Die Steuermittel sind dann
Hydrauliksteuerungen, welche auf die ersten und zweiten
hydraulischen Stellantriebe einwirken. Vorteilhafterweise
umfassen die Hydrauliksteuerungen einen ersten Kreis, der
auf die ersten Stellantriebe und auf die mit dem ersten
Aufspannmodul verbundenen zweiten Stellantriebe mit einem
vorgegebenen Arbeitsdruck wirkt, und einen zweiten Kreis,
der auf die mit dem zweiten Aufspannmodul verbundenen
zweiten Stellantriebe mit einem regelbaren, unterhalb des
genannten Arbeitsdrucks liegenden Druck wirkt. Diese
Charakteristik ermöglicht es, eine Beschädigung der bereits
bearbeiteten Oberflächen oder eine Verformung des
Werkstückes zu vermeiden, wenn man die zweite Reihe von
Bearbeitungsvorgängen ausführt.
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Vorzugsweise umfaßt der erste Kreis Steuermittel zur
Aufrechterhaltung des Arbeitsdrucks oberhalb eines
vorgegebenen minimalen Druckniveaus, und der zweite Kreis umfaßt
Steuermittel für den regelbaren Druck.
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Die ersten Stellantriebe werden vorteilhafterweise durch
Anflansch-Stellglieder gebildet, welche auf der
Zentraleinheit befestigt sind.
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Außerdem können die zweiten Stellantriebe, abhängig von
der Art der Werkstücke, welche in den Aufspannmodulen
befestigt werden sollen, noch umfassen:
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- Steuerstellglieder, welche auf der Zentraleinheit
derart angeordnet sind, daß sie auf Einrichtungen zur
mechanischen Einspannung der Werkstücke wirken, welche
auf dem Aufspannmodul befestigt sind;
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- Steuerstellglieder, die unmittelbar auf dem
Aufspannmodul befestigt sind und zugleich auf Einrichtungen zum
mechanischen Einspannen von Werkstücken einwirken,
welche auf diesem Modul befestigt sind, sowie
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- Einspannstellglieder für Werkstücke, welche direkt auf
dem Aufspannmodul befestigt sind.
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Es soll nunmehr, beispielshalber und nicht einschränkend,
eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden; dabei zeigen:
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- Fig. 1 eine perspektivische
Explosionsdarstellung, von hinten gesehen, einer
erfindungsgemäßen Aufspannvorrichtung;
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- Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer
Zentraleinheit der in Fig. 1 gezeigten
Vorrichtung von vorne;
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- die Fig. 3A und 3B perspektivische Ansichten des
Horizontal-Schraubstocks der in Fig. 1
dargestellten Vorrichtung, und zwar in
dem Fall, wo er zur Einspannung eines zu
bearbeitenden Werkstückes von relativ
großer Abmessung verwendet wird, und in
dem Fall, wo er zur Einspannung von zwei
Werkstücken von relativ kleiner Abmessung
verwendet wird;
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- Fig. 4 eine Schnittansicht eines Moduls, welcher
geeignet ist, in der Vorrichtung von
Fig. 1 verwendet zu werden, und bei dem
die Anflanschung des Werkstücks durch
Einrichtungen zum mechanischen Einspannen
erreicht wird, welche von Stellantrieben
gesteuert werden, die ihrerseits auf der
Zentraleinheit angebracht sind;
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- Fig. 5 eine mit Fig. 4 vergleichbare
Schnittansicht, welche einen anderen Modul zeigt,
der zur Verwendung in einer Vorrichtung
gemäß Fig. 1 geeignet ist, wobei dieser
Modul mit Stellantrieben für eine
schwenkbare Einspannung versehen ist,
wodurch die Aufspannung des Werkstücks
direkt sichergestellt wird;
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- Fig. 6 eine mit den Fig. 4 und 5 vergleichbare
Schnittansicht, welche einen anderen
Modul zeigt, der zur Verwendung in der
Vorrichtung von Fig. 1 geeignet ist, in
welchem die Einspannung der Werkstücke durch
Steuerstellglieder sichergestellt wird,
welche direkt auf dem Modul befestigt
sind und auf das Werkstück über
Einrichtungen zum mechanischen Einspannen
einwirken; und
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- Fig. 7 ein Schaltschema, welches den
hydraulischen Steuerkreis der in Fig. 1
dargestellten Aufspannvorrichtung darstellt.
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Die erfindungsgemäße Aufspannvorrichtung ist dafür
vorgesehen, auf dem Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine
montiert zu werden, um das Aufspannen von zu bearbeitenden
Werkstücken auf dieser Maschine zu ermöglichen, ohne daß
lange und aufwendige Einstellungen auf der Maschine
ausgeführt werden müssen, wenn man die Art der zu
bearbeitenden Werkstücke ändert oder wenn die Gesamtbearbeitung
eines Werkstückes es erfordert, es abzunehmen und dann in
anderer Weise einzuspannen.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch die Verwendung
einer Aufspannvorrichtung von der Art erreicht, wie sie in
Fig. 1 gezeigt ist und die gebildet wird von einer
Zentraleinheit 10, welche dazu bestimmt ist, direkt auf dem
horizontalen Arbeitstisch A der Werkzeugmaschine montiert
zu werden, sowie von einer bestimmten Anzahl von
Aufspannmodulen
von der Art, welche durch die Bezugszeichen
12a bis 12e in Fig. 1 bezeichnet sind. Zwei bis vier
dieser Aufspannmodule können gleichzeitig auf der
Zentraleinheit 10 über Hydrauliksteuerungen 14 befestigt werden,
welche auf letzterer angeordnet sind.
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Wie die Fig. 1 und 2 genauer zeigen, ist die
Zentraleinheit 10 eine mechanisch verschweißte Konstruktion, welche
eine horizontale Grundplatte 16 und einen vertikalen
Körper 18 umfaßt.
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Die Grundplatte 16 weist die Form einer rechteckigen
Platte auf, die dafür vorgesehen ist, auf der
horizontalen Arbeitsplatte A der Werkzeugmaschine befestigt zu
werden. Diese Platte umfaßt zu dem Zweck Löcher oder
Aussparungen 20, welche von lösbaren Befestigungsorganen,
wie Bolzen, Schrauben oder Stiften (nicht dargestellt)
durchsetzt werden können.
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Der vertikale Körper 18 ist fest mit der Grundplatte 16
verbunden, und er erstreckt sich rechtwinklig zu dieser
auf deren Oberseite. Dieser vertikale Körper 18 weist
ganz allgemein eine rechteckige Form auf und besitzt eine
Oberseitenfläche 22, zwei Seitenflächen 24 und 26, eine
Vorderseite 28 und eine Rückseite 30. Wie insbesondere in
Fig. 2 gezeigt ist, trägt die Vorderseite 28 die
Steuermittel 14, deren detaillierte Beschreibung noch folgt.
Die anderen Seitenflächen 22, 24, 26 und 30 sind dafür
bestimmt, Aufspannmodule, wie die Module 12a bis 12e in
Fig. 1, mit Hilfe von Anflanschmitteln aufzunehmen,
welche schnell mit Hilfe der Steuermittel 14 betätigt werden
können. Dieser Aufbau ermöglicht es, die Einstellungen
der verschiedenen Aufspannmodule 12a bis 12e vorzunehmen,
bevor sie auf der Zentraleinheit 10 montiert werden. Die
mit diesen Einstellungen verbundenen Zeitverluste werden
so auf ein Minimum reduziert.
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In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
besitzen die verschiedenen Aufspannmodule, welche auf der
Zentraleinheit 10 montiert werden können, jeweils einen
horizontalen Schraubstock 12a, einen vertikalen
Schraubstock 12b und drei Module 12c, 12d und 12e. In diesem
Fall und im Unterschied zu den anderen Aufspannmodulen
ist der Horizontalschraubstock 12a normalerweise
dauerhaft auf der Oberseite 22 des vertikalen Körpers 18
befestigt, beispielsweise mittels sechs Schrauben (nicht
dargestellt). Der vertikale Schraubstock 12b sowie die
Module 12c und 12d sind dafür vorgesehen, auf den
Seitenflächen 24 und 26 des vertikalen Körpers mittels
Anflanschmitteln befestigt zu werden, welche durch die
Steuermittel 14 gesteuert werden. Zugleich ist der Modul 12e dafür
vorgesehen, auf der Rückseite 30 des vertikalen Körpers
18 über Anflanschmittel befestigt zu werden, welche von
den Steuermitteln 14 gesteuert werden.
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Wie insbesondere in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist,
umfassen die Anflanschmittel, mit denen der vertikale
Schraubstock 12b sowie Module, wie die Module 12c und
12d, in austauschbarer Weise auf den Seitenflächen 24 und
26 des vertikalen Körpers 18 der Zentraleinheit 10
befestigt werden können, auf jeder ihrer Seitenoberflächen
drei miteinander fluchtende Anflansch-Stellglieder,
welche jeweils mit den Bezugszeichen 42a und 42b für die
Seiten 24 bzw. 26 bezeichnet sind.
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In vergleichbarer Weise erfolgt die Befestigung eines
Moduls, wie des Moduls 12e, auf der Rückseite 30 des
vertikalen
Körpers 18 der Zentraleinheit 10 mittels dreier
Anflansch-Stellglieder 42c, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
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Wie man schließlich sieht, wird jede der Gruppen von
Anflansch-Stellgliedern 42a, 42b und 42c zugleich von den
Steuermitteln 14 her gesteuert.
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Die Anflansch-Stellglieder 42a, 42b und 42c sind alle
identisch und vorzugsweise von einfach wirkenden
hydraulischen Stellgliedern mit Vierteldrehung gebildet. Wie
insbesondere die Fig. 5 und 6 zeigen, umfaßt jedes dieser
Stellglieder eine Stange 44, welche sowohl drehbar als
auch längsverschieblich ist und deren Ende einen Flansch
46 trägt.
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Wenn das Stellglied in Ruhe ist, springt dieser Flansch
46 über die entsprechende Oberfläche 24, 26 oder 30 des
vertikalen Körpers 18 vor und weist eine
Winkelorientierung der Art auf, daß sie das Aufsetzen des
entsprechenden Aufspannmoduls auf diese Oberfläche nicht behindert.
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Wenn die Anflansch-Stellglieder 42a, 42b oder 42c
betätigt werden, drehen sich die die Flansche 46 tragenden
Stangen 44 zuerst um eine Vierteldrehung, was bewirkt,
daß diese Flansche in eine zu Anflanschoberflächen, wie
den Oberflächen 50 in den Fig. 5 und 6, die an dem
entsprechenden Aufspannmodul vorgesehen sind,
gegenüberliegende Lage verstellt werden. Zu einem zweiten Zeitpunkt
ziehen sich die Stangen 44 der Stellglieder in das Innere
des vertikalen Körpers 18 zurück, was bewirkt, daß die
Flansche 46 an diesen Oberflächen 50 zur Anlage kommen
und entsprechend den entsprechenden Aufspannmodul auf der
Zentraleinheit 10 befestigen.
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Wenn die Anflansch-Stellglieder im Sinn einer Freigabe
betätigt werden, wird der das Anflanschen der
Aufspannmodule bewirkende hydraulische Druck herabgesetzt, und in
den Stellgliedern eingebaute Rückstellfedern stellen
letztere in ihre Ursprungspositionen zurück. Die
Aufspannmodule werden auf diese Weise sofort freigegeben und
können nach Belieben abgenommen und ersetzt werden.
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Wie die Fig. 3A und 3B genauer zeigen, besitzt der
horizontale Schraubstock 12a annähernd die Form eines U,
dessen horizontaler Mittelabschnitt entsprechend der
Abmessung des zu bearbeitenden Werkstückes einen oder zwei
feststehende Spannbacken 32 tragen kann. Genauer gesagt,
wird ein einziger feststehender Spannbacken 32 verwendet,
wie in Fig. 3A gezeigt, wenn man ein Werkstück B1 von
relativ großer Abmessung zu bearbeiten wünscht, während
zwei feststehende Spannbacken 32 verwendet werden können,
um gleichzeitig zwei Werkstücke B2 von relativ geringer
Abmessung zu bearbeiten, wie dies in Fig. 3B gezeigt ist.
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Die durch den oder die feststehenden Spannbacken 32 auf
dem Mittelabschnitt des von dem Horizontal-Schraubstock
12a gebildeten U eingenommene Position kann in
Abhängigkeit von der Abmessung des oder der zu bearbeitenden
Werkstücke eingestellt werden. So, und nur
beispielshalber, können der oder die feststehenden Spannbacken 32 mit
diesem Mittelabschnitt über eine Zahnung nach Art einer
Zahnstange (nicht dargestellt) zusammenwirken, welche es
ermöglicht, die feststehenden Spannbacken in
Längsrichtung nach einer vorgegebenen Teilung in Längsrichtung zu
verstellen, welche geringer ist als der Hub, über den die
mit dem Schraubstock 12a verbundenen
Einspann-Stellglieder verfügen. Beispielsweise kann die durch die Zahnung
nach Art einer Zahnstange definierte Teilung 10 mm
betragen,
wenn der maximale Hub der Stellglieder 16 mm
beträgt.
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Wie die Fig. 3A und 3B zugleich zeigen, trägt ein jeder
der beiden vertikalen Abschnitte des horizontalen
Schraubstocks 12a zwei Aufspann-Stellglieder 34, deren
Betätigung es erlaubt, das oder die zu bearbeitenden
Werkstücke zwischen diesen Stellgliedern und dem oder den
feststehenden Spannbacken 32 einzuspannen.
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Genauer gesagt, und wie in Fig. 3A gezeigt, wenn ein
Werkstück B1 von großer Abmessung in dem horizontalen
Schraubstock 12a eingespannt werden soll, wird dieses
Werkstück zwischen dem einen der Stellgliederpaare 34 und
dem einen der feststehenden Spannbacken 32 eingespannt,
wobei das andere Paar der Aufspann-Stellglieder 34
unbenutzt bleibt. Der zweite feststehende Spannbacken 32 wird
dann abgenommen.
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Im Gegensatz dazu wird in dem Fall, wo zwei Werkstücke B2
von kleiner Abmessung in dem Horizontal-Schraubstock 12A
angeordnet werden, wie in Fig. 3B gezeigt, ein jedes
dieser Werkstücke zwischen einem der Paare von Aufspann-
Stellgliedern 34 und dem einen der feststehenden
Spannbacken 32 eingespannt.
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Vorteilhafterweise umfaßt der horizontale Schraubstock
12a außerdem einen oder zwei seitliche Anschläge 36
(Fig. 3A), deren Position manuell durch die Bedienperson
eingestellt werden kann. Eine mit Skalenteilung versehene
Meßleiste (nicht dargestellt), die mit einem jeden
seitlichen Anschlag 36 verbunden ist, ermöglicht eine Anzeige
von dessen Position. Wie im einzelnen in Fig. 3A gezeigt
ist, erleichtern die seitlichen Anschläge 36 die
Positionierung
des zu bearbeitenden Werkstückes in dem
horizontalen Schraubstock 12a.
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Die Versorgung der zwei Paare von Aufspann-Stellgliedern
34 mit Hydraulikflüssigkeit von den Steuermitteln 14 her,
welche auf der Zentraleinheit 10 angeordnet sind, erfolgt
über zwei Hydraulikkopplungen (nicht dargestellt).
Vorausgesetzt, daß der Schraubstock 12a normalerweise auf
Dauer auf der Zentraleinheit 10 befestigt ist, ermöglicht
dieser Aufbau eine eventuelle Demontage dieses
Schraubstockes, beispielsweise, wenn eine besondere Bearbeitung
es erfordert, auf der Oberseite 22 einen Spezialmodul zu
installieren. Diese Lösung bietet sich insbesondere dann
an, wenn die Fertigungsanforderungen dazu führen, daß in
dem horizontalen Schraubstock 12a ein Werkstück
angeordnet werden muß, dessen Dimensionen größer sind als das
Fassungsvermögen dieses Schraubstocks.
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In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der
vertikale Schraubstock 12b ein Schraubstock in Form eines
L, dessen senkrechter Abschnitt einen feststehenden
Spannbacken 38 und dessen horizontaler Abschnitt ein Paar
von Aufspann-Stellgliedern 40 trägt. Wie der oder die
feststehenden Spannbacken 32 des horizontalen
Schraubstocks 12a kann der feststehende Spannbacken 38 auf dem
vertikalen Abschnitt des vertikalen Schraubstocks 12b in
einstellbaren Aufnahmen montiert werden. Dank dieses
Aufbaus können unterschiedliche Dimensionen aufweisende
Werkstücke zwischen dem feststehenden Spannbacken 38 und
dem Paar von Aufspann-Stellgliedern 40 eingespannt
werden.
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Wie der horizontale Schraubstock 12a ist auch der
vertikale Schraubstock 12b vorteilhafterweise mit mindestens
einem seitlichen Anschlag (nicht dargestellt) versehen,
dessen Position in gleicher Weise eingestellt werden kann
wie die seitlichen Anschläge 36 des horizontalen
Schraubstocks 12a.
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Die Versorgung des Paares von Stellgliedern 40 des
vertikalen Schraubstocks 12b mit Hydraulikflüssigkeit von den
Steuermitteln 14 der Zentraleinheit 10 erfolgt über eine
Kupplung, die analog ist den zwei Kupplungen, welche die
zwei Paare von Stellgliedern 34 des horizontalen
Schraubstocks 12a versorgen.
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Allgemein sind die Schraubstöcke 12a und 12b vorgesehen,
um das Aufspannen des zu bearbeitenden Werkstücks auf der
Werkzeugmaschine sicherzustellen, wenn dieses Werkstück
sich in Form eines Rohlings oder einer Rohform des
Werkstücks darstellt. Eine erste Reihe von
Bearbeitungsschritten kann dann auf der Werkzeugmaschine durchgeführt
werden.
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Dagegen sind die Module von der Art, wie die Module 12c,
12d und 12e in Fig. 1, dazu konzipiert, das Aufspannen
der zu bearbeitenden Werkstücke auf der Werkzeugmaschine
nach der Ausführung dieser ersten Reihe von
Bearbeitungsschritten zu ermöglichen. Die im Verlauf der ersten Reihe
von Bearbeitungsschritten bearbeiteten Oberflächen dienen
dann als Bezugselemente für die Positionierung und für
das Anflanschen des halbfertigen Werkstückes in einem der
Module. Daraus ergibt sich, daß jeder Modul an das zu
bearbeitende Werkstück angepaßt ist. Wenn das halbfertige
Werkstück in dem entsprechenden Modul positioniert und
angeflanscht ist, wird eine zweite Reihe von
Bearbeitungsschritten ausgeführt. Am Ende dieser zweiten Reihe
von Arbeitsschritten ist die Bearbeitung des Werkstücks
vollständig abgeschlossen.
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Vorausgesetzt, daß der vertikale Schraubstock 12b und
jeder der Module 12c bis 12e schnell von der Zentraleinheit
10 abgekoppelt und an diese angekoppelt werden kann und
daß diese Ankopplung den Schraubstock und die Module in
räumlichen Ausrichtungen plaziert, welche entsprechend
ausgerichteten, mit der Werkzeugmaschine verbundenen
Markierungen wohldefiniert sind, läßt sich verstehen, daß
eine vorgezogene Einstellung des Schraubstocks und der
Module es ermöglicht, die vollständige Bearbeitung eines
Werkstücks durchzuführen, wobei die Stillstandszeiten der
Werkzeugmaschine auf ein Minimum reduziert werden. Denn
diese Standzeiten werden auf die Zeit begrenzt, welche
für die Montage des Schraubstocks oder des Moduls auf der
Zentraleinheit und für die Montage und die Demontage des
Werkstücks in den betreffenden Aufspannmodulen
erforderlich ist.
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Die Steuermittel 14, von denen man sehen konnte, daß sie
die Betätigung der durch die verschiedenen Anflansch-
Stellglieder 42a, 42b und 42c gebildeten Anflanschmittel
und die Betätigung der durch die Aufspann-Stellglieder 34
und 40 der Schraubstöcke 12a und 12b gebildeten
Aufspannmittel sicherstellen, steuern zugleich die auf den
verschiedenen Modulen 12c, 12d und 12e angeordneten
Aufspannmittel. Diese letzteren Aufspannmittel können
unterschiedliche Formen annehmen, welche nunmehr unter
Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 beschrieben werden.
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Was die Module von der Art, wie die Module 12c und 12d in
den Fig. 1 und 2, betrifft, welche für die Montage auf
den Seitenflächen 24 und 26 des vertikalen Körpers 18 der
Zentraleinheit vorgesehen sind, so können diese entweder
mit Organen zur mechanischen Einspannung, die von
Stellgliedern, welche auf der Zentraleinheit entsprechend der
Darstellung in Fig. 4 montiert sind, betätigt werden,
oder mit Stellgliedern bestückt sein, welche die
Einspannung der Werkstücke gemäß der Darstellung in Fig. 5
direkt sicherstellen.
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Mit Bezug zunächst auf Fig. 4 läßt sich sehen, daß die
Module 12c und 12d mit Organen zur mechanischen
Einspannung 52 bestückt sein können, welche sich in Form von
annähernd V-förmigen Hebeln darstellen, die in ihrem
Mittelabschnitt auf dem Modul über Achsen 54 schwenkbar
gelagert sind.
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Eines der Enden eines jeden der Organe zur mechanischen
Einspannung 52 ist der Vorderseite 28 oder der Rückseite
30 des vertikalen Körpers 18 der Zentraleinheit
gegenüberliegend angeordnet, derart, daß es sich an dem Ende
einer Stange eines Steuer-Stellantriebes 56 oder 57
abstützt, welcher in dem vertikalen Körper 18 angeordnet
ist. Die Stellantriebe 56 und 57 können insbesondere
lineare, hydraulische Stellantriebe mit einfacher Wirkung
sein.
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Das entgegengesetzte Ende eines jeden der Organe zur
mechanischen Einspannung 52 weist eine Abstützfläche 58
auf, die dafür geeignet ist, in Kontakt mit einer
bearbeiteten Oberfläche des halbfertigen Werkstückes B3 zu
kommen, welches in dem entsprechenden Modul montiert
werden soll. Wenn die Steuer-Stellantriebe 56, 57 betätigt
werden, wird das Werkstück so in dem Modul befestigt.
Beim Nachlassen der Steuer-Stellantriebe 56 und 57 bringt
eine Rückstellfeder 60, die zwischen dem Modul und einem
jeden der Organe zur mechanischen Einspannung 52 die
letzteren in eine Ruheposition gemäß der Darstellung in
ausgezogenen Linien in Fig. 4, in welcher die
Abstützfläche 58 das in dem Modul angeordnete Werkstück B3
freigibt. Diese Ruheposition wird durch die Anlage des Organs
zur mechanischen Einspannung 52 an einem mit dem Modul
fest verbundenen Anschlag 62 bestimmt.
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Wenn das Aufspannen des Werkstücks auf dem Modul auf die
Weise bewerkstelligt wird, welche gerade mit Bezug auf
Fig. 4 beschrieben wurde, erfolgt das Einspannen des
Werkstücks (oder der Werkstücke) ohne jegliche
hydraulische Unterstützung.
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Wie in Fig. 5 dargestellt ist, kann das Aufspannen der
Werkstücke auf Modulen von der Art, wie 12c und 12d,
welche zur Montage auf den Seitenflächen 24 und 26 des
vertikalen Körpers 18 der Zentraleinheit geeignet sind, auch
mit Stellantriebsmitteln zur Einspannung 64, welche, wie
die Anflansch-Stellantriebe 42a, 42b und 42c, durch
hydraulische Stellantriebe mit einfachem
Vierteldrehungseffekt gebildet sind. In diesem Fall wird das Aufspannen
des Werkstücks B3 durch den Flansch 66 bewirkt, welcher
an dem Ende der Stange 65 eines jeden der Stellantriebe
64 befestigt ist. Wenn das Aufspannen der Werkstücke auf
den Modulen auf die Weise erfolgt, die gerade mit Bezug
auf Fig. 5 beschrieben wurde, erfolgt die Leitung der
Hydraulikflüssigkeit zwischen den von der Zentraleinheit
getragenen Steuermitteln 14 und den
Einspann-Stellantrieben 64 mittels Kupplungen, welche von zwei Halbkupplungen
gebildet sind, die jeweils auf dem vertikalen Körper
(bzw. dessen Seite) 30 und auf dem Modul befestigt sind.
Die auf letzterem befestigte Halbkupplung 68 ist in
Fig. 5 gezeigt. Jede der Halbkupplungen zeigt sich in
Form eines Zylinders, der normalerweise durch einen
Kolben verschlossen ist. Wenn der Modul an die
Zentraleinheit angekoppelt wird, gibt die Verbindung der beiden
Halbkupplungen automatisch den Durchgang für die
Hydraulikflüssigkeit unter Druck frei.
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Es ist zu vermerken, daß die Kupplungen (nicht
dargestellt), welche außerdem zwischen den Schraubstöcken 12a
und 12b und der Zentraleinheit vorgesehen sind, auf
dieselbe Weise realisiert sind.
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Was die Module von der Art, wie den Modul 12e, betrifft,
welcher zur Befestigung auf der Rückseite des vertikalen
Körpers 18 der Zentraleinheit vorgesehen ist, so können
sie mit Aufspannmitteln versehen sein, welche durch
hydraulische Einspann-Stellantriebe 64 von der Art, wie
Stellantriebe mit einfachem Vierteldrehungseffekt wie
diejenigen gebildet sind, welche gerade mit Bezug auf
Fig. 5 beschrieben wurden, oder sie können auch mit
Aufspannmitteln versehen sein, welche durch Organe zur
mechanischen Einspannung gebildet sind, welche von
einfachlinearen Steuer-Stellantrieben betätigt werden, die
ebenfalls auf den Modulen befestigt sind, wie in Fig. 6
gezeigt.
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In dieser letzteren Figur sieht man, daß die Organe zur
mechanischen Einspannung 70, welche auf dem Modul 12e
befestigt sind, durch annähernd V-förmige Hebel gebildet
sind, welche mit ihrem Mittelabschnitt auf dem
Modulkörper über Achsen 72 schwenkbar gelagert sind. Ein erstes
Ende eines jeden der Organe zur mechanischen Einspannung
70 ist gegenüber der Stange eines hydraulischen
Stellantriebes mit einfach-linearem Effekt 74 angeordnet, der in
dem Modul befestigt ist. Das entgegengesetzte Ende eines
jeden Organs 70 umfaßt eine Abstützfläche 76, die die
Befestigung des Werkstücks auf dem Modul ermöglicht.
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Wie für die Organe zur mechanischen Einspannung 52 vorher
mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben wurde, sind
Rückstellfedern 78 zwischen dem Modul und einem jeden der Organe 70
zwischengeschaltet, um diese letzteren in eine
Ruheposition (in durchgezogenen Linien in Fig. 6 dargestellt) zu
bringen, in welcher die Abstützfläche 76 von dem
Werkstück B3 abgehoben ist, wenn die entsprechenden
Stellantriebe 74 nicht betätigt sind. In diesem Fall ist kein
Anschlag erforderlich, da die Steuer-Stellantriebe 74
direkt auf dem Modul angeordnet sind.
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Wie zuvor erfolgt die Leitung der
Hydraulik-Druckflüssigkeit zwischen den auf der Zentraleinheit befestigten
Steuermitteln 14 und dem Modul 12e durch eine
Hydraulikkupplung, welche von zwei Halbkupplungen gebildet ist,
von denen die eine in Fig. 6 mit 80 bezeichnet ist.
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Die hydraulischen Steuermittel 14, welche die Betätigung
der Anflansch-Stellantriebe der verschiedenen
Aufspannmodule auf der Zentraleinheit und der Aufspannmittel, dank
derer die Werkstücke in den Aufspannmodulen festgeklemmt
werden können, bewirken, werden nunmehr mit Bezugnahme
auf Fig. 7 beschrieben.
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Es sei ganz zu Anfang bemerkt, daß diese
Hydraulik-Steuermittel zwei getrennte Hydraulikkreise umfassen, welche
mit den allgemeinen Bezugszeichen 82 und 84 in Fig. 7
bezeichnet sind. Das Vorhandensein von zwei getrennten
Hydraulikkreisen erklärt sich aus der Tatsache, daß
bestimmte unter den Stellantrieben, mit denen die
erfindungsgemäße Aufspannvorrichtung bestückt ist, mit einem
relativ hohen Arbeitsdruck betätigt werden müssen,
während andere Stellantriebe nur mit einem reduzierten Druck
betätigt werden dürfen.
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Genauer gesagt, die Befestigung der Schraubstöcke und der
Module auf der Zentraleinheit muß sicher sein und
erfordert deshalb einen erhöhten Arbeitsdruck. Das gleiche
gilt für die Einspannung der Werkstücke in den
Schraubstöcken 12a und 12b, da diese letzteren an den
Oberflächen der Werkstücke anliegen, welche noch nicht
vollständig bearbeitet sind. Folglich werden die
Anflansch-Stellantriebe 42a, 42b und 42c ebenso wie die
Einspann-Stellantriebe 34 und 40 der Schraubstöcke über den ersten
Kreis 82 mit einem erhöhten Arbeitsdruck versorgt,
beispielsweise von etwa 500 bar.
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Dagegen müssen die Stellantriebe 56, 57, 64 und 74,
welche direkt oder indirekt die Einspannung der Werkstücke
auf den Modulen bewirken, mit einem geringeren und
vorzugsweise regelbaren Druck betätigt werden, weil die
Oberflächen der Werkstücke, welche zur Sicherstellung der
Einspannung dienen, bereits bearbeitete Oberflächen sind,
bei denen es wichtig ist, daß sie nicht beschädigt
werden. Folglich werden diese unterschiedlichen
Stellantriebe 56, 64 und 74 über den zweiten Kreis 84 gesteuert.
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Weiterhin wird die Druckquelle, welche zur Versorgung der
beiden Kreise 84 und 86 dient, von einer
Hydraulikzentrale (nicht dargestellt) gebildet, welche mit den beiden
Kreisen 82 und 84 nur während der Vorbereitungsphasen für
die Bearbeitung verbunden ist. Genauer gesagt, alle
Bewegungen der unterschiedlichen Knöpfe, mit denen die
Steuermittel 14 ausgestattet sind und die zur Betätigung der
verschiedenen Stellantriebe der Aufspannvorrichtung
dienen,
erfolgen, wenn die Hydraulikzentrale mit den beiden
Kreisen verbunden ist. Je ein in jedem dieser Kreise
vorgesehener Akkumulator 86 bzw. 88 stellt danach die
Aufrechterhaltung des Drucks in diesen Kreisen während einer
vorgegebenen Zeitperiode sicher, beispielsweise von zehn
Tagen, welche ausreicht, um die Bearbeitung einer ganzen
Serie von Werkstücken zu beenden.
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Die Hydraulikzentrale ist dafür eingerichtet, um dem
ersten Kreis 82 einen konstanten Arbeitsdruck zu liefern,
von dem zu sehen war, daß er annähernd gleich 500 bar
betragen kann. Außerdem liefert die Hydraulikzentrale dem
zweiten Kreis 84 einen veränderlichen Druck, der geringer
ist als der dem ersten Kreis 82 gelieferte Arbeitsdruck.
Dieser veränderliche Druck kann beispielsweise einen Wert
zwischen etwa 175 und 500 bar besitzen.
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Die Zufuhr des Drucks von der Hydraulikzentrale zu dem
einen oder dem anderen der Kreise 82 und 84 erfolgt über
zwei flexible Schläuche, welche mit Schnellkupplungen
ausgestattet sind und durch die Bedienperson gehandhabt
werden. Eine zweite flexible Schlauchverbindung, die mit
einer Schnellkupplung ausgestattet ist, ist mit einem
dieser flexiblen Schläuche gekoppelt, um einen Rücklauf
der Hydraulikflüssigkeit zur Hydraulikzentrale über einen
anderen Kreis zu ermöglichen.
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Um seine Ankopplung an die Hydraulikzentrale zu
ermöglichen, besitzt jeder der Kreise 82 und 84 eine
Kupplungseinheit. Jede dieser Kupplungseinheiten enthält eine
Schnellkupplung 94 bzw. 96, welche dazu geeignet ist, an
die Schnellkupplung des entsprechenden flexiblen
Schlauches angeschlossen zu werden. Unmittelbar hinter diesen
Schnellkupplungen 94 und 96 sind Sperrventile 98 und 100
angeordnet. Die Akkumulatoren 86 und 88 sowie Manometer
für visuelle Kontrolle 102 und 104 sind parallel in den
Kupplungseinheiten angeordnet, unmittelbar hinter den
Absperrventilen 98 und 100.
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Es sei bemerkt, daß zusätzlich zu ihrer Funktion der
Druckerhaltung in einem jeden der Kreise 82 und 84 nach
Abkopplung der Aufspannvorrichtung von der
Zentralhydraulik ein jeder der Akkumulatoren 86 und 88 es ermöglicht,
die Druckschwankungen aufgrund der Temperaturunterschiede
und eventuellen Mikro-Leckverluste zu kompensieren,
welche in den beiden Kreisen auftreten können.
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Hinter den Kupplungseinheiten ist jeder der Kreise 82 und
84 jeweils mit einem Kontroll-Stellantrieb 106 bzw. 108
ausgestattet.
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Der Kontroll-Stellantrieb 106, der in dem Kreis 82
angeordnet ist, ermöglicht es, sich über die
Aufrechterhaltung des Drucks in diesem Kreis oberhalb eines
vorgegebenen Minimaldruckwertes während der Bearbeitungsphasen zu
vergewissern. Dieser vorgegebene minimale Druckwert wird
gewählt, um die Funktionsfähigkeit der
Aufspannvorrichtung in voller Sicherheit zu garantieren. Er kann
insbesondere etwa 400 bar betragen in dem Fall, wo der
Arbeitsdruck in dem Kreis 82 etwa 500 bar beträgt. Wenn der
Druck in dem Kreis 82 höher ist als etwa 400 bar, steht
die Stange des Kontroll-Stellantriebs 106 von dem
Grundkörper des Stellantriebs vor. Dagegen ist die Stange
vollständig eingezogen, wenn der Druck kleiner ist als
dieser Wert.
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Eine Abtastung der Stange des Kontroll-Stellantriebs 106
zu einem beliebigen, in dem Bearbeitungszyklus
programmierten
Augenblick, die mit Hilfe eines Automaten durch
geführt wird, ermöglicht die Kontrolle, daß der Druck in
dem Kreis 82 ausreichend höher als der erforderliche
Minimaldruck ist. Die Fortführung des Bearbeitungszyklus
wird dann gestattet. Wenn dagegen die Stange des
Kontroll-Stellantriebs 106 eingezogen ist, stoppt das Fehlen
einer Tastung dieser Stange den Bearbeitungszyklus, bis
die Unregelmäßigkeit behoben ist.
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Der Kontroll-Stellantrieb 108, der in dem Kreis 84
angeordnet ist, hat nicht die Funktion nach Art des Alles
oder Nichts wie der Stellantrieb 106, sondern eine
kontinuierliche Funktion. Genauer gesagt, die Stange des
Stellantriebs ragt mehr oder weniger aus dem Grundkörper des
Stellantriebs heraus, je nach dem Wert des in dem Kreis
84 herrschenden Drucks. In diesem Fall kontrolliert ein
durch einen Automaten gesteuerter Abtaster die Position
dieser Stange, um festzustellen, ob der herrschende Druck
in dem Kreis 84 mit den Sicherheitsanforderungen
kompatibel ist, welche für die durch diesen Kreis 84 betätigten
Aufspannmittel gelten. Verschiedene Einrichtungen, wie
ein Befehlsstecker, eine Anzeige mit Farbe und mit
Markierung, ermöglichen es, die Bedienperson in dem
Betriebsablauf zu führen.
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Wie die Fig. 7 im einzelnen zeigt, versorgt der Kreis 82
die drei auf der Seitenfläche 24 befestigten Anflansch-
Stellantriebe 42a mit Arbeitsdruck über einen
Betätigungsknopf 110, die auf der Seitenfläche 26 des
vertikalen Körpers der Zentraleinheit befestigten Anflansch-
Stellantriebe 42b über einen Betätigungsknopf 112, und
die drei auf der Rückseite 30 befestigten Anflansch-
Stellantriebe 42c über einen Betätigungsknopf 114.
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Der Kreis 82 versorgt zugleich jedes der Paare von
Einspann-Stellantrieben 34, die auf dem horizontalen
Schraubstock 12a befestigt sind, über zwei
Bedienungsknöpfe 116 und 118. Schließlich kann der Kreis 82 über
einen Bedienknopf 120 das Paar von
Einspann-Stellantrieben 40 des vertikalen Schraubstocks 12b oder des Moduls,
welches eventuell diesen Schraubstock ersetzt, auf der
Seitenfläche 24 des vertikalen Körpers 18 der
Zentraleinheit 10 versorgen.
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Der zweite Kreis 84 seinerseits versorgt über zwei
Bedienknöpfe 122a und 122b zwei Paare von in der
Zentraleinheit befestigten Stellantrieben 56, derart, daß die
Einspannung eines Werkstücks über einen auf der
Seitenfläche 24 angeordneten Modul in dem Fall ermöglicht wird,
wo man einen entsprechend der Fig. 4 verwirklichten Modul
verwendet. In vergleichbarer Weise versorgt dieser selbe
Kreis 84 über zwei Bedienknöpfe 124a und 124b zwei
weitere Paare von in der Zentraleinheit befestigten Steuer-
Stellantrieben 56 derart, daß die Einspannung eines
Werkstücks in einem Modul, der auf der Seitenoberfläche 26
befestigt und mit keinerlei Hydraulikorgan ausgestattet
ist, ermöglicht wird.
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Der Kreis 84 versorgt zugleich über einen Bedienknopf 126
Einspann-Stellantriebe 64 vom einfachen
Vierteldrehungstyp, wenn derartige Stellantriebe auf dem Modul
befestigt sind, der auf der Seitenfläche 26 des vertikalen
Körpers der Zentraleinheit angeordnet ist.
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Der Kreis 84 versorgt zudem über einen Bedienknopf 128
ein Paar von Steuer-Stellantrieben 57, welche in der
Zentraleinheit befestigt sind, um die Organe für mechanische
Anflanschung zu steuern, welche von einem Modul nach der
Art von 12e getragen werden, welcher auf der Rückseite 30
des vertikalen Körpers 18 befestigt ist, so wie er
Steuer-Stellantriebe 74 versorgt, welche auf diesem selben
Modul von der Seite der Oberfläche 24 des vertikalen
Körpers 18 befestigt sind.
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In vergleichbarer Weise versorgt der Kreis 84 über einen
Bedienknopf 130 vier Steuer-Stellantriebe 57, welche in
dem vertikalen Körper 18 befestigt sind, und Steuer-
Stellantriebe 74, welche in einem auf der Rückseite 30
dieses vertikalen Körpers befestigten Modul angeordnet
sind, in der Art, daß die Einspannung von Werkstücken auf
diesem Modul auf der Seite der Seitenoberfläche 26 von
der Seite der Seitenoberfläche 26 her möglich ist.
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Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind die verschiedenen
Bedienknöpfe 110 bis 130 auf der Zentraleinheit derart
angeordnet, daß sie leicht durch die Bedienperson betätigt
werden können. Eine Drehung um einen Viertelkreis eines
jeden dieser Knöpfe ermöglicht die Zustandsveränderung
des oder der entsprechenden Stellantriebe.
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In Fig. 7 sind die verschiedenen Kupplungen, welche
zwischen die Zentraleinheit und einen jeden der
Aufspannmodule zwischengeschaltet sind, ebenfalls bereits
dargestellt. Wie diese letzte Figur zeigt, umfassen die Mittel
zur Hydrauliksteuerung auch einen Kreis 132 für den
Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit, welcher mit jedem der
Bedienknöpfe 110 bis 130 gekoppelt ist und der mit der
Zentraleinheit in Verbindung steht, um die Rückführung der
Hydraulikflüssigkeit zu der letzteren hin über eine
Hydraulikkupplung 134 zu ermöglichen, wenn die
Zentraleinheit mit dieser zentralen Hydraulik verbunden ist.
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Wohlgemerkt, die Erfindung ist nicht auf die
Ausführungsform beschränkt, welche vorher als Beispiel beschrieben
wurde, sondern sie deckt alle Varianten im Rahmen der
Ansprüche ab. So ist es zu verstehen, daß die Anzahl und
die Art der Aufspannmittel, welche mit den verschiedenen
Aufspannmodulen verbunden sind, verschieden sein können
von den beschriebenen. In diesem Fall können die in
Fig. 7 dargestellten Mittel zur Hydrauliksteuerung
unterschiedliche Formen annehmen, welche an die spezielle
Gestaltung dieser Aufspannmittel angepaßt sind.