WO1992003253A1 - Aufspannvorrichtung für werkzeugmaschinen - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a clamping device for machine tools, with one on one.
- Fixed first base body to be assembled on the machine table, and thus interchangeably connecting the second.
- Basic body the one with a bearing journal in a hole in the first.
- Main body is held.
- Clamping devices of this type are known as so-called palletizing systems.
- the machining centers common today are extremely expensive machine tools that are only profitable if the so-called downtimes are reduced to a minimum.
- So-called palletizing systems have been developed to help reduce the downtimes of machining centers.
- the basic idea of a palletizing system is that the clamping device for clamping the workpieces to be machined is divided into two parts.
- the first base body is firmly mounted on a machine table in the correct position, while the workpiece to be machined piece is clamped onto a second base body in the correct position.
- a plurality of second base bodies can be assigned to a first base body. While a second base body is thus used in the machining center, a new workpiece can already be clamped on a further second base body. The second base body can be replaced with the clamped workpiece in a matter of seconds. The actual downtime of the machine tool is therefore negligible.
- the base body is made by means of a form-fit connection and secured by an appropriate force fit.
- a bearing journal on the second base body is used, which is held in a receiving bore in the first base body.
- Locking systems of this type have been brought onto the market, for example, by Erowa AG in 6233 réellen / Switzerland. In the known systems with 90 ° indexing, the two basic bodies can be connected to one another in four different positions.
- Fig. 1 shows an axial longitudinal section through the
- Fig. 2 shows a radial cross section through the same
- a clamping device for machine tools creates the connection between a workpiece to be machined and the machine tool, in particular the machine table.
- this takes place indirectly via two components, namely a first base body 2, which is fastened on the machine table 1 and a second base body 3, which is mounted and held in the first base body 2 in an easily replaceable manner.
- the first base body 2, as shown in FIG. 1 can be designed as a simple mounting plate which can be fastened horizontally directly on the machine table. This attachment can be done, for example, in a conventional manner by means of appropriate screwing or clamping.
- the machine table has corresponding grooves with adjustable sliding blocks.
- FIG. 1 is particularly suitable for machine tools, which has a vertical drive spindle for the tool.
- the machine tool has a horizontally arranged tool drive spindle
- the first base body 2 has a vertical structure 21 which is firmly connected to a horizontal base plate 20, which in turn can be mounted on the machine table 1 or a pallet by means of fastening means 22 .
- This embodiment is shown in FIG. 2.
- the second base body 3 has the shape of a one-legged table with a clamping surface 3 'and the bearing journal 5 already mentioned.
- the entire second base body 3 is made in one piece.
- the bearing pin 5 has a first cylindrical part 5 ', the diameter of which is adapted to the diameter of the receiving bore 4 in the first basic body 2.
- the cylindrical part 5 below the cylindrical part 5 'is a likewise cylindrical constriction 7 and then a head 6, which has a square cm section.
- the side length of this square cross-section is larger than the diameter of the cylindrical constriction 7.
- the constriction 7 thus acts like a neck between the first cylindrical part 5 'and the head 6 of the bearing journal 5.
- the edges of the cuboid head 6 directed towards the cylindrical constriction 7 are precisely ground. These leading edges 9 interact with eccentric bolts 8.
- the eccentric bolts 8 pass through the first base body 2 perpendicular to the direction of the receiving bore 4.
- the eccentric bolts 8 are arranged in such a way that they run parallel to one another and cut secantially on both sides secant to the receiving bore 4.
- the diameter of the two eccentric bolts of the same size is dimensioned such that the eccentric bolts are just still accommodated in the constriction 7.
- the two eccentric bolts are ground on one side at least in their area projecting into the receiving bore 4.
- the recess 8 'formed is dimensioned such that it carries out the head 6 between the two eccentric bolts. zen 8 allowed through. In this so-called zero position, the plane-ground surfaces of the recesses 8 'are parallel to the likewise flat-ground side surfaces of the head 6.
- the eccentric bolts 8 are in the area which projects into the receiving bore 4 with an eccentrically ground run-up surface Mistake.
- This eccentrically ground contact surface 10 slides onto the contact edges 9 of the journal 5 when the eccentric block 8 rotates.
- the second base body 3 is drawn into the receiving opening 4 of the first base body 2, and thus this is also aligned in the Z-axis and secured against rotation. Any slight play in the X or Y axis can also be compensated with the eccentric bolts 8.
- the two eccentric bolts 8 are rotated from positions I into the Pcsiticner. II.
- the bearing pin 5 is freely rotatable in the receiving bore 4.
- the second base body 3 is also secured in relation to the first base body 2 in the Z direction, that is to say with respect to the bearing bolt 5 being pulled out of the receiving bore 4. If the rotation of the second base body 3 to the first base body 2 was effected by 90 ° or by a multiple of 90 °, the two eccentric bolts 8 can now be moved into the position ions I are rotated. Due to this rotary movement, the eccentric 8 automatically push the second. Base body 3 in the correct angular position to the first base body 2.
- the workpiece is always precisely indexed in four different angular positions. Is the workpiece more desired by everyone.
- the eccentric bolts 8 are again pivoted into the basic position 0, and the second basic body 3 can be removed from the first basic body 2 with the workpiece clamped thereon.
- a workpiece can thus be clamped in a few simple steps and a second workpiece, which has in the meantime been clamped on a further second base body 2, can be clamped again on the first base body 2 remaining on the machine table 1 with exactly few handles.
- the clamping device according to the invention is particularly simple in construction, robust in use and inexpensive to manufacture.
- the eccentric bolts can either be provided with a swivel lever or a rotary handle for actuation. It would of course also be possible to actuate the two eccentric bolts synchronously with one another via gearwheels which are in engagement with one another, but in turn weave this manually but also by means of a corresponding type means of driving would be possible. The latter would come into question particularly in the case of fully automatic flow production.
- the program sequence of the machining center could thus also control the actuation of the eccentric bolt and a drive mechanism which acts directly or indirectly on the bearing bolt 5 and which causes the pivoting movement of the second base body 3 in the first base body 2.
- the present coupling system can also be used extremely universally in general mechanical engineering as a very repeatable tool coupling system or as a cycle table for the manufacture and assembly on machining centers as a pallet store or pallet station.
- this requires an automatic actuation of the clamping device.
- the two eccentric bolts (8) are advantageously put into operative connection with one another by means of an intermediate gear and at least one eccentric bolt is provided with coupling means in order to actuate the whole electromechanically, hydraulically or pneumatically.
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Abstract
Auf einem Maschinentisch (1) ist ein erster Grundkörper (2) fest montiert. Ein zweiter Grundkörper (3), auf dem das zu bearbeitende Werkstück aufgespannt ist, lässt sich mit wenigen Handgriffen mit dem ersten Aufnahmekörper (2) in Verbindung bringen bzw. lösen, aber auch indexiert um jeweils 90° geschwenkt wiederum fixieren. Hierzu ist im ersten Grundkörper (2) eine Aufnahmebohrung (4), in die ein Lagerbolzen (5) des zweiten Grundkörpers (3) hineinpasst. Der Lagerzapfen (5) hat einen kubischen Kopf (6), der über eine Einschnürung (7) mit dem ersten zylindrischen Teil (5') des Lagerzapfens (5) verbunden ist. Zwei parallele, die Aufnahmebohrung (4) sekantiell schneidende Exzenterbolzen (8) drücken auf Auflaufkanten (9) am quaderförmigen Kopf (6). Hierdurch wird eine exakte kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Grundkörpern (2 und 3) bewirkt, die eine genaue Positionierung des Werkstückes auf dem Maschinentisch (1) zur Folge hat.
Description
AUFS PANNVORRICHTUNG FÜR WERKZEUGMASCHINEN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen, mit einem auf einem. Maschinentisch zu montierenden, festen ersten Grundkcrper, und damit auswechselbar verbindenden, zweiten. Grundkcrper, der mit einem Lagerzapfen in einer Aufnahmebchrung im ersten. Grundkörper gehalten ist. Aufspannvorrichtungen dieser Art sind bekannt als sogenannte Palettiersysteme. Die heute üblichen Bearbeitungszentren sind äusserst kostspielige Werkzeugmaschinen, die nur rentabel sind, wenn die sogenannten Stillstandszeiten auf ein Minimum reduziert werden kennen. Als Beitrag zur Reduktion der Stillstandszeiten von Eearbeitungszentren wurden sogenannte Palettiersysteme entwickelt. Die Grundidee eines Palettiersystems besteht darin, dass die Aufspannvorrichtung zum Aufspannen der zu bearbeitenden Werkstücke zweigeteilt ist. Der erste Grundkörper ist auf einem Maschinentisch an der korrekten Stelle fest montiert, während das zu bearbeitende Werk-
stück auf einen zweiten Grundkörper in der korrekten Lage aufgespannt wird. Einem ersten Grundkörper können mehrere zweite Grundkörper zugeordnet sein. Während ein zweiter Grundkörper somit im Bearbeitungszentrum verwendet wird, kann auf einem weiteren zweiten Grundkörper ein neues Werkstück bereits aufspannt werden. Das Auswechseln des zweiten Grundkörpers mit dem aufgespannten Werkstück erfolgt in sekundenschnelle. Die eigentliche Stillstandszeit der Werkzeugmaschine ist daher verschwindend klein.
Die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiter. Grundkörper erfolgt durch Formschlussmittei und die Sicherung durch entsprechenden Kraftschluss. Hierzu dient ein Lagerzapfen am zweiten Grundkörper, der in einer Aufnahmebohrung im ersten Grundkcrper gehalten ist. Arretiersysteme dieser Art sind beispielsweise von der Firma Erowa AG in 6233 Büron/Schweiz auf den Markt gebracht. Die beiden Grundkcrper lassen sich bei den bekannten Systemen mit 90° Indexierung in vier verschiedenen Positionen miteinander verbinden.
Dies ist für eine fünfseitige Bearbeitung erforderlich. Bei einem bekannten System wird dies dadurch erreicht, dass vier Positionierelemente vorhanden sind und ein zentral gelagertes kraftschlüssiges Halteglied. Bei einem zweiten bekannten System wird mit vier Haltezapfen gearbeitet, die mit pneumatisch betätigbaren Sperrgliedern versehen sind. Beide bekannte hier beschriebenen Lösungen sind höchst diffizil, aufwendig in der Mechanik und entsprechend kostspielig. Zudem verlangt die Drehung der beiden Grundkörper zueinander um 90° die vollständige Trennung der beiden Grundkörper, wobei der zweite Grundkcrper mit dem zu bearbeitenden Werkstück abgehoben und um 90° gedreht werden muss, bevor er wieder mit dem ersten Grundkcrper verbunden werden kann, falls dies die Konstruktion überhaupt zulässt.
Es ist nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufspannvorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile beheben sind.
Diese Aufgabe löst eine Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor und sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt und insbesondere dessen Funktion in der nachfolgenden Beschreibung anhand den Figuren erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen achsialsn Längssschnitt durch den
Lagerzapfen im Verbindungsbereich beider Grundkörper und
Fig. 2 einen radialen Querschnitt durch denselben
Lagerzapfen entlang der Linie A-A in Fig. 1.
Mit einer Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen wird prinzipiell die Verbindung zwischen einem zu bearbeitenden Werkstück und der Werkzeugmaschine, insbesondere dem Maschinentisch hergestellt. Bei der erfindungsgemässen Aufspannvorrichtung erfolgt dies mittelbar über zwei Bauteile, nämlich einem ersten Grundkörper 2, der auf dem Maschinentisch 1 befestigt ist und einem zweiten Grundkcrper3, der leicht austauschbar im erstsn Grundkörper 2 gelagert und gehalten ist. Der erste Grundkörper 2 kann, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, als einfache Montageplatte konzipiert sein, die horizontal direkt auf dem Maschinentisch befestigt sein kann. Diese Befestigung
kann zum Beispiel auf herkömmliche Art mittels entsprechender Schraubung oder Klemmung erfolgen. Bekanntlich hat der Maschinentisch entsprechende Nuten mit darin verstellbaren Nutensteinen. Eine Aufspannvorrichtung mit einem ersten Grundkörper gemäss der Fig. 1 ist insbesondere für Werkzeugmaschinen geeignet, die eine vertikale Antriebsspindel für das Werkzeug aufweist. Hat die Werkzeugmaschine j edoch eine horizontal angeordnete Werkzeugantriebsspindel, so ist es sinnvoll, wenn der erste Grundkcrper 2 einen Vertikalaufbau 21 aufweist, der fest mit einer horizontalen Grundplatte 20 verbunden ist, die wiederum mittels Befestigungsmittsl 22 auf den Maschinentisch 1 oder einer Palette montiert werden kann. Diese Ausführungsform ist in der Figur 2 dargestellt.
In beiden Fällen ist im ersten Grundkörper 2 eine Aufnahmebohrung 4 vorhanden, die senkrecht zur Auflagefläche 2 ' des ersten Grundkcrpers 2 verläuft. In dieser zylindrischen Aufnahmebchrung 4 des ersten Grundkcrpers 2 findet ein Lagerzapfen 5 eines zweiten Grundkcrpers 2 Aufnahme. Der zweite Grundkörper 3 hat die Gestalt eines einbeinigen Tisches mit einer Aufspannfläche 3 ' und dem bereits erwähnten Lagerzapfen 5. Der gesamte zweite Grundkörper 3 ist einstückig gefertigt. Der Lagerzapfen 5 hat einen ersten zylindrischen Teil 5', dessen Durchmesser auf dem Durchmesser der Aufnahmebohrung 4 im ersten Grundkcrper 2 angepasst ist. Hierdurch erfolgt eine exaktive Pcsitionie-
rung des zweiten Grundkörpers 3 bezüglich dem ersten Grundkörper 3 in der X- und Y-Achse. Unterhalb dem zylindrischen Teil 5' folgt eine ebenfalls zylindrische Einschnürung 7 und danach ein Kopf 6, der einen quadratischen Cmerschnitt aufweist. Die Seitenlänge dieses quadratischen Querschnittes ist grösser als der Durchmesser der zylindrischen Einschnürung 7. Die Einschnürung 7 wirkt folglich gleich einem Hals zwischen dem ersten zylindrischen Teil 5' und dem Kopf 6 des Lagerzapfens 5. Die zur zylindrischen Einschnürung 7 gerichteten Kanten des quaderförmigen Kopfes 6 sind exakt geschliffen. Diese Auflaufkanten 9 wirken mit Exzenterbolzen 8 zusammen. Die Exzenterbolzen 8 durchsetzen den ersten Grundkörper 2 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Aufnahmebohrung 4. Dabei sind die Exzenterbclzen 8 so angeordnet, dass sie zueinander parallel verlaufen und symmetrisch zur Aufnahmebohrung 4 diese beidseitig sekantiell schneiden. Der Durchmesser der beiden gleichgrossen Exzenterbolzen ist so bemessen, dass die Exzenterbolzen in der Einschnürung 7 gerade noch Aufnahme finden. Parallel zu ihrer Längsachse sind die beiden Exzenterbolzen mindestens in ihrem in die Aufnahmebohrung 4 hineinragenden Bereich einseitig flachgeschliffen. Die sc entstandene Ausnehmung 8' ist so bemessen, dass sie eine Durchführung des Kopfes 6 zwischen den beiden Exzenterbol-
zen 8 hindurch erlaubt. In dieser sogenannten Nullage sind die plangeschliffenen Flächen der Ausnehmungen 8' parallel zu den ebenfalls flachgeschliffenen Seitenflächen des Kopfes 6. Wie man in der Zeichnung deutlich erkennt, sind die Exzenterbolzen 8 in jenem Bereich, der in die Aufnahmebohrung 4 hineinragt, mit einer exzentrisch geschliffenen Auflauffläche versehen. Diese exzentrisch geschliffene Auflauffläche 10 gleitet bei einer Drehung des Exzenterbclzsns 8 auf die Auflaufkanten 9 des Lagerzapfens 5 auf. Dadurch wird der zweite Grundkörper 3 in die Aufnahmebchrung 4 des ersten Grundkörpers 2 gszogen, und somit wird dieser auch in der Z-Achse ausgerichtet und gegen Verdrehung gesichert. Ein eventuell vorhandenes geringfügiges Spiel in der X- oder Y-Achse kann mit den Exzenterbclzen 8 ebenfalls noch ausgeglichen werden.
Wurde das aufgespannte Werkstück nun von der einen gewünschten Seite fertig bearbeitet, so dreht man die beiden Exzenterbolzen 8 aus den Positionen I in die Pcsiticner. II. In dieser Situation ist der Lagerbolzen 5 in der Aufnahmebohrung 4 frei drehbar. Gleichzeitig ist aber auch der zweite Grundkörper 3 gegenüber dem ersten Grundkcrper 2 in der Z-Richtung, d.h. bezüglich einem Herausziehen des Lagerbolzens 5 aus der Aufnahmebohrung 4 gesichert. Erfolgte die Drehung des zweiten Grundkörpers 3 zum ersten Grundkörper 2 um 90° bzw. um ein Vielfaches von 90°, sc können nun wieder die beiden Exzenterbolzen 8 in die Posi
tionen I gedreht werden. Durch diese Drehbewegung schieben die Exzenterbolzen 8 automatisch auch den zweiter. Grundkörper 3 in die korrekte Winkellage zum ersten Grundkörper 2. Es erfolgt somit immer eine exakt indexierte Einstellung des Werkstückes in vier verschiedenen Winkelpositionen. Ist das Werkstück von allen gewünschter. Seiten bearbeitet, schwenkt man die Exzenterbolzen 8 wiederum in die Grundstellung 0, und der zweite Grundkörper 3 lässt sich mit dem darauf aufgespannten Werkstück aus dem ersten Grundkörper 2 herausnehmen. Mit wenigen Handgriffen ist somit ein Werkstück ausgespannt und mit genau sc wenigen Handgriffen kann ein zweitee Werkstück, welches zwischenzeitlich auf einem weiteren zweiten Grundkcrper 2 aufgespannt wurde, auf den auf dem Maschinentisch 1 verbleibenden ersten Grundkörper 2 wiedsr aufgespannt werden.
Wie aus der Beschreibung hervergeht, ist die erfindungsgemässe Aufspannvorrichtung besonders einfach im Aufbau, robust in der Verwendung und preisgünstig in der Fertigung. Die Exzenterbolzen können entweder je mit einem Schwenkhebel oder einem Drehgriff zur Betätigung versehen sein. Es wäre selbstverständlich auch möglich, die beiden Exzentsrbolzen über miteinander im Eingriff stehenden Zahnrädern synchron miteinander zu betätigen, webei dies wiederum manuell aber auch mittels entsprechenden An
triebsmitteln möglich wäre. Letzteres käme insbesondere bei der vollautomatischen Fliessfertigung in Frage. Der Programmablauf des Bearbeitungszentrums könnte so auch die Betätigung der Exzenterbolzen steuern sowie einen Antriebsmechanismus, der mittel- oder unmittelbar auf den Lagerbolzen 5 wirkt und die Schwenkbewegung des zweiten Grundkörpers 3 im ersten Grundkörper 2 bewirkt.
Die vereinfachte Darstellung wurde lediglich gewählt, um die bereits bekannten konventionellen, hier ebenfalls verwendeten Aufspannmittel für die Befestigung des Werkstükkes auf den zweiten Grundkörper, und dis Befestigung des ersten Grundkörpers auf den Maschinentisch 1, nicht nochmals im Detail darstellen zu müssen und damit die Zeichnung unnötigerweise mit bereits längstens bekannten Maschinenbauelementen zu belasten.
Das vorliegende Kupplungssystem kann auch äusserst universell im allgemeinen Maschinenbau als sehr wiederholgenaues Werkzeugkupplungssystem oder als Takttisch für die Fertigung und Montage auf Bearbeitungszentren als Palettenspeicher oder Palettenbahnhof eingesetzt werdsn. Dies verlangt jedoch eine automatische Betätigung der Aufspannvorrichtung. Für diesen Zweck wird man vorteilhaft die beiden Exzenterbolzen (8) mittels einem Zwischengetriebe miteinander in Wirkverbindung setzen und mindestens einen Exzenterbolzen mit Kupplungsmittel versehen, um das ganze elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch zu betätigen.
Claims
1. Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen und Fertigungsanlagen, mit einem auf einen Maschinentisch (1) zu montierenden, festen ersten Grundkörper (2) und damit auswechselbar zu verbindenden zweiten Grundkörper (3) , der mit einem Lagerzapfen (5) in einer Aufnahmebchrung (4) im ersten Grundkörper (2) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grundkcrper ( 2 ) von zwei zueinander parallelen, die Aufnahmebchrung (4) sekantiell und symmetrisch zur Achss der Bchrung schneidenden Exzenterbclzsn (8) durchsetzt ist, und dass der Lagerzapfen (5) eine Einschnürung (7) hat und einen daran anschliessenden Kopf (6; mit quadratischem Querschnitt, der mit zur Einschnürung (7) gerichteten Auflaufkanten (9) versehen ist und dessen Seitenlange kleiner als der grössts Abstand zwischen den beiden Exzenterbolzen (8) ist.
2. Aufspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grundkörper (2) eine flache, zum Maschinentisch (1) parallele Platte ist.
3. Aufspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzsichnst, dass der erste Grundkörper (2) aus einer Grundplatte (20) und einem dazu senkrecht verlaufenden Vertikalaufbau (2), in dem die Aufnahmebohrung parallel zur Grundplatte (20) verlaufend angeordnet ist.
4. Aufspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterbolzen (8) mit exzentrisch geschliffenen Auflaufflächen (10) versehen sind, die mindestens gleich breit wie die Auflaufkanten (9) am Kopf (6) des Lagerzapfens (5) lang sind.
5. Aufspannverrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Exzenterbclzsn (8) miteinander in Wirkverbindung stehen.
6. Aufspannverrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Exzenterbclzen (8) manuell betätigbar sind.
7. Aufspannverrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Exzenterbolzen (8) mit einem Antriebsmittsl betätigtar ist.
8. Aufspannverrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Exzenterbolzsn (3) mit einer Kupplung zum automatischen Antrieb versehen ist.
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