DE19943605A1 - PASS-Werkstückspannvorrichtung - Google Patents

Abstract

Durch eine neue Strukturierung ist ein lagegenaues wechsel- und wiederholbares Positionieren, Adaptieren, Spannen und Sichern des seperierten Werkstückspannteiles realisiert. DOLLAR A Die PASS-Werkstückspannvorrichtung ist zweiteilig in konstant bleibenden Positionen, adaptiv verriegelbar, ausgebildet. In der ersten, unteren Ebene, in einer Werkstück-Positionierlehre (1) positioniert, in einer darüberliegenden zweiten, mittleren Ebene in einem Werkstückspannteil (4) gespannt, ist das Werkstück (13) in einer dritten, darüber liegenden Ebene, angeordnet. DOLLAR A Eine einstückige Variante als Kleinplatte ausgebildet ist mit Auf- und Mitnahmeöffnungen für ein maschinelles Handling ausgebildet. DOLLAR A Die seperierte adaptive Anwendung des Werkstückspannteiles an Aufspannkörpern (10) oder Maschinenpaletten führt zu Gewichtsreduzierung, Vergrößerung der Bearbeitungsfreiräume (15) bei der Werkstückspannung.

Description

Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Gegenstand aus.

Spannplatten und Werkstückspannvorrichtungen, auf denen jeweils mindestens ein Werkstück positioniert und gespannt ist, wird nach entsprechendem Handling adaptiv an den senkrechten und waagerechten Spannflächen von Aufspannkörpern und auf der Spannfläche der Maschinen­ palette in Bohr-Fräs-Bearbeitungszentren in gleichbleibender Position wechsel- und wiederholbar fest angeordnet.

Das Positionieren und Spannen des Werkstückes in der Werkstückspannvorrichtung erfolgt in bekannter Weise mittels werkstückformabhängig angeordnetem und ausgebildetem Positionier- und Spannmittel.

Für eine adaptiv genaue wechsel- und wiederholbare Verriegelung von zwei flächig an- oder auf­ einanderliegenden Maschinenbauteilen, wie Vorrichtungsgrundplatte einer Werkstückspannvorrich­ tung einerseits und Aufspannkörper oder Maschinenpalette andererseits, ist mehrfach vorgeschla­ gen worden, zylindrische Spannzapfen mit Einführungsfasen und Rillen als Zuganker auszubilden, die nach einem axial gerichteten Einführen in backenartige Klemm- und Spannwerkzeuge von diesen umfaßt und gespannt oder verriegelt werden. Dabei wird der Spannzapfen axial gerichtet mit Feder- und Hydraulikelementen oder radialgerichtet mit Backen-, Doppelkeil-Bolzen- oder federnden Kugel­ elementen mit niederziehender Kraft bis zur kraft- und formschlüssigen Verbindung bewegt. Diese mechanisch oder hydraulisch bewegten Antriebs-, Spannungs- und Verriegelungsprinzipien sind, einschließlich der Lösungsmechanismen, für die Spannzapfen als Zuganker zur Herstellung adapter Verbindungen eines Werkstückes oder Werkstückträger einerseits und der Maschinen­ palette andererseits unter anderem aus den Patenten DD 81 562, DD 85 699, DE 39 19 077 C1 und DE 44 20 380 A1 bekannt.

Mit je zwei oder drei dieser deckungsgleich und abstandsgleich angeordneten paßfähigen verriegelbaren Spannzapfen-Systeme, eine Ausführungsvariante ist unter der Bezeichnung Schnell- Pass-System bekannt, wird adaptiv und maßgenau, wechsel- und wiederholbar, eine feste Anordnung von Werkstückspannvorrichtungen an den Spannflächen von Aufspannkörpern realisiert.

Üblicherweise wird dabei für jede der Werkstückspannvorrichtungen das Volumen der Spannflächen am Aufspannkörper zu nahezu 100% ausgenutzt. Nach Erfahrungen aus der Praxis ist dieses Flächen­ volumen aber nur zu 30 bis 50% durch die für die spanende Fertigung positionierten und gespannten Werkstücke nutzbar. Der Differenzbetrag von 70 bis 50% Flächenanteil an den Spannflächen wird für die Anordnung der notwendigen Positionier- und Spannelemente, der für die Adaption erforder­ lichen Spannzapfen-Systeme, der Öffnungen für die Greifer der Handlingsgeräte und für andere notwendige Funktionselemente der Werkstückspannvorrichtung benötigt. Die Werkstück-Spannvor­ richtung ist, gemessen am Dimensionierungs- und Gewichtsanteil der Werkstücke, angemessen groß dimensioniert und schwergewichtig ausgebildet. Ebenso ist der beanspruchte Volumenanteil des zur Verfügung stehenden Spann- und Arbeitsraumes zwischen den Spannflächen des Aufspann­ körpers und dem Innenraum des Bohr-Fräs-Bearbeitungszentrums und die Gewichtsbelastung der Maschinenpalette relativ groß.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Dimensionierungs- und Gewichtsanteil für Positions-, Spann- und andere Funktionselemente der Werkstückspannvorrich­ tung zu minimieren, so daß eine größere Anzahl Werkstücke auf kleineren und leichteren Werkstück­ spannvorrichtungen an jeder Spannfläche des Aufspannkörpers anordenbar sind.

Außerdem sollte durch eine variablere Ausbildung der Werkstückspannvorrichtungen, die zur Vergrö­ ßerung der Bearbeitungsfreiräume führt, die Anzahl der notwendigen Spannlagen für die je eine Werkstückspannvorrichtung benötigt wird, um mindestens eine reduziert werden. Damit könnten die prozeßbedingten Aufwendungen reduziert werden. Diese Probleme werden durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Werkstückspannvorrichtung ist zweiteilig ausgebildet. Sie besteht im wesentlichen aus einer Positionslehre, in der das Werkstück positioniert wird und einem Spannteil. Beide Teile sind in konstant bleibenden Positionen adaptiv in unterschiedlichen Ebenen miteinander verriegelbar. Die Positions­ lehre ist in einer ersten unteren Ebene, das Spannteil in einer zweiten mittleren Ebene und das Werk­ stück in einer dritten oberen Ebene angeordnet. Für die Anordnung und Halterung der Werkstücke an den Spannflächen des Aufspannkörpers kommt nur der seperierte Spannteil zur Anwendung. Dieser ist kleiner dimensioniert und leichter ausgebildet als die gesamte Werkstückspannvorrichtung. An den Spannflächen des Aufspannkörpers sind eine große Anzahl von in den Spannteilen gespannten Werk­ stücken anordenbar. Durch das Nichtvorhandensein der Positionslehre mit wesentlichen Positions­ elementen vergrößern sich die Bearbeitungsfreiräume an und um Werkstücke, so daß einige für die Bearbeitung notwendige Werkstückspannnvorrichtungen für weitere Spannlagen der Werkstücke ent­ fallen können.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 2 bis 5 angegeben. Für die Positionierung der Werkstücke, die auf allen Spannteilen, deren Anzahl prozeßabhängig durch den Aufspannkörper bestimmt ist, wird nur eine Positionslehre benötigt. Die Positionierung und Spannung der Werkstücke kann in externer Lage von der Maschine und von dem auf ihr eingerichteten Aufspann­ körper erfolgen. Die adaptive Verbindung von Positionslehre und Spannteil ist technisch erleichtert. Spannteile sind handlingsfähig ausgebildet und unter Beachtung großer Bearbeitungsfreiräume am Aufspannkörper anordenbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung für vier verschiedene Werkstückstrukturen sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und werden im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Ausführung für Flachteile

Fig. 2 eine Teilansicht von Fig. 1

Fig. 3 eine Vorderansicht einer Ausführung für Pleuel in Mehrstückspannung

Fig. 4 eine Sicht auf eine Ausführung für ein Pleuel

Fig. 5 eine Draufsicht nach Fig. 4

Fig. 6 eine Sicht auf eine Ausführung für zylindrische Stangen mit Noppen, ohne Spannung dargestellt

Fig. 7 eine Vorderansicht einer Ausführung für Lagerschalen

Fig. 8 eine Draufsicht als Teilansicht nach Fig. 7

Eine PASS-Werkstückspannvorrichtung besteht im wesentlichen aus der Werkstück-Positionierlehre 1 und dem Werkstück-Spannteil 4. Das Spannteil 4 mit dem aufgespannten Werkstück 13 realisiert ein lagegenaues wechsel- und wiederholbares Positionieren, Adaptieren, Spannen und Sichern, sowohl gegenüber einem Aufspannkörper 10, wie auch gegenüber der Werkstück-Positionierlehre 1.

In Fig. 1 ist dargestellt, daß in einer ersten, unteren Ebene die Werkstück-Positionierlehre 1 angeordnet ist. In einer darüberliegenden zweiten mittleren Ebene ist das Werkstück-Spannteil 4 angeordnet. Beide sind miteinander durch zwei Exemplare des Schnell-Pass-Systemes 7, aus je einem Pass-Systembol­ zen 8 und einer Passbuchse 9, adaptiv lagegenau wechsel- und wiederholbar verriegelt, bestehend, wobei beide Grundplatten 6 plan aufeinander liegen.

In einer dritten oberen Ebene ist ein Werkstück, ein Flachteil mit einer Aufnahmebohrung, so angeord­ net, daß es sowohl mit dem Aufnahmebolzen 2 und den winkelförmigen Positioniermittel 3 auf der Werkstück-Positionierlehre 1 positioniert ist, wie auch mit zwei pratzenförmigen Spannmitteln 5, auf der Grundplatte 6 aufliegend, in dem Werkstück-Spannteil 4 gespannt ist.

In Fig. 2 ist der aus der adaptiven Verbindung mit der Werkstück-Positionierlehre 1 gelöste Werkstück- Spannteil 4 mit weiterhin gespannten Werkstück 13 in der vorher durch die Werkstück-Positonierlehre 1 bestimmten Lage, wie zu Fig. 1 beschrieben, dargestellt. In dieser dargestellten Struktur wurde der Werkstück- Spannteil 4 adaptiv an einer Spannfläche eines Aufspannkörpers 10 oder einer Maschinenpalette verriegelt.

Ohne daß für eine zweite Spannlage eine weitere Werkstückspannvorrichtung benötigt wird, sind in der dargestellten Ausbildung die frei vorstehenden Werkstückpositionen der Bearbeitung zugängig.

In Fig. 3 ist ein vierkantiger Aufspannkörper 10 dargestellt, dessen vier vertikale und eine horizontale Spannflächen mit je zwei Passbuchsen 9 von Schnell-Pass-Systemen 7 gleichen Abstandes ausge­ stattet sind. An diesen fünf Spannflächen sind Werkstück-Spannteile 4, in denen je drei Stück Werkstücke 13, Pleuels, mit Spannmitteln 5 in der vorher positionierten Lage gespannt und mit ergänzenden Werkstückanlageelementen 14 in dieser Lage gesichert, mit Pass-Systembolzen 8 in den Passbuchsen 9 des Aufspannkörpers 10 wechsel- und wieder lösbar fest verriegelt. Das Spannmittel 5 ist ein Spanneisen, ausgelegt für eine Dreistück-Spannung der Pleuels in waagerechter Lage.

Eine horizontale Einstückspannung eines Pleuels ist in der Fig. 4 und 5 vereinfacht dargestellt. Die PASS-Werkstückspannvorrichtung ist so strukturiert, daß das Werkstück-Spannteil 4 mit drei Spannbaugruppen als Spannmittel 5 in einer unteren Ebene und die Werkstück-Positionierlehre 1 mit einem Prismenanlageelement und zwei kraftbeweglichen Positionierelementen als Positioniermittel 3 in einer oberen Ebene angeordnet und mit zwei Schnell-Pass-Systemen 7 adaptiv wechsel- und wieder­ holbar fast verriegelt, sind.

Gegenstand der Darstellung in Fig. 6 ist ein rechtkantiger Aufspannkörper 10, an dessen vertikal­ verlaufenden Eckkanten vier Werkstücke 13, als zylindrische Stangen mit Noppen ausgebildet, adaptiv mit je mindestens zwei Schnell-Pass-Systemen 7 wechsel- und wiederholbar fest ver­ riegelt sind. Auf zwei Noppen, auf- und anliegend positioniert, ist jede Stange mit nicht dargestellten Spannmitteln auf einem Werkstück-Spannteil 4 gespannt. Die Anordnung der Werkstücke 13 am Aufspannkörper 10 ist so gewählt, daß für die Fertigung in X- und Y-Achse jeweils ein Bearbeitungsfrei­ raum 15 im Maschinen-Arbeitsraum 12 an den Werkstücken 13 von 270° zur Verfügung steht.

Die Darstellungen in Fig. 7 und 8 betreffen eine PASS-Werkstückspannvorrichtung, mit der das Werkstück 13, als Lagerschale ausgebildet, positioniert und gespannt wird. Die Werkstück- Positionierlehre 1 positioniert das Werkstück 13 mittels zweier Anlagestifte als Positioniermittel 3 in der ersten unteren Ebene. In dem Werkstück-Spannteil 4 wird das Werkstück 13 mit einem Spanneisen als Spannmittel 5 und zwei Stiften und einem verstellbaren Anschlag 11, als Werkstückanlageelemente 14, gespannt. Mit ihren Grundplatten 6 und ihren Adaptionsflächen aufeinanderliegend sind die Werkstück- Positionierlehre 1 und das Werkstück-Spannteil 4, mittels zwei Schnell-Pass-Systemen 7 wechsel- und wiederholbar fest verriegelt, adaptiv verbunden.

Bezugszeichenliste

1

Werkstück-Positionierlehre

2

Aufnahmebolzen

3

Positioniermittel (an Werkstück-Positionierlehre)

4

Werkstückspannteil

5

Spannmittel (an Werkstückspannteil)

6

Grundplatten

7

Schnell-Pass-System

8

Pass-Systembolzen

9

Passbuchse

10

Aufspannkörper

11

Adaptionsflächen

12

Maschinen-Arbeitsraum

13

Werkstück

14

Werkstückanlageelemente (an Werkstückspannteil)

15

Bearbeitungsfreiraum

16

Eckbereiche (des Aufspannkörpers)

Claims (5)

1. PASS-Werkstückspannvorrichtung für positionierte und gespannte Werkstücke, mit der ein wechsel- und wiederholbares Positionieren, Adaptieren, Spannen und Sichern von Teilen der Werkstück­ spannvorrichtung an Aufspannkörpern und Paletten auf Bohr-Fräs-Bearbeitungszentren, Spann- und Serviceplätzen sowie Montagestationen mittels mindestens zwei Schnell-Pass-Systemen, lage­ genau positioniert und wiederlösbar, verriegelbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die PASS-Werkstückspannvorrichtung adaptiv, im wesentlichen zweiteilig ausgebildet ist, wobei sie
aus einer, in einer ersten unteren Ebene angeordneten, Werkstück-Positionslehre (1), die platten­ förmig ausgebildet und mit Aufnahmebolzen (2), Positionieranschlägen und anderen Positionier­ mitteln (3) für das Werkstück (13), bestückt ist und, darüberliegend,
aus einem, in einer zweiten mittleren Ebene angeordneten Werkstück-Spannteil (4), welches plattenförmig ausgebildet und mit kraft- sowie formschlüssig wirkenden, die Position des Werk­ stückes (13) sichernden Werkstückanlageelementes (14) und Spannmitteln (5) ausgestattet ist
und beide mit mindestens zwei Schnell-Pass-Systemen (7) oder Spannzapfen-Verriegelungs- Systemen, lagegenau zueinander positioniert, und wieder lösbar, miteinander fest verbunden sind und in
einer dritten darüberliegenden Ebene auf der PASS-Werkstückspannvorrichtung die Spannlage des Werkstückes (13) angeordnet ist, und gleichzeitig über die nach oben, über die Ebenen der PASS-Werkstückspannvorrichtung hinaus ragenden Positioniermittel (3) der Werkstück-Positio­ nierlehre (1) ausgerichtet, in der Spannposition positioniert und mittels der Spannmittel (5) des Werkstück-Spannteiles (4) gespannt sind, und
daß nach dem Lösen der Schnell-Pass-Systeme (7) oder der Spannzapfen-Verriegelungs-Systeme das Werkstück-Spannteil (4) mit dem aufgespannten Werkstück (13) von der Werkstück-Positionier­ lehre (1) getrennt, abgehoben und in die adäquat und deckungsgleich in den, in die Adaptions- und Spannfläche (11) der Aufspannkörper (10) oder die Spannplatten integrierten Schnell-Pass- Systemen (7) oder Spannzapfen-Verriegelungs-Systemen, lagegenau positioniert und, wieder lösbar, fest mit diesen verriegelt ist.

2. PASS-Werkstückspannvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Werkstück-Spannteile (4) für gleiche Werkstücke (13) durch die Anzahl der Adaptions- und Spannflächen am Aufspannkörper (10) bestimmt ist und die Positionierung aller gleichen Werkstücke auf diesen Werkstückspannteilen (4) mit einer Werkstück-Positionierlehre (1) erfolgt.

3. PASS-Werkstückspannvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke (13) auf den Werkstück-Spannteilen (4) in externer Lage aus der adaptiven Verbindung mit dem Aufspannkörper (10) getrennt und vom Maschinen-Arbeitsraum entfernt, auf dem Service- und Spannplatz des Bearbeitungszentrums, positioniert, gespannt und entspannt werden.

4. PASS-Werkstückspannvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatten (6) der Werkstück-Positionierlehre (1) und des Werkstück-Spannteiles (4) mit ihren Adaptionsflächen (11) als korrespondierende Adapterplatten ausgebildet sind.

5. PASS-Werkstückspannvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie wahlweise als einstückige Kleinplatten strukturiert und mit Auf- und Mitnahmeöffnungen für Handlingsgeräte ausgestattet sind und mittels je zweier Schnell-Pass-Systeme (7) an den Eckbereichen (16) der rechtkantigen oder doppelwinkelförmigen Aufspannkörper (10) lagegenau positioniert und wieder lösbar fest verriegelbar sind, wobei jeweils ein Bearbeitungsfreiraum (15) von mindestens 270° gebildet ist.