DE29800294U1

DE29800294U1 - Vorrichtung zur Werkstückzuführung für eine Werkzeugmaschine

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Boehmert &. Boehmnt · POB, 10 71 27 · D-28071 Bremen

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Deutsche Patentamt

Zweibrückenstr. 12

80297 München

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Neuanme1dung
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DLPL-ING. ALBERT BOEHMERT, PA (itu-ms)
WILHELM J. H. STAHLBERG, RA, BREMEN
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DLPL.-PHYS. DR. HEINZ GODDAR, PA', München
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DR. LUDWIG KOUKER, RA, Bremen
DR. (CHEM.) ANDREAS WINKLER, PA^-, BREMEN
MICHAELA HUTH-DIERIG, RA, München
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DR. ANDREAS EBERT-WE1DENFELLER, RA, Bremen
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PA - Patentanwalt/Patent Aturaey

RA - Rechtsanwalt/Attomcyat Law

' - Europeao Patent Attorney

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Professional Representation at the EU-Trademsfc Office, Alicante

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DR. DETMAR SCHAFER, RA, BREMEN DIPL.-CHEM. DR. ROLAND WEIß, PA, düsseldokf DIPL.-PHYS. DR.-LNG. UWE MANASSE, PA, Bremen

Bremen

8. Januar 1998

Bernhard Magerl, Grafentraubach 620; 84082 Laberweinting Vorrichtung zur Werkstückzuführung für eine Werkzeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Werkstückzuführung für eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei den mit solchen Vorrichtungen auszurüstenden Werkzeugmaschinen handelt es sich hauptsächlich um Fräsmaschinen oder
Bearbeitungszentren, mit denen Werkstücke in verschiedenen Bearbeitungsstellungen von mehreren Seiten mit unterschiedlichen, rotierenden Werkzeugen bearbeitet werden. Nicht betroffen sind hingegen Drehmaschinen, Rundschleifmaschinen oder dergleichen, bei denen ein rotierendes Werkstück allseitig mit Hilfe von Werkzeugen konturiert wird.

Die Werkstücke, die auf den betroffenen Werkzeugmaschinen bearbeitet werden, haben komplexe Formen mit, beispielsweise, zylindrischen oder mehreckigen Querschnitten. Für ihre Einspannung sind Dreibackenfutter, Planscheiben, Spannzangen und andere

2365/87

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BOEHMERT & BOEHMERT "··"

Spannmittel im Einsatz, bei denen das Werkstück jeweils erst in den Einspannbereich gebracht und anschließend mit einer rechtwinkelig dazu ausgeführten Bewegung zwischen die Spannbacken eingeschoben werden muß, bevor letztere durch eine Schließbewegung das Werkstück fixieren.

Aus der EP 0 547 554 Bl ist eine Werkstückhaltevorrichtung bekannt, bei der das Werkstück zwischen zwei planflächige Klemmstücken unter Wirkung einer axial gerichteten Klemmkraft eingespannt wird. Beim Einspannvorgang werden die einzelnen Werkstücke in den Einspannbereich zwischen die beiden Klemmstücke gebracht, um anschließend mit Hilfe der Klemmkraft durch die Axialbewegung des einen Klemmstücks gegen das andere eingespannt zu werden. Die Klammkraft hält die Werkstücke mittels Reibungsschluß während der einzelnen Bearbeitungsvorgänge und beim Weiterdrehen von einer Bearbeitungsstellung in die nächstfolgende fest. Die Übertragung der Klemmkraft auf das Werkstück erfolgt dabei üblicherweise von einem Schraubentrieb über eine Stützspindel und das dazugehörige Klemmstück, während das gegenüberliegende Klemmstück normalerweise die von einer Schrittschalteinrichtung und einer Antriebsspindel eingestellte Winkelbewegung auf das Werkstück überträgt.

Klemmstücke sind mit ihren zugehörigen Spindeln und Antrieben meist in getrennten Gehäusen untergebracht, die auf einem Arbeitstisch zur Anpassung an die jeweilige Werkstücklänge gegeneinander verschoben werden können. Beim Einspannen werden die einzelnen Werkstücke bislang von Hand zwischen die beiden Klemmstücke gebracht und durch die Betätigung der Stützspindel eingeklemmt. Die erforderliche Ausrichtung erfolgt dabei zur Zeit meist entweder durch die Verwendung geeigneter Unterlagen, wie sie zum Beispiel in DE 44 23 887 Cl offenbart sind, mit denen jedoch lediglich eine Einstellung in vertikaler Richtung möglich ist, oder durch den Einsatz von Anschlägen auf zumindest einem der beiden Klemmstücke, was jedoch die Bearbeitungslänge der Werkstücke beschränkt.

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BOEHMERT &

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Werkstückzuführung für eine Werkzeugmaschine ist, beispielsweise, aus der DE 40 3 7 813 Al bekannt, die eine Rohrzentriereinrichtung mit über Zahnräder antreibbare Zahnstangen, an denen Betätigungsglieder zum Fixieren eines Rohrs angebracht sind, umfaßt. Solch eine Rohrzentriereinrichtung ist nicht geeignet zur Verwendung in Konsolen-Fräsmaschinen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung zur Werkstückzuführung für eine Werkzeugmaschine derart weiterzuentwickeln, daß Sie auch für Konsolen-Fräsmaschinen verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 7 geben dabei bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen an.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß die Verwendung der bekannten Werkstückhaltevorrichtung mit zwei Klemmstücken einen besonders leicht zugänglichen Einspannbereich liefert, der es ermöglicht, ein im Einspannbereich befindliches Werkstück mit einer einzigen Bewegung eines der beiden Klemmstücke in eine Einspannstellung zu bringen und dort eingespannt zu halten, wobei die eigentliche Zusammenführung des Werkstücks mit dem Einspannbereich mit besonders einfachen Mechanismen selbst bei Maschinen mit einem in vertikaler Richtung verfahrbaren Arbeitstisch, wie Konsolen-Fräsmaschinen, mittels einer oder mehrerer ortsfesten Auflagen bei Verwendung von planflächigen, mit auf einem Arbeitstisch bewegbaren sowie mit Gehäusen verbundenen Klemmstücken möglich ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung nutzt bei Werkzeugmaschinen mit vertikal ausgerichtetem Arbeitstisch den zur Heranführung des Werkstücks an nicht höhenverstellbare Werkzeuge vorgesehenen

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Spindelantrieb in vorteilhafter Weise auch zur Zusammenführung des Einspannbereichs mit dem auf einer am unteren Teil des Maschinengestells auf einer ortsfesten Auflage bereitgestellten Werkstück. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, das Gewinde der Spindel nach unten zu verlängern und geeignete Steuerorgane für diesen Abschnitt des Vorschubs anzubringen und einzurichten.

Erfindungsgemäß findet die Bereitstellung eines jeden Werkstücks auf mindestens einer Auflage statt. In konstruktiven Weiterbildungen ist dabei vorgesehen, für Werkstücke mit kurzer Einspannlänge eine einzige plattenförmige Auflage und für solche mit größerer Einspannlänge eine Reihe von einzelnen schmalen Auflagen einzusetzen.

Die erfindungsgemäße Werkstückzuführung läßt sich auch vorteilhafterweise zusammen mit der Bearbeitungsfolge für das Werkstück mittels einer Steuereinrichtung steuern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße

Vorrichtung für eine Konsolen-Fräsmaschine mit einem vertikal verschiebbaren Arbeitstisch; und

Figur 2 eine Frontansicht der in Figur 1 gezeigten

Vorrichtung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einer Konsolen-Fräsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung zur Werkstückzuführung. Ein Werkstück 3b liegt dabei in seiner Bereitstellung auf einer Auflage 4b auf, wobei Anschläge 5b bereits die für die Einspannung erforderliche Ausrichtung sicherstellen.

BOEHMERT & BOEHMERT

Zwei Gehäuse 11 und 12, jeweils verbunden mit einem Klemmstück 1, 2, sind auf einem Arbeitstisch 6 gegeneinander verschiebbar angeordnet, und werden mit Klemmpratzen 20 in der jeweils gewünschten, von der Länge des zu bearbeitenden Werkstücks 3b abhängigen Stellung befestigt.

In den Figuren 1 und 2 ist dabei eine Werkzeugmaschine dargestellt, bei der der Arbeitstisch 6 mit einem Antriebskasten 21 an vertikalen Säulen 14 geführt und von einem nicht gezeigten Translations-Rotations-Getriebe betätigt wird und bei der die Vertikalbewegung des Arbeitstisches 6 mit der darauf aufgebauten Werkstückhaltevorrichtung mit einem Schraubentrieb, der aus einer Gewindespindel 17 und einem im Antriebskasten 21 festgemachten Schraubstück 16 besteht, bewirkt wird. Die Gewindespindel 17 wird mittels eines in einen nicht dargestellten Getriebekasten eingebauten Antriebs via einer Steuereinrichtung gesteuert. Sie führt den Arbeitstisch 6 mit einem eingespannten Werkstück 3b in den Figuren 1 und 2 nach oben, wie durch den Pfeil A2 symbolisiert, zu einem Werkzeug 19 zur Durchführung unterschiedlicher Bearbeitungen. Ist ein Wechsel des Werkzeugs 19 oder der Bearbeitungsseite am Werkstück 3b vorgesehen, fährt der Arbeitstisch 6 in die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausgangsstellung zurück. Da bei diesen Werkzeugmaschinen mit höhenunversteilbarer Stellung der Werkzeuge 19 eine Aufwärtsbewegung des Werkstücks 3b von der gezeigten Ausgangstellung in die Bearbeitungsstellung durchzuführen ist und die Gewindespindel 17 bei herkömmlichen Maschinen jedoch nur bis in die Höhe einer strichpunktiert dargestellten Lagerplatte 22 reicht, wird die Lagerplatte 22 zur erfindungsgemäßen Umrüstung entfernt, um einen größeren Verschiebungsbereich zu erhalten. Um die Zusammenführung des Werkstücks 3b mit dem Einspannbereich 13 durchführen zu können, ist die Gewindespindel 17 ferner mit einer in Figur 1 nach unten gerichteten Verlängerung in Form eines Gewindes 17a versehen, das mit seinen unteren Ende in einem Gestell 15 gelagert ist.

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In der gezeigten Ausgangsstellung findet auch die Entnahme der bearbeiteten Werkstücke 3b und die Einspannung aller weiteren, noch nicht bearbeiteten Teile statt. Die Bereitstellung der einzelnen Werkstücke 3b erfolgt dabei auf zumindest einer ortsfest am unteren Teil des Gestells 15 angebrachten Auflage. In den Figuren 1 und 2 ist eine plattenförmige Auflage 4b mit Anschlägen 5b gezeigt, die im Falle eines Werkstücks 3b mit vergleichsweise geringer Länge L ausreichend ist. Bei längeren Werkstücken können mehrere schmale Auflagen eingesetzt werden. Zur Zusammenführung des Werkstücks 3b mit dem Einspannbereich 13 fährt der Antriebskasten 21 mit der Werkstückhaltevorrichtung in Pfeilrichtung Al in Figur 1 bzw. in Pfeilrichtung A in Figur 2 nach unten, um eine Einspannung des Werkstücks 3b in einer strichpunktiert dargestellten Stellung der Klemmstücke 1' und 2' unter Wirkung einer Klemmkraft K vorzunehmen. Das eingespannte Werkstück 3b wird dann in Figur 3 und 4 nach oben in Richtung des Pfeils A2 bis zur Bearbeitungsstellung angehoben. Gleichzeitig findet die Bereitstellung eines weiteren, unbearbeiteten, nicht gezeigten Werkstücks auf der Auflage 4b statt.

Als unbearbeitetes Werkstück 3b ist in diesem Beispiel ein Zylinder gewählt worden, dessen Ausrichtung in einem auf der Auflage 4b befestigten, prismenförmigen Anschlag 5b erfolgt.

Werkzeugmaschinen mit der bekannten Werkstückhaltevorrichtung sind so ausgelegt, daß auch eine Bearbeitungsfolge mit vielen Arbeitsgängen automatisch ablaufen kann. Der Antrieb für den Winkelschaltmechanismus, die Antriebe für die Werkzeug-Spindeln sowie die Mechanismen für die Werkzeug-Wechsel werden dabei für jedes einzelne der unterschiedlichen Werkstücke von einem Computer mit Hilfe einer dafür bereitgestellten Software gesteuert. Das Öffnen der Klemmstücke zur Entnahme der fertiggestellten Werkstücke sowie das Einspannen des nächsten Teils durch eine anschließende Schließbewegung mit der Stützspindel erfolgt dabei bislang von Hand, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer die Einspannhöhe festlegenden Unterlage.

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In einer zusätzlichen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird nicht nur der Mechanismus zur Zusamme&eegr;führung des Werkstücks mit dem Einspannbereich, sondern auch der Antrieb für die Stützspindel mit in eine (Gesamt)Steuereinrichtung für den Ablauf für die Herstellung des Werkstücks einbezogen. Da die für die Zusammenführung verwendete(n) Auflage(n) mit Anschlägen zur einspanngerechten Ausrichtung der Rohlinge versehen ist (sind), läßt sich mit der Gesamtsteuerung eine beträchtliche Verringerung der Produktionszeit und somit eine Steigerung der Produktivität erzielen. Für Konsolen-Fräsmaschinen nach den Figuren 1 und 2 ist bereits ein Motorantrieb für den Schraubentrieb vorhanden, der lediglich im Rahmen der Gesamtsteuerung zusätzliche Ansteuerungen erhält.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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M2978 Bezugszeichenliste

1, 1' Klemmstück

2, 2' Klemmstück 3b Werkstück 4b Auflage

5b Anschlag

6 Arbeitstisch

11 Gehäuse

12 Gehäuse

13 Einspannbereich

14 Säule

15 Gestell

16 Schraubstück

17 Gewindespindel 17a Gewinde

19 Werkzeug

2 0 Klemmpratze

21 Antriebskasten

22 Lagerplatte

Claims

Bernhard Magerl, Grafentraubach 620; 84082 Laberweinting Vorrichtung zur Werkstückzuführung für eine Werkzeugmaschine Ansprüche

1. Vorrichtung zur Werkstückzuführung für eine Werkzeugmaschine, umfassend

zwei einen Einspannbereich (13) begrenzende Klemmstücke (1, 2) zwischen die ein zumindest einseitig zu bearbeitendes Werkstück (3b) in einer axialen Bewegung einspannbar ist, und

zumindest eine Auflage (4b), auf der das Werkstück (3b) in den Einspannbereich (13) so bringbar ist, daß das Werkstück (3b) zwischen den Klemmstücken (1, 2) einspannbar und die zumindest eine Auflage (4b) aus dem Einspannbereich (13) entfernbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

zwei auf einem Arbeitstisch (6) gegeneinander verschiebbare, in beliebigen Abständen zueinander feststellbare und jeweils mit einem der Klemmstücke (1, 2) verbundene Gehäuse (11, 12), über die

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e-mail: Postmaster@BoehrnertBoehmert.de

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BOEHMERT & BOEHMERT'

jeweils eine Klemmkraft (K) und/oder eine Winkelschaltbewegung an das entsprechende Klemmstück (1, 2) anlegbar ist, vorgesehen sind, die Klemmstücke (1, 2) plane Spannflächen aufweisen und die zumindest eine Auflage (4b) orstfest ausgestaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine Gewindespindel (17), die Teil eines den Arbeitstisch (6) in vertikaler Richtung verstellenden Schraubgetriebes ist, mit einem drehfest an dem Schraubgetriebe befestigten Schraubstück (16) zusammenwirkt, eine zum Fuß eines Gestells (15) der Werkzeugmaschine verlaufende Verlängerung in Form eines Gewindes (17a) aufweist und der Verschiebung der mit dem Arbeitstisch (6) bewegbaren Klemmstücke (1, 2) zu der zumindest einen, im unteren Teil des Gestells (15) ortsfest angebrachten Auflage (4b) dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (3b) auf nur einer Auflage (4b), vorzugsweise in Plattenform, oder auf mehreren, vorzugsweise identischen, Auflagen bereitstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

jedes Getriebe motorgetrieben ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

auf einer oder mehreren Auflagen (4b) jeweils zumindest ein Anschlag (5b) zum Ausrichten des Werkstücks (3b) zwecks Einspannung angebracht ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

eine Steuereinrichtung für eine automatische Bereitstellung des Werkstücks (3b), Zuführung des Werkstücks (3b) zu dem Einspannbereich (13) der Werkzeugmaschine, Einspannung des Werkstücks (3b) und Betreiben der Werkzeugmaschine.

BOEHMERT & BOEHMERT

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung das Schraubgetriebe steuert.