DE102006002129A1 - Werkstückspanneinrichtung für eine Werkzeugmaschine - Google Patents

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Abstract

Zum schnellen Spannen von komplizierten Werkstücken mit in zeitlicher Folge zu betätigenden Spanneinrichtungselementen wird vorgeschlagen, die in begrenzter Zahl vorzugsweise über eine Drehdurchführungseinrichtung (15) zu einem beweglich gelagerten Werkstückträgertisch (12) geführten Fluidleitungen durch einen Ventilblock weiter zu verzweigen, wobei der Ventilblock mechanisch von der Position des Werkstückträgertischs (12) gesteuert wird. Die Steuerung ist lediglich an der Werkstückspannstelle aktiv. Bei Bearbeitung des Werkstücks ist sie inaktiv, so dass die Kontrolle der anliegenden Drücke vollständig über Fluidleitungen von außen her möglich ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Werkstückspanneinrichtung für eine Werkzeugmaschine.
  • Insbesondere zur spanenden Bearbeitung sind Werkstücke von Werkstückspanneinrichtungen, beispielsweise Spanntischen oder dergleichen aufzunehmen, mit denen die Werkstücke während der Bearbeitung in vorgegebene Positionen verbracht und in diesen gehalten werden können. In der Regel werden die Werkstücke auf dem Schlitten einer Werkzeugma schine aufgespannt. Insbesondere wenn der Spannplatz schwenk- oder drehbar gelagert ist, müssen die zum Spannen erforderlichen Medien, insbesondere ein druckmittelführendes Fluid, wie Hydraulikfluide und/oder Druckluft, durch Drehzuführungen zu dem drehbar gelagerten Spanntisch zugeführt werden. Die Drehdurchführungen beanspruchen einen nicht zu vernachlässigenden Bauraum, sie benötigen eine größere Anzahl von Dichtungen und sind deshalb mit zunehmender Leitungszahl nur schwergängig drehbar und sie stellen eine Schwachstelle dar, an der es zu Leckagen kommen kann. Während Drehdurchführungen häufig fünf Kanäle für fünf Leitungen aufweisen und dies für die meisten Anwendungsfälle akzeptabel ist, führen Drehdurchführungen mit mehr Kanälen oder Leitungen zu den genannten Schwierigkeiten. Viele Spannaufgaben lassen sich mit den genannten fünf Leitungen nicht mehr ohne Weiteres lösen. Gerade bei komplizierteren oder empfindlicheren Werkstücken muss beim Spannen eine gegebene Reihenfolge, insbesondere beim Aktivieren von verschiedenen Spanneinrichtungselementen eingehalten werden, wobei zu den Spanneinrichtungselementen z.B. Spieldrücker, Spannpratzen, Anleger und/oder Blasdüsen gehören.
  • Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Werkstückspanneinrichtung zu schaffen, die den genannten Schwierigkeiten Rechnung trägt. Diese Aufgabe wird mit der Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1 gelöst:
    Die erfindungsgemäße Werkstückspanneinrichtung weist einen gegenüber dem Maschinenbett verstellbar gelagerten Werkstückträger auf, der Spanneinrichtungselemente, wie beispielsweise die genannten Spieldrücker, Spannpratzen, Anleger und/oder Blasdüsen aufweist, die jeweils kontrol liert in einen Aktivzustand und einen Passivzustand überführbar sind. Die Spieldrücker sind beispielsweise hydraulisch betätigte Elemente, die das Werkstück gegen einen an dem Spannplatz gegebenen Anschlag drücken, beispielsweise in Querrichtung gegen Indexbolzen, um das am Indexbolzen vorhandene Spiel zu beseitigen. Spannpratzen dienen zum Festklemmen des Werkstücks gegen entsprechende Klemmflächen. Anleger legen sich an eine bereits bearbeitete oder unbearbeitete Kontur des Werkstücks an und üben dort einen milden Druck aus. Später, wenn die Spannpratzen festgezogen sind, können auch die Anleger an der jeweiligen Stelle, die sie einnehmen, festgeklemmt werden, um z.B. dünnwandige Partien eines Werkstücks während der spanenden Bearbeitung sicher abzustützen. Blasdüsen dienen hingegen beispielsweise zum Abblasen von Anlageflächen mit Druckluft, um evtl. vorhandene Späne oder sonstigen Schmutz zu beseitigen.
  • Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen, mechanisch betätigten Ventilanordnung können auf einfache Weise verschiedene Spanneinrichtungselemente aktiviert oder deaktiviert werden und zwar unabhängig davon, wie viele Leitungen zu dem Werkstückträger führen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Fluidzuführung zu dem Werkstückträger über einen Drehverteiler (Drehdurchführung) erfolgt. Auch wenn beim Spannen komplizierte Abläufe zu bewältigen sind, genügt es beispielsweise, wenn der Drehverteiler fünf Kanäle aufweist.
  • Die mechanisch betätigte Ventilanordnung ist an dem Werkstückträger angeordnet und verzweigt dort die Fluidleitungen. Sie ist von der Position des Werkstückträgers gesteuert. Fährt dieser beispielsweise in seine Be- und Ent ladeposition kann die sonst in Ruheposition befindliche Ventilanordnung in ein oder mehrere andere Stellungen überführt werden, denen jeweils bestimmte Spannzustände, beispielsweise das Aktivieren einiger, aber nicht aller Spannpratzen oder das Aktivieren von Anlegern entsprechen. Mit der Maschinensteuerung kann der Werkstückträger gezielt bewegt werden. Auf diese Weise kann die Ventilanordnung gezielt von einem Schaltzustand in einen anderen Schaltzustand verstellt werden. Beispielsweise weist die Ventilanordnung beweglich gelagerte Betätigungselemente, z.B. in Form von schwenkbar oder vorzugsweise verschiebbar gelagerten Betätigungselementen, z.B. Betätigungsstößeln, auf, denen Widerlager in Form beispielsweise von ortsfest angeordneten Nocken, Stößeln, einer Widerlagerleiste oder dergleichen zugeordnet sind. Fährt der Schlitten gegen diese Elemente legen sich zunächst die Betätigungselemente an das Widerlager an. Der Schlitten kann dann stufenweise weiterfahren während die Stößel stehen bleiben. Auf diese Weise wird die Ventilanordnung umgeschaltet. In diesem Fall stimmt die Bewegungsrichtung des Werkstückträgers zur Betätigung der Ventilanordnung mit der Bewegungsrichtung der Betätigungselemente überein. Es ist jedoch auch möglich, die Betätigungsrichtung der Betätigungselemente quer zu der Bewegungsrichtung des Schlittens zu orientieren. In diesem Fall sind die Widerlager beispielsweise als Nocken oder Rampen ausgebildet, die von den Betätigungselementen abgetastet werden.
  • Die Ventilanordnung enthält zumindest ein, vorzugsweise mehrere Wegeventile, die in Ruheposition einen über die Fluidleitung angelegten Fluiddruck an alle angeschlossenen Spannelemente, die zum Spannen benötigt werden, weiter geben und entsprechend auch eine Entspannbewegung zu lassen. Weitere Positionen der Wegeventile dienen z.B. dazu, die Druckweitergabe zu unterbrechen, beispielsweise um verschiedene Spannstellen zeitlich nach einander zu aktivieren. Der Zeitablauf dieser Spannfolge wird, wie erwähnt, durch Positionierung des Werkstückträgers gesteuert.
  • Zu den Fluidleitungen gehört häufig wenigstens eine Pneumatikleitung. Diese kann durch die Drehdurchführung geführt werden. Sie kann aber auch über eine Andockstelle, d.h. eine Kupplungseinrichtung, mit Druckluft versorgt werden. Die Kupplungseinrichtung kann in der Nähe der Position des Werkstückträgers angeordnet sein, die dieser zum Beladen und Entladen von Werkstücken einnimmt. Wenn der Werkstückträger diese Position anfährt, kann seine Kupplungshälfte dadurch an die ortsfest angeordnete Kupplungshälfte herangefahren und die Verbindung hergestellt werden. Etwaige Leckagen sind tolerabel und führen im Idealfall noch zur Reinigung und Sauberhaltung der Kupplungshälften.
  • Die Druckluft kann zum Abblasen von Spannflächen und des Weiteren zur Bewirkung von Umschaltvorgängen benutzt werden. Beispielsweise kann eine erste Druckluftleitung zur Lieferung von Blasluft und eine zweite Druckluftleitung zur Betätigung eines Auswahlventils vorgesehen sein, das verschiedene Spannelemente der Werkstückspanneinrichtung zum Spannen auswählt oder abwählt. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, um zwischen kleineren und größeren Werkstücken beispielsweise Motorblöcken von Vier- und Sechszylindermotoren zu unterscheiden, die an unterschiedlichen Spannpunkten aufgenommen werden. An Stelle des pneumatisch betätigten Auswahlventils kann dieses auch mechanisch betätigt werden. Die mechanische Betätigung kann beispiels weise durch ein bezüglich des Maschinengestells verstellbar gelagerten Widerlagers erfolgen.
  • Weitere Einzelheiten vorteilhafter Details oder Weiterentwicklungen oder von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der nachfolgenden Beschreibung derselben sowie aus Unteransprüchen.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
  • 1 eine Werkzeugmaschine mit erfindungsgemäßer Werkstückspanneinrichtung, in perspektivischer, sehr schematischer Ansicht,
  • 2 die Werkstückspanneinrichtung der Werkzeugmaschine nach 1 mit darüber schwebend dargestelltem Werkstück, in perspektivischer schematisierter Ansicht,
  • 3 einen zu der Werkstückspanneinrichtung nach 2 gehörigen Ventilblock, in vereinfachter und schematisierter Darstellung,
  • 4 einen vereinfachten Hydraulikplan mit dem Ventilblock nach 3, in schematisierter Darstellung,
  • 5 den Hydraulikplan eines Ventilblocks mit Auswahlventil zur Umschaltung zwischen verschiedenen Werkstücken und
  • 6 einen vereinfachten Hydraulikplan mit dem Ventilblock nach 3 mit äußerer Betätigung durch Aktoren mittels Aktor-betätigter Widerlagerelemente, in schematisierter Darstellung.
  • In 1 ist eine Werkzeugmaschine 1 veranschaulicht, wobei die Darstellung auf die zur Erläuterung der Erfindung notwendigen Elemente beschränkt ist. Die Werkzeugmaschine 1 weist ein Maschinenbett 2 oder ein sonstiges Grundgestell auf, das die Funktion eines solchen Maschinenbetts übernimmt. An dem Maschinenbett ist zumindest eine Bearbeitungseinheit 3 mit zumindest einer Arbeitsspindel 4, vorzugsweise in mehreren Richtungen beweglich gelagert. Die Arbeitsspindel 4 dient zur Aufnahme eines Werkzeugs 5 zur vorzugsweise spanenden Bearbeitung des Werkstücks.
  • Zur Aufnahme des Werkstücks ist ein Werkstückträger 6 vorgesehen, zu dem ein auf zwei Schienen 7, 8 des Maschinenbetts 2 gelagerter Schlitten 9 gehört. Dieser ist mittels einer nicht weiter veranschaulichten Verstelleinrichtung in Form eines Antriebs nebst zugehöriger Steuerung in einer Richtung Z entlang der beiden Schienen 7, 8 verfahrbar. An Stelle der Schienen 7, 8 können auch anderweitige geradlinige oder krummlinige Führungen vorgesehen werden.
  • Der Schlitten 9 trägt z.B. zwischen zwei von ihm aufragenden Armen 10, 11 einen Werkstückträgertisch 12, der um eine gewünschte Achse, im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine horizontale, quer zu der Z-Richtung orientierte, die beiden Arme 10, 11 schneidende Achse 13 schwenkbar ist. Die Achse 13 verläuft vorzugsweise oberhalb der Spannfläche des Werkstückträgertischs 12, wozu dieser mit entsprechenden nach oben aufragenden Fortsätzen versehen ist. Bedarfsweise kann die Achse 13 jedoch auch anderweitig, z.B. vertikal oder parallel zu der Z-Richtung orientiert sein. In allen diesen Fällen muss dem Werkstückträgertisch 12 über zumindest eine, vorzugsweise eine Anzahl von beispielsweise fünf Leitungen L1, L2, L3, L4, L5 ein Druckmittel, wie beispielsweise ein Hydraulikfluid zugeführt werden, das zur Betätigung von aus 2 ersichtlichen Spanneinrichtungselementen 14 dient. Dazu dient eine konzentrisch zu der Drehachse 13 angeordnete Drehdurchführung mit fünf Kanälen, an die die Leitungen L1 bis L5 angeschlossen sind und durch die das Hydraulikfluid von dem nicht drehbaren Schlitten 9 auf den drehbaren Werkstückträgertisch 12 geleitet wird.
  • Aus 2 wird der Werkstückträgertisch 12 besser ersichtlich. Er weist eine Spannfläche 16 auf, an der mehrere feste Auflageflächen 17, 18, 19, 20 ausgebildet sind. Diesen Auflageflächen sind Spannpratzen 21, 22, 23, 24 zugeordnet, die, wie durch Pfeile angedeutet ist, jeweils um ihre Längsachse (ihre Vertikalachse) schwenkbar und in Längsrichtung (Vertikalrichtung) hin und her bewegbar sind. Sie dienen dazu, entsprechende Abschnitte des über dem Werkstückträgertisch 4 dargestellten Werkstücks 25 gegen die Auflageflächen 17, 18 und 19 oder 20 zu spannen. Bei dem dargestellten Werkstück 25 in Form eines Vierzylinder-Motorblocks wird die Spannpratze 23 aktiviert während zum Klemmen eines sechszylindrigen Motorblocks die Spannpratze 24 aktiviert wird.
  • Zu den Spanneinrichtungselementen 14 gehören außerdem schwimmend gelagerte Spannpratzen 26, 27, denen ebenfalls schwimmende Auflageflächen 28, 29 zugeordnet sind, mit denen sie gemeinsam auf und ab bewegbar sind. Die Spannpratzen 26, 27 können das Werkstück 25 gegen die Auflageflächen 28, 29 klemmen. Sie sind selbst wie die Spannpratzen 21 bis 24 in ihrer Längsrichtung beweglich (vertikal) und um diese Achse schwenkbar gelagert. Den Spannpratzen 26, 27 sind Klemmeinrichtungen 30 zugeordnet (in 2 nicht sichtbar für Spannpratze 27), die in der Lage sind, die aus Spannpratze 26, 27 und Auflagefläche 28, 29 gebildete Einheit in derjenigen Position festzuklemmen, die sie einnimmt, wenn die Spannpratze 26 bzw. 27 an dem jeweiligen Werkstück festgezogen ist.
  • Des Weiteren gehören zu den Spanneinrichtungselementen 14 ein oder mehrere Anleger 31, 32, die dazu dienen, beispielsweise einen dünnwandigen Abschnitt 33 des Werkstücks 25 während der Bearbeitung zu unterstützen. Den Anlegern 31, 32 sind nicht weiter veranschaulichte Klemmeinrichtungen zugeordnet, um sie in angelegter Position festzuklemmen.
  • Des Weiteren gehören zu dem Werkstückträgertisch 12 ein oder mehrere Indexbolzen 33, 34 zum Ausrichten des Werkstücks 25. Den Indexbolzen 33, 34 können Spieldrücker 35 zugeordnet sein, die in 2 schematisch angedeutet und, wie durch einen Pfeil illustriert, quer zu dem jeweiligen Indexbolzen 33, 34 beweglich gelagert sind. Sie dienen dazu, das Werkstück 25 fest an den Indexbolzen 33 anzulegen.
  • Die insoweit beschriebenen Spanneinrichtungselemente 14 sind hydraulisch betätigt. Weitere Spanneinrichtungselemente werden beispielsweise durch Blasdüsen 36, 37 (sowie weitere) gebildet, die in Nachbarschaft der jeweiligen Auflageflächen 18, 19 (und andere) angeordnet sind und dazu dienen, diese Auflageflächen 18, 19 mit Druckluft sauber zu blasen, bevor ein Werkstück aufgesetzt wird.
  • Die Spanneinrichtungselemente 14 werden durch einen Ventilblock 38 gesteuert, der in 3 und weiter schema tisiert in 4 veranschaulicht ist. Der Ventilblock 38 umfasst zumindest eins, vorzugsweise aber zwei oder mehrere Wegeventile 39, 40, 41, die auch als Schieber A, Schieber B und Schieber C bezeichnet werden. Die Ventile 39 bis 41 dienen dazu, die an den Leitungen L1 und L4 anliegenden Drücke in Abhängigkeit von der Position des Werkstückträgertischs 12 an die entsprechenden Hydraulikzylinder der Spannpratzen 21 bis 23, die Spannpratze 26 sowie den Anleger 31 je nach Position der Ventile 39 bis 41 weiter zu geben oder nicht. Die Ventile 39, 40, 41 sind untereinander gleich aufgebaut und vorzugsweise in einer auf dem Werkstückträgertisch angeordneten Spannvorrichtung untergebracht. Zu ihnen gehört jeweils eine in einem gesonderten Körper oder auch in dem Werkstückträgertisch 12 ausgebildete Bohrung 42, 43, 44, in der ein Steuerschieber 45, 46, 47 längs verschiebbar sitzt. Die Steuerschieber 45, 46, 47 schauen mit ihren nach Art eines Stößels ausgebildeten Enden 48, 49, 50 aus einer Seitenfläche des Werkstückträgertischs 12 heraus und weisen auf ein ortsfestes Widerlager 51 des Maschinengestells. Sie erstrecken sich mit ihrer Längsrichtung in Z-Richtung. An dem Widerlager 51 (1) können gesonderte Anlageelemente, beispielsweise in Form von Nocken oder Stößeln vorgesehen sein, an denen die Stößel 48, 49, 50 Halt finden, wenn der Schlitten 9 mit dem Werkstückträgertisch 12 an das Widerlager 51 herangefahren wird. Es wird angemerkt, dass die Stößel 48, 49, 50 nicht aus dem Werkstückträgertisch 12 heraus ragen müssen. Sie können auch in Bohrungen versenkt angeordnet sein, in die von dem Widerlager 51 vorstehende ortsfeste Finger oder Stößel eintauchen, wenn der Werkstückträgertisch 12 entsprechend herangefahren wird.
  • Die Schieber 45, 46, 47 dienen jeweils zur Steuerung abgehender Leitungen 52, 53, 54 (siehe 3 und 4) und weisen dazu einen Steuerkanal 57 und eine Steuernut auf, in der der Steuerkanal 55, 56, 57 mündet und der eine Steuerbohrung zugeordnet ist. Anderen Ends mündet der Steuerkanal an der Stirnseite des jeweiligen Schiebers 45, 46, 47, wobei an die Bohrung 42, 43, 44 die Leitungen L1 und L4 angeschlossen sind. Durch den in den Bohrungen 42 bis 44 anstehenden Hydraulikdruck werden die Schieber in ihrer in 3 oberen, d.h. am weitesten ausgetriebenen Position gehalten. Dies ist in 4 durch Federsymbole angedeutet. Des Weiteren ist dieser Position jeweils eine Rasteinrichtung 58, 59, 60 zugeordnet, die jedoch bedarfsweise entfallen kann. Sie dient dazu, die Schieber 45, 46, 47 in der Position I d.h. ihrer deaktivierten Ruheposition zu halten.
  • Zu dem Ventilblock 38 kann außerdem ein Verteiler 61 gehören, der über eine Leitung 62 den Spieldrücker 35 mit Druck versorgt (4). Des Weiteren kann eine Druckluftkupplung 63 vorgesehen sein, zu der Kupplungshälften 64, 65 gehören. Die Kupplungshälfte 64 kann als federnd gelagertes Rohrende ausgebildet sein, das sich parallel zu den Schiebern 45, 46, 47 erstreckt während die Kupplungshälfte 65 fest an dem Widerlager 51 montiert ist. Die Druckluftkupplung 63 kann an die Blasdüsen 36, 37 angeschlossen sein.
  • Der Ventilblock 38 genügt zur Ansteuerung eines Werkstückträgertischs 12, der z.B. ausschließlich zum Spannen von Vierzylinderblöcken eingerichtet ist und somit die Spannpratze 24 und 27 nebst zugehöriger Klemmeinrichtung und den Anleger 32 nicht aufweist. Zum Werkstückwechsel wird mit einem solchen Werkstückträgertisch 12 folgendermaßen vorgegangen:
    Zum Werkstückwechsel wird der Werkstückträgertisch 12 zunächst in eine Entladeposition verfahren, in der die Schieber 45, 46, 47 mit ihren Stirnflächen gerade eben an den zugeordneten Widerlagern anliegen oder zumindest kurz davor stehen. Dadurch wird der Druckluftanschluss zu dem Werkstückträgertisch 12 hergestellt, indem die Kupplung 63 geschlossen wird. Über die äußere Maschinensteuerung wird nun die Leitung 4 drucklos gemacht, womit der Spieldrücker 35 (siehe 4) ebenfalls drucklos wird. Des Weiteren werden die Leitungen 1 und 5 drucklos geschaltet, wodurch die Klemmeinrichtung 33 den schwimmend gelagerten, aus der Auflagefläche 28 und der Spannpratze 26 bestehenden Block freigibt. Die Druckentlastung der Leitung 1 und gegebenenfalls die Druckbeaufschlagung einer Löseleitung bewirkt außerdem das Freigeben des Werkstücks durch Lösen aller Spannpratzen 21, 22, 23, 26 und Wegschwenken derselben. Alternativ kann die Lösebewegung nach Druckentlastung der Leitung 1 durch eine sich dabei zumindest etwas entspannende Feder bewirkt werden. Durch entsprechende Aktivierung einer weiteren Leitung (Leitung L2) wird der Spieldrücker 35 von dem Indexbolzen 33 weg gefahren. Außerdem wird der Anleger 29 von dem Werkstück 25 weg geschwenkt. Über eine dritte Leitung L3 wird kontrolliert, ob die genannten Spanneinrichtungselemente 14 jeweils in Freigabestellung sind.
  • Im nächsten Schritt wird der Werkstückträgertisch etwas näher an das Widerlager 51 herangefahren, so dass die Ventile bis 41 jeweils in die Position II verstellt werden. Es kann nun das Werkstück abgehoben werden. Danach wird die Blasluft eingeschaltet. Evtl. auf den Auflageflächen vorhandene Späne werden abgeblasen. Der Werkstückwechsler führt nun das bearbeitete Werkstück weg und ein zu bearbeitendes Werkstück heran und senkt dieses auf den Werkstückträgertisch 12 ab. Ist das Werkstück 25 auf die Auflageflächen 17, 18, 19 sowie 28 aufgelegt wird die Leitung L4 von der äußeren Maschinensteuerung mit Druck beaufschlagt. Dies bewirkt zunächst eine Aktivierung des Spieldrückers während die übrigen, von der Leitung L4 versorgten Spanneinrichtungselemente noch inaktiv bleiben. Es wird dann der Werkstückträgertisch 12 noch näher an das Widerlager 51 heran gefahren, wodurch nunmehr die Steuerkante des Schiebers 45 die Leitung 52 freigibt. Die Leitungen 53 und 54 bleiben jedoch gesperrt. Dies entspricht der Stellung III in 4. Es werden nun die Spannpratzen 21, 22, 23 aktiviert, womit das Werkstück 25 vorläufig festgeklemmt ist. In gewohnter Weise wird nun die Auflage des Werkstücks kontrolliert und danach der Werkstückträgertisch 12 in seine dem Widerlager 51 am meisten angenäherte Position verstellt. Dies ist die Position IV in 4. Es erhalten nunmehr der Anleger und der Schwimmspanner ?26 Hydraulikdruck, wodurch sie aktiviert werden. Zugleich kann die Leitung 5 von außen her aktiviert werden, wodurch die Klemmeinrichtung 30 aktiviert wird. Die Luft kann abgeschaltet werden. Das Werkstück ist festgeklemmt. Fährt der Werkstückträgertisch 12 nun zügig von dem Widerlager 51 weg werden die Schieber 45, 46, 47 aus der Durchgangsposition in Stellung IV durch den anliegenden Hydraulikdruck zügig in die Durchgangsposition I verfahren, so dass der Spanndruck erhalten bleibt und das Werkstück 25 bearbeitet werden kann.
  • Das Einwechseln des nächsten Werkstücks erfolgt auf die oben beschriebene gleiche Weise.
  • 5 veranschaulicht den Ventilblock 38 in seiner Ausführung für den Werkstückträgertisch 12 mit den zusätzlichen Spanneinrichtungselementen für einen Sechszylindermotorblock. Zur Umschaltung von der Spannpratze 23 auf die Spannpratze 24 ist ein pneumatisch betätigtes Umschaltventil 66 vorgesehen. Des Weiteren ist zur Umschaltung von dem Schwimmspanner 26 auf den Schwimmspanner 27 ein weiteres pneumatisch betätigtes Auswahlventil 67 vorgesehen. Zur Umschaltung zwischen verschiedenen Spieldrückern 35, 35' ist ein weiteres Auswahlventil 68 und zur Umschaltung zwischen den Anlegern 29, 32 ein Auswahlventil 69 vorgesehen, die ebenfalls pneumatisch betätigt sind. Die Auswahlventile 66 bis 69 können über eine von der Blasluftleitung unabhängige Druckluftleitung gesteuert werden, die ähnlich wie die in 3 veranschaulichte Druckluftleitung über eine nicht weiter veranschaulichte Kupplungseinrichtung bedarfsweise angedockt und von der Maschinensteuerung betätigt wird.
  • Mit dem Umschalten der Auswahlventile 66 bis 69 wird der Spannplatz für den Sechszylindermotorblock hergerichtet, der somit mittels der Spannpratzen 21, 22, 24, 27, des Anlegers 32 und der sonstigen, diesen Spannstellen zugeordneten Elementen geklemmt wird. Der Spannablauf in den vier Schritten ist wie vorn anhand des Vierzylindermotorblock beschrieben. Die Spannpratze 23 und 26 sowie die zugeordnete Klemmeinrichtung 30 und der Anleger 29 können inaktiv bleiben.
  • Gemäß 6 ist es auch möglich, in einer abgewandelten Ausführungsform die Ventile 39 bis 41 bei ruhendem Werkstückträger zu betätigen. Dazu sind an dem Widerlager 51, das an dem Maschinengestell gehalten sein kann, beweg lich gelagerte Widerlagerelemente 70, 71, 72 vorgesehen. Sie können z.B. wie in 6 durch Pfeile angedeutet, linear beweglich sein. Alternativ können drehbare Nocken oder dergleichen vorgesehen sein. Zur Bewegung der Widerlagerelemente sind diesen Aktoren 73, 74, 75 zugeordnet. Diese können hydraulisch oder elektrisch betätigte oder angesteuerte Antriebe sein, z.B. in Form von Schrittmotoren, die vermittels einer Schraubspindel einen als Widerlagerelement dienenden Anschlag verstellen. Die Spannfolge wird bei ruhendem Schlitten durchlaufen. Eine labile Werkstückablage ist dann unschädlich möglich, denn der Werkstückträger wird beim Durchlaufen der Spannfolge nicht bewegt und somit auch nicht beschleunigt.
  • Wenn Einzelaktoren vorgesehen werden (pro Stößel ein Aktor) könne Spannvarianten für unterschiedliche Werkstücke ohne Hilfs- oder Schaltleitung realisiert werden. Leitungszahl kann reduziert werden.
  • Zum schnellen Spannen von komplizierten Werkstücken mit in zeitlicher Folge zu betätigenden Spanneinrichtungselementen 14 wird vorgeschlagen, die in begrenzter Zahl vorzugsweise über eine Drehdurchführungseinrichtung 15 zu einem beweglich gelagerten Werkstückträgertisch 12 geführten Fluidleitungen durch einen Ventilblock 38 weiter zu verzweigen, wobei der Ventilblock 38 mechanisch von der Position des Werkstückträgertischs 12 gesteuert wird. Die Steuerung ist lediglich an der Werkstückspannstelle aktiv. Bei Bearbeitung des Werkstücks ist sie inaktiv, so dass die Kontrolle der anliegenden Drücke vollständig über Fluidleitungen von außen her möglich ist.

Claims (22)

  1. Werkstückspanneinrichtung für eine Werkzeugmaschine (1) mit einem Maschinenbett (2), mit einem an dem Maschinenbett (2) verstellbar gelagerten Werkstückträger (6, 12), der mehrere Spanneinrichtungselemente (14) aufweist, die jeweils kontrolliert in einen Aktivzustand und in einen Passivzustand überführbar sind, mit wenigstens einer Fluidleitung (L1, L2, L3, L4, L5) zur Druckbeaufschlagung und Druckentlastung der Spanneinrichtungselemente (14), mit einer mechanisch betätigten Ventilanordnung (38), die von dem Werkstückträger (6) getragen und an die Fluidleitung (L1, L4) angeschlossen durch ihre Relativposition zu einem Widerlager (51) gesteuert ist.
  2. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Spanneinrichtungselementen (14) Spieldrücker (35), Spannpratzen (21-24), Anleger (29) und Blasdüsen (36) gehören.
  3. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (6, 12) wenigstens einen Indexbolzen (33) aufweist, dem ein Spieldrücker (35) zugeordnet ist.
  4. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Spannpratzen (21-24) zu einem schwimmend gelagerten Spannmittel (26) gehört, das eine druckmittelbetätigte Klemmeinrichtung (30) aufweist.
  5. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (6, 12) linear verfahrbar gelagert ist.
  6. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (6, 12) einen schwenkbar und/oder drehbar gelagerten Werkstückträgertisch (12) umfasst.
  7. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Werkstückträger (6, 12) ein Drehverteiler (15) angeordnet ist, an den die Fluidleitung (L1, L4) angeschlossen ist und der dazu dient, Druckmittel von einem nicht drehbaren Teil (6) des Werkstückträgers (6, 12) zu einem drehbaren Teil (12) desselben zu leiten.
  8. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (38) zwischen dem Drehverteiler (15) und den Spanneinrichtungselementen (14) angeordnet ist.
  9. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (38) wenigstens einen, vorzugsweise mehrere Steuerschieber (45, 46, 47) aufweist, die ein Betätigungselement (48, 49, 50) aufweisen, dem ein zu dem Maschinenbett (2) ortsfest angeordnetes Widerlager (51) zugeordnet ist.
  10. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Steuerschieber (45, 46, 47) unterschiedlich ausgebildet sind.
  11. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (48, 49, 50) in einer Betätigungsrichtung (Z) beweglich gelagert ist, die mit einer Bewegungsrichtung des Werkstückträgers (Z) übereinstimmt.
  12. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (48, 49, 50) als Stößel ausgebildet ist.
  13. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (38) als Wegeventil ausgebildet ist, das eine erste Position (I), die als Spann- und Entspannposition ausgebildet ist, und wenigstens eine weitere Position (II, III) zur Durchführung spannvorbereitender Aktionen aufweist.
  14. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den spannvorbereitenden Aktionen die Deaktivierung von im Zeitverlauf später zu aktivierenden Spanneinrichtungselementen (21, 22, 23, 26, 31) gehört.
  15. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den spannvorbereitenden Aktionen die Aktivierung von Spieldrückern (35) gehört.
  16. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den spannvorbereitenden Aktio nen die Reaktivierung von Spannpratzen (21, 22, 23) gehört.
  17. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Fluidleitungen (L1, L4) wenigstens eine Hydraulikleitung gehört.
  18. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Fluidleitungen (L1, L4) wenigstens eine Pneumatikleitung gehört.
  19. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Pneumatikleitung über eine Kupplung (63) an eine externe Versorgungseinrichtung anschließbar ist wobei die Kupplung (63) zwei Kupplungshälften (64, 65) aufweist, von denen eine an dem Werkstückträger (6, 12) und die andere ortsfest zu dem Maschinengestell angeordnet ist.
  20. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens eine der Pneumatikleitungen ein Auswahlventil (66) angeschlossen ist, mit dem aktivierbare Spanneinrichtungselemente (23 oder 24) alternativ auswählbar sind.
  21. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerlager (51) beweglich gelagerte Widerlagerelemente (70, 71, 72) aufweist.
  22. Werkstückspanneinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerlagerelemente (70, 71, 72) mit Aktoren (73, 74, 75) verbunden sind.
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