DE102019007889A1

DE102019007889A1 - Verfahren zum lösbaren Festlegen eines Werkstückes an einer Spanneinrichtung, Spanneinrichtung und Werkzeugmaschine mit einer solchen Spanneinrichtung

Info

Publication number: DE102019007889A1
Application number: DE102019007889.6A
Authority: DE
Inventors: Gregor Hirling; Mike Lörcher
Original assignee: Otec Praezisionsfinish GmbH
Current assignee: Otec Praezisionsfinish GmbH
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-05-20

Abstract

Es wird ein Verfahren zum lösbaren Festlegen eines Werkstückes an einer Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte umfasst:
(a) Bereitstellen eines Adapterstückes mit einer Werkstückaufnahme, welche eine zumindest abschnittsweise zu einem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur komplementäre Innenflächenkontur aufweist;
(b) Anordnen des Werkstückes in der Werkstückaufnahme des Adapterstückes derart, dass der Abschnitt seiner Werkstück-Oberflächenkontur mit der hierzu komplementären Innenflächenkontur der Werkstückaufnahme des Adapterstückes zur Anlage gelangt;
(c) Einführen des mit dem Werkstück versehenen Adapterstückes in eine Adapterstückaufnahme der Spanneinrichtung; und
(d) Klemmen des Werkstückes in der Werkstückaufnahme des Adapterstückes, indem das mit dem Werkstück versehene Adapterstück in der Adapterstückaufnahme mittels der Spanneinrichtung komprimiert wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Spanneinrichtung sowie eine mit einer solchen Spanneinrichtung versehene Werkzeugmaschine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum lösbaren Festlegen eines Werkstückes an einer Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine, eine Spanneinrichtung, welche zum lösbaren Festlegen eines Werkstückes an einer Werkzeugmaschine ausgebildet ist, sowie eine mit wenigstens einer solchen Spanneinrichtung ausgestattete Werkzeugmaschine, insbesondere in Form einer Schleppfinish- und/oder Tauchfinishmaschine.
Werkzeugmaschinen, welche zur Bearbeitung von Werkstücken dienen, sind in vielerlei Ausgestaltungen bekannt, wie beispielsweise in Form von Dreh-, Bohr- und Fräsmaschinen, Erodiermaschinen, mechanischen Pressen, Maschinenhämmer zum Schmieden und dergleichen. Darüber hinaus sind zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken sogenannte Schleppfinishmaschinen bekannt, welche eine spezielle Form von Gleitschleifmaschinen darstellen, bei welchen die zu bearbeitenden Werkstücke z.B. einzeln oder an einer oder mehreren Spanneinrichtungen eines Werkstückhalters der Maschine lösbar festgelegt werden, um sie infolge einer Relativbewegung in Bezug auf eine Schüttung aus einem Schleif- und/oder Poliergranulat zu schleifen bzw. zu polieren. Die Wirkungsweise solcher Schleppfinishmaschinen zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken unter Einsatz des Schleif- und/oder Poliergranulates beruht darauf, das zu bearbeitende Werkstück in die üblicherweise in einem Behälter befindliche Schüttung aus dem Schleif- und/oder Poliergranulat zu tauchen und das Werkstück relativ zu dem Granulat zu bewegen, wodurch die Oberfläche des Werkstückes je nach Granulatart geschliffen und/oder poliert wird. Schleppfinishmaschinen umfassen häufig ein in der Regel rotierendes Teil im Wesentlichen in Form eines z.B. motorisch über ein geeignetes Getriebe drehangetriebenen Tellers, an dem die Werkstückhalter unmittelbar oder, beispielsweise über Hubeinrichtungen, mittelbar festgelegt sind. Dies geschieht insbesondere exzentrisch in Bezug auf die Drehachse des rotierenden Teils der Schleppfinishmaschine. Wird dieses Teil - der sogenannte Teller - der Schleppfinishmaschine rotiert, so beschreiben die hieran festgelegten Werkstückhalter eine Bahnkurve. Die von den Spanneinrichtungen der Werkstückhaltern getragenen Werkstücke werden dabei in den Arbeitsbehälter eingetaucht, welcher mit der Schüttung aus dem partikelförmigen Schleif- oder Poliergranulat, häufig unter Zusatz flüssiger Bearbeitungsmedien, wie Wasser, Tenside etc., befüllt ist, wobei aufgrund der Relativbewegung der Werkstücke in Bezug auf das Granulat deren Oberflächenbearbeitung in Form einer Gleitschleifbearbeitung erfolgt. Derartige Schleppfinishmaschinen sind beispielsweise aus der DE 102 04 267 C1 , DE 200 05 361 U1 oder DE 10 2010 052 222 A1 bekannt.
Alternativ oder zusätzlich kann der das Bearbeitungsmedium aufnehmende Behälter relativ zu den ebenfalls bewegten, beispielsweise zumindest um ihre eigene Achse rotierten, oder auch ruhenden Werkstücken bewegt werden, wie beispielsweise um seine eigene Achse und/oder entlang einer Bahnkurve, z.B. in Form einer Kreisbahn. Sofern nur der Behälter bewegt ist und die Werkstücke selbst keine translatorische Bewegung durchführen, so bezeichnet man dies auch als „Tauchschleifen“ bzw. „Tauchpolieren“ als spezielle Form des Schleppfinish, wobei derartige Maschinen, bei welchen die das Werkstück während seiner Oberflächenbearbeitung im Wesentlichen stationär Spanneinrichtung im Wesentlichen stationär ist, auch als Tauchfinishmaschinen bezeichnet werden.
Das Schleif- oder Poliergranulat kann grundsätzlich je nach zu behandelnden Werkstücken unterschiedlichster Natur und z.B. natürlichen Ursprungs (z.B. aus organischem Material, wie Walnuss- oder Kokosnussschalen, Holz, Kirschkern etc.), mineralischen Ursprungs (z.B. aus Silikaten, Oxiden etc.) und/oder synthetischen Ursprungs (z.B. aus Kunststoffen) sein. Darüber hinaus ist es - wie bereits angedeutet - möglich, die Gleitschleifbearbeitung trocken oder - unter Zusatz eines flüssigen Bearbeitungsmediums, wie beispielsweise Wasser, welches mit Additiven, wie z.B. Tensiden, versetzt sein kann - in Form einer Nassbearbeitung durchzuführen.
Um neben einer translatorischen Bewegung der Werkstücke relativ zu dem partikelförmige Bearbeitungsmedium zusätzlich für eine rotatorische Bewegung der Werkstücke, wie um ihre eigene Achse, zu sorgen, was zu einer besonders wirksamen Schleif- bzw. Polierwirkung führt, sind die Werkstückhalter bekannter Schleppfinishmaschinen häufig drehangetrieben, was beispielsweise mittels geeigneter Motoren geschehen kann (vgl. z.B. die DE 10 2010 052 222 A1 ). Darüber hinaus sind Werkstückhalter für Schleppfinishmaschinen bekannt, deren Spanneinrichtungen zur lösbaren Befestigung der Werkstücke rotierbar gelagert und über eine drehbar in dem Werkstückhalter gelagerte Welle in Rotation versetzbar sind. Hierzu weist der Werkstückhalter z.B. ein Planetengetriebe mit einem zentralen Sonnenrad auf, welches mit Planetenrädern im Eingriff steht, welche ihrerseits drehfest mit einer Tragwelle eines jeweiligen Spannverschlusses verbunden ist, welche um den Umfang des Sonnenrades des Werkstückhalters verteilt angeordnet sind. Aufgrund einer solchen Bewegung der an dem Werkstückhalter drehbar gelagerten Spanneinrichtungen mit den Werkstücken, welche sich aus einer translatorischen Bewegung (in Drehrichtung des Tragteils bzw. der „Tellers“ der Schleppfinishmaschine) und einer rotatorischen Bewegung (um die Achse der jeweiligen Spanneinrichtung bzw. um die Werkstückachse) zusammensetzt, durch das Bearbeitungsmedium wird eine sehr gleichmäßige Bearbeitungsqualität bei gegenüber einer rein translatorischen Bewegung erheblich kürzeren Bearbeitungszeiten erzielt. Darüber hinaus kann alternativ oder zusätzlich der Werkstückhalter selbst auf entsprechende Weise drehbar an dem Tragteil der Schleppfinishmaschine festgelegt sein (vgl. z.B. die DE 20 2009 008 070 U1 ). Ferner ist es zwecks einer sehr hohen Effektivität der Oberflächenbearbeitung auch bekannt, die das Werkstück tragende Spanneinrichtung bzw. den Werkstückhalter, an welchem die Spanneinrichtung mit dem Werkstück festgelegt ist, mit sich fortwährend ändernden, beispielsweise etwa sinusförmig verlaufenden Rotationsgeschwindigkeiten zu beaufschlagen (vgl. z.B. die EP 2 983 864 B1 ).
Was das lösbare Festlegen der zu bearbeitenden Werkstücke an der Spanneinrichtung betrifft, so besteht insbesondere bei Werkstücken mit relativ komplexer bzw. filigraner Werkstück-Oberflächenkontur und/oder bei gegenüber mechanischer Einwirkung empfindlichen Werkstücken häufig das Problem, dass sie mittels herkömmlicher Spanneinrichtungen nicht gehalten werden können oder Gefahr laufen, während der anschließenden Bearbeitung - sei es mittels einer Werkzeugmaschine der weiter oben genannten Art oder sei es mittels einer sogenannten Schleppfinish- und/oder Tauchfinishmaschine - beschädigt zu werden. Lediglich exemplarisch seien in diesem Zusammenhang Werkstücke in Form von Medizinprodukten, wie z.B. Endoprothesen oder anderen Implantaten, Hochpräzisionsteilen, Turbinenschaufeln und dergleichen genannt, welche gegenwärtig noch vornehmlich manuell bearbeitet werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein möglichst einfaches und kostengünstiges Verfahren zum lösbaren Festlegen von Werkstücken an einer Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine, wie insbesondere - wenngleich nicht ausschließlich - einer Schleppfinish- und/oder Tauchfinishmaschine, vorzuschlagen, welches es unter zumindest weitestgehender Vermeidung der vorgenannten Nachteile möglich macht, auch Werkstücke mit komplexer Werkstück-Oberflächenkontur und/oder gegenüber mechanischen Einwirkungen empfindliche Werkstücke während ihrer darauffolgenden Bearbeitung sicher, zuverlässig und insbesondere schadensfrei festzuhalten. Sie ist ferner auf eine insbesondere zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Spanneinrichtung sowie auf eine Werkzeugmaschine, wie insbesondere - wenngleich nicht ausschließlich - einer Schleppfinish- und/oder Tauchfinishmaschine, gerichtet, welche mit wenigstens einer solchen Spanneinrichtung ausgestattet ist.
In verfahrenstechnischer Hinsicht wird diese Aufgabe mit einem Verfahren zum lösbaren Festlegen eines Werkstückes an einer Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen eines Adapterstückes mit einer Werkstückaufnahme, welche eine zumindest abschnittsweise zu einem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur komplementäre Innenflächenkontur aufweist;
(b) Anordnen des Werkstückes in der Werkstückaufnahme des Adapterstückes derart, dass der Abschnitt seiner Werkstück-Oberflächenkontur mit der hierzu komplementären Innenflächenkontur der Werkstückaufnahme des Adapterstückes zur Anlage gelangt;
(c) Einführen des mit dem Werkstück versehenen Adapterstückes in eine Adapterstückaufnahme der Spanneinrichtung; und
(d) Klemmen des Werkstückes in der Werkstückaufnahme des Adapterstückes, indem das mit dem Werkstück versehene Adapterstück in der Adapterstückaufnahme mittels der Spanneinrichtung komprimiert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ferner eine Spanneinrichtung vor, welche zum lösbaren Festlegen eines Werkstückes an einer Werkzeugmaschine ausgebildet ist, und welche

- ein Adapterstück mit einer Werkstückaufnahme, welche eine zumindest abschnittsweise zu einem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur komplementäre Innenflächenkontur aufweist; und
- eine Adapterstückaufnahme mit einem zum Außenquerschnitt des Adapterstückes zumindest abschnittsweise komplementären Innenquerschnitt, wobei das in der Adapterstückaufnahme aufgenommene Adapterstück mittels der Spanneinrichtung komprimierbar ist, umfasst.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sorgt aufgrund dessen, dass das individuell an eine bestimmte Werkstückgeometrie angepasste Adapterstück eine Werkstückaufnahme aufweist, welche eine zu einem Abschnitt der Werkstoff-Oberflächenkontur, an welchem das Werkstück lösbar an der Spanneinrichtung festgelegt werden kann, zumindest abschnittsweise komplementäre Innenflächenkontur besitzt, so dass anlässlich der Kompression des mit dem Werkstück versehenen Adapterstückes mittels der Spanneinrichtung, um das Werkstück anlässlich seiner späteren Bearbeitung klemmend festzuhalten, eine auf den jeweiligen Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur einwirkende Flächenpressung bewirkt wird, welche das Werkstück während der Bearbeitung zuverlässig vor Beschädigungen, wie lokale oder gänzliche Verformungen, lokale Druckstellen, Beeinträchtigung seiner Oberflächengüte etc., zu bewahren vermag. Die Adapterstückaufnahme der Spanneinrichtung weist hierbei zweckmäßigerweise ihrerseits einen zu dem Außenquerschnitt des Adapterstückes zumindest abschnittsweise komplementären Innenquerschnitt auf, um anlässlich der Kompression des Adapterstückes gleichfalls einen hierauf großflächig einwirkenden Kompressionsdruck zu erzeugen. Nach erfolgter Bearbeitung des Werkstückes kann letzteres auf einfache Weise dadurch wieder von der Spanneinrichtung gelöst werden, indem das Adapterstück mittels der Spanneinrichtung druckentlastet wird, wonach das Werkstück der Werkstückaufnahme des Adapterstückes entnommen wird.
Zur Bereitstellung des Adapterstückes gemäß dem obigen Schritt (a) kann das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere die folgenden Schritte umfassen:

(a₁) Erfassen der Werkstück-Oberflächenkontur eines Abschnittes des Werkstückes; und
(a₂) Erzeugen des Adapterstückes mit der Werkstückaufnahme, welche eine zumindest abschnittsweise zu dem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur komplementäre Innenflächenkontur aufweist, gemäß der erfassten Werkstück-Oberflächenkontur des Abschnittes des Werkstückes,

So kann gemäß einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise vorgesehen sein, dass die Erfassung der Werkstück-Oberflächenkontur des Abschnittes des Werkstückes gemäß dem obigen Schritt (a₁) dadurch erfolgt, indem das Werkstück oder ein Modell desselben

- mit einem aushärtbaren Flüssigharz, wie z.B. einem zu einem vornehmlich duroplastischen, elastischen oder auch thermoplastischen aushärtbaren bzw. polymerisierbaren Flüssigharz, umgossen oder
- mit einem plastifizierten Kunststoffmaterial, wie z.B. von in die schmelzflüssige Phase überführten thermoplastischen Polymeren, umspritzt

₂

- Aushärten des Flüssigharzes oder
- Erstarren des plastifizierten Kunststoffmaterials unter Bildung des Adapterstückes erfolgt. Das jeweilige Werkstück bzw. das Modell, wie beispielsweise in Form eines Abgusses oder dergleichen, dient folglich zur Formgebung der Werkstückaufnahme des Adapterstückes, wobei das Umgießen oder Umspritzen vorteilhafterweise z.B. im Formraum eines Formwerkzeugs geschehen kann, welcher eine zu dem Außenquerschnitt des Adapterstückes komplementäre Form besitzt, die wiederum - wie oben erwähnt - zweckmäßigerweise an den Innenquerschnitt der Adapterstückaufnahme der Spanneinrichtung angepasst ist.

Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass die Erfassung der Werkstück-Oberflächenkontur des Abschnittes des Werkstückes gemäß dem obigen Schritt (a₁) durch Erstellung eines dreidimensionalen elektronischen Modells des Abschnittes der Werkstück-Oberflächenkontur mittels eines bildgebenden Verfahrens erfolgt, insbesondere mittels Digitalfotografie, Laser-Scanning, Sonografie oder Radarsensorik. Indes ist es selbstverständlich auch möglich, zur Erfassung der Werkstück-Oberflächenkontur desjenigen Abschnittes des Werkstückes, an welchem es lösbar an der Spanneinrichtung festgelegt werden soll, auf bereits vorhandene elektronische Daten, wie beispielsweise CAD-Datensätze oder dergleichen, zurückzugreifen und diese zur Erzeugung des Adapterstückes - oder genauer: der Innenflächenkontur seiner Werkstückaufnahme - zu verwenden. Das Adapterstück mit der Werkstückaufnahme mit der zu dem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur komplementären Innenflächenkontur kann dabei gemäß Schritt (a₂) vorzugsweise auf der Basis eines dreidimensionalen elektronischen Modells der Werkstück-Oberflächenkontur des Abschnittes des Werkstückes, insbesondere mittels Rapid Prototyping, erzeugt werden. Beispiele für das Rapid Prototyping umfassen beispielsweise 3D-Drucken einschließlich Schmelzschichten (Fused Deposition Modeling; FDM) und Multi Jet Modeling (MJM), Stereolithografie, Elektronenstrahlschmelzen, selektives Lasersintern (SLS) und dergleichen. Selbstverständlich ist es insbesondere für die Serienbearbeitung einer relativ großen Anzahl gleicher Werkstücke ebenfalls möglich, dass das elektronische Modell zur Erzeugung eines Formwerkzeugs, wie einer Gießform, Spritzgießform etc., verwendet wird, um das jeweilige oder eine Mehrzahl an Adapterstück(en) zu erzeugen.
Um für eine optimale, das Werkstück vor einer mechanischen Beeinträchtigung bewahrende Flächenpressung zu sorgen, wenn es in der Werkstückaufnahme des Adapterstückes angeordnet und letzteres mittels der Spanneinrichtung komprimiert worden ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Adapterstück gemäß Schritt (a) mit einer Härte zwischen etwa 40 Shore-A und etwa 100 Shore-A, insbesondere zischen etwa 50 Shore-A und etwa 95 Shore-A, wie beispielsweise zwischen etwa 60 Shore-A und etwa 90 Shore-A, bereitgestellt wird, was durch geeignete Auswahl der für das Adapterstück eingesetzten Werkstoffe geschehen kann. Beispiele solcher Werkstoffe auf Kunststoffbasis umfassen Polyamide, Polyurethane und dergleichen mehr. Das Adapterstück einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung kann demnach vorteilhafterweise eine Härte zwischen etwa 40 Shore-A und etwa 100 Shore-A, insbesondere zischen 50 Shore-A und 95 Shore-A, wie beispielsweise zwischen etwa 60 Shore-A und etwa 90 Shore-A, aufweisen, wobei es insbesondere aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein kann.
Je nach Geometrie der jeweiligen Werkstück-Oberflächenkontur sowie Position des Abschnittes der Werkstück-Oberflächenkontur, an welchem das Werkstück anlässlich seiner Bearbeitung lösbar an der Spanneinrichtung festgelegt werden soll, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Werkstück gemäß dem obigen Schritt (b) dadurch in der Werkstückaufnahme des Adapterstückes angeordnet wird, indem es in die Werkstückaufnahme des einteilig ausgebildeten Adapterstückes eingeführt wird, bis der Abschnitt seiner Werkstück-Oberflächenkontur an der hierzu komplementären Innenflächenkontur der Werkzeugaufnahme des Adapterstückes zur Anlage gelangt. Das Adapterstück einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung kann in diesem Fall einteilig ausgebildet sein und beispielsweise im Wesentlichen in Form einer im Innern der Werkstückaufnahme angeordneten, entsprechend konturierten Bohrung ausgestaltet sein. Stattdessen ist es selbstverständlich auch möglich, dass das Werkstück gemäß dem obigen Schritt (b) dadurch in der Werkstückaufnahme des Adapterstückes angeordnet wird, indem es in die offene Werkstückaufnahme eines ersten Adapterstückteils des wenigstens zweiteilig ausgebildeten Adapterstückes eingelegt wird, wonach die Werkstückaufnahme mittels wenigstens eines zweiten Adapterstückteils des Adapterstückes verschlossen wird. Das Adapterstück einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung kann in diesem Fall wenigstens zweiteilig, z.B. genau zweiteilig, ausgebildet sein, wobei die Werkstückaufnahme zwischen wenigstens zwei, z.B. genau zwei, Adapterstückteilen des Adapterstückes gebildet ist. Letztere können im Hinblick auf eine einfache Handhabung gegebenenfalls lösbar, z.B. rastend oder auf beliebige andere Weise, aneinander befestigbar sein.
Um das mit dem Werkstück bestückte Adapterstück mittels der Spanneinrichtung zu komprimieren und es hierbei anlässlich seiner Bearbeitung infolge Flächenpressung in dem Adapterstück festzuklemmen, kann in vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass das mit dem Werkstück versehene Adapterstück gemäß dem obigen Schritt (c) in die Adapterstückaufnahme einer wenigstens zwei, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der Adapterstückaufnahme, aufeinander zu und voneinander fort bewegbare Spannbacken der Spanneinrichtung eingeführt wird, und dass das in der Werkstückaufnahme des Adapterstückes befindliche Werkstück gemäß dem obigen Schritt (d) dadurch in der Adapterstückaufnahme der Spanneinrichtung komprimiert wird, indem die Spannbacken der Spanneinrichtung, insbesondere mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder hydropneumatisch, aufeinander zu bewegt werden. Mit „im Wesentlichen senkrecht zu der Adapterstückaufnahme“ ist in diesem Zusammenhang insbesondere eine Verlagerbarkeit der Spannbacken der Spanneinrichtung angesprochen, welche sich im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Werkstückaufnahme des in der Adapterstückaufnahme angeordneten Adapterstückes erstreckt. Stattdessen ist es beispielsweise auch denkbar, dass das mit dem Werkstück versehene Adapterstück unter zumindest geringfügigem Spiel in der Adapterstückaufnahme der Spanneinrichtung angeordnet und die Adapterstückaufnahme sodann mit einem Druckfluid, z.B. in Form von Hydraulikflüssigkeit oder dergleichen, beaufschlagt wird, um das Adapterstück zu komprimieren und das in dessen Werkstückaufnahme befindliche Werkstück mittels Flächenpressung festzuklemmen.
Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung kann demnach beispielsweise wenigstens zwei, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der Adapterstückaufnahme, aufeinander zu und voneinander fort bewegbare Spannbacken aufweisen, wobei die Spannbacken insbesondere mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder hydropneumatisch aufeinander zu und voneinander fort bewegbar sind.
Wie bereits erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung schließlich eine Werkzeugmaschine, wie insbesondere

- wenngleich nicht ausschließlich - eine Schleppfinish- und/oder Tauchfinishmaschine - welche mit wenigstens einer Spanneinrichtung der vorgenannten Art ausgestattet ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Werkzeugmaschine in Form einer Schleppfinishmaschine zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken; und
2 eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung mit einem in eine geschlossene Adapterstückaufnahme eingeführtem Adapterstück;
3 eine schematische Seitenansicht der Spanneinrichtung gemäß der 2 mit geöffneter Adapterstückaufnahme und hierin eingeführtem Adapterstück;
4 eine der 3 entsprechende Seitenansicht der Spanneinrichtung mit einem in der Werkstückaufnahme des Adapterstückes angeordneten Werkstück;
5 eine schematische Draufsicht auf die Spanneinrichtung entsprechend der Darstellung gemäß der 4 von unten;
6 eine der Darstellung der 5 entsprechende Detailansicht des mit dem Werkstück versehenen Adapterstückes;
7 eine schematische Seitenansicht des mit dem Werkstück versehenen Adapterstückes; und
8 eine schematische Schnittansicht des mit dem Werkstück versehenen Adapterstückes entlang der Schnittebene VIII-VIII der 7.

In der 1 ist eine Ausführungsform einer Werkzeugmaschine in Form einer zur Oberflächenbearbeitung, nämlich Schleifen und/oder Polieren, von Werkstücken dienenden Schleppfinishmaschine dargestellt, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Die Schleppfinishmaschine 1 ist mit einem Werkstückhalter 2 ausgestattet, welcher an einem bewegbaren - hier: rotierbaren - Tragteil 3 der Schleppfinishmaschine 1, dem sogenannten Teller oder Rotor, lösbar festgelegt ist. Der Werkstückhalter 2 ist dabei exzentrisch in Bezug auf die Drehachse 3a des Tragteils 3 an letzterem angeordnet, so dass er beim Rotieren des Tragteils 4 eine Bahnkurve, wie hier im Wesentlichen eine Kreisbahn, beschreibt. Der Werkstückhalter 2 kann dabei seinerseits um eine Achse 2a, wie um seine Längsachse, drehbar an dem Tragteil 3 festgelegt sein, was beispielsweise mittels eines in dem Tragteil 3 angeordneten Planetengetriebes geschehen kann, welches bei einer Drehung des Tragteils 3 um seine Drehachse 3a eine Drehung des Werkstückhalters 2 um seine Drehachse 2a induziert. Entsprechendes gilt für gegebenenfalls vorgesehene, weitere Werkstückhalter (nicht dargestellt), welche ebenfalls an der Unterseite des Tragteils 3 in exzentrischer Position zu dessen Drehachse 3a angeordnet sein können. Der Drehantrieb des Tragteils 3 geschieht über eine in 1 lediglich strichliniert angedeutete Motor-/Getriebeanordnung 4. An der dem Tragteil 3 abgewandten, in der 1 unteren Seite des Werkstückhalters 2 ist eine weiter unten unter Bezugnahme auf die 2 bis 8 näher erläuterte Spanneinrichtung 10 lösbar befestigt, an deren freiem, in der 1 unteren Ende ein zu bearbeitendes Werkstück W lösbar festgelegt ist, bei welchem es sich im vorliegenden Fall beispielsweise um eine Turbinenschaufel handelt.
Beim Betrieb der Schleppfinishmaschine 1 tauchen zumindest die an der bzw. den Spanneinrichtung(en) 10 in der nachfolgend beschriebenen Weise lösbar festgelegten Werkstücke W in einen Arbeitsbehälter 5 ein, welcher mit einem nicht zeichnerisch wiedergegebenen pulver- oder partikelförmigen Schleif- und/oder Poliergranulat, gegebenenfalls unter Zusatz flüssiger Bearbeitungsmedien, wie Wasser, Tensiden, weiteren Additiven und dergleichen, befüllt ist. Zur Oberflächenbearbeitung der an der bzw. den Spanneinrichtung(en) 10 lösbar festgelegten Werkstücken W wird das Tragteil 3 der Schleppfinishmaschine 1 mittels der Motor-/Getriebeanordnung 4 in Rotation versetzt, so dass der Werkstückhalter 2 mit der das Werkstück W tragenden Spanneinrichtung 10 auf einer bestimmten Bewegungsbahn - hier einer Kreisbahn - translatorisch durch den Arbeitsbehälter 5 bzw. durch die hierin enthaltene Granulatschüttung geschleppt wird. Darüber hinaus sorgen z.B. die in dem Tragteil 3 bzw. in dem Werkstückhalter 2 aufgenommenen Planetengetriebe für eine Eigenrotation sowohl des Werkstückhalters 2 als auch der hieran festgelegten Spanneinrichtung 10 mit dem Werkstück W um eine - hier im Wesentlichen vertikale - Achse, welche jedoch auch um einen endlichen Winkel in Bezug auf die Vertikale geneigt angeordnet sein kann (nicht gezeigt). Aufgrund der Relativbewegung zwischen den Werkstücken W und der Schüttung aus Schleif- und/oder Poliergranulat in dem Behälter 5 kommt es hierbei zu einer schleifenden und/oder polierenden Oberflächenbearbeitung der Werkstücke W. Eine solche Relativbewegung kann gegebenenfalls durch eine zusätzliche Bewegbarkeit des Arbeitsbehälters 5 unterstützt sein, wie insbesondere durch eine Drehung desselben um dessen Mittelachse 5a.
Die Schleppfinishmaschine 1 kann stattdessen selbstverständlich auch als Tauchfinishmaschine mit im Wesentlichen stationären Werkstückhaltern 2 und hieran, insbesondere lösbar, befestigten Spanneinrichtungen 10 ausgebildet sein, welche gegebenenfalls gleichfalls um ihre Achse drehangetrieben sein können. Darüber hinaus kann der Werkstückhalter 2 mit der hieran befestigten Spanneinrichtung 10 oder auch nur die Spanneinrichtung 10 beispielsweise auch an der Hand eines Roboters, wie z.B. eines sechsachsigen Industrieroboters (ebenfalls nicht gezeigt), angeordnet sein, um für mehr oder minder komplexe Bahnkurven des zu bearbeitenden Werkstückes W in der Granulatschüttung des Behälters 5 zu sorgen.
In den 2 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Spanneinrichtung 10 zeichnerisch wiedergeben, welche zum lösbaren Festlegen der Werkstücke W anlässlich ihrer Oberflächenbearbeitung mittels der Schleppfinishmaschine 1 gemäß der 1 zu dienen vermag, sofern die Werkstücke W insbesondere eine relativ komplexe Werkstück-Oberflächenkontur besitzen und/oder gegenüber mechanischen Beschädigungen empfindlich sind. Wie hieraus ersichtlich, weist die Spanneinrichtung 10 beispielsweise einen Sockel 11 auf, mittels welcher sie lösbar an dem Werkstückhalter 2 befestigbar ist, was bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels Schrauben 12 erfolgt, aber auch in beliebiger anderer, als solcher bekannten Weise geschehen kann. An ihrem dem Sockel 11 entgegengesetzten Ende ist die Spanneinrichtung 10 mit einer Adapterstückaufnahme 13 versehen, welche im vorliegenden Fall z.B. zwischen zwei im Wesentlichen senkrecht zu der Adapterstückaufnahme 13 - bzw. genauer: im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Werkstückaufnahme 21 eines in der Adapterstückaufnahme 13 eines weiter unten näher beschriebenen Adapterstückes 20 - aufeinander zu und voneinander fort bewegbaren Spannbacken 14, 15 gebildet ist, wie dies mit dem Pfeil P in den 3 bis 5 angedeutet ist. Die Bewegung der Spannbacken 14, 15 der Spanneinrichtung 10 aufeinander zu und voneinander fort geschieht bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mechanisch, indem z.B. die eine Spannbacke 14 starr - hier beispielsweise einstückig - mit dem Körper der Spanneinrichtung 10 verbunden ist, während die andere Spannbacke 15 mittels sich in Richtung des Pfeils P erstreckender Schrauben 16 unter variablem Andruck in Richtung der stationären Spannbacke 14 an letzterer festlegbar ist. Indes können anstelle einer solchen manuellen Verschraubung auch beliebige andere einschließlich automatisierter, z.B. motorisch betätigter Mittel (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um die Spannbacken 14, 15 aufeinander zu und voneinander fort zu bewegen.
Wie weiterhin den 2 bis 5 sowie insbesondere auch den 6 bis 8 zu entnehmen ist, umfasst die Spanneinrichtung 10 ferner ein in die Adapterstückaufnahme 13 einführbares Adapterstück 20, welches einen zu dem Innenquerschnitt der Adapterstückaufnahme 13 komplementären - hier im Wesentlichen zylindrischen bzw. kreiszylindrischen - Außenquerschnitt besitzt und im vorliegenden Fall beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, wie einem Polyurethan oder dergleichen, mit einer Härte im Bereich von etwa 80 Shore-A gefertigt ist. Wie vornehmlich in der Schnittansicht der 8 erkennbar, weist das Adapterstück 20 eine Werkstückaufnahme 21 auf, welche eine zumindest abschnittsweise - hier über eine axiale Länge L - zu einem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur des Werkstückes W komplementäre Innenflächenkontur aufweist, so dass das Werkstück W, wenn es in der Werkstückaufnahme 21 des Adapterstückes 20 angeordnet worden ist, an der zu einer Werkstück-Oberflächenkontur komplementären Innenflächenkontur der Werkstückaufnahme 21 zur Anlage gelangt. Ist das mit dem Werkstück W versehene Adapterstück 20 in der Adapterstückaufnahme 13 der Spanneinrichtung 10 aufgenommen worden, so lässt sich das Adapterstück 20 durch Anziehen der Schrauben 16 (vgl. die 2 bis 5) und dadurch bewirktes Verlagern der Spannbacken 14, 15 aufeinander zu komprimieren, wodurch auf denjenigen Abschnitt des Werkstückes W, welcher sich an der zu seiner Werkstück-Oberflächenkontur komplementären Innenflächenkontur der Werkstückaufnahme 21 des Adapterstückes 20 in Anlage befindet, eine Flächenpressung bewirkt wird, um es anlässlich seiner Oberflächenbearbeitung sicher und zuverlässig in der Werkstückaufnahme 21 des Adapterstückes 20 festzuklemmen, ohne dass die Gefahr einer mechanischen Beschädigung des Werkstückes W besteht.
Während das Adapterstück 20 im vorliegenden Fall einteilig ausgebildet ist, wobei seine Werkstückaufnahme 21 im Wesentlichen in Form einer von außen zugänglichen Bohrung ausgestaltet ist, welche innenseitig in Bezug auf die Werkstück-Oberflächenkontur komplementär konturiert ist, um das Werkstück W von außen in die Werkstückaufnahme 21 einführen zu können, kann je nach Werkstückgeometrie selbstverständlich auch ein zwei- oder mehrteiliges Adapterstück 20 (nicht gezeigt) vorgesehen sein, dessen komplementär zu der Werkstück-Oberflächenkontur ausgestaltete Innenflächenkontur zwischen den zwei oder mehr Adapterstückteilen gebildet ist, um das Werkstück W beispielsweise in die Werkstückaufnahme 21 eines der Adapterstückteile einzulegen und die Werkstückaufnahme 21 sodann mittels des anderen Adapterstückteils zu verschließen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10204267 C1 [0002]
DE 20005361 U1 [0002]
DE 102010052222 A1 [0002, 0005]
DE 202009008070 U1 [0005]
EP 2983864 B1 [0005]

Claims

Verfahren zum lösbaren Festlegen eines Werkstückes (W) an einer Spanneinrichtung (10) einer Werkzeugmaschine, umfassend die folgenden Schritte: (a) Bereitstellen eines Adapterstückes (20) mit einer Werkstückaufnahme (21), welche eine zumindest abschnittsweise zu einem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur komplementäre Innenflächenkontur aufweist; (b) Anordnen des Werkstückes (W) in der Werkstückaufnahme (21) des Adapterstückes (20) derart, dass der Abschnitt seiner Werkstück-Oberflächenkontur mit der hierzu komplementären Innenflächenkontur der Werkstückaufnahme (21) des Adapterstückes (20) zur Anlage gelangt; (c) Einführen des mit dem Werkstück (W) versehenen Adapterstückes (20) in eine Adapterstückaufnahme (13) der Spanneinrichtung (10); und (d) Klemmen des Werkstückes (W) in der Werkstückaufnahme (21) des Adapterstückes (20), indem das mit dem Werkstück (W) versehene Adapterstück (20) in der Adapterstückaufnahme (13) mittels der Spanneinrichtung (10) komprimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitstellung des Adapterstückes (20) gemäß Schritt (a) die folgenden Schritte umfasst: (a₁) Erfassen der Werkstück-Oberflächenkontur eines Abschnittes des Werkstückes (W); und (a₂) Erzeugen des Adapterstückes (20) mit der Werkstückaufnahme (21), welche eine zumindest abschnittsweise zu dem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur komplementäre Innenflächenkontur aufweist, gemäß der erfassten Werkstück-Oberflächenkontur des Abschnittes des Werkstückes (W).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Werkstück-Oberflächenkontur des Abschnittes des Werkstückes (W) gemäß Schritt (a₁) dadurch erfolgt, indem das Werkstück (W) oder ein Modell desselben - mit einem aushärtbaren Flüssigharz umgossen oder - mit einem plastifizierten Kunststoffmaterial umspritzt wird, und dass die Erzeugung des Adapterstückes (20) mit der Werkstückaufnahme (21) mit der zu dem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur komplementären Innenflächenkontur gemäß Schritt (a₂) durch - Aushärten des Flüssigharzes oder - Erstarren des plastifizierten Kunststoffmaterials unter Bildung des Adapterstückes (20) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die Erfassung der Werkstück-Oberflächenkontur des Abschnittes des Werkstückes (W) gemäß Schritt (a₁) durch Erstellung eines dreidimensionalen elektronischen Modells des Abschnittes der Werkstück-Oberflächenkontur mittels eines bildgebenden Verfahrens erfolgt, insbesondere mittels Digitalfotografie, Laser-Scanning, Sonografie oder Radarsensorik; und/oder - dass das Adapterstück (20) mit der Werkstückaufnahme (21) mit der zu dem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur komplementären Innenflächenkontur gemäß Schritt (a₂) auf der Basis eines dreidimensionalen elektronischen Modells der Werkstück-Oberflächenkontur des Abschnittes des Werkstückes (W), insbesondere mittels Rapid Prototyping, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterstück (20) gemäß Schritt (a) mit einer Härte zwischen 40 Shore-A und 100 Shore-A, insbesondere zischen 50 Shore-A und 95 Shore-A, bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (W) gemäß Schritt (b) dadurch in der Werkstückaufnahme (21) des Adapterstückes (20) angeordnet wird, indem es - in die Werkstückaufnahme (21) des einteilig ausgebildeten Adapterstückes (20) eingeführt wird; oder - in die offene Werkstückaufnahme (21) eines ersten Adapterstückteils des wenigstens zweiteilig ausgebildeten Adapterstückes (20) eingelegt wird, wonach die Werkstückaufnahme (21) mittels wenigstens eines zweiten Adapterstückteils des Adapterstückes (20) verschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Werkstück (W) versehene Adapterstück (20) gemäß Schritt (c) in die Adapterstückaufnahme (13) einer wenigstens zwei, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der Adapterstückaufnahme (13), aufeinander zu und voneinander fort bewegbare Spannbacken (14, 15) der Spanneinrichtung (10) eingeführt wird, und dass das in der Werkstückaufnahme (21) des Adapterstückes (20) befindliche Werkstück (W) gemäß Schritt (d) dadurch in der Adapterstückaufnahme (13) der Spanneinrichtung (10) komprimiert wird, indem die Spannbacken (14, 15) der Spanneinrichtung (10), insbesondere mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder hydropneumatisch, aufeinander zu bewegt werden.
Spanneinrichtung (10), welche zum lösbaren Festlegen eines Werkstückes (W) an einer Werkzeugmaschine ausgebildet ist, umfassend: - ein Adapterstück (20) mit einer Werkstückaufnahme (21), welche eine zumindest abschnittsweise zu einem Abschnitt der Werkstück-Oberflächenkontur komplementäre Innenflächenkontur aufweist; und - eine Adapterstückaufnahme (13) mit einem zum Außenquerschnitt des Adapterstückes (20) zumindest abschnittsweise komplementären Innenquerschnitt, wobei das in der Adapterstückaufnahme (13) aufgenommene Adapterstück (20) mittels der Spanneinrichtung (10) komprimierbar ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterstück (20) eine Härte zwischen 40 Shore-A und 100 Shore-A, insbesondere zischen 50 Shore-A und 95 Shore-A, aufweist, wobei es insbesondere aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterstück (20) - einteilig ausgebildet ist; oder - wenigstens zweiteilig ausgebildet ist, wobei die Werkstückaufnahme (21) zwischen wenigstens zwei Adapterstückteilen des Adapterstückes (20) gebildet ist.
Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der Adapterstückaufnahme (13), aufeinander zu und voneinander fort bewegbare Spannbacken (14, 15) aufweist, wobei die Spannbacken (14, 15) insbesondere mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder hydropneumatisch aufeinander zu und voneinander fort bewegbar sind.
Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch wenigstens eine Spanneinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Schleppfinish- und/oder Tauchfinishmaschine (1) handelt.