DE19716805A1 - Positionier-Schnellspannzylinder - Google Patents
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Positionier-Schnell
spannzylinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Schnellspannzylinder und die zugehörigen
Einzugsnippel weisen den wesentlichen Vorteil auf, daß die
Schnellspannzylinder bzw. die Nippel in einer genau
vorgegebenen, nullpunktorientierten Lage an dem Tisch einer
Werkzeugmaschine befestigt werden können. Es werden dann
Paletten, insbesondere Lochrasterpaletten, mit den
entsprechenden zugehörigen Bauteilen versehen; diese Paletten
können dann ebenfalls nullpunktorientiert gegenüber dem
Maschinentisch eingespannt werden. Auf den Paletten werden
ausgerichtet, also ebenfalls nullpunktorientiert, Werkstücke
befestigt.
Diese Art des Einspannens hat den wesentlichen Vorteil, daß ein
Nachjustieren nach dem Anbringen der Palette an dem
Maschinentisch nicht mehr erfolgen muß, da durch geeignetes
Ausrichten zwischen Werkstück, Palette und Einspannmitteln
bereits die Lage der Werkstücke gegenüber der Maschine
vollkommen feststeht.
Dieses System ist allerdings für bestimmte Einsatzfälle nicht
brauchbar. Insbesondere bei der Verwendung von
Lochrasterpaletten hat es sich gezeigt, daß das Lochraster für
den bestimmten Anwendungsfall nicht brauchbar ist. Um dann ein
zuverlässiges Spannen zu erreichen, ist es erforderlich, die an
dem Maschinentisch angebrachte Befestigung umzusetzen. Dies
führt zu sehr hohen Umrüstezeiten und damit zu langen
Stillstandszeiten der Maschine. Die entsprechenden
Einspannmittel müssen dann nämlich zuerst entfernt,
anschließend in einer bestimmten, üblicherweise genau
vorgegebenen Lage ausgerichtet und in diese wieder angebracht
werden. Der Montage- und Justieraufwand ist entsprechend hoch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen
Positionier-Schnellspannzylinder der eingangs genannten Art
dahingehend weiterzubilden, daß eine rasche und flexible
Anpassung an unterschiedliche Spezialfälle erreicht werden
kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre
des Anspruchs 1 gelöst.
Wesentlich hierbei ist, daß der Positionier-Schnell
spannzylinder - im folgenden lediglich als Schnellspannzylinder
bezeichnet - lageorientiert an dem Zubehörteil befestigbar ist.
Dieses Zubehörteil kann entweder eine Lochrasterpalette sein,
ein Werkstück oder der Maschinentisch selbst.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird
vorgeschlagen, zur Anpassung an verschiedene Spezialfälle die
Maschine selbst völlig unberührt zu lassen. Sämtliche an dem
Maschinentisch befestigte Einspannvorrichtungen - üblicherweise
handelsübliche Schnellspannzylinder, die beim Anmelder
erhältlich sind - können somit verbleiben; die Maschine selbst
muß nicht umgerüstet werden.
Zur Bearbeitung von Spezialfällen wird dann eine erste Palette
vorgesehen, deren Anschlüsse auf die des Maschinentisches abge
stimmt sind. Diese erste Palette wird dann mit einem oder
mehreren erfindungsgemäßen Schnellspannzylindern bestückt.
Diese Schnellspannzylinder sind lageorientiert auf der ersten
Palette angebracht, so daß durchgehend bis zu diesen Schnell
spannzylindern genau bekannt ist, in welcher Lage sie sich nach
dem Befestigen an der Maschine befinden. Das nullpunkt
orientierte System wird somit gewahrt.
Diese Schnellspannzylinder können in praktisch beliebiger Lage
auf der ersten Palette angebracht werden. Sie können dann zum
Aufnehmen einer weiteren, zweiten Palette dienen oder direkt
zur Befestigung des Werkstücks verwendet werden. Im zweiten
Fall muß das Werkstück an den entsprechenden Stellen mit den
geeigneten Einzugsnippeln versehen werden.
Für das Ausrichten der Schnellspannzylinder gegenüber dem
Zubehörteil, insbesondere gegenüber der Lochrasterpalette, gibt
es eine Reihe von Möglichkeiten.
In einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, den
Schnellspannzylinder mit einem Ansatz zu versehen, der in eine
zugehörige Bohrung der Lochrasterpalette eingreift. Dieser
Ansatz kann, muß allerdings nicht zentrisch an dem
Schnellspannzylinder angebracht sein. Da der Ansatz gegenüber
dem Schnellspannzylinder in einer genau definierten Lage
vorliegt, wird somit automatisch sichergestellt, daß die
Mittellinie des Schnellspannzylinders sich ebenfalls in einer
genau definierten Lage befindet. Die Befestigung des
Schnellspannzylinders erfolgt in diesem Fall über Schrauben
oder über sogenannte Briden, die anhand der Figurenbeschreibung
noch näher erläutert werden.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, den
Schnellspannzylinder mit einem Flansch zu versehen, der über
Paß-Stifte ausgerichtet wird. Diese Paß-Stifte können in
vorteilhafter Ausbildung wiederum in die bereits genannten
Bohrungen der Lochrasterpalette eingreifen.
Wird dieser Flansch exzentrisch ausgebildet, so kann wiederum,
wie beim Vorsehen eines exzentrischen Ansatzes, durch ein
Verdrehen des Schnellspannzylinders ein Verschieben von dessen
Mittelpunkt, d. h. ein Verschieben des durch den
Schnellspannzylinder definierten Nullpunktes, erfolgen.
Sieht man zwei ineinandergreifende Exzenter vor, die nach Art
eines Flansches an dem Schnellspannzylinder angebracht sind, so
läßt sich der Mittelpunkt des Schnellspannzylinders, also
wiederum der Nullpunkt, innerhalb eines bestimmten Rahmens frei
festlegen. Die entsprechende Voreinstellung kann erfolgen, ehe
der Schnellspannzylinder an den zubehörteilen angebracht wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sämtlicher oben genannter
Ausführungsformen ist vorgesehen, den Deckel des
Schnellspannzylinders unrund, insbesondere in Form eines
Polygons auszubilden. Der Schnellspannzylinder mit diesem
besonderen Deckel kann dann dazu dienen, Bauteile nicht nur
einzuziehen und zu zentrieren, sondern auch verdrehgesichert in
einer genauen Winkelstellung zu halten. Dies kann entweder
durch das Anlegen von Stiften an dem Schnellspannzylinder
erfolgen oder durch geeignet ausgebildete Paßflächen an den
zugeordneten Bauteilen.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich
nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche,
sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung,
offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den
Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als
erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere
Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung
weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der
Erfindung hervor.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im
Schnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht nach Fig. 2 in einer abgewandelten
Ausführungsform,
Fig. 4 eine Ansicht nach Fig. 2 in einer weiteren
Ausführungsform,
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine erste Befestigungsart
eines erfindungsgemäßen Positionier-Schnellspann
zylinders,
Fig. 6 eine Ansicht gemäß Fig. 5 mit mehreren Positionier-Schnell
spannzylindern,
Fig. 7 eine Ansicht gemäß Fig. 5 auf eine abgewandelte
Ausführungsform,
Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Schnellspannzylinder mit
unrundem Deckel.
In Fig. 1 ist ein Maschinentisch 1 dargestellt, der mit
mehreren Schnellspannzylindern 2 versehen ist. Diese dienen zur
Halterung einer Lochrasterpalette 3, die die erfindungsgemäßen
Schnellspannzylinder 4 trägt. An diesen ist wiederum eine
Palette 5 befestigt. Die Verbindung zwischen den einzelnen
Schnellspannzylindern 2, 4 und den Paletten 3, 5 erfolgt über
Einzugsnippel, von denen ein Ausführungsbeispiel (Bezugszeichen
10) in Fig. 2 dargestellt ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die obere Palette
5 mit einer Reihe von Spezialanschlüssen 15 sowie mehreren
Einzugsnippeln 16 versehen. Diese Anschlüsse 15 sowie
Einzugsnippel 16 dienen dazu, eines oder mehrere Werkstücke
aufzunehmen, festzulegen und zu halten, die an der unteren
Lochrasterpalette 3 mit dem darin vorhandenen Lochraster nicht
gehalten werden können.
Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsart einer Verbindung
zwischen dem Schnellspannzylinder 4 und der unteren
Lochrasterpalette 3. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zur
Befestigung zwei Briden 8 vorgesehen, die über zugehörige
Schrauben 11 in die Paß-Gewinde-Bohrungen 6 der
Lochrasterpalette 3 eingreifen. Diese Bohrungen 6 sind hierbei
an einem Ende mit einer hochgenau gefertigten Büchse 7
versehen, wobei die Mittellinie dieser Büchsen 7 jeweils als
Nullpunkt dient. Dies geht auch aus dem in Fig. 2 eingefügten
Nullpunkt-Symbol hervor.
Links ist der Einzugsnippel 10 eingezogen, rechts gelöst
dargestellt.
Der Schnellspannzylinder 4 ist an seiner Unterseite in dem
gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Ansatz 9 versehen.
Dieser Ansatz 9 ist hier ebenfalls als auf der Nullpunkt-Linie
liegend dargestellt. Der gegenüberliegende Einzugsnippel 10
liegt somit mit seiner Mittellinie ebenfalls auf der Nullpunkt-Linie
und stellt daher eine nullpunkt-orientierte Befestigung
eines an dem Einzugsnippel 10 befestigten Werkstücks oder
anderen Bauteils sicher.
Es ist zeichnerisch nicht dargestellt, daß selbstverständlich
der Ansatz 9 auch um ein genau vorgegebenes Maß gegenüber dem
Einzugsnippel 10 versetzt werden kann. Auf diese Weise können
auch nullpunkt-orientierte Einspannungen erfolgen, die nicht
mit dem Rasterschema der Lochrasterpalette 3 übereinstimmen.
In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 sind
Abwandlungen dargestellt. Fig. 3 zeigt einen exzentrischen
Spannzylinder 4, der über die Anlageflächen an den Briden 8
zentriert in genau definierter Lage gehalten ist. Die Briden 8
sind über Pass-Schrauben 19 in den Bohrungen 6 genau befestigt.
In der Ausführung nach Fig. 4 ist ein durchgehender Flansch 19
vorhanden; die Befestigung erfolgt wie bei Fig. 3 mittels
Paß-Schrauben 19. Der Flansch 19 kann, muß aber nicht exzentrisch
ausgebildet sein.
Die Fig. 5 und 6 zeigen jeweils eine Draufsicht auf einen
bzw. mehrere derartige Schnellspannzylinder 4. In sämtlichen
gezeigten Fällen erfolgt die Befestigung über Briden 8 bzw. 12,
13.
In Fig. 5 sind zwei Briden 8 vorgesehen, die vollständig
gleich ausgebildet sind. Diese Briden werden über die bereits
genannten Schrauben 11 in den Bohrungen 6 der Lochrasterpalette
3 verankert. Um die Montage zu erleichtern ist vorgesehen, die
beiden Briden mit entsprechenden Ansätzen zu versehen, die dann
für das Anbringen von einer Scheibe 14 übergriffen werden. Wie
schematisch dargestellt, erfolgt die Betätigung des
Schnellspannzylinders 4 über einen Hydraulikanschluß.
In Fig. 6 sind neben den Briden 8 gemäß Fig. 3 noch zwei
weitere Briden 12, 13 dargestellt. In dieser Ausführungsform
stimmt der Mittelpunkt des Schnellspannzylinders 4 nicht mehr
mit dem Raster der Lochrasterpalette 3 überein; die
Mittellinien liegen deutlich außerhalb dieses Rasters. Um diese
Befestigung auf der Lochrasterpalette 3 zu erreichen, können
entweder Briden ähnlich der Bride 12 vorgesehen sein, die mit
dem dargestellten, etwa halbrunden Längsschlitz versehen sind.
Die Bride 13 weist demgegenüber mehrere Einkerbungen am Rand
auf, in die entsprechende Schrauben eingreifen können. Je nach
der Anbringung der Briden 12, 13 kann der Mittelpunkt des
Schnellspannzylinders 4 um ein genau bestimmtes Maß gegenüber
der Rasterung der Lochrasterpalette 3 versetzt werden und
stellt somit nach wie vor - trotz des Versetzens - einen
nullpunkt-orientierten Mittelpunkt bereit.
In den beiden anderen Ausführungsbeispielen nach Fig. 6 bzw.
nach Fig. 5 fällt der Mittelpunkt des Schnellspannzylinders 4
mit der Rasterung der Palette 3 zusammen.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform. Hier ist der
Schnellspannzylinder 4 mit einem exzentrischen Flansch 17
versehen; die Exzentrizität ist mit Bezugszeichen 18
angedeutet.
Der Flansch 17 wird hierbei über mehrere Pass-Schrauben 19 in
zugeordneten Bohrungen 6 der Lochrasterpalette 3 aufgenommen
und befestigt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der
Mittelpunkt des Schnellspannzylinders 4 gegenüber der nur
schematisch angedeuteten Rasterung der Palette 3 versetzt,
allerdings wieder um ein genau bestimmtes Maß.
Fig. 8 zeigt eine besondere Weiterbildung eines derartigen
Schnellspannzylinders 4. In den bisher gezeigten
Ausführungsformen ist der Deckel dieses Schnellspannzylinders 4
stets im wesentlichen rund gewesen. Fig. 8 zeigt einen
praktisch quadratischen Deckel 20.
Ein derartiger Deckel kann stets dann zum Einsatz kommen, wenn
für die Befestigung eines Werkstücks oder eines anderen Teils
nicht mehrere Schnellspannzylinder 4 (wie in Fig. 6 gezeigt)
zum Einsatz kommen, sondern lediglich ein einziger. Werden
mehrere derartige Schnellspannzylinder 4 verwendet, so ist eine
Verdrehsicherung des Bauteils nicht mehr erforderlich. Wird
allerdings nur ein einziger Schnellspannzylinder verwendet, so
kann über den quadratischen Deckel 20 eine Verdrehung des
Bauteils ausgeschlossen werden. Das Bauteil kann hierzu
entweder mit Stiften versehen sein, die sich an einer der
Seitenkanten anlegen, oder es weist eine entsprechende
Ausfräsung, die von der Form her angepaßt ist, auf.
Es ist selbstverständlich nicht erforderlich, die
erfindungsgemäßen Schnellspannzylinder 4 unbedingt zwingend an
einer Lochrasterpalette zu befestigen. Sie können ebenso gut
direkt an dem Werkstück befestigt werden, wobei dann die zum
Anbringen an der Werkzeugmaschine befestigte Palette mit
zugeordneten Einzugsnippeln versehen werden muß.
Falls entsprechend hohe Stückzahlen für die Anfertigung
erforderlich sind, ist es darüber hinaus ebenfalls möglich, die
entsprechenden Bohrungen für den Ansatz des
Schnellspannzylinders direkt in dem Tisch 1 der Maschine
anzubringen. Die Bohrungen sind dann mit höchster Genauigkeit,
nämlich mit der Genauigkeit der Maschine selbst, gefertigt. Die
Zylinder selbst können ebenfalls praktisch mit
Maschinengenauigkeit gefertigt werden, so daß sich eine extrem
genaue Einspannung ergibt.
Insgesamt ergibt sich mit dem Gegenstand der vorliegenden
Erfindung eine sehr viel höhere Flexibilität bei der Anpassung
an schwierige Randbedingungen.
1
Maschinentisch
2
Schnellspannzylinder
3
Lochrasterpalette
4
Schnellspannzylinder
5
Palette
6
Paß-Gewinde-Bohrung
7
Büchse
8
Bride
9
Ansatz
10
Einzugsnippel
11
Schraube
12
Bride
13
Bride
14
Scheibe
15
Spezialanschluß
16
Einzugsnippel
17
Flansch
18
Exzentrizität
19
Paß-Schraube
20
Deckel
Claims (6)
1. Positionier-Schnellspannzylinder zum Zentrieren und
Einziehen eines Einzugsnippels, dadurch gekennzeichnet, daß der
Schnellspannzylinder (4) lageorientiert an einem Zubehörteil
(3) befestigbar ist.
2. Positionier-Schnellspannzylinder nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schnellspannzylinder (4) mit einem
Ansatz (9) zum Eingreifen und Zentrieren in einer
ausgerichteten Bohrung (6) versehen ist.
3. Positionier-Schnellspannzylinder nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellspannzylinder (4) mit
einem Flansch (17) versehen ist, der gegenüber dem Bauteil (3)
mittels Pass-Stiften (19) ausgerichtet ist.
4. Positionier-Schnellspannzylinder nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (17) und die
Paß-Stifte (19) mit einer Exzentrizität (18) gegenüber dem
Schnellspannzylinder (4) ausgebildet sind.
5. Positionier-Schnellspannzylinder nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Deckel (20) des Schnellspannzylinders (4) unrund ausgebildet
ist.
6. Positionier-Schnellspannzylinder nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Befestigung des Schnellspannzylinders (4) an einer
Lochrasterpalette (3), einem Maschinentisch (1) oder einem
Werkstück erfolgt.
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