DE19913453A1 - Werkstückhaltevorrichtung - Google Patents
WerkstückhaltevorrichtungInfo
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Abstract
Es wird eine Werkstückhaltevorrichtung (1) mit mindestens einem vorzugsweise kardanisch aufgehängten Werkstückträger (17) zur Aufnahme mindestens eines mit einem Honwerkzeug o. dgl. zu bearbeitenden Werkstückes (2) beschrieben, das in einer Bearbeitungsposition im Bereich der Arbeitsachse (4) des Werkzeugs angeordnet ist. Der Werkstückträger ist derart beweglich in der Haltevorrichtung gelagert, daß er zwischen der Bearbeitungsposition und einer mit Querabstand zur Arbeitsachse angeordneten Ladeposition verschiebbar ist. Dadurch können Be- und Entladevorgänge vereinfacht und beschleunigt werden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Werkstückhaltevorrichtung gemäß
dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Derartige Werkstückhaltevorrichtungen haben mindestens einen
Werkstückträger zur Aufnahme mindestens eines mit einem Werk
zeug, insbesondere einem Honwerkzeug, zu bearbeitenden Werk
stückes, das zur Bearbeitung im Bereich der Werkzeugachse des
Werkzeuges bzw. im Bereich der Spindelachse der entsprechen
den Maschinenspindel angeordnet ist. Diese vorzugsweise ver
tikale Achse kann auch als Arbeitsachse bezeichnet werden.
Insbesondere beim Honen wird angestrebt, daß jeweils eines
der Elemente, entweder das Werkzeug oder das Werkstück, meh
rere Freiheitsgrade besitzen soll. Das bewegliche Element
wird dann durch das fest eingespannte ausgerichtet oder ge
führt. Dadurch kann in jedem Fall eine gleichachsige Bearbei
tung der bearbeiteten Bohrungen erzielt werden. Das Werkstück
kann je nach Werkstücktyp und Bearbeitungsanforderung in Be
arbeitungsposition des Werkstückträgers unbeweglich festge
spannt, schwimmend gelagert oder kardanisch aufgenommen wer
den, wobei im Fall der festen Werkstückaufspannung eine be
wegliche Werkzeuganordnung zu wählen ist, während bei in Be
arbeitungsposition beweglichem Werkstück bzw. Werkstückträ
ger das Werkzeug fest mit der Werkzeugspindel verbunden ist.
Bei allen Werkstückhaltevorrichtungen stellt sich das Problem
der Be- und Entladung des Werkstückträgers beim Einbau zu be
arbeitender Werkstücke oder bei der Entnahme fertig bearbei
teter Werkstücke. Diese Ladevorgänge können umständlich und
zeitraubend sein, insbesondere wenn im Bereich des Werkzeuges
bzw. der Arbeitsachse aufgrund baulicher Gegebenheiten nur
wenig Platz zur Handhabung des Werkstückes vorhanden ist. Der
Arbeits- und Zeitaufwand für Be- und Entladevorgänge kann
insbesondere bei typischerweise zur geometriegenauen Bearbei
tung beweglich gelagerten kleineren Werkstücken, wie Zahnrä
dern, Pleuelstangen, Einspritzpumpenelementen, kleineren
Hydraulikventilen o. dgl., bei denen die eigentliche Bearbei
tungszeit relativ kurz sein kann, erheblich sein. Zudem kann
gerade bei beweglicher Werkstückaufnahme, d. h. bei schwimmen
der und/oder kardanischer Lagerung, die Anbringung des Werk
stücks am beweglichen Werkstückträger zusätzlich verkompli
ziert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstückhal
tevorrichtung der genannten Art zu schaffen, die einen stö
rungsarmen, schnellen Werkstückwechsel ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Werkstückhaltevorrich
tung mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen
Werkstückhaltevorrichtung dadurch gelöst, daß der Werkstück
träger derart beweglich an der Haltevorrichtung gelagert ist,
daß er zwischen einer Bearbeitungsposition, bei der der Werk
stückträger und das von ihm getragene Werkstück im Bereich
der Werkzeugachse bzw. Arbeitsachse angeordnet ist, und einer
außerhalb bzw. mit Querabstand zu dieser Achse liegenden
Ladeposition bewegbar ist. Der Querabstand ist zweckmäßig so
groß, daß eine Entnahme von Werkstücken bzw. eine Beladung
mit Werkstücken ohne Behinderung durch das an der Maschinen
spindel bleibende Werkzeug möglich ist. Entsprechend kann der
Querabstand so gewählt sein, daß eine seitliche Versetzung
des Werkstückträgers größer ist als ein typischer oder mitt
lerer Werkstückradius zuzüglich des Werkzeugradius. Ein gemäß
der Erfindung in eine Ladeposition seitlich zur Arbeitsachse
bewegter Werkstückträger kann bequem von oben oder unten be-
und entladen werden, was sowohl bei manueller, als auch bei
ggf. vorgesehener automatisierter Be- und Entladung vorteil
haft ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Werkstückträger
im wesentlichen senkrecht zur Arbeits- bzw. Werkzeugachse
zwischen Bearbeitungsposition und Ladeposition bewegbar, ins
besondere verschiebbar, so daß die Ladeposition in der Ebene
angeordnet sein kann, in der auch die Bearbeitung erfolgt.
Hierdurch können geringe Bauhöhen realisiert werden und es
ist ggf. auch möglich, die Be- und Entladung bei der Paketbe
arbeitung von Werkstücken zu verbessern, bei der in Bearbei
tungsposition mehrere Werkstücke mit ihren zu bearbeitenden
Bohrungen im wesentlichen koaxial übereinander angeordnet
sind.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist eine vorzugsweise ge
radlinige Linearführung zur Führung des Werkstückträgers in
einer im wesentlichen senkrecht zur Arbeits- bzw. Werkzeug
achse ausgerichteten Verschiebungsrichtung vorgesehen, wobei
ein mindestens dem Querabstand entsprechender Verschiebungs
weg ermöglicht wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
mit einer Kardanvorrichtung zur kardanischen Aufhängung des
Werkstückes kann die Linearführung mindestens zum Teil durch
ein oder mehrere Kardanlager gebildet sein, die eine verlän
gerte Kardanachse axial führen. Alternativ könnte ein Werk
stückträger auch beispielsweise um eine parallelversetzt zur
Werkzeugachse liegende Achse verschwenkbar gelagert sein.
Für die Erzielung qualitativ hochstehender Bearbeitungsergeb
nisse ist es in der Regel erforderlich, das Werkstück am
Werkstückträger festzuhalten, insbesondere festzuspannen
und/oder gegen Verdrehung um die Werkzeugachse zu sichern.
Hierzu ist bei einer bevorzugten Ausführungsform eine mit
mindestens einem beweglichen Halteorgan für das Werkstück
ausgestattete Halteeinrichtung vorgesehen. Diese ist vorzugs
weise derart ausgebildet, daß das Halteorgan durch die Bewe
gung des Werkstückträgers zwischen Bearbeitungsposition und
Ladeposition vorzugsweise gleichzeitig mit dieser Bewegung
zwischen einer Haltestellung mit Halteeingriff zum Werkstück
und einer Freigabestellung bewegbar ist. Eine derartige, vor
zugsweise mechanische Kopplung einer vorzugsweise linearen
Bewegung des Werkstückträgers mit einer Halteorganbewegung
vereinfacht die Ladevorgänge zusätzlich, da für Festspannen
oder -klemmen bzw. Freigabe lediglich die entsprechende Bewe
gung des Werkstückträgers in Verschiebungsrichtung herbeizu
führen ist. Eine von der Verschiebungsbewegung gesonderte
Betätigung von Halteorganen kann also entfallen.
Bei einer besonders robusten und funktionssicheren Ausfüh
rungsform ist vorgesehen, daß die Halteeinrichtung mindestens
einen an dem Werkstückträger drehbar gelagerten, vorzugsweise
federbelasteten und beispielsweise in eine Halteposition vor
gespannten Schwenkhebel zum Festhalten des Werkstückes an
dem Werkstückträger aufweist. Vorzugsweise sind zwei diame
tral zu einer Werkstückaufnahme des Werkstückträgers angeord
nete Halteorgane bzw. Schwenkhebel vorgesehen, die eine be
sonders verrutschsichere Werkstückspannung mit gleichmäßiger
Spannkraftverteilung ermöglichen.
Die vorteilhafte funktionssichere, vollmechanische Kopplung
zwischen Bewegung des Werkstückträgers und Bewegung der Hal
teorgane wird bei einer bevorzugten Ausführungsform dadurch
erreicht, daß die Halteeinrichtung zur Betätigung von
Schwenkhebeln mindestens ein Steuerorgan mit einer ab
schnittsweise schräg zur Bewegungsrichtung des Werkstückträ
gers verlaufende Steuerfläche aufweist, die zur Verschwen
kung des Schwenkhebels mit einem Hebelarm des Schwenkhebels
gleitend zusammenwirkt, was eine Umwandlung einer Linearbewe
gung des Werkstückträgers in eine Dreh- bzw. Schwenkbewegung
des Halteorgans bewirkt.
Die Erfindung kann bei allen beschriebenen Arten von Werk
stückträgern (fest, schwimmend, kardanisch) nutzbringend
angewendet werden, wobei die Nutzung bei zu beweglichen
Werkstückhalterungen vorgesehenen Schwimm- oder Kardanvor
richtungen besonders vorteilhaft ist. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform weist die Werkstückhalteeinrichtung eine
vorzugsweise zweiachsige Kardanvorrichtung zur kardanischen
Aufhängung des Werkstückträgers auf. Dadurch kann das am
Werkstückträger befestigte, kardanisch aufgehängte Werkstück,
vorzugsweise zusätzlich zu kleinen Querbewegungen bzw.
Schwimmbewegungen quer zur Arbeitsachse, Schwenkbewegungen
ausführen, so daß bei der Bearbeitung praktisch kein äußerer
Zwang auf das Werkstück einwirken kann.
Es ist möglich, die gesamte Kardaneinrichtung als Ganzes mit
allen Kardanringen bzw. Kardanrahmen oder Kardanhaltern
zwischen Bearbeitungsposition und Ladeposition bewegbar aus
zugestalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die
Kardanvorrichtung mindestens eine in Verschiebungsrichtung
ausgerichtete, in einer ersten Kardanlagereinrichtung drehbar
und axial beweglich gelagerte erste Kardanachse, deren Länge
vorzugsweise größer ist als ein Verschiebungsweg zwischen
Bearbeitungsposition und Ladeposition. Dadurch ist es mög
lich, eine Lagereinrichtung der Kardanvorrichtung als Linear
führung zur Führung des Werkstückträgers bei Verschiebung
zwischen Bearbeitungsposition und Ladeposition zu nutzen,
wodurch gesonderte Linearführungselemente entfallen können.
Vorzugsweise sind zwei koaxiale, insbesondere in Bezug auf
den Werkstückträger diametrale Kardanlager vorgesehen, zwi
schen denen der Werkstückträger angeordnet ist. Der Abstand
der Kardanlager ist dabei vorteilhaft so bemessen, daß im
Zwischenraum zwischen den Lagern eine Verschiebung des Werk
stückträgers zwischen Bearbeitungs- und Ladeposition möglich
ist. Durch die Lagerung eines Kardanhalters bzw. Kardanringes
oder -rahmens an gegenüberliegenden Lagerstellen kann eine
deutliche Reduzierung des Kippmomentes erzielt werden, das
bei axial bewegtem Werkzeug während der Bearbeitung auf das
Werkstück und damit auf den Werkstückträger ausgeübt wird.
Weiterhin kann dadurch eine Verkantung einer Kardanachse im
zugehörigen Lager vermieden werden, wodurch Lagerreibung
herabgesetzt wird und das kardanisch aufgehängte Werkstück
der Werkzeugbewegung besser folgen kann. Hierdurch wird der
äußere Zwang auf das Werkstück weiter herabgesetzt.
Die Möglichkeit der Bewegung des Werkstückhalters in eine
neben der Werkzeugachse liegende Ladeposition ermöglicht auch
eine solidere, verwindungssteifere und insgesamt ausgewogene
re Konstruktion einer Kardanvorrichtung. Während herkömmliche
Kardanvorrichtungen mit seitlicher Beladung in der Regel mit
einem U-förmigen oder gabelförmigen äußeren Kardanhalter ar
beiten, der zur Beladungsseite hin geöffnet und an der gegen
überliegenden Seite gelagert ist, ist bei einer Ausführungs
form der Erfindung vorgesehen, daß die Kardanvorrichtung
einen dem Werkstückträger unmittelbar umschließenden, ge
schlossenen äußeren Kardanrahmen bzw. Kardanring hat, der
einerseits besonders verwindungssteif ist und andererseits
die oben erwähnte Möglichkeit einer Lagerung der zugeordneten
Kardanachsen an gegenüberliegenden Lagerstellen bietet.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh
rungsform in Verbindung mit den Zeichnungen und den Unteran
sprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für
sich allein oder zu mehreren in Kombination miteinander bei
einer Ausführungsform verwirklicht sein. Ein Ausführungsbei
spiel der Erfindung wird in den Zeichnungen dargestellt und
im folgenden näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Werkstückhaltevorrichtung in
Richtung der Arbeitsachse einer Honvorrich
tung;
Fig. 2 eine Seitenansicht der Werkstückhaltevorrich
tung aus Fig. 1 in Richtung des Verschiebungs
weges zwischen Bearbeitungsposition und Lade
position, wobei sich der Werkstückträger in
Bearbeitungsposition befindet;
Fig. 3 eine Seitenansicht der Werkstückhaltevorrich
tung aus Fig. 1 in Richtung des Verschiebungs
weges zwischen Bearbeitungsposition und Lade
position, wobei sich der Werkstückträger in
Ladeposition befindet; und
Fig. 4 eine Seitenansicht in Verschiebungsrichtung
einer anderen Ausführungsform, die eine stu
fenlose Höhenverstellung des Werkstückes re
lativ zu den Kardanachsen ermöglicht.
Die schematische Draufsicht in Fig. 1 zeigt eine Ausführungs
form einer Werkstückhaltevorrichtung 1, die beispielsweise an
einer Honvorrichtung befestigt werden kann und dazu dient,
ein zylindrisches Werkstück 2, das eine mit einem Honwerkzeug
zu bearbeitende, zylindrische, zentrische Durchgangsbohrung 3
hat, während der Bearbeitung durch das Honwerkzeug festzuhal
ten. Das Honwerkzeug wird während der Bearbeitung um die
Werkzeugachse 4 gedreht und axial zu dieser Achse hin- und
herbewegt. Die Werkstückhaltevorrichtung 1 hat eine quadra
tische Stahl-Grundplatte 5, auf der zwei zweiteilige, verti
kale Trägerplatten 6, 7 mit Abstand parallel zueinander be
festigt sind. Die Platten 6, 7 tragen einen umgekehrt U-för
migen Rechteckbügel 8, der mit Abstand oberhalb des Werk
stückbereichs einen parallel zur Grundplatte 5 ausgerichte
ten, plattenförmigen Querträger 9 hat, in dessen Mitte eine
Werkzeugführungsbuchse 10 befestigt ist, die eine zentrische,
koaxial zur Werkzeugachse 4 liegende Werkzeugführungsöffnung
aufweist. Senkrecht zur Längsrichtung der Trägerplatte 6, 7
sind stirnseitig an diese anstoßend eine vertikale platten
förmige Vorderwand 11 und eine vertikale plattenförmige
Hinterwand 12 auf der Grundplatte befestigt.
Die Platten 6, 7, 11, 12 und der Bügel 8 bilden eine verwin
dungssteife Rahmenanordnung, in deren Innenraum das Werkstück
2 kardanisch aufgehängt ist. Eine hierzu vorgesehene Kardan
vorrichtung 15 umfaßt einen mit einer stufenzylindrischen
Aufnahmebohrung 16 für das Werkstück 2 versehenen, auch als
Werkstückaufnahme bezeichenbaren Werkstückträger 17. Dieser
hat einen etwa quaderförmigen Oberabschnitt 18 und einstückig
damit einen schmaleren unteren Fortsatz 19, in den der dünne
re Abschnitt der Stufenbohrung 16 hineinreicht. An den
Schmalseiten des Oberabschnitts 18 ragen in entsprechende
Bohrung eingesetzte, koaxiale, zylindrische horizontale La
gerbolzen 20, 21 heraus, die in Kardanlagern 22, 23 eines den
Werkstückträger mit seitlichem Abstand umgebenden, äußeren
geschlossenen Kardanrahmens 24 vorgesehen sind. Der verwin
dungssteife Kardanrahmen 24 hat an seinen senkrecht zu den
Schmalseiten verlaufenden Längsseiten nach außen gerichtete
Vorsprünge mit koaxialen, zylindrischen Befestigungsöffnun
gen, in die koaxiale Zylinderstangen 27, 28 eingesetzt und
starr mit dem Träger verbunden sind. Die Zylinderstäbe 27, 28
sind im Bereich von nicht gezeigten Kardanlagern 31, 32 durch
die Vorderwand 11 bzw. die Rückwand 12 derart hindurchge
führt, daß einerseits eine Verschwenkung des Rahmens 24 um.
eine durch die gemeinsame Achse der Stangen 27, 28 definierte
erste Schwenkachse 29 und andererseits eine Linearverschie
bung des Rahmens 24 in Richtung der Achse 29 möglich ist.
Auch die der Lagerung des Werkstückträgers 17 dienenden Lager
22, 23 lassen sowohl eine Verschwenkung des Werkstückträgers
relativ zum Rahmen 24 um eine zweite Schwenkachse 30, als
auch eine geringfügige anschlagbegrenzte Schwimmbewegung in
Richtung 30 zu, die dadurch ermöglicht wird, daß der lichte
Innenabstand der Schmalseiten des Rahmens 24 um den maximalen
Schwimmweg größer ist als die entsprechende Länge des Werk
stückträgers 17 in Richtung 30. Das Axialspiel in den Kardan
lagern ermöglicht dem Werkstück eine gewisse Beweglichkeit
gegenüber dem starr geführten Honwerkzeug parallel zu einer
durch die koplanaren Achsen 29, 30 definierten Ebene, während
die Drehbarkeit der Kardanachsen in den Lagern eine zweiach
sige Schwenkbeweglichkeit des Werkstückes gewährleistet, um
den Bewegungen des Honwerkzeuges im wesentlichen ohne Zwang
folgen zu können.
Die durch die Zylinderstangen 27, 28 gebildete verlängerte
Kardanachse ragt im Bereich des vorderen Kardanlagers 31
durch die Vorderwand 11 hindurch und ist an ihrem freien Ende
mit einer als Handgriff dienenden Verbreiterung 45 versehen,
die ein manuelles Hin- und Herschieben des Werkstückträgers
17 entlang der mit der Achse 29 zusammenfallenden Verschie
bungsrichtung senkrecht zur vertikalen Werkzeugachse 4 ermög
licht. Zur Ausrichtung, und Festlegung der Lage des Werkstück
trägers bzw. des Werkstückes relativ zur Werkzeugführung 10
ist ein Stellring 46 vorgesehen, der axial verschiebbar auf
der vorderen Stange 28 geführt ist und beispielsweise durch
Festklemmen auf dieser Stange festlegbar ist. Neben der La
gerdurchführung für die Achse 28 ist an der Vorderseite der
Vorderwand 11 ein manuell betätigbarer Schwenkriegel 47 dreh
bar befestigt, der einen mit Abstand von der Vorderwand ange
ordneten, parallel zu dieser ausgerichteten Hebelarm 48 hat,
der im in Fig. 1 gezeigten Betriebszustand einen Axialan
schlag für den Stellring 46 bildet und durch Verschwenkung
nach oben um beispielsweise 90° den Stellring freigibt, so
daß die Kardanachse 27, 28 mit Stellring nach vorne gezogen
werden kann. Der in der gezeigten Stellung einrastende und
mittels eines Entarretierknopfs 49 entriegelbare Schwenkhebel
dient dazu, die Kardanhalterung in der in Fig. 1 gezeigten
Bearbeitungsposition mit einem geeigneten Schwimmspiel paral
lel zur Achse 29 zu haltern, wobei sich das Schwimmspiel da
durch ergibt, daß die lichte Weite zwischen Vorderwand 11
und Hebelarm 48 um den Betrag des Schwimmspiels größer ist
als die axiale Breite des Stellrings 46. Bei einer nicht
gezeigten Ausführungsform, die eine automatische, insbeson
dere hydraulische Verschiebung des Werkstückträgers zwischen
Bearbeitungs- und Ladeposition ermöglicht, kann der Schwenk
riegel entfallen. Anstatt des Handgriffs kann eine Einhängung
für einen Hydraulikzylinder vorgesehen sein, die der axial
starren Kopplung zwischen Kardanvorrichtung und Verschiebe
hydraulik dient.
Zum Festhalten bzw. Festklemmen des am Werkstückträger auf
genommenen Werkstückes 2 ist eine mit dem Werkstückträger
bewegliche Halteeinrichtung 35 vorgesehen. Diese hat zwei
diametral zur Zentralachse 4 angeordnete Schwenkhebel 36, 37,
die am Werkstückträger 17 um eine gemeinsame, mit der Achse
29 zusammenfallende Schwenkachse verschwenkbar gelagert sind.
Jeder der Schwenkhebel, deren Form in Fig. 1 in Draufsicht
und in den Fig. 2 und 3 teilweise gestrichelt verdeutlicht
ist, hat einen in Draufsicht U-förmigen Mittelabschnitt 38,
dessen parallel zueinander verlaufende Schenkel im freien
Endbereich miteinander fluchtende Bohrungen haben, die zur
Bildung eines Schwenklagers auf zylindrischen Fortsätzen in
den Breitseiten des Werkstückträgers 17 aufgesteckt sind. Am
die Schenkel verbindenden Mittelteil des Mittelabschnitts ist
nach oben jeweils ein L-förmig nach innen gebogener Halte
abschnitt 39 ausgebildet, dessen freies Ende bei in Halte
stellung befindlichem Schwenkhebel (Fig. 2) auf die Oberseite
des Werkstücks 2 drückt. In Verlängerung des Halteabschnitts
39 nach unten ist jeweils ein unterer Hebelarm 40 vorgesehen,
an dessen dem Fortsatz 19 zugewandter Innenseite ein Spiral
druckfederelement 41 befestigt ist, dessen gegenüberliegendes
Ende sich im Bereich einer flachen Ausnehmung an dem unteren
Fortsatz 19 abstützt. Dadurch ist jeder der Schwenkhebel in
die in Fig. 2 gezeigte Haltestellung mit Halteeingriff zum
Werkstück 2 vorgespannt, während eine Freigabe des Werk
stückes (Fig. 3) ein Zusammendrücken der Hebelarme 40 bzw.
der Federelemente 41 und damit eine Verschwenkung der Halte
abschnitte 39 nach außen erfordert.
Die Werkstückhaltevorrichtung kann wie folgt arbeiten. In der
in den Fig. 1 und 2 gezeigten Bearbeitungsposition des
Werkstückträgers 17 hält dieser in der bereits erläuterten
Weise das Werkstück 2 derart im Axialbereich 4, daß er sich
unter geringfügigen Schwenkbewegungen um die Achsen 29, 30
und/oder unter Schwimmbewegungen parallel zu diesen Achsen
den Bewegungen des durch die Werkzeugführung 10 geführten
Honwerkzeuges folgen kann. Dabei wird das Werkstück durch die
beiden Niederhalter 36, 37 fest in die zylindrische Aufnahme
öffnung des Werkstückträgers gedrückt. Die Haltekraft hierzu
wird durch die Druckfederelemente 41 bereitgestellt, die die
unteren Hebelabschnitte 40 der Schwenkhebel nach außen
drücken. In der Bearbeitungsstellung sind hierzu die den
Federn 41 abgewandten Außenseiten der unteren Hebelarme 40
mit lichtem Abstand von den Seitenwänden 6, 7 angeordnet.
Nach Beendigung der Bearbeitung wird das Honwerkzeug so weit
nach oben aus dem Werkstück herausgezogen, daß die untere
Spitze des Werkzeugs oberhalb der oberen Stirnseite des Werk
stückes angeordnet ist. Ein weites Herausheben des Werkzeuges
aus dem Werkstück bzw. ein großer Vertikalabstand zwischen
Werkzeugunterseite und Werkstückoberseite ist bei erfindungs
gemäßen Vorrichtungen nicht notwendig, da die Werkstückent
nahme nicht im Bereich der Werkzeugachse 4 erfolgt, sondern
in einer auf derselben Höhe liegenden Ladeposition seitlich
bzw. nach vorne versetzt davon.
Zur linearen Verschiebung des Werkstückträgers zwischen der
in Fig. 1 und 2 gezeigten Bearbeitungsposition und der in
Fig. 1 gestrichelt angedeuteten und in Fig. 3 gezeigten
Ladeposition, in der der Werkstückträger vollständig im Be
reich unterhalb des Querträgers 9 hervorgezogen ist, wird
zunächst der Schwenkriegel 47 entarretiert und nach oben
verschwenkt. Anschließend wird mittels des Handgriffs 45
(oder mit einer entsprechenden automatischen Zugvorrichtung)
der starre Rechteckrahmen 24 mit den in diesem aufgehängten
beweglichen Teilen der Kardanvorrichtung in Verschiebungs
richtung 29 ggf. bis zum Anschlag des vorderen Rahmenvor
sprungs an die Vorderwand 11 in Richtung zur Vorderwand
gezogen (Rahmen 24). Es kann auch von der Rückseite her
gedrückt werden.
Kurz nach Beginn der Verschiebungsbewegung geraten die nach
unten überstehenden, freien Hebelarme 40 der Schwenkhebel 36,
37 in den Bereich von nach innen aufeinander zu verlaufenden,
ebenen Schrägflächen 55, 56, die am rückwärtigen Ende von an
den Innenseiten der Trägerplatten 6, 7 auf Höhe der Hebelarme
40 angebrachten Führungsleisten 57, 58 ausgebildet sind. Die
einander zugewandten Innenseiten der im Querschnitt recht
eckigen Führungsleisten bilden Steuerflächen für die axial
daran abgleitenden Schwenkhebel derart, daß die Halteab
schnitte der Schwenkhebel zunächst unter Abgleitung der unte
ren Hebelarme 40 an den Schrägflächen 55, 56 gegen die Kraft
der Federn 41 bis in die in Fig. 3 gezeigte Freigabestellung
nach außen geschwenkt und anschließend unter weiterer Abglei
tung an den parallel zur Achse 29 verlaufenden geraden Innen
flächen in dieser Öffnungsstellung gehalten werden. Somit ist
bei Erreichen der Ladeposition (gestrichelte Position in Fig.
1 bzw. Fig. 3) ist das Werkstück 2 freigegeben und kann manu
ell oder automatisch nach oben aus dem Werkstückträger ent
nommen werden. Anschließend wird ein bzgl. seiner Außenmaße
identisches Werkstück in die Aufnahme eingesetzt und der
Werkstückträger wird zur Bearbeitungsposition zurückgescho
ben. Dabei schwenken die Haltearme 36, 37, sobald die Hebel
arme 40 in den Bereich der sich nach außen erweiternden
Schrägflächen 55, 56 geraten, unter Kraft der Federn 41 nach
innen und legen sich zur Festspannung des Werkstücks 2 auf
dessen Oberseite. Durch diese vollmechanische funktionssiche
re Kopplung von Verstellbewegung in Richtung 29 und Schwenk
bewegung der Spannhebel 36, 37 kann auf eine gesonderte Ein
richtung zur Betätigung der Halteeinrichtung verzichtet wer
den. Alternativ oder zusätzlich zu den beispielshaft gezeig
ten Schwenkhebeln, die eine Festspannung von oben des Werk
stückes 2 am Werkstückträger bewirken, können auf ähnliche
Weise beispielsweise auch Organe zur Verdrehsicherung des
Werkstückes am Werkstückträger vorgesehen sein.
Die gezeigte Ausführungsform mit kardanisch aufgehängtem
Werkstückträger ist dazu ausgebildet, eine Druckspülung der
zu bearbeitenden Bohrung mit Kühl- und/oder Schmiermittel im
Gegenstrom zum Honen zu ermöglichen. Hierzu ist eine Zufuhr
einrichtung zur Zufuhr von mit Fluiddruck beaufschlagbarer
Bearbeitungshilfsflüssigkeit zum Werkstückträger vorgesehen.
Diese hat eine nicht gezeigte, beispielsweise hydraulische
Druckfluidquelle, die über geeignete Schläuche o. dgl. mit an
der Oberseite des Kardanrahmens 24 im Bereich der Achse 30
angeordneten Anschlüssen 60 verbindbar ist. Von jedem der
Anschlüsse 60 führt ein im wesentlichen vertikaler Kanalab
schnitt 61 bis in den Bereich des jeweiligen Lagers 22, 23
für den am Werkstückträger 17 befestigten Lagerbolzen 20 bzw.
21. Jeder der Lagerbolzen hat auf axialer Höhe des vertikalen
Leitungsabschnitts 61 eine bis zur Bolzenachse führende Radi
albohrung 62, die bei vertikal hängendem oder geringfügig
demgegenüber verschwenkten Werkstückträger mit dem Leitungs
abschnitt 61 kommuniziert. Jede Radialbohrung 62 führt in
einen innerhalb des zugeordneten Lagerbolzens koaxial mit
dessen Zentralachse verlaufenden Kanalabschnitt 63, von dem
im Bereich des in den Werkstückträger eingesteckten Endes
eine Radialbohrung zu einem innerhalb des Werkstückträgers
vorgesehenen, gewinkelten Kanalabschnitt 64 führt, der in
einem unterhalb des Werkstücks angeordneten, zu dieser geöff
neten und ansonsten geschlossenen Aufnahmeraum 65 mündet. Die
Kanalanordnung ist spiegelsymmetrisch zu einer durch die Ar
beitsachse 4 und durch die Schwenkachse 29 des Rahmens 24
aufgespannte Symmetrieebene, wodurch sich bei gleichzeitiger,
gleichstarker Druckbeaufschlagung beidseits der Symmetrie
ebene alle Drehmomente um Achse 29 gegenseitig aufheben.
Die durch diese Kanalanordnung unter ggf. wechselndem Druck
zugeführte Hilfsflüssigkeit spült während der Honbearbeitung
die bearbeitete Bohrung von unten, wobei durch die Verdrän
gungswirkung des in die Bohrung bei Axialbewegung eintauchen
den Honwerkzeugs eine Pumpwirkung erzeugt wird, durch die
Strömungsgeschwindigkeitsänderungen am Honwerkzeug vorbei be
wirkt werden. Dies treibt das Spülmittel durch den Honspalt
nach oben. Diese Druckspülung führt zu einer sehr leichtgän
gigen Werkzeugbewegung und zu einer insbesondere wegen der
wechselnden Strömungsgeschwindigkeiten sehr wirksamen Besei
tigung von Bearbeitungsrückständen.
Dabei bewirkt die vorteilhafte Kühlmittelzuführung, die im
Bereich des Kanalabschnitts 63 durch die Kardanachse hindurch
koaxial zur Schwenkachse 30 verläuft, daß durch die mit ggf.
wechselnden Geschwindigkeiten strömende Flüssigkeit keine
Kräfte bzw. Drehmomente bewirkt werden, die zu einer Ver
schwenkung des Werkstückträgers aus seiner optimal ausbalan
cierten Lage führen könnte. Es können also auf den Werkstück
träger wirkende Kippmomente, die auf durch beschleunigte
Flüssigkeitsmengen bewirkte dynamische Kräfte zurückgehen,
wirkungsvoll verringert oder vermieden werden.
Es wird deutlich, daß durch eine zweckmäßige Flüssigkeitsfüh
rung, z. B. axial durch die Kardanachsen hindurch, äußere
Zwangskräfte auf den Werkstückhalter bzw. das Werkstück ver
ringert werden können, wodurch die Bearbeitungsqualität, ins
besondere die geometrische Präzision der bearbeiteten Bohrun
gen gegenüber herkömmlichen Einrichtungen noch verbessert
werden kann. Die zugrundeliegende Erkenntnis, nach der auch
durch beschleunigte Flüssigkeiten bewirkte Kräfte zu uner
wünschten Zwängen auf das bearbeitete Werkstück führen kön
nen, kann allgemein dadurch genutzt werden, daß diese Kräfte,
wie bei der gezeigten Ausführungsform, gar nicht erst in nen
nenswertem Ausmaß entstehen, oder daß die Flüssigkeitsführung
derart symmetrisch oder ausgewogen erfolgt, daß sich fluid
dynamische Massenkräfte kompensieren bzw. gegenseitig auf
heben. So ist es beispielsweise möglich, die Flüssigkeits
zufuhr zum Kardanrahmen 24 nicht über die rahmenfesten An
schlüsse 60 zu schaffen, sondern im Bereich der Kardanlager
31, 32 bzw. koaxial zur Achse 29 durch die Kardanachsen 27,
28 hindurch. Die Einleitung kann außerhalb der Lager z. B. an
der freien Stirnseite der hinteren Achse bzw. Stange 27 er
folgen. Zur Kompensation auftretender Drehmomente auf den
Rahmen 24 um Achse 30 können die von den Anschlußöffnungen 60
zu den vertikalen Kanalabschnitten 61 führenden, horizontalen
Kanalabschnitte, die bei der gezeigten Ausführungsform paral
lel zueinander verlaufen, stattdessen gegenparallel zueinan
der ausgerichtet sein. Dadurch können die durch die Lager 31,
32 aufzunehmenden Vertikalkräfte verringert werden.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform werden aus Grün
den der Übersichtlichkeit für entsprechende Teile gleiche
Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsformen ver
wendet. Hier ist der Werkstückträger 17 derart konstruiert,
daß eine stufenlose Höhenverstellung eines im Werkstückträger
aufgenommenen Werkstückes bezogen auf die durch die Achsen 29
und 30 aufgespannte Kardanebene möglich ist. Dadurch kann der
Massenschwerpunkt der Gesamtanordnung aus beweglichem Werk
stückträger und Werkstück so nahe unterhalb der Kardanebene
angeordnet werden, daß nur vernachlässigbar geringe gewichts
bedingte Rückstellkräfte auf das Werkstück wirken, so daß
dieses im wesentlichen frei von schwerkraftbedingtem, äußerem
Zwang gehalten wird. Die Höhenverstellbarkeit des Gesamt
schwerpunktes wird bei der gezeigten Ausführungsform dadurch
erreicht, daß der Werkstückträger mit zwei gegeneinander
höhenverstellbaren Teilen aufgebaut ist. Es ist ein Werk
stückträgeraußenteil bzw. Trägerkörper 70 vorgesehen, an
dessen Schmalseiten die Lagerbolzen 20, 21 starr befestigt
sind. In der Mitte des Trägerkörpers ist eine vertikal durch
gehende Stufenbohrung vorgesehen, die einen kreiszylindri
schen, glattwandigen Oberabschnitt 71 und einen im Durch
messer kleineren, mit einem Innengewinde 72 versehenen Unter
abschnitt hat, der sich unter Ausbildung einer nach innen
vorspringenden, horizontalen Ringstufe 73 an den Oberab
schnitt anschließt. Im Bereich der Stufenbohrung ist in den
Trägerkörper eine Werkstückaufnahme 74 eingesetzt, die eine
der Form des aufzunehemenden Werkstückes angepaßte, zentri
sche Aufnahmeöffnung 75 hat. Die nach Art einer Schraube aus
gebildete Werkstückaufnahme hat einen zylindrischen Mittel
abschnitt mit einem Außengewinde 76, das bei eingesetzter
Werkstückaufnahme mit dem Innengewinde 72 des Trägerkörpers
40 derart zusammenwirkt, daß eine Drehung der Werkstückauf
nahme um ihre zentrale Längsachse eine stufenlose Höhenver
stellung der Werkstückaufnahme relativ zum außenliegenden
Werkstückträger-Außenteil 70 bzw. zur Kardanebene bewirkt.
Dadurch ist eine stufenlose Höhenverstellung des Massen
schwerpunktes des um die Schwenkachse 30 schwenkbaren Teils
der Kardanvorrichtung möglich.
Die Aufteilung des Werkstückträgers 17 in einen unlösbar,
aber beweglich mit den übrigen Teilen der Kardanvorrichtung
verbundenen, äußeren Trägerkörper 70 und eine im Beispiel
durch Ausschrauben lösbar mit dem Trägerkörper verbindbare
Werkstückaufnahme 74 kann nicht nur in der beschriebenen
Weise zur Höhenverstellung des Werkstückes und des Massen
schwerpunktes genutzt werden, sondern ist auch für die Anpas
sung der Werkstückhaltevorrichtung an Werkstücke unterschied
licher Geometrien vorteilhaft, da durch Austausch der Werk
stückaufnahme gegen eine zum Beispiel bzgl. der Aufnahmeöff
nung 75 anders ausgestaltete andere Werkstückaufnahme eine
schnelle Anpassung möglich ist.
Im gezeigten Beispiel hat das strichpunktiert gezeichnete
Werkstück etwa mittig in Längsrichtung einen umlaufenden
Flansch oder Ringbund 76, der bei eingesetztem Werkstück auf
einer nach innen vorspringenden Auflageschulter 77 der Auf
nahmeöffnung 75 aufliegt. Zur Werkstückfixierung an der Werk
stückaufnahme bzw. dem Werkstückträger ist dem Werkstückträ
ger eine Haltevorrichtung mit einem Halteorgan 78 zugeord
net, das nach Art einer Überwurfmutter oder Hohlschraube über
einen nach oben vorstehenden zylinderischen Abschnitt des
Werkstückes gestülpt wird und mit einem Außengewindeabschnitt
in einen entsprechenden Innengewindeabschnitt der Werkstück
aufnahme eingreift. Das Halteorgan 78 liegt nach Festschrau
ben vollflächig auf der Oberseite des Ringbundes 76 auf und
klemmt, das Werkstück axial unbeweglich fest. Dabei wird eine
um den Umfang des rotationssymmetrischen Werkstückes herum
gleichmäßige Haltekraft auf das Werkstück ausgeübt, wodurch
besonders bei kleineren, ggf. gegenüber äußeren Kräften nicht
völlig verwindungssteifen Werkstücken eine besonders schonen
de Werkstückfixierung ermöglicht wird, die sich positiv auf
die Präzision der zu bearbeitenden Bohrungen auswirken kann.
Anstatt einer Spannschraube der gezeigten Art könnte zum
Beispiel auch ein bajonettartiges Halteorgan vorgesehen sein.
Claims (15)
1. Werkstückhaltevorrichtung mit mindestens einem Werk
stückträger (17) zur Aufnahme mindestens eines mit einem
Werkzeug, insbesondere einem Honwerkzeug, zu bearbeiten
den Werkstücks (2), das zur Bearbeitung im Bereich der
Werkzeugachse (4) des Werkzeuges angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (17) derart be
weglich an der Haltevorrichtung (1) gelagert ist, daß
er zwischen einer Bearbeitungsposition im Bereich der
Werkzeugachse (4) und einer mit Querabstand zur Werk
zeugachse liegenden Ladeposition bewegbar ist.
2. Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Werkstückträger (17) im wesent
lichen senkrecht zur Werkzeugachse (4) zwischen Bearbei
tungsposition und Ladeposition bewegbar, insbesondere
verschiebbar ist.
3. Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß eine Linearführung zur gerad
linigen Führung des Werkstückträgers (17) in einer im
wesentlichen senkrecht zur Werkzeugachse ausgerichteten
Verschiebungsrichtung vorgesehen ist, wobei vorzugs
weise zur kardanischen Aufhängung des Werkstückträgers
eine Kardanvorrichtung (15) vorgesehen ist, bei der
mindestens ein Kardanlager (31, 32) als Linearführung
für den Werkstückträger ausgebildet ist.
4. Werkstückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit minde
stens einem beweglichen Halteorgan (36, 37) für das
Werkstück (2) ausgestattete Halteeinrichtung (35) zum
Festhalten des Werkstückes an dem Werkstückträger (17)
vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Halteeinrichtung
derart ausgebildet ist, daß ein Halteorgan (36, 37)
durch Bewegung des Werkstückträgers zwischen Bearbei
tungsposition und Ladeposition zwischen einer Haltestel
lung mit Halteeingriff zum Werkstück und einer Freigabe
stellung bewegbar ist.
5. Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Halteeinrichtung mindestens einen
an dem Werkstückträger (17) drehbar gelagerten, vorzugs
weise federbelasteten Schwenkhebel (36, 37) zum Festhal
ten, insbesondere Festklemmen des Werkstücks (2) am
Werkstückträger aufweist, wobei vorzugsweise zwei diame
tral zu einer Werkstückaufnahme (16) des Werkstückträ
gers (17) angeordnete Schwenkhebel (36, 37) vorgesehen
sind.
6. Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (35) zur
Betätigung von mindestens einem beweglichen Halteorgan
(36, 37) mindestens ein Steuerorgan (55, 56) mit einer
abschnittsweise schräg zur Bewegungsrichtung (29) ver
laufenden Schrägfläche (55, 56) aufweist, die zur Bewe
gung, insbesondere Verschwenkung des Halteorgans, ins
besondere des Schwenkhebels, mit einem Abschnitt, insbe
sondere einem Hebelarm (40) des Halteorgans gleitend zu
sammenwirkt.
7. Werkstückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine vorzugs
weise zweiachsige Kardanvorrichtung (15) zur kardani
schen Aufhängung des Werkstückträgers (17) aufweist.
8. Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kardanvorrichtung (15) mindestens
eine in Verschiebungsrichtung (29) ausgerichtete, in
mindestens einem Kardanlager (31, 32) drehbar und axial
beweglich gelagerte verlängerte erste Kardanachse (27,
28) hat, deren Länge vorzugsweise größer ist als ein
Verschiebungsweg zwischen Bearbeitungsposition und
Ladeposition.
9. Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß zwei koaxiale und in Bezug auf den
Werkstückträger (17) diametrale Kardanlager (31, 32)
vorgesehen sind, zwischen denen der Werkstückträger (17)
in Verschiebungsrichtung (29) bewegbar angeordnet ist.
10. Werkstückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kardanvorrichtung
eine Kardanlagereinrichtung (31, 32) hat, die als
Linearführung zur Führung des Werkstückträgers bei Ver
schiebung zwischen Bearbeitungsposition und Ladeposi
tion ausgebildet ist.
11. Werkstückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kardanvorrichtung
einen den Werkstückträger (17) unmittelbar umschließen
den, geschlossenen Kardanrahmen (24) hat, wobei vorzugs
Weise an dem Kardanrahmen (24) an gegenüberliegenden
Seiten Kardanachsen (27, 28) zur schwenkbaren Lagerung
des Kardanrahmens angeordnet sind.
12. Werkstückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zufuhr von
mit Fluiddruck beaufschlagbarer Bearbeitungsflüssigkeit
zum Werkstückträger eine Zufuhreinrichtung mit minde
stens einem Zufuhrkanal vorgesehen ist, der zwischen
einem ersten Teil der Werkstückhaltevorrichtung, insbe
sondere einem Kardanrahmen (24), und einem um eine
Schwenkachse (30) schwenkbar an dem ersten Teil gelager
ten zweiten Teil (17) der Haltevorrichtung, insbesondere
dem Werkstückträger (17), einen Kanalabschnitt (63) hat,
der parallel, insbesondere koaxial zur Schwenkachse (30)
angeordnet ist.
13. Werkstückhaltevorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträ
ger derart ausgebildet ist, daß das aufgenommene Werk
stück, bezogen auf die Kardanachsen (29, 30), vorzugs
weise stufenlos, höhenverstellbar ist.
14. Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Werkzeugträger aus mehreren gegen
einander beweglichen und in unterschiedlichen Vertikal
positionen aneinander festlegbaren Teilen aufgebaut ist,
wobei vorzugsweise ein schwenkbar gelagerter Trägerkör
per (70) und eine relativ zum Trägerkörper höhenver
stellbare Werkstückaufnahme (74) vorgesehen ist.
15. Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme nach Art einer
Schraube ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999113453 DE19913453A1 (de) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | Werkstückhaltevorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999113453 DE19913453A1 (de) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | Werkstückhaltevorrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19913453A1 true DE19913453A1 (de) | 2000-09-28 |
Family
ID=7902311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999113453 Withdrawn DE19913453A1 (de) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | Werkstückhaltevorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19913453A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014226061A1 (de) | 2014-12-16 | 2016-06-16 | Kadia Produktion Gmbh + Co. | Werkstückhaltevorrichtung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2604857A1 (de) * | 1976-02-07 | 1977-08-25 | Beukenberg Maschf | Honmaschine |
DE29502086U1 (de) * | 1995-02-09 | 1996-06-05 | Maschinenfabrik Gehring GmbH & Co, 73760 Ostfildern | Vorrichtung zum Halten von Werkstücken |
DE19508316A1 (de) * | 1995-03-09 | 1996-09-12 | Nagel Masch Werkzeug | Haltevorrichtung für Werkstücke |
-
1999
- 1999-03-25 DE DE1999113453 patent/DE19913453A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19508316A1 (de) * | 1995-03-09 | 1996-09-12 | Nagel Masch Werkzeug | Haltevorrichtung für Werkstücke |
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