DE19913453A1 - Werkstückhaltevorrichtung - Google Patents

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.