DE4311897A1 - Vorrichtung zum Ausrichten einer Aufnahme zur Bearbeitung eines Werkstücks - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Aufnahme zur Bearbeitung eines Werk­ stücks an einer Werkzeugmaschine.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken, z. B. einer Stoß­ maschine zur Herstellung einer Verzahnung, fallen relativ hohe Nebenzeiten an. Diese Nebenzeiten resultieren aus einem hohen Rüstaufwand zum Anbringen bzw. Wechseln einer Aufnahme für die zu bearbeitenden Werkstücke. Wenn eine Vorrichtung mit dem Maschinentisch verbunden werden soll, ist ein präzi­ ses Ausrichten die Voraussetzung für den erforderlichen, exakten Rundlauf. Dieser liegt in einem Bereich < 0,01 mm. Zunächst erfolgt eine Grobzentrierung durch einen Zentrier­ einpaß. Im Anschluß hieran erfolgt ein mehrmaliges Abfahren und Korrigieren des Vorrichtungsrundlaufes mit Hilfe einer Meßuhr. Wenn der erforderliche Rundlauf erreicht ist, werden die Befestigungsschrauben der Vorrichtung angezogen. Der Zeitaufwand für eine Umrüstung liegt bei ca. 20 min. Die Vorrichtung zum Ausrichten der Aufnahme eignet sich insbe­ sondere für den Einsatz bei Klein- und Mittelserien, d. h. bei Bearbeitungsvorgängen, die eine Vielzahl von Umrüstvor­ gängen erforderlich machen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zeitaufwand für das Umrüsten einer Vorrichtung zur Be­ arbeitung von Werkstücken zu reduzieren.

Die gestellte Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Aufnahme über eine elastisch verformbare Spannbuchse gegenüber einem Maschinentisch bzw. einem mit dem Maschinentisch fest verbundenen Teil, der einen Zwischen­ flansch darstellt, verbunden ist. Die elastisch verformbare Spannbuchse ist mit der Funktion einer Kupplung gleichzu­ setzen, die eine selbstzentrierende Wirkung aufweist. In diesem Fall ist die Spannbuchse zwischen der Aufnahme und einen Zwischenflansch eingeschaltet. Der Zwischenflansch wird mit dem Maschinentisch verbunden. Es ist jedoch auch alternativ möglich, die Aufnahme direkt über die Spannbuchse am Maschinentisch zu halten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Spannbuchse aus einem ringförmigen, elastisch verformbaren Körper, der eine ringförmige Hohlkammer aufweist. Der ring­ förmige, elastisch verformbare Körper ist vorzugsweise aus Stahl oder dergleichen gefertigt. Er weist einerseits eine ausreichende Festigkeit auf, um die Aufnahme gegenüber einem feststehenden Teil der Vorrichtung bzw. dem Maschinentisch abzustützen und ist andererseits so elastisch, daß eine Relativbewegung zwischen diesen Teilen möglich ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Hohl­ kammer mit einem Medium gefüllt, das bei Druckbeaufschlagung eine gleichmäßige, elastische, radiale Aufweitung der Spann­ buchse hervorruft. Die Hohlkammer kann in vorteilhafter Weise einen Anschluß aufweisen, der zugleich als Vorrats­ kammer für das Medium dient.

Eine baulich einfache Ausführung verwendet eine radial gerichtete Bohrung als Anschluß. Die Bohrung geht in ein Gewinde über, in dem ein Stellglied axial beweglich geführt ist. Bei dem Stellglied kann es sich beispielsweise um einen Gewindestift handeln. Um die Aufnahme präzise zentrieren zu können, kann eine gesonderte Zentrierhülse verwendet werden. Hiermit können bereits bestehende Vorrichtungen adaptiert werden. Bei neu erstellten Vorrichtungen ist diese gesonderte Zentrierhülse nicht erforderlich. Die Zentrierhülse hat einen Zentrierbund und wird unter Einhaltung enger Toleranzen ge­ fertigt. Der Zentrierbund wird in der Aufnahme geführt.

Um die Vorrichtung zum Ausrichten einer Aufnahme uni­ versell einsetzen zu können, ist es vorteilhaft, die Werk­ stückaufnahme über einen Zwischenflansch mit dem Maschinen­ tisch zu verbinden. Der Zwischenflansch kann mit dem Maschi­ nentisch fest verbunden sein. Die Aufnahme ist mit Hilfe der Zentrierhülse und der Spannbuchse relativ beweglich. Somit kann sie durch Druckbeaufschlagung der Spannbuchse einfach und präzise auf den erforderlichen Rundlauf gebracht werden.

Weitere, für die Erfindung wesentliche Merkmale sowie die daraus resultierenden Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung zu entnehmen.

Der Abbildung ist ein Maschinentisch 1 zumindest teil­ weise zu entnehmen. Hierunter ist ganz allgemein derjenige Teil einer Werkzeugmaschine zu verstehen, der für die Auf­ nahme einer Vorrichtung vorgesehen ist. Im vorliegenden Anwendungsfall handelt es sich beispielsweise um den Maschi­ nentisch einer Stoßmaschine zur Herstellung von Verzahnun­ gen. Eine Vorrichtung, die mit der Bezugsziffer 2 gekenn­ zeichnet ist, dient zur Aufnahme eines Werkstücks 3. Der in der Zeichnung unten liegende Teil ist als Schweißkonstruk­ tion ausgeführt und setzt sich im wesentlichen aus zwei Ringen 7 und 8 zusammen. Diese Ringe werden durch Abstands­ halter 9 auf Distanz gehalten. Die Befestigungsschrauben 6 durchsetzen die Abstandshalter 9. Die Ringe 7 und 8 bilden einen Zwischenflansch 26, der über einen Zentrierbund 4, eine plane, ringförmige Auflagefläche 5 und mehreren Befe­ stigungsschrauben 6 mit dem Maschinentisch 1 fest verbunden ist.

Der Ring 8 des Zwischenflansches 26 verfügt zunächst über eine plane Auflagefläche 10, auf die eine Vorrichtung 2 aufgesetzt wird. Die Aufnahme 11 der Vorrichtung 2 kann über mehrere Befestigungsschrauben 12, von denen lediglich eine in der Zeichnung dargestellt ist, mit dem Ring 8 fest ver­ bunden werden.

Im unteren Bereich der Aufnahme 11 ist eine Zentrier­ bohrung 13 vorgesehen. In diese Zentrierbohrung 13 ist eine Zentrierhülse 14 mit einem Zentrierbund 25 eingesetzt. Der Außendurchmesser 15 eines zylindrischen Abschnitts der Zentrierhülse 14 ist kleiner als der Innendurchmesser 16 einer Bohrung 17 gehalten. Die Bohrung 17 durchsetzt den Ring 8. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, entsteht hier­ durch ein Ringspalt, in den eine Spannbuchse 18 eingesetzt ist.

Bei der Spannbuchse 18 handelt es sich prinzipiell um einen ringförmigen, elastisch verformbaren Körper, der eine ringförmige Hohlkammer 19 aufweist. Die Hohlkammer 19 ist mit einem Medium gefüllt, das, sofern es einem Druck ausge­ setzt wird, eine gleichmäßige, elastische, radiale Aufwei­ tung der Spannbuchse 18 hervorruf t. Bei dem Medium kann es sich beispielsweise um ein Fluid handeln. Die Spannbuchse 18 ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff herge­ stellt.

Die Hohlkammer 19 weist einen Anschluß 20 auf, der zu­ gleich als Vorratskammer für das Medium dient. Im vorliegen­ den Fall handelt es sich um eine radial gerichtete Bohrung, die in ein Gewinde 21 übergeht. Im Gewinde 21 ist ein Stell­ glied 22 axial beweglich geführt. Hier kann es sich bei­ spielsweise um einen Gewindestift mit einem Innensechskant handeln.

Das zu bearbeitende Werkstück 3 ist in einer Bohrung 23 der Aufnahme 11 zentriert und ist durch Spannmittel 24 fest­ gelegt. Die Spannmittel 24 können unterschiedlich gestaltet sein. Das Spannen der Werkstücke kann spielfrei (expandie­ rend) erfolgen. Ebenso ist ein Spannen mit Zugstangen oder dergleichen möglich.

Die Vorrichtung 2 bzw. die Aufnahme 11 wird bei ent­ spannter Spannbuchse 18 auf den Zwischenflansch 26 gelegt. Der Zwischenflansch 26 kann aber auch entfallen, wenn die Spannbuchse 18 direkt in den Maschinentisch 1 integriert ist. Wird, wie im beschriebenen Ausführungsbeispiel, ein Zwischenflansch 26 verwendet, werden die Befestigungsschrau­ ben 12 eingesetzt, jedoch noch nicht angezogen. Bei der Zentrierhülse 14, der Spannbuchse 18 und zumindest dem Innendurchmesser 16 des Rings 8 handelt es sich um Bauteile bzw. Maße, die mit großer Präzision gefertigt sind. Der Zentrierbund 25 der Zentrierhülse 14 ist geschliffen und liegt konzentrisch zur Aufnahmebohrung 23. Das Befestigen der ausgerichteten Aufnahme 11 durch Anziehen der Befesti­ gungsschrauben 12 kann auch entfallen. Voraussetzung hier­ für sind entsprechend kleine Bearbeitungskräfte am Werk­ stück und/oder eine genügend große Kraft zum Spannen der Aufnahme 11. Dies setzt einen entsprechend großen Aufnahme­ durchmesser der Spannbuchse 18 sowie eine ausreichende axiale Länge voraus.

Der Ausrichtvorgang ist wie folgt:

Das Ausrichten der Aufnahme 11 zur Bearbeitung des Werkstücks 3 erfolgt nun durch gleichmäßige Druckverteilung des Fluides innerhalb der Spannbuchse 18. Dies geschieht durch Einschrauben des Stellgliedes 22 im Gewinde 21. Die Aufnahme 11 wird nun auf den erforderlichen Rundlauf zen­ triert. Dieser liegt in einem Bereich < 0,01 mm. Die ausge­ richtete Aufnahme 11 wird sodann mit dem Ring 8 durch An­ ziehen der Befestigungsschrauben 12 verschraubt.

Anstelle der manuellen Krafteinleitung (Druckerhöhung innerhalb der Hohlkammer 19) kann selbstverständlich eine automatische Betätigung vorgesehen sein.

Das vorstehend erläuterte Prinzip zum Ausrichten von Aufnahmen kann selbstverständlich auch bei anderen Bearbei­ tungsverfahren eingesetzt werden. Durch den Selbstzentrier­ effekt der erläuterten Vorrichtung ist ein sehr präzises Ausrichten innerhalb kürzester Zeit möglich.

Bezugszeichenliste

1 Maschinentisch
2 Vorrichtung
3 Werkstück
4 Zentrierbund
5 Auflagefläche
6 Befestigungsschraube
7 Ring
8 Ring
9 Abstandshalter
10 Auflagefläche
11 Aufnahme
12 Befestigungsschraube
13 Zentrierbohrung
14 Zentrierhülse
15 Außendurchmesser
16 Innendurchmesser
17 Bohrung
18 Spannbuchse
19 Hohlkammer
20 Anschluß
21 Gewinde
22 Stellglied
23 Bohrung
24 Spannmittel
25 Zentrierbund
26 Zwischenflansch

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werk­ stücks, das durch Spannmittel (24) in einer Aufnahme (11) der Vorrichtung festgelegt ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aufnahme (11) einer Vorrichtung (2) über eine elastisch verformbare Spannbuchse (18) gegenüber einem Maschinentisch (1) bzw. einem mit dem Maschinentisch (1) fest verbundenen Zwischenflansch (26) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannbuchse (18) aus einem ring­ förmigen, elastisch verformbaren Körper, der eine ringför­ mige Hohlkammer (19) aufweist, gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hohlkammer (19) mit einem Medium gefüllt ist, das bei Druckbeaufschlagung eine gleichmäßige, elastische, radiale Aufweitung der Spannbuchse (18) hervor­ ruft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hohlkammer (19) einen An­ schluß (20) aufweist, der zugleich als Vorratskammer für das Medium dient.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (20) aus einer radial gerichteten Bohrung, die in ein Gewinde (21) übergeht, gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Gewinde (21) ein Stellglied (22) axial beweglich geführt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannbuchse (18) an einem Außendurchmesser (15) einer Zentrierhülse (14) anliegt und daß die Zentrierhülse (14) mit einem Zentrierbund (25) in der Aufnahme (11) geführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung (2) über einen Zwischenflansch (26) mit dem Maschinentisch (11) verbunden ist und daß die Aufnahme (11) über die Zentrierhülse (14) und die Spannbuchse (18) zum Zwecke des Ausrichtens relativ beweglich ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zwischenflansch (26) aus zwei Ringen (7, 8), die durch Abstandshalter (9) auf Distanz ge­ halten sind, gebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aufnahme (11) über Befestigungs­ mittel (12) mit dem Zwischenflansch (26), der mit dem Maschi­ nentisch (1) fest verbunden ist, festlegbar ist.