DE19826885A1 - Werkstückträger, insbesondere zur Aufnahme runder oder symmetrischer Formteile - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkstückträger, insbesondere zur Aufnahme runder oder symmetrischer Formteile, mit einer Spannhülse (10) und einer darin axial verschiebbaren Spannzange (12). Um ein Werkstück auf besonders einfache Weise spannen und anschließend handhaben zu können, ist vorgesehen, daß die Spannzange (12) in ihrer Werkstück-Spannstellung selbsthemmend gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstückträger, insbesondere zur Aufnahme runder oder symmetrischer Formteile, nachdem Oberbegriff des Anspruchs 1.

STAND DER TECHNIK

Bei der Massenfertigung von Bauteilen, beispielsweise bei der Massenfertigung von Abtriebsschnecken, ist es erforder­ lich, einen Rohling nach dem Abtrennen von einem stabförmi­ gen Halbzeug einzuspannen und zu zentrieren, um dann Bear­ beitungsschritte wie Bohren, Ausdrehen, Reiben, Fasen, und dergleichen in einer Taktzeit von 3,5 s oder weniger aus zu­ führen. Dabei kann es je nach Bauteil erforderlich sein, auch andere Bearbeitungsverfahren wie Drehen, Polieren, Schleifen und dergleichen anzuwenden.

Derartige Bearbeitungen werden heutzutage hauptsächlich auf Drehautomaten oder Rundteller-Bearbeitungsautomaten durchgeführt. Derartige Maschinen sind jedoch im Hinblick auf Anschaffungs- und Wartungskosten relativ teuer. Darüber hinaus werden jeweils mehrere derartige Maschinen benötigt, um die gewünschten kurzen Taktzeiten zu erreichen.

Bei einer bekannten Werkzeugmaschine (DE 89 12 243 U1) weist eine Werkstückaufnahme zwei auf einem Werkstückschlitten angeordnete Spannstöcke sowie eine als Drehkopf-Spannfut­ ter ausgebildete Zentrier-Spanneinrichtung auf, in der ein profiliertes stangenförmiges Halbzeug gehalten ist, von dem kurze Bauteile oder Werkstücke hergestellt werden sollen.

Bei dieser bekannten Werkzeugmaschine wird nach Beendigung der Bearbeitung eines Werkstücks und nach dessen Abt rennen vom stangenförmigen Halbzeug das Spannfutter geschlossen, während die Spannstöcke gelöst werden. Die Spannstöcke kön­ nen dann so verschoben werden, daß ein zur Herstellung des nächsten Werkstücks geeigneter Abschnitt des Halbzeugs von ihnen eingespannt werden kann. Daraufhin wird das Spannfut­ ter gelöst und die Spannstöcke können zusammen mit dem ge­ spannten Werkstück in die Bearbeitungsposition verschoben werden.

Bei dieser bekannten Werkzeugmaschine sind also verschiede­ ne Spannmittel erforderlich, um ein stangenförmiges Halb­ zeug bei der Bearbeitung eines Werkstücks zu halten. Eine Spannvorrichtung oder ein Werkstückträger für das vom Halb­ zeug abgetrennte Werkstück ist dabei nicht vorgesehen.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Der erfindungsgemäße Werkstückträger mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Werkstück, insbesondere runde oder symmetrische Formteile, einzeln für sich auf einfache Weise eingespannt und dann zusammen mit dem erfindungsgemäßen Werkstückträger zu Bearbeitungsstationen transportiert werden können.

Die selbsthemmende Spannfunktion des erfindungsgemäßen Werkstückträgers hat insbesondere den Vorteil, daß das Werkstück auf besonders einfache Weise gespannt und wieder gelöst werden kann.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spannhülse des Werkstückträgers so ausgebildet ist, daß sie auf einfache Weise in einer Bear­ beitungsstation einer Werkzeugmaschine drehbar gelagert werden kann. Dies läßt sich besonders einfach erreichen, wenn eine Außenumfangsfläche der Spannhülse als zylindri­ sche Lagerfläche zur Lagerung in einer Rollenaufnahme aus­ gebildet ist. Alternativ dazu ist es aber auch möglich, daß auf der Spannhülse zwei axial voneinander beabstandete La­ ger, vorzugsweise Wälzlager, insbesondere Kugellager, zur drehbaren Lagerung der Spannhülse angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Werkstückträgers ermöglicht es somit, daß dieser in den einzelnen Bearbei­ tungsstationen rotieren kann, so daß am Werkstück beste Rundlaufqualität erzeugt werden kann. Die freie Handhabung des Werkstückträgers, mit dem darin gespannten und zen­ trierten Werkstück ermöglicht es, eine Bearbeitungsmaschi­ ne für entsprechende Werkstücke völlig frei zu konzipieren. Der Werkstückträger kann dabei beispielsweise bei Längs­ transfer-, Rundtakt- oder frei definierten Anordnungen von Bearbeitungsstationen eingesetzt werden. Zur Optimierung der Bearbeitungstaktzeit ist die Bearbeitung in Einfach- oder Mehrfachstationen frei wählbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

ZEICHNUNG

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­ hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:

Fig. 1 einen vereinfachten schematischen Teil­ schnitt durch einen Werkstückträger nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 einen vereinfachten schematischen Teilschnitt durch einen Werkstückträger nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 eine Stirnansicht des in einem Rollenlager aufgenommenen Werkstückträgers nach Fig. 1 und

Fig. 4 eine Stirnansicht des in einem Prismenlager aufgenommenen Werkstückträgers nach Fig. 2.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnungen sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen verse­ hen.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt der erfindungsgemäße Werkstück­ träger 9 eine Spannhülse 10 mit einer axialen Durchgangsboh­ rung 11, in der eine Spannzange 12 axial verschiebbar ange­ ordnet ist.

Im einzelnen weist die Durchgangsbohrung 11 der Spannhülse 10 einen Innenkonusabschnitt 13 auf, der durch eine umfangs­ mäßig umlaufende Nut 14 von einem zylindrischen Führungsab­ schnitt 15 getrennt ist. Der Innenkonusabschnitt 13 erwei­ tert sich dabei von der Nut 14 zur zugeordneten Austritts­ öffnung 16 der Durchgangsbohrung 11. Im Bereich des anderen, dem Führungsabschnitt 15 zugeordneten Endes der Durchgangs­ bohrung 11 ist ein Abschnitt 17 mit vergrößertem Durchmesser vorgesehen, so daß eine den Führungsabschnitt 15 begrenzen­ de Schulter 18 gebildet ist.

Die Spannzange 12 ist mit mehreren, insbesondere drei oder vier, sich axial erstreckenden Spannbacken 19, die umfangs­ mäßig gleichmäßig verteilt und durch Schlitze 20 (siehe Fig. 3 oder 4) voneinander getrennt sind. Im Bereich der Spannbacken 19 weist die Spannzange 12 einen im wesentlichen zylindrischen Werkstückaufnahmeabschnitt 21 auf, der vor­ zugsweise von einem Abschnitt einer axialen Durchgangsboh­ rung 22 in der Spannzange 12 gebildet wird. Der Werk­ stückaufnahmeabschnitt 21 besitzt dabei einen gegenüber der axialen Durchgangsbohrung 22 vergrößerten Durchmesser, so daß der Werkstückaufnahmeabschnitt 21 im Inneren der Spann­ zange 12 von einer Schulter 23 begrenzt wird. Im Bereich der Schulter 23, die als Anschlag für ein im Werkstückaufnahme­ abschnitt 21 aufgenommenes Werkstück 24 dient, kann eine Um­ fangsnut 25 eingestochen sein, um die einwandfreie Anlage eines Werkstücks 24 an der Schulter 23 sicherzustellen. Um das Einsetzen von Werkstücken 24 in den Werkstückaufnahme­ abschnitt 21 zu erleichtern, ist ein sich nach außen trich­ terförmig erweiternder Einführabschnitt 26 vorgesehen.

Im Bereich der Spannbacken 19 weist die Spannzange 12 einen Außenkonusabschnitt 27 auf, an den sich ein Übergangsab­ schnitt 28 anschließt, dem ein zylindrischer Führungsab­ schnitt 29 folgt. Der Übergangsabschnitt 28 hat dabei gegen­ über dem kleinsten Durchmesser des Außenkonusabschnitts 27 und gegenüber dem Durchmesser des Führungsabschnitts einen verringerten Durchmesser.

Der mit dem Innenkonusabschnitt 13 der Durchgangsbohrung 11 der Spannhülse 10 zusammenwirkende Außenkonusabschnitt 27 weist eine größere axiale Länge auf, als die Spannbacken 19. Insbesondere ist der Außenkonusabschnitt 27 etwa doppelt so lang, wie der Werkstückaufnahmeabschnitt 21 und etwa 1,5mal so lang wie die Spannbacken 19 selbst.

Die aufeinander abgestimmten Keilwinkel von Innenkonusab­ schnitt 13 der Spannhülse 10 und Außenkonusabschnitt 27 der Spannzange 12 sind in Abhängigkeit von der Reibpaarung im Konusabschnitt so gewählt, daß die Spannzange 12, wenn sie entsprechend dem Pfeil S in Fig. 1 nach links in ihre Spann­ stellung gedrückt wird, in dieser selbsthemmend gehalten wird.

Zum Lösen der Spannzange 12 wird diese in Richtung des Pfeil s L in Fig. 1 nach rechts gedrückt. Um dabei zu verhindern, daß die Spannzange 12 vollständig aus der Spannhülse 10 her­ ausgedrückt wird, ist ein Sicherungsring 30 in einer Außen­ umfangsnut der Spannzange 12 angeordnet, der zusammen mit der Schulter 18 einen die Verschiebung der Spannzange 12 in Löserichtung begrenzenden Anschlag bildet.

Nach Einschieben eines Werkstücks 24, vorzugsweise eines runden oder symmetrischen Formteils, wird durch einen Druck in Richtung des Pfeiles S auf die Spannzange 12 das Werkstück 24 dauerhaft gespannt, da die Spannzange durch die geeignete Abstimmung der Keilwinkel von Innen- und Außenkonusab­ schnitt 13 bzw. 27 selbsthemmend in der Spannstellung gehal­ ten wird. Der erfindungsgemäße Werkstückträger kann dann zusammen mit dem eingespannten Werkstück in beliebige Bear­ beitungsstationen geeignet er Bearbeitungsmaschinen einge­ setzt werden. Dabei ist es möglich, den Werkstückträger ge­ mäß Fig. 1, dessen Spannhülse 10 eine als Lager- und An­ triebsfläche ausgebildete Außenumfangsfläche 31 aufweist, in einer Rollenaufnahme mit zwei zueinander parallelen Stützrollen 32 anzuordnen. Mittels einer Antriebsrolle 33, die auf der Außenumfangsfläche 31 der Spannhülse 10 aufliegt und den Werkstückträger gegen die Stützrollen 32 drückt, kann der Werkstückträger in Rotation um seine Längsachse versetzt werden, wie in Fig. 3 durch die verschiedenen Pfeile R angedeutet ist. Das Werkstück 24 in dem rotierenden Werkstückträger 9 kann dann mit feststehenden oder rotie­ renden Werkzeugen bearbeitet werden. Infolge der Durch­ gangsbohrung 22 in der Spannzange 12 ist eine beidseitige Bearbeitung möglich.

Daneben ist es auch denkbar, den Werkstückträger 9 mit Hilfe der Antriebsrolle 33 in der von den Stützrollen 32 gebilde­ ten Rollenaufnahme zu fixieren.

Ein in dem erfindungsgemäßen Werkstückträger 9 eingespann­ tes Werkstück 24 kann zusammen mit diesem beliebige Bearbei­ tungsstationen durchlaufen. Da das Werkstück 24 nur einmal gespannt zu werden braucht sind beste Bearbeitungsqualitä­ ten erzielbar. Da das Werkstück 24 beim Durchlaufen der ver­ schiedenen Bearbeitungsstationen im Werkstückträger 9 an­ geordnet ist, wird es von diesem geschützt, so daß Werk­ stückbeschädigungen praktisch ausgeschlossen werden kön­ nen.

Für den Transport des Werkstückträgers 9 zu den einzelnen Verarbeitungsstationen können alle gebräuchlichen Trans­ portsysteme, wie Hubbalken, Roboter, Lineareinheiten mit Greifern, Kettenförderer usw. verwendet werden.

Wie Fig. 2 zeigt, sind bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auf der Außenumfangsfläche 31 der Spannhülse 10 des Werkstückträgers 9 Lager 34 mit axialem Abstand zueinan­ der angeordnet. Um die Lager 34 axial auf der Spannhülse 10 festzulegen, ist zwischen ihnen eine auf die Spannhülse 10 aufgeschobene Distanzhülse 35 angeordnet, während Siche­ rungsringe 36 jeweils auf der anderen Seite der Lager 34 vor­ gesehen sind, um die Lager 34 auf der Spannhülse 10 axial zu sichern.

Obwohl es grundsätzlich möglich ist, den mit den Lagern 34 versehenen Werkstückträger 9 auch in einer Rollenaufnahme anzuordnen, ist es zweckmäßig, zur Anordnung dieses Werk­ stückträgers 9 in einer beliebigen Bearbeitungsstation eine Prismenaufnahme 37 vorzusehen. Um den Werkstückträger 9 in Rotation versetzen, kann wiederum eine Antriebsrolle vorge­ sehen sein. Es ist jedoch auch möglich, einen Bandantrieb 38 einzusetzen, dessen Antriebsband 39 über Rollen 40 und über die Distanzhülse 35 auf der Spannhülse 10 geführt ist. Um die Antriebskraft vom Antriebsband 39 auf die Spannhülse 10 zu übertragen, ist die Distanzhülse 35 drehfest auf dieser an­ geordnet.

Wird das Antriebsband 39 von einer nicht näher dargestellten Antriebswelle oder dergleichen in Richtung des Pfeils U in Umlaufbewegung versetzt, so wird der Werkstückträger 9 zur Rotation in Richtung des Pfeils R angetrieben. Die Rollen 40 dienen vorzugsweise als Spann- und Umlenkrollen können aber auch eine Antriebsfunktion übernehmen.

Als Lager 34, mit denen der Werkstückträger 9 auf der Pris­ menaufnahme 37 abgestützt wird, werden vorteilhafterweise Wälzlager, insbesondere Wälzlager, die auch in Axialrich­ tung abstützen, vorzugsweise Kugellager eingesetzt. Es ist aber auch möglich, Gleitlager vorzusehen.

Abgesehen von der unterschiedlichen Lagerung in den einzel­ nen Bearbeitungsstationen kann der Werkstückträger nach Fig. 2 in gleicher Weise gehandhabt werden, wie der nach Fig. 1.

Claims (10)

1. Werkstückträger (9), insbesondere zur Aufnahme runder oder symmetrischer Formteile, mit einer Spannhülse (10) und einer darin axial verschiebbaren Spannzange (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (12) in ihrer Werkstück-Spannstel­ lung selbsthemmend gehalten ist.

2. Werkstückträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannzange (12) im Bereich ihrer Spannbacken (19) einen Außenkonusabschnitt (27) auf­ weist, der mit einem Innenkonusabschnitt (13) der Spannhülse (10) selbsthemmend zusammenwirkt.

3. Werkstückträger nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außenkonusabschnitt (27) axial länger als die Spannbacken (19) ist.

4. Werkstückträger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spannzange (12) an ihrem von den Spannbacken (19) abgewandten Ende einen zylindri­ schen Führungsabschnitt (29) aufweist, der mit einem entsprechenden zylindrischen Führungsabschnitt (15) der axialen Durchgangsbohrung (11) der Spannhülse (10) zusammenwirkt.

5. Werkstückträger nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spannzange (12) eine axiale Durchgangsbohrung (22) aufweist, die im Bereich der Spannbacken (19) einen Werkstückaufnahmeabschnitt (21) mit größerem Durchmesser aufweist.

6. Werkstückträger nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axiale Länge des Werkstückaufnah­ meabschnitts (21) kleiner ist als die Länge der Spann­ backen (19).

7. Werkstückträger nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenumfangs­ fläche (31) der Spannhülse (10) als zylindrische Lager­ fläche zur Lagerung in einer Rollenaufnahme ausgebildet ist.

8. Werkstückträger nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf der Spannhülse (10) zwei axial voneinander beabstandete Lager (34), vorzugswei­ se Wälzlager, insbesondere Kugellager, zur drehbaren Lagerung der Spannhülse (10) angeordnet sind.

9. Werkstückträger nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den beiden Lagern (34) eine umfangsmäßig umlaufende Antriebsfläche, vorzugsweise eine Reibantriebsfläche vorgesehen ist.

10. Werkstückträger nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen den beiden Lagern (34) eine Distanzhülse (35) drehfest auf der Spannhülse (10) angeordnet ist.