CH661235A5 - Spannpalette fuer werkzeugmaschinen. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Spannpalette für Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine elektro-permanent-magnetische Aufspannplatte (3) aufweist.

2. Spannpalette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-permanentmagnetische Aufspannplatte (3) über ihrer Spannfläche (4) verteilt Gewindebohrungen (5) zur Aufnahme von mechanischen Spannelementen aufweist.

3. Spannpalette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrungen (5) auf der Spannfläche (4) rasterförmig angeordnet sind.

4. Spannpalette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens zwei zueinander senkrechte elektro-permanentmagnetische Aufspannplatten (13,14) aufweist, deren Spannflächen (11,12) aufeinander zu weisen.

5. Spannpalette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei parallele elektro-permanentmagnetische Aufspannplatten (7, 8) mit voneinander weg weisenden Spannflächen (9; 10) aufweisen.

6. Spannpalette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie quaderförmig ausgebildet ist, wobei mehrere Seitenflächen des Quaders Spannflächen (4) darstellen, die jeweils von elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten (3) gebildet sind.

7. Spannpalette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier nebeneinander liegende Seitenflächen des Quaders als Spannflächen (4) ausgebildet sind.

8. Spannpalette nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vier vertikalen Seitenflächen des Quaders als Spannflächen (4) ausgebildet sind.

9. Spannpalette nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie im wesentlichen kubusförmig ausgebildet ist.

10. Spannpalette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten (3) von den übrigen Aufspannplatten elektrisch und magnetisch getrennt ist.

11. Spannpalette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten (3) über die gesamte Spannfläche (4) magnetisch oder neutral ist.

Die Neuerung betrifft eine Spannpalette für Werkzeugmaschinen. Solche auswechselbaren Spannpaletten dienen zur Erleichterung des Auswechseins von Werkstücken zur Verwendung bei Werkzeugmaschinen. Hierbei werden die einzelnen Paletten an einem Auf- und Abspannplatz mit den zu bearbeitenden Werkstücken bespannt und dann der Bearbeitungsstation an der Werkzeugmaschine zugeführt. Zum Abnehmen des bearbeiteten Werkstücks von der Palette wird diese schliesslich wieder an die Auf- und Abspannstation zurückgeführt.

Für einen optimalen Betrieb ist es erforderlich, dass die Werkstücke an der Palette einerseits sicher gehalten werden und dass andererseits das Auf- und Abspannen des Werkstücks auf bzw. von der Palette so rasch wie möglich erfolgt. Schliesslich ist es erwünscht, insbesondere bei flexiblen, universellen Fertigungssystemen grösstmögliche Flexibilität des Aufpsannsystems zu ermöglichen.

Neben den rein mechanischen Spannpaletten ist aus der DE-OS 3 226 664 eine Spannpalette für Werkzeugmaschinen bekannt, bei der die Aufspannung des Werkstücks auf die Spannpalette mittels mehreren hydraulischen Spannvorrichtungen erfolgt. Mittels solcher hydraulischen Einrichtungen ist bereits ein relativ rasches Auswechseln der Werkstücke an den Paletten möglich. Bei der hydraulischen Klemmung der Werkstücke an der Palette ergibt sich das Problem, dass sichergestellt werden muss, dass sich während des Transports der Spannvorrichtung mit aufgespanntem Werkstück vom Aufspannplatz zur Bearbeitungsmaschine der Druck im hydraulischen Spannsystem nicht vermindert. Es ist daher im Falle der vorgenannten DE-OS in relativ aufwendiger Weise ein zusätzlicher Druckspeicher zum Verhindern des Abfalls des hydraulischen Drucks vorgesehen.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Neuerung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Spannpalette für Werkzeugmaschinen zu schaffen, welche einfach im Aufbau, flexibel hinsichtlich ihrer Anwendungsmöglichkeiten und sicher hinsichtlich ihrer Funktion ist.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäss dadurch gelöst, dass die Spannpalette mindestens eine elekto-permanentma-gnetische Aufspannplatte aufweist. Solche elektro-perma-nentmagnetischen Aufspannplatten stellen im Prinzip ein Dauermagnetsystem dar, welches mittels eines Stromstosses ein- bzw. ausgeschaltet wird. Man benötigt somit lediglich zum Ein- bzw. Ausschalten der elektro-permanetmagneti-schen Spannplatten eine Stromzufuhr. Nach dem Aufpsan-nen des Werkstücks auf die Spannplatte kann die Spannpalette mit den hierauf aufgespannten Werkstücken der Werkzeugmaschine zugeführt werden, und zwar ohne dass hierzu irgendwelche Kabelverbindungen zwischen Spannpalette und Aufspannstation von Nöten wären. Ein wesentlicher Vorteil solcher elektro-permanentmagnetischer Spannplatten liegt darin, dass die Magnetkraft für unbeschränkte Dauer aufrecht erhalten bleibt und nicht allmählich nach-lässt.

Eine elektro-permanentmagnetische Aufspannung bringt weiterhin den Vorteil mit sich, dass bei der Bearbeitung keine Wärmeentwicklung entsteht. Hierdurch ist eine Verformung der Werkstücke infolge von Temperaturunterschieden in der Aufspannplatte völlig ausgeschlossen. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die elektro-permanentmagnetische Spannplatte elektrisch geschaltet wird und keine beweglichen Teile aufweist, so dass sich während des Schaltens keinerlei mechanische Kräfte auf die Aufspannplatte oder das Werkstück auswirken können. Das Magnetsystem der elektro-permanentmagnetischen Spannplatten ist derart ausgebaut, dass das Magnetfeld geringer ist als 20 mm, so dass an der Oberfläche der Werkstücke kein Magnetismus entsteht, so dass, ähnlich wie bei permanentmagnetischen Aufspannplatten, auch bei elektropermanent-magnetischen Aufspannplatten keine Späne an den Werkzeugen oder Messinstrumenten haften.

Gemäss einem besonders vorteilhaften weiteren Merkmal der Neuerung ist vorgesehen, dass die elektro-perma-nentmagnetische Aufspannplatte über ihrer Spannfläche verteilt Gewindebohrungen zur Aufnahme von mechanischen Spannelementen aufweist. Zweckmässigerweise sind diese Gewindebohrungen auf der Spannfläche rasterförmig angeordnet. Man kann somit mit Hilfe der neuerungsgemäs-sen Spannvorrichtung sowohl magnetisch als auch mechanisch, beispielsweise mittels in die Gewindebohrungen einsetzbarer Bolzen und/oder Pratzen, je nach Anwendungszweck, Werkstücke auf die Spannpalette aufspannen. Äusserst vorteilhaft kann auch eine Kombination von mechanischem und magnetischem Spannen sein. Auf diese Weise entstehen die mannigfaltigsten Spannmöglichkeiten, so dass mit der erfindungsgemässen Spannpalette hohe Flexibilität mit grosser Produktivität erzielt wird.

Vorzugsweise weist die Spannpalette mehrere elektro-permanentmagnetische Aufspannplatten auf, was die Flexi2

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bilität und Produktivität des Systems noch weiter steigert. Insbesondere kann die Spannpalette mindestens zwei zueinander senkrechte elektro-permanentmagnetische Aufspannplatten aufweisen, deren Spannflächen aufeinander zu weisen, oder sie kann zwei sich gegenüberliegende, voneinander abgewandte Spannflächen aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäss weiteren Neuerungsmerkmalen die Spannpalette quaderförmig ausgebildet ist, wobei die vier vertikalen Seitenflächen des Quaders jeweils als Spannflächen ausgebildet sind. Die einzelnen Spannflächen sind vorzugsweise voneinander elektrisch und magnetisch getrennt und können somit einzeln oder in beliebiger Kombination aktiviert werden.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die neuerungsge-mässe Spannpalette den heutigen Anforderungen bei der Bearbeitung von Werkstücken auf CNC-gesteuerten Maschinen mit automatischem Palettenwechsel in hohem Masse entspricht. Nur zum Ein- und Ausschalten der Magnetkraft ist Strom erforderlich, woraus folgt, dass die Palette vollkommen unabhängig zwischen Aufspannstation und Bearbeitungsstation bewegt werden kann. Es ist eine absolute Sicherheit gewährleistet. Nach dem magnetischen Spannen des Werkstücks wird die Spannpalette von der Impulssteuerung abgekoppelt und kann nun zu der Bearbeitungsmaschine transportiert werden. Die Magnetkraft bleibt solange auf dem ursprünglichen Niveau, bis die Spannpalette wieder an die Steuerung angeschlossen wird. Darüber hinaus bietet das magnetische Spannen die zusätzliche Sicherheit, dass die erforderliche Kraft zum Verschieben des Werkstücks ungefähr ein Viertel der erforderlichen Abreisskraft (d.h. senkrecht zur Spannfläche) ist. Falls die Verspannungskräfte die Magnetkraft übersteigen, wird das Werkstück sich nur verschieben und in keinem Fall von der Spannfläche abfallen. Nachdem weiterhin das Magnetfeld nur bis geringfügig oberhalb der Spannfläche konzentriert ist, werden aufgrund der Abwesenheit von Streufeldern die Werkzeuge unter keinen Umständen magnetisch. Weiterhin ist hierdurch sichergestellt, dass sich keinerlei Späne oder dergleichen anhäufen und die Kontinuität der Bearbeitung gefährden können. Das Elek-tro-permanentmagnetsystem hat einen niedrigen Energieverbrauch und für das Ein- oder Ausschalten einer Spannfläche wird weniger als eine Sekunde benötigt. Die neuerungsge-mässe Spannpalette weist weder eine Wärmeentwicklung noch bewegliche Teile auf. Nachdem es weiterhin keine Spannelemente ausserhalb der Kontur des Werkstücks gibt, kann die Programmierung der Werkstückbearbeitung besonders einfach sein, da das Werkzeug nicht um etwaige Spannelemente herumgeführt werden muss. Die Aufspannmöglichkeiten lassen sich beispielsweise mit Hilfe von Standard-Lamellenblöcken und -platten einfach erweitern und es ist auf diese Weise das magnetische Spannen von komplizierten Formen möglich.

Die zusätzlichen Gewindelöcher mit einer Zentrierkammer in einem Raster von beispielsweise 60 mm bieten zahlreiche zusätzliche Möglichkeiten zum Anbringen von mechanischen Spannelementen, wie Anschlägen, Distanzringen, Bolzen, Gewindestiften und dergleichen. So kann für jedes Werkstück die optimale Aufspannung ermittelt werden, entweder magnetisch oder mechanisch oder kombiniert magnetisch und mechanisch. Die neuerungsgemässe Spannpa-

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lette fügt sich somit perfekt in das Konzept einer flexiblen Fertigung.

Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Neuerung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen in halbschematischer Darstellung:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer quaderförmigen Spannpalette;

Figur 2a und 2b eine Vorderansicht bzw. eine Seitenansicht einer Spannpalette mit zwei gegenüberliegenden Spannflächen und

Figur 3 eine winkelförmige Spannpalette.

Im Falle der Spannpalette gemäss Figur 1 ist auf einer Trägerscheibe 1 mit Durchgangsbohrungen 2 zur Befestigung der Palette mittels nicht dargestellter Befestigungsbolzen oder dergleichen auf einem ebenfalls nicht dargestellten Palettenträger der eigentliche Spannblock befestigt, welcher im Falle des bevorzugten Ausführungsbeispiels im wesentlichen Würfelform aufweist. Eine jede der vier senkrechten Seiten des Würfels wird von einer Aufspannplatte 3 gebildet, deren Spannflächen 4 jeweisl nach aussen weisen. In der Spannfläche 4 sind mehrere, rasterartig verteilte Gewindebohrungen 5 vorgesehen, welche zur Aufnahme von mechanischen Befestigungselementen, wie Anschläge, Distanzringe, Bolzen, Gewindestifte und dergleichen, dienen. Eine jede der Aufspannplatten 3 ist jeweils unabhängig von der anderen aktivierbar.

An der Würfeloberseite ist eine mit der Bezugsziffer 6 versehene Steckverbindung vorgesehen, über die die Spannpalette in der Spannstation mit der Schalteinrichtung zum Aktivieren, bzw. Deaktivieren der elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten verbindbar ist.

Im Falle des vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels beträgt die Kantenlänge der würfelförmigen Spannpalette 320 mm, der Durchmesser der Trägerscheibe beträgt 400 mm und die in einem rechtwinkligen Raster angeordneten Gewindebohrungen 5 weisen einen Rasterabstand von 60 mm auf.

Bei der alternativen Ausführungsform gemäss Figuren 2a und 2b sind zwei aneinander liegende elektro-permanent-magnetische Aufspannplatten 7, 8 vorgesehen, deren im wesentlichen quadratische und zueinander parallele Spannflächen 9,10 gegenüberliegen und voneinander weg weisen.

Bei der Spannpalette gemäss Figur 3 sind die Spannflächen 11,12 der elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten 13,14 unter einem rechten Winkel zueinander angeordnet.

Im Falle sämtlicher Ausführungsbeispiele können zusätzlich Anzeigemittel vorgesehen sein, welche anzeigen, welche der elektro-permanentmagnetischen Aufspannplatten jeweils aktiviert sind. Diese Anzeigemittel können wie im Falle des Ausführungsbeispiels gemäss Figur 2b zweckmässigerweise von mehreren, jeweils einer bestimmten Aufspannplatte zugeordneten Lämpchen gebildet werden, welche durch ihr Aufleuchten bzw. durch ihre Farbe den jeweiligen Aktivierungszustand der ihr zugeordneten Aufspannplatte anzeigen. In Figur 2b ist die der Aufpsannplatte 7 zugeordnete Anzeigelampe mit der Bezugsziffer 15, die der Aufspannplatte 8 zugeordnete Anzeigelampe mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet.

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1 Blatt Zeichnungen