Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Spannen mehrerer Werkstücke auf einem Teilapparat einer

Werkzeugmaschine gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für die Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere die spanabhebende Bearbeitung in CNC-Werkzeugmaschinen müssen die Werkstücke beispielsweise auf einem sogenannten

Teilapparat fixiert werden. Mit dem Teilapparat oder einem andersartigen Befestigungselement können die Werkstücke dann in verschiedene Bearbeitungs-Positionen um die

Drehachse gedreht werden, um mit einem spanabhebenden Werkzeug die entsprechende Bearbeitung aus verschiedenen Richtungen vorzunehmen. Nach Beendigung von verschiedenen Arbeitsvorgängen muss das Werkstück dem Teilapparat bzw. einem dort vorhandenen Schraubstock von der

Werkzeugmaschine abgenommen werden und ein neues Werkstück für die Bearbeitung eingespannt werden. Das Einspannen und vorhergehende Positionieren eines neuen Werkstücks führt zu einem Betriebsunterbruch der Maschine und folglich zu Kosten . Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die zeitliche Dauer für einen Werkstückwechsel auf einer CNC-Werkzeugmaschine zu verringern. Mit anderen Worten, es geht darum, die Rüstzeit zwischen den

Bearbeitungsintervallen zu reduzieren.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte

Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.

Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung gelingt es, zwei oder mehrere identische Werkstücke gleichzeitig in exakt definierter Lage zu spannen und danach deren Bearbeitung ohne Umspannen nacheinander vorzunehmen, ohne weitere Rüstzeiten aufwenden zu müssen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der

Erfindung können gleichzeitig auch vier, sechs oder mehr Werkstücke mit der erfindungsgemässen Vorrichtung auf einmal positioniert gespannt werden und die Werkstücke entweder gleichzeitig oder nacheinander spanabhebend bearbeitet werden. Das Spannen der Werkstücke erfolgt nach dem Einlegen in die Vorrichtung mit einer einzigen

Spannvorrichtung, insbesondere mit einer Spannschraube für jeweils zwei Werkstücke oder mehr Werkstücke. Sämtliche Werkstücke sind mit der Spannvorrichtung gleichmässig und für die exakte Bearbeitung reproduzierbar genau gespannt gehalten. Die Rüstzeit, das heisst die Zeit, die benötigt wird, um zwei oder mehr Werkstücke auf der Maschine bzw. auf deren Teilapparat zu spannen, reduziert sich.

Die Bearbeitung einer Mehrzahl von in der Vorrichtung eingespannter Werkstücke lässt sich in einfacher Weise in die CNC-Steuerung der Werkzeugmaschine einbinden.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass die Werkstücke in der Vorrichtung axial in Serie oder paarweise parallel hintereinander liegend auf der

Werkzeugmaschine angeordnet sind. Dadurch lassen sich auch auf kleineren CNC-Werkzeugmaschinen mit entsprechend kleinem Durchmesser des Teilapparats gleichzeitig oder nacheinander mehrere Werkstücke bearbeiten, da diese nicht radial nebeneinander, z.B. auf dem Teilapparat angeordnet sind und dadurch allenfalls dessen Durchmesser

überschreiten würden. Durch die Parallelspannung erreicht man eine äusserst genaue Spannung der Werkstücke.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: einen Teilapparat einer Werkzeugmaschine

(Werkzeugmaschine nicht dargestellt) , einer erfindungsgemässen Spannvorrichtung mit zwei eingespannten Werkstücken,

Figur 2 Teilapparat einer Werkzeugmaschine

(Werkzeugmaschine nicht dargestellt) , mit einer erfindungsgemässen Spannvorrichtung mit vier Werkstücken,

einen Teilapparat einer Werkzeugmaschine (Werkzeugmaschine nicht dargestellt) , mit einer erfindungsgemässen Spannvorrichtung mit sechs eingespannten Werkstücken, eine perspektivische Darstellung einer verstellbaren Backe der Spannvorrichtung, eine perspektivische Darstellung einer stationären Backe der Spannvorrichtung mit sichtbarer Auflagefläche auf den

Teilapparat,

eine perspektivische Darstellung der beiden Backen zusammengefügt und mit eingespannten Werkstücken,

eine perspektivische Darstellung einer verstellbaren Backe mit sichtbarer

Stirnfläche und Kopf der Spannvorrichtung in Gestalt einer Spannschraube,

eine perspektivische Darstellung einer stationären Backe der Spannvorrichtung, die beiden Backen wie in Figur 7 und 8 dargestellt zusammengefügt mit eingespannten Werkstücken .

eine perspektivische Ansicht des Teilapparat mit vier eingespannten Werkstücken und mit seitlichen Anschlägen und Figur 11 eine vergrösserte Darstellung des Bereichs A in Fig. 10 und

Figur 12 eine Abtriebsanordnung und ein Gegenspitz einer Werkzeugmaschine sowie dazwischen eingespannt eine weitere Ausgestaltung einer

Spannvorrichtung mit parallel nebeneinander eingespannten Werkstücken auf einem Träger.

Mit Bezugszeichen 1 ist schematisch als Würfel dargestellt ein Teilapparat 1 bezeichnet, auf der eine Planscheibe 3 drehbar um eine Achse A angeordnet ist. Die CNC-Maschine ist nicht dargestellt. Auf der Stirnfläche 5 der

Planscheibe 3 des Teilapparats 1, welche als gelochte Scheibe ausgebildet ist und auf welcher die

Spannvorrichtung 7 für Werkstücke 9 befestigbar ist, ist eine Spannvorrichtung 7 zum gleichzeitigen Spannen von zwei Werkstücken 9 befestigt. Die Einspannung der

Werkstücke erfolgt auf Zug und nicht wie üblich auf Druck. In Figur 2 ist die gleiche Anordnung sichtbar, jedoch ist die Spannvorrichtung 7 zum Spannen von vier Werkstücken 9 ausgebildet .

Figur 3 zeigt eine Spannvorrichtung 7, auf der sechs

Werkstücke 9 gleichzeitig festgespannt werden können. Nachfolgend werden die einzelnen Teile der

Spannvorrichtungen 7 im Einzelnen erläutert. In Figur 4 ist in der perspektivischen Darstellung eine verstellbare Spannbacke, kurz verstellbare Backe 11, ersichtlich. Diese umfasst eine Metallplatte mit rechteckigem oder rundem Querschnitt. Auf der in Figur 4 ersichtlichen Stirnfläche 13 sind eine Anzahl von durchgehenden Bohrungen 15 sichtbar. Weiter sind beispielsweise zwei

Durchgangsbohrungen 17 mit etwas grösserem Durchmesser vorhanden und im Bereich der vier Ecken der Backe 11 stehen je ein zylindrischer Bolzen 19 über die Stirnfläche 13 vor. Die zylindrischen Bolzen 19 können in geeignete Bohrungen eingesteckt oder in die Backe 11 eingeschraubt sein. Weiter durchdringt ein Spannelement 21 den Körper der verstellbaren Backe 11 in einer weiteren durchgehenden Bohrung .

Zusätzlich zu den Bohrungen 15 in der Stirnfläche 3 können weitere Sacklochbohrungen 15 ^λ oder Gewindebohrungen an den Seitenflächen 23 für Anschlagstifte ausserhalb der

Spannfläche angeordnet sein.

Als Gegenstück zur verstellbaren Backe 11 wird in Figur 5 eine stationäre Backe 25 dargestellt. Deren geometrische

Form entspricht derjenigen in Figur 4 und sie umfasst ebenfalls Bohrungen 15, und zwar in gleicher Anordnung wie in Figur 4 auf der verstellbaren Backe 11.

In der Ansicht der stationären Backe 25 in Figur 8 sind weiter zwei Führungsstangen 27 sichtbar, welche, wenn die beiden Backen 11 und 25 zusammengeführt werden, in die

Durchgangsbohrungen 17 spielfrei einführbar sind. Weiter sind in Figur 8 zwei Köpfe 29 von Befestigungsschrauben 31 (Gewinde nicht dargestellt) sichtbar. Die

Gewindeabschnitte der Befestigungsschrauben 31 sind in Figur 5 dargestellt. Weiter ist in den Figuren 5 und 8 auch eine Gewindebohrung 33 ausgebildet, in welcher das Spannelement 21, zum Beispiel in Gestalt einer Zugschraube 21 kämmt. Die Zugschraube 21 weist einen Schraubenkopf, vorzugsweise einen Imbusschraubenkopf 35 oder einen

Sechskantkopf auf, mit welchem die Zugschraube in Drehung versetzt und dadurch die verstellbare Backe 11 gegen die stationäre Backe 25 gezogen bzw. von dieser entfernt werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung sind zwischen den Backen 11 und 25 bzw. 25 und 25 Druckfedern 43 in Gestalt von Schraubenfedern eingesetzt. Die

Druckfedern 43 können auf dem Schaft der Spannschraube 21 oder/und auf den Führungsstangen 27 aufgesetzt sein

(vergleiche Figur 4 mit einer Druckfeder 43 für die

Spannschraube 21) . Die axiale Länge der Druckfedern 43 ist auf die Masse der einzuspannenden Werkstücke 9 abgestimmt, d.h. die Druckfeder 43 hält die Stirnflächen 13 der Backen 11, 25 bzw. 25, 25 in einem Abstand, der es ermöglicht Werkstücke 9 auf die Positionierstifte 19 aufzulegen. Bei Verwendung mehrerer verstellbaren Backen 11 wird die jeweils schwächste Feder 43 zwischen den Stirnflächen 13 des vom Teilapparat 1 am weitesten entfernten Backe 11 und der benachbarten Backe 11, die näher am Teilapparat 1 liegt, eingesetzt. Eine etwas stärkere Feder 43 wird nachfolgend zwischen den beiden benachbarten Backen 11 entweder auf die Spannschraube 21 oder auf die

Führungsstangen 27 aufgeschoben. Die Druckfeder 43 mit der grössten Federkonstante wird zwischen die auf den

Teilapparat 1 bzw. der Planscheibe 3 aufgesetzte

stationäre Backe 25 und die benachbart liegende erste verstellbare Backe 11 eingesetzt.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Vorrichtung anhand eines Beispiels zum Spannen zweier Werkstücke gemäss den Figuren 1, 4 bis 9 beschrieben. Auf der Planscheibe 3 des Teilapparats 1 wird eine stationäre Backe 25 mithilfe zweier Befestigungsschrauben 29 befestigt. Die stationäre Backe 25 wird dabei konzentrisch zur Drehachse A des

Teilapparats 1 montiert. Auf die nun präzise auf dem

Teilapparat 3 sitzende Backe 25 wird eine verstellbare Backe 11 aufgeschoben, und zwar auf die beiden von der stationären Backe 25 lotrecht abstehenden Führungsstangen 27, die in die Durchgangsbohrungen 17 eingreifen. Die verstellbare Backe 11 ist nun axial spielfrei geführt und deren einander gegenüberliegenden Stirnflächen sind exakt parallel zueinander liegend und deren Abstand einstellbar. Mit der Spannschraube 21, die durch die verstellbare Backe 11 hindurch in die stationäre Backe 25 bzw. dort in die Gewindebohrung 33 eingreift, kann der Abstand der

verstellbaren Backe 11 zum Teilapparat 1 verstellt werden.

Falls zwischen den Backen 25,11 und 25,25 Druckfedern 43 eingesetzt sind, so werden die Backen 11 beim Lösen der Spannschraube 21 mit einem Drehwerkzeug am Kopf 35 in gegenseitiger Distanz gehalten, die es ermöglicht,

Werkstücke 9 auf die Positionierstifte 19 aufzulegen.

Zuerst werden Werkstücke 9 auf die oben liegenden

Positionierstifte 19 aufgelegt. Ein weiteres Werkstück 9 wird dann noch von Hand an der Unterseite der unten liegenden Positionierstifte 19 an den letzten beiden

Backen 25 gehalten. Mit einem Schraubendreher wird die Spannschraube 21 soweit gedreht, bis das von unten an die Backen 11 herangeführte Werkstück 9 festgeklemmt wird, weil dort die schwächste Druckfeder 43 sich zuerst

zusammenpressen lässt. Die näher am Teilapparat 1 liegende Feder 43 widersteht vorerst dieser Spannkraft durch die Spannschraube 21. Es kann nun von unten das nächste

Werkstück 9 an die unten liegenden Positionierstifte 19 herangeführt, gehalten und durch Drehen an der

Spannschraube 21 auch dieses Werkstück 9 festgeklemmt werden. Bei einer Vorrichtung zum Spannen von sechs

Werkstücken 9 wird nun der letzte Platz zum Spannen, nämlich zwischen der stationären Backe 25 und der ersten verstellbaren Backe 11 von unten das Werkstück 9 an die Positionierstifte 19 herangeführt, gehalten und danach durch Spannen der Spannschraube 21 auch dieses

festgeklemmt .

Nach diesem Auflege- und Positioniervorgang können die Werkstücke 9 durch die Bearbeitungsmaschine ohne umspannen bearbeitet werden. Nach der Bearbeitung wird die

Spannschraube 21 sukzessive gelöst und es können zuerst die unten liegenden Werkstücke 9 in umgekehrter

Reihenfolge abgenommen werden und danach die oben

liegenden auf den Positionierstiften 19.

Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch ohne

Druckfedern 43 betrieben werden, doch ist deren Handling dann natürlich nicht so einfach wie mit Druckfedern 43.

Das Ausrichten der Werkstücke 9, in den dargestellten Beispielen in horizontaler Richtung, kann durch

Ausrichten, beispielsweise auf eine vertikale Seitenfläche der Backen 11, 25 oder durch Anschläge, die an den

Seitenflächen 23 der Backen 11, 25 oder mindestens an einer der Seitenflächen 23 der Backen 11 oder 25 befestigt sind, erfolgen.

In den Figuren 10 und 11 sind an den Seitenflächen 23 der Backen 25 und 11 beispielsweise Halteschrauben 37 in entsprechende Gewindebohrungen 15 ^λ in den Seitenflächen 23 eingedreht und halten Positionierelemente 39. Die

Positionierelemente 39 sind in den dargestellten

Beispielen mit einem längs verlaufenden Schlitz 41 versehene Stäbe. Die Halteschrauben 37 durchdringen den Schlitz 41 und die Schraubköpfe, vorzugsweise Sechskant ^¬ oder Imbusschraubköpfe, liegen an den beiden seitlich des Schlitzes 41 befindlichen Stegen an und halten die

Positionierelemente 39 in der gewünschten, im Wesentlichen horizontalen oder leicht zur Horizontalen geneigten, Lage. Mit den Positionierelementen 39 kann die Position von Werkstücken 9 in horizontaler Richtung exakt festgelegt werden. Damit ist die Position der Werkstücke 9 nicht nur durch die Positionierstifte 19 in vertikaler Richtung festgelegt, sondern die Werkstücke 9 werden auch einseitig angeschlagen, folglich in horizontaler Richtung definitiv positioniert, bevor die Spannschraube 21 an ihrem Kopf 35 festgezogen und dadurch die Werkstücke 9 zwischen den Backen 11, 25 festgeklemmt werden.

Die derart eingespannten Werkstücke lassen sich

anschliessend entweder gleichzeitig oder nacheinander durch die spanabhebenden Werkzeuge, die in einer CNC- Maschine montiert sind, bearbeiten. Eine Bearbeitung ist über einen Winkel von 360° möglich. Mit einer Einspannung von zwei Werkstücken 9 mit nur einer Spannschraube 21 ist es folglich möglich, zwei Werkstücke in einer Einspannung zu bearbeiten.

In der Figur 2 sind nicht nur eine stationäre Backe 25 und eine verschiebbare Backe 11 eingesetzt, sondern auf die erste verschiebbare Backe 11 ist eine weitere verschiebbare Backe 11 in gleicher Weise aufgesetzt und es können dadurch vier Werkstücke mit einer einzigen

Aufspannung durch Zug auf der Vorrichtung 1 festgehalten und bearbeitet werden.

Im dritten Ausführungsbeispiel gemäss der Figur 3 sind drei verstellbare Backen 11 in Serie angeordnet, wodurch sechs Werkstücke 9 in einer Aufspannung bearbeitet werden können. Da die Aufspannung in Serie auf der Achse A des Teilapparats 3 erfolgt, lassen sich auf einer kleineren CNC-Maschine eine Mehrzahl von Werkstücken in einer

Aufspannung bearbeiten. Würden diese sechs Werkstücke alle einzeln auf dem Teilapparat 3 befestigt, so müsste ein wesentlich grösserer Teilapparat 3 eingesetzt werden, welcher nur auf grösseren CNC-Maschinen vorhanden ist. Der Vorteil Spannvorrichtung sind kleinere Einbaumasse mit grosser Spannkraft (Spannkraft auf Zug parallel keine Verspannung) . Je nach Ausmass der Werkstücke 9 insbesondere in axialer Richtung werden unterschiedlich lange Spannschrauben 21 eingesetzt. Dies trifft für alle drei Ausführungsbeispiele zu . In einer weiteren Ausgestaltung der Spannvorrichtung gemäss Figur 12 erfolgt das Verspannen der Werkstücke nicht axial, das heisst in Richtung der Drehachse der Werkzeugmaschine, sondern rechtwinklig dazu.

Auf der Abtriebsseite der Werkzeugmaschine, in der Figur ist beispielsweise ein Teilapparat 1 als Abtriebselement dargestellt, wird ein stabförmiger Träger 45 stirnseitig drehfest angeordnet. Das gegenüberliegende Ende des

Trägers 45 wird von einem Gegenspitz 47 einer

Stützvorrichtung 49 getragen. Auf einer Längsseite des Trägers 45 sind beabstandet eine Mehrzahl, beispielsweise acht stationäre Backen 25 befestigt, welche den Träger 45 bzw. dessen Längskanten überragen. Verbunden durch je eine Spannschraube 21, von denen man jeweils nur den Kopf 35 erkennen kann, ist eine verstellbare Backe 11 angeordnet. Die Parallelführung der verstellbaren Backe 11 bezüglich des Trägers 45 erfolgt wie bei den oben beschriebenen Beispielen durch Führungsstangen 27, welche hier den

Träger 45 durchdringen.

In Figur 12 ist ersichtlich, dass jeweils zwischen der stationären Backe 25 und der verstellbaren Backe 11 oben und unten je ein Werkstück 9 eingespannt gehalten werden kann. Wie im Beispiel gemäss Figur 4 weiter ersichtlich, können nacheinander oder gleichzeitig acht Werkstücke 9 bearbeitet werden und nach einer Drehung des Teilapparats 1 bzw. der Planscheibe 3 des Teilapparats um 180°, können die gegenüberliegend gespannten Werkstücke 9 einer

Bearbeitung unterzogen werden. Es ist selbstverständlich auch möglich, den Drehwinkel der Planscheibe 3 beliebig zu wählen, so dass nicht nur senkrecht zu den Oberflächen der eingespannten Werkstücke verlaufende Bohrungen, Gewinde oder Flächen erzeugt werden können. Besonders vorteilhaft an dieser Ausgestaltung der

Erfindung ist die Tatsache, dass das Aufspannen der

Werkstücke 9 auf dem Träger 45 nicht nur direkt an der Werkzeugmaschine, sondern ausserhalb dieser erfolgen kann und danach jeweils, wie im hier beschriebenen Beispiel, 16 Werkstücke gleichzeitig auf der Werkzeugmaschine

angeordnet werden können. Die Rüstzeit bzw.

Stillstandszeit der Maschine wird dadurch auf ein Minimum gesenkt. Gleichzeitig kann erreicht werden, dass durch die gleichzeitige Aufspannung der Werkstücke, diese mit optimaler Präzision bearbeitet werden können.