CH685928A5

CH685928A5 - Einrichtung zur Halterung eines Gegenstandes in einer gewunschten roumlichen Lage.

Info

Publication number: CH685928A5
Application number: CH304192A
Authority: CH
Inventors: Roland Egli
Original assignee: Buechler B Set Ag
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1995-11-15
Also published as: SE9202839L; SE9202839D0; DE4133761A1; DE4133761C2

Description

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CH 685 928 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Halterung eines Gegenstandes in einer gewünschten räumlichen Lage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 4 822 014 oder der EP O 116 260 B1 bekannt. Solche Einrichtungen sind insbesondere zum Positionieren und zur Halterung eines Werkstückes bzw. eines Werkzeuges vor allem an einer Elektroerosionsmaschine geeignet. Mit den Einrichtungen nach dem Stand der Technik ist es zwar möglich, den zu haltenden Gegenstand (z.B. Werkstück) an einem Einrichtplatz bezüglich eines Referenzsystemes zu positionieren und dann die Einrichtung samt positioniertem Gegenstand auf eine Werkzeugmaschine aufzuspannen, deren Referenzsystem mit dem des Einrichtplatzes übereinstimmt. In manchen Fällen ist bei den bekannten Einrichtungen allerdings ein hochgenaues Positionieren des zu halternden Gegenstandes noch mühsam und damit zeitaufwendig, so dass in der Praxis auch die Positioniergenauigkeit Wünsche offenlässt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Positioniergenauigkeit erhöht wird. Weiterhin soll ein hochgenaues Positionieren einfach und zeitsparend möglich sein. Dies soll auch dann möglich sein, wenn der zu positionierende Gegenstand keine planen Anlageflächen hat oder durch sein Einspannen an der Einrichtung selbst etwas verformt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Generell besteht die Einrichtung nach der Erfindung aus drei Grundkomponenten:

- einem Aufnahmeblock,

- einer Halteplatte und

- einer dazwischen angeordneten Schwenkplatte.

Die jeweiligen Anlageflächen zwischen der Schwenkplatte und der Halteplatte einerseits und der Schwenkplatte und dem Aufnahmeblock andererseits sind so gestaltet, dass im Ergebnis ein relatives Verschwenken der Halteplatte gegenüber dem Aufnahmeblock um zwei senkrecht zueinander stehende Schwenkachsen möglich ist. Vorzugsweise sind die genannten Anlageflächen als Zylinderabschnitte ausgebildet, um ein eindeutig definiertes Schwenken um jeweils eine Schwenkachse sicherzustellen. Das Verschwenken erfolgt durch Einstellschrauben, mit denen auch die jeweilige Schwenkposition fixiert wird. Pro Schwenkachse sind zwei Einstellschrauben vorgesehen, die vorzugsweise spiegelsymmetrisch gegenüber der ihr zugeordneten Schwenkachse versetzt angeordnet sind. Mit der Einrichtung nach der Erfindung ist es möglich, den zu halternden Gegenstand noch genauer zu positionieren, so dass Spannfehler selbst in der Grössenordnung von einigen Mikrometern vermieden werden können. Auch erhält man eine sehr stabile Fixierung der eingestellten Position.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Einrichtung nach der Erfindung mit Fig. 1a einem Längsschnitt Fig. 1b einem Querschnitt Fig. 1c einer Draufsicht

Fig. 1d einem Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1c;

Fig. 2 den Aufnahmeblock der Einrichtung mit Fig. 2a einem Schnitt längs der Linie M-M der Fig. 2b

Fig. 2b eine Draufsicht des Aufnahmeblocks Fig. 2c einen Querschnitt des Aufnahmeblocks Fig. 2d einer Unteransicht des Aufnahmeblocks Fig. 3 die Schwenkplatte der Einrichtung nach der Erfindung mit Fig. 3a einer Draufsicht der Schwenkplatte Fig. 3b einem Querschnitt der Schwenkplatte Fig. 3c einer Unteransicht der Schwenplatte Fig. 3d einem Längsschnitt der Schwenkplatte Fig. 3e einem Schnitt längs der Linie B-B der Fig. 3a

Fig. 3f einer vergrösserten Detailansicht der Einzelheit A der Fig. 3c;

Fig. 4 die Halteplatte der Einrichtung nach der Erfindung mit

Fig. 4a einem Schnitt längs der Linie N-N der Fig. 4c

Fig. 4b einem Schnitt längs der Linie M-M der Fig. 4c und Fig. 4c eine Draufsicht auf die Halteplatte.

Die Einrichtung der Fig. 1, die insgesamt als Befestigungsteil 1 bezeichnet wird, hat drei Grundkomponenten, nämlich einen Aufnahmeblock 2 (Fig. 2), eine darüber angeordnete Schwenkplatte 3 (Fig. 3) und eine wiederum darüber angeordnete Halteplatte 4 (Fig. 4), an welcher der zu haltende Gegenstand befestigt wird.

Der Aufnahmeblock 2 wird - wie aus der EP O 116 260 B1 bekannt - an einem nicht dargestellten Balken befestigt, der seinerseits an der Werkzeugmaschine angebracht ist. Selbstverständlich kann der Aufnahmeblock an seiner der Schwenkplatte abgewandten Seite auch andere Formen aufweisen. Beispielsweise kann er einen zylindrischen Schaft haben, zum Einspannen in ein Futter. Auch kann er an sonstige bekannte Spannsysteme angepasst sein. Lediglich das abgebildete Ausführungsbeispiel beschreibt einen an einem Balken zu befestigenden Aufnahmeblock.

Die zwischen dem Aufnahmeblock 2 und der Halteplatte 4 angebrachte Schwenkplatte hat insgesamt vier Anlageflächen 5, 6, 7, 8. Diese Anlageflächen sind gekrümmt und bilden Abschnitte eines Zylindermantels (vgl. Kreise 47 und 48 in Fig. 3b und 3d). Die beiden zur Halteplatte 4 weisenden Anlageflächen 5 und 6 liegen auf einem Zylinder, dessen Achse 9 parallel zur y-Achse eines rechtwinkligen Koordinatensystems verläuft (vgl. Koordinatensystem in Fig. 1a).

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Die zum Aufnahmeblock weisenden Aniageflä-chen 7 und 8 liegen ebenfalls auf einem Zylindermantel, dessen Achse 10 parallel zur x-Achse des Koordinatensystems verläuft. Somit lässt sich die Halteplatte 4 relativ zur Schwenkplatte 3 um die Achse 9 kippen und die Schwenkplatte 3 zusammen mit der an ihr befestigten Halteplatte 4 relativ zum Aufnahmeblock 2 um die Achse 10 kippen. Damit lässt sich im Ergebnis der zu haltende Gegenstand nicht nur wie aus der US 4 822 014 bekannt - in den drei Hauptachsen x, y und z positionieren sondern zusätzlich auch um die beiden senkrecht zueinander laufenden Achsen 9 und 10 ausrichten.

Die Halteplatte 4 weist den Anlageflächen 5 bzw. 6 zugeordnete Anlageflächen 5' bzw. 6' auf, die in gleicher Weise Abschnitte eines Zylindermantels sind. In entsprechender Weise weist der Aufnahmeblock 2 den Anlageflächen 7 bzw. 8 zugewandte Anlageflächen 7' bzw. 8' auf.

Die Halteplatte 4 ist mit zwei Schrauben 11 an der Schwenkplatte 3 gehalten. Diese beiden Schrauben 11 sind spiegelsymmetrisch zu einer durch die Achse 9 und die z-Achse gebildeten Ebene versetzt angeordnet. Durch Lockern der einen und Anziehen der anderen Schraube 11 kann somit die Halteplatte 4 gegenüber der Schwenkplatte 3 um die Achse 9 gekippt werden. Hierbei ist anzumerken, dass dieses Kippen- bzw. Ausrichten in der Praxis nur in sehr geringem Umfange in der Grössenordnung von einigen um oder 1/100 mm erfolgt.

In analoger Weise ist die Schwenkplatte 3 durch zwei Schrauben 12 an dem Aufnahmeblock 2 befestigt. Auch diese Schrauben 12 sind spiegelsymmetrisch zu einer Ebene versetzt angeordnet, die durch die Achse 10 und die z-Achse gebildet wird. Durch Lösen der einen und Anziehen der anderen Schraube 12 kann die Schwenkplatte 3 gegenüber dem Aufnahmeblock 2 ausgerichtet werden.

Die Halteplatte weist zwei Durchgangsbohrungen 13 für die Schrauben 11 auf. Die Schwenkplatte 3 hat entsprechende Gewindebohrungen 14. An der Oberseite der Halteplatte sind fluchtend mit den Durchgangsbohrungen 13 Senkbohrungen für die Köpfe der Schrauben 11 vorgesehen.

Zum Einsetzen und Drehen der Schrauben 12 hat die Halteplatte 4 zwei Durchgangsbohrungen 16, deren Durchmesser so gross gewählt ist, dass die Köpfe der Schrauben 12 durch diese Bohrungen hindurchpassen. Die Schwenkplatte 3 besitzt zwei Durchgangsbohrungen 17 für die Schrauben 12 und der Aufnahmeblock 2 besitzt entsprechende Gewindebohrungen 18 für die Schrauben 12.

Somit sind alle Schrauben 11 und 12 von der Oberseite der Halteplatte 4 her zugänglich (vgl. Fig. 1c).

Um sicherzustellen, dass beim Lösen und Anziehen der entsprechenden Schrauben 11 und 12 nur die zugeordnete Kipp- bzw. Schwenkbewegung ausgeführt wird, sind zusätzliche Zentrierzapfen vorgesehen. Ein Zentrierzapfen 19 ist in einer Passbohrung 19' der Halteplatte 4 verankert und ragt mit einem Abschnitt in ein Langloch 20 der Schwenkplatte 3 hinein. Die Breite des Langloches

20 entspricht genau dem Durchmesser des Zentrierzapfens 19. Die Länge des Langloches 20 begrenzt theoretisch den Schwenkbereich. Damit ist sichergestellt, dass bei Lösen der beiden Schrauben 11 keine Relativverschiebung zwischen der Halteplatte 4 und der Schwenkplatte 3 in Richtung der y-Achse möglich ist.

In analoger Weise ist in dem Aufnahmeblock 2 ein weiterer Zentrierzapfen 21 in einer Passbohrung 21' angeordnet, der mit einem Abschnitt aus dem Aufnahmeblock vorsteht und in ein Langloch 22 der Schwenkplatte 3 hineinragt. Das Langloch 22 ist rechtwinklig zum Langloch 20 ausgerichtet. Die Breite des Langloches 22 entspricht auch hier dem Durchmesser des Zapfens 21. Hierdurch ist sichergestellt, dass bei Lösen der Schrauben 12 die Schwenkplatte nicht in x-Richtung gegenüber dem Aufnahmeblock verschoben werden kann.

Der Aufnahmeblock 2 besitzt - wie aus der EP O 116 260 B1 bekannt - eine Klinke 23, die durch eine Schraube 24 bewegt werden kann. Durch eine Feder 25 wird sichergestellt, dass die Klinke in die Öffnungsrichtung vorgespannt wird. Die Schraube 24 ist in eine Durchgangsbohrung 24' des Aufnahmeblocks 2 eingesetzt. Zur Aufnahme des Kopfes der Schraube 24 ist eine Senkbohrung 26 vorgesehen. Die Klinke 27 besitzt eine Gewindebohrung, in die die Schraube 24 eingeschraubt wird. An der Unterseite des Aufnahmeblocks 2 sind zwei nach unten vorstehende Anlageflächen 28 und 29 vorgesehen, mit denen der Aufnahmeblock auf der Oberseite eines nicht dargestellten Balkens aufliegt. Dieser Balken hat - wie bekannt - schwal-benschwanzförmige Aufnahmenuten, in welche eine Nase 30 des Aufnahmeblocks und eine Nase 31 der Klinke 23 eingreifen. Die Halteplatte 4 besitzt einen seitlich über die Grundfläche des Aufnahmeblocks 2 auskragenden Arm 32, an dem der zu hal-ternde Gegenstand befestigt wird. Hierzu hat der Arm 32 mindestens zwei Gewindebohrungen 33 zur Halterung von Spannpratzen.

Um die drei Hauptkomponenten (Aufnahmeblock 2, Schwenkplatte 3 und Halteplatte 4) im Verbund zu halten und in einer vordefinierten neutralen Stellung sind - wie im wesentlichen aus Fig. 1d hervorgeht - zusätzliche Verbindungsmittel vorgesehen, die mit Schrauben und Federpaketen diesen Effekt bewirken. Im einzelnen ist die Schwenkplatte 3 über Schrauben 35, die in Gewindebohrungen 34 eingeschraubt sind, an der Halteplatte 4 befestigt. Auf der der Halteplatte 4 abgewandten Seite der Schwenkplatte 3 ist eine grössere Senkbohrung angeordnet, die ein Federpaket 37, das hier durch Tellerfedern realisiert ist, aufnimmt. Der Aufnahmeblock 2 hat eine Senkbohrung 38, die den Kopf der Schraube 35 aufnimmt und die zusätzlich so gross ist, um die gewünschten Schwenkbewegungen zu gestatten. Damit die Schraube 35 angezogen werden kann, schliesst an die Sacklochbohrung 38 eine Durchgangsbohrung 39 an, durch welche ein Inbusschlüssel eingesetzt werden kann.

In entsprechender Weise ist die Schwenkplatte 3 mit dem Aufnahmeblock 2 verbunden und zwar durch eine Schraube 41, die in eine Gewindebohrung 42 des Aufnahmeblocks eingeschraubt wird.

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Die Schwenkplatte 3 hat eine zur Halteplatte 4 weisende Senkbohrung zur Aufnahme eines Federpaketes 43 und eine daran anschliessende Durchgangsbohrung 44, durch die Schraube 41 hindurchgesteckt wird. Zur Aufnahme des Kopfes der Schraube 41 ist in der Halteplatte 4 eine Sacklochbohrung 40 vorgesehen, deren Öffnungsweite ebenfalls so gross ist, die gewünschten Schwenkbewegungen zuzulassen.

Die Anordnung der Fig. 1 d ist insgesamt vierfach vorhanden und zwar im wesentlichen im Bereich der vier Ecken des Aufnahmeblocks. In der Draufsicht der Fig. 1c erkennt man die vierfach vorhandenen Gewindebohrungen 34, die hier der Einfachheit halber mit demselben Bezugszeichen bezeichnet sind.

Zur Verdeutlichung weiterer Einzelheiten wird jetzt auf Fig. 2 Bezug genommen, die den Aufnahmeblock in verschiedenen Darstellungen zeigt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird darauf verwiesen, dass die Bezugszeichen in Fig. 2 mit denen der Fig. 1 übereinstimmen. Es werden daher nur noch Besonderheiten erwähnt.

Fig. 2a zeigt deutlicher die Anlageflächen 7' und 8', die an vorstehenden Leisten angebracht sind. Weiterhin ist in den Fig. 2a und 2b deutlicher die Anordnung der Gewindebohrungen 42 für die Aufnahme der Schrauben 41 (Fig. 1 d) zu erkennen sowie die Anordnung der Durchgangsbohrungen 39 und der daran anschliessenden verbreiterten Sacklochbohrungen 48 für die Aufnahme der Köpfe der Schrauben 35 (Fig. 1d).

Fig. 3 lässt ebenfalls deutlicher die Auflageflächen 5, 6 (Fig. 3b) und 7, 8 (Fig. 3d) erkennen, die Abschnitte eines Zylindermantels sind, was durch die Kreise 47 bzw. 48 verdeutlicht ist, deren Mittelpunkte die Achsen 9 bzw. 10 sind. In den Fig. 3a, 3c und 3e sind die Ausnehmungen 45 und 46 für die Federpakete 37 und 43 besser zu erkennen und die daran anschliessenden Durchgangsbohrungen 36 bzw. 44 für die Schrauben 35 bzw. 41.

Fig. 3f zeigt deutlicher die Anordnung der Langlöcher 20 und 22 für die Zentrierzapfen 19 und 21 (Fig. 1a und 1b).

Die verschiedenen Abbildungen der Fig. 4 verdeutlichen den Aufbau der Halteplatte. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass in den Fig. 4a und 4b die Anlageflächen 5' und 6' als geradlinig verlaufend abgebildet sind. Es handelt sich hierbei um eine mögliche Variante, bei der dann zwischen den Anlageflächen 5 und 5' sowie 6 und 6' nur eine Linienberührung stattfindet. Wie in Fig. 1a abgebildet, können aber auch die Anlageflächen 5' und 6' genau der zylindrischen Kontur der Anlageflächen 5 und 6 angepasst sein, um eine flächenhafte Berührung sicherzustellen.

Generell wird noch darauf hingewiesen, dass zum Verständnis der in Zusammenhang mit Fig. 1 gegebenen Erläuterungen die Fig. 2 bis 4 herangezogen werden können.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Halterung eines Gegenstandes in einer gewünschten Lage mit einem Befestigungsteil, an welchem der Gegenstand befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil

(1) aus einem Aufnahmeblock (2) einer Halteplatte (4) und einer dazwischen angeordneten Schwenkplatte (3) besteht, dass die Schwenkplatte (3) jeweils zur Halteplatte (4) und zum Aufnahmeblock

(2) weisende, gekrümmte Anlageflächen (5, 6; 7, 8) aufweist, die so angeordnet sind, dass die Halteplatte (4) relativ zum Aufnahmeblock (2) um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen (9, 10) schwenkbar ist und dass Befestigungsmittel (11, 12) vorgesehen sind, mit denen die Halteplatte in der gewünschten Schwenklage fixierbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (4) gegenüber der Schwenkplatte (3) um eine erste Achse (9) und die Halteplatte (4) und die Schwenkplatte (3) gemeinsam um eine zweite, zur ersten Achse (9) senkrecht stehende Achse (10) gegenüber dem Aufnahmeblock (2) schwenkbar angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (4) durch zwei spiegelsymmetrisch zu einer Ebene angeordnete Schrauben (11) gegenüber der Schwenkplatte (3) justierbar ist, wobei diese Ebene durch die erste Schwenkachse (9) und eine senkrecht durch die Einrichtung laufende Mittelachse (z) aufgespannt ist und dass die Schwenkplatte (3) durch zwei spiegelsymmetrisch zu einer zweiten Ebene angeordnete Schrauben (12) gegenüber dem Aufnahmeblock (2) justierbar ist, wobei diese zweite Ebene durch die zweite Schwenkachse (10) und die senkrecht durch die Einrichtung verlaufende Mittelachse (z) aufgespannt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits von der Halteplatte (4) und andererseits von dem Aufnahmeblock (2) in die Schwenkplatte (3) hineinragende Zentrierzapfen (19, 21) vorgesehen sind, die je in ein Langloch (20) bzw. (22) der Schwenkplatte (3) hineinragen, wobei die Längsachsen dieser beiden Langlöcher (20, 22) senkrecht zueinander stehen und wobei die Breite der Langlöcher dem Durchmesser der Zentrierzapfen entspricht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (5, 6, 7, 8) der Schwenkplatte (3) jeweils Abschnitte eines Zylindermantels sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen (5', 6'; 7', 8') der Halteplatte (4) und des Aufnahmeblocks (2) ebenfalls Abschnitte eines Zylindermantels sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis

6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (11, 12) zum Justieren und Fixieren der Schwenklage von der Oberseite der Halteplatte (4) her zugänglich sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteplatte (4), die Schwenkplatte (3) und der Aufnahmeblock (2) durch zusätzliche Mittel (35, 37; 41, 43) federelastisch miteinander verbunden und in eine vordefinierte Lage zueinander ausgerichtet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkplatte (3) unter Zwi-

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10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass vier federelastische Verbindungsmittel (35, 37, 41, 43) an den Ecken eines Quadrates angeordnet ist, dessen Diagonalen unter 45° zu den Schwenkachsen (9, 10) verlaufen.

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schenschaltung eines Federpaketes (37) mit der Halteplatte (4) und unter Zwischenschaltung eines weiteren Federpaketes (43) mit dem Aufnahmeblock (2) verschraubt (35, 41) ist, wobei die Federpakete (37, 43), die Schrauben (35, 41) und Ausnehmungen (38, 40) für die Schraubenköpfe so dimensioniert und angeordnet sind, dass die relativen Schwenkbewegungen unbehindert sind.