DE19907100A1 - Vorrichtung zum Positionieren eines Werkzeuges oder Werkstückes an einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Positionieren eines Werkzeuges oder Werkstückes (7) an einer Werkzeugmaschine (1), insbesondere einer Elektrode (7) an einer Funkenerosionsmaschine, weist einen Halter (2) auf, der mit der Werkzeugmaschine (1) verbunden ist. Dieser Halter (2) enthält Aufnahmeeinrichtungen (5) für dem Werkstück (7) zugeordnete Zentrierstifte (4). Diese Aufnahmeeinrichtungen bestehen aus zwei sich unter einem vorgegebenen Winkel schneidenden Zentriernuten (5), in die die Zentrierstifte (4) eingreifen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zum Positionieren eines Werkzeuges oder Werkstückes an einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Elektrode an einer Funkenerosionsmaschine.

Mit derartigen Vorrichtungen können z. B. Werkzeugelektroden sehr exakt mit hoher Wiederholgenauigkeit an einer Funkenero­ sionsmaschine positioniert und befestigt werden.

Bei einer derartigen Vorrichtung, wie sie z. B. in der Zeitschrift "Werkstattechnik" 79 (1989) auf der Seite A13 dargestellt ist, sind an der Elektrode zwei Zylinderstifte in Form von Paßstiften angeordnet. Diese Paßstifte greifen in Paßbohrungen des Halters ein, der bestimmungsgemäß in ein herkömmliches Spannfutter eingesetzt ist. Die beiden Paßstifte und die dazugehörigen Paßbohrungen sorgen für die Reproduzier­ barkeit der Zuordnung von dem Halter, der mit der Werkzeug­ maschine verbunden ist, und dem Träger, der das Werkzeug oder Werkstück aufnimmt. Maßgeblich für die erzielbare Wiederhol­ barkeit bzw. Wiederholgenauigkeit der Positionierung ist ei­ nerseits die Paßgenauigkeit, d. h. die Abstimmung der Durch­ messer von Paßstiften und Paßbohrungen aufeinander, sowie andererseits deren Anordnung am Halter bzw. Träger.

Eine derartige Positioniervorrichtung erlaubt ein hohes Maß an Wiederholgenauigkeit, sofern die Fertigung mit der erforderli­ chen hohen Präzision durchgeführt wird. Wegen dieser Genau­ igkeitsanforderungen ist eine derartige Vorrichtung äußerst kostenintensiv.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, lediglich eines der zu positionierenden Teile mit hochgenauen Kupplungselementen auszustatten und das andere Teil mit Kupplungselementen zu versehen, die weniger präzise gefertigt sind. Beispielsweise ist gemäß der DE 42 13 770 C1 eine Vorrichtung zum Positionie­ ren eines Werkzeuges oder Werkstückes an einer Werkzeugmaschi­ ne, insbesondere einer Elektrode an einer Funkenerosionsma­ schine, vorgeschlagen worden, die von diesem Konzept Gebrauch macht. Diese Vorrichtung besteht wenigstens aus einem Halter, der mit der Werkzeugmaschine verbunden ist, und einem das Werkzeug oder Werkstück aufnehmenden Träger, der am Halter hinsichtlich seiner Relativlage durch zwei Zylinderstifte mit hoher Wiederholgenauigkeit positionierbar ist. Dabei weist der Halter einen ersten Referenzanschlag für eine erste Richtung, der in Linienberührung mit dem ersten Zylinderstift des Trä­ gers ist, und einen zweiten Referenzanschlag sowohl für die erste als auch eine zweite Richtung, der in zweifacher Linien­ berührung mit dem zweiten Zylinderstift des Trägers ist, auf. Des weiteren ist in einer Ausnehmung des Halters eine Spann­ backe verschieblich gelagert, und sie liegt unter Vorspannung einer Feder an einem Widerlager des Trägers an. Für die ange­ strebte Wiederholgenauigkeit ist es lediglich erforderlich, die beiden Zylinderstifte hochpräzise zu positionieren.

Aber auch diese Vorrichtung ist hinsichtlich ihrer Fertigung relativ aufwendig, insbesondere im Hinblick auf die verschieb­ liche Lagerung der Spannbacke.

Der vorliegenden Erfindung lag deshalb das Problem zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die die geschilderten Nachteile nicht mehr aufweist. Insbesondere sollte eine hochpräzise und sicher reproduzier­ bare Zuordnung zwischen dem Werkzeug oder Werkstück und dem entsprechenden Halter realisiert werden, wobei hinsichtlich der Lage Positionselemente des Werkstückes in Form von Zylin­ derstiften relativ geringe Anforderungen zu stellen sind.

Gelöst wird dieses Problem mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Vor­ richtung sind mit den Merkmalen der Unteransprüche beschrie­ ben.

Die Erfindung basiert auf der Idee, an dem Halter zwei sich unter einem Winkel schneidende Zentriernuten vorzusehen, die hochpräzise angeordnet sind, und in welche die dem Werkstück zugeordneten Zentrierstifte eingreifen. Dabei ist es für die Anordnung dieser Zentrierstifte lediglich notwendig, daß diese nicht auf einer Linie liegen, sondern in Dreiecksform ange­ bracht sind, wobei die Relativzuordnung der drei Zentrier­ stifte zum Werkstück weniger präzise erfolgen kann. Die Drei­ ecksform der Anordnung der Zentrierstifte ergibt in Verbindung mit den beiden Zentriernuten eine eindeutige Relativzuordnung zwischen Halter und Werkstück. Zwei der Zentrierstifte greifen in die erst Zentriernut ein, längs derer das Werkstück soweit verschiebbar ist, bis der dritte Zentrierstift in die zweite Zentriernut eingreift.

Obwohl an sich der Winkel, unter dem sich die beiden Zentrier­ nuten schneiden, wie auch die Position des Schnittpunktes in Bezug auf den Halter, an sich weitgehend beliebig ausgelegt sein kann, ist es im Sinne höchster Präzision von Vorteil, wenn sich die beiden Nuten im rechten Winkel und bevorzugt im Mittelpunkt (Flächenschwerpunkt) des Halters schneiden.

In diesem Sinne ist auch die bevorzugte Anbringung der Zen­ trierstifte auf dem Werkstück unter Bildung eines gleich­ schenklig rechtwinkligen, bevorzugt gleichseitig rechtwinkli­ gen Dreiecks zu betrachten. Im Zusammenhang mit der rechtwink­ ligen Anordnung der Zentriernuten ergibt sich eine optimale Positioniergenauigkeit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Zentrierstifte zylinderförmig und die Zentriernuten U- förmig ausgestaltet. Einerseits ermöglicht dies, geometrisch einfache und zum Teil standardmäßig erhältliche Bauteile zu verwenden. Darüber hinaus ist stets eine Linienanlage der Zentrierstifte an den Seitenflächen der Zentriernuten sicher­ gestellt, die für die extrem hohe Positionier- und Wiederhol­ genauigkeit maßgeblich ist.

Vorteilhafterweise kann die Befestigung des Werkstückes an der Maschine bzw. dem Halter mittels einer Zentralschraube erfol­ gen. Hierzu sind beispielsweise im Mittelpunkt des Halters eine Bohrung und in dem Werkstück entsprechend ein Befesti­ gungsgewinde angeordnet.

Für einen Spüleinsatz kann diese Zentralschraube auch axial durchbohrt sein.

Ist es aus Platzgründen nicht möglich, das Werkstück bzw. die Elektrode mit Zentrierstiften zu versehen, können die Zen­ trierstifte auf einer Adapterplatte angeordnet sein, die mit dem Werkstück verbunden ist.

Dabei ist es möglich, in der Adapterplatte deckungsgleich mit Bohrungen im Halter radial angeordnete Befestigungsgewinde vorzusehen, in die entsprechende Befestigungsschrauben zur Befestigung der Adapterplatte/Werkstück-Anordnung eingreifen.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch veran­ schaulicht und im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Halter gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch den in Fig. 1 gezeig­ ten Halter entlang der X-Achse;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbei­ spiels, wobei das mit einer Adapterplatte versehene Werkstück dem Halter zugeordnet dargestellt ist; und

Fig. 4 eine Schnittansicht sowie eine Draufsicht auf das in Fig. 2 gezeigte Werkstück.

Anhand der Fig. 1 bis 4 werden nunmehr zwei Ausführungsbei­ spiele beschrieben, wobei gleichen Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen, sofern nichts anderes angegeben ist.

In den Fig. 1, 2 und 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Positionieren eines Werkstückes 7 bzw. einer Elektrode 7 an einer Werkzeugmachine 1 dargestellt.

Wie in den Figuren gezeigt, besteht die Vorrichtung aus einem Halter 2, der mit der Werkzeugmaschine 1 verbunden ist und in dem entsprechend den Achsen X und Y hochpräzise, rechtwinklig angeordnete Zentriernuten 5 eingearbeitet sind.

In dem zu positionierenden Werkstück bzw. Elektrode 7 sind drei Zentrierstifte 4 in Dreiecksform, nämlich gleichschenklig rechtwinklig angebracht. Dadurch ist es möglich, diese Zen­ trierstifte 4 zwar auf die Zentriernuten 5 abgestimmt anzuord­ nen, ohne aber auf einen bestimmten Abstand zum Mittelpunkt bzw. zur Z-Achse achten zu müssen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist im Mittelpunkt des Halters 2 eine Bohrung und in dem Werkstück 7 entsprechend ein Befestigungs­ gewinde 10 angeordnet. Zur Befestigung des Werkstückes 7 dient in diesem Fall eine Zentralschraube 3, deren Kopf an einer Schulter im Halter 2 anliegt und deren Gewinde in das Befesti­ gungsgewinde 10 des Werkstückes 7 eingreift.

Wird nun das Werkstück bzw. die Elektrode 7 mittels der Zen­ trierstifte 4 in die Zentriernuten 5 des Halters eingeführt, erfolgt eine Zwangszentrierung und Linienanlage der Zen­ trierstifte 4 an den Seitenflächen der Zentriernuten 5 mit extrem hoher Positionier- und Wiederholgenauigkeit.

Wie bereits oben ausgeführt, erfolgt die Befestigung und das Anlegen des Werkstückes bzw. der Elektrode 7 an die Z-Anlage des Halters 2 durch die Zentralschraube 3, die in das Befesti­ gungsgewinde eingreift. Diese Zentralschraube 3 ist für einen Spüleinsatz axial durchbohrt und eignet sich deshalb für die Aufnahme eines hier nicht dargestellten Spülkopfs.

Wie aus den Fig. 1 und 4 deutlich entnehmbar, ist es aufgrund der Anordnung der Zentriernuten 5 und der darin eingreifenden Zentrierstifte 4 sichergestellt, daß das Werkstück bzw. die Elektrode 7 stets hochgenau positioniert werden kann, da die Zentrierstifte 4 jeweils immer in eine der Zentriernuten 5 paßgenau eingreifen, und zwar unabhängig von der axialen Posi­ tion des jeweiligen Zentrierstifts 4 in Bezug auf die ent­ sprechende Zentriernut 5.

Wie in Fig. 1 weiter zu sehen ist, weist der Halter 2 vier Bohrungen 6 für eine radiale Befestigung des Werkstückes bzw. der Elektrode 7 auf. Diese Bohrungen 6 werden dann benötigt, wenn an dem Werkstück bzw. der Elektrode 7 aus Platzgründen keine Zentrierstifte 4 unmittelbar angebracht werden können.

In diesem Fall erfolgt die Positionierung des Werkstückes bzw. der Elektrode 7 an der Werkzeugmaschine 1 über eine Adapter­ platte 8. In der Adapterplatte 8 sind deckungsgleich zu den oben genannten Bohrungen 6 des Halters 2 radial angeordnete Befestigungsgewinde 9 sowie die drei Zentrierstifte 4 ange­ bracht.

Diese drei Zentrierstifte 4 der Adapterplatte 8 greifen dann in gleicher Weise wie die Zentrierstifte 4 des ersten Aus­ führungsbeispiels in die Zentriernuten 5 des Halters 2 ein.

Um die Adapterplatten/Werkstück-Anordnung an dem Halter zu befestigen, werden durch die Bohrungen 6 des Halters Befesti­ gungsschrauben 11 eingeführt, deren Gewinde dann in die Be­ festigungsgewinde 9 der Adapterplatte 8 eingreifen.

Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß die Zentriernuten 5 sich nicht unbedingt unter einem rechten Winkel schneiden müssen, sondern unter an sich beliebig wählbaren Winkeln. Es muß lediglich dabei sichergestellt werden, daß die Zentrier­ stifte 4 auf diese Zentriernuten 5 entsprechend abgestimmt an dem Werkstück bzw. der Elektrode 7 oder der Adapterplatte 8 anordenbar sind.

Bezugszeichenliste

1

Werkzeugmaschine

2

Halter

3

Zentralschraube

4

Zentrierstift

5

Zentriernut

6

Bohrungen für radiale Befestigung der Elektrode

7

Elektrode/Werkstück

8

Adapterplatte

9

Befestigungsgewinde

10

Zentralgewinde

11

Befestigungsschrauben radial

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Positionieren eines Werkzeuges oder Werk­ stückes an einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Elektrode an einer Funkenerosionsmaschine, bestehend wenig­ stens aus einem Halter, der mit der Werkzeugmaschine verbun­ den ist und Aufnahmeeinrichtungen für Zentrierstifte auf­ weist, die dem Werkzeug oder Werkstück zugeordnet sind, wo­ durch das Werkzeug oder Werkstück am Halter hinsichtlich sei­ ner Relativlage mit hoher Wiederholgenauigkeit positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß drei Zentrierstifte (4) in Drei­ ecksform angeordnet sind und daß die Aufnahmeeinrichtungen aus zwei, sich unter einem Winkel schneidende Zentriernuten (5) bestehen, in die die Zentrierstifte (4) eingreifen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriernuten (5) sich unter einem rechten Winkel, vorzugsweise im Flächenmittelpunkt des Halters (2) schneiden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierstifte (4) unter Bil­ dung eines gleichschenklig rechtwinkligen, vorzugsweise eines gleichseitig rechtwinkligen Dreiecks angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierstifte (4) zylinder­ förmig und die Zentriernuten (5) U-förmig ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (7) am Halter (2) mittels einer Zentralschraube (3) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralschraube (3) für einen Spüleinsatz axial durchbohrt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierstifte (4) auf einer Adapterplatte (8) angeordnet sind, die mit dem Werkstück (7) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Adapterplatte (8) und deckungsgleich mit Bohrungen (6) im Halter (2) radial ange­ ordnete Befestigungsgewinde (9) vorhanden sind, in die ent­ sprechende Befestigungsschrauben (11) zur Befestigung der Adapterplatten/Werkstück-Anordnung eingreifen.