DE4133761C2

DE4133761C2 -

Info

Publication number: DE4133761C2
Application number: DE19914133761
Authority: DE
Inventors: Roland Gossau Ch Egli
Original assignee: BUECHLER B-SET AG FLAWIL CH
Current assignee: BUECHLER B-SET AG FLAWIL CH
Priority date: 1991-10-11
Filing date: 1991-10-11
Publication date: 1993-07-22
Also published as: SE9202839L; CH685928A5; SE9202839D0; DE4133761A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Halterung eines Gegenstandes in einer gewünschten räumlichen Lege gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Einrichtung ist aus der älteren, nicht vorveröffentlichten DE 40 17 983 A1 bekannt. Dort ist ein Befestigungsteil, das mit einem Saugteil Beplankungsbleche halten soll mit einem kreisbogenförmigen Ende versehen, das mit kreisbogenförmigen Leisten in eine ebenfalls kreisbogenförmige Nut eines Schwenkteiles eingreift. Das Schwenkteil ist ebenfalls mit einem kreisbogenförmigen Ende und kreisbogenförmigen Leisten in einer entsprechenden Nut eines feststehenden Grundkörpers befestigt, wobei die beiden Kreisbögen des Schwenkteiles senkrecht zueinander angeordnet sind, um ein Verschwenken in zwei Ebenen zu ermöglichen. Der Befestigungsteil ist durch Haltedrähte in einer gewünschten Lage fixierbar.

Die DE-PS 34 00 91 beschreibt eine Aufspannvorrichtung mit Kugellagerung, bei der ein das Werkstück tragendes Befestigungsteil an einem Ende die Form einer Kugelkalotte hat, die in einem entsprechenden Lager eines feststehenden Aufnahmeblocks gelagert ist, wodurch das Befestigungsteil gegenüber dem Aufnahmeblock ähnlich wie bei einem Universalgelenk frei schwenkbar ist. Um eine Arretierung der Schwenklage zu ermöglichen, ist im Boden des Aufnahmeblocks eine Öffnung vorgesehen, durch die ein Zentralbolzen hindurchragt, der einen kugelförmigen Kopf besitzt, der hinter dem konvex geformten Teil des Aufnahmeblockes für ein klemmendes Verspannen sorgt.

Die DE-PS 11 73 398 beschreibt eine Spannvorrichtung, deren Spannkopf gegenüber einer Grundplatte um eine senkrecht zur Grundplatte stehende Achse verschwenkbar ist. Ein konusförmiger Drehzapfen ist in einem, im Kopfteil eingelassenen Klemmring befestigt, wobei dieser Klemmring über Zentrierstifte mit einem Scheibenring verbunden ist, der mit einem Scheibenring unverdrehbar verbunden ist.

Die CH-PS 5 60 581 zeigt eine Spannvorrichtung für Werkzeugmaschinen, deren Spannkopf über eine zylindrische Lagerung um eine Achse schwenkbar ist. Ein Verspannen der eingestellten Lage erfolgt über Schwalbenschwanz- Klemmverbindungen. Zusätzlich kann der Kopf relativ zu dem zylindrischen Teil um eine senkrecht zu dessen Schwenkachse verlaufende Achse gedreht werden.

Weitere Vorrichtungen zum Positionieren und Haltern eines Werkstückes bzw. eines Werkzeuges, vor allem an einer Elektroerosionsmaschine, sind aus der US-PS 48 22 014 und der EP 01 16 260 B1 bekannt. Mit diesen Vorrichtungen ist es möglich, den zu haltenden Gegenstand an einem Einrichteplatz bezüglich eines Referenzsystemes zu positionieren und dann die Einrichtung samt positioniertem Gegenstand auf eine Werkzeugmaschine aufzuspannen, deren Referenzsystem mit dem des Einrichteplatzes übereinstimmt. Mit diesen Vorrichtungen ist jedoch ein hochgenaues Positionieren des zu halternden Gegenstandes mühsam und zeitaufwendig, so daß in der Praxis auch die Positioniergenauigkeit Wünsche offen läßt.

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. Aufgrund der Zentrierzapfen wird einerseits die Halteplatte relativ zur Schwenkplatte und andererseits die Schwenkplatte relativ zum Aufnahmeblock jeweils in der senkrecht zur jeweiligen Schwenkachse liegenden Richtung präzise geführt, während aufgrund des Langloches die Schwenkrichtung nicht behindert ist. Damit 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 Ausführungs beispieles 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 Schwenkplatte
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 Befesti gungsteil 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 halternde Gegenstand befestigt wird.

Der Aufnahmeblock 2 wird - wie aus der EP 01 16 260 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 Korrdinatensystems verläuft (vgl. Koordinatensystem in Fig. 1a).

Die zum Aufnahmeblock weisenden Anlageflächen 7 und 8 liegen ebenfalls auf einem Zyindermantel, dessen Achse 10 parallel zur x-Achse des Koordinatensystems verläuft. Somit läßt sich die Halteplatte 4 relativ zur Schwenkplat te 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 halternde Gegenstand nicht nur - wie aus der US 48 22 014 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 entspre chender 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 µm 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 Senkbohrun gen für die Köpfe der Schrauben 11 vorgesehen.

Zum Einsetzen und Drehen der Schrauben 12 hat die Halteplatte 4 zwei Durchgangsbohrungen 16, deren Durchmes ser 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 Gewindeboh rungen 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 zusätz liche 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 01 16 260 B1 bekannt - eine Klinke 23, die durch eine Schraube 24 bewegt werden kann. Durch eine Feder 25 wird sicherge stellt, 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 Aufnahme blocks 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 - schwalbenschwanzförmige 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 halternde Gegenstand befestigt wird. Hierzu hat der Arm 32 mindestens zwei Gewindebohrungen 33 zur Halterung von Spannpratzen.

Um die drei Hauptkomponenten (Aufnahmeblock 2, Schwenk platte 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 Schwenk platte 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 Schwenkbewegun gen zu gestatten. Damit die Schraube 35 angezogen werden kann, schließt an die Sacklochbohrung 38 eine Durchgangs bohrung 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. Die Schwenkplatte 3 hat eine zur Halteplatte 4 weisende Senkbohrung zur Aufnahme eines Federpaketes 43 und eine daran anschließende Durchgangs bohrung 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. 1d 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 verschie denen Darstellungen zeigt. Zur Vermeidung von Wiederholun gen 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 Gewinde bohrungen 42 für die Aufnahme der Schrauben 41 (Fig. 1d) zu erkennen sowie die Anordnung der Durchgangsbohrungen 39 und der daran anschließenden verbreiterten Sacklochboh rungen 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 5 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 hingewie sen, 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 abgebil det, können aber auch die Anlageflächen 5′ und 6′ genau der zylindrischen Kontur der Anlageflächen 5 und 6 angepaßt sein, um eine flächenhafte Berührung sicherzu stellen.

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

1. Einrichtung zur Halterung eines Gegenstandes in einer gewünschten räumlichen Lage mit einem Befestigungsteil, an welchem der Gegenstand befestigbar ist, bei der das Befestigungsteil aus einem Aufnahmeblock einer Halteplatte und einer dazwischen angeordneten Schwenkplatte besteht, und die Schwenkplatte jeweils zur Halteplatte und zum Aufnahmeblock weisende, gekrümmte Anlageflächen aufweist, die so angeordnet sind, daß die Halteplatte relativ zum Aufnahmeblock (2) um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen schwenkbar ist und wobei Befestigungsmittel vorgesehen sind, mit denen die Halteplatte in der gewünschten Schwenklage fixierbar ist, 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 (20, 22) dem Durchmesser der Zentrierzapfen (19, 21) entspricht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 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.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkplatte (3) unter Zwischenschaltung 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 Schrau benköpfe so dimensioniert und angeordnet sind, daß die relativen Schwenkbewegungen unbehindert sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier federelastische Verbin dungsmittel (35, 37, 41, 43) an den Ecken eines Quadrates angeordnet sind, dessen Diagonalen unter 45° zu den Schwenkachsen (9, 10) verlaufen.

5. Befestigungseinrichtung 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.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (11, 12) zum Justieren und Fixieren der Schwenklage von der Oberseite der Halteplatte (4) her zugänglich sind.