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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.
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Mit derartigen Vorrichtungen können z.
B. Werkzeugelektroden sehr exakt mit hoher Wiederholgenauigkeit
an einer Funkenerosionsmaschine positioniert und befestigt werden.
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Bei einer derartigen Vorrichtung
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
Reproduzierbarkeit der Zuordnung von dem Halter, der mit der Werkzeugmaschine
verbunden ist, und dem Träger,
der das Werkzeug oder Werkstück
aufnimmt. Maßgeblich
für die
erzielbare Wiederholbarkeit bzw. Wiederholgenauigkeit der Positionierung
ist einerseits die Paßgenauigkeit,
d. h. die Abstimmung der Durchmesser von Paßstiften und Paßbohrungen
aufeinander, sowie andererseits deren Anordnung am Halter bzw. Träger.
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Eine derartige Positioniervorrichtung
erlaubt ein hohes Maß an
Wiederholgenauigkeit, sofern die Fertigung mit der erforderlichen
hohen Präzision durchgeführt wird.
Wegen dieser Genauigkeitsanforderungen ist eine derartige Vorrichtung äußerst kostenintensiv.
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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 Positionieren eines Werkzeuges oder Werkstückes an einer Werkzeugmaschine,
insbesondere einer Elektrode an einer Funkenerosionsmaschine, 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 Trägers ist, und einen zweiten Referenzanschlag
sowohl für
die erste als auch eine zweite Richtung, der in zweifacher Linienberührung mit
dem zweiten Zylinderstift des Trägers
ist, auf. Des weiteren ist in einer Ausnehmung des Halters eine Spannbacke
verschieblich gelagert, und sie liegt unter Vorspannung einer Feder
an einem Widerlager des Trägers
an. Für
die angestrebte Wiederholgenauigkeit ist es lediglich erforderlich,
die beiden Zylinderstifte hochpräzise
zu positionieren.
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Aber auch diese Vorrichtung ist hinsichtlich ihrer
Fertigung relativ aufwendig, insbesondere im Hinblick auf die verschiebliche
Lagerung der Spannbacke.
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Aus der
DE 30 03 756 A1 ist eine
Positioniervorrichtung bekannt, bei der der Halter drei Zentrierstifte
aufweist, die in Form eines Dreiecks angeordnet sind. Korrespondierend
hierzu sind drei Zentriernuten vorgesehen, in die die Zentrierstifte
positionierend eingreifen.
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Schließlich ist aus der
DE 41 16 103 C2 eine Positioniervorrichtung
bekannt, bei der zwei sich unter einem rechten Winkel kreuzende
Zentriernuten vorgesehen sind. Zur Positionierung sind entsprechend
gestaltete Zentrierrollen vorhanden, die durch Linienberührung mit
den Zentriernuten für
die gewünschte Positioniergenauigkeit
sorgen.
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Obwohl die beiden vorstehend beschriebenen
Positioniervorrichtungen eine an sich hoch präzise Positionierung ermöglichen,
ist der hierfür
erforderliche konstruktive und fertigungstechnische Aufwand vergleichsweise
hoch.
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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 reproduzierbare Zuordnung zwischen dem Werkzeug oder Werkstück und dem
entsprechenden Halter realisiert werden, wobei hinsichtlich der
Lage Positionselemente des Werkstückes in Form von Zylinderstiften relativ
geringe Anforderungen zu stellen sind.
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Gelöst wird dieses Problem mit
einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind mit den Merkmalen der Unteransprüche beschrieben.
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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 angebracht
sind, wobei die Relativzuordnung der drei Zentrierstifte zum Werkstück weniger präzise erfolgen
kann. Die Dreiecksform 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.
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Obwohl an sich der Winkel, unter
dem sich die beiden Zentriernuten 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.
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In diesem Sinne ist auch die bevorzugte
Anbringung der Zentrierstifte auf dem Werkstück unter Bildung eines gleichschenklig
rechtwinkligen, bevorzugt gleichseitig rechtwinkligen Dreiecks zu
betrachten. Im Zusammenhang mit der rechtwinkligen Anordnung der
Zentriernuten ergibt sich eine optimale Positioniergenauigkeit.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung sind die Zentrierstifte zylinderförmig und die Zentriernuten
Uförmig
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 sichergestellt, die für die extrem hohe Positionier- und
Wiederholgenauigkeit maßgeblich
ist.
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Vorteilhafterweise kann die Befestigung
des Werkstückes
an der Maschine bzw. dem Halter mittels einer Zentralschraube erfolgen.
Hierzu sind beispielsweise im Mittelpunkt des Halters eine Bohrung und
in dem Werkstück
entsprechend ein Befestigungsgewinde angeordnet.
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Für
einen Spüleinsatz
kann diese Zentralschraube auch axial duchbohrt sein.
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Ist es aus platzgründen nicht
möglich,
das Werkstück
bzw. die Elektrode mit Zentrierstiften zu versehen, können die
Zentrierstifte auf einer Adapterplatte angeordnet sein, die mit
dem Werkstück
verbunden ist.
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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.
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Der Gegenstand der Erfindung ist
nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen
in den Zeichnungen schematisch veranschaulicht und im einzelnen
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf den Halter gemäß eines
ersten Ausführungsbeispiels;
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2 eine
Querschnittsansicht durch den in 1 gezeigten
Halter entlang der X-Achse;
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3 eine
Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,
wobei das mit einer Adapterplatte versehene Werkstück dem Halter
zugeordnet dargestellt ist; und
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4 eine
Schnittansicht sowie eine Draufsicht auf das in 2 gezeigte Werkstück.
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Anhand der 1 bis 4 werden
nunmehr zwei Ausführungsbeispiele
beschrieben, wobei gleichen Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen,
sofern nichts anderes angegeben ist.
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In den 1, 2 und 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung
zum Positionieren eines Werkstückes 7 bzw.
einer Elektrode 7 an einer Werkzeugmachine 1 dargestellt.
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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.
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In dem zu positionierenden Werkstück bzw. Elektrode 7 sind
drei Zentrierstifte 4 in Dreiecksform, nämlich gleichschenklig
rechtwinklig angebracht. Dadurch ist es möglich, diese Zentrierstifte 4 zwar
auf die Zentriernuten 5 abgestimmt anzuordnen, ohne aber
auf einen bestimmten Abstand zum Mittelpunkt bzw. zur Z-Achse achten
zu müssen.
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Wie in 2 gezeigt,
ist im Mittelpunkt des Halters 2 eine Bohrung und in dem
Werkstück 7 entsprechend
ein Befestigungsgewinde 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 Befestigungsgewinde 10 des
Werkstückes 7 eingreift.
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Wird nun das Werkstück bzw.
die Elektrode 7 mittels der Zentrierstifte 4 in
die Zentriernuten 5 des Halters eingeführt, erfolgt eine Zwangszentrierung und
Linienanlage der Zentrierstifte 4 an den Seitenflächen der
Zentriernuten 5 mit extrem hoher Positionier- und Wiederholgenauigkeit.
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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 Befestigungsgewinde eingreift. Diese Zentralschraube 3 ist
für einen
Spüleinsatz
axial durchbohrt und eignet sich deshalb für die Aufnahme eines hier nicht
dargestellten Spülkopfs.
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Wie aus den 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 Position des jeweiligen Zentrierstifts 4 in Bezug
auf die entsprechende Zentriernut 5.
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Wie in 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.
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In diesem Fall erfolgt die Positionierung
des Werkstückes
bzw. der Elektrode 7 an der Werkzeugmaschine 1 über eine
Adapterplatte 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 angebracht.
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Diese drei Zentrierstifte 4 der
Adapterplatte 8 greifen dann in gleicher Weise wie die
Zentrierstifte 4 des ersten Ausführungsbeispiels in die Zentriernuten 5 des
Halters 2 ein.
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Um die Adapterplatten/Werkstück-Anordnung
an dem Halter zu befestigen, werden durch die Bohrungen 6 des
Halters Befestigungsschrauben 11 eingeführt, deren Gewinde dann in
die Befestigungsgewinde 9 der Adapterplatte 8 eingreifen.
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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
Zentrierstifte 4 auf diese Zentriernuten 5 entsprechendend
abgestimmt an dem Werkstück
bzw. der Elektrode 7 oder der Adapterplatte 8 anordenbar
sind.
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- 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