DE19958937C2 - Verfahren zum positionsgenauen Fixieren von Paletten, Platten, Werkstücken und dergleichen auf einem Maschinentisch und Spanneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur po­ sitionsgenauen Fixierung von Paletten, Platten, Werkstüc­ ken und dergleichen auf einem Maschinentisch, bei dem an dem zu fixierenden Bauteil wenigstens ein Spannbolzen po­ sitionsgenau angebracht wird und der Spannbolzen in eine am Maschinentisch vorgesehene Spannstation eingefahren wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Spannein­ richtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 2.

Die Bearbeitung von insbesondere metallischen Werkstücken ist häufig komplex und kann eine Vielzahl von zerspanen­ den und spanlosen Arbeitsgängen an unterschiedlichen Be­ arbeitungsmaschinen umfassen, um aus einem Rohling das fertige Bauteil herzustellen. Insbesondere bei automati­ sierten Fertigungsabläufen ist es dabei wesentlich, daß das Werkstück bei jedem Arbeitsgang eine definierte Lage an der jeweiligen Werkzeugmaschine einnimmt. Um das Umspannen zu erleichtern, ist es in der Praxis üblich und insbesondere auch aus der DE 197 57 430 C1 bekannt, das zu bearbeitende Werkstück zunächst auf eine Lochraster­ platte, Palette oder Grundplatte aufzuspannen und dann die ganze Einheit über einen oder mehrere Spannbolzen, die an der Unterseite der Lochrasterplatte vorgesehen und als Zentrierelemente ausgebildet sind, an der jeweiligen Werkzeugmaschine festzuspannen, indem die Spannbolzen in entsprechende Spannstationen, die am Maschinentisch vor­ gesehen sind, eingesetzt werden. Auf diese Weise kann die Lage der Spannstationen als fester Maschinenparameter be­ rücksichtigt werden, so daß es lediglich erforderlich ist, jeweils das Werkzeugstück exakt an der jeweiligen Platte bzw. Palette zu positionieren. Das eigentliche Fest- und Umspannen der Einheit aus Werkstück und Palette an den Maschinen kann dann sehr schnell und unproblema­ tisch erfolgen, ohne daß eine weitere Positionierung not­ wendig ist.

Die zuvor beschriebene Verfahrensweise hat sich in der Praxis zwar durchaus bewährt, ist jedoch ungeeignet, wenn sehr große und schwere Platten, Paletten oder Werkstücke gespannt werden sollen, da diese nur mit Hilfe von Zu­ satzmaschinen wie beispielsweise Gabelstaplern, Kränen und dergleichen transportiert werden können, weshalb es praktisch unmöglich ist, einen an der Unterseite einer solchen Platte vorgesehenen Spannbolzen sauber in eine Spannstation einzuführen. Problematisch ist insbesondere, daß schon ein leichtes Verkanten der sehr schweren Bau­ teile dazu führt, daß der Spannbolzen und auch der empfindliche Spannmechanismus der Spannstation hohen Kräften ausgesetzt werden, so daß diese beschädigt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Ver­ fahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem auch sehr schwere Platten, Paletten, Werkstücke etc. schnell und lagegenau gespannt werden können. Des weiteren soll eine Spanneinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens angegeben werden.

Diese Aufgabe ist verfahrensmäßig erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bauteil vor dem Einfahren des Spannbol­ zens in die Spannstation durch Zentrierelemente, die an der Bauteilunterseite sowie an wenigstens drei am Maschi­ nentisch angeordneten Hubmodulen vorgesehen sind, vorzen­ triert wird und das Einfahren des Spannbolzens in die Spannstation dann durch Absenken der drei Hubmodule er­ folgt. Für die Spanneinrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens ist die Aufgabe mit den Merkmalen des Patentan­ spruchs 2 gelöst.

Erfindungsgemäß werden schwere Bauteile wie Paletten oder Platten somit zunächst mit einem Gabelstapler, einem Kran oder dergleichen auf den Hubmodulen abgelegt, wobei sie durch die Zentriereinrichtungen eine Vorpositionierung erfahren. Da die hierzu vorgesehenen Zentrierelemente und Zentriereinrichtungen lediglich eine Zentrierfunktion, jedoch keine Spannfunktion besitzen und zudem auch nur eine Vorzentrierung, d. h. eine relativ grobe Zentrierung vornehmen müssen, können sie entsprechend stabil ausgebildet sein, so daß die Gefahr von Beschädigungen auf­ grund eines Verkantens des zu spannenden Bauteils gering ist. Nach dem Ablegen und Vorpositionieren werden dann die an der Unterseite des zu spannenden Bauteils vorgese­ henen Spannbolzen in die zugehörigen Spannstationen am Maschinen­ tisch eingefahren, indem die Hubmodule gleichzeitig abge­ senkt werden. Dieses Absenken über die Hubmodule geht we­ sentlich genauer vonstatten als die bisherige Positionie­ rung über einen Gabelstapler, einen Kran oder derglei­ chen, so daß eine hohe Lagegenauigkeit und zudem über die Vorzentrierung eine hohe Positionsgenauigkeit des Bau­ teils während der Absenkbewegung sichergestellt wird, mit der Folge, daß die Spannbolzen relativ genau in die Spannstationen geführt werden, wobei dann über die Spann­ bolzen und entsprechende Paßflächen der Spannstationen die endgültige, hochgenaue Positionierung erfolgt.

Durch den erfindungsgemäßen, zweistufigen Vorgang mit ei­ ner Vorpositionierung und einem anschließenden Absenken der drei Hubmodule können im Ergebnis Beschädigungen der Spannbolzen bzw. der zugehörigen Spanneinrichtungen wei­ testgehend verhindert werden, so daß es möglich ist, die an sich bekannte Technik der Schnellspannung auch bei sehr großen und schweren Werkstücken bzw. Paletten einzu­ setzen.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zen­ triereinrichtungen an den Hubmodulen und die damit zusam­ menwirkenden Zentrierelemente so ausgestaltet sind, daß sie eine Positionsabweichung von maximal 0,04 mm zulas­ sen. Diese Genauigkeit liegt weit unter der Zentrierge­ nauigkeit eines Spannbolzens in der zugehörigen Spannein­ richtung, wo Toleranzen von wenigen Tausendstel bis Ein­ hundertsel mm üblich sind.

Beispielsweise können die Zentriereinrichtungen als Pfan­ nenstössel zur Aufnahme jeweils eines Kugelzentrierbol­ zens ausgebildet sein. Die Hubmodule können pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sein, ein motorischer Antrieb ist selbstverständlich aber auch möglich.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfol­ gende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Be­ zugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematischer Vorderansicht eine Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Spanneinrich­ tung beim Absenken einer zu spannenden Platte,

Fig. 2 die Spanneinrichtung aus Fig. 1, in der die zu spannende Platte vorzentriert sind und

Fig. 3 die Spanneinrichtung aus Fig. 1 mit der Platte 2 im gespannten Zustand.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Spanneinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, die zum hochge­ nauen Positionieren und Fixieren von großen und auch schweren Bauteilen, hier einer Platte 2, an einem Maschi­ nentisch 3 dient. Die Spanneinrichtung 1 umfaßt mehrere Spannstationen 4, von denen in der Zeichnung nur eine dargestellt ist. Die Spannstationen 4 dienen dazu, jeweils einen an der Unterseite der zu spannenden Platte 2 vorgesehenen Spannbolzen 5 hochgenau zu positionieren und zu fixieren, wie dies allgemein bekannt und insbesondere auch in der DE 197 57 430 C1 im einzelnen beschrieben ist. Die Spannstationen 4 haben auch den konstruktiven Aufbau der aus dieser Druckschrift bekannten Spannstati­ on, so daß insofern auf die DE 197 57 430 C1 voll inhal­ tich Bezug genommen wird.

Zu der Spanneinrichtung 1 gehören weiterhin mehrere, d. h. mindestens drei Hubmodule 6, die am Maschinentisch 3 an­ geordnet sind. Die Hubmodule 6, die beispielsweise hy­ draulisch oder pneumatisch betätigbar sind, weisen an ih­ rer vom Maschinentisch 3 wegweisenden Oberseite jeweils eine als Pfannenstössel ausgebildete Zentriereinrichtung 7 auf, die jeweils zur Aufnahme eines an der Unterseite der Platte 2 vorgesehenen Kugelzentrierbolzens 8 bestimmt sind. Die Pfannenstössel 7 und Kugelzentrierbolzen 8 sind vorgesehen, um die Platte 2 vor dem Einfahren der Spann­ bolzen 5 in die zugehörigen Spannstationen 4 grob, d. h. mit einer maximalen Abweichung von 0,03 bis 0,06 mm vor­ zupositionieren, wenn die Platte 2 mit Hilfe eines Gabel­ staplers oder eines Hubkrans auf den Maschinentisch 3 ab­ gesenkt wird. Die genaue Wirkungsweise der erfindungsge­ mäßen Spanneinrichtung beim Spannen der Platte 2 ist da­ bei wie folgt:
Die Platte 2 wird zunächst mittels eines Gabelstaplers, Hubkrans oder dergleichen auf den Maschinentisch 3 abge­ senkt und auf den Hubmodulen 6, welche sich in einer ausgefahrenen Stellung befinden, abgelegt. Hierbei kommen die an der Unterseite der Platte 2 vorgesehenen Kugelzen­ tierbolzen 8 in Eingriff mit den Pfannenstösseln 7, die an der Oberseite der Hubeinrichtungen 6 vorgesehen sind. Aufgrund der kugeligen Form der Kugelzentierbolzen 8 und der Aufnahmen der Pfannenstössel 7 kann die Platte 2 in die gewünschte Lage, die in Fig. 2 dargestellt ist, hin­ einrutschen, wobei die Gefahr von Beschädigungen der re­ lativ massigen Bauteile 7, 8 gering ist.

Wenn die Platte 2 auf den Hubmodulen 6 abgelegt ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, haben die Spannbolzen 5 an der Unterseite der Platte 2 nur noch einen Abstand von wenigen mm von den zugehörigen Spannstationen 4. Um die­ sen Abstand herzustellen, sind die Spannstation 4 über Distanzelemente 9 am Maschinentisch 3 befestigt.

Die Endpositionierung und Fixierung der Platte 2 am Ma­ schinentisch 3 erfolgt dann, indem die Hubmodule 6 über Ventile synchron (Öldrossel) abgesenkt, d. h. in ihre ein­ gefahrene Stellung gebracht werden. Durch das gleichzei­ tige Betätigen wird erreicht, daß sich auch die Platte 2 parallel zum Maschinentisch 3 liegend absenkt und die Spannbolzen 5 ohne die Gefahr eines Verkantens in die Spannstationen 4 eingefahren werden und dabei die ge­ wünschte hochgenaue Ausrichtung erfahren, und anschlie­ ßend die Spannstationen 4 hydraulisch betätigt werden. Ein Lösen der Platte 2 erfolgt in umgekehrter Weise, in­ dem zunächst der Spannmechanismus der Spannstationen 4 gelöst und dann die Platte 2 mit Hilfe der Hubmodule 6 so weit angehoben wird, bis die Spannbolzen 5 vollständig aus den Spannstationen 4 herausbewegt sind. Dann kann die Platte 2 beispielsweise mittels eines Gabelstaplers wei­ ter angehoben und zur nächsten Bearbeitungsstation trans­ portiert werden. Die Verwendung eines Gabelstaplers ist bei der dargestellten Ausführungsform im übrigen möglich, weil die Platte 2 durch die Hubmodule 6 und die Spannsta­ tionen 4 mit den Distanzelementen 9 beabstandet vom Ma­ schinentisch 3 gehalten wird, so daß die Gabeln des Ga­ belstaplers unter die Platte 2 gefahren werden können.

Claims (5)

1. Verfahren zur positionsgenauen Fixierung von Paletten (2), Platten, Werkstücken und dergleichen auf einem Maschinentisch (3), bei dem an dem zu fixierenden Bau­ teil (2) wenigstens ein Spannbolzen (5) positionsgenau angebracht wird und der Spannbolzen (5) in eine am Ma­ schinentisch (3) vorgesehene Spannstation (4) einge­ fahren wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (2) vor dem Einfahren des Spannbolzens (5) in die Spannstation (4) durch Zentrierelemente (7, 8), die an der Bauteilunterseite sowie an wenigstens drei am Ma­ schinentisch angeordneten Hubmodulen (6) vorgesehen sind, vorzentriert wird und das Einfahren des Spann­ bolzens (5) in die Spannstation (4) durch Absenken der drei Hubmodule (6) erfolgt.

2. Spanneinrichtung zur positionsgenauen Fixierung von Paletten (2), Platten, Werkstücken und dergleichen auf einem Maschinentisch (3), mit wenigstens einer Spann­ station (4), um einen an der Unterseite eines zu span­ nenden Bauteils (2) vorgesehenen Spannbolzen (5) posi­ tionsgenau zu fixieren, zur Durchführung des Verfah­ rens nach dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß am Maschinentisch (3) wenigstens drei Hubmo­ dule (6) vorgesehen sind, die an ihrer Oberseite Zen­ triereinrichtungen (7) aufweisen, die mit entsprechen­ den Zentrierelementen (8) an der Unterseite des zu spannenden Bauteils (2) in Eingriff bringbar sind, um das Bauteil (2) vorzuzentrieren, so daß der Spannbol­ zen (5) durch gleichzeitiges Absenken der Hubmodule (6) in die Spannstation (4) eingefahren werden kann.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zentriereinrichtungen (7) eine Positions­ abweichung von maximal 0,04 mm zulassen.

4. Spanneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zentriereinrichtungen als Pfan­ nenstössel (7) zur Aufnahme eines Kugelzentrierbolzens (8) ausgebildet sind.

5. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hubmodule (6) pneuma­ tisch oder hydraulisch betätigbar sind.