DD205108A1

DD205108A1 - Mehrdimensionale, spielfreie genauigkeitsfixiereinheit fuer bewegliche bauelemente

Info

Publication number: DD205108A1
Application number: DD23533781A
Authority: DD
Inventors: Bernhard Drassdo; Frank Mehnert; Peter Klengel; Horst-Heinrich Stollberg
Original assignee: Bernhard Drassdo; Frank Mehnert; Peter Klengel; Stollberg Horst Heinrich
Priority date: 1981-12-03
Filing date: 1981-12-03
Publication date: 1983-12-21
Also published as: DE3240662A1; CH657802A5; FR2517580A1; JPS58109237A; DD205108B1; GB2113578A; GB2113578B

Abstract

Die Erfindung ist anwendbar, wo bewegliche Bauelemente exakt fixiert werden muessen. Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Genauigkeitsfixiereinheit fuer bewegliche Bauelemente zu schaffen, die ohne zusaetzliche Einrichtungen eine schnelle, gleichzeitig in allen notwendigen Richtungen erfolgende, widerholt exakte, ebene oder raeumliche Fixierung gestattet, wobei sich die Fixierkraefte selbstaendig stetig steigernd bis zur notwendigen Hoehe aufbauen und bis zur Loesung unveraendert erhalten sind. Das wird dadurch erreicht, dass die Fixierelemente paarweise so am Grundelement angeordnet sind, dass in der jeweiligen Fixierrichtung eine sehr grosse und in den anderen Richtungen nur eine sehr kleine Federsteife vorhanden ist. Am Grundelement sind Fixierklemmeinheiten angeordnet, in denen die Fixierelemente eindeutig positioniert sind, wodurch eine sowohl form- als auch kraftschluessige Fixierung des beweglichen Bauelementes gewaehrleistet ist. Als Fixierelemente sind Spannhebel eingesetzt, die rechtwinklig zur Fixierrichtung leicht gefedert sind, wobei an beiden Enden eines Spannhebels auch jeweils eine Rolle anordenbar ist.

Description

Titel der Erfindung

Mehrdimensionale, spielfreie Genauigkeitsfixiereinheit für bewegliche Bauelemente.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo bewegliche Bauelemente exakt fixiert werden mUssen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind die unterschiedlichsten Fixiereinrichtungen im Einsatz. So ist beispielsweise in der DD PS 122 336 eine Indexvorrichtung zur Lagefixierung von Werkstückträgern auf Werkzeugmaschinen offenbart, bei der am Werkstückträger zwei Indexbolzen angeordnet sind, die in je eine Fixierbuchse am Arbeitstisch eingesetzt werden. Hierbei ist das freie Ende der Indexbolzen kugelförmig gestaltet und greift mit seinem größten Durchmesser in die Toleranzen eines Bewegungssitzes der jeweiligen Fixierbuchse ein. Da hierbei mit zusätzlichen Grobpositionierzylindern gearbeitet werden muß, ist doch ein verhältnismäßig großer Aufwand zu treiben.

In der DD PS 88 874· ist eine Arretiereinrichtung für Werkstückträgereinheiten an Werkzeugmaschinen offenbart, bei der der Indexbolzen an seinem einen Ende als dünnwandiger Hohlkörper ausgebildet ist, in dem ein Druckmedium angeordnet ist. Dieses iiuft bei Druckbeaufschlagung in der Endstellung des Indexbolzens in der Gegenführung ein Anliegen der Mantelfläche des Indexbolzens in der Gegenführung hervor. Der Indexbolzen selbst ist mittels eines Druckübersetzungskolbens direkt mit dem Druckraum für die Bolzenbewegung verbunden. Diese Einrichtung ver meidet zwar äas Zwischenstadium einer Grobpositionierung, da das Passungs spiel gröber gehalten werden kann, bedingt jedoch ebenfalls einen verhält nismäßig hohen'Aufwand.

235337 1

In der DD PS 122 934· ist eine Vorrichtung zur Lagefixierung von Werkstückträgern offenbart, die mit um 90 versetzt, waagerecht angeordneten, walzenförmigen Passungskörpern arbeitet.

Diese Einrichtung kommt zwar ohne Hydraulik aus, benötigt aber dafür wieder einen hohen mechanischen Aufwand.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, eine mehrdimensionale, spielfreie Genauigkeitsfixiereinheit für bewegliche Bauelemente einzusetzen, die mit verhältnismäßig einfachen mechanischen Mitteln eine wiederholte, exakte ebene oder räumliche Fixierung von beweglichen Bauelementen an einem Grundelement ermöglicht.

Wesen der Erfindung

Die in der Charakteristik der bekannten technischen Lösungen beschriebenen Mängel lassen sich darauf zurückführen, daß eine Fixierung entweder unter Zuhilfenahme zusätzlicher Elemente, wie Hydraulik oder dergleichen, oder nur mit einem erhöhten mechanischen Aufwand erfolgen kann.

Um diese Mangel zu beseitigen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mehrdimensionale, spielfreie Genauigkeitsfixiereinheit für bewegliche Bauelemente, wobei die Fixierelemente um 90 versetzt zueinander angeordnet sind, zu schaffen, die ohne zusätzliche Einrichtungen eine schnelle, gleichzeitig in allen notwendigen Richtungen erfolgende, wiederholte exakte, ebene oder räumliche Fixierung gestattet, wobei sich die Fixierkräfte selbständig stetig steigernd bis zur notwendigen Höhe aufbauen und bis zur Lösung unverändert erhalten sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fixierelemente paarweise so am Grundelement angeordnet sind, daß in der jeweiligen Fixierrichtung eine sehr große und in den anderen Richtungen nur eine sehr geringe Federsteife vorhanden ist.

Am Brundelement sind Fixierklemmeinheiten angeordnet, in denen die ..Fixierelemente eindeutig positioniert sind, wodurch eine sowohl form- als auch kraftschlüssige Fixierung des beweglichen Bauelementes gewährleistet ist.

-3-

23 53 37 1

Vorteilhafterweise sind hierbei Spannhebel als Fixierelemente eingesetzt, die rechtwinklig zur Fixierrichtung leicht gefedert sind, wobei an beiden Enden eines Spannhebels auch jeweils eine Rolle anordenbar ist.

Die Fixiereinrichtung ist auch so gestaltet, daß die Haltekraft zur Fixierung ausschließlich von der Absenkbewegung des beweglichen Bauelementes aufbringbar ist, und am Endpunkt der Absenkbewegung die maximale Haltekraft erreicht ist.

Die Fixiereinrichtung ist weiterhin so ausgebildet, daß auch noch während des Fixiervorganges innerhalb einer Fixiereinheit eine kleine Korrekturbewegung in den zur jeweiligen Einheit orthogonalen Richtungen durch eine entsprechend elastische Gestaltung der Fixieranschläge möglich ist. Es ist jedoch auch möglich, um in den Fällen, wo eine Absenkbewegung des beweglichen Bauelementes aus der erforderlichen Höhe nicht durchführbar ist, ein Schließen der Fixiereinrichtung entweder durch Anheben der gesamten Klemmeinheit, oder, was wesentlich günstiger ist, nur durch das Anheben einer Hubplatte.

Diese Bewegung kann auch anteilmäßig ausgeführt werden, und zwar so, daß den kleineren Weg das Bauelement und den größeren die Klemmeinheit bzw. die Hubplatte zurücklegt.

Der große Vorteil der Fixiereinheit besteht auch darin, daß die Betätigungskraft im Verhältnis zur Haltekraft sehr klein ist, wobei dieses Verhältnis von den Abmessungen der Spannhebel abhängig ist. Dieses Verhältnis ist aus der Beziehung

ableitbar.

F_B s (2 sin oL + 4,u -~- ) F

Dabei bedeuten: F = Haltekraft beim Fixieren

Fg β Betätigungskraft

φ = Öffnungswinkel der Spannhebel

R s Spannhebelradius

Ls Spannhebelwirklänge

/^u s Reibungskoeffizient

Die Erfindung soll nachstehend in Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 - eine prinzipielle Anordnung der Fixierklemmeinheiten auf dem Grundelement,

235337 1

Fig. 2 - einen Schnitt nach Linie A-A aus Fig. 1 und Fig. 3 - eine Skizze der Lösung mit einer Hubplatte.

An der Unterseite eines beweglichen Bauelementes 1 sind mindestens drei Fixieränschläge 2; 2'; 2¹¹ mit je einem Arm 3 fest angeordnet. Am freien Ende des Armes 3 ist an der Unterseite des Armes 3 eine Fläche A- vorgesehen, aus der ein Nocken 5 mit Anlageflächen 6 herausragt. Das Bauelement 1 ist in den Richtungen ?; 8; 9 jeweils hin und zurück bewegbar. Auf dem Grundelement 10 sind entsprechend der Fixieranschläge 2; 2¹; 2^fl auch Fixierklemmeinheiten 11; 11'; 11" fest angeordnet, von denen zwei für die Verstellrichtung 8 und eine für die Verstellrichtung 7 vorgesehen sind.

Die Fixierklemmeinheiten 11; 11'; 11" bestehen aus einer Grundplatte 12 mit einem hochgezogenen Rand, der an zwei inneren gegenüberliegenden Seiten mit Anschlagflächen 13 ausgerüstet ist. Innerhalb des Randes sind jeweils zwei als Spannhebel 14 ausgebildete Fixierelemente angeordnet, die eine Wirklänge L und einen Radius R besitzen. Zwischen der Grundplatte 12 und den Spannhebeln 14 sind Druckfedern 15 so angeordnet, daß die Spannhebel 1A- sich bei einer Drehbewegung auf der Innenfläche und den Anschlagflächen 13 abstützen und zwischen der Innenfläche und den Spannhebeln 1A-dabei der Winkel cH eingeschlossen ist.

Die Fig. 3 zeigt eine veränderte Ausführung einer Fixierklemmeinheit. Sie ist ebenfalls auf dem Grundelement 10 fest angeordnet und besteht aus" einem Grundkörper 20, bei dem ebenfalls zwei gegenüberliegende Innenflächen des Randes als Anschlagflächen 21 ausgebildet sind. In einer zentralen Bohrung der Grundfläche ist eine Hubplatte 22 mit einem kolbenförmigen Ansatz 23 geführt. Auf dieser Hubplatte 22 sind entsprechend der erstgenannten Ausführung der Fixierklemmeinheiten zwei Spannhebel 1A- mit Druckfedern 13 angeordnet.

Die Wirkung der Einrichtung ist:

Soll ein bewegtes Bauelement 1 mehrdimensional auf einem Grundelement 10 fixiert werden, so sind mehrere Fixierklemmeinheiten vorzusehen.

Das Bauelement 1 wird dazu in Richtung 9 bewegt, d. h. abgesenkt. Es erfolgt zunächst eine Berührung der beiden über den Federn 15 geöffneten Spannhebel 1A- mit der Fläche A- des Armes 3 eines Fixieranschlages 2.

-5-

2353 3 7 1

Bei weiterer Absenkung beginnen sich die Spannhebel 14- zu schließen und verspannen über die Anlageflächen 6 des Nockens 5 und die Anschlagflächen 6 des Nockens 5 und die Anschlagflächen 13 der Grundplatte 12 den Fixieranschlag 2 mit einer Fixierklemmeinheit 11, und damit das bewegliche Bauelement 1 mit dem Grundelement 10.

Da zur mehrdimensionalen Fixierung mindestens drei Einheiten benötigt werden, so wird durch die relativ langen Arme 3 der Fixieranschläge 2; 2¹; 2" ausgeschlossen, daß sich die Fixierklemmeinheiten gegenseitig beeinflussen. Eine Verkürzung der Arme 3 der Fixieranschläge 2; 2¹; 2'¹ ist dann möglich, wenn während der Absenkbewegung auf das Grundelement 10 eine gewisse Folgesteuerung des Einsetzens des Fixiervorganges an den einzelnen Fixierklemmeinheiten konstruktiv vorgesehen ist.

Der Fixiervorgang ist spätestens dann beendet, wenn die Spannhebel 14 ihre Streckstellung bei c£ = 0 eingenommen haben. In dieser Stellung erreicht die Haltekraft F der Fixierung ihren Maximalwert. Eine Verschiebung in Richtung ? ist jetzt nicht mehr möglich, wohingegen eine geringe Querverschiebung in Richtung 8 auch nach dem Schließen durch eine gewisse Biegebewegung des Armes 3 noch möglich ist. Beim Lösen der Fixierung braucht das Bauelement 1 nur angehoben zu werden. Dadurch lösen sich die Spannhebel 14 von den Anlageflächen 6 des Nockens 5 und geben das Bauelement 1 frei.

Bei einer Ausführung nach Fig. 3 wird an Stelle des Bauelementes 1 die Hubplatte 22 in Richtung 9 innerhalb des Grundkörpers 20 angehoben. Auch hier erfolgt zunächst eine Berührung der beiden über den Federn 15 geöffneten Spannhebel 14 mit der Fläche 4 des Armes 3 eines Fixieranschlages 2. Beim weiteren Heben der Hubplatte 22 schließen sich die Spannhebel 14 und verspannen entsprechend der Ausführung nach Fig. 2 das Bauelement 1 mit dem Grundkörper 20.

Beim Lösen der Fixierung braucht nur die Hubplatte 22 gesenkt werden» Dadurch lösen sich hierbei ebenfalls die Spannhebel 14 von den Anlageflächen 6 des Nockens 5 und geben das Bauelement 1 frei.

-6-

Claims

Erfindungsanspruch

1. Mehrdimensionale, spielfreie Genauigkeitsfixiereihheit für bewegliche Bauelemente, wobei Fixierelemente um 90 versetzt zueinander angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Fixierelemente paarweise so am Grundelement angeordnet sind, daß in der jeweiligen Fixierrichtung eine sehr große und in den anderen Richtungen nur eine sehr geringe Federsteife vorhanden ist, und am Grundelement Fixierklemmeinheiten angeordnet sind, in denen die Fixierelemente eindeutig positioniert sind, wodurch eine sowohl form- als auch kraftschlüssige Fixierung des beweglichen Bauelementes gewährleistet ist.
2. Fixiereinheit nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Fixierelemente Spannhebel eingesetzt sind, die rechtwinklig zur Fixierrichtung leicht gefedert sind, wobei an beiden Spannhebelenden auch jeweils eine Rolle anordenbar ist.
3. Fixiereinheit nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Haltekraft zur Fixierung ausschließlich von der Absenkbewegung des beweglichen Bauelementes aufbringbar ist, wobei am Endpunkt der Absenkbewegung die maximale Haltekraft erreicht ist.
4. Fixiereinheit nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß auch während des Fixiervorganges in der Fixierklemmeinheit noch eine kleine Korrekturbewegung in den zur jeweiligen Einheit orthogonalen Richtungen durch eine entsprechend elastische Gestaltung der Fixieranschläge möglich ist.

-7-

235337 1
5. Fixiereinheit nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Betätigungskraft im Verhältnis zur Haltekraft sehr klein ist, wobei das Verhältnis von den Abmessungen der Spannhebel abhängig und nach der Beziehung

F_B s (2 sin oC + _/U I ) F

gebildet ist.
6. Fixiereinheit nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Annäherungsweg vom beweglichen Bauelement und Fixierklemmeinheit auch in einen kleineren Weg des Bauelementes und einen größeren Weg der Fixierklemmeinheit, bzw. Hubplatte teilbar ist.

Hier» JLSeiten Zeichnungen