DE10111834B4

DE10111834B4 - Halterungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10111834B4
Application number: DE2001111834
Authority: DE
Inventors: Franz-Rudolf Junker
Original assignee: Junker and Partner GmbH
Current assignee: Fixture Tech Solutions GmbH
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: DE10111834A1

Abstract

Vorrichtung zur Halterung von Werkstücken (8), insbesondere Fahrzeugkarosserieteilen, in einer Mess- oder Bearbeitungsposition, mit einer Trägerbasis, die mehrere Trägersäulen (1–3) umfasst, auf denen jeweils ein einen Verbindungszapfen (14) aufweisender Trägerkopf (6) für die Anlage gegen ein Werkstück (8) montierbar ist, sowie mit Einrichtungen zur jeweiligen Verbindung von Trägerkopf (6) und Trägersäule (1–3), wobei die Verbindungseinrichtungen eine zwischen dem Trägerkopf (6) und der Trägersäule (1–3) koppelbare, eine Aussparung (12) für den Einsatz des Verbindungszapfens (14) aufweisende Baueinheit (5) umfassen, welche eine Bezugsfläche (30) aufweist, gegen die die Verbindungseinrichtungen den jeweiligen Trägerkopf (6) im Anschlag halten, und die Baueinheit (5) einseitig mit einer Lagerbohrung (20) zur Aufnahme eines Halteelements (21) versehen ist, das in eine Ausnehmung (19) in dem Verbindungszapfen (14) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung (20) zur Aufnahme eines Exzenterelements (21) vorgesehen ist, das in eine ein Widerlager bildende Querbohrung (19) in dem Verbindungszapfen (14) eingreift, dass das Exzenterelement...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung von Werkstücken, insbesondere Fahrzeugkarosserieteilen, in einer Mess- oder Bearbeitungsposition, mit einer Trägerbasis, die mehrere Trägersäulen umfasst, auf denen jeweils ein einen Verbindungszapfen aufweisender Trägerkopf für die Anlage gegen ein Werkstück montierbar ist, sowie mit Einrichtungen zur jeweiligen Verbindung von Trägerkopf und Trägersäule, wobei die Verbindungseinrichtungen eine zwischen dem Trägerkopf und der Trägersäule koppelbare, eine Bohrung für den Einsatz des Verbindungszapfens aufweisende Baueinheit umfassen, welche eine Bezugsfläche aufweist, gegen die die Verbindungseinrichtungen den jeweiligen Trägerkopf im Anschlag haltenm und die Baueinheit einseitig mit einer Lagerbohrung zur Aufnahme eines Halteelements versehen ist, das in eine Ausnehmung in dem Verbindungszapfen eingreift.
Eine Vorrichtung der obengenannten Art ist aus der DE 196 48 864 C2 bekannt. Dort ist ein Positioniersystem und -verfahren zur Fixierung eines Werkstücks auf einer mehrdimensionalen Auflage beschrieben. Dazu ist eine Stützsäule mit einer darauf angeordneten verschwenkbaren Trägersäule vorgesehen, auf der eine Stützeinrichtung feststellbar ist, die eine das Werkstück haltende Stützfläche aufweist. Die Anpassung der Vorrichtung an ein neues Werkstück erfolgt durch eine maschinelle Positionsänderungen der Stütz- und/oder Trägersäulen. Die Stützeinrichtung ist mit einem zylindrisch geformten Zapfen mit einer Nut versehen, der in die Trägersäule eingesetzt wird. Durch eine Gewindebohrung in der Wand der Trägersäule wird zur Befestigung der Stützeinrichtung eine Schraube mit Drehgriff in die Nut eingedreht.
In der DE 33 41 635 C2 ist eine Vorrichtung zum Befestigen von Werkzeugen oder Vorrichtungen auf einer Grundplatte beschrieben. Auf der Grundplatte sind als Halterungsbasis Doppel-T-Schienen aufgeschraubt. Ein mit Gabelenden versehener Ständer für die Werkzeuge oder Vorrichtungen wird auf eine Doppel-T-Schiene gesetzt und mittels zweier exzentrischer Spannzapfen mit einem Inbuskopf an dieser gehalten. Die beiden Spannzapfen werden dazu jeweils von einer Seite durch ein Gabelende geführt und greifen in Ausnehmungen in Klemmplatten ein, von denen jeweils eine Innennut auf jeder Seite der Doppel-T-Schiene angeordnet ist und bei Verdrehung der Spannzapfen gegen die Doppel-T-Schiene gedrückt werden, ein.
Ferner sind zur Verwendung im Fahrzeugbau und bei der Fahrzeugentwicklung vorgesehene Halterungsvorrichtungen z. B. aus der DE 299 11 395 U1 bekannt. Die Trägerbasis der dort beschriebenen Vorrichtung umfasst eine Basisplatte, von welcher sich mehrere Trägersäulen erstrecken, auf denen jeweils ein Trägerkopf montiert ist. Auf einer solchen Halterungsvorrichtung kann z. B. ein Karosserieteil, wie eine Fahrzeugtür oder ein Fahrzeugboden, in einer Referenzposition gehalten werden, in welcher sich dieses Teil mit Hilfe einer Koordinatenmessmaschine vermessen lässt.
Bei einer Halterung eines Werkstücks in einer Referenzposition kommt es vor allem darauf an, dass die das Werkstück an bestimmten Stellen abstützenden Anlageflächen der Trägerköpfe genau in den bestimmten Stellen und insbesondere den Nennmassen des Werkstücks entsprechenden Raumpositionen angeordnet sind. Maßgebend für diese Raumpositionen sind in der beschriebenen bekannten Vorrichtung in erster Linie die Anordnung der Trägersäulen auf der Basisplatte sowie die jeweiligen Höhe der Trägersäulen und Abmessungen der Trägerköpfe. Feineinstellungen der Raumpositionen können an den Trägerköpfen vorgenommen werden, wobei variable Trägerköpfe verfügbar sind, deren Anlagefläche sich in allen drei Raumrichtungen verstellen lässt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Halterungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine genauere Positionierung der Trägerköpfe auf den Trägersäulen ermöglicht.
Die diese Aufgabe lösende Halterungsvorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung zur Aufnahme eines Exzenterelements vorgesehen ist, das in eine ein Widerlager bildende Querbohrung in dem Verbindungszapfen eingreift, dass das Exzenterelement bei Drehung zur Berührung einer Wand der Querbohrung vorgesehen ist und dass das Exzenterelement zumindest über die Achse des Verbindungszapfens hinaus in die Querbohrung eingreift und den Trägerkopf in Richtung der Achse gegen die Bezugsfläche verkeilt.
Eine Halterungsvorrichtung mit einer solchen Baueinheit als Verbindungseinrichtung nach der Erfindung erlaubt eine schnelle und dennoch passgenaue Montage von Trägerköpfen auf der Trägerbasis. Die Baueinheit kann als universelles Bauteil weitgehend unabhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der Trägerbasis und der Trägerköpfe eingesetzt werden. Insbesondere wenn sich bei einem Werkstückwechsel die Maßunterschiede zum Vorgängerwerkstück in den durch die Abmessungen und Einstellmöglichkeiten der Trägerköpfe beeinflussbaren Grenzen halten, kann mit geringem Aufwand eine Anpassung an das neue Werkstück erfolgen, indem unter Nutzung der Schnellspannmöglichkeit durch das Exzenterelement in der Halterung lediglich die Trägerköpfe durch gegebenenfalls voreingestellte neue Trägerköpfe ersetzt werden.
Das Exzenterelement greift zur Drehverkeilung in ein durch eine Öffnung in einem Verbindungszapfen des Trägerkopfes gebildetes Widerlager ein. Während es denkbar wäre, durch das Exzenterelement lediglich eine Presskraft auszuüben und eine Sperre vorzusehen, welche das Exzenterelement in der die Presskraft ausübenden Stellung arretiert, lässt sich bei der Drehverkeilung das Exzenterelement durch Haftreibung in der Pressstellung festhalten, so dass die Ankopplung des Trägerkopfs lediglich eine Drehung des Exzenterelements erfordert.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Aussparung für den Eingriff des Verbindungszapfens eine an der Baueinheit gebildete Bohrung, wobei der Verbindungszapfen vorzugsweise von einer zur Anlage gegen die Bezugsfläche vorgesehenen Anlagefläche des Trägerkopfes vorsteht. Die Achsen der Bohrung und des Zapfens können mit einer Längsachse einer Trägersäule zusammenfallen.
Vorzugsweise ist der Verbindungszapfen in der Bohrung in axialer Richtung geführt, so dass der Trägerkopf durch diese Passführung bereits in zwei Raumrichtungen genau festgelegt ist.
In dem Verbindungszapfen ist eine Querbohrung vorgesehen, in welche das vorzugsweise als Welle ausgebildete Exzenterelement mit einem zur Wellenachse versetzt angeordneten Zapfen eingreift. Bei Drehung der Exzenterwelle beschreibt der Zapfen einen Kreiszylinder, welcher in der Anschlagstellung des Trägerkopfes die Innenwand der Querbohrung derart im spitzen Winkel schneidet, dass eine Drehverkeilung des Zapfens in der Querbohrung möglich ist.
Die Exzenterwelle ist vorzugsweise in einer Lagerbuchse drehbar, wobei zur Drehung zweckmäßig ein bequem zu betätigender Handdrehknopf vorgesehen ist.
Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden, sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Teilansicht einer Halterungsvorrichtung nach der Erfindung,
2 eine in der Halterungsvorrichtung von 1 verwendete Verbindungseinheit mit Teilen eines Trägerkopfes in einer perspektivischen Ansicht,
3 die Einheit von 2 in einer perspektivischen Schnittansicht,
4 ein in der Verbindungseinheit von 2 und 3 verwendete Exzenterwelle, und
5 die Verbindungseinheit von 2 und 3 in einer geschnittenen Seitenansicht.
In 1 sind Trägersäulen 1, 2 und 3 gezeigt, die Bestandteil einer Werkstückhalterungsvorrichtung sind, welche neben den Trägersäulen eine nicht dargestellte Basisplatte aufweist, von der die Trägersäulen vertikal vorstehen. Die Trägersäulen 1 bis 3 sind als Aluminiumprofile mit einer im Umriß quadratischen Querschnittsfläche und einer Längsnut 4 in jeder der vier Vertikalseiten ausgebildet.
Auf den Stirnseiten jeder Trägersäule ist ein Verbindungselement 5 angeordnet, welches die Trägersäule mit einem Trägerkopf 6 verbindet, der eine Anlagefläche 7 für die Anlage gegen ein Werkstück 8 aufweist. Bei dem Werkstück 8 kann es sich z. B. um ein zu vermessendes Fahrzeugkarosserieteil aus Blech handeln.
Die Trägerköpfe 6 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dreidimensional verstellbar, d. h., die Position der Auflagefläche 7 lässt sich in gewissen Grenzen in den zwei horizontalen Raumrichtungen wie auch in der vertikalen Raumrichtung verstellen.
Es wird nun auf die 2 bis 5 Bezug genommen, wo mit dem Bezugszeichen 9 eine Grundplatte der Verbindungseinheit 5 bezeichnet ist. An jeder Ecke der Grundplatte 9 ist eine Durchgangsbohrung 10 für eine Schraubverbindung mit einer der Trägersäulen 1 bis 3 gebildet.
Mit der Grundplatte 9 einstückig verbunden ist ein Zylinderteil 11 der Verbindungseinheit 5, in welchem, wie aus 3 und 5 hervorgeht, eine zur Zylinderachse koaxiale Bohrung 12 mit einer Aufweitung 13 gebildet ist.
In die Bohrung 12, deren Achse mit der Langsachse der betreffenden Trägersäule zusammenfällt, greift ein an seinem freien Ende konisch verjüngter Verbindungszapfen 14 ein, welcher in der Bohrung 12 geführt ist. Der Verbindungszapfen 14 ist bei 15 über eine Schraube mit einer Grundplatte 16 des Trägerkopfes 6 verbindbar. Der Verbindungszapfen 14 steht von einer Anlagefläche 31 des Trägerkopfes 6 vor. Mit der Flache 31 liegt der Trägerkopf 6 gegen eine Bezugsfläche 30 an der Stirnseite des Zylinderteils 11 an.
Der Verbindungszapfen 14 greift an seinem dem Endkonus entgegengesetzten Ende in eine Einsenkung 17 in der Grundplatte 16 ein, wobei ein bei 18 die Grundplatte 16 und den Verbindungszapfen 14 durchsetzender Passstift dafür sorgt, dass der Verbindungszapfen 14 relativ zu der Grundplatte 16 eine gewünschte Drehposition einnimmt.
In dem Verbindungszapfen 14 ist eine Querbohrung 19 gebildet, welche in der vorangehend genannten Drehposition zu einer in dem Zylinderteil 11 der Verbindungseinheit 5 gebildeten Lagerbohrung 20 ausgerichtet ist. In die Bohrung 19 greift von einer Seite eine Exzenterwelle 21 ein, welche in einer in die Lagerbohrung 20 eingesetzten Buchse 22 mit Hilfe eines Handdrehknopfs 23 drehbar ist.
Wie aus 4 hervorgeht, weist die Exzenterwelle 21 einen Mittelteil 25 auf, über welchen die Lagerung der Welle in der Buchse 22 erfolgt. An den Mittelteil 25 der Welle schließt sich koaxial ein Endteil 26 an, auf welchen der Handdrehknopf 23 aufgesteckt ist. Versetzt zur Drehachse des Mittelteils 25 bzw. Endteils 26 erstreckt sich in axialer Richtung ein runder Zapfen 27, der in die Querbohrung 19 in dem Verbindungszapfen 14 eingreift.
Auf der Grundplatte 16 des Trägerkopfes 6 ist eine Zwischenplatte 24 über hier nicht näher zu beschreibende Einrichtungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen parallel zur Grundplatte 16 verschieb- und fixierbar. Auf der Zwischenplatte 24 lässt sich zur Einstellung einer bestimmten vertikalen Raumposition der Auflagefläche 7 eine Distanzplatte 28 anbringen, wobei die Distanzplatte 28 einen die Auflagefläche 7 aufweisenden Trägerkopfendteil 29 aufnimmt (1).
Bei der Montage der in 1 gezeigten Halterungseinrichtung werden auf die Stirnflächen der Trägersäulen 1 bis 3 die Verbindungseinheiten 5 mit ihrer Grundplatte 9 aufgesetzt und an ihren vier Ecken unter Verwendung der Durchgangsbohrungen 10 mit den Trägersäulen 1 bis 3 verschraubt. Für eine genaue horizontale Positionierung der Einheiten 5 auf den Trägersäulen sorgen nicht gezeigte Passstifte.
Auf die Verbindungseinheiten 5 werden dann die Trägerköpfe 6 aufgesetzt, wobei der Verbindungszapfen 14 in die Bohrung 12 in der Verbindungseinheit 5 eingreift. Durch die Führung des Zapfens 14 in der Bohrung 12 kann sich der Trägerkopf 6 horizontal nicht mehr verschieben.
Zur Befestigung des Trägerkopfes 6 auf der Verbindungseinheit 5 wird die Exzenterwelle 21 in die Buchse 22 eingesetzt, wobei der runde Zapfen 27 in die zu der Querbohrung 20 ausgerichtete Querbohrung 19 in dem Verbindungszapfen 14 eingreift. Durch Drehung der Exzenterwelle 21 mit Hilfe des Handdrehknopfs 23 gelangt der runde Zapfen 27 in Berührung mit der Wand der Bohrung 19. Die Berührungslinie des Zapfens beschreibt einen zur Bohrungwand leicht nach außen versetzten Kreiszylinder, so dass mit der Drehung der Exzenterwelle 27 die Anschlagfläche 31 des Trägerkopfes 6 gegen die Bezugsfläche 30 der Verbindungseinheit 5 gezogen wird. Durch weitere Drehung kommt es zu einer Verkeilung des Zapfens 27 in der Bohrung 19 und damit letztlich zu einer Verklemmung des Trägerkopfes 6 mit der Verbindungseinheit 5. Der Trägerkopf 6 liegt mit seiner Fläche 31 nun exakt gegen die Bezugsfläche 30 der Verbindungseinheit an, womit der Trägerkopf 6 in der vertikalen Raumrichtung auf dem Niveau der Bezugsfläche 30 festgelegt ist. Die Exzenterwelle 21 ist derart verkeilt, dass zur Aufrechterhaltung des Verklemmungszustands es keiner weiteren Befestigung der Welle an der Verbindungseinheit 5 bedarf. Der obengenannte Kreiszylinder schneidet die Bohrungswand der Querbohrung 19 unter einem spitzen Winkel, so dass ein verhältnismäßig geringes, an der Exzenterwelle angreifendes Drehmoment genügt, um die erforderliche Verkeilung der Exzenterwelle in der Querbohrung 19 und damit die Verklemmung von Trägerkopf und Verbindungseinheit herbeizuführen.
Nach Befestigung der Trägerköpfe 6 auf den Verbindungseinheiten 5 kann an den Trägerköpfen 6 eine Feineinstellung der räumlichen Position der Anlagefläche 7 horizontal und vertikal entsprechend den Nennmaßen des Werkstücks 8 vorgenommen werden.
Beim Wechsel zu einem anderen Werkstück, dessen Maßunterschiede zum Vorgängerwerkstück keine Veränderung der Trägerbasis, sondern nur anders dimensionierte oder anders eingestellte Trägerköpfe erfordern, lässt sich durch die Schnellspannmöglichkeit über die Verbindungseinheiten 5 eine schnelle Anpassung der Halterungsvorrichtung an das neue Werkstück erreichen, in dem mit geringem Aufwand lediglich die Trägerköpfe ausgewechselt werden.

Claims

Vorrichtung zur Halterung von Werkstücken (8), insbesondere Fahrzeugkarosserieteilen, in einer Mess- oder Bearbeitungsposition, mit einer Trägerbasis, die mehrere Trägersäulen (1–3) umfasst, auf denen jeweils ein einen Verbindungszapfen (14) aufweisender Trägerkopf (6) für die Anlage gegen ein Werkstück (8) montierbar ist, sowie mit Einrichtungen zur jeweiligen Verbindung von Trägerkopf (6) und Trägersäule (1–3), wobei die Verbindungseinrichtungen eine zwischen dem Trägerkopf (6) und der Trägersäule (1–3) koppelbare, eine Aussparung (12) für den Einsatz des Verbindungszapfens (14) aufweisende Baueinheit (5) umfassen, welche eine Bezugsfläche (30) aufweist, gegen die die Verbindungseinrichtungen den jeweiligen Trägerkopf (6) im Anschlag halten, und die Baueinheit (5) einseitig mit einer Lagerbohrung (20) zur Aufnahme eines Halteelements (21) versehen ist, das in eine Ausnehmung (19) in dem Verbindungszapfen (14) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbohrung (20) zur Aufnahme eines Exzenterelements (21) vorgesehen ist, das in eine ein Widerlager bildende Querbohrung (19) in dem Verbindungszapfen (14) eingreift, dass das Exzenterelement (21) bei Drehung zur Berührung einer Wand der Querbohrung (19) vorgesehen ist und dass das Exzenterelement (21) zumindest über die Achse des Verbindungszapfens (14) hinaus in die Querbohrung eingreift und den Trägerkopf (6) in Richtung der Achse gegen die Bezugsfläche (30) verkeilt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12) für den Eingriff des Verbindungszapfens (14) eine Bohrung (12) ist, in welcher der Verbindungszapfen (14) in axialer Richtung geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungszapfen (14) von einer zur Anlage gegen die Bezugsfläche (30) vorgesehenen Anlagefläche (31) des Trägerkopfes (6) vorsteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzenterwelle (21) in einer Lagerbuchse (22), vorzugsweise mittels eines Handdrehknopfes (23), drehbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Bohrung (12) mit der Längsachse einer zur Bildung der Trägerbasis verwendeten Trägersäule (1; 2; 3) zusammenhält.