DE102014215001B4

DE102014215001B4 - Spannsystem zum Spannen und Greifen unebener Werkstücke sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Spannsystems

Info

Publication number: DE102014215001B4
Application number: DE102014215001.9A
Authority: DE
Inventors: Ralf Stockburger; Timo Conzelmann; Martin Stehle
Original assignee: J Schmalz GmbH
Current assignee: J Schmalz GmbH
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2020-02-20
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: DE102014215001A1

Abstract

Spannsystem (10) zum Spannen und Greifen unebener Werkstücke (12), mit einer Rüsteinrichtung (14, 24) und einer Spanneinrichtung (16), wobei die Rüsteinrichtung (14, 24) und die Spanneinrichtung (16) mindestens zwei separate Baugruppen des Spannsystems (10) sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüsteinrichtung (14, 24) mindestens eine positionierbare und stiftartig ausgebildete Hubeinheit (18) aufweist, dass die Spanneinrichtung (16) einen Rahmen (20) und mindestens ein relativ zum Rahmen (20) höhenverstellbares und in der eingestellten Höhe arretierbares Spannelement (22) aufweist, und dass die stiftartig ausgebildete Hubeinheit (18) derart auf die Spanneinrichtung (16) wirkt, dass die Höhe des Spannelements (22) relativ zum Rahmen einstellbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannsystem zum Spannen und Greifen ebener oder unebener Werkstücke, zum Beispiel von KFZ-Karosserieteilen oder Fahrzeugscheiben, mit einer Rüsteinrichtung und einer Spanneinrichtung. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Spannsystems zum Spannen und Greifen unebener Werkstücke.
Aus der EP 1 258 319 A2 ist ein Spannsystem mit einer Vakuumspanneinrichtung für Werkstücke für stationär bearbeitende Maschinen bekannt. Das Spannsystem weist einen Tragbalken mit mehreren in dessen Längsrichtung und/ oder Querrichtung verschiebbaren Saugspannern auf, die über Zuleitungen mit Unterdruck versorgt werden. Mittels einer Schleppvorrichtung können die Saugspanner verfahren werden.
Mit dem bekannten Spannsystem lassen sich verschiedene einfache Werkstücke bearbeiten, an die das Spannsystem durch Verfahren der Saugspanner entlang des Tragbalkens angepasst werden kann. Allerdings ist die Anpassbarkeit auf im Wesentlichen ebene Werkstücke beschränkt. Wenn mit derartigen Spannsystemen eine Vielzahl von Werkstücken, insbesondere unterschiedlich geformten Werkstücken, gespannt werden soll, dann kann dies zu einem hohen apparativen Aufwand führen.
Aus der DE 11 2006 000 238 T5 ist eine umkonfigurierbare Spannvorrichtung mit einem Anlagestück aus Formgedächtnismaterial bekannt. In der DE 10 2012 017 459 A1 ist eine Lager- und Transportvorrichtung beschrieben, die an ein zu transportierendes Stückgut anpassbar ist. Die DE 10 2007 020 898 A1 beschreibt eine Greif- und Haltevorrichtung für Werkstücke mit dreidimensionaler Kontur. Aus der DE 102 34 321 B3 ist eine Vorrichtung und Verfahren zum Spannen von Werkstücken bekannt und die DE 10 2004 015 172 A1 offenbart eine Haltevorrichtung zur Erzeugung eines Haltedrucks auf ein Flugzeugbauteil.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Mitteln eine flexible Anpassbarkeit eines Spannsystems an Werkstücke beliebiger Form zu ermöglichen.
Die voranstehende Aufgabe wird durch ein Spannsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Spannsystem der eingangs genannten Art ist derart ausgestaltet und weitergebildet, dass die Rüsteinrichtung mindestens eine positionierbare Hubeinheit aufweist, dass die Spanneinrichtung einen Rahmen und mindestens ein relativ zum Rahmen in eine gewünschte Position einstellbares, insbesondere höhenverstellbares, und in der eingestellten Position arretierbares Spannelement aufweist, und dass die Hubeinheit derart auf die Spanneinrichtung wirkt, dass die Position des Spannelements einstellbar ist.
Es kann ein Spannsystem mit einer hohen Flexibilität bereitgestellt werden, wenn das Spannsystem aus wenigstens zwei separaten Baugruppen gebildet ist, nämlich einer Rüsteinrichtung und einer Spanneinrichtung. Dabei erfolgt eine Einstellung der Spanneinrichtung mittels der Rüsteinrichtung, und zwar mittels der mindestens einen positionierbaren Hubeinheit der Rüsteinrichtung. Hierzu wird die Spanneinrichtung auf der Rüsteinrichtung positioniert, wonach das mindestens eine Spannelement durch die Hubeinheit in seiner Höhe, eingestellt und in der eingestellten Position arretiert wird. Anschließend kann die eingestellte Spanneinrichtung von der Rüsteinrichtung entfernt und als werkstückabhängig konfigurierte Spanneinrichtung (Negativform) zum Spannen oder Greifen eines Werkstücks eingesetzt werden. Durch die Anpassbarkeit können mit einer Spanneinrichtung verschiedene Werkstücke gespannt werden.
Vorzugsweise ist die Spanneinrichtung auswechselbar an der Rüsteinrichtung angeordnet. Dadurch kann mit der Rüsteinrichtung eine weitere Spanneinrichtung an ein zu spannendes oder zu greifendes Werkstück angepasst werden. Somit kann mit lediglich einer Rüsteinrichtung eine Vielzahl von Spanneinrichtungen eingestellt werden. Der apparative Aufwand sowie der Lageraufwand sind damit gering gehalten. Das Spannelement kann zum Ermöglichen einer Einstellbarkeit einen gegenüber einer rahmenseitig angeordneten Führung verschiebbaren Schaft aufweisen. Hiermit ist mit einfachen konstruktiven Mitteln eine sichere Einstellbarkeit gegeben, und zwar durch Verschieben des Spannelements mittels des Schafts gegenüber der rahmenseitig angeordneten Führung. Dabei ist denkbar, dass der Schaft zur Arretierung des Spannmittels klemmbar ist. Somit kann die vorgenommene Einstellung auf einfache Weise arretiert werden, beispielsweise über entsprechende Klemmmittel. Diese können, beispielsweise federbeaufschlagt, auf den Schaft wirken und mittels Kraftschluss ein Verschieben des Schafts im arretierten Zustand vermeiden.
Zur Befestigung des Werkstücks kann das Spannelement ein das Werkstück fixierendes Halteelement aufweisen. Hiermit ist eine Anbindung des Wertstücks am Spannelement und damit an der Spanneinrichtung gewährleistet. Im konkreten kann das Halteelement als Vakuumspanner ausgebildet sein. Durch Beaufschlagung des Vakuumspanners mit Unterdruck ist eine einfache, stabile und zerstörungsfreie Fixierung des Werkstücks ermöglicht.
Die Hubeinheit kann zur Bereitstellung einer Hubbewegung einen mit einem Fluid druckbeaufschlagbaren Hubzylinder aufweisen, mit einem mittels Druckfluid bewegbaren Hubkolben. Damit ist mit einfachen konstruktiven Mitteln eine Hubbewegung ermöglicht. Hierbei ist eine Betätigung in Einrichtungen mit Überdruck und eine Betätigung in die andere Richtung mit Unterdruck denkbar. In diesem Fall bedarf es keiner Rückstellfeder. Als Fluid sind Gase und Flüssigkeiten denkbar. Vorteilhaft wird Luft verwendet.
Die Hubeinheit kann mittels eines Schlittens entlang einer an der Rüsteinrichtung angeordneten Konsole verlagerbar oder verschiebbar sein. Damit ist eine flexible und stabile Anordnung der Hubeinheit an der Rüsteinrichtung vorgenommen. Die Hubeinheit kann damit nicht nur ein Spannelement der Spanneinrichtung in Hubrichtung verlagern, sondern durch Verschieben entlang der Konsole auch relativ zu einem Spannelement positioniert werden.
Die Hubeinheit kann über einen Flansch am Schlitten angeordnet und quer oder schräg zum Schlitten verlagerbar oder verfahrbar sein. Somit ist auch eine Verstellbarkeit der Hubeinheit quer oder schräg zur Konsolenlängsrichtung realisiert. Damit ist neben einer Verlagerung eines Spannelements der Spanneinrichtung in Hubrichtung die Hubeinheit durch Verschieben in Konsolenlängsrichtung und quer oder schräg zur Konsolenlängsrichtung relativ zu einem Spannelement positionierbar, und zwar in zwei Dimensionen. Eine möglichst flexible Anpassung der Rüsteinrichtung an eine Spanneinrichtung ist ermöglicht.
Die Rüsteinrichtung kann zur Aufnahme und Einstellung unterschiedlicher Spanneinrichtungen ausgebildet sein. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Spanneinrichtung auswechselbar an der Rüsteinrichtung angeordnet ist. Hierfür können abgesehen von einer automatisch positionierbaren Hubeinheit Halterungen für unterschiedliche Spanneinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise in Form von Schnellkupplungen. Damit ist eine schnelle und einfache Umrüstung von Spanneinrichtungen ermöglicht.
In besonders vorteilhafter Weise kann die Einstellung des Spannelements an Hand einer dreidimensionalen Kontur eines Werkstücks, insbesondere in Form dreidimensionaler CAD-Daten, erfolgen. Hiermit ist eine schnelle und vor allem werkstückfreie Positionierung der Hubeinheit und damit auch eine schnelle Einstellung des Spannelements ermöglicht. Die Handhabung des Spannsystems wird dadurch ganz wesentlich vereinfacht.
Im Konkreten kann die Rüsteinrichtung als Rüsttisch ausgebildet sein. Dieser kann mehrere Tischabschnitte und gegebenenfalls mehrere daran angeordnete Hubeinheiten aufweisen. Durch die mehreren Tischabschnitte kann im Falle einer komplexen Spanneinrichtung ein schrittweises Einstellen der Spannelemente erfolgen. Außerdem können auf den unterschiedlichen Tischabschnitten verschiedene Spanneinrichtungen aufgenommen und eingestellt werden.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Spannsystems zum Spannen und Greifen unebener Werkstücke gelöst, das folgende Schritte umfasst:

- Positionieren der Spanneinrichtung auf der Rüsteinrichtung,
- Einstellen der Position, insbesondere der Höhe, des Spannelements relativ zum Rahmen der Spanneinrichtung durch die Hubeinheit der Rüsteinrichtung, und
- Arretieren des Spannelements in der eingestellten Position.

Zur weiteren Ausgestaltung des Verfahrens können die im Zusammenhang mit dem Spannsystem erläuterten Merkmale dienen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert:

Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spannsystems mit aufgesetztem Werkstück;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spannsystems ohne Werkstück und
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Spanneinrichtung des Spannsystems aus den voranstehenden Figuren.
- 4 Vergrößerte Darstellung des Vakuumspanners.

1 zeigt ein Spannsystem 10 zum Spannen und Greifen unebener Werkstücke 12, zum Beispiel von Kfz-Karosserieteilen oder Fahrzeugscheiben. Das Spannsystem 10 weist eine Rüsteinrichtung 14 und eine Spanneinrichtung 16 auf. Bei der Rüsteinrichtung 14 und der Spanneinrichtung 16 handelt es sich im dargestellten Beispiel um zwei separate Baugruppen. Die Spanneinrichtung 16 ist auf die Rüsteinrichtung 14 aufgesetzt und an dieser befestigt (nicht im Detail dargestellt).
Die Rüsteinrichtung 14 weist positionierbare Hubeinheiten 18 auf. Die Hubeinheiten 18 können automatisch positionierbar sein, wozu zum Beispiel eine entsprechend ausgestaltete Positioniereinrichtung vorgesehen sein kann (nicht dargestellt). Die Spanneinrichtung 16 weist einen Rahmen 20 und relativ zum Rahmen einstellbare und in der eingestellten Position arretierbare Spannelemente 22 auf. Über die Spannelemente 22 ist das Werkstück 12 an der Spanneinrichtung 16 befestigt. Die Rüsteinrichtung 14 ist als Rüsttisch 24 ausgebildet und wird daher im Folgenden der Einfachheit halber als Rüsttisch bezeichnet.
2 zeigt die auf dem Rüsttisch 24 positionierte Spanneinrichtung 16 ohne Werkstück 12. Der Rüsttisch 24 weist mehrere Tischabschnitte 26, 28 mit daran angeordneten Hubeinheiten 18 auf. Dementsprechend weist der Rüsttisch 24 einen ersten Tischabschnitt 26 und einen zweiten Tischabschnitt 28 auf.
Auf dem ersten Tischabschnitt 26 ist eine Konsole 30 mit mehreren nebeneinander angeordneten Hubeinheiten 18 angeordnet. Die Hubeinheiten 18 sind jeweils über einen Schlitten 32 verschiebbar an der Konsole 30 befestigt. Die Hubeinheiten 18 sind jeweils über einen Flansch 34 am Schlitten 32 angeordnet und daher quer oder schräg zum Schlitten 32 verfahrbar. Somit ist jedenfalls über den Verstellbereich hinweg eine zweidimensionale Positionierung der Hubeinheiten 18 ermöglicht. Hiermit können die Hubeinheiten 18 relativ zu einem Spannelement ausgerichtet werden. Mit den auf der Konsole 30 angeordneten Hubeinheiten 18 können die in einem ersten Rahmenabschnitt 36 angeordneten Spannelemente positioniert und eingestellt werden.
Der zweite Tischabschnitt 28 weist einen trapezförmigen Abschnitt 38 auf. An den Schenkeln 40 des trapezförmigen Abschnitts 38 sind jeweils Konsolenabschnitte 42 mit daran angeordneten Hubeinheiten 18 befestigt. Auch diese Hubeinheiten 18 sind über Schlitten 44 und Flansche 46 verschiebbar an den Konsolenabschnitten 42 befestigt. Mittels den an den Schenkeln 40 Hubeinheiten 18 können die in einem zweiten Rahmenabschnitt 48 in einem dritten Rahmenabschnitt 50 positionierten Spannelemente eingestellt werden, und zwar nach einem Positionieren der Spanneinrichtung 16 auf dem zweiten Tischabschnitt 28. Nachdem die Spannelemente 22 auf den ersten Rahmenabschnitt 36, im zweiten Rahmenabschnitt 48 und im dritten Rahmenabschnitt 50 eingestellt sind, kann die Spannung in Richtung 16 vom Rüsttisch 24 abgenommen und zum Spannen und Greifen eines Werkstücks 12 eingesetzt werden.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Spanneinrichtung 16. Der Rahmen 20 ist aus unterschiedlichen Profilelementen 52 zusammengesetzt. Am Rahmen 20 ist ferner eine Aufnahme 54 zur Handhabung der Spannrichtung 16 befestigt. Die Spannelemente 22 weisen zum Befestigen des Werkstücks 12 ein das Werkstück 12 fixierendes Halteelement 56 auf. Das Halteelement 56 ist als Vakuumspanner 58 ausgebildet. Der Vakuumspanner 58 ist in 4 vergrößert dargestellt.

Claims

Spannsystem (10) zum Spannen und Greifen unebener Werkstücke (12), mit einer Rüsteinrichtung (14, 24) und einer Spanneinrichtung (16), wobei die Rüsteinrichtung (14, 24) und die Spanneinrichtung (16) mindestens zwei separate Baugruppen des Spannsystems (10) sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüsteinrichtung (14, 24) mindestens eine positionierbare und stiftartig ausgebildete Hubeinheit (18) aufweist, dass die Spanneinrichtung (16) einen Rahmen (20) und mindestens ein relativ zum Rahmen (20) höhenverstellbares und in der eingestellten Höhe arretierbares Spannelement (22) aufweist, und dass die stiftartig ausgebildete Hubeinheit (18) derart auf die Spanneinrichtung (16) wirkt, dass die Höhe des Spannelements (22) relativ zum Rahmen einstellbar ist.
Spannsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (22) zum Ermöglichen einer Einstellbarkeit einen gegenüber einer rahmenseitig angeordneten Führung (62) verschiebbaren Schaft (60) aufweist, insbesondere wobei der Schaft (60) zur Arretierung des Spannelements (22) klemmbar ist.
Spannsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (22) ein das Werkstück (12) fixierendes Halteelement(56, 58), insbesondere einen Vakuumspanner (58), aufweist.
Spannsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinheit (18) zur Bereitstellung einer Hubbewegung einen mit einem Fluid druckbeaufschlagbaren Hubzylinder (19) aufweist.
Spannsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinheit (18) mittels eines Schlittens (32) entlang einer an der Rüsteinrichtung (14, 24) angeordneten Konsole (30, 42) verlagerbar ist.
Spannsystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinheit (18) über einen Flansch (34) am Schlitten (32) angeordnet und quer oder schräg zum Schlitten (32) verfahrbar ist.
Spannsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüsteinrichtung (14, 24) zur Aufnahme und Einstellung unterschiedlicher Spanneinrichtungen (16) ausgebildet ist.
Spannsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Spannelements (22) anhand einer dreidimensionalen Kontur eines Werkstücks (12), insbesondere in Form dreidimensionaler CAD-Daten, erfolgt.
Spannsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüsteinrichtung (14, 24) als Rüsttisch (24) ausgebildet ist, insbesondere mit mehreren Tischabschnitten (26, 28) und daran angeordneten Hubeinheiten (18).
Verfahren zum Betreiben eines Spannsystems (10) zum Spannen und Greifen ebener und/oder unebener Werkstücke (12) nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend folgende Schritte: - Positionieren der Spanneinrichtung (16) auf der Rüsteinrichtung (14, 24), - Einstellen der Höhe des Spannelements (22) relativ zum Rahmen (20) der Spanneinrichtung (16) durch die stiftartig ausgebildete Hubeinheit (18) der Rüsteinrichtung (14, 24), und - Arretieren des Spannelements (22) in der eingestellten Höhe.