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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Konturstück mit Stößeln, Kolben, Stiften oder Nadeln für eine Spannvorrichtung.
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Die Druckschrift
DE 20 2010 000 536 U1 betrifft eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl von Stößeln zur Anlage an einer Oberfläche mit dreidimensionalem Verlauf, mit einem die parallel zueinander ausgerichteten Stößel in einem Spannbereich umschließenden Spannrahmen, wobei die Stößel in dem Spannbereich ihren maximalen Durchmesser aufweisen und mit einer seitlichen Spannkraft durch Reibschluss untereinander und gegenüber dem Spannrahmen fixierbar sind und wobei die Stößel ohne die Spannkraft gegen eine Gegenkraft einzeln in ihrer Längsrichtung verschiebbar sind. Die Gegenkraft wird auf jeden einzelnen Stößel durch Reibung zwischen einem im Durchmesser reduzierten Bereich des Stößels und einer gegenüber dem Spannrahmen ortsfesten Reibfläche aufgebracht.
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Die Druckschrift
EP 0 857 544 A2 beschreibt eine Haltevorrichtung für Werkstücke, die einen Spannbacken aufweist, der seinerseits eine Vielzahl von im Querschnitt kreisförmigen, parallel zueinander ausgerichteten, seitlich aneinander anliegenden und in ihrer Haupterstreckungsrichtung einzeln verschiebbaren Spannstiften, einen die Spannstifte seitlich umgreifenden Rahmen und eine Fixiereinrichtung zum Fixieren der Spannstifte gegenüber dem Rahmen durch eine seitliche Fixierkraft aufweist. An der dem Werkstück abgewandten Rückseite der Spannstifte ist eine offene Druckkammer vorgesehen. Durch Freiräume zwischen den Spannstiften kann ein Druckmedium aus der Druckkammer auf das jeweilige Werkstück hin austreten. Ein Ausfahren der Spannstifte, das heißt das Anlegen der Spannstifte an das Werkstück in deren unfixierten Zustand kann durch eine Hydraulik beziehungsweise Pneumatik unter Ausnutzung des Druckmediums in der Druckkammer erfolgen. Durch das Fixieren der Spannstifte in dem Rahmen mittels der seitlichen Fixierkraft ist es unschädlich, wenn sämtliche Spannstifte bei einer Hydraulik oder Pneumatik über eine gemeinsame Druckkammer beaufschlagt werden. Die Druckkammer hat nach dem Fixieren der Spannstifte mit der Fixierkraft keinen Einfluss mehr auf die Relativlage der Spannstifte gegenüber dem Rahmen. Das über die Freiräume austretende Druckmedium verhindert das Eindringen von Verunreinigungen zwischen den Spannstiften. Wenn es sich bei dem Druckmedium um Druckluft handelt, liegt ein sogenanntes Sperrluftsystem vor. Die Reinigungswirkung des aus der offenen Druckkammer austretenden Druckmediums ist nicht nur bei fixierten Spannstiften, sondern auch bei aufgehobener Fixierung der Spannstifte aneinander gegeben.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 103 464 B3 betrifft ebenfalls eine Vorrichtung mit mehreren Stößeln, die jeweils längs einer Stößelachse gestreckt ausgebildet sind und die mit ihren Stirnflächen eine Werkstückanlagefläche definieren, einer Führung für die Stößel, die jeden der Stößel in einem Führungsloch aufnimmt und einer Spanneinrichtung, die in einer Freigabestellung die Stößel freigibt, so dass sie längs ihrer Stößelachsen in den Führungslöchern verschiebbar sind, und die in einer Fixierstellung die aktuellen Lagen der Stößel in den Führungslöchern fixiert. Die Führungslöcher sind in einem elastisch verformbaren Material ausgebildet, wobei die Spanneinrichtung in ihrer Fixierstellung einen Druck auf das elastisch verformbare Material ausübt. Die unteren Enden der Stößel werden in einer Ausführung in einer Druckkammer hinter/unter der Druckkammer mit Druckluft beaufschlagt.
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Die Druckschrift
EP 1 508 404 B1 offenbart noch eine Werkstückhalteanordnung, die eine Anordnung von Eingriffselementen zum Eingriff mit einem Werkstück umfasst. Die Anordnung umfasst auch einen Aktuator zum Bewegen einer Vielzahl von Eingriffselementen in Eingriff mit dem Werkstück und ein verformbares Klemmelement zum Festklemmen der Eingriffselemente. Das Klemmelement ist zwischen einem Klemmzustand verformbar, in dem zumindest einige der Eingriffselemente durch das Klemmelement in Eingriff gebracht und in jeweilige Positionen eingespannt sind und einen Nichtklemmzustand, in dem die Eingriffselemente angeordnet sind und sich bewegen können. Die Werkstückhalteanordnung umfasst auch einen Aktuator, um ein Fluid unter Druck zu der Fluidströmungsleitung zu einem Basiselement zu liefern, von dem aus das Fluid zu den Eingriffselementen gelangt, die durch das Fluid bewegbar sind. Die Klemmung der Klemmelemente erfolgt ebenfalls mittels eines Fluids.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auch als Konturstück bezeichnete Haltevorrichtung für eine Spannvorrichtung zu schaffen, welches eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Konturanpassung an ein einzuspannendes Werkstück aufweist, und welches die am Konturstück eingestellte Negativkontur der Kontur des Werkstücks für den gewünschten Zeitraum auf einfache Weise sichert.
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Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau, ist gekennzeichnet durch mit mindestens ein zur Spannvorrichtung gehörendes Spannelement, welches mit mindestens einem Gegenlager und/oder einem weiteren Spannelement unter Zwischenschaltung eines einzuspannenden Bauteils/Werkstückes in einer Spannstelle zusammenwirkt.
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Dem mindestens einen Spannelement und/oder dem Gegenlager ist mindestens ein Konturstück zugeordnet, das mit einer Oberfläche des in der Spannstelle der Spannvorrichtung einzuspannenden Bauteils/Werkstücks zusammenwirkt, wobei mehrere neben- und/oder hintereinander angeordnete Einzelspannkörper entlang ihrer Längserstreckung in einem Grundgehäuse des Konturstücks beweglich geführt und positionierbar sind und in der jeweils gewünschten Position jedes einzelnen Einzelspannkörpers gemeinsam verspannbar und wieder lösbar sind.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen dass das in der Spannvorrichtung zum Einsatz kommende Konturstück ein geschlossenes hydraulisches Systems aufweist, welches als bewegliche Bauteile ausschließlich die Einzelspannkörper und mindestens einen Volumen-Verdränger umfasst, wobei die beweglichen Bauteile mit einer mit einem Fluid aufgefüllten geschlossenen Druckkammer des Grundgehäuses derart in Wirkverbindung stehen, dass das Fluid des hydraulischen Systems durch
- • a) eine durch das Schließen der Spannvorrichtung initiierte Relativbewegung des Konturstücks gegenüber dem Bauteil/Werkstück einen Gegendruck bildet, der sich an den in der Druckkammer angeordneten Enden der Einzelspannkörper aufbaut, so dass die Einzelspannkörper von einem Ausgangszustand vor dem Schließen der Spannvorrichtung ausgehend, zunächst unter Überwindung des Gegendrucks in einen Anpassungszustand kommen, wobei sich die an dem Bauteil/Werkstück anliegenden Enden der Einzelspannkörper an die Kontur des Bauteils/Werkstücks anpassen, und
- • b) schließlich in einen Spannzustand kommen, in dem die Einzelspannkörper den Gegendruck nicht mehr überwinden, sodass die Einzelspannkörper im Grundgehäuse des Konturstücks gegenüber dem Bauteil/Werkstück lösbar verspannt sind.
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Der wesentliche Vorteil der Spannvorrichtung besteht darin, dass innerhalb des Konturstücks kein aktiver technischer Schritt zur Fixierung der Einzelspannkörper in einem Anpassungszustand der Einzelspannkörper notwendig ist, wie es bei herkömmlichen Konturstücken der Fall ist. Die Verspannung der Einzelspannkörper im Grundgehäuse des Konturstückes gegenüber dem Bauteil/Werkstück - im gewünschten Anpassungszustanderfolgt in vorteilhafter Weise automatisch bei einem weiteren Schließen der Spannvorrichtung, nachdem die Einzelspannkörper ihren Anpassungszustand erreicht haben. Das Konturstück benötigt somit im Vergleich zu herkömmlichen Konturstücken keine aufwändige Aktorik, wie durch die nachfolgend genannten technischen Merkmale, das Konturstück betreffend, deutlich wird.
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Das erfindungsgemäße Konturstück ist somit ein hydraulisches Konturstück für eine Spannvorrichtung, welches sich von den bekannten hydraulischen Konturstücken unterscheidet.
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Das erfindungsgemäße Konturstück weist ein geschlossenes hydraulisches System auf, welches als bewegliche Bauteile ausschließlich Einzelspannkörper und mindestens einen Volumen-Verdränger umfasst, wobei die beweglichen Bauteile mit einer mit einem Fluid aufgefüllten geschlossenen Druckkammer des Grundgehäuses in Wirkverbindung stehen.
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Das in der Druckkammer des hydraulischen Konturstücks befindliche Fluid weist eine dynamische Viskosität auf, die bei einer Auslegungstemperatur von 20°C und einem Auslegungs-Umgebungsdruck zwischen 0,01 kg/m*s und circa 0,4 kg/m*s liegt.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Grundgehäuse des Konturstücks mindestens eine Durchgangsöffnung für ein Paket von Einzelspannkörpern oder mehreren Durchgangsöffnungen aufweist, durch welche die Einzelspannkörper geführt und entlang ihrer Längserstreckung verlagerbar sind, wobei jeweils ein gehäuseseitiges Ende der Einzelspannkörper in der Druckkammer und eine gehäuseabgewandtes Ende der Einzelspannkörper außerhalb des Grundgehäuses angeordnet ist.
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Zudem ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Grundgehäuse des Konturstücks mindestens eine Durchgangsöffnung aufweist, in dem der Volumen-Verdränger beweglich geführt angeordnet ist.
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Die beweglichen Einzelspannkörper und der mindestens eine bewegliche Volumen-Verdränger sind in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung gegenüber dem Grundgehäuse zur Sicherung der Dichtheit der geschlossenen Druckkammer des Grundgehäuses über Dichtungssysteme abgedichtet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 ein schematisch dargestelltes Konturstück in der Art eines hydraulischen Konturnadelkissens in einem Ausgangszustand;
- 2, 3, 4 das Konturstück gemäß 1 in jeweils einer an verschiedene Konturen verschiedener Werkstücke angepassten Spannzustand;
- 5 das Werkstück gemäß 3, welches innerhalb einer Spannstelle zwischen zwei sich im Spannzustand befindenden Konturstücken fixiert ist;
- 6 ein Schnitt durch eines der in den Figuren schematisch dargestellten Konturstücke mit einem ein Fluid verdrängenden Bauteil.
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Nachfolgend wird der Aufbau und das Funktionsprinzip eines erfindungsgemäßen Konturstücks 100 beschrieben, welches als Haltevorrichtung ein Teil einer Spannvorrichtung darstellt, wobei das Konturstück 100 mit einer Oberfläche eines Werkstücks/Bauteils 200 zusammenwirkt.
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1 zeigt schematisch das Konturstück 100, welches einer nicht näher dargestellten Spannvorrichtung zugeordnet ist.
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Die nicht näher dargestellte Spannvorrichtung wird insbesondere im Karosseriebau verwendet, so dass die einzuspannenden Werkstücke 200 Blechteile sind.
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Das Konturstück 100 ist beispielsweise auf einem schwenkbeweglichen Spannarm, der mit einem Gegenlager unter Zwischenschaltung eines zu spannenden Bauteils/Werkstücks 200 (vergleiche die 2 bis 5) zusammenwirkt, wobei dem Spannarm und/oder dem Gegenlager mindestens ein Konturstück 100 zugeordnet ist.
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Das Konturstück 100 wirkt mit der Oberfläche des Bauteils/Werkstücks 200 zusammen, wobei mehrere neben- und/oder hintereinander angeordnete stangen- oder nadelförmige Einzelspannkörper 3 mit einander zugekehrten Flächen aneinander parallel und gegeneinander hubbeweglich geführt sind.
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Die Einzelspannkörper 3 können somit gemeinsam bauteilkonturabhängig - einer Kontur K des Bauteils/Werkstücks 200 folgend - an die Kontur K des Bauteils/Werkstücks 200 (Anpassungszustand II) angepasst werden, in dem jedes der geführten Einzelspannkörper 3 in die jeweils erforderliche Stellung gebracht wird, in der die Einzelspannkörper 3 die Kontur K des Bauteils/Werkstücks 200 in einer Art Negativkontur nachbilden.
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Jedes der Einzelspannkörper 3 kann in einem Anpassungszustand II innerhalb des Konturstücks 100 des Bauteils/Werkstücks 200 durch eine auf jeden der Einzelspannkörper 3 wirkende Spannkraft fest an das Bauteil/Werkstück 200 angedrückt, das heißt mit dem Bauteil/Werkstück 200 verspannt und wieder gelöst werden, sodass ein Spannzustand III bewirkt wird, worauf noch näher eingegangen wird.
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2 zeigt ein Konturstück 100, dessen Einzelspannkörper 3 im Anpassungszustand II und im Spannzustand III die Negativkontur der Kontur K eines ebenen Blechteils 200 oder Blechteilbereiches nachbilden.
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3 zeigt ein Konturstück 100, dessen Einzelspannkörper 3 im Anpassungszustand II und im Spannzustand III die Negativkontur der Kontur K eines gebogenen Blechteils 200 oder Blechteilbereiches nachbilden.
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4 zeigt ein Konturstück 100, dessen Einzelspannkörper 3 im Anpassungszustand II und im Spannzustand III die Negativkontur der Kontur K eines S-förmig gebogenen Blechteils 200 oder Blechteilbereiches nachbilden.
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5 zeigt zwei Konturstücke 100 in einer Spannstelle S, dessen Einzelspannkörper 3 beidseitig im Anpassungszustand II beziehungsweise im Spannzustand III die Negativkontur der Kontur K eines gebogenen Blechteils 200 oder Blechteilbereiches nachbilden. Mindestens eines der Konturstücke 100 ist mit einem nicht dargestellten Spannteil, insbesondere einem Spannarm verbunden.
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Zumeist ist das Konturstück 100 reversibel mit dem Spannarm verbunden, während das andere Konturstück 100 reversibel auf einem Gegenlager angeordnet ist.
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Um den Anpassungszustand II zu erreichten, wird das jeweilige Blechteil 200 eingelegt und die Spannvorrichtung wird a) in einem ersten Schritt um einen vorgebbaren Betrag geschlossen, das heißt es findet eine erste Relativbewegung zwischen Blechteil 200 und Konturstück 200 statt, wie noch weiter erläutert wird.
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Um den Spannzustand III zu erreichten, wird das bereits eingelegte jeweilige Blechteil 200 innerhalb der Spannvorrichtung b) in einem zweiten Schritt um einen weiteren vorgebbaren Betrag geschlossen, das heißt es findet eine zweite Relativbewegung zwischen Blechteil 200 und Konturstück 200 statt, wie ebenfalls noch weiter erläutert wird.
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Die Konturstücke 100 als Haltevorrichtungen sowie der Spannarm und das Gegenlager bilden die Spannvorrichtung.
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Einzelspannkörper 3 sind bekannt und werden als Stößel, Kolben, Stifte oder Nadeln bezeichnet.
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Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel sind die Einzelspannkörper 3 nadelartig ausgebildet, so dass die Einzelspannkörper 3 als Nadeln bezeichnet werden. Das erfindungsgemäße Konturstück kann mit Stößeln, Kolben, Stiften bestückt werden.
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Mehrere Einzelspannkörper 3, mithin im Ausführungsbeispiel mehrere Nadeln sind neben- und/oder hintereinander angeordnet, so dass von einem Nadelkissen gesprochen wird.
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Die Nadeln 3 sind (vergleiche 6) einteilig, kreiszylindrisch ausgebildet und weisen an ihrem im Einbauszustand gehäuseabgewandten Ende eine abgerundete Spitze 3A auf, die in Bezug auf die hertzsche Pressung zwischen zwei elastischen Körpern von Vorteil ist.
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Gehäuseseitig weist die Nadel 3 einen mit der Nadel 3 innerhalb einer Vorfertigung angeordneten Radialbund 3B auf, der das Herausziehen der Nadel 3 aus dem Grundgehäuse 1 verhindert.
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Gemäß einer Zusammenschau der 1 bis 6 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Nadeln 3 des Nadelkissens gemeinsam hubbeweglich an die Kontur K des Bauteils/Werkstücks 200 angepasst werden, mithin gemäß infolge der definierten a) ersten Relativbewegung zwischen Bauteil/Werkstück 200 und Konturstück 100, von einem Ausgangszustand I in einen Anpassungszustand II und von dort infolge der definierten b) zweiten Relativbewegung in einen Spannzustand III überführt werden, wobei die Bewegung der Nadeln 3 vom Ausgangszustand I in den Anpassungszustand II und die Verspannung der Nadeln vom Anpassungszustand II in den Spannzustand III durch ein hydraulisches System 50 bewirkt wird, welches nachfolgend erläutert wird. Erfindungsgemäß gehen die Relativbewegungen fließend ineinander über, wobei deutlich wird, dass die Zustände ohne Aktorik innerhalb des Konturstücks bewirkbar sind.
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Das Konturstück 100 wird somit nachfolgend als hydraulisches Nadelkissen bezeichnet.
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Das hydraulische Nadelkissen 100 umfasst ein Grundgehäuse 1. Das Grundgehäuse 1 ist mit mindestens einem nicht näher dargestellten Spannarm und/oder Gegenlager fest beziehungsweise zumeist reversibel verbunden.
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Das Grundgehäuse 1 ist mit einer den Anforderungen und verwendeten Werkstoffen entsprechenden Fluid 2 gefüllt, welche eine vorgebbare dynamische Viskosität aufweist, die bei einer Temperatur von 20°C und Umgebungsdruck zwischen circa 0,01 kg/m*s von Wasser und circa 0,4 kg/m*s von Hydrauliköl liegt.
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Das Grundgehäuse 1 weist mindestens eine Durchgangsöffnung für ein Nadelpaket (nicht dargestellt) oder gemäß den 1 bis 6 mehrere Durchgangsöffnungen 1A auf, durch welche die Nadeln 3 geführt und entlang ihrer Längserstreckung verlagerbar sind. Die Nadeln 3 sind gemäß den 1 bis 6 beispielsweise in einer Lochplatte, die den nadelseitigen Abschluss des Grundgehäuses 1 bildet, hindurch geführt.
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Prinzipiell ist somit (vergleiche 6) ein Dichtungssystem 4 zwischen den Nadeln 3 und dem Grundgehäuse 1 vorgesehen, welches das Ausdringen des Fluids 2 aus dem mit Fluid 2 gefüllten Hohlraum 1B des Grundgehäuses 1 verhindert, wobei das Dichtungssystem 4 für hohe Drücke ausgelegt ist.
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Das Dichtungssystem 4 ist zusammengefasst, für den dynamischen Einsatz der Nadeln 3 innerhalb der Wandungen 1C des Grundgehäuses 1 geeignet und ermöglicht eine freie Relativbewegung der Dichtpartner, mithin der Nadeln 3 gegenüber den Wandungen 1C des Grundgehäuses 1.
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Das Dichtungssystem 4 umfasst im Bereich der Durchgangsöffnung/en 1A beispielsweise Führungsringe und/oder Abstreifer, die im Bereich der Wandungen 1C des Grundgehäuses 1 der seitlichen Abstützung und/oder der durch Abrieb hervorgerufenen Schmutzreduzierung im Bereich der Durchgangsöffnung/en 1A dienen.
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Eine weitere Durchgangsöffnung 1A' im Grundgehäuse 1 (vergleiche 6) ist mit einem beweglichen Verdränger 5 und einem weiteren Dichtsystem 4' ausgestattet, wobei der Verdränger 5 das in einer Druckkammer 1B des Grundgehäuses für das Fluid 2 zur Verfügung stehende Volumen beeinflusst.
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Die Nadeln 3, der Verdränger 5 und das Fluid 2 sowie die mit Fluid 2 gefüllte und geschlossene Druckkammer 1B des Grundgehäuses 1 bilden das hydraulische System 50 des hydraulischen Nadelkissens 100.
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Alle beweglichen Teile des hydraulischen Systems 5, mithin die Nadeln 3 und der Verdränger 5 sind über das Fluid 2 im Grundgehäuse 1 miteinander verbunden.
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Der Verdränger 5 ist in seiner Position innerhalb der Wandungen 1C des Grundgehäuses 1 fixierbar und wird zur Einstellung des Erst-Ausgangszustandes vor-I innerhalb der Wandungen 1C des Grundgehäuses 1 positioniert.
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Das Fluid 2 weist ein im Wesentlichen inkompressibles Verhalten auf.
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Bei einer vorgebbaren Auslegungstemperatur wird der Hohlraum/die Druckkammer 1B des Grundgehäuses 1 mit einem bestimmten Volumen des Fluids 2 gefüllt und der Hohlraum 1B des Grundgehäuses 1 wird durch Einbringen und Positionierung des Verdrängers 5 in den Wandungen 1C des Grundgehäuses 1 dauerhaft verschlossen.
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Das bei einer bestimmten Auslegungstemperatur eingefüllte Flüssigkeitsvolumen des Fluids 2 stellt einen reproduzierbaren Erst-Ausgangszustand vor-I des hydraulischen Systems 50 des hydraulischen Nadelkissens 100 dar.
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Es ist vorgesehen, dass der Verdränger 5 zur Einstellung des reproduzierbaren Erst-Ausgangszustandes vor-I des Konturstücks 100 bildenden Ausgangsdruckes in der Druckkammer 1B in einer bestimmten Auslegungsposition fixiert wird.
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Eine Wiederherstellung dieser Auslegungsposition ist nur bei auftretendem Verschleiß, der sich im Gebrauch des Konturstücks 100 bewegenden Nadeln 3 und/oder bei einer Leckage der Dichtungssysteme 4, 4' vorgesehen und notwendig. Somit kann in vorteilhafter Weise der Erst-Ausgangszustand vor-I durch Nachjustierung des Verdrängers 5 wieder hergestellt werden.
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Ausgehend von diesem reproduzierbaren Erst-Ausgangszustand vor-I des hydraulischen Systems 50 des hydraulischen Nadelkissens 100 können die sich im Erst-Ausgangszustand vor-I angeordneten Nadeln 3 (vergleiche 1) mit den gehäuseabgewandten Nadelenden an die Kontur K, insbesondere an eine vorhandene dreidimensionale Freiformfläche des Bauteils/Werkstücks 200 angepasst werden, wie die 2 bis 5 zeigen.
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Diese Anpassung der Nadeln 3 von dem Erst-Ausgangszustand vor-I in den Anpassungszustand II erfolgt durch die definierte a) erste Relativbewegung zwischen Bauteil/Werkstück 200 und Konturstück 100.
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Bei der Anpassung an die Kontur K des Bauteils/Werkstücks 200 infolge der a) ersten Relativbewegung zwischen Bauteil/Werkstück 200 und Konturstück 100 werden die gehäuseabgewandten Nadelenden der Nadeln 3 durch den sich im Hohlraum 1B bildenden Gegenruck des Fluids 2 gegen die Kontur K des Bauteils/Werkstücks 200 gedrückt und angepasst und die gehäuseabgewandten Nadelenden bilden die Negativkontur des Bauteils/Werkstücks 200 aus. Gleichzeitig wird von dem Fluid 2 in der geschlossenen Druckkammer 1B eine auf die gehäuseseitigen Nadelenden der Nadeln 3 wirkende Gegenkraft aufgebaut. Das Volumen des Fluids 2 und das zur Verfügung stehende Druckkammervolumen, in dem sich das Fluid 2 befindet, bleiben dabei unverändert.
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Der beim Übergang vom Erst-Ausgangszustand vor-I des hydraulischen Systems in den Anpassungszustand II in der Druckkammer 1B erreichte Gegendruck reicht noch nicht aus, um die Nadeln 3 gegenüber dem Bauteil/Werkstück 200 derart zu verspannen, dass die Relativbewegung der Nadeln 3 gegenüber dem Grundgehäuse 1 verhindert wird.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sobald der Anpassungszustand II erreicht ist, der Spannzustand III durch die bereits definierte b) zweite Relativbewegung zwischen Bauteil/Werkstück 200 und Konturstück 100 bewirkt wird.
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Erfindungsgemäß ist dazu in vorteilhafter Weise kein Schritt notwendig, der durch weitere zu dem Konturstück 100 beziehungsweise dem im Ausführungsbeispiel als Konturstück beschriebenen hydraulischen Nadelkissen 100 gehörende Bauteile bewirkt wird, weshalb der Aufbau des Konturstücks 100 besonders einfach ist.
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Der Spannzustand III wird in einfacher und wirksamer Weise dadurch erreicht, dass das Bauteil/Werkstück 200 und das Konturstück 100 weiter relativ zueinander bewegt werden, das heißt die Spannvorrichtung weiter geschlossen wird.
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Der Spannzustand III der Nadeln 3 wird dadurch bewirkt, dass sobald sich alle gehäuseabgewandten Nadelenden in Kontakt mit der Gegenfläche der Kontur K des Bauteils/Werkstücks 200 befinden, der Gegendruck des Fluids 2 im Hohlraum 1B des hydraulische Systems 50 des hydraulischen Nadelkissens 100 noch weiter erhöht, indem das Konturstück 100 in der Spannvorrichtung relativ zum Bauteil/Werkstück 200 noch weiter bewegt wird.
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Mit anderen Worten, die nicht dargestellte Spannvorrichtung, wird über das erforderliche Maß zur Konturanpassung zwischen dem mindestens einen Konturstück 100 und dem Bauteil/Werkstück 200 gemäß der definierten b) zweiten Relativbewegung hinaus geschlossen, wodurch auf die Nadeln 3 durch eine kontinuierliche Druckerhöhung in der Druckkammer 1B, im Sinne eines steigenden Gegendruckes des Fluids 2 eine Druckkraft ausgeübt wird.
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Der vorgebbare Betrag der definierten b) zweiten Relativbewegung des mindestens einen Konturstücks 100 gegenüber dem Bauteil/Werkstück 200 über das erforderliche Maß zur Konturanpassung hinaus ist dabei so groß ist, dass die Nadeln 3 in den Wandungen 1C des Grundgehäuses 1 im sogenannten Spannzustand III - örtlich unbeweglich, „hart gespannt“ werden - und somit im Grundgehäuse 1 gegenüber dem Bauteil/Werkstück 200 verspannt, mithin fixiert sind.
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Es versteht sich, dass der Betrag der im Spannzustand III in der Druckkammer 1B einzustellende Gegendruck des Fluids 2, mithin die Spannkraft mit der die Nadeln 3 gegenüber dem Bauteil/Werkstück 200 verspannt sind, bei der Auslegungsposition des Verdrängers 5 im Erst-Ausgangszustand vor-I des Konturstücks 100 berücksichtigt wird.
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Die maximale Spannkraft mit der die Nadeln 3 des Nadelkissens 100 gegenüber dem Bauteil/Werkstück 200 verspannt sind, kann unter Berücksichtigung der vorgebbaren Relativbewegung des Konturstücks 100 gegenüber dem Bauteil/Werkstück 200 ausgehend von dem zu gewährleistenden Anpassungszustand II durch Positionierung des Verdrängers 5 innerhalb der Wandung 1C des Grundgehäuses 1 in der Auslegungsposition des Verdrängers 5 innerhalb des Erst-Ausgangszustand vor-I bestimmt beziehungsweise eingestellt werden.
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Mit anderen Worten der Verdränger 5 dient, ausgehend von der Erstbefüllung des Druckraumes 1B des Grundgehäuses 1 mit dem Fluid 22 einer Niveauregelung des Volumens des inkompressiblen Fluids 2 innerhalb des Druckraumvolumens des Druckraumes 1B zur Einstellung des Erst-Ausgangszustand vor-I. Durch die beschriebene Einstellung des Erst-Ausgangszustandes vor-I werden in vorteilhafter Weise der Ausgangszustand I, der Anpassungszustand II und der Spannzustand III kennlinienartig eingestellt, da sich durch die schrittweise durchgeführten Relativbewegungen a), b) zwischen Konturstück 100 und Bauteil/Werkstück 200 in der Spannvorrichtung, in der Druckkammer 1B die für die Funktion erforderlichen Systemdrücke in vorteilhafter Weise sozusagen automatisch einstellen.
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Es versteht sich, dass wie erläutert die Durchführung der Schritte kontinuierlich erfolgt, das heißt zwischen den Schritten bedarf es keiner Unterbrechung der Schließbewegung der Spannvorrichtung um die erläuterten Wirkungen zu erzielen.
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Ändert sich ausgehend vom Anpassungszustand II zur Erreichung des Spannzustandes III die Relativbewegung des Konturstücks 100 gegenüber dem Bauteil/Werkstück 200 so kann das für das Fluid 2 in der Druckkammer 1B zur Verfügung stehende Druckkammervolumen mittels des Verdrängers 5 angepasst, mithin verringert oder erhöht werden.
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Soll sich der maximale Betrag der im Spannzustand III über die Einzelspannkörper 3 auf das Bauteil/Werkstück 200 wirkenden Gegenkraft des Fluids 2 innerhalb der Druckkammer 1B erhöhen, wird mittels des Verdrängers 5 das Druckkammervolumen kennlinienenartig verringert.
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Soll sich der maximale Betrag der im Spannzustand III über die Einzelspannkörper 3 auf das Bauteil/Werkstück 200 wirkenden Gegenkraft des Fluids 2 innerhalb der Druckkammer 1B verringern, wird mittels des Verdrängers 5 das Druckkammervolumen kennlinienenartig erhöht.
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Der Verdränger 5 des hydraulischen Systems 50 ermöglicht somit eine Druckkammer-Volumenregelung, im Sinne des zur Verfügung stehenden Druckkammer-Volumens für das innerhalb der Erstbefüllung in die Druckkammer 1B eingebrachten Volumens des Fluids 2.
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Der Ausgangszustand I unterscheidet sich von dem Erst-Ausgangszustand vor-I dadurch, dass die Nadeln 3 nach einem Erstgebrauch nicht in den Ausgangszustand I zurückkehren, der in keiner der Figuren dargestellt ist, wie nachfolgend erläutert wird. Es wird somit in vorteilhafter Weise innerhalb des Konturstückes keine Rückstellaktorik für die Nadeln 3 benötigt, wie nachfolgend erläutert wird.
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Die Nadeln 3 befinden sich im erläuterten Spannzustand III. Um in den Anpassungszustand II zurückzukehren wird die vorgegebene Relativbewegung des Konturstücks 100 gegenüber dem Bauteil/Werkstück 200 in entgegengesetzter Richtung durchgeführt, das heißt die Spannvorrichtung mit dem mindestens einen Konturstück 100 wird geöffnet.
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Dadurch wird das Fluid 2 in der Druckkammer 1B druckseitig entlastet und der Spannzustand III aufgehoben. Das Bauteil/Werkstück 200 kann beziehungsweise wird entnommen, so dass auch der Anpassungszustand II aufgehoben ist. Die Nadeln 3 nehmen nachfolgend den Ausgangszustand I ein, der im Wesentlichen dem Anpassungszustand II entspricht, jedoch ohne das vom Bauteil/Werkstück 200 Druck auf die Nadeln 3 ausgeübt wird. Mit anderen Worten, das Konturstück 100 benötigt in vorteilhafter Weise keine Bauteile zur Rückstellung der Nadeln 3. Die Nadeln 3 passen sich ausgehend vom Ausgangszustand I bei Aufnahme eines nächsten Bauteils/Werkstücks 200 wieder an die Kontur K eines nächsten hinsichtlich der Kontur K gleichartigen Bauteils/Werkstücks 200 oder eines anderen hinsichtlich der Kontur K anderen Bauteils/Werkstücks 200 automatisch an. Der Erst-Ausgangszustand vor-I im Sinne einer Rückstellung wird nur dann erreicht, wenn auf die gehäuseabgewandten Nadelenden der Nadeln 3 jeweils eine Kraft ausgeübt wird, welche die Nadeln 3 gegen die von der Erstbefüllung des Fluids 2 auf die Fläche der gehäuseseitigen Nadelenden der Nadeln 3 wirkenden Gegenkraft überwindet.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zu einem Paket zusammengefassten Einzelspannkörper 3 oder jeder Einzelspannkörper 3 für sich einen nicht dargestellten elastischen Schutzüberzug aufweisen, der das Eindringen von Schmutz in den Bauraum des Konturstücks 100 verhindert. Der elastische Schutzüberzug erlaubt die Bewegung des Einzelspannkörpers 3 gegenüber dem Grundgehäuse 1 und ergänzt die Dichtungssysteme 4 der Einzelspannkörper 3 dahingehend, dass kein Schmutz in den Innenraum des Konturstückes 100 gelangt. Der elastische Schutzüberzug ist an der Außenseite des Grundgehäuses 1 befestigt und überspannt das Einzelspannkörper-Paket oder jeden Einzelspannkörper 3 für sich.
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Bezugszeichenliste
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- S
- Spannstelle einer Spannvorrichtung
- 50
- hydraulisches System
- 100
- Haltevorrichtung/Konturstück
- 200
- Werkstück/Bauteil
- K
- Kontur des Werkstücks/Bauteils
- 1
- Grundgehäuse
- 1A
- Durchgangsöffnung der Einzelspannkörper
- 1A'
- Durchgangsöffnung des Volumen-Verdrängers
- 1B
- Druckkammer
- 1C
- Wandungen
- 2
- Fluid
- 3
- Einzelspannkörper
- 3A
- Spitze (gehäuseabgewandtes Ende)
- 3B
- Radialbund (gehäuseseitiges Ende)
- 4
- Dichtungssystem (einzelspannkörperseitig)
- 4'
- Dichtungssystem (verdrängerseitig)
- 5
- Volumen-Verdränger
- vor-I
- Erst-Ausgangszustand
- I
- Ausgangszustand
- II
- Anpassungszustand
- III
- Spannzustand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010000536 U1 [0002]
- EP 0857544 A2 [0003]
- DE 102013103464 B3 [0004]
- EP 1508404 B1 [0005]
