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Die Erfindung bezieht sich auf eine Halte- und Ausrichtvorrichtung für Werkstücke nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf ein Haltekraftmodul für selbige und auf ein Verfahren zum Halten eines Werkstückes an selbiger.
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Diese Halte- und Ausrichtvorrichtung und das Haltekraftmodul finden insbesondere Anwendung beim Ausrichten und Halten eines Werkstückes an Werkzeugmaschinen oder Kontrollgeräten, mit welchen das Werkstück bearbeitet oder kontrolliert/vermessen wird, insbesondere findet die Halte- und Ausrichtvorrichtung Anwendung an Drahterodiermaschinen.
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Vorrichtungen zum Ausrichten und zeitweiligen Halten von Werkstücken, damit selbige auf Werkzeugmaschinen bearbeitet oder auf Kontrollgeräten vermessen/kontrolliert werden können, sind in einer Vielzahl bekannt.
So gibt es Vorrichtungen bei denen mittels Hilfe von sogenannten Spannpratzen, Spannrahmen, Spannleisten, Formelementen und dgl. Hilfsmittel die Werkstücke kraft- und/oder formschlüssig gehalten werden. Teilabschnitte dieser Hilfsmittel sind jedoch hinderlich beim Bearbeiten oder beim Vermessen/Kontrollieren der Werkstücke.
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Damit solche störenden Teilabschnitte der eingesetzten Spannmittel nicht vorhanden sind, werden seit vielen Jahren Magnet-Spannvorrichtungen eingesetzt, z.B. beim Schleifen der Oberfläche prismatischer, insbesondere ebenflächiger Körper und auch an Drahterodiermaschinen.
Aus der
DE 40 19 775 C2 ist eine Haltevorrichtung für Werkstücke bekannt, an welcher Dauermagnete für die Erzeugung der Haltekraft verwendet werden. Mittels einer Schaltvorrichtung werden diese Dauermagnete entweder in die Position „Spannen“ oder „Nichtspannen“ bewegt. Bei dieser Haltevorrichtung ist das Werkstück jedoch nur sehr eingeschränkt zugänglich, da auch bei dieser Haltevorrichtung noch Spann-Hilfsmittel wie bei den zuvor genannten reinmechanisch arbeitenden Spannvorrichtungen verwendet werden.
Eine weitere mit Dauermagneten ausgestattete magnetische Haltevorrichtung für insbesondere Werkstücke ist aus der
DE 2 304 818 A bekannt. Diese Haltevorrichtung besitzt eine Grundplatte, Seitenplatten und Stirnplatten unterhalb und zwischen denen die Dauermagnete angeordnet sind. Wenigstens einer der Dauermagnete ist gegenüber den anderen und gegenüber den Polschuhen aus einer eine nach außen maximal wirksame magnetische Feldstärke ergebenden Haltestellung in eine Lösestellung bewegbar, in welcher die nach außen wirksame magnetische Feldstärke praktisch gleich Null ist.
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Ein wesentlicher Nachteil dieser Haltevorrichtungen mit Magnetspannblöcken bzw. Magnetspannplatten ist eine Restmagnetspannkraft, welche auch im abgeschalteten Zustand, also in der Position „Nichtspannen“, vorhanden ist. Durch diese noch vorhandene Restmagnetspannkraft werden kleinste Metallpartikel, wie sie z.B. in der Erodierflüssigkeit von Drahterodiermaschinen vorkommen, an die Anlage- und Spannfläche der Haltevorrichtung herangezogen.
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Zudem ist nachteilig, dass bei den bekannten magnetischen Haltevorrichtungen in der Position „Spannen“ immer die gesamte Anlage- und Spannfläche magnetisch ist und selbige in der Position „Nichtspannen“ noch Restmagnetismus aufweist, wodurch bei der Bearbeitung des Werkstückes anfallender Materialabtrag und vorhandener Erodierschlamm auch und insbesondere an die nicht vom Werkstück abgedeckten Teilflächen der Anlage- und Spannfläche herangezogen werden. Der zeitliche Aufwand für die Vorbereitung der Haltevorrichtung für das Spannen/Halten eines nächsten Werkstückes, insbesondere für das Entfernen des anhaftenden Materialabtrags, ist nicht unerheblich.
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Von diesem Stand der Technik und seinen Nachteilen ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine magnetisch arbeitende Halte- und Ausrichtvorrichtung zu schaffen, mit welcher die genannten Nachteile verringert werden können. Als Nebenaufgabe soll die Variabilität der Einsatzes einer solchen Halte- und Ausrichtvorrichtung verbessert werden.
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Diese Aufgabe wird mit einer Halte- und Ausrichtvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1, einem Haltekraftmodul mit den Merkmalen des Anspruches 3 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 und 4 bis 9 zeigen weitere Ausführungsvarianten der Erfindung auf.
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Die neue, erfindungsgemäße Halte- und Ausrichtvorrichtung ist für das Ausrichten und das zeitweilige, also temporäre Halten von Werkstücken an einer Bearbeitungsmaschine oder an einem Kontrollgerät ausgelegt, vorteilhaft für die Verwendung an Drahterodiermaschinen. Die Halte- und Ausrichtvorrichtung wird vorzugsweise handbetätigt, jedoch ist auch ein Einsatz in automatisierten Fertigungsabschnitten möglich.
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Erfindungsgemäß ist die Halte- und Ausrichtvorrichtung ausgestattet mit einem speziellen Anlageteil und mit wenigstens einem neuartigen Haltekraftmodul, wobei jedes Haltekraftmodul in dem Anlageteil geführt und derart gehalten ist, dass zwischen einer ersten Stirnfläche jedes Haltekraftmoduls und dem Werkstück eine Wirkverbindung herstellbar ist, für die Übertragung der im Haltekraftmodul erzeugten Haltekraft auf das Werkstück, wodurch ein Halten des Werkstückes an dem Anlageteil erfolgt, wobei das Werkstück mit seiner Positionierfläche oder wenigstens einer seiner Positionierflächen an der Haltefläche des Anlageteil anliegt. Das Halten des Werkstückes an dem Anlageteil erfolgt zeitlich so lange, wie die Wirkverbindung besteht, man kann also von einem zeitweiligen, temporären Halten sprechen.
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Mittels dem erfindungsgemäßen Haltekraftmodul, bei dem die Haltekraft variabel einstellbar ist, kann die auf den betreffenden Abschnitt des Werkstückes wirkende Haltekraft individuell variiert werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn an dem Anlageteil Werkstücke zu halten sind, welche einen oder mehrere dünnwandige Körperabschnitte aufweisen.
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Gemäß der Erfindung ist im Anlageteil wenigstens eine Aufnahmeausnehmung vorgesehenen, vorteilhaft sind jedoch mehrere Aufnahmeausnehmungen zur Aufnahme von jeweils einem Haltekraftmodul im Anlageteil angeordnet.
Diese Aufnahmeausnehmungen sind zudem vorzugsweise rasterförmig zueinander versetzt sowie gruppenweise positioniert und durchgreifen die an der Vorderseite des Anlageteils vorgesehene Haltefläche und die an der Rückseite des Anlageteils vorgesehene Anlagefläche, an welche ein Körperabschnitt des Haltekraftmoduls - zumindest im Arbeitszustand „Halten“ - anliegt.
Durch diese Gestaltung wird es möglich, nicht nur den Betrag der Haltekraft variabel zu gestalten, sondern es ist die Möglichkeit gegeben die Haltekraft/Haltekräfte an dem Werkstück punktuell anzulegen. Ein weiterer Vorteil ist, dass Haltekräfte nur innerhalb der Positionierfläche bzw. Positionierflächen des Werkstückes wirken. Das bedeutet letztendlich auch, dass - in Bezug auf die Haltefläche des Anlageteils - bei der Erfindung seitlich vom gehaltenen Werkstück keine Haltekraft vorhanden ist, wie dies bei einem bekannten Magnetplattenhalter (Magnetplattenspanner) der Fall ist.
Die in der Beschreibungseinleitung genannten Nachteile bezüglich der Ansammlung des bei der Bearbeitung des Werkstückes entstehenden Materialabtrags an den freiliegenden Abschnitten der Haltefläche des Anlageteils werden mit der Erfindung vermieden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass neben mehreren Aufnahmeausnehmungen jeweils ein Gewindebohrloch angeordnet ist, welche von der Haltefläche des Anlageteils aus, im Wesentlichen lotrecht, Körper einwärts gerichtet sind. Somit kann/können zum Ausrichten des Werkstückes Anschläge auf der Haltefläche des Anlageteils variabel positioniert werden. Falls dann bei der Bearbeitung des festgelegten/gehaltenen Werkstückes die Anschläge hinderlich sein sollten, können selbige nach dem Festlegen des Werkstückes von der Haltefläche schnell entfernt werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist in der ersten Stirnfläche des Haltekraftmoduls ein Dauermagnet angeordnet, mittels welchem die besagte Wirkverbindung zwischen dem Werkstück und dem Haltekraftmodul herstellbar ist.
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Nach einer weiteren, alternativen Ausführungsvariante ist in der ersten Stirnfläche des Haltekraftmoduls anstelle eines Dauermagneten wenigstens ein Saugnapf angeordnet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht das Haltekraftmodul aus einer Krafterzeugungseinheit, einer Übertragungseinheit und einer Verbindungseinheit, wobei diese Einheiten eine gemeinsame Längsachse besitzen; also jede Längsachse dieser drei Einheiten auf der gemeinsamen Längsachse liegt.
Vorzugsweise ist die Verbindungseinheit in dem Anlageteil geführt und gehalten und die erste Stirnfläche des Haltekraftmoduls ist in dieser Verbindungseinheit angeordnet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform besteht die Krafterzeugungseinheit aus einem Stützteil und einem Druckteil, wobei zwischen diesen beiden Teilen ein Kraftspeicher angeordnet ist. Der Kraftspeicher ist vorzugsweise eine Schraubenfeder oder ein elastischer Körper, z. B. eine Gummifeder.
Zweckmäßig ist dabei vorgesehen, dass das Stützteil, das Druckteil und der Kraftspeicher konzentrisch zur Längsachse des Haltekraftmoduls und auf der Übertragungseinheit angeordnet sind. Vorzugsweise sind das Stützteil und das Druckteil wahlweise axial verschiebbar; auch der Kraftspeicher ist verschiebbar in der Art, dass er in seiner axiale Ausdehnung, also in seiner Länge veränderbar ist.
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Nach einer optionalen Ausführungsform kann zwischen dem Stützteil und dem Druckteil wahlweise ein Distanzstück angeordnet werden, mit welchem das Minimum des Abstandes zwischen dem Stützteil und dem Druckteil auf einen vorbestimmten Betrag festlegbar ist.
Vorteilhaft ist hierzu, dass mehrere Distanzstücke unterschiedlicher Länge Bestandteil der Halte- und Ausrichtvorrichtung sind.
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Nach weiteren Ausführungsformen ist der Dauermagnet erfindungsgemäß ein Pendelmagnet, mit einer ebenen oder gekrümmten Kontaktfläche, oder eine Magnetkugel, an welcher eine Kontaktfläche angeordnet ist. Der Pendelmagnet bzw. die Magnetkugel sind im Gehäuse der Verbindungseinheit schwenkbar gehalten. Auch diese Ausführungsformen erweitern den variablen Einsatz der Halte- und Ausrichtvorrichtung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher und in weiteren Details erläutert, welche die Erfindung jedoch nicht einschränken. Es zeigen:
- 1 ein Haltekraftmodul der erfindungsgemäßen Halte- und Ausrichtvorrichtung;
- 2 das in ein Anlageteil der Halte- und Ausrichtvorrichtung eingesetzte Haltekraftmodul;
- 3 die Darstellung nach 2 mit in einer Ausrichtposition anliegenden Werkstück;
- 4 die Darstellung nach 2 mit anliegenden Werkstück, und wirkender Haltekraft;
- 5 die erfindungsgemäße Halte- und Ausrichtvorrichtung mit einem gehaltenen Werkstück in einer perspektivischen Ansicht;
- 6 die in 5 gezeigte Halte- und Ausrichtvorrichtung in einer Draufsicht;
- 7 eine weitere Ausführungsvariante der Halte- und Ausrichtvorrichtung in einer Draufsicht;
- 8a bis 8c Details einer weiteren Ausführungsvariante von Teilelementen des Haltekraftmoduls;
- 9a bis 9c Details einer anderen Ausführungsvariante von Teilelementen des Haltekraftmoduls:
- 10 eine weitere Ausführungsvariante der Halte- und Ausrichtvorrichtung in einer Draufsicht;
- 11 eine Frontalansicht auf das Anlageteil der Halte- und Ausrichtvorrichtung.
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Zunächst wird vorausgeschickt, dass Begriffe wie „links“, „rechts“, „oben“ oder „unten“, vorn und hinten sich lediglich auf die Darstellung in den Figuren beziehen, aber von der tatsächlichen Anordnung in der Praxis abweichen können. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Figuren keine reinen technischen Zeichnungen sind, weshalb teilweise Schraffuren und Abbruchlinien fehlen. Zudem können die relativen Dimensionen von der Wirklichkeit abweichen. In der Beschreibung nicht erwähnte Bezugszeichen ergeben sich aus der Bezugszeichenliste mit dem zugehörigem technischen Merkmal. Die Bezugszeichen haben in allen Figuren die gleiche Bedeutung.
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Eine mögliche und vorteilhafte Ausführungsvariante der Halte- und Ausrichtvorrichtung 1 gemäß der Erfindung ist in den 1 bis 4 sowie in der 11 gezeigt. Die Halte- und Ausrichtvorrichtung 1 besteht aus einem Anlageteil 10 und aus wenigstens einem Haltekraftmodul 20. Vorzugsweise sind mehrere Haltekraftmodule 20 vorgesehen, vgl. z.B. die 5, 6 und 10. In den 1 bis 4 und 11 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur ein Haltekraftmodul 20 gezeigt.
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Jedes vorgesehene Haltekraftmodul 20 ist in dem Anlageteil 10, dort in der Aufnahmeausnehmung 13, geführt und derart gehalten, dass zwischen einer ersten Stirnfläche 62 jedes Haltekraftmoduls 20 und dem Werkstück 2 eine Wirkverbindung FV herstellbar ist, vgl. 3, für die Übertragung der im Haltekraftmodul 20 erzeugten Haltekraft FH auf das Werkstück 2, wodurch ein Halten des Werkstückes 2 an dem Anlageteil 10 erfolgt, vgl. 4. Dabei liegt das Werkstück 2 mit seiner Positionierfläche 3 an der Haltefläche 12 des Anlageteils 10 an.
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Bei diesem - ersten - Ausführungsbeispiel ist das Anlageteil 10 eine Platte, siehe 11 und 2 bis 4. An ihrer Vorderseite ist eine Haltefläche 12 und an ihrer Rückseite eine Anlagefläche 14 vorgesehen sowie eine Basisfläche 11 in ihrem Fußbereich. Mit der Basisfläche 11 wird das Anlageteil 10 auf einem Maschinentisch 5 einer Werkzeugmaschine 4, z.B. einer Drahterodiermaschine, oder einem Gerätetisch 8 eines Kontrollgerätes 7 aufgesetzt und dort temporär befestigt; dabei können die Befestigungselemente der Werkzeugmaschine bzw. das Kontrollgerätes z.B. an den Kupplungselementen 18 angreifen. Diese Kupplungselemente 18 sind vorzugsweise an den Seitenflächen des Anlageteils 10 vorgesehen.
Im Wesentlichen und vorzugsweise parallel zu dieser Basisfläche 11 ausgerichtet sind im Anlageteil 10 eine Vielzahl von Aufnahmeausnehmungen 13 angeordnet, welche sowohl die Haltefläche 12 als auch die Anlagefläche 14 durchbrechen. Die jeweilige Längsachse der Aufnahmeausnehmungen 13 trägt das Bezugszeichen 15.
Von der Haltefläche 12 ausgehend sind neben mehreren Aufnahmeausnehmungen 13 Körper einwärts gerichtete Gewindebohrlöcher 16 angeordnet, deren Verwendung weiter vorn schon genannt ist. Vorzugsweise Durchgreifen diese Gewindebohrlöcher 16 ebenfalls die Haltefläche 12 und die Anlagefläche 14, was deren Reinigung nach Verwendung des Anlageteils 10 erleichtert.
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Das neue, erfindungsgemäße Haltekraftmodul 20 besteht aus einer Verbindungseinheit 60, einer Übertragungseinheit 30 und einer Krafterzeugungseinheit 40, siehe 1.
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Die Verbindungseinheit 60 umfasst ein Gehäuse 61, welches aus einem nicht magnetischen Material besteht. In dem kopfseitigen Abschnitt des Gehäuses 61 ist ein Dauermagnet 70 angeordnet. Die Stirnfläche 71 des Dauermagneten 70 ist im Wesentlichen fluchtend mit der nach außen gerichteten, ringförmigen Stirnfläche des Gehäuses 61 ist. Die freiliegende Stirnfläche 71 das Dauermagneten 70 und die ringförmige Stirnfläche des Gehäuses 61 bilden zusammen die erste Stirnfläche 62 des Haltekraftmoduls 20.
Rückenseitig, also am Haltekraftmodul 20 nach innen gerichtet, besitzt das Gehäuse 61 eine zweite Stirnfläche 63. Von dieser zweiten Stirnfläche 63 ausgehend ist zentrisch zu der Längsachse des Gehäuses 61 und Körper einwärts gerichtet eine Gewindebohrung 64 angeordnet.
Mittels dieser Gewindebohrung 64 und einem außen an einem Befestigungsabschnitt 32 der Übertragungseinheit 30 angeordneten Befestigungsgewinde 34 wird die Übertragungseinheit 30 des Haltekraftmoduls 20 mit der Verbindungseinheit 60 fest verbunden, sodass im Wesentlichen die Längsachsen dieser beiden Einheiten 30 und 60 miteinander fluchten.
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Die Übertragungseinheit 30 besteht im Wesentlichen aus einem stabförmigen Anzugselement 31, welches in diesem ersten Ausführungsbeispiel ein Bolzen mit beidseitigem Außengewinde ist. Auf dem freien Endabschnitt 33 des Bolzens ist dieses Außengewinde als ein Führungsgewinde 35 gestaltet, dessen Funktion später noch näher genannt wird.
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Auf dem von der Verbindungseinheit 60 wegzeigenden und freiliegenden Abschnitt der Übertragungseinheit 30 ist im Wesentlichen die Krafterzeugungseinheit 40 des Haltekraftmoduls 20 angeordnet. Hier, im ersten Ausführungsbeispiel sitzt die Krafterzeugungseinheit 40 konzentrisch auf dem betreffenden Abschnitt der Übertragungseinheit 30.
Diese Krafterzeugungseinheit 40 besteht aus einem Stützteil 41 und einem Druckteil 42, zwischen denen 41 und 42 ein Kraftspeicher 43, hier im konkreten Fall eine Druckfeder, angeordnet ist.
Das Stützteil 41 ist dabei linksseitig, also in Nähe der Verbindungseinheit 60 auf dem Bolzen 31 axial frei verschiebar gelagert, was in der 1 mit dem Pfeil P2 symbolisiert dargestellt ist.
Das Druckteil 42 ist im Bereich des freien Endabschnittes 33 des Bolzens 31 ebenfalls axial verschiebbar gelagert, was in der 1 mit dem Pfeil P1 symbolisiert dargestellt ist. Für die axiale Verschiebbarkeit des Druckteils 42 ist eine Führung vorgesehen. Hierzu besitzt das Druckteil 42 eine axial ausgerichtete Gewindebohrung 49 mit welcher das Druckteil 42 auf dem freien Endabschnitt 33 aufgeschraubt ist.
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Das Gewinde der Gewindebohrung 49 greift dabei in das Profil des Führungsgewindes 35 des Bolzens 31 ein.
Durch eine Rotation, also durch eine Drehbewegung des Druckteils 42 um die Längsachse des Bolzens 31, welche zugleich in der Längsachse 21 des Haltekraftmoduls 20 liegt, ist das Druckteil 42 auf dem Bolzen 31 geführt axial verschiebbar.
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Das Stützteil 41 besteht aus einem Flansch 45 und einer Buchse 44; vorzugsweise ist das Stützteil 41 einstückig ausgeführt. Der Flansch 45 bildet eine erste Stützfläche 46 für den Kraftspeicher 43. Die Buchse 44 führt mit ihrer Durchgangsbohrung das Stützteil 41 auf dem Bolzen 31. Diese Durchgangsbohrung hat in den 1 bis 4 kein Bezugszeichen. Mit Ihrem Außenmantel führt die Buchse 44 den einen Endabschnitt der Druckfeder 43, welcher sich an der ersten Stützfläche 46 abstützt.
Das Druckteil 42 besteht ebenfalls aus einem Flansch, dem Flansch 50 und einer Gewindebuchse 48, in welcher die - weiter vorn schon genannte - axial ausgerichtete Gewindebohrung 49 eingearbeitet ist. Auf dem Außenmantel der Gewindebuchse 48 wird der andere Endabschnitt der Druckfeder 43 gehalten und geführt. Dieses Ende der Druckfeder 43 stützt sich an der zweiten Stützfläche 51 ab, welche eine Stirnringfläche des Flansches 50 ist.
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Vorzugsweise ist das von dem Flansch 50 und der Gewindebuchse 48 gebildete Druckteil 42 einstückig ausgeführt, was jedoch nicht zwingend ist.
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Der Abstand L zwischen der ersten Stützfläche 46 und der zweiten Stützfläche 51 ist betragsmäßig so gewählt, dass die Druckfeder 43, also der Kraftspeicher des Haltekraftmoduls 20, in einem entspannten Zustand gehalten und geführt gelagert ist, dies wird in der 2 mit dem Bezugszeichen Lu sinnbildlich dargestellt.
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In Vorbereitung der Anwendung der Halte- und Ausrichtvorrichtung 1 zum Halten eines Werkstückes 2 wird, nach den neuen erfindungsgemäßen Verfahrensschritten, wenigstens ein Haltekraftmodul 20 mit seiner Verbindungseinheit 60 in das Anlageteil 10 eingeführt, wozu das Gehäuse 61 in eine der Aufnahmeausnehmungen 13 hineingesteckt wird. Die Verbindungseinheit 60 wird soweit eingeführt, bis die freie Stirnfläche des Flansches 45, die Abstützfläche 47, an der Anlagefläche 14 des Anlageteils 10 anliegt, wobei dabei darauf geachtet wird, dass der Kraftspeicher, also die Druckfeder 43 in einem entspannten Zustand bleibt, also der Abstand Lu nicht verändert wird. Dieser Zustand ist in der 2 dargestellt.
Dann wird das Werkstück 2 an die Haltefläche 12 des Anlageteils 10 herangeführt, angelegt und dort vorerst von dem Bediener der Halte- und Ausrichtvorrichtung 1 gehalten. Sodann wird mit einem axialen Druck, entsprechend der in 3 sinnbildlich dargestellten Bewegungsrichtung P3, auf die Übertragungseinheit 30 die Verbindungseinheit 60 an das Werkstück 2 herangeführt bis die erste Stirnfläche 62 des Haltekraftmoduls 20 an der Positionierfläche 3 des Werkstückes 2 anliegt. Durch den in der ersten Stirnfläche 62 vorhandenen Dauermagneten 70, dessen Stirnfläche 71 ebenfalls an der Positionierfläche 3 anliegt, wird die Wirkverbindung zwischen dem Werkstück 2 und dem Haltekraftmodul 20 hergestellt. Die auf das Werkstück 2 wirkende Kraft des Dauermagneten 70 ist die Verbindungskraft FV, siehe in 3 und ergänzend in 4.
Während dieses Arbeitsschrittes wird der, sich an der Anlagefläche 14 des Anlageteils 10 abstützende Flansch 45 entsprechend der Bewegungsrichtung P4 relativ ein wenig in Richtung des Druckteils 42 verschoben. Hierbei verkürzt sich der Abstand zwischen dem Flansch 45 und dem Flansch 50. Der Kraftspeicher des Haltekraftmoduls 20, also hier die Druckfeder 43 nimmt einen leicht vorgespannten Zustand ein, was in der 3 mit dem Bezugszeichen Lv sinnbildlich dargestellt ist.
In diesem erreichten Zustand ist das Werkstück 2 noch nicht vollends, also noch nicht mit der vorgesehenen gesamten Haltekraft, an der Haltefläche 12 positioniert. Korrekturen der Ist-Position des Werkstücks 2, also Verschiebebewegungen, bezüglich der Soll-Position sind hier mit relativ geringem Kraftaufwand noch möglich, zudem feinfühlig und sehr genau. Hat das Werkstück 2 seine Sollposition eingenommen, wird durch eine Drehbewegung des Druckteils 42 der Abstand zwischen dem Stützteil 41 und dem Druckteil 42 verkürzt, bis der Abstand Lg erreicht ist, siehe 4. Dabei wird der Kraftspeicher 43 zusammengedrückt, so dass eine Haltekraft FH erzeugt wird. Diese Haltekraft FH wird über das Druckteil 42 in die Übertragungseinheit 30 eingeleitet, von dieser an die Verbindungseinheit 60 weitergegeben und auf das Werkstück 2 übertragen, so dass selbiges mit dieser Haltekraft FH an die Haltefläche 12 des Anlageteils 10 festgehalten wird.
Entsprechend der für das Halten des Werkstückes 2 an dem Anlageteil 10 notwendigen Gesamt-Haltekraft werden ein oder mehrere Haltekraftmodule 20 verwendet. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Halte- und Ausrichtvorrichtung 1, insbesondere des neuen Haltekraftmoduls 20 nebst dem Anlageteil 10, mit seiner Vielzahl von Aufnahmeausnehmungen 13, kann die Haltekraft sehr individuell an das Werkstück 2 angesetzt werden, sodass eine Haltekraft, insbesondere eine Magnet-Haltekraft, in eine Vielzahl von Teil-Haltekräften aufgeteilt werden kann.
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Zudem können die Haltekräfte dort am Werkstück 2 herangeführt werden, wo sie unbedingt notwendig sind. Sensible Bereiche am Werkstück 2, insbesondere dünnwandige und fragile Körperabschnitte eines Werkstückes 2 können bezüglich der wirkenden Haltekräfte entlastet werden.
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Bei der Verwendung dieser Halte- und Ausrichtvorrichtung 1 ist zu berücksichtigen, dass die am jeweiligen Haltekraftmodul 20 eingestellte Haltekraft FH betragsmäßig stets geringer ist als die Verbindungkraft FV zwischen der Verbindungseinheit 60 und dem Werkstück 2.
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Ein weiterer, durchaus wesentlicher Vorteil dieser neuen Halte- und Ausrichtvorrichtung 1 ist, dass durch die neue Gestaltung des Haltekraftmoduls 20 die jeweilige Haltekraft sehr individuell eingestellt werden kann - was in der 4 mit dem Pfeil P5 schematisch angezeigt ist -; und die selbst während der Bearbeitung bzw. Kontrolle/Vermessung des Werkstückes 2 noch korrigierbar ist, wozu das gehaltene Werkstück 2 nicht vom Anlageteil 10 entnommen und neu angelegt werden muss.
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Zum Lösen des Werkstücks 2 von dem Anlageteil 10 wird nacheinander jedes verwendete Haltekraftmodul 20 entspannt.
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Hierzu wird durch Drehen des Druckteils 42 die jeweiligen Haltekraft FH so lange erhöht bis sie die zwischen der Verbindungseinheit 60 und dem Werkstück 2 wirkende Verbindungskraft FV übersteigt. Hierdurch erfolgt jeweils ein sanftes Lösen des Dauermagneten 70 von dem Werkstück 2. Die vom Werkstück 2 gelöste Verbindungseinheit 60 kann in der Aufnahmeausnehmung 13 verbleiben oder das betreffende Haltekraftmodul 20 wird aus dem Anlageteil 10 entfernt; dies entscheidet der Bediener im Einzelfall.
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Mit den Darstellungen in den 5 und 6 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. In der 5 ist eine perspektivische Darstellung dieses weiteren Ausführungsbeispiels gezeigt. Das Anlageteil 10 entspricht im Wesentlichen dem in der 11 gezeigten Anlageteil; es besitzt lediglich weniger Aufnahmeausnehmungen 13. Für die Befestigung des Anlageteils 10 auf einem, in dieser Figur nicht gezeigten Maschinentisch 5, sind als weitere Bauteile/Baugruppen der neuen Halte- und Ausrichtvorrichtung noch wenigstens zwei Vorrichtungshalter 17 vorgesehen. Die Kupplungselemente 18 des Anlageteils 10 sind jeweils in diese beidseits des Anlageteils 10 vorgesehenen Vorrichtungshalter 17 einsteckbar und arretierbar.
Während ein Anlageteil 10, mit einem gehaltenen Werkstück 2, in einer Maschine 4, 5 bzw. 7, 8 positioniert ist, damit das Werkstück 2 dort bearbeitet oder kontrolliert/vermessen werden kann, kann auf einem separaten Arbeitsvorbereitungsplatz bereits das nächste Werkstück an einem weiteren Anlageteil 10 angelegt, positioniert und arretiert werden. Auch durch eine solche Maßnahme sind die Nebenzeiten im Fertigungsprozess verringerbar.
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In der 6 ist die in der 5 gezeigte Halte- und Ausrichtvorrichtung 1 mitsamt dem noch gehaltenen, bereits bearbeiteten Werkstück 2 in einer Draufsicht zu sehen. Im Bereich der Aufnahmeausnehmungen 13 ist das Anlageteil 10 abschnittsweise aufgeschnitten, sodass die Lage der Verbindungseinheiten 60 der hier eingesetzten Haltekraftmodule 20 besser zu sehen ist. Die hier verwendeten Stützteile 41 und Druckteile 42 sind in ihrer konstruktiven Ausführung gegenüber den im ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Stützteilen und Druckteilen vereinfacht worden. Die Wirkungsweise dieser Haltekraftmodule 20 zweiter Bauart ist jedoch gleich dem in der 1 gezeigten Haltekraftmodul 20.
Bei dem links und rechts in der 6 gezeigten jeweiligen Haltekraftmodul 20 ist die Verbindung FV zum Werkstück 2 hergestellt und es ist jeweils eine Haltekraft FH eingestellt. Bei dem in der Mitte dieser Figur angeordneten Haltekraftmodul 20 wurde die Verbindung zum Werkstück 2 bereits gelöst, der Kraftspeicher, die Druckfeder 43 ist entspannt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die neue Halte- und Ausrichtvorrichtung 1 ist in der 7 gezeigt. Hier wurde das Anlageteil 10 für das Halten von Werkstücken 2a mit krummflächigen Außenflächen 3b abgewandelt; die 7 zeigt ein weiteres, das Anlageteil 10a. Statt einer Haltefläche - wie dies in den 2 bis 4 gezeigt ist - sind hier zwei gleichartige Halteflächen 12a vorgesehen, welche zueinanderstehend so angeordnet sind, dass sie einen Aufnahmewinkel bilden. Das bzw. die Haltekraftmodule 20 - in der 7 ist nur ein Exemplar gezeigt - sind hier im Scheitelpunkt der winklig zueinander angeordneten Halteflächen 12a positioniert.
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Die 8a, 8b und 8c zeigen Details eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem der in einem Gehäuse 65 einer weiteren Verbindungseinheit 60 angeordnete Dauermagnet ein Pendelmagnet 72 ist. Mit Haltekraftmodulen 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel können auch Werkstücke mit einer vielfach gestuften Positionierfläche punktuell und variabel in der Halte- und Ausrichtvorrichtung 1 gehalten werden.
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Die 9a, 9b und 9c zeigen eine Modifikation des weiteren Ausführungsbeispiels gemäß den 8. Bei dieser Modifikation ist der in einem Gehäuse 66 einer weiteren Verbindungseinheit 60 angeordnete Dauermagnet ein Kugelmagnet 73, an welchem eine ebenflächige Stirnfläche 71 vorhanden ist, welche ebenfalls für eine punktuelle Verbindung mit der Positionierfläche 3 bzw. 3a des Werkstückes 2 dient.
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In der 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht mit teilweiser Schnittdarstellung gezeigt. Das Werkstück 2b hat an einer seiner Flächen eine mehrfach gestufte Positionierfläche 3a, an welcher das Werkstück 2b bearbeitet werden soll. Angenommen, dieses Werkstück 2b ist zumindest teilweise ein Hohlkörper und hat zudem dünne Wände, so sollte die zu bearbeitende Fläche möglichst nahe an der Haltefläche 12 liegen, um beim Bearbeiten z.B. Schwingungen im Werkstück 2b zu vermeiden.
Mit der neuen Halte- und Ausrichtvorrichtung 1 ist ein Spannen/Halten eines solchen Werkstücks 2b kein Problem. Zunächst wird an den unmittelbar an der Haltefläche 12 des Anlageteils 10 anliegenden Teilabschnitt der Positionierfläche 3a des Werkstückes 2b mit einem oder mehreren Haltekraftmodulen 20 eine Teil-Haltekraft angelegt; in der 10 ist beispielhaft nur ein Haltekraftmodul 20 gezeigt, es ist das rechte Haltekraftmodul 20.
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Sodann wird an den von der Haltefläche 12 des Anlageteils 10 entfernt liegenden Teilabschnitt der Positionierfläche 3a des Werkstückes 2b mit einem oder mehreren Haltekraftmodulen 20 - in der 10 ist auch hier beispielhaft nur ein Haltekraftmodul 20 gezeigt - eine weitere Teil-Haltekraft angelegt. In der Figur erfolgt dies mit dem mittleren Haltekraftmodul 20. Dabei wird ein Abschnitt der Verbindungseinheit 60 soweit wie nötig aus der Aufnahmeausnehmung 13 heraus geschoben, bis seine Stirnfläche 71 das Werkstück 2b berührt. Das Werkstück 2b ist sozusagen an bzw. in seiner Ausbuchtung unterstützt. Hierdurch werden Kippmomente in der Aufspannung, dem Halten des Werkstückes 2b, vermieden. Zudem wird bei diesem Haltekraftmodul 20 die Haltekraft so eingestellt, dass ihr Betrag geringer ist wie der Betrag der Haltekraft in dem rechten Haltekraftmodul 20.
Abschließend wird das linke Haltekraftmodul 20 zu dem Werkstück 2b positioniert. Dabei wird die Stirnfläche 71 dieser Verbindungseinheit 60 zunächst bis an den betreffenden Teilabschnitt der Positionierfläche 3a des Werkstückes 2b herangeführt. Jedoch wird unmittelbar danach die einstellbare Haltekraft soweit betragsmäßig erhöht bis sie größer ist wie die Verbindungskraft, also größer wie die Magnetkraft seiner Verbindungseinheit 60, wodurch die körperliche Verbindung zwischen der Stirnfläche 71 dieser Verbindungseinheit 60 und dem betreffenden Teilabschnitt der Positionierfläche 3a des Werkstückes 2b derart wieder gelöst wird, dass zwischen ihnen ein schmaler Spalt 9 entsteht, jedoch die Magnetkraft dieser Verbindungseinheit 60 noch eine quasi Haltekraft zwischen der Stirnfläche 71 dieser Verbindungseinheit 60 und dem Teilabschnitt der Positionierfläche 3a ist.
Durch diesen schmalen Spalt 9 kann z.B. bei einer Drahterodiermaschine der Erodierdraht in die zwischen dem linken und dem mittleren Haltekraftmodul 20 liegende Ausbuchtung des Werkstückes 2b hineingeführt werden. Hiermit wird ein zusätzliches Einfädeln des Erodierdrahtes in die Ausbuchtung vermieden. Es werden somit zusätzliche Rüstzeiten und Material gespart.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halte- und Ausrichtvorrichtung
- 2
- Werkstück
- 2a
- Werkstück
- 2b
- Werkstück
- 3
- Positionierfläche (eben)
- 3a
- Positionierfläche (gestuft)
- 3b
- Positionierfläche (schräg, oder krummflächig)
- 4
- Bearbeitungsmaschine
- 5
- Arbeitstisch (z. B. Maschinentisch von Pos. 4)
- 6
- Bearbeitungsfenster (in Pos. 5, z.B. bei Drahterodiermaschinen)
- 7
- Kontrollgerät
- 8
- Gerätetisch (von Pos. 7
- 9
- Spalt
- 10
- Anlageteil
- 10a
- Anlageteil
- 11
- Basisfläche
- 12
- Haltefläche (an der Vorderseite von Pos. 10)
- 12a
- Halteflächen (an der Vorderseite von Pos. 10a)
- 13
- Aufnahmeausnehmungen (durchgehend in Pos. 10, Durchgangsbohrung)
- 14
- Anlagefläche (an der Rückseite von Pos. 10)
- 15
- Längsachse der Aufnahmeausnehmung
- 16
- Gewindebohrlöcher
- 17
- Vorrichtungshalter
- 18
- Kupplungselemente
- 20
- Haltekraftmodul
- 21
- Längsachse des Haltekraftmoduls 20
- 30
- Übertragungseinheit
- 31
- stabförmiges Anzugselement (Bolzen)
- 32
- Befestigungsabschnitt
- 33
- freies Endabschnitt
- 34
- Außengewinde (Befestigungsgewinde)
- 35
- Führungsgewinde (Außengewinde)
- 40
- Krafterzeugungseinheit
- 41
- Stützteil
- 42
- Druckteil
- 43
- Kraftspeicher (Druckfeder)
- 44
- Buchse
- 45
- Flansch
- 46
- erste Stützfläche
- 47
- Abstützfläche
- 48
- Gewindebuchse
- 49
- Gewindebohrung
- 50
- Flansch
- 51
- zweite Stützfläche
- 60
- Verbindungseinheit
- 61
- Gehäuse
- 62
- erste Stirnfläche (nach außen gerichtet)
- 63
- zweite Stirnfläche (nach innen gerichtet)
- 64
- Gewindebohrung
- 65
- Gehäuse (für Pos. 72)
- 66
- Gehäuse (für Pos. 73)
- 70
- Dauermagnet
- 71
- Stirnfläche des Dauermagneten
- 72
- Pendelmagnet
- 73
- Kugelmagnet
- FH
- Haltekraft
- FV
- Verbindungskraft
- L
- Abstand zwischen dem Stützteil 41 und dem Druckteil 42
- Lu
- Abstand L in ungespannten Zustand des Haltekraftmoduls 20
- Lv
- Abstand L in vorgespanntem Zustand des Haltekraftmoduls 20
- Lg
- Abstand L in gespanntem Zustand des Haltekraftmoduls 20
- P1
- mögliche Bewegungsrichtungen von Pos. 42
- P2
- Mögliche Bewegungsrichtungen von Pos. 41
- P3
- Bewegungsrichtung von Pos. 31 zur Herstellung der Wirkverbindung zwischen dem Werkstück 2 und der Verbindungseinheit 60
- P4
- Bewegungsrichtung von Pos. 41 bei der Herstellung der Wirkverbindung zwischen dem Werkstück 2 und der Verbindungseinheit 60
- P5
- Bewegungsrichtungen von Pos. 42 zur Einstellung der Haltekraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4019775 C2 [0004]
- DE 2304818 A [0004]
