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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gegenhaltevorrichtung zum Ausgleichen von Werkstückunebenheiten.
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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Spannvorrichtungen zum temporären Fixieren von Werkstücken beschrieben.
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Ein Werkstück kann zum Bearbeiten eingespannt werden. Dabei kann das Werkstück beispielsweise analog zu einem Schraubstock zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Klemmflächen eingespannt werden. Wenn das Werkstück eine unebene Oberfläche aufweist, kann sich eine ungleichmäßige Druckverteilung an den Klemmflächen ergeben.
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Um eine gleichmäßigere Druckverteilung zu erreichen können individuell angepasste Klemmflächen mit einer Gegenkontur der Oberfläche verwendet werden. Beispielsweise können die Klemmflächen zum Herstellen der Gegenkontur dreidimensional bearbeitet werden. Diese Individualisierung kann für eine Serienfertigung von Gleichteilen vorteilhaft sein.
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Wenn die Oberfläche jedoch bei jedem Werkstück anders ungleichmäßig ist, kann zwischen den Klemmflächen und der Oberfläche ein flexibles Material angeordnet werden. Das flexible Material kann sich durch den Anpressdruck bei jedem Spannvorgang neu an die Oberfläche anpassen.
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Die
DE 10 2010 003 175 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Halten eines Werkstücks mit mindestens einer arretierbaren kinematischen Verstellmöglichkeit, insbesondere einer vertikalen Verstellmöglichkeit und/oder einer Neigungsverstellmöglichkeit, wobei die Arretierung aufgrund eines Kontakts mit dem Werkstück erfolgt, so dass sich eine Arretierung in einer kinematischen Einstellung ergibt, die eine Halterung des Werkstücks ermöglicht.
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Die
DE 600 10 698 T2 offenbart eine Befestigungs- bzw. Halterungseinrichtung an einem Werkzeug für das Halten eines Werkstücks und ein entsprechendes Verfahren.
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Die
DE 91 01 889 U1 offenbart ein Spannelement mit fluidbeaufschlagbaren Kolben und hiermit zusammenwirkenden Spannstücken.
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Die
DE 10 2013 214 404 A1 offenbart eine Werkstückauflage für den Einsatz in einer Bearbeitungsmaschine zur Ablage von flächigen Werkstücken in einer Bearbeitungsstation vorgeschlagen, wobei das Werkstück von Auflageelementen in einer horizontalen Ebene getragen wird und die Auflagenelemente in mindestens zwei Auflagenreihen angeordnet sind und die Auflagenreihen mindestens entlang einer Achse der horizontalen Ebene verschiebbar sind.
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Die
US 2014 / 0 260 431 A1 offenbart eine Stützstruktur.
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Die
JP S57- 127 638 A offenbart ein Einspannverfahren.
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Beschreibung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine verbesserte Gegenhaltevorrichtung zum Ausgleichen von Werkstückunebenheiten bereitzustellen. Eine Verbesserung kann hierbei beispielsweise eine Anpassbarkeit an unterschiedliche Oberflächengestalten, eine gleichmäßige Anpresskraft und/oder eine Möglichkeit, ein Werkstück oberflächenkonform und trotzdem mit hohen Haltekräften zu fixieren, betreffen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
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Bei dem hier vorgestellten Ansatz werden axial beweglich gelagerte Stößel oder Andrückkolben auf einer Oberfläche eines Werkstücks aufgesetzt. Ebenso kann das Werkstück auf die Stößel aufgesetzt werden. Die Stößel tasten mit einem geringen Anpressdruck eine Kontur der Oberfläche ab und verlagern sich durch die axiale Beweglichkeit relativ zueinander. Wenn alle Stößel an der Oberfläche anliegen, werden die Stößel in ihrer momentanen Lage durch eine Klemmung fixiert und sind dadurch nicht mehr axial beweglich. Nun können die Stößel und das Werkstück stärker gegeneinandergedrückt werden. So wird von allen Stößeln die gleiche Spannkraft auf das Werkstück übertragen. Die Spannkraft wird somit großflächig und homogen auf das Werkstück ausgeübt.
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Die hier vorgestellte Gegenhaltevorrichtung kann besonders vorteilhaft bei der Batteriefertigung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge eingesetzt werden. Dabei können Batteriezellen eines Batteriemoduls oder einer Batterie Flachseite an Flachseite zu einem Stapel gestapelt werden. Dazu können die Batteriezellen in eine Stapelvorrichtung eingelegt werden und unter Verwendung der hier vorgestellten Gegenhaltevorrichtung an Schmalseiten eingespannt werden, um die Batteriezellen im Stapel auszurichten. Die Batteriezellen weisen aufgrund von Produktionstoleranzen geringfügig unterschiedliche Außenmaße auf. Da die Schmalseiten eine Seitenfläche des Stapels ausbilden, ist die Seitenfläche uneben. Die Gegenhaltevorrichtung kann die Unebenheiten der Seitenfläche ausgleichen. Dazu weist die Gegenhaltevorrichtung für jede Batteriezelle zumindest einen Stößel auf. Jeder Stößel passt sich beim Abtasten der Seitenfläche an seine Batteriezelle an und gleicht so die Unebenheiten der Seitenfläche aus. Durch die Klemmung nach dem Anpassen können die Stößel auch beim Erhöhen der Spannkraft ihre Lage nicht mehr verändern. Dadurch wird jede Batteriezelle mit der gleichen anteiligen Spannkraft eingespannt. Anschließend können die Batteriezellen quer zu der Spannrichtung der Gegenhaltevorrichtung Flachseite gegen Flachseite zusammengepresst werden, um den Stapel zu verdichten. Durch die Gegenhaltevorrichtung an der Seitenfläche kann der Stapel beim Pressen nicht seitlich ausweichen.
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Die hier vorgestellte Gegenhaltevorrichtung kann auch für andere Anwendungen verwendet werden, bei denen Unebenheiten vor den Aufbringen der bestimmungsgemäßen Spannkraft ausgeglichen werden sollen, während des Spannens aber keine Lageveränderung gewünscht ist.
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Beim Lösen des Werkstücks kann die Fixierung der Stößel wieder aufgehoben werden. Die Stößel können dann in eine Ausgangslage zurückkehren. So kann ein anderes Werkstück abgetastet und gespannt werden.
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Durch den hier vorgestellten Ansatz können Werkstückunebenheiten innerhalb eines Bewegungsspielraums der Stößel ausgeglichen werden. Durch das Klemmen kann sich die Lage der Stößel auch bei einer großen Anpresskraft nicht verändern.
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Es wird eine Gegenhaltevorrichtung zum Ausgleichen von Werkstückunebenheiten vorgeschlagen, wobei die Gegenhaltevorrichtung mehrere in einer Ausgleichsrichtung beweglich gelagerte Stößel zum Aufbringen einer Druckkraft auf ein Werkstück aufweist, wobei die Gegenhaltevorrichtung pro Stößel eine Krafteinrichtung zum Bereitstellen einer Druckkraft und eine Klemmeinrichtung zum Blockieren einer Bewegung des Stößels aufweist.
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Eine Gegenhaltevorrichtung kann eine Seite einer Spannvorrichtung ausbilden. Ein Werkstück kann zwischen der Gegenhaltevorrichtung und einer gegenüberliegenden Backe der Spannvorrichtung eingespannt werden. Die gegenüberliegende Backe kann auch als Gegenhaltevorrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz ausgebildet sein. Ebenso kann die gegenüberliegende Backe als definierte Anschlagfläche, also beispielsweise als ebene Fläche, ausgebildet sein.
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Die Gegenhaltevorrichtung kann viele gleichartige Stößel aufweisen. Eine Ausgleichsrichtung der Stößel kann im Wesentlichen einer Spannrichtung der Spannvorrichtung entsprechen. Die Stößel können länglich sein und die Ausgleichsrichtung kann einer Längsrichtung der Stößel entsprechen. Die Ausgleichsrichtung kann im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche des Werkstücks ausgerichtet sein. Bei einem gebogenen Werkstück kann die Ausgleichsrichtung variieren und insbesondere lokal im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Werkstücks ausgerichtet sein.
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Ein Stößel kann in einer entsprechenden Aussparung eines Grundkörpers der Gegenhaltevorrichtung gelagert sein. Der Stößel kann in der Aussparung in der Ausgleichsrichtung vor und zurück bewegt werden. Ein Druckende des Stößels kann aus dem Grundkörper herausragen. Der Stößel kann beispielsweise eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen und in einer zylindrischen Aussparung gelagert sein. Der Stößel kann an dem Druckende eine Anlagefläche aufweisen. Eine Art und/oder Gestalt der Anlagefläche kann an das Werkstück anpassbar sein. Beispielsweise kann die Anlagefläche wechselbar sein.
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Die Stößel können im Wesentlichen parallel zueinander und in regelmäßigen Abständen im Grundkörper angeordnet sein. Die Stößel können auch in Reihen und Spalten angeordnet sein. Die Reihen können seitlich versetzt zueinander angeordnet sein, um geringe Abstände zwischen benachbarten Stößeln zu ermöglichen.
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Eine Klemmeinrichtung kann die Beweglichkeit der Stößel unterbinden. Die Klemmeinrichtung kann schaltbar sein. In einem deaktivierten Zustand der Klemmeinrichtung können die Stößel bewegt werden. In einem aktivierten Zustand der Klemmeinrichtung können die Stößel arretiert sein. Beispielsweise kann die Klemmeinrichtung im aktivierten Zustand seitlich auf die Stößel drücken, damit sie durch einen Kraftschluss in den Aussparungen klemmen. Die Klemmeinrichtung kann sich auch mit den Stößeln verzahnen, um Bewegungen über einen Formschluss zu verhindern.
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Eine Krafteinrichtung kann auf einem dem Druckende gegenüberliegenden Seite des Stößels mit dem Stößel gekoppelt sein beziehungsweise am Stößel angreifen. Die Krafteinrichtung kann verschiedenartig ausgeführt sein.
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Beispielsweise kann die Krafteinrichtung die Druckkraft als Gegenkraft zu einer Anpresskraft zwischen der Gegenhaltevorrichtung und dem Werkstück bereitstellen. Dabei kann die Krafteinrichtung beispielsweise pro Stößel eine elastische Feder aufweisen. Die Druckkraft kann dabei durch unterschiedliche Federn mit unterschiedlichen Federkennlinien eingestellt werden. Ebenso kann die Feder vorgespannt werden, um eine Mindestdruckkraft zu gewährleisten.
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Alternativ kann die Krafteinrichtung hydraulisch oder pneumatisch beziehungsweise fluidisch ausgeführt sein. Dabei kann der Stößel als Kolben ausgebildet sein, der in einem Zylinder innerhalb des Grundkörpers geführt ist und abdichtet. Der Zylinder ist mit einem Fluid, also einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt und ein Druck im Fluid bewirkt die Druckkraft am Kolben. Die Zylinder mehrerer Stößel können fluidisch miteinander verbunden sein beziehungsweise fluidisch kommunizieren, ähnlich wie in einem System miteinander kommunizierender Röhren.
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Bei einer passiven Ausführung der fluidischen Krafteinrichtung wird ein Stößel in den Grundkörper gedrückt, wenn er auf dem Werkstück aufsetzt, während die noch nicht aufgesetzten Stößel aus dem Grundkörper herausgedrückt werden, bis alle Stößel am Werkstück anliegen. Bei der passiven Ausführung kann beispielsweise die ganze Gegenhaltevorrichtung in der Ausgleichsrichtung bewegt werden.
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Die Krafteinrichtung kann auch eine Pumpe aufweisen. Dann kann die Krafteinrichtung aktiv sein. Die Pumpe kann das Fluid in die Zylinder hinein oder heraus pumpen. Alle Stößel werden so gemeinsam bewegt. Wenn das Fluid in die Zylinder hineingepumpt wird, werden alle Stößel aus dem Grundkörper in Richtung Werkstück gedrückt. Wenn ein Stößel auf dem Werkstück aufsetzt, bleibt er stehen, während die noch nicht aufgesetzten Stößel weiter aus dem Grundkörper gedrückt werden.
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Während noch nicht alle Stößel anliegen oder ihre maximal ausgefahrene Endposition erreicht haben, steigt der Druck im Fluid nur so weit an, bis die Reibung zwischen Stößel und Zylinder überwunden werden kann. Wenn Alle Stößel am Werkstück anliegen oder ihre Endposition erreicht haben, steigt der Druck im Fluid an und resultiert in der Druckkraft. Die Pumpe kann den Druck im Fluid erhöhen und die Druckkraft einstellen.
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Die Krafteinrichtung kann Druckkolben zum Bereitstellen der Druckkraft und Rückholkolben zum Bereitstellen einer zur Druckkraft entgegengesetzt wirkenden Rückholkraft aufweisen. Zumindest die Rückholkolben können durch eine Pumpe betätigt werden. Durch die Rückholkraft können die Stößel zurück in den Grundkörper gezogen werden und vom Werkstück abgehoben werden.
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Die Krafteinrichtung kann einen elektrischen Antrieb aufweisen. Die Krafteinrichtung kann einen elektrischen Antrieb pro Stößel aufweisen. Dadurch können die Stößel aus- und eingefahren werden und so an die unregelmäßige Oberfläche angepasst werden. Die Druckkraft kann durch elektrische Parameter am elektrischen Antrieb eingestellt werden.
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Die Klemmeinrichtung kann pro Stößel einen quer zur Ausgleichsrichtung auf eine Seitenfläche des Stößels wirkenden Klemmkolben aufweisen. Ein Klemmkolben kann in einem quer zur Ausgleichsrichtung ausgerichteten Klemmzylinder beweglich gelagert sein. Eine Klemmfläche des Klemmkolbens kann eine Kontur der Seitenfläche abformen. Die Klemmfläche kann auch flach sein. Dann kann die Seitenfläche im Bereich des Klemmkolbens auch abgeflacht sein. Der Klemmkolben kann gegen den Stößel gepresst werden, um eine Bewegung des Stößels durch einen Kraftschluss zum Stößel zu verhindern.
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Die Klemmeinrichtung kann zumindest zwei Gruppen von unabhängig voneinander aktivierbaren Klemmkolben aufweisen. Dadurch kann eine Gruppe von Stößeln blockiert werden, wenn sie eine bestimmungsgemäße Lage erreicht hat, während sich die anderen Stößel noch an die Oberfläche anpassen können.
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Die Klemmeinrichtung kann fluidisch betätigt sein. Die Klemmeinrichtung kann eine Pumpe oder einen Geberzylinder aufweisen. Mehrere Klemmzylinder können fluidisch miteinander verbunden sein. Zum Blockieren der Stößel wird Fluid in die Klemmzylinder verlagert und ein Klemmdruck in dem Fluid aufgebaut. Eine Klemmkraft der Klemmkolben ist proportional zum Klemmdruck. Durch die fluidische Betätigung können alle fluidisch miteinander verbundenen Klemmzylinder gleichzeitig betätigt werden. Auf den Geberzylinder kann eine Schraube wirken. Durch die Schraube und ein hydraulisches Übersetzungsverhältnis kann eine hohe Klemmkraft erreicht werden.
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Die Stößel können eine Verdrehsicherung aufweisen. Eine Verdrehsicherung kann durch eine nicht rotationssymmetrische Form des Stößels und eine entsprechende nicht rotationssymmetrische Form der Aussparung im Grundkörper erreicht werden. Die Verdrehsicherung kann beispielsweise durch eine Abflachung am Stößel und eine auf der Abflachung gleitende Kante erreicht werden. Durch die Verdrehsicherung kann eine zufällige Ausrichtung der Stößel verhindert werden.
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Die Stößel weist je eine Andruckrolle auf. Eine Andruckrolle kann eine laterale Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Stößel auch im gespannten Zustand ermöglichen. Durch die Andruckrolle kann eine Oberfläche des Werkstücks vor Kratzern geschützt werden. Beispielsweise kann das Werkstück erst in der Ausgleichsrichtung eingespannt werden und anschließend quer zu der Ausgleichsrichtung zusammengepresst werden. Dabei kann die Andruckrolle auf dem Werkstück abrollen und Kratzer in einer Beschichtung des Werkstücks verhindern.
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Kurze Figurenbeschreibung
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Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 zeigt eine räumliche Darstellung einer Gegenhaltevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer Gegenhaltevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 zeigt eine Schnittdarstellung einer mechanischen Gegenhaltevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 4 zeigt eine Schnittdarstellung einer hydraulischen Gegenhaltevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt eine räumliche Darstellung einer Gegenhaltevorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Gegenhaltevorrichtung 100 ist dazu ausgebildet, Werkstückunebenheiten eines unter Verwendung der Gegenhaltevorrichtung 100 eingespannten Werkstücks auszugleichen. Die Werkstückunebenheiten können beispielsweise aus Produktionstoleranzen resultieren. Die Gegenhaltevorrichtung 100 weist dazu eine Vielzahl von in einer Ausgleichsrichtung 102 beweglich gelagerten Stößeln 104 auf. Die Ausgleichsrichtung 102 entspricht im Wesentlichen einer Normalen zu einer Oberfläche des Werkstücks. Die Stößel 104 sind hier in zwei versetzt übereinander angeordneten Reihen 106 in einem Grundkörper 108 der Gegenhaltevorrichtung 100 gelagert und stehen alle auf der gleichen Seite aus dem Grundkörper 108 heraus.
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Die Gegenhaltevorrichtung 100 weist pro Stößel 104 eine Krafteinrichtung und eine Klemmeinrichtung 110 auf. Die Krafteinrichtung stellt eine durch die Stößel 104 auf die Oberfläche des Werkstücks übertragene Druckkraft während des Ausgleichens der Werkstückunebenheiten bereit. Die Klemmeinrichtung 110 blockiert in aktiviertem Zustand eine Bewegung der Stößel 104. Wenn die Klemmeinrichtung 110 aktiviert ist, können sich die Stößel 104 nicht mehr bewegen und die Druckkraft auf das Werkstück kann erhöht werden.
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Hier ist die Krafteinrichtung innerhalb des Grundkörpers 108 angeordnet und nicht dargestellt. Von der Klemmeinrichtung 110 ist lediglich ein Betätigungselement dargestellt. Das Betätigungselement ist eine auf einen Geberkolben der Klemmeinrichtung 110 wirkende Schraube 112. Beim Einschrauben der Schraube 112 wird ein Fluid, wie beispielsweise Hydrauliköl oder Luft aus dem Geberzylinder in Klemmzylinder der Klemmeinrichtung 110 verlagert. Dadurch werden in den Klemmzylindern beweglich gelagerte Klemmkolben der Klemmeinrichtung 110 gegen Seitenflächen 114 der Stößel 104 gepresst und blockieren die Bewegung der Stößel 104.
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In einem Ausführungsbeispiel sind die Stößel 104 im Grundkörper 108 durch eine Verdrehsicherung 116 verdrehgesichert. Die Verdrehsicherung 116 besteht hier aus einer Flachstelle 118 auf der Seitenfläche 114 der Stößel 104 und einer über der Flachstelle 118 angeordneten Leiste 120. Die Leiste 120 touchiert die Flachstelle 118, wenn sich der Stößel 104 um mehr als eine Winkeltoleranz im Grundkörper 108 verdreht und verhindert eine weitere Verdrehung des Stößels im Grundkörper 108. Hier liegt die Leiste 120 an allen Stößeln 104 einer Reihe 106 an.
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In einem Ausführungsbeispiel weisen die Stößel 104 an dem vom Grundkörper 108 abgewandten Ende eine Andruckrolle 122 auf. Die Andruckrollen 122 sind durch die Leiste 120 verdrehgesichert und an der Reihe 106 ausgerichtet. Die Andruckrollen 122 ermöglichen eine laterale Relativbewegung zwischen der Gegenhaltevorrichtung 100 und dem Werkstück im eingespannten Zustand.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung einer Gegenhaltevorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Gegenhaltevorrichtung 100 entspricht dabei im Wesentlichen der Gegenhaltevorrichtung in 1. Hier ist die Klemmeinrichtung 110 geschnitten dargestellt.
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Die Schraube 112 wirkt auf einen Geberkolben 200 im Geberzylinder 202. Wenn die Schraube 112 gegen den Geberkolben 200 geschraubt wird, wird Fluid aus dem Geberzylinder 202 über Kanäle 204 in die Klemmzylinder 206 verlagert und drückt auf die Klemmkolben 208 in den Klemmzylindern 206. Hier ist der Geberzylinder 202 mit allen Klemmzylindern 206 fluidisch verbunden. So werden beim Einschrauben der Schraube 112 alle Klemmkolben 208 gleichzeitig mit dem gleichen Fluiddruck beaufschlagt und drücken mit der gleichen resultierenden Klemmkraft gegen die Stößel 104.
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Die Kanäle 204 und Zylinder 202, 206 sind hier als Bohrungen im Grundkörper 108 ausgeführt. Enden der Bohrungen sind dabei durch Stopfen 210 verschlossen, um ein geschlossenes Fluidsystem zu schaffen.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung einer mechanischen Gegenhaltevorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Gegenhaltevorrichtung 100 entspricht dabei im Wesentlichen der Gegenhaltevorrichtung 100 in 1 und 2. Hier sind die Klemmkolben 208 und die Krafteinrichtung 300 geschnitten dargestellt.
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Die Krafteinrichtung 300 ist hier eine elastische Feder 302. Die Feder 302 wirkt auf ein hinteres Ende des Stößels 104. Der Stößel 104 ist in einer Aussparung 304 des Grundkörpers 108 beweglich gelagert. Wenn der Stößel 104 die Aussparung 304 hineingedrückt wird, wird die Feder 302 zwischen einer nicht dargestellten Bodenplatte der Gegenhaltevorrichtung 100 und dem Stößel 104 komprimiert. Dabei resultiert eine Rückstellkraft proportional zu einem Federweg der Feder 302. Die Rückstellkraft entspricht dann der Druckkraft, mit der der Stößel 104 gegen das Werkstück gedrückt wird.
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Der Klemmkolben 208 drückt hier gegen die Flachstelle 118 des Stößels 104. Damit der Stößel 104 in jeder Position geklemmt werden kann, ist die Flachstelle 118 länger als der Klemmkolben 208 breit ist.
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Die Leiste 120 wirkt ferner als Anschlag für den Stößel 104 und begrenzt einen Verfahrweg des Stößels mechanisch. Dabei liegt die Leiste 120 an den Enden des Verfahrwegs entweder an einer Seitenkante der Flachstelle 118 oder an einer Erhebung 306 auf der Flachstelle 118 an.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung einer hydraulischen Gegenhaltevorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Gegenhaltevorrichtung 100 entspricht dabei im Wesentlichen der Gegenhaltevorrichtung in 1 und 2. Hier sind wie in 3 die Klemmkolben 208 und die Krafteinrichtung 300 geschnitten dargestellt.
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Hier ist die Krafteinrichtung 300 fluidisch angetrieben. Dabei bildet die Aussparung 304 im Grundkörper 108 einen Druckzylinder 400 aus, während ein hinteres Ende des Stößels 104 einen im Druckzylinder 400 angeordneten Druckkolben 402 ausbildet. Der Druckzylinder 400 wird über die nicht dargestellte Bodenplatte der Gegenhaltevorrichtung 100 abgeschlossen und ist über Kanäle innerhalb der Bodenplatte mit den anderen Druckzylindern der Gegenhaltevorrichtung 100 fluidisch verbunden. Wenn der Stößel 104 in den Grundkörper 108 hinein bewegt wird, verdrängt der Druckkolben 402 Fluid aus dem Druckzylinder 400. Das verdrängte Fluid fließt durch die Kanäle in andere Druckzylinder und drückt so die anderen Druckkolben beziehungsweise die anderen Stößel aus dem Grundkörper 108 heraus. Dadurch können sich die Stößel 104 an die Werkstückunebenheiten anpassen, bevor die Klemmeinrichtung 110 aktiviert wird und die Beweglichkeit der Stößel 104 blockiert.
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In einem Ausführungsbeispiel weist der Stößel 104 einen Rückholkolben 404 auf. Der Rückholkolben 404 ist Teil der Seitenfläche 114 des Stößels. Der Rückholkolben 404 wirkt entgegengesetzt zum Druckkolben 402. Der Rückholkolben 404 ist in einem Rückholzylinder 406 angeordnet. Der Rückholzylinder 406 ist Teil einer Seitenfläche der Aussparung 304. Der Rückholkolben 404 weist eine wesentlich kleinere Fläche als der Druckkolben 402 auf. Der Rückholzylinder 406 wird durch Kanäle 204 im Grundkörper 108 mit einem Fluid beaufschlagt, um den Stößel 104 zurückzubewegen, nachdem die Klemmeinrichtung 110 deaktiviert worden ist.
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In einem Ausführungsbeispiel verläuft in den 3 und 4 durch das aus dem Grundkörper 108 ragende Ende des Stößels 104 eine Nut mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsfläche. In der Nut ist die Andruckrolle 122 drehbar gelagert. Dazu verläuft eine Drehachse der Andruckrolle 122 durch Seitenwände der Nut.
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Nachfolgend werden mögliche Ausgestaltungen der Erfindung nochmals zusammengefasst bzw. mit einer geringfügig anderen Wortwahl dargestellt.
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Es wird eine konturunabhängige adaptive mehrstufige Gegenhaltevorrichtung vorgestellt.
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Das vorgestellte adaptive, mehrstufige Gegenhaltesystem kann Bewegungen in jeder Achsrichtung noch nach dem Erstkontakt ausgleichen, auch wenn kleine Stufen/Kanäle oder ähnliche Geometrien überwunden werden müssen.
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Die Andrückbolzen drücken, betätigt durch eine Feder oder durch ein Medium oder eine Kombination von Feder und Pneumatik/Hydraulik oder durch einen elektrischen Antrieb, auf das Werkstück. Wird der Andrückbolzen durch ein Medium oder elektrisch betätigt, kann dieser vor und zurück gefahren werden. Das Einlegen des Werkstücks kann somit ohne Hindernisse geschehen.
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Die Andrückkraft kann durch ein Wechseln der Feder, einstellbare Federn oder durch ein Verändern des Drucks der Pneumatik oder Hydraulik oder durch Ändern der Parameter eines elektrischen Antriebs individuell angepasst werden. Der Hub der Andrückbolzen kann flexibel an das Werkstück angepasst werden. Die Position der Andrückbolzen kann individuell dem Werkstück angepasst werden. Die Andrückbolzen können aufgrund der Verdrehsicherung mit einer Rolle bestückt werden.
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Der einzelne Andrückbolzen wird durch einen Klemmkolben der durch ein Medium wie Pneumatik oder Hydraulik oder mit elektrischem Antrieb bzw. elektromagnetisch geklemmt wird fixiert.
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Durch mehrere Pneumatik- oder Hydraulikkreise für die Klemmkolben können die Andrückbolzen einzeln oder in Gruppen geklemmt und somit fixiert werden. Alternativ kann für jeden einzelnen Andrückbolzen ein elektrischer Antrieb verwendet werden.
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Bolzen mit Rollen sind für die Werkstückoberfläche schonend und durch die Rollen können bei einer Bewegung des Werkstücks quer zu den Bolzen Stufen und Kanäle überwunden werden.
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Die Einheit kann gruppenweise geklemmt werden. Ein Hubweg der Andrückbolzen ist einstellbar. Die Position der Bolzen ist unabhängig von dem jeweiligen Bolzendurchmesser. So kann die Bolzenposition individuell dem Werkstück angepasst werden. Die Andrückkraft der Bolzen kann beispielsweis durch Wechseln der Feder, einstellbare Federn oder durch Verändern des Drucks der Pneumatik oder Hydraulik individuell angepasst werden. Die Bolzen können durch eine Rückholeinheit zurückgezogen werden. Längere Andruckbereiche können durch einen angepassten Gegenhalter überbrückt werden.
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Beispielsweise kann der hier vorgestellte Gegenhalter bei der Batteriefertigung eingesetzt werden. Dabei kann der Gegenhalter beispielsweise dazu eingesetzt werden, ein Batteriepack, welcher eine unebene Oberfläche aufweist, während eines Herstellungs- oder Montagevorgangs abzustützen. Der Gegenhalter kann auch im Maschinen-, Vorrichtungs- und Werkzeugbau zum Fixieren von Werkstücken verwendet werden. Der Gegenhalter kann auch in Vorrichtungen und Werkzeugen verwendet werden.
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Der hier vorgestellte Gegenhalter ermöglicht eine individuell dem Werkstück angepasste Position der Andrückbolzen. Die Andrückkraft kann verändert werden. Beispielsweise kann die Andrückkraft durch Wechseln der Feder, einstellbare Federn oder durch Verändern des Drucks der Pneumatik oder Hydraulik eingestellt werden. Die Andrückbolzen können mit einer großen Andrückrolle ausgestattet werden. Die Andrückrolle ist werkstückschonend und kleine Stufen und Kanäle können überwunden werden.
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Wenn die Andrückkraft der Andrückbolzen mittels Pneumatik oder Hydraulik bereitgestellt wird, können die Andrückbolzen zurückgezogen werden.
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Die Positionen der Andrückbolzen können auf einer Linie angeordnet sein. Eine Leiste kann als Verdrehsicherung und als Wegbegrenzung der Andrückkolben verwendet werden. Der Klemmkolben klemmt den Andrückbolzen. Der Klemmkolben wird durch ein Medium, wie Pneumatik oder Hydraulik betätigt.
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Der Andrückbolzen kann mechanisch durch eine Feder, durch Pneumatik oder Hydraulik unter Verwendung eines Mediums, durch einen elektrischen Antrieb oder eine Kombination daraus betätigt werden.
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Im dargestellten Beispiel wird der Druck auf die Klemmkolben mittels einer auf einen Druckkolben drückenden Schraube erzeugt.
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Da es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 100
- Gegenhaltevorrichtung
- 102
- Ausgleichsrichtung
- 104
- Stößel
- 106
- Reihe
- 108
- Grundkörper
- 110
- Klemmeinrichtung
- 112
- Schraube
- 114
- Seitenfläche
- 116
- Verdrehsicherung
- 118
- Flachstelle
- 120
- Leiste
- 122
- Andruckrolle
- 200
- Geberkolben
- 202
- Geberzylinder
- 204
- Kanal
- 206
- Klemmzylinder
- 208
- Klemmkolben
- 210
- Stopfen
- 300
- Krafteinrichtung
- 302
- Feder
- 304
- Aussparung
- 306
- Erhebung
- 400
- Druckzylinder
- 402
- Druckkolben
- 404
- Rückholkolben
- 406
- Rückholzylinder
