DE19716874C2 - Spanneinheit für ein Spann-Baukastensystem, das Werkstücke mit komplizierter Geometrie haltert, sowie Verfahren zur Justierung einer Basislänge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanneinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 für ein Spann- Baukastensystem, das Werkstücke mit komplizierter Geometrie, z. B. Fahrzeugkarosserien und -teile, haltert sowie ein Verfahren zur Justierung einer vorgebbaren Basislänge an der Spanneinheit.

Bei bekannten Spann-Baukastensystemen für besagte Spanneinheit(-en) werden die Einzelteile jeweils mit hoher Genauigkeit gefertigt, dann bezüglich einer anwenderseitig vorgegebenen Basislänge zusammengesetzt und fest miteinander verbunden, z. B. die Bohrungssysteme oder die T-Nut-Systeme, siehe hierzu
MATUSZEWSKI, Heinrich: Vorrichtungs-Baukasten-Systeme für zeitgemäße Fertigung. In: technica, 23/1982, Seiten 2025 bis 2126.

Zudem ist aus der DE 88 05 178 U1 ein Bauelementesatz zur Ausbildung eines Befestigungsträgers für Spannvorrichtungen bekannt, bei dem ein handelsübliches, mindestens einen Spannhebel aufweisendes Spannteil sowie mindestens ein aus mehreren auswechselbaren sowie in der Höhe zueinander einstellbaren und miteinander verbundenen Bauteilen bestehendes Gestell vorgesehen ist. An diesem Gestell sind zudem Mittel zur stufenlosen Justierung der Bauteile des Gestells bezüglich einer vom Anwender der Spanneinheit vorgegebenen Basislänge vorgesehen. Diese Bauteile sind so ausgebildet, dass sie nut- und federartig ineinander fügbar sind, das bedeutet jedoch, dass diese Bauteile zumindest im betreffenden Bereich über die gesamte Körperlänge hinweg sehr genau gefertigt sein müssen. Für eine annähernd präzise Höheneinstellung ist zumindest in einer der beiden höhenverstellbaren Baugruppen des Gestells eine fertigungstechnisch aufwendige Exzentergruppe vorgesehen. Angeregt wird in dieser Schrift weiterhin, dass zu der Feineinstellung mittels Exzenter zudem noch eine Voreinstelleinrichtung angeordnet wird, was zusätzlichen Aufwand erfordert.

Eine weitere Spanneinheit für ein Spann-Baukastensystem ist aus der US 4,951,932 bekannt, bei der eine Baugruppe der Spanneinheit höhenverstellbar ausgeführt ist. Die gegeneinander verschieb- und lösbar fixierbaren Teile dieser Baugruppe liegen mit je einer ihrer Flächen aneinander und werden durch eine in einem Langloch geführte Schraubverbindung gehalten. Zwecks definierter Höheneinstellung sind die besagten aneinanderliegenden Flächen der Bauteile dieser Baugruppe gezahnt ausgeführt.

Weiterhin ist eine Spanneinheit besagter Bauart aus der US 5,415,383 bekannt, bei der ebenfalls eine Baugruppe höhenverstellbar ausgebildet ist, wobei zur Höhenverstellung ein Hydraulikzylinder angewandt wird.

Neben einer Reihe von Vorzügen haften diesen bekannten Systemen jedoch auch noch eine ganze Reihe von Nachteilen an, wie:

• - Hohe Anschaffungskosten des Bausatzes.
• - Bauteilelager- und Montageraumkosten.
• - Hohe Kosten der Bereitstellung bei Wiederverwendung gegenüber einer Sondervorrichtung.
• - Bindung des Kapitals, falls der Baukasten nicht voll ausgenutzt wird.
• - Montagezeitaufwand bei Wiederverwendung gegenüber einer Sondervorrichtung.
• - Aus einem Bausatz läßt sich nur eine geringe Anzahl von Vorrichtungen bauen.
• - In einem rauhen Betrieb besteht die Gefahr der Beschädigung.
• - Gewicht und Volumen meist größer als bei Sondervorrichtungen.
• - Größe und Steifigkeit begrenzt.
• - Bei flexiblen Fertigungssystemstraßen - s. Pkt 3 oben - ist eine allseitige Bearbeitung des Werkstückes meist nicht möglich.
• - Als Schweißvorrichtungen nicht geeignet.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung vorrangig in der Schaffung einer Spanneinheit für besagte Spann-Baukastensysteme zur Aufnahme und Halterung von Werkstücken mit komplizierter Geometrie, die eine kostengünstigere Herstellung der Einzelteile und zudem eine Senkung der Montage­ zeit ermöglicht sowie eine schnelle Nachjustierung während des Produktionseinsatzes beim Anwender gestattet.

Diese Aufgabe löst eine Spanneinheit gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1;
die nachgeordneten Patentansprüche 2 bis 6 zeigen Weiterbildungen bzw. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfinderischen Grundidee auf.

Der Anspruch 7 zeigt ein neues Verfahren zur kostengünstigen Justierung einer vom Anwender vorgegebenen Basislänge bei der Herstellung einer Spanneinheit nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 sowie Maßnahmen zur reproduzierbaren Fixierung der einjustierten vorgenannten Basislänge auf;
der nachgeordnete Verfahrensanspruch 8 offenbart eine Weiterbildung.

Anhand von Zeichnungsskizzen werden nachstehend zudem die Merkmale der neuen Spanneinheit zusätzlich erläutert.

Die Zeichnungen zeigen dabei in weitestgehend schematisierter Darstellung und teils im Schnitt in

Fig. 1 eine Seitenansicht einer auf einer Grundplatte gehalterten erfindungs­ gemäßen Spanneinheit;

Fig. 2 Schnitt A-A aus der Fig. 1;

Fig. 3 Schnitt B-B aus der Fig. 1;

Fig. 4 eine der möglichen Gestaltungsformen des aus kastenförmigem Profil gefertigten Mittelteils der Spanneinheit und die

Fig. 5 bis 11a weitere Ausgestaltungsvarianten der Spanneinheit.

Die in Fig. 1 gezeigte Grundkonzeption der Spanneinheit S für ein Spann-Baukastensystem zur Aufnahme und Halterung von Werkstücken W mit komplizierter Geometrie umfasst ein handelsübliches, mindestens einen Spannhebel Ta aufweisendes Spannteil T und mindestens ein aus mehreren, auswechselbaren sowie in der Höhe zueinander einstellbaren und miteinander verbundenen Bauteilen bestehendes Gestell F, dem Mittel 7, 10 bzw. 10' zur stufenlosen Justierung seiner Bauteile bezüglich einer, vom Anwender der Spanneinheit vorgebbaren, Basislänge x zugeordnet sind.

Im einzelnen besteht das Gestell F aus einem Fuß­ teil 1, 101 oder 102, einem Kopfteil 8, 80 oder 81 zur Halterung des Spannteiles T, einem Mittel­ teil 6, 60, 61 oder 62 zum Verbinden des Fußteils und des Kopfteiles sowie aus den besagten Justier­ mitteln, die erfindungsgemäß eine stufenlose Justierung der Bauteile bzw. Basislänge x einer­ seits und mindestens auf das Kopfteil 8, 80 bzw. 81 hin und andererseits im unteren Bereich des Gestelles F auf das jeweilige Mittelteil 6, 60 bzw. 61 gewährleisten.

Damit ist jede Spanneinheit S beim Hersteller vor­ justierbar und beim Anwender ist nur noch eine 'Fein'-Nachjustierung durchzuführen. Ein weiterer Vorteil besteht zudem in der äußerst kurzen Reaktionszeit auf Fertigungstoleranzabweichungen.

Die in Fig. 1 gezeigte spezielle Ausbildung der Erfindung zeichnet sich durch die Kombination fol­ gender Merkmale aus:

• - das Fußteil 1 und das Kopfteil 8 weisen jeweils eine, vorzugsweise u-förmig ausgearbeitete, Anlagefläche 1c bzw. 8e auf, die jeweils mit einer am Mittelteil 6 vorgesehenen Führungs­ fläche 6c bzw. 6d korrespondieren;
• - mittels lösbaren Gewindebolzen 5, die durch im Fußteil 1 und im Kopfteil 8' vorgesehene Löcher 3, 3' bzw. 9, 9' hindurchreichen und im Mittel­ teil 6 greifen, sind das Fußteil 1 und das Kopf­ teil 8 am Mittelteil 6 kraftschlüssig befestigt;
• - der jeweilige Durchmesser der Löcher 3, 3' und 9, 9' sowie der im horizontalen Schenkel 1a des Fußteiles 1 vorgesehenen Löcher 2, 2' ist um einige Millimeter größer als der Durchmesser eines am Gewindebolzen 5 vorgesehenen Paß­ schaftes 5a;
• - unmittelbar nach dem Kopf des Gewindebolzens 5 folgt eine auf dem Paßschaft 5a spielfrei sitzende Unterlegscheibe 4, die an die jeweils äußere Wandung des Fußteiles 1 und des Kopfteiles 8 anliegt;
• - am horizontalen Schenkel 1a des Fußteiles 1 ist ein, auf das untere Ende 6a des Mittelteiles 6 wirkender, zur herstellerseitigen Justierung einer Basislänge x dienender, unterer Höhen­ steller 7 und
• - am horizontalen Schenkel 8b des Kopfteiles 8 ist ein auf das obere Ende 6b des Mittelteiles 6 aufsitzender, zur anwenderseitigen Nachjustierung der Basislänge x dienender, oberer Höhensteller 10 angeordnet.

In den Fig. 2 und 3 ist das Gestell F der Spann­ einheit S aus Fig. 1 im Schnitt dargestellt; das Mittelteil 6 ist hier vorzugsweise aus einem Material mit kastenförmigem Querschnitt gefertigt.

Bei einer Formgebung des Mittelteiles 6 gemäß der Fig. 4 oder einer ähnlichen Gestalt, ist auch der Einsatz von Vollmaterial mit entsprechendem Quer­ schnitt oder die Fertigung des Mittelteiles 6 als Brennteil wirtschaftlich.

In den folgenden Fig. 5 bis 11a sind nun noch Weiterbildungen und Ausführungen der Erfindung aufgezeigt, die nachstehend näher erläutert werden.

Fig. 5 und 5a zeigen in zwei verschiedenen Ansichten in Ausgestaltung der Grundidee ein drittes Mittel­ teil 61, das, bei insgesamt aufstrebender Form, in Längsrichtung ein- oder mehrfach unter Bildung von Winkeln α und/oder β, durch je zwei benachbarte Schenkel 61a, 61b bzw. 61c, abgewinkelt ist.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit für das Mittel­ teil ist in den Fig. 6 bis 7a gezeigt. Das dortige zweite Mittelteil 60 besteht aus einer unteren 60a und einer oberen 60b plattenförmigen Leiste, wobei die beiden Leisten 60a und 60b mit je einer Fläche aneinander anliegen und unter Einschluß eines Drehlagers 60c verbunden sind.

Das Drehlager besteht vorzugsweise aus einem axial­ gesicherten Bolzen. Nach der herstellerseitigen Justierung werden im Übergangs-/Kontakt-Bereich der beiden Schenkel 101a und 101b Schweißpunkte 4a angebracht.

In den Fig. 7 und 7a ist darüber hinaus noch eine Abwandlung des Fußteiles gezeigt. Der vertikale Schenkel 101b des zweiten Fußteiles greift seitwärts am horizontalen Schenkel 101a unter Bildung einer L-Form an.

Die Fig. 8 zeigt ein viertes Mittelteil 62 als eine weitere Gestaltungsmöglichkeit des Mittel­ teiles. Ein unteres 62a und ein oberes 62b stab­ förmiges Teilstück bilden hier, verbunden durch eine Gelenkstelle 62c, das Mittelteil 62. Die als Schraubverbindung ausgelegte Gelenkstelle 62c kann an beliebiger Stelle gewählt werden, dabei ist die Länge der Teilstücke 62a und 62b entsprechend zu wählen.

Eine weitere mögliche Ausführungsvariante nach Fig. 9 besteht noch darin, Kopf- und Fußteil direkt aneinander anzuordnen. Dabei ist ein drittes Fuß­ teil 102 vorgesehen. Der horizontale Schenkel 102a und der vertikale Schenkel 102b bilden eine L-Form. Der vertikale Schenkel 102b ist oben mit einer Planfläche 102c für den Höhensteller 10 bzw. 10' ausgestattet sowie mit zwei Gewindebohrungen 102d für den Eingriff der Bolzen 5.

In den Fig. 10 sowie 11 und 11a sind nun noch zwei Ausgestaltungen des Kopfteiles gezeigt. Beim zweiten Kopfteil 80 in Fig. 10 ist der vertikale Schenkel 80a am Mittelteil 6 verschiebbar gehaltert; als Höhensteller 10' dienen hier Abstimmplättchen.

Der horizontale Schenkel 80b nimmt das liegend angeordnete Spannteil T auf.

Das in den Fig. 11 und 11a dargestellte dritte Kopfteil 81 umfaßt ein Grundteil 81a mit abwärts gerichtetem vertikalen Schenkel 81b zum Anschluß an ein Mittelteil 6. Ein Halter 81c zur Aufnahme eines Fixierstiftes 81e ist mit einer Schwenkachse 81d am Grundteil 81a befestigt.

Die voranstehend dargestellte neue Spanneinheit S mit ihren verschiedenen Weiterbildungen und Ausge­ staltungen ist für die Realisierung der gestellten Aufgabe gut geeignet, insbesondere für einen variab­ len Einsatz.

Die vorgestellte Spanneinheit S ist in all ihren Varianten zudem besonders zur Durchführung des neuen Verfahrens zur Justierung einer Basislänge x einsetzbar.

Bei diesem Verfahren wird durch Betätigen des unteren Höhenstellers 7 die zwischen einer Aufstellfläche 1d des Fußteiles 1 und einer am horizontalen Schenkel 8b des Kopfteiles 8 vorgesehenen Auflagefläche 8d gelegene Basislänge x auf das vom Anwender vor­ gegebene Maß herstellerseitig justiert, sodann die im vertikalen Schenkel des Fußteiles befindlichen Gewindebolzen 5 fest angezogen und anschließend die jeweilige Unterlegscheibe 4 an der äußeren Wandung des vertikalen Schenkels 1b durch Anlegen von Schweißpunkten 4' fixiert.

Die besagten Verfahrensschritte können analog auch bei der Befestigung des Fußteils 1 der Spannein­ heit S auf einer Grundplatte G oder bei einer beim Anwender vorgenommenen Nachjustierung der Basis­ länge x mit dem oberen Höhensteller 10 Anwendung finden.

Bezugsziffernverzeichnis

1

Fußteil

1

a horizontaler Schenkel

1

b vertikaler Schenkel

1

c Anlagefläche (u-förmig ausgebildet)

1

d Aufstellfläche

101

zweites Fußteil (L-förmig)

101

a horizontaler Schenkel

101

b vertikaler Schenkel

102

drittes Fußteil (L-förmig)

102

a horizontaler Schenkel

102

b vertikaler Schenkel

102

c Planfläche

102

d Gewindebohrungen

2

,

2

' Löcher

3

,

3

' Löcher

4

Unterlegscheiben

4

',

4

a,

4

b Schweißpunkte

5

Gewindebolzen

5

a Paßschaft

6

Mittelteil (vorzugsweise Kastenprofil)

6

a unteres Ende

6

b oberes Ende

6

c Führungsfläche

6

d Führungsfläche

60

zweites Mittelteil

60

a untere Leiste

60

b obere Leiste

60

c Drehlager (Bolzen, axial gesichert)

60

d Gewindebohrung

61

drittes Mittelteil

61

a unterer Schenkel

61

b mittlerer Schenkel

61

c oberer Schenkel
α, β Winkel

61

d Aussparungen

62

viertes Mittelteil

62

a unteres Teilstück

62

b oberes Teilstück

62

c Gelenkstelle (Schraubverbindung)

7

unterer Höhensteller

8

Kopfteil

8

a vertikaler Schenkel

8

b horizontaler Schenkel

8

c aufwärtsgerichteter (gekröpfter) Schenkel

8

d Auflagefläche

8

e Anlagefläche (u-förmig)

8

f Aussparung

80

zweites Kopfteil

80

a vertikaler Schenkel

80

b horizontaler Schenkel

81

drittes Kopfteil

81

a Grundteil

81

b vertikal, abwärtsgerichteter Schenkel

81

c Halter

81

d Schwenkachse

81

e Fixierstift

9

,

9

' Löcher

10

,

10

' oberer Höhensteller

11

Distanzstück
F Gestell
G Grundplatte (z. B. Montageplatte mit einer Vielzahl von Gewindelöcher, die musterartig angeordnet sind)
S Spanneinheit
T Spannteil
Ta Spannhebel
W Werkstück oder Formklaue, Formteil
x Basislänge

Claims (8)

1. Spanneinheit für ein Spann-Baukastensystem zur Aufnahme und Halterung von Werkstücken (W) mit komplizierter Geometrie, umfassend ein handelsübliches, mindestens einen Spannhebel (Ta) aufweisendes Spannteil (T) und mindestens ein aus mehreren, auswechselbaren sowie in der Höhe zueinander einstellbaren und miteinander verbundenen Bauteilen bestehendes Gestell (F), mit einem Kopfteil (8, 80, 81), einem Mittelteil (6, 60, 61, 62) sowie einem Fußteil (1, 101, 102), wobei

• a) das Fußteil (1, 101, 102) und das Kopfteil (8, 80, 81) jeweils einen vertikalen Schenkel (1b, 101b, 102b; 8a, 80a, 81b) mit einer vorzugsweise u-förmig ausgearbeiteten Anlagefläche (1c, 8e), die jeweils mit einer am Mittelteil (6, 60, 61, 62) vorgesehenen Führungsfläche (6c, 6d) korrespondieren sowie einen horizontalen Schenkel (1a, 101a, 102a; 8b, 80b)aufweisen;
• b) das Kopfteil (8, 80, 81) und das Fußteil (1, 101, 102) am Mittelteil (6, 60, 61, 62) mittels lösbarer Gewindebolzen (5), die durch im vertikalen Schenkel (1b, 101b, 102b; 8a, 80a, 81b) des Fußteils (1, 101, 102) bzw. des Kopfteils (8, 80, 81) vorgesehene Löcher (3, 3'; 9, 9') hindurchreichen und in das Mittelteil (6, 60, 61, 62) eingreifen, kraftschlüssig befestigt sind;
• c) der jeweilige Durchmesser der Löcher (3, 3'; 9, 9') sowie der im horizontalen Schenkel (1a, 101a; 102a) des Fußteiles (1, 101, 102) vorgesehenen Löcher (2, 2') um einige Millimeter größer als der Durchmesser eines am Gewindebolzen (5) vorgesehenen Paßschaftes (5a) ist;
• d) unmittelbar an den Kopf des Gewindebolzens (5) anschließend auf dem Paßschaft (5a) eine spielfrei sitzende Unterlegscheibe (4), die an die jeweils äußere Wandung des Fußteiles (1, 101, 102) und das Kopfteiles (8, 80, 81) anliegt, vorgesehen ist;
• e) am horizontalen Schenkel (1a) des Fußteiles (1) ein auf das untere Ende (6a) des Mittelteiles (6, 60, 61, 62) wirkender, zur herstellerseitigen Justierung einer Basislänge (x) dienender, unterer Höhensteller (7) und
• f) am horizontalen Schenkel (8b) des Kopfteiles (8) ein auf das obere Ende (6b, 60b, 61c, 62b) des Mittelteiles (6, 60, 61, 62) aufsitzender, zur anwenderseitigen Nachjustierung der Basislänge (x) dienender, oberer Höhensteller (10) angeordnet ist.

2. Spanneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitteil (61), bei insgesamt aufstrebender Form, in Längsrichtung ein- oder mehrfach abgewinkelt ist, so dass durch je zwei benachbarte Schenkel (61a, 61b, 61c) Winkel (α, β) gebildet werden.

3. Spanneinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die am vertikalen Schenkel (8a, 80a) des Kopfteiles (8, 80) vorgesehene u-förmige Anlagefläche (8e) im Bereich der Löcher (9, 9') eine seitlich gelegene Aussparung (8f) aufweist.

4. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil (60) aus einer unteren (60a) und einer oberen plattenförmigen Leiste (60b) besteht, wobei die beiden Leisten (60a, 60b) mit je einer Fläche aneinander anliegen und unter Einschluß eines Drehlagers (60c) verbunden sind.

5. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil (62) ein unteres (62a) und ein oberes stabförmiges Teilstück (62b) aufweist, die durch eine Gelenkstelle (62c) miteinander verbunden sind.

6. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelteil (6) aus einem kastenförmigen Profil besteht.

7. Verfahren zur Justierung der Basislänge (x) an einer Spanneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Betätigen des unteren Höhenstellers (7) die zwischen einer Aufstellfläche (1d) des Fußteiles (1, 101) und einer am horizontalen Schenkel (8b) des Kopfteiles (8) vorgesehenen Auflagefläche (8d) gelegene Basislänge (x) auf das vom Anwender vorgegebene Maß herstellerseitig justiert wird, sodann die im vertikalen Schenkel (1b) des Fußteiles (1) befindlichen Gewindebolzen (5) fest angezogen werden und anschließend die jeweilige Unterlegscheibe (4) an der äußeren Wandung des vertikalen Schenkels (1b) durch Anlegen von Schweißpunkten (4') fixiert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten Verfahrensschritte analog bei der Befestigung des Fußteils (1) der Spanneinheit (S) auf einer Grundplatte (G) oder bei einer beim Anwender vorgenommenen Nachjustierung der Basislänge (x) mit dem oberen Höhensteller (10) Anwendung finden.