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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff
des Hauptanspruchs.
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Aus
der Praxis sind Spannvorrichtungen für Werkstücke
bekannt, die aus einem tischartigen Träger mit einer Vielzahl
von Einzelspannern besteht, die auf seiner Oberfläche montiert
sind. Eine solche Konstruktion ist für viele Bearbeitungsaufgaben,
insbesondere Laserschweißjobs, nicht optimal geeignet.
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Die
DE 10 2004 034 037
A1 befasst sich mit dem programmgesteuerten automatischen
Positionieren der beiden Enden eines Werkstücks bei wählbaren
Längentoleranzen. Hierfür sind ein Festanschlag
und ein mittels Feder beweglich und ausweichfähig geführter
Anschlag vorhanden, die unter Mitnahme eines Werkstücks
aufeinander zubewegt werden, wobei erkannt wird, ob die Werkstücklänge innerhalb
oder außerhalb des Toleranzbereichs liegt. Bei korrekter
Länge soll das Werkstück am festen Endanschlag
in einer Bearbeitungsposition gehalten und mittels einer nicht näher
beschriebenen separaten Spannvorrichtung geklemmt werden.
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Die
DE 197 49 230 B4 offenbart
einen einteiligen Spannrahmen mit daran verteilt angeordneten und
einzeln betätigbaren Werkstückspannern in üblicher
Bauweise, die das eingelegte Werkstück an mehreren Stellen
spannen. Die Spanner weisen ein Halteteil mit einem Anlageelement
auf der einen Werkstückseite und ein bewegliches Spann-
oder Klemmelement auf der gegenüberliegenden Seite auf.
Das Klemmelement weist für eine lineare Zustellung in Spannposition
einen Schlitten mit einer mechanischen, hydraulischen oder pneumatischen
Feder und mit einem Stempel auf.
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Die
DE 198 02 918 B4 lehrt
eine Vorrichtung zum Montieren von Scheiben an einer Kfz-Karosserie
mittels eines Greifers, der mit federbelasteten Saugern ausgerüstet
ist. Von einer Spanneinrichtung können ein Werkstückrahmen
und ein Scheibenrahmen mittels eines eingebrachten Klebstoffes miteinander
verbunden werden. Die Spannvorrichtung weist einen schwenkbaren
Spannzylinder mit einem L-förmigen Spannelement zum Untergreifen
des Scheibenrahmens und ein von oben auf den Scheibenrahmen einwirkendes
Auflagekonturteil auf. Ein Schwenkzylinder zum Verschwenken des
Spannzylinders arbeitet gegen eine Rückstellfeder.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Spannvorrichtung
aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
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Die
aus mindestens zwei relativ zueinander beweglichen Vorrichtungsteilen
bestehende Spannvorrichtung hat den Vorteil, dass in der Schließstellung
die Werkstücke mit hoher Positioniergenauigkeit aufgenommen
und gespannt werden können. Hierbei können auch
hohe Spannkräfte aufgenommen und abgestützt werden.
Die Spannvorrichtung kann dazu einen stabilen und verformungssteifen
Spannkäfig bilden.
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Die
Spannkräfte können an den benötigten Stellen
lokal durch Andrückelemente aufgebracht werden, die mit
Federkraft in Schließstellung der Vorrichtungsteile gegen
die Werkstücke gepresst werden. Diese Andrückelemente
können dadurch ohne einen eigenen Antrieb auskommen. Die
Federkraft kann durch die Schließbewegung und ein Festhalten der
Vorrichtungsteile in der Schließstellung erzeugt werden.
Eine Verriegelung und eine Schwenklagerung der Vorrichtungsteile
ist hierfür hilfreich.
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Die
Andrückelemente können klein und schlank bauen
und lassen sich exakt an den benötigten Stellen positionieren.
Durch ihre kleine Baugröße wird der Bearbeitungsbereich
an den Werkstücken nicht oder nur sehr wenig eingeschränkt.
Durch den Einsatz von Druckstücken mit ggf. verrundeten
Anpressflächen lässt sich die Krafteinleitung
optimieren und die Spannstelle exakt bestimmen. Außerdem
erlaubt die von mehreren Andrückelementen gebildete Spannkontur
auch die Aufnahme von Toleranzen der Werkstücke und ggf.
deren Nachformen und Richten.
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Die
Andrückelemente haben außerdem ein geringes Gewicht,
so dass das Gesamtgewicht des oder der Vorrichtungsteile niedrig
gehalten werden kann. Sie lassen sich dadurch besser handhaben, wobei
beim maschinellen Schließen schwächere Antriebe
eingesetzt werden können. Die Gliederung der Spannvorrichtung
in zwei oder mehr Vorrichtungsteile hat den Vorteil, dass die Spannvorrichtung
schalenartig ausgebildet und mit einer Schwenkbewegung geöffnet
und geschlossen werden kann. In der Öffnungsstellung können
die Bauteile in eine, vorzugsweise das untere Vorrichtungsteil oder
die Unterschale von einem Werker oder mittels einer Handhabungseinrichtung
eingelegt und dabei exakt positioniert und zentriert werden. Die
Spannkräfte werden beim Abklappen oder Auflegen der Oberschale
aufgebracht. Dies hat den Vorteil, dass die positionierten Werkstücke
beim Spannen ihre Lage nicht ändern müssen und
das Spannen mit hoher Positionierpräzision erfolgt. Außerdem
ergibt sich eine einfache, sichere und genau steuerbare Kinematik.
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Die
Spannkräfte können durch Stützelemente
exakt aufgenommen und abgeleitet werden, wobei die Stützelemente
ebenfalls eine kleine Baugröße haben und sich
genauso wie die Andrückelemente oder Spannelemente beliebig
positionieren lassen. Die Spannkräfte können hierbei
nicht nur in Richtung der Schließbewegung der Vorrichtungsteile
aufgebracht werden. Durch Schrägeinbauten, Umlenkungen
oder dgl. können auch Spannkräfte in Schrägrichtung
oder sogar in Querrichtung eingeleitet werden.
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Die
Stütz- und Spannelemente können eine platzsparende
kleine Stütz- und Spannkontur bilden, welche den Zugang
zu den Bearbeitungsstellen nicht oder nur unwesentlich behindert.
Ausnehmungen in den Trägern der Vorrichtungsteile erlauben
den Durchtritt eines Werkzeugs zu der oder den Bearbeitungsstellen.
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Die
Anpress- und Federkräfte der Andrückelemente können
auf verschiedene Weise eingestellt werden. Die vorzugsweise als
Blattfeder ausgebildeten Federelemente können in ihrem
Federverhalten, insbesondere ihrer Federkennlinie variieren und
bei Bedarf ausgetauscht werden. Die Federelemente können
außerdem vorgespannt sein. Durch Formgebungsmaßnahmen
an den Federelementen lässt sich ebenfalls die Federkraft
und auch das Andrückverhalten variieren und einstellen.
Ferner lässt sich der Abstand der Federelemente zur Befestigungsstelle
durch ein oder mehrere Passscheiben variieren, was eine entsprechende Änderung
des Einfederverhaltens und der Federkraft mit sich bringt.
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Die
Federelemente und die Druckstücke können in unterschiedlicher
Weise ausgebildet sein. Die bevorzugte Ausführungsform
mit Blattfedern und endseitig angebrachten klein bauenden Druckstücken
ist wegen des geringen Platzbedarfs und der guten Einstellbarkeit
der Federkraft von besonderem Vorteil. Die beanspruchte Erfindung
hat außerdem den Vorteil, dass die Andrückelemente
kostengünstige Standardteile sein können.
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Die
im Bearbeitungsbereich befindlichen Teile der Spannvorrichtung und
insbesondere die Andrückelemente können mit einer
Beschichtung versehen sein, die verschiedene Funktionen haben kann. Sie
kann einerseits gegen Schweißspritzer, Schmauch oder andere
Einflüsse von der Bearbeitungsstelle schützen.
Eine glatte und abweisende Beschichtung, die z. B. aus Polytetrafluorätyhlen, Chrom
oder dgl. besteht, verhindert ein Anlagern von Materialien aus dem
Bearbeitungsprozess, insbesondere von Schweißspritzern
oder dgl. Dies erhöht die Betriebssicherheit der Spannvorrichtung
und verhindert Fehlfunktionen oder ein in unerwünschter Weise
verändertes Federverhalten der Andrückelemente
durch Vermeidung von Anlagerungen. Auch das thermische Verhalten
der Andrückelemente kann günstig beeinflusst werden.
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In
den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im einzelnen zeigen:
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1:
eine Spannvorrichtung in perspektivischer Ansicht,
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2:
eine vergrößerte Darstellung des Details II von 1,
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3:
eine Seitenansicht der Spannvorrichtung von 1,
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4:
eine vergrößerte und abgebrochene Detaildarstellung
einer Spannstelle in perspektivischer Ansicht,
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5:
eine perspektivische Ansicht eines oberen Teils der Spannvorrichtung,
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6:
eine Unteransicht des Vorrichtungsteils von 5,
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7 und 8:
eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Andrückelements,
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9:
ein Schnitt durch das Andrückelement gemäß Schnittlinie
IX-IX von 7,
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10 bis 12:
verschiedene Ansichten des Andrückelements und
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13:
eine abgebrochene Darstellung einer Bearbeitungsstation mit einer
Spannvorrichtung und einer Bearbeitungseinrichtung Die Erfindung
betrifft eine Spannvorrichtung (5) für Werkstücke
(6, 7). Sie betrifft außerdem ein Spannverfahren
und auch eine Bearbeitungsstation (1) mit mindestens einer solchen
Spannvorrichtung (5).
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Die
Werkstücke (6, 7) können von
beliebiger Art und Größe sein und aus beliebigen
Materialien bestehen. Vorzugsweise handelt es sich um metallische
Blechbauteile, insbesondere um Karosserieteile von Fahrzeugrohkarosserien.
Die Werkstücke (6, 7) können
jeweils einteilig oder mehrteilig sein. Beispielsweise kann es sich
um Bauteile einer Seitenwandkonstruktion oder einer Türkonstruktion
eines Fahrzeugs handeln.
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Die
Spannvorrichtung (5) weist mehrere Vorrichtungsteile (8, 9)
auf, die relativ zueinander beweglich sind und voneinander weg und
aufeinander zu bewegt werden können. In der angenäherten
Stellung oder Schließstellung spannen die Vorrichtungsteile
(8, 9) die Werkstücke (6, 7)
zwischen sich ein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen
weist die Spannvorrichtung (5) zwei Vorrichtungsteile (8, 9) auf,
die mittels eines Lagers (10) schwenkbar miteinander verbunden
und an einem Gestell (11) angeordnet sind. Mittels einer
Verriegelung (13) können die Vorrichtungsteile
(8, 9) in der in 1 und 3 gezeigten
Schließstellung miteinander lösbar verbunden und
zusammengehalten werden. In 1 sind die
eingespannten Werkstücke (6, 7) verdeckt
und nicht sichtbar.
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In
einer Abwandlung der gezeigten Ausführungsform kann die
Spannvorrichtung (5) mehr als zwei Vorrichtungsteile (8, 9)
aufweisen. Außerdem können die Verbindungstechnik
und die Kinematik für die Relativbewegung der Vorrichtungsteile
(8, 9) abgewandelt werden, wobei z. B. eine lineare
Annäherungs- oder Zustellbewegung vorhanden ist. Über entsprechende
Führungen können auch andere beliebig ausgebildete
und z. B. auch teilweise gekrümmte Zustellbewegungen ausgeführt
werden.
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In
der gezeigten Ausführungsform sind die Vorrichtungsteile
(8, 9) am rückwärtigen Rand
durch das Schwenklager (10) verbunden, wobei die Drehachse
im Bereich der Spannebene liegen kann und die Vorrichtungsteile
(8, 9) hierfür entsprechende Lageraugen
haben. An den Lagerelementen kann außerdem eine Absteckung
(34) vorhanden sein, um die Vorrichtungsteile (8, 9)
in der Öffnungsstellung zu fixieren, beispielsweise für
Wartungsarbeiten.
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Das öffnen
und Schließen der Vorrichtungsteile (8, 9)
kann von Hand oder mittels eines geeigneten Antriebs (12)
geschehen. Der Antrieb (12) kann steuerbar sein und eine
beliebige Konstruktion haben. Er kann z. B. aus einem Elektromotor
mit einem Spindeltrieb oder einem anderen Abtriebselement bestehen.
Alternativ ist ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb mit
Zylindern möglich. Der Antrieb (12) kann nicht
nur für ein öffnen, sondern auch für ein
Schließen der Vorrichtungsteile (8, 9)
und für das Aufbringen von Schließkräften
sorgen, falls das Eigengewicht des bewegten Vorrichtungsteils (9)
nicht ausreicht.
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Die
Vorrichtungsteile (8, 9) haben an den einander
zugekehrten Seiten eine Stütz- und Spannstruktur (20, 21)
mit einem oder mehreren starren Stützelementen (22)
und einem oder mehreren beweglichen Spannelementen (24),
die in der Schließstellung zusammenwirken und die Werkstücke
(6, 7) lokal zwischen sich einspannen. In den
gezeigten Ausführungsformen ist die Stützstruktur
(20) am unteren Vorrichtungsteil (8) angeordnet
und wird von mehreren verteilt angeordneten Stützelementen
(22) gebildet. Das obere und bewegliche Vorrichtungsteil (9)
trägt die Spannstruktur (21), die ihrerseits von mehreren
Spannelementen (24) gebildet wird.
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Die
Anordnung von Stütz- und Spannstruktur (20, 21)
kann alternativ umgedreht sein. In einer weiteren Abwandlung sind
Mischformen möglich, wobei an beiden Vorrichtungsteilen
(8, 9) Stützelemente (22) und
Spannelemente (24) mit wechselweiser Positionierung angeordnet
sind.
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Das
eine Vorrichtungsteil (8), vorzugsweise das stationäre
und untere Vorrichtungsteil, ist an einem Gestell (11)
angeordnet und ist für die Aufnahme und Beladung mit den
Werkstücken (6, 7) vorgesehen. Es kann
hierfür eine geeignete Lage und Ausrichtung haben, z. B.
die in 1 und 3 gezeigte Neigung. Das Vorrichtungsteil
(8) bildet mit seiner Stützstruktur (20)
eine Unterschale für die lagegenaue Positionierung und
Aufnahme der Werkstücke (6, 7). Die Stützstruktur
(20) kann außer den Stützelementen (22)
auch Bauteilaufnahmen (23) aufweisen, die z. B. als Anschlage,
Zentrierungen, Formkörper oder dgl. ausgebildet sind. In
der gezeigten Ausführungsform werden alle Werkstücke
(6, 7) in die Unterschale (8) eingelegt,
wobei die Bauteilaufnahmen (23) auch auf die oben liegenden
Werkstücke oder Oberteile (7) einwirken und hierzu
ggf. durch die unteren Werkstücke oder Unterteile (6)
hindurch ragen.
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In
einer Abwandlung der gezeigten Ausführungsform ist es möglich,
ein oder mehrere obere Werkstücke (7) am oberen
Vorrichtungsteil (9) durch geeignete Bauteilaufnahmen aufzunehmen
und in der vorgesehenen Position zumindest temporär festzuhalten.
Je nach Art und Ausgestaltung der Werkstücke (6, 7)
kann es auch sinnvoll sein, alle Werkstücke (6, 7)
am oberen Vorrichtungsteil (9) anzulegen.
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Jede
Spannvorrichtung (5) kann ihr eigenes Gestell (11)
haben. In der Ausführungsform von 1 können
am Gestell (11) zwei oder mehr Spannvorrichtungen (5) angeordnet
sein. Dies kann sinnvoll sein, um einen Satz von Werkstücken
(6, 7) gleichzeitig oder in einer Abfolge zu bearbeiten.
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Die
an den gespannten Werkstücken (6, 7) vorzunehmenden
Bearbeitungsprozesse können von beliebiger Art sein. Vorzugsweise
handelt es sich um Fügeprozesse, bei denen die Werkstücke
(6, 7) dauerhaft miteinander verbunden werden.
Dies können z. B. Klebe-, Schweiß- oder Lötprozesse
sein. Die Schweißprozesse können sich ihrerseits
wieder in unterschiedliche Schweißverfahren mit Lichtbogen und
Schutzgas, mit Laserstrahl, Elektronenstrahl oder dgl. untergliedern.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen kommen Laserschweißverfahren zum
Einsatz. Weitere mögliche Fügeverfahren sind Clinchen,
Nieten, Schrauben oder dgl. Es können aber auch andere
Bearbeitungsprozesse, wie Umformen, Beschichten, spanende Bearbeitung
oder dgl. vorgenommen werden.
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Die
Vorrichtungsteile (8, 9) weisen jeweils einen
Träger (17) auf, der eine plattenartige oder rahmenartige
Struktur und Form haben kann. Er kann eben oder gewölbt
sein und direkt an seiner Innenseite die besagte Stütz-
und/oder Spannstruktur (20, 21) aufweisen. Der
oder die Träger (17) können an einer oder
an mehreren Bearbeitungsstellen (19) eine Ausnehmung (18)
aufweisen, durch die Werkstücke (6, 7)
für den Bearbeitungsprozess zugänglich sind. Wie 13 verdeutlicht,
kann z. B. ein Laserstrahl durch eine solche Ausnehmung (18)
auf eine Bearbeitungsstelle (19) gerichtet werden. Mit
dem Laserstrahl und/oder einem Lichtbogen können durchgehende Schweißnähte
oder unterbrochene Steppnähte gefertigt werden, wie sie
z. B. in 6 angedeutet sind. Die Spannstellen
befinden sich dann an den Unterbrechungen der Steppnaht.
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Mehrere
Spannelemente (24) und vorzugsweise in Schließstellung
direkt gegenüberliegende Stützelemente (22)
sind mit gegenseitigem Abstand entlang einer Spannkontur im Bereich
von mindestens einer Bearbeitungsstelle (19) an den Werkstücken
(6, 7) angeordnet. 6 verdeutlicht
solche Spannkonturen, in deren Bereich auch die Ausnehmungen (18)
angeordnet sind.
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Die
z. B. in 4 erkennbaren Stützelemente
(22) sind als schlanke Stifte oder Bolzen mit einem Kopf
zur Aufnahme und Abstützung des zugeordneten Werkstücks
(6) und einem Fuß zur Montage am Träger.
Der Kopf kann eine an die lokale Werkstückform angepasste
Stützfläche aufweisen. Die Stützelemente
(22) können die gleiche Zahl und Anordnung wie
die gegenüber liegenden Spannelemente (24) haben.
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Die
Spannelemente (24) sind als Andrückelemente (25)
ausgebildet, die mit Federkraft an die Werkstücke (6, 7)
angepresst werden können. Die Werkstücke (6, 7)
werden zwischen den Stütz- und Spannelementen (22, 24)
an einer Vielzahl von lokalen Spannstellen eingespannt, wobei die
Stütz- und Spannelemente (22, 24) sich
an den Vorrichtungsteilen (8, 9) bzw. deren Trägern
(17) abstützen.
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Die
Federkraft kann durch ein Federelement (28) aufgebracht
werden, welches in beliebig geeigneter Weise ausgebildet und angeordnet
sein kann. Die Krafteinleitung auf das beaufschlagte Werkstück (6, 7)
erfolgt mittels eines Druckstücks (26), welches eine
der erforderlichen Größe und Erstreckung des Spannbereichs
entsprechende Größe und Form hat. Das einzelne
Andrückelement (25) hat hierbei jeweils mindestens
ein Federelement (28) und mindestens ein Druckstück
(26). Deren Zahl kann auch größer sein.
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Das
Federelement (28) ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen
als Blattfeder (29) ausgebildet. Diese kann z. B. an einem
Ende an einem Halter (30) mittels einer Fixierung (32)
dauerhaft oder lösbar befestigt sein und am anderen Ende
ein Druckstück (26) tragen. Die Blattfeder (29)
hat in diesem Fall in der Draufsicht eine im wesentlichen gerade
Erstreckung. Alternativ kann sie eine abgewinkelte oder gekrümmte
L-Form oder dgl. haben und an beiden oder mehreren Enden jeweils
ein Druckstück (26) tragen, wobei die Fixierung
(32) sich im Bereich zwischen den Federenden befindet. 6 zeigt
im mittleren Bereich beispielhaft eine zweiarmige Blattfederform.
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Die
Blattfeder (29) hält das Druckstück (26) schwebend
und ragt mit diesem in das Umfeld der Arbeitsstelle(n) (19)
an den Werkstücken (6, 7). Das Druckstück
(26) und ein Teil bzw. der Blattfeder (29) können
sich in einem Bereich unterhalb einer Ausnehmung (18) befinden.
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Die
Andrückelemente (25) sind mit ihren Druckstücken
(26) bzgl. der Spannkontur oder ggf. Spannebene derart
angeordnet, dass sie sich in Ruhelage unterhalb der Spannebene oder
Spannkontur befinden. Beim Schließen der Spannvorrichtung
(5) treffen die Spannstücke (26) vor
dem Ende der Schließbewegung auf das zugeordnete Werkstück (6, 7),
wobei im weiteren Verlauf der Zustell- oder Schließbewegung
das zugehörige Federelement (28) bzw. die Blattfeder
(29) verformt wird und die zum Spannen erforderliche Federkraft
erzeugt. Falls eine Erhöhung der Federkraft gewünscht
ist, kann das Federelement (28) bzw. die Blattfeder (29)
auch eine Vorspannung haben.
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Der
Halter (30) besitzt einen Korpus (31) mit geeigneten
Anschlag und Führungsmitteln für das Federelement
(28) bzw. die Blattfeder (29). Am rückwärtigen
Ende des z. B. länglichen Korpus (31) befindet
sich die Fixierung (32) der Blattfeder (29), wobei sich
letztere mit Abstand bzw. schwebend ein Stück entlang des
Korpus (31) erstreckt und hierdurch eine federgünstige
Länge hat.
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Über
den Korpus (31) werden das Federelement (28, 29)
und das hiervon abstehende Druckstück (26) in
einem Abstand zum Träger (17) gehalten und können
sich federnd bewegen. Der Korpus (31) ist am Träger
(17) in geeigneter Weise befestigt und befindet sich außerhalb
der Ausnehmung (18), wobei die Blattfeder (29)
und das Druckstück (26) in der vorerwähnten
Weise von außen quer in die Ausnehmung (18) ragen
und dort einen Spannkontakt mit dem beaufschlagten Werkstück
(6, 7) herstellen.
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Die
Andrückkraft oder die Federkraft des Andrückelements
(25) sind einstellbar. Die verschiedenen Andrückelemente
(25) können hierbei unterschiedliche Andrück-
oder Federkräfte haben. Die Krafteinstellung kann auf verschiedene
Weise beeinflusst werden. Dies ist z. B. durch die Formgebung und
Größe oder die Materialwahl der vorzugsweise metallischen
Blattfeder (29) möglich. Die Blattfeder (29)
kann z. B. die gezeigte Keilform mit der Verjüngung am
druckstückseitigen Ende und der Fixierung am breiteren
Ende haben. Die Blattfeder (29) hat in den gezeigten Ausführungsbeispielen
eine ebene Form und eine gleichmäßige Dicke. Sie
kann alternativ abgewinkelt oder gekrümmt sein, was auch
nur stellenweise gegeben sein kann. Sie kann außerdem eine
variable Dicke besitzen und ggf. mehrlagig sein. Über die
Formgebung und/oder die Materialwahl können die Federkennlinie
bzw. der E-Modul beeinflusst werden. Auch eine Vorspannung der Blattfeder (29)
oder eines anderen Federelements (28) ist möglich.
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Eine
weitere Einflussmöglichkeit liegt in der Veränderung
des Abstands des Druckstücks (26) vom Träger
(17) in der Schließstellung. Dieser Abstand kann über
die Formgebung der Blattfeder (29), z. B. über
eine Abwinklung, beeinflusst werden. Ferner kann der Abstand der
Einspannstelle der Blattfeder (29) vom Träger
(17) verändert werden, was z. B. durch ein oder
mehrere Passplatten (33) zwischen dem Korpus (31)
und dem Träger (17) oder an der Fixierung (32)
geschehen kann.
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Das
Druckstück (26) kann eine beliebig geeignete Form
und Größe haben. Es kann dauerhaft oder lösbar
mit dem Federelement (28), insbesondere der Blattfeder
(29) verbunden sein. In den gezeigten Ausführungsbeispielen
hat es eine Stangen- oder Bolzenform mit einem kreisrunden oder
prismatischen Querschnitt und ragt quer von der Hauptebene der Blattfeder
(29) weg. Die zum Werkstück gerichtete Andrückfläche
(27) des Druckstücks (26) kann eine für
die Anpressung und die Federbewegung günstige Formgebung
haben, wobei sie z. B. ballig oder konvex verrundet ist. Die Form
und Größe der Andrückfläche
(27) kann sich auch nach anderen Kriterien richten und
z. B. an eine vorgegebene Form und Größe einer
Spannstelle am Werkstück (6, 7) angepasst
sein.
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Das
Druckstück (26) bietet eine definierte Krafteinleitungsstelle
für die Federkraft. Es kann alternativ in das Federelements
(28) bzw. die Blattfeder (29) integriert sein
und durch deren Formgebung gebildet werden, z. B. durch eine Abwinklung
oder Ausprägung.
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In
den gezeigten Ausführungsbeispielen haben die Werkstücke
(6, 7) eine relativ einfache Formgebung und eine
einfache Form und Lage der Spannkontur. Hierbei liegen z. B. die
Blechbauteile plan auf einander. Sie können auch aufeinander
liegende Flansche haben. Die Werkstücke (6, 7)
können alle im wesentlichen aus der gleichen Richtung,
z. B. von oben, gespannt werden. Verschiedene Höhenlagen der
Spannstellen können durch unterschiedliche Formen der Korpusse
(31) und ggf. durch Passplatten (33) realisiert
werden.
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In
den gezeigten Ausführungsformen haben die Andrückelemente
(25) und ihre Federelemente (28) bzw. Blattfedern
(29) nebst Druckstücken (26) im wesentlichen
die gleiche Ausrichtung. Bei komplizierteren Formgebungen und Spannkonturen
von Werkstücken (6, 7) können
Andrückelemente (25) und die jeweils zugehörigen
und gegenüberliegenden Stützelemente (22)
durch Konsolen oder dgl. schräg gestellt werden. Ferner
ist es möglich, die Federelemente (28) bzw. Blattfedern
(29) bei der Schließbewegung durch Führungselemente,
z. B. Keile, an das Werkstück (6, 7)
heranzuführen, seitlich abzulenken und dabei anzupressen.
Dies kann bei Ausrichtungen der Blattfedern (29) in Richtung
der Zustellbewegung oder schräg dazu sinnvoll sein. Hierdurch
können Spannkräfte mit einer Ausrichtung schräg
oder quer zur Zustellrichtung der Vorrichtungsteile (8, 9) aufgebracht
werden.
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Die
Vorrichtungsteile (8, 9) können in der Schließstellung
einen formstabilen Spannkäfig mit der innenliegenden Stützstruktur
(20) und federnden Spannstruktur (21) bilden.
Der Spannkäfig wird zusammengehalten und gesichert durch
die eingangs erwähnte Verriegelung (13). Diese
kann manuell oder mittels eines Antriebs (14) betätigt
werden.
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Die
Verriegelung (13) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet
sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht sie aus
einem steuerbaren Riegelantrieb (14) mit einer Linearbewegung,
z. B. einem Zylinder, der am Ende seiner ausfahrbaren Kolbenstange
ein Riegelelement (15), z. B. einen Riegelfinger trägt,
der mit einem anderen Riegelelement (16), z. B. einer Falle
oder einer Rolle sperrend zusammenwirkt. Der Riegelantrieb (14)
ist z. B. an dem oberen Vorrichtungsteil (9) bzw. der Oberschale
angeordnet und ist an der Seitenwand des Trägers (17) angebaut.
Hierbei können ein oder mehrere, z. B. zwei Riegelantriebe
(14) mit Riegelelementen (15) vorhanden sein.
Das andere Riegelelement (16), das z. B. von einer Gabel
mit einer Rolle gebildet wird, ist an der Unterschale (8)
angeordnet. Über die Verriegelung (13) werden
die beim Schließen aufgebrachten Spannkräfte durch
ein Endschließen eingeleitet und abgestützt.
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Die
Spannvorrichtung (5) oder deren Teile können eine
Beschichtung (35) aufweisen. Eine solche Beschichtung (35)
ist insbesondere für die Stütz- oder Spannelemente
(22, 24) vorgesehen. Sie befindet sich vorzugsweise
an denjenigen Teilen, insbesondere dem Druckstück (26)
und der Blattfeder (29), die sich im Bereich der Arbeitsstelle
(19) befinden und die den von dort ausgehenden Prozesseinflüssen
ausgesetzt sind. Dies können z. B. Schweißspritzer,
Schmauch, spritzende Kühl- oder Schneidmittel oder dgl.
sein. Die Beschichtung (35) kann dem Schutz der Teile,
deren Betriebssicherheit oder anderen Zwecken dienen. Sie besteht
z. B. aus einem abweisenden Material, welches Anlagerungen verhindert.
Ein solches Material kann z. B. Polytetrafluorätyhlen (PTFE
oder Teflon), Chrom oder dgl. sein. Die Beschichtung (35)
kann aus einem Überzug oder einer Oberflächenbearbeitung
der betroffenen Teile bestehen oder in beliebig anderer Weise ausgeführt sein.
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13 zeigt
eine Bearbeitungsstation (1) für Werkstücke
(6, 7) mit einer Bearbeitungseinrichtung (2)
und mit mindestens einer Spannvorrichtung (5). Die Bearbeitungseinrichtung
(2) ist hier eine Fügeeinrichtung, die in beliebig
geeigneter Weise ausgebildet sein kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist
ein mehrachsig beweglicher Manipulator (3) vorgesehen,
der z. B. als sechsachsiger Gelenkarmroboter mit einer mehrachsig
beweglichen Roboterhand ausgebildet ist. Der Manipulator (3)
trägt mindestens ein Werkzeug (4), welches bevorzugt
als Fügewerkzeug, insbesondere als Schweißwerkzeug, ausgebildet
und mit der Manipulatorhand fest oder lösbar verbunden
ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Werkzeug
(4) als Laserstrahlwerkzeug, insbesondere als Remote-Laser,
gestaltet, wobei der Laserkopf vom Manipulator (3) mit
Abstand schwebend gegenüber der Spannvorrichtung (5)
und den eingespannten Werkstücken (6, 7)
gehalten wird. Der Laserkopf hat eine Fokussiereinrichtung mit einer entsprechend
langen Brennweite, die z. B. zwischen 500 und 1500 mm liegt und
die ggf. über eine Nachführeinrichtung, insbesondere
eine Zoomeinrichtung, veränderbar sein kann. Der vom Manipulator
(3) geführte Laserkopf ist mit einer geeigneten
mitgeführten oder stationären Laserquelle verbunden
und richtet den austretenden Laserstrahl durch die ein oder mehreren
Ausnehmungen (18) auf die Bearbeitungsstellen (19)
an den Werkstücken (6, 7). Mit dem Laserwerkzeug
können die Werkstücke (6, 7)
geschweißt, gelötet, heißgeklebt oder
auf andere Weise thermisch behandelt werden. Das Werkzeug (4)
und der Bearbeitungsprozess können alternativ in beliebig
anderer Weise ausgestaltet sein.
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Abwandlungen
der gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele sind
in verschiedener Weise möglich. Ein oder mehrere Vorrichtungsteile (8, 9)
können z. B. für die Zustellbewegung von einer Handhabungseinrichtung,
z. B. einem mehrachsigen Manipulator oder Gelenkarmroboter, geführt
und zugestellt werden. Hierdurch sind auch komplexe Zustellbewegungen
mit mehreren rotatorischen und/oder translatorischen Bewegungsachsen
möglich. In der Endstellung oder Schließstellung
können die betroffenen Vorrichtungsteile (8, 9)
durch die besagte Verriegelung (13) fest miteinander verbunden werden.
Eine solche Zustellung kann bei komplizierter geformten Spannebenen
oder Spannkonturen sinnvoll sein, bei denen sich unterschiedliche
Richtungen für die erforderlichen und am Werkstück
(6, 7) einwirkenden Feder- oder Spannkräfte
ergeben.
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Ferner
kann das Federelement (28) in anderer Weise ausgebildet
sein, z. B. als elastischer Materialblock, Schraubenfeder, Tellerfeder
oder dgl. Das Federelement (28) kann außerdem
an anderer Stelle angeordnet sein und sich z. B. in Anpressrichtung über
dem Druckstück (26) befinden und an einem entsprechend
geeigneten Halter abstützen. Die gezeigte und bevorzugte
Ausführungsform als schlanke Blattfeder (29) hat
allerdings den besonderen Vorteil einer sehr kleinen Baugröße
und einfachen Bauform. Die Abstützung kann von der Arbeitsstelle
(19) entfernt liegen, wobei der sich hierdurch ergebende
Abstand für die Funktion einer Blattfeder günstig
ist. Ferner kann eine Blattfeder (29) eine andere und z. B.
gewölbte Formgebung haben und an beiden Enden fixiert oder
eingespannt sein, wobei sich ein oder mehrere Druckstücke
(26) im Bereich zwischen den Enden befinden. Die Federabstützung
kann beidseits der Ausnehmung (18) liegen.
-
Variabel
ist auch die Konstruktion und Kinematik der Verriegelung (13),
die z. B. Schwenkriegel haben kann. Wenn die Vorrichtungsteile (8, 9)
nicht durch ein Lager (10) an einer Seite verbunden sind, sondern
getrennt sind und erst in Schließstellung zusammen gebracht
werden, kann die Verriegelung (13) entsprechend angepasst
sein und z. B. an mehreren Vorrichtungsseiten Riegelklauen oder
dgl. haben.
-
- 1
- Bearbeitungsstation
- 2
- Bearbeitungseinrichtung,
Fügeeinrichtung
- 3
- Manipulator,
Roboter
- 4
- Werkzeug,
Fügewerkzeug, Laserstrahlwerkzeug
- 5
- Spannvorrichtung
- 6
- Werkstück,
Bauteil, Unterteil
- 7
- Werkstück,
Bauteil, Oberteil
- 8
- Vorrichtungsteil,
Unterschale
- 9
- Vorrichtungsteil,
Oberschale
- 10
- Lager
- 11
- Gestell
- 12
- Antrieb,
Schwenkantrieb
- 13
- Verriegelung
- 14
- Antrieb,
Riegelantrieb
- 15
- Riegelelement,
Riegel
- 16
- Riegelelement,
Falle, Rolle
- 17
- Träger,
Tragplatte, Tragrahmen
- 18
- Ausnehmung
- 19
- Arbeitsstelle,
Fügestelle
- 20
- Stützstruktur
- 21
- Spannstruktur
- 22
- Stützelement
- 23
- Bauteilaufnahme
- 24
- Spannelement
- 25
- Andrückelement
- 26
- Druckstück
- 27
- Andrückfläche
- 28
- Federelement
- 29
- Blattfeder
- 30
- Halter
- 31
- Korpus
- 32
- Fixierung
- 33
- Passplatten,
Shims
- 34
- Absteckung
- 35
- Beschichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004034037
A1 [0003]
- - DE 19749230 B4 [0004]
- - DE 19802918 B4 [0005]