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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Halte-, Spann- und Positioniersystem
für Geräte, Werkstücke und Werkzeuge
und ähnliche Einrichtungen.
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Geräte,
Werkstücke, Werkzeuge, Maschinenteile und dergleichen,
werden häufig über eine Konsole an einem feststehenden
Teil, z. B. der Karosserie eines Fahrzeuges, einem Maschinentisch, der
Wand eines Gebäudes, einer Tischplatte usw. angeordnet.
Zur veränderbaren Positionierung des jeweiligen Gerätes,
Werkstücks, Werkzeugs oder Maschinenteils kann deren Halterung
gegenüber der Konsole in gewissen Grenzen verschwenkbar
angeordnet sein und kann in seiner jeweiligen Verstellposition z.
B. mittels einer Schraubverbindung fixiert werden.
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Im
Allgemeinen dienen Halte-, Positionier- und Spannvorrichtungen dem
Positionieren bzw. Einstellen und Verbinden des Gerätes,
Werkstückes oder des Werkzeuges in Maschinenelementen,
Anlagen, Vorrichtungen und dergleichen während der Bearbeitung.
Oft stützen sie nicht nur die Bearbeitungskräfte
ab, sondern bringen außerdem das Gerät, Werkstück
oder Werkzeug selbsttätig beim Halte-, Positionier- und
Spannvorgang in eine bestimm te, zur einwandfreien Bearbeitung erforderliche
Lage. Eine Halte-, Positionier- und Spannvorrichtung ist stets für
verschiedene Formen und Abmessungen von Werkstücken oder
Werkzeugen innerhalb eines bestimmten Bereiches verwendbar.
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Solche
Halte-, Positionier- und Spannvorrichtungen und auch Kraftspanner
sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Neben
umlaufenden Werkstück- bzw. Werkzeugspannern, wie Spitzen,
Spanndorne, Spannzangen, Spannfutter und Teileinrichtungen gibt
es auch eine Vielzahl von festen Werkstück- bzw. Werkzeugspannern,
z. B. Setzstöcke, Spannstöcke, Magnetspanner,
Spanneisen, Spannunterlagen, Kloben usw..
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Nachteilig
bei diesen Spannvorrichtungen ist deren beschränkte Wirkrichtung,
nämlich, dass das Werkstück oder Werkzeug nur
in einer Ebene oder Achse gespannt werden kann.
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Komplexere
Spannvorrichtungen ermöglichen ein Spannen des Werkstückes
oder Werkzeuges auch in zwei Ebenen, nämlich in X- und
Y-Richtung, manchmal auch räumlich in X-, Y- und Z-Richtung.
Allerdings sind solche komplexen Spanngebilde nichts anderes als
aus mehreren Spannern kombinierte Vorrichtungen, die dadurch zwangsläufig technisch
sehr aufwändig, großvolumig und kostenintensiv
sind. Für kleinere und hochpräzise Bearbeitungsschritte
und kompaktere Arbeitsmaschinen sind solche komplexen Spannvorrichtungen
meist nicht geeignet.
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Aus
der
DE 20 2006
000 908 U1 ist eine Konsole bekannt, die eine Scharniergelenkanordnung umfasst
mit einem zylinderförmig ausgebildeten ersten Scharnierelement,
welches formschlüssig in einer in dem Tragarm vorgesehenen
Lagerbuchse um die erste Scharnierachse schwenkbar angeordnet ist, wobei
das erste Scharnierelement im Bereich der Lagerbuchse eine nutenförmige
Aufnahme für ein zweites mit dem Gerätehalter
verbindbares Scharnierelement besitzt. Das zweite Scharnierelement
ist um die zweite durch das erste Scharnierelement hindurch geführte
Scharnierachse schwenkbar und durch eine Ausnehmung des ersten Endbereiches
des Tragarmes hindurchgeführt. Dabei weist der Tragarm
mindestens eine schlitzförmige Ausnehmung auf, die sich
von dem unteren Bereich der Lagerbuchse in Richtung auf das zweite
Ende des Tragarmes erstreckt, so dass durch ein Zusammendrücken
der beiden sich seitlich an die schlitzförmige Ausnehmung
anschließenden Schenkel des Tragarmes eine Fixierung des
ersten Scharnierelementes durch Klemmung durchführbar ist.
Außerdem sind der Schwenkbereich des ersten Scharnierelementes
sowie seine Ausgestaltung derart gewählt, dass bei der Fixierung
des ersten Scharnierelementes ebenfalls ein Zusammendrücken
der beiden, das zweite Scharnierelement umschließenden
Schenkel des ersten Scharnierelementes und somit auch eine Fixierung
des zweiten Scharnierelementes durch Klemmung erfolgt. Der Tragarm
besteht aus einem massiven Metallmaterial.
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Nachteilig
hierbei ist, dass der Tragarm aus dem vollen Metallmaterial gefräst
wird und dadurch aufwändig, teu er und schwer ist. Darüber
hinaus ist durch das Vorhandensein der Aufnahme für die
Drehgelenkanordnung und die schlitzförmige Ausnehmung zu
deren Verspannung der Tragarm an eine feste Länge gebunden.
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Zum
Positionieren bzw. Einstellen eines Gerätes, Werkstückes
bzw. Werkzeuges oder anderen Maschinenteils an der Positionier-
bzw. Spannvorrichtung wird häufig die so genannten Shimstechnik angewendet.
Diese wird insbesondere in der Ventiltechnik benutzt, um Ventilspiele
einzustellen. Hierbei werden Shims, d. h. Metallscheiben oder -platten
unterschiedlicher Dicke, gegebenenfalls auch unterschiedlicher Form,
verwendet, um die entsprechenden Bauteile der Vorrichtung, des Maschinenteils usw.
zu positionieren und/oder einzustellen.
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Aus
der
DE 20 2006
016 392 U1 ist eine Positioniervorrichtung bekannt, bei
der das Fußteil eine mittige, im Querschnitt rechteckige Öffnung
aufweist, an deren zumindest zwei rechtwinklig zueinander liegenden
Seitenflächen jeweils ein Einstellklotz beliebig wählbarer
Dicke befestigbar ist. Ein Flanschteil besitzt einen der Form der Öffnung
im Fußteil entsprechenden Zapfen mit geringeren Abmessungen als
die Öffnung im Fußteil, der in diese Öffnung
einsteckbar ist. Zwischen dem Fußteil und dem Flanschteil
ist eine Einstellplatte beliebig wählbarer Dicke einsetzbar,
die eine zur Öffnung des Fußteils kongruenten Öffnung
aufweist. Der Zapfen des Flanschteils ist in der Öffnung
des Fußteils mittels eines Befestigungselementes befestigbar.
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Vorzugsweise
mit Shims und Endmaßen werden die exakten Dicken der Einstellklötze
und der Einstellplatte ermittelt. Die Anbringung der Einstellklötze
der vorbestimmten und ausgewählten Dicken an den zumindest
zwei rechtwinklig zueinander liegenden Seitenflächen der Öffnung
im Fußteil bewirkt einerseits eine exakte Maßeinstellung
in X-Richtung durch den einen Einstellklotz und anderseits in Y-Richtung
durch den anderen Einstellklotz, da dieser rechtwinklig zum Einstellklotz
in X-Richtung ausgerichtet ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Halte-, Spann- und Positioniersystem
für Geräte, Werkstücke und Werkzeuge
und ähnliche Einrichtungen zu schaffen, das einfach und
kostengünstig herstellbar, gewichtsmäßig
leicht und nach dem Baukastenprinzip beliebig zusammenstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe gelöst durch einen mit einer Fußplatte
versehenen Tragarm, der aus einem beliebig ablängbaren
rechteckigen Strangpressprofil besteht, das einen mittigen Steg mit
einer zentralen Gewindebohrung aufweist, von dem zu den Eck- bzw.
Randbereichen des Strangpressprofils weitere Stege verlaufen, zwischen
den Stegen Hohlräume gebildet sind und am oberen Ende des
Strangpressprofils in dessen Eck- bzw. Randbereichen mindestens
zwei beabstandete und hervorstehende Passstifte eingebracht sind,
wobei auf dem oberen Ende des Strangpressprofils eine mit Aufnahmeöffnungen
für die Passstifte versehene Positioniereinrichtung, Konsole,
Halterung, Stativ, Drehgelenk oder ähnliche Einrichtung
aufsetzbar und mit einer Zentralschraube in der zentralen Gewindebohrung
des Tragarms befestigbar ist und diese Einrichtungen gegeneinander
austauschbar sind.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Demgemäß verlaufen
die Stege im Innern des Strangpressprofils über dessen
gesamte Länge.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen der
Fußplatte, dem Tragarm und der darauf aufsetzbaren Einrichtung
Mittel der Shimstechnik, d. h. Metallscheiben oder -platten unterschiedlicher
Dicke, einsetzbar.
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Nach
einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen
Lösung ist die Fußplatte mit einer Zentralschraube
in der zentralen Gewindebohrung des Tragarms befestigbar.
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Mit
diesem Halte-, Spann- und Positioniersystem wird ein modulares System
nach dem Baukastenprinzip ermöglicht, bei dem eine Positioniereinrichtung,
eine Konsole, eine Halterung, ein Stativ, ein Drehgelenk oder eine ähnliche
Einrichtung auf den Tragarm aufgesetzt werden kann. Die Befestigung
dieser Einrichtung erfolgt mittels einer einzigen Zentralschraube
in der zentralen Gewindebohrung des Tragarms. Die exakte Positionierung
der Einrichtung wird durch die mindestens zwei Passstifte am oberen
Ende des Strangpressprofils in dessen Eck- bzw. Randbereichen erreicht,
wobei die jeweilige am Tragarm zu befestigende Einrichtung entsprechende Aufnahmeöffnungen
für die Passstifte aufweist.
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Durch
Lösen der Zentralschraube, welche den Tragarm mit der daran
befestigten Einrichtung verbindet, und Abziehen dieser Einrichtung,
kann diese gegen eine beliebig andere Einrichtung ähnlicher
Art ausgetauscht werden.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass der Tragarm aus einem rechteckigen Strangpressprofil
besteht. Dieses Strangpressprofil kann beliebig abgelängt werden,
um so gewünschte Höhen des Tragarms in Abhängigkeit
vom Einsatzzweck und den räumlichen Bedingungen bei der
Verwendung des Tragarms mit der daran befestigten Einrichtung realisieren
zu können.
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Besonders
leichtgewichtig und dennoch stabil ist der Tragarm dadurch, dass
dieser als Strangpressprofil ausgebildet ist. Dabei kann das Strangpressprofil
aus einem metallischen, z. B. Stahl oder Aluminium, oder einem Kunststoffmaterial
bestehen. Da das Strangpressprofil einen mittigen Steg aufweist,
von dem zu den Eck- bzw. Randbereichen des Tragarms weitere Stege
verlaufen, wobei zwischen den Stegen Hohlräume gebildet
sind, ist der Tragarm vergleichsweise leicht gegenüber
einem solchen aus einem Vollmaterial.
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Mit
den Mitteln der Shimstechnik können beliebige Anpassungen,
insbesondere im Hinblick auf die Maßhaltig keit, der miteinander
zu verbindenden Komponenten vorgenommen werden.
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Der
der Erfindung zugrunde liegende Gedanke wird in der nachfolgenden
Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispieles, das in
den Zeichnungen dargestellt ist, näher beschrieben. Es
zeigen:
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1 eine
Explosivdarstellung eines erfindungsgemäßen Halte-,
Spann- und Positioniersystems mit einer Positioniereinrichtung und
einem Drehgelenk,
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2 eine
Vorderansicht des Halte-, Spann- und Positioniersystems gemäß 1,
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3 eine
Seitenansicht des Halte-, Spann- und Positioniersystems gemäß 1,
-
4 eine
Perspektivansicht des Tragarmabschnittes des Halte-, Spann- und
Positioniersystems,
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5 eine
Explosivdarstellung des Tragarmabschnittes gemäß 4,
-
6 eine
Explosivdarstellung eines Drehgelenks zur Verwendung am Halte-,
Spann- und Positioniersystem,
-
7 eine
Schnittdarstellung des Drehgelenks gemäß 6,
-
8 eine
Perspektivansicht einer Positioniereinrichtung zur Verwendung am
Halte-, Spann- und Positioniersystem und
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9 eine
Explosivdarstellung der Positioniereinrichtung gemäß 8.
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Das
in den 1 bis 3 dargestellte Halte-, Spann-
und Positioniersystem ist nach einem modularen Baukastenprinzip
aufgebaut. Dem entsprechend kann auf dem Tragarm gemäß den 4 und 5 ein
Drehgelenk gemäß den 6 und 7, eine
Positioniereinrichtung gemäß den 8 und 9 oder
eine beliebige andere Konsole, Halterung, Stativ, Werkstück,
Werkzeug oder ähnliche Einrichtung befestigt werden. Gegebenenfalls
können auch mehrere solcher Einrichtungen miteinander kombiniert
werden, wie dies aus den 1 bis 3 ersichtlich
ist. Insofern ist das Halte-, Spann- und Positioniersystem gemäß den 1 bis 3 nur
als eines von vielen möglichen Ausführungsbeispielen zu
betrachten.
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Das
Halte-, Spann- und Positioniersystem 1, wie es in den 1 bis 3 dargestellt
ist, besteht im Wesentlichen aus einem Tragarm 2, auf dem
eine Positioniereinrichtung 3 und auf dieser wiederum ein Drehgelenk 4 befestigt
sind.
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Wesentlichster
Bestandteil des Halte-, Spann- und Positioniersystems 1 ist
der in den 4 und 5 gezeigte
Tragarm 2, der aus einem beliebig ablängbaren
recht eckigen Strangpressprofil 5 vorzugsweise aus Stahl
besteht. Das Strangpressprofil 5 besitzt einen mittigen
Steg 6 mit einer zentralen Gewindebohrung 7. Vom
Steg 6 führen zu den Eck- bzw. Randbereichen des
Strangpressprofils 5 weitere Stege 8. Zwischen
den Stegen 6 und 8 sind Hohlräume 9 gebildet.
Am oberen Ende des Strangpressprofils 5 sind in dessen
Eck- bzw. Randbereichen zwei sich schräg gegenüber
befindliche hervorstehende Passstifte 10 eingebracht.
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Am
unteren Ende des Tragarms 2 ist eine Shimsplatte 11 mittels
zwei weiteren Passstiften 12 angeordnet, mit denen die
Shimsplatte 11 mit einer Fußplatte 13,
wie in 5 gezeigt, verbunden wird, wobei die Passstifte 12 in
entsprechende Bohrungen 14 und 15 in der Fußplatte 13 und
in der Shimsplatte 11 führen. Die Shimsplatte 11 und
die Fußplatte 13 besitzen jeweils eine mittige
Bohrung 16 und 17, durch welche eine Zentralschraube 18 von
der Unterseite der Fußplatte 13 geführt
wird, wobei der Gewindeteil der Zentralschraube 18 mit
der Gewindebohrung 7 im Steg 6 des Strangpressprofils 5 des
Tragarms 2 fest verbunden wird. Zur Befestigung der Fußplatte 13 an
einer nicht dargestellten Basis weist diese mehrere Durchgangsbohrungen 19 auf.
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Die
am oberen Ende des Tragarms 2 befindlichen Passstifte 10 dienen
der Aufnahme beispielsweise des in den 6 und 7 dargestellten Drehgelenks 4.
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Das
Drehgelenk
4 entspricht etwa dem aus der
DE 20 2006 000 908 U1 .
Das Gelenkgehäuse
20 ist über eine Schar niergelenkanordnung
20 mit
einem Gerätehalter
21 über einen Stift
22 verbunden, wobei
an dem Gerätehalter
21 beispielsweise eine nicht
dargestellte Spannvorrichtung zum Halten von Werkstücken
befestigbar ist. Die Schrauben
23 verspannen die Scharniergelenkanordnung
20 mit
dem Gelenkgehäuse
19. Wie leicht erkennbar ist,
erlaubt das Drehgelenk
4 eine Schwenkbewegung des Gerätehalters
21 in
zwei Ebenen, nämlich einerseits um die Scharniergelenkanordnung
20 und
anderseits um den Stift
22.
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Das
Drehgelenk 4 wird von oben über eine Zentralschraube 24 und
eine entsprechende Durchgangsbohrung 25 mit der Gewindebohrung 7 im Strangpressprofil 5 des
Tragarms 2 verspannt.
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Die
in den
8 und
9 gezeigte Positioniereinrichtung
3 entspricht
etwa der aus der
DE
20 2006 016 392 U1 . Sie dient insbesondere zum Einstellen
mittels Shimstechnik und Spannen eines Werkstückes oder
Werkzeuges. Die Positioniereinrichtung
3 umfasst als Hauptbestandteile
ein Fußteil
26, ein Flanschteil
27 und
eine zwischen diese einbringbare Einstellplatte
28. Das
Flanschteil
26 besitzt an seiner Oberseite eine Mehrzahl
von Bohrungen
29 und mindestens zwei Passstifte
30 zur
Befestigung z. B. eines Werkstückes. Die Positioniervorrichtung
3 hat
einen rechteckigen und in den Hauptteilen maßgleichen Querschnitt.
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In
das Fußteil 26 ist mittig eine rechteckige Öffnung 31 eingebracht.
An jeder von zwei rechtwinklig zueinander liegenden inneren Seitenflächen
der Öffnung 31 ist jeweils ein Einstellklotz 32 und 33 mittels
nicht gezeigten Schrauben befestigt, wobei die Einstellklötze 32 und 33 jeweils
eine bestimmte, beliebig wählbare Dicke aufweisen. Gegebenenfalls
haben die Einstellklötze 32 und 33 unterschiedliche
Dicken. Der eine Einstellklotz 32 erlaubt eine Maßeinstellung
zum Verspannen des Werkstückes in X-Richtung und der Einstellklotz 33 in
Y-Richtung.
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Das
Flanschteil 27 hat an seiner Unterseite einen Zapfen 34 angeformt,
der eine Form aufweist, die der Öffnung 31 im
Fußteil 27 entspricht, jedoch geringere Abmessungen
besitzt, also im Durchmesser erheblich kleiner ist als die Öffnung 31 im
Fußteil 26. An einem der Eckbereiche ist am Zapfen 34 des Flanschteils 27 eine
Einkerbung 35 eingefräst. In diese Einkerbung 35 greift
ein am Fußteil 26 eingesetztes Befestigungselement 36,
beispielsweise eine Innensechskantschraube, ein, wenn das Flanschteil 27 mit
dem Zapfen 34 in das Fußteil 26 eingesetzt
wird. Dieses Befestigungselement 36 verspannt das Fußteil 26,
das Flanschteil 27 und die Einstellplatte 28 in Relation
zu den Einstellklötzen 32, 33 gegeneinander.
Hierbei unterstützt die schräge Fläche
der Einkerbung 35 die Spannwirkung gegen das Befestigungselement 36.
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Zwischen
dem Fußteil 26 und dem Flanschteil 27 ist
die Einstellplatte 28 angeordnet, deren Dicke vorbestimmt
ist und beliebig gewählt werden kann. Diese dient der Maßeinstellung
zum Verspannen des Werkstückes in Z-Richtung. Mittig der
Einstellplatte 28 ist eine Öffnung 37 eingebracht,
die die gleiche Kontur und Größe aufweist, wie
die Öffnung 31 im Fußteil 26.
Durch diese Öffnung 37 wird der Zapfen 34 des
Flanschteils 27 beim Verbinden mit dem Fußteil 26 geführt.
Die Einstellplatte 28 kann mittels Passstiften 37 am
Fußteil 26 arretiert werden. Ebenso ist das Flanschteil 27 mit
Passstiften 38 versehen, um ein beliebig anders Bauteil
befestigen zu können.
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Das
Fußteil 26 der Positioniereinrichtung 3 besitzt
eine nicht sichtbare mittige Bohrung, durch welche eine Zentralschraube 40 von
oben nach unten geführt wird, wobei der Gewindeteil der
Zentralschraube 18 mit der Gewindebohrung 7 im
Steg 6 des Strangpressprofils 5 des Tragarms 2 fest
verbunden wird.
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- 1
- Halte-,
Spann- und Positioniersystem
- 2
- Tragarm
- 3
- Positioniereinrichtung
- 4
- Drehgelenk
- 5
- Strangpressprofil
- 6
- Steg
- 7
- Gewindebohrung
- 8
- Steg
- 9
- Hohlraum
- 10
- Passstift
- 11
- Shimsplatte
- 12
- Passstift
- 13
- Fußplatte
- 14
- Bohrung
- 15
- Bohrung
- 16
- mittige
Bohrung
- 17
- mittige
Bohrung
- 18
- Zentralschraube
- 19
- Gelenkgehäuse
- 20
- Scharniergelenkanordnung
- 21
- Gerätehalter
- 22
- Stift
- 23
- Schraube
- 24
- Zentralschraube
- 25
- Durchgangsbohrung
- 26
- Fußteil
- 27
- Flanschteil
- 28
- Einstellplatte
- 29
- Bohrung
- 30
- Passstift
- 31
- Öffnung
- 32
- Einstellklotz
- 33
- Einstellklotz
- 34
- Zapfen
- 35
- Einkerbung
- 36
- Befestigungselement
- 37
- Öffnung
- 38
- Passstift
- 39
- Passstift
- 40
- Zentralschraube
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202006000908
U1 [0007, 0038]
- - DE 202006016392 U1 [0010, 0040]