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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Abstützvorrichtung für Werkstücke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige Abstützvorrichtungen werden insbesondere für das Abstützen und Halten von Werkstücken mit dreidimensional strukturierten Oberflächen verwendet. Sie können dabei als sogenannte Formspannbacken eingesetzt werden.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
DE 20 2004 002 982 U1 ist eine Kniehebelspannvorrichtung mit einem Konturstück bekannt. Das Konturstück weist eine Mehrzahl von langgestreckten seitlich aneinander anliegenden Stößeln auf, die in einem Anpassbetriebszustand gegeneinander verschiebbar sind. Jeder Stößel weist eine Sackbohrung auf, die ein Ende einer Druckfeder aufnimmt; und jedem Stößel ist ein zu dem Stößel koaxial ausgerichteter Führungsbolzen zugeordnet, der fest mit einer Bodenplatte verbunden ist und der die Druckfeder führt, wobei sich die Druckfeder mit ihrem anderen Ende an der Bodenplatte abstützt. Durch eine Relativverschiebung der Stößel gegen Rückstellkräfte der Druckfedern passen sich die Stößel in dem Anpassbetriebszustand an eine Oberflächenkontur eines Werkstücks an, und in der angepassten Stellung werden die Stößel durch Einklemmen in einem sie umschließenden Rahmen arretiert. Für eine Anpassung an eine andere Oberflächenkontur wird die Klemmung der Stößel wieder aufgehoben.
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Die Stößel der bekannten Kniehebelspannvorrichtung weisen keine Verankerung an der Bodenplatte auf, sodass die Stößel in dem Anpassbetriebszustand von der Bodenplatte und dem Rahmen frei sind. Insbesondere bei starken Verschiebungen der Stößel zu der Bodenplatte hin, wie sie bei der Aufnahme von Werkstücken mit stark strukturierten Oberflächenkonturen auftreten, stehen die Druckfedern unter hohen Vorspannungen, sodass die Druckfedern entsprechend hohe Rückstellkräfte auf die Stößel ausüben. Beim Lösen der Arretierung zum Anpassen an ein anderes Werkstück können diese Rückstellkräfte dazu führen, dass sich die Stößel über den Rahmen hinausbewegen oder sogar aus dem Rahmen herausspringen.
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Aus der
DE 196 03 579 A1 ist ein Formspannbacken für eine Spannvorrichtung bekannt, der die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufweist. In einem Rahmen des Formspannbackens ist eine Mehrzahl von langgestreckten Stößeln angeordnet, die parallel zueinander ausgerichtet und unabhängig voneinander verschiebbar sind. Durch eine Fixiereinrichtung werden die Stößel quer zu ihrer Haupterstreckungsrichtung gegen den sie seitlich umschließenden Rahmen und gegeneinander verspannt und somit in ihrer Haupterstreckungsrichtung arretiert. Jeder Stößel weist an seinem hinteren Ende ein Sackloch auf, in das eine Führungshülse eingesetzt ist. Dabei grenzt die Führungshülse mit ihrer Außenfläche einen Ringraum in der Sackbohrung ab, der ein vorderes Ende einer Druckfeder aufnimmt, die den Stößel an einer Bodenplatte abstützt. Weiter ist jedem Stößel ein Führungsbolzen zugeordnet, der fest mit der Bodenplatte verbunden ist, koaxial zu der Druckfeder ausgerichtet ist und in die Führungshülse des Stößels eingreift. Zur Verankerung des Stößels an dem Führungsbolzen und damit zur Begrenzung der Verschiebbarkeit des Stößels längs seiner Haupterstreckungsrichtung weist die Führungshülse an ihrem hinteren Ende einen ringförmigen Anschlag für einen am freien Ende des Führungsbolzens angeformten Anschlagbund auf.
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Der Formspannbacken ist durch den mehrteiligen Aufbau der Stößel komplex und aufwändig in der Herstellung. Darüber hinaus stehen die ineinander angeordneten Teile des Aufbaus einer kompakten Bauweise der Stößel entgegen, da der Stößel genügend Raum für den Führungsbolzen, die Führungshülse und die Druckfeder aufweisen muss. Damit ergibt sich ein großer Mindestdurchmesser der Stößel.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik kompaktere und in ihrem Aufbau und ihrer Herstellung vereinfachte Abstützvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Abstützvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Abstützvorrichtung für Werkstücke, die eine Mehrzahl von langgestreckten Stößeln aufweist, welche parallel zueinander ausgerichtet sind und seitlich aneinander anliegen und welche in einem Anpassbetriebszustand der Abstützvorrichtung einzeln verschiebbar sind. Jeder Stößel weist eine an seinem hinteren Ende offene, sich längs seiner Haupterstreckungsrichtung erstreckende Ausnehmung auf, die eine sich längs der Haupterstreckungsrichtung erstreckende Druckfeder aufnimmt, welche den Stößel nach hinten abstützt. Weiterhin ist jedem Stößel ein an einer Grundplatte befestigter Führungsbolzen zugeordnet, der sich in der Haupterstreckungsrichtung des zugehörigen Stößels erstreckt und der mit seinem von der Grundplatte abstehenden freien Ende in die Ausnehmung des zugehörigen Stößels eingreift. Dort ist der Führungsbolzen über einen Anschlag am hinteren Ende des Stößels an dem Stößel verankert bzw. der Stößel an dem Führungsbolzen. Jeder Stößel stützt sich über seine Druckfeder an dem Führungsbolzen ab, so dass die Druckfeder vollständig in der Ausnehmung des Stößel angeordnet und dadurch vor Verunreinigungen geschützt ist. Die Stößel werden seitlich von einem Rahmen umgriffen und sind über eine Fixiereinrichtung gegenüber dem Rahmen fixierbar.
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Bei der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung ist jeder Stößel an einem zugehörigen Führungsbolzen verankert, der in die Ausnehmung am hinterem Ende des Stößels eingreift und an den der Stößel über den Anschlag an seinem hinteren Ende bei einer Bewegung nach vorne anschlägt. Den Anschlag kann dabei beispielsweise eine axiale Begrenzungsfläche der sich zum Ende des Stößels hin verengenden Ausnehmung bilden. Der Anschlag kann zum Beispiel aber auch durch einen axial am hinteren Ende des Stößels in die Ausnehmung hinein ragenden Stift gebildet sein.
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In der Ausnehmung ist die Druckfeder angeordnet, über die sich der Stößel an dem in die Ausnehmung eingreifenden Ende des Führungsbolzens abstützt. Die Druckfeder erstreckt sich dabei nicht über die Ausnehmung hinaus, sondern ihr Bereich wird seitlich und an einem vorderen Ende von Begrenzungsflächen der Ausnehmung des Stößels und an einem hinteren Ende von dem in die Ausnehmung des Stößels eingreifenden Ende des Führungsbolzens begrenzt. Vorzugsweise ist die Druckfeder unter einer Vorspannung in die Ausnehmung des Stößels eingesetzt, sodass der Stößel durch die Druckfeder immer mit einer gewissen Rückstellkraft von dem Führungsbolzen weg beaufschlagt ist, wodurch insbesondere ein vollständiges Wiederausfahren des Stößels in dem Anpassbetriebszustand erreicht wird. Dadurch, dass der Führungsbolzen am hinteren Ende des Stößels über den Anschlag an dem Stößel verankert ist, ist die Verschiebung des Stößels, insbesondere sein Ausfahren, gegenüber dem Führungsbolzen und damit gegenüber der Grundplatte begrenzt, sodass die Stößel nicht aus dem sie seitlich umgreifenden Rahmen herausfallen oder -springen können.
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Vorzugsweise weist jeder Stößel der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung einen Stößelgrundkörper und eine von dem Stößelgrundkörper abnehmbare Stößelkappe auf, die das vordere Ende des Stößels bildet und die Ausnehmung des Stößels verschließt. Dadurch wird ein einfacher Zusammenbau der Abstützvorrichtung erreicht, indem zunächst der Führungsbolzen und dann die Druckfeder von vorne in die Ausnehmung des Stößels eingesetzt werden und die Ausnehmung anschließend mit der Stößelkappe verschlossen wird. Die Druckfeder stützt sich dann nach vorne an der Stößelkappe ab. Die Stößelkappe kann beispielsweise lösbar durch eine Verschraubung oder eine Klippmontage oder dauerhaft durch Aufrasten oder Ankleben an dem Stößelgrundkörper befestigt sein.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung stehen verschiedene austauschbare Stößelkappen zur Verfügung, die sich beispielsweise in ihren Oberflächenkonturen, wie spitz zulaufend oder abgerundet, und/oder ihren Oberflächeneigenschaften, wie hart oder weich, unterscheiden. Durch die Austauschbarkeit der Stößelkappen können dann je nach Werkstück unterschiedliche Stößelkappen eingesetzt werden, die in Hinblick auf ein bestimmtes Werkstück optimiert sind, sodass die Abstützvorrichtung das jeweilige Werkstück in optimaler Weise abstützt. Bei austauschbaren Stößelkappen können auch die Druckfedern ausgetauscht werden, um beispielsweise auf ein sehr empfindliches Objekt nur kleine elastische Kräfte auszuüben.
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In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung ist eine Begrenzungsfläche der Ausnehmung zylindermantelförmig und der Anschlag für das in die Ausnehmung eingreifende Ende des Führungsbolzens ist als eine Kreisringfläche am hinteren Ende des Stößels ausgebildet, die von der zylindermantelförmigen Begrenzungsfläche radial nach innen hervorspringt. Das in die Ausnehmung eingreifende Ende des Führungsbolzens weist entsprechend einen Kopf mit einem gegenüber seinem Schaft vergrößerten Durchmesser auf, mit dem er an der Kreisringfläche anschlägt.
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Die zylindermantelförmige Begrenzungsfläche der Ausnehmung und die von dieser Begrenzungsfläche abgehende kreisringförmige Anschlagfläche des Stößels sind besonders leicht herstellbar, wenn der Stößel als Stößelgrundkörper mit einer von ihm abnehmbarer Stößelkappe, der die Ausnehmung verschließt, ausgebildet ist. Die Ausnehmung kann dann beispielsweise eine zu dem Stößel koaxial verlaufende Bohrung, die sich vom vorderen Ende des Stößelgrundkörpers bis zu seinem hinteren Ende erstreckt, das hintere Ende aber nicht durchstößt, und eine dazu koaxiale Gegenbohrung mit kleinerem Durchmesser durch das hintere Ende des Stößels umfassen, sodass die Ausnehmung am hinteren Ende des Stößels enger ist als der Kopf des Führungsbolzens und sich nur der Schaft des Führungsbolzens durch die Bohrung am hinteren Ende des Stößels erstreckt, während der Kopf des Führungsbolzens an die Kreisringfläche am hinteren Ende des Stößels anschlägt und so den Stößel an dem Führungsbolzen verankert.
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Der Führungsbolzen kann beispielsweise einen zylinderförmigen Kopf und einen im wesentlichen glatten Schaft aufweisen. Der Durchmesser des Schafts ist vorzugsweise so groß, dass er gerade, d. h. zwar reibungslos aber auch spielfrei, durch die Ausnehmung am hinteren Ende des Stößels hindurchpasst, während der zylinderförmige Kopf einen Durchmesser aufweist, der nicht wesentlich kleiner ist als ein freier Querschnitt der Ausnehmung. Zum einen kann sich dadurch die Druckfeder über einen großen Querschnitt an dem Kopf des Führungsbolzens abstützen, und sie neigt nicht dazu sich zwischen dem Kopf des Führungsbolzens und der Begrenzungsfläche der Ausnehmung zu verklemmen. Zum anderen wird eine Verbesserung der Führung des Stößels an dem an der Bodenplatte verankerten Führungsbolzen erreicht, weil die Begrenzungsflächen der Ausnehmung Führungsflächen für den Kopf und den Schaft am in die Ausnehmung eingreifenden Ende des Führungsbolzens ausbildet. Die Führungsfläche für den Kopf ist dabei vorzugsweise eine zylindermantelförmige Begrenzungsfläche der Ausnehmung, wie sie beispielsweise von einer koaxial zu dem Stößel verlaufenden Bohrung gebildet wird.
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Die Stößel sind in der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung innerhalb eines Rahmens angeordnet, der die Stößel seitlich umschließt. Um die Stößel gegenüber dem Rahmen zu fixieren, übt die Fixiereinrichtung seitliche Fixierkräfte auf die Stößel aus, die in den Haupterstreckungsrichtungen der Stößel zu Haftreibungskräften führen, welche zumindest größer sind als die auf die einzelnen Stößel wirkenden Federkräfte ihrer Druckfedern, die aus einer Verschiebung der Stößel gegenüber den zugehörigen Führungsbolzen resultieren. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Fixiereinrichtung dazu eine innerhalb des Rahmens angeordnete und gegenüber dem Rahmen bewegliche Wand auf, die von der Fixiereinrichtung gegenüber dem Rahmen beaufschlagt wird. Insbesondere ist die Wand verschiebbar oder verschwenkbar. Wenn die Wand gegenüber dem Rahmen beaufschlagt wird, werden die Stößel untereinander und gegenüber dem Rahmen verspannt, woraus die auf die Stößel wirkenden Fixierkräfte resultieren.
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Es sind verschiedene Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung möglich, mit denen die Bewegung und die daraus resultierende Beaufschlagung der Wand gegenüber dem Rahmen erfolgen kann. Um nur lediglich einige nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann die Abstützvorrichtung dazu eine Pneumatik oder eine Hydraulik aufweisen, über die die Beaufschlagung der Wand gesteuert oder geregelt wird. In einer bevorzugten Ausführung der Abstützvorrichtung weist die Fixiereinrichtung zum Beaufschlagen der Wand gegenüber dem Rahmen jedoch ein elastisches Element auf, dem ein Piezoelement zugeordnet ist. Dabei wird über eine Ausdehnungsänderung des Piezoelements das elastische Element von der Wand abgerückt oder gegen die Wand gedrückt, sodass die Wand weniger oder mehr gegenüber dem Rahmen beaufschlagt wird. Um das Piezoelement über möglichst große Zeitraume spannungsfrei zu betreiben, wird vorzugsweise nur in dem Anpassbetriebszustand eine Spannung an das Piezoelement angelegt, wodurch das elastische Element von der Wand abrückt, die Stößel freigegeben werden und ein Anpassen der Abstützvorrichtung an die Oberfläche eines neuen Werkstücks erfolgen kann. Wird keine Spannung mehr an das Piezoelement angelegt, beaufschlagt das elastische Element die Wand erneut, sodass die Stößel erneut gegenüber dem Rahmen fixiert werden.
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Die mit einem Piezoelement aufbringbaren Kräfte sind zwar sehr groß und für das Erreichen oder Aufheben der hier benötigten Fixierkräfte mehr als ausreichend. Der Stellweg eines Piezoelements ist jedoch nur klein und damit auch für die hier benötigte Verschiebung der Wand gegenüber dem Rahmen, um die Stößel einmal freizugeben und einmal zu spannen, häufig zu klein. Daher ist es bevorzugt, für den Stellweg des Piezoelements eine Wegübersetzung vorzusehen. Konkret kann die Wegübersetzung einen ein- oder zweiarmigen Hebel aufweisen, der um ein Festkörpergelenk verschwenkbar ist, das zugleich das elastische Element ausbildet. Der längere Arm des Hebels kann gegen die Wand drücken, während das Piezoelement den kürzeren Arm des Hebels auslenkt.
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In einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung weist die Grundplatte eine Bodenplatte und eine Trägerplatte auf, wobei die Trägerplatte auf der den Stößeln zugewandten Seite und die Bodenplatte auf der den Stößeln abgewandten Seite der Grundplatte angeordnet ist. Die Führungsbolzen treten durch Löcher in der Trägerplatte hindurch und sind auf der den Stößeln abgewandten Seite der Trägerplatte mit Sicherungselementen versehen, sodass die Führungsbolzen an der Trägerplatte verankert sind. Die Führungsbolzen können beispielsweise Schraubbolzen sein, deren Schäfte durch die Löcher hindurch treten und die über Schraubenmuttern, die auf Außengewinde am hinteren Ende der Schraubbolzen aufgeschraubt sind, an der Trägerplatte verankert sind. Die Bodenplatte ist gegen die Trägerplatte lösbar verspannt, beispielsweise kann die Bodenplatte mit der Trägerplatte verschraubt sein. Hierdurch werden die Führungsbolzen senkrecht zu der Bodenplatte ausgerichtet. Zudem ist die Trägerplatte und damit eine Gruppe von Stößeln, die über ihre Führungsbolzen an der Trägerplatte verankert sind, leicht austauschbar. Gegen eine Bodenplatte können auch mehrere Trägerplatten verspannt sein, sodass die Abstützvorrichtung modular aus verschiedenen Gruppen von Stößeln, die jeweils einer Trägerplatte zugeordnet sind, aufgebaut sein kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Wenn hingegen nur die genaue Anzahl eines Merkmals angegeben werden soll, findet das Adjektiv "genau" vor dem jeweiligen Merkmal Verwendung. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
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1 ist ein Querschnitt durch einen Stößel einer erfindungsgemäßen Abstützvorrichtung entlang seiner Haupterstreckungsrichtung.
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2 ist eine räumliche Ansicht einer Reihe von den Stößeln gemäß 1, die über ihre zugehörigen Führungsbolzen an einer Grundplatte verankert sind.
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3 ist eine Aufsicht auf eine Gruppe von den Stößeln gemäß 1, die über eine Fixiereinrichtung gegenüber einem Rahmen fixiert sind.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 zeigt einen langgestreckten Stößel 1 mit einem Stößelgrundkörper 2 und einer von dem Stößelgrundkörper 2 abnehmbaren Stößelkappe 3, die eine sich längs der Haupterstreckungsrichtung des Stößels 1 durch den Stößelgrundkörper 2 erstreckende Ausnehmung 4 am vorderen (in 1 oberen) Ende des Stößels 1 abdeckt. Am Umfang des Stößels 1 gehen die Stößelkappe 3 und der Stößelgrundkörper 2 ineinander über, d. h. zwischen ihnen ist kein Vorsprung ausgebildet, sodass mehrere gleichartige Stößel 1 in dichtester Packung nebeneinander angeordnet werden können. Die Stößelkappe 3 kann dauerhaft durch Aufrasten oder Ankleben an dem Stößelgrundkörper 2 befestigt sein. Vorzugsweise ist die Stößelkappe 3 jedoch durch eine Verschraubung oder eine Klippmontage lösbar an dem Stößelgrundkörper 2 befestigt. Die Stößelkappe 3 kann in verschiedenen Ausführungsformen vorliegen, sodass je nach von der Abstützvorrichtung 20 aufzunehmenden Werkstück unterschiedliche Stößelkappen 3 eingesetzt werden können. Beispielsweise kann die Stößelkappe 3 mit einer flachen oder einer abgerundeten Endfläche ausgebildet sein. Ebenfalls kann die vordere (in 1 obere) Endfläche der Stößelkappen 3 mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften versehen sein. Dies kann beispielsweise durch eine Beschichtung der Stößelkappen 3 erreicht werden.
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An dem hinteren (in 1 unteren) Ende des Stößels 1 greift ein koaxial zu dem Stößel 1 ausgerichteter Führungsbolzens 5 mit einem Kopf 6 in die Ausnehmung 4 ein, wobei sich nach hinten ein im Wesentlichen glatter Schaft 7 des Führungsbolzens 5 an den Kopf 6 anschließt. Der Stößel 1 weist an seinem hinteren Ende einen Anschlag 8 für den Kopf 6 des Führungsbolzens 5 auf, sodass der Stößel 1 an dem Führungsbolzen verankert ist. Der Anschlag 8 ist eine ringförmige Begrenzungsfläche der Ausnehmung 4, die von einer sich längs der Haupterstreckungsrichtung erstreckenden zylindermantelförmigen Begrenzungsfläche der Ausnehmung 4 radial nach innen vorsteht. Dadurch verengt sich die Ausnehmung 4 am hinteren Ende des Stößels 1 und ihr freier Durchmesser ist dort so gewählt, dass der Schaft 7 des Führungsbolzens 5 gerade hindurchpasst. Zugleich ist der Durchmesser des zylinderförmigen Kopfs 6 nicht nur so groß gewählt, dass er an den Anschlag 8 anschlägt, sondern auf den freien Durchmesser der Ausnehmung 4 abgestimmt. So ergeben sich am hinteren Ende des Stößels 1 und am Kopf 6 des Führungsbolzens 5 zwei Führungsbereiche zwischen dem Stößel 1 und dem Führungsbolzen 5, die beim Eindrücken des Stößels 1 seine koaxiale Ausrichtung zu dem Führungsbolzen 5 sicherstellen und ein Verkannten verhindern.
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Vollständig in der Ausnehmung 4 ist eine Druckfeder 9 mit ihrer Federachse längs der Haupterstreckungsrichtung des Stößels 1 angeordnet, über die sich der Stößel 1 an dem Führungsbolzen 5 abstützt. Genauer liegt die Druckfeder 9 an ihrem vorderen Ende an der Stößelkappe 3 und an ihrem hinteren Ende an dem Kopf 6 des Führungsbolzens 5 an. Die Druckfeder 9 ist dabei unter einer Vorspannung in die Ausnehmung 4 eingesetzt, sodass die Druckfeder 9 den Stößel 1, wenn keine anderen Kräfte wirken, in die in 1 gezeigte Stellung gegenüber dem Führungsbolzen 5 vorschiebt, in der der Kopf 6 des Führungsbolzens 5 an den Anschlag 8 am hinteren Ende des Stößels 1 anschlägt.
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Die in 1 dargestellte Anordnung des Stößels 1, des Führungsbolzens 5 und der Druckfeder 9 kann in einfacher Weise hergestellt werden. Indem die Stößelkappe 3 von dem Stößelgrundkörper 2 abnehmbar ist, kann beim Zusammenbau zunächst der Führungsbolzen 5 in den Stößelgrundkörper 2 eingeführt werden. Dann wird die Druckfeder 9 unter einer Vorspannung in die Ausnehmung 4 eingesetzt und die Ausnehmung 4 schließlich mit der Stößelkappe 3 verschlossen. Neben der Vereinfachung des Zusammenbaus wird gleichzeitig eine höhere Flexibilität für die Anpassung an ein Werkstück erreicht, da in einfacher Weise die Druckfeder 9 ausgetauscht werden kann, um beispielsweise auf ein sehr empfindliches Werkstück nur kleine elastische Kräfte auszuüben.
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Am aus der Ausnehmung 4 herausragenden Ende des Führungsbolzens 5 ist ein Sicherungselement 10 auf dem Führungsbolzen 5 angeordnet. Das Sicherungselement 10 kann eine auf ein Außengewinde am hinteren Ende des Schafts 7 aufgeschraubte Schraubenmutter sein, die zur Sicherung der Verbindung verklebt sein kann.
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Der Stößel 1, der Führungsbolzen 5 mit dem Sicherungselement 10 und die Druckfeder 9 sind vorzugsweise aus Stahl ausgebildet. Die Stößelkappe 3 kann für eine optimierte Aufnahme verschiedener Werkstücke auch aus anderen Materialien, wie Kunststoff oder Gummi, gefertigt oder bereichsweise mit diesen beschichtet sein.
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In 2 sind mehrere Stößel 1 als eine erste von mehreren nebeneinander angeordneten Reihen von gleichartigen Stößeln 1 einer Abstützvorrichtung 20 dargestellt. Die Stößel 1 sind an einer Grundplatte 11 verankert. Die Grundplatte 11 weist eine vorne (in 2 oben) liegende Trägerplatte 12 und eine dahinter (in 2 unten) liegende Bodenplatte 13 auf, wobei die Trägerplatte 12 gegen die Bodenplatte 13 lösbar verspannt, beispielsweise mit Schrauben 14 gegen die Trägerplatte 12 geschraubt, ist. Die Führungsbolzen 5 treten durch Löcher 15 in der Trägerplatte 12 hindurch und sind auf der von den Stößeln 1 abgewandten Seite der Trägerplatte 12 über die Sicherungselemente 10 an der Trägerplatte 12 verankert. Die Führungsbolzen 5 stützen sich über die Sicherungselemente 10 an der Bodenplatte 13 ab und werden durch die zwischen der Trägerplatte 12 und der Bodenplatte 13 geklemmten Sicherungselemente 10 senkrecht zu den Platten 12, 13 ausgerichtet.
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Da die Trägerplatte 12 mit der Bodenplatte 13 lösbar verbunden ist, sind damit die Stößel 1, die über die Führungsbolzen 5 an der Trägerplatte 12 verankert sind, als Gruppe austauschbar. Somit kann die Abstützvorrichtung 20 ohne großen Aufwand an die Aufnahme eines bestimmten Werkstücks angepasst werden, indem verschiedene Trägerplatten 12 mit unterschiedlichen Gruppen von Stößeln 1 gegen die Bodenplatte 13 verschraubt werden. Dabei können sich die Stößel 1, die zu unterschiedlichen Gruppen gehören, beispielsweise in ihrer Länge und/oder ihrem Durchmesser unterscheiden. Eine Trägerplatte 12 mit einer Gruppe von langen, schmalen Stößeln 1, die einen Durchmesser von einigen mm und eine Länge von mehreren cm aufweisen, kann beispielsweise für die Aufnahme von stark strukturierten Werkstücken, deren Oberfläche große Höhendifferenzen aufweist, eingesetzt werden, um damit große relative Verschiebungen über kurze Abstände zu ermöglichen. Für ein Werkstück, das eine im Wesentlichen flache Oberfläche aufweist, kann eine Trägerplatte 12 mit einer Gruppe von kürzeren Stößeln 1 mit breiteren Durchmessern im Bereich von wenigen cm vorgesehen sein, wodurch zwar nur kleinere relative Verschiebungen der Stößel 1 erreicht werden, aber die Abstützvorrichtung 20 kompakter ist. Ebenfalls kann die Anzahl der an der Trägerplatte 12 verankerten Stößel 1 variieren.
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Die Stößel 1 der Abstützeinrichtung 20 sind, wie in 3 dargestellt, seitlich von einem Rahmen 16 umschlossen. Mit einer Fixiereinrichtung sind die Stößel 1 in unterschiedlichen Stellungen längs ihrer Haupterstreckungsrichtungen sowohl relativ zu dem Rahmen 16 als auch zueinander fixierbar. Die Stößel 1 weisen jeweils einen runden Querschnitt auf. In dem Rahmen 16 ist eine bewegliche Wand 17 angeordnet, die Teil der Fixiereinrichtung ist und die über ein Gelenk 21 relativ zum Rahmen 16 verschwenkbar an dem Rahmen 16 angeordnet ist. Weiterhin weist die Fixiereinrichtung ein Piezoelement 18 und ein elastisches Element 19 auf, das sich an einer Wand des Rahmens 16 abstützt und die bewegliche Wand 17 gegen die Stößel 1 mit einer elastischen Kraft beaufschlagt. Diese Kraft ist so ausgelegt, dass die daraus resultierenden Fixierkräfte auf die Stößel 1 zu Haftreibungskräften führen, die größer sind als die auf die Stößel 1 wirkenden Federkräfte ihrer Druckfedern 9 und alle im Betrieb der Abstützvorrichtung 20, beispielsweise bei der Ausrichtung eines Werkstücks gegenüber einer Werkzeug- oder Messmaschine, auf die Stößel 1 in deren Längsrichtung wirkenden externen Kräfte. So ist insbesondere eine durch Abformung eines Musters des Werkstücks in einem Anpassbetriebszustand der Abstützvorrichtung 20 erzielte Relativverschiebungen der Stößel 1 konservierbar.
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Zum Erreichen des Anpassbetriebszustands wird eine Spannung an das Piezoelement 18 angelegt, und die spannungsinduzierte Ausdehnung des Piezoelements 18 verformt das elastische Element 19 derart, dass die bewegliche Wand 17 gegenüber dem Rahmen 16 entlastet wird. Dabei wird eine Wegübersetzung für die auch bei großen angelegte Spannungen typischerweise nur kleine Ausdehnung des Piezoelements 18 erreicht, indem das elastische Element 19 einen zweiarmigen Hebel aufweist und mit seinem längeren Hebelarm 22 an der beweglichen Wand 17 angreift, während das Piezoelement 18 den kürzeren Hebelarm 23 auslenkt. Gelagert ist der zweiarmige Hebel an dem Rahmen 16 über ein Festkörpergelenk 24. Das Festkörpergelenk 24 ist dabei so vorgespannt, dass im spannungsfreien Fall die elastische Kraft auf die bewegliche Wand 17 aufgebracht wird, die in die Fixierkräfte auf die Stößel 1 resultiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stößel
- 2
- Stößelgrundkörper
- 3
- Stößelkappe
- 4
- Ausnehmung
- 5
- Führungsbolzen
- 6
- Kopf
- 7
- Schaft
- 8
- Anschlag
- 9
- Druckfeder
- 10
- Sicherungselement
- 11
- Grundplatte
- 12
- Trägerplatte
- 13
- Bodenplatte
- 14
- Schraube
- 15
- Loch
- 16
- Rahmen
- 17
- Wand
- 18
- Piezoelement
- 19
- elastisches Element
- 20
- Abstützvorrichtung
- 21
- Gelenk
- 22
- Hebelarm
- 23
- Hebelarm
- 24
- Festkörpergelenk
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202004002982 U1 [0003]
- DE 19603579 A1 [0005]
