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Die Erfindung betrifft ein Stützeinrichtung, insbesondere Spanneinrichtung, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Vorrichtungsanspruchs.
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Aus der Praxis sind Spanneinrichtungen mit einem Gestell und mit einem stationär angeordneten Spannmittel bekannt, bei denen das Gestell für das Stützmittel auf einem ein- oder mehrachsigen Linearpositionierer angeordnet ist. Das Gestell mit dem Spannmittel lässt sich dadurch ein- oder mehrachsig in der Horizontalen und mittels eines Hubpositionierers auch in der Höhe verstellen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Stütztechnik aufzuzeigen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch. Die beanspruchte Stütztechnik, d.h. die Stützeinrichtung und das zugehörige Verfahren, haben verschiedene Vorteile. Einerseits wird durch den beanspruchten Drehpositionierer der Verstell- und Positionierbereich des Stützmittels vergrößert. Andererseits wird hierfür wenig Platz benötigt. Dadurch lassen sich eine Mehrzahl von Stütz- oder Spanneinrichtungen auf engen Raum nebeneinander unterbringen und verstellen oder positionieren ohne sich gegenseitig zu behindern. Bei einem Stütz- oder Spannsystem kann dadurch eine dichte und sehr flexibel verstellbare Anordnung von Stütz- oder Spannstellen für ein Bauteil, vorzugsweise ein Karosseriebauteil, geschaffen werden. Die Stütz- oder Spannstellen können miteinander ein Stützbett oder Spannbett mit einer variablen und räumlich modellierbaren Stütz- oder Spannkontur für ein oder mehrere Bauteile bilden.
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Der beanspruchte Drehpositionierer kann eine oder mehrere rotatorische Positionierachsen aufweisen. Vorzugsweise hat zumindest eine Positionierachse eine aufrechte Ausrichtung. Besonders günstig ist ein exzentrischer Drehpositionierer mit zwei oder mehr rotatorischen Positionierachsen, die vorzugsweise parallel und in aufrechter Lager angeordnet sind. Die aufrechte Lage kann eine vertikale Ausrichtung im Raum bedeuten. Sie kann aber auch eine senkrechte Ausrichtung gegenüber einer schräg oder aufrecht angeordneten Basis bedeuten.
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Der exzentrische Drehpositionierer bietet einen erweiterten rotatorischen Verstell- und Positionierraum. Er kann eine oder mehrere Exzenterstufen haben. Ein Drehpositionierer kann außerdem eine liegende oder schräge Positionierachse haben.
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Die Stützeinrichtung kann einen oder mehrere Drehpositionierer aufweisen. Sie kann stationär auf einem Untergrund angeordnet sein. Die Positioniereinrichtung kann alternativ einen Linearpositionierer mit einer oder mehreren Positionierachsen beinhalten. Der Linearpositionierer kann z.B. einen Hubpositionierer und/oder einen ein- oder mehrachsigen Basispositionierer oder Horizontalpositionierer aufweisen. Hierdurch kann die Zahl der Positionierachsen in der gewünschten Weise erhöht werden.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist die Positioniereinrichtung unter dem Gestell angeordnet. Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Gestell eine aufrechte Säule für die Aufnahme des Stützmittels aufweist. Durch diese Anordnung können die Störkonturen der Stützeinrichtung im Auflage und Stützbereich für ein Bauteil reduziert und die Verstell- und Positioniermöglichkeiten bestmöglich ausgenutzt werden.
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Die Stützeinrichtung ist bevorzugt als Spanneinrichtung und ihr Stützmittel als Spannmittel ausgebildet. Daneben sind andere Ausgestaltungen und Einsatzbereiche für die Stützeinrichtung und das Stützmittel möglich.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
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1: eine perspektivische Ansicht eines Stützsystems mit mehreren Stützeinrichtungen,
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2: eine Seitenansicht einer Stützeinrichtung von 1 mit einem Gestell, einem Stützmittel und einer Positioniereinrichtung und
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3: eine abgebrochene perspektivische Ansicht eines exzentrischen Drehpositionierers und weiteren Komponenten der Positioniereinrichtung.
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Die Erfindung betrifft eine Stützeinrichtung (2) und ein Verfahren zum Stützen eines Bauteils (nicht dargestellt). Die Erfindung betrifft ferner ein mit mehreren Stützeinrichtungen (2) ausgestattetes Stützsystem (1) nebst Verfahren.
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1 zeigt ein solches Stützsystem mit mehreren Stützeinrichtungen (2) in perspektivischer Ansicht. Die Stützeinrichtungen (2) weisen jeweils ein Gestell (6), ein Stützmittel (3) und eine Positioniereinrichtung (7) für das Stützmittel (3) auf. Eine Stützeinrichtung (2) kann auch mehrere Stützmittel (3) aufweisen.
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Das Bauteil kann von beliebiger Art sein. Es kann einfach oder mehrfach vorhanden sein. Das oder die Bauteile sind vorzugsweise als Blechbauteile, insbesondere als Karosseriebauteile von Fahrzeugkarosserien ausgebildet. Alternativ kann er sich um andere Werkstücke, z.B. Maschinenteile oder dergleichen handeln.
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Die Stützeinrichtung (2) hat eine Stützfunktion für das oder die Bauteile. In den gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Stützeinrichtung (2) als Spanneinrichtung ausgebildet, wobei das Stützmittel (3) als Spannmittel zur Lagefixierung des Bauteils gestaltet ist. Das Stützsystem (1) ist dementsprechend als Spannsystem ausgeführt.
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Wie 1 und 2 verdeutlichen, weist das Spannmittel (3) einen Spanner (4) und eine Bauteilauflage (5) auf. Der Spanner (4) kann manuell oder mit einem bevorzugt steuerbaren Antrieb betätigt werden. Der Spanner (4) ist beweglich und klemmt und spannt das auf der Bauteilauflage (5) liegende Bauteil mit einem Schwenkarm oder dgl.. Zudem kann ein Sensor (5') zur Detektion des Bauteils vorhanden sein.
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Alternativ kann ein Spanner als steuerbarer Haltemagnet, Saugkopf oder in beliebig anderer geeigneter Weise ausgebildet sein. In weiterer Abwandlung kann der Spanner (4) entfallen, wobei das Stützmittel (3) nur eine Bauteilauflage und ggf. Führungsmittel aufweist.
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Nachfolgend werden die verschiedenen Varianten als Stützeinrichtung (2), Stützmittel (3) und Stützsystem (1) bezeichnet.
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Die Stützeinrichtungen (2) und ihre Stützstellen bilden miteinander ein Stützbett oder Auflagebett für ein Bauteil. Durch die Positioniereinrichtung (7) kann die Lage und ggf. Ausrichtung der Stützstellen und die Stützkontur des Stützbetts räumlich verändert werden.
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Das Gestell (6) trägt an einem Endbereich das Stützmittel (3) und ist am anderen Endbereich mit der Positioniereinrichtung (7) verbunden. In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist das Gestell (6) einen Träger (9) für das Stützmittel (2) auf, der einteilig oder mehrteilig (10, 11, 12) ausgebildet sein kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Träger (9) eine aufrechte oder stehende Säule (10), die am Kopfbereich einen quergerichteten oder liegenden Ausleger (11) aufweist oder mit einem solchen verbunden ist. Am Ausleger (11) kann das Stützmittel (3) fest oder beweglich montiert sein. Am Fußbereich weist der Träger (9) eine Fußplatte (12) auf. Das Gestell (6) kann außer dem Träger (9) noch weitere Gestellteile, z.B. weitere Ausleger, Streben, einen Rahmen oder dergleichen aufweisen.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Positioniereinrichtung (7) unter dem Gestell (6) angeordnet. In anderen Varianten können Teile der Positioniereinrichtung (7) am Gestell und zwischen Gestellteilen oder Trägerteilen (10, 11, 12) angeordnet sein.
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Die Positioniereinrichtung (7) weist einen Drehpositionierer (13) mit einer oder mehreren rotatorischen Positionierachsen (20, 23) auf. Der Drehpositionierer kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Vorzugsweise ist er als exzentrischer Drehpositionierer (13) mit zwei oder mehr parallelen und bevorzugt aufrechten rotatorischen Positionierachsen (20, 23) ausgebildet, die einen in 2 gezeigten gegenseitigen Versatz (24) aufweisen. In dieser Ausführung hat der zweiachsige Drehpositionierer (13) eine einzige Exzenterstufe. In anderen Varianten kann er zwei oder mehr Exzenterstufen und eine entsprechend größere Achsenzahl aufweisen. Der Drehpositionierer (13) kann einzeln oder mehrfach vorhanden sein.
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Die Positioniereinrichtung (7) kann ferner einen Linearpositionierer (14) mit ein oder mehreren linearen Positionierachsen (25, 29, 30) aufweisen. Ferner kann die Positioniereinrichtung (7) eine steuerbare oder regelbare Antriebseinrichtung (15) für eine oder mehrere, vorzugsweise alle Positionierachsen (20, 23, 25, 29, 30) haben. Die Antriebseinrichtung (15) ist mit einer Steuerung der einzelnen Stützeinrichtung (2) oder auch einer übergreifenden Steuerung eines Stützsystems (1) verbunden.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist der Linearpositionierer (14) einen Hubpositionierer (16) mit einer aufrechten Positionierachse (25) auf. Der Drehpositionierer (13) ist auf dem Hubpositionierer (16) angeordnet. Der Linearpositionierer (14) weist ferner einen ein- oder mehrachsigen Basispositionierer (17) mit einer oder mehreren liegenden, insbesondere horizontalen Positionierachsen (29, 30) auf. Der Hubpositionierer (16) ist auf dem Basispositionierer (17) angeordnet. Der Basispositionierer (17) hat eine vorzugsweise horizontale Ausrichtung und bildet einen Horizontalpositionierer.
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Der Träger (9) ist z.B. auf dem exzentrischen Drehpositionierer (13) angeordnet. Der exzentrische Drehpositionierer (13) weist gemäß 2 und 3 eine Grundplatte (21) mit einem ersten Drehantrieb (22) und eine darauf exzentrisch mit radialem Versatz (24) angeordnete Drehplatte (18) mit einem weiteren Drehantrieb (19) und der Positionierachse (20) auf. Auf der Drehplatte (18) ist die Fußplatte (12) des Trägers (9) montiert.
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Der Drehpositionierer (13) ist seinerseits auf dem Hubpositionierer (16) angeordnet. Der im gezeigten Ausführungsbeispiel mehrachsige Basispositionierer (17) weist einen Schlitten (33) mit einem Schlittenantrieb (36) auf, der als Kreuzschlitten in der Horizontalen über die Positionierachsen (29, 30) zweiachsig verstellbar ist. Der Hubpositionierer (16) ist auf oder an dem Schlitten (33) angeordnet. Der Hubpositionierer (16) besitzt eine Hubführung (26) für die aufrechte Positionierachse (25) und einen Hubantrieb (27). Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Hubführungen (26) und zwei Hubantriebe (27) beidseits am Schlitten (33) angeordnet und durch eine Hubbrücke (28) verbunden. Die Hubführungen (26) und Hubantriebe (27) sind seitlich am Schlitten (33) montiert, wobei die Hubbrücke (28) den Schlitten (33) an der Oberseite übergreift. Der Drehantrieb (22) des Drehpositionierers (13) ist auf der Hubbrücke (28) bevorzugt zentrisch angeordnet und montiert.
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Der Basispositionierer (17) weist eine ein- oder mehrachsige Basis- oder Horizontalführung (31) auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist sie mehrachsig ausgebildet und beinhaltet mehrere Führungsbalken (34, 35) und eine Antriebseinrichtung (32) für die Relativbewegung der Führungsbalken (34, 35) und einen Schlittenantrieb (36) für die Relativbewegung des auf dem einen Führungsbalken (35) gelagerten Schlittens (33).
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Stützsystem (1) mehrere Stützeinrichtungen (2) auf, die jeweils einen eigenen exzentrischen Drehpositionierer sowie einen eigenen Hubpositionierer (16) und einen gemeinsamen Basis- oder Horizontalpositionierer (17) aufweisen.
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Die Horizontalführung (31) wird in diesem Ausführungsbeispiel von zwei bevorzugt außenseitigen parallelen und längs gerichteten Führungsbalken (34) gebildet, auf denen mittels Schlitten mehrere quer gerichtete Führungsbalken (35) entlang der Positionierachse (29) verfahrbar angeordnet sind. Auf den quer gerichteten Führungsbalken (35) sind ein oder mehrere Schlitten (33) mit jeweils einem Hubpositionierer (16) und einem exzentrischen Drehpositionierer (13) entlang der Positionierachse (30) verfahrbar angeordnet. Die Horizontalführung (31) ist auf einem Untergestell (37) montiert und mit einem Untergrund fest oder verfahrbar verbunden.
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Vorzugsweise sind zwei Schlitten (33) mit jeweils einem Hubpositionierer (16) und einem exzentrischen Drehpositionierer (13) hintereinander auf einem quer gerichteten Führungsbalken (35) angeordnet. Alternativ ist eine Einzelanordnung oder eine Mehrfachanordnung mit drei oder mehr solcher Schlitten (33) möglich.
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Die einzelne Stützeinrichtung (2) und auch das hiervon gebildete Stützsystem (1) weisen eine Betriebsmittelversorgung (8) für die Antriebseinrichtung (15) und/oder für das oder die Stützmittel (3) auf. Betriebsmittel können Fluide, insbesondere Druckluft, Hydraulikflüssigkeit, Kühlmittel, etc. und/oder elektrische Ströme, insbesondere Signal- und/oder Leistungsströme oder auch andere Medien sein.
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Die bevorzugt flexible und nachführbare Betriebsmittelversorgung (8) weist z.B. bewegliche Energieführungsketten (39) zwischen den Führungsbalken (34, 35) und zwischen dem jeweiligen Schlitten (33) und seinem Führungsbalken (35) auf. Ferner sind Leitungen (38) vom Schlitten (33) weiter über den Hubpositionierer (16) und den exzentrischen Drehpositionierer (13) bis zum Stützmittel (3) und dessen Antrieb geführt. Die Leitungsführung kann den Positionierbewegungen folgen. Sie kann ggf. Drehübertrager für die Medien, z.B. Schleifringe etc., aufweisen.
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Am Stützmittel (3) oder an anderer Stelle einer Stützeinrichtung (2) kann auch eine Sensorik mit ein oder mehreren Sensoren vorhanden sein, die ebenfalls an die Betriebsmittelversorgung (8) sowie an die Steuerung(en) angeschlossen ist. Mit der Sensorik können z.B. bedarfsweise Wege, Winkel, Kräfte, Momente, Abstände, Bilder oder andere physikalische Parameter erfasst und ausgewertet werden.
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Die erwähnten Antriebe (19, 22, 27, 32, 36) der Antriebseinrichtung (15) sind ebenfalls mit der Betriebsmittelversorgung (8) verbunden. Sie sind auch an die Steuerung(en) angeschlossen. Die Antriebe (19, 22, 27, 32, 36) können in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein, z.B. als Elektroantriebe, Zylinder oder dgl.. Sie können steuerbar und in Verbindung mit einer Sensorik auch regelbar sein.
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In der gezeigten Ausführungsform der einzelnen Stützeinrichtung (2) und ihrer Mehrfachanordnung in einem Stützsystem (1) sind die verschiedenen Antriebe (19, 22, 27, 32, 36) der Antriebseinrichtung (15) jeweils einzeln und individuell steuerbar oder regelbar.
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Der oder die Führungsbalken (34, 35) können eine integrierte Steuerung (nicht dargestellt) für den jeweiligen Antrieb (32, 36) aufweisen. Die Steuerung kann z.B. pneumatisch, z.B. als Ventilinsel, oder auch elektrisch, z.B. als Steuerungs PC, ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine autarke Steuerung/Regelung jedes Antriebs (32, 36) ohne die Notwendigkeit einer externen Rechenleistung. Andererseits kann diese Rechenleistung auch extern in einer Cloud oder dezentral über intelligente Router (fog Computing) erbracht und über eine entsprechende Datenfernübertragung an den oder die Antrieb (32, 36) uni- oder bidirektional übermittelt werden. Auch die anderen Antriebe (19, 22, 27) können eine integrierte oder angebaute Steuerung nebst evtl. Datenübertragung aufweisen.
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Damit besteht die Möglichkeit, die Steuerung jeder Spannstelle von überall auf der Welt ausführen und kontrollieren zu können. Dadurch kann die klassische Automatisierungspyramide nach oben erweitert werden bzw. ein Zugang zu einer cyber-physischen Architektur (CPS) geschaffen werden.
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Die Stützeinrichtungen (2) des Stützsystems (1) können durch die platzsparende Positioniereinrichtung (7) in enger Nachbarschaft platziert werden. Sie können mit ihren Stützmitteln (3) in dichter Packung angeordnet und einzeln verstellt werden. Hierdurch kann wahlweise eine ebene oder auch eine im Raum gewölbte oder abgestufte Stützkontur und gegebenenfalls auch Spannkontur für ein Bauteil gebildet werden.
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Abwandlungen des gezeigten Ausführungsbeispiels sind in verschiedener Weise möglich. Die genannten Komponenten der Stützeinrichtung (2) und des Stützsystems (1) können einzeln oder mehrfach vorhanden sein. Der Linearpositionierer (14) kann entfallen, wobei der Drehpositionierer, insbesondere exzentrische Drehpositionierer (13), stationär an einem Untergrund oder Unterbau angeordnet ist. In weiterer Abwandlung kann der Linearpositionierer (14) anders ausgebildet sein und eine andere Zahl und Anordnung von Positionierachsen (25, 29, 30) aufweisen. Der Hubpositionierer (16) kann entfallen oder an anderer Stelle, z.B. am Gestell (6), insbesondere zwischen der Säule (10) und dem Ausleger (11), angeordnet sein. Ein Drehpositionierer (13) kann auch eine liegende Anordnung von einer oder mehreren Achsen aufweisen. Hierdurch kann z.B. der horizontale Ausleger (11) schräg gestellt werden. Der Basis- oder Horizontalpositionierer (17) kann nur eine Positionierachse (29, 30), insbesondere den Führungsbalken (35) mit einem oder mehreren Schlitten (33) und Schlittenantrieben (36) aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann eine lineare Positionierachse am Gestell (6), z.B. zwischen Ausleger (11) und Stützmittel (3), angeordnet sein.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel bedeuten die Richtungsangaben aufrecht vertikal und liegend horizontal einen Bezug zu einer horizontalen Basis. In einer anderen Ausführungsform kann die Basis eine Schräglage oder vertikale Lage im Raum annehmen, wobei aufrecht eine rechtwinklige Lage bezüglich der Basis und liegend eine Parallellage zur Basis bedeutet. In weiterer Abwandlung sind auch Schräglagen möglich.
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Weitere Abwandlungen des gezeigten Ausführungsbeispiels sind in beliebiger Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale des Ausführungsbeispiels und der angesprochenen Abwandlung beliebig miteinander kombiniert oder auch vertauscht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stützsystem, Spannsystem
- 2
- Stützeinrichtung, Spanneinrichtung
- 3
- Stützmittel, Spannmittel
- 4
- Spanner
- 5
- Bauteilauflage
- 5'
- Sensor
- 6
- Gestell
- 7
- Positioniereinrichtung
- 8
- Betriebsmittelversorgung
- 9
- Träger
- 10
- Trägerteil, Säule
- 11
- Trägerteil, Ausleger
- 12
- Trägerteil, Fußplatte
- 13
- Drehpositionierer, exzentrisch
- 14
- Linearpositionierer
- 15
- Antriebseinrichtung
- 16
- Hubpositionierer
- 17
- Basispositionierer, Horizontalpositionierer
- 18
- Drehplatte
- 19
- Drehantrieb
- 20
- Positionierachse, Drehachse
- 21
- Grundplatte
- 22
- Drehantrieb
- 23
- Positionierachse, Drehachse
- 24
- Versatz, Exzentrizität
- 25
- Positionierachse
- 26
- Hubführung
- 27
- Hubantrieb
- 28
- Hubbrücke
- 29
- Positionierachse
- 30
- Positionierachse
- 31
- Basisführung, Horizontalführung
- 32
- Antriebseinrichtung
- 33
- Schlitten
- 34
- Führungsbalken längs
- 35
- Führungsbalken quer
- 36
- Schlittenantrieb
- 37
- Untergestell
- 38
- Leitung
- 39
- Energieführungskette
