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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur passgenauen Verbindung zweier Teile einer Werkstückhalterung,
mit einem Passungsbolzen, der in zueinander ausgerichtete Bohrungen
in den Teilen einzusetzen ist, und mit an dem Passungsbolzen vorgesehenen
Halteeinrichtungen zum Zusammenhalten der von dem Passungsbolzen
durchsetzten Teile.
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An Werkstückhalterungen, insbesondere solchen
zum Halten durch eine Koordinatenmessvorrichtung auszumessender
Werkstücke,
wie z.B. Fahrzeugkarosserieteile, in einer Referenzposition, werden
hohe Genauigkeitsanforderungen gestellt. Entsprechend passgenau
sind diese Halterungen bildenden Einzelteile miteinander zu verbinden.
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In einer durch Benutzung bekannten
Verbindungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art für die Verbindung von plattenförmigen Teilen
ist der Passungsbolzen als Schraube mit einem Gewindeabschnitt ausgebildet,
dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser eines hochgenau bearbeiteten Passungsabschnitts
des Bolzens ist. Das Gewinde greift in einen entsprechenden Gewindeabschnitt
in einem der zu verbindenden Plattenteile ein, der sich an einen
Passungsbohrungsabschnitt anschließt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, den Aufwand für die Montage von Werkstückhalterungen
zu verringern.
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Die diese Aufgabe lösende Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtungen einen den
Passungsbolzen in axialer Richtung durchsetzenden Halte stift mit
einem Hakenelement an einem Ende umfassen, wobei das Hakenelement in
einer wählbaren
Drehposition des Haltestifts ein Widerlager an einen der Teile hintergreift,
und eine am anderen Ende des Haltestifts angeordnete Spanneinrichtung
mit einem das andere Teil hintergreifenden Gegenhalter aufweisen,
wobei die Spanneinrichtung das Hakenelement gegen das Widerlager
zieht.
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Eine solche Verbindungsvorrichtung
mit einem drehbaren Hakenelement, dessen Abstand vom Widerlager
sehr gering sein kann, erlaubt gegenüber den bekannten Schraubverbindungen
einen schnelleren Verbindungsaufbau.
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Die Verbindungsvorrichtung lässt sich
vorteilhaft in Werkstückhalterungen
für Fahrzeugkarosserieteile
zum Halten dieser Teile in einer Messposition einsetzen, die aus
einer Basisplatte bestehen, von der Vertikalträger mit Trägerköpfen für die Aufnahme der Karosserieteile
vorstehen. Mit den Vertikalträgern
verbundene Fußplatten
können
durch die Verbindungsvorrichtung mit der Basisplatte schnell und
passgenau verbunden werden, so dass eine hohe Genauigkeit der Trägerkopfkoordinaten
erreichbar ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Haltestift exzentrisch zur Achse des Passungsbolzens
angeordnet. Durch diese Maßnahme
ist es möglich,
die Vorrichtung in Bohrungen mit kreisförmigem Querschnitt einzuführen, wobei
sich das Hakenelement in eine Drehstellung bringen lässt, in
der es die Einführung
in die Bohrung nicht behindert, weil es innerhalb des Bohrungsdurchmessers
liegt. Erst in der zu wählenden Drehstellung
hintergreift das Hakenelement das Widerlager. Insbesondere kann
die Vorrichtung in Bohrungen eingesetzt werden, die auch für die herkömmliche
Verbindung mittels als Schrauben ausgebildeter Passungsbolzen geeignet
sind und einen Gewindeabschnitt aufweisen. Die Vorrichtung lässt sich
ohne Behinderung durch das Hakenelement in den Gewindeabschnitt
der Bohrung einführen.
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Sowohl in der Drehposition, in welcher
das Hakenelement das Widerlager hintergreift, als auch in der anderen
Drehposition, in der es die Einführung der
Vorrichtung in die Bohrung nicht behindert, kann ein Drehanschlag
für den
Haltestift gebildet sind, an welchem sich der Benutzer zur Einstellung
der betreffenden Position orientieren kann. Zusätzlich kann für beide
oder eine der Positionen eine Rastung vorgesehen sein, welche diese
Orientierung weiter erleichtert.
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Während
eine Exzenterverspannung des Gegenhalters denkbar wäre, umfasst
in der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die Spanneinrichtung als Gegenhalter oder Teil des
Gegenhalters eine gegen das andere Teil anliegende, in ein Gewinde
am Haltestift eingreifende Spannmutter. Der Abstand des über das
Widerlager gedrehten Hakenelements zum Widerlager kann sehr gering
sein, so dass ein geringer Drehwinkel der Spannmutter ausreicht,
um die Teile miteinander zu verbinden. Zweckmäßig ist die Spannmutter eine
Flügelmutter mit
einem einseitig vorstehenden Griff.
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Während
die Mutter direkt gegen das andere Teil der Werkstückhalterung
anliegen könnte,
weist der Passungsbolzen in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen
das andere Teil hintergreifenden Kopfteil auf, auf dem ein von dem
Haltestift durchsetzter, mit dem Haltestift drehbar verbundener
Drehknopf aufsitzt, wobei der Haltestift in dem Drehknopf axial
verschiebbar ist. Kopfteil und Drehknopf sind vorzugsweise am Außenumfang
gerändelt. Über den
Drehknopf kann der Haltestift bequem gedreht werden, während der
Passungsbolzen am Kopfteil festgehalten wird.
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Die genannte Mutter liegt, ggf. über eine Ringscheibe,
gegen den Drehknopf an, wobei die axiale Beweglichkeit des Haltestifts
im Drehknopf die Ausübung
einer Zugkraft auf den Haltestift durch die Mutter zulässt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung steht
von dem Drehknopf oder dem Kopfteil ein Stift vor, der in eine über einen
Teil eines Kreisumfangs geführte
Nut in dem Kopfteil bzw. Drehknopf eingreift, wobei die Nutenden
einen Anschlag für
den Stift bilden. Befindet sich der Stift an dem einen Ende der Nut,
so lässt
sich die Vorrichtung ohne Behinderung durch das Hakenelement in
die Bohrungen einführen,
während
am entgegengesetzten Anschlag das Hakenelement das Widerlager hintergreift.
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Der drehfesten Verbindung von Drehknopf und
Haltestift dient ein den Drehknopf quer zur Drehachse durchsetzender
Stift, der durch ein Langloch in dem Haltestift hindurchgeführt ist.
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Zweckmäßig ist am Drehknopf und/oder Kopfteil
des Passungsbolzens eine Griffsicherheit fördernde Rändelung vorgesehen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung
weisen die Passungsbolzen einen konischen Endabschnitt auf, der über eine
Ringnut von einem mit hoher Genauigkeit geferfig ten Passungsabschnitt getrennt
ist. Der konische Endabschnitt, dessen Durchmesser zweckmäßig geringfügig kleiner
als der Durchmesser des Passungsabschnitts ist, erleichtert durch
Vorzentrierung wesentlich die Einführung des Passungsbolzens in
die Passungsbohrungen.
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Die Erfindung soll nun anhand eines
Ausführungsbeispiels
und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden
Zeichnungen näher
erläutert
werden. Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung ohne die miteinander
zu verbindende Teile,
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2 eine
teilweise geschnittene Draufsicht auf einen Kopf eines in der Vorrichtung
von 1 verwendeten Passungsbolzens,
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3 den
Passungsbolzen von 2 in
einer geschnittenen Seitenansicht, und
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4 eine
Teilansicht einer Werkstückhalterung,
in welcher eine Verbindungsvorrichtung gemäß 1 bis 3 verwendet ist.
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Ein im wesentlichen rotationssymmetrischer Passungsbolzens 1 mit
einem Kopfteil 8 ist von einem Haltestift 3 durchsetzt,
dessen Stiftachse 4 zur Bolzenachse 2 radial versetzt
ist. Der in einem durchgehenden Längskanal 5 in dem
Passungsbolzen 1 drehbare Haltestift 3 weist an
einem Ende ein radial vorstehendes Hakenelement 6 auf.
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Den Haltestift 3 durchsetzt
ferner einen mit diesem drehfest verbundenen Drehknopf 7,
welcher auf dem Haltestift 3 axial beweglich und mit einer ebenen
Stirnfläche
gegen eine entsprechende Stirnfläche
eines Kopfteils 8 des Passungsbolzens 1 anlegbar
ist. Sowohl der Drehknopf 7 als auch der Kopfteil 8 des
Passungsbolzens sind am Außenumfang mit
einer Rändelung
versehen.
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Der Haltestift 3 weist an
seinem den Hakenelement 6 abgewandten Ende ein Gewinde 9 auf,
in welches eine Mutter 10 eingreift, von der einseitig
ein Flügel 1 1
vorsteht. Auf das äußerste Ende
des Gewindes 9 ist eine Mutter 12 aufgeschraubt,
die einen Anschlag für
die Flügelmutter 10 bildet.
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Zwischen der Flügelmutter 10 und dem Drehknopf 7 befindet
sich eine Ringscheibe 13.
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Wie insbesondere aus 2 hervorgeht, ist im Kopfteil 8 des
Passungsbolzens 1 eine sich über einen Halbkreis erstreckende
Nut 14 gebildet. In die Nut 14 greift ein von
dem Drehknopf 7 axial vorstehender Stift 15 ein,
für den
in dem Drehknopf 7 eine entsprechende Aufnahmebohrung 16 gebildet
ist.
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Zur Drehsicherung des Knopfes 7 auf
dem Haltestift 3 ist ein Stift 17 vorgesehen,
der in eine Querbohrung im Drehknopf 7 eingesetzt und durch ein
Langloch 18 in dem Haltestift 3 hindurch geführt ist.
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In einen radialen Kanal 19 im
Kopfteil 8 des Passungsbolzens 1 (3) ist ein Rastelement 20 mit
einer federbeaufschlagten Kugel 21 eingesetzt (2).
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Der Passungsbolzen weist einen mit
hoher Genauigkeit gefertigten Passungsabschnitt 22 auf, an
den sich, abgetrennt über
eine Ringnut 23, ein im wesentlichen konisches Endstück mit einem
gegenüber
dem Passungsabschnitt 22 geringfügig kleineren Durchmesser anschließt.
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Im folgenden wird die Funktionsweise
der vorangehend beschriebenen Verbindungsvorrichtung anhand von 4 erläutert, welche ausschnittsweise eine
Werkstückhalterung 25 mit
einer Basisplatte 26 und auf der Basisplatte angeordneten
Vertikalträgern 27 aufweist.
Auf einer Vielzahl solcher sich von der Basisplatte 26 erstreckenden,
mit geeigneten Trägerköpfen versehenen
Vertikalträgern 27 kann
ein auszumessendes Werkstück,
z.B. ein Fahrzeugkarosserieteil, exakt in einer Referenzposition
gehalten werden.
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Die Vertikalträger 27 sind jeweils über eine quadratische
Fußplatte 28 mit
der Basisplatte 26 verbunden, wobei an jeder Plattenecke
eine Verbindungsvorrichtung gemäß 1 bis 3 angeordnet ist.
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An den Verbindungsstellen weisen
die Fußplatten 28 jeweils
eine mit der Fußplatte
fest verbundene Passungsbuchse 29 auf. Entsprechende Passungsbuchsen 30 sind
in der Basisplatte 26 vorgesehen.
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Die Buchsen 30 sind mit
einem im Durchmesser verringerten Gewindeabschnitt 31 versehen, welcher
für die
Bildung einer Schraubverbindung zwischen der Basisplatte 26 und
der Fußplatte 28 durch einen
Passungsabschnitt aufweisende Schrauben nutzbar ist.
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Zur Herstellung einer Verbindung
zwischen der Fußplatte 28 und
der Basisplatte 26 werden die Passungsbohrungen der Buchsen 29 und 30 zueinander
ausgerichtet und die Verbindungsvorrichtung mit dem Hakenelement 6 voran
in die zueinander ausgerichteten Bohrungen eingeführt.
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In dieser Phase liegt der von dem
Drehknopf 7 in die Nut 14 hinein vorstehende Stift 15 gegen
einen durch das Ende der Nut 14 gebildeten Anschlag 32 an.
Entsprechend nimmt der Haltestift 3 eine Drehstellung ein,
in welcher das Hakenelement 6 die Einführung des Haltestifts in den
verengten Gewindeabschnitt 31 der Buchse 30 nicht
behindert.
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Nach Einführung der Vorrichtung gemäß 1 bis 3 in die Buchsen 29,30 wird
der Drehknopf 7 und mit ihm der Haltestift 3 verdreht,
bis der Stift 15 bei 33 gegen das andere Ende
der Nut 14 anschlägt. In
dieser durch das Rastelement 20 gesicherten Drehstellung
hintergreift das Hakenelement 6 ein durch die Stirnfläche der
Hülse 30 gebildetes
Widerlager 34.
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Unter Drehung der Flügelmutter 10,
die über die
Ringscheibe 13 gegen den Drehknopf 7 anliegt, wird
der entlang dem Langloch 18 gleitbewegliche Haltestift
mit dem Hakenelement 6 nun gegen das Widerlager 34 gezogen
und durch diese Verspannung des Haltestifts 3 eine Verbindung
zwischen der Fußplatte 28 und
der Basisplatte 26 hergestellt. Ein geringer Abstand zwischen
Hakenelement 6 und Widerlager 34 erfordert nur
einen geringen Drehwinkel der Flügelmutter 9.
Entsprechend schnell erfolgt die Verbindung der Teile.