DE2025604A1

DE2025604A1 - Device for clamping and positioning various types of workpieces

Info

Publication number: DE2025604A1
Application number: DE19702025604
Authority: DE
Inventors: Otto 8000 München Oeckl
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1970-05-26
Filing date: 1970-05-26
Publication date: 1971-12-09

Description

Vorrichtung zum Spannen und Positionieren verschiedenartiger Werkstücke. Device for clamping and positioning various types of workpieces.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Spannen und Positionieren verschiedenartiger Werkstücke, insbesondere zum Zwecke der spanabhebenden Fertigung in Werkzeugmaschinen.The invention relates to a device for tensioning and positioning different types of workpieces, in particular for the purpose of machining in machine tools.

Für die mechanische Bearbeitung von Werkstücken werden seit Je aufwendige Vorrichtungen verwendet, die in fast allen Fällen typengebunden sind und deshalb der Verschrottung verfallen, wenn das Erzeugnis aus der Fertigung genommen werden muß.For the mechanical processing of workpieces, complex Devices are used that are type-specific in almost all cases and therefore are forfeited when the product is taken out of production got to.

Die Tendenzen der heutigen spanabhebenden Fertigung laufen darauf hinaus, sogenannte TeDbfamilien zu bilden, d.h. Teile mit etwa gleichen Formen oder gleichen erforderlichen Operationen auf Fertigungsstraßen zusammenzufassen, in denen Maschinenaggregate verwendet werden, welche von einem auf das andere Teil leicht umstellbar sind. Dabei kommen z.B. Fräseinheiten oder Wechselköpfe in Bohrmaschinen zum Einsatz, deren Wieder verwendung auch bei Anderung der Werkstücke weitestgehend möglich ist. Abrilich universal verwendbare Vorrichtungen sind dagegen bis heute-nicht gebräuchlich. Werden z.B. Werkstücke in mittleren Stückzahlen in einer oben beschriebenen Maschinenstraße gefertigt, so ist eine größere Zahl von Spannvorrichtungen notwendig, da für Jede Werkzeugmaschine eine eigene Vorrichtung erforderlich ist. Wird nun das Werkstück geändert, so sind alle diese Vorrichtungen zu ersetzen, was mit erheblichen Material- und Personalkosten verbunden ist.The tendencies of today's cutting production run on it in addition to forming so-called TeDb families, i.e. parts with roughly the same shapes or to summarize the same operations required on production lines in which Machine units are used, which can be easily transferred from one part to the other are convertible. Milling units are used here, for example or interchangeable heads Used in drilling machines, which can be reused even if the workpieces are changed is largely possible. Abrilich universally usable devices are against it until today-not in use. If, for example, workpieces in medium quantities are in manufactured on a machine line described above, then a larger number of Clamping devices necessary because each machine tool has its own device is required. If the workpiece is now changed, then all these devices are to replace, which is associated with considerable material and personnel costs.

Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere für diesen Zweck eine Vorrichtung zu schaffen, die für jede Werkstückform brauchbar ist und auf den einzelnen Maschinentischen schnell positioniert und gespannt werden kann.The object of the invention is, in particular, a device for this purpose to create that can be used for every workpiece shape and on the individual machine tables can be quickly positioned and clamped.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Vorrichtung aus Kreisbogenstücken besteht, die mit ihren Stirnflächen über Kupplungsglieder lösbar zu einem Kugelskelett zusammengesetzt sindswobei auf den Kreisbogenstücken jeweils Spannelemente angeordnet sind.According to the invention this object is achieved in that a device consists of circular arc pieces, which with their end faces via coupling links are detachably assembled to form a spherical skeleton, on the circular arc pieces each clamping elements are arranged.

Die wesentlichen Vorteile dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung sind darin zu sehen, daß für sehr verschiedenartige Werkstücke, die eine gewisse räumliche Ausdehnung nicht überschreiten, Jeweils die gleiche Vorrichtung verwendbar ist, und daß darüber hinaus für die unterschiedlichen spanabhebenden Operationen das Werkstück in ein und derselben Vorrichtung aufgespannt bleiben kann.The main advantages of this device according to the invention are to see that for very different types of workpieces, the one Do not exceed a certain spatial extent, the same device in each case is usable, and that, moreover, for the different machining Operations the workpiece can remain clamped in one and the same device.

Diese Vorteile beruhen vor allem darauf, daß durch die leicht lösbare Verbindung der Kreisbogenstücke, das zu spannende Werkstück Je nach erforderlicher Operation auf verschiedenen Seiten nacheinander freilegbar ist, in dem einzelne Kreisbogenstücke von dem Kugelskelett abgenommen werden.These advantages are mainly due to the fact that the easily detachable Connection of the circular arc pieces, the workpiece to be clamped Depending on the required Operation on different sides one after the other can be exposed in the individual Pieces of circular arcs are removed from the spherical skeleton.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß das Werkstück in der Vorrichtung leicht von einer Werkzeugmaschine zur nächsten weiter transportiert werden kann, da sich das Kugelskelett, z.B. auf einer schrägen Transportbahn abrollen läßt.Another major advantage is that the workpiece Easily transported from one machine tool to the next in the device because the spherical skeleton, for example, roll on an inclined transport path leaves.

Schließlich besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Vorratshaltung der Vorrichtungen erleichtert wird, indem nur drei en unterschiedliche Teile aus den die ganze Vorrichtung aufgebaut ist, nämlich Kreisbogenstücke, Kupplungsglieder und Spanelemente vorrätig gehalten werden müssen.Finally, there is another advantage in the fact that stocks are kept The device is made easier by only three different parts the whole device is built, namely circular arc pieces, coupling links and chip elements must be kept in stock.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sollen die Kreisbogenstücke die Länge von Viertelkreisen haben und die Kupplungsglieder als im wesentlichen quadratische Würfel ausgebildet sein. Mit solcherart ausgebildeten Bauelementen ist eine komplette Vorrichtung aufzubauen, die aus drei, in den senkrecht zueinander stehenden Ebenen des kartesischen Koordinatensystems liegenden Kreisringen zusammengesetzt ist. Diese spezielle Ausbildung der Vorrichtung ist bedingt durch die bei den Werkstücken am häufigsten vorkommenden Bearbeitungsrichtungen, die ebenfalls in den drei Hauptebenen des kartesischen Koordinatensystems liegen.In an advantageous embodiment of the invention, the circular arc pieces have the length of quarter circles and the coupling links as substantially formed square cubes be. With those trained in this way A complete device is to be built up, consisting of three components, in the vertical Circular rings lying to each other in planes of the Cartesian coordinate system is composed. This special design of the device is due to the machining directions that occur most frequently on the workpieces, which also lie in the three main planes of the Cartesian coordinate system.

Üm die Positionierung und Aufspannung in der Vorrichtung mit größter Genauigkeit durchführen zu können, ist es notwendig, daß die Zusammensetzung der Ringe bzw. des Kugelskeletts aus den einzelnen Kreisbogenstücken mit größter Genauigkeit erfolgt.About the positioning and clamping in the device with the greatest To be able to perform accuracy, it is necessary that the composition of the Rings or the spherical skeleton from the individual circular arc pieces with the greatest accuracy he follows.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die aneinanderstoßenden Seitenflächen der Kupplungsglieder und Stirnflächen der Kreisbogenstücke mittels einer Kreuzvernutung zentriert sind.According to the invention this is achieved in that the abutting Side surfaces of the coupling members and end faces of the circular arc pieces by means of are centered on a cross-groove.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß die Kreisbogenstücke aus einem geschlossenen rechteckigen Kastenprofil bestehen, dessen Außenflächen mit T-Nuten versehen sind.Another inventive feature is that the circular arc pieces consist of a closed rectangular box section, the outer surfaces of which are provided with T-slots.

Das geschlossene Profil ergibt bei relativ geringem Gewicht große Steifigkeit der Kreisbogenstücke, die ebenfalls aus Gründen der genauen Positionierung vorteilhaft ist. Die T-Nuten dienen der Verbindung der Spannelemente mit den Kreisbogenstücken und erlauben eine Verstellung dieser Spannelemente in Umfangsrichtung.The closed profile results in large ones with a relatively low weight Rigidity of the circular arc pieces, also for reasons of precise positioning is advantageous. The T-slots are used to connect the clamping elements with the circular arc pieces and allow these clamping elements to be adjusted in the circumferential direction.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Spannelemente in radialer Richtung verstellbar. Diese Verstellbarkeit wird so #rreicht, daß die Spannelemente halbschalenförmige, mit Gewindegängen versehene und in Radialrichtung verlaufende Nuten aufweisen, in denen Spannstöcke mit entsprechenden Gewindegängen längsverstellbar sind. Diese radial und in Umfangsrichtung mögliche Verstellbarkeit der Spannelemente erlaubt eine weitgehende Anpassung der Vorrichtung an die einzelnen Werkstückformen.According to a further feature of the invention, the tensioning elements adjustable in the radial direction. This adjustability is achieved in such a way that the Clamping elements half-shell-shaped, provided with threads and in the radial direction Have running grooves in which clamping bars with corresponding threads are longitudinally adjustable. This adjustability possible radially and in the circumferential direction the clamping elements allows extensive adaptation of the device to the individual Workpiece shapes.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind in den Kupplungsgliedern in radialer Richtung verstellbare Pinolen angeordnet, die in vorteilhafter Ausgestaltung eine Maßskala und eine Feststelleinrichtung aufweisen. Diese Pinolen dienen insbesondere der Positionierung des Werkstückes in dem Kugelskelett der Vorrichtung, die vor der Aufspannung mit Hilfe der Spannelemente erfolgt.According to a further feature of the invention are in the coupling members arranged in the radial direction adjustable quills, which in an advantageous embodiment have a measuring scale and a locking device. These quills are used in particular the positioning of the workpiece in the spherical skeleton of the device, which before the clamping takes place with the help of the clamping elements.

Die Festlegung der Vorrichtung auf dem Tisch der Werkzeugmaschine erfolgt gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mit Hilfe von Körnerspitzen die in konische Bohrungen eingreifen, die in den Kupplungsgliedern angebracht sind.Fixing the jig on the machine tool table takes place according to a further feature of the invention with the help of center points engage in conical bores which are mounted in the coupling members.

Anhand der Zeichnungen ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Schrägbild einer schematisierten erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 die gleiche Vorrichtung in einem Seitenriß, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Kupplungsgliedes mit angeschlossenen Kreisbogenstücken, Fig. 4 die Befestigung eines Spannelementes auf einem Kreisbogenstück im Schnitt, Fig. 5 die Befestigung nach Fig. 4 in der Draufsicht, Fig. 6, 7, 8 die verschiedenen Aufspannmöglichkeiten eines Zylinderkopfes in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und Fig. 9 und lo zwei verschiedene Auf spannungen eines Getriebegehäuses in der Vorrichtung.A device according to the invention is shown in more detail with the aid of the drawings described. In the drawing, FIG. 1 shows an oblique image of a schematic device according to the invention, Fig. 2 shows the same device in a side elevation, Fig. 3 with an enlarged view of a coupling member connected circular arc pieces, Fig. 4 shows the attachment of a clamping element a circular arc section in section, Fig. 5 shows the attachment according to Fig. 4 in plan view, 6, 7, 8 show the various clamping options for a cylinder head in FIG Device according to the invention, and Fig. 9 and lo two different voltages a gear housing in the device.

In der schematischen Darstellung der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung aus Viertelkreis-Bogenstilcken 1 und Kupplungsgliedern 2 aufgebaut. Für die komplette Vorrichtung sind zwölf gleiche Kreisbogenstücke und sechs Kupplungsglieder erforderloch. Auf den Kreisbogenstücken 1 sind Jeweils Spannelemente 3 angeordnet, die in Umfangsriohtung auf den Kreisbogenstücken und in Radialrichtung verstellbar sind.In the schematic representation of FIG. 1, an inventive Device constructed from quarter-circle arched pieces 1 and coupling members 2. For the complete device there are twelve identical circular arc pieces and six coupling links required hole. Clamping elements 3 are arranged on each of the circular arc pieces 1, which can be adjusted in the circumferential direction on the circular arc pieces and in the radial direction are.

Werden Kreisb#genstücke verwendet, deren Bogenlänge größer ist als 1r , so sind Kupplungsglieder mit einer entsprechend nied-2 rigeren Anzahl von Oberflächen zu verwenden und umgekehrt.Are circular arcs used whose arc length is greater than 1r, are coupling links with a correspondingly lower number of surfaces to use and vice versa.

Fig. 2 zeigt die gleiche Vorrichtung wie Fig. 1 im Seitenriß vergrößert.Fig. 2 shows the same device as Fig. 1 enlarged in side elevation.

In Fig. 3 ist ein vergrößert dargestelltes Kupplungsglied 2 mittels Schrauben 19 mit Kreisbogenstücken 1 verschraubt. In den Auflagerflächen zwischen Kupplungsglied 2 und dem Kreisbodenstück 1 ist zur Zentrierung dieser Teile gegeneinander eine Kreuzvernutung 20 angebracht. In radialer Richtung ist in das Kupplungsglied 2 eine verstellbare Pinole 22 eingesetzt.In Fig. 3 an enlarged coupling member 2 is shown by means Screws 19 screwed together with circular arc pieces 1. In the bearing surfaces between Coupling member 2 and the circular base piece 1 is to center these parts against each other a cross groove 20 attached. In the radial direction is in the coupling member 2 an adjustable quill 22 is used.

Die Pinole 22 wird in einer Büchse 21 geführt, die ihrerseits in dem Kupplungsglied 2 eingeschraubt ist. Die Pinole 22 ist mit einer Meßskala 12 und einer Feststelleinrichtung 23 versehen.The quill 22 is guided in a sleeve 21, which in turn is in the Coupling member 2 is screwed in. The quill 22 is with a measuring scale 12 and a locking device 23 is provided.

Nach Herausnahme der BUchse 21 aus dem Kupplungsglied 2 sind die Schrauben 19 zugänglich, so daß dann das Kupplungsglied leicht demontiert werden kann.After removing the bushing 21 from the coupling member 2, the screws are 19 accessible so that the coupling member can then be easily dismantled.

Die Befestigung der Spannelemente 3 auf den Kreisbogenstücken 1 erfolgt über Spannstücke 31 (s. Fig. 4, 5). Diese Spannstücke 31 sind mit Befestigungsschrauben 39, die in T-Nuten der Kreisbogenstücke 1 gehalten sind, verschraubt. Die Spannstücke 31 sind mit halbschalenförmigen in Radialrichtung verlaufende Nuten versehen, die Gewindegänge 32 aufweisen. In diesen Nuten sind Stelzen 33, die entsprechende Gewinde aufweisen, eingesetzt und verschraubt.The fastening of the clamping elements 3 on the circular arc pieces 1 takes place via clamping pieces 31 (see. Fig. 4, 5). These clamping pieces 31 have fastening screws 39, which are held in T-slots of the circular arc pieces 1, screwed. The clamping pieces 31 are provided with half-shell-shaped grooves running in the radial direction, the Have threads 32. In these grooves are stilts 33, the corresponding thread have, inserted and screwed.

Für große Radialverstellung der Spannelemente werden die Stelzen 33 gelockert und können dann in den Nuten längsverstellt werden.The stilts 33 loosened and can then be adjusted lengthways in the grooves.

Die Feineinstellung in Radialrichtung erfolgt mittels einer Schraubverbindung 34 am vorderen Ende der Stelzen 33. Den Kopf der Spannelemente bilden allseitig schwenkbare Spannpratzen 35.The fine adjustment in the radial direction takes place by means of a screw connection 34 at the front end of the stilts 33. The head of the tensioning elements form on all sides pivoting clamps 35.

Für die Verstellung in Umfangsrichtung sind die Befestigungsschrauben 39 zu lösen, wodurch die Spanristücke 31 entlang der T-Nuten 30 verschoben werden könnens In den Fig. 6, 7, 8 ist ein Zylinderkopf 25 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgespannt. In Fig. 6 ist die Deckfläche für db Bearbeitung der BOhrungen 26 freigelegt, indem entsprechende Viertelkreisbogenstücke vom Kugelskelett herausgenommen sind.The fastening screws are used for adjustment in the circumferential direction 39 to solve, whereby the chip pieces 31 are shifted along the T-slots 30 6, 7, 8, a cylinder head 25 is in the device according to the invention stretched. In Fig. 6, the top surface for machining the bores 26 is exposed, by taking out the corresponding quarter-arc pieces from the spherical skeleton.

Die Zentrierung der Vorrichtung selbst erfolgt mittels Körnerspitzen 24, die auf einer der betreffenden Werkzeugmaschinen angeordnet sind und in konische Bohrungen 24a in den Kupplungsgliedern eingreifen. (S. Fig. 3) Fig. 7 zeigt eine andere Aufspannung des Zylinderkopfes 25 bei der die Deckflächen mit den Bohrungen 26 von den Kreisbogenstücken lc, ld verdeckt werden, dafür aber die Kreisbogenstücke la, 1b (siehe Fig. 6) aus dem Kugelskelett herausgenommen sind und so die Stirnfläche des Zylinderkopfes zur Bearbeitung freiliegt. Die Umspannung erfolgt dabei in der Weise, daß ausgehend von der Vorrichtung der Fig. 6 zunächst das Kugel skelett durch Einsetzen der dort weggelassenen Bogenstücke 1 vervollständigt wird, danach die entsprechenden Spannelemente 3 alle am Werkstück zum Anschlag gebracht werden und dann erst die den nächsten Bearbeitungsgang störenden Kreisbogenstücke (in diesem Fall la, lb) aus dem Kugelskelett herausgenommen werden. Das Werkstück behält also relativ zur Vorrichtung während der gesamten Arbeitsvorgänge in verschiedenen Maschinen immer genau dieselbe Lage.The device itself is centered by means of center punch points 24, which are arranged on one of the machine tools in question and in conical Engage bores 24a in the coupling members. (See Fig. 3) Fig. 7 shows a other clamping of the cylinder head 25 in which the top surfaces with the bores 26 are covered by the circular arc pieces lc, ld, but the circular arc pieces la, 1b (see Fig. 6) are removed from the spherical skeleton and so the end face of the cylinder head is exposed for machining. The lashing takes place in such a way that, starting from the device of FIG. 6, first the ball skeleton is completed by inserting the bow pieces 1 omitted there, then the corresponding clamping elements 3 all brought to the stop on the workpiece and only then the circular arc pieces that will interfere with the next processing step (in this case la, lb) can be removed from the spherical skeleton. The workpiece thus retains relative to the device during the entire work processes in different Machines always in exactly the same position.

Fig. 8 zeigt eine dritte Auf spannung des Zylinderkopfes 25 bei der die Seitenflächen zur Bearbeitung freigelegt sind. In dieser Aufspannung wird der Zylinderkopf lediglich in einem Kreisring mit vier Spannelementen 3 gehalten. Alle anderen Kreisbogenstücke des Kugelskeletts sind bei dieser Aufspannung weggelassen.Fig. 8 shows a third voltage of the cylinder head 25 in the the side surfaces are exposed for processing. In this setup the The cylinder head is only held in a circular ring with four clamping elements 3. All other circular arc pieces of the spherical skeleton are omitted in this clamping.

Weitere Beispiele der Aufspannung eines Werkstückes sind in den Fig. 9 und lo dargestellt. In denen ein Getriebegehäuse 28 aufgespannt ist. Fig. 9 zeigt, wie das Getriebegehäuse 28 vorder Spannung mit den Spannelementen 3 mit Hilfe der Pinolen 22 in dem Kugelskelett positioniert wird. Nach der Positionierung erfolgt die Spannung mittels der Spannelemente 3, worauf die Pinolen 22 wieder zurü9kgefahren werden und in den einzelnen Spannstellungen mit den Kupplungsgliedern 2 ganz von der Vor richtung entfernt werden können. Bei der Aufspannung des Getriebegehäuses 28 nach Fig. 9 ist zur Bearbeitung der Bohrungen in der Fläche 28b der vordere horizontales aus zwei Kreisbogenstücken 1 bestehende Halbbogen des Kugelskeletts von der Vorrichtung ab genommen worden. In Fig. ao ist die ganze rechte Halbkugel der Vorrichtung bestehend aus vier Kreisbogenstücken l und einem Kupplungsglied 2 von der Vorrichtung abgenommen> so daß die Stufenpartie 28a des Getriebes 28 freigelegt ist und abgedreht werden kann.Further examples of the clamping of a workpiece are shown in FIGS. 9 and lo. In which a gear housing 28 is clamped. Fig. 9 shows how the gear housing 28 before tension with the tensioning elements 3 with the help of Quills 22 is positioned in the ball skeleton. After positioning takes place the tension by means of the tensioning elements 3, whereupon the quills 22 are moved back again and in the individual clamping positions with the coupling members 2 entirely of the before direction can be removed. When clamping the Gear housing 28 according to FIG. 9 is for machining the bores in the surface 28b the front horizontal half-arc of the two circular arc pieces 1 Ball skeleton has been removed from the device. In Fig. Ao is the whole right Hemisphere of the device consisting of four circular arc pieces l and a coupling member 2 removed from the device> so that the stepped part 28a of the gear 28 is exposed and can be turned off.

Claims

U device for clamping and positioning various types of workpieces, characterized in that it consists of circular arc pieces (1) with their End faces detachably assembled into a spherical skeleton via coupling members (2) are, whereby clamping elements (3) are arranged on each of the circular arc pieces.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that all Circular arc pieces (1) have approximately the length of quarter circles and the coupling links (2) are designed as essentially square cubes.

3. Apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that that the abutting side surfaces of the coupling members (2) and end faces the circular arc pieces (1) are centered by means of a cross groove (20).

4. Apparatus according to claim 1 or one of the other claims; through this characterized in that the circular arc pieces (1) consist of a closed rectangular There are box sections, the outer surfaces of which are provided with T-slots (30).

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the clamping elements (#) Half-shell-shaped, provided with threads (32) and running in the radial direction Have grooves in which clamping sticks (33) are longitudinally adjustable with corresponding threads are.

6. The device according to claim or one or more of the remaining Claims, characterized in that in the coupling members (2) in radial Direction adjustable quills (22) are arranged.

7. Device according to claims 1 and 6, characterized in that that the quills (22) have a scale (12) and a fixed adjusting device (23).

8. The device according to claim 1 and one or more of the rest Claims, characterized in that in the outer surface of the coupling members (2) a conical bore (24a) is attached in each case.