DE2462598B1 - Clamping device for rigidly fixing a work piece with multiple curved surfaces - Google Patents
Clamping device for rigidly fixing a work piece with multiple curved surfacesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zum starren Festlegen eines Werkstückes mit mehrfach gekrümmten Flächen, z. B. einer Schiffsschraube, auf einer Grundplatte zu seiner spanabhebenden Bearbeitung, mit mehreren, auf der Grundplatte verschiebbar und festklemmbar angeordneten Stützen mit der Auflage des Werkstückes dienenden Stützflächen.The invention relates to a clamping device for rigidly fixing a workpiece with multiple curved surfaces, e.g. B. a ship's propeller, on a base plate for its machining, with several supports, which can be displaced and clamped on the base plate, with the Support surfaces serving to support the workpiece.
Bei einer bekannten Spannvorrichtung dieser Art (US-PS 25 24 091) liegt die Schiffsschraube mit ihrer Nabe auf der horizontal angeordneten Grundplatte auf, während die Schiffsschraubenblätter im Bereich ihrer äußeren Enden auf den Stützflächen der Stützen ruhen. Die starre Festlegung der Schiffsschraube auf der Spannvorrichtung beruht dabei zum einen Teil auf der durch das hohe Eigengewicht der Schiffsschraube hervorgerufenen Haftreibung zwischen der Spannvorrichtung und der Schiffsschraube und zum anderen Teil auf der Klemmkraft von durch die Nabenbohrung hindurchgreifenden, auf der Grundplatte festgespannten Halteklammern. Dabei wird als nachteilig angesehen, daß die Halteklammern den Zugang zum Bereich der Nabe bei der Bearbeitung behindern und daß ein Verschwenken der Spannvorrichtung aus der horizontalen Lage der Grundplatte heraus, wie es für verschiedene Bearbeitungsgänge zweckmäßig wäre, nicht möglich ist. Es wären die durch die Nabenbohrung hindurchgreifenden Halteklammern keinesfalls dazu in der Lage, etwa bei einer Verschwenkung der Grundplatte in seine senkrechte Stellung das hohe Eigengewicht der Schiffsschraube aufzufangen, um diese festzuhalten.In a known clamping device of this type (US-PS 25 24 091) is the propeller with her Hub on the horizontally arranged base plate, while the propeller blades in the area of their outer ends rest on the support surfaces of the supports. The rigid fixing of the propeller on the The tensioning device is based on the one hand on the high weight of the propeller caused static friction between the tensioning device and the propeller and to the other part on the clamping force of gripping through the hub bore, clamped on the base plate Retaining clips. It is considered a disadvantage that the retaining clips provide access to the area hinder the hub during processing and that a pivoting of the clamping device from the horizontal Position of the base plate, as it would be useful for different machining operations, not possible. The retaining clips reaching through the hub bore would not be in any way suitable for this purpose the position, for example the high dead weight when the base plate is pivoted into its vertical position the propeller to hold it in place.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das festzulegende Werkstück in leicht lösbarer Weise und unter beliebiger Orientierung im Raum ohne das Werkstück umgreifende Haltcklammern festlegbar istThe invention is therefore based on the object of providing a clamping device of the type mentioned at the beginning create in which the workpiece to be defined in an easily detachable manner and with any orientation in the Space can be determined without holding brackets encompassing the workpiece
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen den Stützflächen und den zugeordnetenAccording to the invention this object is achieved in that between the support surfaces and the associated
ίο Werkstückflächen ein durch Erwärmung erweichbarer Klebstoff einbringbar ist, in bei Werkstückspannvorrichtungen bekannter Weise, wobei zu dessen Erwärmung an den Stützflächen Heizelemente angeordnet sind.ίο workpiece surfaces softenable by heating Adhesive can be introduced in a manner known in workpiece clamping devices, with the purpose of heating it Heating elements are arranged on the support surfaces.
Es ist ein Verfahren bekannt (DE-AS 11 64 937), bei dem man bereits einseitig auf MaS bearbeitete Werkstücke zur spanabhebenden Fertigbearbeitung in nicht schwindendes Gießkunstharz einbettet Zwar vermeidet dieses aus dem Flugzeugbau herkommendeA method is known (DE-AS 11 64 937) in where workpieces that have already been machined to measure on one side are used for final machining in non-shrinking cast resin embeds Admittedly it avoids this which comes from aircraft construction
2Q Verfahren die Bearbeitung störender Halteklammern, jedoch ist es hierbei nötig, das gesamte Werkstück zum Zwecke der Festlegung in einen Gießkunstharzblock einzubetten, der anschließend zur Freigabe des fertig bearbeiteten Werkstückes etwa durch Erwärmen wieder entfernt wird. Jedoch ist dieses Verfahren nur auf kleine und leichte Werkstücke anwendbar da andernfalls ein übermäßiger Gießharzverbrauch erforderlich wäre und auch keine Maßnahmen vorgesehen sind, einen derartig übermäßig großen und schweren Gießharzblock zu manipulieren. 2Q method for the processing of annoying retaining clips, but here it is necessary to embed the entire workpiece for the purpose of fixing in a cast resin block, which is then removed again to release the finished workpiece, for example by heating. However, this method can only be used for small and light workpieces, since otherwise excessive consumption of casting resin would be necessary and no measures are provided for manipulating such an excessively large and heavy casting resin block.
Es ist sehr vorteilhaft, daß nur eine verhältnismäßig geringe Klebstoffmenge erforderlich ist, da der Klebstoff nur an den Stellen der Stützflächen zwischen dem Werkstück und den Stützflächen aufgebracht werden muß. Außerdem ist es bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung besonders einfach, das Werkstück nach der durch keine Halteklammern behinderten Bearbeitung wieder freizugeben, da es lediglich des Einschaltens der Heizelemente bedarf, um den Klebstoff zu erweichen und dadurch die Verbindung zwischen Werkstück und Spannvorrichtung zu lösen. Ferner ist die erreichbare Klebekraft hinreichend groß, um auch sehr schwere Werkstücke, wie etwa Schiffsschrauben derart festzuhalten, daß die Grundplatte in jede gewünschte Richtung im Raum einstellbar ist. Bei geeigneter Orientierung der Grundplatte ist es gelegentlich nicht notwendig, die Stützen auf der Grundplatte festzuklemmen, etwa dann, wenn es sich bei dem Werkstück um ein Werkstück mit sehr großem GewichtIt is very advantageous that only a relatively small amount of adhesive is required since the Adhesive applied only to the points of the support surfaces between the workpiece and the support surfaces must become. In addition, it is particularly easy in the clamping device according to the invention to remove the workpiece to be released again after the processing, which is not hindered by any retaining clips, since it is only des Turning on the heating elements is required to soften the adhesive and thereby the bond between To loosen workpiece and clamping device. Furthermore, the achievable adhesive force is sufficiently high to also to hold very heavy workpieces, such as ship's propellers, so that the base plate in each desired direction in the room is adjustable. With a suitable orientation of the base plate it is occasional it is not necessary to clamp the supports on the base plate, for example when the Workpiece around a workpiece with a very large weight
5» handelt oder wenn das Werkstück anderweitig gegen seitliches Verrücken gesichert ist, beispielsweise im Falle einer Schiffsschraube durch einen Dorn, der in die Nabe der Schiffsschraube eingreift.5 »or if the workpiece is otherwise contrary lateral displacement is secured, for example in the case of a ship's propeller by a mandrel that is inserted into the Engages the hub of the propeller.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Stützflächen kreisbogenförmig, wodurch eine für rotationssymmetrische Werkstücke besonders geeignete Spannvorrichtung hergestellt ist Für sehr unregelmäßig geformte Werkstücke ist es weiterhin vorteilhaft, daß die Stützflächen den zugeordneten Werkstückflä-In an advantageous development of the invention, the support surfaces run in the shape of a circular arc, whereby one for rotationally symmetrical workpieces particularly suitable clamping device is made for very irregular shaped workpieces, it is also advantageous that the support surfaces correspond to the assigned workpiece surface
bo chen nur ungefähr zu entsprechen brauchen. Ein Ausgleich zwischen den Werkstückflächen und den Stützflächen ist durch den dazwischen eingebrachten Klebstoff, der sich bereitwillig allen Unregelmäßigkeiten anpaßt, herstellbar. Eine weitere Verringerung der benötigten Klebstoffmenge ist dadurch erreicht, daß der Klebstoff auf den Stützflächen punktweise aufgebracht ist. bo chen only need to correspond approximately. A compensation between the workpiece surfaces and the support surfaces can be produced by the adhesive introduced between them, which willingly adapts to all irregularities. A further reduction in the amount of adhesive required is achieved in that the adhesive is applied point by point to the support surfaces.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung derIn a further advantageous development of the
Erfindung sind in den Stützflächen herausschraubbare Werkstückabhebeschrauben vorgesehen. Dadurch wird das Lösen des Werkstücks nach der Bearbeitung erleichtert, da die herausschraubbaren Werkstückabhebeschrauben mögliche Haftkräfte leichter zu überwinden gestatten.Invention, unscrewable workpiece lifting screws are provided in the support surfaces. This will the loosening of the workpiece after machining is made easier as the workpiece lifting screws can be unscrewed allow possible adhesive forces to be overcome more easily.
Im folgenden wird die Erfindung in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläu*ert Es zeigtIn the following the invention is explained by way of example with reference to the drawing It shows
F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Spannvorrichtung mit einer darauf starr festgelegten Schiffsschraube mit teilweise weggebrochenen Schraubenflügeln,F i g. 1 shows a plan view of a tensioning device with a ship's propeller rigidly fixed thereon partially broken screw wings,
F i g. 2 eine Seitenansicht der Spannvorrichtung vonF i g. FIG. 2 is a side view of the tensioning device of FIG
Fig.3 eine Draufsicht auf eine Hälfte einer Grundplatte der Spannvorrichtung von F i g. 1,Fig.3 is a plan view of half of a Base plate of the clamping device from FIG. 1,
Fig.4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3,Figure 4 is a cross-section along line 4-4 of FIG Fig. 3,
Fig.5 einen Querschnitt entlang der Urne 5-5 der Fig.l,Fig. 5 shows a cross section along the urn 5-5 of Fig.l,
F i g. 6 eine perspektivische Ansicht einer Stütze mit auf ihrer Stützfläche punktweise aufgebrachtem Klebstoff undF i g. 6 is a perspective view of a support with adhesive applied pointwise on its support surface and
F i g. 7 die Stütze von F i g. 6 mit vollständig mit Klebstoff versehener Stützfläche.F i g. 7 the support of FIG. 6 with support surface completely provided with adhesive.
In F i g. 1 und 2 ist eine Schiffsschraube auf einer Grundplatte 200 festgelegt, deren Durchmesser geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Schiffsschraube ist. Die der Oberfläche der Grundplatte 200 abgewandten, zu bearbeitenden Schraubenflügelflächen der Schiffsschraube liegen dabei völlig frei.In Fig. 1 and 2, a propeller is fixed on a base plate 200, the diameter of which is slightly is smaller than the outer diameter of the propeller. That of the surface of the base plate 200 facing away, to be machined propeller wing surfaces of the propeller are completely free.
Dazu wird die Schiffsschraube vorübergehend auf der Grundplatte 200 mittels Hilfsgestellen und anderen Halteeinrichtungen nach Bedarf abgestützt Danach werden spitz auslaufende t-Profil-Stützen 210 unter jeden Schraubenflügel im folgenden kurz Flügel genannt, zwischen der Oberseite der Grundplatte 200 und der I Jnterseite der Flügel gleitend eingesetzt. Für jeden Flügel werden drei oder vier Stützen 210 verwendet, die quer zur Ausdehnung der Flügel unter gegenseitigem Abstand entlang dem Radius jedes Flügels so weit eingeschoben werden, bis ihre geneigte obere Stützfläche einige Zentimeter unterhalb der unteren Flügelfläche liegt, um das Auftragen eines Klebstoffs zu ermöglichen, wie noch näher beschrieben wird.For this purpose, the propeller is temporarily placed on the base plate 200 by means of auxiliary racks and others Holding devices supported as required Then t-profile supports 210 tapering to a point are placed underneath each screw wing, hereinafter referred to as wing for short, between the upper side of the base plate 200 and the inside of the wing is inserted slidingly. For each wing there are three or four supports 210 used transverse to the extent of the wings at mutual spacing along the radius of each The wing can be pushed in until its inclined upper support surface is a few centimeters below the lower wing surface is to enable the application of an adhesive, as will be described in more detail will.
Wie insbesondere in den F i g. 6 und 7 dargestellt ist, sind die Stützen geneigte, gekrümmte I-Profil-Stützen aus Stahl oder Eisen mit einem vertikalen Steg 212, der beispielsweise etwa 2,5 cm dick ist und dessen horizontaler Fuß 214 etwa 12 cm breit und 3,5 cm dick ist, ebenso wie der geneigte obere die Stützfläche bildende Flansch 216. Der Neigungswinkel d?s oberen Flansches 216 beträgt etwa 30°. Dabei hat die Stütze 210 eine Länge von etwa 1,80 m.As shown in particular in FIGS. 6 and 7, the supports are inclined, curved I-section supports made of steel or iron with a vertical web 212, which is, for example, about 2.5 cm thick and its horizontal foot 214 approximately 12 cm wide and 3.5 cm thick is, as is the inclined upper flange 216 forming the support surface. The inclination angle of the upper one Flange 216 is about 30 °. The support 210 has a length of approximately 1.80 m.
Gemäß den F i g. 3 und 4 ist die Grundplatte 200 mit verschiedenen, kreisförmigen als T-Schlitze ausgebildeten Nuten 220 versehen, in denen Schraubbolzen 230 verschiebbar sind, die über vergrößerte öffnungen 222 eingesetzt und entnommen werden können und auf die Verriegelungsbügel aufgesteckt sind. Sind die Stützen 210 nach dem Aufbringen des Klebstoffs in ihre endgültige Stellung gebracht, so werden die Schraubbolzen 230 in den Nuten 220 so weit verschoben, bis die Verriegelungsbügel 232 die entgegengesetzten Ränder der Füße 214 ergreifen, um dann durch Festziehen der Mutter 234 festgelegt zu werden.According to FIGS. 3 and 4 is the base plate 200 with various circular T-slots Grooves 220 are provided in which screw bolts 230 can be displaced, which have enlarged openings 222 can be inserted and removed and are attached to the locking bracket. Are the supports 210 after the application of the adhesive is brought into its final position, so are the bolts 230 moved so far in the grooves 220 that the locking bracket 232 the opposite edges of the feet 214 to then be fixed by tightening the nut 234.
Vor Aufbringen des Klebstoffs werden ein oder mehrere Streifen eines Heizelements 240 oben auf den Stützen 210 angeordnet Ungehärtetes, jedoch verhältnismäßig schnell härtendes Epoxyharz wird dann als der Klebstoff punktweise oder zusammenhängend auf die oberen Flansche 216 der Stützen 210 so aufgetragen, daß das streifenförmige Heizelement ?40 unter dem epoxyharz liegt Das Epoxyharz ist zweckmäßigerweiseBefore applying the adhesive, one or more strips of heating element 240 are placed on top of the Supports 210 arranged Uncured, but relatively fast curing epoxy resin is then used as the Adhesive applied pointwise or continuously to the upper flanges 216 of the supports 210 in such a way that that the strip-shaped heating element? 40 lies under the epoxy resin. The epoxy resin is expedient
ίο zäh und von erdnußbutterartiger Konsistenz. Es kann leicht mit Hilfe einer geeigneten Kelle aufgebracht werden. Um Epoxyharz zu sparen, wird es nicht als durchgehender Streifen 22 (gem. F i g. 7) aufgetragen, sondern punktweise an Stellen 242 (gem. F i g. 6), und zwar mit einer Dicke von etwa 1 bis 2 cm.ίο tough and peanut butter-like consistency. It can can be easily applied with the help of a suitable trowel. In order to save epoxy resin, it is not considered continuous strip 22 (according to FIG. 7) applied, but pointwise at points 242 (according to FIG. 6), and although with a thickness of about 1 to 2 cm.
Nach dem Aufbringen des Epoxyharzes wird die Stütze 210 so in ihre endgültige Stellung geschoben, daß jede Stütze die nächstliegende Unterfläche des Schraubenflügels berührt um ihn zu tragen. Dabei wird das Epoxyharz durch die Berührung hinreichend auf der Stützfläche der Stütze 210 und der angrenzenden Unterfläche des Schraubenflügels verteilt.After the epoxy resin has been applied, the support 210 is pushed into its final position so that each support touches the nearest lower surface of the propeller wing to support it. This will be Epoxy resin by the contact sufficiently on the support surface of the support 210 and the adjacent Distributed undersurface of the propeller wing.
Das Epoxyharz oder anderes schnell abbindendes thermoplastisches Material sollten eine Zugfestigkeit von mindestens etwa 280 kp/cm2 haben. Die spezielle Zugfestigkeit des Harzes hängt freilich von der Größe des zu tragenden Flügels und der Größe der Kontaktfläche des Klebstoffs ab. Ein geeignetes Harz für die angegebene Verwendung ist das unter der Bezeichnung Devcon Plastic Steel Type A erhältliche Harz, ein Bisphenol-A-Epoxyharz, mit einer Abbindezeit von etwa 3 bis 4 Stunden, einer Zugfestigkeit von 280 bis 420 kp/cm2 und einer Beimischung von 80% Stahlteilchen.The epoxy resin or other quick setting thermoplastic material should have a tensile strength of at least about 280 kgf / cm 2 . The specific tensile strength of the resin depends, of course, on the size of the wing to be supported and the size of the contact surface of the adhesive. A suitable resin for the stated use is the resin available under the name Devcon Plastic Steel Type A, a bisphenol A epoxy resin, with a setting time of about 3 to 4 hours, a tensile strength of 280 to 420 kg / cm 2 and an admixture of 80% steel particles.
J5 Nachdem sämtliche Stützen 210 durch die Schraubbolzen 230 festgelegt und mit der Schiffsschraube verklebt sind, können die Hilfsgestelle und andere Halteeinrichtungen entfernt werden. Die Schiffsschraube ist dann starr an der Grundplatte 200 befestigt. Die Grundplatte 200 mit der daran befestigten Schiffsschraube kann dann für die Bearbeitung mit Hilfe eines Krans auf eine horizontal ausgerichtete, um mehrere Achsen schwenkbare bzw. drehbare Bühne aufgesetzt und montiert werden.J5 After all supports 210 through the bolts 230 are set and glued to the propeller, the auxiliary frames and others Holding devices are removed. The propeller is then rigidly attached to the base plate 200. the Base plate 200 with the ship's propeller attached can then be used for machining with the aid of a Crane placed on a horizontally aligned platform that can be swiveled or rotated about several axes and be assembled.
■r> Sofern eine extrem große Schiffsschraube bearbeitet werden soll, kann zusätzlich auch ein auf der Grundplatte 200 montierter Dorn in die Nabe der Schiffsschraube eingeführt werden.■ r> If an extremely large propeller is being machined is to be, a mandrel mounted on the base plate 200 can also be inserted into the hub of the Propeller to be introduced.
Wenn nach der Beendigung des Arbeitsvorgangs dieIf the
so Schiffsschraube von der Grundplatte 200 entfernt werden soll, so werden in horizontaler Stellung der Grundplatte ein oder zwei Werkstückabhebeschrauben (nicht dargestellt) mit einem Durchmesser von etwa 3 cm, die in entsprechende Gewindebohrungen in denso the propeller is to be removed from the base plate 200, the Base plate one or two workpiece lifting screws (not shown) with a diameter of approximately 3 cm, which are inserted into the corresponding threaded holes in the
rir) oberen Flanschen 216 der Stützen 210 eingeschraubt sind, verdreht, um die Schraubenflügel anzuheben und von den oberen Flanschen 216 der Stützen 210 zu trennen. Zuerst müssen jedoch zum Ablösen der Schiffsschraube die streifenförmigen Heizelemente 240 r i r ) the upper flanges 216 of the supports 210 are screwed in, twisted to lift the screw wings and separate them from the upper flanges 216 of the supports 210. However, the strip-shaped heating elements 240 must first be used to detach the propeller
ho gespeist werden, um das erhärtete thermoplastische Epoxyharz zu erweichen. Wenn die entgegengesetzte Fläche der Flügel bearbeitet werden soll, kann die Schiffsschraube mit Hilfe des Krans ganz abgenommen und umgekehrt in der beschriebenen Weise wieder auf der Grundplatte 200 befestigt werden.ho fed to the hardened thermoplastic Soften epoxy resin. If the opposite face of the wings is to be machined, the Ship propeller completely removed with the aid of the crane and vice versa in the manner described the base plate 200 can be attached.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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