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Vorrichtung zum Spannen und Wenden in Arbeit befindlicher Werkstücke
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Die Erfindung betrifft eine Spann- und Wendevorrichtung zur einfachen
Handhabung von komplizierten, schweren Werkstücken, wobei jede gewünschte Arbeitsstellung
durch Betätigung eines Hebels erreicht werden kannl Es ist bekannt, Vorrichtungen
mit den oben genannten Merkmalen zum Spannen von komplizierten Werkstücken werden
beim Schweißen benutzt.
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Bei diesen bekannten Hubtischen kann die Arbeitsplatte von ca. 0,5
m Höhe bis auf ca. 1,80 m Höhe angehoben, um mehr als 900 gekippt und bis zu 3600
gedreht werden. Es ist aber dort in jedem Falle ein mehrmaliges Umspannen erforderlich.
Dieses erfordert Zeit, erhöht die Unfalihäufigkeit und bringt Ungenauigkeiten beim
Spannen mit.
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Zur Lösung der o.g. Probleme wurde die o.g. Spann- und Wendevorrichtung
entwickelt und in der Praktik mit Erfolg eingesetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
die nach einmaligem Spannen des Werkstückes, selbsttätig und automatisch beim Bedienen
der Antriebselemente, jede gewünschte Stellung ermöglicht, ohne daß hierfür die
Aufmerksamkeit der Bedienungspersonen besonders erforderlich ist.
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Neben den wirtschaftlichen Vorteilen beim Einsatz dieser neuen Vorrichtung
z.H. Produktionserhöhung und Verbesserung der Schweißnahtausführung, die dadurch
bedingt sind, daß der Schweizer jederzeit die günstigste Arbeitsstellung einzunehmen
vermag, ergibt sich auch eine Erhöhung der Unfallsicherheit. Durch Einsatz dieser
Vorrichtung sind
Unfälle durch herabfallende oder umstürzende Teile
und Konstruktionen sowie Quetschungen praktisch unmöglich geworden. Die verschiedenen
Stellmöglichkeiten des Arbeitstisches bringen für den Schweizer, Bohrer, Fräser
und Spritzer eine erhebliche körperliche Entlastung.
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Aus ergonomischer Sicht bietet sich der Einsatz dieser Erfindung geradezu
an.
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Bei vorliegender Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung, die
es ermöglicht, beliebige Werkstücke, die einer normalerweise freihändigen Bearbeitung
bedürfen, in jede gewünschte günstige Arbeitsposition zu bringen. Erfindungsgemäß
besteht die Hauptaufgabe also nicht darin, das Werkstück mit Hilfe von Grundelementen
und Spannzeugen in einer bestimmten Stellung zum Werkzeug zu fixieren, um damit
eine von Vorarbeiten, zum Beispiel Anreißen, unabhängige und gleichmäßige Arbeitsgenauigkeit
zu erzielen, sonder darin, die Beweglichkeit des einmal eingespannten Werkstücks
nicht nur zu erhalten, vielmehr diese -besonders bei schweren Teilen- überhaupt
erst zu ermöglichen, da in solchen Fällen die Menschenkraftübersetzung ohne Hilfsmittel
für die Bewegungsvorgänge nicht mehr ausreicht.
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Spannzeuge in Verbindung mit einer Grundplatte -im weiteren Text Spannplatte
genannt- dienen erfindungsgemäß dazu, Drehbewegungen über verschiedene Achsen auf
das Werkstück zu übertragen, wobei die Spannzeuge selbst in jeder Lage des zu bearbeitenden
Teils fähig sein müssen, das unter Umständen recht große Gewicht von mehreren Tonnen
aufzunehmen.
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Bisher sind Vorrichtungen dieser Art nur bekannt geworden, die eine
Drehung des Werkstückes um eine Achse ermöglichen. Unabhängig davon, ob es sich
um eine senkrechte oder waagerechte Achse handelt, wird zum Beispiel vorzugsweise
beim Verschweißen komplizierter Werkstücke immer die Situation eintreten, daß Schweißnähte
in schweißtechnisch ungünstigen Lagen hergestellt werden müssen. Ferner erfordert
die eingeschränkte Positionierbarkeit des Werkstückes vom Arbeiter nicht selten
erhebliche körperliche Beweglichkeit und Geschicklichkeit, um alle zu bearbeitenden
Stellen erreichen zu können. An die Humanisierung des Arbeitsplatzes und des Unfallschutzes
wurde hierbei besonders gedacht.
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Darüber hinaus ist es bei großen Werkstücken oft nur mit zusätzlichen
Hilfsmitteln
wie Podesten, Leitern usw. möglich, höher gelegene Arbeitsstellen zu erreichen.
Auch dies ist in der Regel mit zusätzlicher körperlicher Anstrengung, da ja normalerweise
auch das Werkzeug, zum Beispiel die Schweißzange mit der Zuleitung und der Schweißschirm
an die erhöhte Stelle gehoben werden müssen.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile durch die allseitige Drehmöglichkeit
des Werkstückes, die unter Umständen durch Endschalter sinnvoll begrenzt werden
kann, behoben. Die jeweilige Bearbeitungsstelle des Werkstücks wird in die günstigste
Position gebracht, der Arbeiter braucht seinen Standort nicht mehr oder kaum noch
zu wechseln, es werden Menschenkraft und Zeit gespart.
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Es entspricht einem Vorschlag der Erfindung, eine Spannplatte mit
entsprechenden Spannzeugen zur Aufnahme des Werkstücks mit einem zur Spannplatte
selbst senkrecht angebrachten Drehzapfen zu versehen, der im freien Ende eines Kragarms
so gelagert ist, daß die Drehachse des Zapfens in der Grundstellung der Vorrichtung
senkrecht verläuft.
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Vorzugsweise wird das andere Ende des Drehzapfens, bei der Grundstellung
also unterhalb des Kragarms, eine Drehvorrichtung, zum Beispiel ein Elektromotor
mit Untersetzungsgetriebe angeflanscht, der ein Drehmoment auf die Spannplatte übertragen
kann, so daß das Werkstück auf diese Weise in der Lage ist, eine Drehund über einen
beliebigen Winkel auszuführen.
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Der Kragarm besitzt an seinem anderen Ende einen Drehzapfen, der in
einem entsprechend konstruierten Gestell waagerecht gelagert ist, so daß der Kragarm
einschl. Spannplatte und Werkstück um diese Achse gedreht werden kann. Das Drehmoment
wird auch hier wieder von einer geeigneten Drehvorrichtung über den Zapfen in den
Kragarm eingeleitet.
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Das aufzubringende Drehmoment für diese Achse ist ##ak abhängig vom
Schwerpunkt des Systems Kragarm - Spannplatte - Werkstück zu dieser Achse und daher
je nach Gewicht, Größe und Gestalt des Werkstückes in großen Grenzen schwankend.
Der Zapfen ist daher nicht starr mit dem Ende des Kragarms verbunden. Die Erfindung
sieht vor, den Abstand Schwerpunkt - Drehachse veränderlich zu gestalten, so daß
das erforderliche Drehmoment praktisch auf Null reduziert werden kann, indem der
Schwerpunkt in die Drehachse verlagert wird, der dem Drehmoment
zugehörige
Hebelarm also verschwindet. Auf diese Weise wird eine Überdimensionierung sämtlicher
Bauteile einschließlich des Antriebs vermieten.
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Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Übergang Kragarm
- Zapfen beide Elemente mit ausreichend dimensionierten, mit ihnen starr verbundenen
Platten zusammengeflanscht werden, die eine Relativverschiebung zwischen Zapfen
und Kragarm ermöglichen. Eine der beiden Flansche ist dazu mit Befestigungsschrauben
und der Gegenflansch mit Langlöchern versehen, die bei Grundstellung der Vorrichtung
senkrecht verlaufen.
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Infolge der beliebigen Drehbarkeit auch der Spannplatte im freien
Ende des Kragarms ist es erforderlich, bei Verwendung eines elektrischen Antriebs
die Stromzuführung zum Antriebsmotor der Spannplatte mittels Schleifringen und Bürsten
herzustellen. Der Waagerechtzapfen des liragarms ist daher mit entsprechend geeigneten
Einrichtungen versehen, die den Abgriff der Spannung bei beliebiger Drehbewegung
ermöglichen.
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Einem weiteren Vorschlag der Erfindung zufolge ist es vorgesehen,
die Drehbewegung sowohl des Kragarms als auch der Spannplatte bei Verwendung eines
vorzugsweise Elektroantriebs an beliebiger Stelle selbsttätig zum Stillstand zu
bringen. Dazu werden beide Drehzapfen an ihrem Umfang mit Endschaltern versehen,
die entweder fest oder aber radial verschiebbar sind und somit für einen beliebigen
Drehwinkel eingestellt werden können. Bei eingeschaltetem Antrieb bewegt sich der
Endschalter mit dem Drehzapfen, bis ein Anschlag erreicht und der Stromkreis unterbrochen
wird. Natürlich ist es auch möglich und unter Umständen zweckmäßiger, den Anschlag
an der Drehachse und den Schalter unbeweglich am Gestell bezw. am Kragarm zu befestigen.
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Im Normalfall sind bei elektrischem Antrieb die Getriebe sowohl für
Rechts- als auch für Linkslauf geeignet. Die Drehbewegung kann daher an beliebiger
Stelle unterbrochen und rückläufig durchgeführt werden. Ist grundsätzlich nur ein
begrenzter Drehwinkel des Kragarms erforderlich, so ist es nicht notwendig, die
elektrische Zuleitung zum Spannplattenantrieb über Schleifringe und Bürsten herzustellen.
Für diesen Fall ist erfindungsgemäß die Verbindung über ein ausreichend elastisches
Kabel vorgesehen.
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Bei sehr schweren Werkstücken sieht die Erfindung vor, daß die aufwendig
stabile
Kragarmkonstruktion dadurch ersetzt wird, daß an die Stelle des Kragarms eine Traverse
tritt, die an beiden Enden sowohl drehbar als auch in der Höhe verstellbar genauso
wie der Kragarm gelagert wird.
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Ebenso erhält die Traverse in der Mitte eine drehbare Spannplatte
zur Aufnahme der Werkstücke.
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Bei dieser Ausführung können erhebliche Materialkosten eingespart
werden, jedoch müssen dafür die größere Bauweise und die damit unter Umständen verbundenen
längeren Zuwege zu den Arbeitsstellen, wenn man das Werkstück von einer Traversenseite
zur anderen umgehen muß, in Kauf genommen werden.
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Die elektrische Ausrüstung einschließlich der Ausrüstung mit Endschaltern
kann sinngemäß von der Kragarmkonstruktion übernommen werden.
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Im folgenden Teil der Beschreibung werden die Einzelheiten der Erfindung
und der verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten an Hand von Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen: Figur I : Die Ausführung mit Kragarm, Endschaltern und
elektrischer Zuleitung des Spannplattenantriebs über Schleifringe und Bürsten in
der Vorderansicht.
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Figur II: Die gleiche Ausführung in der Draufsicht Figur III: Die
Ausführung mit Traverse, Endschaltern und Stromzuführung über ein elastisches Kabel.
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Der Kragarm (1) in den Figuren I und II ist im Gestell (2) drehbar
gelagert. Die Drehachse (3) ist mit Hilfe einer Platte (4) , die mit ihr starr verbunden
ist, und einer Platte (5) , die am Kragarm starr befestigt ist, an diesen beweglich
angeflanscht. Platte (5) besitzt Langlöcher, die in der Zeichnung nicht dargestellt
sind, so daß der Kragarm gegenüber der Drehachse senkrecht verschoben werden kann.
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Die Endschalter (6) sind auf den Zapfen radial verschiebbar und werden
von einem Anschlag (7) betätigt, so daß ddie Drehbewegung nach einem beliebigen
Drehwinkel, der durch die Stellung des jeweiligen Endschalters bestimmt wird, zum
Stillstand gebracht werden kann.
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In dieser Darstellung wird das Drehmoment für den Kragarm von einem
elektrischen Antrieb (8) , der aus Motor und Untersetzungsgetriebe besteht, aufgebracht.
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Im freien Ende des Kragarms befindet sich die drehbar gelagerte Spannplatte
(9), deren Drehbewegung ebenfalls von einem Elektroantrieb erzeugt wird.
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Auf der Spannplatte ist beispielhaft ein Werkstück gestrichelt dargestellt,
welches durch die Spannpratzen (13) gehalten wird.
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Da der Kragarm in den Figuren I und II über einen beliebigen Winkel
drehbar sein soll, wird die elektrische Zuleitung für den Antrieb (10) an den Schleifringen
und Bürsten (14) abgegriffen.
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In Figur III ist der Vorschlag der Erfindung verwirklicht, für besonders
schwere Werkstücke den Kragarm durch eine beidseitig drehbar gelagerte Traverse
zu ersetzen. Die Ausführungen zu den Figuren I und II sind sinngemäß zu übertragen.
Lediglich bei der Stromversorgung des Antriebs (10) wird hier beispielhaft auf einen
Abgriff über Bürsten und Schleifringe verzichtet. Die Zuleitung erfolgt an geeigneter
Stelle über ein elastisches Kabel. Diese Möglichkeit ist grundsätzlich dann vorgesehen,
wenn der Drehwinkel der Traverse begrenzt und die elektrische Ausrüstung für Rechts-
und Linkslauf geeignet ist. Zur Begrenzung des Drehwinkels wird auf den Zapfen (3)
bzw. (17) beispielsweise ein Endschalter fest angebaut, so daß ein vorgegebener
Wert nicht überschritten und damit eine Zerstörung der Zuleitung verhindert werden
kann.
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Patentansprüche