DE29802835U1 - Kupplung mit zwei Kupplungsorganen und einer Spannvorrichtung - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG S 643

Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit zwei Kupplungsorganen und einer Spannvorrichtung zum wiederholbaren Spannen und Lösen der beiden Kupplungsorgane in exakter Position relativ zu einem x-, y-, z-Orthogonalsystem, dessen z-Achse zu der wenigstens abschnittweise planen Oberfläche eines der Kupplungsorgane senkrecht steht. An den Kupplungsorganen sind beim Spannen zusammenwirkende z-Referenzflächen sowie xy-Referenzen vorgesehen. Jede xy-Referenz des einen Kupplungsorgans weist wenigstens ein elastisches Referenzelement und jede xy-Referenz des anderen Kupplunsorgans ein festes Referenzgegenelement auf.

&iacgr;&ogr; Das üblicherweise im wesentlichen plattenförmige und mehrere Spannvorrichtungen beherbergende eine Kupplungsorgan kann auf den Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Erodiermaschine, fest aufgeschraubt oder an dem Dorn einer Drehbank dauerhaft befestigt werden. Bei dieser Verwendung stellt das eine Kupplungsorgan für das andere Kupplungsorgan, das beispielsweise eine Palette sein kann, definierte Referenzen in dem Orthogonalsystem bereit, die beim Anspannen des anderen Kupplungsorgans mit an diesem vorgesehenen Gegenreferenzen zusammenwirken und das andere Kupplungsorgan in exakte Position mit hoher Repetiergenauigkeit bringen.

Bisher hat man vier gewöhnlich kreuzweise angelegte xy-Referenzen an den beiden Kupplungsorganen vorgesehen, von denen zwei eine x-Referenz und die beiden anderen eine davon unabhängige y-Referenz bildeten. Damit hat man schon gute Ergebnisse im Hinblick auf die einzuhaltende Toleranz der Positioniergenauigkeit nach wiederholtem Spannen und Lösen der Kupplungsorgane erreicht. Bei einer erstrebten Verengung der Toleranz auf Werte um 1 &mgr; beginnen sich thermisch bedingte Schwankungen in der Lage der xy-Referenzen ungenauigkeitserhöhend auszuwirken.

Mit der Erfindung soll die eingangs genannte Kupplung dahingehend verbessert werden, daß unterschiedliche Temperaturen der beiden Kupplungsorgane die Einhaltung der engen Positionierungstoleranz nicht mehr nachteilig beinflussen können.

Dazu sind erfindungsgemäß wenigstens fünf xy-Referenzen vorgesehen. Dadurch wird zwar die geometrische Überdefinition der Positionierung erhöht. Bei geeigneter Auslegung der elastischen Referenzelemente verteilt sich jedoch die zwar üblicherweise kleine, jedoch merkbare thermische Lageabweichung auf mehrere „Schultern", d.h. elastische Referenzelemente mit der Folge, daß die enge Toleranz der Lagepositionierung eingehalten werden kann. Kann andererseits eine gleichbleibende Temperatur wenigstens des einen Kupplungsorgans auf andere Weise sichergestellt werden, ermöglicht die Erfindung die Verwendung von anderen Kupplungsorganen, bei denen die Lage der Referenzgegenelemente keinen

&iacgr;&ogr; so strengen Anforderungen genügen muß, die anderen Kupplungsorgane daher preiswerter herzustellen sind.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 eine der Figur 1 ähnliche Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der einige der xy-Referenzen nur eine x-Referenz und die übrigen nur eine y-Referenz bilden; und

Figur 3 eine schematische, perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

In Figur 1 ist das eine Kupplungsorgan 1 als kreisrunde Platte dargestellt, die auf einem Maschinentisch einer der eingangs erwähnten Werkzeugmaschinen fest verankert ist. Das andere Kupplungsorgan ist eine kreirunde Palette 2, auf deren der Platte 1 abgewandten Oberseite eine oder mehrere zur maschinellen Bearbeitung anstehende nicht dargestellte Werkstücke in vorgeschriebener Lage bezüglich des für die Platte 1 geltenden x-, y-, z-Orthogonalsystems befestigt ist. Die xy-Ebene dieses Sytems liegt in der weitgehend planen Oberfläche 19 der Platte 1.

• ··

Zur definierten Positionierung der Palette 2 auf der Platte 1 dienen eine Vielzahl von beispielsweise sechzehn xy-Referenzen, die in zwei konzentrischen Kreisen wie dargestellt angeordnet sein können und von denen drei mit 11,21 sowie 12, 22 und 13, 23 bezeichnet sind. Jede xy-Referenz an der Palette 2 weist eine aus deren Unterseite vorstehende Leiste 21, 22, 23 mit radiusparallelen seitlichen Keilflächen auf. Jede xy-Referenz an der Platte 1 besteht, wie später noch anhand der Figur 4 erläutert wird, aus einem auf der Oberfläche 19 fest verschraubten oder verbolzten Bauteil, über dessen Basis sich zwei beabstandete und im wesentlichen in z-Richtung elastische Lippen erstrecken. In Figur 1 sind diese Lippen bei der xy-Referenz 11 mit 14 und 15 und bei der xy-Referenz 12 mit 16 und 17 bezeichnet. Jedes Lippenpaar 14, 15 und 16, 17 läßt zwischen sich einen durch radiusparallele Kanten begrenzten Spalt von solcher Weite, daß beim Anspannen der Palette 2 an die Platte 1 (mittels einer nicht dargestellten Spannvorrichtung) die zugehörige Leiste 21 bzw. 22 unter Einbiegen der Lippen teilweise in den Spalt eindringt. Da das elastische Einfedern der Lippe 14 von demjenigen der Lippl5 unabhängig ist, kann es beispielsweise vorkommen, daß beim Eindringen der Leiste 21 in den Spalt zwischen den Lippen 14 und 15 die Lippe 15 stärker einfedert als die gegenüberliegende Lippe 14.

Die übrigen Referenzerlemente an der Platte 1 und die Referenzgegenelemente an der Palette 2 sind genau so wie vorstehend beschrieben aufgebaut. Man sieht, daß jeweils ein Lippenpaar jeweils genau einer Leiste zugeordnet ist und jeweils ein Lippenpaar mit zugehöriger Leiste eine xy-Referenz bildet. Diese xy-Referenzen sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in zwei konzentrischen Kreisen in Umfangsrichtung ungefähr gleich beabstandet am Rand der Kupplungsorgane 1 und 2 angeordnet.

In einer anderen Gestaltung gemäß Figuren 2 und 3 sind alle xy-Referenzen auf die x-Richtung 98 oder die y-Richtung 99 ausgerichtet und im übrigen über die Oberfläche 39 der Platte 3 und die Unterseite der Palette 4 nach Bedarf verteilt. Dadurch stellt ein Teil der xy-Referenzen eine Referenz nur in x-Richtung und der verbleibende Teil eine Referenz nur in y-Richtung dar, sodaß sie kurz x-Referenzen und y-Referenzen genannt werden können. Je eine x-Referenz bilden beispielsweise die Referenzelemente 31 und 33 an der Platte 3 im Zusammenwirken mit den Referenzgegenelementen 41 und 43 an der Palette 4,

• ·

• »

weil der Spalt etwa zwischen den benachbarten Lippen 34, 35 des Referenzelementes 31 ebenso wie die zugehörige Leiste 41 sich genau in y-Richtung erstrecken. Entsprechend bilden beispielsweise die Referenzelemente 32 und 38 an der Platte 3 im Zusammenwirken mit den zugehörigen Referenzgegenelementen 42 und 48 an der Palette 4 je eine y-Referenz, weil der Spalt etwa zwischen benachbarten Lippen 36, 37 am Referenzelement 32 ebenso wie die zugeordnete Leiste 42 sich in x-Richtung erstrecken.

Bei der in Figuren 3 und 4 dargestellten dritten Ausführungsform ist eine den Paletten 2 und 4 entsprechende Palette weggelassen worden, weil sich die &iacgr;&ogr; Anordnung der erforderlichen Referenzgegenelemente an der Unterseite einer Palette aus der Lage der Referenzelemente 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58 auf der Oberfläche 59 der Platte 5 ergibt.

Die Platte 5 kann in der Weise auf einem nicht gezeigten Maschinentisch dauerhaft befestigt werden, daß eine plane Seitenfläche 81 genau in x-Richtung und die dazu genau rechtwinkelige benachbarte plane Seitenfläche 82 in y-Richtung weisen.

Dann bilden die einander fluchtend gegenüberliegenden Referenzelemente 55 und

56 eine x-Referenz und die einander fluchtend gegenüberliegenden, relativ zu den Referenzelementen 55 und 56 winkelmäßig um 90° versetzten Referenzelemente

57 und 58 eine y-Referenz. „Fluchtend" bedeutet hier ersichtlich, daß die Spalte zwischen benachbarten Lippen der betreffenden Referenzelemente aufeinander linear ausgerichtet sind.

Auf der Oberfläche 59 sind zwischen und innerhalb (bezüglich der Plattenmitte) der Referenzelemente 55, 56, 57, 58 weitere vier xy-Referenzelemente 51, 52, 53, 54 in kreuzweiser Anordnung befestigt, die relativ zu den ersterwähnten, ebenfalls kreuzweise angeordneten Referenzelementen um einen Umfangswinkel von 45° versetzt sind. Allein durch diese Anordnung der insgesamt acht Referentelemente 51, ..., 58 wird eine außerordentliche Genauigkeit in der Positionierung einer Palette selbst unter ungünstigen thermischen Bedingungen erzielt.

In der Platte 5 sind in den Eckbereichen ihrer Oberfläche 59 vier Spannvorrichtungen 60, 65, 70, 75 vorgesehen, von denen in Figur 3 nur die jeweils zugehörigen, sich über die Oberfläche 59 erhebenden Dome 61, 66, 71, 76

mit integriertem Kugelgesperre 62, 67,72, 77 zu erkennen sind. Die radial beweglichen Kugeln der Gesperre können in innenprofilierte, von der Paletten-Unterseite vorstehende Hohlzapfen zum Anspannen der Palette an die Platte 5 eingreifen, bis an der Palettenunterseite vorgesehene z-Referenzgegenflächen zur Anlage an auf der Oberfläche 59 ausgebildete z-Referenzflächen gelangen.

Bei der geschilderten Anordnung ist jede Spannvorrichtung von drei Referenzelementen umgeben, beispielsweise die Spannvorrichtung 60 von den Referenzelementen 55, 51, 57, oder die Spannvorrichtung 65 von den Referenzelementen 55, 54, 58. Dadurch wird die Palette gerade im Bereich der &iacgr;&ogr; Spannvorrichtungen durch die umgebenden Referenzelemente in ihre Sollage gezwungen, was sich besonders günstig auf die erreichte Positioniergenauigkeit bei oft wiederholtem Spannen und Lösen auswirkt.

Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung versteht es sich, daß alle Referenzelemente gleich aufgebaut sind und jeweils aus einer auf der Oberfläche 59 verankerten Basis 85 bestehen, aus deren freien Oberseite zwei benachbarte, gegenüberliegende und zwischen sich einen Spalt mit parallelen Begrenzungskanten definierende, in z-Richtung elastische Lippen 84, 86 beispielsweise durch Erodieren herausgearbeitet sind.

Claims (13)

ANSPRÜCHE S 643

1. Kupplung mit zwei Kupplungsorganen (I₅ 3, 5; 2, 4) und einer Spannvorrichtung (60, 70) zum wiederholbaren Spanen und Lösen der beiden Kupplungsorgane in exakter Position relativ zu einem x-, y-, z-Orthogonalsystem, dessen z-Ache zu der wenigstens abschnittweise planen Oberfläche (19, 39, 59) eines der Kupplungsorgane steht, wobei an den Kupplungsorganen beim Spannen zusammenwirkende z-Referenzflächen sowie xy-Referenzen (11, 21; 12, 22; 13, 23; 31, 41; 32, 42; 33, 43;) vorgesehen sind und jede xy-Referenz des einen Kupplungsorgans (1, 3, 5) wenigstens ein elastisches Referenzelement (14, 16; 34, 36; 84, 86) und jede

&iacgr;&ogr; xy-Referenz des anderen Kupplungsorgans (2, 4) ein festes

Referenzgegenelement (21, 22, 23; 41, 42, 43) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens fünf xy-Referenzen vorgesehen sind.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige der xy-Referenzen (31, 41; 33, 43) eine Referenz nur in x-Richtung (98; &khgr;&igr; 5 Referenzen) bilden.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einige der xy-Referenzen ( 32, 42; 38, 48) eine Referenz nur in y-Richtung (99; y-Referenzen) bilden.

4. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der x-Referenzen geradzahlig ist.

5. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der y-Referenzen geradzahlig ist.

6. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahlen der x-Referenzen und der y-Referenzen gleich sind.

7. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle xy-Referenzen symmetrisch angeordnet sind.

8. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtzahl aller xy-Referenzen ein Vielfaches von vier ist.

9. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die xy-Referenzen auf den Kupplungsorganen etwa kreisförmig angeordnet sind (Fig. 1).

10. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Randnähe der Kupplungsorgane angeordnete Spannvorrichtungen (60, 65, 70, 75) vorgesehen sind, wobei jede Spannvorrichtung von mehreren von einander unabhängigen xy-Referenzen (55, 51, 57; 55, 54, 58; 58, 52, 56; 56, 53, 57) umgeben ist.

11. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, &iacgr;&ogr; daß die x-Referenzen und die y-Referenzen kreuzweise angeordnet sind, daß

diejenigen xy-Referenzen, die nicht x-Referenzen und nicht y-Referenzen sind, kreuzweise und relativ zu den x-Referenzen und den y-Referenzen um einen Winkel von beispielsweise 45° versetzt angeordnet sind.

12. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, is daß jede xy-Referenz des einen Kupplungsorgans zwei beabstandete

elastische Lippen (84, 86) aufweist, zwischen welche das zugeordnete Referenzgegenelement beim Spannen eindringt.

13. Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede xy-Referenz aus einem einteiligen Bauteil besteht, dessen Basis (85) auf dem Kupplungsorgang festgelegt ist und aus dessen freien Oberseite zwei benachbarte, gegenüberliegende und zwischen sich einen Spalt mit parallelen Begrenzungskanten definierende, unabhängig voneinander elastische Lippen (84, 86) herausgearbeitet sind.