DE4136882A1

DE4136882A1 - Positioniervorrichtung fuer eine bearbeitungsmaschine fuer werkstuecke

Info

Publication number: DE4136882A1
Application number: DE19914136882
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Dr Spahn; Michael Mehrbrodt
Original assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco Metall Werke Glyco BV and Co KG
Current assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco Metall Werke Glyco BV and Co KG
Priority date: 1991-11-09
Filing date: 1991-11-09
Publication date: 1993-05-13

Description

Die Erfindung betrift eine Positioniervorrichtung für eine Bearbeitungsmaschine für Werkstücke, mit einem Werkstückhalter, mit einer Werkstückhalteraufnahme, insbesondere einem Joch, und mit mehreren Verstelleinrichtungen zum Ausführen von Translationsbewegungen des Werkstückes in mindestens zwei Richtungen (X, Z-Richtung) und Rotationsbewegung des Werkstückes um drei Achsen (X,Y,Z-Achse), wobei die Verstelleinrichtungen für mindestens eine Translations- und eine Rotationsbewegung zwischen dem Werkstückhalter und der Werkstückhalteraufnahme angeordnet sind.

Derartige Positioniervorrichtungen werden beispielsweise bei der Bearbeitung von Lagerschalen eingesetzt. Die teilfertigen Lagerschalen müssen nach dem Herstellungsprozeß an der Innenseite noch geräumt werden, um eine vorgegebene Wanddicke zu erzeugen und um die Exzentrizität der Lagerschalen zu minimieren. Hierzu ist es erforderlich, daß die Lagerschalen in mehrere Richtungen verschoben und um mehrere Achsen gedreht werden können, wobei die Positionierung im Mikrometerbereich erfolgen muß, um die erforderliche Qualität der Lagerschale sicherzustellen.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 89 08 458.6 ist eine Einspann- und Verstelleinrichtung für eine Räummaschine zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken bekannt, die hydraulisch arbeitende Verstelleinrichtungen aufweist, die an der Werkstückaufnahme angreifen. Da lediglich unter und über der Werkstückaufnahme hydraulische Verstelleinrichtungen angeordnet sind, so daß der Werkstückhalter zwischen den Druckkammern der hydraulischen Verstelleinrichtungen eingespannt ist, sind die Bewegungsmöglichkeiten beschränkt.

Weiterhin ist eine Positioniervorrichtung bekannt, die insgesamt sieben hydraulische Verstelleinrichtungen gemäß dem G 89 08 458.6 aufweist. Die Lageraufnahme ist von insgesamt drei hydraulischen Verstelleinrichtungen umgeben, um eine Rotation und Kippbewegung ausführen zu können. Für die Vertikalbewegungen sind weitere vier hydraulische Verstelleinrichtungen vorgesehen, die an einem mit der Lageraufnahme fest verbundenem Bauteil angreifen. Die Anordnung der Verstelleinrichtungen ist hierbei so gewählt, daß sich die Einzelbewegungen gegenseitig beeinflussen, mit der Folge, daß eine gezielte und reproduzierbare Positionierung nicht möglich ist.

Um die Lagerschale in der Aufnahme festzuspannen, sind Spannpratzen mit einer Gelenkeinrichtung vorgesehen, wobei der Kraftfluß dieser Spanneinrichtung im wesentlichen senkrecht zur Lagerachse durch die Positioniervorrichtung verläuft. Da ein Teil der hydraulischen Verstelleinrichtungen bei dieser bekannten Positioniervorrichtung sich im Kraftfluß der Spanneinrichtung befindet, werden diese Verstelleinrichtungen nachteilig beeinflußt. Dies beruht insbesondere darauf, daß die Druckkammern der hydraulischen Verstelleinrichtungen - wie sie in G 89 08 458.6 beschrieben sind - aus einer schlauchförmigen Membran aus flexiblem Material gebildet sind. Daher wird beim Einspannen der Lagerschale diese flexible Membran komprimiert, wodurch die Genauigkeit der Positionierung ebenfalls beeinträchtigt wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Positioniervorrichtung zu schaffen, die sich durch eine erhöhte Einstellgenauigkeit und verbesserte Einstellmöglichkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird mit einer Positioniervorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine Verbesserung der Verstellgenauigkeit dann erreicht wird, wenn bestimmte Verstellbewegungen voneinander entkoppelt werden, so daß keine gegenseitige Beeinflussung erfolgen kann. Diese Entkopplung wird dadurch erreicht, daß die Werkstückhalteraufnahme beweglich angeordnet ist, wobei ein Teil der Verstelleinrichtungen zwischen dem Werkstückhalter und der Werkstückhalteraufnahme und der andere Teil der Verstelleinrichtungen zwischen der Werkstückhalteraufnahme und einem ortsfesten Maschinenteil der Bearbeitungsmaschine angeordnet sind.

Die Verstelleinrichtungen lassen sich damit in zwei Gruppen einteilen, wobei diejenigen Verstelleinrichtungen, die zwischen dem Werkstückhalter und der Werkstückhalteraufnahme angeordnet sind, als erste Gruppe und die Verstelleinrichtungen, die zwischen der Werkstückhalteraufnahme und einem ortsfesten Maschinenteil angeordnet sind, als zweite Gruppe bezeichnet werden.

Die Anordnung der Verstelleinrichtungen ist so gewählt, daß die erste Gruppe der Verstelleinrichtung eine Translation beispielsweise in X-Richtung und eine Rotation beispielsweise um die Z-Achse ausführt und daß die zweite Gruppe die Rotation um die X-Achse und eine Translation längs der Z-Achse bewirkt und gegebenenfalls zusätzlich noch eine Rotation um die Y-Achse ausführt.

Die Entkopplung der Bewegungen wird dadurch erreicht, daß die zweite Gruppe der Verstelleinrichtungen durch das Angreifen an der Werkstückhalteraufnahme die erste Gruppe der Verstelleinrichtungen einschließlich der Werktückaufnahme und des Werkstücks mitbewegt, ohne daß deren Verstellweg hierdurch beeinflußt wird.

Um die Positioniergenauigkeit weiter zu verbessern, sind die Verstelleinrichtungen außerhalb des Kraftflusses einer Einspanneinrichtung für das Werkstück angeordnet, wodurch auch der Einspannvorgang des Werkstückes und die Bewegungen der Verstelleinrichtungen entkoppelt werden. Eine Beeinflussung der Verstelleinrichtungen oder eines Teils der Verstelleinrichtungen durch die Einspanneinrichtung wird somit vermieden.

Vorzugsweise werden alle Verstelleinrichtungen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei diese Ebene vorzugsweise senkrecht zum Kraftfluß der Einspanneinrichtung liegt.

Als Verstelleinrichtungen können verschiedene Bauarten zum Einsatz kommen, solange gewährleistet ist, daß die Verstelleinrichtungen die erforderliche Genauigkeit im Mikrometerbereich gewährleisten. Bevorzugt sind Verstelleinrichtungen hydraulischer Art und solche, die piezoelektrische Elemente aufweisen. Die Positioniervorrichtung kann ausschließlich hydraulische Verstelleinrichtungen oder ausschließlich piezoelektrische Verstelleinrichtungen aufweisen; es besteht aber auch die Möglichkeit, daß eine Gruppe der Verstelleinrichtungen hydraulischer Art sind und die andere Gruppe der Verstelleinrichtungen mit piezoelektrischen Verstelleinrichtungen bestückt ist.

Da die hydraulischen Verstelleinrichtungen gemäß G 89 08 458.6 - wie oben beschrieben - mehrere Nachteile aufweisen, wurde eine hydraulische Verstelleinrichtung entwickelt, die einen Grundkörper mit mindestens einer Druckmittel enthaltenden Druckkammer und mindestens ein Verstellelement aufweist, wobei das Verstellelement vom Grundkörper geführt ist und einen Bestandteil der Druckkammerbegrenzung bildet. Die vom Druckmittel beaufschlagten Wände der Druckkammer bestehen aus quasi nicht-flexiblem Material. Unter quasi nicht-flexiblem Material werden Materialien wie Stahl oder dergleichen verstanden, die bei den in Verstelleinrichtungen auftretenden Drücken keine Deformation zeigen. Es wird dadurch vermieden, daß bei einer Druckbeaufschlagung aufgrund einer Verformung der Druckkammerwände nicht der gewünschte Verstellweg eingehalten werden kann.

Das Verstellelement besitzt eine konvexe Außenoberfläche, so daß immer eine Punktauflage gewährleistet ist, auch dann, wenn das am Verstellelement anliegende Bauteil nicht exakt ausgerichtet sein sollte oder während des Verstellens kippen sollte.

Wenn mehrere dieser hydraulischen Verstelleinrichtungen miteinander kombiniert sind und diese Verstelleinrichtungen auch Rotationsbewegungen der zu verstellenden Bauteile ausführen sollen, können u. U. auch senkrecht zur Verstellrichtung Kräfte auftreten, die den eigentlichen Verstellweg beeinflussen. Um diese Nachteile zu beseitigen, ist der Grundkörper der Verstelleinrichtung auf der dem Verstellelement abgewandte Seite auf einem zweidimensionalen Kugellager gelagert. Es besteht somit die Möglichkeit, daß beim Auftreten von Querkräften die gesamte Verstelleinrichtung auf diesem Kugellager entsprechend abrollen kann.

An den Innenraum der Druckkammer der hydraulischen Verstelleinrichtungen ist eine Leitung angeschlossen, die eine Verbindung zu einem Temperiergerät herstellt, das zur Volumenänderung der in der Leitung enthaltenen Flüssigkeit dient, die beispielsweise ein Hydrauliköl oder eine sonstige inkompressible Flüssigkeit sein kann. Durch eine Temperaturänderung der Hydraulikflüssigkeit wird somit eine Bewegung des Verstellelementes bewirkt.

Vorzugsweise werden diese hydraulischen Verstelleinrichtungen für die erste Gruppe der Verstelleinrichtungen eingesetzt. Die erste Gruppe besteht vorzugsweise aus vier Verstelleinrichtungen, die paarweise an zwei gegenüberliegenden Seiten der im wesentlichen rechteckig ausgebildeten Werkstückaufnahme anliegen. Wenn es sich bei der Werkstückaufnahme um eine Lageraufnahme für eine Lagerschale (Lagerschalenachse ist die Y-Achse) handelt, sind die Verstelleinrichtungen dieser ersten Gruppe so angeordnet, daß sie eine Verschiebung in X-Richtung und eine Rotation um die Z-Achse bewirken.

Die piezoelektrischen Verstelleinrichtungen umfassen jeweils mindestens ein linear arbeitendes Piezoelement, wobei die Anzahl der Piezoelemente in einer Verstelleinrichtung von dem gewünschten Verstellweg abhängt. Piezoelektrische Verstelleinrichtungen bieten den Vorteil, daß keine Probleme mit einer eventuell auftretenden Leckage bestehen. Hydraulikeinrichtungen benötigen auch eine bestimmte Einschwingzeit und eine entsprechende Regelzeit, die bei piezoelektrische Verstelleinrichtungen nicht beachtet werden müssen, da diese unmittelbar ansprechen.

Die piezoelektrischen Verstelleinrichtungen werden vorzugsweise für die zweite Gruppe der Verstelleinrichtungen eingesetzt, die zwischen einem ortsfesten Bauteil der Bearbeitungsmaschine und der Werkstückhalteraufnahme angeordnet sind. Diese zweite Gruppe der Verstelleinrichtungen umfaßt vorzugsweise vier Verstelleinrichtungen, die - ebenfalls bezogen auf die Justierung einer Lagerschale mit der Lagerschalenachse in Y-Richtung - derart um das Werkstück angeordnet sind, daß der Verstellweg in Z-Richtung liegt. Durch die Anordnung der vier Verstelleinrichtungen können somit Verstellwege in Z-Richtung als auch Rotationen um die X- und Y-Achse realisiert werden, wenn die Verstelleinrichtungen unterschiedlich ausgelenkt werden.

Zusätzlich können die piezoelektrischen Verstelleinrichtungen noch mit einer Grobverstelleinrichtung versehen sein, mit der eine Grobpositionierung im Hundertstelmillimeterbereich möglich ist.

Um die Bearbeitungsqualität des Werkstückes weiter zu verbessern, sind zumindest die piezoelektrischen Verstelleinrichtungen an eine Versorgungs- und Regeleinheit angeschlossen, die wiederum mit einer Werkstückvermessungseinrichtung verbunden ist. Durch die Rückkopplung werden Abweichungen in der Fertigungstoleranz sofort erkannt und bei der Bearbeitung nachfolgender Werkstücke berücksichtigt. Durch das sofortige Ansprechen piezoelektrischer Verstelleinrichtungen können die Meßergebnisse unmittelbar berücksichtigt werden, ohne daß der Bearbeitungsprozeß verzögert wird.

Zur beweglichen Anordnung der Werkstückaufnahme ist die Werkstückhalteraufnahme mit einer Ringplatte versehen, die zwischen dem Werkstückhalter und einem am Werkstückhalter befestigten Haltepilz eingespannt ist, wobei zwischen dem Haltepilz und der Ringplatte ein oberes Kugellager und zwischen der Ringplatte und dem Werkstückhalter ein unteres Kugellager angeordnet ist. Vorzugsweise liegt die Ringplatte in der X,Y-Ebene, so daß sich die Werkstückaufnahme um die Z-Achse drehen und in X- und gegebenenfalls Y-Richtung verschieben kann, ohne daß auch eine Verschiebung in Z-Richtung erfolgt.

Die Einspanneinrichtung greift derart am Werkstück an und ist derart an der Werkstückhalteraufnahme befestigt, daß die Spannkräfte ausschließlich vom unteren Kugellager aufgenommen werden. Die Einspanneinrichtung übt somit keinen Einfluß auf die Verstelleinrichtungen und auf die definierten Bewegungen des Werkstückes aus.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der Positioniervorrichtung,

Fig. 2 eine zweite Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Positioniervorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der in Fig. 1 gezeigten Darstellung,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der in Fig. 1 gezeigten Darstellung,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung einer piezoelektrischen Verstelleinrichtung,

Fig. 6 eine Seitenansicht des unteren Teils der Positioniervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 7 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt der in Fig. 6 gezeigten Positioniervorrichtung,

Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung einer hydraulischen Verstelleinrichtung in Draufsicht und

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie IX-IX durch die in Fig. 8 gezeigte Darstellung.

Im folgenden wird auf das links oben in Fig. 1 dargestellte Achsenkreuz Bezug genommen. In den Fig. 1 und 2 ist eine Positioniervorrichtung 1 für eine Räummaschine (nicht dargestellt) für Lagerschalen 20 dargestellt. Die Lagerschale 20, deren Achse in Y-Richtung liegt, die auch die Räumrichtung (s. Pfeil in Fig. 2) darstellt, sitzt in einer Werkzeugaufnahme 25 und wird in dieser Werkzeugaufnahme 25 mittels einer Einspanneinrichtung gehalten, die Spannpratzen 21, eine Gelenkeinrichtung 22 und einen Spannzylinder 23 aufweist. Die Einspanneinrichtung stützt sich an der Werkstückhalteraufnahme 2 ab, die die Gestalt eines Joches aufweist. Der obere Teil der Werkstückhalteraufnahme 2, an der der Einspannzylinder 23 angreift, bildet einen Bügel 3, der sich nach unten im Basisteil 9 fortsetzt. Im mittleren Bereich ist eine Ringplatte 4 angeformt, die einen zentralen Durchgang aufweist. Zwischen dem Bügel 3 und der Ringplatte 4 ist eine obere Ausnehmung 7 und zwischen der Ringplatte 4 und dem Basisteil 9 ist eine untere Ausnehmung 8 ausgebildet, in der der Werkstückhalter 25 mit der Lagerschale 20 angeordnet ist.

Der Werkstückhalter 25 besitzt eine Deckplatte 28 sowie einen Haltepilz 30, der an der Deckplatte 28 befestigt ist und sich mit seinem Haltebolzen 32 durch die zentrale Öffnung der Ringplatte 4 nach oben in die obere Ausnehmung 7 erstreckt, wo eine Halteplatte 31 am Haltebolzen 32 befestigt ist. Die Deckplatte 28 zusammen mit dem Haltepilz 30 umgreift die Ringplatte 4, wobei zwischen der Deckplatte 28 und der Ringplatte 4 zwei untere Kugellager 13 und zwischen der Halteplatte 31 und der Ringplatte 4 zwei obere Kugellager 12 angeordnet sind. Da die Deckplatte 28 und auch der Haltepilz 30 fest mit der Werkstückaufnahme 25 verbunden sind, kann sich die gesamte das Werkstück 20 tragende Anordnung in Y- und in X-Richtung weitgehend reibungsfrei bewegen.

Um die Lagerschale 20 in zwei Richtungen verschieben und um drei Achsen drehen zu können, sind in der hier gezeigten Darstellung insgesamt acht Verstelleinrichtungen 40a, b, c, d, 60a, b, c, d vorgesehen, wobei die Verstelleinrichtungen 40a bis d die erste Gruppe der Verstelleinrichtungen und die Verstelleinrichtungen 60a bis 60d die zweite Gruppe der Verstelleinrichtungen bilden. Die erste Gruppe der Verstelleinrichtungen besteht aus hydraulischen Verstelleinrichtungen während die zweite Gruppe aus piezoelektrischen Verstelleinrichtungen gebildet ist.

Wie aus der Fig. 3 zu entnehmen ist, greifen die Verstelleinrichtungen 40a, 40d an gegenüberliegenden Seiten 15 und 16 des Werkstückhalters 25 an, so daß der Verstellweg in X-Richtung liegt. Wenn die Verstelleinrichtungen 40a und 40b ebenso wie die Verstelleinrichtungen 40c und 40d in gleicher Weise betätigt werden, erfolgt eine Verschiebung des Werkstückhalters 25 in X-Richtung. Werden hingegen beispielsweise die Verstelleinrichtungen 40b und 40d betätigt, so erfolgt eine Rotation um die Z-Achse.

Die hydraulischen Verstelleinrichtungen 40a bis 40d sind in den Fig. 8 und 9 im Detail dargestellt. Wie in der Fig. 9 zu sehen ist, besitzt die Verstelleinrichtung 40 einen Grundkörper 41, der zwei trogartige Kammern aufweist, in denen die Verstellelemente 42a und 42b angeordnet sind. Zwischen der Bodenplatte 51 des Grundkörpers 41 und den Unterseiten der Verstellelemete 42a und 42b ist die Druckkammer 46a, 46b ausgebildet, die mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, die über die Zuführleitungen 43 mit einer nicht dargestellten Heizeinrichtung verbunden sind. Die Verstellelemente 42a und 42b werden von den Wänden 52 und 53 geführt.

Zur Abdichtung besitzen die Verstellelemente 42a, 42b jeweils eine Ringdichtung 54, die in eine entsprechene Außennut am Verstellelement 42a, 42b angeordnet ist, so daß eine Abdichtung zwischen den Verstellelementen 42a, 42b und den Wänden 52 und 53 gewährleistet ist. Der Grundkörper 41 liegt mit der den Verstellelementen 42a, 42b abgewandten Seite seiner Bodenplatte 51 auf einem Kugellager 45 auf, des als zweidimensionales Kugellager mit Kugeln 44 ausgebildet ist. Das Verstellelement 40 kann somit beim Auftreten von senkrecht zur Verstellrichtung liegenden Querkräften auf dem Kugellager abrollen.

Die in den Fig. 8 und 9 dargestellte hydraulische Verstelleinrichtung ist in der Fig. 4 im eingebauten Zustand zu sehen. Der Werkstückhalter 25 wird von einer Andrückschraube 48 mit einer Feder 49 und einer Justierschraube 50 gehalten, mit der der Haltepilz 30 in Y-Richtung positioniert werden kann.

Da mit der ersten Gruppe der Verstelleinrichtungen 40a bis 40d nur eine Rotation um die Z-Achse und eine Translation in X-Richtung durchgeführt wird, ist - wie in Fig. 1 zu sehen ist - eine zweite Gruppe von Verstelleinrichtungen 60a bis 60d vorgesehen, die an der Außenseite der Werkstückhalteraufnahme 2 angeordnet ist und die Rotationen um die Y- und X-Achse sowie eine Translation längs der Z-Achse ermöglicht. Die Verstelleinrichtungen 60a bis 60d, die als piezoelektrische Verstelleinrichtungen ausgebildet sind, liegen im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Verstelleinrichtungen der ersten Gruppe. In der Fig. 3 ist die Anordnung der Verstelleinrichtungen 60a bis 60d bezüglich der ersten Gruppe der Verstelleinrichtungen dargestellt. Die Verstelleinrichtungen 60a bis 60d sind im Bereich der Eckpunkte der Werkstückhalteraufnahme angeordnet und liegen jeweils auf ortsfesten Bauteilen 62 der Bearbeitungsmaschine auf.

Die Ausrichtung der Verstelleinrichtungen 60a bis 60d ist so gewählt, daß der Verstellweg in Z-Richtung liegt. Wenn alle vier piezoelektrischen Verstelleinrichtunge 60a bis 60d in der gleichen Weise betätigt werden, erfolgt eine Verschiebung in Z-Richtung. Wenn beispielsweise lediglich die Verstelleinrichtungen 60a und 60b betätigt werden, erfolgt eine Rotation um die Y-Achse. Eine Rotation um die X-Achse kann durch Betätigen der Verstellelemente 60a und 60d bewirkt werden.

Wie in der Fig. 3 schematisch dargestellt ist, sind die piezoelektrischen Verstelleinrichtungen 60a bis 60d mit einer Versorgungs- und Steuereinrichtung 70 verbunden, die wiederum an eine Werkstückvermessungseinrichtung 71 angeschlossen ist. Die Ergebnisse der Werkstückvermessung können somit direkt in die Steuerung der Positioniervorrichtung einfließen, so daß evtl. auftretende Fehler bei dem nachfolgenden Werkstück ausgeglichen werden können.

Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, sind jeder piezoelektrischen Verstelleinrichtung 60a bis 60d jeweils eine Spannbacke 81a-d zugeordnet, die an dem ortsfesten Bauteil 62 befestigt sind und entgegen der Verstellrichtung der piezoelektrischen Verstelleinrichtung 60a bis 60d eine Kraft auf die Werkstückhalteraufnahme 2 ausübt. Diese zusätzliche Fixierung ist erforderlich, damit einerseits die gesamte Einrichtung nicht senkrecht zur Verstellrichtung der piezoelektrischen Verstellelemente 60a bis 60d verrutschen kann und damit andererseits die durch die piezoelektrischen Verstellelemente gewährleistete Genauigkeit des Verstellweges voll ausgenutzt werden kann.

Eine piezoelektrische Verstelleinrichtung ist in der Fig. 5 im Detail dargestellt. Kernstück der piezoelektrischen Verstelleinrichtung 60 ist ein linear arbeitendes Piezoelement 61, an dessen Unterseite ein balliges Auflageelement 63 befestigt ist, das auf dem ortsfesten Bauteil 62 aufliegt. Nach oben ist an dem Piezoelement eine Stellmutter 68 befestigt, in der eine Stellspindel 64 für die Grobverstellung mit ihrem Außengewinde 66 angreift. Die Stellspindel 64 besitzt im oberen Bereich einen Abschnitt mit einem weiteren Außengewinde 65, das am Spindelblock 67 angreift, der mit dem Basisteil 9 der Werkstückhalteraufnahme 2 fest verbunden ist. Durch ein Drehen der Stellspindel 64 kann in Z-Richtung ein Grobverstellung vorgenommen werden. Zur Fixierung der Stellmutter 68 ist noch eine Arretierschraube 72 als Drehsicherung vorgesehen. Die Feinverstellung erfolgt mittels des Piezoelementes 61, das sich je nach angelegter Spannung in Z-Richtung ausdehnt oder zusammenzieht.

In der Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, wobei die piezoelektrischen Verstellelemente 60a bis 60b durch hydraulische Verstellelemente 80a bis 80d ersetzt sind. Diese hydraulischen Verstellelemente 80a bis 80d sind unter der Werkstückhalteraufnahme 2 angeordnet und sind im ortsfesten Bauteil 82 eingelassen. Die Verstellelemente 83 besitzen eine sektorkorkenförmige Ausgestaltung mit einer konvexen Außenoberfläche, mit der das Verstellelement an der Unterseite der Werkstückhalteraufnahme 2 angreift. Die Anordnung der vier Verstelleinrichtungen 80a bis 80d entspricht in etwa der Anordnung der piezoelektrischen Verstellelemente 60a bis 60d, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist. Auch diese Verstellelemente 83 werden von dem Grundkörper geführt, der in der hier gezeigten Darstellung mit dem ortsfesten Bauteil 82 identisch ist. Das Verstellelement besitzt ebenso wie das in den Fig. 8 und 9 dargestellte hydraulische Verstellelement eine Ringdichtung, die allerdings in der Fig. 6 nicht zu sehen ist. Das Verstellelement besitzt einen zapfenförmigen Fortsatz, der sich nach unten in die Druckkammer erstreckt. Dieser zapfenförmige Fortsatz stellt lediglich einen Verdrängungskörper dar, damit nicht zuviel Druckmittel in der Druckkammer benötigt wird.

Wie in der Fig. 7 dargestellt ist, werden die Druckkammern der Verstelleinrichtungen 80a bis 80d durch in dem ortsfesten Bauteil 82 befindliche Versorgungskanäle 84a bis 84d versorgt, die wiederum an eine nicht gezeigte Heizeinrichtung zum Erwärmen der Hydraulikflüssigkeit angeschlossen sind.

Bezugszeichenliste

1 Positioniervorrichtung
2 Werkstückhalteraufnahme
3 Bügel
4 Ringplatte
5 Oberseite
6 Unterseite
7 oberer Ausnehmung
8 unterer Ausnehmung
9 Basisteil
10 Innenfläche
11 Außenseite
12 oberes Kugellager
13 unteres Kugellager
14 Auflageplatte
15 Außenseite des Werkstückhalters
16 Außenseite des Werkstückhalters
17
18
19
20 Lagerschale
21 Spannpratze
22 Hebeleinrichtung
23 Spannzylinder
24
25 Werkstückhalter
26 Außenseite
27 Oberseite
28 Deckplatte
29
30 Haltepilz
31 Halteplatte
32 Haltebolzen
33
34
35
36
37
38
39
40 hydraulische Verstelleinrichtung
41 Grundkörper
42 Verstellelement
43 Versorgungskanal
44 Kugeln
45 Kugellager
46 Druckkammer
47 konvexer Außenoberfläche
48 Andrückschraube
49 Feder
50 Justierschraube
51 Bodenplatte
52 Außenwand
53 Trennwand
54 Ringdichtung
55
56
57
58
59
60 piezoelektrische Verstelleinrichtung
61 Piezoelement
62 ortsfestes Maschinenteil
63 balliges Auflageelement (mit gehärtetem Einsatzstück)
64 Stellspindel
65 erstes Außengewinde
66 zweites Außengewinde
67 Spindelblock
68 Stellmutter
69 gehärtetes Einsatzstück
70 Versorgungs- und Regeleinrichtung
71 Werkstückvermessungseinrichtung
72 Arretierschraube (Drehsicherung)
73
74
75
76
77
78
79
80 hydraulische Verstelleinrichtung
81 Spannbacke
82 ortsfestes Maschinenteil
83 Verstellelement
84 Versorgungskanal
85 zapfenförmiger Fortsatz

Claims

1. Positioniervorrichtung für eine Bearbeitungsmaschine für Werkstücke, mit einem Werkstückhalter, mit einer Werkstückhalteraufnahme, insbesondere einem Joch, und mit mehreren Verstelleinrichtungen zum Ausfuhren von Translationsbewegungen des Werkstücks in mindestens zwei Richtungen (X,Z-Richtungen) und Rotationsbewegungen des Werkstückes um drei Achsen (X,Y,Z-Achse), wobei die Verstelleinrichtungen für mindestens eine Translations- und eine Rotationsbewegung zwischen dem Werkstückhalter und der Werkstückhalteraufnahme angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkstückhalteraufnahme (2) beweglich angeordnet ist und
daß die Verstelleinrichtungen (60, 80) für die übrigen Translations- und Rotationsbewegungen des Werkstückes (20) zwischen der Werkstückhalteraufnahme (2) und einem ortsfesten Maschinenteil (62, 82) der Bearbeitungsmaschine angeordnet sind.

2. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (60, 80) außerhalb des Kraftflusses einer Einspanneinrichtung (21, 22) für das Werkstück (20) angeordnet sind.

3. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (40, 80) hydraulischer Art sind.

4. Positioniervorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (40, 60) piezo elektrische Verstelleinrichtungen sind, die jeweils mindestens ein linear arbeitendes Piezoelement (61) umfassen.

5. Positioniervorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (40, 60, 80) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

6. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezoelemente (61) über jeweils eine Grobverstelleinrichtung (64, 67, 68) an der Werkstückhalteraufnahme (2) angreifen.

7. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die piezoelektrischen Verstelleinrichtungen an mindestens eine gemeinsame Versorgungs- und Regeleinheit (70) angeschlossen sind, die mit einer Werkstückvermessungseinrichtung (71) verbunden ist.

8. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Verstelleinrichtung (40) einen Grundkörper (41) mit mindestens einer Druckmittel enthaltenden Druckkammer (46) und mindestens ein Verstellelement (42) aufweist, wobei das Verstellelement (42) vom Grundkörper (41) geführt ist und einen Bestandteil der Druckkammerbegrenzung bildet und daß die vom Druckmittel beaufschlagten Wände der Druckkammer (46) aus quasi nicht-flexiblem Material bestehen.

9. Positioniervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellelement (42) eine konvexe Außenoberfläche (47) aufweist.

10. Positioniervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (41) auf der dem Verstellelement (42) abgewandten Seite auf einem zweidimensionalen Kugellager (45) gelagert ist.

11. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhalteraufnahme (2) eine Ringplatte (4) aufweist, die zwischen dem Werkstückhalter (25) und einem am Werkstückhalter (25) befestigten Haltepilz (30) eingespannt ist, wobei zwischen dem Haltepilz (30) und der Ringplatte (4) ein oberes Kugellager (12) und zwischen der Ringplatte (4) und dem Werkstückhalter (25) ein unteres Kugellager (13) angeordnet ist.

12. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspanneinrichtung (21, 22) derart am Werkstück (20) angreift und derart an der Werkstückhalteraufnahme (2) befestigt ist, daß die Spannkräfte ausschließlich vom unteren Kugellager (13) aufgenommen werden.