DE4343327A1 - Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstückkanten - Google Patents
Vorrichtung zum Bearbeiten von WerkstückkantenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten
von Werkstückkanten mit variablen Abmessungen mit einer
Einrichtung zum Spannen der Werkstücke und einer Bear
beitungseinheit.
Es ist bekannt, verflüssigte Gase, z. B. verflüssigtes
Erdgas, in bis zu über 40 m Durchmesser aufweisenden
Kugeln auf Schiffen zu transportieren. Diese Kugeln
werden aus einzelnen, in Abhängigkeit von dem Kugel
durchmesser in ihren Abmessungen in großen Bereichen
variablen Blechabschnitten hergestellt. Als Werkstoff
der z. B. 4 m breiten, 11 m langen und zwischen 0,03 bis
0,07 m dicken Teilstücke wird Aluminium verwendet. Zum
Schweißen ist es erforderlich, die Blechabschnitte an
den Kanten mit einer Nahtvorbereitung zu versehen. Be
kannt ist eine Nahtvorbereitung, beispielsweise eine X-
oder V-Nahtvorbereitung, an den gewölbten Blechabschnit
ten durch Fräsen herzustellen, wobei die zu fräsende
Kontur optisch markiert, zur Fräseinheit ausgerichtet
und von dieser nochmals mittels optischer Abtastung ver
folgt wird. Nachteilig und zeitaufwendig dabei ist der
notwendige Markierungsvorgang und das jeweilige manuelle
Umsetzen und neue Spannen des Werkstückes.
Es wäre daher eine Vorrichtung mit einer Spanneinrich
tung wünschenswert, die das vorherige Markieren und das
zeitaufwendige, manuelle Handhaben vermeidet.
Um ein Vibrieren der zu fräsenden Werkstückkanten dabei
zu vermeiden, müßten diese möglichst weit außen von der
Einrichtung zum Spannen unterstützt und gehalten werden.
Dazu müßte für jedes unterschiedlich verformte Werkstück
eine eigene, der jeweiligen Werkstückkontur angepaßte
Einrichtung zum Spannen hergestellt werden, was wirt
schaftlich nicht vertretbar ist und umfangreichen Lager
platz für die Vielfalt der Einrichtungen sowie große
Umrüstzeiten erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Werk
stücke in nur einer Einrichtung zu spannen, unabhängig
von deren Abmessungen und Formen.
Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 be
rücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe er
findungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil
des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Naht
vorbereitung der Blechabschnitte ohne Vibration der
Blechkanten in nur einer, aus zwei Spanntischen be
stehenden Einrichtung. Hierdurch ergibt sich eine wirt
schaftliche Bearbeitung von Blechabschnitten, die in
ihren Abmessungen große Unterschiede aufweisen, ohne
manuelles Nacharbeiten. Dadurch wird eine hohe Wirt
schaftlichkeit erreicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich
nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrie
ben.
Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Einrichtung
zum Spannen nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie
A-A der Fig. 1,
Fig. 3 eine Vorderansicht des zweiten
Spanntisches,
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der
Einzelheit X der Fig. 3.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Einrichtung zum Spannen
von gewölbten Werkstücken 10. Die Einrichtung zum Span
nen weist einen ersten Spanntisch 11 mit einer gewölb
ten Spannplatte 12 auf, die das Werkstück 10 mittig
stützt. Der Spanntisch 11 sitzt auf einem Manipulator
13, der auf Schienen 14 gradlinig verfahrbar und um
die Achse 16 drehbar ist. In der gradlinigen Verfahr
achse des ersten Spanntisches 11 ist ein zweiter Spann
tisch 17 mit einer gewölbten Spannplatte 18 senkrecht
zum ersten Spanntisch 11 angeordnet, der jeweils eine
Werkstückkante 19 im überhängenden Bereich 20 unter
stützt. Vor dem zweiten Spanntisch 17 verläuft senk
recht zur gradlinigen Verfahrrichtung des Manipulators
13 die Laufbahn 34 der Bearbeitungseinheit 15. Als
Bearbeitungseinheit 15 wird bevorzugt eine Fräsmaschine
eingesetzt, die mindestens in fünf numerisch gesteuer
ten Achsen verfahrbar bzw. schwenkbar ist. Der zweite
Spanntisch 17 weist Mittel, wie Hubböcke 27 und Dreh
achsen 26, zum Verändern der Höhe und zum Verändern der
Winkellage der Spannplatte 18 auf. Zusätzlich sind an
dem zweiten Spanntisch 17 Abstützeinheiten 21 vorgesehen.
Die Abstützeinheiten 21 werden an die Unterseite des
zweiten Spanntisches 17 gestellt um eine elastische
Durchbiegung des zweiten Spanntisches 17 auszugleichen
und Vibrationen zu verhindern. Vorteilhaft sind an dem
zweiten Spanntisch 17 noch ausschwenkbare Stütz- und/
oder Spannelemente 22 angeordnet, die bei nicht geraden
Werkstückkanten 19 (Fig. 1) in Position gebracht die über
den zweiten Spanntisch 17 hervorstehenden Werkstückteile
unterstützen.
Wie Fig. 4 zeigt, weisen die Spannplatten 12, 18 nach
oben abstehende und die Werkstücke 10 tragende Längs
dichtungen 23 und verstellbare Querdichtungen 24 auf.
Mit dem zwischen den Spannplatten 12 und 18 und den
Werkstücken gebildeten und von den Dichtungen 23, 24
begrenzten Raum 30 ist mindestens eine Vakuumpumpe 25
verbunden.
Dem ersten Spanntisch 1 sind seitlich von dem Manipula
tor 13 Fixiereinheiten 28 zugeordnet, mittels denen die
Werkstücke 10 in ihrer Lage vor dem Aufspannen ausge
richtet werden.
Wie Fig. 1 zeigt, werden die gewölbten Werkstücke 10 so
auf den ersten Spanntisch 11 gelegt, daß sie auf den
Längs- und Querdichtungen 23, 24 der Spannplatte 12
aufliegen. Anschließend werden sie in den Fixiereinhei
ten 28 an den Werkstückecken 29 und -seiten ausgerich
tet. Die Werkstücke 10 werden dabei gegen Anschläge 32
positioniert, so daß sie eine im wesentlichen mittige
Anordnung auf der Spannplatte 12 einnehmen. Danach wird
die Vakuumpumpe 25 eingeschaltet und durch den in den
Räumen 30 entstehenden Unterdruck das Werkstück 10 auf
der Spannplatte 12 festgespannt. Die Fixiereinheiten 28
werden dann senkrecht zur gradlinigen Verfahrrichtung
des Manipulators 13 zurückgezogen. Der Manipulator 13
verfährt auf den Schienen 14 in Richtung des zweiten
Spanntisches 17 und positioniert jeweils eine Werk
stückkante 19 parallel zu der Laufbahn 34 der Bearbei
tungsmaschine 15. Der zweite Spanntisch 12 unterstützt
den über die Spannplatte 12 hängenden Bereich 20 des
Werkstückes 10. Er ist hierzu über Hubböcke 27 in der
Höhe und über Drehachsen 26 in der Winkellage einstell
bar entsprechend der Werkstückkontur. Die zu fräsende
Werkstückkante 19 wird auf dem zweiten Spanntisch 17,
wie oben beschrieben, durch Erzeugen eines Unterdruckes,
auf die Spannplatte 18 gespannt. Die zusätzlichen Ab
stützeinheiten 21 gleichen dabei die elastische Durch
biegung des zweiten Spanntisches 17 aus und verhindern
Vibrationen.
Sofern die jeweiligen Werkstücke 10 in dem überhängen
den Bereich 20 nicht gerade sind, wie in Fig. 1 dar
gestellt, werden die über die Spannplatte 18 überste
henden Werkstückteile mit zusätzlichen, ausschwenkbaren
Stütz- und/oder Spannelementen 22 unterstützt bzw.
festgehalten.
Die Spanntische 11, 17, die Mittel 13, 26, 27, die Ab
stützeinheiten 21, die Bearbeitungseinheit 15 und die
Stütz- und/oder Spannelemente 22 sind hierzu mit einer
Steuerung 31 verbunden. Die Steuerung 31 fährt alle
Positionen des zweiten Spanntisches 17 in Verbindung
mit der Höhen- und Winkellage der Mittel 26, 27, Ab
stützeinheiten 21 und Stütz- und/oder Spannelemente 22
automatisch und koordiniert diese mit dem Programm der
jeweiligen Bearbeitungseinheit 15 und dem Mittel 13 des
ersten Spanntisches 11.
Claims (8)
1. Vorrichtung zum Bearbeiten der Werkstückkanten von
Werkstücken mit variablen Abmessungen, mit einer
Einrichtung zum Spannen der Werkstücke und einer
Bearbeitungseinheit,
gekennzeichnet
durch einen ersten Spanntisch (11) mit einer Spann
platte (12′) zum Spannen der Werkstückflächen, einen
zweiten Spanntisch (17) mit einer Spannplatte (18)
zum Spannen der über den ersten Spanntisch (11)
hängenden Werkstückkanten (19), Mittel (13)
zum Verändern der Position und der Orientierung des
ersten Spanntisches (11) relativ zum zweiten Spann
tisch (17).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannplatten (12, 18) nach oben abstehende
und die Werkstücke (10) bzw. Werkstückkanten (19)
tragende Längs- und Querdichtungen (23, 24) aufweisen
und eine Vakuumpumpe (25) vorgesehen ist, die mit
den zwischen den Spannplatten (12, 18) und den
Werkstücken (10) bzw. Werkstückkanten (19) gebilde
ten und von den Dichtungen begrenzten Räumen (30)
verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannplatten (12, 18) der Spanntische (11, 17)
eine gewölbte Oberfläche aufweisen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem zweiten Spanntisch (17) Mittel (26, 27) zum
Verändern der Höhe und zum Verändern der Winkellage
der Spannplatte (18) zugeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem zweiten Spanntisch ausschwenkbare Stütz-
und/oder Spannelemente (22) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem ersten Spanntisch (11) Fixiereinheiten (28)
zur Positionierung der Werkstücke (10) zugeordnet
sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem zweiten Spanntisch (17) Abstützeinheiten
(21) zugeordnet sind, um Vibrationen und Durchbie
gung der Spannplatte (18) zu verhindern.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spanntische (11, 17), die Mittel (13, 26, 27),
die Abstützeinheiten (21), die Bearbeitungseinheit
(15) und die Stütz- und/oder Spannelemente (22) mit
einer Steuerung (31) verbunden sind und die Steue
rung (31) alle Positionen des zweiten Spanntisches
(17) in Verbindung mit der Höhen- und Winkellage der
Mittel (26, 27), Abstützeinheiten (21) und Stütz
und/oder Spannelemente (22) automatisch anfährt und
mit dem Programm der jeweiligen Bearbeitungseinheit
(15) und dem Mittel (13) des ersten Spanntisches
(11) koordiniert.
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