DE4343327A1 - Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstückkanten - Google Patents

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.