DE4343327C2 - 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 Y-Naht­ vorbereitung, an den gewölbten Blechabschnitten durch Fräsen herzu­ stellen, 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 Spanneinrichtung 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 Vorrichtung zum Spannen unter­ stützt und gehalten werden. Dazu müßte für jedes unterschiedlich ver­ formte Werkstück eine eigene, der jeweiligen Werkstückkontur angepaßte Vorrichtung zum Spannen hergestellt werden, was wirtschaftlich nicht vertretbar ist und umfangreichen Lagerplatz für die Vielfalt der Vor­ richtungen sowie große Umrüstzeiten erfordert.

Aus H. Dienst: Problemlos spannen mit Vakuum, M + W 23/1986, Fertigungs­ technik 9, Seiten 32 bis 34, geht eine Vorrichtung hervor, die zwei Spanntische aufweist. Diese Spanntische sind feststehend angeordnet und können nur geneigt werden. Es ist in dem Aufsatz auch erwähnt, daß eine Kantenvorbereitung durch Fräsen erfolgt. Es ist aber nicht offenbart wie der Fräsvorgang erfolgt und auf welche Weise die beiden Spanntische hierbei zusammenwirken.

Die GB-PS 14 74 515 zeigt das Spannen eines einzelnen Bleches mittels Spannelementen nachdem das Blech auf Stützen aufgelegt wurde. Das Blech ragt zwar über die äußeren Stützen heraus. Eine Unterstützung oder sogar Spannung des herausragenden Teiles ist aber nicht vorge­ sehen.

Aus US-PS 2729 040 geht eine Vakuum-Spanneinrichtung mit einer gewölb­ ten Spanntisch hervor. Es ist aber nur ein einziger Spanntisch ge­ offenbart. US-PS 2753 234 zeigt einen einzelnen Spanntisch mit einer ebenen Spannfläche auf dem Werkstücke zum Fräsen befestigt werden. Die DE-PS40 28 446 betrifft ebenfalls eine Vakuum-Spannvorrichtung mit einer ebenen Auflagefläche für spanabhebende Bearbeitung. Gemäß der US-PS 5249 785 sind auf einer bogenförmigen Kontur eine Anzahl von Vakuum-Spannköpfen angeordnet, deren Lage dem zu bearbeitenden Werkstück angepaßt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Werkstücke in nur einer Vorrichtung zu spannen, unabhängig von deren Abmessungen und Formen.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß 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 Nahtvorbereitung der Blechabschnitte ohne Vibration der Blechkanten in nur einer, aus zwei Spanntischen bestehenden Vorrichtung. Hierdurch ergibt sich eine wirt­ schaftliche Bearbeitung von Blechabschnitten, die in ihren Abmessungen große Unterschiede aufweisen, ohne manuelles Nacharbeiten. Dadurch wird eine hohe Wirtschaftlichkeit erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

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 Spannen weist einen ersten Spanntisch 11 mit einer gewölbten 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 Verfahrachse des ersten Spanntisches 11 ist ein zweiter Spanntisch 17 mit einer gewölbten Spannplatte 18 senkrecht zum ersten Spanntisch 11 angeordnet, der jeweils eine Werkstückkante 19 im über­ hängenden Bereich 20 unterstützt. Parallel zu dem zweiten Spanntisch 17 und in einem gewissen Abstand zu diesem verläuft senkrecht zur grad­ linigen Verfahrrichtung des Manipulators 13 die Laufbahn 34 der Be­ arbeitungseinheit 15. Als Bearbeitungseinheit 15 wird bevorzugt eine Fräsmaschine eingesetzt, die mindestens in fünf numerisch gesteuerten Achsen verfahrbar bzw. schwenkbar ist. Der zweite Spanntisch 17 weist Mittel, wie Hubböcke 27 und Drehachsen 26 (Fig. 2), 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 Spannele­ mente 22 angeordnet, die bei nicht geraden Werkstückkanten 19 (Fig. 2) in Position gebracht, die über den zweiten Spanntisch 17 hervorstehen­ den Werkstückteile unterstützen.

Wie Fig. 1 und Fig. 4 zeigen, weisen die Spannplatten 12, 18 nach oben abstehende und die Werkstücke 10 tragende Längsdichtungen 23 und ver­ stellbare 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 11 sind seitlich von dem Manipulator 13 Fixier­ einheiten 28 zugeordnet, mittels denen die Werkstücke 10 in ihrer Lage vor dem Aufspannen ausgerichtet 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 Fixierein­ heiten 28 an den Werkstückecken 29 und -seiten ausgerichtet. Die Werk­ stücke 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 grad­ linigen Verfahrrichtung des Manipulators 13 zurückgezogen. Der Manipu­ lator 13 verfährt auf den Schienen 14 in Richtung des zweiten Spann­ tisches 17 und positioniert jeweils eine Werkstückkante 19 parallel zu der Laufbahn 34 der Bearbeitungsmaschine 15. Der zweite Spanntisch 12 unterstützt den über die Spannplatte 12 hängenden Bereich 20 des Werk­ stückes 10. Er ist hierzu über Hubböcke 27 in der Höhe und über Dreh­ achsen 26 in der Winkellage einstellbar entsprechend der Werkstück­ kontur. Die zu fräsende Werkstückkante 19 wird auf dem zweiten Spann­ tisch 17, wie oben beschrieben, durch Erzeugen eines Unterdruckes, auf die Spannplatte 18 gespannt. Die zusätzlichen Abstützeinheiten 21 gleichen dabei die elastische Durchbiegung des zweiten Spanntisches 17 aus und verhindern Vibrationen.

Sofern die jeweiligen Werkstücke 10 In dem überhängenden Bereich 20 nicht gerade sind, wie in Fig. 1 dargestellt, werden die über die Spannplatte 18 überstehenden Werkstückteile mit zusätzlichen, aus­ schwenkbaren Stütz- und/oder Spannelementen 22 unterstützt bzw. fest­ gehalten.

Die Spanntische 11, 17, die Mittel 13, 26, 27, die Abstützeinheiten 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 Abstützeinheiten 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 Spannen von Werkstücken (10) mit variablen Ab­ messungen während der Bearbeitung der Werkstückkanten (19) umfassend

• - einen ersten Spanntisch (11) mit einer Spannplatte (12), welche das Werkstück (10) mittig stützt und spannt,
• - einen zweiten Spanntisch (17) mit einer Spannplatte (18) zum Spannen jeweils einer der über den ersten Spanntisch (11) herausragenden Werkstückflächen (20) mit den Werkstück­ kanten (19),
• - einen Manipulator (13) zum Verändern der Position des ersten Spanntisches (11) relativ zum zweiten Spanntisch (18) sowie
• - eine Bearbeitungseinheit (15).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Spannplatten (12, 18) nach oben ab­ stehende 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) gebildeten 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 in an sich be­ kannter Weise (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.