DE60300111T3

DE60300111T3 - Vorrichtung zur automatischen Positionierung eines beweglichen Teiles auf einen Referenzteil

Info

Publication number: DE60300111T3
Application number: DE60300111T
Authority: DE
Inventors: Keitaro Kobe-shi Yonezawa
Original assignee: Kosmek KK
Current assignee: Kosmek KK
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: ATE280654T1; CN1439485A; KR20030069821A; DE60300111D1; DE60300111T2; EP1338374A1; EP1338374B2; KR100928610B1; TW200303248A; CN1263582C; US20030160374A1; US6755409B2; TWI262835B; EP1338374B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, die ein bewegliches Element wie z.B. einen Werkstückträger auf einem Bezugselement wie z.B. einem Tisch einer Werkzeugmaschine automatisch positioniert. (Siehe beispielsweise EP-1 078 713-A ).
Erläuterung des Standes der Technik
Die automatische Positionierungsvorrichtung dieser Art setzt im Allgemeinen ein kreisförmiges Positionierungsloch, das durch Öffnen einer abgestützten Oberfläche eines beweglichen Elements vorgesehen wird, auf einen Zapfen, der von einer Stützfläche eines Bezugselements vorsteht, auf (siehe beispielsweise japanische Patentoffenbarung Nr. 57-27640 ).
Das herkömmliche Verfahren muss einen vorbestimmten Passspalt zwischen dem Positionierungsloch und dem Zapfen vorsehen, um das erstere sanft auf den letzteren aufzusetzen. Daher verringert der Passspalt die Positionierungsgenauigkeit.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung bereitzustellen, die einen Positionierungsvorgang mit hoher Genauigkeit automatisch durchführen kann.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine automatische Positionierungsvorrichtung, wie in Anspruch 1 definiert, bereit. Einige Ausführungsbeispiele sind in 1A und 1B, in 4A und 4B oder in 5 gezeigt.
Die automatische Positionierungsvorrichtung umfasst ein Bezugselement 2 mit einer Stützfläche 2a, die eine abgestützte Oberfläche 3a eines beweglichen Elements 3 aufnimmt. Das bewegliche Element 3 weist die abgestützte Oberfläche 3a auf, die geöffnet ist, um ein Positionierungsloch 5 vorzusehen, das im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist. Ein in das Positionierungsloch 5 einzusetzendes Zapfenelement 12 steht vom Bezugselement 2 in einer Richtung zu einem Vorderende vor und ist am Bezugselement 2 befestigt. Das Zapfenelement 12 ist mit einer schrägen Außenfläche 13 versehen, die sich einer Achse nähert, während sie sich in der Richtung zum Vorderende begibt. Das Zapfenelement 12 weist einen äußeren Umfang auf, über dem ein ringförmiges Zwischenelement 15 so angeordnet ist, dass zumindest auf dem Umfang ein Teil des Zwischenelements 15 sich radial ausdehnt und zusammenzieht. Das Zwischenelement 15 ist mit einer geraden Außenfläche 16, die in das Positionierungsloch 5 eingesetzt wird, und mit einer schrägen Innenfläche 17, die der schrägen Außenfläche 13 des Zapfenelements 12 gegenüberliegt, versehen. Ein Zugelement 21 ist axial beweglich in das Zapfenelement 12 eingesetzt und weist einen Vorderendteil auf, der mit dem Zwischenelement 15 verbunden ist. Ein Verriegelungsmittel 31 und ein Lösemittel 32 sind innerhalb des Bezugselements 2 vorgesehen. Das Verriegelungsmittel 31 bewegt das Zwischenelement 15 zur Verriegelung durch das Zugelement 21 in einer Richtung zu einem Basisende. Andererseits bewegt das Lösemittel 32 das Zwischenelement 15 zum Lösen durch das Zugelement 21 in der Richtung zum Vorderende.
Die vorliegende Erfindung bietet die folgende Funktion und die folgenden Vorteile.
Wenn das bewegliche Element auf dem Bezugselement positioniert wird, wird zuerst das Positionierungsloch des beweglichen Elements auf das Zapfenelement des Bezugselements aufgesetzt und anschließend treibt das Verriegelungsmittel das Zwischenelement durch das Zugelement in der Richtung zum Basisende. Dann führt die schräge Innenfläche des Zwischenelements einen Verkeilungseingriff mit der schrägen Außenfläche des Zapfenelements direkt oder indirekt durch, wodurch zumindest ein Teil des Zwischenelements radial nach außen ausgedehnt wird. Dies befestigt die gerade Außenfläche des Zwischenelements eng im Positionierungsloch. Gleichzeitig schiebt das Zugelement das bewegliche Element durch das eng befestigte Zwischenelement zum Bezugselement.
Wenn andererseits das verriegelte bewegliche Element gelöst wird, reicht es aus, wenn das Lösemittel das Zwischenelement durch das Zugelement in der Richtung zum Vorderende antreibt. Dann wird der Verkeilungseingriff zwischen der schrägen Außenfläche und der schrägen Innenfläche aufgehoben, was zum Zusammenziehen mindestens eines Teils des Zwischenelements radial nach innen führt. Dies kann den eng befestigten Zustand zwischen der geraden Außenfläche des Zwischenelements und dem Positionierungsloch aufheben. Anschließend reicht es aus, wenn das bewegliche Element vom Bezugselement getrennt wird.
Die vorliegende Erfindung kann den Passzwischenraum beseitigen, nachdem das Positionierungsloch und das Zwischenelement ineinander eingesetzt wurden. Folglich kann sie dieses Positionierungsloch und dieses Zwischenelement sanft ineinander einsetzen und gleichzeitig den Positionierungsvorgang mit einer hohen Genauigkeit durchführen. Da das Verriegelungsmittel und das Lösemittel innerhalb des Bezugselements vorgesehen sind, ist es außerdem möglich, den Positionierungsvorgang automatisch durchzuführen und den Positionierungsvorgang aufzuheben und außerdem zu verhindern, dass Späne, Staub und ähnliche Fremdstoffe in innere Bereiche des Verriegelungsmittels und des Lösemittels eindringen.
Zum Zeitpunkt des Verriegelungsantriebs schiebt das Zugelement ferner das bewegliche Element durch das Zwischenelement zum Bezugselement. Daher kann in Abhängigkeit von den Bedürfnissen ein ausschließliches Spannmittel weggelassen werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst die folgende Vorrichtung.
Wie in 1A und 1B gezeigt, umfasst das Zwischenelement 15 beispielsweise einen dünnwandigen Zylinder und weist eine ringförmige Wand 15a auf. Die ringförmige Wand 15a weist mindestens einen Teil auf, der so konstruiert ist, dass er sich radial nach außen elastisch verformen kann und durch seine eigene elastische Rückstellkraft radial nach innen zurückkehren kann. Das Zwischenelement 15 weist einen inneren Umfang auf, der mit der schrägen Innenfläche 17 in einer mehrfachen Anzahl versehen ist, welche auf dem Umfang in einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt sind. Diese Erfindung kann die Außenfläche des Zwischenelements ohne Ausbildung irgendeines Zwischenraums herstellen. Daher kann sie verhindern, dass Späne, Staub und ähnliche Fremdstoffe in einen Raum innerhalb des Zwischenelements eindringen. Dies macht es möglich, die Positionierungsvorrichtung für einen langen Zeitraum wartungsfrei zu verwenden.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung das folgende Ausführungsbeispiel.
Wie in 1A und 1B gezeigt, ist die schräge Außenfläche 13 beispielsweise in einer mehrfachen Anzahl am äußeren Umfang des Zapfenelements 12 als auf dem Umfang in einem vorbestimmten Abstand voneinander entfernt vorgesehen und ein Rollelement 18 ist in einen Raum eingesetzt, der zwischen jeder schrägen Außenfläche 13 und jeder schrägen Innenfläche 17 festgelegt ist. Dieses Ausführungsbeispiel kann die schräge Außenfläche mit der schrägen Innenfläche in Eingriff bringen und die erstere mit der letzteren durch das Rollelement sanft außer Eingriff bringen.
Überdies umfasst die vorliegende Erfindung das folgende Ausführungsbeispiel.
Wie in 4A und 4B gezeigt, ist beispielsweise mindestens ein Schlitz 51, der sich axial erstreckt, in der ringförmigen Wand 15a des Zwischenelements 15 vorgesehen, so dass sich die ringförmige Wand 15a elastisch radial nach außen verformen kann und durch ihre eigene elastische Rückstellkraft radial nach innen zurückkehren kann. Diese Erfindung erleichtert es, das Zwischenelement einfach und genau zu verarbeiten, und kann außerdem ein radiales elastisches Verformungsausmaß des Zwischenelements erheblich vergrößern.
Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise, wie in 4A und 4B gezeigt, ein elastisches Dichtungselement 52 aus Kautschuk oder dergleichen am Schlitz 51 anbringen. In diesem Fall kann das elastische Dichtungselement verhindern, dass Fremdstoffe in den Raum innerhalb des Zwischenelements eindringen.
Die vorliegende Erfindung umfasst beispielsweise, wie in 6 gezeigt, ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Zwischenelement 15 mit der geraden Außenfläche 16 in einer mehrfachen Anzahl als auf dem Umfang voneinander beabstandet versehen ist. Dieses Ausführungsbeispiel kann einen engen Befestigungsbereich der geraden Außenfläche verkleinern, was zur Möglichkeit der Sicherstellung einer großen Druckkraft führt.
Außerdem umfasst die vorliegende Erfindung das folgende Ausführungsbeispiel.
Wie in 6 gezeigt, ist das Zwischenelement 15 beispielsweise am Zapfenelement 12 so befestigt, dass das erstere an einer Drehung um die Achse gehindert wird. Das Zwischenelement 15 ist mit einem Paar der geraden Außenflächen 16, 16 versehen, die zueinander entgegengesetzt liegen. Aussparungsflächen 71, 71 sind durch einfallende Teile ausgebildet, die zwischen den gepaarten geraden Flächen 16, 16 festgelegt sind. Gemäß dieser Erfindung können die gepaarten Aussparungsflächen das Zwischenelement und das Positionierungsloch sanft ineinander einfügen, was dazu führt, dass der Einsetzvorgang leicht und zuverlässig gemacht wird.
Überdies umfasst die vorliegende Erfindung das folgende Ausführungsbeispiel.
Wie in 5 gezeigt, ist beispielsweise mindestens eines der Elemente aus Zapfenelement 12, Zwischenelement 15 und Zugelement 21 geöffnet, um eine Auslassöffnung 64, 65, 66 zum Auslassen von Reinigungsdruckfluid vorzusehen. Da gemäß dieser Erfindung das Druckfluid die an der Positionierungsvorrichtung anhaftenden Fremdstoffe wegblasen kann, kann der Positionierungsvorgang sicher mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung, beispielsweise wie in 4A gezeigt, eine Vorrichtung, bei der die schräge Innenfläche 17 direkt mit der schrägen Außenfläche 13 in Eingriff steht. Diese Erfindung kann eine Positionierungsvorrichtung bereitstellen, die einfach und kompakt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A, 1B und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
1A ist eine Schnittansicht einer automatischen Positionierungsvorrichtung im Aufriss gesehen;
1B ist eine Schnittansicht eines Zapfenmittels, das in der Positionierungsvorrichtung vorgesehen ist, in Draufsicht gesehen, und ist eine Ansicht entsprechend einer Schnittansicht entlang einer Linie 1B-1B in 1A in einer durch Pfeile angegebenen Richtung gesehen;
2 ist eine schematische Ansicht eines in der Positionierungsvorrichtung vorgesehenen Zwischenelements in einem radial ausgedehnten Zustand und ist eine teilweise Ansicht ähnlich 1B;
3A und 3B zeigen eine Modifikation des Zwischenelements;
3A zeigt das Zwischenelement radial zusammengezogen und ist ähnlich 2;
3B zeigt das Zwischenelement radial ausgedehnt und ist ähnlich 2;
4A und 4B zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4A ist eine Schnittansicht einer automatischen Positionierungsvorrichtung im Aufriss gesehen;
4B ist eine Ansicht entsprechend einer Schnittansicht entlang einer Linie 4B-4B in 4A in einer durch Pfeile angegebenen Richtung gesehen;
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und ist ähnlich 4A; und
6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und ist ähnlich 4B.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
1A und 1B sowie 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Zuerst wird eine Erläuterung für den Gesamtaufbau einer automatischen Positionierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung durch Rückgriff auf 1A und 1B gegeben.
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine Basisplatte 2 eines Bezugselements auf einem Tisch 1 einer Werkzeugmaschine angeordnet. Die Basisplatte 2 weist eine Stützfläche 2a auf, die eine abgestützte Oberfläche 3a eines Werkstückträgers 3 eines beweglichen Elements aufnimmt. Der Werkstückträger 3 wird so angeordnet, dass er auf die Basisplatte 2 ausgerichtet ist.
Der Werkstückträger 3 weist die abgestützte Oberfläche 3a auf, die geöffnet ist, um genau bearbeitete kreisförmige Positionierungslöcher 5 vorzusehen. Die Basisplatte 2 ist mit Zapfenmitteln 6 entsprechend den jeweiligen Positionierungslöchern 5 versehen. Hier ist nur ein Satz aus Positionierungsloch 5 und Zapfenmittel 6 dargestellt, obwohl tatsächlich mehrere Sätze aus Positionierungsloch 5 und Zapfenmittel 6 vorgesehen sind.
Das Zapfenmittel 6 ist folgendermaßen konstruiert.
Die Basisplatte 2 weist die abgestützte Oberfläche 2a auf, die mit einer abgestuften Befestigungsbohrung 8 ausgebildet ist, in die ein Bezugsblock 9 genau eingesetzt ist. Der Block 9 weist einen Flansch 9a auf, der an einem abgestuften Teil 8a der Befestigungsbohrung 8 durch vier Befestigungsschrauben 10 befestigt ist. Ein Zapfenelement 12 ist in das Positionierungsloch 5 eingesetzt und steht vom Block 9 vor. Das Zapfenelement 12 weist eine Achse auf, die im Wesentlichen dieselbe ist wie eine Achse der Befestigungsbohrung 8.
Das Zapfenelement 12 weist einen äußeren Umfang auf, der mit drei schrägen Außenflächen 13 versehen ist, die sich der Achse nähern, wenn sie sich nach oben begeben (in einer Richtung zu einem Vorderende), und auf dem Umfang in im Wesentlichen demselben Abstand voneinander entfernt sind.
Ein ringförmiges Zwischenelement 15 ist oberhalb des äußeren Umfangs des Zapfenelements 12 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Zwischenelement 15 einen dünnwandigen Zylinder und ist so konstruiert, dass es sich radial nach außen elastisch verformen und radial nach innen durch seine eigene elastische Rückstellkraft zurückkehren kann.
Das Zwischenelement 15 weist einen äußeren Umfang auf, der über seine Gesamtheit mit einer geraden Außenfläche 16 versehen ist, die in das Positionierungsloch 5 eingesetzt wird. Wenn das Zwischenelement 15 radial zusammengezogen ist, ist im übrigen ein Passzwischenraum (G) zwischen dem Positionierungsloch 5 und der geraden Außenfläche 16 ein kleiner Wert von etwa 0,05 mm in dem Fall, bei dem das Positionierungsloch 5 einen Durchmesser von beispielsweise etwa 30 mm aufweist.
Und das Zwischenelement 15 weist einen inneren Umfang auf, der mit drei schrägen Innenflächen 17 versehen ist, die den schrägen Außenflächen 13 des Zapfenelements 12 gegenüberliegen und auf dem Umfang in im Wesentlichen demselben Abstand voneinander entfernt sind.
Drei Metallkugeln (Rollelemente) 18 sind in Räume eingesetzt, die zwischen den jeweiligen schrägen Außenflächen 13 und den jeweiligen schrägen Innenflächen 17 festgelegt sind. Ein Haltering (nicht dargestellt) kann zwischen den Kugeln 18 angebracht sein.
Ein Zugelement 21 ist vertikal beweglich in das Zapfenelement 12 eingesetzt. Das Zugelement 21 umfasst einen Kolben 22, der hermetisch in einen unteren Teil des Blocks 9 eingesetzt ist, eine Kolbenstange 23, die vom Kolben 22 nach oben vorsteht, eine Zugschraube 24, die an einem oberen Teil der Kolbenstange 23 in einem Schraubengewindeeingriff befestigt ist, und einen Ring 26, der zu einer oberen Stirnfläche der Kolbenstange 23 durch einen Kopfteil 25 der Zugschraube 24 geschoben wird. Das Zwischenelement 15 weist einen oberen Flansch 27 auf, der in einen Raum eingesetzt ist, der zwischen dem Schraubenkopfteil 25 und dem Ring 26 festgelegt ist.
Ein Verriegelungsmittel 31 und ein Lösemittel 32 sind innerhalb des Blocks 9 vorgesehen. Das Verriegelungsmittel 31 ist durch eine Vielzahl von Kegeltellerfedern 34, die an einer oberen Seite des Kolbens 22 aufeinander geschichtet sind, und den Kolben 22 ausgeführt. Das Lösemittel 32 besteht aus einer Lösehydraulikkammer 35, die unterhalb des Kolbens 22 ausgebildet ist, und dem Kolben 22.
Der Zugschrauben-Kopfteil 25 ist mit zwei kleinen Löchern 37 zum Schraubenziehen ausgebildet. Silikonkautschuk oder ein ähnliches Dichtungsmittel 38 ist in jedes Loch 37 gefüllt. Und Silikonkautschuk oder ein ähnliches Dichtungsmittel (nicht dargestellt) ist auch in die Umgebungen eines Kopfteils 10a der Befestigungsschraube 10 gefüllt. Dies geschieht in der Bemühung, zu verhindern, dass Späne, Staub oder ähnliche Fremdstoffe in den Aussparungen bleiben.
Die automatische Positionierungsvorrichtung arbeitet folgendermaßen.
Unter einem gelösten Zustand in 1A und 1B wird Drucköl zur Hydraulikkammer 35 geliefert. Dies ermöglicht, dass der Kolben 22 die Kolbenstange 23 gegen eine Druckkraft der Kegeltellerfedern 34 nach oben bewegt. Die Kolbenstange 23 hebt das Zwischenelement 15 durch die Zugschraube 24 und den Ring 26 an, um das Zwischenelement 15 in einen radial zusammengezogenen Zustand umzustellen. In diesem Fall wird ein Kontaktspalt zwischen einer oberen Stirnfläche des Zapfenelements 12 und einer unteren Oberfläche des Rings 26 gebildet.
Wenn der Werkstückträger 3 an der Basisplatte 2 positioniert wird, wird zuerst, wie in 1A gezeigt, der Werkstückträger 3 im gelösten Zustand abgesenkt, wodurch das Positionierungsloch 5 auf die gerade Außenfläche 16 des Zwischenelements 15 aufgesetzt wird.
Als nächstes wird das Drucköl in der Hydraulikkammer 35 ausgelassen. Dann bewegt der Kolben 22 das Zwischenelement 15 durch die Zugschraube 24 und den Ring 26 durch Zurückgreifen auf die Druckkraft der Kegeltellerfedern 34 stark nach unten. Dann führen die schrägen Innenflächen 17 des Zwischenelements 15 einen Verkeilungseingriff mit den schrägen Außenflächen 13 des Zapfenelements 12 durch die Kugeln 18 durch. Wie durch eine schematische Ansicht von 2 gezeigt, dehnen sich somit drei Teile einer ringförmigen Wand 15a des Zwischenelements 15 elastisch und radial durch die Kugeln 18 aus und diese radial ausgedehnten Teile 41, 41, 41 werden eng am Positionierungsloch 5 befestigt.
Gleichzeitig zieht die Zugschraube 24 den Werkstückträger 3 durch das Zwischenelement 15 nach unten. Folglich wird die abgestützte Oberfläche 3a des Werkstückträgers 3 zur Stützfläche 2a der Basisplatte 2 geschoben. Anschließend schiebt ein Spannmittel (nicht dargestellt) den Werkstückträger 3 stark zur Basisplatte 2.
Wenn der verriegelte Zustand auf den gelösten Zustand umgestellt wird, wird zuerst das Spannmittel (nicht dargestellt) aus dem gespannten Zustand zurückgebracht. Als nächstes reicht es aus, wie vorstehend erwähnt, wenn Drucköl zur Hydraulikkammer 35 geliefert wird. Dies ermöglicht, dass die Zugschraube 24 und der Ring 26 das Zwischenelement 15 anheben. Das Zwischenelement 15 zieht sich durch seine eigene elastische Rückstellkraft radial zusammen und wird daher aus dem verriegelten Zustand zurückgebracht. Anschließend wird der Werkstückträger 3 angehoben.
Zum Zeitpunkt des obigen Verriegelungsantriebs wird die untere Oberfläche des Rings 26 mit der oberen Stirnfläche des Zapfenelements 12 in Kontakt gebracht. Dies verhindert, dass sich das Zwischenelement 15 über einen vorbestimmten Abstand absenkt.
Im Fall, dass eine Abwärtszugkraft des Zwischenelements 15 zum Zeitpunkt des Verriegelungsantriebs auf einen ausreichend großen Wert gesetzt wird, kann das Spannmittel (nicht dargestellt) ferner weggelassen werden.
3A und 3B zeigen eine Modifikation des Zwischenelements 15. Diese Modifikation ist vom ersten Ausführungsbeispiel insofern verschieden, als die schräge Außenfläche 13 des Zapfenelements 12 und die schräge Innenfläche 17 des Zwischenelements 15 in zwei Sätzen so vorgesehen sind, dass sie zueinander entgegengesetzt liegen. 3A ist eine schematische Ansicht, die das Zwischenelement 15 radial zusammengezogen zeigt, und ist ähnlich zu 1B. 3B ist eine schematische Ansicht, die das Zwischenelement 15 radial ausgedehnt zeigt, und ist ähnlich zu 2. Die Bezugsziffer 45 in 3A gibt einen gebildeten Spalt an, der einem Zentrierfehler zwischen dem Positionierungsloch 5 und dem Zwischenelement 15 zuzuschreiben ist. Ferner bezeichnen in 3B die Bezugsziffern 46, 47 einen ersten Aussparungsraum bzw. einen zweiten Aussparungsraum.
Und wenn die Positionierungsvorrichtung der in 1B und 2 gezeigten Art und die Positionierungsvorrichtung der in 3A und 3B gezeigten Art verwendet wird, ist es möglich, den Werkstückträger 3 sanft auf die Basisplatte 2 aufzusetzen und gleichzeitig den ersteren infolge einer Wirkung des ersten und des zweiten Aussparungsraums 46, 47 genau auf der letzteren zu positionieren.
Das erste Ausführungsbeispiel und seine Modifikation können folgendermaßen modifiziert werden.
Die schräge Außenfläche 13 und die schräge Innenfläche 17 können entweder in drei oder zwei Sätzen vorgesehen sein.
Außerdem kann eine zylindrische Rolle oder eine kugelförmige Rolle anstelle der Kugel 18 verwendet werden. Außerdem kann die Kugel 18 weggelassen werden und die schräge Außenfläche 13 kann mit der schrägen Innenfläche 17 in direkten Kontakt gebracht werden.
Die Stützfläche 2a kann an einer oberen Oberfläche des Flanschs 9a des Bezugsblocks 9 vorgesehen sein, anstatt auf der Basisplatte 2 vorgesehen zu sein.
4A und 4B, 5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, ein drittes Ausführungsbeispiel bzw. ein viertes Ausführungsbeispiel. In diesen separaten Ausführungsbeispielen sind Elemente, die den Bestandteilselementen im ersten Ausführungsbeispiel ähnlich sind, zur Erläuterung im Prinzip mit denselben Bezugsziffern oder -zeichen bezeichnet.
Eine Erfindung des in 4A und 4B gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels ist von jener des ersten Ausführungsbeispiels in den folgenden Punkten verschieden. 4A ist eine Schnittansicht einer automatischen Positionierungsvorrichtung im Aufriss gesehen und ist ähnlich zu 1A. 4B ist eine Ansicht entsprechend einer Schnittansicht entlang einer Linie 4B-4B in 4A in einer durch Pfeile angegebenen Richtung gesehen und ist ähnlich zu 1B.
In diesem Fall ist das Zwischenelement 15 in Form einer Spannhülse ausgebildet. Insbesondere weist das Zwischenelement 15 die ringförmige Wand 15a auf, die mit einem Schlitz 51 versehen ist, der sich axial erstreckt und zu vertikal entgegengesetzten Enden der ringförmigen Wand 15a geöffnet ist. Somit weist die ringförmige Wand 15a einen im Wesentlichen ganzen Umfangsteil auf, der so konstruiert ist, dass er sich radial nach außen elastisch verformen kann und durch seine eigene elastische Rückstellkraft radial nach innen zurückkehren kann. Das Zwischenelement 15 weist den äußeren Umfang auf, der im Wesentlichen über seine Gesamtheit mit der geraden Außenfläche 16 versehen ist. Das Zwischenelement 15 weist auch die schräge Innenfläche 17 auf, die mit der verjüngten schrägen Außenfläche 13 des Zapfenelements 12 in direkten Kontakt gebracht ist.
Der Schlitz 51 reicht aus, wenn er sich axial erstreckt. Es werden zwei Fälle betrachtet. In einem Fall erstreckt sich der Schlitz 51 gerade entlang der Achse und im anderen Fall ist er bezüglich der Achse geneigt. Daneben ist der Schlitz 51 nicht auf einen begrenzt, sondern er kann in einer mehrfachen Anzahl vorliegen. In diesem Fall wird in Betracht gezogen, den Schlitz 51 auf dem Umfang und abwechselnd zu einer oberen Oberfläche und zu einer unteren Oberfläche des Zwischenelements 15 zu öffnen.
Ferner wird hier ein elastisches Dichtungselement 52 aus Kautschuk oder dergleichen durch Kleben oder Füllen am Schlitz 51 angebracht. Das elastische Dichtungselement 52 kann jedoch in Abhängigkeit von der Verwendung der Positionierungsvorrichtung weggelassen werden.
Der Bezugsblock 9 wird in die Befestigungsbohrung 8 der Basisplatte 2 eingepresst. Zwei Ausdrückschrauben 54 sind am Flansch 9a des Blocks 9 in einem Schraubengewindeeingriff befestigt. Und wenn der Block 9 von der Basisplatte 2 entfernt wird, reicht es aus, wenn die zwei Schrauben 54 abwärts geschraubt werden, wodurch ihre unteren Oberflächen zum abgestuften Teil 8a der Befestigungsbohrung 8 geschoben werden.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Druckschraubenfeder 56 anstelle der Kegeltellerfedern 34 in 1A angebracht.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel und ist ähnlich zu 4A.
In diesem Fall weist das Lösemittel 32 die Lösehydraulikkammer 35 auf und das Verriegelungsmittel 31 weist auch eine Verriegelungshydraulikkammer 59 auf.
Außerdem ist ein Zuführungsmittel vorgesehen, das Reinigungsdruckluft zuführt. Das Zuführungsmittel umfasst einen ersten Strömungsdurchgang 61 innerhalb der Basisplatte 2 und einen zweiten Strömungsdurchgang 62 innerhalb des Zapfenelements 12. Der zweite Strömungsdurchgang 62 steht mit Auslassöffnungen 64, 65 und 66 in Verbindung. Eine erste Auslassöffnung 64 ist durch eine Nut festgelegt, die in einer unteren Oberfläche des Kopfteils 25 der Zugschraube 24 ausgebildet ist. Eine zweite Auslassöffnung 65 ist zur schrägen Außenfläche 13 des Zapfenelements 12 geöffnet. Eine dritte Auslassöffnung 66 ist zu einer Außenfläche eines unteren Teils des Zapfenelements 12 geöffnet.
Die jeweiligen Auslassöffnungen 64, 65 und 66 können geneigt sein. Ferner kann der Strömungsdurchgang der Druckluft aus einem Zwischenraum ausgebildet sein, der zwischen einer inneren Umfangsfläche des Zapfenelements 12 und einer äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 23 festgelegt ist.
Außerdem kann die Auslassöffnung für Reinigungsdruckluft zu mindestens einem Element aus Zapfenelement 12, Zwischenelement 15 und Zugschraube 24 geöffnet sein.
Natürlich ist das Reinigungsmittel auf das erste Ausführungsbeispiel und das zweite Ausführungsbeispiel anwendbar.
6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel und ist ähnlich zu 4B.
In diesem Fall ist das Spannhülsen-Zwischenelement 15 durch einen Stift 70 am Zapfenelement 12 befestigt, so dass es an einer Drehung um eine Achse gehindert wird. Der äußere Umfang des Zwischenelements 15 ist teilweise mit zwei geraden Außenflächen 16, 16 so versehen, dass sie zueinander entgegengesetzt liegen. Aussparungsflächen 71, 71 sind durch einfallende Teile ausgebildet, die zwischen diesen gepaarten geraden Außenflächen 16, 16 festgelegt sind (siehe Zwei-Punkt-Strichlinien-Ansicht in 4A).
Und wenn die Positionierungsvorrichtung der in 4B gezeigten Art und die Positionierungsvorrichtung der in 6 gezeigten Art verwendet werden, ist es infolge einer Wirkung der Aussparungsflächen 71, 71 möglich, den Werkstückträger sanft auf die Basisplatte aufzusetzen und gleichzeitig den ersteren genau auf der letzteren zu positionieren.
Ferner kann das in 5 (oder 4A) gezeigte Ausführungsbeispiel zu jenem mit dem folgenden Aufbau anstelle des Ausführungsbeispiels in 6 geändert werden.
Das Zapfenelement 12 weist den äußeren Umfang auf, der mit zwei Vorsprüngen zum radialen Ausdehnen (nicht dargestellt) versehen ist, so dass sie zueinander entgegengesetzt liegen, und eine Aussparung ist zwischen diesen Vorsprüngen vorgesehen. Jeder der Vorsprünge ist mit der schrägen Außenfläche versehen.
Außerdem kann der vorstehende Teil, der den Vorsprung zum radialen Ausdehnen oder die vorstehende gerade Außenfläche 16 in 6 umfasst, in mindestens drei als auf dem Umfang voneinander beabstandet anstatt in zwei vorgesehen sein. Diese vorstehenden Teile sind nicht nur auf die Vorrichtung von 6, sondern auch auf die jeweiligen Vorrichtungen, die in 1A und 1B, in 4A und 4B oder in 5 gezeigt sind, anwendbar.
Die jeweiligen Ausführungsbeispiele können ferner folgendermaßen modifiziert werden.
Das Zapfenelement 12 kann separat vom Bezugsblock 9 anstatt einteilig mit diesem ausgebildet sein. In diesem Fall reicht es aus, wenn das Zapfenelement 12 durch eine Schraubenbefestigung, einen Schraubengewindeeingriff oder dergleichen starr am Bezugsblock 9 befestigt ist.
Der Bezugsblock 9 kann einteilig mit der Basisplatte 2 anstatt separat von dieser ausgebildet sein.
Das zum Verriegeln oder Lösen verwendete Druckfluid kann Druckluft und ein ähnliches Gas anstelle des veranschaulichten Drucköls sein. Außerdem kann das Reinigungsdruckfluid Stickstoff oder ein ähnliches Gas und eine Flüssigkeit anstelle der veranschaulichten Druckluft sein.
Die Positionierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann mit einem Mittel versehen werden, das das Aufsetzen bestätigt. Die Basisplatte 2 weist beispielsweise die Stützfläche 2a auf, die geöffnet ist, um ein Erfassungsdüsenloch (nicht dargestellt) bereitzustellen. Erfassungsdruckluft wird zum Erfassungsdüsenloch geliefert. Wenn die abgestützte Oberfläche 3a des Werkstückträgers 3 mit der Stützfläche 2a in Kontakt gebracht ist, dann nimmt ein Druck innerhalb des Erfassungsdüsenlochs zu. Ein Druckschalter oder dergleichen stellt die Druckzunahme fest, wodurch er bestätigen kann, dass sich der Werkstückträger 3 auf die Basisplatte 2 abgesetzt hat.
Der Strömungsdurchgang, der das Absetzen bestätigt, kann als Reinigungsströmungsdurchgang dienen, anstatt unabhängig von diesem vorgesehen zu sein.
Die Kombination des Bezugselements mit dem beweglichen Element kann eine Kombination eines Tischs einer Werkzeugmaschine mit einem Werkstückträger, eine Kombination eines Werkstückträgers mit einer Aufspannbasis, eine Kombination einer Aufspannbasis mit einem Werkstück und eine Kombination einer Arbeitsaufspannvorrichtung wie z.B. einer Schweißvorrichtung mit einem Arbeitsstück wie z.B. einem Werkstück anstelle der veranschaulichten Kombination der Basisplatte 2 mit dem Werkstückträger 3 sein. Außerdem ist die vorliegende Erfindung auf die Positionierung von Werkstücken, Werkzeugen oder dergleichen von verschiedenen Arten von Arbeitsmaschinen wie z.B. einer Laserstrahlmaschine und einer elektrischen Entladungsmaschine anwendbar.
Natürlich kann die Positionierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in nur einem Satz anstatt in mehreren Sätzen verwendet werden.

Claims

Automatische Positionierungsvorrichtung, die eine abgestützte Oberfläche (3a) eines beweglichen Elements (3) auf einer Stützfläche (2a) eines Bezugselements (2) aufnimmt, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Positionierungsloch (5), das im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist und zur abgestützten Oberfläche (3a) des beweglichen Elements (3) geöffnet ist; ein Verriegelungsmittel (31) und ein Lösemittel (32), die innerhalb des Bezugselements (2) vorgesehen sind; ein Zapfenelement (12) mit einem äußeren Umfang und einer Achse, die sich in einer Richtung zu einem Vorderende und in einer Richtung zu einem Basisende erstreckt, und mit einer schrägen Außenfläche (13), die sich der Achse nähert, wenn sie in die Richtung zum Vorderende verläuft, wobei das Zapfenelement (12) vom Bezugselement (2) in der Richtung zum Vorderende vorsteht und am Bezugselement (2) befestigt ist; ein Zugelement (21), das einen Vorderendteil aufweist und axial beweglich in das Zapfenelement (12) eingesetzt ist; ein ringförmiges Zwischenelement (15) mit einem äußeren Umfang und einem inneren Umfang, das mit einer geraden Außenfläche (16), die in das Positionierungsloch (5) eingesetzt ist, und einer schrägen Innenfläche (17), die der schrägen Außenfläche (13) gegenüberliegt, versehen ist, wobei das Zwischenelement (15) außerhalb der schrägen Außenfläche (13) angeordnet ist und mindestens einen Umfangsteil aufweist, der so konstruiert ist, dass er sich radial ausdehnt und zusammenzieht; wobei der Vorderendteil des Zugelements (21) mit dem Zwischenelement (15) verbunden ist; und das Verriegelungsmittel (31) das Zwischenelement (15) zum Verriegeln in der Richtung zum Basisende durch das Zugelement (21) bewegt und das Lösemittel (32) das Zwischenelement (15) zum Lösen in der Richtung zum Vorderende durch das Zugelement (21) bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass: entweder der äußere Umfang des Zwischenelements (15) oder der innere Umfang des Zwischenelements (15) oder der äußere Umfang des Zapfenelements (12) mit entweder zwei oder drei Vorsprüngen versehen ist, die auf dem Umfang voneinander beabstandet sind, wobei an jedem von diesen Vorsprüngen entweder eine gerade Außenfläche (16) oder eine schräge Innenfläche (17) bzw. eine schräge Außenfläche (13) ausgebildet ist.
Automatische Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zwischenelement (15) eine ringförmige Wand (15a) aufweist und einen dünnwandigen Zylinder umfasst, wobei zumindest ein Teil der ringförmigen Wand (15a) so konstruiert ist, dass sie sich radial nach außen elastisch verformt und durch ihre eigene elastische Rückstellkraft radial nach innen zurückkehrt, wobei der innere Umfang des Zwischenelements (15) mit der schrägen Innenfläche (17) in einer mehrfachen Anzahl als auf dem Umfang voneinander beabstandet versehen ist.
Automatische Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die schräge Außenfläche (13) in einer mehrfachen Anzahl als auf dem Umfang voneinander beabstandet vorgesehen ist und ein Rollelement (18) in einen Raum eingefügt ist, der zwischen jeder schrägen Außenfläche (13) und jeder schrägen Innenfläche (17) festgelegt ist.
Automatische Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zwischenelement (15) eine ringförmige Wand (15a) aufweist, die mit mindestens einem Schlitz (51) versehen ist, welcher sich axial erstreckt, so dass sich die ringförmige Wand (15a) radial nach außen elastisch verformt und durch ihre eigene elastische Rückstellkraft radial nach innen zurückkehrt.
Automatische Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein elastisches Dichtungselement (52) aus Kautschuk und dergleichen an dem Schlitz (51) angebracht ist.
Automatische Positionierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Zwischenelement (15) über seinen im Wesentlichen gesamten Umfang mit der geraden Außenfläche (16) ausgebildet ist.
Automatische Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zwei der Vorsprünge, die im Wesentlichen im gleichen Intervall voneinander beabstandet sind, vorhanden sind.
Automatische Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der äußere Umfang des Zwischenelements (15) mit zwei der Vorsprünge versehen ist, die entgegengesetzt voneinander beabstandet sind, wobei die zwei Vorsprünge jeweils mit einer geraden Außenfläche (16) versehen sind, und Reliefflächen (71) durch Aushöhlen von Teilen, die zwischen den geraden Außenflächen festgelegt sind, ausgebildet sind.
Automatische Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Zwischenelement (15) am Zapfenelement (12) so befestigt ist, dass es an einer Drehung um die Achse gehindert wird.
Automatische Positionierungsvorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 4, wobei die schräge Innenfläche (17) direkt mit der schrägen Außenfläche (13) in Eingriff steht.