EP0804996B1

EP0804996B1 - Spanneinheit für ein Spann-Baukastensystem, das Werkstücke mit komplizierter Geometrie haltert, sowie Verfahren zur Justierung einer Basislänge

Info

Publication number: EP0804996B1
Application number: EP97106629A
Authority: EP
Inventors: Herbert Höhn
Original assignee: Emil Bucher & Co Modell- und Maschinenbau GmbH
Current assignee: Emil Bucher & Co Modell- und Maschinenbau GmbH
Priority date: 1996-04-29
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 2002-10-30
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: EP0804996A1; DE19716874C2; DE19716874A1; ES2185830T3; DE59708597D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanneinheit für ein Spann-Baukastensystem, das Werkstücke mit komplizierter Geometrie, z.B. Fahrzeugkarosserien und -teile, haltert sowie ein Verfahren zur Justierung einer vorgebbaren Basislänge an der Spanneinheit.

Bei bekannten Spann-Baukastensystemen für besagte Spanneinheit(-en) werden die Einzelteile jeweils mit hoher Genauigkeit gefertigt, dann bezüglich einer anwenderseitig vorgegebenen Basislänge zusammengesetzt und fest miteinander verbunden, z.B. die Bohrungssysteme oder die T-Nut-Systeme, siehe hierzu
MATUSZEWSKI, Heinrich: Vorrichtungs-Baukastensysteme für zeitgemäße Fertigung. In: technica, 23719, S.2025-2126.

Aus dem Stand der Technik ist außerdem das deutsche Gebrauchsmuster DE 88 05 178 U bekannt. Hier ist ein Bauelementesatz für die Bildung von Spannvorrichtungen beschrieben. Ein aus mehreren Teilen bestehender Sockel ist stufenlos verstell- und gegeneinander fixierbar ausgebildet. Die Fixierbarkeit ist jederzeit wieder lösbar. Für die Verstellung - beispielsweise der Höhe - ist nur ein Stellelement vorgesehen, so daß zunächst eine werksseitige Höhenvoreinstellung einschließlich deren Fixierung und eine weitere, spätere kundenspezifische Höheneinstellung nicht möglich ist.

Neben einer Reihe von Vorzügen haften diesen bekannten Systemen jedoch auch noch eine ganze Reihe von Nachteilen an, wie:

Hohe Anschaffungskosten des Bausatzes.
Bauteilelager- und Montageraumkosten.
Hohe Kosten der Bereitstellung bei Wiederverwendung gegenüber einer Sondervorrichtung.
Bindung des Kapitals, falls der Baukasten nicht voll ausgenutzt wird.
Montagezeitaufwand bei Wiederverwendung gegenüber einer Sondervorrichtung.
Aus einem Bausatz läßt sich nur eine geringe Anzahl von Vorrichtungen bauen.
In einem rauhen Betrieb besteht die Gefahr der Beschädigung.
Gewicht und Volumen meist größer als bei Sondervorrichtungen.
Größe und Steifigkeit begrenzt.
Bei flexiblen Fertigungssystemstraßen - s. Pkt 3 oben - ist eine allseitige Bearbeitung des Werkstückes meist nicht möglich.
Als Schweißvorrichtungen nicht geeignet.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung vorrangig in der Schaffung einer Spanneinheit für besagte Spann-Baukastensysteme, insbesondere zur Aufnahme und Halterung von Werkstücken mit komplizierter Geometrie, die eine kostengünstigere Herstellung der Einzelteile und zudem eine Senkung der Montagezeit ermöglicht sowie eine schnelle Nachjustierung während des Produktionseinsatzes beim Anwender gestattet.

Diese Aufgabe löst eine Spanneinheit nach dem Patentanspruch 1 durch Kombination aller aufgezeigten Merkmale.
Die nachgeordneten Patentansprüche 2 bis 6 zeigen Weiterbildungen bzw. vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfinderischen Grundidee auf.

Der Anspruch 7 zeigt ein Verfahren zur kostengünstigen Justierung einer vom Anwender vorgegebenen Basislänge bei der Herstellung der Spanneinheit sowie Maßnahmen zur reproduzierbaren Fixierung der einjustierten vorgenannten Basislänge auf. Der nachgeordnete Verfahrensanspruch 8 offenbart Weiterbildungen.

Anhand von Zeichnungsskizzen werden nachstehend zudem die Merkmale der neuen Spanneinheit zusätzlich erläutert.

Die Zeichnungen zeigen dabei in weitestgehend schematisierter Darstellung und teils im Schnitt in

Fig. 1: eine Seitenansicht einer auf einer Grundplatte gehalterten erfindungsgemäßen Spanneinheit;
Fig. 2: Schnitt A - A aus der Fig. 1;
Fig. 3: Schnitt B - B aus der Fig. 1;
Fig. 4: eine der möglichen Gestaltungsformen des aus kastenförmigem Profil gefertigten Mittelteils der Spanneinheit und die
Fig. 5 bis 11a: weitere Ausgestaltungsvarianten der Spanneinheit.

Die in Fig. 1 gezeigte Grundkonzeption der neuen Spanneinheit S für ein Spann-Baukastensystem zur Aufnahme und Halterung von Werkstücken W mit komplizierter Geometrie umfaßt ein handelsübliches, mindestens einen Spannhebel Ta aufweisendes Spannteil T und mindestens ein aus mehreren, auswechselbaren sowie in der Höhe zueinander einstellbaren und miteinander verbundenen Bauteilen bestehendes Gestell F, dem Mittel 7, 10 bzw. 10' zur stufenlosen Justierung seiner Bauteile bezüglich einer, vom Anwender der Spanneinheit vorgebbaren, Basislänge x zugeordnet sind.

Im einzelnen besteht das Gestell F aus einem Fußteil 1, 101 oder 102, einem Kopfteil 8, 80 oder 81 zur Halterung des Spannteiles T, einem Mittelteil 6, 60, 61 oder 62 zum Verbinden des Fußteils und des Kopfteiles sowie aus den besagten Justiermitteln, die erfindungsgemäß eine stufenlose Justierung der Bauteile bzw. Basislänge x einerseits und mindestens auf das Kopfteil 8, 80 bzw. 81 hin und andererseits im unteren Bereich des Gestelles F auf das jeweilige Mittelteil 6, 60 bzw. 61 gewährleisten.
Damit ist jede Spanneinheit S beim Hersteller vorjustierbar und beim Anwender ist nur noch eine 'Fein'-Nachjustierung durchzuführen. Ein weiterer Vorteil besteht zudem in der äußerst kurzen Reaktionszeit auf Fertigungstoleranzabweichungen.

Die in Fig. 1 gezeigte spezielle Ausbildung der Erfindung zeichnet sich durch die Kombination folgender Merkmale aus:

das Fußteil 1 und das Kopfteil 8 weisen jeweils eine, vorzugsweise u-förmig ausgearbeitete, Anlagefläche 1c bzw. 8e auf, die jeweils mit einer am Mittelteil 6 vorgesehenen Führungsfläche 6c bzw. 6d korrespondieren;
mittels lösbaren Gewindebolzen 5, die durch im Fußteil 1 und im Kopfteil 8 vorgesehene Löcher 3, 3' bzw. 9, 9' hindurchreichen und im Mittelteil 6 greifen, sind das Fußteil 1 und das Kopfteil 8 am Mittelteil 6 kraftschlüssig befestigt;
der jeweilige Durchmesser der Löcher 3, 3' und 9, 9' sowie der im horizontalen Schenkel 1a des Fußteiles 1 vorgesehene Löcher 2, 2' ist um einige Millimeter größer als der Durchmesser eines am Gewindebolzen 5 vorgesehenen Paßschaftes 5a;
unmittelbar nach dem Kopf des Gewindebolzens 5 folgt eine auf dem Paßschaft 5a spielfrei sitzende Unterlegscheibe 4, die an die jeweils äußere Wandung des Fußteiles 1 und des Kopfteiles 8 anliegt;
am horizontalen Schenkel 1a des Fußteiles 1 ist ein, auf das untere Ende 6a des Mittelteiles 6 wirkender, zur herstellerseitigen Justierung einer Basislänge x dienender, unterer Höhensteller 7 und
am horizontalen Schenkel 8b des Kopfteiles 8 ist ein auf das obere Ende 6b des Mittelteiles 6 aufsitzender, zur anwenderseitigen Nachjustierung der Basislänge x dienender, oberer Höhensteller 10 angeordnet.

In den Figuren 2 und 3 ist das Gestell F der Spanneinheit S aus Fig. 1 im Schnitt dargestellt; das Mittelteil 6 ist hier vorzugsweise aus einem Material mit kastenförmigem Querschnitt gefertigt.

Bei einer Formgebung des Mittelteiles 6 gemäß der Fig. 4 oder einer ähnlichen Gestalt, ist auch der Einsatz von Vollmaterial mit entsprechendem Querschnitt oder die Fertigung des Mittelteiles 6 als Brennteil wirtschaftlich.

In den folgenden Figuren 5 bis 11a sind nun noch Weiterbildungen und Ausführungen der Erfindung aufgezeigt, die nachstehend näher erläutert werden.

Fig. 5 und 5a zeigen in zwei verschiedenen Ansichten in Ausgestaltung der Grundidee ein drittes Mittelteil 61, das, bei insgesamt aufstrebender Form, in Längsrichtung ein- oder mehrfach unter Bildung von Winkeln α und/oder β, durch je zwei benachbarte Schenkel 61a, 61b bzw. 61c, abgewinkelt ist.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit für das Mittelteil ist in den Figuren 6 bis 7a gezeigt. Das dortige zweite Mittelteil 60 besteht aus einer unteren 60a und einer oberen 60b plattenförmigen Leiste, wobei die beiden Leisten 60a und 60b mit je einer Fläche aneinander anliegen und unter Einschluß eines Drehlagers 60c verbunden sind.
Das Drehlager besteht vorzugsweise aus einem axialgesicherten Bolzen. Nach der herstellerseitigen Justierung werden im übergangs-/Kontakt-Bereich der beiden Schenkel 101a und 101 b Schweißpunkte 4a angebracht.

In den Figuren 7 und 7a ist darüber hinaus noch eine Abwandlung des Fußteiles gezeigt. Der vertikale Schenkel 101b des zweiten Fußteiles greift seitwärts am horizontalen Schenkel 101a unter Bildung einer L-Form an.

Die Fig. 8 zeigt ein viertes Mittelteil 62 als eine weitere Gestaltungsmöglichkeit des Mittelteiles. Ein unteres 62a und ein oberes 62b stabförmiges Teilstück bilden hier, verbunden durch eine Gelenkstelle 62c, das Mittelteil 62. Die als Schraubverbindung ausgelegte Gelenkstelle 62c kann an beliebiger Stelle gewählt werden, dabei ist die Länge der Teilstücke 62a und 62b entsprechend zu wählen.

Eine weitere mögliche Ausführungsvariante nach Fig. 9 besteht noch darin, Kopf- und Fußteil direkt aneinander anzuordnen. Dabei ist ein drittes Fußteil 102 vorgesehen. Der horizontale Schenkel 102a und der vertikale Schenkel 102b bilden eine L-Form. Der vertikale Schenkel 102b ist oben mit einer Planfläche 102c für den Höhensteller 10 bzw. 10', wie in Fig. 10 gezeigt ausgestattet sowie mit zwei Gewindebohrungen 102d für den Eingriff der Bolzen 5.

In den Figuren 10 sowie 11 und 11a sind nun noch zwei Ausgestaltungen des Kopfteiles gezeigt. Beim zweiten Kopfteil 80 in Fig. 10 ist der vertikale Schenkel 80a am Mittelteil 6 verschiebbar gehaltert; als Höhensteller 10' dienen hier Abstimmplättchen.

Der horizontale Schenkel 80b nimmt das liegend angeordnete Spannteil T auf.

Das in den Figuren 11 und 11a dargestellte dritte Kopfteil 81 umfaßt ein Grundteil 81a mit abwärts gerichtetem vertikalen Schenkel 81b zum Anschluß an ein Mittelteil 6. Ein Halter 81c zur Aufnahme eines Fixierstiftes 81e ist mit einer Schwenkachse 81d am Grundteil 81a befestigt.

Die voranstehend dargestellte neue Spanneinheit S mit ihren verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist für die Realisierung der gestellten Aufgabe gut geeignet, insbesondere für einen variablen Einsatz.
Die vorgestellte Spanneinheit S ist in all ihren Varianten zudem besonders zur Durchführung des neuen Verfahrens zur Justierung einer Basislänge x einsetzbar.
Bei diesem Verfahren wird durch Betätigen des unteren Höhenstellers 7 die zwischen einer Aufstellfläche 1d des Fußteiles 1 und einer am horizontalen Schenkel 8b des Kopfteiles 8 vorgesehenen Auflagefläche 8d gelegene Basislänge x auf das vom Anwender vorgegebene Maß herstellerseitig justiert, sodann die im vertikalen Schenkel des Fußteiles befindlichen Gewindebolzen 5 fest angezogen und anschließend die jeweilige Unterlegscheibe 4 an der äußeren Wandung des vertikalen Schenkels 1b durch Anlegen von Schweißpunkten 4' fixiert.

Die besagten Verfahrensschritte können analog auch bei der Befestigung des Fußteils 1 der Spanneinheit S auf einer Grundplatte G oder bei einer beim Anwender vorgenommenen Nachjustierung der Basislänge x mit dem oberen Höhensteller 10 Anwendung finden.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims

Spanneinheit für ein Spann-Baukastensystem zur Aufnahme und Halterung von Werkstücken (W) mit komplizierter Geometrie, umfassend ein handelsübliches, mindestens einen Spannhebel (Ta) aufweisendes Spannteil (T) und mindestens ein aus mehreren, auswechselbaren sowie in der Höhe zueinander einstellbaren und miteinander verbundenen Bauteilen bestehendes Gestell (F), mit einem Fußteil (1, 101, 102), einem Kopfteil (8, 80, 81), die jeweils einen vertikalen Schenkel (1b, 101b, 102b; 8a, 80a, 81b) und jeweils einen horizontalen Schenkel (1a, 101a, 102a; 8b, 80b) aufweisen und einem Mittelteil (6, 60, 61, 62), wobei

a) das Fußteil (1, 101 bzw. 102) und das Kopfteil (8, 80 bzw. 81) jeweils eine u-förmig ausgearbeitete, Anlagefläche (1c bzw. 8e) aufweisen, die jeweils mit einer am Mittelteil (6) vorgesehenen Führungsfläche (6c bzw. 6d) korrespondieren;

b) das Fußteil (1, 101, 102) und das kopfteil (8, 80, 81) mittels lösbaren Gewindebolzen (5), die durch im Fußteil (1, 101 bzw. 102) und im Kopfteil (8, 80 bzw. 81) vorgesehene Löcher (3, 3' bzw. 9, 9') hindurchreichen und im Mittelteil (6, 60, 61 bzw. 62) greifen, kraftschlüssig befestigt sind;

c) der jeweilige Durchmesser der Löcher (3, 3' und 9, 9') sowie der im horizontalen Schenkel (1a,
101a; 102a) des Fußteiles (1, 101 bzw. 102) vorgesehenen Löcher (2, 2') um einige Millimeter größer als der Durchmesser eines am Gewindebolzen (5) vorgesehenen Paßschaftes (5a) ist;

d) unmittelbar nach dem Kopf des Gewindebolzens (5) eine auf dem Paßschaft (5a) spielfrei sitzende Unterlegscheibe (4) folgt, die an die jeweils äußere Wandung des Fußteiles (1, 101 bzw. 102) und des Kopfteiles (8, 80 bzw. 81) anliegt;

e) am horizontalen Schenkel (1a) des Fußteiles (1) ein auf das untere Ende (6a) des Mittelteiles (6, 60, 61 bzw. 62) wirkender, zur herstellerseitigen Justierung einer Basislänge (x) dienender, unterer Höhensteller (7) und

f) am horizontalen Schenkel (8b) des Kopfteiles (8) ein auf das obere Ende (6b, 60b, 61c bzw. 62b) des Mittelteiles (6, 60, 61 bzw. 62) aufsitzender, zur anwenderseitigen Nachjustierung der Basislänge (x) dienender, oberer Höhensteller (10) angeordnet ist.
Spanneinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (61), bei insgesamt aufstrebender Form, in Längsrichtung ein- oder mehrfach, unter Bildung von Winkeln (α) und/oder (β) durch je zwei benachbarte Schenkel (61a, 61b, 61c) abgewinkelt ist.
Spanneinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die am vertikalen Schenkel (8a, 80a) des Kopfteiles (8, 80) vorgesehene U-förmige Anlagefläche (8e) im Bereich der Löcher (9, 9') eine seitlich gelegene Aussparung (8f) aufweist.
Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (60) aus einer unteren (60a) und einer oberen plattenförmigen Leiste (60b) besteht, wobei die beiden Leisten (60a und 60b) mit je einer Fläche aneinander anliegen und unter Einschluß eines Drehlagers (60c) verbunden sind.
Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (62) ein unteres (62a) und ein oberes stabförmiges Teilstück (62b) aufweist, die durch eine Gelenkstelle (62c) miteinander verbunden sind.
Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (6) aus einem kastenförmigen Profil besteht.
Verfahren zur Justierung der Basislänge (x) an einer Spanneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß durch Betätigen des unteren Höhenstellers (7) die zwischen einer Aufstellfläche (1d) des Fußteiles (1, 101) und einer am horizontalen Schenkel (8b) des Kopfteiles (8) vorgesehenen Auflagefläche (8d) gelegene Basislänge (x) auf das vom Anwender vorgegebene Maß herstellerseitig justiert wird, sodann die im vertikalen Schenkel (1b) des Fußteiles (1) befindlichen Gewindebolzen (5) fest angezogen und anschließend die jeweilige Unterlegscheibe (4) an der äußeren Wandung des vertikalen Schenkels (1b) des Fußteils durch Anlegen von Schweißpunkten (4') fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Verfahrensschritte analog bei der Befestigung des Fußteils (1) der Spanneinheit (S) auf einer Grundplatte (G) oder bei einer beim Anwender vorgenommenen Nachjustierung der Basislänge (x) mit dem oberen Höhensteller (10) Anwendung finden.