WO2018215607A1 - Support device - Google Patents

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WO2018215607A1
WO2018215607A1 PCT/EP2018/063684 EP2018063684W WO2018215607A1 WO 2018215607 A1 WO2018215607 A1 WO 2018215607A1 EP 2018063684 W EP2018063684 W EP 2018063684W WO 2018215607 A1 WO2018215607 A1 WO 2018215607A1
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WO
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workpiece
support
suction cup
support device
clamping
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PCT/EP2018/063684
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Inventor
Francky Gaston Havegeer
Original Assignee
Mubea Systems S.A.
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/03Stationary work or tool supports
    • B23Q1/035Stationary work or tool supports with an array of longitudinally movable rods defining a reconfigurable support surface

Definitions

  • Support devices of this type are known. They are needed, for example, for the machining of workpieces of small wall thickness for the outer lining of aircraft and railway wagons. Due to the high demands on safety and processing quality prevailing here, the support devices must work extremely reliably in order to ensure precise workpiece machining. Of course, the support devices should still be as fast and flexible as possible. Depending on the size of the workpiece to be machined, the number of individual supports of such a support device may vary from a few to a few hundred.
  • An advantage of a so configured support device is that the supports and their support fingers can be positioned without the actual workpiece is needed.
  • the contour of the workpiece is simulated by the lifting devices.
  • the invention further proposes a method for clamping a workpiece by means of a support device described above, in which
  • the application of this method has the advantage that not all supports have to be driven to the specified nominal height, but only a previously determined by the user number. How many and which supports are needed to fix the workpiece in a stable position on the workpiece depends on the geometry and material of the workpiece. When the workpiece is in a stable position, it can be tightened for machining using the other supports. The supports can be extended simultaneously in both process steps. As a result, the clamping can be done very quickly and the entire machining process is accelerated. When setting the control, for example by software, only the positions of the supports for the stable attachment of the workpiece to the support device must be specified.
  • the suction cups are fixed in the first and in the third method step by means of the means for sucking air on the workpiece. As a result, the process is accelerated and the workpiece directly stable mounted or clamped to the support device.
  • a support device has a plurality of supports. Depending on how large the workpieces are to be processed by means of the support device, the number can vary from a few to several hundred columns.
  • the socket 4, the pivoting pan 3 and the condyle 5 have a common center M, around which the pivoting pan 3 and the ball joint head 5 are pivotable in all directions.
  • the support column 2, the pivoting pan 3 and the ball joint head 5 with central openings (2b, 3b, 5b) are provided by the control and signal lines not shown here.
  • a reference encoder 6 which is designed here as a pin and whose reference point is located in the top of the pin. The tip of the pin lies on the center point M.
  • the center M is also the center of a circular suction cup 7.
  • the suction cup has a compressed air connection, not shown, can be blown in through the air as well as sucked.
  • the height of the support can be adjusted.
  • the reference encoder 6 is programmable via a control software.
  • the height does not have to be predetermined for each support. It is sufficient if previously set supports are set to the nominal height of the workpiece, so that the workpiece rests stably on the support device. This has the advantage that not all supports for alignment of the support device, for example, must be set via the control software. Just With a high number of supports, this would mean a great effort for the user.

Abstract

The invention relates to a support device for supporting and clamping workpieces, in particular extensive, three-dimensionally shaped workpieces of small wall thickness, comprising a plurality of adjustable-length supports, the upper ends of which facing the workpiece are provided with respective clamping devices (1) for clamping the workpiece, each clamping device having a suction cup (7), which can be fixedly suctioned onto the underside of the workpiece, and having a plurality of fixable support fingers (8), which surround the suction cup (7) and can be pressed against the underside of the workpiece. The problem addressed by the invention is that of providing a support device that can be used more quickly, more flexibly and with less effort and additionally works with greater precision than known support devices. In order to solve said problem, according to the invention, both the suction cup (7) and the support fingers (8) are associated with the joint head (5) of a ball joint, the joint socket (4) of which is located at the upper end (2a) of the support and the center point (M) of which coincides with the reference point of a reference provider (6) located within the suction cup (2). The invention further relates to a method for using such a support device.

Description

Stützvorrichtuna Die Erfindung betrifft eine Stützvorrichtung zum Abstützen und Festspannen von Werkstücken, insbesondere von großflächigen, dreidimensional verformten Werkstücken geringer Wandstärke, mit einer Vielzahl von längenverstellbaren Stützen, deren obere, dem Werkstück zugewandten Enden jeweils mit Spannvorrichtungen zum Festspannen des Werkstückes versehen sind, wobei jede Spannvorrichtung einen an der Unterseite des Werkstückes festsaugbaren Saugnapf und mehrere fixierbare Stützfinger ausweist, die den Saugnapf umgeben und gegen die Unterseite des Werkstückes anpressbar sind.  The invention relates to a supporting device for supporting and clamping workpieces, in particular large, three-dimensionally shaped workpieces of small wall thickness, with a plurality of length-adjustable supports, the upper, the workpiece facing ends are each provided with clamping devices for clamping the workpiece, each clamping device identifies a suction cup festsaugbaren on the underside of the workpiece and a plurality of fixable support fingers surrounding the suction cup and can be pressed against the underside of the workpiece.
Stützvorrichtungen dieser Art sind bekannt. Sie werden beispielsweise bei der Bearbeitung von Werkstücken geringer Wandstärke für die Außenverkleidung von Flugzeugen und Bahnwagons benötigt. Aufgrund der hier herrschenden hohen Anforderungen an Sicherheit und Verarbeitungsqualität müssen die Stützvorrichtungen äußert zuverlässig arbeiten, um eine präzise Werkstückbearbeitung zu gewährleisten. Natürlich sollen die Stützvorrichtungen aber trotzdem möglichst schnell und flexibel einsatzbereit sein. Je nach Größe des zu bearbeitenden Werkstückes kann die Anzahl der einzelnen Stützen einer solchen Stützvorrichtung von einigen Wenigen bis zu einigen Hundert variieren. Support devices of this type are known. They are needed, for example, for the machining of workpieces of small wall thickness for the outer lining of aircraft and railway wagons. Due to the high demands on safety and processing quality prevailing here, the support devices must work extremely reliably in order to ensure precise workpiece machining. Of course, the support devices should still be as fast and flexible as possible. Depending on the size of the workpiece to be machined, the number of individual supports of such a support device may vary from a few to a few hundred.
Die DE 10 2014 215 003 A1 beschreibt beispielsweise eine solche Stützvorrichtung. Die Stützen inklusive der einzelnen Stützfinger werden bei der dort offenbarten Stützvorrichtung mittels gegenüberliegenden Hubeinrichtungen eines Rüstaggregats anhand der bekannten CAD-Daten des zu bearbeitenden Werkstückes positioniert. Das Rüstaggregat kann gleichzeitig als Werkzeughalter dienen. For example, DE 10 2014 215 003 A1 describes such a support device. The supports including the individual support fingers are in the support device disclosed there by means of opposing lifting devices of a set-up unit based on the known CAD data to be processed Workpiece positioned. The set-up unit can also serve as a tool holder.
Vorteilhaft an einer so ausgestalteten Stützvorrichtung ist, dass die Stützen und deren Stützfinger positioniert werden können, ohne dass das eigentliche Werkstück benötigt wird. Die Kontur des Werkstückes wird durch die Hubeinrichtungen simuliert. An advantage of a so configured support device is that the supports and their support fingers can be positioned without the actual workpiece is needed. The contour of the workpiece is simulated by the lifting devices.
Ein Nachteil der dort beschriebenen Stützvorrichtung ist, dass das Werkstück bei Abweichungen der Werkstückkontur von den CAD-Daten nicht mehr optimal festgespannt wird, sodass es zu Ungenauigkeiten und Qualitätsverlusten bei der Bearbeitung des Werkstückes kommen kann. Um dies zu vermeiden müssen die Stützfinger aufwendig nachjustiert werden. Die Abweichungen von den CAD- Daten müssen hierfür nicht sonderlich groß sein und können durchaus im vorgegebenen Toleranzbereich der Fertigung liegen. A disadvantage of the supporting device described therein is that the workpiece is no longer optimally clamped in case of deviations of the workpiece contour from the CAD data, so that it can lead to inaccuracies and quality losses during machining of the workpiece. To avoid this, the support fingers have to be readjusted. The deviations from the CAD data do not have to be very large and can well be within the specified tolerance range of production.
Die Positionierung der einzelnen Stützen und Stützfinger kann zudem nur sequentiell durchgeführt werden, indem das Rüstaggregat Stütze für Stütze anfährt. Somit steigt die benötigte Zeit, um die Stützvorrichtung zu positionieren proportional mit der Anzahl der Stützen. Gerade bei einer hohen Anzahl von Stützen ist der Zeitaufwand entsprechend hoch. In addition, the positioning of the individual supports and supporting fingers can only be carried out sequentially, as the set-up unit approaches support for support. Thus, the time required to position the support increases in proportion to the number of supports. Especially with a high number of supports, the time required is correspondingly high.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Stützvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die schneller, flexibler und mit weniger Aufwand einsetzbar ist und dabei zusätzlich mit höherer Präzision arbeitet als bekannte Stützvorrichtungen. It is therefore the object of the invention to provide a support device which is faster, more flexible and can be used with less effort and additionally operates with higher precision than known support devices.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einer Stützvorrichtung der eingangs genannten Art vor, dass sowohl der Saugnapf als auch die Stützfinger dem Gelenkkopf eines Kugelgelenkes zugeordnet sind, dessen Gelenkpfanne sich am oberen Ende der Stütze befindet und dessen Mittelpunkt mit dem Referenzpunkt eines im Inneren des Saugnapfes befindlichen Referenzgebers zusammenfällt. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, die Höhe der Stützen mit Hilfe der Referenzgeber auf das jeweilige Werkstück auszurichten, ohne dass das eigentliche Werkstück benötigt wird. Wird das Werkstück nach dem positionieren der Stützen an diese herangeführt, richtet sich die gesamte Spannvorrichtung am Kopf der Stütze aufgrund des Kugelgelenks an der Kontur des Werkstückes aus. Da der Referenzgeber in der Mitte des Kugelgelenkes liegt, verändert sich dessen Position nicht. Der Saugnapf der Spannvorrichtung wird durch das Gewicht des Werkstückes mit eben diesem verbunden. Auch die Stützfinger passen sich der Kontur des Werkstückes an. Sobald das Werkstück die gewünschte Position erreicht hat, werden die Stützfinger festgeklemmt. To solve this problem, the invention proposes, starting from a supporting device of the type mentioned above, that both the suction cup and the support fingers are associated with the condyle of a ball joint, the socket is located at the upper end of the support and its center with the reference point in the interior the suction cup located reference generator coincides. By means of these measures, it is possible to align the height of the supports with the aid of the reference sensors to the respective workpiece without the actual workpiece being required. If the workpiece is brought to this after positioning the supports, the entire clamping device is aligned at the head of the support due to the ball joint on the contour of the workpiece. Since the reference encoder is located in the middle of the ball joint, its position does not change. The suction cup of the clamping device is connected by the weight of the workpiece with just this. The support fingers adapt to the contour of the workpiece. Once the workpiece has reached the desired position, the support fingers are clamped.
Zweckmäßigerweise ist der Saugnapf kreisrund ausgebildet und weist eine zentrale Achse auf, die durch die Spitze des Referenzgebers verläuft und zu der die Stützfinger parallel ausgerichtet sind. Mit einem so ausgebildeten Saugnapf und Stützfingern ist die Stützung des Werkstücks besonders gleichmäßig. Für den gleichen Zweck ist es weiterhin sinnvoll, wenn die Stützfinger gleichmäßig um den Saugnapf verteilt sind und jeweils den gleichen Abstand zur zentralen Achse des Saugnapfes aufweisen. Conveniently, the suction cup is circular in shape and has a central axis which extends through the tip of the reference encoder and to which the support fingers are aligned in parallel. With such a trained suction cup and support fingers, the support of the workpiece is particularly uniform. For the same purpose, it is also useful if the support fingers are evenly distributed around the suction cup and each have the same distance from the central axis of the suction cup.
Um gegebenenfalls Fertigungsungenauigkeiten am Werkstück ausgleichen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Stützfinger mindestens über einen Hub parallel zur zentralen Achse des Saugnapfes von mindestens 10 mm, vorzugsweise 12 mm, verfügen. In order to compensate for manufacturing inaccuracies on the workpiece if necessary, it is advantageous if the support fingers have at least one stroke parallel to the central axis of the suction cup of at least 10 mm, preferably 12 mm.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Gelenkpfanne und dem Gelenkkopf eine zwischengelagerte Schwenkpfanne angeordnet ist. Hierdurch lässt sich die Spannvorrichtung weiter aus ihrer Grundposition herausschwenken, um sich stärkeren Wölbungen am Werkstück anzupassen. Gleichzeitig besteht aber trotz des großen Schwenkwinkels die Möglichkeit, Zuleitungen, beispielsweise Signal- oder Luftzuleitungen, in der Stütze durch die Gelenkpfanne und die Schwenkpfanne zum Gelenkkopf zu führen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem Saugnapf Mittel zum Ansaugen und Ausblasen von Luft vorgesehen sind. Durch das Ansaugen von Luft kann die Fixierung des Werkstückes beschleunigt werden. Durch das Ausblasen von Luft kann das Werkstück nach der Bearbeitung schnell, leicht und schonend von der Stützvorrichtung gelöst werden. Zudem ist es mit Hilfe dieser Mittel möglich, eine Stütze schnell nachzujustieren. An advantageous development of the invention provides that between the joint socket and the condyle an intermediate bearing pan is arranged. As a result, the tensioning device can be further pivoted out of its basic position in order to adapt to stronger bulges on the workpiece. At the same time, however, in spite of the large pivoting angle, it is possible to lead supply lines, for example signal or air supply lines, in the support through the joint socket and the pivoting socket to the condyle. It is particularly advantageous if means for sucking in and blowing out air are provided in the suction cup. By sucking in air, the fixation of the workpiece can be accelerated. By blowing out air, the workpiece can be released quickly, easily and gently from the support device after machining. In addition, it is possible with the help of these means to readjust a support quickly.
Zweckmäßig ist an dem Saugnapf ein Vakuumbegrenzungsventil angeordnet. Hierdurch wird vermieden, dass das Werkstück durch eine zu hohe Druckdifferenz zwischen Saugnapfinneren und Umgebung, beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion an der Stütze, beschädigt wird. Appropriately, a vacuum limiting valve is arranged on the suction cup. This avoids that the workpiece is damaged by too high a pressure difference between the suction cup interior and the environment, for example due to a malfunction on the support.
Eine weitere sinnvolle Maßnahme sieht vor, dass an dem Saugnapf ein Drucksensor angeordnet ist. Mit Hilfe des Drucksensors kann ein Qualitätsverlust des Vakuums am Saugnapf festgestellt werden. Der Vakuumabfall kann beispielsweise durch eine unsaubere Oberfläche am Werkstück oder durch eine Leckage am Saugnapf begründet sein. Bei ansprechendem Drucksensor können entsprechende Maßnahmen ergriffen werden, sodass die Stütze samt Saugnapf wieder sachgemäß arbeitet. Another useful measure provides that a pressure sensor is arranged on the suction cup. With the help of the pressure sensor, a loss of quality of the vacuum can be detected on the suction cup. The vacuum drop may be due to a dirty surface on the workpiece or due to a leak on the suction cup, for example. Appropriate measures can be taken with an appealing pressure sensor, so that the support together with the suction cup works properly again.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe schlägt die Erfindung des Weiteren ein Verfahren zum Festspannen eines Werkstückes mittels einer zuvor beschriebenen Stützvorrichtung vor, bei dem To achieve the above object, the invention further proposes a method for clamping a workpiece by means of a support device described above, in which
- in einem ersten Verfahrensschritt mehrere der längenverstellbaren Stützen als Ausrichtstützen mit Hilfe der Referenzpunktgeber auf eine jeweils vorgegebene, werkstückspezifische Nennhöhe gefahren werden und das Werkstück stabil an den Saugnäpfen der Ausrichtstützen angebracht wird und die Stützfinger sich der Kontur des Werkstückes anpassen, in a first method step, a plurality of the length-adjustable supports are moved as alignment supports with the aid of the reference point sensors to a respective predetermined, workpiece-specific nominal height and the workpiece is stably attached to the suction cups of the alignment supports and the support fingers adapt to the contour of the workpiece,
- in einem zweiten Verfahrensschritt die Stützfinger der Ausrichtstützen in dieser Position fixiert werden, - in einem dntten Verfahrensschritt die übrigen, bisher noch nicht eingestellten Stützen als Fixierstützen ausgefahren werden, sodass ihre Saugnäpfe gegen das Werkstück angedrückt werden und die Stützfinger sich der Kontur des Werkstücks anpassen, - in einem vierten Verfahrensschritt die Stützfinger der Fixierstützen in dieser Position fixiert werden. in a second method step, the support fingers of the alignment supports are fixed in this position, - In a dntten process step, the remaining, not yet set columns are extended as Fixierstützen so that their suction cups are pressed against the workpiece and the support fingers adapt to the contour of the workpiece, - fixed in a fourth step, the support fingers Fixierstützen in this position ,
Die Anwendung dieses Verfahrens hat den Vorteil, dass nicht alle Stützen auf die vorgegebene Nennhöhe gefahren werden müssen, sondern lediglich eine vorher durch den Anwender festzulegende Anzahl. Wie viele und welche Stützen benötigt werden, um das Werkstück in einer stabilen Position am Werkstück zu befestigen, hängt von der Geometrie und dem Material des Werkstücks ab. Wenn das Werkstück sich in einer stabilen Position befindet, kann es mit Hilfe der übrigen Stützen zur Bearbeitung festgespannt werden. Die Stützen können in beiden Verfahrensschritten jeweils gleichzeitig ausgefahren werden. Hierdurch kann das Festspannen sehr schnell geschehen und der gesamte Bearbeitungsprozess wird beschleunigt. Bei der Einstellung der Steuerung, beispielsweise durch eine Software, müssen nur die Positionen der Stützen zur stabilen Anbringung des Werkstücks an der Stützvorrichtung vorgegeben werden. Vorzugsweise werden die Saugnäpfe im ersten und im dritten Verfahrensschritt mit Hilfe der Mittel zum Ansaugen von Luft am Werkstück befestigt. Hierdurch wird der Vorgang beschleunigt und das Werkstück direkt stabil an der Stützvorrichtung angebracht bzw. festgespannt. The application of this method has the advantage that not all supports have to be driven to the specified nominal height, but only a previously determined by the user number. How many and which supports are needed to fix the workpiece in a stable position on the workpiece depends on the geometry and material of the workpiece. When the workpiece is in a stable position, it can be tightened for machining using the other supports. The supports can be extended simultaneously in both process steps. As a result, the clamping can be done very quickly and the entire machining process is accelerated. When setting the control, for example by software, only the positions of the supports for the stable attachment of the workpiece to the support device must be specified. Preferably, the suction cups are fixed in the first and in the third method step by means of the means for sucking air on the workpiece. As a result, the process is accelerated and the workpiece directly stable mounted or clamped to the support device.
Zweckmäßiger Weise werden in einem fünften Verfahrensschritt die Verbindungen zwischen Saugnäpfen und Werkstück mit Hilfe von Drucksensoren überprüft. Im Falle einer fehlerhaften Verbindung kann diese inspiziert und die Ursache beseitigt werden. Anschließend kann die Stütze nachjustiert werden. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Appropriately, in a fifth method step, the connections between the suction cups and the workpiece are checked by means of pressure sensors. In case of a faulty connection, it can be inspected and the cause can be eliminated. Subsequently, the support can be readjusted. In the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Figur 1 : Schematisch einen Figure 1: Schematically a
Querschnitt durch eine Stütze einer Erfindungsgemäßen Stützvorrichtung  Cross section through a support of a support device according to the invention
Figur 2: Schematisch einen Querschnitt durch die Stütze aus Figur 1 im ausgeschwenkten Zustand Figure 2: Schematically a cross section through the support of Figure 1 in the swung-out state
Schematisch einen Ausschnitt der Bearbeitung eines Werkstücks in Seitenansicht mit Hilfe der Stütze aus Figur 1 Eine erfindungsgemäße Stützvorrichtung weist eine Vielzahl von Stützen auf. Je nachdem wie groß die Werkstücke sind, die mit Hilfe der Stützvorrichtung bearbeitet werden sollen, kann die Anzahl von einigen Wenigen bis mehreren Hundert Stützen variieren. Schematically a section of the machining of a workpiece in side view with the aid of the support of Figure 1 A support device according to the invention has a plurality of supports. Depending on how large the workpieces are to be processed by means of the support device, the number can vary from a few to several hundred columns.
Figur 1 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer einzelnen Stütze im Querschnitt. Eine Spannvorrichtung ist dort mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Diese ist am oberen Ende 2a einer längenverstellbaren Stützsäule 2 angeordnet und bildet gemeinsam mit der Stützsäule 2 eine Stütze. Zwischen der Stützsäule 2 und der Spannvorrichtung 1 befindet sich eine Schwenkpfanne 3. Die Schwenkpfanne 3 ist schwenkbar in einer Gelenkpfanne 4 am oberen Ende 2a der Stützsäule 2 gelagert, symbolisiert durch die Doppelpfeile 3a. Die Spannvorrichtung 1 bildet einen Gelenkkopf 5, der schwenkbar in der Schwenkpfanne 3 gelagert ist, symbolisiert durch die Doppelpfeile 5a. Die Gelenkpfanne 4, die Schwenkpfanne 3 und der Gelenkkopf 5 weisen einen gemeinsamen Mittelpunkt M auf, um den die Schwenkpfanne 3 und der Kugelgelenkkopf 5 in alle Richtungen verschwenkbar sind. Zudem sind die Stützsäule 2, die Schwenkpfanne 3 und der Kugelgelenkkopf 5 mit mittigen Öffnungen (2b,3b,5b) versehen durch die hier nicht dargestellte Steuer- und Signalleitungen gelegt sind. Am Mittelpunkt M befindet sich ein Referenzgeber 6, der hier als Zapfen ausgebildet ist und dessen Referenzpunkt sich in der Spitze des Zapfens befindet. Die Spitze des Zapfens liegt auf dem Mittelpunkt M. Der Mittelpunkt M ist gleichzeitig der Mittelpunkt eines kreisrunden Saugnapfes 7. Der Saugnapf verfügt über einen nicht dargestellten Druckluftanschluss, über den Luft sowohl eingeblasen als auch abgesaugt werden kann. Zudem sind im Saugnapf 7 ein hier nicht dargestellter Drucksensor und ein Vakuumbegrenzungsventil angeordnet. Um den Saugnapf 7 herum sind längliche Stützfinger 8 gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Stützfinger 8 sind entlang ihrer Längsachse verschiebbar. Im unbelasteten Zustand werden sie durch Rückstellfedern 9 in einer ausgefahrenen Grundposition 8a gehalten. Wenn die Stützfinger 8 durch ein aufliegendes Werkstück belastet werden, sodass die Rückstellkraft der Rückstellfedern 9 überwunden wird, weichen die Stützfinger 8 entlang ihrer Längsachse zurück. Gleichzeitig werden sie mittels der Rückstellfedern 9 gegen das Werkstück gedrückt und stabilisieren dieses. Der maximale Hub zwischen der Grundposition 8a und der maximalen Einfahrposition 8b der Stützfinger 8 beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel 12 mm. Über den Referenzgeber 6 lässt sich die Höhe der Stütze einstellen. Vorzugsweise ist der Referenzgeber 6 über eine Steuerungssoftware programmierbar. Bei einer erfindungsgemäßen Stützvorrichtung muss allerdings nicht bei jeder Stütze die Höhe vorgegeben werden. Es ist ausreichend, wenn zuvor festgelegte Stützen auf die Nennhöhe des Werkstückes eingestellt werden, sodass das Werkstück stabil auf der Stützvorrichtung aufliegt. Dies hat den Vorteil, dass nicht alle Stützen zur Ausrichtung der Stützvorrichtung beispielsweise über die Steuerungssoftware eingestellt werden müssen. Gerade bei einer hohen Anzahl von Stützen würde dies einen großen Aufwand für den Anwender bedeuten. Figure 1 shows the structure of an embodiment of a single support in cross section. A clamping device is designated there by the reference numeral 1. This is arranged at the upper end 2a of a length-adjustable support column 2 and forms together with the support column 2 a support. Between the support column 2 and the tensioning device 1 there is a pivoting pan 3. The pivoting pan 3 is pivotally mounted in a socket 4 at the upper end 2a of the support column 2, symbolized by the double arrows 3a. The tensioning device 1 forms a joint head 5, which is pivotally mounted in the pivoting pan 3, symbolized by the double arrows 5a. The socket 4, the pivoting pan 3 and the condyle 5 have a common center M, around which the pivoting pan 3 and the ball joint head 5 are pivotable in all directions. In addition, the support column 2, the pivoting pan 3 and the ball joint head 5 with central openings (2b, 3b, 5b) are provided by the control and signal lines not shown here. At the center M is a reference encoder 6, which is designed here as a pin and whose reference point is located in the top of the pin. The tip of the pin lies on the center point M. The center M is also the center of a circular suction cup 7. The suction cup has a compressed air connection, not shown, can be blown in through the air as well as sucked. In addition, a not shown here pressure sensor and a vacuum limiting valve are arranged in the suction cup 7. Around the suction cup 7 around elongated support fingers 8 are arranged evenly distributed. The support fingers 8 are displaceable along their longitudinal axis. In the unloaded state they are held by return springs 9 in an extended basic position 8a. If the support fingers 8 are loaded by a resting workpiece, so that the restoring force of the return springs 9 is overcome, the support fingers 8 back along its longitudinal axis. At the same time they are pressed by means of the return springs 9 against the workpiece and stabilize this. The maximum stroke between the basic position 8a and the maximum retraction position 8b of the support fingers 8 in this embodiment is 12 mm. About the reference encoder 6, the height of the support can be adjusted. Preferably, the reference encoder 6 is programmable via a control software. In a supporting device according to the invention, however, the height does not have to be predetermined for each support. It is sufficient if previously set supports are set to the nominal height of the workpiece, so that the workpiece rests stably on the support device. This has the advantage that not all supports for alignment of the support device, for example, must be set via the control software. Just With a high number of supports, this would mean a great effort for the user.
Nachdem die Stützen auf die vorgegebene Höhe gefahren worden sind, kann das Werkstück stabil an der Stützvorrichtung angebracht werden. Die Spannvorrichtungen 1 richten sich durch ihre Schwenkbarkeit an der Kontur der Oberfläche des Werkstückes aus. Der Referenzgeber 6 verändert seine Position durch die Verschwenkung nicht, da er sich im Mittelpunkt M befindet. Durch die doppelte Schwenkbarkeit in Gelenkpfanne 5 und Schwenkpfanne 3 können in diesem Ausführungsbeispiel Schwenkwinkel von bis zu 45° erreicht werden, wie in Figur 2 dargestellt. Trotzdem können die hier nicht dargestellten Steuer- und Signalleitungen durch die Öffnungen 3b, 5b, in Schwenkpfanne 3 und Kugelgelenkkopf 5 zum Referenzgeber 6 und zum Saugnapf 7 geführt werden, was ohne die die zusätzliche Schwenkbarkeit mittels der Schwenkpfanne 3 nicht möglich wäre. Die Saugnäpfe 7 saugen sich mit Hilfe des Druckluftanschlusses am Werkstück fest. After the supports have been driven to the predetermined height, the workpiece can be stably mounted on the support device. The clamping devices 1 are aligned by their pivoting on the contour of the surface of the workpiece. The reference encoder 6 does not change its position by the pivoting, since it is located in the center M. Due to the double pivoting in the joint socket 5 and the swivel pan 3, in this exemplary embodiment, swivel angles of up to 45 ° can be achieved, as shown in FIG. Nevertheless, the control and signal lines, not shown here through the openings 3b, 5b, in pan 3 and ball joint head 5 are guided to the reference encoder 6 and the suction cup 7, which would not be possible without the additional pivoting means of the pan 3. The suction cups 7 suck with the help of the compressed air connection to the workpiece.
Zeitgleich passen sich auch die Stützfinger 8 der einzelnen Spannvorrichtungen 1 der Kontur des Werkstückes an und werden mittels der Rückstellfedern 9 gegen das Werkstück gedrückt. In dieser Position werden die Stützfinger 8 anschließend mittels einer Klemmvorrichtung festgeklemmt. Nachdem das Werkstück auf diese Weise stabil an der Stützvorrichtung angebracht worden ist, werden die übrigen Stützen hoch in Richtung auf das Werkstück gefahren. At the same time, the support fingers 8 of the individual clamping devices 1 adapt to the contour of the workpiece and are pressed against the workpiece by means of the return springs 9. In this position, the support fingers 8 are then clamped by means of a clamping device. After the workpiece has been stably mounted on the support in this way, the remaining supports are driven high in the direction of the workpiece.
Auch die Spannvorrichtungen 1 dieser Stützen richten sich durch ihre Schwenkbarkeit an der Kontur der Oberfläche des Werkstückes aus. Sobald der Referenzgeber 6 meldet, dass die Stütze das Werkstück erreicht hat, kann das Werkstück mittels der Saugnäpfe an den einzelnen Stützen befestigt werden. Auch während dieses Vorgangs richten sich die einzelnen Stützfinger 8 an der Oberfläche des Werkstückes aus und werden mit Hilfe der Rückstellfedern 9 gegen das Werkstück angedrückt und anschließend festgeklemmt. Mittels des hier nicht dargestellten Drucksensors kann überprüft werden, ob im Raum zwischen Saugnapf 7 und Werkstück der korrekte Druck herrscht. Sollte dieser an einer oder mehrerer Stützen aufgrund einer Fehleinstellung oder Leckage nicht korrekt sein, können die betroffenen Stützen durch den Anwender nachjustiert werden. Das hier nicht dargestellte Vakuumbegrenzungsventil dient dazu, sicherzustellen, dass das Werkstück nicht durch eine zu hohe Druckdifferenz zwischen Umgebung und Saugnapfinneren beschädigt wird. The tensioning devices 1 of these supports also depend on their pivoting on the contour of the surface of the workpiece. As soon as the reference transmitter 6 reports that the support has reached the workpiece, the workpiece can be fastened to the individual supports by means of the suction cups. Also during this process, the individual support fingers 8 align themselves on the surface of the workpiece and are pressed by means of the return springs 9 against the workpiece and then clamped. By means of the pressure sensor, not shown here, it can be checked whether the correct pressure prevails in the space between the suction cup 7 and the workpiece. Should this not be correct on one or more supports due to misadjustment or leakage, the affected supports can be readjusted by the user. The vacuum limiting valve not shown here serves to ensure that the workpiece is not damaged by an excessive pressure difference between the environment and the suction cup inside.
Das Werkstück ist nun an der Stützvorrichtung festgespannt und kann bearbeitet werden. Figur 3 zeigt schematisch einen solchen Bearbeitungsprozess eines Werkstückes 10 mit geringer Wandstärke. Unterschiedliche Werkzeuge können durch den Einsatz eines Werkzeugwechselers 1 1 zur Bearbeitung des Werkstückes 10 verwendet werden. In Figur 3 wird ein Fräser 12 als Werkzeug eingesetzt. Durch die genaue Positionierung des Werkstückes 10 an der Stützvorrichtung und die genaue Kenntnis der Position der einzelnen Stützen durch die Referenzgeber 6 kann der Fräser 12 in unmittelbarer Nähe der Stütze arbeiten, ohne deren Spannvorrichtung 1 zu beschädigen. Durch die Stützfinger 8 ist zudem ein Vibrieren des Werkstückes 10 nahezu ausgeschlossen, sodass eine präzise und saubere Bearbeitung des Werkstückes 10 möglich ist. Nach der Bearbeitung kann das Werkstück mit Hilfe der Blasfunktion von den Spannvorrichtungen 1 und deren Saugnäpfen 7 gelöst werden und einem nächsten Prozessschritt zugeführt werden. The workpiece is now clamped to the support and can be edited. FIG. 3 shows schematically such a machining process of a workpiece 10 with a small wall thickness. Different tools can be used by the use of a tool changer 1 1 for machining the workpiece 10. In Figure 3, a cutter 12 is used as a tool. Due to the precise positioning of the workpiece 10 on the support device and the exact knowledge of the position of the individual supports by the reference encoder 6, the cutter 12 can work in the immediate vicinity of the support without damaging the clamping device 1. By the support fingers 8 also vibrate the workpiece 10 is almost impossible, so that a precise and clean processing of the workpiece 10 is possible. After machining, the workpiece can be released by means of the blowing function of the clamping devices 1 and their suction cups 7 and fed to a next process step.
Ein besonderer Vorteil einer solchen erfindungsgemäßen Stützvorrichtung ergibt sich dadurch, dass jede einzelne Stütze entweder als Ausrichtungsstütze, gemäß dem oben beschriebenen ersten Verfahrensschritt oder als Fixierstütze gemäß dem oben beschriebenen dritten Verfahrensschritt eingesetzt werden kann, je nachdem wie sie für das jeweilige Werkstück eingestellt bzw. programmiert ist. A particular advantage of such a support device according to the invention results from the fact that each individual support can be used either as alignment support, according to the above-described first method step or as Fixierstütze according to the third method step described above, depending on how they set or programmed for the respective workpiece is.
Hierdurch ist die Stützvorrichtung äußerst flexibel für unterschiedlichste Werkstücke einsetzbar. Der Einstell- bzw. Programmieraufwand wird durch die Referenzgeber 6 an den Stützen minimiert und macht eine schnelle Anpassung und Ausrichtung der Stützvorrichtung möglich. As a result, the support device is extremely flexible for a variety of workpieces used. The setting or programming effort is through the Reference encoder 6 minimizes on the supports and makes a quick adjustment and alignment of the support device possible.
Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Spannvorrichtung  1 tensioning device
2 Stützsäule  2 support column
2a Oberes Ende der Stützsäule  2a Upper end of the support column
2b Öffnung durch Stützsäule  2b opening through support column
3 Schwenkpfanne  3 panning pan
3a Schwenkbarkeit der Schwenkpfanne 3a pivoting of the pan
3b Öffnung in Schwenkpfanne 3b opening in panning pan
4 Gelenkpfanne  4 socket
5 Gelenkkopf  5 condyle
5b Öffnung in Gelenkkopf  5b opening in condyle
6 Referenzgeber  6 Reference encoder
7 Saugnapf  7 suction cup
8 Stützfinger  8 support fingers
8a Stützfinger in Grundposition  8a support fingers in basic position
8b Stützfinger in Einfahrposition 8b Support fingers in retraction position
9 Rückstellfeder 9 return spring
10 Werkstück  10 workpiece
1 1 Werkzeugwechsler  1 1 tool changer
12 Fräser  12 cutters
M Mittelpunkt  M center point
A zentrale Achse  A central axis

Claims

Patentansprüche claims
1 . Stützvorrichtung zum Abstützen und Festspannen von Werkstücken, insbesondere von großflächigen, dreidimensional verformten Werkstücken geringer Wandstärke, mit einer Vielzahl von längenverstellbaren Stützen, deren obere, dem Werkstück zugewandten Enden jeweils mit Spannvorrichtungen (1 ) zum Festspannen des Werkstückes versehen sind, wobei jede Spannvorrichtung (1 ) einen an der Unterseite des Werkstückes festsaugbaren Saugnapf (7) und mehrere fixierbare Stützfinger (8) ausweist, die den Saugnapf (7) umgeben und gegen die Unterseite des Werkstückes anpressbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sowohl der Saugnapf (7) als auch die Stützfinger (8) dem Gelenkkopf (5) eines Kugelgelenkes zugeordnet sind, dessen Gelenkpfanne (4) sich am oberen Ende (2a) der Stütze befindet und dessen Mittelpunkt (M) mit dem Referenzpunkt eines im Inneren des Saugnapfes (2) befindlichen Referenzgebers (6) zusammenfällt. 1 . Support device for supporting and clamping workpieces, in particular large, three-dimensionally shaped workpieces of small wall thickness, with a plurality of length-adjustable supports whose upper, the workpiece facing ends are each provided with clamping devices (1) for clamping the workpiece, each clamping device (1 ) comprises a suction cup (7) which can be sucked on the underside of the workpiece and a plurality of fixable support fingers (8) which surround the suction cup (7) and can be pressed against the underside of the workpiece, characterized in that both the suction cup (7) and the support fingers (8) are associated with the condyle (5) of a ball joint, whose socket (4) is located at the upper end (2a) of the support and its center (M) with the reference point of a inside of the suction cup (2) located reference encoder (6) coincides.
2. Stützvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Saugnapf (7) kreisrund ausgebildet ist und eine zentrale Achse (A) aufweist, die durch die Spitze des Referenzgebers (6) verläuft und zu der die Stützfinger (8) parallel ausgerichtet sind. 2. Support device according to claim 1, characterized in that the suction cup (7) is circular in shape and has a central axis (A) passing through the tip of the reference transmitter (6) and to which the support fingers (8) are aligned in parallel.
3. Stützvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfinger (8) gleichmäßig um den Saugnapf (7) verteilt sind und jeweils den gleichen Abstand zur zentralen Achse (A) des Saugnapfes (7) aufweisen. 3. Support device according to claim 1 or 2, characterized in that the support fingers (8) are evenly distributed around the suction cup (7) and each having the same distance from the central axis (A) of the suction cup (7).
4. Stützvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützfinger (8) mindestens über einen Hub parallel zur zentralen Achse (A) des Saugnapfes (7) von mindestens 10 mm, vorzugsweise 12 mm, verfügen. 4. Support device according to one of the preceding claims, characterized in that the support fingers (8) at least over a stroke parallel to the central axis (A) of the suction cup (7) of at least 10 mm, preferably 12 mm.
5. Stützvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gelenkpfanne (4) und Gelenkkopf (5) eine zwischengelagerte Schwenkpfanne (3) angeordnet ist. 5. Support device according to one of the preceding claims, characterized in that between the joint socket (4) and condyle (5) an interposed pivoting pan (3) is arranged.
6. Stützvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Saugnapf (7) Mittel zum Ansaugen und Ausblasen von Luft vorgesehen sind. 6. Support device according to one of the preceding claims, characterized in that in the suction cup (7) means for sucking and blowing air are provided.
7. Stützvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Saugnapf (7) ein Vakuumbegrenzungsventil angeordnet ist. 7. Support device according to one of the preceding claims, characterized in that on the suction cup (7), a vacuum limiting valve is arranged.
8. Stützvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an Saugnapf (7) ein Drucksensor angeordnet ist. 8. Support device according to one of the preceding claims, characterized in that on suction cup (7), a pressure sensor is arranged.
9. Verfahren zum Festspannen einen Werkstückes mittels einer Stützvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem 9. A method for clamping a workpiece by means of a support device according to one of the preceding claims, wherein
- in einem ersten Verfahrensschritt mehrere der längenverstellbaren Stützen als Ausrichtstützen mit Hilfe der Referenzpunktgeber (6) auf eine jeweils vorgegebene, werkstückspezifische Nennhöhe gefahren werden und das Werkstück stabil an den Saugnäpfen (7) der Ausrichtstützen angebracht wird, - in einem zweiten Verfahrensschhtt die Stützfinger (8) der Ausrichtstützen gegen das Werkstück angedrückt werden und anschließend in dieser Position fixiert werden. in a first method step, a plurality of the length-adjustable supports are moved as alignment supports with the aid of the reference point transmitters 6 to a predetermined, workpiece-specific nominal height and the workpiece is stably attached to the suction cups 7 of the alignment supports; - In a second Verfahrensschhtt the support fingers (8) of Ausrichtstützen be pressed against the workpiece and then fixed in this position.
- in einem dritten Verfahrensschritt die übrigen, bisher noch nicht eingestellten Stützen als Fixierstützen ausgefahren werden, sodass ihre Saugnäpfe (7) gegen das Werkstück angedrückt werden - In a third step, the remaining, not yet set columns are extended as fixing supports, so that their suction cups (7) are pressed against the workpiece
- in einem vierten Verfahrensschritt die Stützfinger (8) der Fixierstützen gegen das Werkstück angedrückt werden und anschließend in dieser Position fixiert werden. - In a fourth step, the support fingers (8) of the Fixierstützen be pressed against the workpiece and then fixed in this position.
10. Verfahren nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugnäpfe (7) mit Hilfe der Mittel zum Ansaugen von Luft am Werkstück befestigt werden. 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Drucksensoren an den Saugnäpfen (7) die korrekte Verbindung zwischen Werkstück und Saugnapf (7) überprüft wird. 10. The method according to claim 6 and 9, characterized in that the suction cups (7) are fastened by means of the means for sucking air on the workpiece. 1 . A method according to claim 9 or 10, characterized in that by means of the pressure sensors on the suction cups (7), the correct connection between the workpiece and the suction cup (7) is checked.
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