Vorrichtung zur Halterung und Handhabung eines flachen Gegenstandes

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Halterung und Handhabung eines flachen Gegenstandes, insbesondere zur Halterung eines flachen Werkstückes an einer Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt geworden, die auch zum Festhalten flacher Werkstücke für eine Bear¬ beitung auf einer Werkzeugmaschine geeignet sein soll (Tech. Rundschau 1.86, Werkstatt, Zubehör für Draht¬ erodiermaschinen) . Sie ist nach Art eines einstellbaren

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Schraubenschlüssels, eines sog. Engländers, gebaut, und hat auch Ähnlichkeiten mit einem Schraubstock. Dieser Vorrichtung haftet indessen der gewichtige Nachteil an, daß sie ein einseitig offenes System darstellt und daher nicht im Stande ist, ein Werkstück spiel- und verzugs¬ frei festzuklemmen. Da bei gewissen Bearbeitungspro¬ zessen, wie beispielsweise der elektrischen Funken¬ erosion, eine spielfreie Beibehaltung einer mit hoher Präzision spannungsfrei eingestellten Werkstückposition während der Bearbeitung erforderlich ist, ist der Ein¬ satz der bekannten Vorrichtung in solchen Fällen wenig sinnvoll.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß sie zum Zwecke einer Präzisionsbearbeitung von flachen Gegen¬ ständen ein rasches, spannungs- und spielfreies Fest¬ spannen der Gegenstände gestattet. Zusätzlich soll der jeweilige Bearbeitungsvorgang durch Teile der Vorrich-. tung möglichst nicht behindert werden. Weiterhin soll bei aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen an dem fest ge¬ spannten Gegenstand auf wechselnden Bearbeitungsmaschinen die voreingestellte Bearbeitungsposition des Gegen- Standes gewährleistet sein, wobei auch eine automatische Handhabung bzw. Transport zwischen den verschiedenen Bearbeitungsmaschinen möglich sein soll.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei der gattungsgemäßen Vorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des An¬ spruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Vorrichtung nach der Erfindung, die im folgenden auch als "Rahmenkle.mme" bezeichnet wird, ermöglicht in einem starren, geschlos¬ senen System eine präzise, spannungs- und spielfreie

Halterung des flachen Gegenstandes und ist daher für Bearbeitungsvorgänge, die äußerste Präzision verlangen, besonders vorteilhaft anwendbar.

Das Einspannen des flachen Gegenstandes erfolgt in zwei

Schritten:

Zunächst wird die bewegliche Klemmbacke in den Rahmen eingeführt und mit Spannmittel vorsichtig jedoch spiel- frei am festzuspannenden Gegenstand in Anschlag ge¬ bracht und festgeklemmt; anschließend wird die bewegliche Klemmbacke durch die Kiemmittel mit einer überlagerten stützenden Verεpan- nung am Rahmen festgeklemmt, was einer Verriegelung gleichkommt.

Die Vorrichtung stellt eine relativ einfache Konstruk¬ tion dar, deren Teile, insbesondere die bewegliche Klemmbacke leicht austauschbar sind. Dadurch kann eine schnelle Anpassung an unterschiedliche Arten und Kon¬ turen von Gegenständen erhalten werden.

Ein weiterer erheblicher Vorteil der .erfindungsgemäßen

Vorrichtung liegt darin, daß sie eine ungehinderte Bear- beitung des in ihr festgespannten Gegenstandes bis zu dessen Außenkontur ermöglicht, damit also auch im Bedarfs¬ fall eine vollständige Durchtrennung desselben, ohne daß die getrennten Teile ihre Lage ändern können.

Der jeweilige flache Gegenstand kann ein zu bearbeiten¬ des Werkstück oder auch ein Werkzeug sein. So kann bei¬ spielsweise der flache Gegenstand eine Senkelektrode bei der Funkenerosion darstellen, der in der Rahmen¬ klemme eingespannt an einer Senk-Erodiermaschine befe- stigt ist.

Mit der Rahmenklemme kann auch eine "Palettisierung" von hochpräzise eingespannten Gegenständen, insbesondere Werkstücken erhalten werden. Will man eine Folge von Be- arbeitungsgängen auf unterschiedlichen Maschinen durch¬ führen und dabei die jeweils notwendige Werkstückposi¬ tion bezüglich eines Referenzpunktes auf einem Vorein- stellplatz beibehalten, so kann man die Rahmenklemme samt Werkstück einfach auf den unterschiedlichen Maschinen einspannen, ohne daß die relative Lage des Werkstückes gegenüber dem Referenzsystem verändert wird. Man erhält damit eine hohe Widerholungsgenauigkeit einer definierten Bearbeitungsposition des Werkstückes jeweils bei Beginn eines neuen Arbeitsganges.

Mit den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 erreicht man ein einfaches und schnelles Einsetzen der beweglichen Klemmbacke in den Rahmen und andererseits auch ein spielfreies Anlegen dieser Klemmbacke an den festzu- klemmenden Gegenstand. Mit den Merkmalen des Anspruches 6 erhält man eine Anpassung der Rahmenklemme an den Umriß unterschiedlicher einzuspannender Gegenstände.

Mit Anspruch 7 erreicht man, daß beim Festklemmen des flachen Gegenstandes möglichst kleine, dafür aber saubere Anlageflächen zwischen dem Gegenstand und der Rahmen¬ klemme entstehen, so daß Bearbeitungsabfälle und Schmutz abgeführt werden können und daß im Falle einer Bear¬ beitung mittels Drahterosion das Einfädeln der Draht- elektrode ohne Startlochbohrung möglich ist.

Mit Anspruch 9 wird der EinspannVorgang erleichert, insbesondere auch im Hinblick auf ein halb- oder voll¬ automatisches Einspannen.

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Die Ansprüche 10 und 11 bieten die Möglichkeit zur automatischen Handhabung der Rahmenklemme und zur Kombi¬ nation derselben mit weiteren Handhabungseinrichtungen gemäß früheren Patentanmeldungen der Anmelderin.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführ¬ licher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht der Vorrichtung nach der Er¬ findung; Fig. 2 einen teilweise weggebrochenen Schnitt längs der Linie I-I der Fig. 1; Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der beweg¬ lichen Klemmbacke, die bei der Erfindung ver¬ wendet wird; Fig. 4 eine Draufsicht auf eine bewegliche Klemmbacke gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, wobei ^{e n} Teil einer Ecke weggebrochen ist;

Fig. 5 ein erstes Beispiel für die Verwendung der

Vorrichtung nach der Erfindung bei einem Hand¬ habungssystem für die Präzisionsbearbeitung flacher Werkstücke; Fig. 6 ein zweites Verwendungsbeispiel für die Vor¬ richtung; und Fig. 7 ein drittes Verwendungsbeispiel für den Ein¬ satz der Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung hat einen ge¬ schlossenen, rechteckigen, flachen Rahmen 1, dessen eine (rechts in Fig. 1) Querseite als feststehende Klemm¬ backe 1.1 ausgebildet ist. Weiterhin hat die Vorrich¬ tung eine bewegliche Klemmbacke 1.3, die von außen in den Rahmen einsetzbar ist und an dessen Längsseiten 1.2 geführt ist. Die Klemmbacke 1.3 kann an den Längsseiten

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1.2 des Rahmens 1 festgeklemmt werden und sie kann gegen einen festzuhaltenden, flachen Gegenstand W verspannt werden (vgl. auch Fig. 2 bis 4) . Die in Fig. 1 links- seitige Querseite 1.4 des Rahmens 1 trägt ein auf die bewegliche Klemmbacke 1.3 einwirkendes Spannmittel 1.5, das in der vorliegenden Ausführungsform aus drei, je in einer Gewindebohrung 1.4.1 der linksseitigen Quer¬ seite 1.4 eingesetzten Schraubbolzen 1.5.1 besteht. Nach einer - nicht dargestellten - Variante der Erfin¬ dung können auch hydraulisch oder pneumatisch betätigte Druckantriebe als Spannmittel 1.5 verwendet werden.

Der starre Rahmen 1 und die unten näher erläuterte genaue Führung der beweglichen Klemmbacke 1.3 ermög¬ lichen ein präzises, spiel- und verzugfreies Fest¬ spannen des zu halternden, flachen Gegenstandes W.

Wie insbesondere den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, hat di ^e bewegliche Klemmbacke 1.3 im wesentlichen die Form eines Quaders, der an seinen beiden kleinsten Seiten¬ flächen jeweils mit einer Nut 1.3.1 ausgestattet ist. In Draufsicht auf die bewegliche Klemmbacke 1.3 hat der jeweilige Nutengrund 1.3.2 einen bogenförmigen Verlauf (vgl. gestrichelte Linien in Fig. 1 und 4) . Der bogen¬ förmige Verlauf des Nutengrundes 1.3.2 der beiden gegen¬ überliegenden Nuten ist so gestaltet, daß in Richtung von der Werkstückseite her gesehen die eine Nut (obere Nut in Fig. 1) einen tiefen Einschnitt hat, der nach hinten in Richtung zur Spannmittelseite stetig abnimmt, während der Nutengrund der anderen Nut (unten in Fig. 1) von der Werkstückseite her gesehen zunächst eine geringe Einschnittiefe hat, die nach hinten in Richtung zur Spannmittelseite hin stetig zunimmt. Mit anderen Worten ist der Nutengrund in diagonal gegenüberliegenden Ecken der beweglichen Klemmbacke tiefer eingeschnitten und

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Die beiden genuteten Enden der beweglichen Klemmbacke 1.3 sind jeweils durch einen Schlitz 1.3.3 in zwei Zinken 1.3.4 gespalten (Fig. 3). Die Schlitze 1.3.3 erstrecken sich jeweils ausgehend von der Mittelinie eines jeden Nutengrundes 1.3.2 parallel zu der größten Seitenfläche der beweglichen Klemmbacke 1.3 gegen deren Mitte hin. Sie verlaufen also etwa in der Mittenebene des Rahmens 1. Die jeweils zusammengehörigen Zinken 1.3.4 an beiden Seiten der Klemmbacke 1.3 können auf¬ grund des sie bildenden Schlitzes 1.3.3 etwas aufein¬ ander zufedern und damit an der Führungsleiste 1.2.1 der jeweiligen Rahmenlängsseite 1.2 verspannt werden. Je ein Paar zusammengehöriger Zinken 1.3.4 besitzt eine Bohrung mit gemeinsamer und senkrecht zur Schlitzebene verlaufender Achse. Die Bohrung 1.3.5 in der einen Zinke ist eine Durchgangsbohrung mit glatten Wänden. Die dazu koaxiale andere Bohrung 1.3.6 im anderen Zinken 1.3.4 ist eine Gewindebohrung. Die Paare zusam¬ mengehöriger Zinken 1.3.4, die jeweils die Führungs¬ leiste 1.2.1 an der Innenseite der zugewandten Rahmen¬ längsseite 1.2 umklammern, können dann je mit Hilfe einer mit der Gewindebohrung 1.3.6 zusammenwirkenden Senkschraube 1.3.7 gegen die Führungsleiste 1.2.1 ge-

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drückt und daran spielfrei festgeklemmt werden (vgl. insbesondere Fig. 2) .

Anstelle der Bohrungen 1.3.5, 1.3.6 und der Senkschrauben 1.3.7 können jedoch auch die Paare zusammengehöriger Zinken 1.3.4 je mittels eines Druckantriebes mit hydrau¬ lischer oder pneumatischer Betätigung an der zugeord¬ neten Führungsleiste 1.2.1 festgeklammert werden.

Falls der festzuhaltende, flache Gegenstand W nicht parallele jedoch gerade Seitenflächen aufweist, kann die bewegliche Klemmbacke 1.3 ebenfalls mit einer Druck¬ seite ausgebildet sein, die gegen die Rahmenlängsseiten 1.2 unter einem Winkel geneigt verläuft.

Zur Anpassung an einen Umriß von flachen Gegenständen W mit unregelmäßigem oder gekrümmtem Verlauf können die Flächen der Klemmbacken 1.1 und 1.3 sowie auch die der Rahmenlängsseiten 1.2, die jeweils mit den Seitenflächen des Gegenstandes W in Berührung kommen, als Spezial- profile 1.6 ausgestaltet sein, wie dies aus Fig. 4 für ein einfaches Beispiel mit kreisförmiger Kontur darge¬ stellt ist.

Fig. 1 zeigt weiterhin, daß die dem Werkstück W zuge¬ wandten Flächen der feststehenden Klemmbacke 1.1, der beweglichen Klemmbacke 1.3 sowie der Führungsleisten 1.2.1 eingeschnittene Rillen 1.7 haben, die hier einen Halbkreisquerschnitt besitzt und die senkrecht zur Rah¬ menebene verlaufen. Die Rillen können auch andere Form haben, beispielsweise einen Dreiecksquerschnitt. Durch diese Rillen 1.7 werden die wirksamen Berührungsflächen verkleinert. Damit ist es jedoch möglich, diese Berüh- rungsflächen sauberer zu halten und insbesondere Abfall¬ artikel, Schmutz wie z.B. Metallspäne etc. abzuführen.

Weiterhin kann im Falle der Bearbeitung durch Draht¬ erosion auch das Einfädeln der Drahtelektrode in diesen Rillen erfolgen.

Aus Fig. 2 ist noch deutlicher zu erkennen, daß die Breite der Nuten 1.3.1 an die Breite der Führungsleisten 1.2.1 angepaßt ist und zwar so, daß be nicht fest ange¬ zogener Senkschraube 1.3.7 die bewegliche Klemmbacke leicht gegenüber dem Rahmen verschoben werden kann, daß sie aber bei angezogener Senkschraube 1.3.7 fest an der Führungsleiste 1.2.1 verspannt ist.

Fig. 5 zeigt ein erstes Verwendungsbeispiel der Vorrich- tung nach der Erfindung zum Zwecke einer automatisierten Handhabung eines fest gespannten flachen Gegenstandes W bei dessen Bearbeitung durch die Drahtelektrode D einer nicht gezeigten Drahterodiermaschine in einem Hand¬ habungssystem 2 mit einem in X-, Y-Koordinaten beweg- baren Flachschlitten 2.1 gemäß einer früheren Patent¬ anmeldung der Anmelderin. In Fig. 5 ist eine von zwei je an den beiden Längsseiten des Flachschlittens 2.1 ausgebildete Nut 2.1.1 zu sehen. Die sichtbare, vordere Nut 2.1.1 besitzt eine trapezförmige Querschnittsfläche. Demgegenüber ist die in Fig. 5 nicht sichtbare, andere Nut mit einer dreieckförmigen Querschnittsfläche ver¬ sehen. Die beiden Randflächen jeweils der benachbarten Flachschlittenseite, die den Nuten 2.1.1 naheliegen, sind als fein bzw. präzise bearbeitete Führungsflächen ausgebildet, während die vordere Nut 2.1.1 eine durch Fräsen erstellte und weniger präzise vermaßte Ober¬ fläche besitzt.

Der Flachschlitten 2.1 wird anhand der Nuten 2.1.1 längs Führungsbacken eines fahrbaren Untersatzes 2.2 geführt, von denen in Fig. 5 nur die eine 2.2.1 sichtbar ist.

Die in die vordere Nut 2.1.1 eingreifende Führungs¬ backe 2.2.1 ist mit einer Arretierungsvorrichtung 2.2.2 zum Feststellen des Flachschlittens 2.1 versehen. Der Untersatz 2.2 ist seinerseits mittels Führungsbacken 2.3 rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Flachschlit¬ tens 2.1 verschiebbar, wobei diese Führungsbacken 2.2.3 wiederum mit Nuten 2.3.1 beschriebener Art eines Balkens 2.3 geführt sind. Der quer zum Flachschlitten 2.1 ge- richtete Balken 2.3 ist auf einem Gestell 2.4 gelagert. Der Flachschlitten 2.1 ist mit Hilfe von Befestigungs¬ schrauben 2.1.2 und Justierschrauben 2.1.3 mit der feststehenden Klemmbacke 1.1 der Rahmenklemme gemäß Fig. 1 verbunden. Mittels der Justierschrauben 2.1.3 ist eine Feineinstellung von Rahmenklemme und Flachschlitten 2.1 in einer horizontalen Ebene durch sehr geringe partielle Schwenkbewegungen von Materialbezirken jeweils in der Nähe einer Justierschraube 2.1.3 etwa um parallel zu den Nuten 2.1.1 des Flachschlittens 2.1 verlaufende Achsen möglich.

Eine weitere Möglichkeit zur Feineinstellung des Flach¬ schlittens 2.1 im Hinblick auf dessen ungehinderte Ver¬ schiebbarkeit bzw. genaue Führung zwischen den Führungs- backen 2.2.1 des fahrbaren Untersatzes 2.2 ist durch einen im wesentlichen U-förmigen Schlitz 2.1.4 gegeben, der anschließend an dem Bereich der Befestigungs- und Justierschrauben 2.1.2 und 2.1.3 im Flachschlitten 2.1 ausgebildet ist. Rechtwinklig zu den beiden Schenkeln des U-förmigen Schlitzes 2.1.4 ist je eine in Fig. 5 nicht sichtbare Gewindebohrung in den Flachschlitten 2.1 eingearbeitet, die beidseits des U-förmigen Schlitzes 2.1.4 gegensinnig ausgehend jeweils von einem Schenkel desselben in die Nut 2.1.1 an der jeweiligen näher- liegenden Längsseite des Flachschlittens 2.1 einmünden. Mit Hilfe eines in die Gewindebohrungen eingesetzten

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Gewindestiftes 2.1.5, dessen inneres Ende sich jeweils gegen die entsprechende Seite des vom U-förmigen Schlitzes 2.1.4 umschlossenen, rechteckigen Material- bezirkes des Flachschlittens 2.1 stemmt, läßt sich dann eine Feinabstimmung der Nuten 2.1.1 des letzteren auf die Führungsbacken 2.2.1 des fahrbaren Untersatzes wiederum durch geringe partielle Drehbewegung um eine vertikale Achse vollziehen. Die in Fig. 5 dargestellte Rahmenklemme ist mit der gemäß den Fig. 1 bis 3 iden¬ tisch.

In Fig. 6 ist ebenfalls eine Rahmenklemme ähnlicher Bauart dargestellt. Sie ist anhand von im Rahmen 1 vor- gesehener Bohrungen 1.8 sowie in diese eingesetzte Schrauben 1.8.1 an einer Palette 1.9 montiert. Die Palette 1.9 weist zwecks Handhabung Nuten 1.9.1 auf, die ähnlich den Nuten 2.1.1 des Flachschlittens 2.1 gemäß der Fig. 5 ausgebildet sind.

In Fig. 7 wird die Verwendung einer Rahmenklemme gemäß den Fig. 1 bis 3 in einem weiteren Handhabungssystem 10 gezeigt, das eine Bearbeitung eines in der Rahmenklemme festgespannten Gegenstandes W von beiden Seiten her ge- stattet, unabhängig davon, ob dieser Gegenstand flach ist oder beiderseits aus der Rahmenklemme hervorsteht. Das Handhabungssystem geht von der Anordnung nach Fig. 5 aus. Sinngemäß ist die Rahmenklemme an einem Flach¬ schlitten 12.1 montiert und dieser ist mit seitlichen Nuten 12.1.1 zwischen Führungsbacken 12.2.1 an den oberen Längskanten eines fahrbaren Untersatzes 12.2 verschieblich angeordnet. Im Flachschlitten 12.1 sind hierbei zwei Schlitze 12.1.4 angebracht, die etwa vom mittleren Bereich des Flachschlittens 12.1 schräg und je über einen Knick zur entsprechenden Nut 12.1.1 aus¬ laufen.

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Der Untersatz 12.2 wird dann mittels an seinen unteren Längskanten vorgesehenen, weiteren Führungsbacken 12.2.4 gleicher Art in einem Paar von Nuten 12.3.1 geführt, die längs den oberen Längskanten eines parallel zur Bewegung des Flachschlittens 12.1 ausgerichteten Balkens 12.3 verlaufen und hinsichtlich ihrer Querschnittsflächen sowie Oberflächenbeschaffenheit spielbeweglich zu den Nuten 12.1.1 des Flachschlittens 12.1 ausgebildet sind.

Der zur Parallelführung des Untersatzes 12.2 dienende Balken 12.3 ist auch mit «-"»inem Paar von in seinen unte¬ ren Längskanten eingearbeiteten Nuten 12.3.2 versehen, die bezüglich ihrer Querschnittsfläche und Oberflächen- beschaffenheit denjenigen- 12.1.1 des Flachschlittens

12.1 entsprechen.

Um eine Bearbeitung des Gegenstandes W von der in der Fig. 7 unsichtbaren unteren Seite der Rahmenklemme her zu ermöglichen, kann diese samt Flachschlitten 12.1 und fahrbarem Untersatz 12.2 an der Unterseite des zur Parallelführung dienenden Balkens 12.3 angebracht werden, indem die unteren Führungsbacken 12.2..4 des Untersatzes

12.2 in die unteren Nuten 12.3.2 des Balkens 12.3 ein- geführt werden, so daß der Flachschlitten 12.1 und die

Rahmenklemme mit samt den zu bearbeitenden Gegenstand W in einer um die Balkenlängsachse um 180° gedrehten Lage nach unten weisen.

Es sind noch andere Ausführungsformen und Verwendungs¬ arten der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich. So kann der Flachschlitten 2.1 in der Anordnung nach Fig. 5 durch einen kreiszylindrischen Schaft ersetzt werden, der in einem Gehäuse führbar ist und hinsichtlich seiner Axial- und Drehbewegungen begrenzt ist. Es ist ferner in derselben Anordnung gemäß Fig. 5 anstelle einer ein-

fachen Klemme auch eine Mehrfachrahmenklemme verwend¬ bar, wobei allerdings die Bewegungs- bzw. Spannrichtung der zugehörigen beweglichen Klemmbacken rechtwinklig zur Hubrichtung des jeweiligen Trägers (Flachschlitten, zylindrischer Schaft usw.) gerichtet werden sollte. Der Flachschlitten 12.1 der Anordnung nach Fig. 7 und 5 ließe sich schließlich ähnlich wie der zur Parallel¬ führung dienende Balken 12.3 mit einem Querschnitt ent- sprechend dem Balken 12.3 und ebenfalls mit vier Nuten gleich denjenigen des Balkens ausbilden. Ein derartiger Schlitten wäre dann auch in einer um 180° um seine Längs¬ achse verdrehten Lage zwischen die Führungsbacken 12.2.1 des Untersatzes 12.2 einschiebbar.