Aus dem Stand der Technik sind allgemein Werkstückaufspanntische bekannt, welche entspre- chend ihre Einsatzgebietes bzw. Verwendungszweckes ausgeführt sind.

Die bekannten Werkstückaufspanntische sind mit den Nachteilen behaftet, daß sie nur für ganz spezielle Einsatzzwecke Anwendung finden können und eine Zuordnung oder auch Positionie- rung zu peripheren Einrichtungen kaum möglich ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkstiickaufspanntisch zu ent- wickeln, welcher allwinklig verstellbar und in Automatisierungseinrichtungen so einsetzbar ist, daß er zu den peripher um den Werkstückaufspanntisch installierten Arbeitsplätzen höchst ge- nau, CNC-gesteuert, entsprechend den vorgesehenen Abläufen angefahren werden kann. Die kurzzyklischen Zustellbewegungen der Automatisierungseinrichtungen sollen dadurch mini- miert und deren Genauigkeit optimiert, weiterhin soll die Reduzierung der Montage-und De- montagezeiten sowie die Reduzierung von manuellen Montage/Demontageeingriffen realisiert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind besondere Ausgestaltungen und vorteilhafte Lösungen der Erfin- dung dargestellt.

Der erfindungsgemäße Werkstückaufspanntisch ist so ausgebildet, daß er zu den peripheren Automatisierungseinrichtungen horizontal und allwinklig in Koordination mit den Automatisie- rungseinrichtungen CNC-gesteuert werden kann.

Dies wird durch magnetische und mechanische Hub-, Antriebs-und Verspannkräfte realisiert, die innerhalb des Werkstückaufspanntisches wirken, wodurch eine Werkstückaufnahmeplatte, auf der die zu bearbeitenden/montierenden bzw. demontierenden Baugruppen/Werkstücke auf- gespannt sind, entsprechend positioniert wird. Diese Werkstückaufnahmeplatte dient als aus- wechselbare Palette, mit dem die auf der Werkstückaufnahmeplatte befestigten Baugruppen/ Werkstücke zur weiteren Bearbeitung und Behandlung von dem Werkstückaufspanntisch ab- transportiert bzw. extern beladen und wiederum dem Werkstückaufspanntisch zugeführt wer- den können, ohne daß diese Baugruppen zwischenzeitlich umgerüstet werden müssen.

Dabei ist der erfindungsgemäße Werkstückaufspanntisch als komplette und kompakte Bauein- heit ausgeführt, deren Kernstück ein Magnethaltering ist, dem eine magnetische stütz-, positio- nier-und verspannbare Spanneinrichtung sowie eine Winkelverstell-und Positioniereinrichtung zugeordnet sind. Durch diese Kombination ist es möglich, die Werkstückaufnahmeplatte mit den darauf angeordneten Baugruppen/Werkstücken anzuheben, allwinklig, rotativ und planar zu positionieren, abzusenken und zu verspannen.

Gleichfalls ist der Werkstückaufspanntisch so ausgeführt, daß er in seiner Gesamtheit auswech- selbar in verschiedenen gleich großen Maschinengrundgehäusen auch Fundamentgruben in einem Montagehallenboden bzw. in einer Montagehallendecke eingesetzt werden kann, wobei diese kompakte Baugruppe vorzugsweise auf horizontal ausfahrbaren Auflagezungen in den entsprechenden Fundamentgruben zur Auflage kommt und in diesen über horizontal gegen die jeweilige Gehäusewand/Fundamentgrubenwand wirkende Spanneinrichtung fixierbar ist.

Der Magnethaltering ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß er als tragendes Gehäuse zur Aufnahme der Spanneinrichtung sowie der in der Spanneinheit integrierten Winkelverstell-und Positioniereinrichtung dient, höhenverstellbar ist und gleichzeitig die entsprechenden Elemente zur Positionierung und Auflagerung des gesamten Werkstückaufspanntisches aufnimmt.

Es gehört auch zur Erfindung, daß der gesamte Werkstückaufspanntisch über eine hydraulische Hubeinrichtung gehoben bzw. abgesenkt werden kann.

Die magnetisch gestützte und verspannbare Spanneinrichtung besteht nach der Erfindung aus einer Basis-Rotorplatte, einem Tragring und einer die Werkstückaufnahmeplatte aufnehmenden Zentrierplatte, die über Niveaueinstellspindeln sowie einer Kugelkopfstützenspindel mit dem Tragring verbunden ist und mit diesem funktionell im Wirkzusammenhang steht.

Der Magnethaltering kann zur Aufnahme der Spanneinrichtung mit der in dieser integrierten Winkelverstell-und Positioniereinrichtung geöffnet werden und ist mit Hub-, Antriebs-und Verspannmagneten ausgerüstet.

Die erfindungsgemäße Winkelverstell-und Positioniereinrichtung ist unmittelbar im Tragring der Spanneinrichtung angeordnet und besteht aus einer verstellbaren Kugelkopfstützenspindel sowie mehreren, vorzugsweise drei Niveaueinstellspindeln, die einmal in einem Zwischenring gelagert und über Antriebseinheiten verstellt werden können.

Über ein vorgesehenes hydraulisch-mechanisches Hubsystem sind sowohl der Magnethaltering als auch die Kugelkopfstützenspindel der Winkelverstell-und Positioniereinrichtung höhenver- stellbar, wodurch sichergestellt werden kann, daß die zu bearbeitenden Werkstücke sowie die zu montierenden/demontierenden Baugruppen auf der Werkstückaufnahmeplatte in den x-und y-Richtungen kombiniert rotativ und planar sowie auch rotativ um die z-Richtung, je nach der erforderlichen Position zu den Automatisierungseinrichtungen, verfahren werden können.

Die Winkelverstell-und Positioniereinrichtung dient der allwinkligen Verstellung der Werk- stiickaufnahmeplatte, ist innerhalb des Tragringes angeordnet und steht in Wirkverbindung mit einem Zwischenring, in dem sowohl die Verstellantriebe der Kugelkopfstützenspindel als auch die Antriebseinheiten für die Niveaueinstellspindeln integriert sind.

Die Erfindung soll mit Hilfe des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Die einzelnen Figuren zeigen : Figur 1 : die Gesamtansicht des Werkstückaufspanntisches im Schnitt, Figur 2 : eine Schnittdarstellung A-A nach Figur 1, Figur 3 : eine Schnittdarstellung B-B nach Figur 1.

Die Gesamtdarstellung des Werkstückaufspanntisches nach Figur I verdeutlicht den Aufbau dieser Einrichtung als kompakte Einheit.

Die Werkstückaufnahmeplatte 1, auf dem die einzelnen zu bearbeitenden oder zu behandelnden Werkstücke/Bauteile/Baugruppen aufgespannt werden, ist über Verspannschraubeinheiten 3 mit einer Zentrierplatte 2 verbunden, welche zentrisch von der Kugelkopfstützenspindel 5 und zusätzlich über die Niveaueinstellspindeln 7 verstellbar zur Spanneinrichtung abgestützt ist.

Beim Einsatz des Werkstückaufspanntisches fUr Montage-/Demontageprozesse ist die Werk- stückaufnahmeplatte 1 als eine in Leichtbauweise und Rahmenkonstruktionen ausgebildete Aufspannplatte ausgeführt.

Die Spanneinrichtung besteht dabei aus dem als Grundgehäuse ausgebildeten Magnethaltering 12, in dessen Innerem die Basis-Rotorplatte 15 magnetisch gelagert ist, was über die Halte/An- triebsmagneten 14 der Basis-Rotorplatte 15 und den im Magnethaltering 12 vorgesehenen Hub-/Antriebsmagneten 13 realisiert wird.

Die Basis-Rotorplatte 15 ist mit dem Tragring 8 verbunden, in dem die gesamte Winkelver- stell-und Positioniereinrichtung gelagert ist und die aus den einzelnen Bauteilen der Kugel- kopfstützenspindel 5, den Niveaueinstellspindeln 7, deren Antrieben 10 ; 11 und einem Zwi- schenring 9 besteht.

Unterhalb des Magnethalteringes 12 ist ein Hubzylinder 24 vorgesehen, welcher so ausgeführt ist, daß der gesamte Werkstückaufspanntisch angehoben bzw. abgesenkt werden kann.

Gleichfalls unterhalb des Magnethalteringes 12 ist zentrisch zum Hubzylinder 24 ein Schnell- hubhydraulikzylinder 23 gelagert, der unmittelbar auf die Kugelkopfstützenspinde ! 5 wirkt, um diese schnell in der Höhe verstellen zu können. Eine Feinpositionierung erfolgt über eine An- triebseinheit 11, welche unterhalb des Zwischenringes 9 angeordnet ist, wobei der Zwischen- ring 9 selbst innerhalb einer Aussparung des Tragringes 8 gelagert ist.

In diesem Bereich sind auch die Antriebseinheiten 10 für die Niveaueinstellspindeln 7 vorgese- hen, die als Kugelrollspindeln bzw. als linearmotorische Höhenverstelleinheiten ausgebildet sind, die gleichfalls in dem Zwischenring 9 gelagert und über die Niveaueinstellspindellager 6 mit der Zentrierplatte 2 verbunden sind.

Die Lagerung der Zentrierplatte 2 zur Kugelkkopfstiitzenspindel 5 ist so ausgebildet, daß zwi- schen dem Kugelkopf der Kugelkopfstützen 5 und der Zentrierplatte 2 eine mehrteilige Kugel- schale 4 eingelagert ist, mit der sichergestellt wird, daß vertikale Schwenkbewegungen der Zentrierplatte 2 und der Werkstückaufnahmeplatte 1 möglich sind und auch die auf der Werk- stückaufnahmeplatte 1 befestigten Baugruppen/Werkstücke um die vertikale Systemachse der Spanneinrichtung verstellt werden können.

Die mehrteilige nachspannbare Kugelschale 4 ist so mit der Zentrierplatte 2 verbunden, daß die Zentrierplatte 2 durch die Kugelkopfstützenspindel 5 getragen und gestützt wird und die Zen- trierplatte 2 durch die axial wirkenden Niveaueinstellspindeln 7 über deren Antriebe 10 im Zwi- schenring 9 in der z-Richtung variiert werden kann. Das bedeutet, die mit 25 bezeichnete z- Richtung gibt den Kraftvektor wieder, wenn die axiale Verstellwirkung der Niveaueinstellspin- del 7 in einen vertikalen und horizontalen Vektor zerlegt wird.

Es ist vorteilhaft, wenn der Kugelkopf der Kugelkopfstützenspindel 5 sowie die mehrteilige Kugelschale 4 vorzugsweise aus mit entgegengesetzt gepolten magnetischen Werkstoffen be- stehen, wodurch die Gleitbewegungen zwischen diesen beiden Teilen nahezu verschleißfrei er- folgen können.

Die konkave Ausführung der Lagerschalenhälfte in der Zentrierplatte 2 und die konvexe Aus- gestaltung des Kopfes der Kugelkopfstützenspindel 5 gewährleisten gleichfalls eine flächenför- mige Auflage, was sich positiv auf die unmittelbaren Tragkraftverläufe und die Krafteinwirkun- gen auf die Winkelverstell-und Positioniereinrichtung sowie des gesamten Werkzeugmaschi- nentisches auswirkt.

Der Zwischenring 9, in dem sowohl die Niveaueinstellspindeln 7 als auch die Kugelkopfstüt- zenspindel 5 gelagert und gefiihrt sind, ist dabei in seiner unteren Position klauenkupplungs- formig fixiert und in dieser, während eines entsprechenden Bearbeitungsvorganges, in einer ringförmigen Aussparung des Tragringes 8 gefiihrt und seitlich gestützt.

Die Verbindung des Tragringes 8 zur Basis/Rotorplatte 15 erfolgt vorzugsweise über eine Ge- windeverbindung, mit der auch sichergestellt ist, daß eine feste Verbindung erreicht wird, gleichzeitig aber auch die Möglichkeit gegeben ist, die Teile untereinander auszutauschen.

Die Verbindungen der Niveaueinstellspindeln 7 zur Zentrierplatte 2 sind so ausgeführt, daß diese eine Verstellung der Zentrierplatte 2 mit der aufgenommenen Werkstückaufnahmeplatte 1 problemlos zulassen. Dies geschieht über die Niveaueinstellspindellager 6, mit denen jede Ni- veaueinstellspindel 7 ausgerüstet ist und es ist sichergestellt, daß in analoger Weise des Glei- tens der Zentrierplatte 2 über die gewölbte Oberfläche der Kugelkopfstützenspindel 5 gleich- falls ein Gleiten über die Niveaueinstellspindellager 6 der Niveaueinstellspindeln 7 möglich wird.

In bevorzugter Ausführung wird die Zentrierplatte 2 mit der aufgespannten und befestigten Werkstückaufnahmeplatte l über 120° zueinander versetzt angeordneten Niveaueinstellspin- deln 7 gestützt, wodurch eine Dreipunktlagerung gewährleistet ist, welche eine Verstellung der Zentrierplatte 2 mit der Werkstückaufnahmeplatte I in einem großen Winkelbereich sichert.

Die Anordnung der Niveaueinstellspindeln 7 zur Zentrierplatte 2 gibt die Figur 2 wieder. Aus der Figur 2 ist gleichfalls ersichtlich, wie die Kugelkopfstützenspindel 5 mit einem Vielkeilpro- fil ausgebildet ist, über welches diese Kugelkopfstützenspinde ! 5 mittels des Schnellhubhydrau- likzylinders 23 in die gewünschte z-Grobposition verfahren werden kann, während zur Feinein- stellung in dieser z-Richtung ein entsprechendes Kugelrollspindelgewinde vorgesehen ist und diese Feineinstellung über die Antriebseinheit 11 erfolgt.

Die Verbindung der Werkstückaufnahmeplatte 1 zur Zentrierplatte 2 wird über die bereits ge- nannten Verspannschraubeinheiten 3 realisiert.

Sowohl aus der Figur 1 als auch aus der Figur 2 ist ersichtlich, wie der gesamte Werkstückauf- spanntisch seitlich und umfangseitig gelagert und positioniert werden kann.

Zu diesem Zweck sind in den seitlichen Führungen 26, welche im unteren Teil des Magnethal- teringes 12 vorgesehen sind, Auflagezungen 16 federnd über Federpakte 17 gelagert. Die Federpakete 17 sind vorzugsweise als Blechpakete ausgeführt und sind seitlich begrenzt durch die Führungsplatten 18 und Ansätzen unmittelbar in den Auflagezungen 16. In diesem Bereich sind gleichfalls Vorschubkurvenscheiben 19 angeordnet, welche unmittelbar mit den jeweiligen Auflagezungen 16 in Wirkzusammenhang stehen und mit Drehantrieben 20 ausgerüstet sind.

Über die Drehantriebe 20 werden die Vorschubkurvenscheibenschrauben 19 derart zu den Auf- lagezungen 16 verdreht, daß die Vorschubkurvenscheibenschrauben 19 die Auflagezungen 16 gegen die Kraft der Federpakete 17 in die entsprechenden Aufnahmen 27 verschieben.

Über die Auflagezungen 16 erfolgt die Abstützung des gesamten Werkstückaufspanntisches, während über die Druckspindeln 21, welche radial über ihre Antriebe 22 verstellt werden kön- nen, eine umfangseitige Arretierung des gesamten Werkstückaufspanntisches gesichert wird.

Dabei stützen sich die Druckspindeln 21 an den Wandungen 28 des jeweiligen Maschinen- grundgehäuses bzw. der jeweiligen Fundamentgrube ab.

Die Figur 3 gibt eine Ansicht B-B nach Figur 1 wieder und es ist die Unteransicht der als Auf- spannplatte ausgebildeten Werkstückaufnahmeplatte I dargestellt, welche in Leichtbauweise und vorrangig aus Halbzeugen hergestellt ist.

Wesentliches Konstruktionsmerkmal der Aufspannplatte ist, daß diese Aufspannplatte aus quer-und längs verlaufenden Holmen besteht, welche umfangseitig von einem kreisrunden Ring 30 umschlossen werden.

Nachfolgend soll der Funktionsablauf des erfindungsgemäßen Werkstückaufspanntisches be- schrieben werden, wobei ausgeführt werden muß, daß, wie in Figur l deutlich dargestellt, zwi- schen dem Magnethaltering 12 und der Basis-/Rohrplatte 15 sowie zwischen dem Tragring 8 und dem Oberteil des Mangethalteringes 12 sogenannte Freiräume vorhanden sind, die so ge- wählt werden, daß die gesamte Spanneinrichtung und damit auch der am Tragring 8 befestigten Werkstückaufnahmeplatte 1 mit den auf darauf befestigten Montage-/Demontagebaugruppen/ Werkstücken rotativ wie auch planar zur horizontalen Positionierung der aufgespannten Baugruppen verfahren werden kann. Die allwinklige Positionierung der Baugruppen erfolgt in Kombination mit der beschriebenen horizontalen Positionierung durch die Winkelpositionierung mittels der Winkelverstell-und Positioniereinrichtung, so daß damit die jeweils definierten Raumpunkte an den Baugruppen zu den Automatisierungseinrichtungen oder anderen Einrichtungen in Position gebracht werden können.

Durch die Auswechselbarkeit der Werkstiickaufnahmeplatte 1 zur Zentrierplatte 2 und damit zur Spann-und Winkelverstell-und Positioniereinrichtung ist es möglich, daß die Werkstück- aufnahmeplatte 1 extern mit der oder den zu montierenden bzw. demontierenden Baugruppen/ Werkstücken bestückt werden kann. Diese werden mit Referenzpunkten versehen, so daß mit- tels dieser Referenzpunkte deren Einmessung zu den peripheren Automatisierungseinrichtun- gen oder anderen Einrichtungen erfolgen kann. Es ist eine vorteilhafte Ausführung des erfin- dungsgemäßen Gegenstandes, daß ein mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch höhenver- stellbarer Transportwagen die Werkstückaufspannplatte 1 aufnehmen kann. Der Transport- wagen wird dann über die sich auf dem Montagehallenflurniveau befindlichen Zentrierplatte 2 des Werkstückaufspanntisches gefahren und nach Erreichung der endschalterbegrenzten Ab- senkposition wird die Werkstückaufnahmeplatte 1 zur Zentrierplatte 2 abgesenkt und mittels der flexiblen Verspannschraubeinheiten 3 mit dieser verspannt. Danach wird der Transportwa- gen aus dem Maschinenbereich des Werkstückaufspanntisches abgezogen.

Die aufgespannten Baugruppen/Werkstücke werden mit ihren Referenzpunkten durch das He- ranfahren an die Automatisierungseinrichtungen oder anderen Einrichtungen in deren System- achsen eingemessen und mit der Systemachse des Werkstückaufspanntisches abgestimmt.

Damit kann das jeweils eingegebene Bearbeitungs-, Montage-/Demontageprogramm gestartet werden, wobei mit der Bewegungskombination der Spanneinrichtung und der Winkelverstell- und Positioniereinrichtung jeder Raumpunkt in entsprechender Position den peripheren Auto- matisierungs-und sonstigen Einrichtungen zugestellt werden kann.

Es gehört auch zur erfindungsgemäßen Einrichtung, daß mittels eines mitgeführten bzw. meh- reren stationären Bildaufnahme-und Verarbeitungssystemen optisch die Ist-Positionen erfaßt werden können, die innerhalb der Fertigungstoleranzen bei der Bearbeitung/Montage bzw. außerhalb derselben bei der Demontage, erkannt und korrigiert werden, so daß die genaue Po- sition für den jeweiligen Bearbeitungs-/Montage-und Demontageangriffspunkt sichergestellt wird.

Nach Erreichen des gewünschten Bearbeitungs-/Montage-/Demontageumfanges wird wieder mit dem schon genannten höhenverstellbaren Transportwagen der Werkstückaufspanntisch iiberfahren und die Werkstiickaufnahmeplatte 1 oder der Aufspannrahmen mit den darauf be- findlichen Baugruppen, nach dem Lösen der Verspannschraubeinheiten 3 zwischen der Zen- trierplatte 2 und der Werkstückaufnahmeplatte 1, aus der Zentrierung ausgehoben und abtrans- portiert.

An anderer Stelle kann mit dieser oder einer nächsten Montage-/Demontageeinrichtung mit an- deren peripheren Einrichtungen die Fortsetzung der Montage-/Demontage oder die Weiterbe- handlung der montierten Baugruppen erfolgen, wozu die Meßwertdaten des vorherigen Mon- tage-/Demontageablaufes in den CNC-Programmspeicher der Folgeeinrichtungen transferiert werden können.

Damit ist die Möglichkeit gegeben, verschiedene Montage-/Demontageabläufe bzw. Weiterbe- arbeitungen oder Weiterbehandlungen der sich auf der Werkstückaufnahmeplatte 1 befindli- chen Baugruppen kombinieren zu können.