DE19531520A1 - Device for positioning and fixing bodies - Google Patents
Device for positioning and fixing bodiesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren und Fixieren von Körpern nach dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.The invention relates to a device for positioning and fixing bodies according to the preamble of the patent claim 1.
Durch den Einsatz dieser Vorrichtung wird die Produktivität von Meß- und Bearbeitungsmaschinen verbessert, da Rüstzeiten erheblich verringert und Änderungen der Aufspannung während des Arbeitsvorgangs auch ohne manuellen Eingriff möglich sind. Gleichzeitig wird insgesamt deutlich weniger Lager platz für Vorrichtungen und Vorrichtungselemente beansprucht.By using this device, productivity is reduced of measuring and processing machines improved since set-up times significantly reduced and changes in the clamping during of the work process also possible without manual intervention are. At the same time, there is significantly less storage overall space for devices and device elements.
Nach DIN 6300 sind Vorrichtungen definiert als "Fertigungs mittel, die an Werkstücke gebunden sind und unmittelbar in Beziehung zum Arbeitsvorgang stehen. Sie dienen da zu, Werk stücke zu positionieren, zu halten oder zu spannen und ge gebenenfalls ein Werkstück oder mehrere zu führen". Die Anforderungen an den Aufbau von derartigen Vorrichtungen sind demnach eng mit dem durchzuführenden Arbeitsvorgang verknüpft. Für an einem Werkstück durchzuführende unterschiedliche Arbeitsvorgänge werden stets unterschiedliche Vorrichtungen benötigt, da das Werkstück zum Beispiel nicht von allen Seiten gleichermaßen frei zugänglich ist. Diese Vorrichtungen sind mithin an die geometrischen Eigenschaften der zu halten den Werkstücke angepaßt und können im allgemeinen nicht für Teile mit abweichender Form wieder verwendet werden. Dadurch müssen für alle Werkstücke entsprechende Vorrichtungen in einem speziellen Lager bereitgehalten werden, die dann jeweils vor einem neuen Arbeitsvorgang oder bei einem neuen Werkstück ausgetauscht werden. Die hierfür erforder liche Rüstzeit bedingt einen Stillstand und somit Produk tionsausfall der jeweiligen Arbeitsmaschine.According to DIN 6300, devices are defined as "manufacturing means bound to workpieces and directly in Relationship to the work process. They serve there, work to position, hold or clamp pieces and ge possibly to carry one or more workpieces " Requirements for the construction of such devices are therefore closely linked to the work to be carried out. For different ones to be carried out on one workpiece Operations are always different devices needed because, for example, not all of the workpiece Pages is equally freely accessible. These devices are therefore to be kept to the geometric properties of the adapted to the workpieces and can not in general for Parts with a different shape can be reused. Thereby must have appropriate fixtures for all workpieces be kept in a special warehouse, which then each time before a new work process or at a new workpiece to be replaced. The necessary for this makeready time means downtime and therefore product failure of the respective machine.
Anstatt starre Vorrichtungen, die jeweils nur an ein Werk stück angepaßt sind, einzusetzen, wurden modulare Vor richtungssysteme für unterschiedliche Arbeitsvorgänge ent wickelt (z. B. für Fräsbearbeitung - siehe Firmenschrift BLÜCO - oder für Messungen an Koordinatenmeßmaschinen - siehe Firmenschriften KOMEG und WITTE -; vergleiche auch Walter Kimmelmann, Diss. RWTH Aachen, 1991). Diese Vor richtungen werden auf der Grundlage von Standardmodulen montiert, die dann nach dem Gebrauch wieder zerlegt und für neue Vorrichtungen wieder verwendet werden. Damit wird zwar der Bestand an Vorrichtungen reduziert und Lagerplatz eingespart. Ein entscheidender Nachteil dieser Handhabung sind jedoch die erforderlichen Zeiten zum Aufbauen und Zer legen der Vorrichtungen, sowie der dabei erforderliche Per sonalaufwand. In der Praxis werden daher, und dies auch aus Gründen der Verfügbarkeit, modulare Vorrichtungssysteme zum Aufbau von Vorrichtungen eingesetzt; jedoch werden diese Vorrichtungen jeweils komplett eingelagert und nicht mehr zerlegt. Damit geht der ursprünglich angestrebte Vorteil verloren.Instead of rigid fixtures, only one work at a time pieces are adapted to use, were modular before directional systems for different work processes winds (e.g. for milling - see company lettering BLÜCO - or for measurements on coordinate measuring machines - see company publications KOMEG and WITTE -; compare too Walter Kimmelmann, Diss.RWTH Aachen, 1991). This before directions are based on standard modules assembled, which then disassembled after use and can be used again for new devices. So that will although the inventory of fixtures reduced and storage space saved. A crucial disadvantage of this handling however, are the times required to build and disassemble place the devices, as well as the required Per personnel expenses. In practice, therefore, and this too Availability reasons, modular fixture systems for Construction of devices used; however, these will Devices completely stored and no more disassembled. This is the originally desired advantage lost.
Um die genannten Nachteile zu vermeiden, wurden flexible, d. h. in Form und Anordnung verstellbare Vorrichtungen entwickelt. In Verbindung mit Koordinatenmeßmaschinen ist eine Anordnung bekannt geworden, bei der die Elemente, aus denen die Ge samtanordnung aufgebaut ist, von der Meßmaschine selbst ver stellt und auf eine Bezugsebene positioniert werden (vgl. DE 38 03 031 A1). Dadurch kann zwar eine große Anzahl be stimmter Werkstücke gespannt werden, jedoch werden die Nachteile der hohen Umrüstzeiten nur unzulänglich behoben. Die bekannte Koordinatenmeßmaschine muß bei Verwendung mehrerer Stütz- und Halteelemente diese nacheinander ver fahren bzw. einstellen. Auch ist bei der eingesetzten Koordinatenmeßmaschine aufgrund der beim Verfahren der Elemente auftretenden Belastung eine verstärkte Bauweise der hochgenauen Achsantriebe und Führungen notwendig. Damit kann die genannte Vorrichtung jedoch jeweils nur mit einer speziellen Koordinatenmeßmaschine betrieben werden.To avoid the disadvantages mentioned, flexible, i. H. Developed devices in form and arrangement. In connection with coordinate measuring machines there is an arrangement became known in which the elements from which the Ge velvet arrangement is built up by the measuring machine itself and positioned on a reference level (cf. DE 38 03 031 A1). This can be a large number Workpieces are clamped, but the Disadvantages of the high changeover times only inadequately remedied. The known coordinate measuring machine must be used several supporting and holding elements ver one after the other drive or adjust. Also is used in the Coordinate measuring machine due to the process of Element occurring load a reinforced construction of the high-precision axle drives and guides. However, the device mentioned can only be used with it be operated using a special coordinate measuring machine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine flexib le Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der die den bekannten Vorrichtungen zum Positionieren und Fixieren von Körpern anhaftenden, vorgenannten Nachteile vermieden werden.The invention is therefore based on the object of being flexible to specify le device of the generic type in which the known devices for positioning and Fixing of the above-mentioned disadvantages be avoided.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Merkmalskombination gelöst.This task is carried out in the characterizing part of the Claim 1 specified combination of features solved.
Dabei wird von einem planaren luftgelagerten Hybridschritt motor ausgegangen, auf dessen ebenem Stator mehrere luft gelagerte Läufer unabhängig voneinander programmgesteuert verfahren und hochgenau positioniert werden können (siehe Dokumentation der Fa. PASIM Mikrosystemtechnik GmbH, Suhl). Im Hinblick auf die zu lösende Aufgabe sind die Läufer dabei mit gegebenenfalls manuell oder auch selbsttätig auswechsel baren Elementen, d. h. Spannvorrichtungen und/oder Auflagern zum Positionieren und Fixieren eines Körpers gekoppelt.This involves a planar air-bearing hybrid step engine out, on its flat stator several air stored runners program-controlled independently of each other can be moved and positioned with high precision (see Documentation from PASIM Mikrosystemtechnik GmbH, Suhl). With regard to the task to be solved, the runners are there with manual or automatic replacement if necessary cash elements, d. H. Jigs and / or supports coupled for positioning and fixing a body.
Abgesehen von der vorgenannten konkreten Konzeption bezüg lich der Vorrichtung zum Positionieren und Fixieren von Körpern soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß - ausgehend von den bekannten Hybridschrittmotoren - die vorliegende Erfindung eine neue und nicht naheliegende Ver wendung dieser bekannten Hybridschrittmotoren umfaßt. Apart from the concrete conception mentioned above Lich the device for positioning and fixing Bodies should be pointed out at this point that - based on the well-known hybrid stepper motors - the present invention a new and not obvious Ver application of these known hybrid stepper motors.
Auf mindestens einem der Läufer der Hybridschrittmotoren ist eine zur XY-Bezugsebene des Stators senkrechte Säule montiert (Z-Richtung). An dieser Säule ist ein in Z-Richtung und evtl. um diese Achse positionierbares oder fest einstellbares Teil mit zusätzlichen Positionier-und/oder Spannmitteln angebracht, mittels denen ein Werkstück positioniert oder eingespannt werden kann. Dabei kann das in Z-Richtung verstellbare Teil so ausgeführt sein, daß es automatisch oder manuell über einen Teil seiner Baulänge verstellbar ist (z. B. Lineareinheit), daß es teleskopartig ausfahrbar ist, oder auch, daß es im konstanten Abstand zur XY-Bezugsebene verbleibt. Zusätzlich kann auf dem Läufer auch eine Dreheinheit angebracht werden, die es erlaubt, die Säule manuell oder selbsttätig um die Z-Achse zu drehen. In einer weiteren Ausführung kann eine Dreh-/Schwenkein heit vorgesehen sein, über die die Säule manuell oder selbsttätig relativ zur XY-Bezugsebene in jedem Winkel orientiert werden kann. Dabei ist grundsätzlich eine manuell zu betätigende oder selbsttätig funktionierende Arretierung der Dreh-/Schwenkeinheit oder auch der Z-Achsen-Verstellein richtung vorgesehen. Durch Kopplung mehrerer Läufer mit darauf aufgebauten und in Z-Richtung verstellbaren Säulen können so mit Hilfe eines elastischen Körpers unterschied liche räumliche Formen oder Formnester zum Halten von Körpern realisiert werden. Es ist auch möglich, mit mindestens zwei über feste oder verstellbare Balkenelemente gekoppelten Läufern eine in Z-Richtung verstellbare Positionier- oder Spanneinrichtung zu realisieren.On at least one of the runners of the hybrid stepper motors is a perpendicular to the stator's XY reference plane Column mounted (Z direction). There is an in on this pillar Z direction and possibly positionable or about this axis fixed adjustable part with additional positioning and / or Clamping devices attached, by means of which a workpiece can be positioned or clamped. It can Part adjustable in the Z direction so that it automatically or manually over part of its overall length is adjustable (e.g. linear unit) that it is telescopic is extendable, or that it is at a constant distance from XY reference plane remains. In addition, on the runner a rotating unit can also be attached, which allows rotate the column manually or automatically around the Z axis. In a further embodiment, a turn / swivel be provided via which the column manually or automatically at any angle relative to the XY reference plane can be oriented. Basically one is manual lock to be actuated or to function automatically the rotary / swivel unit or the Z-axis adjuster direction provided. By coupling several runners with columns built on it and adjustable in the Z direction can be distinguished with the help of an elastic body Liche spatial forms or mold nests for holding bodies will be realized. It is also possible with at least two coupled via fixed or adjustable beam elements Runners a positioning or adjustable in the Z direction Realize clamping device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist außer der (mindestens einen) auf der XY-Bezugsebene verfahrbaren Säule mindestens eine weitere, fest am Stator montierte Säule vorgesehen. According to a further embodiment of the invention, the (at least one) traversable on the XY reference plane Column at least one further, firmly mounted on the stator Pillar provided.
In weiterer Ausgestaltung der genannten planaren Hybrid schrittmotoren und insoweit abweichend von der bekannten Betriebsweise werden die Läufer mit den darauf befind lichen Vorrichtungselementen zum Positionieren und Fixieren in ihrer jeweiligen Endposition nicht weiterhin luftge lagert, sondern haften, durch Abschalten der Luftzufuhr und Abschalten des Motorstroms mit hoher, flächig verteilter permanentmagnetischer Kraft an der Statorplatte. Damit können die Läufer auch Bearbeitungs- bzw. Prozeßkräfte aufnehmen.In a further embodiment of the planar hybrid mentioned stepper motors and in this respect deviate from the known Operating mode will be the runners with those on them Liche device elements for positioning and fixing in their respective end positions not continue to air stores, but stick, by switching off the air supply and switching off the motor current with high, distributed permanent magnetic force on the stator plate. In order to the runners can also process or process forces record, tape.
Die Läufer können auch mittels eines Getriebes gekoppelt werden. Insoweit ist an Zug-/Druckmittelgetriebe, wie Scheren und Hebel zur Verstärkung bzw. Abschwächung von Ver stellwegen und Kräften gedacht, mittels denen dann Werk stücke gespannt oder positioniert werden können.The rotor can also be coupled by means of a gear will. To this extent is on tension / pressure gear, such as Scissors and levers to reinforce or weaken ver paths and forces thought, by means of which then work pieces can be stretched or positioned.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Stator platte um eine parallel zur XY-Bezugsebene liegende Achse drehbar angeordnet. Damit ist es möglich, die Vorrichtung zum Positionieren und Fixieren von Körpern aus der Horizon talen zu schwenken oder um 180 Grad zu drehen, um z. B. bei Bearbeitungsprozessen entstehende Späne einfacher abführen zu können. Aufgrund der bezüglich der Läufer in ihrer End position aktivierbaren hohen magnetischen Kräfte (senkrecht zur XY-Bezugsebene) ist es möglich, die Statorplatte auch umgekehrt, d. h. mit der Lauffläche nach unten, zu orientieren, um so quasi über Kopf Werkstücke einspannen zu können.In a further embodiment of the invention, the stator plate around an axis parallel to the XY reference plane rotatably arranged. This makes it possible to use the device for positioning and fixing bodies from the horizon talen to pivot or rotate 180 degrees to z. B. at Machining processes are easier to remove to be able to. Because of the runners in their end position activatable high magnetic forces (vertical to the XY reference plane), it is also possible to use the stator plate vice versa, d. H. with the tread facing down, so that workpieces can be clamped virtually overhead.
Die Läufer können unterschiedliche Größen haben, um so ver schiedene Haltekräfte beim Verfahren oder beim Spannen der Körper zu erreichen. Auf den Läufern können auch Sensoren zur Messung der auftretenden Kräfte und Momente angeordnet sein, über die elastische, plastische oder andere nicht form stabile Körper durch eine kraftgeregelte Positionssteuerung optimal und ohne unerwünschte Verformung gehalten und ge spannt werden können. Durch diese sensorischen Einrichtungen können auch Körper, die, um ihre eigentliche Einbaulage, ihre Abmessungen und ihre Form zu erhalten, zunächst ver formt werden müssen, entsprechend gespannt werden. Mit Hilfe von Kraftmessungen können dabei Qualitätskontrollen durchgeführt werden.The runners can have different sizes, so ver different holding forces when moving or tensioning the Body. Sensors can also be used on the runners arranged to measure the occurring forces and moments be about the elastic, plastic or other not form stable body through a force-controlled position control optimally and without undesired deformation held and ge can be stretched. Through these sensory devices can also bodies that, to their actual installation position, to get their dimensions and shape, first ver have to be shaped, tensioned accordingly. With Quality controls can help with force measurements be performed.
An den fest stehenden oder den auf den Läufern montierten Säulen und Befestigungselementen können letztlich auch Meß mittel, Sensoren und/oder Bearbeitungseinheiten mit ent sprechenden Werkzeugen befestigt sein. Damit ist es möglich, das eingespannte oder positionierte Werkstück auszumessen oder zu bearbeiten.On the fixed or mounted on the runners Columns and fasteners can ultimately measuring means, sensors and / or processing units with ent speaking tools attached. So it is possible measure the clamped or positioned workpiece or edit.
Die exakte Position der Läufer relativ zueinander oder relativ zu einem festen Punkt des Stators wird mittels ge eigneter berührender oder berührungslos arbeitender Distanz meßsysteme genau bestimmt oder wird durch den Sollwert der Positionen der Läufer in der Bezugsebene, den die Steuerung den Läufern vorgibt, errechnet.The exact position of the runners relative to each other or relative to a fixed point of the stator is ge suitable touching or contactless working distance measuring systems is precisely determined or is determined by the setpoint of the Positions of the runners in the reference plane that the controller pretends to the runners.
Der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingelegte bzw. ge spannte Körper kann in seiner jeweiligen Lage und/oder Orientierung auch selbsttätig mit Hilfe der Vorrichtung selbst verändert werden. Der Körper wird diesbezüglich z. B. in eine bestimmte Referenzposition oder Nullage für die nachfolgende Meß- oder Bearbeitungsoperation gebracht. Zur Bestimmung der Nullage können dabei Sensoren und Meßmittel eingesetzt werden, die auf den Läufern und/oder an festen Punkten des Stators angebracht sind.The inserted or ge in the device according to the invention tense body can be in its respective position and / or Orientation also automatically with the help of the device itself to be changed. The body is z. B. in a certain reference position or zero position for the following one Measurement or processing operation brought. To determine the Zero position sensors and measuring equipment can be used on the runners and / or at fixed points on the stator are attached.
Komplexe Körper, die z. B. Hinterschneidungen aufweisen, können automatisch oder manuell in die Vorrichtung eingelegt werden, da die Säulen selbsttätig und auch schrittweise verfahrbar sind. Für den Fall, daß ein Körper nicht direkt eingelegt werden kann, verfährt die Vorrichtung beispielsweise in eine Vorposition; der Körper wird in der Vorrichtung ge halten und anschließend ohne Kollision in seine End position verfahren.Complex bodies that e.g. B. may have undercuts inserted automatically or manually into the device, because the columns move automatically and also step by step are. In the event that a body is not inserted directly the device moves for example in a preposition; the body is ge in the device hold and then without collision in its end position procedure.
Die Gesamtheit der Positionier-und/oder Spannvorgänge läßt sich u. U. über eine zentrale Datenverarbeitungseinheit steuern. Insoweit ist es auch denkbar, die Verfahr- und Bewegungsschritte der Läufer und/oder der eigentlichen Spann- und Auflageelemente nach Art der TEACH-IN-Methode zu programmieren.The entirety of the positioning and / or clamping processes yourself u. U. via a central data processing unit Taxes. In this respect, it is also conceivable to move and Movement steps of the runners and / or the actual tension and Support elements according to the type of the TEACH-IN method program.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber allen bekannten Lösungen basieren vor allem auf dem Wegfall von Rüstzeiten. Die räumliche Anordnung der einzelnen Säulen mit den darauf angebrachten Positionier- und Spannmitteln wird abgespeichert und bei Bedarf in kürzester Zeit einfach wieder abgerufen. Damit entfällt letztlich auch eine teure Lagerhaltung für komplette Vorrichtungen.The advantages of the device according to the invention over all known solutions are based primarily on the elimination of setup times. The spatial arrangement of the individual columns with the positioning and clamping devices attached to it is saved and, if required, simple in no time retrieved again. Ultimately, this also eliminates an expensive one Warehousing for complete devices.
Entgegen der aus der DE 38 03 031 A1 bekannten Vorrichtung werden sämtliche Säulen gleichzeitig und selbsttätig ver fahren. Damit wird die Rüstzeit weiter erheblich verringert und die Vorrichtung zum Positionieren und Spannen von Körpern kann an einer beliebigen Meß- oder Bearbeitungsmaschine ein gesetzt werden.Contrary to the device known from DE 38 03 031 A1 all columns are automatically and simultaneously ver drive. This further reduces the set-up time considerably and the body positioning and tensioning device can be on any measuring or processing machine be set.
Mit den in der XY-Bezugsebene selbsttätig verfahrbaren Säulen können ganz generell zwei elementare Funktionen erreicht werden:With the columns that can be moved automatically in the XY reference plane can generally achieve two elementary functions will:
- - Erstens können übliche Positionier- oder Spann elemente, die an den Säulen angebracht sind, positioniert werden, d. h. die Säulen übernehmen die Positionierfunktion und die Spannelemente übernehmen die Spannfunktion. - First, usual positioning or clamping elements attached to the pillars, be positioned, d. H. take over the pillars the positioning function and the clamping elements take over the tensioning function.
- - Zweitens können die Säulen zusätzlich genutzt werden und zwar um Werkstücke unmittelbar zu spannen (Positionieren und Spannen). Dazu werden die Spann elemente in eine Einlegeposition verfahren und das Teil wird eingelegt; danach werden bestimmte Läufer um einen genau festgelegten Weg weiter verfahren, um so eine Spannkraft parallel zur XY-Bezugsebene auf zubringen.- Secondly, the columns can also be used to clamp workpieces directly (Positioning and clamping). To do this, the instep move the elements into an insertion position and that Part is inserted; after that certain runners to proceed in a precisely defined way in order to such a clamping force parallel to the XY reference plane bring to.
Die Vorrichtung eignet sich in Verbindung mit Arbeitsvor gängen, bei denen geringe Prozeßkräfte auftreten, gleicher maßen für formstabile und nicht formstabile Werkstücke. Arbeitsvorgänge dieser Art sind zum einen Meßprozesse (taktile oder berührungslose Erfassung); zum anderen ist auch der Einsatz bei spanenden Bearbeitungsverfahren und Fügeverfahren nicht-ferromagnetischer Werkstoffe (z. B. Bearbeitungsvorgänge an Holz, Kunststoffen, Aluminium usw.) möglich.The device is suitable in connection with work gears in which low process forces occur, the same dimensions for dimensionally stable and non dimensionally stable workpieces. Work processes of this type are, on the one hand, measuring processes (tactile or non-contact detection); to the other is also the use in machining processes and Joining process of non-ferromagnetic materials (e.g. Processing operations on wood, plastics, aluminum, etc.) possible.
Infolge der Möglichkeit mehrere Läufer simultan verfahren zu können, sind aufgespannte Werkstücke auch relativ zu fest stehenden oder auf anderen Läufern bewegten Meßvor richtungen bewegbar. Das ist insbesondere bei der optischen Abtastung von Flächen oder Formelementen mit Hilfe von Zeilen kameras nützlich, da hierbei kein zusätzlicher Antrieb be nötigt wird.Due to the possibility to move several runners simultaneously To be able to, clamped workpieces are also relative to fixed or moving on other runners directions movable. This is particularly the case with the optical Scanning of surfaces or features using lines cameras useful because there is no additional drive is required.
Da aufgespannte Körper an ihren Spann- und Auflageflächen im allgemeinen nicht zugänglich sind, ist die beschriebene Vorrichtung insoweit sinnvoll einsetzbar, als einzelne Säulen unmittelbar beim Arbeitsvorgang (Messen, Bearbeiten) selbst tätig, d. h. programmgesteuert) gelöst, verfahren und an einer anderen Stelle am Werkstück wieder angesetzt werden können. Damit sind alle Stellen eines Werkstücks zugänglich. There stretched bodies on their clamping and support surfaces are generally not accessible, is the one described Device usable insofar as individual columns directly during the work process (measuring, processing) itself active, d. H. programmatically) solved, moved and on one elsewhere on the workpiece. This means that all parts of a workpiece are accessible.
Komplexe Körper können im allgemeinen nicht in einem in sich geschlossenen Vorgang in eine Spannvorrichtung ein gelegt werden, sondern sie werden zunächst in eine Lage ge bracht, in der dann bestimmte Spannelemente verstellt werden; in dieser Vorposition werden auch unzugängliche Auflage stellen erreicht. Danach wird das Werkstück schrittweise in seine Endposition verbracht. Um diesen Vorgang zu automati sieren, müssen die Vorrichtungselemente je für sich selbst tätig verfahrbar sein. Dies ist beispielsweise mit der aus der DE 38 03 031 A1 bekannten Vorrichtung nicht möglich. Durch ein programmgesteuertes Verfahren der einzelnen Vor richtungselemente kann ein Körper in der Vorrichtung in eine "Nullage" oder eine Referenzlage gebracht werden. Damit entfallen beim Messen oder Bearbeiten die dem eigentlichen Arbeitsgang vorhergehenden Schritte "Antasten" und "Messen der Ist-Lage", sowie "rechnerische Referenzierung" und nachfolgende "Orientierung des Körpers". Damit werden weitere Nebenzeiten, die zu einer schlechten Auslastung der Meß- oder Bearbeitungsmaschine führen, minimiert.Complex bodies generally cannot be in one closed process in a jig be placed, but they are first ge in one position brings, in which certain clamping elements are then adjusted; in this preposition also inaccessible edition places reached. After that, the workpiece is gradually in spent its final position. To automate this process the fixture elements must each be for themselves be actively movable. This is for example with the the device known from DE 38 03 031 A1 is not possible. Through a program-controlled procedure of the individual pre directional elements can be a body in the device in a "zero position" or a reference position can be brought. In order to when measuring or processing, the actual one is omitted Operation previous steps "probing" and "measuring the actual position ", as well as" computational referencing "and subsequent "orientation of the body". This will add more Non-productive times that lead to poor utilization of the measurement or Machine tool, minimized.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe invention will now be described with reference to the drawing explained. This shows in
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungs beispiels einer Vorrichtung zum Positionieren und Fixieren von Körpern in Aufsicht; Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment example of a device for positioning and fixing bodies in supervision.
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungs beispiels der Vorrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht und in Aufsicht; Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment example of the device of Figure 1 in side view and in supervision.
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines dritten Ausführungs beispiels der Vorrichtung nach Anspruch 1 in Seitenansicht und in Aufsicht. Fig. 3 is a schematic representation of a third embodiment example of the device according to claim 1 in side view and in supervision.
Fig. 1 zeigt eine räumliche Ansicht eines ersten Ausführungs beispiels einer Vorrichtung zum Positionieren und Spannen von Körpern, deren Basis durch einen bekannten planaren luft gelagerten Hybridschrittmotor gebildet wird. Einer orts festen Statorplatte 1 dieses Hybridmotors, die als XY- Bezugsebene für Positionierelemente 2, 3 und 4 dient, sind zwei unterschiedliche Läufer 5, 6 zugeordnet, die - insbe sondere programmgesteuert - auf einem Luftlager zwischen der Läuferunterseite und der Statorplatte 1 verfahren werden können. Die Versorgungsspannung, die Steuersignale und die erforderliche Druckluft für die beiden Läufer 5, 6 werden über Energieketten 7 von der Statorplatte 1 zu den Läufern 5, 6 übertragen. Auf den beiden Läufern 5 und 6, sowie seitlich an der Statorplatte 1 selbst sind ver stellbare Befestigungselemente 8 angebracht, die an ver schiedenen Positionen auf dem jeweiligen Läufer 5 bzw. 6 bzw. an der Statorplatte 1 montiert werden können. An diesen Befestigungselementen 8 sind insbesondere zylin drische Stangen 9 angebracht, deren jeweilige Lage auf den Befestigungselementen 8 variiert werden kann. Fig. 1 shows a spatial view of a first embodiment example of a device for positioning and tensioning bodies, the base of which is formed by a known planar air-bearing hybrid stepper motor. A stationary stator plate 1 of this hybrid motor, which serves as an XY reference plane for positioning elements 2 , 3 and 4 , is assigned to two different rotors 5 , 6 , which can be moved - in particular program-controlled - on an air bearing between the underside of the rotor and the stator plate 1 . The supply voltage, the control signals and the required compressed air for the two rotors 5 , 6 are transmitted via energy chains 7 from the stator plate 1 to the rotors 5 , 6 . On the two runners 5 and 6 , as well as on the side of the stator plate 1 itself, adjustable fastening elements 8 are attached, which can be mounted at different positions on the respective rotor 5 or 6 or on the stator plate 1 . At these fasteners 8 , in particular cylindrical rods 9 are attached, the respective position on the fasteners 8 can be varied.
Die Stangen 9 weisen an ihren freien Stirnseiten Positionier- und Auflageelemente 10 auf, die z. B. mit Hilfe eines Klemmecha nismus fixiert sind. Die Positionier- und Auflage elemente 10 sind in Axialrichtung Z der Stangen 9 ver schiebbar und sie können auch um diese Axialrichtung ge dreht werden. Die Positionier- und Auflageelemente 10 sind ferner mit jeweils verstellbaren Funktionselementen ver sehen: Jeweils ein kegelförmiges Auflageelement 11 und ein Zylinderstift 12 können so in Axialrichtung der Stangen verschoben und arretiert werden; neben diesen letztgenannten Elementen sind an den Positionier- und Auflageelementen auch Flächen 13 angeformt, die ebenfalls beim Positionieren eines Körpers einbezogen werden.The rods 9 have on their free end faces positioning and support elements 10 which, for. B. are fixed with the help of a Klemmecha mechanism. The positioning and support elements 10 are slidable in the axial direction Z of the rods 9 and they can also be rotated about this axial direction. The positioning and support elements 10 are also seen with each adjustable functional elements ver: In each case a conical support element 11 and a cylindrical pin 12 can be moved and locked in the axial direction of the rods; In addition to these latter elements, surfaces 13 are also formed on the positioning and support elements, which are also included when positioning a body.
Mit Hilfe der insoweit dargestellten und beschriebenen Vor richtung zum Positionieren und Spannen von Körpern lassen sich Körper beliebiger Formen relativ zu einer - nicht dar gestellten - Bearbeitungsmaschine positionieren und spannen. Die Läufer 5, 6 sind in der XY-Bezugsebene der Statorplatte 1 frei verfahr- bzw. verschiebbar. Auf den Oberseiten der Läufer 5, 6 sind ihrerseits Befesti gungselemente 8 variabel fixierbar; diese Befestigungs elemente 8 weisen darüberhinaus Stangen 9 auf, an denen in Z-Richtung verstell- bzw. verfahrbare Positionier- und Auflageelemente 10 angeordnet sind.With the help of the device shown and described so far for positioning and clamping bodies, bodies of any shape can be positioned and clamped relative to a - not shown - processing machine. The rotors 5, 6 are freely movable or displaceable in the XY reference plane of the stator plate 1 . On the tops of the runners 5 , 6 in turn fastening elements 8 are variably fixable; these fastening elements 8 also have rods 9 , on which in the Z direction adjustable or movable positioning and support elements 10 are arranged.
Damit steht eine Vorrichtung zum Positionieren und Spannen von Körpern zur Verfügung, mit der auch ein komplexer Körper an verschiedenen Fix- bzw. Auflagepunkten gefaßt und ge stützt werden kann. Die Läufer 5, 6 können dabei mit einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung 100 bewegt werden, die ggf. nach Art der TEACH-IN-Methode programmiert werden kann. Es ist durchaus auch denkbar, die Positionier- und Auflageelemente 10 bzw. deren Elemente kegelförmiges Auf lageelement 11, Zylinderstift 12, Grundfläche 13 in die programmgesteuerte Steuerung einzubeziehen.A device for positioning and tensioning bodies is thus available, with which a complex body can be grasped and supported at various fixed or support points. The runners 5 , 6 can be moved with a central data processing device 100 , which can be programmed according to the type of the TEACH-IN method. It is also conceivable to include the positioning and support elements 10 or their elements conical on position element 11 , cylinder pin 12 , base area 13 in the program-controlled control.
Fig. 2 zeigt in Seitenansicht und in Aufsicht ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Positionieren und Spannen von Körpern mit verschiedenerlei Positionier- und Spannelementen. Die Statorplatte 14 ist auf einem Grund gestell 15 montiert, an dem außerdem die festen Positionier- und Spannelemente 16 montiert sind. Die Läufer 17 sind von unterschiedlicher Größe und sowohl an den festen Säulen 16, als an den über die Läufer 17 verfahrbaren Säulen 18 sind Spannelemente 19 und Positionierelemente 20 angebracht, die fest eingestellt - vgl. Bezugszeichen 21 -, bzw. in Z-Richtung verstellbar und/oder um die Z-Achse drehbar aus geführt sind. Fig. 2 shows a side view and a top view of a second embodiment of the device for positioning and tensioning bodies with various positioning and tensioning elements. The stator plate 14 is mounted on a base frame 15 on which the fixed positioning and clamping elements 16 are also mounted. The runners 17 are of different sizes and both on the fixed columns 16 and on the columns 18 movable over the runners 17 are tensioning elements 19 and positioning elements 20 which are fixed - cf. Reference numerals 21 -, or adjustable in the Z direction and / or rotatable about the Z axis.
Fig. 3 zeigt schematisch in Seitenansicht und in Aufsicht ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Positionieren und Spannen von Körpern. Die Statorplatte 14 ist auch hier auf einem Grundgestell 15 montiert, auf dem die festen Positionier- und Spannelemente 16 angeordnet sind. Die eingesetzten Läufer 17 sind von unterschiedlicher Größe und an den festen Säulen 16 sind Spannelemente 19 angebracht. Bei dieser besonderen Ausführungsform wird die selbsttätige Verstellung der Positionier- und Spannelemente in der Z-Achse durch eine Kopplung zweier Läufer 17 mittels eines Koppelgetriebes 22 und durch Veränderung des Ab stands der beiden Läufer 17 zueinander erreicht. Dazu sind die Lenker des Koppelgetriebes 22 auf den Läufern 17 leicht drehbar gelagert. Fig. 3 shows schematically in side view and in plan view a third embodiment of the device for positioning and tensioning bodies. The stator plate 14 is also mounted here on a base frame 15 on which the fixed positioning and clamping elements 16 are arranged. The runners 17 used are of different sizes and clamping elements 19 are attached to the fixed columns 16 . In this particular embodiment, the automatic adjustment of the positioning and tensioning elements in the Z axis is achieved by coupling two rotors 17 by means of a coupling gear 22 and by changing the distance between the two rotors 17 . For this purpose, the handlebars of the coupling gear 22 are rotatably mounted on the rotors 17 .
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Bezugsebene durch den Stator eines planaren, luftgelagerten Hybridschrittmotors verifiziert ist, und
daß eine Mehrzahl von auf der Bezugsebene unabhängig voneinander programmgesteuert ver fahrbaren und hochgenau positionierbaren luft gelagerten Läufern vorgesehen sind, die ggf. manuell oder selbsttätig auswechselbare Elemente zum Positionieren und Fixieren tragen.1. Device for positioning and fixing bodies with the aid of a plurality of elements which can be displaced on a reference plane,
characterized,
that the reference plane is verified by the stator of a planar, air-bearing hybrid stepper motor, and
that a plurality of independently on the reference level program-controlled ver mobile and highly precisely positionable air-supported runners are provided, which may carry manually or automatically interchangeable elements for positioning and fixing.
einer Mehrzahl von luftgelagerten beweglichen Läufern als Basiseinheit einer Vorrichtung zum Positionieren und Spannen von Körpern,
wobei die Läufer einerseits dem jeweiligen Körper entsprechend vorgegebene Spann- und Positionier elemente tragen und
andererseits relativ zum Körper insbesondere programmgesteuert gleichzeitig frei verfahrbar sind.11. Use of a hybrid stepper motor with a fixed stator and
a plurality of air-bearing movable runners as the base unit of a device for positioning and tensioning bodies,
where the runners on the one hand carry the given tensioning and positioning elements according to the respective body and
on the other hand, relative to the body, in particular program-controlled, can be moved freely at the same time.
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