DE3223992A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Spannvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Greif- bzw. Spannvorrichtung, insbesondere für programmierbare Anlagen, wie Roboter, die in der Lage ist, viele verschiedene Gegenstandsformen zu ergreifen, und leicht und schnell auf die verschiedenen Teileformen umgerüstet werden kann. Die verbesserte Spannvorrichtung, bei welcher es sich um keine magnetische Spannvorrichtung handelt, kann zum Einspannen von Teilen für Fertigungs-, Transport-, Zusammenbau- oder Prüfvorrichtungen benutzt werden.

Hauptaufgabe und -merkmal der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die drei statische entgegengesetzte Kräfte und drei statische entgegengesetzte Drehmomente jeweils in drei orthogonalen Richtungen auf feste Gegenstände unter Verwendung einer einzigen pneumatischen oder äquivalenten Kraftquelle ausübt.

Weiter schafft die Erfindung eine Vorrichtung, die eine Betätigungseinrichtung hat, welche eine geradlinige Bewegung hat, damit die Richtungen der Kräfte nicht durch die Größe des einzuspannenden Gegenstands beeinflußt werden.

Weiter schafft die Erfindung eine Vorrichtung, die Gegenstände auf monostabile Weise einspannt, d. h., das Betätigen der Vorrichtung an einem Gegenstand wird eine einzige, vorhersagbare Relativlage in bezug auf die Spannvorrichtung ergeben.

Weiter soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die viele verschiedene Gegenstände einspannt, welche, mit Ausnahme kleiner Abmessungsänderungen, identisch sind, ohne daß irgendeine Einstellung oder Änderung von Teilen der Vorrichtung vorgenommen wird.

Weiter schafft die Erfindung eine Vorrichtung, die Gegenstände unterschiedlicher Größen und Formen einspannt, indem Teile gegeneinander, ausgetauscht werden und die Position der Teile der Vorrichtung eingestellt wird, die großen- und formabhängig sind.

Ferner schafft die Erfindung eine Vorrichtung, die gegeneinander austauschbare und in der Position einstellbare Teile zum Aufnehmen von Gegenständen unterschiedlicher Größen und Formen hat, wobei diese Teile von universeller Art sind, statt von besonderen Gegenständen abhängig zu sein, und der Vorrichtung gestatten, die vielfältigsten Gegenstände unter Verwendung von verfügbaren Spannvorrichtungsteilen einzuspannen, ohne daß es erforderlich ist, für jeden einzuspannenden Gegenstand neue Teile zu entwerfen.

Schließlich soll eine Vorrichtung der vorstehend erwähnten

Art geschaffen werden, bei der zum Aufnehmen von Gegenständen unterschiedlicher Größen und Formen Teile in kurzer Zeit, und zwar in weniger als einer Minute, gegeneinander ausgetauscht werden können.

Eine vielseitige Greif- bzw. Spannvorrichtung, die alle vorstehenden Merkmale hat, weist eine Betätigungseinrichtung auf, an der zwei lösbare, austauschbare Backenbaugruppen befestigt sind. Die Spannbacken an diesen Baugruppen werden aus einer Gruppe von universellen Backen ausgewählt, die in unterschiedlichen Kombinationen geeignet sind, die vielfältigsten Gegenstände und Teile einzuspannen. Die Betätigung von Druckluftzylindern oder einer äquivalenten Kraftquelle an der Betätigungseinrichtung verursacht eine Relativlinearbewegung der Backenbaugruppen zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung, in der der Gegenstand auf monostabile Weise eingespannt ist. Die drei grundlegenden Backentypen sind nasenförmige Backen hauptsächlich für konkave und konkavkonvexe Flächen, V-förmige Backen hauptsächlich für konvexe Flächen und Mehrfachauflageknopfbacken für Planflächen. Die Austauschbarkeit der Backentypen gestattet, die Backenbaugruppe an verschiedene Formen von einzuspannenden Gegenständen anzupassen.

Die Betätigungseinrichtung hat in einer besonderen Ausführungsform eine Grundplatte und zwei Schlitten, eine Einrichtung zum Lagern der Schlitten derart, daß sie eine geradlinige Bewegung haben, und die lineare Kraftquelle. Die Backenbaugruppe, die an dem Schlitten lösbar befestigt wird, hat ein als rechter Winkel ausgebildetes Backenhalteteil, einen oder mehrere Träger, mittels welchen die Spannbacke an dem Halteteil einstellbar befestigbar ist, und Einrichtungen zum genauen Aufnehmen der Backenbaugruppe an dem Schlitten.

A, —

Der große Bereich der Einstellbarkeit der Backenpositionen gestattet, die Backenbaugruppe so einzustellen, daß unter Verwendung von vorhandenen Teilen Gegenstände verschiedener Größen eingespannt werden können.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden am Beispiel des Einspannens des Flügelprofilteils und der Wurzel von Turbinenlaufschaufeln vieler unterschiedlicher Größen und Formen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

die Fig. 1 und 2 in Draufsicht bzw. Seitenansicht

die Betätigungseinrichtung in offener Stellung,

Fig. 3 in Seitenansicht und teilweise im

Schnitt die Betätigungseinrichtung in geschlossener Stellung sowie V-Backenbaugruppen, die eine Turbinenlaufschaufel einspannen,

Fig. 4 in Endansicht und teilweise im

Schnitt die Betätigungseinrichtung und die Backenbaugruppe,

Fig. 5 ein Diagramm von drei Paaren ent

gegengesetzter Kräfte und von von drei Paaren entgegengesetzter Torsionsmomente, die auf einen festen Gegenstand einwirken,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung

einer Nasenbacke,

die Fig. 7a - Ic perspektivische Teildarstellungen

der Nasenbacke, die eine Kraft auf sich gleichmäßig verändernde Flächen ausübt,

Fig. 8 eine Nasenbacke mit gerader Kante,

Fig. 9 zwei Nasenbacken, die divergieren

de Kräfte ausüben,

Fig. 10 eine Turbinenlaufschaufel,

die Fig. 11a und 11b zwei Nasenbacken, die Turbinenlaufschaufeln unterschiedlicher Größe einspannen,

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung

einer V-Backe,

Fig. 13 drei V-Backen, die einen Gegenstand

mit konvexem Rand einspannen,

Fig. 14 eine Dreiknopfplanbackenhalte-

teil,

Fig. 15 eine perspektivische Darstellung

des Backenbaugruppenhalteteils,

die Fig. 16a und 16b zusammengebaute Konfigurationen von

vier Teilen zum Herstellen von V-Backenbaugruppen,

die Fig. 17 und 18 perspektivische Darstellungen einer

horizontalen bzw. einer vertikalen V-Backenbaugruppe,

-JS-

Fig. 19 zwei horizontale V-Backen an einer

Backenbaugruppe,

Fig. 20 eine perspektivische Darstellung

einer typischen Planbackenbaugruppe,

Fig. 21 eine Seitenansicht einer Turbinen

laufschaufel, die zwischen Plan- und Nasenbaekenbaugruppen eingespannt ist, und

die Fig. 22 und 23 weitere Konfigurationen der Planbackenbaugruppe .

Die Betätigungseinrichtung 30 der Greif- bzw. Spannvorrichtung ist in den Fig. 1-4 gezeigt und hat eine Grundplatte 31, an der zwei Blöcke 32 und 33 befestigt sind, die zwei parallele Stangen 34 und 35 festhalten. Auf den Stangen 34 und 35 sind zwei Schlitten 36 und 37 gelagert, die mit Linearkugellagern ausgerüstet sind, welche ihnen gestatten, sich auf den Stangen axial zu verschieben. Ein Arm 38 ist an der unteren Fläche des Schlittens 36 befestigt und hat zwei Gabelköpfe 39 und 40, die ein integraler Bestandteil des Arms sind. Die beweglichen Teile von Druckluftzylindern 41 und sind an den Gabelköpfen 39 und 40 mittels Stiften 43 und befestigt, und die feststehenden Teile der Druckluftzylinder sind an der Grundplatte 31 über Zapfenlagerböcke 45-48 befestigt. Druckluft, die über Schlauchanschlüsse 95 und 96 zugeführt wird, strömt durch einen T-förmigen Kanal 97 und durch Luftschläuche 41" und 42'. Die Druckluft betätigt die Druckluftzylinder 41 und 42 und bewirkt somit die Linearbewegung des Schlittens 36 längs der Stangen 34 und 35. Stattdessen können die Kraftquellen auch Hydraulikzylinder sein.

Eine Verbindungsstange 49 ist mit einem Ende an dem Arm 38 befestigt und mit dem anderen Ende an einer Kurbel 50 angelenkt, die ihrerseits durch ein Lager 51 an der Grundplatte 31 drehbar befestigt ist. Eine zweite Verbindungsstange 52 ist ebenfalls an der Kurbel 50 angelenkt und am anderen Ende an einem Arm 53 befestigt, der an dem Schlitten 37 befestigt ist. Die Schlitten 36 und 37, die Verbindungsstangen 49 und 52 und die Kurbel 50 bilden somit einen doppelten Kurbel- und Schiebermechanismus, der, wenn die Druckluftzylinder betätigt werden, bewirkt, daß sich die beiden Schlitten 36 und 37 auf den Stangen 34 und

35 axial bewegen, aber in entgegengesetzten Richtungen. Das heißt, das Betätigen der Druckluftzylinder 41 und 42 bewirkt nicht nur die Linearbewegung des Schlittens 36, sondern auch eine gleiche und entgegengesetzte Linearbewegung des Schlittens 37. Diese Bewegung der Schlitten, an denen die Spannbackenbaugruppen 54 und 55 (Fig. 3) lösbar befestigt sind, ergibt die geradlinige Bewegung, die notwendig ist, um die Spannvorrichtung mit dem einzuspannenden Gegenstand, wie beispielsweise der Turbinenlaufschaufel 56, in Berührung zu bringen und von ihm zu lösen.

Zum Erleichtern der Befestigung der Backenbaugruppen 54 und 55 an den Schlitten 36 und 37 ist jeder Schlitten mit zwei Löchern 57 und 58 (Fig. 1) versehen, die einen genauen Durchmesser und eine genaue Lage haben. Diese Löcher nehmen eine genaue Lage aufweisende Stifte 59 und 60 (Fig. 4 und 15) an der Backenbaugruppe auf und gestatten eine schnelle, aber genaue Festlegung der Backenbaugruppe. Nach oben vorstehende, mit Gewinde versehene Stehbolzen 61 und 62 auf den Schlitten

36 und 37 werden zusammen mit Muttern 63 und 64 zum lösbaren Festspannen der Backenbaugruppen 54 und 55 an den Schlitten benutzt. Die genaue Position der Schlitten 36 und 37 wird abgefühlt, und es werden analoge elektrische Signale gebildet. Ein Arm 65 (Fig. 1) ist an dem Ende des Schlittens 36 und an dem beweglichen Teil eines Linearbewegungswandlers befestigt. Der feststehende Teil dieses Wandlers ist an der

AH

mm. Ω/ —

Grundplatte 31 befestigt, weshalb die genaue Position der Spannvorrichtung, insbesondere in der geschlossenen Stellung, für die Maschine verfügbar ist, bei welcher es sich beispielsweise um eine automatische Prüfmaschine für Turbinenlaufschaufeln handelt.

Damit ein fester Gegenstand 67 an einem bekannten und vorhersagbaren Ort plaziert, d. h. eingespannt wird, müssen die resultierenden Kräfte, die auf ihn einwirken, drei entgegengesetzte Paare linearer Kräfte, jeweils in einer orthogonalen Richtung, und drei entgegengesetzte Paare von Torsionsmomenten (Drehmomenten), die jeweils in drei orthogonalen Richtungen wirken, sein. Das ist schematisch in Fig. gezeigt. Die Größe dieser resultierenden Kräfte und Drehmomente muß größer sein als irgendwelche Kräfte oder Drehmomente, die bei dem Bearbeitungsprozeß an dem Gegenstand auftreten, wie beispielsweise Trägheitskräfte beim Transport, Erdanziehungskräfte beim statischen Festhalten oder externe Kräfte, die auf den Gegenstand beim Zusammenbauen, beim maschinellen Bearbeiten oder bei der Prüfung ausgeübt werden. Einige dieser Kräfte können durch Reibung erzeugt werden.

Weil es eines der Ziele der Erfindung ist, Gegenstände genereller Form statt Gegenstände spezifischer Form einzuspannen, wurde beim Entwurf der Backen, die Kräfte auf den Gegenstand ausüben, universellen Formen besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Eine solche universelle Backe ist die in Fig. 6 gezeigte nasenförmige Backe 70. Diese Backe hat einen Krümmungsradius in zwei Richtungen und bildet einen Kontaktbereich, der die Form eines Toroidabschnittes hat. Wenn sie mit einem Gegenstand in Berührung gebracht wird, der eine sich gleichmäßig verändernde Oberfläche hat, ergibt sich ein einziger Kontaktpunkt, vorausgesetzt, daß der Gegenstand nicht konkav ist und einen Krümmungsradius an dem Kontaktpunkt hat, der kleiner als der der

Backe ist. Damit die Backe vollkommen generell ist und
einen einzigen Kontaktpunkt für eine Oberfläche irgendeines Radius ergibt, müßten beide Radien der Backe infinitesimal klein sein. Das ist jedoch nicht praktisch, weil der kleine Kontaktbereich eine hohe örtliche Beanspruchung an dem einzuspannenden Gegenstand an dem Kontaktpunkt verursachen und nicht die für die meisten Verwendungszwecke notwendige Bakkenfestigkeit ergeben würde. Durch Wählen der beiden Krümmungsradien kann ein praktischer Kompromiß zwischen der Generalität für eine besondere Gruppe von einzuspannenden Gegenständen und Beanspruchungs- und Festigkeitsüberlegungen gefunden werden. Beispiele dafür, wie diese Nasenbacke benutzt werden kann, um eine einzelne Kraft auf eine sich
gleichmäßig verändernde Oberfläche an einem Gegenstand 71
auszuüben, sind in den Fig. 7a, 7b und 7c gezeigt. Eine
Variation dieses universellen Backentyps ist in Fig. 8 gezeigt, wo die geradflankige Nasenbacke 72 einen abgerundeten Kontaktbereich hat.

Zum Einhalten der Bedingungen von entgegengesetzten resultierenden Paaren von Kräften, wie oben erwähnt, ist es in
vielen Fällen notwendig, Paare von Kräften in unmittelbarer gegenseitiger Nähe auszuüben. Weil die Kraft, die durch die Backe erzeugt wird, zu der Oberfläche des Gegenstands immer rechtwinkelig ist, divergieren bei konkaven Oberflächen die Richtungen dieser Paare von Kräften voneinander weg, wie es durch die Pfeile rechts in Fig. 9 gezeigt ist. Durch Verwendung von zwei Nasenbacken 70 Rücken an Rücken in der Bakkenbaugruppe können solche divergierenden Kraftrichtungen
erzielt werden.

Ein weiterer Typ von Oberfläche, der häufig anzutreffen ist, insbesondere bei Turbinenlaufschaufeln, ist eine, die sich gleichmäßig von konkav nach konvex ändert, wie es in Fig. 10

- VO -

gezeigt ist, die eine vergrößerte Ansicht der Laufschaufel 56 von Pig. 3 darstellt. Nasenförmige Backen 70 und 72 können benutzt werden, um Paare von gerichtet divergierenden Kräften auf diese konkav-konvexen Formen unter Verwendung einer einzigen Backe auszuüben. In den Fig. 11a und 11b sind die Wurzeln von zwei verschieden großen Turbinenlaufschaufeln in einer monostabilen Stellung zwischen einer krummflankigen Nasenbacke 70 und einer geradflankigen Nasenbacke 72 eingespannt. Es sei angemerkt, daß dieselbe Backe für einen Bereich von Krümmungsradien und deshalb an vielen verschiedenen Gegenständen innerhalb dieses Bereiches benutzt werden kann. Dieses Merkmal ist von Nutzen, weil eine Spannvorrichtung zum Einspannen von vielen verschiedenen Gegenständen benutzt werden kann, die alle als ein besonderer Teiletyp angesehen werden würden, die aber kleine Abmessungsunterschiede haben, welche kleine Formunterschiede von Gegenstand zu Gegenstand verursachen. Da der Bereich von zulässigen Krümmungsradien für diese Backe viel größer ist als die Toleranzen, die normalerweise an Gegenständen eines einzelnen Teiletyps angetroffen werden, ist jedoch ein allgemeineres Merkmal dieser Backe, daß dieselbe Backe auch an vielen verschiedenen Teiletypen benutzt werden kann, die sich in weiten Grenzen verändernde nominelle Krümmungsradien haben.

Eine weitere übliche allgemeine Form, die beim Einspannen von Teilen angetroffen wird, ist eine konvexe Oberfläche. Zum Einhalten der Bedingungen entgegengesetzter resultierender Paare von Kräften (Fig. 5) kann es in vielen Fällen notwendig sein, zwei Kräfte in unmittelbarer gegenseitiger Nähe auch bei dieser Oberflächenform auszuüben. Obgleich das in vielen Fällen mit zwei der nasenförmigen Backen erfolgen kann, ist es zweckmäßiger, die in Fig. 12 gezeigte V-Backe zu benutzen. Die Spannbacke 73 hat zwei Kontaktbe-

reiche, von denen jeder als Sektor eines Zylinders geformt ist, wobei sich die Achsen der Zylinder schneiden, um eine V-Form zu bilden. Ein Beispiel des Gebrauches dieser Backe ist in Fig. 13 gezeigt. Diese zeigt zwei Kräfte, die jeweils von drei Backen auf ein elliptisch geformtes Prisma 74' ausgeübt werden. Wie in dem Fall der nasenförmigen Backe 70 beeinflussen kleine Änderungen in der Form des Gegenstands, der eingespannt wird, z. B. eine Nichtlinearität des Prismas, die Lage der Kräfte, die auf den Gegenstand ausgeübt werden, nicht. Es werden somit monostabile Einspannkräfte gewährleistet.

Eine weitere übliche allgemeine Form, die beim Einspannen von Teilen angetroffen wird, ist die ebene Fläche. Da es ein Ziel der Erfindung ist, kleine Abmessungsänderungen aufzunehmen, ohne daß Einstellungen an der Spannvorrichtung erforderlich sind, muß dieser Backentyp in der Lage sein. Gegenstände, die nicht völlig eben, sondern beinahe eben sind, monostabil einzuspannen. Durch Berühren einer beinahe ebenen Oberfläche mit drei sphärischen Auflageknöpfen wird ein monostabiler Kontakt mit dem einzuspannenden Gegenstand gewährleistet. Eine typische Auflageknopfbacke 75 für einen solchen Zweck ist in Fig. 14 gezeigt. Diese Backe besteht aus einer ebenen Befestigungsplatte mit einer Anzahl von Löchern 77 zur möglichen Halterung von sphärisch geformten Auflageknöpfen 78. In diesem Fall werden Innensechskantschrauben mit sphärischen Köpfen für die Auflageknöpfe benutzt, und die Löcher 77 sind zum Befestigen dieser Schrauben an der Befestigungsplatte mit Gewinde versehen. Eine Anzahl von Löchern ist in der Befestigungsplatte vorgesehen, um eine räumliche Einstellung der Auflageknöpfe zur Anpassung an Größenänderungen verschiedener Gegenstände zu ermöglichen.

Es sind drei grundlegende Spannbackentypen dargestellt wor-

- vt -AS

den, d. h. die nasenfönnige Backe in Fig. 6, die hauptsächlich für konkave oder konkav-konvexe Oberflächen dient, die V-förmige Backe in Fig. 12, die hauptsächlich für konvexe Oberflächen dient, und die Mehrfachauflageknopfbacke in Fig. 14 für Planflächen, Ein geeignetes Befestigungssystem für diese Gruppe von universellen Backen ist notwendig. Zur Anpassung an Gegenstände verschiedener Größen muß das Befestigungssystem eine räumliche Einstellung der Spannbacken gestatten. Ein Grundelement des Befestigungssystems ist das rechwinkelige Backenhalteteil 79, das in Fig. 15 gezeigt ist. Die Vorderseite des Halteteils hat zwei Keilnuten 80 mit jeweils drei Gewindelöchern 81 zum Befestigen von Backen und Backenträgern. Dieses Halteteil bildet zusammen mit einer oder mehreren Spannbacken und an ihm befestigten Einstellträgern eine Backenbaugruppe. Auf der unteren Seite befinden sich die beiden genau angeordneten Stifte 59 und 60, die in Löcher an den Schlitten 36 und 37 passen. Das gestattet ein schnelles und genaues Festlegen der Backenbaugruppen 54 und 55 auf den Schlitten. Ein Loch 82 in der unteren Seite des Halteteils 79 nimmt den Stehbolzen 61, 62 und dessen Kontermutter auf dem Schlitten auf, die zur Befestigung der Backenbaugruppen auf den Schlitten dienen.

Die Fig. 16a und 16b (vgl. auch Fig. 17) zeigen lediglich zwei der verschiedenen Zusammenbaukonfigurationen von vier Teilen,, von denen jede eine Backenbaugruppe darstellt. Diese vier Teile sind das Backenhalteteil 79, ein Vertikaleinstellträger 83, ein Horizontaleinstellträger 84 und eine horizontale V-Backe 85. Der Träger 83 hat einen schwalbenschwanz förmigen Längskeil an seiner Rückfläche, der in der' Keilnut 80 nach oben und unten verschiebbar ist. Es sei angemerkt, daß der Träger 83 an dem Halteteil 79 mit der Oberseite nach unten und mit der rechten Seite nach oben und in der einen oder in der anderen Keilnut 80 an dem Halteteil 79 be-

festigt werden kann, wie dargestellt. Weiter kann der Träger 83 an dem Backenhalteteil 79 mit jedem der drei Befestigungslöcher 81 in jeder der beiden Keilnuten befestigt und innerhalb jedes der sechs Befestigungslöcher mittels eines Langloches 86 in dem Träger 83 auf jede Höhe eingestellt werden. Diese Kombinationen von Zusammenbaukonfigurationen und Einstellungen innerhalb jeder Konfiguration ermöglichen einen großen Spielraum bei der Einstellung der Backe in vertikaler Richtung. Auf gleiche Weise kann der horizontal einstellbare Träger 84 an dem Träger 83 befestigt werden, indem irgeneines der drei Befestigungslöcher benutzt wird, und kann innerhalb jedes Befestigungsloches durch die Verwendung eines Langloches 87 verstellt werden. Das ergibt einen grossen Bereich der Backenpositionseinstellung in horizontaler Richtung. Die Symmetrie der V-Spannbacke 85 gestattet außerdem weitere mögliche Konfigurationen, um die Backenpositioniermöglichkeiten noch vielseitiger zu machen. In Fig. 16a kann die V-Backe 85 links von einem Befestigungselement 88 mit der rechten Seite nach' oben und mit der Oberseite nach unten sowie rechts von dem Befestigungselement mit der rechten Seite nach oben und mit der Oberseite nach unten befestigt sein. In jeder dieser vier Ausrichtungen ist die Backe horizontal verstellbar. In Fig. 16b gilt dasselbe, und eine der vielen möglichen Positionen der V-Backe 85 ist dargestellt. Dieser große Bereich der Verstellbarkeit der Backenposition gestattet, die Backenbaugruppe einzustellen, um Gegenstände verschiedener Größen einzuspannen, und zwar unter Verwendung von vorhandenen Teilen, was die Notwendigkeit beseitigt, für die meisten Typen von einzuspannenden Gegenständen neue Teile zu entwerfen.

Viele Backentypen sind an der Backenbaugruppe austauschbar. Fig. 17 zeigt eine horizontale V-Backe 85 wie in Fig. 16a. Fig. 18 zeigt eine kleinere, vertikale V-Backe 89. Als eine weitere Konfiguration der vielen möglichen Konfigurationen

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kann eine nasenförmige Backe 70 oder 72 (Fig. 6 und 8) anstelle der Backe 85 oder 89 verwendet werden.

In der Praxis ist es manchmal notwendig, mehr als eine Spannbacke an einer einzelnen Backenbaugruppe zu befestigen . Beispielsweise erfordern die Flügelprofilteile von Turbinenschaufein zwei horizontale V-Backen an einer Backenbaugruppe und eine horizontale V-Backe an der anderen Backenbaugruppe. Das ist in Fig. 3 dargestellt. Weiter ist es außerdem manchmal notwendig, für eine der Backen eine dritte Verstellrichtung vorzusehen. Fig. 19 zeigt ein solches Beispiel. Der Träger

90 ist auf dem Halteteil 79 auf eine Weise vertikal verstellbar, die der oben beschriebenen gleicht, und ein Träger

91 ist auf der Oberseite des Trägers 90 festgespannt und ist auf dieselbe Weise horizontal verstellbar. Eine V-Backe 92 ist rechtwinkelig zu den anderen beiden Verstellrichtungen verstellbar. Es sei angemerkt, daß zwei Backen an dem Halteteil 79 gleichzeitig befestigt werden können, indem beide Keilnuten 80 an dem Halteteil benutzt werden, und daS wegen der symmetrischen Auslegung der Befestigungsteile jede Backe in jeder der beiden Keilnuten an dem Halteteil 79 befestigt werden kann. In Fig. 19 ist eine zweite Backe 85 auf dieselbe Weise wie in Fig. 17 befestigt, aber in einer anderen vertikalen Position. Die gezeigten Befestigungselemente 88 sind Schrauben.

Fig. 20 zeigt eine typische Befestigung einer Planbacke 76, die in Fig. 14 gezeigt ist. Eine Platte 93 ist mit einem Längskeil versehen, der in die Keilnut an dem Halteteil 79 paßt, und kann in jedem der drei Paare von Löchern an dem Halteteil 79 befestigt werden, wodurch sich drei unterschiedliche Höhen für die Platte 93 ergeben. Die drei Auflageknöpfe aufweisende Backe 76 wird an der Platte 93 mit irgendwelchen drei Lochpaaren befestigt, wodurch sich noch mehr Höhenmöglichkeiten ergeben. Eine Backe 94, die ebenfalls mehrere

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Löcher für sphärische Auflageknöpfe ähnlich wie die Backe 76 enthält, ist ebenfalls an irgendeinem der drei Gewindelochpaare in dem Halteteil 79 befestigt. Dieses Paar Planbacken 76 und 94 ist an dem Halteteil 79 so befestigt, daß sie zwei zueinander rechtwinkelige Planbacken bilden, die einen rechtwinkelig geformten Gegenstand aufnehmen können. Ein Beispiel dafür ist in Fig. 21 gezeigt. Die Wurzel der Turbinenlaufschaufel 95 ist zwischen den Planbacken 76 und 94 und einer Nasenbacke 70, wie der in Fig. 6 gezeigten, eingespannt. Das Halteteil, der Träger 83 und die Backe sind wie in Fig. 17 angeordnet. Beispiele für mögliche Zusammenbaukonfigurationen dieser beiden Planbacken 76 und 94 zum Aufnehmen von Teilen verschiedener Größen sind in den Fig. 22 und 23 gezeigt. In letzteren sind zwei Mehrfachauflageknopfplanbacken 76 mit demselben Vertikaleinstellträger 93 zusammengebaut.

Im tatsächlichen Gebrauch werden zwei Backenbaugruppen zusammengebaut und so eingestellt, daß sie einem besonderen Teiletyp angepaßt sind, und an der weiter oben beschriebenen Betätigungseinrichtung 30 befestigt. Mehrere Backenbaugruppenpaare können für unterschiedliche Teiltypen neu eingestellt werden. Die Paare können dann schnell ausgetauscht werden, indem die Mutter auf jedem Schlitten (wie die Mutter 63 auf dem Schlitten 36) entfernt wird, das alte Backenbaugruppenpaar abgenommen und dann das neue Paar angebaut wird. Das ermöglicht, die Vorrichtung schnell von einem Teiletyp auf einen anderen umzurüsten. Gemäß Fig. 3 wird die Spannvorrichtung zweckmäßig manuell geladen; der Gegenstand, wie beispielsweise die Turbinenlaufschaufel 56, wird von Hand zwischen die Backenbaugruppen 54 und 55 gebracht, und die pneumatischen oder hydraulischen Zylinder 41 und 42 werden betätigt, um eine geradlinige Bewegung der Backenbaugruppen aufeinander zu zum

Erfassen des Gegenstands hervorzurufen. Die vertikale Position der Turbinenlaufschaufel ist unkritisch, weil die genaue Position optisch abgefühlt wird. Das gilt für weitere Kombinationen der Gruppe von universellen Backen. Beispielsweise wird in den Fig. 11a und 11b die Position der Turbinenlaufschaufel 56 rechtwinkelig zu der Papierebene abgefühlt.

Diese Spannvorrichtung hat eine ausreichende Genauigkeit, um das Teil zu handhaben, während dieses automatisch auf kleine Oberflächenfehler untersucht wird.

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Claims (18)

1. Ansprüche:

   Spannvorrichtung zum Ergreifen von Gegenständen unterschiedlicher Größe und Form, gekennzeichnet durch: eine Betätigungseinrichtung (30); und zwei Backenbaugruppen (54, 55), die an der Betätigungseinrichtung lösbar befestigt sind;

   wobei die Backenbaugruppen jeweils wenigstens eine Spannbacke aufweisen, die aus einem Satz universeller Backen (70, 73, 75), welche in unterschiedlichen Kombinationen zum Spannen einer Vielfalt von Gegenständen (67) geeignet sind, ausgewählt ist; und

   wobei die Betätigungseinrichtung (30) eine Kraftquelle (41, 42) und eine Einrichtung (36, 37) zum Erzeugen einer Relativlinearbewegung der Backenbaugruppen (54, 55) zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung, in der ein besonderer Gegenstand (67) auf monostabile Weise eingespannt ist, aufweist.
2. 2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Satz universeller Backen (70, 73, 75) aus drei grundlegenden Backentypen besteht, bei denen es sich um nasenförmige Backen (70) hauptsächlich für konkave und konkav-konvexe Flächen, V-förmige Backen (73) hauptsächlich für konvexe Flächen und Mehrfachauflageknopfbacken (75) für ebene Flächen handelt.
3. 3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nasenförmigen Backen (70) einen Krümmungsradius in zwei Richtungen haben und einen Kontaktbereich bilden, der die Form eines Abschnitts eines Toroids hat.
4. 4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nasenförmige Backen (70) Rücken an Rücken in einer Backenbaugruppe befestigt sind.
5. 5. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der nasenförmigen Backen (70) eine gerade Kontaktflanke hat, die abgerundet ist.
6. 6. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmigen Backen (73) zwei Kontaktbereiche haben, die einander schneiden und jeweils ein Sektor eines Zylinders sind.
7. 7. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfachauflageknopfbacken (75) eine ebene Befestigungsplatte (76) mit einer Matrix von Löchern (77) haben, in denen drei sphärisch geformte Auflageknöpfe (78) angeordnet sind.
8. 8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Backenbaugruppe (54, 55) ein Backen-

   halteten (79) und einen oder mehrere Träger (83, 84) aufweist, mittels welchen die Spannbacke an dem Halteteil einstellbar befestigt ist.
9. 9. Spannvorrichtung zum Ergreifen von Gegenständen unterschiedlicher Größe und Form, gekennzeichnet durch:

   eine Betätigungseinrichtung (30) mit einer Grundplatte (31), mit 2wei Schlitten (36, 37)_rmit einer Einrichtung (32, 33, 34, 35) zum Befestigen der Schlitten auf der Grundplatte und zum Erzeugen einer geradlinigen Bewegung zueinander hin und voneinander weg, und mit einer Antriebseinrichtung (41, 42) zum Bewegen der Schlitten zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung;

   zwei Backenbaugruppen (54, 55), die an den Schlitten lösbar befestigt sind und jeweils wenigstens eine Spannbacke haben, die aus einem Satz von drei grundlegenden Typen von universellen Backen (70, 73, 75), welche in unterschiedlichen Kombinationen zum Spannen einer Vielfalt von Gegenständen (67) geeignet sind, ausgewählt ist;

   wobei die Backenbaugruppen (54, 55) einen bestimmten Gegenstand (67) auf monostabile Weise lösbar einspannen, wenn die Betätigungseinrichtung (30) in der geschlossenen Stellung ist.
10. 10. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (32, 33, 34, 35) zum Befestigen der Schlitten (36, 37) und zum Erzeugen einer geradlinigen Bewegung parallele Stangen (34, 35), die an ihren Enden in Blöcken (32, 33) abgestützt sind, welche an der Grundplatte (31) befestigt sind, eine Kurbel (50} die an der Grundplatte (31) drehbar befestigt ist, und zwei Verbindungsstangen (49, 52) aufweist, die an der Kurbel angelenkt und an Armen (38, 53) befestigt sind, welche an den Schlitten befestigt sind, wobei die Kurbel und die Schlitten sowie die Verbindungsstangen einen dop-

    pelten Kurbel- und Schlittenmechanismus bilden, der bewirkt, daß sich die Schlitten (36, 37) axial längs der Stangen (34, 35), aber in entgegengesetzten Richtungen bewegen.
11. 11. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung zwei Druckluftzylinder (41, 42) aufweist, die zwischen die Grundplatte (31) und den an einem Schlitten (36) befestigten Arm (38) geschaltet sind.
12. 12. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Backenbaugruppe (54, 55) einen als rechten Winkel ausgebildeten Backenhalteteil (79) und einen oder mehrere Träger (83, 84), mittels welchen die Spannbacke an dem Halteteil lösbar befestigt ist, und eine Einrichtung (59, 60) zum genauen Festlegen der Lage der Backenbaugruppe auf dem Schlitten aufweist.
13. 13. Spannvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteteil (79) zwei parallele Keilnuten (80) und mehrere Reihen von Löchern (81) für Befestigungselemente

    (88) hat und daß wenigstens ein Träger einen schwalbenschwanzförmigen Teil hat, der in einer Keilnut verschiebbar und durch das Befestigungselement befestigt ist.
14. 14. Spannvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spannbacken (7O₇ 73, 75) an dem Backenhalteteil (79) einstellbar befestigt sind.
15. 15. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die drei grundlegenden Typen von universellen Backen (70, 73, 75) Nasenbacken (70) hauptsächlich für konkave und konkav-konvexe Flächen, V-Backen (73) hauptsächlich für konvexe Flächen und Mehrfachauflageknopf-

    backen (75) für ebene Flächen sind.
16. 16. Spannvorrichtung zum Halten von Turbinenlaufschaufeln unterschiedlicher Größe und Form, gekennzeichnet durch: eine Betätigungseinrichtung (30) mit entgegengesetzten Schlitten (36, 37) und mit einer Einrichtung (32, 33, 34, 35) zum Befestigen der Schlitten auf einer Grundplatte (31) derart, daß sie eine Relativlinearbewegung ausführen können; zwei Backenbaugruppen (54, 55), die an den Schlitten lösbar festgespannt sind;

    wobei die Backenbaugruppen jeweils wenigstens eine Spannbacke haben, die aus einem Satz von Nasenbacken (70), V-förmigen Backen (73) und sphärischen Auflageknopfbacken (75) ausgewählt ist, welche in unterschiedlichen Kombinationen geeignet sind, entweder den Flügelprofilteil oder die Wurzel von vielen verschiedenen Turbinenlaufschaufeln einzuspannen; und eine Antriebseinrichtung (41, 42) an der Betätigungseinrichtung (30) zum Bewegen der Schlitten (36, 37) und der daran befestigten Backenbaugruppen (54, 55) zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung, in der sie den Flügelprofilteil oder die Wurzel einer besonderen Turbinenlaufschaufel (56, 95) auf monostabile Weise einspannen.
17. 17. Spannvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede Backenbaugruppe (54, 55) ein als rechter Winkel ausgebildetes Backenhalteteil (79), einen oder mehrere Träger (83, 84), mittels welchen die Spannbacke (70, 73, 75) an dem Halteteil einstellbar befestigt ist, und zwei Stifte (59, 60) an dem Halteteil aufweist, die in Löcher an dem Schlitten passen und die Lage der Backenbaugruppe auf dem Schlitten genau festlegen.
18. 18. Spannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,

    daß zwei der Spannbacken (70, 73, 75) an dem als rechter Winkel ausgebildeten Backenhalteteil (79) einstellbar befestigt sind.