DE3938150A1

DE3938150A1 - Fixture for disk parts with radial slots - has high-pressure oil jet to force workpiece against location surface of positioning fingers

Info

Publication number: DE3938150A1
Application number: DE3938150A
Authority: DE
Inventors: Erwin Junker; Georg Dipl Ing Himmelsbach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1991-05-23
Also published as: DE3938150C2

Abstract

The fixture provides precise locatoin for the finish machining of disk like parts with one or more radial slots and with or without a central hole. The workpiece or workpiece stack (21) is first approximately located on the worktable. Then positioning fingers (4,20) and a central mandrel are lowered into position in the workpiece slots and central hole with clearance in the region of 0.1 to 0.5 mm. A shoulder on the mandrel lightly nips the workpiece to prevent accidental movement. Oil under pressure is then admitted through passages (8,9) and orifices (10,11) to push against sides (12) and (13) of the workpiece slots, thus moving the workpiece bodily and bringing the opposite surfaces (16) and (17) of the slots firmly against the hardened location surfaces (18,19) of the positioning fingers (4). Finally the workpiece is clamped and the positioning members withdrawn. USE/ADVANTAGE - Workpiece can be located within 2 micron.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur prä zisen Positionierung scheibenförmiger Werkstücke entweder mit mehreren, miteinander fluchtenden Nuten oder mit nur einer in einer Flucht liegenden Nut und einer Mittelbohrung bezüglich jeweils einer Seitenfläche der Nut(en), wobei die Werkstücke auf einem Sockel einer Aufspannvorrichtung durch (einen) in die Nut(en) hineinragende(n) Positionierfinger und gegebenenfalls durch den Zentrierdorn in einer senkrecht zur Bewegungsrichtung der (des) Positionierfinger(s) und gegebenenfalls des Zentrierdorns lie genden Ebene vorpositioniert sind.The invention relates to a method and an apparatus for pre precise positioning of disk-shaped workpieces either with several, aligned grooves or with only one in an aligned groove and a center hole with respect one side surface of the groove (s), the workpieces on a base of a jig through (one) into the groove (s) protruding positioning finger (s) and, if necessary, by the Centering mandrel in a direction perpendicular to the direction of movement of the Positioning finger (s) and, if necessary, the centering mandrel prepositioned.

Durch die engen und schwer zugänglichen Einbauverhältnisse und die sehr schwierigen Betriebsbedingungen ist das präzise Posi tionieren von genuteten Werkstücken, besonders im Stapel, für anschließende Präzisionsbearbeitung sehr schwierig, zumal her kömmliche mechanische Positioniertechniken praktisch nicht an wendbar sind.Due to the narrow and difficult to access installation conditions and the very difficult operating conditions is the precise posi tion of grooved workpieces, especially in a stack, for subsequent precision machining very difficult, especially since conventional mechanical positioning techniques practically not are reversible.

Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vor richtung zu entwickeln, mit denen genutete scheibenförmige Werk stücke bezüglich jeweils einer Nut-Seitenfläche mit einer Ge nauigkeit von +2 µm positionierbar sind, wobei es vorteilhaft ist, wenn gestapelte Werkstücke im automatischen Zyklus und gleichzeitig positioniert werden können.It is therefore the task, a procedure and a pre to develop direction with which grooved disc-shaped work pieces with respect to a groove side surface with a Ge Accuracy of +2 µm can be positioned, which is advantageous is when stacked workpieces in the automatic cycle and can be positioned at the same time.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß ein auf die der präzise zu positionierenden gegenüberliegenden Seitenflächen der Nuten gerichteter Fluidstrahl das (die) Werkstück(e) so verschiebt bzw. um den Zentrierdorn dreht, daß er (sie) mit den präzise zu positionierenden Seitenflächen der Nuten an die präzise Position darstellenden Flächen auf der der Fluiddüsenanordnung abgekehr ten Seite der (der) Positionierfinger(s) zur präzisen Anlage gelangt und daß der (die) in die Nut(en) mit der präzise zu positionierenden Seitenfläche hineinragende(n) Positionierfinger Kanäle für das Fluid und mindestens eine gegen die der präzise zu positionierenden gegenüberliegenden Seitenfläche der jeweiligen Nut gerichtete Düse aufweist(en), durch die ein Fluid gebündelt strahlbar ist.This problem was solved in that the precise opposite side surfaces of the grooves to be positioned directed fluid jet moves the workpiece (s) or about the centering mandrel that he (she) with the precise to positioning side surfaces of the grooves to the precise position representing surfaces on the fluid nozzle arrangement away th side of the positioning finger (s) for precise positioning arrives and that the (the) in the groove (s) with the precise positioning fingers protruding positioning surface Channels for the fluid and at least one against that of the precise one to be positioned opposite side surface of the respective Groove directed nozzle (s) through which a fluid is bundled is radiant.

Vorteilhaft ist die Möglichkeit, im Stapel aufeinanderliegende, gleichartige Werkstücke gleichzeitig präzise zu positionieren. Die Ausbildung der Anlagefläche des Positionierfingers als prä zisionsbearbeitete Außenfläche eines Hartmetalleinsatzes ermöglicht hohe Standzeiten. Von Vorteil ist die einfache Anordnung und auch durch den möglichen Betrieb im automatischen Zyklus die Wirt schaftlichkeit in Herstellung und Betrieb.The possibility of stacking to position similar workpieces precisely at the same time. The formation of the contact surface of the positioning finger as pre precision machined outer surface of a carbide insert enables long service life. The simple arrangement is also advantageous through the possible operation in the automatic cycle the host Efficiency in production and operation.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Appropriate further developments of the method and the device result from the subclaims.

Zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand der Zeichnung näher beschrieben.Two embodiments of the device according to the invention are described in more detail with reference to the drawing.

Darin zeigenShow in it

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Positionieranordnung mit einem Werkstück mit 2×2 miteinander fluch tenden Nuten und einer Mittelbohrung, Fig. 1 is a plan view of a positioning arrangement with a workpiece with 2 x 2 fluch together Tenden grooves and a central bore,

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 is a side view, partly in section, taken along the line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht entsprechend dem Richtungspfeil III aus Fig. 1, Fig. 3 is a side view corresponding to the direction of arrow III of FIG. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht entsprechend dem Richtungspfeil IV aus Fig. 1, Fig. 4 is a side view corresponding to the direction of arrow IV of FIG. 1,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Positionieranordnung mit einem Werkstück mit einer Nut und einer Mittel bohrung. Fig. 5 is a plan view of a positioning arrangement with a workpiece with a groove and a central bore.

Fig. 1 zeigt eine Positionieranordnung mit einem Werkstück 21 mit 2 × 2 miteinander fluchtenden Nuten 6, 7 und einer Mittel bohrung. Das Werkstück wurde in grob vorpositionierter Lage durch ein (nicht dargestelltes) Handlingssystem in Spannposi tion gebracht. Dabei kann die Bearbeitungsposition vertikal, wie dargestellt, oder horizontal sein. Werkstücke mit mehreren, miteinander fluchtenden Nuten können mit oder ohne Mittelboh rung ausgeführt sein. Die Werkstücke können im Prinzip eine run de, ovale oder eckige Form aufweisen. Die Nuten können gerade, wie dargestellt, oder profilierte Konturen haben und als Um fangs- oder Innennuten ausgeführt sein. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Vorpositionierung mit einer Genauigkeit von etwa 0,5 mm durch die Positionierfinger 4 und 20 sowie durch den Zentrierdorn 2 erfolgt. Nachdem die Werkstücke in grob vor positionierter Lage auf dem Sockel 1 liegen, fährt der komplet te Positionierkopf 3, welcher am Zentrierbund 23 maschinensei tig fahrbar und drehbar angeordnet ist, mit Grobzentrierdorn 2 und Positionierfinger 4 und 20 in Richtung Z in Arbeitsposi tion. Die in die Nuten 6, 7 mit der präzise zu positionieren den Seitenfläche 16, 17 hineinragenden Positionierfinger 4 wei sen Kanäle 8, 9 für das Fluid und mindestens eine gegen die Sei tenfläche 12, 13 gerichtete Düse 10, 11 auf. Der Positionier finger 20 weist keine Kanäle und Düsen auf. Wenn das Fluid durch die Kanäle in die Düsen 10, 11 mit hohem Druck gefördert und durch die Düsen in gebündeltem Strahl auf die Seitenflächen 12, 13 gerichtet sind, entsteht an diesen ein Staudruck, durch den das Werkstück 21 in Richtung der Pfeile 14, 15 verschoben wird und so mit den gegenüberliegenden Flächen 16, 17 zur Anlage an den Flächen 36, 37 gelangt. Diese Flächen 36, 37 sind die Außenflächen von Hartmetalleinlagen 18, 19, die auf der der Düsenanordnung abgekehrten Seite der Positionierfinger 4 ein gelassen sind. Sie entsprechen der präzisen Position, in die das Werkstück gebracht werden soll, und bieten den Vorteil, daß sie als präzisionsbearbeitete Flächen sehr hart und passungs stabil sind und damit eine hohe Standzeit ermöglichen. Fig. 1 shows a positioning arrangement with a workpiece 21 with 2 × 2 aligned grooves 6 , 7 and a central bore. The workpiece was brought into a roughly pre-positioned position by a handling system (not shown). The processing position can be vertical, as shown, or horizontal. Workpieces with several grooves aligned with one another can be designed with or without a central bore. In principle, the workpieces can have a round, oval or square shape. The grooves can be straight, as shown, or have profiled contours and be designed as circumferential or internal grooves. In the example shown, the pre-positioning was carried out with an accuracy of about 0.5 mm by the positioning fingers 4 and 20 and by the centering mandrel 2 . After the workpieces are in a roughly positioned position on the base 1 , the complete positioning head 3 , which is arranged on the centering collar 23 in a movable and rotatable manner with the coarse centering mandrel 2 and positioning fingers 4 and 20 in the direction Z in the working position. The in the grooves 6 , 7 with the precise positioning of the side surface 16 , 17 projecting positioning fingers 4 wei sen channels 8 , 9 for the fluid and at least one against the Be tenfläche 12 , 13 directed nozzle 10 , 11 . The positioning finger 20 has no channels and nozzles. If the fluid is conveyed through the channels into the nozzles 10 , 11 at high pressure and directed through the nozzles in a bundled jet onto the side surfaces 12 , 13 , a dynamic pressure arises at these, through which the workpiece 21 in the direction of the arrows 14 , 15 is displaced and thus comes to rest on the surfaces 36 , 37 with the opposite surfaces 16 , 17 . These surfaces 36 , 37 are the outer surfaces of hard metal inserts 18 , 19 , which are left on the side facing away from the nozzle arrangement of the positioning fingers 4 . They correspond to the precise position in which the workpiece is to be brought and offer the advantage that, as precision-machined surfaces, they are very hard and fit and thus allow a long service life.

In Fig. 2 ist der Positionierkopf 3 dargestellt, an dem u.a. die Positionierfinger 4, 20 angeordnet sind. Die Werkstücke liegen auf dem Sockel 1 auf, der eine Zentralausnehmung zur Aufnahme des Zentrierdorns 2 hat. Am Zentrierdorn 2 ist ein Bund 5 angeordnet. Dieser kann vorgespannt ausgeführt sein, wodurch die Werkstücke während des Positioniervorgangs leicht gegen den Sockel gedrückt werden. Dieser Druck durch den Nie derhalter ist geringer als der durch den Fluidstrahl verur sachte Staudruck, damit die zur präzisen Positionierung erfor derliche Bewegung der Werkstücke nicht behindert wird. Der Po sitionierkopf 3 ist werkstückspezifisch ausgebildet und kann bei Werkstückwechsel leicht ausgetauscht werden. Er ist durch den Zentrierbund 23 einfach justierbar, so daß ein passender Anschluß der maschinenseitigen Fluidkanäle mit denen der Po sitionierfinger gewährleistet ist. O-Ringe 31 stellen die Abdichtung der Fluidkanäle sicher. Nach erfolgter Positionie rung werden die Werkstücke durch eine geeignete Klemmvorrich tung z.B. Spannpratzen festgeklemmt, so daß Positionierkopf und Zentrierdorn herausgefahren werden können, ohne daß sich die Werkstücke für die anschließende Präzisionsbearbeitung verschieben.In Fig. 2 of the positioning head 3 is shown, are arranged on the inter alia, the positioning finger 4, 20. The workpieces rest on the base 1 , which has a central recess for receiving the centering mandrel 2 . A collar 5 is arranged on the centering mandrel 2 . This can be designed pre-stressed, whereby the workpieces are pressed slightly against the base during the positioning process. This pressure by the holder is less than the dynamic pressure caused by the fluid jet, so that the movement of the workpieces required for precise positioning is not impeded. The Po sitionierkopf 3 is workpiece-specific and can be easily replaced when changing the workpiece. It is easily adjustable by the centering collar 23 , so that a suitable connection of the machine-side fluid channels with which the positioner finger is ensured. O-rings 31 ensure the sealing of the fluid channels. After positioning, the workpieces are clamped by a suitable clamping device, such as clamping claws, so that the positioning head and centering mandrel can be moved out without the workpieces moving for the subsequent precision machining.

Die Seitenansichten in Fig. 3 und 4 zeigen weitere Details der Positionieranordnung. Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Positionieranordnung mit einem Werkstück, das nur eine Nut und eine Mittelbohrung aufweist. Bei dieser Ausführungs form ist es erforderlich, daß die Mittelbohrung und der Zen trierdorn 25 eine exakte Passung aufweisen. Wird hier durch die Düse 26 des Positionierfingers 4 ein Fluidstrahl gebün delt auf die Nut-Seitenfläche 39 gerichtet, wird durch den entstehenden Staudruck das Werkstück 24 um den Zentrierdorn in Richtung des Pfeiles 33 gedreht und es kommt mit der Sei tenfläche 35 an der Anlagefläche 34 des Hartmetalleinsatzes 28 zur präzisen Anlage. The side views in FIGS. 3 and 4 show further details of the positioning assembly. Fig. 5 shows a top view of a positioning arrangement with a workpiece which has only one groove and a central bore. In this embodiment form, it is necessary that the central bore and the Zen trier mandrel 25 have an exact fit. Is here through the nozzle 26 of the Positionierfingers 4, a fluid jet gebün punched on the groove-side surface directed 39, the workpiece 24 is rotated about the centering pin in the direction of arrow 33 by the resulting impact pressure and it comes with the Be tenfläche 35 against the abutment surface 34 of the carbide insert 28 for precise investment.

Je nach Dimension der Nut und der Anzahl der aufeinander ge stapelten Werkstücke können in den Positionierfingern 4 meh rere Fluiddüsen über- und gegebenenfalls auch nebeneinander angeordnet werden.Depending on the dimension of the groove and the number of workpieces stacked one on top of the other, 4 fluid nozzles can be stacked one above the other in the positioning fingers and optionally also arranged side by side.

Claims

1. Verfahren zur präzisen Positionierung scheibenförmiger Werkstücke mit mehreren, miteinander fluchtenden Nuten bezüg lich jeweils einer Seitenfläche der Nuten, wobei die Werkstücke auf einem Sockel einer Aufspannvorrichtung durch in die Nuten hineinragende Positionierfinger in einer senkrecht zur Bewe gungsrichtung der Positionierfinger liegenden Ebene vorposi tioniert sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die der präzise zu positionierenden gegenüberliegenden Seitenflächen der Nuten gerichteter Fluidstrahl das Werkstück so verschiebt, daß es mit den präzise zu positionierenden Sei tenflächen der Nuten an die präzise Position darstellenden Flächen auf der der Fluiddüsenanordnung abgekehrten Seite der Positionierfinger zur präzisen Anlage gelangt. 1.Procedure for the precise positioning of disk-shaped workpieces with a plurality of mutually aligned grooves with respect to each side surface of the grooves, the workpieces being pre-positioned on a base of a clamping device by positioning fingers projecting into the grooves in a plane perpendicular to the direction of movement of the positioning fingers, characterized in that a fluid jet directed onto the opposite side surfaces of the grooves to be precisely positioned shifts the workpiece such that it is with the surfaces of the grooves to be precisely positioned on the surfaces representing the precise position on the side of the positioning fingers remote from the fluid nozzle arrangement for precise contact reached.

2. Verfahren zur präzisen Positionierung scheibenförmiger Werkstücke mit nur einer in einer Flucht liegenden Nut und einer Mittelbohrung bezüglich einer Seitenfläche der Nut, wobei die Werkstücke auf einem Sockel der Aufspannvorrichtung durch (einen) in die Nut(en) hineinragende Positionierfinger und einen mit der Mittelbohrung passenden Zentrierdorn in einer senkrecht zur Bewegungsrichtung der (des) Positionierfinger(s) (1) und des Zentrierdorns liegenden Ebene vorpositioniert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrahl das Werkstück durch Drehung um den Zentrierdorn zur präzisen Anlage bringt.2. Method for the precise positioning of disk-shaped workpieces with only one groove lying in alignment and a central bore with respect to a side surface of the groove, the workpieces on a base of the clamping device by means of positioning fingers projecting into the groove (s) and one with the central bore suitable centering mandrel are pre-positioned in a plane perpendicular to the direction of movement of the positioning finger (s) ( 1 ) and the centering mandrel, characterized in that the fluid jet brings the workpiece to precise contact by rotation about the centering mandrel.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige, im Stapel aufein anderliegende Werkstücke gleichzeitig präzise positioniert werden.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized characterized in that several of the same type, one on top of the other other workpieces precisely positioned at the same time will.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein Gas, beispielsweise Luft ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the fluid is a gas, for example air.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, Öl oder eine Emulsion ist.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the fluid is a liquid, for example Is water, oil or an emulsion.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Nuten mit der präzise zu positionierenden Seitenfläche hineinragenden Positionierfinger (4) Kanäle (8, 9) für das Fluid und mindestens eine gegen die der präzise zu positionie renden gegenüberliegenden Seitenfläche (12, 13, 39) der jewei ligen Nut (6, 7, 38) gerichtete Düse (10, 11, 26) aufweisen, durch die ein Fluid gebündelt strahlbar ist.6. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the positioning fingers ( 4 ) projecting into the grooves with the side surface to be positioned precisely ( 4 ) channels ( 8 , 9 ) for the fluid and at least one against that of the precise to position opposite ends of the side surface ( 12 , 13 , 39 ) of the respective groove ( 6 , 7 , 38 ) directed nozzle ( 10 , 11 , 26 ) through which a fluid can be jetted bundled.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionierfinger (4) auf seiner der Düsenanordnung abgekehrten Seite einen Hartmetalleinsatz (18, 19, 28) auf weist, dessen Außenseite als Anlagefläche (34, 36, 37) für die präzis zu positionierende Seitenfläche (16, 17, 35) der Nut (6, 7, 38) präzisionsbearbeitet ist.7. The device according to claim 6, characterized in that the positioning finger ( 4 ) on its side facing away from the nozzle arrangement has a hard metal insert ( 18 , 19 , 28 ), the outside of which as a contact surface ( 34 , 36 , 37 ) for the precisely to be positioned Side surface ( 16 , 17 , 35 ) of the groove ( 6 , 7 , 38 ) is precision machined.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen vorgespannten Niederhalter (5) aufweist, durch den die Werkstücke (21, 24) leicht gegen den Sockel drückbar sind, wobei der Niederhaltedruck geringer als der durch den Fluidstrahl verursachte Staudruck an den Seiten flächen (12, 13, 39) der jeweiligen Nuten (6, 7, 38) ist.8. Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that it has a prestressed hold-down device ( 5 ) through which the workpieces ( 21 , 24 ) can be easily pressed against the base, the hold-down pressure being lower than that caused by the fluid jet Back pressure on the side surfaces ( 12 , 13 , 39 ) of the respective grooves ( 6 , 7 , 38 ).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Klemmvorrichtung aufweist, durch die die Werk stücke (21, 24) in präzis positionierter Lage auch bei heraus gezogenen Positionierfingern (4, 20) und Zentrierdorn (2) festklemmbar sind.9. The device according to claim 8, characterized in that it has a clamping device by means of which the work pieces ( 21 , 24 ) can be clamped in a precisely positioned position even when the positioning fingers ( 4 , 20 ) and centering mandrel ( 2 ) are pulled out.