DE4124340C2

DE4124340C2 - Process for clamping, supporting, adjusting or compensating the position of geometrically complex workpieces and clamping device

Info

Publication number: DE4124340C2
Application number: DE4124340A
Authority: DE
Inventors: Werner Prof Dr Ing Moeller
Original assignee: FLAIG SIEGFRIED DIPL ING FH
Current assignee: FLAIG SIEGFRIED DIPL ING FH
Priority date: 1991-07-23
Filing date: 1991-07-23
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: DE4124340A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung mit zwei Spanneinheiten.The invention relates to a clamping device with two Clamping units.

Es ist bekannt (DE-A- 34 39 250), zum Einspannen von Werkstücken auf Schleifmaschinen einen Spannblock zu schaffen, der das Werk stück über einen Kunststoffblock festspannt. Hierbei besteht der Spannblock selbst aus einem gefüllten Kunststoff, wie z. B. aus kalthärtenden Mehrkomponenten-Kunststoffen, aus Styrol oder aus einem Epoxydharz mit jeweils hohem Füllstoffanteil. Der Kunststoff soll hierbei die bisher als Eingieß- und Umgießwerkstoffe verwen dete Werkstoffe Zink oder Zinklegierungen ersetzen. Letztere weisen den Nachteil hoher Verarbeitungstemperaturen auf. Ihre thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind größer als die der für die Herstellung der Werkstücke verwendeten Materialien. Da durch soll beim Abkühlen ein Spiel zwischen dem Umgießwerkstoff und Werkstoff vermieden werden. It is known (DE-A-34 39 250) for clamping workpieces to create a clamping block on grinding machines that the factory clamped over a plastic block. Here is the Clamping block itself made of a filled plastic, such as. B. from cold-curing multi-component plastics, made of styrene or an epoxy resin with a high filler content. Plastic should use the previously used as casting and casting materials Replaced materials such as zinc or zinc alloys. Latter have the disadvantage of high processing temperatures. Your thermal expansion coefficients are larger than that of materials used to manufacture the workpieces. There through should play between the casting material when cooling and material can be avoided.

Während Zink und Zinklegierungen bei ca. 400 Grad C vergossen werden, sind bei Kunststoffen Temperaturbereiche um 200 Grad C möglich.While casting zinc and zinc alloys at approx. 400 degrees C. temperature ranges for plastics are around 200 degrees Celsius possible.

Diesen bekannten Spannvorrichtungen haftet der Nachteil an, daß bei geometrisch komplexen Werkstücken mit großen Oberflächentole ranzen ein erheblicher Aufwand erforderlich ist, um die Toleran zen von Werkstück zu Werkstück auszugleichen. Beim Umgießen mit Zink oder Zinklegierungen ist wegen der hohen Schmelztemperaturen ein Umgießen von Werkstück zu Werkstück teuer und bei Kunststof fen muß ein Auswechseln des Kunststoffes erfolgen, d. h. für jedes Werkstück muß ein neuer Spannblock geschaffen werden, wenn das Spannen und die Kraftaufnahme ordnungsgemäß erfolgen sollen. Ein Problem ist außerdem, ob Rückstände des Spannwerkstoffes von den Werkstücken zu entfernen sind und in welchem Ausmaß dies der Fall ist. Höherschmelzende Metalle sind teuer und der Materialverlust - während der Spannblockherstellung und des späteren Abschmelzens des Metalles - ist erheblich.These known clamping devices have the disadvantage that for geometrically complex workpieces with large surface toles satchel a considerable effort is required to toleran Compensate zen from workpiece to workpiece. When pouring with Zinc or zinc alloys is because of the high melting temperatures Casting from workpiece to workpiece is expensive and with plastics fen must replace the plastic, d. H. for each Work piece must be created a new clamping block if that Tension and the force absorption should take place properly. A Another problem is whether residues of the clamping material from the Workpieces are to be removed and to what extent this is the case is. Higher melting metals are expensive and the loss of material - During the production of the clamping block and the subsequent melting of metal - is considerable.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Techniken ist der, daß sehr teure Vorrichtungen zur Herstellung der Spannblöcke erforderlich sind.Another disadvantage of the known techniques is that very expensive devices required to manufacture the clamping blocks are.

Zum Spannen und Halten eines Werkstücks sind immer mindestens zwei, in der Regel ebene Werkzeugspannflächen erforderlich, von denen normalerweise eine Spannfläche fest, Gegenhalterseite, die andere beweglich, Krafteinleitungsseite, ist.To clamp and hold a workpiece are always at least two, usually flat tool clamping surfaces required from which usually have a clamping surface fixed, the counterhold side other movable, force application side, is.

Aus der DE 26 42 963 A1 sind zwei zueinander gewandte Spannein heiten mit axial verschiebbaren Tauchkolben einer Spannvorrich tung für geometrische Profile bekannt, wobei als Druckmedium eine Vielzahl von harten Kugeln eingesetzt wird, auf die ein Druck aus geübt wird. Das Medium der harten Kugeln läßt sich jedoch nicht so einfach durch Druckluft unter Druck setzen und muß dauernd dicht unter Druck gehalten werden, was bei Druckaufbau durch Druckluft auch hohe Luftvolumen-Verluste bedeutet.From DE 26 42 963 A1 are two clamping devices facing each other units with axially displaceable plungers of a clamping device device known for geometric profiles, with a Variety of hard balls is used, on which a pressure is applied is practiced. The medium of the hard balls, however, cannot be so simply pressurize with compressed air and must be permanently sealed be kept under pressure, which occurs when pressure is built up by compressed air also means high air volume losses.

Diese weiterhin bekannte Spannvorrichtung (US 3,211,445 A1) ist aufgrund hydraulischer Mittel mit Führungsplatten und besonderen Dichtungen ausgeführt, wobei ebenfalls ein erheblicher Aufwand getrie ben werden muß, um das System abzudichten. Auch hier ist ein stän diger Druck des Druckmediums unter Berücksichtigung des Druckver lustes aufrechtzuerhalten. Durch das hydraulische Druckmedium wer den andere Druckmedien ausgeschlossen.This known clamping device (US 3,211,445 A1) is due hydraulic means with guide plates and special seals executed, with a lot of effort must be used to seal the system. There is also a stand here pressure of the print medium taking into account the pressure ver keep fun. Through the hydraulic pressure medium who the other print media excluded.

Es ist ferner bekannt (Aufsatz G. Wauer und P. Greller in "Fördern + Heben", 1976, Seiten 8-11), einen Greifer an unregelmäßigen Werk stücken mittels Abformbacken und Armierungsstiften zu gestalten. Hier setzt schon das Werkstück eine besondere und bestimmte Grund form voraus.It is also known (essay G. Wauer and P. Greller in "Funding + Lifting ", 1976, pages 8-11), a gripper on irregular work to design pieces using impression jaws and reinforcement pins. Here, the workpiece already sets a special and certain reason shape ahead.

Schließlich ist eine Spannvorrichtung als Schraubstock bekannt (DE 1 07 135), der aber aus beidseitig an einem gestuften Werkstück angedrückten flachen Stäben besteht, die sich gegenseitig führen. Diese Vorrichtung kann daher nur ein Spannen des Werkstücks aber kein Anpassen oder Ausgleichen, insbesondere nicht in der Höhe be wirken.Finally, a clamping device is known as a vice (DE 1 07 135), but which consists of both sides of a stepped workpiece pressed flat bars that lead each other. This device can therefore only clamp the workpiece no adjustment or compensation, especially not in height Act.

Der im Anspruch 1 sowie weiteren Ansprüchen angege benen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, die für geometrisch komplexe Werkstücke, z. B. solche mit nicht ebenen Spannflächen geeignet ist, die an komplex ge formten Werkstücken hohe und genaue Spannkräfte erlaubt, und die keine Dichtungsprobleme aufwirft.The specified in claim 1 and other claims benen invention is based on the problem of a clamping device to create the for geometrically complex workpieces, e.g. B. such is suitable with non-flat clamping surfaces that are complex shaped workpieces allows high and precise clamping forces, and the does not pose any sealing problems.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.The object is achieved with the features of Claim 1 solved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind eine genaue Ausrichtung zu einer ideellen Achse, eine genaue Lage und die Übertragung von sehr hohen Spannkräften, je nachdem, welche Behandlung das Werkstück erfahren soll.The advantages that can be achieved with the invention are precise Alignment with an ideal axis, an exact location and the Transmission of very high clamping forces, depending on which one Treatment the workpiece should experience.

Die mit der Erfindung gemäß Anspruch 1 erzielbaren Vorteile sind ferner eine einfache Einstellung der Positionierfläche, die durch Druck veränderung jederzeit noch korrigiert werden kann, die also z. B. von Werkstück zu Werkstück aufgrund von Erfahrungswerten in ei nem Computer tabellarisch erfaßt werden kann und später fall weise nur um eine Sollwertdifferenz korrigiert wird, ferner eine kontrollierbare Spannkraft, die entsprechend den Eigenarten eines Werkstücks ebenfalls noch eingestellt werden kann, schließlich eine entsprechend den Behandlungskräften, z. B. den Bearbeitungs kräften entsprechende Kraftaufnahme erfolgt, wodurch ein uner laubtes Verformen des Werkstückes verhindert wird.The advantages that can be achieved with the invention according to claim 1 are furthermore easy adjustment of the positioning surface by pressure change can still be corrected at any time. B. from workpiece to workpiece based on experience in egg nem computer can be tabulated and later fall is only corrected by a setpoint difference, further a controllable elasticity, which according to the characteristics of a Workpiece can also be adjusted, finally one according to the treatment forces, e.g. B. the editing Forces corresponding force absorption takes place, whereby an un leaf deformation of the workpiece is prevented.

Weitere Vorteile bestehen darin, daß sehr niedrige Betriebskosten entstehen, indemOther advantages are that the operating costs are very low arise by

- weniger schmelzbares Material zum Einsatz kommt,- less meltable material is used,
- Oberflächen-Unebenheiten von Werkstück zu Werkstück,- surface unevenness from workpiece to workpiece,
- beim Festlegen der Positionierfläche,- when defining the positioning surface,
- beim Spannen auf einfache Weise ausgeglichen werden,- when tensioning be easily compensated
- eine einfachere und schnellere Handhabung gegenüber den teuren und schweren Vorrichtungen zur Herstellung von Spannblöcken gegeben ist und- easier and faster handling compared to the expensive ones and heavy devices for the production of clamping blocks is given and
- keine Abschmelzarbeiten mehr anfallen.- no more melting work.

Eine Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, daß der Druckraum zumindest einer Spanneinheit mit einer niedrig schmelzenden Metallegierung als hydraulischer Flüssigkeit bei höheren Temperaturen gefüllt ist, die im Druckzustand abkühlbar und wieder aufheizbar, d. h. wiederaufschmelzbar ist. Vorteil hafterweise wird diese hydraulische Flüssigkeit nur bei einer der beiden Spanneinheiten angewendet, während bei der anderen Spanneinheit ein anderes Druckübertragungsmedium als Flüssig keit bei Normaltemperatur vorgesehen ist. Da derartige Metall legierungen schon unter 100 Grad C schmelzen, bestehen die von Zink und Zinklegierungen bekannten Wärmeprobleme nicht.A further development of the invention is that the Pressure chamber of at least one clamping unit with a low one melting metal alloy as hydraulic fluid higher temperatures is filled, which can be cooled in the pressure state and heatable again, d. H. is remeltable. Advantage fortunately, this hydraulic fluid is only used in one of the two clamping units applied while the other Clamping unit a different pressure transmission medium than liquid speed is provided at normal temperature. Because such metal alloys already melt below 100 degrees C, exist of Zinc and zinc alloys do not have known heat problems.

Der andere Vorteil dieser Gestaltung besteht darin, daß für die Fälle, bei denen sowohl die Gegenhalterseite als auch die Kraft einleitungsseite feste geometrisch komplexe Spannflächen erfor dern, auch beide Seiten mit der niedrigschmelzenden Metall legierung als hydraulischer Flüssigkeit mit höherer Temperatur gefüllt sind.The other advantage of this design is that for the Cases where both the counterhold side and the force introductory side, geometrically complex clamping surfaces required other, both sides with the low-melting metal alloy as hydraulic fluid with higher temperature are filled.

So ist es nach weiteren Merkmalen vorteilhaft, daß die niedrig schmelzende Metallegierung aus Wismut und Zinn besteht. Der Vorteil ist, daß ihr Schmelzpunkt somit auf einen bestimmten Wert einstellbar ist und z. B. bei ca. 70 Grad C liegt.So it is advantageous according to further features that the low melting metal alloy consists of bismuth and tin. Of the The advantage is that their melting point is thus limited to a certain one Value is adjustable and z. B. is about 70 degrees C.

Herstelltechnisch bedingt, jedoch nicht auf alle Fälle von Werk stücken anwendbar, kann nach weiteren Merkmalen vorgesehen wer den, daß die Nadeln jeweils einer Spanneinheit senkrecht zur zu spannenden Werkstückoberfläche, parallel oder schräg zueinander verlau fen.Manufacturing-related, but not in all cases from the factory pieces applicable, can be provided according to further characteristics that the needles are each a clamping unit perpendicular to exciting workpiece surface, parallel or oblique to each other fen.

Um die Werkstücke mit komplexen Oberflächen weitestgehend form schlüssig zu verspannen, wird vorgeschlagen, daß die Größe des Durchmessers der Nadeln der Größe des Werkstücks und/oder der Krümmung der zu spannenden Werkstückoberfläche angepaßt ist.To largely shape workpieces with complex surfaces to conclusively tense, it is proposed that the size of the Diameter of the needles, the size of the workpiece and / or the Curvature of the workpiece surface to be clamped is adapted.

Zur Herstellung der Positionierfläche ist es erforderlich, Fix punkte für eine Werkstückauflage und -anlage zu schaffen. Daher wird vorgeschlagen, daß auf einer Spannflächenseite einer oder mehrerer Führungsplatten Positioniermarken angeordnet sind.To produce the positioning surface, it is necessary to fix create points for a workpiece support and system. Therefore it is proposed that one or several guide plates positioning marks are arranged.

Vorteilhaft ist außerdem, daß die Kontur der Führungsplatte auf der Spannflächenseite der Kontur der zu spannenden Werk stückoberfläche grob angepaßt ist.It is also advantageous that the contour of the guide plate on the clamping surface side of the contour of the work to be clamped piece surface is roughly adjusted.

Die Ausgestaltung der Spanneinheiten der Gegenhalterseite und der Krafteinleitungsseite ist dahingehend vorgenommen, daß das Führungsgehäuse zusammen mit einer Führungsplatte den Druckraum bildet, daß in dem Führungsgehäuse ein Zylinderraum mit Kolben gebildet ist, wobei der Zylinderraum durch eine Stichbohrung mit dem Druckraum verbunden ist.The design of the clamping units on the counter holder side and the force application side is such that the Guide housing together with a guide plate the pressure chamber forms that in the guide housing a cylinder chamber with pistons is formed, the cylinder space with a tap hole is connected to the pressure chamber.

Eine Handbetätigung oder eine Motorbetätigung wird dabei dadurch vorbereitet, indem der Kolben jeweils mit einer verlängerten Kolbenstange versehen ist. Die Kolbenstange kann als Gewindestange ausgeführt sein.A manual operation or a motor operation is thereby prepared by extending the piston with an elongated Piston rod is provided. The piston rod can be used as a threaded rod be executed.

Eine kurzzeitige Korrektur an der Positionierseite oder das Ein bringen eines andersartig gestalteten Werkstücks wird dadurch erzielt, daß für das Wiederaufschmelzen der erstarrten niedrig schmelzenden Metallegierung Heizelemente im Bereich des Druck raums in dem Führungsgehäuse vorgesehen sind.A brief correction on the positioning side or the on bring a differently designed workpiece achieved that for re-melting the solidified low melting metal alloy heating elements in the field of pressure are provided in the guide housing.

Hierbei ist vorteilhafterweise eine Steuerung einer Druckände rung im Sinne einer verbesserten Anpressung auf der Positionier seite dadurch vorteilhaft, daß in der Spanneinheit, in deren Druckraum die niedrigschmelzende Metallegierung enthalten ist, eine Fühlerbuchse mit einem Temperaturaufnehmer vorgesehen ist.It is advantageous to control a pressure change tion in the sense of improved contact pressure on the positioning side advantageous in that in the clamping unit, in the Pressure chamber containing the low-melting metal alloy, a sensor socket with a temperature sensor is provided.

Schließlich wird die Fixierung des Drucks auf der Positioniersei te dadurch beschleunigt, daß in dem Bereich des Druckraums in dem Führungsgehäuse ein Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist.Finally the fixation of the pressure on the positioning egg accelerated by the fact that in the area of the pressure chamber in the Guide housing a coolant circuit is provided.

Bei der Ausgestaltung der Spannvorrichtung sind ferner Meß- und Kontrollstellen zu berücksichtigen. Daher verlaufen zwischen den Nadeln Meßkanäle.In the design of the clamping device are also measuring and Checkpoints to be considered. Therefore run between the Needles measuring channels.

Verfahrensmäßig wird die gestellte Aufgabe dahingehend gelöst,In procedural terms, the task is solved in such a way that

a) daß das Werkstück (W) auf einer Bezugsseite an einer Viel zahl von punktförmigen Stützstellen durch Nadeln abgefangen wird,a) that the workpiece (W) on a reference side at a lot Number of point-shaped support points intercepted by needles becomes,
b) daß das Werkstück danach bezogen auf eine innere Achse durch Verschieben der unteren Nadeln in seiner Höhenlage ausgerichtet wird,b) that the workpiece is then related to an inner axis by moving the lower needles in their height is aligned
c) daß danach an Stützstellen der Gegenseite die dortige Viel zahl von Nadeln in Anlage an den dortigen Oberflächenverlauf gebracht und gleichzeitig die Stützelemente beider Seiten ge geneinander verspannt werden, wobei die Nadeln in ihrer ver spannten Lage fixiert werden.c) that afterwards the base there at support points of the opposite side Number of needles in contact with the surface course there brought and at the same time the support elements on both sides ge against each other, the needles in their ver clamped position can be fixed.

Mit dieser Vorgehensweise ist es möglich, eine genaue Ausrichtung des Werkstücks zu einer ideellen Achse, eine genaue Lage und die Übertragung von sehr hohen Spannkräften, je nachdem, welche Be handlung das Werkstück erfahren soll.With this procedure it is possible to get a precise alignment of the workpiece to an ideal axis, an exact position and the Transmission of very high clamping forces, depending on which loading action the workpiece should experience.

Vorteilhaft ist außerdem, daß das Werkstück auf der für die vor her bestimmte Lage vorgesehenen Positionierseite und in der vorher festgelegten Lage über die in einer niedrigschmelzenden Metall legierung eingebetteten Nadeln abgestützt wird.It is also advantageous that the workpiece on the for the forth certain position provided positioning side and in the previously fixed location over that in a low melting metal alloy embedded needles is supported.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment is shown in the drawing and will described in more detail below.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Querschnitt durch die gesamte Spannvorrichtung mit Werkstück, Fig. 1 shows a cross section of the entire clamping device with the workpiece,

Fig. 2 die Seitenansicht mit einem Teilquerschnitt durch die Spanneinheit der Gegenhalterseite Fig. 2 is a side view with a partial cross section through the clamping unit of the counter holder side

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Spannvorrichtung auf der Krafteinleitungsseite und Fig. 3 shows a cross section through the clamping device on the force application side and

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Spannflächenseite der Spannein heit der Gegenhalter- bzw. der Krafteinleitungsseite. Fig. 4 is a plan view of the clamping surface side of the Spannein unit of the counterholder or the force application side.

Die Spannvorrichtung ist für alle geometrisch komplexen Werk stücke W einsetzbar, wobei z. B. in einer Serien-Herstellung Roh linge mit relativ weit streuenden Oberflächentoleranzen auftre ten dürfen. Ein solcher Fall liegt bei einem Werkstück W vor, das aus einer Turbinenschaufel (für Flugzeugtriebwerke, Dampf turbinen, Verdichter u. dgl.) mit einem Schaufelfuß 30c, einem Strömungsprofil, einem Schaufelkopf 30d und einer Werkstückober fläche 30a, 30b gebildet ist. The clamping device can be used for all geometrically complex work pieces W, z. B. in a series production raw parts with relatively wide scattering surface tolerances may occur. Such a case is located in a workpiece W before, the (turbines for aircraft engines, steam, and compressor. The like.) Of a turbine blade having a blade root 30 c, an airfoil, a blade head 30 d and a workpiece upper surface 30 a, formed 30 b is.

Das gezeichnete Werkstück W, eine Turbinenschaufel, ist nunmehr zwischen zumindest zwei einander zugewandten Spanneinheiten 4a, 4b in einer vorherbestimmten, errechneten und in einem Rechner abgespeicherten Lage abgestützt. Nadeln 5 der Spanneinheiten 4a, 4b sind gleitend und abgedichtet in Führungsplatten 6a, 6b gelagert, wobei in der Spanneinheit 4b beispielhaft eine Dichtung 20d in Form einer Plattendichtung eingesetzt, in der Spanneinheit 4a hingegen eine Dichtung 20e beispielhaft als Spaltdichtung angeordnet ist. Die Nadeln 5 weisen Nadelenden 5a, Stirnflächen 5b und Nadelfußenden 5c auf.The drawn workpiece W, a turbine blade, is now supported between at least two mutually facing clamping units 4 a, 4 b in a predetermined, calculated position and stored in a computer. Needles 5 of the clamping units 4 a, 4 b are slidably and sealingly in the guide plates 6 a, mounted b 6, wherein in the clamping unit 4 b an example of a seal 20 d in the form of a plate seal inserted in the clamping unit 4, a contrast, a seal 20 e example is arranged as a gap seal. The needles 5 have needle ends 5 a, end faces 5 b and needle foot ends 5 c.

Bei beiden Spanneinheiten 4a und 4b sind die Führungsplatten 6a und 6b als Deckel verwendet, die mittels Schrauben 21 auf Führungsgehäusen 7a, 7b befestigt und durch Zentrierstifte 22d fixiert sind. Parallel zu einem Druckraum 8a, 8b verläuft die Achse eines Zylinderraums 10a, 10b mit einem Kolben 11a, 11b.In both clamping units 4 a and 4 b, the guide plates 6 a and 6 b are used as covers, which are fastened by means of screws 21 to guide housings 7 a, 7 b and are fixed by centering pins 22 d. The axis of a cylinder space 10 a, 10 b with a piston 11 a, 11 b runs parallel to a pressure chamber 8 a, 8 b.

Der Kolben 11a bzw. 11b ist mittels einer Dichtung 20c abgedichtet. Der Kolben 11a ist mittels eines Stiftes 22c axial an einer Kol benstange 13, die hier eine Gewindestange ist, befestigt. An der Kolbenstange 13 kann ein steuerbarer Schub- oder Drehantrieb angeordnet werden. Die Spanneinheit 4a bzw. 4b bildet zusammen mit Befestigungs- und Führungsleisten 23 eine Einheit, die auf einer Bearbeitungsmaschine, wie z. B. auf dem Tisch einer Schleifmaschi ne, Fräsmaschine, einer Meßvorrichtung oder dgl. aufgespannt ist.The piston 11 a or 11 b is sealed by means of a seal 20 c. The piston 11 a is axially attached to a piston rod 13 by a pin 22 c, which is a threaded rod here. A controllable linear or rotary drive can be arranged on the piston rod 13 . The clamping unit 4 a or 4 b forms together with fastening and guide strips 23 a unit that on a processing machine such. B. on the table of a grinding machine ne, milling machine, a measuring device or the like.

Der Zylinderraum 10a bzw. 10b ist mit einer Verschlußschraube 24 abgesperrt und durch eine Stichbohrung 12a bzw. 12b mit dem Druckraum 8a bzw. 8b verbunden. Dieser Zylinderraum 10a bzw. 10b fungiert gleichzeitig als Vorratsraum und muß so bemessen sein, daß das maximale Nadelverdrängungsvolumen aufgenommen werden kann. The cylinder space 10 a or 10 b is blocked with a screw plug 24 and connected to the pressure space 8 a or 8 b by a tap hole 12 a or 12 b. This cylinder space 10 a or 10 b also acts as a storage space and must be dimensioned so that the maximum needle displacement volume can be absorbed.

Außerdem ist ein Kühlmittelkreislauf 17 mit einem Kühlmittelan schluß 18 vorhanden.In addition, a coolant circuit 17 with a coolant circuit 18 is present.

Auf der Führungsplatte 6a der Gegenhalterseite 1a sind Positio niermarken 9 vorgesehen.On the guide plate 6 a of the counter holder side 1 a positioning marks 9 are provided.

Die Anzahl der Freiheitsgrade der Spanneinheiten einer Spannvor richtung hat Einfluß auf die Handhabung der Vorrichtung. Daher ist vorgesehen, entweder zwei Freiheitsgrade, nämlich die einer axialen Relativbewegung der Spanneinheiten gegeneinander zu er möglichen oder keinen Freiheitsgrad zuzulassen, d. h. die Spann einheiten in ihrer Lage zu fixieren.The number of degrees of freedom of the clamping units of a clamping device direction has an influence on the handling of the device. Therefore there are two degrees of freedom, namely one axial relative movement of the clamping units against each other allow or no degree of freedom, d. H. the instep fix units in their position.

Beide Spanneinheiten 4a und 4b müssen eine eindeutige Lage zu einander aufweisen, wobei zwei mögliche Einsatzfälle zu unter scheiden sind: Zum einen werden die beiden Spanneinheiten 4a und 4b miteinander fest verspannt und bilden somit einen kompakten Block. Eine derartige Zusammenfügung wird durch die Anordnung von vier an den Ecken plazierten Führungs- und Befestigungssäulen 25, die mit den beiden Spanneinheiten fest verschraubt sind, erreicht. Dieser Zustand ist in Fig. 3 angedeutet. Sie zeigt deutlich die an der krafteinleitungsseitigen Spanneinheit 4b angeordneten und mit Muttern befestigten Führungs- und Befestigungssäulen 25 über die die obere Spanneinheit 4b zu der unteren Spanneinheit 4a ausgerichtet und mit dieser in derselben Art fest verbunden ist. Zum anderen können die gegenhalterseitige Spanneinheit 4a und die krafteinleitungsseitige Spanneinheit 4b aber auch in einer Be arbeitungsmaschine jede für sich positioniert werden, wobei in der Regel dann zwei Freiheitsgrade erhalten bleiben, um die Spannvorrichtung auf und zufahren zu können.Both clamping units 4 a and 4 b must have a clear position to each other, whereby two possible applications are to be distinguished: On the one hand, the two clamping units 4 a and 4 b are firmly clamped together and thus form a compact block. Such an assembly is achieved by the arrangement of four guide and fastening columns 25 placed at the corners, which are firmly screwed to the two clamping units. This state is indicated in Fig. 3. It clearly shows the guide and fastening columns 25 arranged on the force introduction-side clamping unit 4 b and fastened with nuts, via which the upper clamping unit 4 b is aligned with the lower clamping unit 4 a and is firmly connected to the same in the same way. On the other hand, the counter-holder-side clamping unit 4 a and the force introduction-side clamping unit 4 b can also be positioned individually in a processing machine, whereby two degrees of freedom are usually retained in order to be able to open and close the clamping device.

Ferner kann es in selteneren Fällen von Vorteil sein, die Spann flächenseite 6c bzw. 6d der Führungsplatte 6a bzw. 6b der Kon tur des Werkstückes W grob anzupassen, um hierdurch eine kurze und für alle Nadeln 5 in etwa die gleiche Ausschublänge zu er zielen.Furthermore, in rare cases it can be advantageous to roughly adapt the clamping surface side 6 c or 6 d of the guide plate 6 a or 6 b to the cone of the workpiece W, in order to thereby achieve a short and for all needles 5 approximately the same extension length to achieve.

Zweckmäßigerweise stellen die Stirnflächen der frei aus der Führungsplatte 6a bzw. 6b herausragenden Nadelenden 5a die Ein zelflächen der jeweiligen Werkzeugspannfläche dar. Es sind ver schiedene Ausgestaltungen dieser Stirnflächen vorgesehen. In vielen Fällen ist eine achsnormale und ebene Stirnfläche ausrei chend. Für anders gelagerte Fälle ist eine Formgestaltung, z. B. eine Abrundung vorgesehen und schließlich für größere Nadelab messungen ein gelenkig beweglicher Kopf angeordnet. Bezüglich der Ausgestaltung der Positionierfläche bzw. der krafteinlei tenden Fläche ist vorgesehen, den Nadeln 5, die in ihrer Lage zueinander durch die erstarrte Metallegierung innerhalb der Spanneinheit 4a bzw. 4b fixiert sind, in ihrer Gesamtheit die Negativform der Werkstückoberfläche 30a bzw. 30b durch entspre chende Bearbeitung, z. B. Formschleifen, Formfräsen u. dgl. zu ge ben.Expediently, the end faces of the needle ends 5 a projecting freely from the guide plate 6 a or 6 b represent the individual surfaces of the respective tool clamping surface. Different configurations of these end faces are provided. In many cases, an axially normal and flat end face is sufficient. For other cases, a design, e.g. B. a rounding is provided and finally an articulated head arranged for larger Nadelab measurements. With regard to the design of the positioning surface or the force-introducing surface, it is provided that the needles 5 , which are fixed in their position relative to one another by the solidified metal alloy within the clamping unit 4 a or 4 b, in their entirety the negative shape of the workpiece surface 30 a or 30 b by appropriate processing, z. B. form grinding, form milling u. Like to give.

Der Druckraum 8a im Führungsgehäuse 7a der Gegenhalterseite 1a ist mit einer niedrigschmelzenden Metallegierung als hydraulische Flüssigkeit bei höherer Temperatur gefüllt. Der Zustand kann je nach Betriebssituation fest oder flüssig gehalten werden. Die im Druckraum 8a und im Zylinderraum 10a (Vorratsraum) enthaltene Metallegierung wird durch Heizelemente 15 auf etwas über Schmelz temperatur erwärmt. Die Temperatur kann hierbei je nach einge setzter niedrigschmelzender Metallegierung, wie z. B. Wismut/Zinn-Legierung unter 100 Grad C liegen. Die Metallegierung wird über den durch Herausschrauben der Verschlußschraube 24 geöffne ten Zylinderraum 10a und der Stichbohrung 12a im flüssigen Zu stand eingebracht. Über eine Entlüftungsschraube 26a kann je nach Erfordernis eine Entlüftung des Druckraumes 8a erfolgen.The pressure chamber 8 a in the guide housing 7 a of the counter holder side 1 a is filled with a low-melting metal alloy as a hydraulic liquid at a higher temperature. Depending on the operating situation, the condition can be kept solid or fluid. The metal alloy contained in the pressure chamber 8 a and in the cylinder chamber 10 a (storage chamber) is heated by heating elements 15 to slightly above melting temperature. The temperature can be depending on the low-melting metal alloy used, such as. B. bismuth / tin alloy are below 100 degrees C. The metal alloy is introduced through the open by unscrewing the screw plug 24 th cylinder space 10 a and the tap hole 12 a in the liquid state. A vent screw 26 a can be used to vent the pressure chamber 8 a, as required.

Die Temperatur wird über einen in einer Fühlerbuchse angeordneten Temperaturaufnehmer 16 festgestellt, so daß nach Erreichen der Schmelztemperatur die Aufheizung abgestellt oder heruntergeregelt werden kann. Ist der erforderliche Druck aufgebracht und liegen alle Nadeln 5 an der Werkstückoberfläche 30a des zu spannenden Werkstücks an, dann wird über den Kühlmittelkreislauf 17 der mo mentan herrschende Spannungszustand eingefroren. Die Nadeln 5 sind nun fest in der niedrigschmelzenden Metallegierung eingebet tet und somit in der Lage, Kräfte aufzunehmen oder zu übertragen.The temperature is determined via a temperature sensor 16 arranged in a sensor socket, so that the heating can be switched off or regulated down after the melting temperature has been reached. If the required pressure is applied and all needles 5 are on the workpiece surface 30 a of the workpiece to be clamped, then the current state of tension is frozen via the coolant circuit 17 . The needles 5 are now firmly embedded in the low-melting metal alloy and are therefore able to absorb or transmit forces.

Die Spanneinheit 4b der Krafteinleitungsseite 1b (Fig. 1 und 3) ist im wesentlichen gleich wie die Spanneinheit 4a der Gegenhal terseite 1a (Fig. 1 und 2) gestaltet.The tensioning unit 4 b of the force introduction side 1 b ( FIGS. 1 and 3) is essentially the same as the tensioning unit 4 a of the backing side 1 a (FIGS . 1 and 2).

Entsprechend der Verwendung von Hydrauliköl oder Druckluft als Fluid bei Normaltemperatur ist eine Druckanschlußstelle 14 vorgesehen. Ferner ist im Zylinderraum 10b alternativ zur darge stellten Kolben-Version in der Spanneinheit 4a der Gegenhalter seite 1a hier auf der Krafteinleitungsseite 1b der Kolben als Frei-Kolben 11b angeordnet. Er hat die Aufgabe, das über die Druckanschlußstelle 14 aus der Zuleitung in den Zylinderraum 10b gelangende Druckmedium von einem zu diesem unterschiedlichen Druckübertragungsmedium im Druckraum 8b zu trennen. Als Druck übertragungsmedien können außer dem Hydrauliköl noch andere Me dien eingesetzt werden, so z. B. zähflüssige Öle, Fette, plasti sche Medien, flüssige Kunststoffe u. dgl. Auf der anderen Seite stehen als Energieträger Druckluft, Hydrauliköl, Kühl- bzw. Schmiermittel-Suspensionen aus Werkzeugmaschinen u. dgl. zur Verfügung. In jedem Fall übernimmt der Frei-Kolben 11b hier die Funktion eines Trennkolbens.According to the use of hydraulic oil or compressed air as a fluid at normal temperature, a pressure connection point 14 is provided. Furthermore, in the cylinder chamber 10 b, as an alternative to the piston version shown in the clamping unit 4 a, the counter-holder side 1 a is arranged here on the force introduction side 1 b of the piston as a free piston 11 b. He has to separate the object, which on the pressure tap 14 from the feed line b passing into the cylinder chamber 10 from a different print medium to this pressure-transmitting medium in the pressure chamber 8 b. As a pressure transmission media other than the hydraulic oil other media can be used, such. B. viscous oils, fats, plastic media, liquid plastics and. On the other hand, compressed air, hydraulic oil, coolant or lubricant suspensions from machine tools and the like are available as energy sources. Like. Available. In any case, the free piston 11 b assumes the function of a separating piston.

Außerdem ist eine Entlüftungsschraube 26b in alternativer Form auf der Oberseite des Führungsgehäuses 7b dargestellt (Fig. 3).In addition, a vent screw 26 b is shown in an alternative form on the top of the guide housing 7 b ( Fig. 3).

Die vorstehend aufgezeigte alternative Lösung hinsichtlich des Freikolbens 11b ist selbstverständlich auch dann anwendbar, wenn eine niedrigschmelzende Metallegierung als hydraulische Flüssig keit bei höheren Temperaturen zum Einsatz kommt. The alternative solution shown above with regard to the free piston 11 b can of course also be used when a low-melting metal alloy is used as a hydraulic fluid at higher temperatures.

Die Fühlerbuchse ist außerdem mit einem Dichtring unterlegt, um ein genaues, elastisches Aufliegen und damit ein Dichtschließen zu gewährleisten. Weitere Kupferringe unter Schraubenköpfe sind auch für die Bohrungen des Kühlmittelkreislaufs 17 vorgesehen.The sensor socket is also underlaid with a sealing ring in order to ensure precise, elastic contact and thus sealing. Further copper rings under screw heads are also provided for the bores of the coolant circuit 17 .

Zur Zentrierung der Führungsplatten 6a, 6b gegenüber den Führungs gehäusen 7a, 7b sind Stifte 22d und/oder Führungsstifte 19 vorge sehen.To center the guide plates 6 a, 6 b relative to the guide housing 7 a, 7 b pins 22 d and / or guide pins 19 are seen easily.

Diese Lösung der beidseitigen hydraulischen Druckbeaufschlagung über eine gemeinsame Druckleitung bietet darüber hinaus den Vorteil, daß, bei sonst gleicher Ausführung der beiden Spannele mente, auf beiden Seiten des Werkstücks während des Positionie rens die gleiche Kraft eingeleitet wird. Somit können keine Ver formungen des Werkstücks vorkommen.This solution of hydraulic pressurization on both sides via a common pressure line also offers the Advantage that, with otherwise the same design of the two Spannele elements on both sides of the workpiece during positioning rens the same force is initiated. Thus no ver Formations of the workpiece occur.

Über hydraulische Maßnahmen können leicht feinfühlige Abstimmun gen dahingehend vorgenommen werden, daß immer ein leichter Kraft überschuß auf der Krafteinleitungsseite vorhanden ist, so daß das Werkstück sicher in den Positioniermarken auf- bzw. anliegt.Hydraulic measures can easily be fine-tuned gene be made in that always a slight force there is excess on the force introduction side, so that the workpiece lies securely in the positioning marks.

Mit dem beschriebenen Spannverfahren bzw. der beschriebenen Spannvorrichtung können die Werkstücke W einer Serie sowohl ein zeln, als jedes Werkstück für sich positioniert und anschließend gespannt werden, als auch alle Werkstücke einer Serie auf einer einmal eingerichteten, gemeinsamen Positionierfläche gespannt werden, soweit die vorgegebenen Toleranzen eingehalten werden können.With the described clamping method or the one described Workpieces W can be both a series individually positioned as each workpiece and then can be clamped, as well as all workpieces of a series on one Once the common positioning surface has been set up as long as the specified tolerances are observed can.

Claims

1. Spannvorrichtung zum Spannen, Abstützen, Anpassen oder zum Ausgleichen der Lage von geometrisch komplexen Werkstücken mit relativ groben Oberflächentoleranzen, insbesondere für Turbinenschaufeln, die einen Schaufelfuß, einen Schaufel kopf und dazwischen ein Strömungsprofil aufweisen, wobei das Werkstück (W) zwischen zumindest zwei einander zugewandten Spanneinheiten (4a, 4b) mit axial verschiebbaren Nadeln (5), die das Werkstück (W) zu einer ideellen Achse aus gerichtet in einer vorherbestimmten, errechneten und in einem Rechner abgespeicherten Lage halten abgestützt ist, und wobei die Nadeln (5) jeweils in sich unmittelbar gegenüberliegenden, getrennten Führungsplatten (6a; 6b) abgedichtet so gelagert sind, daß die Nadelfußenden (5c) jeweils in einen abschließ baren Druckraum (8a; 8b) ragen, in dem eine hydraulische Flüs sigkeit bei höherer Temperatur unter Druck steht und durch Ab kühlung der momentan herrschende Spannungszustand einfrierbar ist.1. Clamping device for clamping, supporting, adjusting or compensating for the position of geometrically complex workpieces with relatively coarse surface tolerances, in particular for turbine blades that have a blade root, a blade head and a flow profile between them, the workpiece (W) being between at least two facing clamping units ( 4 a, 4 b) with axially displaceable needles ( 5 ), which hold the workpiece (W) aligned with an ideal axis in a predetermined, calculated and stored position in a computer, and wherein the needles ( 5 ) in each case directly opposite, separate guide plates ( 6 a; 6 b) are mounted sealed so that the needle foot ends ( 5 c) each protrude into a lockable pressure chamber ( 8 a; 8 b) in which a hydraulic fluid is added higher temperature is under pressure and by cooling the current state of tension can be frozen.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (8a; 8b) zumindest einer Spanneinheit (4a; 4b) mit einer niedrig schmelzenden Metallegierung als hydraulischer Flüssigkeit bei höheren Temperaturen gefüllt ist, die im Druckzustand abkühlbar und wieder aufheizbar, d. h. wiederaufschmelzbar ist.2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the pressure chamber ( 8 a; 8 b) at least one clamping unit ( 4 a; 4 b) is filled with a low-melting metal alloy as a hydraulic fluid at higher temperatures, which can be cooled in the pressure state and again can be heated, ie is remelted.

3. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrig schmelzende Metallegierung aus Wismut und Zinn besteht.3. Clamping device according to claims 1 or 2, characterized, that the low melting metal alloy of bismuth and Tin exists.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (5) jeweils einer Spanneinheit (4a; 4b) senkrecht zur zu spannenden Werkstückoberfläche (30a; 30b), parallel oder schräg zueinander verlaufen.4. Clamping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the needles ( 5 ) each have a clamping unit ( 4 a; 4 b) perpendicular to the workpiece surface to be clamped ( 30 a; 30 b), parallel or at an angle to one another.

5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Durchmessers der Nadeln (5) der Größe des Werkstücks (W) und/oder der Krümmung der zu spannenden Werkstückoberfläche (30a, 30b) angepaßt ist.5. Clamping device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the size of the diameter of the needles ( 5 ) of the size of the workpiece (W) and / or the curvature of the workpiece surface to be clamped ( 30 a, 30 b) is adapted.

6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Spannflächenseite (6c, 6d) einer oder mehrerer Führungsplatten (6a, 6b) Positioniermarken (9) angeordnet sind. 6. Clamping device according to one of claims 1 to 5, characterized in that one or more guide plates ( 6 a, 6 b) positioning marks ( 9 ) are arranged on a clamping surface side ( 6 c, 6 d).

7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Führungsplatte (6a, 6b) auf der Spann flächenseite (6c, 6d) der Kontur der zu spannenden Werkstück oberfläche (30a, 30b) grob angepaßt ist.7. Clamping device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the contour of the guide plate ( 6 a, 6 b) on the clamping surface side ( 6 c, 6 d) of the contour of the workpiece surface to be clamped ( 30 a, 30 b ) is roughly adjusted.

8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungsgehäuse (7a; 7b) zusammen mit einer Führungsplatte (6a; 6b) den Druckraum (8a; 8b) bildet, daß in dem Führungsgehäuse (7a; 7b) ein Zylinderraum (10a; 10b) mit Kolben (11a; 11b) gebildet ist,
wobei der Zylinderraum (10a; 10b) durch eine Stichbohrung (12a; 12b) mit dem Druckraum (8a; 8b) verbunden ist.8. Clamping device according to one of claims 1 to 7, characterized in
that the guide housing ( 7 a; 7 b) together with a guide plate ( 6 a; 6 b) forms the pressure chamber ( 8 a; 8 b), that in the guide housing ( 7 a; 7 b) a cylinder space ( 10 a; 10 b) is formed with pistons ( 11 a; 11 b),
wherein the cylinder chamber ( 10 a; 10 b) is connected to the pressure chamber ( 8 a; 8 b) by a tap hole ( 12 a; 12 b).

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (11a; 11b) jeweils mit einer Kolbenstange (13) versehen ist.9. Clamping device according to claim 8, characterized in that the piston ( 11 a; 11 b) is each provided with a piston rod ( 13 ).

10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß für das Wiederaufschmelzen der erstarrten niedrig schmelzenden Metallegierung Heizelemente (15) im Bereich des Druckraums (8a; 8b) in dem Führungsgehäuse (7a; 7b) vor gesehen sind. 10. Clamping device according to one of claims 1 to 9, characterized in that for the remelting of the solidified low-melting metal alloy heating elements ( 15 ) in the region of the pressure chamber ( 8 a; 8 b) in the guide housing ( 7 a; 7 b) are seen before .

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spanneinheit (4a; 4b), in dessen Druckraum (8a; 8b) die niedrigschmelzende Metallegierung enthalten ist, eine Fühlerbuchse mit einem Temperaturaufnehmer (16) vor gesehen ist.11. Clamping device according to claim 1, characterized in that in the clamping unit ( 4 a; 4 b), in the pressure chamber ( 8 a; 8 b), the low-melting metal alloy is contained, a sensor socket with a temperature sensor ( 16 ) is seen before.

12. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich des Druckraums (8a; 8b) in dem Führungs gehäuse (7a; 7b) ein Kühlmittelkreislauf (17) vorgesehen ist.12. Clamping device according to one of claims 1 to 11, characterized in that in the region of the pressure chamber ( 8 a; 8 b) in the guide housing ( 7 a; 7 b) a coolant circuit ( 17 ) is provided.

13. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Nadeln (5) Meßkanäle (19) verlaufen.13. Clamping device according to one of claims 1 to 12, characterized in that measuring channels ( 19 ) run between the needles ( 5 ).

14. Verfahren zum Spannen, Abstützen, Anpassen oder zum Aus gleichen der Lage von geometrisch komplexen Werkstücken mit ausgewähltem Oberflächenverlauf oder mit Körperab schnitten, die an zwei oder mehreren Seiten von Spannein heiten abgestützt werden unter Verwendung einer Spann vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

a) daß das Werkstück (W) auf einer Bezugsseite an einer Viel zahl von punktförmigen Stützstellen durch Nadeln (5) abge fangen wird,
b) daß das Werkstück (W) danach bezogen auf eine innere Achse durch Verschieben der unteren Nadeln (5) in seiner Höhen lage ausgerichtet wird und
c) daß danach an Stützstellen der Gegenseite die dortige Viel zahl von Nadeln (5) in Anlage an den dortigen Oberflächen verlauf gebracht und gleichzeitig die Stützelemente beider Seiten gegeneinander verspannt werden, wobei die Nadeln (5) in ihrer verspannten Lage fixiert werden.

14. A method for clamping, supporting, adapting or for equalizing the position of geometrically complex workpieces with a selected surface profile or with body sections that are supported on two or more sides of clamping units using a clamping device according to one of claims 1 to 13 , characterized,

a) that the workpiece (W) on a reference side at a lot of point support points by needles ( 5 ) is caught,
b) that the workpiece (W) is then aligned with respect to an inner axis by moving the lower needles ( 5 ) in its height and
c) that thereafter at the support points of the opposite side, the many number of needles ( 5 ) brought into contact with the surfaces there and at the same time the support elements on both sides are braced against one another, the needles ( 5 ) being fixed in their tensioned position.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (W) auf der für die vorher bestimmte Lage vorgesehenen Positionierseite und in der vorher fest gelegten Lage über die in einer niedrigschmelzenden Metall legierung eingebetteten Nadeln (5) abgestützt wird.15. The method according to claim 14, characterized in that the workpiece (W) is supported on the positioning side provided for the predetermined position and in the predetermined position on the needles ( 5 ) embedded in a low-melting metal alloy.