DE69012313T2 - Numerisch gesteuerte maschine zum bearbeiten oder messen mit einer befestigungsvorrichtung für ein werkstück auf einem werktisch. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft die Befestigung eines Werkstücks auf dem Arbeitstisch einer Maschine zum Bearbeiten oder Messen und insbesondere einer Funkenerosionsmaschine.
• Es sei daran erinnert, daß bei dieser Art der Bearbeitung das zu bearbeitende Werkstück auf einem mit der Rückseite eines Arbeitsbehälters zum Auffangen der Bearbeitungsflüssigkeit verbundenen Tisch befestigt wird. Dieser Behälter kann auf einer für kreuzweise Bewegungen ausgelegten Vorrichtung angeordnet werden, welche von der numerischen Steuerung der Maschine in der Bearbeitungsebene entlang einem gegebenen Bahnverlauf betätigt wird. Das Elektrodenwerkzeug befindet sich auf einem vom Maschinengehäuse ausgehenden Ständer; es kann sich um einen Elektrodendraht handeln, der zwischen zwei Bearbeitungsköpfen gehalten und senkrecht oder schräg zur Bearbeitungsebene abgespult wird und dessen Abspulwinkel und Zugspannung während der Bearbeitung in Abhängigkeit von Befehlen der numerischen Steuerung verändert werden können.
• Es liegt auf der Hand, daß demgegenüber der Tisch und somit das Werkstück feststehend sein können und das Elektrodenwerkzeug in der Bearbeitungsebene eine Bewegung in einer vorgegebenen Bahn erfährt. Jede andere kombinierte Lösung, die zu einer relativen Bewegung des Werkzeugs im Verhältnis zum Werkstück führt, ist ebenfalls möglich. Das Werkstück muß relativ zum Bezugssystem der Maschine mit großer Genauigkeit positioniert werden. Gleiches gilt auch für andere numerisch gesteuerte Bearbeitungs- oder Meßtechniken.
• Dies gilt ebenfalls für die Fälle, in denen das Werkzeug oder Meßorgan auf dem Spanntisch befestigt oder das zu bearbeitende Werkstück am Ständer des Maschinengehäuses angebracht ist.
• In bestimmten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik wird das Werkstück mit Hilfe von an Pfeilern beispielsweise aus Granit befestigten Trägerplatten positioniert, die ihrerseits an der Rückseite des Arbeitsbehälters angebracht sind. Die Platten dienen der Definition der Bearbeitungsfläche. Sie umfassen einen Schulteransatz, der in der gleichen Ebene wie das zu befestigende Werkstück liegt und zu dessen Auflagerung dient. Das Werkstück wird ebenfalls durch Trägeranschläge gehalten, die auf einen oder mehrere Trägerstangen aufgeschraubt sind, die ebenfalls auf den Schulteransätzen der Platten aufliegen. Die Platten und die Stangen umfassen Öffnungen, welche die Befestigung der Stangen und des Werkstücks auf den Platten sowie die Befestigung der Trägeranschläge auf den Stangen erleichtern und die Möglichkeit bieten, das Werkstück mittels Schrauben, Flanschen oder Keile festzusetzen, die ebenfalls auf die Stangen oder die Platten aufgeschraubt sind.
• Bei anderen bekannten Vorrichtungen liegt das Werkstück nicht mehr auf den Schulteransätzen bzw. Anschlägen und Flanschen auf; vielmehr wird es durch Klemmen gehalten. Die Trägerplatten umfassen Traversen, die in bestimmten Abständen mit Öffnungen versehen sind und in der Bezugsstellung montiert werden. Durch ein Zwischenstück oder einen Adapter kann das zu befestigende Werkstück mit einer der Traversen verbunden werden. An seiner Unterseite weist der Adapter eine Nut auf. Entsprechend der Form der Nut kann das Werkstück entlang den Bezugstraversen verschoben werden, wobei es dennoch eng an diesen anliegt. Das Werkstück wird auf den Traversen in Position gehalten und mit Hilfe von allgemein nach dem Stand der Technik bekannten Organen befestigt.
• Mit geeigneten Elementen der bekannten Art (wie zum Beispiel Schraubstöcken, Rahmen, Prismen oder Flanschen) wird das Werkstück in drei Achsen der Bezugskoordinaten angeflanscht oder geklemmt. Dies geschieht in der Regel nach einer genauen Justierung außerhalb der Maschine in einer Voreinstellstation.
• Bei allen diesen bekannten Systemen erfolgt die Befestigung des Werkstücks durch vorstehende Organe (Keile, Flanschen, Schrauben, Adapter), die über die durch die Oberseite der Trägerplatten definierte Bearbeitungsfläche hinausgehen. Sie bilden somit Hindernisse und stellen demgemäß bei numerisch gesteuerten relativen Bewegungen zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und dem Werkzeug eine Kollisionsgefahr dar. Darüberhinaus schränken sie die Zugänglichkeit zu den Führungen und Spritzdüsen ein.
• Ein weiterer Nachteil der bekannten Systeme besteht darin, daß die genaue Ausrichtung eines Werkstücks bei jedem Mal komplizierte Arbeitsabläufe erfordert; die Unterseite muß hierbei allgemein so justiert werden, daß sie genau parallel zur Ebene (X, Y) der Maschine zu liegen kommt. Eine der Kanten wird normalerweise nach einer der Maschinenachsen wie zum Beispiel nach der Achse X ausgerichtet. Außerdem ist das Vertikalmaß (d.h. die Position entlang der Achse Z der Maschine) genau einzustellen. Diese Arbeitsvorgänge dauern zu lange, so daß es wirtschaftlich wäre, sie direkt an der Maschine vorzunehmen. Eine außenliegende Voreinstellstation ist vorzusehen, mit dem das Werkstück durch Einspannen in einen Adapter oder bei großen Werkstücken durch Anflanschen an die Klemmtraversen außerhalb der numerisch gesteuerten Maschine positioniert werden kann. Von Elementen werden hierbei die Unterseite der Maschine simuliert und die zur Kontrolle der Einstellung erforderlichen Messungen vorgenommen.
• Die erste Zielsetzung der Erfindung war somit die Schaffung einer Vorrichtung, mit der die Bearbeitungsfläche vollständig freigehalten werden konnte, um so jede Gefahr einer Kollision mit dem oberen Bearbeitungskopf der Maschine insbesondere bei der Kantenbearbeitung des Werkstücks auszuschließen und einen freien Zugang zu den Organen des Kopfes wie zum Beispiel den Führungen und Spritzdüsen zu gewährleisten, mit denen mit Drahtelektroden arbeitende Funkenerosionsmaschinen ausgestattet sind.
• Ein weiterer Gegenstand der Erfindung war die Schaffung einer Vorrichtung, mit der das zu bearbeitende oder zu messende Werkstück schnell und mit großer Genauigkeit bevorzugt direkt auf der Maschine positioniert werden konnte, ohne daß eine Voreinstellung notwendig ist, ohne daß das Werkstück in ein Zwischenstück oder einen Adapter eingespannt werden muß und ohne daß das Werkstück von einer außenliegenden Station in die endgültige Stellung auf der Maschine hätte transportiert werden müssen.
• Diese Zielsetzungen werden durch die Vorrichtung nach Patentanspruch 1 erreicht.
• Die allgemein in Form eines rechtwinkligen Parallelflachs ausgebildete Bezugsschiene ist mit jeder Art von zweckmäßigen und nach dem Stand der Technik bekannten Mitteln mit dem Arbeitstisch verbunden. Sie kann insbesondere auf beispielsweise aus Granit herstellten Pfeilern befestigt werden, die auf dem Arbeitstisch montiert sind, und mit einer Nut versehen sein, in der die Schiene verschoben und in einer bestimmten Stellung festgestellt werden kann. Die Position wird in der Pegel in der Weise eingestellt, daß die Unterseite in der von den Koordinatenachsen X und Y der Maschine definierten Ebene zu liegen kommt, wobei bevorzugt der untere Rand der mit der Nut versehenen Seite mit der Achse X oder Y der Maschine ausgerichtet wird. Diese Positionierung braucht nur ein einziges Mal vorgenommen zu werden wie beispielsweise zum Zeitpunkt der Montage der Maschine.
• Die seitlichen Nuten, die offensichtlich parallel zur Unterseite der Schienen verlaufen, haben im allgemeinen einen gleichbleibenden Querschnitt, der alle Arten von Profilen aufweisen kann. Dies gilt gleichermaßen für die beweglichen Schienen und die Bezugsschiene, wenn Kulissenelemente mit jeweils der gleichen Art von beweglichen Fingern verwendet werden sollen. Das Profil ist so gewählt, daß es mit einem gegebenen Profil der Finger zusammenwirkt, damit letztere durch eine seitliche Bewegung leicht in die Nuten eingeführt und aus diesen entfernt werden können, d.h. ohne daß dies von einem der Enden der Nut aus erfolgen müßte. Auch müssen die Nut und der Finger ein solches Profil aufweisen, daß der Finger an einer genau bestimmten Stelle am Pand der Nut festgestellt werden kann.
• Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist am unteren Rand der Nut eine schräge Auflagefläche ausgebildet. Wird der Finger eines Kulissenelements nach unten gedrückt, so gleitet er entlang dieser Schräge und gelangt so gegen die Flanken der Nut zur Anlage. Die Seitenfläche des Kulissenelements, aus dem der Finger vorspringt, wird so gegen die Schiene gedrückt, so daß eine Befestigung dieses Kulissenelements an einem genauen Punkt gewährleistet ist.
• Kulissenverbindungselemente bieten die Möglichkeit, die beweglichen Schienen senkrecht zur feststehenden Schiene anzuordnen, so daß alle Unterseiten in der Bezugsebene (X, Y) zu liegen kommen. Auch ist eine Montage der beweglichen Schienen senkrecht zu den ersten beweglichen Schienen möglich, die als Verbindungsschienen zwischen der feststehenden Bezugsschiene und den hierzu parallel verlaufenden beweglichen Schienen dienen.
• Mit diesen Kulissenelementen ist die Möglichkeit gegeben, Werkstücke aller Abmessungen, Gewichte und Formen zu positionieren und festzustellen. Sie können ebenfalls als Auflager für große Werkstücke oder als Flanschblöcke herangezogen werden, sofern an ihrer Oberseite entsprechende Öffnungen ausgebildet sind. Verbindungsteile oder Keile können vorgesehen werden, um die Flanschen höher zu legen, wenn das zu befestigende Teil zu hoch ist. Befestigungen mit jedem geeigneten Profil können auf diese Elemente aufgesetzt werden, und zwar entweder an den für die Flanschen vorgesehenen Stellen oder durch seitliche Schraubbefestigung. Auf diese Weise können Werkstücke gleich welcher Form durch Klemmung, Anflanschen oder Auflage durch einen in den Elementen ausgebildeten Anschlag gehalten werden. Die Werkstücke brauchen nicht parallelflach zu sein, so daß es sich zum Beispiel auch um Zylinder handeln kann. Somit können die Kulissenelemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch zur Befestigung von Werkstücken eingesetzt werden, die keine flache Unterseite aufweisen und deren Seitenflächen nicht weitgehend senkrecht zu einer flachen Unterseite verlaufen.
• Nach bestimmten abgewandelten Ausführungsformen können abnehmbare Trägeranschläge mit einem Schulteransatz vorgesehen wrden, um das zu befestigende Teil höhenmäßig auszurichten und so anzuordnen, daß seine Unterseite in der Bezugsebene zu liegen kommt. Weist die Unterseite des Werkstücks eine gerade Kante auf, so kann diese Kante in den vom Schulteransatz des Trägeranschlags gebildeten Winkel gelegt und auf diese Weise genau mit einer der Bezugsachsen der Maschine ausgerichtet werden.
• Nach noch anderen Ausführungsformen wird das Werkstück mit Hilfe von Schraubstockreitern geklemmt, die auf der Drehgelenkseite des Backenteils eine Randleiste sowie eine Aussparung als Randleiste auf der gegenüberliegenden Seite umfassen; diese Randleisten befinden sich in einer genau gleichen Ebene parallel zu der Seite, die der Bezugsschiene gegenüberliegen soll. Auch befindet sich diese Ebene bei den beiden zu einem gleichen Paar gehörigen Schraubstöcken im gleichen Abstand von dieser Fläche. Bei einem Werkstück, dessen Seitenfläche senkrecht zur Unterseite verläuft, gestattet somit das Profil der Schraubstöcke eine solche Anordnung, daß die Fläche zur Fläche der mit der Nut versehenen Schiene absolut parallel verläuft. Umfaßt das zu befestigende Werkstück einen rechten Winkel, so kann dieser entsprechend dem Bezugsachsensystem der Maschine genau positioniert werden.
• Darüberhinaus kann immer noch bei der gleichen Ausführungsform ein Schraubstock zum Klemmen von zwei Werkstücken herangezogen werden, von denen das eine auf der Aussparung aufliegt und das andere durch das Backenteil eingespannt wird. Mehrere dieser Schraubstöcke können in Reihe auf ein und derselben Schiene angeordnet und zum Klemmen mehrerer Werkstücke unterschiedlicher Formen und Abmessungen benutzt werden. Der Abstand zwischen zwei Schraubstöcken kann praktisch auf die volle Länge der Schiene um 13 mm variieren. Sind die Werkstücke wenig sperrig, so kann die volle Länge der auf der Arbeitsfläche angeordneten Schienen genutzt werden, um eine größtmögliche Anzahl von Werkstücken zu positionieren.
• In Verbindung mit anderen Ausführungsformen kann das Werkstück ohne Zuhilfenahme von Schraubstöcken in Position gehalten werden, nachdem die erfindungsgemäße Vorrichtung Kulissenelemente der unterschiedlichsten Art umfassen kann, die jedoch in jedem Fall mit Finger und Anschlag versehen sein müssen, mit denen sie entlang einer Schiene an einem genau definierten Punkt festgestellt werden: Element ohne Trägeranschlag, jedoch mit einer Zentrieröse, um den Elektrodendraht einer Funkenerosionsmaschine auszurichten, oder Organ, mit dem ein dünnes Werkstück zwischen zum Beispiel einem Trägeranschlag und einem Flansch eingespannt werden kann.
• Nach einer bevorzugten erfindungsgemässen Ausführungsform werden zum leichteren Abkippen oder Rückzug evtl. auf dem Bearbeitungs- oder Meßkopf der Maschine angeordneter Organe (wie zum Beispiel die Spritzdüse einer mit Drahtelektroden arbeitenden Funkenerosionsmaschine) alle Kulissenzubehörelemente, die über der Oberseite oder der Unterseite der Schienen vorstehen, mit einem Profil versehen, bei dem jegliche spitze Winkel vermieden werden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch Schienen zur Montage ohne Bezugsschiene zum Gegenstand haben, die so ausgebildet sind, daß ihre Unterseite in der Bezugsebene positioniert ist und die an mindestens einem ihrer Enden eine Nut umfassen, die sich parallel zur Unterseite erstreckt und die das gleiche Profil wie die Nut in der Referenzschiene aufweist. Sie können direkt in einer Nut positioniert sein, die beispielsweise in den Pfeilern des Arbeitstisches ausgebildet ist. Die an ihrem Ende ausgebildete Nut verläuft somit parallel zur Nut in dem die Schiene tragenden Pfeiler. Diese Schienen können darüberhinaus von ihrer Oberseite bis zu ihrer Unterseite durchgehend mit einer so profilierten Aussparung versehen sein, daß eine Justierung ihrer Position durch Verschieben entlang den Koordinatenachsen des Bezugssystems der Maschine leicht vorgenommen werden kann.
• Wie in der Figur 7 gezeigt, verläuft somit die in den Pfeilern ausgebildete Nut parallel zur Achse Y der Maschine; diese Schienen sind also parallel zur Achse X angeordnet und ihre Nuten am Ende parallel zur Achse Y ausgebildet. Dank ihrer länglichen Aussparungen parallel zur Achse X können sie nicht nur entlang der Nut des Pfeilers, d.h. parallel zur Achse Y, sondern auch parallel zur Achse X verschoben werden.
• Es erhellt sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Unzahl von Abwandlungen erfahren kann. In der beigefügten Zeichnung sind nur einige der zahlreichen Ausführungsformen als Beispiel dargestellt.
• Die Figuren 1a, 1b und 1c zeigen schematisch die seitliche Halterung eines Werkstücks zwischen zwei Schraubstöcken mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. In den Figuren 2a bis 2h sind für eine erfindungsgemäße Vorrichtung besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Nuten und der mit einem feststehenden Anschlag zusammenwirkenden beweglichen Finger dargestellt. Die Figuren 3a und 3b zeigen ein Beispiel eines Verbindungselements, mit dem zwei Schienen senkrecht zueinander angeordnet werden können. In den Figuren 4a bis 5b sind verschiedene Arten von Flanschelementen zusammengefaßt, die bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft eingesetzt werden können.
• Die Figur 5c zeigt eine schematische Darstellung eines verschiebbaren Elements mit einer Zentrieröse.
• In Figur 6 ist der Querschnitt einer Befestigung mit Finger dargestellt, bei dem kein spitzwinkliger Vorsprung mehr zu sehen ist. Figur 7 zeigt eine bewegliche Schiene mit länglichen Aussparungen zur direkten Anordnung entlang einer Bezugsschiene.
• Figur 1a zeigt einen Teil einer Schiene 1, einen beweglichen Anschlag 2 sowie zwei Schraubstöcke 3 und 4, von denen einer (Schraubstock 3) zur Einführung in die Nut 5 der Schiene 1 bereit ist. Die Unterseite der Schiene 1 befindet sich in der Bezugsebene (X, Y). Der Körper des Anschlags 2 ist an seiner Unterseite durch einen doppelten Schulteransatz 10 und 11 verlängert. Der Finger 9 ist klein genug, um stirnseitig in die Nut 5 eingepaßt zu werden. Es genügt, die Schraube 12 zu betätigen, um diesen Finger 9 in Richtung des Auflagers 10 abzusenken, bis der Finger 9 und der Anschlag 10 den Abschnitt 13 der Schiene fest umschließen, wodurch der Anschlag 2 in diesem Bereich der Schiene festgestellt wird. Die Oberseite 14 des Auflagers 11 befindet sich damit in der Verlängerung der Unterseite der Schiene, d.h. in der Bezugsebene (X, Y). (Siehe auch Figur 1b.) Zur Verlängerung ihrer Lebensdauer ist der Kopf der Schraube 12 bevorzugt mit einer tiefen Aussparung versehen.
• Jeder der Schraubstöcke 3 und 4 umfaßt ein Backenteil 7, das um das Drehgelenk 15 bewegt werden kann. Über einen Steg 6, dessen Profil dem der Nut 5 angepaßt ist, können die Schraubstöcke entlang der Schiene verschoben werden. Die Länge der Schrauben 16, die den Steg 6 mit dem Körper des Schraubstocks verbinden, wird so eingestellt, daß der Schraubstock mit der Seitenfläche der Schiene in Kontakt kommt, wenn der Steg 6 mit der Nut 5 in Eingriff steht. Der Körper eines jeden Schraubstocks 3 und 4 ist zur Aufnahme einer der Kanten des einzuspannenden Werkstücks mit einer Aussparung 8 versehen. Er besitzt ebenfalls eine Randleiste unter dem Winkel, unter dem das Drehgelenk 15 angeordnet ist. Die Randleiste 19 befindet sich in der gleichen Ebene wie die Stirnseite 18 der Aussparung 8, wobei diese Ebene parallel zu der mit der Nut 5 versehenen Stirnfläche der Schiene 1 verläuft.
• In Figur 1b sind die gleichen Elemente wie in Figur 1a sowie ein Werkstück 20 dargestellt, das gerade befestigt werden soll.
• Der Schraubstock 3 ist bereits in die Nut 5 eingesetzt und darin mittels der Mutter 27 festgestellt worden. Das Werkstück 20 liegt auf dem Schulteransatz 11 des Anschlags 2 auf und gegen die Stirnseite 18 der Aussparung 8 des Schraubstocks 3 an. Danach wird der Schraubstock 4 in die Nut 5 eingesetzt und mittels der Schraube 27 gegen das Werkstück 20 festgestellt. Eine Kante des Werkstücks 20 kommt somit gegen die Randleiste 19 des Schraubstocks 4 zur Anlage. Durch Betätigung des Backenteils 7 des Schraubstocks 4 mittels der Schraube 25 wird das Werkstück 20 zwischen der Aussparung 8 des Schraubstocks 3 und dem Backenteil 7 des Schraubstocks 4 eingespannt. Die auf der Stirnseite 14 des in der Ebene (X, Y) befindlichen Anschlags 2 aufliegende Unterseite des Werkstücks 20 kommt somit ebenfalls in dieser Bezugs ebene zu liegen. Das Werkstück 20 ist somit höhenmäßig ausgerichtet. Zwei Kanten des Werkstucks 20 kommen gegen die Randleiste 19 eines der Schraubstöcke und die Stirnseite 18 der Aussparung 8 des anderen Schraubstocks zur Anlage; die Stirnseite 17 des Werkstücks 20, welche diese Kanten miteinander verbindet, verläuft somit absolut parallel zur Seitenflache 21 der Schiene 1. Die sowohl an der Unterseite und an der Stirnseite 17 ausgebildete Kante 22 des Werkstücks 20 wird somit genau parallel zur Bezugsachse X ausgerichtet. Da außerdem die Breite l des Schraubstockkorpers genau bekannt ist (aufgrund der Tiefe der Aussparung 8) ist der Abstand zwischen der Stirnseite 17 des Werkstucks 20 und der Schiene 1 und somit die Achse X genau bekannt, nämlich als dieser Abstand l.
• Figur 1c zeigt das Werkstück 20 nach erfolgtem Einspannen: der Anschlag 2 wurde leicht zurückgezogen, nachdem einfach die Schraube 12 gelöst und auch der Anschlag aus der Nut 5 herausgedrückt wurde. Der Abstand zwischen der Stirnseite 17 des Werkstücks 20 und der Schiene (d.h. l) reicht aus, um eine seitliche Bewegung des Anschlags 2 zu ermöglichen. Wird davon ausgegangen, daß die Abmessungen des Körpers des Gehäuses 2 kleiner als der Abstand 1 sind, so wird der Anschlag 2 durch das Werkstück 20 nicht gegen die Schiene 1 eingespannt. Darüberhinaus ist. der Anschlag so klein (oder der Abstand 1 so groß), daß zwischen dem Werkstück 20 und der Schiene 1 Platz genug vorhanden ist, um den Finger 9 des Anschlags 2 aus der Nut 5 zu lösen, damit der Anschlag freikommt. Somit ergibt sich eine absolut freie Arbeitsfläche. Ein ungehinderter Zugang zu den dem Werkstück 20 gegenüberliegenden Bearbeitungs- oder Meßelementen ist gegeben.
• Eine Ausrichtung war hierzu nicht erforderlich. Die Kante 22 des Werkstücks 20 befindet sich in der Bezugsebene (X, Y); sie ist parallel zur Achse X in einem Abstand l von dieser ausgerichtet. Der Fehler in bezug auf die Referenzkoordinaten der Maschine beträgt somit weniger als 10 u.
• Handelt es sich um ein großes Werkstuck 20, so können zur Anordnung unter den hier Winkelstellungen des Werkstücks 20 zwei Satz Schraubstöcke verwendet und zwischen jeweils zwei zum gleichen Satz gehörigen Schraubstöcken ggf. mehrere Anschläge 2 vorgesehen werden. Auf diese Weise ist es möglich, ein Werkstück in weniger als 5 Minuten in vier Schraubstöcke einzuspannen und mit der vorgenannten Genauigkeit zu Positionieren.
• Die Figuren 2a und 3h zeigen eine Ausfuhrungsform der in der Schiene ausgebildeten Nut und des Fingers der Kulissenelemente die sich für die erfindungsgemaße Vorrichtung als besonders vorteilhaft erwiesen hat. Der Finger 9 hat eine solche Form, daß er seitlich in die Nut 5 eingeführt werden kann und daß bei Ausübung eines nach unten gerichteten Drucks auf den Finger durch Anziehen der Schraube 12 der Finger 9 auf der Schräge 23 der Randleiste der Nut 5 bewegt wird, d.h. jeweils gegen den Anschlag 10 und gegen die Flanken der Nut 5, wie dies in Figur 2b zu sehen ist. Dies hat zweierlei zur Folge: der Anschlag 10 wird gegen die Unterseite der Schiene 1 gedrückt, und der Körper 24 des beweglichen Kulissenelements drückt gegen die Seitenfläche 21 der Schiene 1. Der Finger kann beliebig auf jedem der bereits erwähnten Kulissenelemente montiert werden und gestattet eine sehr einfache, zuverlässige und sehr schnelle Befestigung in der Nut 5 und Entfernung aus derselben. Es ist nicht notwendig, den Finger von einem der Nutenenden aus einzuführen; er kann an jeder Stelle der Nut seitlich eingepaßt werden. Es kann sich durchaus auch um einen beweglichen Anschlag handeln, mit dem das einzuspannende Werkstück auf Referenzhöhe gebracht werden kann, oder um ein Verbindungselement, um zwei Schienen senkrecht zueinander anzuordnen, oder um ein Flanschelement oder um sogar einen Reiter, in dem eine Zentrieröse ausgebildet ist.
• Die Flanken der Nut 5 in der Schiene 1 haben einen trapezförmigen Querschnitt; ein solches Profil hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da sich hierdurch die Fertigung der Schienen für die erfindungsgemäße Vorrichtung vereinfachen und die entsprechenden Herstellungskosten senken lassen. Bei der Herstellung einer Schiene aus nichtrostendem Stahl mit einer rechteckigen Nut von klassischem Querschnitt (siehe Figur 2c) ist es nämlich schwierig und kostspielig, die vertieften Aussparnungen 26 auszubilden.
• Wie in den Figuren 2d bis 2f dargestellt, ist es demgegenüber möglich, eine Nut mit trapezförmigen Flanken beispielsweise in drei Fräsbearbeitungsvorgängen herzustellen. Andere polygonale Formen sind vorstellbar. Sie müssen relativ zur Mittelebene der Schiene nicht unbedingt symmetrisch sein.
• Desweiteren besteht bei dieser Art der Herstellung die Möglichkeit, Randleisten mit einem schrägen Innengefälle 28 auszubilden, dessen Bedeutung bei der Feststellung der Elemente mit in der Nut befindlichem Finger im Vorstehenden bereits beschrieben wurde. Sie gestattet außerdem bei bestimmten abgewandelten Ausführungsformen eine genaue Befestigung der Schraubstöcke gegen die Schiene, wobei jedes Spiel in Querrichtung vermieden wird. Die horizontalen Abschnitte 29 können für bestimmte Arten von Elementen mit Fingern als Auflagefläche benutzt werden, wie dies in der Figur 2g dargestellt ist.
• Tatsächlich zeigt die Figur 2g die Schnittansicht eines Elements mit zwei Anschlägen 28, die beiderseits eines beweglichen Fingers 9 angeordnet sind. Letzterer kann von gleicher Art sein, wie sie in den Figuren 2a und 2b dargestellt ist. Der Schnitt verläuft in einer vertikalen Ebene durch einen der Anschläge 28. Das Element 24 weist keinen Anschlag 14 mehr auf. Nachdem der Finger 9 durch Betätigung der Schraube 12 (in der Figur 2g nicht dargestellt) entlang dem unteren Gefälle 23 verschoben ist, kommen die Anschläge 28 gegen die obere Auflagefläche 29 zur Anlage, während sich der Körper 24 gegen die Schiene 1 drückt. Diese abgewandelte Ausführungsform bietet einen großen Vortei es gibt keine Anschläge mehr, die an der Unterseite der Schiene Vorsprünge bilden. Die Bezugsebene ist somit frei von jeder Art von Hindernis. Alle Befestigungsorgane befinden sich in der Nut.
• Es wäre ebenfalls vorstellbar, daß der Finger auf dem oberen Gefälle zur Anlage kommt, während die Anschläge sich gegen die untere Auflagefläche 29 abstützen.
• Die Figur 2h zeigt eine dritte mögliche Abwandlung. In diesem Fall umfaßt das bewegliche Element 24 in Verlängerung seiner Oberfläche einen Anschlag 50. Nachdem der Finger 9 durch Betätigung der Schraube 12 entlang dem unteren Gefälle 23 verschoben ist, wird der Anschlag 50 gegen die Oberseite der Schiene 1 angelegt; der Körper 24 des Elements drückt gegen die mit der Nut 5 versehene Schiene 1. Im Fall eines Verbindungselements kann sich diese abgewandelte Ausführungsform ebenfalls als äußerst zuufriedenstellend erweisen, wenn relativ zu der durch die Unterseite der Schiene 1 definierten Ebene jegliche vorstehende Teile ausgeschaltet werden sollen.
• Die Figur 3a zeigt einen Abschnitt einer mit der Bezugsziffer 1 bezeichneten Schiene, die auf zwei Pfeilern aus Granit parallel zum Arbeitstisch (nicht dargestellt) einer numerisch gesteuerten Maschine befestigt ist. Zu sehen ist nur der Pfeiler 30. Die Kante 31 der Unterseite 32 dieser Schiene ist entlang einer dem Bezugsachsen der Maschine genau ausgerichtet. In diesem Beispiel handelt es sich um nie Achse X. Die Unterseite 32 geht in die durch die Achse X und eine weitere Bezugsachse, die hier die Achse Y ist, definierte Bezugsebene über. Eine Schiene 37 soll gerade mit der Schiene senkrecht zur letzteren verbunden werden. Die Unterseite eines Verbindungselements 33 ist durch zwei Schulteransätze 35 und 36 verlängert. Das Element umfaßt ebenfalls zwei Finger, von denen der eine, nämlich der Finger 34, in der Figur zu sehen ist. Diese Finger und der Schulteransatz 35 spielen die gleiche Rolle wie der Finger 9 und der Schulteransatz 10 des mit Bezug auf die Figuren 1 beschriebenen Trägeranschlags 2 oder des mit Bezug auf die Figuren beschriebenen Elements 24.
• In Figur 3b sind die vorerwähnten Elemente nach erfolgter Montage gezeigt. Die Unterseite der Schiene 37 ist auf dem Anschlag 36 des Verbindungselements 33 aufgelagert; die Unterseite befindet sich somit in der gleichen Ebene wie die Oberseite des Anschlags 36. Die Schiene 37 wird in dieser Position durch Betätigung der Schrauben 40 und 41 befestigt, die mit den Organen 57 und 58 des Verbindungselements 33 zusammenwirken. Danach werden die Finger 34 des Elements 33 in die Nut 5 der Bezugsschiene 1 eingeführt und durch Betätigung der Schrauben 38 und 39 festgestellt, wie dies mit Bezug auf die Figuren 2 beschrieben wurde. Der Anschlag 35 kommt unterhalb der Schiene 1 zur Anlage. Die Oberseite des Anschlags 36 befindet sich in der Verlängerung der Oberseite des Anschlags 35 und ist somit nun ebenfalls in der Bezugsebene sowie an der Unterseite der Schiene 37 zu finden.
• Wie die Bezugsschiene 1 ist auch die Schiene 37 mit zwei länglichen Nuten 42 und 43 in der Mitte einer jeden Seite versehen. Zu beachten ist, daß sie mit der Schiene 1 nicht in Verbindung stehen. Da es jedoch wünschenswert sein kann, ein Werkstück 28 mit Hilfe von rechtwinklig angeordneten Schraubstöcken oder Flanschblöcken einzuspannen, ist es von Vorteil, eine Schiene 37 mit einer Nut 42 des gleichen Profils zu verwenden, die im gleichen Abstand wie die Nut 5 der Schiene von der Unterseite der Schiene 37 abgesetzt ist.
• In den Figuren 4 und 5 sind verschiedene Arten von beweglichen Kulissenelementen dargestellt, die jeweils mit mindestens einem mit einem Anschlag (10 oder 35) zusammenwirkenden Finger 9 oder 34 versehen sind, um eine schnelle Anbringung an und Abnahme von den Schienen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu ermöglichen. Wie vorstehend beschrieben, reicht es aus, den Finger seitlich in die Nut einzuführen und aus dieser zurückzuziehen und die Schraube(n) (12 oder 38 und 39) anzuziehen oder zu lösen und so auf die Position des senkrecht beweglichen Fingers einzuwirken.
• Das bereits in der Figur 3a beschriebene Element 33 umfaßt Öffnungen, durch die Flanschen 44 und 45 daran befestigt werden können, um ein auf dem Anschlag 36 aufliegendes Werkstück zu halten. Zwischen dem Element 33 und den Flanschen 44 und 45 können Keile 46 eingesetzt werden (Figuren 4a und 4b).
• Zur Halterung eines zu bearbeitenden dünnen Werkstücks 50 kann/können ein oder mehrere Elementen-Anschläge 49 eingesetzt werden (Figuren 4c und 5b).
• Zur Halterung eines zylindrischen Werkstücks 54 kann der gleiche Flanschblock 33, wie im Vorstehenden beschrieben, mit einer direkt darauf aufgeschraubten Befestigung 51 eingesetzt werden. Eine der flachen und kreisförmigen Unterseiten des Werkstücks 54, und zwar die Unterseite 55 wird durch Einspannung zwischen der Befestigung 51 und dem Anschlag 36 senkrecht gegen das Element 33 gehalten (Figur 5a).
• Ein bei der Bearbeitung benutztes Organ wie zum Beispiel die Zentrieröse 60 kann auf einem Reiter 56 angeordnet werden der ebenfalls mit einem mittels einer Schraube 12 beweglichen Finger 9 und einem Anschlag 10 versehen ist, wie dies vorstehend bereits beschrieben wurde.
• Die Figur 7 zeigt eine Schiene 63, die direkt auf dem Pfeiler 30 ruht, dessen Nut sich parallel zur Achse Y erstreckt. Dank ihrer beiden länglichen Aussparungen 64 und 65 kann die Schiene 63 parallel zur Achse X verschoben werden, bevor sie durch die Organe 66 und 67 in ihrer Position festgestellt wird. Die am Ende der Schiene 63 ausgebildete Nut 68 erstreckt sich parallel zur Achse Y. Somit können zwei seitliche, senkrecht verlaufende Nuten ausgebildet sein, ohne daß die in Figur 3 gezeigte Anordnung notwendig ist. Die Schiene 63 erstreckt sich somit entlang der Referenzschiene 1, ohne daß ein Verbindungselement benötigt wird. Sie liegt nicht mehr auf dem Anschlag eines derartigen Elements auf, sondern ruht direkt auf dem Pfeiler. Hierbei ergibt sich eine einfachere, schnellere und sicherere Anordnung; auf diese Weise ist eine wirksame Halterung schwerer Werkstücke mit Hilfe von rechtwinklig angeordneten Schraubstöcken oder Flanschblöcken möglich.
• Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß es dank der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befestigung eines zu bearbeitenden oder zu messenden Werkstücke mit einem Höhenbezugspunkt genügt, daß das Werkstück entlang einer seiner Kanten oder mindestens teilweise an seiner Unterseite eine ebene Fläche aufweist, auf welcher der Schulteransatz verschiedener in der Vorrichtung vorgesehener Reiter abgestützt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, das Werkstück nach einer der Bezugsachsen und im allgemeinen entsprechend der Vertikalachse Z der Maschine in eine Bezugsstellung zu bringen und relativ zu einer Bezugsebene genau auszurichten, bei der es sich im allgemeinen um die Horizontalebene (X, Y) handelt, die durch die beiden anderen Achsen X und Y der Maschine gebildet wird.
• So können zum Beispiel sowohl Werkstücke, bei denen zwei benachbarte Flächen einen rechtwinkligen Zweiflach bilden, als auch Zylinder eingespannt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich somit besonders zur Befestigung eines zu bearbeitenden oder zu messenden Werkstücks auf einer numerisch gesteuerten Maschine, nachdem eine Ausrichtung entsprechend den Bezugskoordinaten dieser Maschine erfolgt ist, damit das Werkstück nur geringen Belastungen ausgesetzt wird.
• Die Schienen und die verschiedenen Arten von Reitern sind aus einem ausreichend festen und starren Werkstoff wie zum Beispiel einem nichtrostenden Stahl guter Steifigkeit hergestellt, um die Halterung schwerer Werkstücke zwischen den Schienen der Vorrichtung durch Auflagerung auf den Anschlägen der Reiter zu ermöglichen oder durch Einspannung zu halten.
• Bestimmte Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind im Vorstehenden bereits erwähnt worden.
• So besteht zum Beispiel die Möglichkeit, die Bearbeitungsfläche vollständig freizulegen, indem ein freier Zugang zu den Organen des Bearbeitungs- oder Meßkopfes gewährleistet wird, die mit der Fläche in Kontakt stehen oder sehr nahe an diese Fläche heranreichen. Es ist nicht länger erforderlich, das Wiederanfahren des Kopfes zu steuern. Eine problemlose Bearbeitung der Kanten des Werkstücks ist möglich. Jede Gefahr einer Kollision mit Hindernissen wie beispielsweise den verschiedenen, bei den bekannten Vorrichtungen oberhalb der Schiedenen angeordnete Werkzeugelementen wird ausgeschaltet.
• Darüberhinaus befinden sich bei bestimmten Ausführungsformen alle Befestigungsorgane in der in den Schienen ausgebildeten Nut. Auf diese Weise wird jede Art von Hindernis oder Störung unterhalb der Unterseite der Schienen, d.h. unterhalb der Bezugsebene vermieden.
• Die verschiedenen Elemente zur Feststellung des Werkstücks lassen sich leicht und schnell montieren und demontieren.
• Die Ausrichtung des Werkstücks nach den Bezugskoordinaten der Maschine erfordert keinerlei Justierung. Es genügt, die Position der Bezugsschiene nur ein einziges Mal einzustellen. Es ist keine Voreinstellstation erforderlich, was beträchtliche Einsparungen an Zeit, Arbeit und Platz mit sich bringt.
• Die in den Schienen der Vorrichtung ausgebildeten Nuten können je nach Ausführungsform können zu geringen Kosten zum Beispiel in nur drei aufeinanderfolgenden Fräsbearbeitungen hergestellt werden.
• Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist ihre Modulbauweise, ihre Flexibilität und ihre Ausbaufähigkeit: es genügen nur einige miteinander kombinierbare Arten von Kulissenelementen, um Werkstücke von sehr unterschiedlichen Abmessungen und Formen einzuspannen. Zahlreiche Werkstücke sehr unterschiedlicher Formen und Abmessungen können dank der geringen Abmessungen der Schraubstöcke der Vorrichtung in Reihe auf der gleichen Schiene montiert werden. Die Vorrichtung kann auf allen Arten von Maschinen installiert werden. Andere Arten von Reitern sind denkbar, um Werkstücke von spezieller Form oder verschiedene Organe zu halten, die im Bearbeitungs- oder Meßbereich befestigt werden müssen. Die verschiedenen Elemente der Vorrichtung können mit denen herkömmlicher Systeme kombiniert werden. Es ist somit die Möglichkeit gegeben, das Werkstück sowohl durch Einbspannen zwischen Schraubstöcken als auch durch Anflanschen oder durch Kombination der Einspannung mittels Schraubstock und der Einspannung mittels Flanschen oder durch Einspannung zwischen einem Anschlag und einem Flanschaufsatz oder sogar durch Einspannung und Auflagerung auf einem Anschlag zu halten.

Claims (16)

1. Numerisch gesteuerte Maschine zum Bearbeiten oder Messen mit einer Befestigungsvorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks (20) entsprechend dem Bezugssystem dieser Maschine und zum Halten dieses Werkstücks (20) in Position, umfassend

- eine feststehende Bezugsschiene (1), die wenigstens eine seitliche Nut (5) aufweist, die mit Mitteln (30) zum Positionieren ihrer Unterseite (32) in der durch zwei Bezugsachsen (X,Y) der Maschine definierten Bezugsebene ausgebildet ist,

- Reiter (3,4), die Organe (6,16,27) aufweisen, die mit der Nut (5) zum Verschieben und zum Festspannen längs der Bezugsschiene (1) ausgebildet sind, wobei diese Reiter (3,4) ein Backenteil (7) zum seitlichen Klemmen des zu befestigenden Werkstücks (20) aufweisen und

- wenigstens einen abnehmbaren Trägeranschlag (2), der

a) einen Kinger (9) zum Eingriff mit der Nut (5) der Bezugsschiene (1) aufweist, um längs letzterer verschiebbar und festsetzbar zu sein, und der so profiliert ist, daß er aus dieser Nut (5), einer zu letzterer transversalen Bewegung entsprechend, herausziehbar ist, wenn das zu befestigende Werkstück (20) gespannt ist, und

b) einen Anschlag (11) zum Stützen des Werkstücks (20) vor und während des Spannens, der derart ausgebildet ist, daß seine Oberseite (14) sich in der Bezugsebene stellt, wenn dieser Trägeranschlag (2) längs der Schiene (1) befestigt wird, aufweist.

2. Maschine nach Anspruch 1, in welcher die Nut (5) der Bezugsschiene (1) parallel zur Unterseite (32) dieser Bezugsschiene (1) ist.

3. Maschine nach Anspruch 1, die ferner wenigstens eine zweite, mobile Schiene (37) zum parallelen oder senkrechten Montieren zur Bezugsschiene (1) aufweist, die einen Querschnitt mit gleicher Geometrie wie die Bezugsschiene (1) aufweist und mit wenigstens einer seitlichen Nut (42) desgleichen Profils wie diejenige der Bezugsschiene (1) versehen ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner wenigstens eine weitere, zum Montieren ohne Bezugsschiene vorgesehene Schiene (63) aufweist, so daß ihre Unterseite sich in der Bezugsebene (X,Y) stellt und wobei diese Schiene (63) an mindestens einem ihrer Ende mit einer Nut (68) versehen ist, die parallel zu ihrer Unterseite ist und desgleichen Profils wie die Nut (5) der Bezugsschiene (1) hat.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die eine, zum Montieren ohne Bezugsschiene vorgesehene Schiene (1,63) aufweist, so daß ihre Unterseite sich in der Bezugsebene (X,Y) stellt und die eine von ihrer Oberseite zur Unterseite durchbrechende, mit einem, eine leichte Einstellung ihrer Befestigungsstelle bei Verschieben dieser Schiene (1,63) längs den Bezugsachsen (X,Y) erlaubenden Profil (64,65) ausgebildete Aushölung aufweist.

6. Maschine nach Anspruch 3, die ferner wenigstens ein Verbindungselement (33) zum Halten einer Schiene (37) senkrecht zur Bezugsschiene (1) oder zur einer anderen, schon in einer Bezugsposition befestigten Schiene, so daß ihre Unterseiten sich in der gleichen Ebene befinden.

. Maschine nach Anspruch 6, in welcher das Verbindungselement (33) ein Kulissenelement ist, das einen nach beiden Seiten verlängerten Anschlag (35,36) an seiner Unterseite, Mittel (57,58) zum Spannen einer Ende einer Schiene (37) gegen eine ihrer Seitenfläche und wenigstens zwei Finger (34) aufweist, die sich von der gegenübergesetzten Seitenfläche aus erstrecken, wobei dieser Anschlag (36) und diese Finger (34) derart ausgebildet sind, das die Finger (34) in der Nut (5) einer bereits in Bezugsposition befestigten Schiene (1) verschiebbar und festlegbar sind, während der Anschlag (35, 36) an die Unterseite (32) dieser Schiene (1) und an die Unterseite der bereits an diesem Element (33) befestigten Schiene (37) in Anlage gelangt.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in welcher wenigstens einer der beiden Randbereiche der Nut (5) eine schräge Anlagefläche (23), für die Finger der Kulissenelemente der Befestigungsvorrichtung aufweist, wie diejenige der abnehmbaren Trägeranschläge (2) und der Verbindungselemente (33), und in welcher diese Finger (9,34) derart profiliert sind, daß sie

- durch eine transversale Bewegung zur in den Schienen (1) vorgesehenen Nut (5) in diese einführbar und aus diese herausnehmbar sind,

- leicht längs dieser Nut (5) verschiebbar sind und

- mit Präzision in dieser Nut (5) festlegbar sind, wenn eine, die Finger (9,34) gegen die schräge, in einem der beiden Randbereiche der Nut (5) vorgesehene Anlagefläche (23) anlegende Druckkraft gegen diese Elemente (2,33) ausgeübt wird.

9. Maschine nach Anspruch 8, in welcher die Kulissenelemente (2,33) derart ausgebildet sind, daß eine ihrer beiden Seitenflächen sich gegen die, die Nut (5) aufweisende Seitenfläche (21) der Schiene (1) in Anlage gelangt, wenn ihrer oder ihre Finger (9,34) in dieser Nut (5) festgelegt sind.

10. Maschine nach Anspruch 8, in welcher die Kulissenelemente (2,33) wenigstens einen Anschlag (10,35,50) und einen bezüglich dieses Anchlags beweglichen Finger (9,34) aufweisen, die zur Mitwirkung vorgesehen sind, derart daß dieser Anschlag (10,35,50) entweder gegen die Oberseite oder gegen die Unterseite einer Bezugsschiene (1) in Anlage gelangt, wenn dieser Finger (9,34) in der Nut (5) dieser Bezugsschiene (1) festgestellt wird.

11. Maschine nach Anspruch 8, in welcher die Kulissenelemente (2,33,24) zwei sich in der gleichen Ebene, auf beiden Seiten eines Fingers (9,34) befindliche Anschläge (28) aufweisen, wobei der Finger (9,34) bezüglich dieser Anschläge (28) beweglich ist und diese Elemente zur Mitwirkung vorgesehen sind, derart daß, wenn dieser Finger (9,34) in der Nut (5) einer Bezugsschiene (1) festgestellt wird, diese Anschläge (28) gegen eine, in einem der Randbereiche dieser Nut (5) vorgesehene Anlagefläche (29) in Anlage gelangen.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, in welcher die Teile der Kulissenelemente der Befestigungsvorrichtung, wie die abnehmbaren Trägeranschläge (2) und die Verbindungselemente (33), die sich von den Oberseiten und Unterseiten der Schienen (1,37) aus erstrecken, wenn diese Elemente auf diesen Schienen festgestellt werden, keinen scharfen Winkel aufweisen.

13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die ferner ein Kulissenzubehör (56) aufweist, mit

- einem Finger (9) gemäß Anspruch 8,

- einem Anschlag (10) an der Seite, an der der Finger (9) hervorbricht, zur Anlage an einer Anlagefläche auf der Schiene (1) wenn der Finger (9) in der Nut (5) der Schiene (1) festliegt, und mit

- einer Zentrieröse (60) die seine Oberseite an der, dem Finger (9) und dem Anschlag (10) abgewandten Seite verlängert.

14. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, die ferner ein Kulissenzubehör (49) aufweist, mit

- einem Finger (9) gemäß Anspruch 8,

- einem Anschlag (10), der seine Unterseite zu der Seite wo der Finger (9) hervorbricht, verlängert und durch Festlegen des Fingers (9) in einer vorgegebenen Position in der Nut (5) der Schiene (1,37), an der Unterseite der Schiene (1,37) anliegt, und mit

- einer Schulter, die zur gegenüber Seite hervorbricht bezüglich der im Anschlag (10) endenden Schulter, und die sich in der gleichen Ebene wie dieser Anschlag (10) erstreckt, wobei durch diese Schulter eine Klammer zum Halten der Grundfläche eines Werkstückes (50) geringer Dicke in der Bezugsebene aufnehmbar ist.

15. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, in welcher die die Kulissenelemente (9,33,49,56) in einer Nut (5) festlegende Druckkraft, durch Einschrauben einer Schraube (12,38, 39) ausgeübt wird.

16. Verwendung einer Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, in welcher eine, mindestens eine seitliche Nut (5), sowie Mitteln (30) zum Positionieren ihrer Unterseite (32) in der durch zwei Bezugsachsen (X,Y) der Maschine definierten Bezugsebene, aufweisende Bezugsschiene (1) auf der Grundfläche einer numerisch gesteuerten Maschine zum Bearbeiten oder Messen festgelegt ist, so daß ihre seitliche Nut (5) parallel zu einem dieser Achsen (X,Y) ist.