WORK FIXTURE AND HANDLING DEVICE

Abstract: 1. A multiaxially pivotable work-holding and turning-over device (1) for the working of heavy workpieces, particularly for welding them, having a clamping plate (6) which can be rotated, without restriction, by an adjusting drive (20) about a vertical axis in its plate plane, a support (5) which supports the clamping plate (6) and can be rotated by an adjusting drive (16) about a horizontal longitudinal axis, and a stand (2) carrying the support (5) at least at one end and supporting it in relation to the floor, the support (5) comprising a pair of flange plates (11, 12) which are displaceable in relation to one another and can be located on one another to adjust an offsetting of the axis at the support (5), characterised in that the support (5) is supported in relation to the stand (2) in only one bearing plane aligned transversely to the longitudinal axis, through an annular bearing (13), the movable annular portion of which is connected to a toothed rim (14) of correspondingly large diameter in which the adjusting drive (16), equipped with a rotation pick-up for the position of the support (5), engages with a pinion (15), and the movable annular portion of which further carries the flange plate (12) at the stand side as a directly attached disc, and in that the clamping plate (6) is supported in relation to the support (5) in only one bearing plane aligned transversely to the vertical axis (10), through an annular bearing (17), the movable annular portion of which is connected to a toothed rim (18) of a correspondingly large diameter in which the adjusting drive (20), equipped with a rotation pick-up engages with a pinion (19).

Description: Spann- und Wendevorrichtung Die Erfindung betrifft eine Spann- und Wendevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Spann- und Wendevorrichtungendieser Art ergeben sich aus bekannten Entwicklungen der Anmelderin, mit denen es gelungen ist, die Handhabung grosser Werkstücke insbesondere für Schweissarbeiten zu verbessern und zu erleichtern und dabei insbesondere auch die Zugänglichkeit zu grossen Werkstücken und die Ausrichtung solcher Werkstücke auf. bevorzugte Lagen zu ermöglichen, wie etwa die Wannenlage beim Schweissen. Diese Entwicklungen sind allerdings hinsichtlich Aufnahmefähigkeit, Baugrösse und Präzision an. Grenzen gestossen und haben damit nicht nur die Leistungsfähigkeit schlechthin, sondern insbesondere auch den Durchbruch zu stärkerer Automatisierung verhindert. Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend, eine Spann- und Wendevorrichtung der eingangs bezeichneten Art so aus zu gestalten, dass sie es erlaubt, grosse Werkstücklasten mit baulich vertretbarem Aufwand uni zugleich mit der Möglichkeit einer exakten und feinfühligen Einstellung der Werkstücklagen aufzunehmen, so dass schwere und:ausladende Werkstücke auch in automatisierten Arbeitsverfahren wie etwa mittels rechnergesteuerter Positionierung behandelt werden können. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es wurde nämlich gefunden, dass in den Drehgelenken,und hierbei zunächst einmal in dem.-Drehgelenk# zwischen Gestell und Träger, eine besondere: Schwachstelle des Lagerungssystems liegt. Die herkömmliche Lagerung über zwei in einem achsialen Abstand voneinander. angeordnete(Wellen-) Lager verlangte mit wachsenden Lasten. immer grössere Abstände und/oder Lager-Tragfähigkeiten, wobei aber die Präzisionsanforderungen und die Schwingungsstabilität des Systems immer weniger kontrollier bar wurd#. Diese Schwingungsprobleme betrafen den Arm bei seiner Biegebeanspruchung wie auch hinsichtlich seiner Torsionsbeanspruchung, wobei letztere sowohl die Feinfühligkeit der Einstellung wie auch den Ablauf des Einschwingvorgangs unakzeptabel machte. Die Probleme bei der Lagerung der Spannplatte ergaben sich dabei grundsätzlich entsprechend, wenn auch. lageabhängig und graduell geringer. Beim Übergang.zu der nun vorgesehenen Art. der Lagerung in nur einer Lagerebene grossen Durchmessers führt zu baulichen Konzepten, die es erlauben, das-Gestell sehr viel kompakter, insbesondere. auch in Längsrichtung des Trägers kürzer zu halten. In baulicher Hinsicht ergibt sich an der Spannplatte neben.einer grösseren Kompaktheit auch noch die Gestaltungsmöglichkeit, mit einer Ringform der. Spannplatte die Auflagefläche zu-durchbrechen und sonst schwer oder gar nicht zugängliche. Bereiche- am Werkstück erreichbar zu machen. Im engen Wechselspiel mit der Kompaktheit ergibt sich die Möglichkeit der.baulichen Versteifung zur Beseiti-. gung von Schwingungsempfindlichkeit des Systems und auch - mit wachsendem .Lagerdurchmesser - die Möglichkeit, Auswirkungen des Lagerspiels in.axialer und auch radialer Richtung einschneidend zu reduzieren. Dabei bietet.sich der durch das. Lager gegebene grosse Durchmesser gleichzeitig für die. Dreheinstellung und -blockierung an, um hohe. Feinfühligkeit und Präzision.zu erzielen. So kannssowohl der trägerseitige Teil des Trägerlagers am Gestell wie auch der plattenseitige Teil des Plattenlagers am Trägerende mit.einemZahnkranz verbunden sein, dessen grosser Radius Genauigkeit und Feinfühligkeit ergibt, wenn ein Zahnrad, Schneckenrad od. dgl. von seiten des Gestells bzw. Trägers einwirkt. Diese Präzision bringt auch den Durchbruch zur Anwendung automatisierter Einstellverfahren, insbesondere in - Verbin- dung mit Positionsregelkreisen und/oder digitalen Steuerungen. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aer. nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert ist. Die einzige Figur der Zeichnung zeeteine Spann- und Wendevorrichtung in vereinfachter,. perspektivischer Ansicht Die in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 1. bezeichne- te Spann- und Wendevorrichtung umfasst ein insgesamt mit 2 bezeichnetes, über einen plattenartig vorgestreckten Fuss 3 auf dem Boden abgestütztes Gestell, das sich nach oben mit einem Gestellgehäuse 4#stenartiger Ausbildung erstreckt. An dem. Gestell 2 ist ein Träger 5 in einseitiger Lagerung unbeschränkt. drehbeweglich befestigt und am Ende dieses Trägers 5 ist eine Spannplatte 6 unbeschränkt drehbeweglich (gegenüber dem Träger 5) angeordnet. Ein Pfeil 7 zeigt die Drehrichtung des Arms 5 bezüglich einer Drehachse 8 an, desgleichen verdeutlicht ein. Pfeil 9 die Drehrichtung der Spannplatte 6 bezüglich. einer in der dargestellten horizontalen Stellung der. Spannplatte vertikalen Hochachse 10. Ein Werkstück lässt sich mit. Hilfe dieser rotatorischen Frei heitsgrade grundsätzlich in jede beliebige. Winkellage gegen über der Bodenebene drehen, so dass es insbesondere auch für Schweissarbeiten möglich ist, die bevorzugte Wannenlage einzustellen. Ein weiterer, sehr wesentlicher Freiheitsgrad ist die Mög lichkeiteinertranslatorischen Verlagerung des Arms 5 zu sich selbst. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Arm 5 gegenüber seiner Drehachse 8 versetzt angeordnet und dieser Versatz ist einstellbar mittels einer Flanschplatte 11, die flach an einer Gegenplatte 12 anliegt und in veränderbaren Stellungen gegenüber dieser festlegbar ist. Damit ist ein Auswuchten schwerer Werkstücke ermöglicht, deren Schwerpunkt hunter Einrechnung des Tragarms und der Spannplatte) man auf die Drehachse 8 ausrichtenkann. Damit lässt sich eine momentenneutrale Drehlagerung für den belasteten Träger 5 erzielen. Der Versatz mittels der Flanschplatten 11, 12 kann aber auch bei besonders sperrigen Werkstücken dazu verwandt werden, eine ausreichende Bodenfreiheit beim Dre:hen um die Achse 8 sicherzustellen. Schliesslich findet der Versatzarm auch eine Nutzung bei kreisbogenförmigen Bearbeitung# ¯etwa - bei kreisbogenförmigen Schweissnähten, zu denen das Werkstück mit dem Träger 5 um die Achse 8 gedreht wird. Es versteht sich, dass die vorgenannte Probleme des Auswuchtens und der Bewegungsfreiheiten nur bei grossen und schweren Werkstücken von Interesse sind, wie auch die beschriebene Grundkonstruktion ihre spezielle Bedeutung für solche Anwendungsfälle besitzt SolChe Fälle sind aber regelmässig auch mit äusserst hohen Anforderungen an die Präzision verknüpft und überdies stellt die Praxis immer weitergehende Anforderungen an eine arbeitssparende, leichte und möglichst auch selbsttätig durchführbare Positionierung der Werkstücke. Diesen:. Anforderungen waren bisher Grenzen in der Möglichkeit der Feineinstellung wie auch in der Möglichkeit einer exakten und:schwingungsfreien Lageeinhaltung gesetzt Wie sich gezeigt hat, waren hier die Wellenlagerungen und das bisherige Grundkonzept eines achsnahen Lagers und Antriebs massgebliche Ursache der Schwierigkeiten. Die dargestellte Ausführungsform besitzt ein Lager, welches sich nicht nach Art einer Wellenlagerung mit achsialversetzten Abstützungen der Momentenbelastung erwehrt, sondern das die Belastung über ein Ringlager grossen ###Durchmessers abfängt. Ein nicht im einzelnen dargestelltes Ringlager bei 13 stützt die kreisförmig ausgebildete Flanschplatte 12 und damit den Träger 5 gegenüber dem Gestell 2. Konkret ist hier unter der Flanschplatte 12 eine Grosswälzlagerung etwa gleichen Durchmessers-eingebaut, deren restliches Lagerspiel infolge des grossen Durchmessers nur zu einem geringen Spiel bei Querbelastungen des.Trägers 5 im Bereich der Spannplatte 6 führt. Mit dem trägerseitigen Teil des Ringlagers 13 und mit der Flanschplatte 12 ist aber auch ein Zahnkranz 14 (nur mit dem Teilerkreis. angedeutet#)verbunden, der eine Innenverzahnung bildet..In diese. Innenverzahnung greift ein Ritzel 15 ein, das mit einem Schneckenantrieb 16 mit gestellseitiger Abstützung verbunden ist. Das bei Zahnradgetrieben nicht völlig auszuräumdende Flankenspiel wird durch den grossen. Durchmesser. des Zahnrads auf ein relativ kleines Winkelspiel. - reduziert. - Überdies führt der grosse Durchmesser des Zahnrads zu entsprechend--- reduzierten Momentenbelastungen im Eingriffsbereich des Ritzels 15, so dass--damit von. der Lagerung und vom Antriebher der Durchbruch zu einer feinfüh-'ligen.und¯ präzisen Einstellbarkeit des Trägers 5 gelungenist. Die Ausbildung des Antriebs 16 als Schneckengetriebe. verleiht diesem im übrigen selbsthemmende Eigenschaften, so dass hier von einer zusätdichen Bremse abgesehen werden kann. In baulicher Hinsicht ergibt sich. eine. kompakte und raum. sparende Anordnung und gleichzeitig auch eine elegante Einbeziehung. der Flanschplatten 1# ¯12in. die -Konstruktion. Auch die Lagerung zwischen Spannplatte 6 und Träger 5 ist bei 17 durch ein Ringlager grossen Durchmessers, vorzugsweise ein Grosswälzlager. erstellt, wobei sich zunächst wieder die ¯besonderenVorteile der kompakten , aber präzisen Lagerung ergeben. Auch hier ist das Ringlager - spannplattenseitig mit. einem Zahnkranz 18 verbunden, der mit Aussenverzahnung den Eingriff eines Ritzels 19 ermöglicht, welches Teil eines am Träger 5 gelagerten Schneckentriebes 20 ist. Dank des grossen Durchmessers dieses Antriebes ergeben sich hier auch wieder geringe spielbedingte Fehlereinflüsse und geringe. Antriebsbelastungen mit entsprechenden ¯ Vorteilen hinsichtlich der Auslegung wie auch hinsichtlich positionsverfälschender Verformungen. Das Ringlager 17 ermöglicht auch hier wieder eine flache und damit raumsparende Bauweise. Darüber hinaus eröffnet es die Möglichkeit,. die Spannplatte 6 ringförmig mit einem freien Innenraum 21 zu gestalten, so dass das Werkstück auch von unten bzw. von der Unterseite der Spannplatte her weitgehend zugänglich ist Der mit den Ringlagern erzielte Vorteil hoher F.einfühligkeit und Präzision der..Einstellung macltden.Weg frei für den Einsatz von Positionsregelungen und/oder numerischen Steuerungen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ssht beides vor, ohne dass die entsprechenden, an sich bekannten gerätetechni -schen Einrichtungen hierzu dargestellt wären. Die beiden Schneckenantriebe 16,20 sind abtriebsseitig mit einem digitalen Weggeber, hier einem inkrementalen. optischen Weggeber, ausgestattet, der die Winkellage der Spannplatte 6 gegenüber dem Träger 5 bzw. des Trägers 5 gegenüber dem Gestell 2 an einen Rechner im Gestell 2 rückmeldet. Es versteht sich, dass die Positionsgeberauch etwa. mit den Zahnkränzen 13 bzw. 17 verbunden. sein könnten, um auch noch die. Übertragung zwischen Antrieb und. angetriebenem Elementlin die Positionsmeldung einzubeziehen. Es hat sich jedoch bei der hohen Präzision und.Steifigkeit der Ringlager und grossen Zahnkränze als.völlig ausreichen erwiesen, die Position am Antrieb abzugreifen. Die gemeldete Ist-Position wird in der üblichen.Weise mit einer eintastbaren oder durch Lochstreifen, Band od. dgl. zaliLenmässig vorgebbaren SolI-Position vergleich, um eine Regelabweichung zu ermitteln, die dann einem unterlagerten Drehzahl-Regelkreis für den.jeweilgen Schneckenantrieb 16 bzw. 20 eingegeben wird. Der von dem Drehzahlregelkreis ausgesteuerte Antrieb führt also die Ist-Position auf die Soll-Position, ohne dass hier noch Steuervorgänge von Hand auszuführen wären,die bei. hochgenauen Vorgaben und insbesondere beim Ein-/Ausschaltbetrieb von stellmotoren zeitraubend und lästig sein können.

Claims: Patentansprüche:. 1. Mehrachsig verschwenkbare Spann- und Wendevorrichtung für die Bearbeitung schwerer Werkstücke,:insbesondere für deren SchweiBbearbeitung,.mit einer-in ihrer Plattenebene um eine Hochachse uneingeschränkt drehbaren. Spannplatte, einem die Spannplatte abstützenden, ¯ntL-.eine waagerechte Längsachse drehbaren Träger und einem den Träger zumindest einenends lagernden und gegenüber dem Boden abstützenden Gestell,. dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) gegen über dem Gestell (2) in lediglich.einer quer zur Längsachse ausgerichteten. Lagerebene über ein Ringlager (13) grossen Durchmessers. abgestützt ist. . 2. Spann- und Wendevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- dass die Spannplatte. (6).gegenüber dem Träger (5) in lediglich einer quer zur'Hochachse (10) ausgerichtet±n Lagerebene über ein Ringlager. (17)#- grossen Durchmessers abgestützt ist. 3. Spann- und Wendevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringlager. (17) und dessen Abstützung am Arm einen freien Innenraum (21) bildet und dass die Spannplatte (6) in Form einer Ringscheibe ausgebildet ist:. 4. Spann- und Wendevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringlager (13,17) bzw. zumindest ein Ringlager als Grosswälzlager ausgebildet ist, 5. Spann- und Wendevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das. Ringlager (13,17) bzw. zumindest ein Ringlager mit einem Zahnkranz (14,18) entsprechend grossen Durchmessers zu einem-Verstellantrieb verbunden ist. 6. Spann- und Wendevorrichtung nach.Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellantrieb ein Schneckengetriebe (16,20) ist. 7. Spann- und Wendevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass. der Verstellantrieb1(16,20) mit einem Drehgeber für die-Position des Arms bzw. der Platte verbunden ist. 8. Spann-. und Wendevorrichtung nach .Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgeber als digitaler Drehgeber ausgebildet ist. 9. Spann- und Wendevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch- gekennzeichnet, das der Drehgeber und der Verstellantrieb mit einem. Digitalrechner zu einem Positions-Regelkreis verbunden sind. 10. Spann- und Wendevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in verbindung.mi.t zumindest einem Paar gegeneinander verschiebbarer und aufeinander festlegbarer Flanschplatten zur Einstellung eines Axialversatzes am Träger, dadurch gekennnzeichnet,. dass die gestellseitige Flanschplatte (12) eine direkt mit dem Ringlager (13) verbundene Scheibe ist.

Inventors: SEVERT, WILHELM
Applicants: SEVERT, WILHELM
Application year: 1982
Main classification: B23K37
IPC codes: F16M11, B23K37, B23Q1