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DE-102025104848-B3 - Positioniereinrichtung

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung mit einem Grundkörper (1), und einem Betätigungselement (2), das eine vordere Stirnfläche (1a) des Grundkörpers (1) überspannt, so dass zwischen dem Grundkörper (1) und dem Betätigungselement (2) eine Druckkammer (3) ausgebildet wird. Die Wandung des Betätigungselements (2) ist als elastische Membran derart ausgebildet, dass eine Druckbeaufschlagung der Druckkammer (3) über einen Hydraulikmittelkanal dazu führt, dass das Betätigungselement (2) zumindest in seinem zentralen Bereich axial von der vorderen Stirnfläche (1a) des Grundkörpers (1) wegbewegt wird. Der Hydraulikmittelkanal (6) ist durch eine Spannschraube (7, 8) verschlossen die mit einem in dem Hydraulikmittelkanal (6) verschiebbar angeordneten Kolben (9, 10) wirkverbunden ist, so dass der Kolben (9, 10) durch Drehung der Spannschraube (7, 8) unter Erhöhung des Drucks in der Druckkammer (3) nach innen verschiebbar ist.

Inventors

  • Christian Händel
  • Roland Koblinger
  • Norman Rost
  • Rolf Hahn

Assignees

  • SCHUNK SE & CO. KG SPANNTECHNIK GREIFTECHNIK AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

Dates

Publication Date
20260507
Application Date
20250210

Claims (19)

  1. Positioniereinrichtung mit einem Grundkörper (1), der eine Längsachse (X) definiert, und einem Betätigungselement (2), welches an dem Grundkörper (1) gehalten ist, wobei das Betätigungselement (2) eine vordere Stirnfläche (1a) des Grundkörpers (1) überspannt, so dass zwischen der vorderen Stirnfläche (1a) des Grundkörpers (1) und dem Betätigungselement (2) eine Druckkammer (3) ausgebildet wird, die über wenigstens einen in dem Grundkörper (1) ausgebildeten Fluidkanal mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, und wobei die Wandung des Betätigungselements (2) als elastische Membran derart ausgebildet ist, dass eine Druckbeaufschlagung der Druckkammer (3) dazu führt, dass das Betätigungselement (2) elastisch verformt und so zumindest in seinem mit der Längsachse (X) des Grundkörpers (1) zusammenfallenden zentralen Bereich rein axial von der vorderen Stirnfläche (1a) des Grundkörpers (1) wegbewegt wird, dadurch gekennzeichnet , dass der wenigstens eine Fluidkanal als Hydraulikmittelkanal (6) ausgebildet ist, der an seinem von der Druckkammer (3) wegweisenden Ende durch eine Spannschraube (7, 8) verschlossen ist, wobei die Spannschraube (7, 8) mit einem in dem Hydraulikmittelkanal (6) verschiebbar angeordneten Kolben (9, 10) wirkverbunden ist, so dass der Kolben (9, 10) durch Drehung der Spannschraube (7, 8) unter Erhöhung des Drucks in der Druckkammer (3) nach innen verschiebbar ist, dass ein einziger Hydraulikmittelkanal (6) vorgesehen ist, der an seinem von der Druckkammer (3) wegweisenden Endbereich in zwei Zweigkanalabschnitte (6a, 6b) übergeht, die an ihrem von der Druckkammer (3) wegweisenden Ende jeweils durch eine Spannschraube (7, 8) verschlossen sind, wobei jede Spannschraube (7, 8) mit einem in dem jeweiligen Zweigkanalabschnitt (6a, 6b) verschiebbar angeordneten Kolben (9, 10) wirkverbunden ist, so dass der Kolben (9, 10) durch Drehung der Spannschraube (7, 8) unter Erhöhung des Drucks in der Druckkammer (3) nach innen verschiebbar ist, und dass die Spannschrauben (7, 8), welche die Zweigkanalabschnitte (6a, 6b) verschließen, unterschiedliche Gewindesteigungen aufweisen und/oder dass die Zweigkanalabschnitte (6a, 6b) unterschiedliche Strömungsquerschnitte aufweisen.
  2. Positioniereinrichtung mit einem Grundkörper (1), der eine Längsachse (X) definiert, und einem Betätigungselement (2), welches an dem Grundkörper (1) gehalten ist, wobei das Betätigungselement (2) eine vordere Stirnfläche (1a) des Grundkörpers (1) überspannt, so dass zwischen der vorderen Stirnfläche (1a) des Grundkörpers (1) und dem Betätigungselement (2) eine Druckkammer (3) ausgebildet wird, die über wenigstens einen in dem Grundkörper (1) ausgebildeten Fluidkanal mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, und wobei die Wandung des Betätigungselements (2) als elastische Membran derart ausgebildet ist, dass eine Druckbeaufschlagung der Druckkammer (3) dazu führt, dass das Betätigungselement (2) elastisch verformt und so zumindest in seinem mit der Längsachse (X) des Grundkörpers (1) zusammenfallenden zentralen Bereich rein axial von der vorderen Stirnfläche (1a) des Grundkörpers (1) wegbewegt wird, dadurch gekennzeichnet , dass der wenigstens eine Fluidkanal als Hydraulikmittelkanal (6) ausgebildet ist, der an seinem von der Druckkammer (3) wegweisenden Ende durch eine Spannschraube (7, 8) verschlossen ist, wobei die Spannschraube (7, 8) mit einem in dem Hydraulikmittelkanal (6) verschiebbar angeordneten Kolben (9, 10) wirkverbunden ist, so dass der Kolben (9, 10) durch Drehung der Spannschraube (7, 8) unter Erhöhung des Drucks in der Druckkammer (3) nach innen verschiebbar ist, und dass in dem Grundkörper (1) mehrere Hydraulikmittelkanäle ausgebildet sind, die jeweils in einen zentralen Bereich der Druckkammer (3) münden und jeweils an ihrem von der Druckkammer (3) wegweisenden Ende durch eine Spannschraube (7, 8) verschlossen sind, wobei jede Spannschraube (7, 8) mit einem in dem jeweiligen Hydraulikmittelkanal (6) verschiebbar angeordneten Kolben (9, 10) wirkverbunden ist, so dass der Kolben (9, 10) durch Drehung der Spannschraube (7, 8) durch Erhöhung des Drucks in der Druckkammer (3) nach innen verschiebbar ist, und dass die Spannschrauben (7, 8) unterschiedliche Gewindesteigungen aufweisen und/oder die Hydraulikmittelkanäle unterschiedliche Strömungsquerschnitte besitzen.
  3. Positioniereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass ein Hydraulikmittelkanal (6) an seinem vorderen axialen Ende zentral in die Druckkammer (3) mündet und in seinem axial vorderen Endbereich insbesondere koaxial zur Längsachse (X) verläuft.
  4. Positioniereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Betätigungselement (2) an seinem mit der Längsachse (X) des Grundkörpers (1) zusammenfallenden zentralen Bereich eine größere Wandstärke besitzt als in den sich seitlich anschließenden Bereichen und insbesondere al solider Körper (2a) ausgebildet ist.
  5. Positioniereinrichtung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass die Wandung des Betätigungselements (2) ausgehend von dem mit der Längsachse (X) zusammenfallenden zentralen Bereich gebogen ist, wobei sich die Wandung mit zunehmendem Abstand von der Längsachse (X) zunächst der Stirnfläche des Grundkörpers (1) annähert und dann wieder von dieser entfernt.
  6. Positioniereinrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die Wandung des Betätigungselements (2) am Ende der Biegung eine Verdünnung in der Wandstärke aufweist.
  7. Positioniereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Betätigungselement (2) kappenartig ausgebildet ist, wobei es einen die vordere Stirnfläche (1a) definierenden zylindrischen Abschnitt (1b) des Grundkörpers (1) umgreift.
  8. Positioniereinrichtung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass das Betätigungselement (2) auf den zylindrischen Abschnitt (1b) des Grundkörpers (1) aufgeschraubt ist.
  9. Positioniereinrichtung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass das kappenartig ausgebildete Betätigungselement (2) an seinem hinteren freien Rand einem umlaufenden Befestigungsflansch (2b) aufweist und über den Befestigungsflansch (2b) an dem Grundkörper (1) fixiert, insbesondere festgeschraubt ist.
  10. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 , dadurch gekennzeichnet , dass ein Ringspalt zwischen dem kappenartigen Betätigungselement und der Umfangswandung des Grundkörpers (1) abgedichtet ist.
  11. Positioniereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Betätigungselement symmetrisch zur Längsachse (X) ausgebildet ist und/oder aus Stahl und/oder Titan besteht.
  12. Positioniereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass an der Vorderseite des Grundkörpers (1) ein Aufsatzkörper (11) vorgesehen ist, welcher mit dem Grundkörper (1) verbunden, insbesondere verschraubt ist, dass in dem Aufsatzkörper (11) eine zentrale, insbesondere zylindrische, Aufnahme (13) ausgebildet ist, und dass ein, insbesondere kolbenartig ausgebildetes, Positionierelement (14) in die Aufnahme (13) eingesetzt und darin axial verschiebbar geführt ist, wobei das Betätigungselement (2) an der Vorderseite des zentralen Bereichs eine Anlagefläche (15, 16) definiert, die mit einer korrespondierenden Anlagefläche (15, 16) an der Unterseite des Positionierelements (14) in Kontakt kommt, derart, dass das Positionierelement (14) bei einer Beaufschlagung der Druckkammer (3) durch das Betätigungselement axial verstellt wird.
  13. Positioniereinrichtung nach Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet , dass das Positionierelement (14) an seiner Rückseite eine Ausnehmung (17) aufweist, welche die Anlagefläche (15, 16) für das Betätigungselement bildet, wobei das Betätigungselement in die Ausnehmung (17) eingreift.
  14. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13 , dadurch gekennzeichnet , dass Rückstellmittel vorgesehen sind, welche das Positionierelement (14) nach hinten drücken, um einen Kontakt zwischen den Anlageflächen (15, 16) des Betätigungselements und des Positionierelements (14) zu gewährleisten, auch wenn die Druckkammer (3) entlastet ist, wobei, insbesondere, die Rückstellmittel eine Druckfeder (18) aufweisen, welche in einer Bohrung (19) des Aufsatzkörpers gehalten ist.
  15. Positioniereinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14 , dadurch gekennzeichnet , dass Spannmittel vorgesehen sind, welche ausgebildet sind, um das Positionierelement (14) in einer vorgegebenen axialen Stellung an dem Aufsatzkörper zu fixieren.
  16. Positioniereinrichtung nach Anspruch 15 , dadurch gekennzeichnet , dass die Spannmittel als magnetische Spannmittel ausgebildet sind.
  17. Positioniereinrichtung nach Anspruch 15 , dadurch gekennzeichnet , dass die Spannmittel als hydraulische Spannmittel ausgebildet sind und eine Dehnbüchse (21) umfassen, welche in die zentrale Aufnahme (13) des Positionierelements (14) insbesondere von dessen vorderer Stirnfläche her eingesetzt ist, wobei zwischen der inneren Umfangswandung der Aufnahme (13) und der Dehnbüchse (21) wenigstens ein Druckraum (22) gebildet ist, der über einen in dem Aufsatzkörper (11) ausgebildeten Druckmittelkanal (23) beaufschlagbar ist, um die Wandung der Dehnbüchse (21) nach innen in Richtung des Positionierelements (14) elastisch zu verformen und so das Positionierelement (14) zu fixieren.
  18. Positioniereinrichtung nach Anspruch 17 , dadurch gekennzeichnet , dass der Druckmittelkanal (23) an seinem von dem Druckraum (22) fernen Ende durch eine Spannschraube (24) verschlossen ist, wobei die Spannschraube (24) mit einem in den Druckmittelkanal (23) verschiebbar angeordneten Spannkolben wirkverbunden ist, so dass der Spannkolben durch Drehung der Spannschraube (24) unter Erhöhung des Drucks in dem Druckraum (22) nach innen in den Druckmittelkanal (23) verschiebbar ist.
  19. Positioniereinrichtung nach Anspruch 17 oder 18 , dadurch gekennzeichnet , dass ein Druckraum (22) vorgesehen ist, welcher sich ringförmig um die Dehnbüchse (21) erstreckt, oder dass mehrere Druckräume vorgesehen sind, welche gleichmäßig verteilt entlang des Umfangs der Dehnbüchse (21) positioniert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung mit einem Grundkörper, der eine Längsachse definiert, und einem Betätigungselement, welches an dem Grundkörper gehalten ist, wobei das Betätigungselement eine vordere Stirnfläche des Grundkörpers überspannt, so dass zwischen der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers und dem Betätigungselement eine Druckkammer ausgebildet wird, die über wenigstens einen in dem Grundkörper ausgebildeten Fluidkanal mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, und wobei die Wandung des Betätigungselements als elastische Membran derart ausgebildet ist, dass eine Druckbeaufschlagung der Druckkammer dazu führt, dass das Betätigungselement elastisch verformt und so zumindest in seinem mit der Längsachse des Grundkörpers zusammenfallenden zentralen Bereich rein axial von der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers wegbewegt wird. Positioniereinrichtungen dieser Art sind aus der DE 20 2013 003 488 U1 bekannt. Sie besitzen einen Grundkörper, welcher ortsfest positionierbar ist, beispielsweise auf dem Tisch einer Werkzeugmaschine festgespannt werden kann, und eine Längsachse definiert. Ferner umfasst die Positioniereinrichtung ein Betätigungselement, welches an dem Grundkörper fixiert ist und eine vordere Stirnfläche des Grundkörpers überspannt, so dass zwischen der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers und dem Betätigungselement eine Druckkammer gebildet wird. Diese ist über einen in dem Grundkörper ausgebildeten Fluidkanal mit einem Druckmittel beaufschlagbar. Die Wandung des Betätigungselements ist als elastische Membran ausgebildet, die bei einer Druckbeaufschlagung der Druckkammer elastisch verformt wird, so dass das Betätigungselement zumindest in seinem mit der Längsachse des Grundkörpers zusammenfallenden zentralen Bereich axial von der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers wegbewegt wird. Aus der CN 112059678 A ist eine als Dehnspanndorn ausgebildete Dehnspanneinrichtung bekannt. Diese besitzt einen Grundkörper, der außenseitig eine Spannfläche definiert, um ein Bauteil zu spannen. Innerhalb des Grundkörpers ist eine ringförmige Druckkammer ausgebildet, die sich im Bereich der Spannfläche erstreckt und derart angeordnet ist, dass zwischen der Druckkammer und der Spannfläche nur eine sehr dünne Wandung vorhanden ist, die durch eine Druckbeaufschlagung der Druckkammer nach außen verformt werden kann, um ein Bauteil zu spannen. Die Druckkammer ist mit einem Druckmittelkanal in dem Grundköper verbunden, der an seinem von der Druckkammer fernen Ende durch eine Spannschraube verschlossen ist. Durch Drehen der Spannschraube in der einen oder anderen Richtung kann der Druck in dem Hydraulikmittelkanal/der Druckkammer zum Spannen eines Bauteils erhöht oder verringert werden. Die bekannten Positioniereinrichtungen haben sich in der Praxis durchaus bewährt. Die Bestrebungen gehen jedoch dahin, die Positioniergenauigkeit zu erhöhen. Ist einmal eine vorgegebene Position erreicht, soll diese auch über einen längeren Zeitraum problemlos beibehalten werden können. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Positioniereinrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine hohe axiale Positioniergenauigkeit erreicht und eine gewünschte Position auch gehalten werden kann. Diese Aufgabe ist bei einer Positioniereinrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Erfindungsgemäß ist somit der Fluidkanal als Hydraulikmittelkanal ausgebildet. Entsprechend sind der Hydraulikmittelkanal und die Druckkammer mit einem Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl gefüllt. Der Hydraulikmittelkanal ist an seinem von der Druckkammer wegweisenden Ende durch eine Spannschraube verschlossen, die mit einem in dem Hydraulikmittelkanal verschiebbar angeordneten Kolben wirkverbunden ist, so dass der Kolben durch Drehung der Spannschraube unter Erhöhung des Drucks in der Druckkammer in den Grundkörper verschiebbar ist. Es hat sich gezeigt, dass durch Verwendung eines Hydraulikmittels und einer Spannschraube, die unter Erhöhung des Drucks in die Druckkammer bewegbar ist, eine hochgenaue elastische Verformung des membranartigen Betätigungselements erzielt werden kann und damit der zentrale Bereich des Betätigungselements axial hochgenau positionierbar ist. Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein einziger Hydraulikmittelkanal vorgesehen, der an seinem von der Druckkammer wegweisenden Endbereich in zwei Zweigkanalabschnitte übergeht, die an ihrem von der Druckkammer wegweisenden Ende jeweils durch eine Spannschraube verschlossen sind, wobei jede Spannschraube mit einem in dem jeweiligen Zweigkanalabschnitt verschiebbar angeordneten Kolben wirkverbunden ist, so dass der Kolben durch Drehung der Spannschraube unter Erhöhung des Drucks in der Druckkammer nach innen verschiebbar ist. Bei dieser Ausgestaltung verzweigt sich der Hydraulikmittelkanal in zwei Zweikanalabschnitte, die jeweils durch eine Spannschraube verschlossen sind. Eine Erhöhung