DE19700177B4

DE19700177B4 - Vacuum element of vacuum clamping devices

Info

Publication number: DE19700177B4
Application number: DE1997100177
Authority: DE
Inventors: Karl Göckel; Martin Göckel
Original assignee: J Schmalz GmbH
Current assignee: J Schmalz GmbH
Priority date: 1997-01-04
Filing date: 1997-01-04
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2017-01-05
Also published as: DE19700177A1

Abstract

In eine Vakuumspannvorrichtung integrierbares, auf diese aufsetzbares oder an diese adaptierbares Vakuumelement (1), welches ein zu bearbeitendes Werkstück (2) an dessen Unterseite (3) durch Beaufschlagen mit einem Vakuumstrom ansaugt, wobei auf der zum Werkstück (2) weisenden Stirnseite (4) des Vakuumelementes (1) mindestens eine Rutschsicherung (5), die ein mit dem Werkstück (2) zusammenwirkendes Reibschlusselement (7) aufweist, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschsicherung (5) aus einem radiale Kräfte aufnehmenden Topf (8) zur Aufnahme des Reibschlusselementes (7) und einem axialen Federelement (9) besteht.A vacuum element (1) that can be integrated into a vacuum clamping device, can be placed on it, or can be adapted to it, which sucks in a workpiece (2) to be machined on the underside (3) of the vacuum element by applying a vacuum current, whereby on the end face (4) facing the workpiece (2) ) of the vacuum element (1) at least one anti-slip device (5), which has a frictional engagement element (7) cooperating with the workpiece (2), characterized in that the anti-slip device (5) consists of a pot (8) which absorbs radial forces Receiving the frictional engagement element (7) and an axial spring element (9).

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuumelement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The invention relates to a vacuum element with the features of the preamble of claim 1.

Vakuumspannvorrichtungen sind Einrichtungen, mit denen zu bearbeitende Werkstücke mittels Ansaugung fixiert werden.Vacuum clamping devices are devices with the workpieces to be machined can be fixed by suction.

Das Werkstück wird dabei auf einen Tisch gelegt, der entweder selbst als Vakuumansaugvorrichtung ausgebildet ist, oder auf dem entsprechende Vakuumelemente aufgesetzt oder verschieblich positioniert werden können. Nachdem das Werkstück auf den Vakuumelementen aufgelegt ist, wird das Vakuumsystem aktiviert und das Werkstück wird durch den, durch die Vakuumelemente führenden Vakuumstrom, an seiner Unterseite angesaugt. Danach kann die Bearbeitung, beispielsweise durch einen Fräser, erfolgen. Die dabei radial auftretenden Kräfte können die Ansaugkraft überschreiten, so dass es zu einem Verrutschen des Werkstücks während der Bearbeitung kommen kann.The workpiece is placed on a table which is itself designed as a vacuum suction device, or placed on the corresponding vacuum elements or movable can be positioned. After the workpiece placed on the vacuum elements, the vacuum system is activated and the workpiece is due to the vacuum flow leading through the vacuum elements Underside sucked in. After that, the editing, for example by a milling cutter. The radially occurring forces can they Exceed suction force, so that the workpiece slips during machining can.

Aus der DE 87 03 223 U1 ist eine Vakuum-Spannplatte bekannt, die eine Vielzahl von Saugbohrungen aufweist und oberseitig mit einem Haftbelag versehen ist. Beim Ansaugen des Werkstückes wird er Haftbelag komprimiert, wodurch sich die axiale Position des Werkstückes ändert.From the DE 87 03 223 U1 a vacuum clamping plate is known which has a multiplicity of suction bores and is provided on the top with an adhesive coating. When the workpiece is sucked in, the adhesive coating is compressed, which changes the axial position of the workpiece.

Aus der DE-AS 1 286 466 und der DE-AS 1 109 984 ist jeweils ein Saugkopf bekannt, der einen aus einem elastischen Material bestehenden Auflagering aufweist. Auch hier wird das Werkstück nicht positionsgenau fixiert, da der Ring beim Ansaugen des Werkstückes komprimiert wird, wodurch sich die Lage des Werkstückes ändert.From the DE-AS 1 286 466 and the DE-AS 1 109 984 a suction head is known in each case, which has a support ring consisting of an elastic material. Here, too, the workpiece is not fixed precisely, since the ring is compressed when the workpiece is sucked in, which changes the position of the workpiece.

Aus der US-PS 3,976,288 ist eine Vorrichtung zum Aufteilen von Halbleiterwafern in Würfel bekannt, bei der der Wafer mit Unterdruck gehalten wird. Hierfür dienen Rippen, auf denen der Wafer aufliegt. Die Rippen bestehen aus einem Gummi, der gut komprimierbar ist und der einen hohen Reibungskoeffizienten aufweist. Der Wafer wird dadurch gegen Verrutschen gesichert.From the U.S. Patent 3,976,288 a device for dividing semiconductor wafers into cubes is known, in which the wafer is held under negative pressure. Ribs on which the wafer rests are used for this. The ribs are made of a rubber that is easily compressible and has a high coefficient of friction. The wafer is thereby secured against slipping.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Mittel zu schaffen, durch welche den auftretenden Radialkräften entgegengewirkt werden kann, so dass das Werkstück während der Bearbeitung sicher und dennoch positionsgenau fixiert ist.The present invention lies based on the task of creating means by which the occurring radial forces can be counteracted, so that the workpiece is safe during machining and is still fixed in position.

Diese Aufgabe wird durch ein Vakuumelement gelöst, das die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.This task is accomplished through a vacuum element solved, having the features of claim 1.

Besonders bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Particularly preferred further training the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung umfasst Vakuumelemente die in Vakuumspannvorrichtungen integriert oder auf diesen aufsetzbar oder an diese adaptierbar sind. Diese Vakuumelemente bilden die Auflagefläche eines zu bearbeitenden Werkstückes und saugen dieses an seiner Unterseite an, indem das Vakuumelement mit einem Vakuumstrom beaufschlagt wird.The invention includes vacuum elements which are integrated in vacuum clamping devices or can be placed on them or are adaptable to them. These vacuum elements form the bearing surface of a workpiece to be machined and suck this on its bottom by the vacuum element is subjected to a vacuum current.

Hierbei gibt es die verschiedensten Ausführungsformen von Vakuumelementen, auf die sich diese Erfindung bezieht.There are many different types embodiments vacuum elements to which this invention relates.

Dabei besteht die Rutschsicherung aus einem, mit dem Werkstück zusammenwirkendem Reibschlusselement, einem radiale Kräfte aufnehmendem Topf zur Aufnahme des Reibschlusselementes und einem axialen Federelement. Die verwendeten Einzelelemente sind dabei so koaxial übereinander angeordnet, dass das Reibschlusselement, beispielsweise ein Gummi mit hohem Reibungskoeffizient, an oberster Stelle mit dem Werkstück zusammentrifft, wobei das Reibschlusselement so in dem darunter angeordneten Topf eingesetzt ist, dass es über die zum Werkstück weisende Stirnseite des Vakuumelementes ausragt. Der Topf ist dabei so weit in der Mulde versenkt, dass dessen Ränder nicht mit dem Werkstück zusammentreffen können. Um eine durch das Werkstückgewicht auftretende Kompressionskraft auszugleichen, so dass nicht das Reibschlusselement zusammengedrückt werden kann, befindet sich auf dem Muldenboden ein axiales Federelement, auf dem der Topf mit dem Reibschlusselement aufliegt. Bei aktiviertem Vakuum wird das Werkstück auf die Stirnfläche des Vakuumelementes gezogen, während das Reibschlusselement durch das Wesen des axialen Federelementes so versenkt wird, dass eine Auflage des Werkstückes auf der Stirnfläche des Vakuumelementes nicht behindert wird und das Reibschlusselement mit dem Werkstück in Wirkverbindung bleibt. Das axiale Federelement bewirkt hierbei ein Andrücken des oberen Reibschlusselementes an die Werkstückunterseite zum Zwecke der Herstellung des Reibschlusses zwischen beiden Teilen. Dabei ist die Rückstellkraft des axialen Federelementes geringer als die wirkende Vakuumkraft.There is an anti-slip device from one, with the workpiece interacting frictional engagement element, a radial force absorbing Pot for holding the frictional engagement element and an axial spring element. The individual elements used are coaxial one above the other arranged that the frictional engagement element, for example a rubber with a high coefficient of friction, meets the workpiece at the top, the frictional engagement element in the pot arranged below it is used over it to the workpiece protruding face of the vacuum element protrudes. The pot is there recessed so far in the trough that its edges do not meet the workpiece can. To one by the workpiece weight Compensating compression force occurring, so that not the frictional engagement element pressed together there is an axial spring element on the trough bottom, on which the pot with the frictional engagement element rests. When activated The workpiece becomes vacuum on the face pulled the vacuum element while the frictional engagement element due to the nature of the axial spring element is sunk so that a support of the workpiece on the end face of the Vacuum element is not hindered and the frictional engagement element with the workpiece in Active connection remains. The axial spring element causes a press of the upper frictional element on the underside of the workpiece for the purpose of Establishing the frictional connection between the two parts. It is the restoring force of the axial spring element less than the effective vacuum force.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird das Reibschlusselement durch ein Einlageteil gebildet. Dies hat den Vorteil, dass ein Material mit einem relativ hohen Reibungskoeffizient verwendet werden kann und welches vom Material des Vakuumelementes unabhängig ist.In a particularly preferred embodiment the present invention, the frictional engagement element is by a Insert part formed. This has the advantage of having a material a relatively high coefficient of friction can be used and which is independent of the material of the vacuum element.

Erfindungsgemäß ist in der zum Werkstück hinweisenden Stirnseite, entsprechend der Anzahl der Rutschsicherungen eine Menge von Mulden eingearbeitet, in die jeweils eine Rutschsicherung eingebettet ist.According to the invention is pointing to the workpiece Front, a lot according to the number of anti-slip devices incorporated by hollows, in each of which an anti-slip device is embedded is.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Rutschsicherung als Kompositteil ausgebildet. D.h. es werden verschiedene Materialien zusammen in Wirkverbindung gebracht, um deren Eigenschaften in optimaler Weise auszunutzen.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the anti-slip device is designed as a composite part. This means that different materials are brought together in order to optimize their properties painterly way to exploit.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden das Reibschlusselement, der Topf und das axiale Federelement eine Einheit, was beispielsweise durch Verklebung erfolgen kann.In a particularly preferred embodiment the invention form the frictional engagement element, the pot and the axial Spring element a unit, which can be done for example by gluing.

Als geeignete Materialien eignen sich alle Werkstoffe, die den jeweiligen Kraftweiterleitungs- und Wirkungsaufgaben gerecht werden.Suitable as suitable materials all materials that correspond to the respective power transmission and Do justice to impact tasks.

Es wird für das Reibschlusselement beispielsweise Gummi, mit einem hohen Reibungskoeffizient vorgeschlagen, während sich als Topfmaterial Metall oder geeigneter Kunststoff anbietet, wobei der Topf mit einer Spielpassung in die Mulde einzusetzen ist.It is used for the frictional engagement element, for example Rubber, proposed with a high coefficient of friction while moving offers metal or suitable plastic as pot material, whereby the pot must be inserted into the recess with a clearance fit.

Das axiale Federelement wird bevorzugterweise durch ein Moosgummi gebildet. Das Vakuumelement selbst, kann im Auflagetisch, also in der Vakuumspannvorrichtung integriert sein oder mit diesem adaptiert werden. Auch erstreckt sich der Erfindungsgedanke auf solche Vakuumelemente, die an ein eigenes Vakuumsystem angeschlossen sind und auf einem Auflagetisch frei verschieblich angeordnet werden können.The axial spring element is preferred formed by a foam rubber. The vacuum element itself, can Support table, so be integrated in the vacuum clamping device or be adapted with this. The idea of the invention also extends to such vacuum elements that are connected to their own vacuum system are and can be freely arranged on a support table can.

Dabei können diese Vakuumelemente auch als s.g. Verschleißhülsen ausgebildet sein und zusätzlich mit Vakuumstromventilen bestückt werden.These vacuum elements can also be used as s.g. Wear sleeves formed be and in addition equipped with vacuum flow valves become.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand den beiliegenden Zeichnungen, die besonders bevorzugte Ausführungsformen darstellen, erläutert.The invention is described below the accompanying drawings, the particularly preferred embodiments represent explained.

Es zeigen:Show it:

1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Vakuumelement, 1 a cross section through a vacuum element according to the invention,

2 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Vakuumelement nach 1, 2 a plan view of the vacuum element according to the invention 1 .

3 das in 1 mit "A" gekennzeichnete Detail in einer Vergrößerung. 3 this in 1 Detail marked with "A" in an enlargement.

In den nachfolgenden Figuren wurde auf die Schraffur von im Schnitt dargestellten Bauteilen verzichtet.In the following figures no hatching of components shown in section.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Vakuumelement 1 im Schnitt. Am Vakuumkanal 18 liegt ein durch eine Vakuumstromanlage erzeugter Sog an. Wenn das Werkstück 2 nicht aufliegen würde, dies kann auch eine Beschädigung des Vakuumelementes simulieren, wurde das Vakuumstromventil 16 auf den Dichtsitz 7 zurückweichen und schließen. Alternativ kann dieses Ventil auch im darunter liegenden Tisch integriert sein. Liegt ein Werkstück 2 auf, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt ist, wirkt der Vakuumstrom bis an die Unterseite 3 des Werkstückes 2, wobei der Wirkungsradius des Sogs durch das Dichtmittel 15 begrenzt ist. Dadurch wird das Werkstück 2 an das Vakuumelement 1, bzw. auf dessen Stirnseite 4 angezogen, wobei es auf die Rutschsicherung 5 drückt. Die Rutschsicherung 5 wird hier durch mehrere Inseln gebildet, die auf der Stirnseite 4 verteilt sind. Eine einzelne Rutschsicherung besteht aus einem Paket, das in eine Mulde 6 eingebettet ist. Auf dem Muldenboden 10 befindet sich ein axiales Federelement 9, bevorzugterweise aus Moosgummi, auf dem ein Topf 8 zur Aufnahme eines Reibschlusselementes 7 angeordnet ist. Das Reibschlusselement 7 ragt dabei über den Topfrand 11 hinaus und kommt mit der Unterseite 3 des Werkstückes 2 in Wirkverbindung. Der Topf 8 ist dabei in der Mulde 6 so weit versenkt, dass der Topfrand 11 nicht zur Auflage mit dem Werkstück 2 kommen kann. Die die Rutschsicherung 5 bildenden Elemente 7, 8 und 9 sind zweckmäßigerweise miteinander verklebt. Somit können Materialien mit verschiedenen Eigenschaften verwendet werden, was dazu führt, dass das Reibschlusselement 7 sowohl von axialen Kompressionskräften als auch von auftretenden Radialkräften befreit wird, obwohl diese Kräfte über das Reibschlusselement eingeleitet werden. Unterstützend hierzu, liegt zwischen Topf 8 und Mulde 6, d. h. zwischen Topfaußenumfang 12 und dem Muldeninnendurchmesser 13 eine Spielpassung vor. 1 shows an inventive vacuum element 1 on average. On the vacuum channel 18 there is suction created by a vacuum power system. If the workpiece 2 the vacuum flow valve was not in contact, this can also simulate damage to the vacuum element 16 to the sealing seat 7 back away and close. Alternatively, this valve can also be integrated in the table below. There is a workpiece 2 As shown in this embodiment, the vacuum flow acts down to the bottom 3 of the workpiece 2 , the radius of action of the suction through the sealant 15 is limited. This will make the workpiece 2 to the vacuum element 1 , or on its face 4 tightened, taking it to the anti-slip 5 suppressed. The anti-slip device 5 is formed here by several islands on the front 4 are distributed. A single anti-slip device consists of a package that is placed in a trough 6 is embedded. On the hollow floor 10 there is an axial spring element 9 , preferably made of foam rubber, on which a pot 8th to accommodate a frictional engagement element 7 is arranged. The frictional engagement element 7 protrudes over the top of the pot 11 out and comes with the bottom 3 of the workpiece 2 in operative connection. The pot 8th is in the hollow 6 sunk so far that the pot rim 11 not to rest with the workpiece 2 can come. The anti-slip device 5 forming elements 7 . 8th and 9 are expediently glued together. Thus, materials with different properties can be used, which leads to the friction element 7 both axial compression forces and radial forces that occur are released, although these forces are introduced via the frictional engagement element. To support this, lies between the pot 8th and trough 6 , ie between the outer circumference of the pot 12 and the trough inside diameter 13 a game fit.

Wie deutlich hervorgeht, liegt das Werkstück 2 auf der Stirnseite 4 des Vakuumelementes 1 auf, während das Reibschlusselement 7 mit der Werkstückunterseite 3 in Wirkverbindung steht.As can be clearly seen, the workpiece lies 2 on the front 4 of the vacuum element 1 on while the frictional engagement element 7 with the underside of the workpiece 3 is in operative connection.

Die 2 zeigt eine Draufsicht auf das in 1 dargestellte Vakuumelement 1. In diesem Ausführungsbeispiel hat sowohl das Vakuumelement 1 als auch die Rutschsicherungen 5 eine kreisförmige Gestalt. Hier kommen jedoch auch andere, z. B. quadratische Formgebungen in Frage. In 2 ist das Vakuumelement 1 nicht von einem Werkstück abgedeckt. Ansonsten sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, wie dies auch in 3 erfolgt ist.The 2 shows a top view of the in 1 vacuum element shown 1 , In this embodiment, both the vacuum element 1 as well as the anti-slip devices 5 a circular shape. However, others also come here, e.g. B. square shapes in question. In 2 is the vacuum element 1 not covered by a workpiece. Otherwise, the same elements are identified with the same reference numerals as in 3 is done.

11: Vakuumelementvacuum element
22: Werkstückworkpiece
33: WerkstückunterseiteWorkpiece underside
44: Stirnseite v. 1 Front of v. 1
55: Rutschsicherungslipguard
66: Muldetrough
77: Reibschlußelementfrictional engagement
88th: Topfpot
99: axiales Federelementaxial spring element
1010: Muldenbodendepression base
1111: Topfrandpot edge
1212: TopfaußenumfangPot outer periphery
1313: MuldeninnendurchmesserDump inner diameter
1212: Vakuumdüsevacuum nozzle
1515: Dichtelementsealing element
1616: Vakuumventilvacuum valve
1717: Dichtsitzsealing seat
1818: Vakuumkanalvacuum channel

Claims

Vacuum element that can be integrated into a vacuum clamping device, can be placed on it, or can be adapted to it ( 1 ), which is a workpiece to be machined ( 2 ) at the bottom ( 3 ) by applying a vacuum current, whereby on the workpiece ( 2 ) pointing end face ( 4 ) of the vacuum element ( 1 ) at least one anti-slip device ( 5 ) which one with the workpiece ( 2 ) interacting frictional engagement element ( 7 ), is arranged, characterized in that the anti-slip device ( 5 ) from a radial force-absorbing pot ( 8th ) to accommodate the frictional engagement element ( 7 ) and an axial spring element ( 9 ) consists.

Vacuum element according to claim 1, characterized in that in the, to the workpiece ( 2 ) pointing end face ( 4 ) of the vacuum element ( 1 ) at least one trough ( 6 ) is provided in which the anti-slip device ( 5 ) is embedded.

Vacuum element according to claim 2, characterized in that the axial spring element ( 9 ) below the pot ( 8th ), on the hollow floor ( 10 ) is arranged.

Vacuum element according to claim 2 or 3, characterized in that the frictional engagement element ( 7 ), the pot ( 8th ) and the axial spring element ( 9 ) one above the other, in the hollow ( 6 ) are arranged.

Vacuum element according to one of the preceding claims, characterized in that the frictional engagement element ( 7 ), the pot ( 8th ) and the axial spring element ( 9 ) are combined into one unit.

Vacuum element according to one of the preceding claims, characterized in that the frictional engagement element ( 7 ), the pot ( 8th ) and the axial spring element ( 9 ) are connected to each other by gluing.

Vacuum element according to one of the preceding claims, characterized in that the frictional engagement element ( 7 ) over the top of the pot ( 11 ) protrudes.

Vacuum element according to claim 2 or 7, characterized in that the pot ( 8th ) in the hollow ( 6 ) is sunk that the pot rim ( 11 ) below that to the workpiece ( 2 ) pointing end face ( 4 ) comes to rest or at least closes with it.

Vacuum element according to one of the preceding claims, characterized in that between the outer circumference of the pot ( 12 ) and the trough inside diameter ( 13 ) there is a match.

Vacuum element according to one of the preceding claims, characterized in that the axial spring element ( 9 ) is a foam rubber.

Vacuum element according to one of the preceding claims, characterized in that the pot ( 8th ) consists of a non-positive material.

Vacuum element according to one of the preceding claims, characterized in that the pot ( 8th ) is made of metal.

Vacuum element according to one of the preceding claims, characterized in that the frictional engagement element ( 7 ) is made of a rubber with a high coefficient of friction.

Vacuum element according to one of the preceding claims, characterized in that the restoring force of the axial spring element ( 9 ) is less than the effective vacuum force of the vacuum flow, so that the workpiece ( 2 ) on the front ( 4 ) of the vacuum element ( 1 ) rests while the frictional engagement element ( 7 ) on the underside of the workpiece ( 3 ) is present.

Vacuum element according to one of the preceding claims, characterized in that the frictional engagement element ( 7 ) is formed by an insert part.