DE10011754B4

DE10011754B4 - Vorrichtung zum vibrationsarmen Halten von flächigen Werkstücken an einer spanenden Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE10011754B4
Application number: DE10011754A
Authority: DE
Inventors: Rolf-Günther von Kiesling
Original assignee: V K TRONICS GmbH; Vk-Tronics GmbH
Current assignee: Rittal GmbH and Co KG
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: DE10011754A1

Abstract

Vorrichtung (32) zum vibrationsarmen Halten von flächigen Werkstücken (12), nämlich metallischen Blechen oder Kunststoffplatten, an einer spanenden Bearbeitungsmaschine (10), die einen Maschinenständer (14) mit einer vorzugsweise im wesentlichen vertikal verlaufenden Auflagefläche (16) für das Werkstück (12) sowie eine relativ zur Auflagefläche (16) verfahrbare Brücke (18) mit einem Bearbeitungskopf (20) zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Brücke (18) mindestens eine Niederhaltereinheit (34) angebracht ist, die dazu dient, das Werkstück (12) bei seiner Bearbeitung gegen die Auflagefläche (16) zu drücken, welche durch eine Mehrzahl von mit dem Maschinenständer (14) steckverbundenen Auflagebolzen (36) aus vorzugsweise Kunststoff ausgebildet ist, die nach einem vorbestimmten Muster am Maschinenständer (14) verteilt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum vibrationsarmen Halten von flächigen Werkstücken, nämlich metallischen Blechen oder Kunststoffplatten, an einer spanenden Bearbeitungsmaschine gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 6.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum vibrationsarmen Halten solcher Werkstücke an einer Fräs-, Bohr- und/oder Gewindeschneidmaschine.
Derartige Maschinen werden beispielsweise zur spanenden Bearbeitung von Montageplatten für Schaltschränke verwendet, die den jeweiligen Erfordernissen entsprechend mit Bohrungen, Gewindebohrungen und/oder Ausbrüchen zu versehen sind. Die Montageplatte wird hierbei auf die im wesentlichen vertikal verlaufende Auflagefläche am Maschinenständer der Bearbeitungsmaschine aufgelegt, wobei sie mit einer ihrer Seitenkanten an einem Anschlag zur Anlage gelangt und sich mit ihrer Unterkante an einer Auflageleiste ausrichtet. In der Folge wird die Montageplatte mittels am Maschinenständer vorgesehenen Haltern bzw. Spannpratzen an ihrer Ober- und Unterkante gesichert bzw. gespannt, bevor die Bearbeitung mit einem Bohr-, Gewindeschneid- oder Fräswerkzeug erfolgt, welches an dem über eine Brücke bzw. ein Portal relativ zur Auflagefläche verfahrbaren Bearbeitungskopf aufgenommen ist.
Problematisch ist bei dieser Bearbeitung, daß insbesondere größere Montageplatten mit vergleichsweise geringen Wandstärken unter dem spanenden Bearbeitungseingriff mit den meist mehrschneidigen Werkzeugen zum Schwingen neigen, was einerseits zu qualitativ schlechten Bearbeitungsergebnissen und andererseits zu einem Werkzeugbruch führen kann.

Im Stand der Technik fehlt es nicht an Vorschlägen, wie ein derartiges Schwingen flächiger Werkstücke zu verhindern ist. So offenbart die gattungsbildende DE 296 05 228 U1 ein Bearbeitungszentrum für Holzplatten, das einen Maschinenständer mit einer Auflagefläche für die zu bearbeitende Holzplatte sowie ein relativ zur Auflagefläche verfahrbares Portal aufweist, an dem ein Werkzeugaggregat mit Werkzeugen zum Fräsen, Bohren und Nutsägen der Holzplatte angeordnet ist. Um u.a. ein der Qualität der bearbeiteten Oberflächen der Holzplatte abträgliches Schwingen zu vermeiden, ist bei diesem Holzbearbeitungszentrum der Maschinenständer als Kastenkonstruktion in Wabenbauweise ausgebildet, dessen Auflagefläche für die Holzplatte durch eine aus der Vertikalen nach hinten geneigte, vollflächige Auflageplatte gebildet ist, bei der es sich um einen Teil der Kastenkonstruktion selbst handelt. Auf dieser Auflageplatte ist eine Pertinaxauflage angeordnet, auf der die Holzplatte positioniert und mittels Vakuumsaugern fixiert werden kann, welche zwischen der Pertinaxauflage und der Holzplatte angeordnet sind.

Diese Art der Aufspannung hat insofern Nachteile, als die Vakuumsauger einen nicht unerheblichen vorrichtungstechnischen Aufwand bedingen und bei Plazierung der Vakuumsauger bzw. der Holzplatte an der Auflagefläche sorgfältig darauf geachtet werden muß, daß die Vakuumsauger während der Bearbeitung der Holzplatte nicht durch das Werkzeug beschädigt werden können.

Ferner sind Spannvorrichtungen für flächige Werkstücke bekannt, bei denen ein zu bearbeitendes, ferromagnetisches Blech mittels Elektromagneten an einer Auflagefläche befestigt (z.B. DE 2 141 694 A ) oder ein zu bearbeitendes, nicht-magnetisches Flachmaterial zwischen einer Auflagefläche zugeordneten Magneten und Streifen ferromagnetischen Materials gehalten wird (z.B. DE 31 51 911 C2 ). Auch bei diesem Stand der Technik wird jedoch ein erheblicher vorrichtungstechnischer Aufwand betrieben, um das Werkstück vibrationsarm zu halten, wobei ebenfalls dafür Sorge zu tragen ist, daß die Spannvorrichtung, insbesondere deren Magneten bei der Bearbeitung des Werkstücks nicht beschädigt werden.

Schließlich offenbart die US 4,382,728 eine Fräsmaschine in Gantry-Bauweise, mit einer relativ zu einem Flachbett verfahrbaren Brücke, an der ein Fräsbearbeitungskopf vorgesehen ist, der entlang der Brücke bewegt werden kann. An der Brücke ist ferner eine Andrückvorrichtung vorgesehen, die verhindern soll, daß bei der Fräsbearbeitung eines auf dem Flachbett angeordneten Stapels von flächigen Werkstücken mittels des Fräsbearbeitungskopfs Späne zwischen die einzelnen Werkstücke gelangen. Die Andrückvorrichtung hat ein Paar voneinander beabstandeter, paralleler Schienen, auf deren den Werkstücken zugewandten Seiten jeweils eine Mehrzahl von Druckrollen vorgesehen ist. Die Druckrollen sind drehbar an Armen gelagert, welche um sich parallel zur Brücke erstreckende Achsen verschwenkbar sind. Auf den Schienen sitzt ein mit Rädern versehener Schlitten, der mit dem Fräsbearbeitungskopf über einen Pneumatikzylinder verbunden ist und somit zusammen mit dem Fräsbearbeitungskopf entlang der Schienen verfahren werden kann. Mittels des Pneumatikzylinders kann eine Druckkraft auf den Schlitten aufgebracht werden, die sich über die Schienen und die darunter liegenden Rollen auf den Werkstückstapel überträgt, um die Werkstücke zusammenzuhalten. Es ist ersichtlich, daß auch diese Vorrichtung einen vergleichsweise komplizierten Aufbau hat.

Der Erfindung liegt gegenüber dem oben geschilderten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine einfach ausgebildete Vorrichtung zu schaffen, welche ein unerwünschtes Schwingen eines flächigen Werkstücks während der Bearbeitung an einer spanenden Bearbeitungsmaschine weitestgehend verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 oder 6 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte bzw. zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 5 und 7 bis 19.

Erfindungsgemäß ist bei einer Vorrichtung zum vibrationsarmen Halten von flächigen Werkstücken, nämlich metallischen Blechen oder Kunststoffplatten, an einer spanenden Bearbeitungsmaschine, die einen Maschinenständer mit einer vorzugsweise im wesentlichen vertikal verlaufenden Auflagefläche für das Werkstück sowie eine relativ zur Auflagefläche verfahrbare Brücke mit einem Bearbeitungskopf zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks aufweist, an der Brücke mindestens eine Niederhaltereinheit angebracht, die dazu dient, das Werkstück bei seiner Bearbeitung gegen die Auflagefläche zu drücken, welche durch eine Mehrzahl von mit dem Maschinenständer steckverbundenen Auflagebolzen aus vorzugsweise Kunststoff ausgebildet ist, die nach einem vorbestimmten Muster am Maschinenständer verteilt sind. In Ergänzung (Patentanspruch 5) oder als Alternative dazu (Patentanspruch 6) weist die Bearbeitungsmaschine einen zusammen mit und vorzugsweise auch relativ zu der Brücke verfahrbaren Werkzeugwechsler für den Bearbeitungskopf auf, wobei an dem sich parallel zur Brücke erstreckenden Werkzeugwechsler mindestens eine Niederhaltereinheit angebracht ist, die dazu dient, das Werkstück bei seiner Bearbeitung gegen die Auflagefläche zu drücken.

Somit wird auf denkbar einfache Weise gewährleistet, daß das flächige Werkstück im Bereich bzw. in der Nähe des Bearbeitungseingriffs zwischen dem am Bearbeitungskopf aufgenommenen, spanenden Werkzeug und dem Werkstück an der Auflagefläche gehalten wird, so daß das Werkstück dort nicht frei schwingen kann. Bei Versuchen an einer Maschine zur spanenden Bearbeitung von Montageplatten für Schaltschränke hat sich gezeigt, daß in folge des Einsatzes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Fräsbearbeitung von Stahlblechen im Ergebnis nicht nur die Standzeiten der Fräsköpfe und die Qualität der Bearbeitungsergebnisse am Werkstück erheblich erhöht, sondern auch die Bearbeitungsgeschwindigkeit, d.h. die Vorschubgeschwindigkeiten der Fräsköpfe gegenüber einer Bearbeitungsmaschine ohne erfindungsgemäße Vorrichtung in vorteilhafter Weise um das 4- bis 6-fache gesteigert werden konnten.

Dadurch, daß gemäß dem Patentanspruch 1 oder 7 die Auflagefläche für das Werkstück durch eine Mehrzahl von mit dem Maschinenständer steckverbundenen Auflagebolzen aus vorzugsweise Kunststoff ausgebildet ist, die nach einem vorbestimmten Muster am Maschinenständer verteilt sind, wird auf einfache Weise für eine zuverlässige Abstützung des zu bearbeitenden, mittels der Niederhaltereinheit(en) vibrationsarm gehaltenen Werkstücks gegenüber dem Maschinenständer gesorgt und auch ein Zwischenraum von vorbestimmter Höhe zwischen Maschinenständer und Auflagefläche geschaffen, in den das Werkzeug bei der Bearbeitung des Werkstücks hineinfahren kann. Dabei sind die Auflagebolzen bei einer eventuellen Beschädigung durch das Werkzeug leicht und kostengünstig auszuwechseln, wobei durch die Verteilung der Auflagebolzen am Maschinenständer nach einem vorbestimmten Muster dafür Sorge getragen wird, daß selbst bei einer Beschädigung von einem oder mehreren Auflagebolzen das Werkstück gegenüber dem Maschinenständer noch hinreichend abgestützt ist.

Zwar kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch an spanenden Bearbeitungsmaschinen für flächige Werkstücke zum Einsatz gelangen, deren Auflagefläche für das Werkstück im wesentlichen horizontal verläuft, wobei der Effekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch durch die am Werkstück wirkende Schwerkraft unterstützt wird. Bevorzugt ist jedoch der Einsatz an spanenden Bearbeitungsmaschinen, deren Auflagefläche für das Werkstück im wesentlichen vertikal verläuft bzw. aus der Vertikalen gering fügig nach hinten geneigt ist und die daher einen geringeren Platzbedarf haben, eine optimale Späneentsorgung aufweisen und für eine vereinfachte Werkstückhandhabung sorgen.

Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend der Kombination der Lehren der Patentansprüche 1 und 5 hat den zusätzlichen Vorteil, daß das flächige Werkstück auch bei einer Bearbeitung an einer seiner Seitenkanten, bei der sich die Brücke oder der Werkzeugwechsler der Bearbeitungsmaschine nicht mehr über dem Werkstück befindet, mittels der mindestens einen Niederhaltereinheit am jeweils anderen, sich noch über dem Werkstück befindlichen Teil vibrationsarm gehalten werden kann.

Grundsätzlich kann die Niederhaltereinheit zum Andrücken des Werkstücks gegen die Auflagefläche am Maschinenständer mit dem Werkstück in gleitenden Eingriff gebracht werden. Bevorzugt ist aber, wenn die Niederhaltereinheit mit dem Werkstück in rollenden Eingriff bringbar ist, wie ebenfalls im Patentanspruch 11 angegeben, wodurch die Niederhaltereinheit auch während der spanenden Bearbeitung vorteilhaft leicht relativ zum Werkstück bewegt werden kann. Insbesondere können auf diese Weise etwa lackierte Bleche bei der spanenden Bearbeitung vibrationsarm gegen die Auflagefläche gehalten werden, ohne daß dabei die Oberfläche des Blechs Beschädigungen erfährt. Nach dem Patentanspruch 13 weist hierbei die Niederhaltereinheit zweckmäßig mindestens eine drehbar gelagerte Rolle auf, deren Außenumfang mit dem Werkstück in Eingriff bringbar ist.

Der Patentanspruch 12 sieht vor, daß mittels der Niederhaltereinheit das Werkstück elastisch gegen die Auflagefläche druckbar ist, was u.a. einen einfachen Aufbau der Niederhaltereinheit begünstigt. So kann etwa die oben erwähnte Rolle einen Rollenkörper aufweisen, an dessen Außenumfang ein mit dem Werkstück in Eingriff bringbarer, elastisch verformbarer Ringab schnitt, z.B. ein Gummi- oder Luftreifen, vorgesehen ist, wie im Patentanspruch 14 angegeben.

Als Alternative oder in Ergänzung dazu kann die Niederhaltereinheit gemäß der Lehre des Patentanspruchs 15 oder 16 eine Andruckeinrichtung aufweisen, mit einem an der Brücke bzw. dem Werkzeugwechsler befestigten oder festlegbaren Gehäuse, einem am Gehäuse mit einem Ende verschwenkbar gelagerten Andruckarm sowie einem im Gehäuse aufgenommenen Federelement, welches den Andruckarm in Richtung der Auflagefläche für das Werkstück vorspannt und bei dem es sich in einer kostengünstigen Ausgestaltung um eine Gummifeder handeln kann, wie im Patentanspruch 17 angegeben. Zwar kann das andere Ende des Andruckarms der Andruckeinrichtung etwa mit einem Gleitschuh versehen gleitend am Werkstück zur Anlage gelangen, bevorzugt ist hier aber die Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 18, gemäß der die mit dem Werkstück in Eingriff bringbare Rolle der Niederhaltereinheit am anderen Ende des Andruckarms drehbar gelagert ist. Im übrigen kann als eine solche Andruckeinrichtung beispielsweise ein im Handel gut erhältlicher Kettenspanner zum Einsatz kommen.

Nach der Lehre des Patentanspruchs 2 und/oder 8 ist eine Mehrzahl von Niederhaltereinheiten mit einem vorbestimmten vertikalen Abstand zueinander an der Brücke bzw. dem Werkzeugwechsler befestigt. Diese kostengünstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bietet sich an, wenn auf der Bearbeitungsmaschine nur flächige Werkstücke mit nicht stark variierenden, relativ großen Abmessungen spanend bearbeitet werden sollen. Wenn hingegen flächige Werkstücke bearbeitet werden sollen, deren Abmessungen von Werkstück zu Werkstück stark voneinander abweichen können, bietet sich die Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 3 und/oder 9 an, gemäß der die Niederhaltereinheit wahlweise längs der Brücke bzw. des Werkzeugwechslers verschiebbar ist. Zweckmäßig ist dazu an der Brücke und/oder dem Werkzeugwechsler eine Profilschiene mit einer hinterschnittenen Nut angebracht, wie im Patentanspruch 4 bzw. 10 angegeben, an der die Niederhaltereinheit mittels eines in die Nut eingreifenden Nutensteins festlegbar ist.

Die Auflagebolzen können schließlich am Maschinenständer vorteilhaft in parallelen Horizontalreihen angeordnet sein, wie im Patentanspruch 19 angegeben, wobei sich der vertikale Abstand der Horizontalreihen mit zunehmender Höhe am Maschinenständer vergrößert. Durch diese Ausgestaltung können auch flächige Werkstücke mit kleineren Abmessungen hinreichend gegenüber dem Maschinenständer abgestützt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder entsprechende Teile bzw. Baugruppen mit identischen Bezugszahlen versehen sind. In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer spanenden Bearbeitungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum vibrationsarmen Halten eines zu bearbeitenden, flächigen Werkstücks nach einem ersten Ausführungsbeispiel, mit einer Mehrzahl von fest plazierten Niederhaltereinheiten,
2 eine abgebrochene Draufsicht auf die spanende Bearbeitungsmaschine nach 1 in einer vereinfachten Darstellungsweise, welche die Lage der Niederhaltereinheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer den Bearbeitungskopf tragenden Brücke und einem mit und relativ zur Brücke verfahrbaren Werkzeugwechsler für den Bearbeitungskopf veranschaulicht,
3 eine Seitenansicht der spanenden Bearbeitungsmaschine nach 1 von links in 2, wobei auf eine Dar stellung des Werkzeugwechslers der besseren Übersichtlichkeit halber verzichtet wurde,
4 eine abgebrochene Seitenansicht der Brücke der spanenden Bearbeitungsmaschine mit einer Vorrichtung zum vibrationsarmen Halten des zu bearbeitenden, flächigen Werkstücks nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, deren Niederhaltereinheiten längs der Brücke verstellbar sind,
5 eine vergrößerte, prinzipielle Darstellung einer längsverstellbaren Niederhaltereinheit mit einer Andruckeinrichtung,
6 eine Unteransicht der Niederhaltereinheit gemäß 5, wobei auf eine Darstellung der Brücke verzichtet wurde,
7 eine Schnittdarstellung der Niederhaltereinheit entsprechend der Linie VII-VII in 5, welche veranschaulicht, auf welche Weise die Niederhaltereinheit längsverstellbar an der Brücke gehalten ist,
8 eine Schnittdarstellung der Niederhaltereinheit entsprechend der Linie VIII-VIII in 5, der Einzelheiten der Rollenlagerung der Niederhaltereinheit zu entnehmen sind, und
9 eine Schnittdarstellung der Niederhaltereinheit entsprechend der Linie IX-IX in 5, welche Einzelheiten der Andruckeinrichtung der Niederhaltereinheit zeigt.
In den 1 bis 3 ist eine Bearbeitungsmaschine 10 zur spanenden Bearbeitung eines flächigen Werkstücks 12, etwa eines Stahlblechabschnitts, dargestellt, die einen Maschinenständer 14 mit einer geringfügig aus der Vertikalen nach hinten geneigten Auflagefläche 16 für das Werkstück 12 aufweist. Die Bearbeitungsmaschine 10 hat eine relativ zur Auflagefläche 16 in Richtung des Doppelpfeils X in 2 verfahrbare Brücke 18, an der ein Bearbeitungskopf 20 angeordnet ist. Der Bearbeitungskopf 20 weist eine Werkzeugaufnahme 22 für ein drehend antreibbares Werkzeug 24 zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks 12 auf und ist in Richtung des Doppelpfeils Y in den 2 und 3 entlang der Brücke 18 bewegbar. Darüber hinaus kann die Werkzeugaufnahme 22 und damit das Werkzeug 24 am Bearbeitungskopf 20 entsprechend dem Doppelpfeil Z in 3 in Richtung auf das Werkstück 12 und davon weg bewegt werden. Die Bewegungen des Werkzeugs 24 entlang der Achsen X, Y und Z erfolgen ebenso wie die Drehbewegung des Werkzeugs 24 um dessen Rotationsachse vorzugsweise CNC-gesteuert. Parallel zur Brücke 18 ist ein zusammen mit der Brücke 18 verfahrbarer Werkzeugwechsler 26 für den Bearbeitungskopf 20 vorgesehen, welcher eine Mehrzahl von Aufnahmeabschnitten 28 für verschiedene Werkzeuge 24, beispielsweise Bohrer, Gewindebohrer und Fräsköpfe, besitzt und mit Hilfe von zwei in den 1 und 2 oben und unten angeordneten Pneumatikzylindern 30 zum Werkzeugwechsel in Richtung auf die Brücke 18 und davon weg bewegt werden kann. Wie noch näher erläutert werden wird, ist eine Vorrichtung 32 zum vibrationsarmen Spannen bzw. Halten des Werkstücks 12 gegen die bzw. an der Auflagefläche 16 vorgesehen, die mindestens eine, im dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Niederhaltereinheiten 34 aufweist, von denen drei an der Brücke 18 und drei an dem Werkzeugwechsler 26 angebracht sind. Die Niederhaltereinheiten 34 dienen dazu, das Werkstück 12 bei seiner Bearbeitung gegen die Auflagefläche 16 zu drücken, wozu sie mit dem Werkstück 12 in gleitenden oder rollenden Eingriff gebracht werden können.
Wie insbesondere den 2, 3 und 5 zu entnehmen ist, wird die Auflagefläche 16 für das Werkstück 12 durch eine Mehrzahl von mit dem Maschinenständer 14 steckverbundenen Auflagebolzen 36 aus vorzugsweise Kunststoff ausgebildet, die nach einem vorbestimmten Muster am Maschinenständer 14 verteilt sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Auflagebolzen 36 in mehreren parallelen Horizontalreihen 38 angeordnet, deren vertikaler Abstand sich mit zunehmender Höhe am Maschinenständer 14 in Stufen vergrößert. So weisen gemäß den 2 und 3 die unteren vier Horizontalreihen 38 den gleichen Vertikalabstand auf, die von unten gesehen fünfte Horizontalreihe 38 hat zur vierten Horizontalreihe 38 einen größeren Vertikalabstand, mit dem auch die sechste von der fünften Horizontalreihe 38 beabstandet ist, während die siebte von der sechsten Horizontalreihe 38 mit einem noch größeren Vertikalabstand beabstandet ist, welcher schließlich zwischen der achten und der siebten sowie zwischen der neunten und der achten Horizontalreihe 38 konstant bleibt. Weiterhin sind die Auflagebolzen 36 benachbarter Horizontalreihen 38 im dargestellten Ausführungsbeispiel in parallelen Vertikalreihen 40 angeordnet, deren Horizontalabstand sich über die Breite der Auflagefläche 16 nicht ändert. Ebenso sind den jeweiligen Erfordernissen entsprechend aber auch andere Verteilungsmuster für die Auflagebolzen 36 denkbar, so etwa ein Verteilungsmuster, bei dem die Verteilungsdichte der Auflagebolzen 36 nicht nur von oben nach unten sondern auch von rechts nach links zunimmt. Wesentlich für die Ausbildung des Verteilungsmusters der Auflagebolzen 36 ist die Größe der auf der Bearbeitungsmaschine 10 zu bearbeitenden Werkstücke 12, wobei insbesondere dafür Sorge zu tragen ist, daß auch das kleinste auf der Bearbeitungsmaschine 10 zu bearbeitende Werkstück 12 noch hinreichend gegenüber dem Maschinenständer 14 abgestützt ist.
Gemäß 5 hat jeder Auflagebolzen 36 zwei Zylinderabschnitte 42 und 44. Der im Durchmesser kleinere Zylinderabschnitt 42 des jeweiligen Auflagebolzens 36 ist in eine zugeordnete Durchgangsbohrung 46 im Maschinenständer 14 eingesteckt. Der im Durchmesser größere Zylinderabschnitt 44 des jeweiligen Aufla gebolzens 36 liegt mit einer Ringfläche am Maschinenständer 14 an, bildet auf seiner vom Maschinenständer 14 abgewandten Seite eine kreisrunde Teilfläche 48 der Auflagefläche 16 aus und schafft zwischen dem Werkstück 12 und dem Maschinenständer 14 einen Zwischenraum von vorbestimmter Höhe, in den während der Bearbeitung des Werkstücks 12 das Werkzeug 24 eintauchen kann, ohne daß dabei das Werkzeug 24 mit dem Maschinenständer 14 in Kontakt kommt. Wird bei der Bearbeitung des Werkstücks 12 ein Auflagebolzen 36 durch das Werkzeug 24 beschädigt, etwa wenn eine rechteckige Aussparung am Werkstück 12 gefräst wird und einer der Auflagebolzen 36 im Bereich einer Seitenkante der Aussparung angeordnet ist, sind jedenfalls noch genügend weitere Auflagebolzen 36 vorhanden, um das Werkstück 12 ausreichend abzustützen. Es ist ersichtlich, daß ein beschädigter Auflagebolzen 36 leicht durch Herausziehen aus der jeweiligen Durchgangsbohrung 46 im Maschinenständer 14 und Einstecken eines neuen Auflagebolzens 36 in die Durchgangsbohrung 46 ersetzt werden kann.
In den 1 bis 3 ist bezüglich der Bearbeitungsmaschine 10 weiterhin zu erkennen, daß die Brücke 18 und der Werkzeugwechsler 26 mittels Laufwagen 50 verschiebbar an einer Tragschiene 52 angehängt sind, die am in den Figuren oberen Ende des Maschinenständers 14 angebracht ist. Unterhalb der Tragschiene 52 ist eine Zahnstange 54 am Maschinenständer 14 befestigt, mit der ein Ritzel eines an der Brücke 18 vorgesehenen Getriebemotors (nicht dargestellt) in Zahneingriff steht, so daß die Brücke 18 und der mit der Brücke 18 über die Pneumatikzylinder 30 verbundene Werkzeugwechsler 26 relativ zur Auflagefläche 16 bewegt werden können. Um unteren Ende der Brücke 18 (und am unteren Ende des Werkzeugwechslers 26) sind gemäß 3 Führungsrollen 56 vorgesehen, die mit einer Abdeckung 58 geschützt an einer am Maschinenständer 14 angebrachten unteren Führungsschiene 60 laufen und verhindern, daß die Brücke 18 bzw. der Werkzeugwechsler 26 vom Maschinenständer 14 abhebt oder verkan tet. Weiterhin ist am Maschinenständer 14 eine Auflageleiste 62 für das Werkstück 12 befestigt, an deren in 2 linkem Ende ein Anschlag 64 für das Werkstück 12 vorgesehen ist, der für die CNC-Steuerung die Nullage des Werkstücks 12 definiert. Schließlich sind zum Spannen bzw. Halten des Werkstücks 12 an der Auflagefläche 16 unterhalb der Auflageleiste 62 Spannpratzen 66 angeordnet (3), die mit Hilfe von Dreh-Kippzylindern (nicht dargestellt) mit dem Werkstück 12 in Eingriff gebracht werden können, während das Werkstück 12 an seinem in den 2 und 3 oberen Ende mittels mindestens eines Halters 68 gehalten werden kann, der längs einer am Maschinenständer 14 befestigten Schiene 70 in der Höhe verstellbar ist.
Bei dem in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 32 zum vibrationsarmen Halten des Werkstücks 12 sind die jeweils drei Niederhaltereinheiten 34 mit einem vorbestimmten vertikalen Abstand zueinander an der Brücke 18 bzw. dem Werkzeugwechsler 26 befestigt. Jede Niederhaltereinheit 34 weist dabei eine Rolle 72 auf, die zwischen an der Brücke 18 bzw. dem Werkzeugwechsler 26 angebrachten Lagerwinkeln 74 unter Zuhilfenahme von Kugellagern (hier nicht dargestellt) an einer Achse drehbar gelagert ist. Die Rolle 72 hat, wie in 3 angedeutet ist, einen Rollenkörper 76 aus vorzugsweise Kunststoff, an dessen Außenumfang ein elastisch verformbarer Ringabschnitt 78 vorgesehen ist. Bei dem Ringabschnitt 78 kann es sich um einen vorzugsweise auf den Rollenkörper 76 aufvulkanisierten Elastik-Vollgummi-Reifen oder einen Luftreifen handeln, der während der spanenden Bearbeitung des Werkstücks 12 mit seinem Außenumfang rollend an dem Werkstück 12 anliegt, um das Werkstück 12 elastisch gegen die Auflagefläche 16 zu drücken. Etwaige Dickenunterschiede bei den zu bearbeitenden Werkstücken 12 führen hier zu einer unterschiedlichen Kompression der Ringabschnitte 78 der Rollen 72. Zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang schließlich noch, daß die Rotationsachsen der Rollen 72 parallel zur Längserstreckungsrich tung der Brücke 18 bzw. des Werkzeugwechslers 26 verlaufen, so daß die Rollen 72 bei einem Verfahren der Brücke 18 bzw. des Werkzeugwechslers 26 in Richtung des Doppelpfeils X auf dem Werkstück 12 abrollen können.
Bei dem in den 4 bis 9 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 32 zum vibrationsarmen Halten des Werkstücks 12 ist die jeweilige Niederhaltereinheit 34 wahlweise längs der Brücke 18 (bzw. des Werkzeugwechslers 26) verschieb- bzw. verstellbar. Hierzu ist an der Brücke 18 (bzw. an dem Werkzeugwechsler 26) eine sich längs der Brücke 18 (bzw. des Werkzeugwechslers 26) erstreckende Profilschiene 80 z.B. mittels Schrauben befestigt, die, wie die 7 zeigt, eine hinterschnittene, im Querschnitt T-förmige Nut 82 aufweist. Zur Festlegung der jeweiligen Niederhaltereinheit 34 an der Profilschiene 80 ist jeweils ein in die Nut 82 eingreifender Nutenstein 84 mit einer Gewindebohrung vorgesehen, in die ein Gewindebolzen 86 mit einem Ende eingeschraubt ist. Der Gewindebolzen 86 durchgreift einen Schenkel eines Befestigungswinkels 88 der Niederhaltereinheit 34 und ist an seinem anderen, über den Befestigungswinkel 88 vorstehenden Ende mit einem Hebelgriff 90 auf an sich bekannte Weise wirkverbunden. Zwischen dem Befestigungswinkel 88 und dem Hebelgriff 90 ist eine Ringscheibe 92 eingefügt.
Es ist ersichtlich, daß der Nutenstein 84 durch Eindrehen des Gewindebolzens 86 mittels des Hebelgriffs 90 gegen die Profilschiene 80 gezogen wird, während der Hebelgriff 90 über die Ringscheibe 92 den Befestigungswinkel 88 gegen die Profilschiene 80 drückt, so daß die Niederhaltereinheit 34 im Ergebnis kraftschlüssig an der Profilschiene 80 festgelegt ist. Dadurch, daß der Befestigungswinkel 88 mit seiner in den 5 und 7 oberen Kante an der Brücke 18 (bzw. an dem Werkzeugwechsler 26) anliegt, wird auf formschlüssige Weise verhindert, daß sich der Befestigungswinkel 88 und damit die Niederhaltereinheit 34 relativ zur Profilschiene 80 verdrehen kann.
Die Rolle 72 der Niederhaltereinheit 34 kann, wie in 4 links und in der Mitte angedeutet ist, starr an dem Befestigungswinkel 88 angelenkt sein. An dem Befestigungswinkel 88 kann aber auch eine Andruckeinrichtung 94 angebracht sein, welche die Rolle 72 der Niederhaltereinheit 34 trägt. In den 5 und 6 ist eine solche Andruckeinrichtung 94 gezeigt, die in 9 geschnitten dargestellt ist.
Die Andruckeinrichtung 94 hat ein mit dem Befestigungswinkel 88 verschraubtes Gehäuse 96, welches über den Befestigungswinkel 88 an der Brücke 18 (bzw. an dem Werkzeugwechsler 26) unmittelbar befestigt oder unter Zuhilfenahme der Profilschiene 80 und dem oben beschriebenen Feststellmechanismus längenverstellbar festgelegt ist. Ferner weist die Andruckeinrichtung 94 einen Andruckarm 98 auf, der an einem Ende mit einem Schaft 100 versehen ist, welcher sich durch eine Distanzscheibe 101 hindurch in das Gehäuse 96 hinein erstreckt und der verschwenkbaren Lagerung des Andruckarm 98 im Gehäuse 96 dient. Im Gehäuse 96 der Andruckeinrichtung 94 ist weiterhin ein Federelement 102 – im dargestellten Ausführungsbeispiel eine auf den Schaft 100 aufvulkanisierte Gummifeder – aufgenommen, das den Andruckarm 98 im an der Brücke 18 (bzw. an dem Werkzeugwechsler 26) montierten Zustand der Niederhaltereinheit 34 in Richtung der Auflagefläche 16 vorspannt. Am anderen Ende des Andruckarms 98 ist, wie schließlich 8 zeigt, eine Achse 104 in Form eines Gewindebolzens befestigt, an der die Rolle 72 mit ihrem Rollenkörper 76 über zwei Kugellager 106 drehbar gelagert ist.
Obgleich bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 32 zum vibrationsarmen Halten des Werkstücks 12 die Niederhaltereinheiten 34 mit Rollen 72 versehen sind, kann die Niederhaltereinheit 34 auch gleitend an dem Werkstück 12 zur Anlage gelangen. Dies ist schließlich in 4 rechts dargestellt. Hier weist die Niederhaltereinheit 34 eine Andruckeinrichtung 94 auf, deren federvorgespannter Andruckarm 98 – ggf. mit einem Gleitschuh (nicht dargestellt) versehen – gleitend gegen das Werkstück 12 drückt, um dieses vibrationsarm gegen die hier nicht dargestellten Auflagebolzen 36 zu halten.

10: Bearbeitungsmaschine
12: Werkstück
14: Maschinenständer
16: Auflagefläche
18: Brücke
20: Bearbeitungskopf
22: Werkzeugaufnahme
24: Werkzeug
26: Werkzeugwechsler
28: Aufnahmeabschnitt
30: Pneumatikzylinder
32: Vorrichtung zum vibrationsarmen Spannen
34: Niederhaltereinheit
36: Auflagebolzen
38: Horizontalreihe
40: Vertikalreihe
42: Zylinderabschnitt
44: Zylinderabschnitt
46: Durchgangsbohrung
48: Teilfläche
50: Laufwagen
52: Tragschiene
54: Zahnstange
56: Führungsrolle
58: Abdeckung
60: Führungsschiene
62: Auflageleiste
64: Anschlag
66: Spannpratze
68: Halter
70: Schiene
72: Rolle
74: Lagerwinkel
76: Rollenkörper
78: Ringabschnitt
80: Profilschiene
82: Nut
84: Nutenstein
86: Gewindebolzen
88: Befestigungswinkel
90: Hebelgriff
92: Ringscheibe
94: Andruckeinrichtung
96: Gehäuse
98: Andruckarm
100: Schaft
101: Distanzscheibe
102: Federelement
104: Achse
106: Kugellager
X, Y, Z: Vorschubachsen

Claims

Vorrichtung (32) zum vibrationsarmen Halten von flächigen Werkstücken (12), nämlich metallischen Blechen oder Kunststoffplatten, an einer spanenden Bearbeitungsmaschine (10), die einen Maschinenständer (14) mit einer vorzugsweise im wesentlichen vertikal verlaufenden Auflagefläche (16) für das Werkstück (12) sowie eine relativ zur Auflagefläche (16) verfahrbare Brücke (18) mit einem Bearbeitungskopf (20) zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Brücke (18) mindestens eine Niederhaltereinheit (34) angebracht ist, die dazu dient, das Werkstück (12) bei seiner Bearbeitung gegen die Auflagefläche (16) zu drücken, welche durch eine Mehrzahl von mit dem Maschinenständer (14) steckverbundenen Auflagebolzen (36) aus vorzugsweise Kunststoff ausgebildet ist, die nach einem vorbestimmten Muster am Maschinenständer (14) verteilt sind.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Niederhaltereinheiten (34) mit einem vorbestimmten vertikalen Abstand zueinander an der Brücke (18) befestigt ist.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhaltereinheit (34) längs der Brücke (18) verschiebbar ist.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Brücke (18) eine Profilschiene (80) mit einer hinterschnittenen Nut (82) angebracht ist, an der die Niederhaltereinheit (34) mittels eines in die Nut (82) eingreifenden Nutensteins (84) festlegbar ist.
Vorrichtung (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmaschine (10) einen zusammen mit und vorzugsweise auch relativ zu der Brücke (18) verfahrbaren Werkzeugwechsler (26) für den Bearbeitungskopf (20) aufweist, wobei an dem sich parallel zur Brücke (18) erstreckenden Werkzeugwechsler (26) mindestens eine Niederhaltereinheit (34) angebracht ist, die dazu dient, das Werkstück (12) bei seiner Bearbeitung gegen die Auflagefläche (16) zu drücken.
Vorrichtung (32) zum vibrationsarmen Halten von flächigen Werkstücken (12), nämlich metallischen Blechen oder Kunststoffplatten, an einer spanenden Bearbeitungsmaschine (10), die einen Maschinenständer (14) mit einer vorzugsweise im wesentlichen vertikal verlaufenden Auflagefläche (16) für das Werkstück (12) sowie eine relativ zur Auflagefläche (16) verfahrbare Brücke (18) mit einem Bearbeitungskopf (20) zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmaschine (10) einen zusammen mit und vorzugsweise auch relativ zu der Brücke (18) verfahrbaren Werkzeugwechsler (26) für den Bearbeitungskopf (20) aufweist, wobei an dem sich parallel zur Brücke (18) erstreckenden Werkzeugwechsler (26) mindestens eine Niederhaltereinheit (34) angebracht ist, die dazu dient, das Werkstück (12) bei seiner Bearbeitung gegen die Auflagefläche (16) zu drücken.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (16) für das Werkstück (12) durch eine Mehrzahl von mit dem Maschinenständer (14) steckverbundenen Auflagebolzen (36) aus vorzugsweise Kunststoff ausgebildet ist, die nach einem vorbestimmten Muster am Maschinenständer (14) verteilt sind.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Niederhaltereinheiten (34) mit einem vorbestimmten vertikalen Abstand zueinander an dem Werkzeugwechsler (26) befestigt ist.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhaltereinheit (34) längs des Werkzeugwechslers (26) verschiebbar ist.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Werkzeugwechsler (26) eine Profilschiene (80) mit einer hinterschnittenen Nut (82) angebracht ist, an der die Niederhaltereinheit (34) mittels eines in die Nut (82) eingreifenden Nutensteins (84) festlegbar ist.
Vorrichtung (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhaltereinheit (34) mit dem Werkstück (12) in gleitenden oder rollenden Eingriff bringbar ist.
Vorrichtung (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Niederhaltereinheit (34) das Werkstück (12) elastisch gegen die Auflagefläche (16) druckbar ist.
Vorrichtung (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhaltereinheit (34) mindestens eine drehbar gelagerte Rolle (72) aufweist, deren Außenumfang mit dem Werkstück (12) in Eingriff bringbar ist.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (72) einen Rollenkörper (76) hat, an dessen Außenumfang ein mit dem Werkstück (12) in Eingriff bringbarer, elastisch verformbarer Ringabschnitt (78) vorgesehen ist.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhaltereinheit (34) eine Andruckeinrichtung (94) aufweist, mit einem an der Brücke (18) befestigten oder festlegbaren Gehäuse (96), einem am Gehäuse (96) mit einem Ende verschwenkbar gelagerten Andruckarm (98) sowie einem im Gehäuse (96) aufgenommenen Federelement (102), welches den Andruckarm (98) in Richtung der Auflagefläche (16) vorspannt.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederhaltereinheit (34) eine Andruckeinrichtung (94) aufweist, mit einem an dem Werkzeugwechsler (26) befestigten oder festlegbaren Gehäuse (96), einem am Gehäuse (96) mit einem Ende verschwenkbar gelagerten Andruckarm (98) sowie einem im Gehäuse (96) aufgenommenen Federelement (102), welches den Andruckarm (98) in Richtung der Auflagefläche (16) vorspannt.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Federelement (102) um eine Gummifeder handelt.
Vorrichtung (32) nach Anspruch 13 und Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (72) der Niederhaltereinheit (34) am anderen Ende des Andruckarms (98) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagebolzen (36) am Maschinenständer (14) in parallelen Horizontalreihen (38) angeordnet sind, wobei sich der vertikale Abstand der Horizontalreihen (38) mit zunehmender Höhe am Maschinenständer (14) vergrößert.