DE10029682C1 - Vorrichtung zur Fixierung eines Werkstückes - Google Patents
Vorrichtung zur Fixierung eines WerkstückesInfo
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Abstract
Bei einer Vorrichtung zur Fixierung eines Werkstückes an einem Bearbeitungsträger dient eine Klebstoffschicht (5) der kraftschlüssigen Verbindung des Werkstückes (4) für eine nachfolgende Bearbeitung. Hierzu wird die Klebstoffschicht (5) einer UV-Bestrahlung einer Lichtquelle (8) ausgesetzt, die hierzu unterhalb einer transmissiven Auflagefläche (3) an einer Rückseite (6) angeordnet ist. DOLLAR A Durch die derart erreichbare gleichmäßige Bestrahlung wird ein einheitlicher chemischer Umwandlungsprozeß ermöglicht, der zu einer zuverlässigen und vergleichweise hoch belastbaren Fixierung führt, die zudem mit geringem Aufwand realisierbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fixierung eines Werkstückes an einem Bearbei
tungsträger, mit einer insbesondere im UV-Spektrum emittierenden Lichtquelle, durch die
eine chemische Umwandlung eines zur Fixierung bestimmten Klebstoffes erreicht wird.
Eine solche Vorrichtung zum Fixieren wird in der Praxis verwendet, um die Bearbeitung ei
nes Werkstückes, insbesondere bei einer mehrseitigen Bearbeitung, zu erleichtern. Das
Werkstück wird dabei im wesentlichen flächig mit dem Bearbeitungsträger verklebt und kann
anschließend gemeinsam mit diesem der Bearbeitungsstation zugeführt werden. Dabei wird
der Bereich des Werkstückes minimiert, der für ein Werkzeug der Bearbeitungsstation bei
der Verwendung eines mechanischen Spannmittels unzugänglich ist. Die Bearbeitung läßt
sich daher ohne eine zeitaufwendige Änderung der Fixierung in einem Arbeitsgang durch
führen, wodurch der Herstellungsaufwand und die Bearbeitungsdauer wesentlich reduziert
werden können.
Zur Fixierung des Werkstückes dient ein Klebstoff, der zunächst in einem beliebig verformba
ren, beispielsweise niedrig viskosen Zustand, vorliegt und daher problemlos im Bereich der
Kontaktstellen zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungsträger aufgetragen werden
kann. Die Positionierung des Werkstückes kann dabei ohne Einhaltung einer bestimmten
Verarbeitungsdauer erfolgen, weil die Verfestigung des Klebstoffes wesentlich durch die
Einwirkung der Lichtquelle bestimmt wird. Die gewünschten Eigenschaften und der zeitliche
Ablauf der Fixierung lassen sich so gezielt steuern und den Bearbeitungsumständen pro
blemlos anpassen. Ein solcher Klebstoff ist beispielsweise durch Veröffentlichung unter der
Internetadresse http://Konstruktionsatlas.de/Verbtech/Verbtechniken/kleben_kleber.htm bekannt.
Dort wird ein Einkomponentenklebstoff beschrieben, der unter der Einwirkung von UV-
Licht eine vom Hersteller bestimmte Wellenlänge aushärtet. Es werden Schichtdicken von
mehreren Millimetern durchgehärtet.
Als nachteilig hat es sich bei solchen Vorrichtungen erwiesen, daß die chemische Umwand
lung wesentlich durch die Intensität des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes bestimmt
ist und daher solche Abschnitte des Werkstückes, die einer Abdeckung oder einem Schat
tenwurf ausgesetzt sind, einem abweichenden chemischen Umwandlungsverlauf unterlie
gen, so daß die Eigenschaften der Fixierung lokal unterschiedlich sein können. Dies führt zu
einem schwierig beherrschbaren Prozeß, wobei sich insbesondere die hohen Anforderungen
an die Fixierung bei der nachfolgenden Bearbeitung des Werkstückes als problematisch er
weisen, die unter allen Umständen gewährleistet werden müssen. Vor allem in den gegen
über der Lichtquelle vollkommen abgeschlossenen Abschnitten des Werkstückes verläuft die
chemische Umwandlung vergleichsweise langsam, so daß die Einwirkungsdauer, die für
eine zuverlässige Verbindung erforderlich ist, verlängert wird und sich bei der Durchführung
als hinderlich erweist.
Es ist auch bereits daran gedacht worden, ein Lichtspektrum der Lichtquellen derart
vorzusehen, daß das Werkstück durchdrungen wird, wodurch eine Abdeckung
ausgeschlossen wird, so daß die chemische Umwandlung einheitlich ohne abschnittsweise
Verzögerung verläuft. Hierbei erweist sich jedoch als nachteilig, daß die Verwendung einer
derartigen Lichtquelle die Auswahl der geeigneten Werkstoffe für das Werkstück erheblich
einschränkt. Zudem wird dadurch der Aufwand, insbesondere durch gegebenenfalls
vorzusehende Schutzmaßnahmen, erhöht, so daß eine solche Vorrichtung lediglich eine
geringe Praxistauglichkeit erwarten läßt.
Durch die DE 31 19 629 A1 wird auf ein Verfahren zum Spannen und Positionieren von
Präzisionsteilen verwiesen. Hier erfolgt zur Vereinfachung und zur Verringerung des Zeit-
und Personalaufwandes bei der Bearbeitung von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen
zuerst eine Fixierung des Werkstückes auf einer Palette, welche beispielsweise durch eine
Klebverbindung erfolgt. Danach wird bei dem beschriebenen Verfahren das Werkstück mit
der Palette in einer Mehrkoordinatenmessmaschine vermessen und anschließend in einem
Bearbeitungszentrum bearbeitet.
Es ist ferner durch die DE 41 41 557 A1 bereits ein Verfahren bekannt, bei dem das
Werkstück mit dem Bearbeitungsträger in ein flüssiges Medium getaucht wird, welches
anschließend reversibel oder irreversibel zum Erstarren gebracht wird. Nach einem
Unteranspruch des Verfahrens wird als Medium Wasser verwendet, das anschließend
gefroren wird. Neben den unerwünschten Temperatureinflüssen auf das Werkstück erweist
sich dabei insbesondere die schwierige Beherrschbarkeit vorgegebener Belastungswerte der
Fixierung als problematisch.
Die DE 35 33 001 C2 offenbart auch bereits beheizbare Auflageflächen für eine lösbare
Aufspannung von Gegenständen an einer Werkzeugmaschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
derart auszuführen, daß dadurch die Fixierung des Werkstückes an dem Bearbeitungsträger
erleichtert wird. Dabei sollen insbesondere lokale Unterschiede beim Verlauf der chemischen
Umwandlung sowie die dadurch abweichenden Eigenschaften der Fixierung, wie
beispielsweise die Belastbarkeit der Verbindung, vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des
Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung zur Fixierung eines Werkstückes vorgesehen,
deren Bearbeitungsträger eine Auflagefläche für das Werkstück hat, die mit einer dem
Werkstück zugewandten Lichtaustrittsfläche für das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht
ausgestattet ist. Hierdurch erreicht die für die chemische Umwandlung erforderliche
Lichtstrahlung der Lichtquelle ungehindert alle Bereiche der Kontaktfläche zwischen dem
Werkstück und dem mit der Auflagefläche versehenen Bearbeitungsträger. Die chemische
Umwandlung verläuft daher im wesentlichen über die gesamte Kontaktfläche einheitlich, so
daß lokale Abweichungen in der Festigkeit ausgeschlossen werden können. Dabei erfordert
die Vorrichtung insbesondere keine spezielle Ausgestaltung der Lichtquelle, weil das
Werkstück auf die Lichtaustrittsfläche unmittelbar aufgesetzt werden kann und somit eine
unerwünschte Überdeckung oder Bedienungsfehler ausgeschlossen sind.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch
erreicht, daß die Auflagefläche eine außerhalb einer Kontaktfläche angeordnete
Lichteinkoppelfläche für das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht aufweist. Hierdurch wird
eine geringe Bauhöhe realisierbar, indem die Lichtquelle außerhalb des unmittelbaren
Bereiches der Kontaktstelle angeordnet wird und in die hierzu lediglich eine geringe
Materialstärke aufweisende Auflagefläche einstrahlt. Daher eignet sich die Auflagefläche
insbesondere auch zur Nachrüstung bei bereits vorhandenen Fixiervorrichtungen.
Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird auch dann erreicht,
wenn die Auflagefläche transmissiv ist und an einer dem Werkstück abgewandten Rückseite
mit der Lichtquelle versehen ist. Hierdurch kann die Lichtquelle unmittelbar unterhalb des
Werkstückes angeordnet werden, wobei das Licht ungehindert durch die Auflagefläche
hindurchtritt und so eine gleichmäßige und schnelle chemische Umwandlung des Klebstoffes
bewirkt. Dabei läßt sich die so erreichbare Intensität der Lichtstrahlung weiter erhöhen, so
daß der Aufwand zur Durchführung des Verfahrens vermindert werden kann.
Hierbei ist es auch besonders zweckmäßig, wenn die Auflagefläche transparent ist. Der
Kontaktbereich zwischen der Auflagefläche des Bearbeitungsträgers und dem Werkstück
läßt sich so durch Augenschein oder eine geeignete Kamera in einfacher Weise überwachen
und gegebenenfalls auftretende Störungen unmittelbar erkennen. Eine entsprechende
Veränderung der Fixierung während des chemischen Umwandlungsprozesses läßt sich so
ebenfalls erfassen, so daß die Qualitätsanforderungen weiter erhöht werden können.
Eine andere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch geschaffen,
daß die Auflagefläche mit einer abschnittsweise steuerbaren Lichtaustrittsfläche ausgestattet
ist. Hierdurch ist der Lichtaustritt an unterschiedliche Abmessungen verschiedener
Werkstücke problemlos anpassbar, so daß einerseits die Lichtverluste minimiert werden
können, andererseits auch eine Beeinträchtigung der Umwelt verhindert werden kann. Die
Lichtaustrittsfläche kann hierzu unabhängig ansteuerbare Segmente oder auch eine
einstellbare Blende aufweisen.
Hierzu ist eine einfache Abwandlung dadurch besonders günstig, daß die Auflagefläche eine
lichtdichte Abdeckung aufweist. Eine Gefährdung des Bedienpersonals ist dadurch
ausgeschlossen, so daß die Betriebssicherheit weiter verbessert werden kann. Diese kann
beispielsweise auch mit einem auf die Abmessungen des Werkstückes abgestimmten
Ausschnitt versehen sein, so daß Lichtemissionen gänzlich vermieden werden können.
Besonders gut geeignet ist dabei auch eine Weiterbildung der Erfindung, bei der die
Auflagefläche eine erhöhte Transmission im UV-Spektrum aufweist. Hierdurch kann die
Auflagefläche als Filter dienen, um so einen weitgehend ungehinderten Lichtaustritt
ausschließlich in dem für die chemische Umwandlung erforderlichen UV-Spektrum zu
erreichen und zugleich einen unnötigen Lichtaustritt zu vermeiden.
Eine ebenfalls besonders sinnvolle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch
dadurch erreicht, daß die Auflagefläche beheizbar ist. Hierdurch läßt sich das Werkstück von
der Auflagefläche durch den thermischen Einfluß lösen, um so eine problemlose Trennung
nach Abschluß der Werkstückbearbeitung zu ermöglichen. Die Vorrichtung eignet sich
dadurch insbesondere auch für die Anwendung in der Großserienfertigung, wobei eine
Erwärmung der gesamten Vorrichtung nicht erforderlich ist. Bei einer einfachen Ausführung
kann hierzu auch die Wärmestrahlung der Lichtquelle zur Beheizung genutzt werden.
Dabei ist es auch besonders günstig, wenn die Auflagefläche zur Beheizung eine
Heizschicht aufweist. Diese ermöglicht eine problemlose Erwärmung auf eine die
Adhäsionskraft der Fixierung auflösende oder wesentlich herabsetzende Temperatur, die
dabei beispielsweise auch gezielt auf die Kontaktbereiche zwischen dem Werkstück und der
Auflagefläche beschränkt werden können. Eine unerwünschte Erwärmung der Vorrichtung,
mit der eine mögliche Gefährdung des Bedienpersonals bei einem Körperkontakt verbunden
ist, wird durch eine Wärmeabfuhr mittels eines Kühlgebläses vermieden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch
erreicht, daß die Auflagefläche eine Glasscheibe, insbesondere Panzerglasscheibe, hat.
Hierdurch wird eine hohe Belastbarkeit der Auflagefläche erreicht, so daß die nachfolgende
Bearbeitung des Werkstückes mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann. Die
Glasscheibe ist zudem vergleichsweise unempfindlich gegenüber thermischen Einflüssen, so
daß die nachfolgende Erwärmung zum Trennen der Fixierung problemlos und schnell
durchführbar ist.
Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres
Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Diese zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer Prinzipskizze. Zu erkennen ist ein
Bearbeitungsträger 2 mit einer Auflagefläche 3, auf der ein Werkstück 4 fixiert ist. Diese
Fixierung wird durch einen chemischen Umwandlungsprozeß einer Klebstoffschicht 5 mittels
einer UV-Bestrahlung erreicht. Hierzu dient eine an einer Rückseite 6 der hierzu mit einer
Glasscheibe 7 ausgestatteten Auflagefläche 3 angeordnete Lichtquelle 8, deren Licht so
ungehindert durch die Auflagefläche 3 hindurchtreten und an einer Lichtaustrittsfläche 9 auf
die Klebstoffschicht 5 einwirken kann. Eine unerwünschte Lichtemission wird dabei zum
Schutz des Bedienpersonals durch eine lichtdichte Abdeckung 11 verhindert. Die
Auflagefläche 3 ist weiterhin mit einer Heizschicht 10 versehen, durch die das spätere
Trennen der Fixierung wesentlich erleichtert wird. Eine hierdurch gegebenenfalls
erforderliche Wärmeabfuhr aus dem Inneren der Vorrichtung 1 wird hierzu durch ein
Kühlgebläse erreicht. Durch die uneingeschränkte Zugänglichkeit des Werkstückes 4 für das
von der Lichtquelle 8 abgestrahlte Licht wird ein gleichmäßiger und einheitlicher chemischer
Umwandlungsprozeß erreicht.
Claims (10)
1. Vorrichtung (1) zur Fixierung eines Werkstückes (4) an einem Bearbeitungsträger (2), mit
einer insbesondere im UV-Spektrum emittierenden Lichtquelle (8), durch die eine chemische
Umwandlung eines zur Fixierung bestimmten Klebstoffes erreicht wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bearbeitungsträger (2) eine Auflagefläche (3) für das Werkstück (4)
hat, die mit einer dem Werkstück (4) zugewandten Lichtaustrittsfläche (9) für das von der
Lichtquelle (8) abgestrahlte Licht ausgestattet ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (3) eine
außerhalb einer Kontaktfläche angeordnete Lichteinkoppelfläche für das von der Lichtquelle
(8) abgestrahlte Licht aufweist.
3. Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Auflagefläche (3) transmissiv ist und an einer dem Werkstück (4) abgewandten Rückseite (6)
mit der Lichtquelle (8) versehen ist.
4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflagefläche (3) transparent ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflagefläche (3) mit einer abschnittsweise steuerbaren Lichtaustrittsfläche (9)
ausgestattet ist.
6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflagefläche (3) eine lichtdichte Abdeckung (11) aufweist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflagefläche (3) eine erhöhte Transmission im UV-Spektrum aufweist.
8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflagefläche (3) beheizbar ist.
9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (3) zur
Beheizung eine Heizschicht (10) aufweist.
10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auflagefläche (3) eine Glasscheibe (7), insbesondere Panzerglasscheibe, hat.
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