DE10124315C1 - Vakuumspanneinrichtung für Werkstücke für stationär bearbeitende Maschinen - Google Patents
Vakuumspanneinrichtung für Werkstücke für stationär bearbeitende MaschinenInfo
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Abstract
Eine solche Vakuumspanneinrichtung hat Saugspanner, die auf einer Unterstützungskonstruktion angeordnet und zwecks Anpassung an unterschiedliche Werkstückformate positionierbar sind. Zum Spannen der auf sie auflegbaren Werkstücke haben die Saugspanner jeweils einen Saugraum an ihrer Oberseite. Um die Aktivierung und Überwachung der einzelnen Saugspanner einfacher durchführen zu können, hat jeder Saugspanner eine eingebaute Injektordüse als eigenen Unterdruckgenerator. Die Injektordüse ist mit Druckluft betrieben, wozu außen am Saugspanner ein Druckluftanschluß vorgesehen ist, von dem eine Druckluftleitung zu einer Druckluftversorgung führt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumspanneinrichtung
der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeich
neten Art.
Eine Vakuumspanneinrichtung der gattungsgemäßen Art ist aus
dem Dokument DE 44 04 413 C1 bekannt. Solche Vakuumspann
einrichtungen haben Saugspanner, die auf auf dem Maschinen
bett verfahrbaren Saugbalken angeordnet sind. Die Saugbal
ken sind in der Hauptbearbeitungsachse der Maschine, der X-
Achse verschiebbar, während die Saugspanner selbst auf den
Saugbalken in deren Längsrichtung justierbar sind, dies ist
in der Regel die Richtung der Y-Achse der Maschine. Es gibt
unterschiedliche Systeme, über die die jeweils für einen
Bearbeitungsvorgang benötigten Saugspanner an der betref
fenden Stelle zur Mitunterstützung eines Werkstücks posi
tioniert werden. Dies geschieht durch Verschiebung der
Saugbalken in Richtung der X-Achse und durch Verschiebung
der Saugspanner auf den Saugbalken in Richtung der Y-Achse.
Trotz einer für das jeweilige Werkstück individuellen Posi
tionierung der Saugspanner, kommt es immer wieder vor, daß
ein zu bearbeitendes Werkstück nicht ausreichend fixiert
ist. Dies kann an einem Defekt eines einzelnen Saugspanners
oder auch an solchen plattenförmigen Werkstücken liegen,
die zum sogenannten Schüsseln neigen. Beim Aufspannen eines
Werkstücks geht die betreffende Bedienungsperson vorsorg
lich her und überprüft durch Aufklopfen auf der Werkstück
oberseite, ob eine sichere, luftdichte Auflage der Werk
stückunterseite auf den einzelnen Saugspannern besteht.
Bei den beschriebenen Saugspanneinrichtungen wird der Un
terdruck den Saugspannern über den jeweiligen Saugbalken
zugeführt, wozu es besondere Ventilsysteme gibt, damit nur
an der Aufstandsfläche jedes Saugspanners der Unterdruck in
den Saugspanner hinein sowie durch den Saugspanner hindurch
zu dessen oberen Saugraum geleitet wird. Zur Erkennung ei
nes Vakuumverlustes ist an den Saugbalken ein Vakuumschal
ter vorgesehen, der einen Unterdruckverlust im Zuleitkanal
der Saugbalken anzeigt. Damit ist jedoch noch nicht derje
nige Saugspanner identifiziert, an dem der Unterdruckver
lust auftritt. Bei den meist drei oder vier Saugspannern,
die auf einem Saugbalken angeordnet sind, muß deshalb erst
noch nach demjenigen Saugspanner gesucht werden, durch den
der Unterdruckverlust verursacht wird.
Aus der DE-40 28 446 C1 ist eine Unterdruck-
Spannvorrichtung für Werkstücke in anderer Ausführung be
kannt, bei der ebenfalls mehrere Saugspanner vorhanden
sind, die zum Fixieren von auf die Saugspanner auflegbaren
Werkstücken an ihrer Oberseite jeweils einen Saugraum auf
weisen. Die Saugspanner sind an ihrer Peripherie mit Unter
druckanschlüssen versehen, die mit Unterdruckquellen zu
verbinden sind. Hierbei kann es sich um Venturidüsen han
deln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumspanneinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der
die Aktivierung und die Überwachung der einzelnen Saugspan
ner einfacher durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Vakuumspanneinrichtung der
gattungsbildenden Art nach der Erfindung durch die kenn
zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Für die Erfindung ist wesentlich, daß die Unterdruckerzeu
gung an jedem einzelnen Saugspanner selbst den Aufbau der
gesamten Vakuumspanneinrichtung wesentlich vereinfacht,
weil die für die Injektordüsen der Saugspanner benötigte
Druckluft leichter verfügbar ist und insbesondere aus der
in einem Produktionsbetrieb in der Regel vorhandenen zen
tralen Druckluftversorgungsanlage entnommen werden kann.
Darüberhinaus erfordert die Druckluftzuleitung zu den ein
zelnen Saugspannern weitaus geringere Querschnitte, als sie
für eine Unterdruckversorgung der Saugspanner erforderlich
ist. Auch die Schaltzeiten beim Aufbau und dem Abbau des
Unterdrucks bei den einzelnen Saugspannern ist wesentlich
verkürzt, dies liegt vor allem an dem kurzen Weg, der zwi
schen der Injektordüse eines Saugspanners und seinem Saug
raum besteht. So bedarf es vor allem einer zwangsweisen Be
lüftung des Unterdrucksystems nicht, welches man bei einer
für eine Maschine zentralen Unterdruckversorgung für ein
schnelles Entspannen der Werkstücke vorsehen muß.
Ferner ist wichtig, daß die zu den einzelnen Saugspannern
hinführenden Druckluftzuleitungen nicht nur geringere Querschnitte
gegenüber einer Vakuumzuleitung vergleichbarer
Leistung aufweisen, sondern auch anders geführt werden kön
nen, weil beim Biegen über enge Radien eine Querschnitts
veränderung infolge des inneren, stützenden Überdrucks un
schädlich ist. So können hier die für elektrische Leitungen
und Hydraulikleitungen bekannten Kabelschleppvorrichtungen
ebenso für die Druckluftzuleitungen verwendet werden, womit
vor allem bei maschinell positionierbaren Saugspannern eine
kollisionsfreie Führung der Druckluftzuleitungen leicht
möglich ist, die parallel mit einer elektrischen Leitungs
führung zur Überwachung und zur sonstigen Energieversorgung
jedes einzelnen Saugspanners vorgesehen werden kann.
Letztlich ist die neue Vakuumspanneinrichtung auch energie
sparender, denn bei gleicher Leistung ist nicht nur der
Energieaufwand für die Drucklufterzeugung gegenüber der Va
kuumerzeugung geringer, Druckluft läßt sich auch einfacher
speichern, ständig laufende Pumpen wie bei der Vakuumver
sorgung sind nicht erforderlich.
Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an ei
nem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1-3 einen Saugspanner einer Vakuumspanneinrich
tung im Längsschnitt, im Querschnitt und in
der Draufsicht,
Fig. 4 das pneumatische Schaltbild mehrerer Saug
spanner einer Vakuumspanneinrichtung und
Fig. 5 die Seitansicht eines Tragbalkens für
Saugspanner der in Rede stehenden Art.
Die Fig. 1-3 zeigen den konstruktiven Aufbau eines
Saugspanners 1, der an seiner Oberseite einen Saugraum 3
hat, der bei den Fig. 1 und 2 nach oben hin mittels ei
nes zu spannenden Werkstücks 2 abgedeckt ist. Die Auflage
des Werkstücks 2 oberseitig auf dem Saugspanner 1 erfolgt
über gummierte Auflagen 5 geringer Dicke, die beim Unter
druckaufbau ein räumliches Zusammenfallen des Saugraums 3
verhindern. Umlaufend ist der Saugraum 3 mittels einer Lip
pendichtung 4 abdichtbar, die sich an die Unterseite der
Werkstücke 2 anlegt.
Der Saugraum 3 ist über einen Saugkanal 6 mit einer Injek
tordüse 7 verbunden, die nach dem Venturiprinzip anrbeitet
und mit Druckluft versorgt werden muß. Die Injektordüse 7
ist vorzugsweise mehrstufig ausgeführt und kann ein Vakuum
bis 0,9 bar erzeugen. Je nachdem wie luftdurchlässig das
betreffende Werkstück 2 ist, kann mit einer derart lei
stungsfähigen Injektordüse 7 noch ein Unterdruck von 0,6
bis 0,8 bar aufrechterhalten werden, wozu ein Speisedruck
in der Größenordnung von 3-6 bar erforderlich ist und der
Luftverbrauch etwa 0,5 Nl/s beträgt. An der Außenseite hat
der Vakuumspanner 7 einen Druckluftanschluß 8, der mit der
Einlaßseite der Injektordüse 7 in Verbindung steht, siehe
Fig. 1.
Wie Fig. 2 deutlich macht, ist vom oberen Saugraum 3 noch
ein Prüfkanal 9 bis zur Unterseite des Saugspanners 1 ge
führt, daran ist ein Vakuumschalter 10 angeschlossen, der
einen elektrischen Anschluß 11 für eine Signalleitung auf
weist. Der Vakuumschalter 10 ist auf einen Vakuumgrenzdruck
eingestellt, und er erzeugt ein Signal, wenn dieser Vakuum
grenzdruck nach oben oder nach unten hin überschritten
wird. Das dient dazu, die Aufrechterhaltung des für den je
weiligen Spannvorgang erforderlichen Unterdrucks im Saug
raum 3 des Vakuumspanners 1 überwachen zu können.
Fig. 4 zeigt, wie eine Mehrzahl von Saugspannern 1 pneuma
tisch und elektrisch geschaltet sind, um bei Verwendung ei
ner solch kompletten Vakuumspanneinrichtung in einer pro
grammgesteuerten Bearbeitungsmaschine auch die Steuerung
und Überwachung der Vakuumspanneinrichtung über das Maschi
nenprogramm vornehmen zu können.
Jeder der Saugspanner 1 ist über seinen Druckluftanschluß 8
mit einer Druckluftleitung 12 verbunden, die zu einer
Druckluftversorgung 13-15 führt. Die Druckluftversorgung
13-15 umfaßt eine Verteilereinheit 13, die für jeden der
Saugspanner 1 ein Pneumatikventil 14 hat, welches zumindest
dann geöffnet ist, wenn der zugehörige Saugspanner 1 für
den jeweiligen Bearbeitungsvorgang zu aktivieren ist. Die
Verteilereinheit 13 ist über eine Druckluftzuleitung 15
mit einer geeigneten Druckluftquelle verbunden.
Der Vakuumschalter 10 jedes Saugspanners 1 ist mittels
elektrischer Leitungen 16 mit einer Signalauswertung 17
verbunden, welche die von den Vakuumschaltern 10 jedes für
das Spannen eines Werkstücks benötigten Saugspanners 1 kom
menden Signale überwacht. Wird festgestellt, daß schon bei
nur einem der aktiven, für den jeweiligen Spannvorgang be
nötigten Saugspanner 1 ein Unterdruckverlust auftritt, hier
also das Vakuum unter denjenigen Grenzwert sinkt, auf den
der zugehörige Vakuumschalter 10 eingestellt ist, dann er
zeugt die Signalauswertung 17 ein Warnsignal, das zum einen
optisch oder akustisch wahrnehmbar gemacht werden kann und
zum anderen so in das Programm der Maschinensteuerung ein
greift, daß ein bevorstehender Bearbeitungsvorgang gar
nicht erst startet oder ein bereits laufender Bearbeitungs
vorgang sofort abgebrochen wird.
Die vorstehend diskutierte Überwachungsmöglichkeit zielt
darauf ab, für den Fall, daß ein für den jeweiligen Spann
vorgang benötigter Saugspanner 1 nicht ordnungsgemäß funk
tioniert, ein Schaden an der Bearbeitungsmaschine oder gar
eine Gefährdung der Bedienungspersonen durch ein sich lö
sendes Werkstück nicht vorkommen kann. Bei einer programm
gesteuerten Maschine, bei der über das Maschinenprogramm
die Positionierung der Saugspanner 1, die für die Bearbei
tung des jeweiligen Werkstücks benötigt werden, maschinell
vorgenommen wird, ergibt sich ein weiterer Vorteil hinsichtlich
der Werkstückspannvorgänge. Denn zu Beginn eines
Spannvorganges können zunächst alle Saugspanner 1 mittels
Druckluft versorgt werden, entsprechend sind die in Fig. 4
gezeigten Ventile 14 sämtlicher Saugspanner, also auch die
der nicht benötigten Saugspanner 1, offen. Über das Maschi
nensteuerprogramm werden in der Auswerteinheit 17 die Vaku
umschalter 10 der einzelnen Saugspanner 1 abgefragt, und
diejenigen Saugspanner 1, für die über die Vakuumschalter
10 ein ausreichender Unterdruck nicht signalisiert wird,
wird die Druckluftversorgung über das betreffende Ventil 14
der Druckluftversorgung 13 abgeschaltet. Liegt ein Störfall
nicht vor, was die Regel ist, handelt es sich bei den abge
schalteten Saugspannern 1 um diejenigen, die für den jewei
ligen Spannvorgang nicht benötigt werden. Denn bei diesen
Saugspannern 1 kann sich infolge fehlender Abdichtung des
Saugraums 3, weil darauf das betreffende Werkstück nicht
aufliegt, ein Vakuum nicht aufbauen. So vereinfacht sich
die Steuerung der Druckluftversorgung der für die einzel
nen Spannvorgänge benötigten Saugspanner 1 erheblich.
Fig. 5 zeigt, wie in praktischer Ausführung die Saugspanner
1 auf einem Tragbalken 18 in dessen Längsrichtung ver
schieblich angeordnet sind. Oberseitig und längsseitig hat
der Tragbalken 18 Führungseinrichtungen für einen Schlitten
20, auf dem jeweils einer der Saugspanner 1 aufgebaut ist.
Die entsprechend in Längsrichtung des Führungsbalkens 18,
also in Richtung der Y-Achse der Maschine verfahrbaren
Schlitten 20 sind mechanisch mit einer Schleppvorrichtung
19 gekuppelt, über welche die elektrischen Lei
tungen 16 zur Signalübertragung (Fig. 4) und die sonstigen
der Energieversorgung dienenden Zuleitungen, vor allem aber
auch die Druckluftleitungen 12 zur Druckluftversorgung der
Saugspanner 1 geführt sind.
Claims (7)
1. Vakuumspanneinrichtung für Werkstücke für stationär be
arbeitende Maschinen, insbesondere für Bearbeitungszen
tren zum Fräsen, Bohren und/oder Aufbringen von Kanten
streifen an Platten aus Holz und/oder Holzaustauschstof
fen für den Möbelbau oder Innenausbau, mit Saugspannern,
die auf einer Unterstützungskonstruktion angeordnet und
zwecks Anpassung an unterschiedliche Werkstückformate
positionierbar sind und die zum Spannen der auf sie auf
legbaren Werkstücke jeweils einen Saugraum an ihrer
Oberseite haben,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Saugspanner (1) eine eingebaute Injektordüse
(7) als eigenen Unterdruckgenerator hat, die mittels
Druckluft betrieben ist, wozu außen am Saugspanner (1)
ein Druckluftanschluß (8) vorgesehen ist, von dem eine
Druckluftleitung (12) zu einer Druckluftversorgung (13)
führt.
2. Vakuumspanneinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Saugspanner (1) einen Vakuumschalter (10) hat,
der mit dem Saugraum (3) verbunden ist und der ein das
Überschreiten bzw. Unterschreiten eines eingestellten
Vakuumgrenzwertes anzeigendes, elektrisches Signal er
zeugt.
3. Vakuumspanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckluftversorgung (13-15) eine Verteilerein
heit (13) aufweist, mit der jeder einzelne Saugspanner
(1) für sich mittels zugeleiteter Druckluft aktivierbar
ist.
4. Vakuumspanneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vakuumschalter (10) aller Saugspanner (1) mit
tels elektrischer Leitungen (16) mit einer Signalauswer
tung (17) verbunden sind, die ein Warnsignal erzeugt,
wenn bei bereits einem der aktivierten Saugspanner (1)
ein Vakuumverlust auftritt.
5. Vakuumspanneinrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei anstehendem Warnsignal der Signalauswertung (17)
in die Steuerung der zugehörigen Maschine derart einge
griffen wird, daß der bevorstehende Bearbeitungsgang
bzw. der laufende Bearbeitungsgang blockiert wird.
6. Vakuumspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3-5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zugehörige Maschine programmgesteuert ist und
die Positionierung sowie die Aktivierung der für den jeweiligen
Bearbeitungsvorgang benötigten Saugspanner (1)
und die Vakuumüberwachung der jeweils aktivierten Saug
spanner (1) über das Maschinensteuerprogramm vorgenommen
wird.
7. Vakuumspanneinrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Aktivieren der für einen Bearbeitungsvorgang
benötigten Saugspanner (1) zunächst alle vorhandenen,
auch die nicht benötigten Saugspanner (1) mit Druckluft
versorgt werden und über die von den Vakuumschaltern
(10) an den Saugspannern (1) gelieferten Signale darauf
hin abgefragt werden, ob ein ausreichendes Vakuum ober
halb des eingestellten Grenzwertes vorliegt oder nicht,
und daß die Druckluft-Zufuhr derjenigen Saugspanner (1)
abgesperrt wird, für die ein Vakuum oberhalb des Grenz
wertes nicht signalisiert ist.
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