DE102004043697A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren von Vakuumsaugern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Positionieren von Vakuumsaugern Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Positionieren von Vakuumsaugern (8) auf einer Auflagekonsole (7) einer Bearbeitungsmaschine. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird hierzu zwischen der Oberseite (13) der Auflagekonsole (7) an der Unterseite des Vakuumsaugers (8) in einer Ausgangsstellung ein Luftpolster erzeugt, der Vakuumsauger dann auf dem Luftpolster in eine Arbeitsstellung verschoben und im Anschluss daran wird das Luftpolster aufgehoben und eine Klemmung durch Erzeugung eines Unterdruckes zwischen der Oberseite (13) der Auflagekonsole (7) an der Unterseite des Vakuumsaugers (8) erreicht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Positionieren von Vakuumsaugern auf Auflagekonsolen von Bearbeitungsmaschinen.
  • Verfahrensweisen und Vorrichtungen zur Durchführung derartiger Verfahrensweisen sind in den verschiedensten Ausführungsformen seit langem bekannt. Je nach Automatisierungsgrad erstreckt sich die Spanne vom Aufsetzen und Verschieben der Vakuumsauger auf den Auflagekonsolen von Hand bis zum Einsatz von mechanischen Verschiebeeinrichtungen in Form von Zahnriemen, Spindeln, Zahnstangenanordnungen und rechnergesteuerten NC-Achsen. Im Einzelfall werden sogar Linearmotoren zum Verschieben der Vakuumsauger vorgesehen.
  • Mechanischen Verschiebeeinrichtungen ist gemeinsam, dass sie zwar in aller Regel komplexe und technisch aufwändige Lösungen darstellen, jedoch eine weitgehend automatische Arbeitsweise bei präziser Positionierung ermöglichen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, unter Beibehaltung des Vorteiles der automatischen Arbeitsweise und der präzisen Positionierung eine vollkommen neuartige Verfahrensweise sowie eine neuartige Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahrensweise zur Verfügung zu stellen, die einfach aufgebaut und auch unter ungünstigen Bedingungen störungsunanfällig ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Positionieren von Vakuumsaugern auf Auflagekonsolen von Bearbeitungsmaschinen mit folgenden Schritten gelöst:
    • – Erzeugen eines Luftpolsters zwischen der Oberseite der Auflagekonsole und der Unterseite des jeweiligen Vakuumsaugers in einer Ausgangsstellung,
    • – Verschieben des Vakuumsaugers auf der Auflagekonsole unter Aufrechterhaltung des Luftpolsters bis in eine Arbeitsstellung, und
    • – Aufheben des Luftpolsters und Erzeugen eines Unterdruckes zwischen der Oberseite der Auflagekonsole und der Unterseite des Vakuumsaugers in der Arbeitsstellung.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, durch den neuartigen Einsatz des Luftpolsterns die Reibung zwischen der Auflagekonsole und dem jeweiligen Vakuumsauger zu reduzieren, so dass zur Realisierung der Verschiebebewegung nur noch relativ geringe Kräfte erforderlich sind und damit die hierfür erforderlichen Antriebsmittel kleiner als bisher dimensioniert werden können.
  • Darüber hinaus reinigt die Abluft des Luftpolsters die Oberfläche der Auflagekonsole und die Unterseite des Vakuumsaugers, so dass selbst bei rauem Betrieb (beispielsweise bei großem Staub- und Späneanfall) mit geringem Kraftaufwand eine störungsfreie Verschiebebewegung durchgeführt werden kann.
  • Besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang, dass sowohl die Oberfläche der Auflagekonsole als auch die Unterseite des Vakuumsaugers bei Erreichen der Arbeitsstellung vollkommen abgeblasen und damit sauber sind, so dass die daran anschließende Klemmung nach dem Umschalten auf Unterdruck, d.h. Einwirken des Vakuums perfekt ist.
  • Grundsätzlich reicht die Reinigungswirkung der Abluft beim Abströmen des Luftpolsters für eine störungsfreie Verschiebebewegung und eine perfekte Klemmung aus. In Sonderfällen kann es jedoch bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zweckmäßig sein, zum Abblassen der Oberseite der Auflagekonsole die Abluft des Luftpolsters durch eine entsprechende Luftführung gezielt auszurichten.
  • Wie eingangs bereits dargestellt, sind Vorrichtungen zum Positionieren von Vakuumsaugern zur Realisierung der automatischen Arbeitsweise und zur präzisen Positionierung mit mechanischen Verschiebeeinrichtungen ausgestattet. Bei einer besonders vorteilhaften Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Verschiebeeinrichtung für jeden Vakuumsauger einen an der Auflagekonsole geführten Verschiebeschlitten auf, der auf seiner Oberseite den Vakuumsauger trägt.
  • Derartige Verschiebeschlitten können in der verschiedensten Weise ausgebildet sein. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung wird jedoch erreicht, wenn der Verschiebeschlitten mit einer die Oberseite der Auflagekonsole überspannenden Trägerplatte ausgestattet ist, auf der der Vakuumsauger angeordnet ist. In einem solchen Falle liegt der Vakuumsauger mit seiner Unterseite nicht unmittelbar auf der Oberseite der Auflagekonsole auf, sondern ist von dieser über die zwischengeschaltete Trägerplatte getrennt.
  • Die Trägerplatte kann derart ausgebildet sein, dass ein Wechsel der Vakuumsauger ohne jeglichen Einsatz von Werkzeugen möglich ist, d.h. die Vakuumsauger durch einen einfachen Handgriff auf die Trägerplatte aufgesetzt oder von dieser abgenommen werden können.
  • Die Trägerplatte kann dabei derart gestaltet sein, dass sie mit ihrer Oberseite die Unterseite beispielsweise eines handelsüblichen Vakuumsaugers aufnimmt. Hierzu ist es lediglich erforderlich, in der Trägerplatte die notwendigen Verbindungskanäle, Bohrungen und Ventilanordnungen für die Zufuhr der Druckluft sowie die Zufuhr des Vakuums anzuordnen. Es ist jedoch auch möglich, die Trägerplatte in die Unterseite des Vakuumsaugers zu integrieren und damit den Vakuumsauger als Bestandteil des Verschiebeschlittens auszugestalten.
  • Für die Erzeugung eines einheitlichen Luftpolsters ist es vorteilhaft, die Trägerplatte an dem Verschiebeschlitten in Grenzen anhebbar zu haltern. Dies kann erfindungsgemäß in der verschiedensten Weise, beispielsweise durch Anordnung von senkrecht zur Oberseite der Auflagekonsole wirkenden Führungsmitteln erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Trägerplatte an dem Verschiebeschlitten mittels einer seitlich angeordneten und sich in Längsrichtung der Auflagekonsole erstreckenden Scharnieranordnung schwenkbar und anhebbar gehaltert ist.
  • Eine besonders vorteilhafte und einfache Gestaltung ergibt sich, wenn die Scharnieranordnung derart bemessen und gestaltet ist, dass sich die Trägerplatte parallel zur Oberseite der Auflagekonsole über einen vorgegebenen Weg anheben und absenken lässt, d.h. ein Höhenspiel aufweist.
  • Die Halterung der Trägerplatte und damit des Vakuumsaugers über eine seitlich angeordnete und sich in Längsrichtung der Auflagekonsole erstreckende Scharnieranordnung hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Trägerplatte zusammen mit dem Vakuumsauger hochgeklappt oder hochgekippt werden kann, so dass die auf der Oberseite der Auflagekonsole aufruhende Unterseite der Trägerplatte frei zugänglich und im Bedarfsfalle einfach zu reinigen ist. Auch können etwaige Dichtungsmittel bei einer derartigen Konstruktion auf einfache Weise ohne den Einsatz von Werkzeugen gewartet oder ausgetauscht werden.
  • Die Halterung der Trägerplatte und damit des jeweiligen Vakuumsaugers über eine Scharnieranordnung ermöglicht ferner eine sehr einfache Leitungsführung für die Druckluft und das Vakuum. So können die Leitungen im Achsbereich der Scharnieranordnung angeordnet werden, wodurch sich ein vereinfachter Aufbau ergibt.
  • Grundsätzlich kann die Zufuhr der Druckluft und des Vakuums zur Trägerplatte bzw. zur Scharnieranordnung in jeder beliebigen Weise erfolgen. Für eine derartige Versorgung haben sich jedoch besonders sogenannte Energieketten bewährt, die sich besonders einfach entlang der Auflagekonsole verlegen lassen.
  • Grundsätzlich kann die Verschiebebewegung des Verschiebeschlittens durch die Verschiebeeinrichtung über bekannte Mittel, wie Zahnriemen, Spindeln, rechnergesteuerte NC-Achsen oder in Einzelfällen auch über Linearmotoren erfolgen. Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich jedoch, wenn die Verschiebeeinrichtung einen an dem Verschiebeschlitten fest montierten Schrittmotor umfasst, dessen Zahnritzel in eine entlang der Auflagekonsole verlaufende Zahnschiene eingreift. Eine derartige Anordnung ist einfach, technisch in keiner Weise aufwändig und kann wegen der geringen Verschiebekräfte auch extrem klein dimensioniert werden.
  • Eine derartige Anordnung ermöglicht auch eine relativ einfache Überwachung der Klemmung in der Arbeitsstellung. Diese Überwachung wird auf einfache Weise dadurch realisiert, dass nach dem Aufbau des Vakuums der Schrittmotor kurzfristig in Betrieb gesetzt und dadurch versucht wird, den Verschiebeschlitten aus seiner Arbeitsstellung herauszubewegen. Gelingt dies, ist die Klemmung nicht ausreichend, so dass sofort entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden können. Gelingt dies dagegen nicht, ist die Klemmung in Ordnung, so dass die Bearbeitung des Werkstückes gestartet werden kann.
  • Die Verschiebeschlitten für die Durchführung der Verschiebebewegung jeweils mit einem Schrittmotor auszustatten hat darüber hinaus den Vorteil, dass lediglich eine einzige Zahnschiene für alle Schrittmotoren erforderlich ist.
  • Die Wegmessung kann bei einer derartigen Anordnung in bekannter Weise über einen Drehgeber erfolgen, welcher fest mit der Welle des Schrittmotors verbunden sein kann.
  • Die Ausstattung jedes Verschiebeschlittens mit einem Schrittmotor ermöglicht nicht nur eine selbständige und für jeden Vakuumsauger unabhängige Verschiebebewegung, sondern gegebenenfalls auch die Durchführung unterschiedlicher Verschiebe- bzw. Bewegungsrichtungen. Mit anderen Worten: Im Bedarfsfalle können die Vakuumsauger nicht nur voneinander weg, sondern völlig unabhängig voneinander aufeinander zu bewegt werden.
  • Der Einsatz einer Trägerplatte erbringt in Verbindung mit einer entsprechenden Steuerung in Bezug auf die Luft- bzw. Vakuumführung eine Vielzahl von in der Praxis bedeutsamen Möglichkeiten.
  • So kann ein Verschiebeschlitten im Bedarfsfalle ohne weiteres auch ohne einen aufgesetzten Vakuumsauger arbeiten, ohne dass dadurch die Arbeit der übrigen, mit Vakuumsaugern ausgestatteten Verschiebeschlitten beeinträchtigt ist. Hierzu ist es lediglich erforderlich, in die Trägerplatte der Verschiebeschlitten entsprechende Ventilanordnungen zu integrieren, die die Luft- bzw. Vakuumzufuhr zur Trägerplattenoberseite unterbrechen, sofern kein Vakuumsauger auf die Trägerplatte aufgesetzt ist. Auch kann das Vakuum bei aufgelegtem Werkstück zwischen Werkstückunterseite und Trägerplattenoberseite aufrecht erhalten werden, während zwischen der Oberseite der Auflagekonsole und der Unterseite der Trägerplatte ein Luftpolster erzeugt wird. In einem solchen Fall kann beispielsweise ein Werkstück im gespannten Zustand zusammen mit den Vakuumsaugern auf den Auflagekonsolen verfahren werden. Dabei ist es auch möglich, nur einige Vakuumsauger zusammen mit dem aufliegenden Werkstück zu verfahren, während die anderen Vakuumsauger an Ort und Stelle verbleiben.
  • Im Folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
  • 1 zeigt schematisch eine Bearbeitungsmaschine mit insgesamt sechs Auflagekonsolen bekannter Bauart, wobei die auf den Auflagekonsolen angeordneten Vakuumsauger lediglich schematisch angedeutet sind,
  • 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Auflagekonsole, welche mit insgesamt vier Verschiebeschlitten sowie auf diesen angeordneten Vakuumsaugern ausgestattet ist,
  • 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht in vergrößertem Maßstab einen Verschiebeschlitten mit aufgesetztem Vakuumsauger ohne Auflagekonsole, und
  • 4 zeigt in einer perspektivischen Darstellung in vergrößertem Maßstab den Verschiebeschlitten gemäß 3 aus der Richtung des Pfeils IV der 3 in aufgeklapptem Zustand ohne Vakuumsauger und Auflagekonsole.
  • Die in 1 dargestellte Bearbeitungsmaschine herkömmlicher Bauart weist ein Maschinenbett 1 auf, das auf seiner Rückseite in X-Richtung verlaufende Führungen ebenfalls herkömmlicher Bauart (nicht dargestellt) aufweist. Auf diesen Führungen sind Bearbeitungseinheiten 2 und 3 in X-Richtung verfahrbar angeordnet, die jeweils in ebenfalls herkömmlicher Weise mit Bearbeitungsaggregaten 4 ausgestattet sind.
  • Auf dem Maschinenbett 1 sind über in X-Richtung verlaufende Führungen 5 und 6 in Y-Richtung ausgerichtete Auflagekonsolen 7 verfahrbar angeordnet, die auf ihrer Oberseite Vakuumsauger 8 tragen, die in 1 lediglich schematisch angedeutet sind.
  • Die Vakuumsauger 8 sind in Y-Richtung auf den Auflagekonsolen 7 verfahrbar und werden bei der in 1 dargestellten Bearbeitungsmaschine, beispielsweise über Zahnriemen (nicht dargestellt) positioniert.
  • Auf die Vakuumsauger 8 wird in bekannter Weise das zu bearbeitende Werkstück (nicht dargestellt) aufgelegt und durch Anlegen eines Vakuums in der jeweiligen Position fixiert. Nach dem Festlegen des Werkstückes erfolgt in bekannter Weise die Bearbeitung über die Bearbeitungsaggregate 4.
  • In 2 ist nunmehr eine Auflagekonsole 7 dargestellt, über die die Vakuumsauger 8 unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens positioniert werden. Zu diesem Zweck ist eine Verschiebeeinrichtung für die Vakuumsauger 8 vorgesehen, die in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt vier Verschiebeschlitten 9 aufweist, die jeweils einen Vakuumsauger 8 tragen.
  • Der Aufbau der Verschiebeschlitten 9 ergibt sich im Detail aus den 3 und 4.
  • Bei dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Schiebeschlitten 9 aus einer etwa L-förmigen Schlittenbasis 10, an der über eine Scharnieranordnung 11 eine Trägerplatte 12 verschwenkbar angelenkt ist.
  • Die L-förmige Schlittenbasis ist derart gestaltet, dass sie an der Auflagekonsole 7 in Längsrichtung hin und her verschiebbar geführt ist. Zu diesem Zweck ist die Auflagekonsole 7 im Bereich ihrer Oberseite 13 mit einer Auflageplatte 14 ausgestattet, die auf ihrer Oberseite eine ebene Auflagefläche 15 für die Unterseite 16 der Trägerplatte 12 bildet. Die Auflageplatte 14 besitzt ferner auf ihrer Unterseite nicht dargestellte Führungsmittel für die Verschiebeschlitten 9. Ferner ist an der Auflagekonsole 7 eine nicht dargestellte, in Längsrichtung der Auflagekonsole 7 verlaufende Zahnschiene angeordnet, in die ein Zahnritzel 17 (vgl. 4) eines Schrittmotors 18 eingreift, der auf der Unterseite der L-förmigen Schlittenbasis 10 angeordnet ist.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Trägerplatte 12 ein separates Bauteil, das über die Scharnieranordnung 11 mit der L-förmigen Schlittenbasis 10 des Verschiebeschlittens 9 verbunden ist. Auf die Trägerplatte 12 ist, wie aus den 2 und 3 hervorgeht, ein Vakuumsauger 8 herkömmlicher Bauart aufgesetzt. Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, die Trägerplatte 12 in die Grundplatte des Vakuumsaugers 8 zu integrieren, d.h. den Vakuumsauger derart auszubilden, dass seine Grundplatte gleichzeitig Trägerplatte 12 und damit Bestandteil des Verschiebeschlittens ist.
  • Wie aus den 3 und 4 hervorgeht, besteht die Scharnieranordnung 11 aus zwei in die L-förmige Schlittenbasis 10 integrierten und im Abstand voneinander angeordneten Sockeln 19, an denen Arme 20 verschwenkbar angelenkt sind, die mit ihrem anderen Ende mit der Trägerplatte 12 verbunden sind.
  • Die Besonderheit besteht nun darin, dass die Arme 20 am Sockel 19 mit einem gewissen Höhenspiel verschwenkbar angelenkt sind, so dass die Trägerplatte nicht nur – wie in 4 dargestellt – hochgeklappt werden kann, sondern auch in der Lage ist, in geringem Maße in der in 3 dargestellten Stellung parallel über das Niveau der ebenen Auflagefläche 15 der Auflageplatte 14 der Auflagekonsole 7 angehoben und abgesenkt zu werden.
  • Wie aus den 3 und 4 hervorgeht, sind darüber hinaus in die Scharnieranordnung 11 Leitungen 21 und 22 zur Zufuhr von Druckluft und Vakuum zum Vakuumsauger 8 integriert.
  • Wie aus 4 hervorgeht, ist die Trägerplatte 12 auf ihrer Unterseite 16 mit einer Reihe von Ausnehmungen 23 ausgestattet, die über nicht dargestellte Kanäle mit den Leitungen 21 und 22 der Scharnieranordnung 11 verbunden sind und die dem jeweiligen Einsatzzweck entsprechend in der verschiedensten Weise ausgestaltet sein können.
  • Wie bereits dargestellt, wird erfindungsgemäß zum Positionieren der Vakuumsauger zwischen der Oberseite 13 und der Auflagekonsolen 7, d.h. im konkreten Ausführungsbeispiel zwischen der ebenen Auflagefläche 15 der Auflageplatte 14 und der Unterseite 16 der Trägerplatte 12 ein Luftpolster ausgebildet. Durch dieses Luftpolster sind die für den Verschiebevorgang notwendigen Kräfte sehr gering, da der jeweilige Vakuumsauger 8 sozusagen auf der ebenen Auflagefläche 15 der Auflageplatte 14 der Auflagekonsole 7 schwebt, so dass der Schrittmotor 18 relativ klein dimensioniert werden kann, ohne dass dadurch funktionelle Nachteile in Kauf genommen werden müssten.
  • Wie in 2 durch eine Vielzahl von Pfeilen 24 angedeutet, wird zudem die ebene Auflagefläche 15 der Auflageplatte 14 der Auflagekonsole 7 durch die Abluft des Luftpolsters von Staub und Spänen freigeblasen, so dass nicht nur die Verschiebebewegung des jeweiligen Vakuumsaugers 8 mit geringem Kraftaufwand erfolgen kann, sondern auch die eingangs beschriebene sichere Klemmung nach Aufheben des Luftpolsters und Erzeugung des Unterdruckes zwischen der Unterseite 16 der Trägerplatte 12 und der ebenen Auflagefläche 15 der Auflageplatte 14 gewährleistet ist.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Positionieren von Vakuumsaugern auf Auflagekonsolen von Bearbeitungsmaschinen mit folgenden Schritten: – Erzeugen eines Luftpolsters zwischen der Oberseite der Auflagekonsole und der Unterseite des jeweiligen Vakuumsaugers in einer Ausgangsstellung, – Verschieben des Vakuumsaugers auf der Auflagekonsole unter Aufrechterhaltung des Luftpolsters bis in eine Arbeitsstellung, und – Aufheben des Luftpolsters und Erzeugen eines Unterdruckes zwischen der Oberseite der Auflagekonsole und der Unterseite des Vakuumsaugers in der Arbeitsstellung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 mit folgendem zusätzlichen Schritt: – Ausrichten der Abluft des Luftpolsters zum Abblasen der Oberseite der Auflagekonsole.
  3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Verschiebeeinrichtung, mit der mindestens ein Vakuumsauger (8) entlang der Auflagekonsole (7) von der Ausgangsstellung in die Arbeitstellung verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung für jeden Vakuumsauger (8) einen an der Auflagekonsole (7) geführten Verschiebeschlitten (9) aufweist, der auf seiner Oberseite den Vakuumsauger (8) trägt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebeschlitten (9) mit einer die Oberseite der Auflagekonsole überspannenden Trägerplatte (12) ausgestattet ist, auf der der Vakuumsauger (8) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (12) gegenüber der Auflagekonsole (7) in Grenzen anhebbar gehaltert ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (12) an dem Verschiebeschlitten (9) mittels einer seitlich angeordneten und sich in Längsrichtung der Auflagekonsole (7) erstreckenden Scharnieranordnung (11) schwenkbar und anhebbar gehaltert ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scharnieranordnung (11) ein Höhenspiel aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Scharnieranordnung (11) Leitungen (21, 22) zur Zufuhr von Druckluft und Vakuum zum Vakuumsauger (8) integriert sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Druckluft und Vakuum zur Scharnieranordnung (11) des Verschiebeschlittens (9) über eine Energiekette erfolgt, die entlang der Auflagekonsole (7) verläuft.
  10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 – 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung einen an dem Verschiebeschlitten (9) angeordneten Schrittmotor (18) umfasst, dessen Zahnritzel (17) in eine entlang der Auflagekonsole (7) verlaufende Zahnschiene eingreift.
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