DE102005053061A1

DE102005053061A1 - Spannvorrichtung zur Befestigung an einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102005053061A1
Application number: DE102005053061A
Authority: DE
Inventors: Markus WÖLFEL
Original assignee: JUMA LEITERPLATTENTECHNOLOGIE; Juma Leiterplattentechnologie Markus Wolfel GmbH
Current assignee: Jumatech GmbH
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2007-05-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung (1), welche zur Befestigung an einer Werkzeugmaschine (2), insbesondere an einem Bohr- und/oder Fräskopf (4) vorgesehen ist, zum Spannen wenigstens eines Werkstücks gegen eine Werkstückauflage, beinhaltend einen das Werkstück kontaktierenden Niederhalter (14). DOLLAR A Die Erfindung sieht vor, dass der Niederhalter (14) wenigstens eine frei drehbare, das Werkstück kontaktierende Kugel (18) trägt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, welche zur Befestigung an einer Werkzeugmaschine, insbesondere an einem Bohr- und/oder Fräskopf vorgesehen ist, zum Spannen wenigstens eines Werkstücks gegen eine Werkstückauflage, beinhaltend einen das Werkstück kontaktierenden Niederhalter, gemäß Anspruch 1.
Solche Spannvorrichtungen dienen dazu, das Werkstück während der Bearbeitung in einer Richtung senkrecht zur Werkstückoberfläche niederzuhalten, weil insbesondere Bohrwerkzeuge beim Herausziehen aus dem Werkstück Axialkräfte auf das Werkstück ausüben, welche die Tendenz haben, das Werkstück mit der Ausfahrbewegung mitzunehmen. Dies stellt vor allem bei weichen und elastischen Werkstoffen ein Problem dar, mit welchen sich das Werkzeug leicht verhaken kann.
Aus dem Stand der Technik sind daher Spannvorrichtungen mit Niederhaltern bekannt, welche das Werkzeug in Vorschubrichtung auf dem Tisch niederhalten. Bei Fräsmaschinen ist der Niederhalter beispielsweise mit Bürsten bestückt, welche die Werkstückoberfläche kontaktieren, um eine Relativbewegung zwischen dem Niederhalter und der Werkstückoberfläche zu ermöglichen, wenn der Fräskopf bei einem Wechsel der Bearbeitungsstelle relativ zum Werkstück verfahren wird. Aus demselben Grund können Niederhalter von Bohrmaschinen einen die Werkstoffoberfläche kontaktierenden Teflonschicht aufweisen. Da sowohl die Bürsten als auch die Teflonschicht bedingt durch die Relativbewegung Verschleiß unterworfen sind, müssen diese Teile regelmäßig ausgewechselt werden. Außerdem wäre eine standardisierte Ausführung wünschenswert, welche sowohl für Bohr- als auch für Fräsmaschinen einsetzbar ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart weiter zu entwickeln, dass sie universell einsetzbar ist und einen geringeren Verschleiß aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Indem der Niederhalter wenigstens eine frei drehbare, das Werkstück kontaktierende Kugel trägt, kann der Niederhalter auf der Werkstückoberfläche in jeder Richtung annährend reibungsfrei abrollen und verfahren werden. Da keine Gleit- sondern Rollbewegungen auf der Werkstückoberfläche stattfinden, reduziert sich der reibungsbedingte Verschleiß sowohl auf der Werkstückoberfläche als auch an den Kontaktelementen in Form der Kugeln. Diese Kinematik eignet sich für Spannvorrichtungen von Bohr- und Fräsmaschinen gleichermaßen, so dass der Herstell- und Lageraufwand für solche Spannvorrichtungen reduziert wird, mithin ist eine höhere Stückzahl zu geringeren Kosten möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.

Besonders bevorzugt ist die wenigstens eine Kugel in einer Bohrung des Niederhalters in einer Richtung senkrecht zum Werkstück verschieblich gelagert, wobei ein Rand der Bohrung einen Anschlag für die Kugel bildend einen gegenüber dem Durchmesser der Kugel kleineren Durchmesser aufweist und die Kugel durch Federmittel gegen den Anschlag gespannt ist. Bei Vorhandensein von mehreren solcher Kugeln am Niederhalter kann sich die Spannvorrichtung dann an Unebenheiten der Werkstückoberfläche anpassen, indem die Kugelsegmente dann unterschiedlich weit aus den Bohrungen herausragen. Weiterhin kann je nach Vorspannkraft der Federmittel oder Federrate eine unterschiedliches Gleitreibverhalten der Kugeln innerhalb der Bohrungen und damit ein unterschiedlicher Rollwiderstand eingestellt werden. Eine solche Kugel kann aus Stahl oder Kunststoff bestehen.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann der Niederhalter einen Niederhalterring beinhalten, welcher an seinem Umfang verteilt mehrere frei drehbare Kugeln trägt. Damit ergibt sich eine ausgeglichene Lastverteilung über den Umfang des Niederhalterrings.

Darüber hinaus kann der Niederhalterring zwischen einer vom Werkstück beabstandeten Stellung und einer das Werkstück unter Erzeugung einer Niederhaltekraft kontaktierenden Stellung verfahrbar sein. Erstere Stellung bringt Vorteile hinsichtlich eines Werkzeugwechsels, weil dieses dann ohne Behinderung durch den Niederhalterring von jeder Seite her frei zugänglich ist. Hierzu kann der Niederhalterring an Längsführungen geführt und pneumatisch betätigbar sein.

Gemäß einer vorteilhaften Mehrfachfunktion kann der Niederhalterring eine Absaugeinrichtung zum Absaugen von Spänen und/oder eine Einrichtung zur Werkzeugbrucherkennung tragen.

Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zur Bohr- oder Fräsbearbeitung von Leiterplatten, insbesondere von mehreren übereinander geschichteten Leiterplatten verwendet, weil diese aus einem elastischen Kunststoffmaterial bestehen und somit durch Verhaken des Werkzeugs Axialkräfte auf das Werkstück übertragen werden, welche durch die Spannvorrichtung aufgenommen werden.

Die genaue Funktionsweise der Spannvorrichtung wird anhand des nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels deutlich.

Zeichnung

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

1 eine Seitenansicht einer Spannvorrichtung mit einem Niederhalterring gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

2 eine Querschnittsdarstellung durch einen Niederhalterring entlang der Linie II-II von 1;
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in 1 insgesamt mit 1 bezeichnete Spannvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient beispielsweise zum Niederhalten einer oder mehrerer geschichteter, aus Maßstabsgründen nicht gezeigter Leiterplatten auf einem Spanntisch einer Bohrmaschine 2. Die Spannvorrichtung 1 beinhaltet einen um einen halsartigen Bohrkopf 4, aus welchem der Bohrer 6 herausragt, gespannten Befestigungsring 8, von welchem parallel zu einer Bohrachse 10 verlaufende Stangenführungen 12 wegragen, welchen an ihren zu den Leiterplatten weisenden Enden einen Niederhalterring 14 tragen, welcher parallel zu den Leiterplatten ist. Der Bohrer 6 der Bohrmaschine 2 kann durch eine zentrale Durchgangsöffnung 16 des Niederhalterrings 14 hindurchragen, um Löcher in die übereinander geschichteten Leiterplatten zu bohren, welche dann parallel und in einem einzigen Arbeitsgang bearbeitet werden.
Der Befestigungsring 8 nimmt einen Antrieb auf, beispielsweise einen pneumatischen Antrieb, mit welchem die Stangenführungen 12 und der an ihnen befestigte Niederhalterring 14 parallel zur Bohrachse 10 zwischen einer hoch gefahrenen und einer herunter gefahrenen Stellung, d.h. auf die Leiterplatten zu und von ih nen weg bewegt werden können. In der hochgefahrenen Stellung ist beispielsweise der Bohrer 6 zum Werkzeugwechsel frei zugänglich. In der herunter gefahrenen Stellung kontaktiert der Niederhalterring 14 hingegen die Leiterplatten unter Druckspannung, so diese zwischen dem Bohrtisch und dem Niederhalterring 14 axial eingespannt sind, wie anhand von 1 leicht vorstellbar ist.
Der Niederhalterring 14 trägt an seiner zu den Leiterplatten weisenden Ringfläche vorzugsweise mehrere an seinem Umfang verteilt angeordnete, in 2 einzeln gezeigte Kugeln 18, mit welchen er die Oberfläche der obersten Leiterplatte kontaktieren kann. Besonders bevorzugt ist eine solche Kugel 18 in einer Sacklochbohrung 20 des Niederhalterrings 14 in einer Richtung senkrecht zu den Leiterplatten verschieblich gelagert, wobei ein Rand 22 der Sacklochbohrung 20 einen Anschlag für die Kugel 18 bildend einen gegenüber dem Durchmesser der Kugel 18 kleineren Durchmesser aufweist und die Kugel 18 durch Federmittel gegen den Anschlag gespannt ist, beispielsweise durch eine Schraubenfeder 24. Der Rand der Sacklochbohrung 20 kann beispielsweise durch eine auf den Niederhalterring 14 aufgesetzte und mit diesem beispielsweise lösbar verbundene Lochplatte 26 gebildet werden, deren Durchgangsbohrungen eine kleineren Durchmesser als die Kugeln 18 aufweisen. Die Kugeln 18 sind innerhalb der Sacklochbohrungen 20 frei drehbar gelagert und können folglich auf der Oberfläche der obersten Leiterplatte abrollen, wenn der Bohrkopf 4 bei durch den Niederhalterring 14 axial gespannten Leiterplatten zwischen mehreren Bearbeitungsstellen verfahren wird, ohne dass die Spannkräfte aufgehoben werden.
Durch die axial beweglich vorgespannten Kugeln 18 kann sich die Spannvorrichtung 1 an Unebenheiten der Werkstückoberfläche anpassen, indem die vom Niederhalterring 14 vorstehenden Kugelsegmente 28 dann unterschiedlich weit aus den Sacklochbohrungen 20 herausragen. Weiterhin kann je nach Vorspannkraft der Federmittel 24 oder Federrate eine unterschiedliches Gleitreibverhalten der Kugeln 18 innerhalb der Sacklochbohrungen 20 und damit ein unterschiedlicher Rollwiderstand eingestellt werden. Eine solche Kugel 18 kann aus einem beliebigen Material, vorzugsweise aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff bestehen.
Der Niederhalterring 14 kann eine Absaugeinrichtung 30 zum Absaugen von Spänen und/oder eine Einrichtung 32 zur Werkzeugbrucherkennung tragen, welche beispielsweise einen auf den Bohrer 6 gerichteten und an ihm reflektierten Laserstrahl 34 erzeugt.
Anstatt an einer Bohrmaschine 2 kann die Spannvorrichtung 1 auch an einer Fräsmaschine oder an einem Bearbeitungskopf eines Bearbeitungszentrums angebracht sein, welches eine Bohr- und/oder eine Fräsbearbeitung ausführt.

Claims

Spannvorrichtung (1), welche zur Befestigung an einer Werkzeugmaschine (2), insbesondere an einem Bohr- und/oder Fräskopf (4) vorgesehen ist, zum Spannen wenigstens eines Werkstücks gegen eine Werkstückauflage, beinhaltend einen das Werkstück kontaktierenden Niederhalter (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (14) wenigstens eine frei drehbare, das Werkstück kontaktierende Kugel (18) trägt.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kugel (18) in einer Sacklochbohrung (20) des Niederhalters (14) in einer Richtung senkrecht zum Werkstück verschieblich gelagert ist, wobei ein Rand (22) der Sacklochbohrung (20) einen Anschlag für die Kugel (18) bildend einen gegenüber dem Durchmesser der Kugel (18) kleineren Durchmesser aufweist und die Kugel (18) durch Federmittel (24) gegen den Rand (22) gespannt ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kugel (18) aus Stahl oder Kunststoff besteht.
Spanneinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter einen Niederhalterring (14) beinhaltet, welcher an seinem Umfang verteilt mehrere frei drehbare Kugeln (18) trägt.
Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalterring (14) zwischen einer vom Werkstück beabstandeten Stel lung und einer das Werkstück unter Erzeugung einer Niederhaltekraft kontaktierenden Stellung verfahrbar ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalterring (14) an Längsführungen (12) geführt und pneumatisch betätigbar ist.
Spanneinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalterring (14) eine Absaugeinrichtung (30) zum Absaugen von Spänen trägt.
Spanneinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalterring (14) eine Einrichtung (32) zur Werkzeugbrucherkennung trägt.
Verwendung einer Spanneinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bohr- und/oder Fräsbearbeitung von Leiterplatten, insbesondere von mehreren übereinander geschichteten Leiterplatten.