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Die
Erfindung betrifft einen Niederhalter für eine Werkzeugmaschine, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Im
Folgenden wird stets von einer Werkzeugmaschine oder beispielhaft
von einer Fräsmaschine
gesprochen. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht
auf Fräsmaschinen
beschränkt ist.
Insbesondere werden unter einer Werkzeugmaschine auch Holzbearbeitungsmaschinen,
CNC-gesteuerte Oberfräsen
und CNC-gesteuerte Nippelmaschinen subsumiert.
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Wenn
man aus einem plattenförmigen
Halbzeug, wie beispielsweise einer Platte aus Metall, insbesondere
Aluminium, Kunststoff, Holz oder Holzverbundwerkstoff, Werkstücke durch
spanende Bearbeitung mit Hilfe eines Fingerfräsers ausschneiden will, ist
es üblich,
die Platte mit Spannpratzen an dem Maschinentisch festzuspannen.
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In
diesem Zustand können
aus der Platte zum Beispiel mit einem Fingerfräser beliebig geformte Werkstücke ausgeschnitten
werden. Damit das eigentliche Werkstück von dem Verschnitt, dass
heißt dem übrig gebliebenen
Rest der Platte getrennt werden kann, muss der Fingerfräser eine
geschlossene Bahn abfahren. Dies bedeutet nichts anderes, als das
die Verbindung zwischen dem herausgeschnittenen Werkstück und dem
Rest der Platte verloren geht. In Folge dessen wird das Werkstück auch
nicht mehr durch die Spannpratzen gehalten.
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Damit
das Werkstück
dabei nicht beschädigt wird,
ist es bekannt, die Kontur des Werkstücks nahezu vollständig mit
Hilfe eines Fingerfräsers
auszuschneiden und an verschiedenen Stellen Stege stehen zu lassen.
Diese Stege dienen dazu, die Verbindung zwischen dem Werkstück und dem
Rest der Platte zu erhalten.
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In 1 ist
beispielhaft und zur Erläuterung des
der Erfindung zugrunde liegenden Problems eine Platte 1 in
einer Draufsicht dargestellt aus der zwei Werkstücke, nämlich eine kreisrunde Scheibe 3 und ein
gleichschenkliges Dreieck 5, mit Hilfe eines Fingerfräsers herausgefräst werden
sollen.
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In
dem in 1 dargestellten Stadium der Bearbeitung der Platte 1 sind
die Kontur der kreisrunden Scheibe 3 und die Kontur des
gleichschenkligen Dreiecks 5 nahezu vollständig fertiggestellt.
Die Nuten, welche von einem nicht dargestellten Fingerfräser in die
Platte 1 gefräst
wurden, um die kreisrunde Scheibe 3 und das gleichschenklige
Dreieck 5 aus der Platte 1 auszuschneiden, sind
in 1 mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Zwischen
den Nuten 7 sind Stege 9 stehen geblieben, die
dafür sorgen, dass
sich die Werkstücke 3 und 5 nicht
relativ zu der Platte 1 bewegen und verschieben können.
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Die
anhand der 1 skizzierte Problematik wird
noch verstärkt,
wenn man aus Gründen
der rationellen Fertigung mehrere Platten 1 übereinander stapelt
(nicht dargestellt) und in einer Aufspannung mit dem Fingerfräser aus
allen übereinander
gestapelten Platten 1 Werkstücke 3 und 5 herausfräsen will.
Dann ist sicherzustellen, dass die unten liegenden Platten und die
daraus herausgefrästen
Werkstücke 3 und 5 nicht
durch den Fräser
beschädigt werden
können.
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Aus
der
EP 0 774 321 B1 und
der
US 5,199,830 sind
Haltevorrichtungen für
Leiterplatten bekannt. Diese Haltevorrichtungen dienen dazu, die Leiterplatte
während
des Bohrens der Leiterplatten – in
Richtung einer Z-Achse – zu
fixieren und eine Gratbildung am Rand des gebohrten Loches zu verhindern.
Zu diesem Zweck wird während
des Bohrens eine in Richtung der Z-Achse verschiebbare Grundplatte
in Richtung der Leiterplatte gepresst. Damit die Leiterplatte in
unmittelbarer Nähe
zu dem Bohrer fixiert werden kann, ist zwischen Grundplatte und
Leiterplatte eine Niederhalterplatte vorgesehen, die Bearbeitungsöffnungen
mit verschiedenen Durchmessern aufweist. Dadurch ist es möglich für verschiedene
Bohrungsdurchmesser jeweils eine dazu passende Bearbeitungsöffnung der
Niederhalterplatte koaxial zu dem Bohrwerkzeug anzuordnen und dadurch die
Leiterplatte in unmittelbarer Nähe
der Bohrung zu fixieren.
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Ziel
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereit zu stellen, die nachfolgend
als Niederhalter bezeichnet wird, mit welcher es möglich ist,
die Stege 9 aus der Platte 1 zu entfernen, ohne
dass sich die Werkstücke 3 und 5 relativ
zu der Platte 1 verschieben können. Ein weiteres Ziel der
Erfindung besteht darin, bei mehreren übereinander gestapelten Platten
die übereinander
liegenden Stege in einem Arbeitsgang entfernen zu können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen Niederhalter für
eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteile der Erfindung
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Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Niederhalters
ist es einerseits möglich, über die
Grundplatte und die Niederhalterplatte die zu bearbeitenden Platten
auf den Maschinentisch zu pressen, indem Druckkräfte von der Grundplatte über die
Niederhalterplatte auf die Platten bzw. die Werkstücke aufgebracht
werden. Dadurch wird erreicht, dass der erfindungsgemäße Niederhalter
das Fräswerkzeug,
welches durch die Bearbeitungsöffnung
ragt, allseitig umgibt.
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In
Folge dessen ist gewährleistet,
dass sowohl das Werkstück
als auch der Rest der zu bearbeitenden Platte in dem Bereich in
dem sich der Steg befindet, der gerade entfernt wird, auf den Maschinentisch
gepresst und fixiert wird.
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Bei
dem erfindungemäßen Niederhalter
ist es jedoch möglich,
die Niederhalterplatte relativ zur Grundplatte zu verschieben, so
dass gleichzeitig Druckkräfte
von der Grundplatte über
die Niederhalterplatte in die Platte und die Werkstücke eingeleitet werden
können
und die erforderlichen Relativbewegungen zwischen dem Werkstück und der
Grundplatte ausführt
werden können.
Dadurch ist es möglich, die
Grundplatte an der Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine, bevorzugt
einer Fräsmaschine,
stark zu befestigen.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Mittel zum Übertragen
von Druckkräften,
Kugeln, insbesondere Kugeln aus gehärtetem Stahl, umfassen, wobei
die Kugeln bevorzugt in einem Käfig
fixiert sind. Mit Hilfe der Kugeln, die handelsübliche Kugellagerkugeln sein können, ist
es möglich,
einerseits die Druckkräfte
von der Grundplatte auf die Niederhalterplatte zu übertragen
und trotzdem die Grundplatte relativ zur Niederhalterplatte zu verschieben.
Da die Kugeln einen sehr geringen Rollwiderstand haben und außerdem keinen
Slipstickeffekt aufweisen, ist diese Art der Kraftübertragung
besonders gut für
den erfindungsgemäßen Niederhalter
geeignet.
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Um
die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Niederhalters zu erhöhen, ist
weiter vorgesehen, dass die Mittel zum Übertragen von Druckkräften einen
ersten Lagerring umfassen und dass der erste Lagerring in der Grundplatte
angeordnet ist. Zusätzlich
ist es vorteilhaft, wenn der erste Lagerring die erste Bearbeitungsöffnung umschließt.
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Die
gleichen Vorteile werden erzielt, wenn die Mittel zum Übertragen
von Druckkräften
einen zweiten Lagerring umfassen und der zweite Lagerring in der
Niederhalterplatte angeordnet ist. Auch hier ist es vorteilhaft,
wenn der zweite Lagerring die Bearbeitungsöffnung umschließt.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn sowohl der erste als auch
der zweite Lagerring aus einem harten und druckfesten Werkstoff,
bevorzugt gehärteten
Stahl, hergestellt werden.
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Es
hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn die Grundplatte mit
mindestens einer Linearführung
an einer Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine befestigt ist. Dadurch
ist es möglich,
dass der erfindungsgemäße Niederhalter
bei Bedarf an der Werkzeugspindel der Werkzeugmaschine festgeschraubt
wird und somit der erfindungsgemäße Niederhalter
immer automatisch mit dem in der Werkzeugspindel eingespannten Werkzeug
mitgeführt wird.
Dabei wird keine zusätzliche
Antriebsachse für den
erfindungsgemäßen Niederhalter
benötigt,
so dass der erfindungsgemäße Niederhalter
auch als Nachrüstteil
an bereits vorhandenen Fräsmaschinen eingesetzt
werden kann.
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Die
Innendruckmesser und die Außendurchmesser
des ersten Lagerrings und des zweiten Lagerrings sind vorteilhafter
Weise so gewählt,
dass eine gewünschte
radiale Verschiebung der Niederhalterplatte relativ zur Grundplatte
ermöglicht
wird, ohne dass die Kugeln über
einen der beiden Lagerringe hinausrollen.
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Die
Linearführung
soll eine Relativbewegung zwischen dem Niederhalter und der Werkzeugspindel
ermöglichen.
Diese Relativbewegung verläuft
in der gleichen Richtung in der die Druckkräfte von der Grundplatte über die
Niederhalterplatte in die Werkstücke
eingeleitet werden. Dies ist, wenn als Werkzeugmaschine eine Fräsmaschine
mit einem Fingerfräser
eingesetzt wird, die Z-Achse der Werkzeugmaschine. In anderen Worten:
Die Linearführung
ermöglicht
eine Relativbewegung zwischen dem Niederhalter und der Werkzeugspindel
in Richtung der Z-Achse.
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Des
weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass Mittel zum Erzeugen einer Druckkraft zwischen Grundplatte und
Niederhalterplatte vorgesehen sind, und dass die Mittel zum Erzeugen
einer Druckkraft sich einenends mindestens mittelbar an der Werkzeugspindel
abstützen,
und dass die Mittel zum Erzeugen einer Druckkraft sich anderenends mindestens
mittelbar and der Grundplatte des Niederhalters abstützen.
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Dadurch
ist es auf einfache Weise möglich, die
zum Fixieren der Werkstücke
auf dem Maschinentisch erforderlichen Druckkräfte aufzubringen.
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Eine
von der Funktion her besonders gute und konstruktiv sehr einfache
Lösung
besteht darin, dass zwischen der Grundplatte und der Werkzeugspindel
eine oder mehrere Druckfedern eingespannt sind, die eine Druckkraft
auf die Grundplatte ausüben,
sobald die Werkzeugspindel in der Z-Achse auf den Maschinentisch
zubewegt wird und die Niederhalterplatte auf der Platte aufliegt.
Mit zunehmender Annäherung
der Werkzeugspindel an den Maschinentisch und damit auch der Werkstücke steigt
die von der Druckfeder auf die Grundplatte ausgeübte Druckkraft. Dabei ist es
besonders vorteilhaft, wenn die Druckkraft beginnt, bevor das Fräswerkzeug
in die zu bearbeitenden Werkstücke
eintaucht. Über den
Federweg und die Federrate sowie die Zahl der Druckfedern kann die
Druckkraft in weiten Grenzen und auf einfache Weise an die Erfordernisse
des Einzelfalls angepasst werden.
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Wenn
die erfindungsgemäße Linearführung als
Zylinderrundführung
ausgebildet ist, können
die Druckfedern um die Rundführung
herum angeordnet werden. Dadurch ergibt sich ein besonders platzsparender
und einfacher Aufbau des erfindungsgemäßen Niederhalters.
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Alternativ
ist es selbstverständlich
auch möglich,
einen aktiven Linearantrieb wie beispielsweise einen oder mehrere pneumatische
oder hydraulische Zylinder oder einen Gewindespindelantrieb vorzusehen,
wobei sich jeweils ein Ende des Linearantriebs mindestens mittelbar
an der Werkzeugspindel abstützt
und das andere Ende des Linearantriebs sich gegen die Grundplatte
abstützt.
Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, die Grundplatte relativ zur
Werkzeugspindel aktiv anzuheben oder abzusenken und auch die auf
die Werkstücke
bzw. die Platte ausgeübte
Druckkraft unabhängig
von der Position der Werkzeugspindel in Richtung der Z-Achse zu
gestalten. Selbstverständlich
sind auch Kombinationen der genannten Mittel zum Erzeugen einer
Druckkraft zwischen Grundplatte und Niederhalterplatte möglich. Grundsätzlich sind
alle Linearantriebe zum Einsatz bei einem erfindungsgemäßen Niederhalter
geeignet.
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Um
zu gewährleisten,
dass die Bearbeitungsöffnung
der Niederhalterplatte relativ immer zentriert zu der Bearbeitungsöffnung der
Grundplatte ist, sind in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der
Erfindung Mittel zum Zentrieren der Bearbeitungsöffnung der Grundplatte vorgesehen.
Entsprechendes gilt auch für
das Zentrieren des Käfigs
relativ zur Bearbeitungsöffnung
der Grundplatte und/oder der Niederhalterplatte.
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In
beiden Fällen
ist es möglich,
dass die Mittel zum Zentrieren der Niederhalterplatte und/oder des
Käfigs
mehrere im wesentlichen radial zu der Bearbeitungsöffnung der
Grundplatte angeordneten Druckfedern umfassen. Alternativ ist es
auch möglich,
dass die Mittel zum Zentrieren der Niederhalterplatte und/oder des
Käfigs
einen Federring oder eine Federhülse
umfassen, wobei der Federring oder die Federhülse in radialer Richtung federnd
ausgebildet sind.
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Um
zu gewährleisten,
dass auch bei unebenen Werkstücken,
die von dem Niederhalter auf das oder die Werkstücke ausgeübte Druckkraft ausreichend
groß ist,
sind bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an einer
dem Werkstück
zugewandten Seite der Niederhalterplatte eine oder mehrere Druckstücke vorgesehen,
wobei das oder die Druckstücke
in Richtung des Werkstücks über die Niederhalterplatte
hinausragen.
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Besonders
bevorzugt sind das oder die Druckstücke federnd an der Niederhalterplatte
befestigt.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Niederhalterplatte
um die Z-Achse relativ zu der Werkzeugspindel drehbar. Dadurch kann
gewährleistet
werden, dass immer mindestens ein Druckstück auf das Werkstück wirkt
und somit das Werkstück
sicher gespannt wird, auch wenn die Platte uneben sein sollte.
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Um
diese Relativdrehung zu erreichen, kann alternativ vorgesehen sein,
dass die Niederhalterplatte relativ zu der Grundplatte drehbar ist
oder, dass die Grundplatte – und
mit ihr die Niederhalterplatte – relativ
zu der Werkzeugspindel drehbar ist.
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Das
Verdrehen der Niederhalterplatte relativ zu der Werkzeugspindel
kann automatisiert von der Maschinensteuerung vorgenommen werden,
wenn für
diese Drehung eine eigene CNC-Achse vorgesehen ist. Dazu sind unter
anderem ein Drehantrieb und eine Positionssensor, insbesondere ein
Drehwinkelsensor, zur Erfassung der Position der Niederhalterplatte
relativ zu der Werkzeugspindel erforderlich.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung
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Es
zeigen:
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1 eine
Platte mit zwei nahezu vollständig ausgeschnittenen
Werkstücken;
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2 eine
isometrische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Niederhalters;
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3 eine
Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Niederhalters;
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4 eine
Schnittdarstellung des Niederhalters gemäß 3;
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5 eine
isometrische Darstellung entsprechend der 2, wobei
die in dieser Darstellung der Grundplatte aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen
wurde und;
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6 ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Federrings.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 wurde
bereits in der Beschreibungseinleitung beschrieben.
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In 2 ist
ein in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 11 versehener
erfindungsgemäßer Niederhalter
in einer Isometrie dargestellt. Eine Werkzeugspindel 13 an
welcher der erfindungsgemäße Niederhalter 11 befestigt
wird, ist in 2 ebenfalls dargestellt. Da
die Werkzeugmaschine an der der erfindungsgemäße Niederhalter 11 befestigt wird,
nicht Teil der Erfindung ist, sind wesentliche Teile der Werkzeugmaschine,
wie beispielsweise ein Maschinengestell oder ein Werkstückaufspanntisch nicht
dargestellt.
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Die
Werkzeugspindel 13 stellt die Schnittstelle zwischen dem
erfindungsgemäßen Niederhalter 11 und
der Werkzeugmaschine dar. An dem in 1 unteren
Teil der Werkzeugspindel 13 ist eine Werkzeugaufnahme 15 vorgesehen,
die sich durch eine Bearbeitungsöffnung 17 einer
Grundplatte 19 des Niederhalters 11 erstreckt.
Unterhalb der Grundplatte 19 ist ein Gehäuse 21 angeordnet.
Das Gehäuse 21 ist
mit der Grundplatte 19 verschraubt. An der Oberseite der
Grundplatte 19 sind zwei als Rundführungen ausgebildete Linearführungen 23 angeordnet.
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Die
Linearführungen 23 bestehen
bei diesem Ausführungsbeispiel
aus je einem Führungselement 25,
welches mit der Werkzeugspindel 13 verschraubt ist und
einem Führungszylinder 27,
der an seinem unteren Ende mit der Grundplatte 19 verbunden
ist und durch das zugehörige
Führungselement 25 geführt wird.
Gleichzeitig erlaubt die Linearführung 23 eine
Bewegung der Grundplatte relativ zur Werkzeugspindel 13 in
Richtung einer Z-Achse.
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Zwischen
dem Führungselementen 25 und der
Grundplatte 19 sind Druckfedern 28 vorgesehen, welche
auf den Niederhalter 11 ein in 2 nach unten
wirkende Kraft ausüben.
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Am
oberen Ende der Führungszylinder 27 sind
Endanschläge 29 vorgesehen,
die verhindern, dass die Führungszylinder 27 und mit
ihr der erfindungsgemäße Niederhalter 11 nach
unten aus den Führungselementen 25 herausgleiten
können.
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In
dem Gehäuse 21 ist
eine radial angeordnete Druckfeder 31 erkennbar, deren
Funktion nachfolgend im Zusammenhang mit den 4 und 5 näher erläutert.
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In 2 ist
eine Z-Achse eingezeichnet. Durch einen Doppelpfeil 32 soll
angedeutet werden, dass der Niederhalter 11 um die Z-Achse
relativ zu der Werkzeugspindel 13 drehbar ist. Diese Relativdrehung
ist bevorzugt als eigene CNC-Achse ausgebildet. Die konstruktive
Ausgestaltung diese CNC-Achse ist in 2 nicht
dargestellt. Prinzipiell ist es jedoch möglich, entweder das Gehäuse 21 relativ
zu der drehfest mit der Werkzeugspindel 13 verbundenen
Grundplatte 19 zu verdrehen oder den erfindungsgemäßen Niederhalter 11 relativ
zu der Werkzeugspindel 13 zu verdrehen
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In 3 ist
das Ausführungsbeispiel
gemäß 2 in
einer Seitenansicht dargestellt. Gleiche Bauteile werden mit den
gleichen Bezugszeichen versehen und es gilt das bezüglich 2 Gesagte entsprechend.
In 3 ist deutlich zu erkennen, dass die Führungselemente 25 mit
der Werkzeugspindel 13 verbunden sind. In der Regel werden
die Führungselemente 25 durch
Schrauben (nicht dargestellt) an der Werkzeugspindel 13 befestigt.
Bevorzugt ist auf jeden Fall eine lösbare Verbindung zwischen Führungselementen 25 und
der Werkzeugspindel 13.
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In 3 sind
die radial angeordneten Federelemente 31 gut zu erkennen,
die teilweise aus dem Gehäuse 21 herausragen.
Aufbau und Funktion der Federelemente 31 werden nachfolgend
im Zusammenhang mit 5 im Detail erläutert.
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Unterhalb
des Gehäuses 21 sind
mehrere Platten 1 auf einem Werkstückaufspanntisch 33 übereinander
gestapelt angeordnet. Diese Platten 1 werden durch die
von den Druckfedern 28 auf den Niederhalter 11 ausgeübte Druckkraft
gegen den Werkstückaufspanntisch 33 gepresst
und dadurch festgespannt und fixiert. In diesem festgespannten Zustand
der Platten 1 können
die Stege 9 (siehe 1) mit einem
Fingerfräser 35 entfernt
werden.
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Der
Fingerfräser 35 ist
in die Werkzeugaufnahme 15 eingespannt und taucht in die
drei Platten 1 ein. Selbstverständlich berührt er den Werkzeugaufspanntisch 33 nicht.
Falls erforderlich, kann zwischen der untersten Platte 1 und
dem Werkstückaufspanntisch 33 eine
Kunststoff- oder Holzplatte vorgesehen werden, die dazu dient, den
Werkstückaufspanntisch 33 zu
schonen und andererseits sicherzustellen, dass der Fingerfräser 35 durch
alle Platten 1 hindurchtaucht. Diese zusätzliche
Platte ist in 3 nicht dargestellt.
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Der
Werkstückaufspanntisch 33 ist
durch eine Bahnsteuerung der Werkzeugmaschine in der X-Y-Ebene verfahrbar.
Durch Verfahren des Werkstückaufspanntisches 33 in
der X-Y-Ebene können die Stege 9 (siehe 1)
in den Platten 1 unabhängig
von deren Ausrichtung entfernt werden.
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Wie
aus 3 ersichtlicht, liegt das Gehäuse 21 nicht auf den
Platten 1 auf. Vielmehr ist zwischen der Grundplatte 19 und
den Platten 1 noch eine Niederhalteplatte 37 angeordnet,
welche von dem Gehäuse 21 weitestgehend
umschlossen wird. Deshalb ist in 3 nur ein
kleiner Teil der Niederhalterplatte 37 sichtbar.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der den
Platten 1 zugewandten Seite der Niederhalterplatte 37 ein
Druckstück 38 vorgesehen,
welches über
die Niederhalterplatte 37 hinausragt. Dieses Druckstück 38 wird
durch Verdrehen der Niederhalterplatte 37 relativ zu der
Werkzeugspindel 13 so positioniert, dass es auf dem Werkstück und nicht
auf dem Verschnitt der Platte 1 aufliegt.
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Die
von den Druckfedern 28 in den Niederhalter 11 eingeleiteten
und in Richtung der Z-Achse gerichteten Druckkräfte werden über die Niederhalterplatte 37 und – falls
vorhanden – das
Druckstück 38 auf
die Platten 1 und den Werkstückaufspanntisch 33 übertragen.
Im Ergebnis führt
dies dazu, dass die Platten 1 in unmittelbarer Nähe des Fingerfräsers 35 einerseits
zusammengepresst und andererseits gegen den Werkstückaufspanntisch 33 gepresst
werden.
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Durch
das Druckstück 38 wird
gewährleistet, dass
selbst bei unebenen Platten 1 immer eine definierte Druckkraft
auf das Werkstück
ausgeübt
wird. Wenn die Platten 1 ausreichend eben sind, kann auf das
Druckstück 38 verzichtet
werden.
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Um
die Stege 9 (siehe 1) mit Hilfe
des Fingerfräsers 35 zu
entfernen, muss eine Relativbewegung zwischen den Platten 1 und
dem Werkstückaufspanntisch 33 einerseits
und der Werkzeugspindel 13 beziehungsweise dem Fingerfräser 35 andererseits
stattfinden. Dabei ist es unerheblich, ob die Bewegung von der Werkzeugspindel 13 oder
vom Werkstückaufspanntisch 33 ausgeführt wird.
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Die
Grundplatte 19 des Niederhalters 11 ist in Richtung
der X-Y-Ebene durch
die Linearführung 23 starr
mit der Werkzeugspindel 13 verbunden. In dem in 3 dargestellten
Zustand ist die Niederhalterplatte 37 kraftschlüssig mit
den Platten 1 und dem Werkstückaufspanntisch 33 verbunden.
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Um
die o. g. Relativbewegung zwischen den Platten 1 und dem
Fingerfräser 35 zu
ermöglich,
ist zwischen der Grundplatte 19 und der Niederhalterplatte 37 ebenfalls
ein Freiheitsgrad in Richtung der X-Y-Ebene vorhanden. Die konstruktive
Ausgestaltung dieses Freiheitsgrades ist in 4 erläutert.
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In
der 4 ist die Ansicht gemäß 3 geschnitten
und vergrößert dargestellt.
Auch hier gilt: gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen
und es gilt das bezüglich
der vorangegangenen Figuren entsprechend. Das Druckstück 38 (siehe 3)
ist bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
nicht vorhanden.
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In 4 sind
die Platten 1 und der Werkstückaufspanntisch 33 nicht
dargestellt.
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Aus 4 wird
deutlich, dass das Gehäuse 21 die
Niederhalterplatte 37 an ihrem Außendurchmesser umschließt und in
Richtung der Z-Achse gegen herunterfallen sichert. Gleichzeitig
ist zwischen dem Gehäuse 21 und
der Niederhalterplatte 37 in radialer Richtung ein Abstand
vorhanden, so dass die Niederhalterplatte 37 in radialer
Richtung relativ zu dem Gehäuse 21 und
zur Grundplatte 19 verschiebbar ist. Die radiale Verschiebung
der Niederhalterplatte 37 wird durch einen Abstand a zwischen
der Niederhalterplatte 37 und dem Gehäuse 21 begrenzt.
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Die
von den Druckfedern 28 in die Grundplatte 19 eingeleiteten
Kräfte
werden entlang der gestrichelten Linien 39 durch die Grundplatte 19 hindurch in
die Niederhalterplatte 37 eingeleitet. In der Niederhalterplatte 37 ist
eine Bearbeitungsöffnung 41 vorgesehen,
die konzentrisch zur Bearbeitungsöffnung 17 in der Grundplatte 19 angeordnet
ist. Durch die Bearbeitungsöffnungen 17 und 41 kann
der Fingerfräser 35 in
die Werkstücke
(nicht dargestellt in 4) eintauchen, wie dies in 3 dargestellt
ist.
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In
der Grundplatte 19 ist konzentrisch zu der Bearbeitungsöffnung 17 ein
erster Lagerring 43 angeordnet. Dieser erste Lagerring 43 umschließt die Bearbeitungsöffnung 17 vollständig und
besteht vorzugsweise aus gehärtetem
Stahl.
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In
der Niederhalterplatte 37 ist ein zweiter Lagerring 45 konzentrisch
zur Bearbeitungsöffnung 41 angeordnet.
Sowohl der erste Lagerring 43 als auch der zweite Lagerring 45 sind
in Ringnuten (ohne Bezugszeichen) der Grundplatte 19 beziehungsweise
der Niederhalterplatte 37 teilweise eingelassen. Zwischen
dem ersten Lagerring 43 und dem zweiten Lagerring 45 sind
mehrere Kugeln 47 angeordnet. Diese Kugeln 47 sind
herkömmliche
Kugellagerkugeln und übertragen
die Druckkraft von dem ersten Lagerring 43 auf den zweiten
Lagerring 45 der Niederhalterplatte 37.
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Damit
die Kugeln 47 immer in einer definierten Position sind,
sind sie von einem Käfig 49 gehalten.
Der Käfig 49 und
die Kugeln 47 können
Teil eines handelsüblichen
Axialkugellagers sein.
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Das
durch den ersten Lagerring 43, die Kugeln 47 mit
ihrem Käfig 49 und
dem zweiten Lagerring 45 gebildete Axiallager weist gegenüber handelsüblichen
Axiallagern die Besonderheit auf, dass der erste Lagerring 43 und
der zweite Lagerring 45 in Richtung der X-Y-Ebene zueinander
verschiebbar sind. Da das Gehäuse 21 die
Niederhalteplatte 37 nur fixiert, nicht aber klemmt, kann
während
des Fräsvorgangs
einerseits Druckkraft von den Druckfedern 28 über das
Axiallager 43, 45 und 47 auf die Niederhalterplatte 37 und
damit auch auf die Werkstücke übertragen
werden. Dabei bewegt sich die Niederhalterplatte 37 relativ
zu den Werkstücken 1 (siehe 3)
nicht, obwohl sich der Fingerfräser 35 und
mit ihm die Grundplatte 19 relativ zu den Platten 1 bewegen.
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Sobald
die Werkzeugspindel 13 wieder nach oben bewegt wird und
somit der Fingerfräser 35 aus den
Werkstücken
austaucht, entspannen sich die Druckfedern 28 und die Führungszylinder 27,
und die Endanschläge 29 der
Führungszylinder 27 kommen in
Anlage an die Führungselemente 25.
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In
dieser Position verschwindet der Fingerfräser 35 in der Niederhalterplatte 37 und
es finden keine Bearbeitung der Werkstücke mehr statt. Die Niederhalterplatte 37 hat
in diesem Zustand keinen Kontakt mehr zu den Werkstücken 1.
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Damit
in diesem Zustand gewährleistet
ist, dass der Käfig 49 und
mit ihm die Kugeln 57 konzentrisch zu der Niederhalterplatte 37 beziehungsweise der
Bearbeitungsbohrung 41 der Niederhalterplatte 37 sind,
sind in einem ersten Ringraum 51 Federelemente (nicht dargestellt)
vorgesehen, welche den Käfig 49 in
der Niederhalterplatte 37 zentrieren. Des weiteren sind
in einem zweiten Ringraum 53 ebenfalls nicht dargestellte
Federelemente vorgesehen, welche die Niederhalterplatte 37 relativ
zum Gehäuse 21 zentrieren
und damit auch zur Bearbeitungsbohrung 17 der Grundplatte 19 zentrieren.
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In 5 ist
der erfindungsgemäße Niederhalter 11 in
einer isometrischen Darstellung ohne die Grundplatte 19 dargestellt.
In dieser Ansicht sind der erste Ringraum 51 und der zweite
Ringraum 53 gut zu erkennen. Des weiteren ist zu erkennen,
dass in dem ersten Ringraum 51 mehrere gleichmäßig über den
Umfang verteilte Federelemente 55 vorgesehen sind, die
sich einenends gegen die Niederhalteplatte 37 und anderenends
gegen den Käfig 49 abstützen. Dadurch
ist gewährleistet,
dass der Käfig 49 relativ zu
der Niederhalterplatte 37 zentriert wird, wenn der erfindungsgemäße Niederhalter 11 nicht
gegen ein Werkstück
gepresst wird.
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Eine ähnliche
Konstruktion findet sich in dem zweiten Ringraum 52. In
diesen ragen die bereits aus der 2 bekannten
Federelemente 31, wie aus 5 ersichtlich,
und zentrieren die Niederhalterplatte 37 relativ zum Gehäuse 21.
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Die
Erfindung ist selbstverständlich
nicht auf die Federelemente 55 und 31 beschränkt. Es
wäre alternativ
auch denkbar, in den ersten Ringraum 51 und/oder in den
zweiten Ringraum 53 einen Federring 57 einzulegen,
wie er in 6 dargestellt ist. Dieser Federring
kann aus Federdraht oder aus einem Streifen von Federstahl gebogen
werden.
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Selbstverständlich können auch
noch andere Geometrien eingesetzt werden, wichtig ist, dass der
Federring 57 den Käfig 47 relativ
zur Niederhalterplatte 37 zentriert beziehungsweise die
Niederhalterplatte 37 relativ zum Gehäuse 21 zentriert.
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Alternativ
ist es auch möglich,
und in 6 durch gestrichelte Linien angedeutet, mehrere
Zylinder oder Federelemente 31 radial im Gehäuse 21 anzuordnen,
wobei die Federelemente 31 die Niederhalterplatte 37 zentrieren.