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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufspannplatte zum Spannen von Werkstücken. Die Aufspannplatte ist zum Einbau in eine Werkzeugmaschine und/oder eine Meßmaschine vorgesehen. Entsprechende Maschinen werden z. B. in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Modell- und Formenbau und in anderen Bereichen eingesetzt.
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Ein weit verbreiteter Werkstoff für Aufspannplatten ist Grauguss. Die Aufspannfläche, welche die Oberseite der Aufspannplatte darstellt, ist für die Befestigung von Werkstücken z. B. mit T-Nuten bzw. Gewindebohrungen versehen. Auf der gegenüberliegenden Unterseite können Befestigungselemente bzw. Nivellierelemente angebracht werden, mit denen die Aufspannplatte z. B. mit einem Maschinenbett, einem Schlitten oder einem Fundament verbunden wird. Zumindest bei horizontalem Einbau treten durch die Gewichtskraft des Werkstücks bzw. durch das Eigengewicht der Aufspannplatte zwischen bzw. neben den Befestigungselementen Biegespannungen auf. Durch eine geeignete konstruktive Ausführung der Aufspannplatte mit z. B. einer verrippten Unterseite, wird die diesbezüglich erforderliche Tragfähigkeit bzw. Biegesteifigkeit erreicht. Grauguss bietet eine gute Schwingungsdämpfung und die Oberfläche neigt bei Beschädigungen durch stoßartige Belastungen nur zu Ausbrüchen, ohne am Rand des Ausbruchs durch plastische Verformung einen unerwünschten Aufwurf zu bilden. Ein Ausbruch, der als örtliche, kleine Vertiefung zu sehen ist, hat daher keinen nennenswerten negativen Einfluß auf die Ebenheit der Aufspannplatte. Bei einem nach außen gewölbten Aufwurf hingegen, wie er durch plastische Verformung z. B. bei einer Stahlplatte entstehen kann, ist die Auflagefläche für das Werkstück nicht mehr eben, was zu unerwünschten Ungenauigkeiten bei der Werkstückspannung führen kann. Es ist daher vorteilhaft, Aufspannplatten aus Grauguss herzustellen.
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Aufspannplatten aus Grauguss, wie sie z. B. in kompakten Bearbeitungszentren zum Einsatz kommen, werden in relativ großen Stückzahlen hergestellt. Die Kosten für das Gussmodell, welches zur Herstellung der Sandform erforderlich ist, können auf eine hohe Anzahl von Abgüssen umgelegt werden. Die Fertigung kann in einer gewissen Serie erfolgen. In diesem Fall sind Aufspannplatten aus Grauguss, wie sie dem Stand der Technik entsprechen, auch aus Sicht der Herstellkosten durchaus günstig einzustufen.
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Insbesondere große Aufspannplatten und spezielle Aufspannplatten für Sondermaschinen werden aber nur in kleinen Stückzahlen benötigt bzw. werden nur nach Bedarf gefertigt. Für die Herstellung der Sandform werden in der Regel modular aufgebaute Holzmodelle oder Styropormodelle verwendet. Die Modellkosten, wirken sich relativ stark auf die Herstellkosten der Aufspannplatte aus. Weiter bedingt bei großen Aufspannplatten die Größe des Gusstücks aus gießtechnischen Gründen relativ große Materialquerschnitte bzw. viele Angusssysteme und Speiser, was insgesamt zu einem hohen Verbrauch an Gusseisen und entsprechend hohen Materialkosten führt. Nach dem Abguss und der oftmals in etwa 10 Tage dauernden Abkühldauer, muss das große Gussteil, das eine Aufspannfläche von 10 m2 bzw. sogar mehr haben kann, auf einer entsprechend großen Maschine spanend bearbeitet werden. Da an die Ebenheit der Oberfläche in der Regel hohe Anforderungen gestellt werden, muss die Bearbeitung auf einer hochwertigen bzw. sehr genauen Maschine erfolgen, was neben den Materialkosten einen weiteren großen Einfluß auf die Herstellkosten der Aufspannplatte hat. Insgesamt können die Herstellzeiten für große Aufspannplatten bzw. Aufspannplatten in Sonderausführung als sehr lang bezeichnet werden. Eine Verkürzung wäre vorteilhaft. Weiter wäre eine Reduzierung der Herstellkosten wünschenswert.
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Weiter sind Aufspannplatten aus Stahl bekannt. Hierbei werden Stahlplatten verschweißt und anschließend spanend bearbeitet. Zur Erreichung einer höheren Stabilität bzw. zur Verbesserung der Schwingungsdämpfung wird die Schweißkonstruktion in manchen Fällen zusätzlich mit Beton oder einem betonartigen Material ausgegossen. Es besteht jedoch das Problem, daß die Stahloberfläche der Aufspannplatte durch Stöße bzw. unvorsichtiges Abstellen von Werkstücken beschädigt werden kann, wodurch sich Aufwürfe bilden können, die zu einer Beeinträchtigung der Ebenheit führen. Ausserdem sind die Herstellkosten von Aufspannplatten aus Stahl recht hoch einzustufen.
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Darüber hinaus sind Aufspannplatten aus Granit und aus Kunststein bekannt. Die erforderlichen Elemente, um Werkstücke spannen zu können, werden z. B. eingeklebt oder eingegossen. Dies sind z. B. Stahleinsätze mit Gewinden bzw. T-Nuten. Positiv ist, daß stoßartige Belastungen bei den Werkstoffen Granit und Kunststein in der Regel nicht zu Aufwürfen führen. Negativ zu sehen ist jedoch, daß die Oberfläche der Aufspannplatten, welche ebenfalls aus Granit bzw. Kunststein besteht, normalerweise nicht gefräst, sondern nur geschliffen werden kann, was zu hohen Bearbeitungskosten führt.
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Wenn die Aufspannplatte z. B. an einer Fräsmaschine zum Einsatz kommt, kann die Oberfläche in der Regel nicht mit dieser Fräsmaschine nachbearbeitet bzw. überfräst werden. Ausserdem sind diese Aufspannplatten nicht magnetisch, weshalb z. B. Magnethalter für Meßuhren nicht ohne Weiteres einsetzbar sind.
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EP 0963808 A2 beschreibt einen Maschinentisch aus Naturstein oder Kunststoff, der ein Nutenraster enthält und z. B. zur Spannung mit Vacuum verwendet werden kann. Die Oberfläche ist ebenfalls aus Naturstein oder Kunststoff. Eine wünschenswerte Oberfläche, die ganz oder zumindest teilweise aus Grauguss besteht, wird nicht beschrieben.
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DE 10 2008 026 807 A1 beinhaltet ein Maschinenelement aus einem zementgebundenen Material, das zumindest ein eingegossenes Einlegteil enthält, welches aus Metall sein kann. Eine wünschenswerte Oberfläche, die zumindest zu einem großen Teil aus Grauguss besteht, wird auch hier nicht beschrieben.
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Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, Aufspannplatten mit einer Aufspannfläche aus Grauguß zu realisieren, die insbesondere in der Einzelfertigung bzw. in geringen Stückzahlen kostengünstig und in kurzer Zeit gefertigt werden können.
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Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, auch in der Einzelfertigung bzw. bei kleinen Stückzahlen, Aufspannplatten mit einer wünschenswerten Oberfläche aus Grauguss kostengünstig und in kurzer Zeit realisieren zu können.
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Die Oberfläche aus Grauguss kann auf einfache Weise geschaffen werden, indem mehrere bzw. viele Graugussteile, die einfach aufgebaut und im Verhältnis zur Aufspannfläche klein sein können, weitgehend nebeneinander bzw. kachelartig angeordnet werden.
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Somit können auch mit eher kleinen Gussteilen große Flächen aus Gusseisen realisiert werden. Durch die Verwendung von einer Art Baukasten, bestehend aus eher kleinen und sich wiederholenden Teilen aus Grauguss, ist es möglich, die Gussteile in wirtschaftlichen Losgrößen, kostengünstig und im Voraus zu fertigen. Im Voraus bedeutet, daß noch keine Information über die Größe bzw. die genaue Ausführung der späteren Aufspannplatte bekannt sein muss. Die Gussteile können weiter vorteilhafterweise bereits im Voraus spanend bearbeitet werden.
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Da die Gussteile bezogen auf die Größe der Aufspannfläche relativ klein sind, kann dies auf einer entsprechend kleinen und kostengünstigen Fräsmaschine erfolgen. Weiter sind die Kosten für das relativ kleine Modell bzw. die Modelle, weiche(s) zum Gießen der Gussteile erforderlich ist/sind, relativ günstig. Dadurch, daß das Modell für die vielen Gussteile relativ oft genutzt werden kann, wird die Wirtschaftlichkeit weiter erhöht.
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Besonders vorteilhaft ist es, möglichst viele gleiche Graugussteile einzusetzen. Im einfachsten Fall ist es sogar möglich, nur einen einzigen Typ zu verwenden. Es ist aber auch möglich, mit verschieden ausgeführten Gussteilen zu arbeiten, um durch geeignetes Zusammensetzen möglichst viele Varianten von Aufspannplatten realisieren zu können. So ist es z. B. denkbar, den Rand bzw. die Ecken der Aufspannplatte aus speziellen Gussteilen aufzubauen. Weiter ist es denkbar, mit verschiedenen Varianten von Gussteilen eine Art Baukasten vorzuhalten, um besonders viele verschiedene Ausführungen von Aufspannplatten kostengünstig und in kurzer Zeit realisieren zu können.
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Zur vorteilhaften Verbindung der Graugussteile mit dem Beton können die Graugussteile mit flüssigem Beton vergossen werden. Es ist aber ebenso möglich, die Graugussteile mit einem bereits ausgehärteten Betonkörper zu verkleben oder/und zu verschrauben bzw. auf andere Weise fest zu verbinden. Weiter ist es denkbar, den Betonkörper zur Erzielung der gewünschten Tragfähigkeit bzw. Biegesteifigkeit mit einer Armierung zu versehen. Wenn die Graugussteile mit dem Beton vergossen werden sollen, ist es weiter vorteilhaft, die Graugussteile so zu gestalten, daß sich durch geeignete Hinterschneidungen beim Verguß mit dem Beton ein Formschluss ausbildet.
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Eine vorteilhafte Größe für die Gussteile, insbesondere zur Herstellung von großen Aufspannplatten, kann z. B. 1 Meter × 0,5 Meter sein, da es viele standardmäßige Fräsmaschinen gibt, mit denen diese Teilegröße problemlos und kostengünstig bearbeitet werden kann. Weiter sind Teile in der genannten Größe noch recht einfach handhabbar. Andere Größen sind jedoch auch denkbar. Die gewünschte Größe der späteren Aufspannfläche, die z. B. 5 Meter × 3 Meter groß sein kann, wird durch die Anordnung von z. B. 30 dieser Graugußteile geschaffen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird durch einen Abstand zwischen den Gussteilen eine Nut zu schaffen, die später als T-Nut zum Spannen von Werkstücken verwendet werden kann. Ebenso ist es denkbar, z. B. zur Erzielung einer besonders großen Materialeinsparung an Grauguss, einen gewisser Abstand zwischen den Gussteilen vorzusehen.
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In diesen Fällen bildet sich auf der Aufspannplatte eine Oberfläche aus, die nicht ganz sondern nur größtenteils aus Grauguss besteht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Gussteile sieht vor, daß eine bzw. mehrere T-Nut(en) bereits im Gussteil enthalten ist/sind. Dadurch kann der Aufwand bei der späteren spanenden Bearbeitung reduziert werden.
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Es ist weiter vorteilhaft, wenn der Beton, der gegebenenfalls armiert sein kann, einen biegesteifen und tragfähigen Körper ausbildet, der die erforderliche Tragfähigkeit der Aufspannplatte zumindest zum größten Teil bzw. sogar ganz aufbringt. Die Graugussteile haben dann lediglich die Funktion, die Oberfläche der Aufspannplatte auszubilden. Dadurch ist es möglich, die konstruktive Ausgestaltung der Gussteile dahingehend zu optimieren, daß der Verbrauch an Gusseisen äußerst gering ist. Die Graugussteile können dann sehr dünnwandig bzw. materialsparend gestaltet werden. Da die einzelnen Graugussteile relativ klein sind, ist dies auch aus gußtechnischer Sicht auf einfache Weise möglich. Die Aufspannplatte kann sehr kostengünstig realisiert werden.
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Der Beton kann z. B. Mineralbeton, Polymerbeton oder ein anderes betonartiges Material sein. Die Armierung kann mit Stahl, Glasfasern oder einem anderen geeigneten Material ausgeführt sein.
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Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung und den Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Aufspannplatte bestehend aus 8 Graugussteilen und einem Betonkörper,
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2 ein einzelnes Graugussteil in einer Ansicht von schräg oben,
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3 ein anders gestaltetes Graugussteil mit einer T-Nut und einem Steg in einer Ansicht von schräg oben, und
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4 das Graugussteil von 3, jedoch in einer Ansicht von schräg unten.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Aufspannplatte dargestellt, die aus 8 gleichen Graugußteilen (2) besteht. Die Graugussteile (2) sind nebeneinander bzw. kachelartig angeordnet. Die Längsseiten sind so ausgeführt, daß sich durch einen geeigneten Abstand zwischen den Graugussteilen eine T-Nut (4) ausbildet. Die Bohrungen (3) sind vorgesehen, um eine Armierung durchzuführen, durch welche sowohl die Festigkeit des Betonkörpers (1), als auch die stabile Verbindung der Graugussteile mit dem Betonkörper günstig beeinflußt wird.
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2 zeigt ein einzelnes Graugußteil (2) mit den Bohrungen (3) für die Armierung und dem für die T-Nut (4) vorgesehenen Absatz (5).
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3 und 4 zeigen ein anders gestaltetes erfindungsgemäßes Beispiel für ein Graugußteil (6). Das Graugußteil (6) enthält eine T-Nut (7), Bohrungen (3) zur Durchführung der Armierung und einen unten angeordneten T-förmigen Steg (8), der beim Verguß mit Beton eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Graugußteil und dem Beton ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0963808 A2 [0008]
- DE 102008026807 A1 [0009]
