DE102021001502A1

DE102021001502A1 - Werkstückspannvorrichtung

Info

Publication number: DE102021001502A1
Application number: DE102021001502.9A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-09-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Werkbänke und Werkstückspannvorichtungen. Es handelt sich dabei um eine Werkstückspannvorrichtung zur Befestigung von Werkstücken auf einer Werkstückauflage bestehend aus mindestens einem Vakuumspannelement, einer Montageplatte, mindestens einem Vakuumschlauch und einem Vakuumerzeuger, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Vakuumspannelement auf der Unterseite über mindestens eine integrierte oder integrierbare Befestigungsmöglichkeit verfügt mit der sich das Vakuumspannelement reversibel auf oder in der Arbeits- oder Montageplatte befestigen läßt, die Montageplatte über eine Vielzahl von Aufnahmen verfügt, in die das mindestens eine Vakuumspannelement so eingesetzt oder befestigt werden kann, dass die jeweilig benutzte Aufnahme in der Montageplatte eine, durch das Vakuumspannelement einleitbare, in der Ebene der Montageplatte wirkende, Querkraft aufnimmt und in eine weitere Aufnahme in der Montageplatte versetzt werden kann, um z. B. eine gute Erreichbarkeit des Werkstücks durch den Benutzer zu ermöglichen oder um, bei der gleichzeitigen Verwendung von mehreren Vakuumspannelementen, diese so zueinander anzuordnen, dass auch ein grösseres Werkstück sicher zur Bearbeitung fixiert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Werkbänke und Werkstückspannvorichtungen.
Bei der Bearbeitung von plattenförmigen Materialien z.B. im Holzhandwerk mit Handwerkzeugen oder mit handgeführten Elektrowerkzeugen ist es teilweise nötig, Werkstücke an den Kanten oder/und auf der Oberfläche zu bearbeiten. Ein Beispiel kann eine Holzplatte für ein Holzmöbel sein, die umlaufend mit einer Fase versehen werden soll oder das Schleifen der Oberfläche oder/und der Kanten eines Holzwerkstücks. In solchen Fällen ist es notwendig oder zumindest vorteilhaft wenn das Werkstück fixiert ist, so dass es sich während der Verarbeitung nicht bewegen kann. Speziell im Hobbybereich haben sich Werkbänke mit Lochrasterplatten durchgesetzt, da diese für viele verschiedene Aufgaben speziell bei der Bearbeitung von plattenförmigen Material mit Elektrohandwerkzeugen besonders geeignet sind und teilweise auch noch Zusatzfunktionen bieten wie z.B. in DE 10 2013 002 879 B3 dargestellt.
Typischerweise werden dabei Spannvorrichtungen eingesetzt, die in die Löcher der Lochrasterplatte eingesetzt werden und das Werkstück über eine oder zwei Werkstückseiten gegen einen oder mehrere Anschläge pressen. Alternativ werden Schraubzwingen verwendet die das Werkstück von der Oberseite auf die Lochrasterplatte drücken wobei die Unterseite der Lochrasterplatte als Widerlager für die Schraubzwinge dient. In beiden Fällen ist eine umlaufende Bearbeitung der Kanten ohne Umsetzen der Spannmittel nicht möglich. Im Falle der Bearbeitung der Werkstückoberseite besteht das Problem, dass insbesondere bei flachen Werkstücken seitlich wirkende Spannmittel über die Werkstückoberseite hinausragen und dann dem Werkzeug z.B. einem Schleifgerät im Weg sind. Ein Festklemmen von der Werkstückoberseite beispielsweise mit Schraubzwingen, ist ebenfalls nicht praktikabel wenn die ganze Werkstückoberseite bearbeitet werden muß.
Eine Verwendung von Vakuumspannelementen ist in Zusammenhang mit Lochrasterplatten bisher nicht marktüblich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Vorrichtung zu Verfügung zu stellen, die ein Fixieren von Werkstücken auf einem Werktisch ermöglicht, ohne dass die Oberfläche oder die Kanten des Werkstücks von Spannmitteln belegt werden und welche mit Lochrasterplatten kompatibel ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst, d.h. durch eine Werkstückspannvorrichtung zur Befestigung von Werkstücken auf einer Werkstückauflage bestehend aus mindestens einem Vakuumspannelement, einer Montageplatte, mindestens einem Vakuumschlauch und einem Vakuumerzeuger, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Vakuumspannelement auf der Unterseite über mindestens eine integrierte oder integrierbare Befestigungsmöglichkeit verfügt mit der sich das Vakuumspannelement reversibel auf oder in der Arbeits- oder Montageplatte befestigen läßt, die Montageplatte über eine Vielzahl von Aufnahmen verfügt, in die das mindestens eine Vakuumspannelement so eingesetzt oder befestigt werden kann, dass die jeweilig benutzte Aufnahme in der Montageplatte eine, durch das Vakuumspannelement einleitbare, in der Ebene der Montageplatte wirkende, insbesondere durch die Bearbeitung eines von dem Vakuumspannelement fixierten Werkstücks ausgehende Querkraft aufnimmt und wobei das mindestens eine Vakuumspannelement in eine weitere Aufnahme in der Montageplatte versetzt werden kann, um z.B. eine gute Erreichbarkeit des Werkstücks durch den Benutzer zu ermöglichen oder um, bei der gleichzeitigen Verwendung von mehreren Vakuumspannelementen, diese so zueinander anzuordnen, dass das Werkstück gegen Abkippen gesichert wird und wobei das mindestens eine Vakuumspannelement auf der Oberseite so ausgebildet ist, dass sich beim Auflegen eines Werkstücks mindestens ein seitlich abgedichteter Hohlraum ergibt, der durch Anschluß mit dem Vakuumschlauch an den Vakuumerzeuger evakuiert werden kann, so dass zwischen der Werkstückunterseite und der Oberseite des Vakuumspannelements sich eine vertikale Haltekraft aufbaut, die gross genug ist, um das Werkstück bei der Bearbeitung sicher zu fixieren.
Die Unteransprüche 2 bis 9 betreffen vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Werkstückspannvorrichtung.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 erläutert.

1 zeigt in der Draufsicht ein zylindrisches Vakuumspannelement (1) mit einem Schlauchanschluss (2), einer mittigen Stufensenkbohrung (3), einem Dichtungsring (4), einer Querbohrung (5) und einem, an der Unterseite des Vakuumspannelements (1) befestigten zylindrischen Gewindebolzen (6) sowie einem Vakuumschlauch (10).
2 zeigt das zylindrische Vakuumspannelement (1) mit den o.g. Elementen in einer Seitenansicht. Die Befestigung des zylindrischen Gewindebolzen (6) an dem Vakuumspannelement (1) mit einer Senkkopfschraube ist aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt.
3 zeigt vier zylindrische Vakuumspannelemente (1) die auf einer Montageplatte (20) mit einer Vielzahl von Bohrungen (21) wobei die Vakuumspannelemente (1) jeweils mit den zylindrischen Gewindebolzen (6) in eine Auswahl dieser Bohrungen (21) eingesteckt sind. Jedes Vakuumspannelement (1) wird über einen Schlauchanschluss (2) und einen Vakuumschlauch (10) mit dem Vakuumerzeuger (hier nicht dargestellt) verbunden.

Funktionsweise
In dem hier vorgestellten Beispiel werden die zylindrischen Gewindebolzen (6) mit Senkkopfschrauben, die von oben in die Stufensenkbohrungen (3) eingeführt werden an der Unterseite der Vakuumspannelemente (1) befestigt.
Bei der Bearbeitung von plattenförmigen Material z.B. mit einer Oberfräse bietet es sich an, dass Werkstück mit vier Vakuumspannelementen (1) abzustützen. Diese werden mit dem zylindrischen Gewindebolzen (6) in die Bohrungen (21) der Montageplatte (20) gesteckt wobei die Auswahl der entsprechenden Bohrungen in Abhängigkeit der Grösse und der gewünschten Erreichbarkeit des Werkstücks geschieht. Damit sind die Vakuumspannelemente (1) gegen seitliches Verschieben gesichert.
Es ist dabei vorgesehen, dass je nach Bohrungsdurchmesser oder Form der Bohrungen (21) in der Montageplatte (20), zylindrische Gewindebolzen (6) unterschiedlichen Durchmessers oder auch nicht-zylindrische Querschnitte verwendet werden können und die Gewindebolzen austauschbar sind. Alternativ kann statt des Gewindebolzen auch eine Kugel mit Innengewinde verwendet werden, um ein leichtes Abkippen des Vakuumspannelements (1) zu ermöglichen. Als weitere Variante ist vorgesehen, dass das Vakuumspannelement (1) mit einer Senkkopfschraube durch ein Loch in der Montageplatte (20) hindurch in eine sich unterhalb der Montageplatte befindlichen Struktur oder Platte mit entsprechenden Gewindebohrungen befestigt wird.
Die Querbohrung verbindet den Schlauchanschluss (2) mit der Stufensenkbohrung (3) so, dass der Austritt der Querbohrung oberhalb des Schraubenkopfes liegt, so dass über diese Querbohrung die Luft auf der Oberseite des Vakuumspannelementes (1) abgesaugt werden kann.
Anschließend wird das Werkstück (nicht dargestellt) so auf die vier Vakuumspannelemente (1) aufgelegt, dass es an allen vier Ecken auf je einem Vakuumspannelement (1) aufliegt und mindestens der Bereich des Dichtungsrings (4) vollständig von dem Werkstück abgedeckt wird. Der Dichtungsring ist auf der Unterseite selbstklebend und kann bei Verschleiß ausgewechselt werden. Daraufhin werden die Vakuumschläuche an die Vakuumspannelemente (1) und den Vakuumerzeuger angeschlossen. Wird jetzt der Vakuumerzeuger eingeschaltet so wird der von dem Dichtungsring (4), der Werkstückunterseite und der Oberseite des Vakuumspannelementes (1) gebildete Hohlraum evakuiert und das Werkstück auf die Vakuumspannelemente (1) gepresst. Jetzt kann das Werkstück umlaufend an der Kante und auf der Oberseite bearbeitet werden, ohne dass sich das Werkstück bewegt.
Es ist in einer Variante des Ausführungsbeispiels vorgesehen, dass die Vakuumspannelemente (1) über je zwei Schlauchanschlüsse verfügen, so dass sich diese mit Vakuumschläuchen zu einer Reihe verbinden lassen, wobei das erste Vakuumspannelement in der Reihe an den Vakuumerzeuger angeschlossen wird und bei dem letzten Vakuumspannelement in der Reihe der Anschluß mit einem Blindstopfen verschlossen wird.
Vorteile
Die hier beschriebene Vorrichtung erlaubt die Bearbeitung sowohl der Kanten als auch der Oberfläche von Werkstücken ohne dass ein Umsetzen der Spannvorrichtungen notwendig wäre. Soll das Werkstück anders positioniert werden oder z.B. die Rückseite bearbeitet werden reicht es, die Vakuumspannelemente zu belüften bzw. die Luftabsaugung temporär auszuschalten und nach der erfolgten Neupositionierung des Werkstücks wieder einzuschalten. Gleichzeitig ist die zu der Vorrichtung gehörende Lochrasterplatte herkömmlich zu verwenden, bzw. es können auch markübliche Lochrasterplatten oder Werkbänke mit entsprechenden Bohrungen in Verbindung mit den Vakuumspannelementen verwendet werden. Weiterhin vorteilhaft ist es, dass die Vakuumspannelemente (1) einfach umgesteckt werden können, um verschiedene Werkstückgrößen optimal abzustützen. Gegenüber herkömmlichen, in Verbindung mit Lochrasterplatten verwendeten Spannelementen besteht ein weiterer Vorteil darin, dass das Werkstück von der Oberseite der Lochrasterplatte erhöht ist; dies ist insbesondere für die Kantenbearbeitung z.B. mit einer Oberfräse günstig. Zusätzlich ist dadurch, dass die Gewindebolzen (6) lediglich in die Bohrungen (21) in der Montageplatte (20) eingesetzt werden einerseits ein leichtes (werkzeugfreies) Versetzen der Vakuumspannelemente (1) möglich aber auch eine vertikale Verschieblichkeit gegeben, so dass Unebenheiten des Werkstücks automatisch ausgeglichen werden. Wird wie im Unteranspruch 3 und 4 beschrieben, eine Kugel statt des Gewindebolzens (6) verwendet, gewinnt das Vakuumspannelement (1) einen weiteren Freiheitsgrad hinzu, d.h. kann zusätzlich zu der vertikalen Verschiebung auch noch aus der Vertikalachse (hier durch die Bohrung 3 definiert) ausgelenkt werden, so dass auch gebogene Werkstücke sicher fixiert werden können, da sich dann das Vakuumspannelement (1) parallel zur (gebogenen) Werkstückunterkante ausrichten kann aber gleichzeitig Querkräfte über die Kugel in die Montageplatte (20) einleiten kann.
Die hier dargestellte Vorrichtung ist auch in CNC- Fräsmaschinen zu verwenden insbesondere dann, wenn wie in Unteranspruch 9 beschrieben, zusätzliche Positioniervorrichtungen in der Montageplatte (20) befestigt werden, die ein genaues Ausrichten des Werkstücks zu einem Bezugspunkt der CNC Fräse erlauben.
Bezugszeichenliste

(1): Vakuumspannelement
(2): Schlauchanschluß
(3): Stufensenkbohrung
(4): Dichtungsring
(5): Querbohrung
(6): Gewindebolzen
(10): Vakuumschlauch
(20): Montage- oder Arbeitsplatte
(21): Bohrung in Montageplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013002879 B3 [0002]

Claims

Werkstückspannvorrichtung zur Befestigung von Werkstücken auf einer Werkstückauflage bestehend aus mindestens einem Vakuumspannelement, einer Montageplatte, mindestens einem Vakuumschlauch und einem Vakuumerzeuger, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Vakuumspannelement auf der Unterseite über mindestens eine integrierte oder integrierbare Befestigungsmöglichkeit verfügt mit der sich das Vakuumspannelement reversibel auf oder in der Arbeits- oder Montageplatte befestigen läßt, die Montageplatte über eine Vielzahl von Aufnahmen verfügt, in die das mindestens eine Vakuumspannelement so eingesetzt oder befestigt werden kann, dass die jeweilig benutzte Aufnahme in der Montageplatte eine, durch das Vakuumspannelement einleitbare, in der Ebene der Montageplatte wirkende, insbesondere durch die Bearbeitung eines von dem Vakuumspannelement fixierten Werkstücks ausgehende Querkraft aufnimmt und wobei das mindestens eine Vakuumspannelement in eine weitere Aufnahme in der Montageplatte versetzt werden kann, um z.B. eine gute Erreichbarkeit des Werkstücks durch den Benutzer zu ermöglichen oder um, bei der gleichzeitigen Verwendung von mehreren Vakuumspann-elementen, diese so zueinander anzuordnen, dass das Werkstück gegen Abkippen gesichert wird und wobei das mindestens eine Vakuumspannelement auf der Oberseite so ausgebildet ist, dass sich beim Auflegen eines Werkstücks mindestens ein seitlich abgedichteter Hohlraum ergibt, der durch Anschluß mit dem Vakuumschlauch an den Vakuumerzeuger evakuiert werden kann, so dass zwischen der Werkstückunterseite und der Oberseite des Vakuumspanelements sich eine vertikale Haltekraft aufbaut, die gross genug ist, um das Werkstück bei der Bearbeitung sicher zu fixieren.
Werkstückspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Vakuumspannelement über eine der folgenden oder einer Kombination der folgenden Befestigungsmöglichkeiten für die Befestigung an der Montageplatte verfügt: • das Vakuumspannelement verfügt auf der Unterseite über einen Stift oder Bolzen oder eine Kugel welche in entsprechende Bohrungen in der Arbeits- oder Montageplatte gesteckt werden kann, wobei austauschbare Stifte, Bolzen oder Kugeln verschiedener Durchmesser oder mit veränderlichem, insbesondere zylindrischem Durchmesser vorgesehen sind und diese neigbar an dem Vakuumspannelement befestigt sein können, und wobei das Vakuumspannelement ansonsten mit der Unterseite auf der Montageplatte aufliegt und vorgesehen ist, dass das Vakuumspannelement von der Unterseite der Montageplatte zusätzlich z.B. durch Verschrauben gesichert werden kann, • das Vakuumspannelement wird in der Arbeits- oder Montageplatte oder durch diese hindurch in eine unterhalb der Arbeits- oder Montageplatte liegenden Struktur insbesondere einer mit Innengewinde ausgestatteten Platte verschraubt, • das Vakuumspannelement wird mit einem Bajonettverschluss in der Arbeits- oder Montageplatte oder durch diese hindurch in eine unterhalb der Arbeits- oder Montageplatte liegenden Struktur durch eine Drehbewegung befestigt, • das Vakuumspannelement wird an der Arbeits- oder Montageplatte oder durch diese hindurch in eine unterhalb der Arbeits- oder Montageplatte liegenden Struktur mittels Vakuum fixiert, • das Vakuumspannelement ist als zylindrischer Körper mit einem Aussengewinde oder einer anderen außenliegenden Befestigungsart ausgeführt, der in Bohrungen der Montageplatte mit dazu passendem Innengewinde oder in eine Gewindehülse, die in der Montageplatte befestigt ist, eingedreht oder in das Gegenstück der gewählten Befestigungsart befestigt wird, wobei eine Absenkung der Oberseite des Vakuumspannelements auf oder unter das Niveau der Montageplattenoberseite vorgesehen ist.
Werkstückspannvorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Vakuumspannelement relativ zur Oberseite der Arbeits- oder Montageplatte vertikal verschieblich oder in der Höhenlage einstellbar ist oder/und neigbar an oder in der Arbeits- oder Montageplatte einsetzbar oder befestigbar ist insbesondere so, dass bei der Verwendung von mehreren Vakuumspannelementen ein oder mehrere Vakuumspannelemente automatisch in der Höhe oder/und in der Neigung verstellt werden wenn diese z.B. ein unebenes Werkstück per Vakuum fixieren und sich dadurch die Oberseite des Vakuumspannelements selbstständig parallel zur Werkstückunterseite ausrichtet.
Werkstückspannvorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Vakuumspannelement zweiteilig oder mehrteilig ausgeführt ist mit einem unteren Teil der an oder in der Arbeits- oder Montageplatte befestigt ist und einem oberen Teil der über ein Gelenk mit dem unteren Teil verbunden ist und wobei der obere Teil den Vakuumspannmechanismus beinhaltet.
Werkstückspannvorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumspannelement über einen oder mehrere Anschlüsse für den mindestens einen Vakuumschlauch verfügt insbesondere so, dass sich mehrere Vakuumspannelemente miteinander mit Vakuumschläuchen zu einer Reihe verbinden lassen.
Werkstückspannvorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuumspannelement über ein Tastventil verfügt welches die Luftdurchfuhr sperrt wenn kein Werkstück auf dem Vakuumspannelement flächig aufliegt.
Werkstückspannvorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem mindestens einem Vakuumspannelement zusätzliche oder alternative Saugoberflächen oder Sauger integriert oder integrierbar sind.
Werkstückspannvorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeits- oder Montageplatte neben den Befestigungsmöglichkeiten für das mindestens eine Vakuumspannelement über weitere Befestigungsmöglichkeiten verfügt wobei es sich bei den Befestigungsmöglichkeiten insbesondere um unterschiedliche Bohrungstypen und -dimensionen handeln kann.
Werkstückspannvorrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte über integrierte oder integrierbare, ggf. umsetzbare Positioniervorrichtungen verfügt an denen sich das zu fixierende Werkstück oder/und Werkzeuge wiederholgenau ausrichten lassen.
Bankhaken zum Verwenden in Lochrasterplatten, dadurch gekennzeichnet, dass dieser auf der Oberseite so ausgebildet ist, dass sich beim Auflegen eines Werkstücks mindestens ein seitlich abgedichteter Hohlraum ergibt, der durch Anschluß mit einem Vakuumschlauch an einen Vakuumerzeuger evakuiert werden kann, so dass sich zwischen der Werkstückunterseite und der Oberseite des Bankhaken eine vertikale Haltekraft aufbaut, die gross genug ist, um das Werkstück bei der Bearbeitung sicher zu fixieren wobei vorgesehen ist, dass der Bankhaken in der Höhe verstellbar oder und neigbar ist.