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Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Spannplatte zum Halten von Werkstücken mittels Vakuum, mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse eine obere Spannfläche mit darin angeordneten Absaugbohrungen aufweist, die mit einer Vakuumanlage so verbunden sind, dass ein von der Vakuumanlage erzeugtes Vakuum ein auf der oberen Spannfläche angeordnetes Werkstück im Bereich der von dem Werkstück abgedeckten Absaugbohrungen auf der oberen Spannfläche fixiert, wobei unterhalb der oberen Spannfläche im Gehäuse ein Vakuumspeicher angeordnet ist und wobei der mit den Absaugbohrungen mit der oberen Spannfläche verbundene Vakuumspeicher ein druckabhängig veränderliches Speichervolumen aufweist.
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Vakuum-Spannplatten werden in der Praxis häufig auf Maschinentischen von Werkzeugmaschinen eingesetzt, um beispielsweise flächige Werkstücke mechanisch bearbeiten zu können. Zum Erzeugen des Vakuums werden die Vakuum-Spannplatten üblicherweise mit einer permanent mit Druckluft durchströmten Venturi-Düse oder einer Vakuumpumpe betrieben, um einen möglichst hohen Unterdruck für eine sichere Fixierung des Werkstücks auf der Spannplatte zu gewährleisten.
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Das Fixieren eines Werkstücks mittels Vakuum erfolgt dadurch, dass zu Beginn beim Platzieren des Werkstücks auf der Spannplatte rund um das Werkstück und auch unterhalb des Werkstücks der normale atmosphärische Luftdruck von etwa 1 Bar herrscht. Wenn jetzt mittels der Vakuumanlage über die in der Spannplatte angeordneten Absaugbohrungen die Luft unterhalb des auf der Spannplatte aufliegenden Werkstücks abgesaugt wird, entsteht eine Druckdifferenz zwischen der auf der Oberseite des auf der Spannplatte angeordneten Werkstücks und der Unterseite des Werkstücks von ca. 100mbar bis etwa 950mbar.
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Daraus resultiert beispielsweise bei einem Druckunterschied von 500mbar und einer Spannplatte von 200 x 200 mm, die vollständig von dem darauf angeordneten Werkstück abgedeckt wird, ein maximaler Anpressdruck von etwa 2 kN, wenn das Werkstück vollflächig angesaugt wird.
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Ohne eine permanent tätige und an der Spannplatte anstehende Vakuumanlage oder Vakuumerzeugung ist der benötigte Unterdruck durch die üblicherweise vorhandenen Leckagen am Werkstück schnell zu gering, um einen sicheren Halt des Werkstücks auf der Spannplatte zu gewährleisten. Aber auch mit einer permanent arbeitenden Vakuumanlage können aufgrund von Vibrationen, Schmutz und/oder unsauber verlegten Dichtungen Leckagen auftreten, die zu einer Verringerung des Unterdrucks führen können.
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Weiterhin sind die bekannten Vakuum-Spannplatten beispielsweise bei Maschinentisch-Wechslern oder Beladeautomationen, nur beschränkt anwendbar, da beim Maschinentischwechsel die Vakuumanlage oder Medienversorgung in der Regel abgekoppelt werden muss, was zu einem Abfall des Unterdrucks oder gar zu einem Zusammenbruch des Vakuums führen kann, wodurch die auf den Wechseltischen angeordneten Werkstücke nicht mehr sicher gehalten oder transportiert werden können.
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Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung ist beispielsweise aus der
US 2014/0144303 A1 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist einen unterhalb der oberen Spannfläche im Gehäuse angeordneten Vakuumspeicher auf, wobei der mit den Absaugbohrungen verbundene, als Membran ausgebildete Vakuumspeicher ein druckabhängig veränderliches Speichervolumen aufweist. Nachteilig an dieser bekannten Konstruktion ist, dass, wenn bei abgeschalteter Vakuumanlage der Unterdruck auf der Oberseite der Spannfläche aufgrund einer Leckage abfällt, sofort das Vakuum im über die Absaugbohrungen mit der oberen Spannfläche verbundenen Vakuumspeicher zusammenbricht.
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Weiterhin ist aus der
DE 197 46 497 A1 ein Spannsystem bekannt, bei dem der Vakuumspeicher durch einen Kolben gebildet wird, der zur Erzeugung des Vakuums durch die Vakuumanlage entgegen der Rückstellkraft eines Federelements von der Unterseite der oberen Spannfläche fortgezogen wird. Wenn bei abgeschalteter Vakuumanlage der Unterdruck auf der Oberseite der Spannfläche aufgrund einer Leckage abfällt, bricht auch bei diesem bekannten System sofort das Vakuum im über die Absaugbohrungen mit der oberen Spannfläche verbundenen Vakuumspeicher zusammen.
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Die WO 2006 / 11 68 90 A1 offenbart eine Vakuumhaltevorrichtung in deren Spannoberfläche rechteckige Nuten zur Aufnahme von Dichtungselementen angeordnet werden können, um das unterhalb des Werkstücks zu erzeugende Vakuum gegenüber der Umgebung abzudichten.
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Die
DE 9313768 U1 offenbart eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums für Vakuumspannplatten, die einen Flüssigkeitsabscheider umfasst.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vakuum-Spannplatte so auszugestalten, dass auch bei kleinen Leckagen ein sicherer Halt der Werkstücke auf der oberen Spannfläche gewährleistet ist.
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Die Lös u n g dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das druckabhängig veränderliche Speichervolumen derart ausgebildet ist, dass sich das Speichervolumen des Vakuumspeichers bei abgeschalteter Vakuumanlage automatisch vergrößert, sobald sich der Unterdruck des Vakuums verringert.
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Durch die Verwendung des innerhalb des Gehäuses der Spannplatte angeordneten Vakuumspeichers wird eine vollflächige Aufspannfläche geschaffen. Aufgrund des druckabhängig veränderlichem Speichervolumens des Vakuumspeichers ist es möglich, bei kleinen Leckagen durch eine Vergrößerung des Speichervolumens den zum Fixieren des Werkstücks auf der Spannplatte erforderlichen Unterdruck aufrechterhalten zu können.
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Gemäß einer praktischen Ausführungsform zur Ausbildung des Speichervolumens wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass der Vakuumspeicher als unterhalb der oberen Spannfläche angeordneter umschlossener Raum ausgebildet ist, der über die Absaugbohrungen mit der oberen Spannfläche in Verbindung steht und der auf der der Unterseite der oberen Spannfläche gegenüberliegenden Seite über einen vertikal verlagerbaren Abschluss verschlossen ist.
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Durch die Ausbildung des Vakuumspeichers mit einem einseitig vertikal verlagerbaren Abschluss ist es möglich, den Vakuumspeicher mit einem druckabhängig veränderbaren Speichervolumen so auszubilden, dass sich beim Anlegen des Vakuums das Speichervolumen verkleinert wird und sich das Speichervolumen bei Nachlassen des Unterdrucks vergrößert, wodurch über die Absaugbohrungen Luft von der Unterseite des Werkstücks abgezogen wird, und so der erforderliche Unterdruck zum Fixieren des Werkstücks auf der oberen Spannfläche wieder hergestellt wird.
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Gemäß einer ersten praktischen Ausführungsform wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass der Vakuumspeicher als federbelastete Zylinder-Kolben-Anordnung ausgebildet ist.
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Zur Ausbildung der Zylinder-Kolben-Anordnung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass auf der Unterseite der oberen Spannfläche mindestens ein Federelement angeordnet ist, das sich einerseits an der Unterseite der oberen Spannfläche abstützt und andererseits an einer vertikalbeweglich verlagerbar im Vakuumspeicher gelagerten Kolbenplatte anliegt. Die Ausgestaltung der Zylinder-Kolben-Anordnung mit der über mindestens ein Federelement verlagerbar angeordneten Kolbenplatte stellt eine konstruktiv einfache und über die Federstärke leicht einstellbare Art zur Ausbildung des veränderlichen Speichervolumens dar.
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Mit einer bevorzugten Ausführungsform zur Ausbildung der Zylinder-Kolben-Anordnung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Vakuumspeicher als unterhalb der oberen Spannfläche angeordneter ringförmiger Raum ausgebildet ist, in dem mehrere als Druckfedern ausgebildete Federelemente mit Abstand zueinander kreisförmig so angeordnet sind, dass diese sich einerseits an der Unterseite der oberen Spannfläche abstützen und andererseits an einer vertikalbeweglich verlagerbar im Vakuumspeicher gelagerten Kolbenplatte anliegen. Die Verwendung mehrerer Federelemente vergleichmäßigt die Kraftverteilung auf die verlagerbare Kolbenplatte.
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Um im Bereich der vertikal verlagerbaren Kolbenplatte der Zylinder-Kolben-Anordnung einen Druckverlust aus dem Vakuumspeicher zu vermeiden, ist die vertikal verlagerbare Kolbenplatte erfindungsgemäß vollumfänglich gegenüber dem Vakuumspeicher abgedichtet.
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Gemäß einer zweiten praktischen Ausführungsform zur Ausbildung des veränderlichen Speichervolumens wird mit der Erfindung vorgeschlagen, der Vakuumspeicher als Membranspeicher ausgebildet ist. Membranspeicher zeichnen sich durch den einfachen und wartungsarmen Aufbau aus nur wenigen Bauteilen aus.
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Mit einer bevorzugten Ausführungsform zur Ausbildung des Membranspeichers ist erfindungsgemäß an der den Vakuumspeicher seitlich umschließenden Wand eine undurchlässige elastische Membran festgelegt, die den der Unterseite der oberen Spannfläche gegenüberliegenden Abschluss des Vakuumspeichers bildet, wobei die Membran erfindungsgemäß vorteilhafterweise aus einem Gummi-Material oder einem mit einem konzentrischen Wellenprofil oder einer geschlitzter Fächerform versehenen Metallblech oder aus einer Kombination aus Gummi-Material und Metallblech besteht.
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Beim Anlegen des Vakuums wird die den vertikal verlagerbaren Abschluss des Vakuumspeichers bildende Membran nach innen in den Vakuumspeicher hinein verformt. Wenn der das Werkstück auf der oberen Spannflächefixierende Unterdruck, beispielsweise aufgrund einer Leckage nachlässt, steigt auch der Druck im Speichervolumen an, was dazu führt, dass die Membran sich aufgrund ihrer Eigenelastizität wieder zurück in eine ebene Ausgangsstellung zurück verformt. Hierdurch wird das Speichervolumen des Vakuumspeichers vergrößert, wodurch über die Absaugbohrungen Luft von der Unterseite des Werkstücks abgezogen wird, und so der erforderliche Unterdruck zum Fixieren des Werkstücks auf der oberen Spannfläche wieder hergestellt wird.
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Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass bei einer Spannplatte, in deren oberer Spannfläche Nuten zur Aufnahme von Dichtelementen angeordnet sind, die Nuten sich zur Aufnahmeöffnung für das Dichtelement hin verjüngend im Querschnitt trapezförmig ausgebildet sind. Durch die trapezförmige und sich zur Öffnung hin verjüngende Querschnittsform der Nuten werden die in die Nuten eingesetzten Dichtelemente deutlich sicherer in den Nuten gehalten, als dies bei den bekannten im Querschnitt U-förmigen Nuten der Fall ist.
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Um zu vermeiden, dass die zur Erzeugung des Vakuums verwendeten Vakuumpumpen mit Flüssigkeit beaufschlagt werden, wird mit der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, dass im Gehäuse ein integrierter Flüssigkeitsabscheider angeordnet ist.
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Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass zum Halten bzw. Sichern des Unterdrucks im von der Vakuumanlage abgekoppelten Zustand im Gehäuse Vakuum-Rückschlagventile angeordnet sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vakuum-Spannplatte nur beispielhaft dargestellt sind, ohne die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele zu beschränken. In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vakuum-Spannplatte;
- 2 einen Querschnitt durch die Vakuum-Spannplatte gemäß 1, eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform darstellend;
- 3 eine um 180° gedrehte Ansicht der Vakuum-Spannplatte gemäß 2, jedoch ohne Bodenplatte;
- 4 eine Darstellung gemäß 3, jedoch die Vakuum-Spannplatte ohne die Kolbenplatte darstellend und
- 5 eine Ansicht gemäß 2, jedoch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform darstellend.
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Die Abbildung 1 zeigt eine Vakuum-Spannplatte 1 zum Halten von Werkstücken mittels Vakuum, wie dies beispielsweise für eine mechanische Bearbeitung der Werkstücke erforderlich ist. Die Vakuum-Spannplatte 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das zur Auflage der Werkstücke eine obere Spannfläche 3 mit darin angeordneten Absaugbohrungen 4 aufweist, die mit einer nicht dargestellten Vakuumanlage so verbunden sind, dass ein von der Vakuumanlage erzeugtes Vakuum ein auf der oberen Spannfläche 3 angeordnetes Werkstück im Bereich der von dem Werkstück abgedeckten Absaugbohrungen 4 auf der oberen Spannfläche 3 fixiert. Nach unten ist das Gehäuse 2 durch einen Bodenplatte 5 verschlossen.
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Als Vakuumanlage zum Erzeugen des Vakuums können beispielsweise eine permanent mit Druckluft durchströmte Venturi-Düse oder eine Vakuumpumpe verwendet werden.
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Bei der dargestellten Ausführungsform der Vakuum-Spannplatte 1 ist die obere Spannfläche 3 mit einer Vielzahl von Nuten 6 durchzogen. Durch Einlegen von Dichtelementen 7 in die Nuten 6 kann ein Feld um eine oder mehrere Absaugbohrungen 4 herum abgegrenzt werden, wobei dieses abgegrenzte Feld der gewünschten Werkstückgröße entsprechen muss.
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Das Fixieren eines Werkstücks mittels Vakuum auf der oberen Spannfläche 3 der Vakuum-Spannplatte 1 erfolgt dadurch, dass zu Beginn beim Platzieren des Werkstücks auf der oberen Spannfläche 3 rund um das Werkstück und auch unterhalb des Werkstücks der normale atmosphärische Luftdruck von etwa 1 Bar herrscht. Wenn jetzt mittels der Vakuumanlage über die in der oberen Spannfläche 3 angeordneten Absaugbohrungen 4 die Luft unterhalb des auf der oberen Spannfläche 3 aufliegenden Werkstücks und auch innerhalb der Vakuum-Spannplatte 1 abgesaugt wird, entsteht eine Druckdifferenz zwischen der auf der Oberseite des auf der oberen Spannfläche 3 angeordneten Werkstücks und der Unterseite des auf der oberen Spannfläche 3 angeordneten Werkstücks von 100mbar bis etwa 950mbar.
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Diese Druckdifferenz fixiert das Werkstück sicher für eine nachfolgende mechanische Bearbeitung des Werkstücks auf der oberen Spannfläche 3 der Vakuum-Spannplatte 1.
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Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform der oberen Spannfläche 3 der Vakuum-Spannplatte 1 mit den Nuten 6 ist es auch möglich, die obere Spannfläche 3 nutenlos eben mit integrierten Absaugbohrungen 4 auszubilden.
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Aufgrund der guten Abdichtbarkeit des Werkstücks auf der oberen Spannfläche 3 der Vakuum-Spannplatte 1 werden in der Praxis überwiegend die in 1 dargestellten mit Nuten 6 versehenen oberen Spannflächen 3 verwendet.
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Wie aus der Detailansicht der Nuten 6 gemäß 2 ersichtlich, sind die Nuten 5 bei der dargestellten Ausführungsform sich zur Aufnahmeöffnung 8 für das jeweilige Dichtelement 7 hin verjüngend im Querschnitt trapezförmig ausgebildet. Gegenüber einer im Querschnitt rein U-förmigen Ausgestaltung der Nuten 6, wie dies aus der Praxis bekannt ist, ist das jeweilige Dichtelement 7 in der trapezförmigen Nut 6 deutlich besser gegen Herausrutschen gesichert, ohne das Einlegen des Dichtelements 7 in die Nut 6 relevant zu erschweren.
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Ohne eine permanent tätige Vakuumanlage ist der benötigte Unterdruck durch die üblicherweise vorhandenen Leckagen schnell zu gering, um einen sicheren Halt des Werkstücks auf der oberen Spannfläche 3 zu gewährleisten. Aber auch mit einer permanent arbeitenden Vakuumanlage können aufgrund von Vibrationen, Schmutz und/oder unsauber verlegten Dichtungen Leckagen auftreten, die zu einer Verringerung des Unterdrucks führen können.
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Um sicherzustellen, dass auch bei kleinen Leckagen ein ausreichender Unterdruck vorhanden ist, um das Werkstück sicher auf der oberen Spannfläche 3 der Vakuum-Spannplatte 1 zu halten, ist innerhalb des Gehäuses 2 der Vakuum-Spannplatte 1 ein Vakuumspeicher 9 mit einem druckabhängig veränderbaren Speichervolumen angeordnet.
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Hierzu ist der Vakuumspeicher 9 als innerhalb des Gehäuses 2 der Vakuum-Spannplatte 1 angeordneter umschlossener Raum ausgebildet, der über die Absaugbohrungen 4 mit der oberen Spannfläche 3 in Verbindung steht und der auf der der Unterseite 10 der oberen Spannfläche 3 gegenüberliegenden Seite über einen vertikal verlagerbaren Abschluss 11 verschlossen ist.
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Bei der in den Abbildungen 2 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform zur Ausbildung des Vakuumspeichers 9 mit einem druckabhängig veränderlichen Speichervolumen ist der Vakuumspeicher 9 als federbelastete Zylinder-Kolben-Anordnung 12 ausgebildet.
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Den Zylinder 13 der Zylinder-Kolben-Anordnung 12 bildet die den unterhalb der Unterseite 10 der oberen Spannfläche 3 angeordneten Vakuumspeicher 9 umschließende Wand 14. In diesem Zylinder 13 wird der vertikal verlagerbare Kolben 15 durch mindestens ein auf der Unterseite 10 der oberen Spannfläche 3 angeordnetes Federelement 16 sowie die den vertikal verlagerbaren Abschluss 11 bildende Kolbenplatte 17 gebildet, wobei sich das Federelement 16 einerseits an der Unterseite 10 der oberen Spannfläche 3 abstützt und andererseits an der vertikalbeweglich verlagerbar im Vakuumspeicher 9 bzw. Zylinder 13 gelagerten Kolbenplatte 17 anliegt. Die vertikal verlagerbare Kolbenplatte 17 ist gegenüber der Wand 14 des Zylinders 13 vollumfänglich mittels eines nicht dargestellten Dichtelements abgedichtet.
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Wie insbesondere aus 4 ersichtlich, sind unterhalb der Unterseite 10 der oberen Spannfläche 3 mehrere als Druckfedern ausgebildete Federelemente 16 mit Abstand zueinander kreisförmig so angeordnet, dass diese eine gleichmäßige Druckverteilung auf die Kolbenplatte 17 ausüben. Neben der Vergleichmäßigung der Kraftverteilung hat die Verwendung mehrerer Federelemente 16 auch den Vorteil, dass die Federwirkung auf die Kolbenplatte 17 auch beim Ausfall bzw. Bruch eines Federelements 16 erhalten bleibt.
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Die Arbeitsweise des wie zuvor beschrieben aufgebauten Vakuumspeichers 9 mit einem druckabhängig veränderlichem Speichervolumen wird nachfolgend anhand der Abbildung 2 beschrieben.
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Im ersten Arbeitsschritt wird durch Einlegen von Dichtelementen 7 in die Nuten 6 auf der oberen Spannfläche 3 ein Feld um eine oder mehrere Absaugbohrungen 4 herum abgegrenzt, wobei dieses abgegrenzte Feld der gewünschten Werkstückgröße entspricht. Anschließend wird das zu bearbeitende Werkstück so auf das durch die Dichtelemente 7 umgrenzte Feld aufgesetzt, dass das Werkstück mit seiner Grundseite vollumfänglich auf den Dichtelementen 7 und der oberen Spannfläche 3 aufliegt.
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Im nächsten Arbeitsschritt wird jetzt die Vakuumanlage in Betrieb genommen, um über die Absaugbohrungen 4 die Luft zwischen der oberen Spannfläche 3 und der Unterseite des auf der oberen Spannfläche 3 platzierten Werkstücks sowie die Luft aus dem Vakuumspeicher 9 abzusaugen.
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Der durch das Absaugen der Luft entstehende Unterdruck bewirkt, dass das auf der oberen Spannfläche 3 der Vakuum-Spannplatte 1 angeordnete Werkstück aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck an der Werkstückunterseite und dem Umgebungsdruck an der freien Werkstückoberfläche das Werkstück auf der oberen Spannfläche 3 fixiert wird.
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Durch den Unterdruck innerhalb des Vakuumspeichers 9 beim Anlegen des Vakuums wird die vertikal verlagerbare Kolbenplatte 17 entgegen der Federkraft der Federelemente 16 in Richtung des Pfeils 18 nach oben in Richtung der Unterseite 10 der oberen Spannfläche 3 angesaugt, wodurch sich das Speichervolumen des Vakuumspeichers 9 ausgehend von der in 2 dargestellten Grundstellung der Kolbenplatte 17 verkleinert.
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Wie weiterhin aus der Abbildung 2 ersichtlich, ist in der Bodenplatte 5 mindestens eine Entlüftungsbohrung 19 angeordnet, damit der Kolben 15 keinen Gegendruck bekommt, da ansonsten zwischen der Unterseite der Kolbenplatte 17 und der Bodenplatte 5 bei der Aufwärtsbewegung der Kolbenplatte 17 ein Unterdruck erzeugt würde.
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Wenn jetzt bei abgekoppelter Vakuumanlage, wie dies beim Maschinentischwechsel der Fall ist, aufgrund einer Leckage am Werkstück Luft in den evakuierten Raum unterhalb des Werkstücks eindringt, bewirkt dies eine Verringerung des Unterdrucks unterhalb des Werkstücks und über die Absaugbohrungen 4 gleichzeitig auch eine Verringerung des Unterdrucks im Vakuumspeicher 9.
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Bei Nachlassen des Unterdruck im Vakuumspeicher 9 reicht die Ansaugkraft des Unterdrucks aber nicht mehr aus, um die Kolbenplatte 17 gegen die Federkraft der Federelemente 16 anzuziehen, weshalb jetzt die Kolbenplatte 17 über die Federelemente 16 in entgegengesetzter Richtung des Pfeils 18 wieder zurück in ihre Grundstellung gedrückt wird, in der die Kolbenplatte 17 an einer Bodenplatte 5 des Gehäuses 2 der Vakuum-Spannplatte 1 anliegt.
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Das Herabdrücken der Kolbenplatte 17 bewirkt eine Vergrößerung des Speichervolumens des Vakuumspeichers 9. Durch die Abwärtsbewegung der Kolbenplatte 17 wird über die Absaugbohrungen 4 Luft von der Unterseite des Werkstücks abgezogen und so der erforderliche Unterdruck zum Fixieren des Werkstücks auf der oberen Spannfläche 3 wieder hergestellt.
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Bei der in Abbildung 5 dargestellten zweiten Ausführungsform zur Ausbildung des Vakuumspeichers 9 mit einem druckabhängig veränderlichen Speichervolumen ist der Vakuumspeicher 9 als Membranspeicher 20 ausgebildet.
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Bei dieser alternativen Ausgestaltungsform des Vakuumspeichers 9 wird der der Unterseite 10 der oberen Spannfläche 3 gegenüberliegende vertikal verlagerbare Abschluss 11 des Vakuumspeichers 9 durch eine an der Wand 14 des Vakuumspeichers 9 festgelegte elastisch verformbare Membran 21 gebildet.
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Vorteilhafterweise besteht die Membran 21 aus einem Gummi-Material oder einem mit einem konzentrischen Wellenprofil oder einer geschlitzten Fächerform versehenen Metallblech, oder einer Kombination aus Gummi-Material und Metallblech.
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Beim Ausbilden des Vakuums unterhalb des auf der oberen Spannfläche 3 angeordneten Werkstücks sowie im Vakuumspeicher 9 wird die Membran 21 in Richtung des Pfeils 18 in Richtung der Unterseite 10 der oberen Spannfläche 3 so angesaugt, dass sich die Membran 21 bogenförmig in Richtung der Unterseite 10 der oberen Spannfläche 3 wölbt und somit das Speichervolumen des Vakuumspeichers 9 verkleinert, wie dies in 5 gestrichelt dargestellt ist.
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Wie weiterhin aus der Abbildung 5 ersichtlich, ist auch bei dieser Ausführungsform in der Bodenplatte 5 mindestens eine Entlüftungsbohrung 19 angeordnet, damit die Membran 21 keinen Gegendruck bekommt, da ansonsten zwischen der Unterseite der Membran 21 und der Bodenplatte 5 bei der Aufwärtsbewegung der Membran 21 ein Unterdruck erzeugt würde.
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Bei der Ausbildung der Membran 21 aus einem Metallblech wird durch das konzentrische Wellenprofil oder die geschlitzte Fächerform des Metallblechs das Auswölben der Membran 21 erleichtert oder erschwert, je nachdem, welche Gegenkraft für den Unterdruck benötigt wird.
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Sobald sich der Unterdruck innerhalb des Vakuumspeichers 9 aufgrund einer Leckage verringert, sorgt die Eigenelastizität des Membranmaterials dafür, dass sich die Auswölbung der Membran 21 wieder zurückzieht in die in 5 dargestellte Grundstellung der Membran 21.
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Das Zurückfedern der Vorwölbung der Membran 21 bewirkt eine Vergrößerung des Speichervolumens des Vakuumspeichers 9. Durch die Abwärtsbewegung der Membran 21 wird über die Absaugbohrungen 4 Luft von der Unterseite des Werkstücks abgezogen und so der erforderliche Unterdruck zum Fixieren des Werkstücks auf der oberen Spannfläche 3 der Vakuum-Spannplatte 1 wieder hergestellt.
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Da bei der mechanischen Bearbeitung der auf der oberen Spannfläche 3 gehaltenen Werkstücke oftmals Kühlflüssigkeiten verwendet werden, besteht die Gefahr, dass Flüssigkeit in den zu evakuierenden Bereich gelangt. Um zu vermeiden, dass die zur Erzeugung des Vakuums verwendeten Vakuumpumpen, die in der Regel keine Flüssigkeiten ansaugen dürfen, sowie auch der integrierte Vakuumspeicher 9 mit Flüssigkeit beaufschlagt werden, weist das Gehäuse 2 der Vakuum-Spannplatte 1 zusätzlich einen Flüssigkeitsabscheider 22 auf, wie dies den Abbildungen 3 und 4 zu entnehmen ist.
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Weiterhin sind im Gehäuse 2 der Vakuum-Spannplatte 1 nicht dargestellte Vakuum-Rückschlagventile angeordnet, um den Unterdruck im von der Vakuumanlage abgekoppelten Zustand in der Vakuum-Spannplatte 1 zu halten bzw. zu sichern.
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Ebenso weist die Vakuum-Spannplatte 1 ein integriertes Belüftungsventil auf, um zur Abnahme des Werkstücks von der oberen Spannfläche 3 den Unterdruck wieder aufheben zu können.
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Wie aus der Abbildung 1 ersichtlich, sind im Gehäuse 2 der Vakuum-Spannplatte 1 analoge oder digitale Manometer 23 zur Drucküberwachung integriert.
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Zur Erhöhung der seitlichen Haltekräfte der auf der oberen Spannfläche 3 angeordneten Werkstücke kann die obere Spannfläche 3 eine spezielle Oberflächenbeschichtung aufweisen.
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Eine wie zuvor beschrieben aufgebaute Vakuum-Spannplatte 1 zeichnet sich dadurch aus, dass aufgrund des innerhalb des Gehäuses 2 der Vakuum-Spannplatte 1 angeordneten Vakuumspeichers 9 mit einem druckabhängig veränderlichen Speichervolumen Druckverluste aufgrund kleiner Leckagen ausgeglichen werden können, ohne dass die Haltekraft des auf der oberen Spannfläche 3 der Vakuum-Spannplatte 1 angeordneten Werkstücks, beispielsweise bei einem Maschinentischwechsel, nachlässt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vakuum-Spannplatte
- 2
- Gehäuse
- 3
- obere Spannfläche
- 4
- Absaugbohrung
- 5
- Bodenplatte
- 6
- Nut
- 7
- Dichtelement
- 8
- Aufnahmeöffnung
- 9
- Vakuumspeicher
- 10
- Unterseite (obere Spannfläche)
- 11
- Abschluss
- 12
- Zylinder-Kolben-Anordnung
- 13
- Zylinder
- 14
- Wand
- 15
- Kolben
- 16
- Federelement
- 17
- Kolbenplatte
- 18
- Pfeil
- 19
- Entlüftungsbohrung
- 20
- Membranspeicher
- 21
- Membran
- 22
- Flüssigkeitsabscheider
- 23
- Manometer
