DE102022119899A1

DE102022119899A1 - Device for supporting a workpiece to be machined

Info

Publication number: DE102022119899A1
Application number: DE102022119899.5A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-08-08
Filing date: 2022-08-08
Publication date: 2024-02-08

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Abstützung eines zu bearbeitenden Werkstücks (2) weist einen beweglichen Kolben (3) zur Anlage an dem Werkstück (2) und einen den beweglichen Kolben (3) aufnehmenden Zylinder (4) auf. Der Kolben (3) ist ohne Abdichtung gegenüber dem Zylinder (4) innerhalb des Zylinders (4) beweglich aufgenommen. Der Kolben (3) wirkt ohne Vorhandensein eines Federelements auf das Werkstück (2).A device (1) for supporting a workpiece (2) to be machined has a movable piston (3) for contact with the workpiece (2) and a cylinder (4) which accommodates the movable piston (3). The piston (3) is movably accommodated within the cylinder (4) without sealing it from the cylinder (4). The piston (3) acts on the workpiece (2) without the presence of a spring element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abstützung eines zu bearbeitenden Werkstücks nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a device for supporting a workpiece to be machined according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 21 2019 000 361 U1 bekannt.A generic device is from the DE 21 2019 000 361 U1 known.

In der EP 3 815 841 B1 , der EP 3 991 912 A1 oder der WO 2021/049244 A1 sind ähnliche Vorrichtungen beschrieben.In the EP 3 815 841 B1 , the EP 3 991 912 A1 or the WO 2021/049244 A1 Similar devices are described.

Bei sämtlichen der bekannten Vorrichtungen ist zwischen dem beweglichen Kolben und dem Werkstück bzw. einem mit dem Werkstück in Kontakt tretenden Bauteil ein Federelement angeordnet, mit dem die mittels hydraulischem Druck auf den Kolben aufgebrachte Kraft begrenzt werden soll. Des Weiteren ist bei den bekannten Lösungen der Kolben gegenüber dem Zylinder, innerhalb dem er angeordnet ist, mittels einem oder mehrerer Dichtelemente abgedichtet.In all of the known devices, a spring element is arranged between the movable piston and the workpiece or a component that comes into contact with the workpiece, with which the force applied to the piston by means of hydraulic pressure is to be limited. Furthermore, in the known solutions, the piston is sealed from the cylinder within which it is arranged by means of one or more sealing elements.

Dadurch muss am Beginn der Bewegung des Kolbens eine gewisse Haftreibung gegenüber dem Dichtelement überwunden werden, die deutlich höher ist als die nachfolgende Gleitreibung des Kolbens gegenüber dem Dichtelement. Aus diesem Grund muss die Federkonstante des verwendeten Federelements eine gewisse Größe überschreiten, da ansonsten die Haftreibung zwischen dem Kolben und der Dichtung nicht überwunden werden kann.As a result, at the beginning of the movement of the piston, a certain static friction relative to the sealing element must be overcome, which is significantly higher than the subsequent sliding friction of the piston relative to the sealing element. For this reason, the spring constant of the spring element used must exceed a certain size, otherwise the static friction between the piston and the seal cannot be overcome.

Dies führt jedoch zu einer vergleichsweise hohen, auf das Werkstück aufgebrachten Kraft, wodurch sich dieses beim Anlegen der Abstützvorrichtung bzw. des Abstützelements an dasselbe in gewissem Maß verformen kann. Nach der sich anschließenden zerspanenden Bearbeitung wird die Abstützvorrichtung wieder von dem Werkstück entfernt, wodurch sich das Werkstück entspannt und die Verformung nicht mehr vorhanden ist. Dadurch kann die Genauigkeit der Bearbeitung um diese Verformung abweichen und es ist dadurch möglich, dass letztendlich keine ausreichende Maßhaltigkeit des Werkstücks erreicht wird.However, this leads to a comparatively high force applied to the workpiece, as a result of which the workpiece can deform to a certain extent when the support device or support element is placed against it. After the subsequent machining, the support device is removed from the workpiece again, as a result of which the workpiece relaxes and the deformation no longer exists. As a result, the accuracy of the machining can deviate by this deformation and it is possible that ultimately sufficient dimensional accuracy of the workpiece will not be achieved.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Abstützung eines zu bearbeitenden Werkstücks zu schaffen, mit dem eine Verformung des Werkstücks vermieden werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a device for supporting a workpiece to be machined, with which deformation of the workpiece can be avoided.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in claim 1.

Durch die erfindungsgemäße bewegliche Aufnahme des Kolbens gegenüber dem Zylinder ohne Abdichtung entsteht zu Beginn der Bewegung des Kolbens keine Haftreibung, wodurch gegenüber bekannten Lösungen, die ein Dichtelement zwischen dem Kolben und dem Zylinder einsetzen, eine wesentlich geringere Kraft notwendig ist, um den Kolben zu bewegen. Dadurch kann auf ein Federelement in dem Bereich zwischen den Kolben und dem Werkstück verzichtet werden, wodurch es möglich ist, den Kolben bzw. ein mit dem Kolben verbundenes Element mit der oben angegebenen, sehr geringen Kraft an dem abzustützenden Werkstück anzulegen. Dadurch wird eine Verformung des Werkstücks vermieden und es kann eine sehr exakte Bearbeitung desselben erreicht werden.Due to the inventive movable accommodation of the piston relative to the cylinder without sealing, no static friction occurs at the beginning of the movement of the piston, which means that a significantly lower force is required to move the piston compared to known solutions that use a sealing element between the piston and the cylinder . This makes it possible to dispense with a spring element in the area between the piston and the workpiece, which makes it possible to apply the piston or an element connected to the piston to the workpiece to be supported with the very low force specified above. This prevents deformation of the workpiece and enables very precise machining of the workpiece.

In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Zylinder und dem Kolben ein Spalt vorhanden ist. Dies vermeidet jegliche Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder und erlaubt somit eine minimalre Aufbringung von Kraft zur Bewegung des Kolbens, um denselben an dem Werkstück anzulegen.In a very advantageous development of the invention it can be provided that there is a gap between the cylinder and the piston. This avoids any friction between the piston and the cylinder and thus allows a minimal application of force to move the piston to engage the workpiece.

Wenn dabei der Spalt ringförmig ausgebildet ist, so wird jeglicher Kontakt zwischen dem Kolben und dem Zylinder vermieden und es ergibt sich eine einfach herzustellende Form für den Kolben und den Zylinder.If the gap is annular, any contact between the piston and the cylinder is avoided and the result is a shape for the piston and the cylinder that is easy to produce.

Um eine sehr exakte Ansteuerung des Kolbens zu gewährleisten und auch mit sehr geringen Drücken arbeiten zu können, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass der Kolben mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt ist.In order to ensure very precise control of the piston and to be able to work with very low pressures, it can also be provided that the piston is pressurized with a gaseous medium.

Die Beaufschlagung des Kolbens mit dem gasförmigen Medium kann dadurch sichergestellt werden, dass der Zylinder eine Zuführleitung für das gasförmige Medium aufweist.The application of the gaseous medium to the piston can be ensured by the cylinder having a supply line for the gaseous medium.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in der Zuführleitung ein Drosselelement angeordnet ist. Auf diese Weise kann der auf den Kolben ausgeübte Druck sehr feinfühlig geregelt werden, so dass die Kraft, mit der der Kolben auf das Werkstück wirkt, äußerst niedrig eingestellt werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that a throttle element is arranged in the supply line. In this way, the pressure exerted on the piston can be regulated very sensitively, so that the force with which the piston acts on the workpiece can be set extremely low.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, dass der Kolben mittels einer Klemmeinrichtung in dem Zustand, in dem er an dem Werkstück anliegt, klemmbar ist. Dies stellt sicher, dass der Kolben, wenn er von der gegenüberliegenden Seite mit einem Spannelement beaufschlagt wird, in seiner eingestellten Position verbleibt.A further advantageous embodiment of the invention can consist in that the piston can be clamped by means of a clamping device in the state in which it rests on the workpiece. This ensures that the piston remains in its set position when a clamping element is applied to it from the opposite side.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in principle below with reference to the drawing.

Es zeigt:

1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem ersten Zustand;
2 die Vorrichtung aus 1 in einem zweiten Zustand; und
3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus 1.

It shows:

1 the device according to the invention in a first state;
2 the device 1 in a second state; and
3 a cut along line III-III 1 .

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Abstützung eines zu bearbeitenden Werkstücks 2. Bei der Bearbeitung des Werkstücks 2 kann es sich beispielsweise um eine zerspanende Bearbeitung handeln. 1 shows a device 1 for supporting a workpiece 2 to be machined. The machining of the workpiece 2 can, for example, involve machining.

Die Vorrichtung 1 weist einen zwischen einer in 1 dargestellten, eingefahrenen Position und einer in 2 dargestellten, ausgefahrenen Position in einer mit „z“ bezeichneten Richtung verstellbaren Kolben 3 auf, der zur Anlage an dem Werkstück 2 dient. Der Kolben 3 kann mit einem nicht dargestellten Element verbunden sein, das an das Werkstück 2 angelegt wird, d. h. es muss nicht notwendigerweise der Kolben 3 selbst an das Werkstück 2 angelegt werden. Auf der dem Kolben 3 gegenüberliegenden Seite kann das Werkstück 2 mittels einer nicht dargestellten Spannvorrichtung gespannt werden.The device 1 has one between an in 1 shown, retracted position and an in 2 shown, extended position in a direction designated “z” adjustable piston 3, which is used to rest on the workpiece 2. The piston 3 can be connected to an element, not shown, which is applied to the workpiece 2, ie the piston 3 itself does not necessarily have to be applied to the workpiece 2. On the side opposite the piston 3, the workpiece 2 can be clamped using a clamping device, not shown.

In Abhängigkeit des Abstands der Vorrichtung 1 von dem Werkstück 2 kann der Kolben 3 gegebenenfalls auch weiter als in 2 dargestellt ausgefahren werden, d. h. bei der in 2 dargestellten Position des Kolbens 3 handelt es sich nicht notwendigerweise um dessen vollständig ausgefahrene Position.Depending on the distance of the device 1 from the workpiece 2, the piston 3 can optionally be further than in 2 shown can be extended, ie at the in 2 The position of the piston 3 shown is not necessarily its fully extended position.

Während im dargestellten Ausführungsbeispiel der Kolben 3 in einer senkrechten Richtung beweglich ist, ist es auch möglich, denselben in einer horizontalen oder einer beliebigen anderen Richtung aus- und einzufahren, d.h. die Vorrichtung 1 dementsprechend anzuordnen bzw. auszurichten.While in the illustrated embodiment the piston 3 is movable in a vertical direction, it is also possible to extend and retract the same in a horizontal or any other direction, i.e. to arrange or align the device 1 accordingly.

Der Kolben 3 ist in einem Zylinder 4 aufgenommen, der in dem Schnitt von 3 besser erkennbar ist. Aus 3 geht hervor, dass der Kolben 3 ohne Abdichtung oder ähnliches gegenüber dem Zylinder 4 innerhalb desselben beweglich aufgenommen ist. Des Weiteren ist erkennbar, dass der Kolben 3 ohne Vorhandensein eines Federelements auf das Werkstück 2 wirkt bzw. wirken kann.The piston 3 is accommodated in a cylinder 4, which is in the section of 3 is better recognizable. Out of 3 It can be seen that the piston 3 is movably accommodated within the cylinder 4 without a seal or similar. Furthermore, it can be seen that the piston 3 acts or can act on the workpiece 2 without the presence of a spring element.

Vielmehr ist zwischen dem Zylinder 4 und dem Kolben 3 ein Spalt 5 vorhanden, der im vorliegenden Fall ringförmig ausgebildet ist. Der Kolben 3 kann mit einem gasförmigen Medium beaufschlagt werden, das über eine Zuführleitung 6 in dem Zylinder 4 zu dem Kolben 3 gelangt. In der Zuführleitung 6 ist im vorliegenden Fall ein Drosselelement 7 angeordnet, mit dem der Volumenstrom des in den Zylinder 4 eingeleiteten gasförmigen Mediums und damit auch der auf den Kolben 3 wirkende pneumatische Druck eingestellt werden kann. Durch den oben beschriebenen Verzicht auf ein Federelement wirkt der pneumatische Druck des gasförmigen Mediums direkt auf das Werkstück 2.Rather, there is a gap 5 between the cylinder 4 and the piston 3, which in the present case is annular. The piston 3 can be acted upon with a gaseous medium which reaches the piston 3 via a supply line 6 in the cylinder 4. In the present case, a throttle element 7 is arranged in the supply line 6, with which the volume flow of the gaseous medium introduced into the cylinder 4 and thus also the pneumatic pressure acting on the piston 3 can be adjusted. By dispensing with a spring element as described above, the pneumatic pressure of the gaseous medium acts directly on the workpiece 2.

Der Kolben 3 ist demnach mittels einer Luftlagerung innerhalb des Zylinders 4 aufgenommen bzw. gelagert. Durch den Verzicht auf ein Dichtelement und ein Federelement reicht bereits ein sehr geringer Volumenstrom des gasförmigen Mediums aus, um den Kolben 3 mit einer gewissen Geschwindigkeit in Richtung „z“ auszufahren. Die dabei auf den Kolben 3 wirkende Kraft wird vorzugsweise so niedrig ausgewählt, dass der Kolben 3, wenn er an dem Werkstück 2 anschlägt, keine oder nur eine äußerst geringe Verformung desselben bewirkt.The piston 3 is therefore accommodated or stored within the cylinder 4 by means of an air bearing. By dispensing with a sealing element and a spring element, a very small volume flow of the gaseous medium is sufficient to extend the piston 3 in the direction “z” at a certain speed. The force acting on the piston 3 is preferably selected so low that the piston 3, when it hits the workpiece 2, causes no or only an extremely small deformation of the workpiece.

Das durch die Zuführleitung 6 in den Zylinder 4 einströmende gasförmige Medium kann durch den Spalt 5 nach oben aus dem Zylinder 4 ausströmen, wie durch die mit „A“ bezeichneten Pfeile in 3 dargestellt. Dadurch entsteht im Austrittsbereich des Spalts 5 aus dem Zylinder 4 eine in Richtung der Pfeile „A“ verlaufende Strömung, durch die verhindert wird, dass Schmutz, Späne, Schmierflüssigkeiten oder ähnliches in den Spalt 5 und somit in den Zylinder 4 eintreten können. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Funktion der Vorrichtung 1 sichergestellt. Durch den Spalt 5 wird außerdem sichergestellt, dass der auf den Kolben 3 wirkende Druck nicht höher ist als gewünscht bzw. als an dem Drosselelement 7 eingestellt.The gaseous medium flowing into the cylinder 4 through the supply line 6 can flow out of the cylinder 4 upwards through the gap 5, as shown by the arrows labeled “A”. 3 shown. This creates a flow in the exit area of the gap 5 from the cylinder 4 that runs in the direction of the arrows “A”, which prevents dirt, chips, lubricating fluids or the like from entering the gap 5 and thus into the cylinder 4. In this way, a reliable function of the device 1 is ensured. The gap 5 also ensures that the pressure acting on the piston 3 is not higher than desired or than set on the throttle element 7.

Die Vorrichtung 1 weist des Weiteren eine Klemmeinrichtung 8 auf, die in 3 nur sehr schematisch dargestellt ist und mit der der Kolben 3 in dem Zustand, in dem er an dem Werkstück 2 anliegt, klemmbar ist. Dadurch wird die Position des Kolbens 3 fixiert und ein Verschieben desselben verhindert. Bei der Klemmeinrichtung 8 kann es sich um eine beispielsweise aus der EP 0643228 B1 bekannte Einrichtung handeln, die beispielsweise hydraulisch betätigt werden kann.The device 1 further has a clamping device 8, which in 3 is only shown very schematically and with which the piston 3 can be clamped in the state in which it rests on the workpiece 2. This fixes the position of the piston 3 and prevents it from moving. The clamping device 8 can be one of, for example EP 0643228 B1 known device act, which can be operated hydraulically, for example.

Statt eines gasförmigen Mediums wäre es auch möglich, ein flüssiges Medium, beispielsweise ein geeignetes Öl, zur Bewegung des Kolbens 3 zu verwenden.Instead of a gaseous medium, it would also be possible to use a liquid medium, for example a suitable oil, to move the piston 3.

Je nach Form und insbesondere Größe des Werkstücks 2 können mehrere der Vorrichtung 1 zur Abstützung desselben eingesetzt werden. Gegebenenfalls können sämtliche dieser Vorrichtungen 1 von einer zentralen Stelle aus mit dem gasförmigen Medium versorgt werden. Dabei kann es dennoch möglich sein, jede einzelne der Vorrichtungen 1 unabhängig von den anderen anzusteuern.Depending on the shape and in particular size of the workpiece 2, several of the device 1 can be used to support it. If necessary, all of these devices 1 can be supplied with the gaseous medium from a central location. It may still be possible to control each of the devices 1 independently of the others.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 212019000361 U1 [0002]
EP 3815841 B1 [0003]
EP 3991912 A1 [0003]
WO 2021049244 A1 [0003]
EP 0643228 B1 [0026]

Claims

Device (1) for supporting a workpiece (2) to be machined, with a movable piston (3) for contact with the workpiece (2) and with a cylinder (4) receiving the movable piston (3), characterized in that the piston ( 3) is movably accommodated within the cylinder (4) without sealing against the cylinder (4), and that the piston (3) acts on the workpiece (2) without the presence of a spring element.

Device (1) according to Claim 1 , characterized in that there is a gap (5) between the cylinder (4) and the piston (3).

Device (1) according to Claim 2 , characterized in that the gap (5) is annular.

Device (1) according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the piston (3) is acted upon by a gaseous medium.

Device (1) according to Claim 4 , characterized in that the cylinder (4) has a supply line (6) for the gaseous medium.

Device (1) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that a throttle element (7) is arranged in the feed line (6).

Device (1) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the piston (3) can be clamped by means of a clamping device (8) in the state in which it rests on the workpiece (2).