DE10257420B4

DE10257420B4 - Vorrichtung zum Aufspannen unebener Werkstücke, Klemmstößel und Verfahren

Info

Publication number: DE10257420B4
Application number: DE2002157420
Authority: DE
Inventors: Franz Hugo
Original assignee: Rmb Maschinen und Anlagen GmbH; Rmb Maschinen-Und Anlagenbau GmbH; SCANWAFER GmbH
Current assignee: Rmb Maschinen-Und Anlagenbau De GmbH; REC Solar Pte Ltd
Priority date: 2002-12-08
Filing date: 2002-12-08
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2022-12-09
Also published as: DE10257420A1

Abstract

Vorrichtung zum Aufspannen unebener Werkstücke (9)
mit einem Gehäuse,
mit mehreren beweglichen Klemmstößeln, die in Wänden des Gehäuses geführt sind und jeweils einen Saugnapf (1) an dem werkstückseitigen Ende des Klemmstößels aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Klemmstößel jeweils durch eine gemeinsame erste Kammer (1') und in eine gemeinsame zweite Kammer (2') geführt sind,
wobei die Saugnäpfe (1) der Klemmstößel über eine Bohrung (3) im Klemmstößel mit der ersten Kammer (1') verbunden sind, so dass die Saugnäpfe (1) über die erste Kammer (1') mit einem Vakuum verbindbar sind,
und dass die Klemmstößel in der zweiten Kammer (2') von jeweils einem Klemmschlauch (5) umgeben sind, wobei der jeweilige Klemmschlauch (5) an den jeweiligen Klemmstößel angedrückt oder daran angezogen werden kann, um den jeweiligen Klemmstößel in einer definierten Lage gegenüber dem Werkstück (9) zu halten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspannen unebener Werkstücke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Klemmstößel zum Aufspannen unebener Werkstücke sowie ein Verfahren zum Aufspannen unebener Werkstücke unter Verwendung einer solchen Vorrichtung.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken auf Fräsmaschinen, Bandsägen, Flachschleifmaschinen oder anderen Bearbeitungsmaschinen muss das Werkstück auf dem Maschinentisch befestigt werden.
Bei unebenen Oberflächen und bei Werkstücken oder Werkstoffen ist die Befestigung zum Teil nur durch aufwendige Vorrichtungen oder andere Hilfsmittel, wie Klebstoffe, usw., möglich.
Aus der US 6 209 188 B1 ist ein Verfahren zum Aufspannen unebener Werkstücke mit beweglichen Aktuatoren angegeben; die Aktuatoren (in Form von Stößeln) können in einer definierten Lage zum Werkstück eingestellt werden und können in dieser Position fixiert werden, um die Fläche eines unebenen Werkstücks anzupassen. Die Stößel werden hierbei mittels Hülsen (Klemmbacken) festgeklemmt.
Die Druckschrift DE 86 32 996 U1 beschreibt eine Einrichtung zum Spannen von nicht plan liegenden Werkstücken, bei der ein Vakuumspannelement verwendet wird, das Höhendifferenzen zwischen der Unterseite des Werkstücks und der Spannebene einer Arbeitsplatte selbsttätig ausgleicht. Der Ausgleich wird dadurch erreicht, dass die Arbeitsplatte pro Spannelement eine Bohrung und darin axial verschiebbar eine unter Federdruck stehende Ausgleichsbuchse enthält, deren über der Spannebene befindliches Ende eine umlaufende Dichtlippe aufweist und deren anderes Ende in eine evakuierbare Saugglocke eintaucht, die luftdicht an der Plattenunterseite befestigt ist.
Die DE 39 01 254 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufspannen flächiger, instabiler Teile, bei dem ein zu bearbeitendes Werkstück in zentrierter, horizontal ausgerichteter Lage radial und axial festgelegt wird, wobei nach der radialen Zentrierung auf der der zu bearbeitenden Fläche des Werkstücks abgewandten Fläche an einer Vielzahl von Stellen punktförmig abgestützt wird wobei an mindestens einem kleinflächigen Abschnitt eine Zugkraft in Richtung auf die Aufspannvorrichtung aufgebracht wird. Vorrichtungsgemäß ist eine Vielzahl axial bewegbarer Bolzen und eine Vielzahl von Einrichtungen zum Aufbringen einer Zugkraft auf das Werkstück vorgesehen.
Die DE 198 23 983 A1 und die DE 195 30 584 C1 beschreibt eine weitere Vorrichtung zum Befestigen eines ebenen Teils mittels Luft-Unterdruck.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der das Ausrichten des Werkstücks und das Festhalten der Werkstücklage während der Bearbeitung auf einfache Weise möglich ist, sowie einen Klemmstößel für eine solche Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufspannen unebener Werkstücke unter Verwendung einer solchen Vorrichtung anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, einem Klemmstößel nach Anspruch 9 sowie einem Verfahren nach Anspruch 12.
Zur Halterung und Befestigung von Werkstücken wird ein oder werden mehrere Klemmstößel eingesetzt, der bzw. die auf einer ebenen oder einer der Werkstückform angepassten Fläche angeordnet ist/sind.
Die beweglichen Klemmstößel werden somit in eine definierte Lage zu dem Werkstück gebracht und danach in dieser Position gehalten.
Solche Klemmstößel können durch Federelemente an die Werkstückoberfläche angedrückt werden.
Die Funktion der Federn kann auch durch die Saugnäpfe an der Oberfläche der Klemmstößel übernommen werden.
Die Klemmstößel können in mindestens einem evakuierbaren Gehäuse geführt werden und alle Saugnäpfe werden über die Klemmstößel gemeinsam evakuiert.
Das Gehäuse und die Klemmstößel können in zwei getrennte, evakuierbare Kammern aufgeteilt sein, wobei die Klemmstempel in der Kammeraußenwand und Kammerzwischenwand geführt werden.
Falls unebene Werkstücke aufgespannt werden sollen, wird nach Einstellen der gewünschten Werkstückposition zuerst Vakuum in der ersten Kammer angelegt und danach wird durch Anlegen von Vakuum in der anderen Kammer die Werkstückposition fixiert.
Zum Aufspannen unebener Werkstücke kann nach dem Ausrichten und Aufspannen der Werkstücke und Anlegen eines Vakuums in der ersten Kammer die zweite Kammer mit einem Druck oberhalb von Atmosphärendruck beaufschlagt werden.
Bevorzugt weisen die Klemmstößel zwei Hohlräume auf, wobei jeder Hohlraum über jeweils gemeinsame Kammern mit gleichem Druck beaufschlagt werden kann.
Auch kann eine dritte Kammer vorgesehen werden, die durch eine elastische Membran von der zweiten Kammer getrennt ist. Mit einer solchen Anordnung wird jeder Klemmstößel nach dem Aufsetzen des Werkstücks durch die mit Druck beaufschlagte Membran mit der gleichen Kraft an das Werkstück angepresst. Die Spannkraft kann durch den Vakuumdruck eingestellt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sowie des Klemmstößels sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
In den Zeichnungen:
1 zeigt einen Klemmstößel,
2 zeigt eine Klemmbuchse für den Klemmstößel, wie er in der 1 gezeigt ist,
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Klemmtischs mit zwei Kammern,
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Klemmtischs mit Druckklemmung, bei dem die Klemmbuchse der 2 eingesetzt ist,
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer Membran, und
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem mehrere Fixierstifte in einem Saugnapf angeordnet sind.
In 1 ist ein Stößel bzw. Klemmstößel dargestellt. Dieser Klemmstößel trägt an seiner Oberseite einen elastischen Saugnapf 1, der an der Oberseite des Klemmstößels mit einem Fixierstift 2 gehalten ist. Eine Bohrung 3 im Fixierstift 2 stellt eine Verbindung zum Haltevakuum her.
In 2 ist eine Klemmbuchse dargestellt. Ein Klemmschlauch 5 verbindet Führungsbuchsen 4 und 6 miteinander. Die hermetische Dichtung zwischen den einzelnen Kammern 1', 2' wird über O-Ring Dichtungen hergestellt.
3 zeigt eine Ausführung der Vorrichtung mit mehreren Klemmstößeln.
Zum Befestigen wird das Werkstück 9 auf die Klemmstößel aufgesetzt. Federelemente 8 pressen die Klemmstößel an die Oberfläche des Werkstücks (9).
Die Stößel sind auf der Oberseite mit einem Saugnapf 1 ausgestattet, wobei der Saugnapf 1 über einer Bohrung 3 zur Verbindung mit einer Vakuumpumpe ausgerüstet ist. Durch Anlegen eines Vakuumdruckes an die Kammer 1' (siehe 3) werden die Saugnäpfe 1 mit dem Werkstück kraftschlüssig verbunden.
Durch nachfolgendes Anlegen von Vakuum an die Kammer 2' (siehe 3) werden die Gummischläuche bzw. Klemmschläuche 5 an die Fixierstifte gezogen und so in dieser Lage fixiert.
Auf der Basis der Erfindung sind verschiedene Verfahrensvarianten und Vorrichtungs-Ausführungen möglich.
In 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Klemmtischs mit Druckklemmung dargestellt, bei dem die Klemmbuchse der 1 eingesetzt ist.
5 zeigt eine Ausführung mit einer dritten Kammer. Die Wand der dritten Kammer wird durch eine elastische Membran gebildet.
Durch Druckbeaufschlagung der dritten Kammer können die Klemmstößel an das Werkstück angepresst werden, wobei das Werkstück vorher so auf dem Tisch positioniert wird, dass ein Abstand zwischen der tiefsten Stelle des Werkstücks und den Klemmstößeln besteht. Durch Anlegen eines Gasdruckes werden die Klemmstößel über die Membrane nach oben an das Werkstück angepresst, wobei unabhängig von Unebenheiten mit der gleichen Kraft angepresst wird.
Durch nachfolgendes Anlegen von Druck an die zweite Kammer 2' werden die Klemmstößel in dieser Lage fixiert.
Für Anwendungen, die eine besonders hohe Anpresskraft benötigen, können auch mehrere Fixierstifte in einem Saugnapf 1 angeordnet werden; in 6 ist ein solches Beispiel gezeigt. Bei diesem Verfahren wird das Werkstück 9 in die gewünschte Lage oberhalb des Spanntisches gebracht. Durch Druckbeaufschlagung der dritten Kammer drückt die Membrane die Klemmstempel mit einer durch den Gasdruck einstellbaren Kraft nach oben gegen das Werkstück 9. Durch Druckbeaufschlagung der zweiten Kammer 2' werden die Klemmstößel in ihrer dem Werkstück 9 angepassten Lage fixiert. Danach wird durch Anlegen eines Vakuums eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Klemmstößeln und dem Werkstück 9 hergestellt.

Claims

Vorrichtung zum Aufspannen unebener Werkstücke (9) mit einem Gehäuse, mit mehreren beweglichen Klemmstößeln, die in Wänden des Gehäuses geführt sind und jeweils einen Saugnapf (1) an dem werkstückseitigen Ende des Klemmstößels aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmstößel jeweils durch eine gemeinsame erste Kammer (1') und in eine gemeinsame zweite Kammer (2') geführt sind, wobei die Saugnäpfe (1) der Klemmstößel über eine Bohrung (3) im Klemmstößel mit der ersten Kammer (1') verbunden sind, so dass die Saugnäpfe (1) über die erste Kammer (1') mit einem Vakuum verbindbar sind, und dass die Klemmstößel in der zweiten Kammer (2') von jeweils einem Klemmschlauch (5) umgeben sind, wobei der jeweilige Klemmschlauch (5) an den jeweiligen Klemmstößel angedrückt oder daran angezogen werden kann, um den jeweiligen Klemmstößel in einer definierten Lage gegenüber dem Werkstück (9) zu halten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die zweite Kammer (2') ein Druck anlegbar ist, der die Klemmschläuche (5) an die Klemmstößel andrückt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmstößel durch Federelemente (8) an die Oberfläche des Werkstücks (9) angedrückt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der Federelemente (8) durch die Saugnäpfe (1) an der Oberseite der Klemmstößel übernommen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmstößel jeweils zwei Hohlräume aufweisen, wobei die einen Hohlräume der Klemmstößel über die erste gemeinsame Kammer (1') mit dem gleichen Druck beaufschlagbar sind und die anderen Hohlräume der Klemmstößel über die zweite Kammer (2') mit Druck beaufschlagbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Hohlraum des jeweiligen Klemmstößels mit dessen Saugnapf (1) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Kammer vorgesehen ist, die durch eine elastische Membran von der zweiten Kammer (2') getrennt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran gegen das untere, dem Werkstück (9) abgewandten Ende der Klemmstößel anliegt.
Klemmstößel zum Aufspannen unebener Werkstücke (9) mit einem Saugnapf (1) an dem werkstückseitigen Ende des Klemmstößels, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugnapf (1) an einem Fixierstift (2) gehalten ist, dass der Klemmstößel in zwei Hohlräume unterteilt ist wobei der Saugnapf (1) des Klemmstößels über den einen Hohlraum und eine Bohrung im Klemmstößel mit einem Vakuum verbindbar ist, und der Klemmstößel im Bereich eines zweiten Hohlraums von einem Klemmschlauch (5) umgeben ist, der an den Klemmstößel angedrückt oder daran angezo gen werden kann, um den Klemmstößel in einer definierten Lage gegenüber dem Werkstück (9) zu halten.
Klemmstößel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmstößel durch ein Federelement (8) an eine Werkstückoberfläche andrückbar ist.
Klemmstößel nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmschlauch (5) an seinen Enden über jeweils eine Führungsbuchse (4, 6) an dem Klemmstößel gehalten ist, wobei die Führungsbuchsen (4, 6) gegen den Klemmstößel abgedichtet sind.
Verfahren zum Aufspannen unebener Werkstücke unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmstößel in eine definierte Lage zu dem Werkstück (9) gebracht werden und in diesen Positionen dadurch gehalten werden, dass der jeweilige einem Klemmstößel zugeordnete Klemmschlauch (5) an dem Klemmstößel angelegt wird und in dieser Lage fixiert wird und dass der Saugnapf (1) mit dem Werkstück (9) kraftschlüssig verbunden wird, indem ein Vakuumdruck an die erste Kammer angelegt wird.