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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Trägerplatte
mit schwimmender Zentrierhülse
für ein
Schnellspannsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1,
sowie deren Funktion nach Patentanspruch 8, und die Trägerplatte
nach Anspruch 11.
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Grundsätzlich handelt
es sich bei einem solchen Schnellspannsystem um ein System, bei
dem Schnellspannzylinder mit Einzugsnippeln zusammenwirken, um eine
Trägerplatte
(diese wird gelegentliche auch Bearbeitungsplatte genannt) zu fixieren.
Dadurch können
auf der Trägerplatte
aufgespannte Werkstücke
in Bearbeitungszentren bearbeitet werden.
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In
der auf den gleichen Anmelder zurückgehenden
DE 101 23 266 A1 ist bereits
schon eine Befestigung eines Einzugsnippels in einer zugeordneten
Nippelbohrung in einer Trägerplatte
dargestellt.
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Die
Befestigung des Einzugsnippels in der Nippelbohrung an der Trägerplatte
erfolgt hierbei dadurch, dass eine von oben in die Nippelbohrung
eingesetzte Einpresshülse
mittels einer zugeordneten Scheibe – welche mit Gewindeschrauben
gegen den Einzugsnippel gezogen wird – in der Bohrung verankert
wird.
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Problem
bei dieser Konstruktion ist, dass die Gefahr besteht, dass die Einpresshülse oder
dazugehörende
Teile der Nippelbohrung aus der Oberfläche der Trägerplatte nach oben herausragen
oder vertieft in die Nippelbohrung verlagert sind. Es fehlt also
an einem ebenen, genauen Abschluss der Oberseite der Nippelbohrung
im Bezug zur Oberfläche
der Trägerplatte.
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Die
Oberfläche
der Trägerplatte
sollte durchgehend vollständig
eben ausgebildet werden, weil auf diese Oberseite ein entsprechendes
Spannelement aufgesetzt wird, wie es beispielsweise in der Patentanmeldung
DE 43 41 744.2 beschrieben
ist.
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Wenn
die Unterseite des Spannelementes auf der Oberseite der Trägerplatte
eine entsprechende Erhöhung
oder Vertiefung im Bereich der Nippelbohrung vorfindet, dann verkantet
sich das Spannelement in unerwünschter
Weise. Das mit dem Spannelement verbundene Werkstück kann
dann nur noch ungenau bearbeitet werden.
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Ist
beispielsweise der Abschluss der Nippelbohrung in der Trägerplatte
zu tief, dann verkippt das Spannelement und verkantet auch das mit
dem Spannelement spannend verbundene Werkstück.
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Ist
hingegen der Abschluss der Nippelbohrung an der Oberseite der Trägerplatte
zu hoch, dann verkantet das Spannelement zur anderen Seite hin und
die Nullpunktorientierung des zu bearbeitenden Werkstückes ist
nicht mehr zur Oberfläche
der Trägerplatte
(Z-Ebene) gegeben.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Trägerplatte
mit darin angeordneten Nippelbohrungen zur Befestigung eines Einzugsnippels
so auszubilden, dass der Abschluss der Nippelbohrung an der Oberseite
der Trägerplatte
absolut eben ausgebildet ist.
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Das
Problem wurde in der eigenen
DE 101 23 266 A1 dadurch gelöst, dass
bei einem einmal in der Nippelbohrung befestigten Einzugsnippel
die Oberseite der Trägerplatte
nachträglich überschliffen wurde,
um eine vollkommen ebene Oberseite zu erlangen. Dies ist aber mit
erheblichem Aufwand und entsprechenden Fehlerquellen verbunden,
denn beim Schleifen der Oberfläche
kann es vorkommen, dass insgesamt die Trägerplatte verkantet, wodurch eine
schräge
Oberfläche
in die Trägerplatte
eingeschliffen wurde.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung nun neu durch ein Verfahren
nach dem Gegenstand des Anspruches 1 gekennzeichnet, deren Funktion
durch den Anspruch 8, und eine nach dem Verfahren hergestellte Trägerplatte
nach dem Anspruch 11.
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Nach
einem ersten Verfahrensschritt ist es vorgesehen, dass zunächst schwimmend
in eine Nippelbohrung zur Befestigung eines Einzugsnippels eine
Zentrierhülse
eingesetzt wird, die ein beträchtliches
Spiel zu den umlaufenden Wänden
der Nippelbohrung aufweist.
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Nach
dem Einbringen der Zentrierhülse
in die Nippelbohrung wird eine Gießplatte auf der Oberfläche der
Trägerplatte
aufgesetzt und mittels Gewindeschrauben an der Oberseite der Trägerplatte
festgelegt.
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In
einem anderen Verfahrensschritt wird eine Gewindeschraube durch
die Gießplatte
hindurch in eine Gewindebohrung der Zentrierhülse eingeschraubt und diese
Befestigungsschraube festgezogen (dieser Verfahrensschritt kann
auch vor dem vorangehend aufgeführten
durchgeführt
werden).
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In
einem weiteren Verfahrensschritt wird dann durch die Gießplatte
hindurch und einen dort angeordneten Einspritztrichter eine aushärtende Vergussmasse
mit Überdruck
eingebracht, so dass diese Vergussmasse in den Zwischenraum zwischen der
Zentrierhülse
und den umlaufenden Wandungen der Nippelbohrung sich festlegt und
dort verfestigt.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt wird die Vergussmasse aushärten gelassen
und schließlich die
Gießplatte
entfernt, wobei gleichzeitig auch die mittlere Befestigungsschraube
für die
Halterung der Zentrierhülse
und die äußeren Befestigungsschrauben
für die
Halterung der Gießplatte
an der Trägerplatte
entfernt werden.
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Mit
den gegebenen Verfahrensschritten wird also erreicht, dass eine
Zentrierhülse
glatt und eben mit ihrer Oberseite mit der zugeordneten Oberfläche der
Trägerplatte
abschließt.
Dies wird dadurch erreicht, dass wegen der Verwendung einer Zugschraube,
die in die Zentrierhülse
eingeschraubt wird und welche die Zentrierhülse gegen die Unterseite der
Gießplatte
zieht, nun sichergestellt ist, dass diese Zentrierhülse mit
ihrer Oberseite genau eben mit der Oberfläche der Trägerplatte ist.
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In
dieser so fixierten Lage wird nun der Spielraum zwischen der Zentrierhülse und
der Bohrung in der Trägerplatte
ausgegossen und aushärten
gelassen.
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Der
Vorteil dieser Maßnahme
ist, dass die Zentrierhülse
ungenaue Maße
haben kann, weil sie mit der entsprechenden aushärtenden Vergussmasse planeben
in der Nippelbohrung der Trägerplatte festgelegt
wird.
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Es
kommt hierbei nicht auf ein seitliches Spiel oder ein Höhenspiel
an, weil das Höhenspiel dadurch
beseitigt ist, dass die Zentrierhülse mit ihrer Oberseite an
die Unterseite der Gießplatte
mittels der Zugschraube angepresst wird und hierdurch eine absolute
Oberflächenebenheit
mit der Oberfläche
der Trägerplatte
erreicht wird, weil von der anderen Seite her die Gießplatte
mittels der Befestigungsschrauben auf die Oberseite der Trägerplatte
festgeschraubt ist.
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In
einer Weiterbildung des oben genannten Verfahrens ist es im Übrigen vorgesehen,
dass mit der eingefüllten
Vergussmasse auch ringsum laufende Ringeinstiche im Zwischenraum
zwischen der Zentrierhülse
und der Bohrungswandung der Nippelbohrung ausgefüllt werden.
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Auf
diese Weise kommt es zu einer Verzahnungswirkung der Vergussmasse
im Bereich dieser Ringeinstiche, wodurch die Zentrierhülse aufgrund der
verbindenden Vergussmasse noch zusätzlich in der Nippelbohrung
verankert wird. Damit besteht der wesentliche Vorteil, dass diese
Zentrierhülse
hochlastübertragend
die Zugkräfte
auf die Trägerplatte übertragen
kann.
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Nach
dem Stand der Technik waren derartige Zentrierhülsen nämlich nur unmittelbar mit dem
Einzugsnippel verbunden, ohne einen wesentlichen Verbund in der
Bohrung der Trägerplatte
zu erhalten. Damit bestand aber der Nachteil, dass bei Einwirkung einer
Zugkraft auf die Zentrierhülse
diese ihre Zugkraft unmittelbar an den Einzugsnippel weitergegeben
hatte und die Gefahr bestand, dass aufgrund der einwirkenden Zugkraft
die Zentrierhülse
an ihrem schwächsten
Querschnitt abscherte und das Spannsystem versagte.
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Nach
dem Gegenstand des oben genannten Anspruches wird jedoch die Zentrierhülse zusätzlich in
der Nippelbohrung aufgrund der umlaufenden Ringeinstiche mit der
Vergussmasse verankert, so dass eine hochlastübertragende Verbindung zwischen
der Zentrierhülse über die
Verankerung mit der Vergussmasse auf die Trägerplatte erfolgt.
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Ein
Abreißen
der Zentrierhülse
aufgrund hoher, einwirkender Zugkräfte ist deshalb nicht mehr
zu befürchten.
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In
einem bevorzugten Vorrichtungsanspruch ist es vorgesehen, dass die
Zentrierhülse
mit relativ großem
Spiel einen Ringquerschnitt in Bezug zu dem oberen Teil der Nippelbohrung
bildet und dass lediglich der obere Teil zwischen der Nippelbohrung
und der Zentrierhülse
mit der Vergussmasse ausgegossen wird.
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Der
untere Teil der Zentrierhülse
legt sich lediglich mit einer Spielpassung an die Wandung der Nippelbohrung
an, so dass in diesem Bereich ein Ausgießen mit einer Vergussmasse
nicht mehr stattfindet. Sinn des Ausgießens mit der Vergussmasse ist
im Übrigen,
dass lediglich umlaufende, vertikal übereinanderliegende und parallel
zueinander angeordnete Ringeinstiche ausgegossen werden, die in vertikale
Richtung durch z. B. zwei einander gegenüberliegende Steigbohrungen
miteinander verbunden sind.
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Ferner
ist bei der Kennzeichnung der Zentrierhülse wesentlich, dass sich der
Einzugsnippel mit bestimmten Flächen – die anhand
der Zeichnungen noch näher
erläutert
werden – lastübertragend
und spielfrei an dem unteren hülsenartigen
Ansatz der Zentrierhülse
zentriert und sich dort anlegt.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1: Draufsicht auf eine Trägerplatte;
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2: Schnitt durch die Trägerplatte
nach 1 mit Darstellung
des Gießvorganges;
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3: Trägerplatte nach 2 nach Vollendung des Gießvorganges;
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4: Trägerplatte nach 3 in Verbindung mit einem Schnellspannzylinder.
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Gemäß 1 weist die Trägerplatte
eine Anzahl von im Abstand voneinander angeordneten Positionierbohrungen 2 auf,
die im Rastermaß über die Trägerplatte 1 verteilt
sind.
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Jede
der Positionierbohrungen 2 ist zu einem Bearbeitungssystem
nullpunktorientiert ausgerichtet, d. h. das Bearbeitungsmaß der Bearbeitungsmaschine
wird in Bezug auf die jeweils angeordnete Positionierbohrung 2 festgelegt.
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Im
Abstand von den Positionierbohrungen 2 ist eine Nippelbohrung 5 vorgesehen,
welche zur Festlegung eines Einzugsnippels 18 dient.
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Diese
Nippelbohrung 5 ist nicht nullpunktorientiert angelegt,
weil – wie
ausgeführt – die Nullpunktorientierung
von den Positionierbohrungen 2 abgenommen wird.
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Vorher
wurde in die Nippelbohrung 5 die im Ausgießverfahren
festzulegende Zentrierhülse 12 eingebracht,
wobei eine zugeordnete Schraube 4 in eine Gewindebohrung 28 im
Zentrum der Zentrierhülse 12 eingeschraubt
wird. Durch Festziehen der Schraube 4 in der Gewindebohrung 28 der
Zentrierhülse 12 wird
diese gegen die Unterseite der Gießplatte 3 kraft- und
formschlüssig
angezogen und bleibt dort festgelegt.
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Sonach
wird mittels einer Spritze 8 eine aushärtbare Vergussmasse in einen
zugeordneten Einspritztrichter 6 im Bereich der Gießplatte 3 eingebracht.
Dieser Einspritztrichter 6 ist fluchtend gegenüber einer
Einspritzbohrung 9 im Bereich des oberen Flansches der
Zentrierhülse 12 angeordnet,
so dass die Gießmasse über die
Einspritzbohrung 9 nach unten in den Bereich eines vertikal
ausgerichteten Steigkanals 15 gelangt.
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Von
diesem Steigkanal 15 aus gehen horizontal umlaufende Ringeinstiche 11, 17 aus,
so dass sich die Vergussmasse über
den vertikalen Steigkanal 15 in die horizontal umlaufenden
Ringeinstiche 11 und 17 verteilt.
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Der
vertikal angelegte Fallkanal 15 ist im Winkel abgekröpft, so
dass zunächst
ein vertikales Teilstück
in ein horizontales Teilstück
und dann wiederum in ein vertikales Teilstück übergeht.
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Im
Bereich der vertikalen Teilstücke
des Fallkanals 15 sind die vorher erwähnten ringsum laufenden Ringeinstiche 11 und 17 angeordnet.
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Auf
der gegenüberliegenden
Seite zum Fallkanal 15 ist ein gleichfalls vertikal verlaufender
Steigkanal 16 angeordnet, der wiederum aus einem vertikalen
ersten Teilstück,
einem sich daran anschließenden
horizontalen Teilstück
und einem sich daran anschließenden
vertikalen Teilstück
ergibt.
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Im
Bereich der vertikalen Teilstücke
dieses Steigkanals 16 münden
wiederum die vorher genannten Ringeinstiche 11 und 17.
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Der
Steigkanal 16 ist flüssigkeitsleitend
mit einer Steigeröffnung 7 verbunden,
so dass die sich in den Gießzwischenräumen verteilende
Vergussmasse schließlich über den
Steigkanal 16 nach oben dringt und über die Steigerbohrung 10 in
die Steigeröffnung 7 in
der Gießplatte 3 aufsteigt.
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Man
kann beim Einspritzen der Vergussmasse dann gut erkennen, wenn alle
Kanäle
im Bereich der Zentrierhülse 12 ausgefüllt sind.
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Wie
man gut aus 1 und 2 erkennen kann, ergibt
sich also ein oberer umlaufender Gießharzrand 14, der
im Wesentlichen aus einem oberen, umlaufenden Teil besteht und flüssigkeitsleitend
damit verbundenen horizontalen und im gegenseitigen Abstand parallel
zueinander angeordneten Ringeinstichen 11 und 17.
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Die
Anordnung von Ringeinstichen 11 und 17 – die sich
sowohl teilweise in das Material der Trägerplatte und teilweise in
das Material der Zentrierhülse erstrecken – hat den
Vorteil, dass damit die Zentrierhülse 12 in der Trägerplatte 1 ausgezeichnet
verankert wird. Es kommt zu einer hochlastübertragenden Verbindung, so
dass die Zugkräfte,
welche in Pfeilrichtung 27 auf die Zentrierhülse 12 wirken,
bereits schon in die Trägerplatte 1 eingeleitet
werden, ohne diese auf den Einzugsnippel 18 zu übertragen
und insbesondere auch von der Schraube 19, 26 fernzuhalten,
die dann nur noch die Einzugskräfte
eines Schnellspannzylinders 30 aufnehmen muss und deshalb
hierdurch weniger auf Zug und Abscherung beansprucht wird.
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Zur
Festlegung des Einzugsnippels 18 weist der untere Teil
der Zentrierhülse 12 einen
ringförmigen
Außenbund 23 auf,
der mit Spiel in eine zugeordnete Aufnahme 22 im Zentrum
des Einzugsnippels 18 eingreift.
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Wichtig
ist jedoch, dass sich der Außenbund 23 an
einer zugeordneten Ringausnehmung 24 im Bereich der Nippelbohrung 5 lastübertragen
und spielfrei anlegt, und ferner ist wichtig, dass im Bereich eines
radial auswärts
gerichteten Ringansatzes 25 entsprechende horizontale Anlageflächen ausgebildet
sind, die sich an die Unterseite der Trägerplatte 1 gemäß 3 anlegen.
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Auf
diese Weise wird somit der Einzugsnippel 18 hochlastübertragend
und spielfrei einerseits mit der Trägerplatte und andererseits
mit der Zentrierhülse 12 verbunden.
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Im
Bereich der Passung 13 liegt der entsprechende Teil der
Zentrierhülse 12 mit
lediglich geringem Spiel an der umlaufenden Wandung der Nippelbohrung 5 an.
Dies soll verhindern, dass die Gießmasse in den unteren Bereich
der Zentrierhülse 12 gelangt.
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Der
zylinderförmige
Ansatz 21 an der Zentrierhülse 12 greift mit
entsprechendem Spiel in die Aufnahme 22 am Einzugsnippel 18 ein.
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Die 3 zeigt die fertig ausgegossene
und ausgehärtete
Trägerplatte
mit der schwimmenden Zentrierhülse 12.
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Die 4 zeigt eine andere Ausführungsform
der Festlegung des Einzugsnippels 18 an der Zentrierhülse 12.
Es ist eine kegelförmige
Befestigungsschraube 26 dargestellt, im Profil eine etwa
kegelförmig
geformte Spitze aufweist, die als Einführschräge dient, wenn es darum geht,
dass der Einzugsnippel in die Fangöffnung am Schnellspannzylinder 30 eingeführt werden
soll.
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Die 4 zeigt ferner, dass auf
der Oberseite der Trägerplatte
nicht näher
dargestellte Spannwerkzeuge angeordnet sind, die mit zugeordneten Gewindeschrauben
in die Gewindebohrung 28 im Bereich der Zentrierhülse 12 eingeschraubt
sind. Es können
erhebliche Spannkräfte
entstehen, so dass die Zentrierhülse 12 im
großen
Maße in
Pfeilrichtung 27 auf Zug beansprucht wird.
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Dank
der form- und kraftschlüssigen
Verankerung der Zentrierhülse 12 in
der Nippelbohrung 5 mittels der Vergussmasse werden diese
in Pfeilrichtung 27 wirkenden Zugkräfte bereits schon auf die Trägerplatte 1 übertragen,
ohne diese auf den Einzugsnippel und die den Einzugsnippel haltende
Befestigungsschraube 19, 26 zu übertragen.
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- 1
- Trägerplatte
- 2
- Positionierbohrung
- 3
- Gießplatte
- 4
- Schrauben
- 5
- Nippelbohrung
- 6
- Einspritztrichter
- 7
- Steigeröffnung
- 8
- Spritze
- 9
- Bohrung
(Einspritz)
- 10
- Bohrung
(Steiger)
- 11
- Ringeinstich
- 12
- Zentrierhülse
- 13
- Passung
- 14
- Gießharzrand
- 15
- Fallkanal
- 16
- Steigkanal
- 17
- Ringeinstich
- 18
- Einzugsnippel
- 19
- Befestigungsschraube
- 20
- –
- 21
- Ansatz
- 22
- Aufnahme
- 23
- Außenbund
- 24
- Ringausnehmung
(Bohrung 5)
- 25
- Ringansatz
- 26
- Befestigungsschraube
- 27
- Pfeilrichtung
- 28
- Gewindebohrung
- 29
- –
- 30
- Schnellspannzylinder