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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 die Trägerplatte nach Anspruch 8.
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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 im Patent
DE 43 41 744 C2 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, und eine nach dem Verfahren hergestellte Trägerplatte nach dem Anspruch 8.
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In 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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Bezugszeichenliste
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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
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- 21
- Ansatz
- 22
- Aufnahme
- 23
- Außenbund
- 24
- Ringausnehmung (Bohrung 5)
- 25
- Ringansatz
- 26
- Befestigungsschraube
- 27
- Pfeilrichtung
- 28
- Gewindebohrung
- 29
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- 30
- Schnellspannzylinder