-
Die
Erfindung betrifft ein Vakuumspannsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
-
Es
gibt bereits seit langem Saugplatten zu dem Zweck, flächige Gegenstände vorübergehend
in bestimmter Position festzuhalten. Beispielsweise im grafischen
Gewerbe werden häufig
Folien, Platten o.dgl. von unterschiedlicher Größe und geometrischer Form zu
einer Bearbeitung auf Vakuumplatten oder -tischen aufgespannt. Deren
hohler Plattenkörper
wird an eine Vakuumpumpe angeschlossen und hat über seine Fläche verteilte
Saugbohrungen, so daß ein
aufgelegter flächiger
Gegenstand an die Plattenoberfläche
gezogen wird, solange Unterdruck besteht.
-
Namentlich
bei kleineren Spannobjekten entsteht allerdings eine unerwünscht große Leckrate
dadurch, daß Umgebungsluft
in die nicht abgedeckten Löcher
einströmt.
Dem versuchte eine Vorrichtung gemäß DE-U1-85 22 454 mit Ventilkörpern zu
begegnen, welche die nicht bedeckten Saugbohrungen verschließen, z.B.
mit Federplättchen,
Ventilkugeln u.dgl., was naturgemäß den Aufwand stark erhöht. Bei
Vakuumspannplatten laut DE-A1-43 02 440, die sich aus Teilspannplatten
unterschiedlicher Form und Größe zusammensetzen
lassen, sind Verschlußstopfen
zum Abdichten nicht benutzter Kanäle vorgesehen. Für das Aufspannen
von Werkstücken
benutzt man außer
herkömmlichen
T-Nutenplatten vielfach Vakuumrasterplatten, die rechtwinklig zueinander verlaufende
Vakuumnuten aufweisen, in welche Dichtschnüre zur Begrenzung des Aufspannfeldes einlegbar
sind. Unter Verwendung von Anschlagleisten lassen sich nach DE-U1-93
13 767 an den Außenrändern in
Vakuumnuten halber Breite auch dünnere
Dichtschnüre
eingesetzen.
-
Es
ist Ziel der Erfindung, ein modulares Vakuumspannsystem zu schaffen,
mit dem die Funktionen üblicher
Spannplatten sowohl einzeln für
sich als auch gemischt nutzbar sind. Das System soll einfach aufgebaut,
kostengünstig
herstellbar und bequem zu verwenden sein; es soll sich ferner zum
Einsatz handelsüblicher
Komponenten eignen.
-
Hauptmerkmale
der Erfindung sind in Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind
Gegenstand der Ansprüche
2 bis 17.
-
Das
erfindungsgemäße Vakuumspannsystem
zeichnet sich laut Anspruch 1 durch die Kombination folgender Merkmale
aus:
-
- a) eine Nutenspannplatte, die an ihrer Oberseite Sauglöcher z.B.
in rasterförmiger
Anordnung aufweist, ist an einen Unterdruckerzeuger anschließbar oder
angeschlossen,
- b) die Nutenspannplatte hat ein insbesondere aus Aluminium,
Stahl o.dgl. bestehendes Hohlkammerprofil mit parallelen T-Nuten
zumindest an der Oberseite,
- c) das Hohlkammerprofil ist stirnseitig mit flachen Leisten
abdicht- und verschließbar,
deren Kontur mit dem Hohlkammerprofil formgleich ist,
- d) zur Aufnahme von Saugnäpfen,
Stopfen, Befestigungselementen o.dgl. sind in die nach vorgebbarem
Raster angeordneten Sauglöcher Blindnietmuttern
eingefügt.
-
Dieses
Spannsystem ist von überaus
einfachem Aufbau und zuverlässig
im Betrieb. Es bietet alle Möglichkeiten
des Spannens auf einer herkömmlichen
T-Nutenplatte und zusätzlich
die Funktionen einer universellen Vakuumspannvorrichtung, und zwar
nach Wahl in einzelnen Varaianten oder gemischt. Handelsübliche Komponenten
wie Saugnäpfe,
Folien, Sicherheitszubehör
usw. können
ohne Weiteres verwendet werden. Die Sauglöcher können wie üblich in festem Raster oder
nach Kundenwunsch gestaltet sein. Die Verwendung eines Hohlkammerprofils
ermöglicht
es, das System modular zu gestalten, so daß es größenunabhängig und infolgedessen beliebig
erweiterbar ist. In den T-Nuten können Spannmittel wie Anschläge, Niederhalter,
Spanner und sonstige Einrichtungen befestilgt werden, z.B. mittels üblicher
Nutsteine.
-
Vorzugsweise
ist wenigstens eine Verschlußleiste
mittig mit einem Anschluß zu
einer Vakuumpumpe versehen. Zum stirnseitigen Abschluß des Hohlkammerprofils
dienen jeweils eine innere Dichtleiste, die einen Längsschlitz
zur Strömungsverbindung
der einzelnen Hohlkammern aufweist, und eine äußere Deckleiste von gleicher
Kontur entsprechend dem Hohlkammerprofil. Beide Leisten können zwischen
den T-Nutprofilen fluchtende Bohrungen für Schrauben zur gemeinsamen
Befestigung aufweisen. Geeignet sind z.B. Zylinderschrauben der
Größe M6, die
in passende Innengewinde der Ausnehmungen zwischen den T-Nuten des
Hohlkammerprofils einziehbar sind, wobei die Schraubenköpfe zweckmäßig in konzentrischen
Ansenkungen der Deckleiste verschwinden.
-
Die
vorteilhaft aus Edelstahl bestehenden und mit einem Innengewinde
versehenen Blindnietmuttern sind bevorzugt in die Sauglöcher eingepreßt, so daß auf einfache
Weise hohe Gebrauchstüchtigkeit
erzielt ist. Gemäß einer
Weiterbildung sind die Nietköpfe
an den Sauglöchern
auf der Oberseite der Nutenplatte jeweils von einer Vertiefung zur
Einlage eines Dichtrings umschlossen, d.h. die Sauglöcher sind
als Stufenbohrungen ausgebildet und nehmen in einer konzentrischen
Ansenkung einen Dichtring auf. Ebene Teile können daher direkt auf die von
den Dichtringen gebildete Stützfläche der
Nutenplatte aufgelegt werden, ohne daß man Saugnäpfe benötigt.
-
Sollen
jedoch Saugnäpfe
verwendet werden, so ist dazu die Möglichkeit der Verschraubung
vorgesehen, indem das Innengewinde der Blindnietmuttern zur Aufnahme
von Saugnäpfen
und/oder Adapterhülsen
ausgelegt ist. Mit besonderem Vorteil sind Saugnäpfe einsetzbar, die an einem
Stufenkörper
mit zentralem Durchgangsloch einen vorzugsweise elastisch-nachgiebigen
Auflageteller aufweisen, der von einer auswechselbaren Rundlippe
umschlossen ist. Indem man – abgestimmt
auf die Saugnäpfe – Adapterhülsen unterschiedlicher
Länge einschraubt,
können
verschiedene Spannhöhen
erreicht werden, so daß sich
nicht nur ebene Objekte, sondern auch unebene Teile komplexer Gestalt
gut spannen lassen.
-
Zum
Vermindern von Leckagen bzw. zur Verbesserung des Vakuums können in
die Blindnietmuttern nicht benötigter
Sauglöcher
Stopfen eingesetzt werden, die bei Druckentlastung, also nach Vakuumabschaltung
leicht entnommen werden können.
-
Als
Unterdruckerzeuger ist wenigstens eine Vakuumpumpe anschließbar oder
angeschlossen, z.B. vom Ejektortyp mit aufgesetzten Schalldämpfern.
Derartige Strahlpumpen bieten die Vorteile geringer Abmessungen
und hoher Vakuumleistung. Sie sind weitestgehend wartungsfrei und
mit Druckluft von z.B. bis zu 6 bar betreibbar. Der Vakuumpumpe kann
ein Start-/Stopp-Ventil vorgeschaltet sein, von dem eine Haupt leitung
zur Pumpe sowie eine Beflutungsleitung zu einem der Pumpe zugeordneten
Vakuumfilter führt.
Dadurch ist das System rasch druckentlastbar. Außerdem kann man der Vakuumpumpe vorteilhaft
einen Sparschalter vorordnen, der bei Erreichen eines vorbestimmten
Grenzdrucks die Druckluftzufuhr abschaltet und sie bei Unterschreitung
des Grenzdrucks sogleich wieder einschaltet. Wenn an dem Hohlkammerprofil
zwei Vakuumanschlüsse
vorhanden sind, ist die Nutenplatte auch bei geringer Belegung der
Saugöffnungen
gleichförmig
mit Vakuum beaufschlagbar.
-
Ein
wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Systems beruht darauf,
daß es
Bestandteil eines Arbeits- oder Werktisches sein kann, der beispielsweise
mit einer Computer-Workstation ausrüstbar ist und auf diese Weise
eine übersichtliche,
bequem benutzbare Arbeitseinheit bildet.
-
Weitere
Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
dem Wortlaut der Ansprüche
sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnungen. Darin zeigen:
-
1 eine
auseinandergezogene Schrägansicht
der Bestandteile einer Nutenspannplatte,
-
2 eine
Draufsicht auf eine Nutenspannplatte mit Saugnäpfen,
-
2a einen
Querschnitt entsprechend der Linie IIa-IIa in 2,
-
2b eine
auseinandergezogene Schrägansicht
der Bestandteile eines Saugnapfs,
-
2c eine
Axialschnittansicht entsprechend dem Kreis IIc in 2a,
-
3 eine
Draufsicht auf eine Nutenspannplatte mit einem Werkstück,
-
3a einen
Querschnitt entsprechend der Linie IIIa-IIIa in 3,
-
3b eine
Axialschnittansicht entsprechend dem Kreis IIIb in 3a,
-
4 eine
Schrägansicht
einer Nutenspannplatte mit einem Werkstück,
-
4a eine
auseinandergezogene Schrägansicht
der Bestandteile der Spannplatte von 4,
-
4b eine
Stirnansicht einer Nutenspannplatte mit einem Werkstück auf Saugnäpfen,
-
4c eine
Stirnansicht einer Nutenspannplatte mit einem unebenen Werkstück und
-
5 eine
schematische Darstellung eines Unterdrucksystems.
-
Der
sehr einfache Aufbau einer allgemein mit 10 bezeichneten
Nutenspannplatte ist aus 1 ersichtlich. Hauptbestandteil
ist ein Hohlkammerprofil 12 mit T-Nuten 14 und
Sauglöchern 20 in
parallelversetzter Anordnung. Stirnseitig wird das Hohlkammerprofil 12 von
Dichtleisten 16 und Deckleisten 18 abgeschlossen,
die dasselbe Profil aufweisen und Bohrungen 26 zwischen
den T-Nuten 14 haben. Jede Dichtleiste 16 hat
einen über
fast die ganze Breite verlaufenden Längsschlitz 15, der
die einzelnen Hohlkammern des Profils 12 untereinander
verbindet. Mit Zylinderschrauben 28 sind die Leisten 16,
18 gemeinsam durch die Bohrungen 26 hindurch befestigbar,
die im Hohlkammerprofil 12 jeweils ein Innengewinde 34 aufweisen
(vergl. 2a, 3a, 5a).
-
Im
Hohlkammerprofil 12 der Nutenspannplatte 10 sind
Blindnietmuttern 22 in die Sauglöcher 20 eingepreßt. Die
Anordnung kann einem Standardraster entsprechen oder nach Belieben
abgewandelt werden. Die bevorzugt aus Edelstahl oder Aluminium bestehenden
Blindnietmuttern 22 haben ein Innengewinde 24 zur
Aufnahme von Zubehör,
insbesondere von Saugnäpfen 30.
Eine bevorzugte Anwendung geht aus 2 und 2a hervor.
Hierbei werden Saugnäpfe 30 verwendet,
die einen Stufenkörper 40 mit
seitlichen Abflachungen 42 im Unterteil aufweisen. An der
Oberseite hat der mit einer Durchgangsbohrung 44 versehene
Stufenkörper 40 eine
ringförmige
Aussparung 32 zur Aufnahme eines Auflagetellers 46,
der aus elastisch-nachgiebigem Material besteht und von einer ebenfalls
elastisch-nachgiebigen Rundlippe 48 umschlossen ist. Wie 2c zeigt, wird
der Saugnapf 30 mit seinem Stufenkörper 40 in das Gewinde 34 der
Blindnietmutter 22 eingeschraubt, deren Nietkopf 25 in
einer konzentrischen Ansenkung oder Vertiefung 35 am Saugloch 20 sitzt. Ein
Dichtring 36 verhindert Leckagen zwischen dem Nietkopf 25 und
dem Stufenkörper 40.
-
Man
entnimmt aus 3, 3a, 3b, daß die Nutenspannplatte 10 auch
dazu benutzt werden kann, Anschlagschienen 54 in üblicher
Weise mit Nutsteinen 54' am
Hohlkammerprofil 12 festzulegen. Die Dichtringe 35 an
den Nutenköpfen 25 bestehen aus
hochgriffigem Kunststoff und ermöglichen
es, ein flaches Werkstück
W unmittelbar auf die Spannplatte 10 aufzulegen, wobei
die Anschlagschienen 54 eine gewünschte Positionierung bewirken.
-
Mit
dem erfindungsgemäßen System
können auch
handelsübliche
Saugnäpfe 30 verwendet
werden, indem man Adapter 50 einsetzt. Diese sind als Hülsenelemente
mit Werkzeug-Ansatzflächen 52 gestaltet
und ebenfalls in die Blindnietmuttern 22 einschraubbar.
Damit lassen sich auch Werkstücke
W gut abstützen,
die nicht quadratisch oder rechteckig gestaltet sind, so daß die Verwendung
von Anschlagschienen 54 nicht sinnvoll wäre. Im Beispiel
der 4, 4a ist das Werkstück W eine
kreisförmige Platte. 4b veranschaulicht,
wie das Werkstück
W auf den Saugnäpfen 30 mittels
der Adapter 50 an der Nutenspannplatte 10 gehalten
ist.
-
Aus 4c geht
hervor, daß die
Adapterhülsen 50 auch
ungleich lang eingesetzt werden können, um ein unebenes Werkstück W aufzuspannen. Im
dargestellten Beispiel ist das Werkstück W mehrfach abgestuft, doch
sind auch andere Formen möglich.
-
Ein
System zur Unterdruckerzeugung ist allgemein in 5 veranschaulicht.
Hauptbestandteil ist eine Vakuumpumpe 55, die über (nur
angedeutete) Verbindungsleitungen an die Pumpenanschlüsse 45 einer
Nutenspannplatte 10 angeschlossen werden kann. Als Start-/Stop-Ventil 56 wird
an einem Anschluß 65 mit
Druckluft versorgt. Über
eine Hauptleitung 57 ist das Ventil 56 mit einem
Vakuumfilter 58 verbunden, das der Pumpe 55 vorgeordnet
ist, welche mit Schalldämpfern 62 ausgerüstet ist.
Vom Ventil 56 führt
eine Verbindungsleitung 56' zu
einem Sparschalter 60, der über eine Beflutungsleitung 59 mit
der Pumpe 55 verbunden ist. Eine Meßleitung 61 zwischen
dem Sparschalter 60 und einem Vakuumfilter 58 ermöglicht die
Erfassung des aktuellen Drucks im System 45/10. Ist ein voreingestellter
Grenzwert erreicht, so wird die Druckluftzufuhr abgeschaltet; bei Unterschreitung
des Grenzwerts erfolgt erneute Druckluftzufuhr. Die Abluft entweicht
durch die Schalldämpfer 62 der
Pumpe 55, die bevorzugt vom Ejektortyp ist und z.B. bei
Betriebsdrücken
von ca. 6 bar arbeitet.
-
Die
Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen
beschränkt,
sondern in vielfältiger
Weise abwandelbar. Man erkennt jedoch, daß bei dem neuartigen Vakuumspannsystem
bevorzugt eine Nutenspannplatte 10 mit einem Hohlkammerprofil 12 eingesetzt
wird, das T-Nuten 14 und Sauglöcher 20 z.B. in rasterförmiger Anordnung aufweist
und mittels einer Pumpe 55 evakuierbar ist. Dazu ist es
stirnseitig mit formgleichen flachen Leisten 16, 18 abdicht-
und verschließbar.
In die Sauglöcher 20 sind
Blindnietmuttern 22 eingepreßt, in die Saugnäpfe 30 oder
Adapter 50 einschraubbar sind. Zur Befestigung der stirnseitigen
Verschlußleisten 16, 18 sind
Zylinderschrauben 28 in Ausnehmungen 34 zwischen
den T-Nuten 14 des Hohlkammerprofils 12 einziehbar.
Die Nietköpfe 35 an
den Sauglöchern 20 auf
der Oberseite der Nutenplatte 10 können jeweils von einer Ansenkung 35 zur
Einlage eines Dichtrings 36 umschlossen sein. Bevorzugt
haben die Saugnäpfe 30 an
einem Stufenkörper 40 mit
zentralem Durchgangsloch 44 einen Auflageteller 46,
der in einer Aussparung 32 sitzt und von einer auswechselbaren
Rundlippe 48 umschlossen ist. Der Vakuumpumpe 55 kann
ein Start-/Stopp-Ventil 56 vorgeschaltet sein, von dem
eine Hauptleitung 57 zur Pumpe 55 und eine Beflutungsleitung 59 zu
wenigstens einem Vakuumfilter 58 führt. Ein vorgeordneter Sparschalter 60 schaltet
bei Erreichen eines vorbestimmten Grenzdrucks die Druckluftzufuhr
ab und bei Unterschreitung des Grenzdrucks wieder ein. Die Nutenplatte 10 kann
vorteilhaft Bestandteil eines Arbeits- oder Werktisches sein.
-
Sämtliche
aus den Ansprüchen,
der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile,
einschließlich
konstruktiver Einzelheiten und räumlicher
Anordnungen, können sowohl
für sich
als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich
sein.
-
- 10
- Nutenspannplatte
- 12
- Hohlkammerprofil
- 14
- T-Nuten
- 15
- Längsschlitz
- 16
- Dichtleiste
- 18
- Deckleiste
- 20
- Sauglöcher
- 22
- Blindnietmuttern
- 24
- Innengewinde
- 25
- Nietköpfe
- 26
- Bohrungen
- 28
- Zylinderschrauben
- 30
- Saugnäpfe
- 32
- Ausnehmungen
- 34
- Innengewinde
- 35
- Ansenkung
/ Vertiefung
- 36
- Dichtring
- 38
- Werkzeug-Ansatzflächen
- 40
- Stufenkörper
- 42
- Abflachungen
- 44
- Durchgangsloch
- 45
- (Vakuumpumpen-)
Anschluß
- 46
- Auflageteller
- 48
- Rundlippe
- 50
- Adapter(hülsen)
- 52
- Werkzeug-Ansatzflächen
- 54
- Anschlagschiene
- 54'
- Nutsteine
- 55
- Vakuumpumpe
- 56
- Ventil
- 56'
- Verbindungsleitung
- 57
- Hauptleitung
- 58
- Vakuumfilter
- 59
- Beflutungsleitung
- 60
- Sparschalter
- 61
- Meßleitung
- 62
- Schalldämpfer
- 65
- Druckluftanschluß
- W
- Werkstück