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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einspannen und Halten
von Werkstücken, die
bevorzugt zumindest teilweise aus Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff
oder dergleichen bestehen. Solche Vorrichtungen werden in Bearbeitungsmaschinen
verwendet, um beispielsweise die Form eines Fensterstocks aus einem
Holzbalken zu fräsen.
Im Besonderen bezieht sich die Erfindung auf eine Einlegehilfe und/oder
einen Anschlag in einer Vorrichtung zum Halten von Werkstücken.
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Stand der Technik
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5 zeigt
eine Bearbeitungsmaschine, in der eine Vorrichtung zum Halten von
Werkstücken gezeigt
wird, wie sie derzeit verwendet wird.
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Die
Vorrichtung besteht aus zwei Konsolen 102, auf denen jeweils
zwei Spanner 105 angeordnet sind. Ebenfalls auf der Konsole
angeordnet sind feste Anschläge 101a, 101b von
denen je einer für
jeden Spanner 105 vorgesehen ist. An jedem Spanner 105 sind
zwei Einlegehilfen 107 angebracht, die in der Höhe verstellbar
sind.
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Beim
Einlegen eines Werkstücks 112 in
die Spanner 105 ist die Maschine üblicherweise nur von einer
Seite zugänglich
und die Spanner 105 sind so ausgerichtet, dass, wie in 5 zu
sehen, das Werkstück
nur aus einer Richtung eingelegt werden kann (Pfeil A). Der Spanner 105b wird
an dem Anschlag 101b ausgerichtet, so dass der Spanner 105b in Y-Richtung
positioniert ist. Der Anwender muss nun das Werkstück bis zum
hinteren Spanner 105b, der sich im Bearbeitungsbereich
befindet, an dem Spanner 105a vorbei heben, und das Werkstück 112 mit Hilfe
der Einlegehilfen 107, die an den Spannern 105 befestigt
sind, in den Spanner 105b einlegen. Das Werkstück wird
nun gespannt und die Einlegehilfen 107 werden in z-Richtung vom Werkstück weg bewegt.
Danach kann ein Werkstück
in den Spanner 105a auf dieselbe Art eingelegt werden.
Die Spanner 105 verharren in ihre jeweiligen Position,
um von einer Maschine, die in eine Spindel 103 eingesetzt wird,
bearbeitet zu werden.
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Zum Ändern der
Bearbeitungsseite des jeweiligen Werkstücks 112 müssen diese
manuell den Spannern 105 entnommen und gedreht werden,
so dass eine Bearbeitung der zuvor eingespannten Seite ermöglicht wird.
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Zum
einen ist es bei einer solchen Vorrichtung ein Problem, dass der
Anwender tief in die Maschine greifen muss, um ein Werkstück in die
hinteren Spanner einzulegen. Zum anderen ist das Wechseln der Bearbeitungsseite
der Werkstücke
ebenfalls kompliziert und kann nicht automatisch durchgeführt werden.
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Eine
andere Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken (6) besitzt
seitlich der Konsole 114, aber an dieser befestigt, eine
Aushebeschiene 106, die als Einlegehilfe dient. Eine solche
seitliche Aushebeschiene 106 hat den Nachteil, dass eine Mindestlänge des
Werkstücks 112 vorgegeben
wird. Im Normalfall werden zwei Konsolen 114 zum Einspannen
eines Werkstücks 112 benötigt. Sind
die Aushebeschienen 106 an den Seiten der Konsole 114 angeordnet,
die voneinander weg zeigen, dann muss das Werkstück 112 über den
Spanner zumindest bis zu dieser Aushebeschiene 106 reichen.
Sind die beiden Aushebeschienen 106 an den zueinander gerichteten
Seiten der Konsole 114 angeordnet, dann wird die Mindestlänge des
Werkstücks
ebenfalls vorgegeben, da die Konsole 114 durch die Aushebeschiene 106 breiter
wird und so die Konsolen 114 weiter voneinander entfernt
sind. Dies ist vor allem dann ein Nachteil, wenn sehr kurze Werkstücke bearbeitet
werden sollen, wie zum Beispiel kleine Fensterstöcke oder ähnliches.
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Darstellung der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine flexible Vorrichtung bereitzustellen,
die für
den Nutzer einfach anzuwenden ist und die Bearbeitung einer Vielzahl
verschiedener Werkstücke
zulässt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere,
die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Die
Vorrichtung besitzt zumindest einen Spanner zum Einspannen und Halten
des Werkstücks,
der aus einem ersten und einem zweiten Spannelement besteht, einer
Konsole, auf der der Spanner bewegt werden kann und mindestens ein bewegbares
Element, das sich in einer vordefinierten Position befindet, die
sich in einem Kollisionsbereich mit dem Bewegungsbereich des Spanners
befindet. Das bewegbare Element ist derart verfahrbar, dass es nach
dem Einspannen des Werkstücks
oder nach dem Ausrichten des Spanners aus einem Kollisionsbereich
des jeweiligen Spanners bewegt werden kann. Dadurch, dass das bewegbare
Element sich nach dem Verfahren nicht mehr in einem Kollisionsbereich
mit dem Spanner befindet, kann der Spanner beliebig auf der Konsole
bewegt werden, wodurch die Spanner leichter erreichbar sind und
das Einlegen der Werkstücke
deutlich vereinfacht wird.
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Bevorzugt
ist das bewegbare Element an der Konsole angeordnet und weiter bevorzugt
in der Konsole versenkbar. Dadurch wird der Bauraum optimal genutzt,
da das bewegbare Element in der Konsole verschwindet und ausgeschlossen
ist, dass es in der Umgebung der Konsole irgendeinen anderen Bewegungsbereich
beeinträchtigt.
Darüber
hinaus kann das bewegbare Element im beispielsweise zumindest teilweise
ausgefahrenen Zustand als Anschlag für den jeweiligen Spanner dienen,
so dass sich eine vereinfachte Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergibt. Der Spanner kann somit sehr genau ausgerichtet werden, wird
jedoch nicht in seiner Bewegung beeinträchtigt.
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Das
bewegbare Element kann auch als Einlegehilfe beim Einlegen des Werkstücks in den
Spanner dienen, was die Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung erhöht. Das
benutzbare Element kann auch als Anschlag und als Einlegehilfe dienen,
wodurch die Komplexität
der Maschine reduziert wird, indem ein Bauteil mehrere Funktionen
ausführt.
Ferner wird es ermöglicht,
ein geringeres Aufmaß,
bzw. eine geringere Bearbeitungszugabe für die Längsprofilierung vorzusehen,
da es möglich
wird, die Spanner auf einer Konsole näher aneinander zu bewegen.
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Die
beiden Spannelemente wirken vorzugsweise über ein Verbindungselement
zusammen, welche bevorzugt pneumatisch oder hydraulisch betrieben
wird. Das gewährleistet
einen sicheren Halt des Werkstücks.
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Die
Vorrichtung kann mehrere Konsolen enthalten, bevorzugt eine gerade
Anzahl, auf denen jeweils mehrere Spanner, bevorzugt drei, vorgesehen sein
können.
Eine genaue Ausrichtung der Werkstücke wird somit möglich.
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Die
erfindungsgemäßen Spanner
können sehr
genau ausgerichtet werden, werden jedoch nicht in ihrer Bewegung
beeinträchtigt
und die Spanner sind leichter erreichbar, so dass das Einlegen der Werkstücke deutlich
vereinfacht wird.
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Kurze Figurenbeschreibung
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1 ist
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei Spannern.
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2 ist
eine Ansicht von oben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der zwei
Konsolen mit jeweils drei Spannern zu sehen sind.
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3 ist
eine isometrische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der ebenfalls
zwei Konsolen mit jeweils drei Spannern zu sehen sind.
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4 ist
eine Detailansicht von zwei Spannern mit einem eingespannten Werkstück.
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5 ist
eine Seitenansicht auf eine herkömmliche
Spannvorrichtung.
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6 ist
eine Frontansicht auf eine andere herkömmliche Spannvorrichtung
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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1 zeigt
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in diesem
Fall drei Spanner 10 auf einer Konsole 14 aufweist.
Die Spanner 10 sind auf der Konsole 14 bewegbar,
so dass sie in Y-Richtung verfahren können. Die Konsole 14 ist bevorzugt
eine Art Führungsschiene,
auf der die Spanner 10 angeordnet sind, so dass sie manuell oder automatisch
entlang der Konsolen 14 bewegt werden können. Die Konsole 14 ermöglicht es
den Spannern 10 über
den gesamten Bearbeitungsbereich verfahren zu werden.
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Jeder
Spanner 10 hat bevorzugt zwei Spannelemente 11a, 11b,
die über
ein Wirkelement 13 zusammenwirken, das bevorzugt pneumatisch
oder hydraulisch betrieben wird. Es ist weiter möglich, dass das Zusammenwirken
der Spannelement 11a, 11b elektrisch funktioniert.
Das Wirkelement 13 ist in diesem Fall gleichzeitig eine
Verbindung zwischen den Spannelementen 11, sowie eine Einrichtung
um die Spannelemente 11 zueinander zu bewegen und so eine
Spannkraft für
ein Werkstück 12 aufzubauen. Diese
beiden Funktionen können
auch getrennt werden.
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An
dem Spannelement 11 ist ein Werkstückanschlag 18 vorgesehen,
gegen den das Werkstück 12 beim
Einspannen bewegt werden kann. Ferner ist ein bewegbares Element 16 vorhanden,
welches bevorzugt an der Konsole 14 befestigt ist und vorzugsweise
als Einlegehilfe und/oder als Anschlag dienen kann, das den aus
dem Spanner 10 herausragenden Teil des Werkstücks 12 stützt und/oder
gegen den der Spanner 10 anschlagen kann, um sich so in Y-Richtung
auszurichten. Unter den Spannern 10 ist eine Wanne 30 vorgesehen
(siehe 3), in die der beim Bearbeiten der Werkstücke 12 entstandene
Abfall (wie bspw. Späne
oder ähnliches)
hineinfällt
und von dort mittels einer Fördervorrichtung
(nicht gezeigt) abtransportiert wird.
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Im
Folgenden wird sowohl der Anschlag, als auch die Einlegehilfe mit
dem Bezugszeichen des bewegbaren Elements 16 versehen,
da dies einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung entspricht. Es ist allerdings nicht notwendigerweise
so, dass Anschlag 16 und Einlegehilfe 16 dasselbe
Element sind, sondern es ist durchaus möglich, einen eigenen Anschlag 16,
bzw. eine eigene Einlegehilfe vorzusehen. Wichtig dabei ist, dass
weder der Anschlag 16, noch die Einlegehilfe im Kollisionsbereich
des Spanners 10 verbleiben müssen. Das Wegbewegen des bewegbaren
Elements geschieht bevorzugt automatisch.
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Das
bewegbare Element 16 kann sich in einer vordefinierten
Position befinden, in der es beispielsweise als Anschlag 16 für den Spanner 10 dient.
Der Spanner 10 schlägt
dann mittels eines Anschlagelementes 20, welches ein Zapfen
sein kann, aber auch eine an dem Spanner 10 angeordnete
einfache Fläche,
an den Anschlag 16 an. Das Anschlagelement 20 ist
bevorzugt nur auf einer Seite des Spanners 10 angeordnet,
kann aber auch an beiden Seiten des Spanners 10 vorgesehen
sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind an einer Konsole 14 zwei Anschläge 16 vorgesehen (1),
wobei der rechte Anschlag 16a zum Ausrichten des Spanners 10 oder
der Spanner 10 dient, und der Anschlag 16b in
der Mitte als Anschlag für
die Bearbeitungsposition. Es kann aber ebenso nur ein Anschlag oder
auch mehrere Anschläge
vorgesehen sein. Mehrere Anschläge
könnten
beispielsweise verschiedene Bearbeitungspositionen festlegen.
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Eine
Einlegehilfe, die bevorzugt ebenfalls das bewegbare Element 16 ist,
dient zum Stützen des
Werkstücks 12,
bevorzugt beim Einlegen in den Spanner 10.
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Die
Einlegehilfe bewegt sich zum Stützen des
Werkstücks 12 bis
auf die Ebene eines Spannerelements 11b, so dass es mit
diesem zusammen eine Stützebene
bildet, auf die das Werkstück 12 aufgesetzt
werden kann. Dadurch benötigt
der Anwender weniger Kraft, um das Werkstück 12 im Spanner 10 zu
halten und es wird gleichzeitig in z-Richtung ausgerichtet, so dass
Beschädigungen
am Werkstück 12 durch
falsches Spannen vermieden werden. Es können auch mehrere Einlegehilfen
vorgesehen sein, wodurch ein gleichzeitiges Einlegen von mehreren Werkstücken 12 auf
den beiden Seiten ermöglicht wird.
Dies ist allerdings nicht zwingend notwendig, da auch mit einer
bewegbaren Einlegehilfe durch Verfahren des Spanners 10 beide
Seiten des Spanners 10 bestückt werden können.
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An
der Spitze der Einlegehilfe ist bevorzugt eine Kunststoffscheibe
angeordnet, damit das Werkstück 12 nicht
beschädigt
wird, wenn es sich auf der Einlegehilfe abstützt.
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Bevorzugt
wird das bewegbare Element 16, sei es als Anschlag oder
als Einlegehilfe, in die Konsole 14 eingezogen. Das bewegbare
Element 16 kann dabei ein fester Körper sein oder auch teleskopartig
zusammenfahrbar. Es ist auch möglich,
dass das bewegbare Element sich seitlich weg bewegt, beispielsweise
als ein Hebel, der von der Seite in den Bewegungsbereich der Spanner 10 verschwenkbar ist.
Dabei ist das bewegbare Element bevorzugt an der Konsole 14 selbst
befestigt, kann aber auch anderweitig an der Bearbeitungsmaschine
fixiert sein. Weiter bevorzugt ist das bewegbare Element ein beliebiges
Prisma wie ein Quader oder ein anderes Vieleck, oder weiter bevorzugt,
ein Zylinder. Die Einlegehilfe 16 kann unter Umständen aber
auch zur Unterstützung
bei der Bearbeitung dienen. Dies kann der Fall sein, wenn beispielsweise
breite oder flächige
Werkstücke,
z. B. eine Platte, bearbeitet werden, die weit aus den Spannern 10 hervorstehen.
Um dann Vibrationen des Werkstücks 12 zu
vermeiden, kann die Einlegehilfe auch während der Bearbeitung im ausgefahrenen
Zustand belassen werden.
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2 zeigt
eine bevorzugte Anordnung mit zwei Konsolen 14, auf denen
sich jeweils drei Spanner 10 befinden. In einer Bearbeitungsmaschine
können
mehrere solcher Konsolenpaare angeordnet sein, es ist aber auch
möglich
nur eine einzelne Konsole 14 vorzusehen.
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Das
Bearbeitungszentrum ist dabei in der vorliegenden Ausführungsform
zur Bearbeitung von Werkstücken 12,
bevorzugt Balken- oder Stabförmigen
Werkstücken,
ausgelegt, die zumindest teilweise aus Holz, Holzwerkstoff, Kunststoff
oder dergleichen bestehen. Eine Spindel (nicht gezeigt) ist ebenfalls an
dem Bearbeitungszentrum angebracht, in welche die verschiedensten
Werkzeuge eingesetzt werden können,
wie beispielsweise eine Fräse,
eine Säge, ein
Bohrer oder ähnliches.
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Eine
Vorrichtung mit zwei Konsolen 14 ist deshalb bevorzugt,
da jedes Werkstück 12 in
zwei Spanner 10 eingespannt werden kann, und so eine Ausrichtung
in Y-Richtung des Werkstücks 12 sichergestellt
wird. Bei Verwendung nur einer Konsole 14 müssten entweder
mindestens ein, besser zwei Anschläge seitlich des Spanners 10 vorgesehen
sein, oder der Werkstückanschlag 18 eine
beispielsweise quadratische oder rechteckige Form haben, jedenfalls
eine solche Form, dass eine Anschlagfläche entsteht, an der das Werkstück 12 ausgerichtet
werden kann. Bei langen Werkstücken
ist diese Art der Ausrichtung jedoch schwierig und begünstigt eine
ungenaue Ausrichtung in Y-Richtung, da ein langes Werkstück 12 bei
Verwendung nur einer Konsole 14 in y-Richtung leicht verkippen
kann.
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Im
Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, in dem ein Anwender Werkstücke in die
Vorrichtung einlegt und wie diese weiter behandelt werden.
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Das
Verfahren wird beispielhaft an einer Vorrichtung mit zwei Konsolen 14 und
drei Spannern 10 beschrieben, wobei die Verfahrensschritte
auf jede beliebige Anzahl von Spannern 10 und Konsolen 14 übertragen
werden können.
Etwaige Ausnahmen werden erwähnt.
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Zuerst
richten sich die Spanner 10b, 10b' an dem Anschlag 16a aus,
so dass ihre Position in Y-Richtung zueinander exakt bestimmt ist.
Die Spannelemente 11 sind in einer geöffneten Position, so dass das
Werkstück 12 eingelegt
werden kann. Die Spanner 10a und 10b sind dabei
unter Bezugnahme auf die
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1 und 2 auf
der rechten Seite der Maschine, auf der sich in diesem Fall auch
der Anwender befindet, so dass dieser nicht tief in die Maschine
hineingreifen muss (aus der Richtung des Pfeils B), um das Werkstück 12 in
den Spanner 10 einzulegen. Das bedeutet, dass entgegen
der Darstellung in den 1 bis 4, die Spanner 10a, 10a', 10b, 10b' rechts des
Anschlags 16a sind.
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Zuerst
bewegt sich der Spanner 10b und 10b' gegen die jeweiligen Anschläge 16a.
In der bevorzugten Ausführungsform
schlagen sie mit einem Anschlagelement 20, in diesem Fall
ein Zapfen, gegen den Anschlag 16 an. Eine Einlegehilfe 16 fährt nun
bis auf eine Höhe
in z-Richtung heraus, so dass sie zusammen mit einem der Spannelemente 11 eine Stützebene
bildet, auf die das Werkstück 12 gelegt werden
kann. Falls, wie bevorzugt, der Anschlag 16 und die Einlegehilfe 16 dasselbe
Element sind, kann die richtige Höhe der Einlegehilfe 16 schon
beim Anschlagen des Spanners 10 eingestellt sein. Der Anwender
bewegt das Werkstück 12 dann
gegen die Werkstückanschläge 18 der
beiden Spanner 10b, 10b', so dass das Werkstück 12 auf
der Stützebene von
Spannelement 11b und Einlegehilfe 16 abgelegt und
in Y-Richtung ausgerichtet ist.
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Die
beiden Spannelemente 11 wirken dann so zusammen, dass das
Werkstück 12 eingespannt wird
und von den beiden Spannern 10b, 10b' gehalten wird.
Das bewegbare Element 16, das sich nun immer noch in einer
Position befindet, in der die Spanner 10 mit diesem kollidieren
würden,
bewegt sich nun aus dieser Position weg, so dass es in eine zweite
Position gelangt, in der es sich nicht mehr in einem Bewegungsbereich
der Spanner 10 befindet.
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Die
beiden Spanner 10b, 10b' können nun bis zu ihrer Bearbeitungsposition
in Y-Richtung verfahren, da sich das bewegbare Element aus dem Kollisionsbereich
wegbewegt hat. Bevorzugt werden zur Bestimmung der Bearbeitungsposition
die Anschläge 16b, 16a verwendet,
an denen sich der jeweilige Spanner 10 ausrichtet. Eine
andere Lösung
wäre, einen
ausreichend genauen Linearmotor bereitzustellen, der die Spanner 10 verfährt.
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Anschließend wird
das bewegbare Element wieder in die vordefinierte erste Position
gefahren und das Einspannen für
die Spanner 10a, 10a' wiederholt.
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Die
Spanner 10 können
sowohl automatisch verfahrbar, als auch manuell verschiebbar sein. Nachdem
nun, wie vorstehend geschildert, alle Werkstücke in Bearbeitungsposition
sind, werden diese nun auf der freien Seite bearbeitet. Nach der
Bearbeitung kann ein automatischer Wechsel der Bearbeitungsseite
erfolgen.
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Ein
Wechsel der Bearbeitungsseite kann allerdings aus nahe liegenden
Gründen
nur bei mehr als einem Spannerpaar 10a, 10a' durchgeführt werden.
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Der
Seitenwechsel geschieht, indem der bisher nicht benötigte Spanner 10c, 10c' nun zu dem Werkstück 12 fährt, das
die Spanner 10b und 10b' in 2 halten.
Die beiden Spanner 10c und 10c' greifen nun an die bearbeitete
Seite des Werkstücks 12 ein,
die Spanner 10b, 10b' öffnen sich und geben die noch
unbearbeitete Seite des Werkstücks 12 frei.
Die beiden Spanner 10b, 10b' verfahren nun zur bearbeiteten
Seite des Werkstücks 12,
welche in die Spanner 10a, 10a' eingespannt ist und greifen analog
zu dem vorher Beschriebenen nun an die bearbeitete Seite des Werkstücks 12 in
den Spannern 10a, 10a' ein. Der Spanner 10a, 10a' verfährt dann
nach rechts und die Spanner 10b, 10b', 10c, 10c' mit den eingespannten
Werkstücken
verbleiben bevorzugt in ihrer Position, da die Position der Werkstücke 12 schon durch
das Ausrichten der ersten Bearbeitungsseite festgelegt ist. Sie
sind also schon zur Bearbeitung ausgerichtet.
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Eine
andere Möglichkeit
besteht natürlich darin,
die Werkstücke
nach dem Spannerwechsel neu an den Anschlägen auszurichten.
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Die
beschriebene Vorrichtung erleichtert es dem Anwender zum einen die
Werkstücke
einzulegen, zum anderen ermöglicht
sie einen automatischen Wechsel der Bearbeitungsseite der Werkstücke. Ferner
ermöglicht
die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine nahezu beliebige Länge
der Werkstücke,
da die Konsolen 14 mit den sich darauf befindlichen Spannern
eine geringe Breite haben, und die Spanner selbst auch vergleichsweise
klein gebaut werden können.