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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Spannvorrichtung zum Fixieren von Werkstücken.
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Es ist hinlänglich bekannt und weit verbreitete Übung, Werkstücke in Spannvorrichtungen zu fixieren, um diese (die Werkstücke) dann zu bearbeiten, z. B. spanabhebend durch Fräsen oder Bohren, oder exakt zu vermessen, z. B. mit speziellen Messtastern oder berührungslos durch z. B. photogrammetrische Messmethoden.
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Dabei gibt es auf diesem Gebiet ganz unterschiedlich gestaltete Spannvorrichtungen, die mit unterschiedlich gearteten Spannverfahren arbeiten. Weit verbreitet und letztlich in der Entwicklungsgeschichte der Spanntechnik bereits sehr alt sind solche Spannvorrichtungen, bei denen Werkstücke mit mechanischen Spannelementen, bei denen es sich z. B. um Spannbacken und Spannpratzen handeln kann und die relativ zu dem Werkstück bewegbar sind, um dieses klemmend zu erfassen, geklemmt und gehalten werden. Typische Beispiele hierfür sind Schraubstöcke, Schraubzwingen oder Spannfutter. Weiterhin gibt es aber auch Spanntechniken, bei denen Werkstücke mittels Unterdruck flächig aufgespannt werden, sogenannte Vakuumspannvorrichtungen. Dort werden entsprechend zu fixierende Werkstücke auf der Oberfläche eines Vakuumbettes bzw. eines Vakuumspanntisches aufgelegt und entlang einer geschlossenen Linie gegenüber dem Vakuumbett abgedichtet. Sodann wird innerhalb des abgedichteten Bereiches ein Vakuum bzw. Unterdruck angelegt, der eine entsprechende Haltekraft auf das Werkstück ausübt und für eine sichere und positionsgerechte Fixierung des Werkstückes sorgt. Weitere Spannvorrichtungen sind bekannt, die nach noch anderen Grundsätzen arbeiten, z. B. Spannvorrichtungen mit Gefriertechnik, bei denen Werkstücke auf einer Auflage in gesicherter Position „festgefroren” werden, oder auch Spannvorrichtungen, die mit Klebern arbeiten, z. B. Harzen, die für das Aufspannen eines Werkstückes, induziert z. B. durch Licht, vernetzt und somit erhärten gelassen werden und die zum Lösen des Werkstückes, wiederum z. B. durch Bestrahlen mit Licht einer anderen Wellenlänge oder durch Wärme, aufgebrochen und in ihrer Vernetzung zerstört werden.
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Jede dieser genannten Spanntechniken und die danach gebildeten Spannvorrichtungen haben für einzelne Anwendungsfälle Vorteile, finden in anderen Anwendungsfällen ihre Schranken.
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Als grundsätzlich wegen der sehr einfachen Bedienbarkeit und der sehr zuverlässigen und werkstückschonenden Einspannung vorteilhaft erwiesen hat sich dabei die Vakuumspanntechnik. Diese wird heute vermehrt und vielfach eingesetzt, wobei bereits Vorrichtungen entwickelt worden sind, die es ermöglichen, Werkstücke in einer Aufspannung zu erhalten und mit einer entsprechenden Vorrichtung in der gegebenen Aufspannung zu transferieren, z. B. von einer ersten Bearbeitungsstation zu einer weiteren, um beispielsweise zunächst eine Konturfräsung vorzunehmen, in einer weiteren Bearbeitungsstation dann an definierter Stelle Bohrungen anzubringen. Allerdings findet die Vakuumspanntechnik, so vorteilhaft sie in ihren Eigenschaften auch sein mag, Anwendungsgrenzen. Die Vakuumspanntechnik kann z. B. dort nicht mehr angewandt werden, wo die Spannfläche, mit der das Werkstück z. B. auf einem Vakuumspanntisch oder einem Vakuumbett einer sonstigen Vakuumspannvorrichtung aufgelegt wird und über die vermittels Unterdruck die Spannkraft aufgebracht wird, nicht mehr ausreichend groß ist, um eine hinreichende Spannkraft zu gewährleisten, die den bei einer Bearbeitung, insbesondere einer spanenden Bearbeitung, auftretenden Bearbeitungskräften zuverlässig standhält. Auch solche Werkstücke, die z. B. aufgrund einer Porosität keinen ausreichenden Aufbau eines Unterdruckes zwischen einer Auflagefläche des Werkstückes und der zugeordneten Oberfläche eines Vakuumspanntisches oder eines Vakuumbettes einer sonstigen Vakuumspannvorrichtung ermöglichen, da durch die poröse Materialstruktur stets Luft von außen zuströmt, können mittels der ansonsten gern gewählten Vakuumspanntechnik nicht aufgespannt werden.
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Nun gibt es aber insbesondere solche Bearbeitungsmaschinen, bei denen in einem Bearbeitungsbereich bereits Einrichtungen für das Anschließen entsprechender Vakuumspannvorrichtungen, z. B. mit Vakuumspannung ausgerüsteter Maschinentische, vorgesehen sind, insbesondere Unterdruckleitungen zur Verbindung mit einer Vakuumpumpe. Wenn nun mit diesen Maschinen entsprechende Werkstücke bearbeitet werden sollen, die sich mit der bekannten Vakuumspanntechnik nicht, jedenfalls nicht zuverlässig genug, aufspannen lassen, so muss eine Umrüstung vorgenommen werden zu einer anderen bekannten Spanntechnik. Häufig ist hier jedoch bereits aufgrund räumlicher Beschränkungen die Einrüstung mit anderen Medienzuführungen für ein automatisches Aufspannen und Lösen, z. B. mit Hydraulik für hydraulisch betätigte Spannbacken oder aber mit elektrischer Versorgung für entsprechend elektrisch bediente Spannsysteme, nicht so ohne weiteres möglich.
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Entsprechend gilt es hier nach einer anderen Möglichkeit einer zuverlässigen Aufspannung zu suchen, welche von den grundsätzlichen Vorteilen der Vakuumspanntechnik Gebrauch macht und die Nutzung entsprechender Anschlüsse und Versorgungsleitungen gestattet. Dabei sollen das neuartige System und eine entsprechende Spannvorrichtung nicht auf die Anwendung in entsprechenden Werkzeugmaschinen beschränkt sein, vielmehr wird hier eine Lösung gesucht, die auch unabhängig verwendet werden kann und ein schnelles und einfaches sowie zuverlässiges Aufspannen von Werkstücken der unterschiedlichsten Form und Art erlaubt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung zum Fixieren von Werkstücken mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Spannvorrichtung zum Fixieren von Werkstücken somit folgende Grundelemente auf:
- – eine verformbare Basis,
- – wenigstens zwei auf der Basis mit einem Abstand zueinander angeordnete und an dieser festgelegte Spannelemente, die jeweils Klemmstrukturen aufweisen,
- – ein Vakuumbett mit einer Auflagefläche zum Auflegen der Basis.
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Das Vakuumbett dient dabei dem Aufbringen einer Zugkraft auf die Basis vermittels an dem Vakuumbett anliegenden Unterdruckes, wobei das Vakuumbett in seiner Auflagefläche erfindungsgemäß derart ausgebildet ist, dass die dort aufgelegte Basis bei anliegendem Unterdruck in einer Weise verformt wird, dass als Folge der Verformung die Spannelemente mit ihren Klemmstrukturen zum Angreifen an einem Werkstück bewegt werden.
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Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung greift also auf Ansätze der „klassischen” mechanischen Einspannung von Werkstücken mittels Spannelementen zurück, bei denen es sich insbesondere um Spannbacken handeln kann, die Werkstücke an seitlichen Flächen ergreifend klemmen, indem diese aufeinander zu bewegt werden, oder um Spannpratzen, die Werkstücke an einer Oberfläche erfassen und in Richtung einer Auflage den Spanndruck ausüben. Zugleich bezieht sie aber auch Techniken und Bestandteile der Vakuumspanntechnik mit ein, indem der Einspannvorgang und die Haltekraft vakuumunterstützt ausgeführt werden.
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Mit den wenigstens zwei auf der Basis mit einem Abstand zueinander angeordneten und an dieser festgelegten sowie Klemmstrukturen aufweisenden Spannelementen wird das Werkstück, welches insbesondere auf der Basis angeordnet werden kann, in einer „klassischen” Weise gehalten. Anders als bei den bekannten Spannvorrichtungen mit derartigen Klemmelementen wird hier jedoch die Klemmkraft nicht etwa durch eine mechanische Verstellung der Klemmelemente entlang eines Stellweges durch Schrauben oder Spindelgewinde oder durch hydraulisch gestütztes Verschieben der Klemmelemente erzielt, sondern dadurch, dass die Basis auf dem Vakuumbett angeordnet und in dem Bereich der Auflagefläche ein Vakuum bzw. ein Unterdruck auf die Basis ausgeübt wird, so dass sich die Basis verformt. Als Reaktion auf die Verformung der Basis ergibt sich dann eine Änderung der Relativpositionen der Klemmelemente zueinander, wobei beispielsweise Klemmbacken durch ein Verkippen mit ihren Klemmstrukturen, z. B. Klemmleisten an einer vorderen Kante einer keilförmigen Ausprägung der Klemmbacke, aufeinander zu bewegt werden bzw. bei Klemmpratzen die entsprechenden Klemmflächen hinabgezogen werden in Richtung der Auflagefläche des Vakuumbettes und damit auf ein Werkstück zu, so dass dieses sicher verklemmt und fixiert wird.
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Mit einer solchen erfindungsgemäßen Spannvorrichtung lassen sich insbesondere solche Werkstücke unter Rückgriff auf die Vorteile der Vakuumspanntechnik, d. h. schnelles und einfaches Einspannen und ebenso schnelles Lösen des Werkstückes, gut automatisierbares Einspannen durch Nutzung der Vakuumtechnik, sicher festlegen und einspannen, die mit der üblichen Vakuumspanntechnik nicht fixiert werden können, sei es dass sie nur unzureichend große Kontaktflächen bzw. Auflageflächen zum Auflegen auf einer Vakuumspannvorrichtung aufweisen, sei es dass sie aufgrund einer porösen Struktur nicht in ausreichender Weise gegen ein anliegendes Vakuum abdichten können.
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Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung sehr einfach in eine Bearbeitungsmaschine eingerüstet werden, die üblicherweise mit der bekannten Vakuumspanntechnik Werkstücke fixiert, indem z. B. ein Vakuumspanntisch einfach gegen das Vakuumbett der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ausgetauscht wird, wobei dann die bestehenden Vakuumanschlüsse in gleicher Weise verwendet werden können. Insbesondere ist es möglich, das Vakuumbett in den Abmessungen und in der Lage der Vakuumanschlüsse so zu gestalten, dass es in diesen Parametern der Gestaltung eines üblicherweise in einer Werkzeugmaschine verwendeten Vakuumspanntisches entspricht.
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Mit Vorteil kann die Basis der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung eine plattenförmige sein, kann dabei insbesondere die Form eines Bleches, vorzugsweise eines Metallbleches aufweisen. Eine solche Basis hat einerseits den Vorteil, dass sie eine Ausdehnung in der Ebene erlaubt, die die Aufnahme auch größer dimensionierter Werkstücke ermöglicht, dass sie andererseits bei der Wahl eines gegenüber Vakuum gut abzudichtenden Materials, welches eine ausreichende Stabilität für die Grundanlage aufweist, dennoch ausreichend verformbar ist, um den oben beschriebenen Effekt zu erzielen, der beim Anlegen eines Vakuums auf das Vakuumbett, genauer gesagt im Bereich der Auflagefläche für die Basis erreicht wird. Auch bietet eine plattenförmige Basis eine gute Stützfläche für das Werkstück.
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Insbesondere ist das Material der Basis elastisch verformbar, so dass es beim Aufheben des Unterdruckes des Vakuumbettes (Belüften der entsprechenden Druckleitungen) wiederum in die Ausgangsform zurückkehrt und damit eine Bewegung der Spannelemente in umgekehrter Richtung bewirkt, die zum Freigeben des Werkstückes führt. Auch hinsichtlich dieser Eigenschaft ist ein Metallblech als Basis von besonderem Vorteil, beispielsweise ein Stahl- oder Aluminiumblech bzw. ein Blech aus einer Aluminiumlegierung oder auch einer anderen geeigneten Metalllegierung oder einem elementaren Metall.
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Das Vakuumbett muss, wie bereits erwähnt, in der Auflagefläche derart gestaltet sein, dass beim Wirken eines Unterdruckes in der Auflagefläche die dort aufgelegte Basis verformt wird. D. h. es muss zwischen der Form des Vakuumbettes in diesem Bereich und der Grundform der Basis ein Spiel vorherrschen, in welches die Basis hinein ausweichen kann, wenn diese durch Anlegen des Unterdruckes verformt wird. Mit besonderem Vorteil kann hierzu das Vakuumbett in der Auflagefläche eine konkav gewölbte Form aufweisen. Diese konkav gewölbte Form kann beispielsweise der Form eines Kreiszylinderabschnittes folgen und mithin rinnenartig gebildet sein. Ebenso gut ist es aber auch möglich, die Ausgestaltung der Form der Auflagefläche in diesem Bereich kugelkalottenförmig zu bilden. Der Fachmann wird hier die Form der Auflagefläche entsprechend der Ausbildung der Basis und weiterhin entsprechend der Anordnung der Klemmstrukturen auf der Basis wählen. Sind beispielsweise auf der Basis zwei zueinander parallel in einem Abstand ausgerichtete, langgestreckte Spannelemente mit zueinander parallel verlaufenden Klemmstrukturen angeordnet, wie dies gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Fall sein kann, so kann der Fachmann hier insbesondere eine wie oben beschriebene rinnenförmige Gestaltung der Auflagefläche wählen, so dass die langgestreckten Spannelemente bei korrekter Auflage der Basis auf dem Vakuumbett parallel zu der Längsrichtung dieser Rinne verlaufen. Wird nun eine Basis, die insbesondere wiederum plattenförmig gebildet sein kann, insbesondere in Form eines Metallbleches, in der Weise auf die Auflagefläche aufgelegt, dass die langgestreckten Spannelemente entlang der Längsrichtung der Rinne verlaufend angeordnet sind, so wird beim Anlegen eines Unterdruckes und entsprechendes Ansaugen der Basis und mithin Verformen derselben ein aufeinander Zukippen der Klemmelemente erzielt, welches dann ein sicheres Fixieren eines dort eingelegten Werkstückes bedingt. Dabei ist selbstverständlich der Abstand zwischen den Klemmelementen so bemessen, dass in einem entspannten Zustand, d. h. ohne an dem Vakuumbett anliegendem Unterdruck, ein Werkstück zwischen die Klemmelemente geführt und eingelegt werden kann, dass bei Anliegen eines Unterdruckes eine entsprechende Verlagerung der Klemmelemente ausreicht, um an dem Werkstück sicher anzugreifen und dieses zu fixieren. Da bei einer solchen Verformung der Basis durch Herabziehen derselben in Richtung einer konkav gebildeten Auflagefläche eine Kipp- bzw. Schwenkbewegung der Klemmelemente nach innen und unten erreicht wird, wird damit ein seitliches Anpressen eines Werkstückes erreicht ebenso wie ein Niederziehen und Niederhalten des Werkstückes auf der Auflagefläche. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Klemmelemente als Klemmbacken ausgebildet sind und seitlich an einer Werkstückfläche angreifen, ist aber auch für die Ausbildung der Klemmelemente als Spannpratzen, die von oben auf das Werkstück wirken, von Bedeutung und unterstützt eine sichere und zuverlässige Aufspannung und Fixierung des Werkstückes.
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Die Klemmstrukturen auf der Basis können aber auch in anderer Geometrie und in anderer Form angeordnet sein. Zum Beispiel können für die Aufspannung von im Querschnitt kreisförmigen, beispielsweise kreiszylinderförmigen, Werkstücken die Spannelemente entlang eines Umkreises angeordnet sein, wobei jedes Spannelement Klemmstrukturen aufweist, die in einem Kreissegment dem Umkreis folgen. Hier können zwei Spannelemente vorgesehen sein, aber auch drei oder mehr, abhängig davon, mit welcher Gestaltung sich eine ausreichend sichere Fixierung des Werkstückes erreichen lässt und wie die erfindungsgemäße Spannvorrichtung dann am besten zu bedienen und mit entsprechenden Werkstücken zu bestücken ist. Bei einer derartigen Anordnung, wie vorstehend beschrieben, kann mit Vorteil eine konvexe Ausbildung der Auflagefläche des Vakuumbettes die Form einer Kugelkalotte, also einer kugelkalottenförmigen Vertiefung in dem Vakuumbett, aufweisen. Denn mit einer solchen Form wird eine sehr gleichmäßige und einen Kreis vorgebende Verformung der Basis erreicht, insbesondere wenn diese plattenförmig, insbesondere metallblechförmig ist, was wiederum zu einer gleichmäßigen und sicheren Einspannung des Werkstückes führt.
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Es sind aber auch weitere Geometrien der Anordnung der Spannelemente denkbar, beispielsweise solche mit nahezu punktförmiger Anlage, wobei diese auch wiederum entlang eines gedachten Kreises angeordnet sein können, zum Einspannen von im Querschnitt kreisförmigen Werkstücken, aber auch in anderer Form für das Einspannen unterschiedlichst gebildeter Werkstücke.
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Wie bereits erwähnt können die Spannelemente z. B. Spannbacken zum seitlichen Angreifen ihrer Klemmstrukturen an einem Werkstück sein oder auch Spannpratzen zum Angreifen ihrer Klemmstrukturen auf einer Oberseite des Werkstückes.
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Um die erfindungsgemäße Spannvorrichtung vielseitig verwenden zu können, kann die Basis mit entsprechenden Strukturen bzw. Möglichkeiten ausgestaltet sein, unterschiedliche Spannelemente in unterschiedlichen Positionierungen darauf anzuordnen, z. B. indem auf der Basis, z. B. einem Metallblech, Gewindebohrungen vorgesehen sind, die das Metallblech der Basis insbesondere nicht in voller Tiefe durchdringen, damit am Grund der Basis weiterhin eine vollständig geschlossene Fläche zum Abdichten des Vakuums vorhanden ist, und in die entsprechende Schrauben zum Fixieren von Klemmelementen in unterschiedlichen Positionen eingebracht werden können. Wenn die Klemmelemente selbst noch mit z. B. Langlöchern versehen sind, so können diese auf einer solchermaßen gestalteten Basis in nahezu beliebiger Positionierung angeordnet werden, so dass eine Basis einfach adaptiert bzw. eingerüstet werden kann, um ein bestimmtes Werkstück fixieren bzw. einspannen zu können.
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Auch ist es möglich, das Vakuumbett mit austauschbaren Auflageflächen zu versehen, um hierüber eine Anpassung an verschiedene Geometrien der Anordnung der Spannelemente vorzunehmen.
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Wichtig im Hinblick auf das Vakuumbett ist, dass dort eine den Bereich, in dem der Unterdruck auszubilden ist, begrenzende Dichtung vorgesehen ist, die mit einer der Auflagefläche im Betrieb zugewandten Unterseite der Basis zusammenwirkt, um so eine seitliche Abdichtung der Basis zu erreichen und dadurch zu ermöglichen, dass ein Unterdruck sich ausbildet und durch diesen die Basis verformt wird, typischerweise in Richtung der Auflagefläche in die Tiefe gezogen wird, um dadurch den oben bereits beschriebenen Effekt der Verlagerung der Spannelemente und damit des Fixierens des in dem Bereich der Spannelemente eingelegten Werkstückes zu bedingen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 schematisch und in einer reinen Prinzipdarstellung eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung im gelösten Zustand mit darauf aufgelegtem, schematisch dargestellten Werkstück; und
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2 in einer der 1 vergleichbaren schematischen Schnittdarstellung die Spannvorrichtung in einer das Werkstück spannenden und fixierenden Stellung.
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In den Figuren ist mit einfachen Schemazeichnungen, die ausschließlich der Erläuterung des grundsätzlichen Aufbaus und des Funktionsprinzips der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung dienen, eine solche Spannvorrichtung einmal im gelösten Zustand (1) und einmal in einem ein Werkstück fixierenden Zustand (2) gezeigt.
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Die Spannvorrichtung ist in den Figuren dabei mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Diese Spannvorrichtung 1 enthält in erfindungsgemäßer Weise eine verformbare Basis 2, bei der es sich insbesondere um ein elastisch verformbares Metallblech handeln kann. An der Basis 2 festgelegt sind in zueinander beabstandeten Positionen zwei Spannelemente 3, die hier als Spannbacken gebildet sind. Diese weisen an keilförmigen Spannseiten gelegene Klemmstrukturen 4 auf, hier als Klemmkanten der in diesem Beispiel gradlinig verlaufenden stegartig gebildeten Spannelemente 3 auf.
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Weiterer wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 ist ein Vakuumbett 5 mit einer darin ausgebildeten Auflagefläche 6. Die Auflagefläche 6 ist mit einer zylinderabschnittförmig gebildeten, rinnenartigen Vertiefung geformt und umlaufend von einer Dichtung 7, die z. B. als O-Ringdichtung gebildet sein kann, umgeben, wobei die Dichtung 7 so gestaltet ist, dass sie dichtend an der dieser zugewandten Unterseite der auf das Vakuumbett 5 aufgelegten Basis 2 anliegt. Weiterhin ist in dem Vakuumbett 5 eine Unterdruckleitung 8 zu erkennen, die z. B. durch in das Vakuumbett geführte Bohrungen realisiert sein kann und die in einer Mündung 9 die Auflagefläche 6 durchbricht und somit eine Verbindung in einen im Betrieb zwischen der Auflagefläche 6 und der Unterseite der Basis 2 gebildeten Raum 10 herstellt.
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Nachfolgend wird nun, nachdem der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 beschrieben worden ist, deren Wirkweise durch Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert. In 1 ist zu erkennen, wie ein Werkstück W, hier durch ein einfach quaderförmiges Element symbolisiert, auf die Oberseite der Basis 2, auf der auch die Spannelemente 3 angeordnet sind, aufgelegt ist und zwar zwischen die Spannelemente 3, so dass deren Klemmstrukturen 4 nahe den Seitenflächen der Werkstückes W liegen, jedoch mit Spiel, so dass das Werkstück W in dieser Stellung zwischen die Spannelemente 3 eingesetzt und aus dieser Position auch wieder entnommen werden kann. Die Basis 2 liegt auf dem Vakuumbett 5 auf, wobei der Raum 10 zwischen der Unterseite der Basis 2 und der Oberseite der Auflagefläche 6 durch die dichtend an der Unterseite der Basis 2 anliegende Dichtung 7 abgedichtet ist. Soll das Werkstück W nun fixiert werden, so wird, wie in 2 durch den Pfeil Pf angedeutet ist, ein Unterdruck auf die Unterdruckleitung 8 aufgebracht, z. B. mittels einer Vakuumpumpe. Dadurch wird der Raum 10 evakuiert, der mit der Unterdruckleitung 8 über die Mündung 9 verbunden ist. Entsprechend wird eine Zugkraft auf die Basis 2 ausgeübt, so dass die Basis 2 ausgehend von ihrer ebenen Form, wie sie in 1 gezeigt ist, sich verformt und der Kontur der Auflagefläche 6 folgt. Durch diese Verformung der Basis 2, die in 2 dargestellt ist, bewegen sich auch die Spannelemente 3 relativ zueinander. Insbesondere verkippen die Klemmstrukturen 4 entlang der jeweils durch den Pfeil Pf aufgezeigten Richtung, nämlich nach innen (d. h. aufeinander zu) und nach unten (d. h. in Richtung der Auflagefläche 6). Durch diese Bewegung greifen die Klemmstrukturen 4 der hier die Spannelemente 3 bildenden Spannbacken seitlich an dem Werkstück an und klemmen dieses, ziehen es zudem noch nach unten in Richtung der Auflagefläche 6 und sorgen so für eine noch weitere Fixierung. Solange nun der Unterdruck bzw. das Vakuum in der Unterdruckleitung 8 weiterhin anliegt, bleibt der in 2 dargestellte Zustand erhalten, bleibt das Werkstück W sicher fixiert. Es kann nun beispielsweise für Qualitätssicherungszwecke vermessen oder auch bearbeitet werden, beispielsweise durch eine Fräsbearbeitung oder dgl.
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Soll die Aufspannung des Werkstückes nun wieder gelöst werden, so wird der Unterdruck fortgenommen und die Unterdruckleitung 8 belüftet. Dadurch entfällt die in Richtung der Auflagefläche 6 gerichtete Zugkraft auf der Basis 2, die elastisch verformbare Basis 2, hier in Form eines Metallbleches, kehrt in ihr Ausgangsform zurück, wie sie in 1 gezeigt ist. Hierbei bewegen sich die Spannelemente 3 wieder zurück und entgegen der Richtung, wie sie jeweils mit den Pfeilen Pf aufgezeigt ist, so dass die Aufspannung des Werkstückes W gelöst wird, dieses entnommen werden kann.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist die Wirkweise der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 deutlich geworden und sind auch noch einmal deren Vorteile ersichtlich. Denn durch die Kombination der „klassischen” mechanischen Fixierung des Werkstückes mittels Spannelementen 3, bei denen es sich wie in den Figuren gezeigt um Spannbacken, aber auch um Spannpratzen (diese würden dann auf der Oberseite des Werkstückes W angreifen) oder aber auch um andere Arten von Spannelementen handeln kann, mit der einfachen Bedienbarkeit und Bestätigbarkeit der Vakuumspanntechnik, mittels derer der Spannvorgang letztlich durch das Anlegen des Vakuums bzw. Unterdruckes in dem Raum 10 ausgelöst wird, wird hier eine einfach und schnell zu handhabende Aufspanntechnik erhalten, die präzise und schnell zu einem Aufspannen und Lösen eines Werkstückes W führt und die zudem in einem einfachen Austausch für solche Bearbeitungsmaschinen eingesetzt werden kann, die entsprechende Anschlüsse für Vakuumspanntische aufweisen, insbesondere dann, wenn entsprechende Werkstücke W aus wie eingangs bereits geschilderten Gründen nicht mit herkömmlicher Vakuumspanntechnik sicher fixiert werden können.
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An dieser Stelle ist noch einmal zu betonen, dass die Darstellung in den Figuren rein schematischer Natur ist und lediglich den grundsätzlichen Aufbau und das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung zeigen und dessen Erläuterung dienen soll. Bei den Figuren handelt es sich insbesondere nicht um vollständige Konstruktionszeichnungen. Auch sind die Größenverhältnisse hier teilweise übertrieben dargestellt, so z. B. der Verlauf der Auflagefläche 6, die selbstverständlich nicht in einer wie hier dargestellten Tiefe ausgekehlt sein muss, sondern auch deutlich flacher verlaufen kann, je nach den geometrischen Anforderungen der Spannvorrichtung. Zudem ist es möglich, in der Auflagefläche 6 nicht nur eine Mündung 9 für die Unterdruckleitung 8 vorzusehen, sondern mehrere Durchbrüche und Mündungen, die mit der Unterdruckleitung 8 verbunden sind und über die der Raum 10 gleichmäßig entleert und evakuiert werden kann.
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Auch sind, wie oben bereits beschrieben, andere Arten der Anordnung der Spannelemente 3 möglich, ebenso wie eine große Vielzahl von Formen und Gestaltungen der Auflagefläche 6 realisierbar ist, die ihrerseits wiederum im Besonderem abhängt von der konkreten Gestaltung der Geometrie der Spannelemente 3. Diese Geometrie richtet sich dann wiederum nach der Form der und den jeweiligen Spannerfordernissen an die Werkstücke.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannvorrichtung
- 2
- Basis
- 3
- Spannelement
- 4
- Klemmstruktur
- 5
- Vakuumbett
- 6
- Auflagefläche
- 7
- Dichtung
- 8
- Unterdruckleitung
- 9
- Mündung
- 10
- Raum
- P
- Pfeil
- Pf
- Pfeil
- W
- Werkstück
