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Niederhalter für Werkstücke, insbesondere an Fräsmaschinen
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Niederhalter,insbesondere für
plattenförmige Werkstücke aus Holz oder dergleichen Leichtbaustoffe, wie sie insbesondere
an Fräsmaschinen Verwendung finden, von der im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgezeigten
Art.
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Es sind verschiedenartige Niederhalter- bzw. Spannvorrichtungen bekannt,
die alle das gleiche Ziel haben, nämlich ein auf den Maschinentisch gelegtes plattenförmiges
Werkstück während des Bearbeitungsvorganges möglichst gleichmäßig und unbeweglich
auf dem Tisch festzuhalten.
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So sind Vakuum-spannvorrichtungen bekannt, die den Nachteil aufweisen,
daß sie in etwa der Kontur des zu bearbeitenden Werkstückes entsprechen müssen.
Für oft wechselnde Werkstückformen sind solche Vorrichtungen aus wirtschaftlichen
Gesichtspunkten nicht geeignet. Des weiteren werden in hohem Maße auch mechanische
Spannvorrichtungen in Form von Kipphebeln und Spannzylindern eingesetzt. Da diese
Vorrichtungen an den Maschinentisch ange-
bracht werden müssen,
behindern sie die spanabhebende Bearbeitung.
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Schließlich zeigen die DE-PS 27 26 382 und die DE-OS 31 47 840 Spann-
bzw. Niederhaltevorrichtungen, die zwei Andrückrollen aufweisen, deren Achsen paralell
zueinander angeordnet sind und die mit einer Vorschubeinrichtung des Fräsers verbunden
sind. Die Länge der Andrückrollen entspricht wenigstens nahezu der Breite des zu
bearbeitenden Werkstückes, wobei der Fräser im Zwischenraum zwischen den beiden
Andrückrollen angeordnet ist. Diese bekannten Spannvorrichtungen sind richtungsgebunden,
d.h. die Bewegung in x-Richtung des Werkzeuges wird gemeinsam mit den Rollen vorgenommen,
während die y-Bewegung zwischen den Rollen vorsich geht. Des weiteren ist bei diesen
bekannten Einrichtungen ein konstanter Andruck des Werkstückes auf dessen ganzer
Länge nicht voll gewährleistet.
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Bei schmäleren Werkstücken hängen die Rollen zum Teil frei, was zu
deren Verformung führt. Die Folge davon ist ein ungleichmäßiges Andrücken der Werkstücke,
da durch die Wölbung der Rollen nur eine Kantenpressung und nicht die angestrebte
gleichmäßige Flächenpressung erzielt wird.
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Trotz der Anordnung von beweglichen Rollen ist durch die hohe vertikale
Andruckskraft eine horizontale Schubkraft auf das Werkstück gegeben, die ein Verschieben
des Werkstückes, insbesondere kleiner Werkstücke, verursacht. Bei kleinen Werkstücken
kann durch diese bekannten Einrichtungen eine nur verhältnismäßig schlechte Spannwirkung
erzielt werden, wodurch der Einsatz dieser bekannten Niederhalter für solche Werkstücke
unmöglich ist. Bei Vorhandensein von Spänen auf der Maschinentischoberfläche wird
die Schubkraft bei Auftreffen der Andruckrollen auf die Späne sehr stark vergrößert.
Zudem führt dies auch zu unregelmäßigen Anpressungen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Niederhalter für Werkstücke vorbeschriebener
Gattung anzugeben, mit Hilfe
derer ein sicheres, gleichmäßiges und
flächiges Niederhalten bzw. Spannen auch kleiner Werkstücke in einfacher Weise vorgenommen
werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Niederhalter für
plattenförmige Werkstücke gemäß aufgezeigter Gattung dadurch gelöst, daß als Niederhalter
ein an seiner Unterseite ein Druckluftkissen zum Anpressen des Werkstückes erzeugender
Luftkissenniederhalter vorgesehen ist.
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Der wesentliche Vorteil des Luftkissenniederhalters besteht darin,
daß er richtungsungebunden ist. Unabhängig davon, in welche Richtung das Werkzeug
bewegt wird, befindet sich der Niederhalter immer gleichmäßig um das Werkzeug beabstandet.
Der Anpressdruck ist demzufolge immer gleichmäßig und im wesentlichen um das Werkzeug
herum wirksam, so daß auch die Bearbeitung optimal von statten gehen kann. Auch
bei kreisförmigen Werkstücken ist ein konstanter Spanndruck durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung sichergestellt. Durch das Druckluftkissen wird praktisch keine Schubkraft
auf das Werkstück ausgeübt, wodurch auch kleine Werkstücke durch den Niederhalter
keine Verschiebebewegung erhalten.
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In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens weist der Luftkissenniederhalter
einen Druckluft-Verteilerkasten auf, der an seiner dem Werkstück zugewandten Unterseite
eine Vielzahl von Öffnungen für den Durchlaß der Druckluft besitzt, wodurch zwischen
der Unterseite des Verteilerkastens und der Werkstückoberfläche ein Luftkissen aufgebaut
wird.
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Es ist von Vorteil, wenn in den Öffnungen des Verteilerkastens Kugelventile
vorgesehen sind, die mit dem Werkstück zusammenwirken, so daß nur diejenigen Ventile
geöffnet sind, die über der Werkstückoberfläche zum Liegen kommen. Hierdurch wird
vermieden, daß Druckluftöffnungen, die über den Werkstückrand bzw. über die Frässpur
hinwegragen, Druckluft ungenützt ausströmen lassen.
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Der Verteilerkasten besitzt im wesentlichen mittig einen kreisrunden
Durchlaß für das Fräswerkzeug. Der Durchlaß ist dabei derart ausgelegt, daß das
größtmögliche Fräswerkzeug mit entsprechender Beabstandung durch den Durchlaß hindurchgeçührt
werden kann.
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Der Verteilerkasten kann dabei eine rechteckige Basis aufweisen. Er
kann jedoch in vorteilhafter Weise auch eine ringförmige Ausbildung besitzen, wobei
eine konzentrische Ausbildung im Verhältnis zum Werkzeug optimal ist. Zudem kann
der Verteilerkasten einstöckig ausgebildet sein. Er kann aber auch eine zusätzliche
Platte an seiner Unterseite aufweisen, die zur Erhöhung der Steifigheit der Konstruktion
beiträgt.
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Es ist von besonderem Vorteil, wenn der Verteilerkasten an der Unterseite
einer bei Fräsmaschinen üblichen Späne-Absaughaube angeordnet ist. Eine kompakte
Ausführungsform wird erzielt, wenn Verteilerkasten und Absaughaube die gleiche Grundform,
in vorteilhaftester Weise ringförmig ausgebildet, besitzen. Verteilerkasten und
Absaughaube sind dabei fest miteinander verbunden. Hierdurch wird sichergestellt,
daß unter Verwendung eines relativ geringen Bauraumes eine sehr gute Werkstückspannung
erzielt wird, ohne daß irgendwelche mechanischen Spanneinrichtungsteile die Handhabung
der Werkstücke auf dem Maschinentisch behindern.
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Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist von besonderem
Vorteil, wenn Verteilerkasten und Absaughaube über eine separate vertikale Führung
am Frässchlitten vertikalverschieblich befestigt sind. Hierdurch ist die gegenseitige
Beeinflußbarkeit der Bewegung des Vorlegeschlittens des Fräswerkzeuges und der Druckeinstellbewegung
des Niederhalters ausgeschlossen. Dabei ist von ganz besonderem Vorteil, wenn den
Führungen Federn zugeordnet sind, die den Niederhalter vorspannen. Hierdurch wird
das
Luftkissen entgegen der Andruckkraft der Vorspannfedern aufgebaut.
Bei vorgesehener Einstellbarkeit des Vorspann-Federdruckes kann gleichzeitig die
durch das Luftkissen erzeugte Andruckkraft eingestellt werden.
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Des weiteren ist von Vorteil, wenn an der oberen Ausnehmung an der
Absaughaube für den Durchlaß des Werkzeuges ein Bürstenring vorgesehen ist. Der
Bürstenring schließt den Zwischenraum zwischen der Ausnehmung und dem Werkzeug ab,
wobei gleichzeitig die vertikale Bewegung des Werkzeuges bei relativ gutem Abschluß
möglich ist.
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Der erfindungsgemäße Luftkissenniederhalter mit integrierter Absaughaube
besitzt zudem den großen Vorteil, daß bei Vorhandensein von Spänen auf der Werkzeugoberfläche
diese Späne durch das Luftkissen weggeblasen werden. Die Werkstücke weisen in unmittelbarer
Nähe zum Niederhalter stets eine saubere Fläche auf. Zudem werden die durch das
Werkzeug produzierten Späne durch die Luft des Luftkissens in die mittige Durchgangsöffnung
des Verteilerkastens geblasen, woher diese durch die Absaugluft der Absaughaube
übernommen und abtransportiert werden. Hiermit wird auch das Werkstück nach der
Bearbeitung mit optimaler Sauberkeit erhalten.
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Ein weiterer Vorteil kann erzielt werden, wenn an der Unterseite des
Niederhalters bzw. des Verteilerkastens des Niederhalters in unmittelbarer Nähe
des Fräswerkzeuges auf die Frässpur weisende Druckluftöffnungen vorgesehen sind.
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Hierdurch kann die Späneabsaugwirkung bei großen Spanabnahmen verbessert
werden, indem Druckluft in die Frässpur geblasen und dadurch die Späne hochgewirbelt
werden. Bei herkömmlichen Absaughauben wäre zur Erzielung des gleichen Effektes
erforderlich, viele Düsen rings um das Werkzeug anzubringen und diese eventuell
programmgesteuert anzusprechen, damit nur jeweils über der Frässpur geblasen wird.
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Bei Anordnung am erfindungsgemäßen Niederhalter von Kugel-
ventilen
in den Druckluftöffnungen kann dieser Effekt erzielt werden, indem die in unmittelbarer
Nähe der Frässpur befindlichen Kugelventile weggelassen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Niederhalters
wird dadurch erzielt, daß die Unterseite des Verteilerkastens mit Anschrägungen
versehen wird.
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Hierdurch kann der Niederhalter beim seitlichen Anfahren an Hindernissen
geringer Höhe über diese hinweggleiten bzw.
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darüber gehoben werden, wodurch kein mechanischer Schaden auftritt.
Dies ist beispielsweise dann von großem Vorteil, wenn vor dem Ausfräsen von Holzteilen
in derselben Aufspannung automatisch Schraubhülsen eingedreht werden, die zwar ganz
im Werkstück verschwinden sollen, aber manchmal geringfügig überstehen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.
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Die Zeichnung zeigt einen Niederhalter 1, der an einem Frässchlitten
2 über vertikale Führungen 3 beweglich befestigt ist. An dem Frässchlitten ist über
eine Schwalbenschwanzführung 4 in bekannter Weise über einen Vorlegeschlitten ein
Fräskopf 5 verschieblich befestigt. Die Führungen 3 sind symmetrisch zu beiden Seiten
des Fräswerkzeuges bzw. zu dessen Führung angeordnet.
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Der erfindungsgemäße Niederhalter weist an seiner Unterseite einen
Druckluft-Verteilerkasten 6 auf, über welchen eine ebenfalls kastenförmige Absaughaube
7 fest angeordnet ist.
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Der Verteilerkasten 6 weist eine Druckluftzuführung 8 auf, durch welche
Druckluft in gewünschter Menge und mit notwendigem Druck in das Innere des Verteilerkastens
geleitet wird. An der Unterseite, also in der Grundplatte des Verteilerkastens 6,
ist eine Vielzahl von öffnungen 9 angeord-
net, durch welche die
Druckluft aus dem Verteilerkasten austritt und auf die Werkstückoberfläche auftrifft,
in an sich bekannter Weise ein Luftkissen aufbauend. Der Verteilerkasten 6 weist
konzentrisch zum Werkzeug eine nicht dargestellte Durchgangsöffnung für das Fräswerkzeug
und für den Durchtritt der Späne in die Absaughaube auf.
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Die Absaughaube weist an der oberen Durchlaßöffnung 10 für das Fräswerkzeug
einen Bürstenring 11 auf, der zum flexiblen Verschließen des Spaltes zwischen Öffnung
und Werkzeugs 5 dient.
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In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Niederhaltevorrichtung weist der Verteilerkasten mit Absaughaube eine rechteckige
Grundform auf. Diese Grundform kann jedoch auch eine andere Gestaltung aufweisen,
wobei sich als besonders vorteilhaft eine ringförmige Ausbildung erwiesen hat. Durch
die ringförmige Ausbildung wird eine besonders gleichmäßig um das Werkzeug verteilte
Anpressung des Werkstückes 12 erreicht.