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Vorrichtung zum Festhalten von Werkstücken Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Festhalten von Werkstücken mit glatter Oberfläche, beispielsweise
aus Blech, an Stanzen, Bohrmaschinen od, dgl., bei der das Werkstück durch Unterdruck
an einem Saugteller festgehalten wird.
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Die bekannten Vorrichtungen dieser Art haben zwischen Saugteller und
Werkstück einen verhältnismäßig großen Zwischenraum, der unter Unterdruck gesetzt
werden muß. Demzufolge erfordern derartige Vorrichtungen eine große Pumpenleistung,
um das Vakuum so groß zu halten, daß das Werkstück mit Sicherheit festgehalten wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Vakuumraum so klein wie möglich
zu halten, so daß durch eine einfache Handbedienung das nötige Vakuum erzielt werden
kann. Die Erfindung besteht darin, daß der Saugteller als flache Scheibe oder Platte
ausgebildet ist, die eine Ringnut mit einem elastischen Dichtungsring aufweist,
der etwas stärker als die Ringnut tief ist. Die seitliche Begrenzung des unter Vakuum
zu setzenden Raumes zwischen Werkstück und Saugteller wird lediglich durch den aus
der Ringnut vorstehenden Teil des Dichtungsringes gebildet und trägt nur Bruchteile
von i mm. Demzufolge ist dieses Raumvolumen sehr klein, und es genügt eine verhältnismäßig
kleine Pumpe, um das notwendige Vakuum zu erzielen.
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Gemäß der weiteren Erfindung wird der aus dem Saugteller und dem Zylinder
mit Kolben bestehende Haltekopf so auf dem Werkzeugmaschinentisch angeordnet, daß
das Werkstück in jeder beliebigen
Lage zum Werkzeug gehalten und
bei der Bear-. beitung um einen beliebig zu wählenden Mittelpunkt gedreht werden
kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch
dargestellt.
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Fig. i zeigt in perspektiver Darstellung einen Teil einer Stanze,
an welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung angebracht ist; Fig.2 ist ein vergrößerter
senkrechter Schnitt längs der Linie 2-2 durch den Festhaltekopf ; Fig. 3 ist ein
teilweiser Schnitt längs der gleichen Linie durch den Festhaltekopf und zeigt die
Anwendung eines Zentrierstiftes; Fig. 4 ist eine vergrößerte, teilweise längs der
Linie 4-4 geschnittene Ansicht des Supportes, an dem der Festhaltekopf befestigt
ist; Fig.5 ist ein senkrechter Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4; Fig. 6 ist
ein Teilschnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 4; Fig. 7 ist ein Querschnitt längs
der Linie 7-7 der Fig. 4.
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In Fig. i ist als Beispiel eine Stanzmaschine teilweise dargestellt,
an welcher eine Haltevorrichtung gemäß der Erfindung angebracht ist. In dem Kopf
i i der Maschine befindet sich der nicht gezeichnete Stößel, und die Arbeitsplatte
i2 weist einen beweglichen Werkzeughalter bzw. eine Tischplatte 13 auf. An dem Werkzeughalter
13 ist, wie dargestellt, ein sich nach vorn erstreckender Arm 14 angebracht, der
an seinem vorderen Ende das Stanzwerkzeug 15 trägt, auf das der Stößel einwirkt
und das seinerseits mit der nichtdargestellten Matrize zusammenwirkt, welche an
dem Werkzeughalter unterhalb des Stanzwerkzeuges befestigt ist. In dem Werkzeughalter
bzw. der Tischplatte 13 befindet sich ein T-förmiger Schlitz 13a, in den verschiedene
Einsätze auswechselbar und verstellbar zur Arbeitsplatte eingesetzt werden können;
dieser Schlitz erstreckt sich der Länge nach über den Werkzeughalter und ist an
seinem vorderen Ende offen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei Bedarf an einer solchen
Maschine angebracht werden, und zwar kann auch hierzu der T-förmige Schlitz 13a
dienen. Zu diesem Zweck wird der Festhaltekopf 16 von einem Arm 17 getragen, dessen
anderes Ende an einem Support i8 befestigt ist. Letzterer enthält, wie in den Fig.
4, 5, 6 und 7 dargestellt, einen Mittelbolzen i9, der reit seinem unteren Ende in
den T-Schlitz 1311 hineinragt und dessen eine Führungsleiste bildender Kopf 2o der
Länge nach in den T-Schlitz eingeführt ist. Der Bolzen i9 erstreckt sich nach aufwärts
durch den kegelstumpfförmigen Teil er, welcher mit seiner Basis auf der Platte des
Werkzeughalters 13 aufliegt und der seinerseits die Auflage für den Teil 22 bildet,
der unten eine kegelförmige Aussparung besitzt, welche dem kegelstumpfförmigen Element
21 entspricht. An der Oberseite des Teiles 22 ist seitlich von der Öffnung, durch
die der Bolzen i9 hindurchtritt, eine Schulter 23 vorgesehen, auf weicher das hintere
Ende des Armes 17 ruht; der letztere wird an der Schulter durch eine Deckplatte
24 festgehalten, welche zwei einander gegenüberliegende, nach abwärts gerichtete
Ansätze 25 und 26 hat. Der Ansatz 25 umfaßt von oben und außen den Arm 17, während
der Ansatz 26 an seiner Innenseite etwas abgeschrägt ist und an der entsprechend
abgeschrägten Fläche des Teiles 22 anliegt. Eine Mutter 27 ist auf das obere Ende
des Bolzens i9 aufgeschraubt. Durch Lösen dieser Mutter werden die Teile gelockert,
und der Support kann längs des T-Schlitzes verschoben werden, so daß die ganze Vorrichtung
entsprechend justiert werden kann, wobei sowohl der Arm 17 in seiner Längsrichtung
auf der Schulter 23 verschoben als auch geschwenkt werden kann. Durch Anziehen der
Mutter 27 werden dann alle Teile gegeneinander festgelegt. Um die Justierung der
Vorrichtung zu erleichtern, kann, wie dargestellt, zum Lösen und Festziehen der
Mutter 27 ein Schlüssel 27a dienen, der auf die Mutter aufgesteckt ist. Damit seine
Betätigung erleichtert wird, ist er durch eine Mutter 28 gesichert, während die
Mutter 27 einen oberen runden Teil 29 besitzt, so daß der Schlüssel aus der in der
Zeichnung dargestellten Stellung so weit gehoben werden kann, daß er sich zwischen
dem unteren Teil der Mutter 27 und der Unterseite der Mutter 28 befindet. In dieser
Stellung ist der Schlüssel nicht wirksam und kann auf den Schultern der Ecken der
Mutter 27 ruhen.
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Wie ersichtlich, wird durch das Anziehen der Mutter 27 die Leiste
2o gegen die Unterseite der überstehenden Flanken des T-Schlitzes gepreßt mit dem
gleichzeitigen Ergebnis, daß alle Teile des Supportes gegen die Arbeitsplatte nach
abwärts gepreßt werden. Dabei wird der kegelsturnpfförmige Teil 21 fest gegen die
Oberfläche der Platte 13 gedrückt, während die geneigten Flächen der Teile 21 und
22 und der Deckplatte 24 eine innige Berührung aller dieser Teile gewährleisten
und der Arm 17 fest zwischen den anderen Teilen eingeklemmt ist.
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Um eine Relativbewegung zwischen dem Support 18 und der Werkzeughalterplatte
13 zu verhindern, sind an dem kegelstumpfförmigen Teil 21 nach abwärts gerichtete
Haltezapfen 3o vorgesehen, welche an zwei einander entgegengesetzten Seiten des
Bolzens i9 in den schmalen Teil des T-Schlitzes 13"
hineinragen, wobei der
deutlicheren Darstellung wegen der Grad der Abschrägung übertrieben gezeichnet ist.
Diese Zapfen 3o berühren die Seitenwände des schmalen Teiles des T-Schlitzes 13a,
wenn die Supportteile in der beschriebenen Weise zusammengespannt sind. Dadurch
verriegeln die Zapfen 3o den Support in dem T-Schlitz, so daß jede Verdrehung oder
Verschiebung des Festhaltekopfes 16 ausgeschlossen ist.
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Der Kopf 16 der Vorrichtung enthält einen Schieber 31, der längs des
Armes 17 verschiebbar ist und durch eine Klemmschraube 32 in jeder beliebigen
Stellung auf dem Arm festgeklemmt werden kann. Seitlich von dem Arm 17 besitzt der
Schieber 31 eine senkrechte Gewindebohrung, in die eine Hülse 33 eingeschraubt ist.
Diese Hülse
ist an ihrem oberen Ende so umgebördelt, daß eine Scheibe
34 gebildet wird, und umgibt einen Zylinder 35. Am oberen Ende dieses Zylinders
liegt in einer Rille ein Klemmring 36, der auf dem nabenförmigen Teil der Buchse
33 aufliegt an der Stelle, wo diese in die Scheibe 34 übergeht. Auf diese Weise
kann durch Drehen des Rades 34 die Buchse 33 und damit der Zylinder 35 und der Haltekopf
16 gehoben bzw. gesenkt werden.
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Am unteren Ende des Zylinders 35 trägt dieser eine einen Saugteller
bildende Platte 37, die als runde Scheibe dargestellt ist, aber nicht notwendig
diese Form haben muß. An der Unterseite der Platte 37 ist am Rande eine Ringnut
38 vorgesehen, in welche ein Dichtungring 39 oder irgendein geeignetes Dichtungselement
eingelegt ist. Die Wand dieser Ringnut 38 ist vorteilhaft wenigstens an einer Seite
so wie dargestellt hinterschnitten und damit die Öffnung der Ringnut verengt, so
daß das Dichtungselement in der Ringnut festgehalten wird und nicht herausfällt.
Die Tiefe der Ringnut 38 muß dabei etwas geringer sein als die Dicke des Dichtungsringes.
Infolgedessen wird der Dichtungsring etwas aus der Ringnut 38 herausragen, gerade
weit genug, um eine zuverlässige Dichtung zwischen der Platte und dem Werkstück
40 zu gewährleisten. Vorteilhaft werden die Randteile der Platte 37, d. h. der Teil,
der außerhalb des Dichtungsringes 39 liegt, etwas gegenüber der Unterseite der Platte
37 innerhalb des Dichtungsringes zurücktreten, wobei durch den Luftdruck der Dichtungsring
39 gegen die innere Seitenwand der Ringnut gedrückt wird und so eine gute Dichtung
gewährleistet ist.
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Die Platte 37 ist am unteren Ende des Zylinders 35 durch einen Schraubpflock
41 befestigt. Dieser ist mit Schraubgewinde in eine Aussparung der Platte 37 eingesetzt
und drückt gegen das flanschförmige untere Ende des Zylinders, wo durch eine geeignete
Packung 42 zwischen dem Zylinderflansch und dem inneren Rand der Platte 37, der
die Öffnung, die der Zylinder durchsetzt, umgibt, die nötige Dichtung gewährleistet
ist. Vorteilhaft sind die Teile so bemessen, daß, wenn das Schraubstück
31 fest eingeschraubt ist, seine Oberfläche mit der Oberseite der Platte
37 bündig liegt. Der Teil der Unterseite der Platte 37, der von dem Dichtungsring
umgeben ist, steht mit dem Innern des Zylinders 35 durch einen Durchlaß 43 in Verbindung.
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In dem Zylinder 35 ist ein Kolben 44 verschiebbar, der in der Ruhelage
durch eine Feder 45 in seiner obersten Stellung gehalten wird. Diese Feder umgibt
den Schaft 46 des Kolbens und liegt unter leichter Spannung zwischen dem oberen
Ende des Zylinders 35 und der Unterseite des Kopfes 47. Der Kolben hat eine ringförmige,
eine Dichtungsringnut bildende Aussparung 49, welche den gleichzeitig als Ventil
und Dichtung dienenden elastischen Dichtungsring 5o aufnimmt; letzterer ist ein
Ring aus Gummi oder anderem Dichtungsmaterial, der infolge seiner Berührung mit
der Wandung des Zylinders 35 der Bewegung des Kolbens einen gewissen Widerstand
entgegensetzt. Die Aussparung 49 ist so breit, daß eine gewisse axiale Verschiebung
des Dichtungsringes 5o in der Aussparung 49 möglich ist, und zwar in der einen Richtung,
wenn der Kolben 44 nach abwärts gedrückt wird, und in der entgegengesetzten Richtung,
wenn der Kolben losgelassen wird und sich in seine Ruhelage zurückbewegt. Diese
Bewegungen des Dichtungsringes 5o werden ausgenutzt, um eine einen Luftdurchlaß
bildende Öffnung 51 freizugeben bzw. zu verschließen. Diese Öffnung steht mit der
Aussparung 49 in Verbindung; sie wird durch den Dichtungsring 5o verschlossen, wenn
letzterer an der Unterseite der Aussparung 49 liegt, wie in Fig. 2 dargestellt,
und ist geöffnet, wenn der Dichtungsring an der Oberseite der Aussparung 49 liegt.
Es ist aus vorstehendem ersichtlich, daß, wenn der Kolben 44 gegen die Wirkung der
Feder 45 nach abwärts gedrückt wird, während dieser Bewegung die Luft aus dem Zylinderraum
unter dem Kolben durch die Öffnung 51 entweichen kann, da genügend Spielraum zwischen
dem Kolben und der Wand des Zylinders 35 ist, um den Durchtritt der Luft zu ermöglichen.
Wird der Kopf 47 des Kolbens losgelassen, so wird die Feder 45 den Kolben in seine
Ruhelage zurückzudrücken suchen. Bei dieser Bewegung des Kolbens 44 wird der Dichtungsring
das Ventil schließen, so daß bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens die Luft von der
Unterseite der Platte 37 in das Innere des Zylinders 35 gesaugt wird. Wenn dabei
die Platte 37 gegen ein Werkstück gepreßt wird, so daß der Dichtungsring 39 einen
Teil davon abgrenzt, so wird unter der Platte 37 ein luftleerer Raum entstehen.
Der äußere Luftdruck wird daher das Werkstück fest gegen die Platte 37 drücken.
Dabei ist darauf zu achten, daß das Volumen der an der Unterseite der Platte 37
gebildeten Vacuumkammer klein ist im Vergleich zum Volumen des Hohlraumes im Zylinder,
in dem sich der Kolben 44 bewegt. Die Höhe dieser Vacuumkammer soll größenordnungsmäßig
etwa o, t mm betragen. Auf diese Weise wird die mechanische Spannung der Feder 45
sehr stark verstärkt, denn es kann ein verhältnismäßig kleiner Kolben 44 den kleinen
Hohlraum unter der Platte 37 rasch luftleer machen und einen hohen Grad an Luftleere
erzielen, obwohl nur eine geringe Kraft der Feder 45 erforderlich ist. Dadurch wird
eine Ermüdung der Bedienungsperson bei hohen Produktionszahlen vermieden. Die in
dem Hohlraum an der Unterseite der Platte 37 erzeugte hohe Luftleere gewährleistet
ein festes Haften des Werkstückes an dem Haltekopf. Es mag dabei bemerkt sein, daß
in Fig. 2 der Haltekopf auf einem Werkstück ruhend dargestellt ist, das seinerseits
wieder auf der Matrizenplatte oder dem Arbeitstisch 13 ruht, und daß der
Kolben 44 in der obersten Lage, die er einehmen kann, dargestellt ist. Es ist wohl
klar, daß, wenn der Kolben abwärts gedrückt und wieder losgelassen wird, wie vorher
beschrieben (und angenommen, daß der Festhaltekopf dabei gegen ein Werkstück gepreßt
wird), er nicht in seine oberste
Läge zurückkehren wird. Er wird
sich lediglich so weit aufwärts bewegen; bis der von außen her auf den Kolben
44 wirkende Luftdruck ebenso groß ist wie die Spannung der Feder 45. Da die
Aufwärtsbewegung des Kolbens 44 einen luftleeren Raum über dem Werkstück schafft
und diese Bewegung durch die Feder 45 bewirkt wird, so muß letztere so stark sein
und in einem solchen Maße zwischen dem Zylinder 35 und dem Kopf 37 zusammengedrückt
werden, daß der gewünschte Grad von Luftleere erreicht wird. Wenn mit einem einzelnen
Kolbenhub der gewünschte Grad an Luftleere nicht ereicht wird, so kann der Kolben
mehrmals niedergedrückt werden. Um das Vakuum unter dem Haltekopf 16 wieder aufzuheben,
ist nur notwendig, den Kolben 44 nach abwärts zu drücken. Dabei kann das Werkstück
leicht abgenommen werden, indem man es unter der Platte 37 herauszieht. Bei Massenfabrikation
kann man aber auch einfach einen raschen Schlag auf eine Seite des Werkstückes führen,
um auf diese Weise Luft eintreten zu lassen und so das Lösen von dem Haltekopf zu
bewirken.
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Der Dichtungsring 39 schließt den Hohlraum über dem Werkstück ab und
bewirkt gleichzeitig eine hohe Reibung infolge des Druckes, mit dem das Werkstück
gegen ihn gepreßt wird, und verhindert auf diese Weise jede Verschiebung zwischen
Werkstück und Platte 37.
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Der Zylinder 35 ist in der Buchse 33 drehbar angeordnet. Wenn daher
das Werkstück in der beschriebenen Weise an dem Haltekopf 16 befestigt ist, so kann
es frei um die Achse, um die der Festhaltekopf drehbar ist, gedreht werden. Wenn
also ein Werkstück in der gewünschten Lage zum Werkzeug 15 befestigt ist,
so kann es derart gedreht werden, daß beispielsweise bei der Durchführung eines
Schneidevorganges ein rundes Stück ausgeschnitten oder Öffnungen längs einer Kreislinie
gestanzt werden.
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Bei der Einstellung des Haltekopfes 16 in die gewünschte Stellung
zu dem Stanz- oder Schneidwerkzeug kann der Support 18 in Längsrichtung in dem T-Schlitz
13a verschoben, der Arm 17 in seiner Längsrichtung in dem Support und der Haltekopf
16 auf dem Arm verschoben werden. Der Support 18 läßt außerdem auch noch eine Schwenkung
des Haltekopfes 16 um die Achse des Bolzens i9 zu. Außerdem kann der Arm 17 je nach
Bedarf durch einen längeren oder kürzeren Arm ersetzt werden.
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Wie in Fig. i dargestellt, kann auf der Arbeitsplatte der Maschine
eine Linie 6o gezogen sein. Wenn ein Formwerkzeug benutzt wird, so wird die Zentrierschraube
55 mit der Spitze 56 etwas herausgeschraubt und die Vorrichtung so eingestellt,
daß die Spitze 56 auf die Linie 6o weist. Dadurch wird sichergestellt, daß ein festgekeiltes
Schneidwerkzeug mit gerader Schneidkante stets in Richtung einer Tangente an einem
Kreis, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse des Haltekopfes liegt, schneidet, wodurch
ein Werkstück mit glattem Rand entsteht. Wird der :Mittelpunkt anders gelegt, so
wird eine Umrißlinie etwa von der Art einer Kreissägenscheibe erzeugt.
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Um die Anbringung des Werkstückes in der i Weise, daß der Mittelpunkt
mit der Drehachse der Platte 37 zusammenfällt, zu erleichtern, kann auf dem Werkstück
vorher eine Linie entsprechend dem Umriß des Haltekopfes aufgezeichnet werden, welche
Linie sichtbar bleiben muß und dazu dient, um Haltekopf und Werkstück in die richtige
Lage zueinander zu bringen.
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Die Platte 37 kann je nach Bedarf gehoben und gesenkt werden in Beziehung
auf die Fläche des Arbeitstisches durch die Drehung der Buchse 33. Dadurch wird
die Berührung zwischen der Platte 37 und dem Werkstück sichergestellt, während es
gleichzeitig möglich ist, das Werkstück in jeder beliebigen Höhe in bezug auf das
Bearbeitungswerkzeug anzubringen. Vorteilhaft wird die Buchse 33 etwas höher eingestellt,
als der Lage der Platte 37 entspricht, so daß das axiale Spiel zwischen dieser und
dem Zylinder 35 es ermöglicht, die Platte 37 gegen das Werkstück zu drücken und
sie anzuheben, um das Werkstück bei Massenfabrikation in der früher beschriebenen
Art durch einen Schlag vom Kopf zu trennen. Mit anderen Worten, es kann das Werkstück
während der Bearbeitung in leichter Berührung mit der Arbeitsplatte sein, oder es
kann frei oberhalb der Arbeitsplatte gehalten werden. Erforderlichenfalls kann die
Buchse 33 in der gewählten Stellung durch eine Klemmschraube 33" festgehalten
werden. Wenn, wie dies manchmal der Fall ist, die Matrize, mit welcher das Werkzeug
zusammenarbeitet, sich etwas über die Fläche der Arbeitsplatte erhebt, so kann eine
Zwischenscheibe unter das Werkstück gelegt werden, während das Werkstück unter den
Haltekopf 16 gebracht und der Kolben 44 zur Erzeugung des Vakuums betätigt wird,
so daß durch diese Zwischenscheibe das Werkstück auf die Höhe gebracht wird, weiche
der Oberkante der Matrize bei der Bearbeitung entspricht.
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Die Anwendung eines luftleeren Raumes zur Befestigung des Werkstückes
hat den Vorteil, daß das Bohren von Zentrierlöchern od. dgl. vermieden ist. Sie
ist in allen Fällen anwendbar, in denen die Oberfläche des Werkstückes nicht derart
porös, ölig oder narbig ist, daß die Erzeugung des luftleeren Raumes unter der Platte
37 verhindert würde; oder daß ein solcher Vakuumraum durch Undichtigkeiten rasch
unwirksam würde.
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Die Vorrichtung ist jedoch so konstruiert, daß es im Bedarfsfalle
möglich ist, die Werkstücke auch durch Zentrierstifte oder Schrauben zu befestigen.
Zu diesem Zweck ist in dem Pflock 41 eine Kombination von Zentrierstift und Halteschraube
53 vorgesehen. Der Schaft dieser Schraube ist in eine Bohrung 54 des Pflockes 41
eingeschraubt, und der Kopf 55 dieser Schraube befindet sich in einer erweiterten
Bohrung. Dieser Kopf 55 ist so geformt, daß er in der Mitte eine Spitze 56 hat,
die, wenn die Schraube als Zentrierstift benutzt werden soll, durch Herausschrauben
in eine solche Lage gebracht wird,
daß sie sich unterhalb der Ebene
der Unterkante des Dichtungsringes 39 befindet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
In dieser Stellung kann die Spitze 56 dazu dienen, in eine Mittelpunktsmarke des
Werkstückes eingesetzt zu werden. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß zuerst die
Spitze 56, wie vorstehend beschrieben, eingestellt wird und dann durch Drehen der
Buchse 33 die Spitze 56 der Zentriermarke genähert wird, wobei, wie ersichtlich,
die Berührung stattfinden muß, bevor der Dichtungsring 39 das Werkstück berührt.
Auf diese Weise kann das Werkstück um die Spitze 56 gedreht werden, ohne daß der
Dichtungsring 39 oder ein anderer Teil des Kopfes 16 dabei hinderlich ist.
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In solchen Fällen, in denen das Werkstück sich weit über die Arbeitsplatte
der Presse hinaus erstreckt, wenn es in die gewünschte Lage zum Bearbeitungswerkzeug
gebracht wird, und wenn es deshalb wünschenswert ist, das Werkstück durch Schrauben
an dem Haltekopf zu befestigen, kann in das Werkstück ein Loch gebohrt oder in anderer
Weise angebracht werden, dessen Durchmesser etwas größer ist als die Dicke des Schaftes
der Schraube 53. Letztere wird dann durch dieses Loch im Werkstück geführt und,
nachdem das Werkstück in die entsprechende Lage gebracht ist, in den Kopf eingeschraubt,
so daß die Schraube das Werkstück an dem Kopf festhält.
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Es ergibt sich somit der Vorteil, daß bei der beschriebenen Vorrichtung
das Werkstück auf die verschiedenste Weise am Haltekopf angebracht werden kann und
daß in jedem Falle der Haltekopf und mit ihm das Werkstück frei drehbar ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich selbstverständlich außer
bei der dargestellten Stanze auch bei anderen Werkzeugmaschinen mit Vorteil anwenden.