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Die
Erfindung betrifft eine Stützeinrichtung zum Halten von
Werkstücken, mit einem zylinderartigen Gehäuse
und einer Kolbenstange.
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Zum
Spannen von plattenartigen Werkstücken, insbesondere von
Holzplatten oder Holzplattenersatzwerkstoffen, werden sogenannte
Spanntische verwendet, auf denen die Platten gelagert und befestigt
werden, so dass sie mit einer Bearbeitungsmaschine, zum Beispiel
einer CNC-Holzfräsmaschine, bearbeitet werden können.
Oft ist es erforderlich, dass nicht nur die Oberfläche
der Platte sondern auch die Ränder bearbeitet werden müssen,
weshalb die Befestigung der Platten auf dem Spanntisch lediglich
dadurch erfolgen kann, dass die Platte auf entsprechenden Auflagern
aufliegt und von diesen an der Auflagefläche angesaugt
wird. Die Auflager müssen so arrangiert werden, dass die
Platte möglichst verwindungssteif bearbeitet werden kann,
weshalb die Auflager gleichmäßig verteilt und
bis in die Nähe des Randes der Platte angeordnet sein sollten. Außerdem
müssen diese Auflager mit Unterdruck versorgt werden, so
dass die Platte von diesen angesaugt werden kann. Hierfür
sind zum einen viele einzelne Bauteile erforderlich, die zudem entweder
nur in einem bestimmten Raster auf den Spanntisch aufgesetzt werden
können oder die einzeln miteinander mit Schlauchleitungen
verbunden werden müssen, was eine sehr hohe Rüstzeit
bedingt und eine nicht unbeachtliche Lagerhaltung für die
Auflager erforderlich macht.
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Aus
der
DE 198 02 320
A1 ist eine Haltevorrichtung für dreidimensionale
Werkstücke bekannt, bei der das Werkstück zwischen
am Werkstück anliegenden Spannstiften gespannt wird. Diese
Spannstifte sind in einem Gehäuse verschieblich gelagert
und ragen mehr oder weniger weit aus dem Gehäuse heraus.
Auf diese Weise kann die Raumform des Werkstücks abgetastet
werden beziehungsweise liegen die freien Enden der Spannstifte an
der räumlich gekrümmten Oberfläche des
Werkstücks an. Die Spannstifte werden aber alle gemeinsam
mittels einer Klemmeinrichtung fixiert. Soll ein Werkstück
mit einer andern Kontur gehalten werden, so müssen die Spannstifte
neue eingestellt werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stützeinrichtung
und/oder eine Spannvorrichtung bereitzustellen, die einfacher zu
handhaben ist und bei der die Rüstzeit wesentlich geringer ist.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Stützeinrichtung dadurch gelöst,
dass im Gehäuse eine Kolbenstange verschieblich angeordnet
ist, wobei die Kolbenstange eine Rasteinrichtung aufweist, mit der
die Kolbenstange in ihrer in das Gehäuse eingefahrenen Stellung
in oder am Gehäuse verrastet ist.
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Der
wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Stützeinrichtung
besteht darin, dass die Kolbenstange bei Nichtgebrauch in das Gehäuse
versenkt ist und nur dann aus dem Gehäuse ausgefahren ist, wenn
sie ein Werkstück unterstützen soll. Die inaktive
Stellung wird von der Kolbenstange auf einfache Weise dadurch eingehalten,
dass sie in dieser Stellung verrastet ist.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist am freiem äußeren
Ende der Kolbenstange ein Saugerkopf befestigt. Die Stützeinrichtung
bietet nunmehr den Vorteil, dass sie als Sauger fungiert, so dass
das Werkstück nicht nur unterstützt wird sondern
auch angesaugt werden kann. Auch bei dieser Variante ist die Kolbenstange
bei Nichtgebrauch in das Gehäuse eingefahren und dort verrastet,
so dass der Saugerkopf nicht bis zur Auflage- oder Bearbeitungsebene des
zu bearbeitenden Werkstücks vorsteht. Soll das zu bearbeitende
Werkstück vom Sauger unterstützt und gehalten
werden, dann wird die Kolbenstange ausgefahren, so dass der Saugerkopf
am Werkstück anliegen kann. Dieser Saugerkopf überragt
dann alle inaktiven Saugerköpfe. Dabei ist vorgesehen,
dass die Kolbenstange in ihrer eingefahrenen Stellung im oder am
Gehäuse selbsttätig verrastet, so dass dessen Überführung
von der aktiven, das heißt ausgefahrenen Stellung, in die
inaktive, das heißt eingefahrene Stellung, ohne Werkzeug
und schnell durchführbar ist. Im Folgenden wird die Erfindung
im Rahmen eines Saugers mit Saugerkopf beschrieben. Wie bereits
erwähnt, kann die Erfindung aber auch ohne Saugerkopf verwendet
werden.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel ist die Kolbenstange mit Saugerkopf
in der ausgefahrenen, das heißt in der aktiven Stellung,
mit einer Unterdruckquelle verbunden. Dies bedeutet, dass das Werkstück
von den aktiven Saugern mit ausgefahrener Kolbenstange nicht nur
unterstützt, sondern auch angesaugt wird. Hierfür
bedarf es keines gesonderten Unterdruckanschlusses für
die Sauger, da diese bei ausgefahrener Kolbenstange automatisch
mit der Unterdruckquelle verbunden werden.
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Entsprechend
ist die Kolbenstange mit Saugerkopf in der ins Gehäuse
eingefahrenen Stellung, also in der inaktiven Stellung des Saugers,
von der Unterdruckquelle abgekoppelt. Hierdurch wird vermieden,
dass unnötig Luft oder aber auch Bearbeitungsrückstände,
zum Beispiel Holzspäne oder dergleichen, angesaugt werden.
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Eine
Variante sieht vor, dass die Kolbenstange axial von einem im Gehäuse
geführten Kolben abragt. Dieser Kolben dient dazu, die
Kolbenstage optimal im Gehäuse zu lagern und Seitenkräfte
abzustützen. Außerdem dient der Kolben zur exakten
Führung der Kolbenstange.
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Um
den Gehäuseinnenraum mit Unterdruck zu versorgen, ist in
der Wand des Gehäuses eine Öffnung vorgesehen,
die bei eingeschobener Kolbenstange vom Kolben überfahren
ist und dadurch geschlossen wird. Wird die Kolbenstange ausgefahren, gleitet
der Kolben an dieser Öffnung vorbei und gibt deren Querschnitt
ganz oder teilweise frei, so dass Luft aus dem Gehäuseinnenraum
abgesaugt werden kann. Ist die Kolbenstange hohl ausgebildet, kann über
diese Kolbenstange der Unterdruck an den Saugerkopf weitergegeben
werden, auf welchem das Werkstück aufliegt. Hierdurch wird
auf einfache Weise die Möglichkeit geschaffen, das Werkstück
mittels Unterdruck anzusaugen.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel fährt das
im Gehäuse sich befindende Ende der Kolbenstange in der
eingeschobenen Stellung der Kolbenstange auf eine Verschlussvorrichtung,
insbesondere auf einen Dichtkonus, auf. Hierdurch wird die hohle
Kolbenstange verschlossen, so dass in deren eingefahrenen Stellung
keine Luft mehr durch die Kolbenstange angesaugt werden kann. Der
Dichtkonus ist federnd gelagert, so dass er permanent unter Federkraft
auf dem freien Ende der eingefahrenen hohlen Kolbenstange aufsitzt.
Nach dem Entrasten der Kolbenstange, die hierfür gegebenenfalls
weiter eingedrückt wird, führt der Dichtkonus
die gleiche Bewegung aus, hebt aber von der Kolbenstange ab, bevor
diese die vollständig ausgefahrene Stellung eingenommen
hat. Der Dichtkonus ist demnach parallel zum Verschiebeweg der Kolbenstange
verschieblich gelagert. Der Dichtkonus kann auch an einem schwenkbar
gelagerten Arm angeordnet sein.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Rastmechanismus
eine Kulisse mit in der Kulisse laufendem Kulissenstein auf, wobei
der Kulissenstein zum Beispiel ein Drahtbügel ist. Eine
relativ preiswerte und einfache Ausführungsform des Rastmechanismus
ist ein Druckmechanismus, wie er zum Beispiel bei Kugelschreibern
verwendet wird.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Spannvorrichtung mit mehreren in Reihen
und Spalten angeordneten Saugern, welche die obigen Merkmale aufweisen.
Die Sauger sind dabei in rechtwinklig zueinander stehenden Zeilen
und Spalten angeordnet, sie können aber auch auf Lücke
zueinander angeordnet sein, so dass die Zeilen und Spalten einen
Winkel von weniger als 90° einschließen, insbesondere
einen Winkel von 60°. Die Saugerköpfe können
dabei auch eine sechseckförmige oder rechteckförmige Querschnittsform
aufweisen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung,
in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes
Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei
können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der
Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale
jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination
erfindungswesentlich sein.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Spannvorrichtung mit einer Vielzahl in Reihen
und Spalten angeordneter Sauger;
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2 einen
Schnitt II-II gemäß 1 durch einen
Sauger;
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3 den
Sauger gemäß 2 in vergrößerter
Darstellung mit eingefahrener Kolbenstange;
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4 den
Sauger gemäß 3 mit ausgefahrener
Kolbenstange;
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5 einen
Schnitt V-V gemäß 3 durch den
Sauger mit eingefahrener Kolbenstange;
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6 einen
Schnitt VI-VI gemäß 4 durch
den Sauger mit ausgefahrener Kolbenstange;
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7 eine
schematische Wiedergabe der in den 5 und 6 dargestellten
Kulisse; und
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8 eine
schematische Darstellung der Spannvorrichtung mit einem inaktiven
sowie mehreren aktiven Saugern.
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Die 1 zeigt
ein Beispiel einer insgesamt mit 10 bezeichneten Spannvorrichtung,
auf welche ein plattenförmiges Werkstück 12 (8)
aufgelegt werden kann, wobei mit der Spannvorrichtung 10 das Werkstück 12 nicht
nur abgestützt, sondern auch fixiert wird. Hierfür
sind in der Spannvorrichtung 10 eine Vielzahl einzelner
Sauger 14 vorgesehen, die in Zeilen und Spalten angeordnet
sind, wobei die Zeilen und Spalten einen Winkel α von 60° zueinander
einschließen, d. h. auf Lücke angeordnet sind.
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Die 2 zeigt
einen Schnitt II-II gemäß 1 durch
einen dieser Sauger 14, wobei deutlich erkennbar ist, dass
der Sauger 14 ein in einen Grundrahmen 16 eingesetztes
Gehäuse 18 aufweist, und im Gehäuse 18 eine
Kolbenstange 20 ihre ausgefahrene Stellung einnimmt. Das
Gehäuse 18 ist mittels eines O-Rings 22 dicht
am Grundrahmen 16 gelagert und stützt sich am
Boden des Gehäuserahmens 16 ab. Die Kolbenstange 20 besitzt
an ihrem unteren Ende einen Kolben 24, der im Gehäuse 18 in
Richtung des Doppelpfeils 26 verschieblich geführt
ist, und besitzt außerdem eine zentrale Bohrung 28,
die im Bereich des Kolbens 24 sowie am gegenüberliegenden
Ende in einem Saugerkopf 30 ausmündet. Der Saugerkopf 30 bildet
das Auflager für das Werkstück 12.
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Wie
aus 3 ersichtlich, ist die Kolbenstange 20 gegenüber
dem Gehäuse 18 mittels einer Dichtung 32 (Wellendichtring
oder Simmerring) abgedichtet. Vom Boden 34 des Gehäuses 18 ragt
eine als Dichtkonus 36 ausgebildete Verschlussvorrichtung koaxial
zur Kolbenstange 20 in Richtung auf dessen Bohrung 28 ab
und verschließt deren unteres Ende. Dabei liegt ein O-Ring 38 an
einer konischen Dichtfläche 40 (4)
an. Der Dichtkonus 36 ist in Richtung des Doppelpfeils 26 beweglich
gelagert und mittels einer Wendelfeder 42 in Richtung auf
den Kolben 24 vorgespannt. Auch an der Unterseite der Kolbenstange 20 greift
eine Wendelfeder 44 an, die diese in Ausschubrichtung drängt.
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Die 4 zeigt
die Kolbenstange 20 in der ausgeschobenen Stellung, in
welche sie von der Wendelfeder 44 verschoben wurde und
dort gehalten wird. Die konische Dichtfläche 40 ist
nun frei vom Dichtkonus 36, da dieser dem Kolben 24 nicht
so weit folgen kann, so dass er einen Abstand zur Dichtfläche 40 aufweist.
Die Kolbenstange 20 wird in dieser Position einerseits
mit der Kraft der Wendelfeder 44 gehalten, die in etwa
bei 20 N liegt. Andererseits wirkt auf den Kolben eine Magnetkraft,
die eine zusätzliche Haltekraft darstellt. Im Deckel 86 des
Gehäuses 18 befinden sich ferromagnetische Scheiben 88,
an welche der Kolben 24 herangefahren wird. Außerdem befindet
sich im oberen Bereich des Kolbens 24 ein Magnet 90 (Ringmagnet
oder mehrere Einzelmagnete), der bzw. die den Kolben 24 in
der ausgefahrenen Stellung festhält bzw. festhalten. Hierdurch
wird nicht nur das Gewicht des Werkstücks 12 abgestützt
sondern auch die durch den Unterdruck im Saugraum 52 herrschende
Rückstellkraft am Kolben 18.
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Ferner
ist in 4 erkennbar, dass der Saugerkopf 30 einen
Saugraum 46 besitzt, welcher mit der Bohrung 28 der
Kolbenstange 20 strömungsverbunden ist, wobei
auch das Gehäuse 18 eine Öffnung 48 aufweist.
Auf diese Weise kann in Richtung des Strömungsweges 50 Luft
aus dem Saugraum 46 abgesaugt werden. Diese Luft strömt,
wie in 2 dargestellt, in einen Hohlraum 52 des
Grundrahmens 16, welcher an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist.
Es wird noch darauf hingewiesen, dass die Öffnung 48 bei
in das Gehäuse 18 eingefahrener Kolbenstange 20 vom
Kolben 24 überfahren wird, wodurch die Öffnung 48,
wie in 3 dargestellt, geschlossen wird. Am Saugerkopf 30 liegt
dann kein Unterdruck an.
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Die 5 und 6 zeigen
einen insgesamt mit 54 bezeichneten Rastmechanismus, über
welchen die Kolbenstange 20 mit Kolben 24 in der
eingefahrenen Stellung (5) gehalten wird. Hierfür
ist im Inneren des Kolbens 24 eine Kulisse 56 vorgesehen,
welche von einem als Drahtbügel 58 ausgebildeten Kulissensteins 60 abgefahren
wird. Der Drahtbügel 58 ist am unteren Ende des
Saugers 14 bei 62 am Gehäuse 18 befestigt
und schwenkbar gelagert.
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Die
Funktion des Rastmechanismus 54 entspricht im Wesentlichen
der Funktion eines Druckmechanismus eines Kugelschreibers. In der
eingefahrenen Position der Kolbenstange 20 liegt der Drahtbügel 58 in
der Rastposition 64 (7), in welcher
er durch die Beaufschlagung der Kolbenstange 20 mittels
der Kraft der Wickelfeder 44 gehalten wird, da hierdurch
die Kulisse 56 nach oben gedrückt wird. Durch
Eindrücken der Kolbenstange 20 in das Gehäuse 18 gelangt
der Drahtbügel 58 in die Entriegelungsposition 66 und
gleitet entlang der Kulisse 56 bis zur Blockposition 68.
Wird die Kolbenstange 20 losgelassen, dann wird sie durch
die Kraft der Wickelfeder 44 aus dem Gehäuse 18 ausgeschoben
und der Drahtbügel 58 gelangt, da die Kulisse 56 nach unten
verschoben wird, über Zwischenpositionen 70 und 70' in
die Bearbeitungsposition 72, in welcher die Kolbenstange 20 vollständig
ausgefahren ist. Wird die Kolbenstange 20 erneut eingedrückt,
gelangt der Drahtbügel 58 über weitere
Zwischenpositionen 74, 74' und 74'' in
eine zweite Blockposition 76, die ein weiteres Eindrücken
der Kolbenstange 20 verhindert. Wird die Kolbenstange 20 dann
losgelassen, gelangt der Drahtbügel 58 über
eine weitere Zwischenposition 78 zurück in die
Rastposition 64. Dies bedeutet, dass die Kolbenstange 20 ausschließlich
durch Eindrücken in das Gehäuse 18 zwischen
der Rastposition 64 und der Bearbeitungsposition 72,
also zwischen der eingedrückten, inaktiven Stellung und
der ausgefahrenen, aktiven Stellung, bewegt werden kann. Wird die
Kolbenstange 20 ausgefahren, wird automatisch auch der
Unterdruck zugeschaltet, da der Kolben 24 die Öffnung 48 des
Gehäuses 18 freigibt.
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Auf
diese Weise können entsprechend der Geometrie des Werkstücks 12 (8)
mehr oder weniger Sauger 14 zugeschaltet werden, so dass
das Werkstück 12 optimal unterstützt
und fixiert wird. In der 8 ist der Saugerkopf 30 des
ganz links dargestellten Saugers 14 in der inaktiven eingefahrenen Position,
also unterhalb der Bearbeitungsebene, wohingegen sich die Saugerköpfe 30 der
anderen Sauger 14 in der ausgefahrenen Position befinden
und das Werkstück 12 festhalten. Somit kann das
Werkstück 12 nicht nur an seiner Oberseite 80,
sondern auch an den Seitenflächen 82 mittels eines
Werkzeugs 84 bearbeitet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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