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Die
Erfindung betrifft einen Spanntisch für eine Werkzeugmaschine
zur Lagefixierung eines flächigen Werkstücks,
mit einer Auflageplatte zur Auflage des Werkstücks, an
deren der Werkstückauflagenseite gegenüberliegenden
Seite ein Vakuum anlegbar oder erzeugbar ist, wobei die Auflageplatte
an der Werkstückauflagenseite wenigstens eine geschlossene
Dichtungsstruktur aufweist und die Auflageplatte im Bereich der
wenigstens einen Dichtungsstruktur im Vergleich zu dichtungsstrukturfreien
Bereichen eine erhöhte Luftdurchlässigkeit aufweist.
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Es
sind Spanntische für Werkzeugmaschinen bekannt, die eine
poröse Platte, insbesondere eine MDF-Platte (mitteldichte
Faserplatte), als Werkstückauflageplatte aufweisen, an
deren Rückseite über eine Vakuumeinrichtung ein
Vakuum erzeugt wird. Ein ebenes Werkstück kann dadurch
an der Auflageplatte gehalten werden. Probleme ergeben sich, wenn
das Werkstück eine raue Oberfläche aufweist oder
gebogen ist. In derartigen Fällen hält das Vakuum
das Werkstück nicht mehr zuverlässig an der Auflageplatte.
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Aus
der
DE 22 58 007 A1 ist
eine Einspannvorrichtung bekannt, die mehrere auf einem Auflagetisch
angeordnete Dichtungsstrukturen aufweist, die zusammen mit einem
aufliegenden Werkstück jeweils Druckkammern bilden, die
mit einer Unterdruckquelle verbindbar sind. Innerhalb der Dichtungsstrukturen,
die vorzugsweise von Dichtringen gebildet sein können,
sind Drosseleinrichtungen angeordnet, die dafür sorgen,
dass das Vakuum das Werkstück auch dann sicher hält,
wenn das Werkstück nur wenige der Dichtungsstrukturen überdeckt. Der
Auflagetisch besteht aus Aluminium mit Aufnahmenuten für
die Dichtungsstrukturen. Die Dichtungsstrukturen stehen etwas über
seine Oberfläche vor. Dadurch können auch raue
und unebene Werkstücke gespannt werden. Allerdings kann
diese bekannte Spanneinrichtung mit einem Aluminiumtisch nicht als eine
Einrichtung verwendet werden, in deren Oberfläche und in
deren Dichtungsstrukturen beispielsweise gefräst und gebohrt
werden kann. Nicht nur der Tisch würde bei solchen Bearbeitungen
zerstört. Auch die lose in die Aufnahmenuten des Tischs
eingesetzten Dichtringe würden herausgerissen. Ein sicheres
Spannen des Werkstücks ist dann nicht mehr möglich.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spanneinrichtung zu schaffen,
die auch mit einer Verschleißplatte versehen sein kann
und mit der dennoch auch raue und unebene Werkstücke spannbar
sind.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe auf ebenso überraschend einfache wie wirkungsvolle
Art und Weise dadurch gelöst, dass bei einem Spanntisch
der eingangs genannten Art die Auflageplatte an der Werkstückauflagenseite
wenigstens eine Ausnehmung, insbesondere eine Nut, zur austauschbaren
Aufnahme der zumindest einen Dichtungsstruktur aufweist, wobei die
Ausnehmung mit dem Vakuum verbindbar ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Spanntisch sorgt das Vakuum
also nicht nur für ein Spannen des Werkstücks
sondern auch für die sichere Halterung der Dichtungsstrukturen,
solange das Werkstück gespannt ist. Diese Fixierung der
Dichtungsstrukturen bleibt auch dann erhalten, wenn durch Bearbeitungsvorgänge
wie Fräsen oder Bohren die Auflageplatte und die Dichtungsstrukturen
verletzt werden. Die Auflageplatte des erfindungsgemäßen
Spanntischs kann somit als Verschleißplatte ausgeführt
werden. Wenn eine Auflageplatte nicht mehr verwendbar ist, kann
eine Ersatzplatte auf der Werkzeugmaschine gefertigt werden.
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Sind
einzelne der Dichtungsstrukturen nicht mehr verwendbar, so können
diese einfach ausgetauscht werden. Sobald das Vakuum am Spanntisch abgeschaltet
wird, sitzen die Dichtungsstrukturen lose in ihren Ausnehmungen
und können einfach entnommen werden.
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Vorzugsweise
sind dabei die Dichtungsstrukturen elastisch ausgebildet, besonders
bevorzugt sind sie aus Gummi ausgebildet. Die Dichtungsstrukturen
legen sich dadurch besonders gut an das aufgelegte Werkstück
an. Durch die Dichtungsstrukturen werden Kammern zwischen Werkstück und
Auflageplatte begrenzt, in denen ein Vakuum erzeugt wird. Dadurch
kann das Werkstück punktuell im Bereich der Dichtungsstrukturen
angesaugt und gehalten werden.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die mindestens
eine Dichtungsstruktur als Dichtring ausgebildet sein, der in einer
in die Auflageplatte eingebrachte Nut austauschbar angeordnet ist.
Insbesondere können mehrere Dichtringe vorgesehen sein,
sodass der Spanntisch eine Vielzahl an Saugnäpfen aufweist.
Selbst wenn ein Werkstück Unebenheiten oder Rauigkeiten
aufweist, sind immer noch genügend Saugnäpfe vorhanden,
um das Werkstück sicher zu halten. Wenn mehrere Dichtungsstrukturen
vorgesehen sind, hat dies überdies den Vorteil, dass auch
bei Verletzung einzelner Dichtungsstrukturen durch Bearbeitungsvorgänge
immer noch genügend Dichtungsstrukturen vorhanden sind, die
das Werkstück ausreichend ansaugen.
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Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn die Ausnehmung für die mindestens
eine Dichtungsstruktur in ihrem Bodenbereich mindestens eine Vertiefung aufweist,
die mit einem in oder unterhalb der Auflageplatte angeordneten Luftansaugkanal
verbunden ist. Die mindestens eine Vertiefung bildet damit eine Druckkammer,
die für ein Festsaugen der Dichtungsstruktur in der Ausnehmung
sorgt.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Ausnehmung,
insbesondere eine Nut, zur Aufnahme der zumindest einen Dichtungsstruktur
eine Tiefe auf, die so bemessen ist, dass die Dichtungsstruktur über
die Oberfläche der Auflageplatte hervorsteht. Wenn die
Dichtungsstruktur geringfügig über die Oberfläche
der Auflageplatte hervorsteht, kann sich die Dichtungsstruktur besonders gut
an die Oberfläche des Werkstücks anpassen und können
Werkstücke dennoch in der Nähe der Oberfläche
der Auflageplatte gehalten werden.
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Wenn
die Dichtungsstruktur im Querschnitt rechteckig, insbesondere quadratisch,
ausgebildet ist, kann die Dichtungsstruktur viermal verwendet werden.
Wenn beispielsweise eine Seite durch einen Bearbeitungsvorgang des
Werkstücks beschädigt wird, kann die Dichtungsstruktur
um 90° gedreht und nochmals verwendet werden. Erst dann
ist ein vollständiger Austausch der Dichtungsstruktur notwendig.
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Die
Auflageplatte des Spanntischs kann beispielsweise aus einem nicht
oder schlecht luftdurchlässigen Material hergestellt sein
und im Bereich der wenigstens einen Dichtungsstruktur zumindest
einen luftdurchlässigen Einsatz aufweisen. Durch geeignete
Wahl der Größe des luftdurchlässigen
Einsatzes und des Materials des luftdurchlässigen Einsatzes kann
der Luftwiderstand der Auflageplatte im Bereich der Dichtungsstruktur
eingestellt werden. Als besonders geeignet haben sich Stopfen aus
einem MDF-Material herausgestellt. Diese erzeugen eine genügend
große Drosselwirkung, um ein sicheres Spannen auch kleiner
Werkstücke zu ermöglichen, die nur wenige Dichtungsstrukturen
bzw. nur wenige unverletzte Dichtungsstrukturen überdecken.
Auch die Auflageplatte selbst kann aus einem an und für sich
porösen MDF-Material gefertigt sein, sofern das Material
genügend dick und/oder mit einer luftundurchlässigen
Beschichtung versehen ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform des Spanntischs wird
die Auflageplatte von zwei übereinander angeordneten Platten
gebildet, wobei die obere Platte austauschbar angeordnet ist. Die
beiden Platten können dazu beispielsweise miteinander verschraubt
sein. Die obere, dem Verschleiß ausgesetzte Platte kann
somit bei Bedarf durch eine neue Platte ersetzt werden. Dabei ist
es zweckmäßig, wenn die obere Platte mit den Ausnehmungen
für die mindestens eine Dichtungsstruktur und/oder den
luftdurchlässigen Einsätzen versehen ist. In der
unteren Platte können Luftansaugkanäle angeordnet
sein.
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Sind
in den Austauschplatten nur die luftdurchlässigen Einsätze
vorgesehen, so kann nach dem Befestigen der Austauschplatte auf
der unteren Platte zunächst die Oberfläche der
Austauschplatte plan gefräst und anschließend
die Ausnehmungen mit den Vertiefungen für die Dichtungsstrukturen
eingefräst werden. Die Dichtungsstrukturen lassen sich anschließend
leicht von Hand in die Ausnehmungen einsetzen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der
Erfindung anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche
Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die einzelnen
Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren
in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
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In
der schematischen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt, welches in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert wird.
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Es
zeigen:
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1 einen
Teilquerschnitt eines Spanntischs im Bereich einer Dichtungsstruktur;
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2 eine
Draufsicht auf den Spanntisch aus 1 im Bereich
einer Dichtungsstruktur.
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In
der 1 ist ein Spanntisch 10 dargestellt. Der
Spanntisch 10 umfasst eine Auflageplatte 11, die im
Ausführungsbeispiel aus luftundurchlässigem Material
ausgebildet ist. Die Auflageplatte 11 liegt als austauschbare
obere Platte auf einer unteren Platte 12 auf, die Teil
eines Tischgestells sein kann und einen Luftansaugkanal oder mehrere
Luftansaugkanäle 17 aufweist. Zwischen unterer
Platte 12 und Auflageplatte 11 können
ein oder mehrere Dichtungsrahmen vorgesehen sein. An der Werkstückauflagenseite 13 ist
eine Ausnehmung 14 in der Auflageplatte 11 vorgesehen,
in der eine Dichtungsstruktur 15, die im Ausführungsbeispiel
als im Querschnitt rechteckiger Dichtring ausgebildet ist, angeordnet
ist. Die Dichtungsstruktur 15 steht geringfügig über
die Oberfläche der Auflageplatte 11 hervor. Auf
der Dichtungsstruktur 15 liegt ein Werkstück 16 auf.
In ihrem Bodenbereich weist die Ausnehmung 14 eine Vertiefung 19 auf,
die die Form einer umlaufenden Nut hat, wie insbesondere 2 verdeutlicht.
Die Vertiefung 19 ist über eine Bohrung 20 mit
dem Luftansaugkanal 17 verbunden. Die Vertiefung 19 bildet
somit eine Druckkammer, mit deren Hilfe die Dichtungsstruktur 15 während
des Spannens des Werkstücks sicher in der Ausnehmung 14 fixiert
werden kann.
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Im
Bereich der Dichtungsstruktur 15 weist die Auflageplatte 11 eine Öffnung 18 auf,
die durch einen luftdurchlässigen Einsatz 30 verschlossen
ist. Die Öffnung 18 mündet auf ihrer
Unterseite in den Luftansaugkanal 17. Durch eine nicht
dargestellte Vakuumeinrichtung kann auf der Rückseite der
Platten 11 und 12 ein Vakuum erzeugt werden. Dies
bedeutet, dass Luft durch den Einsatz 30 und aus der Vertiefung 19 gesaugt
wird. Dadurch bildet sich zwischen dem Werkstück 16 und
der Auflageplatte 11 im Bereich 5 ein Vakuum aus,
sodass das Werkstück 16 an der Auflageplatte 11 fixiert
wird. Gleichzeitig wird die Dichtungsstruktur 15 in der
Ausnehmung 14 festgesaugt.
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Die
Draufsicht aus 2 verdeutlicht die ringförmige
Gestaltung der Ausnehmung 14, der Vertiefung 19 und
der Dichtungsstruktur 15. Im Inneren dieser Ringstrukturen
ist die kreisförmige Öffnung 18 der Platte 11 mit
dem luftdurchlässigen Einsatz 30 angeordnet. Letzterer
erfüllt eine Drosselfunktion. Damit kann sicher gestellt
werden, dass das erzeugte Vakuum auch dann wirksam ist, wenn das
Werkstück 16 nur wenige bzw. nur wenige unverletzte
Dichtungsstrukturen 15 überdeckt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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