DE10136465A1 - Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen (10, 12), insbesondere von zu bearbeitenden Werkstücken, umfaßt mindestens ein Spannelement (1), an dem eine Auflage (2) für den Gegenstand (10, 12) vorgesehen ist und das ein den Gegenstand (10, 12) teilweise umgreifendes Halteelement (3) aufweist. An dem Halteelement (3) ist ein erster Niederhalter (4) zum Einklemmen des Gegenstandes (10, 12) auf die Auflage (2) vorgesehen, wobei erfindungsgemäß das Halteelement (3) unterhalb der Auflage (2) bewegbar geführt ist und der Gegenstand (10, 12) über einen am Halteelement (3) angebrachten zweiten Niederhalter (5) auf die Auflage (2) klemmbar ist. Dadurch kann ohne Drehen des Werkstückes oder aufwendiges Umspannen des Werkstückes eine beidseitige Bearbeitung erfolgen, beispielsweise bei Leisten oder Rahmen, in die eine Profilierung eingearbeitet werden muß.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen, insbesondere von zu bearbeitenden Werkstücken, mit mindestens einem Spannelement, an dem eine Auflage für den Gegenstand vorgesehen ist und das ein den Gegenstand teilweise umgreifendes Halteelement aufweist, an dem mit einem ersten Niederhalter der Gegenstand auf die Auflage klemmbar ist.
• Es gibt bereits Vorrichtungen zum Einspannen von Gegenständen, die eine Fixierung des Gegenstandes ermöglichen, um diesen zu bearbeiten. Beispielsweise werden Leisten, Rahmen, Bögen, Rundbögen für Fenster, Fensterrahmen, Türen, Türrahmen oder andere Gegenstände aus Holz, Kunststoff oder metallischen Werkstoffen eingespannt, um dann Nuten oder andere Profilierungen in das Material einzuarbeiten. Dabei werden Spanneinrichtungen eingesetzt, die am Maschinentisch befestigt sind und das Werkstück von oben mit angreifenden Spannarmen festklemmen, so daß das Werkstück beim Bearbeitungsvorgang sicher fixiert ist. Falls an dem Werkstück eine beidseitige Bearbeitung erforderlich ist, beispielsweise weil Innen- und Außenkontur eine Bearbeitung benötigen, stören die Spannarme und müssen nach der Bearbeitung der einen Seite entfernt werden und auf der anderen Werkstückseite positioniert werden. Diese Vorgehensweise ist aufwendig und kostenintensiv.
• Im Stand der Technik wurden daher Spanneinrichtungen vorgeschlagen, bei denen die Spanner von der Innen- oder Außenkontur des Werkstückes weggedreht oder weggeschwenkt werden und auf der gegenüberliegenden Seite weitere Spanner an das Werkstück herangefahren werden, um von der anderen Seiten ein Einspannen vorzunehmen. Diese Spannvorrichtungen sind aufwendig, da jeweils für die Innen- und Außenkontur gesonderte Spannelemente erforderlich sind, so daß eine Vielzahl von Spannelementen vorgesehen werden muß, die die Spannvorrichtung kompliziert und vergleichsweise teuer macht.
• Es gibt auch Spannsysteme, bei denen die Spannelemente, die auf der einen Konturenseite des Werkstückes angeordnet waren, von der Spannvorrichtung gelöst und auf die andere Seite des Werkstückes umgesetzt werden, um dann wieder an der Vorrichtung fixiert und zum Spannen des Werkstückes eingesetzt werden. Dieses Umsetzen der Spannelemente ist problematisch, da das Werkstück nicht bewegt werden darf, da ansonsten die Null- bzw. Fixpunkte für die nachfolgenden Arbeitsgänge verlorengehen und das Werkstück für eine weitere Bearbeitung neu vermessen werden muß.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der Gegenstände für eine Bearbeitung fixiert werden können und anschließend auf einfache Weise ein Umspannen möglich ist, um gegenüberliegende Konturenseiten des Werkstükkes zu bearbeiten.
• Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß ist an dem Halteelement zum Festklemmen des Gegenstandes ein erster und ein zweiter Niederhalter vorgesehen, mit denen ein Gegenstand auf die Auflage klemmbar ist. Dabei kann durch eine Bewegung des Halteelementes unterhalb der Auflage der Gegenstand von zwei gegenüberliegenden Seiten fixiert werden, wobei nur ein Spannelement für das beidseitige Festklemmen des Gegenstandes vorgesehen werden muß. Diese Ausgestaltung der Spannelemente ist auch platzsparend und kann mit konstruktiv einfachen Mitteln realisiert werden, da mit einem Minimum an Bauteilen ein Einspannen von Werkstücken möglich ist.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Halteelement unterhalb der Auflage verschwenkbar geführt, wobei das Halteelement vorzugsweise bogenförmig ausgebildet ist und an gegenüberliegenden Seiten der erste und der zweite Niederhalter angeordnet sind. Dadurch läßt sich auf einfache Weise eine Schwenkbewegung der Halteelemente durchführen, wobei die bogenförmige Ausbildung der Halteelemente ein Umgreifen des Werkstückes ermöglicht. Insbesondere können die Halteelemente gleichmäßig gekrümmt ausgebildet sein, so daß eine formschlüssige Führung der Halteelemente unterhalb der Auflage ermöglicht wird.
• Wenn die Führung des Halteelementes in vertikale Richtung bewegbar ist, kann über die Bewegung der Führung ein Werkstück zwischen Auflage und Niederhalter eingeklemmt werden. Zum Lösen des Werkstückes wird das Halteelement nach oben gefahren, um dann anschließend unterhalb der Auflage verschwenkt zu werden. Zur Fixierung wird dann der gegenüberliegende Niederhalter auf das Werkstück gedrückt, wobei die Führung des Halteelementes nach unten bewegt wird. Statt dieser zusätzlichen Vertikalbewegung ist es auch möglich, den Niederhalter klemmend, beispielsweise keilförmig auszubilden, um das Werkstück zu fixieren.
• Vorzugsweise ist ein Hubantrieb zum Bewegen des Halteelementes und Festklemmen des Gegenstandes vorgesehen. Dieser Hubantrieb kann pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder manuell betätigbar sein, so daß die Vorrichtung sich sowohl bei kleineren als auch bei größeren Bearbeitungszentren einsetzen läßt.
• Für eine einfache mechanische Ausgestaltung des Halteelementes weist dies vorzugsweise zwei Bogensegmente auf, die über einen unter der Auflage angeordneten Schwenkantrieb bewegbar sind. Zwischen den Bogensegmenten ist endseitig jeweils ein Niederhalter gelagert, der zur Anpassung an die Form und Oberfläche des Werkstückes auch mit einem gewissen Spiel an den Bogensegmenten aufgenommen sein kann. Es ist auch möglich, die Bogensegmente über eine Mechanik manuell zu betätigen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Auflage eine Ansaugeinrichtung zur Vorfixierung des Gegenstandes auf. Dadurch kann beim Umspannen der Gegenstand sicher an der Auflage gehalten werden, so daß ein gemessener Nullpunkt für die weitere Bearbeitung verwendet werden kann.
• Die Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen umfaßt vorzugsweise mehrere Spannelemente, die in Reihe oder in einer anderen Anordnung an einem Maschinentisch gehalten sind. Vorzugsweise sind die Spannelemente verstellbar, so daß die Vorrichtung zur Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke einsetzbar ist.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Spannelementes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen;
• Fig. 2A, 2B und 2C verschiedene Ansichten des Spannelementes der Fig. 1;
• Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen mit in Reihe angeordneten Spannelementen;
• Fig. 4A, 4B und 4C verschiedene Ansichten der Vorrichtung der Fig. 3;
• Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit bogenförmig angeordneten Spannelementen, und
• Fig. 6A, 6B und 6C verschiedene Ansichten der Vorrichtung der Fig. 5.
• Ein in den Fig. 1 bis 2C gezeigtes Spannelement 1 umfaßt eine Auflage 2 für ein hier nicht dargestelltes Werkstück sowie ein Halteelement 3. An dem Halteelement 3 sind ein Niederhalter 4 und ein Niederhalter 5 zur Auflage auf ein Werkstück vorgesehen.
• Das Halteelement 3 umfaßt zwei metallische Bogensegmente 30 und 31, zwischen denen endseitig die Niederhalter 4 und 5 gelagert sind. Hierfür sind in den Bogensegmenten 30 und 31 jeweils Öffnungen 32 und 33 ausgespart, in die Bolzen zur Lagerung der Niederhalter 4 und 5 eingefügt sind. Die Niederhalter 4 und 5 können dabei mit einem gewissen Spiel an den Bogensegmenten 30 und 31 gehalten sein, um sich bei einer geneigten Oberfläche des Werkstückes an die Kontur anpassen zu können. Die Niederhalter 4 und 5 können je nach zu bearbeitenden Werkstück aus Gummi, Kunststoff oder anderen Materialien hergestellt sein. Auch die Bogensegmente 30 und 31 können aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material bestehen.
• Das Halteelement 3 ist in einer Führung 6 verschwenkbar, wobei die Führung 6 zwei Schenkel 60 und 61 aufweist, die jeweils ein Bogensegment 30 oder 31 teilweise formschlüssig umgreifen. Die Bewegung des Halteelementes 3 kann beispielsweise über Reib- oder Zahnräder erfolgen, die seitlich auf die Bogensegmente 30 oder 31 drücken. Auch andere Antriebe oder eine manuell bedienbare Mechanik zum Bewegen der Halteelemente 3 können eingesetzt werden.
• Die Führung 6 des Halteelementes 3 ist in vertikaler Richtung bewegbar, wobei ein Hubantrieb 7 vorgesehen ist, der an einer Seite an einer Grundplatte 8 festgelegt ist. Der Hubantrieb bewegt die Führung 6 und damit das Halteelement 3 um einen gewissen Betrag in vertikale Richtung und kann über eine Hydraulik, Pneumatik, Elektrik oder mechanisch betrieben werden.
• Die Auflage 2 umfaßt einen Körper 21 mit einer mittigen Aussparung zur Durchführung des Halteelementes 3. Der Körper 21 ist über einen Sockel 22 an der Grundplatte 8 festgelegt, wofür mehrere Öffnungen 23 zum Einfügen von Schrauben vorgesehen sind. An dem Körper 21 ist ferner eine Öffnung 20 zum Anschluß einer Vakuumleitung vorgesehen, die in Verbindung mit der umlaufenden Nut 24 an der Auflage steht. Dadurch kann ein auf der Auflage 2 anliegendes Werkstück über ein Ansaugen an der Auflage 2 vorfixiert werden. Statt der Nut 24 kann auch eine andere umlaufende Vakuumabdichtung vorgesehen werden.
• In den Fig. 3 bis 4C ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen gezeigt, wobei mehrere in einer Reihe angeordnete oben beschriebene Spannelemente 1 vorgesehen sind. Die Spannelemente 1 sind auf einem Maschinentisch 11 fixiert und dienen zur Fixierung eines Rahmens 10 aus Holz, Kunststoff oder einem anderen Werkstoff. Um den Rahmen 10 sowohl an der Innenkontur als auch an der Außenkontur bearbeiten zu können, müssen die Spannelemente 1 zunächst ausschließlich an der Innen- oder Außenkontur vorgesehen werden. Zum Bearbeiten der gegenüberliegenden Konturseite müssen dann die Halteelemente 3 der Spannelemente 1 auf die andere Seite umgeschwenkt werden.
• In den Figuren sind die Halteelemente 3 in verschiedenen Positionen gezeigt. Auf der linken Seite in Fig. 3 und 4A ist das Halteelement 3 mit dem Niederhalter 4 im angedrückten Zustand gezeigt, so daß der Rahmen 10 gegen die Auflage 2 des Spannelementes 1 gedrückt ist. Benachbart zu diesem Spannelement 1 ist ein weiteres Spannelement 1 dargestellt, bei dem der Niederhalter 4 schon von der Oberfläche des Rahmens 10 gelöst wurde, wobei die Führung 6 des Halteelementes 3 über den Hubantrieb nach oben bewegt wurde. Nach dem Lösen des Halteelementes 3 kann dieses durch die Führung 6 verschwenkt werden, wie dies bei dem mittleren Spannelement 1 gezeigt ist. Der Schwenkvorgang des Halteelementes 3 endet in der Position, wenn der gegenüberliegende Niederhalter 5 oberhalb des Rahmens 10 angeordnet ist und der Niederhalter 4 unterhalb der Auflage 2 positioniert ist. In dieser Position wird der Hubantrieb betätigt, um die Führung 6 zusammen mit dem Halteelement 3 nach unten zu bewegen und somit den Niederhalter 5 auf das Werkstück 10 zu drücken, das zwischen Niederhalter 5 und Auflage 2 eingespannt ist. Nachdem alle Halteelemente 3 der Spannelemente 1 umgesetzt wurden, kann die gegenüberliegende Kontur des Rahmens 10 bearbeitet werden. Das Umsetzen der Halteelemente 3 kann dabei nacheinander oder auch gleichzeitig erfolgen.
• In den Fig. 5 bis 6C ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen gezeigt, bei der die Spannelemente 1 bogenförmig angeordnet sind, um auch gebogene Leisten beidseitig bearbeiten zu können. Die Spannelemente 1 sind auf einem Maschinentisch 13 festgelegt und spannen eine bogenförmige Leiste 12 ein. Die Spannelemente 1 sind in unterschiedlichen Positionen gezeigt, um das Umsetzen der Halteelemente 3 zu veranschaulichen. Die Halteelemente 3 können die Leiste 12 an der Außenkontur und an der Innenkontur umgreifen. Zum Freigeben der Leiste 12 kann das Halteelement 3 in eine mittlere Position gefahren werden, wobei Niederhalter 4 und Niederhalter 5 etwa auf derselben Höhe angeordnet sind. In dieser Position läßt sich die Leiste 12 auf einfache Weise nach oben entnehmen.
• In den dargestellten Ausführungsbeispielen bilden die Halteelemente 3 und die Führungen 6 eine bewegliche Einheit. Um unterschiedliche Werkstücke zu bearbeiten, können die Halteelemente 3 auch auswechselbar gestaltet werden, um beispielsweise Werkstücke unterschiedlicher Dicke bearbeiten zu können. Ferner können die Spannelemente 1 auf dem Maschinentisch verstellbar montiert werden, um unterschiedliche Formen von Leisten oder Rahmen bearbeiten zu können.
• Die Antriebe können je nach Bedarf hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder mechanisch betätigt werden. Für Bearbeitungszentren wird sich eine automatische Steuerung der Antriebe eignen.
• Die Vorfixierung der Werkstücke durch ein Vakuum an der Auflage 2 ist nicht zwingend erforderlich, um die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Spannen von Gegenständen zu realisieren jedoch vorteilhaft, um ein Verrutschen der Gegenstände beim Umspannen zu vermeiden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Einspannen von Gegenständen (10, 12), insbesondere von zu bearbeitenden Werkstücken, mit mindestens einem Spannelement (1), an dem eine Auflage (2) für den Gegenstand (10, 12) vorgesehen ist und das ein den Gegenstand (10, 12) teilweise umgreifendes Halteelement (3) aufweist, an dem mit einem ersten Niederhalter (4) der Gegenstand (10, 12) auf die Auflage (2) klemmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (3) unterhalb der Auflage (2) bewegbar geführt ist und der Gegenstand (10, 12) über einen am Halteelement (3) angebrachten zweiten Niederhalter (5) auf die Auflage (2) klemmbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (3) unterhalb der Auflage (2) verschwenkbar geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (3) bogenförmig ausgebildet ist und an gegenüberliegenden Seiten der erste und der zweite Niederhalter (4, 5) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (6) des Halteelementes (3) in vertikale Richtung bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hubantrieb zum Bewegen des Halteelementes (3) und Festklemmen des Gegenstandes (10, 12) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (3) ein oder mehrere, vorzugsweise zwei, Bogensegmente (30, 31) aufweist, die über einen unter der Auflage (2) angeordneten Schwenkantrieb bewegbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zwei Bogensegmenten (30, 31) endseitig jeweils Niederhalter (4, 5) gelagert sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (2) eine Ansaugeinrichtung zur Vorfixierung des Gegenstandes (10, 12) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere Spannelemente (1) zum Einspannen von Leisten, Rahmen (10) oder anderen Gegenständen (12) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (1) verstellbar an einem Maschinentisch (11, 13) gehalten sind.