[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken in Form von
Blechen, insbesondere von zylindrisch gewalzten oder in sonstiger Weise mit einem
Radius versehenen bzw. nicht ebenen Blechen.
[0002] In verschiedenen Bereichen der Fertigung ist es erforderlich, Bleche, die nicht eben
sind, bspw. zylindrisch gewalzte oder in sonstiger Weise mit einem Radius versehene
Bleche, zu bearbeiten.
[0003] So werden z. B. im Flugzeugbau zylindrisch gewalzte Aluminiumbleche eingesetzt, mit
denen der Rumpf eines Flugzeuges verplankt wird. Zur Gewichtsreduzierung werden in
die bereits zylindrisch gewalzten Bleche durch spanende Bearbeitung, bspw. durch Fräsen,
Taschen geformt. Diese Taschen können nicht vor dem zylindrisch Walzen in die noch
ebenen Bleche eingearbeitet werden, da sie durch einen anschließenden Walzschritt
wieder ausgewalzt würden. Das Bearbeiten zylindrisch gewalzter Bleche kann entweder
in einem 3D-Fräsen erfolgen, welches eine komplexe Fräsvorrichtung voraussetzt und
zeitaufwendig ist, da ein Kugelfräskopf das Blech rasterartig Zeile für Zeile abfahren
muß. Oder die Bearbeitung erfolgt in einer zweidimensionalen Aufspannung, wozu jedoch
die durch das zylindrisch Walzen in dem Blech gebildete Eigenspannung überwunden werden
muß. Hierzu war es bisher bekannt, die Bleche durch Auflegen von Gewichten zu beschweren.
Dieses Vorgehen hat zwar den Vorteil, daß eine spanende Bearbeitung durch 2D-Fräsen
oder Schneiden erfolgen kann, was erheblich einfacher und schneller ist als das 3D-Fräsen,
allerdings ist das Aufspannen des Bleches durch Auflegen von Gewichten zeitaufwendig
und mühsam, und eine ganzflächig satte Anlage kann nicht erzielt werden.
[0004] Vor diesem Hintergrund ist es
Aufgabe der Erfindung, Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der ein
Werkstück in Form eines Bleches, insbesondere eines nicht ebenen Bleches, auf einfache
Weise und in hohem Maße automatisiert plan aufgespannt werden kann.
[0005] Zur
Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, wie sie in
Anspruch 1 angegeben ist.
[0006] Auf dem Vakuumspanntisch wird das blechförmige Werkstück mit Hilfe der Ansaugwirkung
eines über die Saugöffnungen auf die Unterseite des Bleches wirkenden Vakuums (Unterdruckes)
gehalten. Die Wirkung des Vakuums reicht jedoch nicht aus, das nicht eben geformte
Blech entgegen der Materialkräfte in eine ebene Form zu ziehen. Hierzu dient die Andrückvorrichtung.
Wird das Blech zum Aufspannen auf den Vakuumspanntisch aufgelegt, wird die Andrückvorrichtung
an einem Ende des Bleches auf dieses abgesenkt und ein Druck ausgeübt. Dann wird die
Andrückvorrichtung entlang des Bleches verfahren, um dieses sukzessive an den Vakuumspanntisch
anzudrücken und damit in die Reichweite der mit Dichtungen umgebenen Saugöffnungen
zu bringen. Damit das Vakuum durch die Saugöffnungen hinreichend wirken kann und nicht
durch ein Ansaugen von Umgebungsluft durch noch nicht von dem Blech überdeckte Saugöffnungen
geschwächt wird, ist die Steuerung wie in Anspruch 1 beschrieben eingerichtet. Werden
die Saugöffnungen erst mit dem Vakuum (Unterdruck) beaufschlagt, wenn die Andrückvorrichtung
den Bereich, in dem diese liegen, überfährt, ist sicher, daß das Blech eben auf diesen
Saugöffnungen liegt und das Vakuum auf das Blech lagefixierend wirken kann.
[0007] Die Andrückvorrichtung kann ihre Andrückwirkung entweder allein vermittels des eigenen
Gewichtes erzeugen, oder sie kann aktiv, z. B. mit Hilfe einer Hydraulikeinrichtung,
in Richtung des Vakuumspanntisches auf das Blech gezogen bzw. gepreßt werden.
[0008] Sofern die Andrückvorrichtung ausschließlich aufgrund ihrer Gewichtskraft wirkt,
ist eine in Anspruch 2 vorgesehene Hubvorrichtung von Vorteil, denn andernfalls müßte
die Andrückvorrichtung "von Hand" angehoben und abgesenkt werden. Die Hubvorrichtung
kann bspw. durch an der Andrückvorrichtung angreifende Hydraulikzylinder gebildet
sein. Wird die Andrückvorrichtung zum Andrücken des Bleches aktiv gegen das Blech
gezogen bzw. gepreßt, erfüllt zweckmäßigerweise eine entsprechende Zug- bzw. Preßeinrichtung
zugleich auch die Funktion der Hubvorrichtung.
[0009] Eine bevorzugte Form der Andrückvorrichtung ist ein Balken, wie in Anspruch 3 genannt.
Der Balken ist verglichen mit seiner quer zum Vakuumtisch wirksamen Länge schmal und
kann so seine volle Andrückkraft auf einen schmalen Bereich des Bleches entfalten
und auf diese Weise das Blech effizient planbiegen. Durch die Rollen/Walzen kann der
Balken mit vergleichsweise geringer Reibung entlang des Bleches verfahren werden,
die Andrückkraft wird effizient über die Rollen/Walzen übertragen. Die Rollen/Walzen
können dabei in einer oder mehreren Reihen in Verfahrrichtung des Balkens gesehen
angeordnet sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind es zwei in Verfahrrichtung
hintereinander liegende Reihen von Rollen.
[0010] In einer bevorzugten Lösung gemäß Anspruch 5 ist vorgesehen, daß der Balken in zwei
parallel zu den einander gegenüberliegenden Kanten des Vakuumtisches verlaufenden
Führungen verfahrbar ist.
[0011] Nicht immer reicht die Saugwirkung des durch die Saugöffnungen auf das Blech wirkenden
Vakuums aus, um dieses sicher in einer unverrückbaren Aufspannung zu halten. Dies
gilt insbesondere für stärkere Bleche. In solchen Fällen kann es von Vorteil sein,
wenn wenigstens an einer Anlegekante (Anspruch 6) oder auch an den weiteren Kanten
(Anspruch 7) des Bleches Klemmelemente vorgesehen sind. Diese werden vorzugsweise
automatisch, bspw. mittels hydraulischer Betätigung, betätigt.
[0012] Dazu sind sie sinnvoller Weise entsprechend der in Anspruch 8 angegebenen Weiterbildung
mit der Steuerung verbunden.
[0013] Eine Ausgestaltung der Klemmeinrichtungen wie in Anspruch 9 genannt, eröffnet eine
noch weitergehende Möglichkeit der Automatisierung des Aufspannvorganges.
[0014] Eine Ruheablage für die Andrückvorrichtung, wie sie gemäß Anspruch 10 vorgesehen
ist, eröffnet die Möglichkeit der Ablage der Andrückvorrichtung in einer definierten
Position, in der sie weder das Auflegen des Bleches auf den Vakuumspanntisch stört
noch möglicherweise Elemente des Vakuumspanntisches beschädigen kann.
[0015] Eine zweite Andrückvorrichtung, wie sie in einer gemäß Anspruch 11 aufgebauten Weiterbildung
vorgesehen ist, ist insbesondere hilfreich, wenn das aufzuspannende Blech komplexer
verformt ist oder wenn das Blech zwar längs aufgespannt werden soll, jedoch quer zylindrisch
gewalzt ist.
[0016] Nachfolgend wird die Erfindung in einem anhand der beigefügten Figuren geschilderten
Ausführungsbeispiel näher erläutert. Aus dieser Beschreibung lassen sich weitere Vorteile
und Merkmale der Erfindung erkennen. In den Figuren zeigen:
- Fig. 1
- eine Aufsicht von oben auf einen Abschnitt eines Vakuumspanntisches mit darüber befindlichem
Andrückbalken einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht des Andrückbalkens der Vorrichtung aus Fig. 1,
- Fig. 3
- schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 mit einem aufzuspannenden
Blech,
- Fig. 4
- schematisch eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 1 wie in Fig. 3, jedoch nach
dem Aufspannen des Bleches,
- Fig. 5
- schematisch den Fahrweg des Andrückbalkens während des Aufspannens des Bleches,
- Fig. 6
- eine Klemmeinrichtung der Vorrichtung zum Festklemmen des Randes des Bleches in verschiedenen
Ansichten,
- Fig. 7
- eine Klemmeinrichtung in einer Ansicht von hinten und
- Fig. 8
- die Klemmeinrichtung aus Fig. 7 in einer Seitenansicht.
[0017] In Fig. 1 ist schematisch ein Abschnitt eines Vakuumspanntisches 1 einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit darauf aufgesetztem Andrückbalken 2 gezeigt. Diese beiden Elemente
bilden neben der nicht gezeigten Steuerung die Hauptbestandteile der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. Der Andrückbalken ruht in der Fig. auf einer Anfangsruheablage 3 (vgl.
Fig. 3).
[0018] Der Vakuumtisch 1 weist eine Vielzahl von Saugöffnungen 4 auf, die jeweils über Ventile
mit einem nicht dargestellten Vakuumsystem (z. B. einer Vakuumpumpe) verbunden sind.
[0019] Der Andrückbalken 2 erstreckt sich quer über den Vakuumtisch 1 und parallel zu einer
Stirnkante desselben. Der Vakuumbalken ist mit parallel zu den an die Stirnkante des
Vakuumtisches 1 angrenzenden Führungen 5 geführt und in diesen in später näher erläuterter
Weise verfahrbar.
[0020] Schließlich sind in Fig. 1 Klemmeinrichtungen 7 zum Festklemmen des aufgespannten
Bleches an seinen Kanten gezeigt.
[0021] In Fig. 2 ist der Andrückbalken 2 allein, ohne den Vakuumspanntisch 1 in einer Seitenansicht
gezeigt. Zu erkennen ist hier, daß der Andrückbalken 2 auf seiner dem Vakuumspanntisch
1 zugewandten Unterseite eine Vielzahl von in Längsrichtung des Andrückbalkens 2 nebeneinander
gereihten Rollen 6 aufweist. Die Rollen 6 sind, wie aus Fign. 3 und 4 deutlich wird,
in diesem Ausführungsbeispiel in zwei Reihen hintereinander angeordnet.
[0022] In Fig. 3 ist die Vorrichtung in Seitenansicht in einem Zustand gezeigt, in dem ein
Werkstück, genauer ein zylindrisch gewalztes Blech 8, mit einer Anlegekante bereits
von Klemmelementen 7 erfaßt und gehalten ist. Der Andrückbalken 2 ist an seinen Längsenden
über Hubzylinder 9, die mit einem Ende in der in Bezug auf den Vakuumspanntisch 1
ortsfesten Führung 5 geführt sind. Über diese in dem Beispiel hydraulisch betätigten
Hubzylinder 9 kann der Andrückbalken 2 angehoben und abgesenkt werden. Der Andrückbalken
2 hat ein Eigengewicht, welches ausreicht, das Blech 8 (z. B. ein Aluminiumblech mit
einer Stärke von 4,5 mm) an den Vakuumspanntisch anzudrücken.
[0023] In Fig. 4 ist die Vorrichtung in einer Stellung gezeigt, nachdem das Blech 8 auf
dem Vakuumspanntisch 1 vollständig aufgespannt ist. Der Andrückbalken 2 hat dazu das
gesamte Blech einmal überfahren und ist nun auf einer Endruheablage 10 aufgesetzt.
Um die Endruheablage 10 herum ist ein Schutzkäfig 11 zu erkennen mit einer verschließbaren
Öffnung (in Fig. 3 ist diese in offener, in Fig. 4 in geschlossener Stellung gezeigt).
Dieser Schutzkäfig verhindert, daß der Andrückbalken 2 bei einem anschließenden Bearbeiten
des Bleches 8, bspw. durch Fräsen oder Schneiden, beschädigt werden kann. Zugleich
dient der der Sicherheit, da der Andrückbalken 2 nicht aus der Endruheablage 10 verfahren
kann. In Fig. 4 ist auch gezeigt, daß bei fertig aufgespanntem Blech 8 an der der
Anlagekante gegenüber liegenden Stirnkante Klemmeinrichtungen 7 die Blechkante halten
(die weiteren Klemmeinrichtungen an den anderen Seiten des Bleches sind in dieser
Figur nicht dargestellt).
[0024] In Fig. 5 ist schematisch ein Ablauf des Aufspannens eines (nicht dargestellten)
Bleches mit Hilfe des Andrückbalkens 2 gezeigt. Wenn das Blech an der Anlagekante
angelegt und mit Hilfe der dort vorhandenen Klemmeinrichtungen 7 an dieser Kante festgeklemmt
ist, wird der Andrückbalken 2 mittels des Hubzylinders 9 von der Anfangsruheablage
3 abgehoben. Durch die Führungen 5 geführt verfährt der Andrückbalken 2 über die Klemmelemente
7 an der Anlagekante hinweg und wird dann auf das mit der Anlagekante festgeklemmte
Blech 8 aufgesetzt. Durch die Gewichtskraft des Andrückbalkens 2 wird das Blech "gerade
gebogen", so daß es in dem Abschnitt, in dem der Andrückbalken 2 sich befindet, plan
auf dem Vakuumtisch 1 aufliegt. Dabei rollt der Balken mit den Rollen 6 über das auf
dem Vakuumspanntisch 1 befindliche Blech ab. Die Rollen 6 übertragen dabei die Anpreßkraft
auf das Blech, welche sich aus dem Gewicht des Anpreßbalkens 2 ergibt. Ein nicht dargestellter
Sensor stellt die Position des Andrückbalkens 2 fest und gibt ein entsprechendes Signal
an die Steuerung. Diese wiederum öffnet sukzessive die Ventile zu den Saugöffnungen
4, die in dem Bereich unterhalb des Andrückbalkens 2 liegen. Die Ventile bleiben dann,
wenn der Andrückbalken 2 weiterfährt geöffnet. Dadurch wird eine Saugwirkung auf das
Blech ausgeübt, die das Blech auf dem Vakuumspanntisch 1 hält. Zusätzlich werden bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel allerdings auch noch an den Seitenränder des Bleches
Klemmeinrichtungen aktiviert, die das Blech zusätzlich fixieren. Diese Klemmeinrichtungen
werden in ähnlicher Weise von der Steuerung aufgrund der Signale des Sensors angesteuert,
und zwar dann, wenn der Andrückbalken 2 diese gerade passiert hat.
[0025] Am Ende des Aufspannvorganges sind alle Saugöffnungen mit dem Vakuumsystem verbunden,
das Blech wird über die gesamte Fläche durch Vakuum gehalten. Zudem wird auch die
der Anlegekante gegenüberliegende Kante des Bleches durch Klemmeinrichtungen niedergehalten.
Dazu wird zunächst der Andrückbalken 2 mittels der Hubzylinder 9 angehoben und über
die Klemmeinrichtungen bis in die Endruheablage 10 verfahren und dort wieder abgesenkt.
Anschließend können die Klemmeinrichtungen greifen, der Aufspannvorgang ist abgeschlossen,
das Blech kann bearbeitet werden.
[0026] In Fign. 6, 7 und 8 sind in diversen Ansichten Klemmeinrichtungen 7 gezeigt. Die
Klemmeinrichtungen 7 sind hydraulisch betätigt. Sie können, wie am besten in der obersten
Darstellung in Fig. 6 zu erkennen ist, in einer Richtung parallel zu der Oberfläche
des Vakuumspanntischs 1 verfahren werden, um die Kante des Bleches zu erreichen. Um
sie über weitere Entfernungen zu justieren, sind jeweils zwei Klemmeinrichtungen 7
auf einem gemeinsamen Schlitten 11 angebracht, der auf dem Vakuumspanntisch 1 versetzt
und in verschiedenen Positionen befestigt werden kann.
Bezugszeichenliste
[0027]
- 1
- Vakuumspanntisch
- 2
- Andrückbalken
- 3
- Anfangsruheablage
- 4
- Saugöffnung
- 5
- Führung
- 6
- Rolle
- 7
- Klemmeinrichtung
- 8
- Blech
- 9
- Hubzylinder
- 10
- Endruheablage
- 11
- Käfig
- 12
- Schlitten
1. Vorrichtung zum Aufspannen von Werkstücken in Form von Blechen, insbesondere von zylindrisch
gewalzten oder in sonstiger Weise mit einem Radius versehenen bzw. nicht ebenen Blechen,
mit einem Vakuumspanntisch (1), welcher eine Vielzahl von über Ventile mit einem Vakuumsystem
verbindbaren Saugöffnungen (4) aufweist, einer sich quer über den Vakuumspanntisch
(1) in einer ersten Richtung erstreckenden, auf ein aufzuspannendes Blech (8) aufsetzbaren
und entlang des Väkuumspanntisches (1) in einer zu der ersten Richtung senkrechten,
zweiten Richtung verfahrbaren Andrückvorrichtung (2), einer Sensoreinheit zur Feststellung
der Position der Andrückvorrichtung (2) sowie einer Steuerung zur Ansteuerung der
Ventile zum Verbinden der Saugöffnungen (4) mit dem Vakuumsystem, wobei die Steuereinrichtung
zum Öffnen der Ventile zwischen solchen Saugöffnungen (4) in einem Bereich, wenn die
Sensoreinrichtung ein Signal ausgibt, daß die Andrückvorrichtung (2) diesen Bereich
überfährt, eingerichtet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Hubvorrichtung (9) zum Anheben bzw. Absenken der Andrückvorrichtung (2).
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückvorrichtung (2) ein Balken ist, der auf der dem Vakuumspanntisch (1) zugewandten
Seite Rollen bzw. Walzen (6) zum Abrollen über die Oberfläche des Bleches (8) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken ein Eigengewicht aufweist, welches groß genug ist, das Blech nur aufgrund
der Gewichtskraft des Balkens an den Vakuumspanntisch anzudrücken.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken in zwei parallel zu einander gegenüberliegenden Kanten des Vakuumspanntisches
(1) verlaufenden Führungen (5) verfahrbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumspanntisch (1) eine Anlagekante zum Anlegen des aufzuspannenden Bleches
(8) aufweist und daß entlang der Anlagekante vorzugsweise hydraulisch betätigbare
Klemmeinrichtungen (7) zum Fixieren der Blechkante vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch in Positionen, in denen das aufgespannte Blech (8) mit seinen weiteren Kanten
auf dem Vakuumspanntisch (1) zu liegen kommt, vorzugsweise hydraulisch betätigbare
Klemmeinrichtungen (7) zum Fixieren der Blechkanten vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtungen (7) automatisch in eine die Kante des Bleches (8) verklemmende
Klemmposition verfahrbar sind und daß die Steuerung zum Ansteuern der weiteren Klemmeinrichtungen
(7) in der Weise eingerichtet ist, daß weiteren Klemmeinrichtungen (7) dann in die
Klemmposition verfahren, wenn die Sensoreinheit feststellt, daß die Andrückvorrichtung
(2) den Bereich, in dem die jeweilige Klemmeinrichtung (7) liegt, gerade überfahren
hat.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtungen (7) zur Einstellung der Klemmposition parallel zu der Oberfläche
des Vakuumspanntisches (1) verfahrbar sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Ruheablage (3, 10), auf der die Andrückvorrichtung (2) in einer Ruhestellung
absetzbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite, sich in einer Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der ersten
Andrückvorrichtung (2) und quer entlang des Vakuumspanntisch (1) verlaufenden Richtung
erstreckende und entlang einer senkrecht zu der zweiten Richtung, in der die erste
Andrückvorrichtung (2) verfahrbar ist, verfahrbare zweite Andrückvorrichtung.