Vakuumspannvorrichtung

Abstract

 Um ein Werkstück in Form eines Bleches, insbesondere eines nicht ebenen Bleches, auf einfache Weise und in hohem Maße automatisiert plan aufspannen zu können, wird 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 angegeben, 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 aufsetzbaren und entlang des Vakuumspanntisches (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.

Beschreibung

[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

Ansprüche

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.

Zeichnung