CH703777A2

CH703777A2 - A device for position-defined clamping of an object.

Info

Publication number: CH703777A2
Application number: CH14692010A
Authority: CH
Inventors: Josef Celik
Original assignee: Parotec Ag
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-03-15
Also published as: WO2012034910A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur positionsdefinierten Aufspannung eines Gegenstandes, insbesondere eines Werkzeuges, Spannmittels oder eines Werkstücks auf einem Maschinentisch oder einem Spannmittel, die einen universelleren Einsatz von Spannmitteln ermöglichen soll. Dies erfolgt dadurch, dass die Vorrichtung zumindest eine Zentriereinheit mit einem Mittel zum Spannen und Lösen des Gegenstandes, auf der Zentrierelemente angeordnet sind, um den Gegenstand zumindest in zwei Achsrichtungen festzulegen, umfasst, wobei die Zentrierelemente in Form von Zentriernasen und Basisebenen (8, 9) in zwei Ebenen höhenverschieden und voneinander beabstandet angeordnet sind.The invention relates to a device for positionally defined clamping of an object, in particular a tool, clamping means or a workpiece on a machine table or a clamping device, which should enable a more universal use of clamping devices. This is achieved in that the device comprises at least one centering unit with a means for clamping and releasing the object on which centering elements are arranged in order to fix the object at least in two axial directions, wherein the centering elements in the form of centering and base planes (8, 9 ) are arranged in different heights in two planes and spaced from each other.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur positionsdefinierten Aufspannung eines Gegenstandes, insbesondere eines Werkzeuges, Spannmittels oder eines Werkstücks auf einem Maschinentisch, einer Maschinenspindel, einer Spannvorrichtung oder einem Spannmittel. The invention relates to a device for positionally defined clamping of an object, in particular a tool, clamping means or a workpiece on a machine table, a machine spindle, a clamping device or a clamping means.

[0002] Eine Spanneinrichtung mit einem Spannfutter und einem lösbar daran fixierbaren Werkstückträger ist aus der EP-A-1952922 bekannt. Das Spannfutter ist mit einem Spannmechanismus zum Fixieren des Werkstückträgers versehen, wobei der Spannmechanismus eine Vielzahl von Spannelementen umfasst, die als Schieberelemente ausgebildet sind, die quer zur Längsachse einer Öffnung des Spannfutters verschiebbar sind. Der Werkstückträger weist eine, entlang seiner Mantelfläche verlaufende Spannfläche in Form einer Ringnut auf, an der sich die Schieberelemente beim Festspannen anlegen, resp. in die Ringnut eingreifen. Eine Einrichtung zum positionsdefinierten Aufspannen eines Werkstücks gemäss der DE-A-4314629 weist zur Festlegung einer Position in einer x-y-Koordinatenebene drei lineare Richtelementenpaare auf. Zur Positionierung in der z-Achse sind einander gegenüberstehende Anschlagflächen gegeben. Zum Spannen eines Werkstückträgers sind am Untersatz der Einrichtung zwei Spannorgane vorgesehen. Ein Spannfutter mit erhöhten Referenzflächen in Form prismatischer Stifte zur Festlegung eines Werkstücks oder Werkstückträgers zeigen die US-A-20020027329 und US-A-6160236. A clamping device with a chuck and a releasably fixed thereto workpiece carrier is known from EP-A-1952922. The chuck is provided with a clamping mechanism for fixing the workpiece carrier, wherein the clamping mechanism comprises a plurality of clamping elements, which are designed as slide elements, which are displaceable transversely to the longitudinal axis of an opening of the chuck. The workpiece carrier has a, along its lateral surface extending clamping surface in the form of an annular groove on which create the slide elements when tightening, respectively. engage in the annular groove. A device for positionally defined clamping of a workpiece according to DE-A-4314629 has three linear straightening element pairs for determining a position in an x-y coordinate plane. For positioning in the z-axis opposing abutment surfaces are given. For clamping a workpiece carrier two clamping members are provided at the base of the device. A chuck with raised reference surfaces in the form of prismatic pins for fixing a workpiece or workpiece carrier is shown in US-A-20020027329 and US-A-6160236.

[0003] Eine, in der EP-A-0818270 offenbarte Aufspannvorrichtung für ein Werkzeug oder Werkstück weist ein dem zu spannenden Teil zugewandtes Kupplungselement und ein ortsfestes Spannelement auf. Das Kupplungselement weist Nuten zur Feinzentrierung und zur Lagebestimmung in der x-y-Ebene auf, die mit Zentrierzapfen am Spannelement zusammenwirken. Für das gegenseitige Fixieren beider Elemente ist am Spannelement noch ein Spannbolzen mit Spannkugeln angeordnet, wobei die Spannkugeln beim Spannen in eine korrespondierende Vertiefung des Kupplungselements eingreifen. Weitere Anschlagflächen sind mit Bohrungen versehen, durch die Druckluft ausströmen kann um beim Spannvorgang aneinander zu liegen kommende Flächen zu reinigen. Diese Anschlagflächen sollen mit den Zentrierzapfen die wesentlichen Organe für die Feinzentrierung sein. Um eine Festlegung in z-Richtung auf den Anschlagflächen zu erreichen, muss zunächst die durch einen Hinterschnitt in den Nuten erzeugbare Federkraft durch jeden Zentrierzapfen überwunden wurden. Ein Abstützorgan des Kupplungselements ist auf seiner Innenseite mit einem Dichtring versehen, der sich aussen am Spannelement anlegt. A, disclosed in EP-A-0818270 jig for a tool or workpiece has a the clamping part facing the coupling element and a stationary clamping element. The coupling element has grooves for fine centering and for position determination in the x-y plane, which interact with centering pins on the clamping element. For the mutual fixing of both elements, a clamping bolt with clamping balls is still arranged on the clamping element, wherein the clamping balls engage during clamping in a corresponding recess of the coupling element. Further abutment surfaces are provided with bores through which compressed air can flow out in order to clean adjacent surfaces during the clamping process. These abutment surfaces should be the essential organs for fine centering with the centering. In order to achieve a determination in the z direction on the stop surfaces, the spring force generated by an undercut in the grooves must first be overcome by each centering pin. A support member of the coupling element is provided on its inner side with a sealing ring which externally applies to the clamping element.

[0004] Eine Spannvorrichtung gemäss der EP-B-1849556 ist mit einer Einrichtung zur Messung einer Distanz zwischen einem Spannfutter und einem Werkzeug- oder Werkstückhalter versehen, wobei die Messeinrichtungen optische Interferometer im Zusammenwirken mit piezoaktiven Elementen sind, die mit einem elektronischen Auswertesystem gekoppelt sind. Das Spannfutter weist Pfosten mit Anlageflächen zur Ausrichtung und Lagefestlegung in der x-y-Ebene auf. A clamping device according to EP-B-1849556 is provided with a device for measuring a distance between a chuck and a tool or workpiece holder, wherein the measuring devices are optical interferometers in cooperation with piezoactive elements which are coupled to an electronic evaluation system , The chuck has posts with contact surfaces for alignment and location in the x-y plane.

[0005] Nach der EP-A-1075887 ist ein Spindelkopf einer Werkzeugmaschine mit einer Kupplung zum Anspannen eines Werkstückträgers versehen, wobei der Werkstückträger mit einem Zuganker verbunden ist und ein Bolzen, dessen hinteres Ende mit der Spannzange verschraubt ist, mit dem Zuganker koppelbar ist. Der Bolzen weist ein, mit einem Profil am Zuganker zusammenwirkendes Kugelgesperre auf. Der Bolzen weist Druckmediumkanäle auf, die in eine z-Referenz münden. According to EP-A-1075887 a spindle head of a machine tool is provided with a coupling for clamping a workpiece carrier, wherein the workpiece carrier is connected to a tie rod and a bolt, whose rear end is screwed to the collet, with the tie rod can be coupled , The bolt has a ball locking mechanism cooperating with a profile on the tie rod. The bolt has pressure medium channels which open into a z-reference.

[0006] Jegliche Kopplungselemente sind so aufeinander abgestimmt, dass andere, im Design der Referenzflächen abweichende Spannmittel nicht verwendbar sind, was Kosten und Lagerhaltung von Spannmitteln erhöht. Any coupling elements are coordinated so that other, deviating in design of the reference surfaces clamping means are not usable, which increases costs and storage of clamping devices.

[0007] Vergleichbare Spanneinrichtungen mit derartigen Bolzen mit Kugelgesperre sind z. B. aus den US-A-4855558 oder US-A-6160236 ersichtlich. Achsialbewegungen erfolgen mittels Druckluft, die über Kanäle und Steuerventile zugeführt wird (US6160236). Comparable clamping devices with such bolts with Kugelgesperre are z. See, for example, US-A-4855558 or US-A-6160236. Achsialbewegungen carried out by means of compressed air, which is supplied via channels and control valves (US6160236).

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur positionsdefinierten Aufspannung eines Gegenstandes, insbesondere eines Werkzeuges, Spannmittels oder eines Werkstücks auf einem Maschinentisch, einer Maschinenspindel, einer Spannvorrichtung oder einem Spannmittel zu schaffen, die die geschilderten Nachteile des Standes der Technik meidet und einen universelleren Einsatz von Spannmitteln ermöglicht. The invention has for its object to provide a device for positionally defined clamping of an object, in particular a tool, clamping means or a workpiece on a machine table, a machine spindle, a clamping device or a clamping means which avoids the disadvantages of the prior art and a more universal use of clamping devices allows.

[0009] Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. The object is solved with the features of claim 1. Preferred embodiments are disclosed in the dependent claims.

[0010] Durch die einfache Anordnung von Referenzflächen in zwei Ebenen einer Zentriereinheit können Spannmittel unterschiedlicher Anbieter kombiniert angewendet werden, wodurch Anschaffung und Lagerhaltung deutlich reduzierbar sind. Due to the simple arrangement of reference surfaces in two levels of a centering clamping devices of different suppliers can be applied combined, which acquisition and storage are significantly reduced.

[0011] Bevorzugt sind Auflageflächen auf zwei Ebenen vorgesehen, wobei in der oberen bzw. höheren Ebene unterschiedlich grosse bzw. breite Zentriernasen zur Festlegung eines Gegenstücks in der x-y-Ebene kombiniert angeordnet sind, während die untere Ebene Auflagen zur Festlegung in z-Richtung umfasst. Preferably, bearing surfaces are provided on two levels, wherein in the upper or higher level of different sized or wide centering noses for fixing a counterpart in the xy plane are arranged combined, while the lower level covers requirements for fixing in the z-direction ,

[0012] Eine Teilaufgabe besteht zudem darin, eine einfache Einrichtung zur Überwachung des Spannvorganges bei einer vorgenannten Vorrichtung zur positionsdefinierten Aufspannung eines Gegenstandes zu schaffen, die eine einfache und sichere Überwachung des Staudrucks und Steuerung von Spann- und Entspannvorgängen ermöglicht. A subtask is also to provide a simple means for monitoring the tensioning operation in an aforementioned device for positionally defined clamping an object that allows easy and safe monitoring of the dynamic pressure and control of cocking and relaxation processes.

[0013] Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. This object is solved with the features of claim 10.

[0014] Die Spanndrucküberwachung eines Umschaltventils erfolgt mit mechanisch wirkenden Mitteln, mechanisch-hydraulisch oder mechanisch-pneumatisch wirkenden Mitteln. The clamping pressure monitoring of a switching valve is carried out with mechanically acting means, mechanical-hydraulic or mechanical-pneumatic acting means.

[0015] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die <tb>Fig. 1:<sep>eine Draufsicht auf eine Zentriereinheit <tb>Fig. 2:<sep>eine perspektivische Darstellung der Zentriereinheit <tb>Fig. 3:<sep>ein Umschaltventil der Zentriereinheit in Schnittdarstellung. <tb>Fig. 4:<sep>eine geschnittene Darstellung der Zentriereinheit <tb>Fig. 5:<sep>eine Gesamtansicht der Vorrichtung.The invention will be described below in an embodiment with reference to a drawing. In the drawing show the <Tb> FIG. 1: <sep> is a plan view of a centering unit <Tb> FIG. 2: <sep> is a perspective view of the centering unit <Tb> FIG. 3: <sep> a switching valve of the centering unit in a sectional view. <Tb> FIG. 4: <sep> a sectional view of the centering unit <Tb> FIG. 5: <sep> an overall view of the device.

[0016] Eine Zentriereinheit 1 einer Vorrichtung zur positionsdefinierten Aufspannung eines, nicht dargestellten Gegenstücks des Spannmittels umfasst ein Basiselement 2 beispielgemäss zum Einsatz in eine nicht dargestellte Erodiermaschine und einen zentralen Kolben 3 eines Umschaltventils 22. A centering unit 1 of a device for positionally defined clamping of a, not shown counterpart of the clamping means comprises a base member 2 beispielgemäss for use in an erosion machine, not shown, and a central piston 3 of a switching valve 22nd

[0017] Auf der Zentrierebene sind auf einer Kreislinie vier prismenartige Zentriernasen 5 angeordnet, deren Längsachse bzw. Schmalseite auf eine zentrale Achse 6 ausgerichtet ist. Die Deckflächen der Zentriernasen 5 sind leicht angefast und die Ecken sind gerundet. In Richtung der Längsachse sind an den Schmalseiten auf der Deckfläche zusätzlich schmale Nasen 7 angeordnet mit einem freien Zwischenraum zur Auflage eines nicht dargestellten Gegenstücks. On the centering plane four prismatic centering 5 are arranged on a circular line, whose longitudinal axis or narrow side is aligned with a central axis 6. The top surfaces of the centering 5 are slightly chamfered and the corners are rounded. In the direction of the longitudinal axis narrow noses 7 are additionally arranged on the narrow sides on the top surface with a free space for supporting a counterpart, not shown.

[0018] Gleichmässig beabstandet zwischen den Zentriernasen 5 ist eine erste Basisebene 8 angeordnet, deren Deckfläche auf gleicher Höhe wie die Deckfläche der Zentriernasen 5 liegt. Zentriernasen 5 und Basisebene 8 bilden eine erste bzw. obere Ebene. Equally spaced between the centering lugs 5, a first base plane 8 is arranged, the top surface is at the same height as the top surface of the centering 5. Centering 5 and base level 8 form a first and upper level.

[0019] Hinter vor jeder Basisebene 8 ist in radialer Richtung nach aussen bzw. innen gerichtet eine weitere Basisebene 9 angeordnet. Die Basisebenen 9 bilden eine zweite Ebene der Zentrierung, deren Höhe deutlich unterhalb der ersten Ebene zu liegen kommt. Diese Anordnung ermöglicht in einfacher Weise eine sichere Zentrierung von Spannmitteln verschiedener Ausgestaltung. Zwecks Sauberhaltung weisen die Elemente der Basisebenen 8, 9 Düsen 11 auf, die mit einem Druckluftanschluss verbunden sind. Die Zentriereinheit 1 weist weiterhin Federpakete 10, einen zugeordneten Kugeldruckbereich 19 mit Kugeln 20 und entsprechenden Ausnehmungen in der Zentriereinheit 1. Eine Dichtung 15 ermöglicht eine luftdichte Verbindung zwischen Zentriereinheit 1 und Basiselement 2 der Vorrichtung. Behind before each base plane 8, a further base plane 9 is arranged in the radial direction to the outside or inside. The base planes 9 form a second plane of centering, the height of which lies clearly below the first plane. This arrangement allows in a simple manner a secure centering of clamping devices of different design. For the purpose of keeping clean, the elements of the base planes 8, 9 nozzles 11, which are connected to a compressed air connection. The centering unit 1 further comprises spring assemblies 10, an associated ball pressure region 19 with balls 20 and corresponding recesses in the centering unit 1. A seal 15 enables an airtight connection between centering unit 1 and base element 2 of the device.

[0020] Das Umschaltventil 22 ist parallel zur Achse 6 in der Zentriereinheit angeordnet und umfasst den bereits genannten Kolben 3 mit einem Umschaltventildeckel (21), einer Druckfeder 23, einem Luftkanal und mehreren, radial angeordneten Dichtringen 24 in Form von O-Ringen. The switching valve 22 is arranged parallel to the axis 6 in the centering unit and comprises the aforementioned piston 3 with a changeover valve cover (21), a compression spring 23, an air duct and a plurality of radially arranged sealing rings 24 in the form of O-rings.

[0021] Im Grundkörper 2 der Zentriereinheit ist zudem radial ein erster Kanal 16 (für einen Staudruck I eines Fluids) sowie ein zweiter Kanal 17 (für eines Staudruck II des Fluids) angeordnet, ggf. eine mechanisch-pneumatische Überwachungseinheit des Staudrucks. Die Überwachungseinheit ist fachüblich mit der Maschinensteuerung verbunden. Dem Kolben 3 ist mindestens ein Sensor 12 und ein Magnet 13 zur sicheren Positionsbestimmung zugeordnet, wobei der Sensor 12 mit der Maschinensteuerung verbunden ist. In the base body 2 of the centering unit is also radially a first channel 16 (for a dynamic pressure I of a fluid) and a second channel 17 (for a dynamic pressure II of the fluid), possibly a mechanical-pneumatic monitoring unit of the dynamic pressure. The monitoring unit is customarily connected to the machine control. The piston 3 is assigned at least one sensor 12 and a magnet 13 for safe position determination, wherein the sensor 12 is connected to the machine control.

[0022] Der Sensor 12 ist parallel zur und längs der Achse 6 so angeordnet, dass er zumindest drei Messpunkte erfasst, d. h. je einer für die Positionen 31 (Klemmung gelöst) und 32/33 (Klemmung). The sensor 12 is arranged parallel to and along the axis 6 so that it detects at least three measuring points, d. H. one each for positions 31 (clamping released) and 32/33 (clamping).

[0023] Damit können Spannungs- und Lösungsvorgänge der vom Umschaltventil beeinflussten Spannmittel resp. Gegenstücke einfach erfasst und bewertet werden. Thus, voltage and dissolution processes of the switching valve influenced by the tensioning means. Counterparts are easily recorded and evaluated.

Bezugszeichenreference numeral

[0024] <tb>1<sep>Zentriereinheit <tb>2<sep>Basiselement <tb>3<sep>Kolben <tb>4<sep>Kugelkäfig <tb>5<sep>Zentriernase <tb>6<sep>Achse <tb>7<sep>Nase <tb>8<sep>Basisebene <tb>9<sep>Basisebene <tb>10<sep>Federpaket <tb>11<sep>Düse <tb>12<sep>Sensor <tb>13<sep>Magnet <tb>14<sep>Spannschraube <tb>15<sep>Dichtung <tb>16<sep>Kanal <tb>17<sep>Kanal <tb>18<sep>Dichtung <tb>19<sep>Kugeldruckbereich <tb>20<sep>Kugel <tb>21<sep>Umschaltventildeckel <tb>22<sep>Umschaltventil <tb>23<sep>Druckfeder <tb>24<sep>Dichtring <tb>31<sep>Position <tb>32<sep>Position <tb>33<sep>Position[0024] <Tb> 1 <sep> centering <Tb> 2 <sep> base element <Tb> 3 <sep> Piston <Tb> 4 <sep> ball cage <Tb> 5 <sep> centering <Tb> 6 <sep> axis <Tb> 7 <sep> nose <Tb> 8 <sep> base level <Tb> 9 <sep> base level <Tb> 10 <sep> springs <Tb> 11 <sep> Nozzle <Tb> 12 <sep> Sensor <Tb> 13 <sep> Magnet <Tb> 14 <sep> clamping screw <Tb> 15 <sep> seal <Tb> 16 <sep> Channel <Tb> 17 <sep> Channel <Tb> 18 <sep> seal <Tb> 19 <sep> Ball pressure range <Tb> 20 <sep> Ball <Tb> 21 <sep> Umschaltventildeckel <Tb> 22 <sep> changeover valve <Tb> 23 <sep> spring <Tb> 24 <sep> sealing ring <Tb> 31 <sep> Position <Tb> 32 <sep> Position <Tb> 33 <sep> Position

Claims

1. Device for positionally defined clamping of an object, in particular a tool, clamping device or a workpiece on a machine table or a clamping device, comprising a centering unit with a means for clamping and releasing the object are arranged on the centering to set the object at least in two axial directions, characterized in that centering elements in the form of centering lugs (5, 7) and base planes (8, 9) are arranged in different heights on two levels and spaced from each other.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the centering elements are arranged on circular lines about an axis (6) of the centering unit (1).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the lugs (5, 7) form a first, upper plane for supporting a counterpart, wherein preferably the lugs (5) prismatic and alternating with a first base plane (8) on a Circular line are arranged, and further wherein the lugs (5) are aligned in the longitudinal direction of the axis (6).

4. Device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the lugs (7) correspond to a second base plane (9).

5. Device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the base plane (9) forms a second, lower level than the first base plane (8).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the base planes (8, 9) are arranged spaced apart on circular lines.

7. Device according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that preferably four lugs (5, 7) and base planes (8, 9) are provided.

8. change-over valve of a device for positionally defined clamping of an article comprising a compression spring (23), a fluid-actuated piston (3) and a Umschaltventildeckel (21), wherein the piston (3) in a base element (2) of the device is provided, characterized in that at least one magnet (13) and a sensor (12) are associated with the piston (3) for monitoring positions (31-33).

9. changeover valve according to claim 8, characterized in that in the base element (2) two channels (16, 17) are provided for acting on a pressure medium.