CN102554061B - 用于将板状工件、特别是金属片固定到机床的工件运动单元的工件保持装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于将板状工件、特别是金属片固定到机床的工件运动单元上的工件保持装置(8)，它具有至少两个工件夹持元件(13，17)和夹持驱动器(31)，借助于所述夹持驱动器，工件夹持元件(13，17)能够从初始相对位置开始向着彼此移动，以便夹持设置在工件夹持元件(13，17)之间的工件。设有调节装置(51)，借助于所述调节装置(51)，能够调节工件夹持元件(13，17)的初始相对位置。

Description

用于将板状工件、特别是金属片固定到机床的工件运动单元的工件保持装置

技术领域

本发明涉及一种用于将板状工件、特别是金属片固定到机床的工件运动单元的工件保持装置，所述工件保持装置具有至少两个工件夹持元件和夹持驱动器，借助于所述夹持驱动器，工件夹持元件可从初始相对位置开始相对彼此移动，以夹持设置在工件夹持元件之间的工件。

背景技术

例如，从JP 2000 158 068A公知上述这种工件保持装置。在现有技术中，工件保持装置用于将金属片固定到成转塔式冲床的坐标引导装置的形式的工件运动单元。为了以可靠的方式将金属片固定到坐标引导装置，坐标引导装置具有两个工件保持装置，所述两个工件保持装置以相同的方式构造，且分别具有成活塞缸驱动器的形式的夹持驱动器。通过使用夹持驱动器，一个工件夹持元件可向着另一工件夹持元件移动，以夹持设置在工件夹持元件之间的工件。夹持驱动器具有相对较长的行程，使得：一方面，当工件夹持元件打开时，最厚的可能工件可导入工件夹持元件之间，但另一方面，尽可能薄的工件也可夹持在工件夹持元件之间。而且，夹持驱动器必须提供足够大的夹持力来将被夹持的工件可靠地固定在工件夹持元件之间。由于这些要求，夹持驱动器相对较大，特别是当它被构造为活塞缸驱动器时。

发明内容

基于根据JP 2000 158 068 A的现有技术，本发明的目的是提供一种具有紧凑结构特征的工件保持装置。

根据本发明，上述目的通过一种具有权利要求1的特征的工件保持装置实现。

在本发明的情况下，前序部分中所述类型的工件保持装置设有调节装置，借助于所述调节装置，可调节工件夹持元件的初始相对位置。特别地，工件夹持元件的初始相对位置可根据待夹持的工件的厚度调节，从而，不管待夹持的工件的厚度如何，夹持驱动器仅必须使工件夹持元件相对彼此产生相对较短的运动路径来将工件夹持在工件夹持元件之间。因此，由于所述调节装置，对夹持驱动器的要求较低，这样，夹持驱动器总体上可以明显更紧凑的方式构造。

根据权利要求1的本发明的有利的改进从从属权利要求2-22的特征获知。

在本发明的优选结构的情况下，工件夹持元件的初始相对位置可使用调节装置调节而使得工件夹持元件在被调节的初始相对位置以预压紧力抵靠待固定的工件。因此，夹持驱动器可以特别紧凑的方式构造。夹持驱动器仅必须使工件夹持元件向着彼此移动一个量而使得可产生所需的夹持力。夹持驱动器必须补偿在夹持驱动器的驱动系中由于产生的夹持力而产生的变形。

本发明的一个实施例的突出特点在于具有特别高的灵活性，其中，工件夹持元件的初始相对位置可使用调节装置从工件夹持元件的最大打开位置开始调节。薄的和厚的工件均可容易地在工件夹持元件的最大打开位置设置在工件夹持元件之间。然后，工件夹持元件可使用调节装置变换到初始相对位置。在非常薄的工件的情况下，工件夹持元件必须以相对较大的程度向着彼此移动，以便将它们设置在初始相对位置。所述调节装置优选以这种方式构造，使得工件夹持元件可使用调节装置在它们的最大打开位置与工件夹持元件可彼此接触(在没有工件设置在它们之间时)的位置之间移动。

本发明的一个变型的突出特征在于可特别简单地操纵，其中，调节装置具有调节驱动器。

结构上优选的是本发明的一种结构形式，在该结构形式中，调节装置在夹持驱动器的驱动系中设置在夹持驱动器与可借助于夹持驱动器移动的工件夹持元件之间。

工件夹持元件中的至少一个可优选借助于夹持驱动器经由被可枢转地支撑的改向装置移动。从而获得一种可靠坚固的结构，其中，由于合适构造的杠杆关系，可使用简单的装置产生特别有利的变换关系。特别是由于结构原因，有利的是使调节装置设置在被可枢转地支撑的改向装置上。调节装置和改向装置可形成一个紧凑单元。

在本发明的一个优选实施例中，工件夹持元件的初始相对位置的调节通过能够使用调节装置调节被可枢转地支撑的改向装置的初始枢转位置执行。调节装置可以这种方式与夹持驱动器侧驱动元件配合操作，使得被可枢转地支撑的改向装置可使用调节装置枢转不同程度。根据以这种方式调节的改向装置的初始枢转位置，产生工件夹持元件的初始相对位置。

简单地构造的特别可靠坚固的变型通过具有可移位的楔面的调节装置获得。优选地，楔面与上述夹持驱动器侧驱动元件配合操作，以调节初始相对位置。

在本发明的一种结构的情况下，提供了缩回驱动器，借助于所述缩回驱动器，工件夹持元件可相对于工件保持装置的壳体在操作位置与缩回位置之间往复移动。将工件夹持元件至少暂时地传送到缩回位置的可能性使得可在工件区域以无碰撞的方式加工工件，所述工件区域当工件夹持元件处于操作位置时位于工件夹持元件之间或接近工件夹持元件。因此，这减少了死区。如果提供了根据本发明的多个工件保持装置，它们可优选地使用相应的缩回驱动器彼此独立地在操作位置与缩回位置之间往复移动。

调节驱动器、夹持驱动器和/或缩回驱动器可例如被构造为电动驱动器。在简单的、操作可靠和低成本的结构的情况下，调节驱动器、夹持驱动器和/或缩回驱动器被构造为活塞缸驱动器。活塞缸驱动器优选被构造为气动活塞缸驱动器。从而，可防止使用液压油作为操作介质时产生相关的环境危险。

如果调节驱动器和夹持驱动器特别是被构造为单侧作用的活塞缸驱动器，实现了一种本发明的特别简单、低成本的变型。因此，通过用操作介质、特别是压缩空气作用于相应的驱动器的至少一个活塞的一侧足以能够沿一个方向产生工件夹持元件的调节或夹持运动，随后的返回运动能够例如借助于回复弹簧元件产生。然而，缩回驱动器有利地被构造为双侧作用的活塞缸驱动器。

工件保持装置的一个变型的突出特性在于，具有特别紧凑的结构，其中，调节装置具有楔面，所述楔面设置在形成调节驱动器的活塞缸驱动器的活塞上。

本发明的一种结构的突出特征还在于具有特别紧凑的结构，其中，工件夹持元件设置在夹持元件保持件上，所述夹持元件保持件固定到形成缩回驱动器的活塞缸驱动器的活塞。

在本发明的一个变型中，工件夹持元件中的至少一个可借助于夹持驱动器经由楔机构或楔传动机构移动。这产生了一种具有坚固可靠的传动机构的结构，该结构可用于增大夹持力，所述夹持力可借助于夹持驱动器在工件夹持元件之间产生。

当至少一个工件夹持元件被支撑成能够相对于另一工件夹持元件枢转、特别是在打开位置与工件夹持元件移动到相互抵靠着的位置之间枢转时，产生了结构上特别简单的关系。

在具有可缩回的工件夹持元件的工件保持装置中，具有以下危险：工件夹持元件可非期望地沿缩回位置的方向从操作位置移位。为了防止工件夹持元件以这种方式从操作位置移出，在本发明的特别优选的变型的情况下，工件保持装置以这种方式构造，使得至少一个工件夹持元件设置在夹持元件保持件上，所述夹持元件保持件可通过被夹持驱动器驱动的压力元件作用。

只要工件夹持元件借助于由夹持驱动器产生的夹持力被夹持到彼此上，在压力元件与夹持元件保持件之间产生摩擦和/或形状锁定连接，其使得将工件夹持元件(附加性地)固定到操作位置。可省去单独的将工件夹持元件保持在操作位置的固定驱动器等。可选地或附加性地，还可以提供至少一个锁定元件，所述锁定元件被弹性元件作用，且借助于所述锁定元件，工件夹持元件可保持在操作位置。

为了以特别有效的方式实现工件夹持元件在操作位置的固定，在本发明的另一结构形式的情况下，夹持元件设置在夹持元件保持件上，所述夹持元件保持件由于可由夹持驱动器产生的夹持力而可沿着致动轴线挤压在引导面的至少两个相互倾斜的表面部分上。在引导面上，夹持元件保持件可沿着缩回轴线移动，以便在操作位置与缩回位置之间传送。由于相对彼此倾斜的被夹持元件保持件抵靠的表面部分相对于致动轴线垂直地、以及相对于缩回轴线垂直地彼此间隔开，因此，相对于表面部分垂直作用的挤压力(法向力)的分量增大。

由于法向力的总和决定了夹持元件保持件与引导面之间的摩擦力，因此，由于法向力增大，还使得摩擦力增大，从而夹持元件保持件、因此还有工件夹持元件以特别可靠的方式固定在操作位置。

在本发明的另一结构形式中，设有楔面的调节构件的非期望的移位被以类似的方式阻止。这通过调节构件实现，所述调节构件能够借助于夹持驱动器侧驱动元件沿着致动轴线挤压到引导面的至少两个相互倾斜的表面部分上，所述调节构件可沿着调节轴线在所述引导面上移动，以改变工件夹持元件的初始相对位置。

而且，由于调节构件与引导面之间的孔径，表面部分相对于致动轴线垂直地、以及相对于调节轴线垂直地彼此间隔开。由于法向力的总和的增大，因此调节构件与引导面之间的摩擦力也增大。

为了确保工件保持装置具有高的操作可靠性，在另一实施例中，设有控制装置，所述控制装置确保，调节驱动器仅可在工件夹持元件设置在操作位置时才可被致动，而不会在工件夹持元件设置在操作位置以外时被致动。这可例如使用传感器或类似物执行，所述传感器或类似物可探测工件夹持元件是否设置在操作位置。这种传感器的不足是，由于与传感器的询问关联的控制循环而损失时间。

在本发明的特别优选的结构形式的情况下，该时间损失通过以下方式得到防止：为调节驱动器提供操作介质系统，所述操作介质系统具有输出开口，所述输出开口在工件夹持元件设置在操作位置时关闭，在工件夹持元件设置在操作位置以外时打开。仅在关闭的输出开口的情况下才可使工件夹持元件借助于调节驱动器向着彼此移动，以调节初始相对位置。根据工件夹持元件沿着缩回轴线的位置，强制或顺序地控制调节驱动器。

在气动操作的调节驱动器的情况下，作为操作介质工作的压缩空气可容易地经由输出开口流入工件保持装置的周围环境中，控制装置优选以这种方式构造，使得压缩空气仅短暂地流出。

在本发明的另一变型中，通过上述方式，强制或顺序控制以特别良好的方式实现，这用于确保，缩回驱动器仅在工件夹持元件打开时才可被致动，以将工件夹持元件从操作位置转移到缩回位置。为此，用于缩回驱动器的操作介质系统设有输出开口，所述输出开口在调节驱动器处于工件夹持元件彼此间隔开最大距离的状态(打开状态)时关闭，且所述输出开口在调节驱动器处于另一状态时打开。特别地，在气动驱动系统中，由于上述实施例，根据本发明的工件保持装置的操作可靠的强制或顺序控制使用简单的装置得以实现。

而且，为了操作可靠性，有利的是，用于压紧工件夹持元件的夹持驱动器仅在工件夹持元件设置在预定的初始相对位置时才能够被致动。通过特别良好的方式，这通过控制装置确保，经由所述控制装置，操作介质可根据形成调节驱动器的活塞缸驱动器的操作缸中的操作压力供给到形成夹持驱动器的活塞缸驱动器的操作缸。在这种情况下，特定的切换压力仅在工件夹持元件已至少大致传送到初始相对位置时才在调节驱动器中的操作缸中产生。这例如通过被移动到初始相对位置的工件夹持元件实现，在所述初始相对位置，所述工件夹持元件以由调节驱动器的操作缸中的操作压力确定的预压紧力将待夹持的工件夹持在它们之间。

控制装置优选具有阀，当调节驱动器的操作缸中具有最大的操作压力时，所述阀取消向夹持驱动器的操作缸的操作介质供给。所述阀例如被构造为组合有弹性偏压作用的止回阀。

为了确保待夹持的工件设置在工件夹持元件之间的期望位置，工件保持装置具有工件止挡部，所述工件止挡部设有至少一个工件传感器。所述至少一个工件传感器用于确定工件在工件加工操作(工件位置控制)过程中是以所需的方式抵靠工件止挡部、还是保持在其他位置处。

优选地，设有至少一个气动工件传感器，所述气动工件传感器具有相关的压缩空气通道，根据工件传感器的状态可在所述压缩空气通道中建立压力，所述压力可通过测量装置探测。例如，工件传感器以这种方式构造，使得如果工件正确抵靠工件止挡部，压缩空气通道在工件传感器侧关闭(压力可建立)，且工件传感器也以这种方式构造，使得：当工件未抵靠工件止挡部时，压缩空气通道在工件传感器侧打开(压力不能建立)。

在具有可缩回的工件夹持元件的工件保持装置的情况下，本发明的一种特别优选的变型通过以下方式实现：工件传感器的压缩空气通道被引导成使压缩空气通道仅在工件夹持元件处于它们的操作位置、例如完全伸出的位置时才关闭(压力可建立)。

如果设有至少两个工件传感器，工件传感器系统的功能进一步得到提高。

上述和下面参看附图描述的工件传感器的结构、包括相关的监测装置被认为是具有创造性的，不管工件保持装置是否设有用于调节工件夹持元件的初始相对位置的调节装置。

附图说明

下面，参看示意图描述本发明的实施例，附图包括：

图1是具有工件运动单元的用于金属片的冲压加工的机床的俯视图；

图2-5示出了处于四种不同状态的图1的机床的工件保持装置沿着竖直截面所作的剖视图；

图6和7示出了工件保持装置的两个局部剖切视图；

图8和9示出了工件保持装置沿着两个不同的水平剖面所作的剖视图；以及

图10-12示出了处于三种不同状态的工件止挡部的区域中的根据图8的局部剖切视图。

具体实施方式

图1是用于平坦的金属片2的冲压加工的机床1的俯视图。机床1具有C形机架3。在图1中仅可看见C形机架3的上腿部4。在C形机架3的喉部区域设有工件运动单元5。工件运动单元5被构造为传统的坐标引导装置。工件运动单元5的横向件6可以以被电机驱动的方式沿第一运动轴线7移位。在横向件6上设有至少两个工件保持装置8，所述工件保持装置可以以被电机驱动的方式沿着第二运动轴线9一起在横向件6上移动。运动轴线7、9相对彼此垂直地延伸，且限定出水平运动平面。

金属片2可借助于工件保持装置8固定到工件运动单元5，所述工件保持装置8特别是被构造为工件夹耳，且支撑在工件台11上，而且可相对于机床1的冲压单元12沿运动平面移动。机床1的所有驱动器可借助于数控单元10控制。

图2-5作为沿着垂直剖面所作的剖视图示出了处于四种不同状态的工件保持装置8中的一个。工件保持装置8具有两个工件夹持元件。第一夹持元件13设置在成夹持臂14的形式的夹持元件保持件的一端处。在另一端处，夹持臂14可借助于支承轴颈15绕着枢转轴线16枢转地支撑。

第二夹持元件17设置在沟槽状或口状夹持元件保持件的一端处，所述沟槽状或口状夹持元件保持件下面称作钳口18。钳口18在远离夹持元件17的端部处牢固地连接到引导缸19。

图2-5以高度简化的方式示出了钳口18和引导缸19。特别是从图9可以看到，钳口18已被推动到引导缸19中，且借助于固定螺钉24固定到引导缸19的基板。然而，在一个可选的实施例中，钳口18和引导缸19如简化示出的图2-5中所示也可一体地构造。

夹持臂14的一个端部突出到钳口18的内部中空空间中。夹持臂14的支承轴颈15相对于根据图2-5的投影平面垂直地延伸穿过夹持臂14。支承轴颈15的端部设置在钳口18上的凹部20中(图9)。

引导缸19的基板同时形成回缩驱动器23的活塞22。基板或活塞22与引导缸19一体地构造(图9)。活塞22可沿着缩回轴线26在缩回驱动器23的操作缸25中往复移动。

成螺旋弹簧27的形式的回复弹簧元件设置在夹持臂14与钳口18之间。螺旋弹簧27的一端支撑在夹持臂14上的凹部中，另一端支撑在钳口18的内侧处。

根据图2，工件夹持元件13、17相对于工件保持装置8的壳体28的前侧向左突出。在后侧，壳体28固定到承载轨29，所述承载轨29可沿着工件运动单元5的横向件6在运动轴线9的方向上移位。

在壳体28的上侧设有夹持驱动器31，借助于所述夹持驱动器31，工件夹持元件13、17可从初始相对位置开始向着彼此移动，以夹持设置在工件夹持元件13、17之间的金属片2。还设有调节装置51，借助于所述调节装置51，可调节工件夹持元件13、17的初始相对位置。

夹持驱动器31包括活塞缸驱动器，所述活塞缸驱动器具有两个活塞缸单元34，所述两个活塞缸单元34上下叠放，且分别具有操作缸35和活塞36。可选地，活塞缸驱动器可设有唯一一个或两个以上的活塞缸单元。第一驱动元件37连接到夹持驱动器31的活塞36，且可借助于夹持驱动器31沿着夹持驱动轴线38往复移动。第一驱动元件37借助于成螺旋弹簧39的形式的回复弹簧元件支撑在壳体28的凹部的底部上。

第二驱动元件41支撑在壳体28中，以便能沿着移位轴线42移位，该移位轴线42相对于夹持驱动轴线38垂直地延伸。第二驱动元件41在一个端面处具有楔面43，所述楔面43在第一驱动元件37的纵向侧面处与平行的楔面44配合操作。楔面43、44相对于夹持驱动轴线38以锐角延伸。楔机构或楔传动机构通过这样一种传动装置产生，由于所述传动装置，夹持驱动器31的驱动力可转换为夹持力，该夹持力较大，优选大多倍，且可作用于工件夹持元件13、17处。

第二驱动元件41的远离第一驱动元件37的端部突出超过工件保持装置8的壳体28。所述第二驱动元件41伸入到改向装置45中，所述改向装置45借助于支承轴颈46绕着水平枢转轴线47支撑在工件保持装置8的壳体28的上侧，所述水平枢转轴线47与枢转臂14的枢转轴线16平行地延伸。为了支撑支承轴颈46，壳体28具有凹部48，改向装置45的相应凸出部49设置在所述凹部48中。支承轴颈46的端部沿着枢转轴线47支撑在凹部48的相对侧壁处。

用于调节工件夹持元件13、17的初始相对位置的调节装置51以节省空间的方式容纳在改向装置45中。调节装置51具有调节驱动器52，所述调节驱动器52被构造为活塞缸驱动器。调节驱动器52的活塞53可沿着调节驱动轴线55在操作缸54中移位。圆柱形活塞53的周向面设有凹部，借助于所述凹部形成楔面56，第二驱动元件41的球形端面57抵靠着所述楔面56。因此，活塞53形成调节构件，所述调节构件设有楔面56，且可沿着调节轴线调节，所述调节轴线与调节驱动轴线55一致。

活塞侧楔面56相对于第二驱动元件41的移位轴线42以钝角延伸，特别是根据改向装置45的枢转位置以90±2°的角度延伸，例如，在图2所示的改向装置45的枢转位置的情况下以88.5°的角度延伸。成螺旋弹簧59的形式的回复弹簧元件设置在调节驱动器52的活塞53与调节驱动器52的操作缸54的底部58之间。螺旋弹簧59的活塞侧端部设置在活塞53上的轴向凹部61中。

改向装置45借助于压力元件62作用于夹持臂14上，所述压力元件62抵靠着夹持臂14的上侧。

夹持驱动器31和调节驱动器52被构造为单侧作用活塞缸驱动器，即活塞36、53仅在一侧被操作介质作用。在夹持驱动器31的情况下，仅活塞36的活塞面63被操作介质作用，所述操作介质可以经由供给管路64供给。例如处于6巴的压力下的压缩空气优选用作用于夹持驱动器31的操作介质。

在调节驱动器52的情况下，仅有活塞53的活塞面65被操作介质作用，所述操作介质可经由供给管路66供给。例如处于6巴的压力下的压缩空气也优选用作操作介质。与夹持驱动器31和调节驱动器52不同，缩回驱动器23被构造为双侧作用活塞缸驱动器。活塞面70和环形活塞面71均可经由单独的供给管路72被操作介质、优选被例如处于6巴的压力下的压缩空气作用。

下面，参看图2-5中示出的工件保持装置8的各个不同状态详细地描述工件保持装置8的操作方法。

在图2中，工件保持装置8以打开位置示出，即工件夹持元件13、17相对彼此设置在最大打开位置处。夹持驱动器31的活塞36处于端部位置处，在该端部位置，活塞36沿图2中的向上方向被充分向右推动。如果活塞36处于该上端部位置，则工件夹持元件13、17相对于夹持驱动器31设置在初始相对位置。

而且，根据图2的调节驱动器52也设置在端部位置。调节驱动器52的活塞53在图2中沿向下的方向被充分向左推动。改向装置45设置在初始枢转位置，改向装置45可从所述初始枢转位置开始相对于工件保持装置8的壳体28绕着枢转轴线47仅沿逆时针方向枢转。

在工件夹持元件13、17完全打开的情况下，如图2所示，要被固定的金属片2的边缘被导入工件夹持元件13、17之间，直到它移动到抵靠工件止挡部73，所述工件止挡部73被构造在钳口18上。工件止挡部73设有两个工件传感器，所述工件传感器的结构和操作方法将在下面参看图8-12进行解释。

在金属片边缘已被设置在工件夹持元件13、17之间之后，工件夹持元件13、17的初始相对位置初始借助于调节驱动器52以这种方式调节，使得工件夹持元件13、17以预压紧力抵靠金属片2的相反侧。因此，工件夹持元件13、17借助于调节驱动器52闭合。产生了图3所示的相对位置关系。

具体地讲，工件夹持元件13、17的调节或闭合运动通过经由供给管路66供给到调节驱动器52的操作缸54的压缩空气执行。因此，活塞53沿着图2中的调节驱动轴线55往向上的方向向右移位。螺旋弹簧59变得逐渐压缩。活塞53上的楔面56沿着第二驱动元件41的球形端面57移动。由于楔面56相对于调节驱动轴线55倾斜布置，因此，改向装置45绕着枢转轴线47沿图2中的逆时针方向枢转。由于端面57的球形结构，因此允许端面57相对于楔面56倾斜。

由于改向装置45的枢转运动，枢转臂14在压力元件62的作用下也绕着枢转轴线16沿图2中的逆时针方向枢转。设置在夹持臂14上的夹持元件13向着下夹持元件17移动。螺旋弹簧27变得逐渐压缩。

调节运动继续进行，直到由于螺旋弹簧27、59产生的回复力和工件夹持元件13、17夹持金属片2的预压紧力而产生在幅度方面与调节驱动器52的驱动力对应的反作用力。改向装置45处于预定的初始枢转位置，工件夹持元件13、17处于预定的初始相对位置。

在这些位置关系的情况下，金属片2还未以足够稳固的方式夹持在工件夹持元件13、17之间来可靠地确保：在金属片2借助于工件运动单元5产生高动态性的运动情况下防止金属片2滑出。

为了以足够的夹持力将金属片2夹持在工件夹持元件13、17之间，设有夹持驱动器31，借助于所述夹持驱动器31，工件夹持元件13、17可从图3所示的初始相对位置开始向着彼此移动。由于工件夹持元件13、17已在借助于调节驱动器52调节的初始相对位置处以预压紧力抵靠着金属片2，因此，工件夹持元件13、17仅必须以非常小的路途或行程向着彼此移动。该行程特别是由金属片2的弹性确定，例如可以仅为数个μm。

为了夹持，夹持驱动器31的操作缸35被压缩空气作用，使得图3中的第一驱动元件37沿着夹持驱动轴线38克服螺旋弹簧39的作用朝向下的方向向左移动。

由于第一驱动元件37的移位，第二驱动元件41沿着图3中的其移位轴线42在向上的方向上向着调节驱动器52的活塞53朝左移动。因此，改向装置45沿图3中的逆时针方向进一步枢转，直到产生图4所示的相对位置关系。金属片2此时以高的夹持力夹持在工件夹持元件13、17之间。由于楔面43、44的协同作用以及改向装置45和夹持臂14上的杠杆关系，可以借助于夹持驱动器31在工件夹持元件13、17之间产生相对较高的夹持力。

为了使金属片2也可在工件保持装置8的局部区域74或夹持区域(图1)中由冲压单元12加工，工件保持装置8设有缩回驱动器23。通过使用缩回驱动器23，夹持臂14和钳口18与工件夹持元件13、17一起可以从例如图2中示出的操作位置开始沿着缩回轴线26移动到图5中所示的缩回位置。在缩回位置，夹持臂14和钳口18以节省空间的方式至少部分设置在缩回驱动器23的操作缸25中。

为了使金属片2在工件保持装置8的工件夹持元件13、17缩回时可靠地固定到工件运动单元5，在机床1的一种变型中，也可优选地设置三个或更多个工件保持装置8，使得金属片2始终可由至少两个工件保持装置8保持。

从图2-5可以看出，为了伸出运动而被压缩空气作用的活塞面70相对较大，而用于相反的缩回运动的活塞面71被构造为相对较小的环形面。这具有以下优点：一方面，防止处于操作位置的工件夹持元件13、17由于施加到大的活塞面70上的压力而沿缩回位置的方向以相对较大的(反作用)力移位。

另一方面，由于相对较小的活塞面71，要导入缩回驱动器23的操作缸25中以用于缩回运动的压缩空气的体积相对较小。因此，尽管供给管路72具有相对较小的连接横截面等因素，工件夹持元件13、17也可以高的速度移动到缩回位置。

由弹簧作用的锁定球75可在工件夹持元件13、17处于操作位置时咬合在钳口18的下侧处的槽口中，且所述锁定球75可另外地抵抗工件夹持元件13、17从操作位置到缩回位置的不希望的移位。

因此，只要不存在被工件保持装置8夹持的金属片2，工件夹持元件13、18就被弹簧作用的锁定球75、特别是被压力作用的缩回驱动器23的活塞22的活塞面70保持在操作位置。当金属片2放置在工件保持装置8中时，这是特别是有意义的。

当金属片2被工件保持装置8夹持时(图4)，借助于压力元件62与夹持臂14的上侧之间的摩擦接合附加性地防止工件夹持元件13、17沿缩回位置的方向移位。

而且，由于钳口18的下侧的特殊结构，钳口18与工件保持装置8的壳体28上的引导面76之间的摩擦增大。通过这种方式，当金属片2夹持在工件夹持元件13、17之间时，可附加性地抵抗钳口18以及随之的工件夹持元件13、17的非期望的滑动。

图6是沿图2中的剖面A-A所作的剖视图。夹持臂14、钳口18以及壳体28被局部剖切示出。当工件夹持元件13、17处于夹持状态时，钳口18沿着图6中示出的致动轴线77被挤压到壳体28上的引导面76上。在这种情况下，钳口18作用于引导面76的两个相互倾斜的表面部分78上。因此，钳口18未被挤压到相对于致动轴线77垂直延伸的表面部分上。由于中心孔径，钳口18被挤压到其上的表面部分78相对于致动轴线77横向地、以及相对于缩回轴线26(所述缩回轴线26相对于图6的投影平面垂直)横向地彼此间隔开。

图6示出了挤压力的分量，借助于所述挤压力，钳口18被挤压到引导面76上。相对于致动轴线77以一个角度延伸的分量(法向力)总体上在幅度方面大于致动力。由于钳口18与引导面76之间的摩擦力与法向力的总和有关，因此钳口18和引导面76之间的摩擦力随着法向力的增大而增大。因此，在工件夹持元件13、17被夹持的情况下，具有增大的摩擦力来抵抗钳口18与工件夹持元件13、17一起从操作位置移位到缩回位置。

通过类似的方式，防止充当调节构件的调节驱动器52的活塞53沿着调节驱动轴线55产生不希望的滑动。从而，为活塞53在调节驱动器52的操作缸54内产生滑动引导作用，以便在工件保持装置8处于夹持状态时产生最高可能的摩擦水平。这将参看沿着图2中的剖面B-B所作的剖面图7中示出的剖切面进行详细解释。

图7示出了剖切示出的活塞53和操作缸54以及第二驱动元件41的一个端部。如果工件夹持元件13、17以夹持力夹持片2，则第二驱动元件41沿着致动轴线80作用于活塞53上，所述致动轴线80与第二驱动元件41的移位轴线42一致。由于第二驱动元件41的作用，活塞53被挤压到调节驱动器52的操作缸54的内侧的两个表面部分81上。操作缸54的内侧沿着调节驱动轴线55形成用于活塞53的引导面。在图7中，调节驱动器55相对于投影平面垂直地延伸。

根据钳口18的下侧处的位置关系，由于活塞53与操作缸54的内侧之间的中心孔径，因此，活塞抵靠操作缸54的内侧的法向力的总和绝对值增大。法向力示于图7中。法向力的增大使得摩擦力增大，从而，抵抗活塞53的不希望的滑动。

而且，活塞53上的楔面56的倾斜度以使活塞53产生自锁的方式被选择。

为了控制工件保持装置8，使用控制模块84，所述控制模块是机床1的数控单元10的一部分(图1)。通过使用控制模块84，可控制压缩空气系统85，以便向着和从工件保持装置8的驱动器23、31和52供给或排放压缩空气。特别地，压缩空气系统85具有多种压缩空气管路和受控制模块控制的成阀的形式的控制装置，它们至少部分容纳在工件保持装置8的壳体28中。压缩空气系统85的多个部分示意性地示于图2中。

对于调节驱动器52，压缩空气系统85具有压缩空气供给管路86，在该压缩空气供给管路86处具有近似6巴的压缩空气。压缩空气供给管路86借助于流动阀87连接到压缩空气管路88，所述流动阀87可借助于控制模块84控制，所述压缩空气管路88连接到调节驱动器52的操作缸54。第二压缩空气管路89从压缩空气管路88分叉且连接到输出开口90。而且，第三压缩空气管路91从第一压缩空气管路88分叉，其功能下面进行描述。

输出开口90借助于压缩空气通道92连接到压缩空气管路89，所述压缩空气通道92由工件保持装置8的壳体28中的孔形成。如果工件夹持元件13、17设置在操作位置(图2)，则输出开口90由钳口18的引导缸19关闭。如果工件夹持元件13、17设置在操作位置以外(例如，图5)，则输出开口90相对于工件保持装置8的周围环境敞开，且压力管路88、89、91中的压缩空气可被排放。

由于这种布置形式，只要工件夹持元件13、17未沿着缩回轴线26设置在操作位置，就可防止调节驱动器52的活塞53被致动。因此，流动阀87已经可在工件夹持元件13、17的伸出运动过程中打开，而调节驱动器52不会过早地变得可操作。只有当工件夹持元件13、17已经达到操作位置时，输出开口90才可由引导缸19关闭，且在调节驱动器52的操作缸54中可建立压力，借助于该压力，活塞53可移位。

对于缩回驱动器23，压缩空气系统85具有压缩空气供给管路94、流动阀95和压缩空气管路96，所述压缩空气管路96连接到操作缸25的与大的活塞面70关联的缸空间。附加的压缩空气供给管路97、附加的流动阀98和附加的压缩空气管路99连接到操作缸25的另一缸空间。在两个压缩空气供给管路94、97处，具有近似6巴的压缩空气。

从压缩空气管路99分叉出第二压缩空气管路101，所述第二压缩空气管路101开口于压缩空气通道102中，所述压缩空气通道102由改向装置45上的孔形成。压缩空气通道102经由调节驱动器52的操作缸54的下缸空间被引导到输出开口103。下缸空间借助于活塞53的圆柱形延续部104相对于操作缸54的其余内空间密封。

如果活塞53设置在下端部位置处(图2)，延续部104将关闭向着输出开口103的压缩空气通道102。如果活塞53沿着调节驱动轴线55处于另一位置(例如图3)，则压缩空气通道102或输出开口103敞开，使得压缩空气可从压缩空气管路99、101排放到工件保持装置8的周围环境中。因此，缩回驱动器23的活塞22的环形活塞面71仅在调节驱动器52处于例如图2中示出的状态时才可被压缩空气作用，即，工件夹持元件13、17相对于调节驱动器52被最大程度地打开。

由于该布置方式，流动阀98可在工件夹持元件13、17打开过程中已经被打开，而不具有使缩回驱动器23过早地变得可操作的任何危险。被弹簧作用的锁定球75防止工件夹持元件13、17被尽管输出开口103打开也会存在的残余压力过早地缩收。

对于夹持驱动器31，压缩空气系统85具有流动阀107和压缩空气管路108，所述压缩空气管路108连接到夹持驱动器31的操作缸35。对于夹持驱动器31，压缩空气系统85经由连接到流动阀107的分叉的压缩空气管路91被供给压缩空气。

流动阀107根据调节驱动器52的操作缸54中的压力打开或关闭。例如，它被构造为组合有弹性预张紧作用的止回阀。通过使用压缩空气管路91，调节驱动器52的操作缸54中的压力被分接地传送到和供给到流动阀107。流动阀107以这种方式被调节，使得它仅在调节驱动器52的操作缸54中的切换压力达到至少4巴时才打开。这仅是工件夹持元件13、17抵靠金属片2且以指定的预压紧力夹持金属片2时的情况。通过这种方式，确保夹持驱动器31仅在调节驱动器52已经将工件夹持元件13、17定位在金属片2上时才可被致动。

工件保持装置8的压缩空气系统85的突出特征在于，具有高水平的操作可靠性和短的切换时间。当然，压缩空气系统85具有用于将压缩空气从操作缸25、35和54快速地排放的附加装置(未示出)，以便能够启动相应的反向行程。特别地，快速的排气阀可被提供用于该目的。

图8是沿着图2中的水平剖面C-C的工件保持装置8的剖视图。与图2不同，工件夹持元件13、17在图8中被关闭。

根据图8，所述工件保持装置8在工件运动单元5的承载轨29上被引导，以便能够沿着垂直移位轴线110移动。为此，工件保持装置8的壳体28所固定到的支架111设置在承载轨29上的滚动引导件112上。整个工件保持装置8可从停用位置开始沿着移位轴线110垂直地移动。

例如，工件保持装置8可通过工件保持装置8的区域中的被夹持的金属片2中形成的变形向上移动。工件保持装置8向停用位置的回复运动可仅通过重力作用或例如通过未示出的气动驱动器执行。

而且，可以从图8中看出，工件保持装置8具有工件止挡部73，所述工件止挡部73设有两个工件传感器113和114。工件止挡部73设置在钳口18上，且对由钳口端部形成的工件夹持元件17进行限界。工件止挡部73具有两个竖直止挡面115，夹持臂14的前端设置在所述两个竖直止挡面115之间。每个止挡面115中分别装配相应的一个工件传感器113、114。

由孔形成的压缩空气通道116通到工件传感器113、114。工件保持装置8内的压缩空气通道116的路径特别清楚地显示于图9中，图9是沿着图2中的水平剖面D-D所作的工件保持装置8的剖视图。图9中的压缩空气通道116的以虚线示出的部分在图9示出的剖面上方或下方延伸。

在钳口18中延伸的压缩空气通道116的部分在一端开口于工件传感器113、114处，且在另一端开口于抵靠面117处，当工件夹持元件13、17如图9所示地处于它们的操作位置时，钳口18在钳口18的伸出运动方向上借助于所述抵靠面117抵靠壳体28。压缩空气通道116从那里在壳体28中延续。因此，当工件夹持元件13、17未设置在操作位置时，压缩空气管路116开口于钳口18与壳体28之间的过渡部分处。

还设有两个测量装置118，借助于所述两个测量装置118，可确定压力是否出现于压缩空气通道116中。

下面，参看图10-12解释工件传感器113、114的结构，其中，图8的剖切图以放大的方式以三个不同的状态示出。夹持臂14未示于图10-12中，使得钳口18的口端未被遮挡。所述口端设有中心工件抵靠面和侧向倾斜开始部分。

工件传感器113、114不同地构造。在图10中设置在右侧的工件传感器113包括工件抵靠元件121、控制推杆122、螺钉嵌入件123和控制凸轮124。工件抵靠元件121固定到控制推杆122。工件抵靠元件121与控制推杆122一起可沿着压缩空气通道116的端部的纵向轴线125在图10-11中示出的位置之间移动。根据图10，工件抵靠元件121相对于止挡面115突出，根据图11，其前侧与止挡面115对齐。

螺钉嵌入件123稳固地旋拧到压缩空气通道116中。控制凸轮124可沿着纵向轴线125在压缩空气通道116内在也可在图10和11中看见的两个位置之间移动。

在图10中示于左侧的工件传感器114具有工件抵靠元件127、抵靠元件保持件128、控制推杆129和控制凸轮130。工件抵靠元件127稳固地连接到抵靠元件保持件128。控制推杆129稳固地连接到控制凸轮30。

包括工件抵靠元件127和抵靠元件保持件128的单元、和包括控制推杆129和控制凸轮130的单元可沿着左侧压缩空气通道116的端部的纵向轴线131在图10和11中示出的位置之间移动。

在图10中，所述工件抵靠元件127相对于止挡面115突出。在图11中，工件抵靠元件127的前侧与止挡面115对齐。控制推杆129的与工件抵靠元件127相关联的端部可移动地在抵靠元件保持件128上的轴向凹部132中移动。成螺纹弹簧133的形式的弹性元件环绕着控制推杆129。螺纹弹簧133的一端抵靠控制凸轮130，另一端抵靠抵靠元件保持件128.

图10示出了当没有金属片2抵靠着工件止挡部73时的关系。右侧工件传感器113被关闭，即，右侧压缩空气管路116中的压缩空气不能被排放。控制凸轮124被压缩空气挤压到螺钉嵌入件123上的锥形密封面135上。因此，可在右侧压缩空气通道116中建立压力。

然而，左侧工件传感器114打开。左侧压缩空气通道116中的压缩空气可被排放经过控制凸轮130、控制推杆129等。为此，控制凸轮130例如可具有直径小于压缩空气通道116的内径的圆形横截面。可选地，控制凸轮130也可具有这样的横截面，使得控制凸轮130的纵向边缘移动到抵靠在压缩空气通道116的壁上，但压缩空气可借助于横跨平坦部的宽度被排放经过控制凸轮130。这同样还适用于右侧工件传感器113的控制凸轮124和控制推杆122。

因此，根据图10，可在左侧压缩空气通道116中未建立压力。

图11示出了当金属片2抵靠着止挡面115时的关系。金属片2在图11中向上一起挤压右侧工件传感器113的工件抵靠元件121以及控制推杆122。从而，控制凸轮124被挤压到锥形密封面136上，所述锥形密封面136由右侧压缩空气通道116的壁形成。因此，右侧工件传感器113再次关闭。能在那个位置处建立压力。

左侧工件传感器114此时也关闭，由于其控制凸轮130经由螺旋弹簧133挤压到左侧压缩空气通道116的壁上的锥形密封面137上。因此，压力也可在左侧压缩空气通道116中建立。

根据图12，金属片2的边缘与工件止挡部73的竖直止挡面115之间间隔开小的距离，例如1mm。当在金属片加工过程中工件夹持装置8夹持金属片2的位置意欲沿着金属片边缘被修改时，相对于止挡面115间隔开小的距离的金属片边缘的布置方式例如是有利的。

在这种重置操作的情况下，金属片2在短边例如借助于机床侧面处的重置缸(未示出)被固定，被打开的工件保持装置8借助于工件运动单元5沿着金属片边缘被重新定位。为了补偿金属片边缘的任何测量误差，金属片边缘由于预防原因而在重置过程中与固定止挡面115稍微间隔开。

在图12所示的状态的情况下，右侧工件传感器113的控制凸轮124既不抵靠壁侧密封面135，也不抵靠螺钉嵌入件123侧处的密封面136。因此，右侧工件传感器113打开。压力不能在那个位置处建立。

然而，左侧工件传感器114关闭，这是因为左侧工件传感器的控制凸轮130(仍)抵靠壁侧密封面137，尽管抵靠元件保持件128与图11所示的关系相比已经向下移动。这借助于螺旋弹簧133产生，所述螺旋弹簧133设置在抵靠元件保持件128与控制凸轮130之间，且在图12所示的关系下利用弹力被压紧，所述弹力比经由压缩空气管路116中的压缩空气作用于控制凸轮130上的力大。

通过使用测量装置118，可确定压力是否存在于压缩空气通道116中。测量装置可显示出以下四种不同的压力状态：

-左：没有压力，右：具有压力(图10)，

-左：具有压力，右：具有压力(图11)，

-左：具有压力，右：没有压力(图12)，以及

-左：没有压力，右：没有压力。

基于前三个状态，控制模块84可得出金属片2相对于工具止挡部73处于上述这三种状态中的哪一个状态。

第四个压力状态使得能够监测工件夹持元件13、17的操作位置。由于当工件夹持元件13、17设置在操作位置以外时，压缩空气通道116在钳口18与壳体28之间的过渡部位处打开，因此，可借助于压力探测验证工件夹持元件13、17是否处于它们的操作位置。如果压力不能在两个压缩空气通道116中建立，则工件夹持元件13、17未设置在操作位置。控制模块84在需要时发送错误信息。

在工件保持装置的一种简化的结构的情况下，也可仅提供一个工件传感器查询压力，所述工件传感器包括测量装置，且可以以这种方式构造，使得压力仅在金属片2抵靠着止挡面115和工件夹持元件13、17处于它们的操作位置时才能够在相关的压缩空气通道中建立。因此，特别地，根据图12的状态不能够被单独地监测。

而且，工件保持装置8的可移动的部分的其他端部位置也可借助于压力查询被监测。而且，可在碰撞的情况下形成期望的断裂位置的工件保持装置8的固定位置可气动地被监测。

通常，可考虑工件保持装置8的不同变型，其可特别是构造成具有或没有缩回驱动器23以及构造成具有或没有竖直方向上的移动性。

Claims (22)

1.一种用于将板状工件固定到机床(1)的工件运动单元(5)上的工件保持装置(8)，所述工件保持装置(8)具有至少两个工件夹持元件(13，17)和夹持驱动器(31)，借助于所述夹持驱动器，工件夹持元件(13，17)能够从初始相对位置开始向着彼此移动，以便夹持设置在工件夹持元件(13，17)之间的工件，其特征在于，设有调节装置(51)，所述调节装置(51)具有调节驱动器(52)，借助于所述调节装置(51)，能够调节工件夹持元件(13，17)的初始相对位置，调节装置(51)设置在夹持驱动器(31)和工件夹持元件(13，17)中的一个之间，其中工件夹持元件(13，17)中的所述一个能够经由被可枢转地支撑的改向装置(45)借助于夹持驱动器(31)而朝向工件夹持元件(13，17)中的另一个移动，包括调节驱动器(52)的调节装置(51)设置在所述改向装置(45)上。

2.如权利要求1所述的工件保持装置(8)，其特征在于，工件夹持元件(13，17)的初始相对位置能够利用调节装置(51)调节而使得工件夹持元件(13，17)在初始相对位置以预压紧力抵靠待固定的工件。

3.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，工件夹持元件(13，17)的初始相对位置能够利用调节装置(51)从工件夹持元件(13，17)的最大打开位置开始调节。

4.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，确定工件夹持元件(13，17)的初始相对位置的被可枢转地支撑的改向装置(45)的初始枢转位置能够使用调节装置(51)调节。

5.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，调节装置(51)具有可移位的楔面(56)。

6.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，它设有缩回驱动器(23)，借助于所述缩回驱动器，工件夹持元件(13，17)能够相对于工件保持装置(8)的壳体(28)在操作位置与缩回位置之间往复移动。

7.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，调节驱动器(52)被构造为活塞缸驱动器。

8.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，夹持驱动器(31)被构造为活塞缸驱动器。

9.如权利要求6所述的工件保持装置(8)，其特征在于，缩回驱动器(23)被构造为活塞缸驱动器。

10.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，调节装置(51)具有设置在形成调节驱动器(52)的活塞缸驱动器的活塞(53)上的楔面(56)。

11.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，工件夹持元件(13，17)设置在夹持元件保持件上，所述夹持元件保持件固定到形成缩回驱动器(23)的活塞缸驱动器的活塞(22)上。

12.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，工件夹持元件中的至少一个(13)能够经由楔机构借助于夹持驱动器(31)移动。

13.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，至少一个工件夹持元件(13)被支撑成能够相对于另一工件夹持元件(17)枢转。

14.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，至少一个工件夹持元件(13)设置在夹持元件保持件上，所述夹持元件保持件能够被由夹持驱动器(31)驱动的压力元件(62)作用，其中，产生了摩擦和/或形状锁定连接，所述摩擦和/或形状锁定连接至少延阻工件夹持元件(13，17)从操作位置沿缩回位置的方向的移动。

15.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，至少一个工件夹持元件(17)设置在夹持元件保持件上，所述夹持元件保持件能够由于能由夹持驱动器(31)产生的夹持力而沿着致动轴线(77)挤压到引导面(76)的至少两个相互倾斜的表面部分(78)上，所述夹持元件保持件能够沿着缩回轴线(26)在所述引导面(76)上移动，以便变换到缩回位置，且所述表面部分(78)相对于致动轴线(77)垂直地、以及相对于缩回轴线(26)垂直地彼此间隔开。

16.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，调节装置(51)具有楔面(56)，所述楔面(56)设置在调节构件上，所述调节构件能够借助于夹持驱动器侧驱动元件(41)沿着致动轴线(80)挤压到引导面的至少两个相互倾斜的表面部分(81)上，所述调节构件能够沿着调节轴线在所述引导面上移动，以便改变工件夹持元件(13，17)的初始相对位置，且所述表面部分(81)相对于致动轴线(80)垂直地、以及相对于调节轴线垂直地彼此间隔开。

17.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，设有用于调节驱动器(52)的操作介质系统，所述操作介质系统具有输出开口(90)，当工件夹持元件(13，17)设置在操作位置时，所述输出开口(90)关闭，当工件夹持元件(13，17)设置在操作位置以外时，所述输出开口(90)打开。

18.如权利要求6所述的工件保持装置(8)，其特征在于，设有用于缩回驱动器(23)的操作介质系统，所述操作介质系统具有输出开口(103)，当调节驱动器(52)处于工件夹持元件(13，17)之间具有最大间距的状态时，所述输出开口(103)关闭，当调节驱动器(52)处于另一状态时，所述输出开口(103)打开。

19.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，设有控制装置，操作介质能够根据形成调节驱动器(52)的活塞缸驱动器的操作缸(54)中的操作压力经由所述控制装置供给到形成夹持驱动器(31)的活塞缸驱动器的操作缸(35)。

20.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，工件保持装置(8)具有工件止挡部(73)，所述工件止挡部(73)设有至少一个工件传感器(113，114)。

21.如权利要求20所述的工件保持装置(8)，其特征在于，所述至少一个工件传感器(113，114)被构造为气动工件传感器。

22.如权利要求1或2所述的工件保持装置(8)，其特征在于，所述工件保持装置(8)被提供用于固定金属片(2)。