CN115052711B - 在两个夹紧装置之间重新夹紧工件的重新夹紧装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在两个钳构件(3a、3b)之间重新夹紧工件(2)的重新夹紧装置(1)，重新夹紧装置(1)具有操纵装置(4)和重新夹紧站(5)，操纵装置(4)用于定位和操作两个钳构件(3a、3b)，重新夹紧站(5)包括用于将第一钳构件(3a)保持在精确位置中的承载件(15)。根据本发明，重新夹紧站(5)包括具有压力柱塞(17)的压力装置(16)，压力柱塞(17)借助于驱动器(25)能够相对于承载件(15)移动，以将工件(2)压靠定位在承载件(15)上的第一钳构件(3a)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于重新夹紧两个钳构件之间的工件的重新夹紧装置和方法。
背景技术
DE 102018106210 A1公开了一种通用的重新夹紧装置。其具有第一夹持和定位装置，该第一夹持和定位装置布置在固定安装位置处，以用于保持第一钳构件。用于保持第二钳构件的第二夹持和定位装置附接到机器人臂。为了重新夹紧在两个钳构件之间的工件，配备有第二夹持和定位装置的机器人首先将空的钳构件运送至在固定安装位置处固定安装的第一夹持和定位装置。在将空的第一钳构件传送到固定安装位置之后，具有第二夹持和定位装置的机器人拾取配备有已经被机加工的工件的第二钳构件，并且将其在空的第一钳构件之上旋转，其中工件向下突出，使得工件可以从第二钳构件传送到第一钳构件用于进一步机加工。在工件已被传送之后，具有第二夹持和定位装置的机器人放下现在空的第二钳构件，且现在可将新装载的第一钳构件从固定安装位置解耦，且将新装载的第一钳构件传送至加工机器中的机加工位置，以用于工件的进一步机加工。该重新夹紧工艺的缺点是工件在钳构件中的定位精度取决于机器人的精度。尽管第一钳构件在工件传送期间位于固定安装位置处并且因此被精确地定位，但是第二钳构件由机器人保持，因此沉积位置精度仅仅与机器人的定位精度一样精确。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于重新夹紧两个夹紧装置之间的工件的重新夹紧装置和方法，其中可以提高变化的精度。
根据本发明的用于重新夹紧两个钳构件之间的工件的重新夹紧装置包括用于定位和致动两个钳构件的操纵装置和重新夹紧站，该重新夹紧站包括用于将第一钳构件保持在精确位置中的承载件。重新夹紧站还具有压力装置，该压力装置具有压力柱塞，该压力柱塞可以借助于致动器相对于承载件移动，以用于将工件压靠定位在承载件上的第一钳构件。在根据本发明的重新夹紧装置中，在工件从一个钳构件传送到另一个钳构件期间，工件的位置不由操纵装置确定，而是由单独的压力装置确定。压力柱塞将工件精确地压靠接管工件的钳构件的接触表面，而不管操纵装置的定位精度如何，这可以显著改善改变位置。根据本发明的重新夹紧装置的另一显著优点是，在从一个钳构件传送到另一个钳构件期间，甚至当两个钳构件都打开时，工件通过压力装置被牢固地保持。即使当两个钳构件的夹紧爪都打开时，压力装置也牢固地保持工件并且确保精确的定位。
在有利的实施例中，压力装置还可以用于引导第二钳构件，第二钳构件可以在第二钳构件移动到传送位置中的过程中由操纵装置相对于第一钳构件移动。例如，钳构件可以经由其基部本体的侧表面、经由布置在钳构件的基部本体上的耦接元件或零点夹紧元件在压力装置上被引导。引导可以是被动的，其中操纵装置将钳构件压靠在压力装置上的引导几何形状部。还可以通过主动耦接(例如通过具有或不具有锁定的强制连接)来提供引导。钳构件与压力装置的接触可以增加变化的精确度。通过主动锁定，进一步改善改变精度是可能的。
在一个可行的实施例中，对准和定位元件可以布置在压力装置上以用于连接到第二钳构件，第二钳构件可以通过操纵装置相对于第一钳构件移动。例如被设计为可缩回且可伸展的销的对准和定位元件可以接合在钳构件的基部本体上的引导凹口或其他对应配合元件中。定位还可以被设计为包围并主动锁定，使得钳构件可以牢固地连接到压力装置并从操纵装置解耦。
在另一有利的实施例中，压力柱塞可以在其面向承载件的侧部上具有夹持构型件。这使得可以特别牢固地保持工件。
压力柱塞可以被方便地布置在滑动件上，滑动件可以相对于承载件移动。滑动件可以引导板上由引导托架和导轨可移位地引导，引导板与承载件成直角。压力柱塞可以固定地布置在滑动件上。然而，为了更容易地将钳构件耦接至滑动件或与滑动件解耦，压力柱塞还可以可移动地布置在滑动件上。
承载件可以包括定心容纳部和/或定位元件，以用于以位置精确的方式保持第一钳构件。还可以在压力装置上布置用于在重新夹紧期间检测工件高度的测量系统。这可以提高工艺可靠性。
压力装置的致动器可以例如是包括活塞的气动缸，活塞具有可伸展和可缩回的活塞杆。然而，其他致动器也是可以的。
本发明还涉及一种用于重新夹紧两个钳构件之间的工件的方法，其中，首先借助于操纵装置将第一钳构件放置在固定重新夹紧站的承载件中，然后通过操纵装置将第二钳构件定位成使得工件面向第一钳构件、在第一钳构件上方以用于工件传送。根据本发明，在工件传送期间，工件通过布置在重新夹紧站处的压力装置压靠第一钳构件上的接触表面。
优选地，钳构件彼此相对地旋转90°以用于工件传送。因此彼此偏移的夹紧爪位置允许在两个夹紧设置中、在6个侧部上完全机加工工件。由于具有压力装置的重新夹紧站，所以仅需要一个操纵装置来重新夹紧和运送钳构件。
附图说明
从基于附图的优选实施例的以下描述中，本发明的进一步特征和优点将是明显的。附图示出了：
图1以第一立体图示出了具有重新夹紧站和操纵装置的重新夹紧装置；
图2是图1的重新夹紧装置的第二立体图；
图3以立体图示出了具有钳构件的重新夹紧站；
图4是图3的重新夹紧站的侧视图；
图5是图3的重新夹紧站的前视图；
图6以立体图示出了图3的不带有钳构件的重新夹紧站；以及
图7是图3的不带有钳构件的重新夹紧站的截面侧视图。
具体实施方式
图1和图2示出了用于自动重新夹紧两个钳构件3a和3b之间的工件2的重新夹紧装置1的不同视图。借助于这种重新夹紧装置1，在第一夹紧设置中加工的工件2可以从一个钳构件3b传送到另一个钳构件3a，以在第二夹紧设置中加工在第一夹紧设置中不可接近的区域。为此目的，重新夹紧装置1包括用于定位和致动两个钳构件3a和3b的操纵装置4，以及用于在重新夹紧工艺期间将钳构件3a和3b保持和引导在精确位置中的重新夹紧站5。在所示出的实施例中，操纵装置4包括夹持和致动单元6，该夹持和致动单元6可以耦接至钳构件3a和3b并且被布置在关节臂机器人的机器人臂7上。然而，夹持和致动单元6还可以被布置在龙门式机器人上或以不同构造的传送或定位系统上以用于在不同方向上移动。借助于操纵装置4，钳构件3a和3b能够在重新夹紧站5和用于加工夹持在钳构件3a或3b中的工件2的加工机器之间运送，或者运送至用于存放或移除钳构件3a或3b的存储设备。
图3至图5示出了具有两个钳构件3a和3b的重新夹紧站5的不同视图。钳构件3a和3b具有基部本体8和用于夹持待加工的工件2的夹紧爪9和10。在基部本体8中布置了向外突出的调整主轴11，以用于调节夹紧爪9和10中的至少一个夹紧爪。在示出的实施例示例中，夹紧钳构件3a和3b被设计为具有两个相对于彼此可调节的夹紧爪9和10的中心夹紧装置。然而，它们也可以具有一个固定的夹紧爪和一个可移动的夹紧爪或者被设计为具有多于两个夹紧爪的多个夹紧装置。经由在调整主轴11的自由端处的外部构型件(在此为外部六边形的形式)，该调整主轴11被设计为螺纹主轴，其可以被旋转以用于两个夹紧爪9和10的相互调节。代替设计成外部六边形的外部构型件，也可以使用其他耦接解决方案，诸如花键轴、爪形附接件、正方形连接件、梅花连接件或具有耳轴附接件的轴等。
向下突出的零点夹紧元件12布置在基部本体8的下侧上。在此被设计成夹紧栓的形式的零点夹紧元件12可以是本身已知的用于钳构件3a或3b的精确定位和保持的零点夹紧系统的一部分。经由该零点夹紧元件12，夹紧钳构件3a或3b能够放置在加工机器的机器工作台上的精确位置中，该加工机器设置有对应的容纳部并且通过合适的夹紧装置夹紧。此外，向外突出的螺栓形耦接元件13布置在钳构件3a和3b的基部本体8的两个端面上，以用于与图1和图2中所示的夹持和致动单元6耦接。
图1和图2所示的夹持和致动单元6不仅被设计成用于在重新夹紧装置1与加工机器或存储设备之间夹持和运送钳构件3a和3b，而且还具有整合的致动器14，借助于该致动器14，钳构件3a和3b可以被致动以用于夹紧或释放。为此目的，夹持和致动单元6的致动器14包括耦接元件，该耦接元件可以耦接至钳构件3a和3b的调整主轴11，以用于夹紧爪9和10的机动闭合或打开。当夹持和致动单元6耦接至钳构件3a或3b时，它们的夹紧爪9和10因此也可以借助于马达打开或关闭。对于夹持和致动单元6的进一步构造细节，参照DE102018106210 A1，其公开内容也成为本说明书的一部分。
图6和图7中所示的不带有钳构件3a和3b的重新夹紧站5包括固定板形承载件15和压力装置16，固定板形承载件15用于将第一钳构件3a接纳并保持在精确的位置中，压力装置16具有相对于承载件15可移动的压力柱塞17，以用于将工件2压靠第一钳构件3a。定心容纳部18和定位元件19设置在板形承载件15中，以用于以位置精确的方式保持夹紧钳构件3a，并且定心容纳部18和定位元件19被固定以防止旋转。在所示实施例中，定位元件19被设计为彼此成直角地布置的凹槽，以用于接合在图3中示出的布置在钳构件3a或3b的基部本体5的下侧上的突出部20中。
压力装置16包括滑动件21，该滑动件21相对于承载件15是可移位的并且在该滑动件21上布置了压力柱塞17(在此以悬臂梁的形式)。滑动件21在引导板24上由引导托架22和导轨23可移位地引导，该引导板24被布置成与承载件15成直角并且能够通过致动器25沿着引导板24保持或移动，该致动器25在此以气动缸的形式。根据图1，布置在滑动件21上的压力柱塞17被设计成使得其在承载件15的中心突出到承载件15上方，并且如图5所示，该压力柱塞17可以接合在定位在第一钳构件3a上方的第二钳构件3b的两个夹紧爪9和10之间，以用于工件传送。因此，搁置在第一钳构件3a的接触表面上的工件可被压力柱塞17居中地压靠第一钳构件3a的接触表面。在压力柱塞17的自由前端处，压力柱塞17包括向下突出的鼻部，该鼻部具有用于与工件2接触的夹持构型件26。具有夹持构型件26的鼻部被布置成使得其居中地位于布置在承载件15上的钳构件3a的夹紧爪9和10之间。这允许工件2被居中地压置。在滑动件21上还提供了用于与钳构件3b接合的螺栓形对准和定位元件27。
如从图7的截面视图可见，被设计成气动缸的致动器25具有活塞28，该活塞28带有可缩回且可伸展的活塞杆，借助于该活塞杆，具有压力柱塞17的滑动件21可以在承载件15的方向上或远离承载件15的方向被保持或移动。对准和定位元件27被设计为螺栓，该螺栓可以通过活塞29缩回和伸展。在所示实施例中，压力柱塞17刚性地安装到滑动件21，以从滑动件21自由突出。然而，类似于对准和定位元件27，压力柱塞17还可以布置在滑动件21上，以沿滑动件21的纵向方向可移位，使得其可以在缩回位置和延伸压力位置之间(例如气动地、液压地或电动地)移位。
上述重新夹紧站5可以通过操纵装置4配备有第一钳构件3a，其中，夹持和致动单元6布置在根据图1的关节臂机器人的机器人臂7上。该第一钳构件3a也不包括工件，并且具有打开的夹紧爪9和10。具有仍然打开的夹紧爪9和10的仍然空的第一钳构件3a经由操纵装置4被放置在重新夹紧站5的承载件15上，使得从第一钳构件3a的基部本体8的下侧突出的零点夹紧元件12进入承载件15的定心容纳部18，并且在基部本体5的下侧上的突出部20进入承载件15的上侧上的相关联的凹槽形定位元件19。定心容纳部18的几何形状匹配于零点夹紧元件12，使得在连接时实现精确的对准和定位。因此，实现了固定抵抗旋转的空的第一钳构件3a的位置精确布置。在所示的实施例中，第一钳构件3a仅强制地连接至承载件15。可选地，钳构件3a也可以锁定在承载件15中。还可以在承载件15上布置多个吹送孔或清洁孔以用于供应吹送空气。这允许在连接之前从承载件15和第一钳构件3a之间的接触区域去除碎屑或其他污染物。
当重新夹紧站5装载有仍然空的第一钳构件3a时，钳构件3a的夹紧爪9和10通过经由调整主轴11集成在夹持和致动单元6中的致动器14被设置到打开位置。关于所要求的开口宽度的数据可以通过工艺或机器控制系统被传输至夹持和致动单元6。基于该数据，经由调整主轴11将夹紧爪9和10调节到所要求的打开位置。
随后，具有夹紧在其中的工件2的第二钳构件3b(已经在一侧被加工的工件2)可以经由如图2所示的操纵装置4从上方定位在仍然空的第一钳构件3a上方，其在相对于第一钳构件3a反转的位置再次与第一钳构件3a解耦，即，其中工件2向下突出且零点夹紧元件12向上突出，以将工件2从第二钳构件3b传送到第一钳构件3a。为此目的，第二钳构件3b首先经由操纵装置4与压力装置16的滑动件21接触，然后与滑动件21一起在承载件15的方向上朝向第一钳构件3a移动。第二钳构件3b定位在压力装置16的滑动件21上，使得如图5中所示的压力柱塞17可以进入第二钳构件3b上的夹紧爪9和10、基部本体5和工件2之间的开口。
通过第二钳构件3b与滑动件21的接触，可以实现第二钳构件3b相对于第一钳构件3a的精确对准，此外，可以实现第二钳构件3b在其沿第一钳构件3a的方向移动期间的精确引导。在附图中示出的实施例示例中，第二钳构件3b借助于螺栓形对准和定位元件27抵靠滑动件21定位，该螺栓形对准和定位元件27接合在第二钳构件3b的基部本体8的面向滑动件21的侧表面上的引导凹口中。螺栓形对准和定位元件27可以经由活塞29延伸到不同程度，使得具有不同宽度的基部本体8的钳构件可以精确地居中地定位在钳构件3a上方。第二钳构件3b可以仅经由对准和定位元件27或其他耦接元件被引导在压力装置16的滑动件21上。然而，其还可以经由布置在端面或基部侧上的其他耦接元件和对应的互补元件引导，或者被主动地耦接至滑动件21且由此保持在滑动件21上。
还可能的是，第二钳构件3b的额外的引导和定位被完全省略，并且仅利用压力柱塞17将工件2压入到第一钳构件3a中，而无需第二钳构件3b的额外的引导或耦接。
为了传送工件2，第二钳构件3b由操纵装置4从图3中所示的定位位置移动到图1中所示的传送位置。当第二钳构件3b移动到传送位置中时，压力装置16的滑动件21也经由压力柱塞17或耦接件承载。在到达传送位置之前，致动器25的活塞28可以在延伸方向上不受压缩或者仅利用压缩空气轻微加压，使得活塞杆对滑动件21在承载件15的方向上的移动仅提供轻微的阻力。
在到达传送位置之后，活塞28在进入方向上被加压，使得压力柱塞17将工件2压靠在仍然打开的第一钳构件3a上的接触表面。该接触表面可以是图3中所示的阶梯式夹紧爪9和10上的接触表面30、基座本体8的上侧或者基座本体8与工件2之间的间隔件。
因此，经由致动器25在承载件15的方向上拉动的压力柱塞17将工件2牢固地保持在第一钳构件3a的两个仍然打开的夹紧爪9和10之间。经由压力柱塞17的下侧上的夹持构型件26，可以确保工件2也以不滑动的方式被侧向地保持。
然后可以打开第二钳构件3b的夹紧爪9和10。由于压力柱塞17在基部本体5、夹紧爪9和10与工件2之间的布置，第二钳构件3b在夹紧爪已经打开之后是自由的并且可以经由操纵装置4运走。工件2则位于第一钳构件3a的仍然打开的夹紧爪9和10中并且由压力柱塞17固定。
然后，在将致动器14耦接至调整主轴11之后，具有夹持和致动单元6的操纵装置4可以移动至第一钳构件3a并且关闭其夹紧爪9和10。由于压力柱塞17及其夹持构型件26以位置精确和牢固的方式保持工件2，即使当第一钳构件3a的夹紧爪9和10闭合时，也可以实现工件2在第一钳构件3a内的非常精确的定位。
在将工件2夹紧在第一钳构件3a中之后，可以将具有压力柱塞17的滑动件21向上移动至起始位置，并且可以将第一钳构件3a返回至具有重新夹紧的工件2的机加工工艺，以进行进一步机加工操作。在整个重新夹紧工艺期间，工件2由压力柱塞17保持，使得在重新夹紧期间可以实现高精确度和工艺可靠性。
优选地，两个夹持钳构件3a和3b在传递位置中抵靠彼此旋转90°。这允许工件2在两个夹紧设置中在6个侧面上被完全机加工。
可以在压力柱塞17、引导托架22、导轨23上或在致动器25上提供路径测量装置。这允许在重新夹紧期间测量工件高度并且进一步增加工艺可靠性。
在上面详细描述的实施例中，旨在用于工件的最终加工的钳构件3a布置在固定重新夹紧站5的承载件15上，并且保持已经加工的工件的第二钳构件3b定位在相反的位置，即，其中工件从上方在仍然空的钳构件3a上向下突出，以用于传送工件。还有可能将旨在用于工件的最终机加工的空的钳构件3a定位在顶部并且将保持已经机加工的工件的另外的钳构件3b定位在底部。代替以彼此上下布置的钳构件示出的竖直布置，具有并排布置的钳构件的水平布置也是可能的。在所示实施例中，钳构件具有相同的设计。然而，钳构件还可以具有不同的设计和尺寸。
附图标记列表
1重新夹紧装置
2工件
3a第一钳构件
3b第二钳构件
4操纵装置
5重新夹紧站
6夹持和致动单元
7机器人臂
8基部本体
9夹紧爪
10夹紧爪
11调整主轴
12零点夹紧元件
13耦接元件
14致动器
15承载件
16压力装置
17压力柱塞
18定心容纳部
19定位元件
20突出部
21滑动件
22引导托架
23导轨
24引导板
25致动器
26夹持构型件
27对准和定位元件
28活塞
29活塞
30接触表面
Claims (13)
1.一种用于重新夹紧两个钳构件(3a、3b)之间的工件(2)的重新夹紧装置(1)，所述重新夹紧装置(1)具有操纵装置(4)以及重新夹紧站(5)，所述操纵装置(4)用于定位和致动所述两个钳构件(3a、3b)，所述重新夹紧站(5)包括用于将第一钳构件(3a)保持在精确位置中的承载件(15)，所述重新夹紧站(5)包括压力装置(16)，以用于将所述工件(2)压靠定位在所述承载件(15)上的所述第一钳构件(3a)，其特征在于，所述压力装置(16)具有压力柱塞(17)，所述压力柱塞(17)借助于致动器(25)相对于所述承载件(15)能够移动，所述压力柱塞(17)以如下方式设计：所述压力柱塞(17)在所述承载件(15)的中央、在所述承载件(15)上方突出，并且能够接合在定位在所述第一钳构件(3a)上方的第二钳构件(3b)的两个夹紧爪(9、10)之间，以用于工件传送；所述压力柱塞(17)布置在能够相对于所述承载件(15)移动的滑动件(21)上。
2.根据权利要求1所述的重新夹紧装置(1)，其特征在于，所述压力装置(16)被设计成用于引导所述第二钳构件(3b)，所述第二钳构件(3b)通过所述操纵装置(4)能够相对于所述第一钳构件(3a)移动。
3.根据权利要求1或2所述的重新夹紧装置(1)，其特征在于，对准和定位元件(27)布置在所述压力装置(16)上以用于连接至所述第二钳构件(3b)，所述第二钳构件(3b)能够通过所述操纵装置(4)相对于所述第一钳构件(3a)移动。
4.根据权利要求1或2所述的重新夹紧装置(1)，其特征在于，所述压力柱塞(17)在所述压力柱塞(17)的面向所述承载件(15)的侧部上包括夹持构型件(26)。
5.根据权利要求1所述的重新夹紧装置(1)，其特征在于，所述滑动件(21)在引导板(24)上经由引导托架(22)和导轨(23)可移位地被引导，所述引导板(24)与所述承载件(15)成直角。
6.根据权利要求1或5所述的重新夹紧装置(1)，其特征在于，所述压力柱塞(17)布置成在所述滑动件(21)上沿所述压力柱塞的纵向方向固定或能够移动。
7.根据权利要求1-2以及5中任一项所述的重新夹紧装置(1)，其特征在于，所述承载件(15)包括定心接纳部(18)和/或定位元件(19)。
8.根据权利要求1-2以及5中任一项所述的重新夹紧装置(1)，其特征在于，用于在重新夹紧期间检测工件的高度的测量系统布置在所述压力装置(16)上。
9.根据权利要求1-2以及5中任一项所述的重新夹紧装置(1)，其特征在于，所述压力装置(16)的致动器(25)被设计为气动缸，所述气动缸包括具有能够伸展且能够缩回的活塞杆的活塞(28)。
10.一种用于重新夹紧两个钳构件(3a、3b)之间的工件(2)的方法，其中，首先借助于操纵装置(4)将第一钳构件(3a)放置在固定重新夹紧站(5)的承载件(15)中，然后通过所述操纵装置(4)将第二钳构件(3b)定位成使工件(2)在所述第一钳构件(3a)上方、面向所述第一钳构件(3a)以用于工件传送，以及在所述工件传送期间，通过布置在所述重新夹紧站(5)处的压力装置(16)将所述工件(2)压靠所述第一钳构件(3a)上的接触表面(30)，其特征在于，在所述工件传送期间，通过所述压力装置(16)的压力柱塞(17)使所述工件(2)压靠所述第一钳构件(3a)上的所述接触表面(30)，所述压力柱塞(17)能够借助于致动器(25)相对于所述承载件(15)能够移动，所述压力柱塞在所述承载件(15)的中央、在所述承载件(15)上方突出，并且接合在定位在所述第一钳构件(3a)上方的第二钳构件(3b)的两个夹紧爪(9、10)之间，以用于所述工件传送；所述压力柱塞(17)布置在能够相对于所述承载件(15)移动的滑动件(21)上。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述钳构件(3a、3b)相对于彼此旋转90°以用于工件传送。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，在重新夹紧之后，通过在所述压力装置(16)处的路径测量来测量所述工件(2)的高度。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，两个钳构件(3a、3b)由所述操纵装置(4)运送和致动。
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