CN117062688A - 用于加工工件的系统、机床、支撑装置和工件支撑件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于工件加工的系统，包括具有支撑装置(100)的机床，该支撑装置包括用于工件支撑件(200)的接收装置(120)，该接收装置被设计成在工件加工过程中被驱动以相对于机床的底座(400)绕旋转轴线R旋转。该系统还包括工件支撑件(200)，该工件支撑件可固定到接收装置(120)并且具有夹紧装置(220)，待加工的工件(300)通过该夹紧装置固定到工件支撑件(200)上。工件支撑件(200)包括监测装置，该监测装置被设计成监测夹紧装置(220)的夹紧状态。支撑装置(100)和固定到接收装置(120)的工件支撑件(200)通过非接触式信息传输接口(141、241)彼此电连接，使得固定的工件支撑件(200)的监测装置能够特别是在工件加工期间经由信息传输接口(141、241)向支撑装置(100)传输由监测装置监测的关于夹紧状态的信息。支撑装置(100)和固定在接收装置(120)上的工件支撑件(200)被设计成经由能量传输接口(130、230)彼此连接，以便在支撑装置(100)和工件支撑件(200)之间传输液压和/或气动能量。

Description

用于加工工件的系统、机床、支撑装置和工件支撑件

技术领域

本发明涉及一种用于加工工件的系统、一种用于加工工件的系统中的机床、一种用于机床中的支撑装置以及一种用于加工工件的系统中的工件支撑件。

背景技术

当使用机床加工工件时，刀具和待由它们加工的工件相对于彼此移动以便加工工件(例如在铣削和/或车削操作的过程中)。

工件通常固定或夹紧在工件支撑件上，其中机床通常包括多个驱动装置，用于实现工件支撑件与承载刀具的加工装置(例如工作主轴)之间的相对运动，所述驱动装置使得工件支撑件和/或加工装置都能够平移和旋转。

为此，现有技术中已知所谓的旋转铣削工作台，其使得工件支撑件能够绕旋转轴线旋转，以便不仅可以利用固定的工件支撑件进行铣削，还可以利用旋转的工件支撑件(包括夹紧在其上的工件)进行车削。

车削通常所需的转速较高，这导致操作过程中的安全要求相应较高，其中需要将工件可靠地夹紧在工件支撑件上，并监测夹紧在工件支撑件上的工件的应力状态，其中由于旋转铣削工作台和工件支撑件之间的连接通常是可拆卸的，并且旋转铣削工作台在操作期间相对于机床的固定底座发生旋转运动，因此实施起来更加困难。

为此，现有技术中已知可以在工件支撑件上布置不同的传感器和/或致动器，这些传感器和/或致动器经由传输接口非接触地连接至铣削转台，以便以工件支撑件和旋转铣削工作台之间的电信号的形式传输电能和/或信息。

EP 1 522 377 A1示出了一种可旋转的旋转铣削工作台，其具有从旋转铣削工作台到附接到其上的工件支撑件的电能的非接触式感应(或电容)传输，以用于信息传输的目的并且用于向布置在那里的致动器供应能量以与夹紧的工件进行相互作用。

电能的非接触式传输在很大程度上是低磨损的，但限制了可在工件支撑件上使用的传感器和/或致动器的可能性，这反过来可能对操作安全性产生负面影响(例如在发生电能传输故障的情况下)。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于加工工件、特别是用于铣削和车削工件的改进的系统，其确保增加的操作可靠性同时具有紧凑的结构。

为了实现该目的，提供一种根据权利要求1所述的用于工件加工、特别是用于铣削和车削的系统、一种根据权利要求14所述的用于工件加工的系统中的机床、一种根据权利要求15所述的用于机床中的支撑装置、以及根据权利要求16所述的用于加工工件的系统中的工件支撑件。

各个从属权利要求涉及根据本发明的系统的优选实施例，其可以单独地或组合地提供。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于加工工件的系统，包括具有支撑装置的机床，该支撑装置包括用于工件支撑件的接收装置，该接收装置被构造成在工件加工时被驱动以围绕旋转轴线相对于机床的底座旋转，以及工件支撑件，其可紧固至接收装置并具有用于将待加工的工件紧固至工件支撑件的夹紧装置，其中工件支撑件包括监测装置，监测装置被配置为监测夹紧装置的应力状态。支撑装置和附接至接收装置的工件支撑件通过非接触式信息传输接口彼此电连接，使得附接的工件支撑件的监测装置能够通过信息传输接口将由监测装置监测的关于应力状态的信息(特别是在加工工件时)传输至支撑装置。支撑装置和紧固至接收装置的工件支撑件进一步配置成经由能量传输接口彼此连接，用于在支撑装置和工件支撑件之间传输液压和/或气动能量。

这些接口应被理解为工件支撑件侧上的一部分和支撑装置侧上的一部分的组合，在建立连接或已有连接的情况下，电信号(用于信息传输接口)或者液压和/或气动能量(用于能量传输接口)可以在所述两个部分之间在两个方向上被传输，这可以有利地用于信息和/或控制命令的传输以及在工件支撑件上提供能量。

液压和/或气动能量的提供(至少在连接状态下)允许通过能量传输接口向工件支撑件供应能量，这应被理解为工件支撑件上的能量消耗或能量致动的装置(例如夹紧装置)的任意供应，其中例如通过能量传输接口以提供具有特定供应压力或特定体积流量的液压和/或气动介质的形式来执行液压和/或气动能量供应。

优选地，接口被配置成使得能量和信息都可以双向传输，即从支撑装置侧向工件支撑件传输，或者从工件支撑件向支撑装置侧传输。

工件支撑件的示例是托盘，其上安装有机床制造领域已知的用于紧固工件的夹紧装置。夹紧装置可以可拆卸地安装在托盘上，并且夹紧装置可以是例如车削领域已知的多爪卡盘。

由工件支撑件的监测装置监测的夹紧装置的应力状态提供关于工件在工件支撑件上的紧固的信息，并且可以例如基于夹紧装置的夹紧元件的夹紧力、应力值或者位置或路径信息来具体限定。

根据本发明的用于加工工件的系统有利地将监测紧固在工件支撑件上的工件的应力状态结合起来，包括经由信息传输接口的非接触式信息传输与经由能量传输接口的液压和/或气动能量供应。

因此，在支撑装置和工件支撑件之间存在两个独立的接口，当利用根据本发明的系统加工工件时，这两个接口可以各自在不同任务的过程中使用，从而允许当加工工件时两个接口的任务特定使用，在加工工件过程中对于要执行的任何任务或要提供的任何功能，可以使用更有利的接口。

一方面，通过信息传输接口的电连接有利于在加工工件的过程中监测工件支撑件或其夹紧装置的状态，因为相关信息通常以相对较低的功率以电信号形式可靠地传输，而无需接触，为此所需的传输机构以及从这些机构引出和/或通向这些机构的供电或连接机构(例如电线)仅需要相对较小的安装空间。

一方面，通过这种方式可以显着降低由于磨损而导致的故障风险，从而显着降低状态监测的故障，另一方面，由于低功率传输(因为信息传输通常只需要相对较低的电压电流)，信息传输接口上的负载(例如由于电负载而导致的热应力形式)可以显着减小，从而显著提高信息传输接口的可靠性和使用寿命。

这样，根据本发明的用于工件加工的系统的信息传输接口有利地实现了所谓的黑色通道技术(black channel technology)，其中与工件支撑件相关的所有信息(或者还有控制命令)可以通过中心的信息传输接口(即所谓的黑色通道)、独立于工件支撑件的能量供应地、安全可靠地传输。

由于通常仅使用低功率电信号来传输信息，而不同时存在具有高电功率的非接触式能量传输来向工件支撑件提供能量(例如在EP1 522 377A1中所示的接口的情况下)，因此不会发生高功率电流和低功率电流之间的破坏性相互作用(这是现有技术中在非接触式传输的情况下众所周知的问题)。

因此，与EP 1 522 377 A1的装置的接口相比，可以显着降低与夹紧装置的应力状态相关的信息因相互作用而被篡改的风险。

另一方面，通过能量传输接口使用气动和/或液压连接器向工件支撑件提供能量，从而为工件支撑件提供比纯电能供应相对更安全、更可靠的供能。

因此，在根据本发明的用于加工工件的系统的情况下，以有利的方式使用用于信息传输的电连接和用于工件支撑件的能量供应的液压和/或气动连接，与纯电配置的信息和能量传输的接口(如例如EP 1 522 377 A1中所示)相比，本发明用于支撑装置和工件支撑件之间的电连接的信息传输接口仅承受极低的负载，此外，可为独立且单独使用的工件支撑件提供液压和/或气动供能。

此外，由于根据本发明的支撑装置和工件支撑件之间的连接至少部分地电气地实现，因此与现有技术中已知的具有一个或多个旋转穿通部的纯液压连接相比，本发明的支撑装置内和工件支撑件内的用于液压和/或气动供应管线等所需的安装空间可以显着减少。

优选地，能量传输接口设置为可拆卸的。这样，附接至支撑装置的工件支撑件可以用相对小的工作量来替换或交换，这在批量生产的情况下对于自动化工件加工是有利的。

工件支撑件的夹紧装置优选地构造为具有多个作为夹紧机构的夹爪的多爪卡盘，其中多爪卡盘构造成通过在垂直于支撑装置的旋转轴线的方向上移动多个夹爪中的各个夹爪来紧固和/或释放工件。

在特别优选的实施例中，支撑装置和工件支撑件可以通过能量传输接口以这样的方式连接：在连接状态下，附接的工件支撑件的夹紧装置可以通过能量传输接口被供应能量，特别是供应液压和/或气动能量。

因此，可以独立于信息传输接口处的操作，使用经由能量传输接口提供的能量来致动工件支撑件的夹紧装置，从而将工件紧固在工件支撑件上或者反过来将其从工件支撑件释放。

与例如EP 1 522 377 A1中所示的纯电能供应相比，由于使用液压或气动能量提供了通过相对简单的结构施加非常高的力来紧固或夹紧，而所述力又对在高旋转速度的车削操作期间牢固地固定工件是必要的，因此通过夹紧装置将工件更安全且可靠地附接至工件支撑件成为可能。另外，通过这种能量供应可以相对容易地调节和/或确定夹紧装置中的应力状态，因为应力状态可以例如直接根据在能量传输接口处提供的供应压力或根据施加在夹紧装置上的液压和/或气动介质的压力来确定。

优选地，工件支撑件的夹紧装置包括一个或多个用于致动夹紧装置的自锁致动装置。这样，即使能量供应发生故障或者通过能量传输接口断开，也可以确保工件保持被夹紧装置固定的状态。

自锁可以以这样的方式实现：当经由能量传输接口释放连接状态时，施加到致动装置的液压和/或气动压力保持恒定。当经由能量传输接口的连接被释放时，所施加的液压和/或气动压力不会或至少不会显着下降，而是被维持。

作为自锁致动装置的替代或附加方案，夹紧装置可包括机械设计的锁定装置，该锁定装置被构造成阻止夹紧装置的夹紧元件的运动，以用于至少在未连接的状态下经由能量传输接口紧固工件。

具有自锁致动装置和/或机械锁定装置的设计进一步提高了操作安全性。

在特别优选的实施例中，用于监测应力状态的监测装置包括来自一传感器单元组的一个或多个传感器单元，其中该传感器单元组包括用于检测夹紧装置处的液压和/或气动压力的压力传感器单元、用于检测夹紧装置的最终位置(特别是夹紧装置的用于夹紧工件的夹紧机构的最终位置)的最终位置传感器单元、用于检测夹紧装置(特别是夹紧装置的夹紧机构)的位移路径的位移传感器单元、以及用于检测夹紧装置作用在工件上的夹紧力的力传感器单元。

传感器单元组中的大量传感器单元允许对应力状态进行全面且特定于应用的监测，传感器单元感测到的信息由监测装置以电信号的形式传输，以便由此从工件支撑件传输到支撑装置，并进一步传输到机床的控制装置，以供在机床控制中考虑。

例如，如果监测装置感测到不足以车削的应力状态，则控制装置可以通过降低转速或者甚至通过立即停止机床来对此做出反应。

对于大多数情况，特别是对于几乎不改变转速的情况，有一个检测夹紧装置在工件固定的情况下的最终位置或最终构造的最终位置传感器通常就足够了，而事实证明，监测夹紧力对于改变旋转速度特别有利，因为这可以更准确地描述由工件重量或离心力等引起的夹紧力变化。

用于监测应力状态的监测装置优选地包括来自传感器单元组的至少两个不同的传感器单元。

以这种方式，可以提供包括至少两种不同类型的传感器单元的应力状态的冗余监测(redundant monitoring)，从而改进应力状态的监测并因此增加操作可靠性。特别地，与机械相关的最终位置传感器单元和与能量供应相关的压力传感器单元的组合是合适的。

在特别优选的实施例中，处于连接状态的能量传输接口还被配置为在支撑装置和紧固至接收装置的工件支撑件之间传输电能，特别是向紧固的工件支撑件的夹紧装置供应能量。

因此，例如，可以在工件支撑件上使用不同的夹紧装置，根据构造，部分夹紧装置也可以被电致动。

电能的使用决不限于向夹紧装置供电，而是还可以用于工件支撑件上需要能量供应的其他装置。

在特别优选的实施例中，支撑装置构造成通过能量传输接口的支撑装置侧的部分与工件支撑件侧的部分之间的相对运动经由能量传输接口建立和/或释放支撑装置与紧固的工件支撑件之间的连接。

这样，工件支撑件至支撑装置的紧固独立于能量传输接口，使得在紧固至接收装置之后，可以在任何时间再次建立和/或释放经由能量传输接口的连接。

在特别优选的实施例中，支撑装置构造成通过能量传输接口的在支撑装置侧的部分的平移运动来经由能量传输接口建立和/或释放支撑装置与紧固的工件支撑件之间的连接，所述平移运动沿运动轴线的方向、特别是沿接收装置的旋转轴线的方向。

以此方式，提供了经由能量传输接口建立连接的相对简单的方式。例如，支撑装置侧的部分可以通过沿旋转轴线方向引导的提升运动而朝向工件支撑件的下侧移动，以便通过与接口的工件支撑件侧的部分对接而建立连接。

在特别优选的实施例中，系统被构造成使得在加工工件时经由能量传输接口释放支撑装置和紧固的工件支撑件之间的连接。

例如，为了通过紧固至接收装置的工件支撑件的夹紧装置来紧固工件，在这种情况下，经由能量传输接口建立连接，使得夹紧装置能够被供应能量以致动它。当工件被夹紧装置紧固后，再次释放连接，但保持夹紧装置的应力状态(state of stress)，然后对工件进行加工(其中在对工件进行加工时，通过能量传输接口的连接已被释放)。

这样，在工件加工期间，能量传输接口的支撑装置侧的部分不连接到工件支撑件，因此其不必跟随工件支撑件的旋转运动，这又大大简化了支撑装置侧的部分的保管。

优选地，当加工工件时，在接收装置旋转期间，能量传输接口的位于支撑装置侧的部分基本上保持其相对于机床底座的位置。

在特别优选的实施例中，所述系统被配置为在加工工件时经由能量传输接口建立支撑装置和紧固的工件支撑件之间的连接。

在这种情况下，例如在用于紧固工件的夹紧装置的致动(这可以通过能量供应实现)期间以及在工件的后续机加工期间都存在经由能量传输接口的连接。

这样，在加工工件时，不仅可以提供信息传输接口，还可以提供能量传输接口，且接口的位于支撑装置侧的部分与紧固的工件支撑件一起绕旋转轴线旋转。因此，例如，即使在加工工件时，也可以向夹紧装置提供能量，这意味着例如在监测装置感测到工件加工时的夹紧力下降的情况下，可以改变或重新调整应力状态。

此外，对支撑装置侧的应力状态的额外监测可以有利地通过例如能够感测经由能量传输接口提供的用于夹紧装置的液压和/或气动介质的施加的供应压力来进行(即使在加工工件时)，从而进一步提高了操作可靠性。

在特别优选的实施例中，支撑装置(特别是能量传输接口在支撑装置侧的部分)和机床的底座经由用于传输液压能量和/或气动能量和/或电能的另一能量传输接口彼此连接，以这样的方式，当工件被加工时，能量可以通过支撑装置和底座之间的另一能量传输接口传输，特别是通过支撑装置与工件支撑件之间的前述能量传输接口向夹紧装置供应能量。

这样，提供了额外的接口，使得即使当其与工件支撑件一起旋转时，也可以将能量传输接口的支撑装置侧的部分连接至布置在机床的底座侧的能量供应源，因此，即使在加工过程中，能量供应源也可以连续供应液压和/或气动能量。

在特别优选的实施例中，所述另一能量传输接口的一部分被配置为旋转穿通部，其在支撑装置和布置在机床底座侧的液压流体源和/或气体源和/或真空源之间具有密封过渡部(sealed transition)。

以此方式，提供了可靠的且在现有技术中已有的呈旋转穿通部形式的另一能量传输接口的配置，其允许液压和/或气动能量在相对于彼此旋转的两个部件之间传输，在这种情况下，其允许通过位于机床底座侧的能量供应源以液压流体供应和/或气体供应和/或真空供应的形式对支撑装置进行可靠且防故障的供应。

在特别优选的实施例中，在加工工件时，在接收装置旋转期间，信息传输接口在支撑装置侧的部分基本上保持其相对于机床底座的位置。

在此，基本上保持应被理解为是指在加工工件时，支撑装置侧的部分的位置不会因位移运动而明显发生变化。不过由于各个部件的变形或振动而导致的位置操作变化仍然是可能的。

此时应注意的是，机床底座本身不必相对于机床的其余部分固定，而是也可以通过线性轴或旋转轴移动或旋转，以便相对于机床的加工装置(特别是相对于承载刀具的工作主轴)定位或校准连接至底座的支撑装置。

在特别优选的实施例中，信息传输接口在支撑装置侧的部分和在工件支撑件侧的部分均被实施为感应连接器，感应连接器被配置为跨气隙以电信号的形式彼此感应地传输信息。。

感应传输提供了一种非接触式传输方案，因此磨损低、安全且不易发生故障。这被证明对于安全相关信息(例如关于夹紧装置的应力状态的信息)的传输特别有利。

优选地，支撑装置侧的感应连接器电连接到设置在机床底座侧的机床控制装置，使得在加工工件时，能够以电信号的形式在支撑装置和控制装置之间传输信息，特别是由监测装置监测的关于夹紧装置的应力状态的信息，所述信息经由信息传输接口传输至支撑装置。

在特别优选的实施例中，支撑装置侧的感应连接器与控制装置之间的这种连接经由特别配置用于感应传输的第二非接触式信息传输接口来执行。

以此方式，避免了在支撑装置和底座之间额外使用连接电缆和/或插入式连接，这允许清晰的结构、紧凑的设计以及例如在维护期间容易地更换各个部件或组件。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于根据本发明的第一方面的用于加工工件的系统中的机床。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于根据本发明的第二方面的机床中的支撑装置。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于根据本发明的第一方面的用于加工工件的系统中的工件支撑件。

附图说明

下面使用附图中所示的图来描述进一步的方面及其优点以及上述方面和特征的更具体的示例性实施例：

图1示出了根据本发明的第一方面的实施例的立体细节图，其包括具有夹紧装置的工件支撑件、支撑装置和机床的底座。

图2示出了图1的实施例的二维截面图，其中工件支撑件的夹紧装置未显示。

图3示出了根据本发明第三方面的支撑装置的实施例的立体图。

图4a至图4c示出了支撑装置和工件支撑件的位于支撑装置侧和工件支撑件侧的信息和能量传输接口的部分的示例性实施例。

附图中相同或相似的元件可以由相同的附图标记表示，但有时也由不同的附图标记表示。

需要强调的是，本发明决不限于下面描述的实施例及其实施特征。本发明还包括对所提及的示例性实施例的修改，特别是由在独立权利要求的范围内描述的示例性实施例的一个或多个特征的修改和/或组合所产生的修改和/或组合。

具体实施方式

图1示出了根据本发明第一方面的一实施例的立体细节，包括具有夹紧装置的工件支撑件200、支撑装置100和机床的底座400。

所示的结构示出了旋转铣削工作台，借助于该旋转铣削工作台，当加工工件时，由工件支撑件200承载的工件300可以在此围绕竖直延伸的旋转轴线R旋转。绕旋转轴线R的旋转可以同时作为铣削工件加工的一部分和车削工件加工来执行，其中在铣削工件加工中，环形工件300绕旋转轴线R以特定角度值进行角度重新定向，在车削工件加工中，工件支撑件200与工件300一起绕旋转轴线R以固定旋转速度旋转。这导致对将工件300紧固在工件支撑件200上的要求较高。

工件支撑件200包括托盘210和夹爪卡盘220，夹爪卡盘220安装在托盘220的顶部，作为用于紧固工件300的夹紧装置。

图1所示的夹爪卡盘220包括具有三个夹爪221(其中一个由于剖视视角而未示出)的三爪卡盘，三个夹爪221可以沿着各自的导向槽222在旋转轴线R的径向方向上移动，从而将工件300连接到工件支撑件200上并将其牢固地固定。

工件支撑件200在托盘210的下侧可拆卸地连接到机床的支撑装置100，使得整个工件支撑件200(即托盘210和夹爪卡盘220)连同工件300可以在自动化工业生产范围内快速、轻松地被交换或更换。

当工件支撑件200安装在支撑装置100上时，工件支撑件200可被供应用于能量供应的液压介质，以便致动夹爪卡盘220以达到紧固或释放工件300的目的。

为了加工工件，工件支撑件200的托盘210被紧固到机床的支撑装置100的托盘支撑件120，其被配置为接收装置，所述紧固通过托盘支撑件120的卡锥(未在所选视角中显示)来实现。

为了旋转驱动紧固到托盘支撑件120的工件支撑件200，托盘支撑件120连接到电驱动电机110的转子112，该电驱动电机110的定子111布置在机床的底座400侧。当转子112相对于定子111绕旋转轴线R旋转时，托盘支撑件120和紧固的工件支撑件200以及工件300也一起旋转。

支撑装置100的托盘支撑件120经由非旋转分配法兰(distributor flange)150供应液压介质，以便致动卡锥以紧固工件支撑件200。分配法兰150可以经由可沿旋转轴线R的方向移动的液压连接器151连接到机床的液压供应源或者也可以独立于机床的液压供应源。

工件支撑件200及其夹爪卡盘220经由中心布置的能量传输接口被供应液压能，以便以这种方式致动夹爪卡盘220的夹爪221，以便牢固地夹紧工件300或在加工完成后再次将工件300从夹爪卡盘220释放。

在支撑装置100侧，能量传输接口包括介质连接器130，其可以连接到工件支撑件侧的接收器230，以便使得液压介质能够在支撑装置100和工件支撑件200之间进行介质传输，使得例如可以提供特定的液压供应压力来致动夹爪221。

在所示的图示中，能量传输接口被分离，使得不存在经由所述接口的连接。为了经由能量传输接口建立连接，尤其是为了向夹爪卡盘220供应能量，介质连接器130从图1所示的构造开始，通过沿着旋转轴线R方向的上升运动而朝向工件支撑件200移动，以便对接至那里的接收器230。

在开始工件加工之前，介质连接器130下降回到图1所示的构造，由此释放经由能量传输接口的连接。工件支撑件200被构造成使得当所述连接被释放时，维持之前存在于工件支撑件200的液压管网中的液压并且不下降，或至少不显着下降。

在所示的示例性实施例中，介质连接器130被配置为：当在加工工件的同时旋转工件支撑件200时，介质连接器130不绕旋转轴线R旋转，而是保持其相对于底座400的位置。

能够沿旋转轴线R的方向移位的介质连接器130围绕内部结构140布置，内部结构140相对于底座400固定并且包括位于下侧的容器146、附接到容器146的活塞142以及连接到活塞142的第一感应连接器141。在此，介质连接器130具有圆柱形凹部，其包围内部结构140的一部分，使得介质连接器130安装成能够沿旋转轴线R的方向移位。为了消除介质连接器130相对于内部结构140的剩余的旋转自由度，介质连接器130还经由扭矩支撑件(参见图2)连接至活塞142。

在活塞142和介质连接器130之间布置有升降液压系统(参见图2)，通过该升降液压系统实现介质连接器130在旋转轴线R的方向上的移位，以达到通过能量传输接口建立或释放连接的目的。

活塞142本身具有圆柱形凹部作为内部的电缆穿通部145，供电或传输电缆从底座400通过该电缆穿通部布线到第一感应连接器141。

第一感应连接器141是支撑装置100和工件支撑件200之间的信息传输接口的一部分，其用于以电信号的形式传输信息。

信息传输接口由支撑装置侧的第一感应连接器141和工件支撑件侧的第二感应连接器241组成，第一感应连接器141和第二感应连接器241被配置为经由气隙242以电信号的形式彼此感应地传输信息。

当加工工件时，第一感应连接器141相对于底座400固定，而第二感应连接器241布置在托盘210的中央凹部中，并且当工件被加工时，第二感应连接器241与工件支撑件200的其余部分一起旋转，使得第一感应连接器141和第二感应连接器241相对于彼此旋转，同时它们不接触，而是通过气隙242彼此分离。因此经由所述接口的感应传输提供了低磨损方案以在工件支撑件200和支撑装置100之间提供电连接(尽管在工件被加工时两个连接器141、241相对移动或相对旋转)。

第二感应连接器241经由在连接通道243中延伸的连接机构连接至工件支撑件200的监测装置(此处未示出)，该监测装置被配置为监测夹爪卡盘220的应力状态并通过信息传输接口传输相关信息，主要用于转发至机床的控制装置(此处未示出)。监测装置通常既可设置为夹紧装置或夹爪卡盘220的一部分也可以设置为工件支撑件200的独立装置。

由于上述结构，还可以在加工工件时进行应力状态的安全相关监测，使得在紧固不够或者甚至松动的情况下，控制装置可以配置为：例如，立即停止工件支撑件的旋转。

在图1所示的示例性实施例中，工件支撑件或其夹爪卡盘220以液压方式供应能量，而关于夹爪卡盘220的应力状态的安全相关信息通过支撑装置100和工件支撑200中心的非接触式信息传输接口以电方式传输。

通过这种方式，可以选择用于相应任务的最适合的传输变型，因为液压提供的能量最适合用于致动夹紧装置，而感应式传输(因此也是非接触式传输)最适合传输信息(尤其是安全相关信息)，因为它特别能够防止故障，并且当要传输的电信号的功率较低时，抗干扰能力特别强。

图2还示出了图1的示例性实施例的二维截面图，为了清楚起见，未示出工件支撑件200的夹紧装置或夹爪卡盘220。

作为图1的示例的补充，图2的截面图主要示出了先前描述的根据本发明的系统的示例性实施例的支撑装置100的结构。

具体地，图2示出了位于活塞142和介质连接器130之间的用于沿旋转轴线R的方向移动介质连接器130的升降液压系统143，以及在介质连接器130和活塞142之间用于支撑介质连接器130的扭矩支撑件144。

升降液压装置143由两个液压室实现，每个液压室均被限定在活塞142的径向突出的活塞延伸部(延伸到介质连接器130的凹部中)与介质连接器130之间。沿旋转轴线的方向看去，活塞延伸部下方有第一液压室，其上方有第二液压室(未填充)。从图2所示的配置开始，通过填充第二液压室并清空第一液压室，介质连接器130可沿旋转轴线R的方向轴向向上移动，以这种方式使得介质连接器130对接至工件支撑件的接收器230或托盘210并且经由能量传输接口建立连接。

图3示出了根据本发明的第三方面的支撑装置的示例性实施例的一部分的立体图，但没有用于工件支撑件的接收装置，其中所示的结构基本上对应于已经在图1和图2中描述的支撑装置的结构。

图3示出了支撑装置的内部结构140，其包括容器146、附接到容器146的活塞142以及附接到活塞142的感应连接器141，感应连接器141作为支撑装置与可绕旋转轴线R旋转的可附接工件支撑件(此处未显示)之间的信息传输接口的一部分。

作为支撑装置和附接到其上的工件支撑件之间的能量传输接口的一部分的介质连接器130被安装成使得其能够在旋转轴线R的方向上相对于内部结构140移位，以便建立或者释放与所附工件支撑件的通过位移传输液压能和电能的连接。活塞142和介质连接器130之间的扭矩支撑件144防止介质连接器130相对于内部结构140旋转。

用于介质连接器130的轴向移位的升降运动是经由升降液压系统143来执行的，其操作原理已经参考图2进行了描述。

在图3所示的配置中，介质连接器130处于适合对接至工件支撑件的位置，其中升降液压装置143的第二液压室(顶部)现在被填充而第一液压室(底部)是空的。

介质连接器130和工件支撑件侧的匹配的对应部分之间的能量传递通过布置在上侧的用于介质传递的连接器131进行，通过连接器131可以相互交换液压介质(或者气动介质)。此外，用于传输高功率电能(至少高于经由信息传输接口传输的电信号的能量)的多个电销132(electropins)形式的另一能量传输接口被布置在介质连接器130的上侧。

介质连接器130的能量供应经由布置在下侧的用于介质供应的端子133来执行，该端子133可以连接到液压流体供应源(此处未示出)和/或气体供应源和/或真空供应源。电能经由连接机构(此处未示出)供应，该连接机构在电销132下方的电缆穿通部145中延伸并且连接至电能源(此处也未示出)。

利用(至少部分地)示出的支撑装置，附接到其上的工件支撑件因此可以经由能量传输接口被供应液压和/或气动能量并且经由另一能量传输接口被供应电能，而信息可以经由中心布置的第一感应连接器141与工件支撑件侧的对应部分传输。

图4a和图4b示出了图3所示实施例的支撑装置侧的能量与信息传输接口的部分放大立体平面图，图4a对应连接状态的位置，图4b对应分离状态的位置。

介质连接器130形成支撑装置侧的能量传输接口的一部分，其可以在连接到工件支撑件或其接收器230的状态下提供液压和/或气动介质，以经由布置在圆周上的用于介质传输的四个连接器131向工件支撑件供应能量。

此外，还存在具有布置在介质连接器130的上侧的部分圆周上的三个电销132的能量传输接口，在连接状态下，经由该能量传输接口可以提供电能用于工件支撑件的能量供应。

信息传输接口的第一感应连接器141布置在中心，以便被介质连接器131包围。

与图4b相比，图4a示出了介质连接器130在连接到工件支撑件或其接收器230的状态下的位置。第一感应连接器141相对于机床的底座(此处未示出)固定，其中介质连接器130相对于第一感应连接器141轴向向上移动以建立连接，并且相对于第一感应连接器141轴向向下移动以释放连接。图4a示出了向上移位的位置，而图4b示出了介质连接器130向下移位的位置。

图4c示出了工件支撑件上的对应部分的示例性实施例，该对应部分与图4a和图4b中所示的支撑装置侧的相关接口的部分相匹配。

为了经由能量传输接口建立连接，工件支撑件在下侧具有用于图4a和图4b中所示的介质连接器130的接收器230，其中接收器230具有分布在圆周上的四个连接接头231，其被配置为连接图4a和图4b中所示的用于介质传输的连接器131，以便在支撑装置和工件支撑件之间建立液压和/或气动管网，经由该液压和/或气动管网向工件支撑件供应能量。

此外，分布在圆周的一部分上的三个电销132布置在接收器230的区域中作为另一能量传输接口的一部分，其中可以通过所述电销132来实现用于支撑装置和工件支撑件之间的相对高功率的电能的传输的电连接。

第二感应连接器241被用于介质连接器130的接收器230包围，第二感应连接器241与图4a和图4b中所示的第一感应连接器141匹配并布置在中心，其中所述第二感应连接器241可以与第一感应连接器141一起用作信息传输接口，而与介质连接器130的位置无关，因此也与经由一个或多个能量传输接口(参见图4a和图4b中的配置)的连接无关。

上面已经参照附图详细描述了本发明的示例性实施例及其优点。

再次强调的是，本发明决不限于上述实施例及其实施特征。本发明还包括对所提及的示例性实施例的修改，特别是由在独立权利要求的范围内描述的示例性实施例的一个或多个特征的修改和/或组合所产生的修改和/或组合。

附图标记列表

100支撑装置

110驱动电机

111定子

112转子

120托盘支撑件

130介质连接器

131用于介质传输的连接器

132电销

133用于介质供应的端子

134用于为电销供电的电缆穿通部

140内部结构

141第一感应连接器

142活塞

143 升降液压装置

144 扭矩支撑件

145 电缆穿通部

146容器

150分配法兰

151用于分配法兰的液压连接器

200工件支撑件

210托盘

220夹爪卡盘

221夹爪

222导向槽

230用于介质连接器的接收器

231连接接头

241第二感应连接器

242气隙

243连接通道

300工件

400机床的底座

R旋转轴线

Claims (16)

1.一种用于加工工件(特别是用于铣削和车削)的系统，包括：

-一种包括支撑装置(100)(100)的机床，所述支撑装置(100)包括用于工件支撑件(200)的接收装置(120)，所述接收装置(120)被配置为在工件加工过程中被驱动以绕旋转轴线(R)相对于所述机床的底座(400)旋转；

-工件支撑件(200)，所述工件支撑件(200)可紧固至所述接收装置(120)并具有夹紧装置(220)，待加工的工件(300)通过所述夹紧装置(220)紧固至所述工件支撑件(200)，所述工件支撑件(200)包括监测装置，用于监测所述夹紧装置(220)的应力状态；

其中，所述支撑装置(100)和紧固到所述接收装置(120)的工件支撑件(200)通过非接触式的信息传输接口(141、241)彼此电连接，使得紧固的工件支撑件(200)的所述监测装置能够(特别是在工件加工期间)经由所述信息传输接口(141、241)向所述支撑装置(100)传输由所述监测装置监测的关于所述应力状态的信息，

其特征在于

所述支撑装置(100)和紧固到所述接收装置(120)的所述工件支撑件(200)被配置为通过能量传输接口(130、230)彼此连接，用于在所述支撑装置(100)和所述工件支撑件(200)之间传输液压和/或气动能量。

2.根据权利要求1所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

所述支撑装置(100)和所述工件支撑件(200)能够经由所述能量传输接口(130、230)彼此连接，使得在连接状态下能够经由所述能量传输接口(130、230)向所述紧固的工件支撑件(200)的所述夹紧装置(220)供应能量，特别是液压和/或气动能量。

3.根据权利要求1或2之一所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

用于监测所述应力状态的所述监测装置包括来自一传感器单元组的一个或多个传感器单元，所述传感器单元组包括：

-压力传感器单元，用于感测所述夹紧装置(220)处的液压和/或气动压力；

-最终位置传感器单元，用于感测所述夹紧装置(220)的最终位置，特别是感测所述夹紧装置(220)的用于夹紧所述工件(300)的夹紧机构(221)的最终位置；

-位移传感器单元，用于感测所述夹紧装置(220)、特别是所述夹紧装置(220)的所述夹紧机构(221)的位移；

-力传感器单元，用于感测所述夹紧装置(220)作用在所述工件(300)上的夹紧力。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

所述能量传输接口(130、132、230)在所述连接状态下还被配置为在所述支撑装置(100)和紧固到所述接收装置(120)的所述工件支撑件(200)之间传输电能，特别是向所述紧固的工件支撑件(200)的所述夹紧装置(220)供应能量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

所述支撑装置(100)被配置为经由所述能量传输接口(130、230)、通过所述能量传输接口(130、230)的支撑装置侧部分(130)和工件支撑件侧部分(230)之间的相对运动建立和/或释放所述支撑装置(100)和所述紧固的工件支撑件(200)之间的连接。

6.根据权利要求5所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

所述支撑装置(100)被配置为经由所述能量传输接口(130、230)、通过所述能量传输接口(130、230)的所述支撑装置侧部分(130)的沿运动轴线的方向、特别是沿所述接收装置(120)的所述旋转轴线(R)的方向的平移运动建立和/或释放所述支撑装置(100)与所述紧固的工件支撑件(200)之间的所述连接。

7.根据权利要求5或6任一项所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

所述系统被配置为使得在工件加工期间经由所述能量传输接口(130、230)释放所述支撑装置(100)和所述紧固的工件支撑件(200)之间的所述连接。

8.根据权利要求5或6任一项所述的用于加工工件的系统，其特征在于，所述系统被配置成使得在工件加工期间经由所述能量传输接口(130、230)建立所述支撑装置(100)和所述紧固的工件支撑件(200)之间的所述连接。

9.根据权利要求8所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

所述支撑装置(100)和所述机床的所述底座(400)经由用于传输液压能量和/或气动能量和/或电能的另一能量传输接口彼此连接，使得在工件加工期间，可以通过所述另一能量传输接口在所述支撑装置(100)和所述底座(400)之间传输能量，特别是通过在所述支撑装置(100)和所述工件支撑件(200)之间的所述能量传输接口(130、230)向所述夹紧装置(220)供应能量。

10.根据权利要求9所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

所述另一能量传输接口的一部分被配置为旋转穿通部，所述旋转穿通部在所述支撑装置(100)与布置在所述机床的所述底座(400)侧的液压流体源和/或气体源和/或真空源之间具有密封过渡部。

11.根据前述权利要求中任一项所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

在工件加工过程中，所述接收装置(120)旋转期间，所述信息传输接口(141、142)的支撑装置侧部分(141)基本保持其相对于所述机床的所述底座(400)的位置。

12.根据前述权利要求中任一项所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

所述信息传输接口(141、241)的支撑装置侧部分(141)和工件支撑件侧部分(241)均被配置为感应连接器，所述感应连接器被配置为跨气隙(242)以电信号的形式彼此感应地传输信息。

13.根据前述权利要求中任一项所述的用于加工工件的系统，其特征在于，

所述支撑装置(100)通过非接触式的第二信息传输接口与所述机床的设置在所述底座(400)侧的控制装置电连接，其中所述第二信息传输接口用于以电信号的形式在所述支撑装置(100)和所述控制装置之间传输信息，特别是经由所述第一信息传输接口(141、241)传输的由所述监测装置监测的关于所述夹紧装置(220)的所述应力状态的信息。

14.一种用于根据权利要求1至13中任一项所述的用于加工工件的系统中的机床。

15.一种用于根据权利要求14所述的机床中的支撑装置(100)。

16.一用于根据权利要求1至13中任一项所述的用于加工工件的系统中的工件支撑件(200)。