DE10124315C1 - Vacuum workpiece clamping system, for stationary machine tools, has an injector jet operated by compressed air at each suction clamp with a vacuum switch to monitor the underpressure level - Google Patents
Vacuum workpiece clamping system, for stationary machine tools, has an injector jet operated by compressed air at each suction clamp with a vacuum switch to monitor the underpressure levelInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumspanneinrichtung der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeich neten Art.The invention relates to a vacuum clamping device which in the preamble of claim 1 denotes in more detail neten Art.
Eine Vakuumspanneinrichtung der gattungsgemäßen Art ist aus dem Dokument DE 44 04 413 C1 bekannt. Solche Vakuumspann einrichtungen haben Saugspanner, die auf auf dem Maschinen bett verfahrbaren Saugbalken angeordnet sind. Die Saugbal ken sind in der Hauptbearbeitungsachse der Maschine, der X- Achse verschiebbar, während die Saugspanner selbst auf den Saugbalken in deren Längsrichtung justierbar sind, dies ist in der Regel die Richtung der Y-Achse der Maschine. Es gibt unterschiedliche Systeme, über die die jeweils für einen Bearbeitungsvorgang benötigten Saugspanner an der betref fenden Stelle zur Mitunterstützung eines Werkstücks posi tioniert werden. Dies geschieht durch Verschiebung der Saugbalken in Richtung der X-Achse und durch Verschiebung der Saugspanner auf den Saugbalken in Richtung der Y-Achse. Trotz einer für das jeweilige Werkstück individuellen Posi tionierung der Saugspanner, kommt es immer wieder vor, daß ein zu bearbeitendes Werkstück nicht ausreichend fixiert ist. Dies kann an einem Defekt eines einzelnen Saugspanners oder auch an solchen plattenförmigen Werkstücken liegen, die zum sogenannten Schüsseln neigen. Beim Aufspannen eines Werkstücks geht die betreffende Bedienungsperson vorsorg lich her und überprüft durch Aufklopfen auf der Werkstück oberseite, ob eine sichere, luftdichte Auflage der Werk stückunterseite auf den einzelnen Saugspannern besteht.A vacuum clamping device of the generic type is off known from document DE 44 04 413 C1. Such vacuum clamping facilities have suction clamps that are on the machine Movable suction bars are arranged. The Saugbal ken are in the main machining axis of the machine, the X- Axis slidable, while the suction clamp itself on the Suction bars in the longitudinal direction are adjustable, this is usually the direction of the Y axis of the machine. There are different systems, each one for one Machining process required suction clamps on the subject position to support a workpiece posi be tioned. This is done by postponing the Suction bar in the direction of the X axis and by displacement the suction clamp on the suction beam in the direction of the Y axis. Despite an individual position for the respective workpiece tioning the suction clamps, it always happens that a workpiece to be machined is not sufficiently fixed is. This can be due to a defect in a single suction clamp or lie on such plate-shaped workpieces, which tend to be bowls. When opening one The operator concerned takes precautions and checked by tapping on the workpiece top, whether a safe, airtight support of the work piece underside on the individual suction clamps.
Bei den beschriebenen Saugspanneinrichtungen wird der Un terdruck den Saugspannern über den jeweiligen Saugbalken zugeführt, wozu es besondere Ventilsysteme gibt, damit nur an der Aufstandsfläche jedes Saugspanners der Unterdruck in den Saugspanner hinein sowie durch den Saugspanner hindurch zu dessen oberen Saugraum geleitet wird. Zur Erkennung ei nes Vakuumverlustes ist an den Saugbalken ein Vakuumschal ter vorgesehen, der einen Unterdruckverlust im Zuleitkanal der Saugbalken anzeigt. Damit ist jedoch noch nicht derje nige Saugspanner identifiziert, an dem der Unterdruckver lust auftritt. Bei den meist drei oder vier Saugspannern, die auf einem Saugbalken angeordnet sind, muß deshalb erst noch nach demjenigen Saugspanner gesucht werden, durch den der Unterdruckverlust verursacht wird.In the suction clamping devices described, the Un terdruck the suction clamps over the respective suction bar supplied, for which there are special valve systems, so only the vacuum in into the suction clamp and through the suction clamp is directed to the upper suction chamber. To recognize egg Vacuum loss is a vacuum scarf on the suction bar ter provided that a loss of vacuum in the supply channel the suction bar shows. But that's not the end of it few suction clamps on which the vacuum ver lust occurs. With the usually three or four suction clamps, which are arranged on a squeegee must therefore first are still looking for the suction clamp through which the vacuum loss is caused.
Aus der DE-40 28 446 C1 ist eine Unterdruck- Spannvorrichtung für Werkstücke in anderer Ausführung be kannt, bei der ebenfalls mehrere Saugspanner vorhanden sind, die zum Fixieren von auf die Saugspanner auflegbaren Werkstücken an ihrer Oberseite jeweils einen Saugraum auf weisen. Die Saugspanner sind an ihrer Peripherie mit Unter druckanschlüssen versehen, die mit Unterdruckquellen zu verbinden sind. Hierbei kann es sich um Venturidüsen han deln.DE-40 28 446 C1 describes a vacuum Clamping device for workpieces in a different design knows, which also has several suction clamps are those that can be attached to the suction clamps Workpieces each have a suction chamber on their top point. The suction clamps are on their periphery with sub pressure connections provided with vacuum sources too are connecting. These can be Venturi nozzles spindles.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumspanneinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Aktivierung und die Überwachung der einzelnen Saugspan ner einfacher durchgeführt werden kann.The invention has for its object a vacuum clamping device of the type mentioned at the outset the activation and monitoring of the individual suction chips ner can be carried out more easily.
Diese Aufgabe wird bei einer Vakuumspanneinrichtung der gattungsbildenden Art nach der Erfindung durch die kenn zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is the vacuum clamping device generic type according to the invention by the kenn Drawing features of claim 1 solved.
Für die Erfindung ist wesentlich, daß die Unterdruckerzeu gung an jedem einzelnen Saugspanner selbst den Aufbau der gesamten Vakuumspanneinrichtung wesentlich vereinfacht, weil die für die Injektordüsen der Saugspanner benötigte Druckluft leichter verfügbar ist und insbesondere aus der in einem Produktionsbetrieb in der Regel vorhandenen zen tralen Druckluftversorgungsanlage entnommen werden kann. Darüberhinaus erfordert die Druckluftzuleitung zu den ein zelnen Saugspannern weitaus geringere Querschnitte, als sie für eine Unterdruckversorgung der Saugspanner erforderlich ist. Auch die Schaltzeiten beim Aufbau und dem Abbau des Unterdrucks bei den einzelnen Saugspannern ist wesentlich verkürzt, dies liegt vor allem an dem kurzen Weg, der zwi schen der Injektordüse eines Saugspanners und seinem Saug raum besteht. So bedarf es vor allem einer zwangsweisen Be lüftung des Unterdrucksystems nicht, welches man bei einer für eine Maschine zentralen Unterdruckversorgung für ein schnelles Entspannen der Werkstücke vorsehen muß.It is essential for the invention that the vacuum generator the construction of the entire vacuum clamping device significantly simplified, because the suction clamps needed for the injector nozzles Compressed air is more readily available and especially from the zen usually present in a production plant central compressed air supply system can be removed. In addition, the compressed air supply line to the one individual suction clamps have much smaller cross sections than they do required for a vacuum supply to the suction clamps is. The switching times when assembling and dismantling the Vacuum in the individual suction clamps is essential shortened, this is mainly due to the short distance between the injector nozzle of a suction clamp and its suction space exists. Above all, a compulsory loading is required ventilation of the vacuum system, which is not the case with a for a machine central vacuum supply for a must provide rapid relaxation of the workpieces.
Ferner ist wichtig, daß die zu den einzelnen Saugspannern hinführenden Druckluftzuleitungen nicht nur geringere Querschnitte gegenüber einer Vakuumzuleitung vergleichbarer Leistung aufweisen, sondern auch anders geführt werden kön nen, weil beim Biegen über enge Radien eine Querschnitts veränderung infolge des inneren, stützenden Überdrucks un schädlich ist. So können hier die für elektrische Leitungen und Hydraulikleitungen bekannten Kabelschleppvorrichtungen ebenso für die Druckluftzuleitungen verwendet werden, womit vor allem bei maschinell positionierbaren Saugspannern eine kollisionsfreie Führung der Druckluftzuleitungen leicht möglich ist, die parallel mit einer elektrischen Leitungs führung zur Überwachung und zur sonstigen Energieversorgung jedes einzelnen Saugspanners vorgesehen werden kann.It is also important that the individual suction clamps leading compressed air supply lines not only smaller cross-sections compared to a vacuum supply line Have performance, but can also be managed differently because there is a cross-section when bending over narrow radii change due to the internal, supportive overpressure un is harmful. So here for electrical cables and hydraulic lines known cable towing devices can also be used for the compressed air supply lines, with what especially in the case of machine-adjustable suction clamps collision-free routing of the compressed air supply lines easily is possible in parallel with an electrical line leadership in monitoring and other energy supply each individual suction clamp can be provided.
Letztlich ist die neue Vakuumspanneinrichtung auch energie sparender, denn bei gleicher Leistung ist nicht nur der Energieaufwand für die Drucklufterzeugung gegenüber der Va kuumerzeugung geringer, Druckluft läßt sich auch einfacher speichern, ständig laufende Pumpen wie bei der Vakuumver sorgung sind nicht erforderlich.Ultimately, the new vacuum clamping device is also energy more economical, because with the same performance it is not just that Energy expenditure for compressed air generation compared to the Va less vacuum generation, compressed air is also easier save, constantly running pumps as with the vacuum ver care is not required.
Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous design features of the invention result itself from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an ei nem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:The invention is based on the drawing to egg NEM embodiment explained in more detail. Show:
Fig. 1-3 einen Saugspanner einer Vakuumspanneinrich tung im Längsschnitt, im Querschnitt und in der Draufsicht, Fig. 1-3 a suction clamp a Vakuumspanneinrich tung in longitudinal section, cross section and in plan view,
Fig. 4 das pneumatische Schaltbild mehrerer Saug spanner einer Vakuumspanneinrichtung und Fig. 4 shows the pneumatic circuit diagram of several suction clamps of a vacuum clamping device and
Fig. 5 die Seitansicht eines Tragbalkens für Saugspanner der in Rede stehenden Art. Fig. 5 shows the side view of a support beam for suction clamps of the type in question.
Die Fig. 1-3 zeigen den konstruktiven Aufbau eines Saugspanners 1, der an seiner Oberseite einen Saugraum 3 hat, der bei den Fig. 1 und 2 nach oben hin mittels ei nes zu spannenden Werkstücks 2 abgedeckt ist. Die Auflage des Werkstücks 2 oberseitig auf dem Saugspanner 1 erfolgt über gummierte Auflagen 5 geringer Dicke, die beim Unter druckaufbau ein räumliches Zusammenfallen des Saugraums 3 verhindern. Umlaufend ist der Saugraum 3 mittels einer Lip pendichtung 4 abdichtbar, die sich an die Unterseite der Werkstücke 2 anlegt. Figs. 1-3 show the structural design of a Saugspanners 1, on its upper side has a suction chamber 3, which is covered in Fig. 1 and 2 in the upward direction by means of ei nes workpiece to be clamped 2. The support of the workpiece 2 on the top of the suction clamp 1 takes place over rubberized pads 5 of small thickness, which prevent a spatial collapse of the suction chamber 3 when the pressure builds up. The suction chamber 3 is circumferentially sealable by means of a lip seal 4 which bears against the underside of the workpieces 2 .
Der Saugraum 3 ist über einen Saugkanal 6 mit einer Injek tordüse 7 verbunden, die nach dem Venturiprinzip anrbeitet und mit Druckluft versorgt werden muß. Die Injektordüse 7 ist vorzugsweise mehrstufig ausgeführt und kann ein Vakuum bis 0,9 bar erzeugen. Je nachdem wie luftdurchlässig das betreffende Werkstück 2 ist, kann mit einer derart lei stungsfähigen Injektordüse 7 noch ein Unterdruck von 0,6 bis 0,8 bar aufrechterhalten werden, wozu ein Speisedruck in der Größenordnung von 3-6 bar erforderlich ist und der Luftverbrauch etwa 0,5 Nl/s beträgt. An der Außenseite hat der Vakuumspanner 7 einen Druckluftanschluß 8, der mit der Einlaßseite der Injektordüse 7 in Verbindung steht, siehe Fig. 1.The suction chamber 3 is connected via a suction channel 6 with an injector gate nozzle 7 , which works on the Venturi principle and must be supplied with compressed air. The injector nozzle 7 is preferably designed in several stages and can generate a vacuum of up to 0.9 bar. Depending on how air permeable the workpiece 2 in question, with such a powerful injector nozzle 7 , a negative pressure of 0.6 to 0.8 bar can still be maintained, for which purpose a feed pressure of the order of 3-6 bar is required and the air consumption approximately 0.5 Nl / s. On the outside, the vacuum tensioner 7 has a compressed air connection 8 , which is connected to the inlet side of the injector nozzle 7 , see FIG. 1.
Wie Fig. 2 deutlich macht, ist vom oberen Saugraum 3 noch ein Prüfkanal 9 bis zur Unterseite des Saugspanners 1 ge führt, daran ist ein Vakuumschalter 10 angeschlossen, der einen elektrischen Anschluß 11 für eine Signalleitung auf weist. Der Vakuumschalter 10 ist auf einen Vakuumgrenzdruck eingestellt, und er erzeugt ein Signal, wenn dieser Vakuum grenzdruck nach oben oder nach unten hin überschritten wird. Das dient dazu, die Aufrechterhaltung des für den je weiligen Spannvorgang erforderlichen Unterdrucks im Saug raum 3 des Vakuumspanners 1 überwachen zu können.As FIG. 2 makes clear, a test channel 9 leads from the upper suction chamber 3 to the underside of the suction clamp 1 , to which a vacuum switch 10 is connected, which has an electrical connection 11 for a signal line. The vacuum switch 10 is set to a vacuum limit pressure, and it generates a signal when this vacuum limit pressure is exceeded upwards or downwards. This serves to be able to monitor the maintenance of the vacuum required for the respective clamping process in the suction chamber 3 of the vacuum clamp 1 .
Fig. 4 zeigt, wie eine Mehrzahl von Saugspannern 1 pneuma tisch und elektrisch geschaltet sind, um bei Verwendung ei ner solch kompletten Vakuumspanneinrichtung in einer pro grammgesteuerten Bearbeitungsmaschine auch die Steuerung und Überwachung der Vakuumspanneinrichtung über das Maschi nenprogramm vornehmen zu können. Fig. 4 shows how a plurality of suction clamps 1 are pneumatically and electrically switched in order to be able to control and monitor the vacuum clamping device via the machine program when using such a complete vacuum clamping device in a program-controlled processing machine.
Jeder der Saugspanner 1 ist über seinen Druckluftanschluß 8 mit einer Druckluftleitung 12 verbunden, die zu einer Druckluftversorgung 13-15 führt. Die Druckluftversorgung 13-15 umfaßt eine Verteilereinheit 13, die für jeden der Saugspanner 1 ein Pneumatikventil 14 hat, welches zumindest dann geöffnet ist, wenn der zugehörige Saugspanner 1 für den jeweiligen Bearbeitungsvorgang zu aktivieren ist. Die Verteilereinheit 13 ist über eine Druckluftzuleitung 15 mit einer geeigneten Druckluftquelle verbunden.Each of the suction clamps 1 is connected via its compressed air connection 8 to a compressed air line 12 , which leads to a compressed air supply 13-15 . The compressed air supply 13-15 comprises a distributor unit 13 which has a pneumatic valve 14 for each of the suction clamps 1 , which is open at least when the associated suction clamp 1 is to be activated for the respective machining process. The distributor unit 13 is connected to a suitable compressed air source via a compressed air supply line 15 .
Der Vakuumschalter 10 jedes Saugspanners 1 ist mittels elektrischer Leitungen 16 mit einer Signalauswertung 17 verbunden, welche die von den Vakuumschaltern 10 jedes für das Spannen eines Werkstücks benötigten Saugspanners 1 kom menden Signale überwacht. Wird festgestellt, daß schon bei nur einem der aktiven, für den jeweiligen Spannvorgang be nötigten Saugspanner 1 ein Unterdruckverlust auftritt, hier also das Vakuum unter denjenigen Grenzwert sinkt, auf den der zugehörige Vakuumschalter 10 eingestellt ist, dann er zeugt die Signalauswertung 17 ein Warnsignal, das zum einen optisch oder akustisch wahrnehmbar gemacht werden kann und zum anderen so in das Programm der Maschinensteuerung ein greift, daß ein bevorstehender Bearbeitungsvorgang gar nicht erst startet oder ein bereits laufender Bearbeitungs vorgang sofort abgebrochen wird.The vacuum switch 10 of each suction clamp 1 is connected by means of electrical lines 16 to a signal evaluation 17 , which monitors the signals coming from the vacuum switches 10 of each suction clamp 1 required for clamping a workpiece. If it is found that a vacuum loss occurs with only one of the active suction clamps 1 required for the respective clamping process, here the vacuum drops below the limit value to which the associated vacuum switch 10 is set, then the signal evaluation 17 generates a warning signal, which can be made visually or acoustically perceptible and which intervenes in the machine control program in such a way that an upcoming machining process does not even start or an already running machining process is immediately interrupted.
Die vorstehend diskutierte Überwachungsmöglichkeit zielt darauf ab, für den Fall, daß ein für den jeweiligen Spann vorgang benötigter Saugspanner 1 nicht ordnungsgemäß funk tioniert, ein Schaden an der Bearbeitungsmaschine oder gar eine Gefährdung der Bedienungspersonen durch ein sich lö sendes Werkstück nicht vorkommen kann. Bei einer programm gesteuerten Maschine, bei der über das Maschinenprogramm die Positionierung der Saugspanner 1, die für die Bearbei tung des jeweiligen Werkstücks benötigt werden, maschinell vorgenommen wird, ergibt sich ein weiterer Vorteil hinsichtlich der Werkstückspannvorgänge. Denn zu Beginn eines Spannvorganges können zunächst alle Saugspanner 1 mittels Druckluft versorgt werden, entsprechend sind die in Fig. 4 gezeigten Ventile 14 sämtlicher Saugspanner, also auch die der nicht benötigten Saugspanner 1, offen. Über das Maschi nensteuerprogramm werden in der Auswerteinheit 17 die Vaku umschalter 10 der einzelnen Saugspanner 1 abgefragt, und diejenigen Saugspanner 1, für die über die Vakuumschalter 10 ein ausreichender Unterdruck nicht signalisiert wird, wird die Druckluftversorgung über das betreffende Ventil 14 der Druckluftversorgung 13 abgeschaltet. Liegt ein Störfall nicht vor, was die Regel ist, handelt es sich bei den abge schalteten Saugspannern 1 um diejenigen, die für den jewei ligen Spannvorgang nicht benötigt werden. Denn bei diesen Saugspannern 1 kann sich infolge fehlender Abdichtung des Saugraums 3, weil darauf das betreffende Werkstück nicht aufliegt, ein Vakuum nicht aufbauen. So vereinfacht sich die Steuerung der Druckluftversorgung der für die einzel nen Spannvorgänge benötigten Saugspanner 1 erheblich.The monitoring option discussed above is aimed at, in the event that a suction clamp 1 required for the respective clamping process does not function properly, damage to the processing machine or even endangerment of the operators by a loosening workpiece cannot occur. In the case of a program-controlled machine in which the positioning of the suction clamps 1 , which are required for the machining of the respective workpiece, is carried out mechanically via the machine program, there is a further advantage with regard to the workpiece clamping processes. Because at the beginning of a tensioning process, all suction clamps 1 can initially be supplied with compressed air, accordingly the valves 14 shown in FIG. 4 of all suction clamps, that is to say also those of the suction clamps 1 not required, are open. Via the machine control program, the vacuum switch 10 of the individual suction clamps 1 are queried in the evaluation unit 17 , and those suction clamps 1 for which a sufficient vacuum is not signaled via the vacuum switch 10 , the compressed air supply via the relevant valve 14 of the compressed air supply 13 is switched off. If there is no malfunction, which is the rule, the suction clamps 1 are switched off and are those that are not required for the respective clamping process. Because with these suction clamps 1 , a vacuum cannot build up due to the lack of sealing of the suction space 3 because the workpiece in question does not rest thereon. This simplifies the control of the compressed air supply of the suction clamps 1 required for the individual clamping processes.
Fig. 5 zeigt, wie in praktischer Ausführung die Saugspanner 1 auf einem Tragbalken 18 in dessen Längsrichtung ver schieblich angeordnet sind. Oberseitig und längsseitig hat der Tragbalken 18 Führungseinrichtungen für einen Schlitten 20, auf dem jeweils einer der Saugspanner 1 aufgebaut ist. Die entsprechend in Längsrichtung des Führungsbalkens 18, also in Richtung der Y-Achse der Maschine verfahrbaren Schlitten 20 sind mechanisch mit einer Schleppvorrichtung 19 gekuppelt, über welche die elektrischen Lei tungen 16 zur Signalübertragung (Fig. 4) und die sonstigen der Energieversorgung dienenden Zuleitungen, vor allem aber auch die Druckluftleitungen 12 zur Druckluftversorgung der Saugspanner 1 geführt sind.As a practical embodiment shown in FIG. 5, the suction clamp 1 on a supporting beam 18 in the longitudinal direction thereof are arranged displaceably ver. The upper and long sides of the support beam 18 have guide devices for a slide 20 , on each of which one of the suction clamps 1 is built. The carriage 20 , which can be moved correspondingly in the longitudinal direction of the guide beam 18 , that is to say in the direction of the Y axis of the machine, is mechanically coupled to a towing device 19 , via which the electrical lines 16 for signal transmission ( FIG. 4) and the other supply lines serving for energy supply, but above all the compressed air lines 12 for supplying compressed air to the suction clamps 1 are guided.
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