DE102011117776B3 - Electrohydraulic workpiece clamping apparatus for clamping workpiece during e.g. cutting process, has control components and sensors that are arranged at clamping bodies, where workpieces are clamped by apparatus in manufacturing position - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht von der im Oberbegriff des Patentanspruches definierten Elektrohydraulischen Werkstückspannvorrichtung aus, wobei der Spanndruck an hydraulischen betätigten Spannelementen mittels mindestens eines elektromotorisch angetriebenen Pumpenaggregates erzeugt wird.The invention is based on the defined in the preamble of claim Electro-hydraulic workpiece clamping device, wherein the clamping pressure is generated on hydraulic actuated clamping elements by means of at least one electric motor-driven pump unit.
Hydraulisch, das heißt mit Drucköl betätigte Spannelemente oder Spannkomponenten sind bekannte wesentliche Funktionselemente, um in werkstückspezifisch ausgebildeten Sonderspannvorrichtungen insbesondere gehäuseförmige und prismatische Werkstücke während ihrer spanenden Bohr- und Fräsbearbeitung auf Werkzeugmaschinen kräftig, sicher und bedienarm spannen zu können. In der Serienfertigung sind dabei die Wiederholgenauigkeit der Positionierung und die Werkstückspannung selbst eine wichtige Vorraussetzung für die anzustrebende Fertigungsqualität. Die Vorteile der Hydraulikspannung gegenüber der Handspannung und gegenüber anderen Spannmedien sind auch dann unverzichtbar, wenn zunehmend sogenannte hydraulikfreie Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren mittels elektromechanischer Aktuatoren, unter dem Aspekt eines minimierten Elektroenergieverbrauches, Antriebsfunktionen von Hydraulikaggregaten hinfällig werden lassen.Hydraulic, that is, with pressure oil actuated clamping elements or clamping components are known essential functional elements to clamp in workpiece-specific special clamping devices in particular housing-shaped and prismatic workpieces during their drilling and milling machining on machine tools strong, safe and easy to operate. In repetitive manufacturing, the repeatability of the positioning and the workpiece clamping itself are an important prerequisite for the desired quality of production. The advantages of the hydraulic tension compared to the manual tension and compared to other clamping media are also indispensable when increasingly so-called hydraulically-free machine tools and machining centers by means of electromechanical actuators, under the aspect of minimized electrical energy consumption, drive functions of hydraulic units become obsolete.
Eine spanende Werkstückfertigung von größeren Stückzahlen erfordert eine effektive Mehrstückspannung in der Werkstückspannvorrichtung, die mit einem Hydraulik-Spannsystem besonders zweckmäßig und kostengünstig realisierbar ist. Durch die bisher in der Werkzeugmaschine angeordneten elektromotorisch angetriebenen Pumpenaggregate ist die hydraulische Leistungsmedienversorgung für die Spannelemente oder die Spannkomponenten mittels Komponenten für die Druckölverteilung, Druckölzuführung und -steuerung zu realisieren. Eine Maschinenpalette, in der die Versorgungs- und Abführleitungen und weitere Funktionskomponenten sowie ihre Schnittstellen für das von Pumpenaggregaten zugeführte und abzuleitende Drucköl angeordnet sind, ist beispielhaft in
Eine weitere Sonderausbildung einer Maschinenpalette ist in
Die Maschinepalette beinhaltet hier die Funktionsbaugruppen Hydraulikpumpe und Stromgenerator für die Stromversorgung von Sensoren sowie für das intelligente Kommunikationssystem zwischen der Werkstück-Spannvorrichtung und der Steuerung des Bearbeitungszentrums. Darüber ist im Werkstück-Aufspannkörper der für die Hydraulikspannfunktion benötigte Hydrauliktank, zusätzlich zu den hydraulisch betätigten Spannelementen und Spannkomponenten, integriert. Durch das hydraulikfreie Bohr- und Fräsbearbeitungszentrum erfolgt nur noch die Versorgung des elektromotorischen Antriebes sowie der Funktionselemente des Rundtisches mit Elektroenergie über im Tisch des Bohr- und Fräsbearbeitungszentrum angeordnete Verbindungs- und Versorgungsleitungen.The machine range includes the functional assemblies hydraulic pump and power generator for powering sensors as well as the intelligent communication system between the workpiece clamping device and the control of the machining center. In addition, in the workpiece clamping body required for the hydraulic clamping function hydraulic tank, in addition to the hydraulically operated clamping elements and clamping components integrated. The hydraulically-free drilling and milling center only supplies the electromotive drive and the functional elements of the rotary table with electrical energy via connection and supply lines arranged in the table of the drilling and milling center.
Eine weitere Ausbildung eines mit Druckluft betriebenen Generators für die Stromversorgung von Sensoren ist unter anderem aus
Nachteilig ist, dass die für den Einsatz auf einem hydraulikfreien Bohr- und Fräsbearbeitungszentrum notwendige ergänzende körperliche Integration der Spannantriebs- und Steuerungselemten in eine hydraulische Werkstückspannvorrichtung
- – eine großräumige Ausbildung des Spannkörpers,
- – eine hohe Dimensionierung der Maschinenpalette in der Sonderausbildung eines Adaptionskörpers,
- – eine schwergewichtige Ausbildung und
- – eine aufwändige Innen- und Leitungsstruktur dieser Komponenten
- - a large-scale training of the clamping body,
- A high dimensioning of the machine pallet in the special design of an adaptation body,
- - a heavyweight training and
- - A complex inner and wire structure of these components
Die vorgeschlagene Lösung ist nur auf einem einfachen, einspindeligen mit waagerechtem Rundteiltisch ausgestatteten hydraulikfreien Bearbeitungszentrum mit großem Arbeitsraum anwendbar.The proposed solution is applicable only to a simple, single-spindle with horizontal round table equipped hydraulic-free machining center with large working space.
Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, dass insbesondere der Spannkörper und die Maschinenpalette von Hydraulischen Spannvorrichtungen
- – raumsparend zu verkleinert,
- – leichtgewichtig und
- – einfachstrukturiert
- - to save space,
- - lightweight and
- - simply structured
Die Hydraulischen Spannvorrichtungen müssen dabei sowohl auf
- – einer hydraulikfreien einfachen in Tisch- oder Ständerbauweise strukturierten Werkzeugmaschine oder auf
- – einem hydraulikfreien, mit Palettenwechsler für eine Zwei-Stückanordnung beweglich ausgestatteten Bohr- und Fräsbearbeitungszentrum
- - A hydraulic-free simple table or stand-structured machine tool or on
- - A hydraulically-free, with pallet changer for a two-piece arrangement movably equipped drilling and milling center
Aufgabe ist es alle funktionsbedingt für eine Hydraulikspannung notwendigen Spannantriebs- und Steuerungskomponenten so in eine Elektrohydraulische Spannvorrichtung zu integrieren, dass
- – eine Fünfseitenbearbeitung der Werkstücke auf jedem mit, nach den Normmaßen in geringer Höhe ausgebildeten, Maschinenpaletten ausgestatteten hydraulikfreien Bohr- und Fräsbearbeitungszentrum realisierbar ist oder
- – sie auf einer einfachen, kompakten hydraulikfreien Werkzeugmaschine in Tisch- oder Ständerbauweise auf deren Werkzeugmaschinentisch fest anordenbar und betreibbar ist.
- - A five-sided machining of the workpieces on each with, according to the standard dimensions formed at low altitude, machine pallets equipped hydraulic-free drilling and milling center is feasible or
- - It can be arranged and operated on a simple, compact hydraulically-free machine tool in table or stand construction on the machine tool table.
Das geschilderte Problem wird durch den Gegenstand des Patentanspruches gelöst.The described problem is solved by the subject of the claim.
Die hier vorgeschlagene Elektrohydraulische Werkstückspannvorrichtung hat einen Spannkörper an und auf den alle Spannantriebs- und Steuerungskomponenten angeordnet sind. Das sind mindestens
- – ein Elektroantriebsmotor, in Schutzkleinspannung betätigbar, eine Hydraulikpumpe, ein Hydrauliktank und die Steuerventile für die vorrichtungsinterne Spannung der Werkstücke mittels Hydraulik-Spannelementen in sensorkontrollierten Positionen an den Werkstückanlagen am Spannkörper.
- - An electric drive motor, in safety extra-low voltage actuated, a hydraulic pump, a hydraulic tank and the control valves for the device-internal voltage of the workpieces by means of hydraulic clamping elements in sensor-controlled positions on the workpiece systems on the clamping body.
Außerdem sind
- – ein Generator, soweit keine direkte Elektroleitungsverbindung zur Werkzeugmaschine besteht sowie
- – Sensoren für Zustandsänderungsfeststellungen und ein Bussystem angeordnet. Unter dem Spannkörper befindet sich in einer konstanten und ständig wiederholbaren Position, direkt auf dem Werkzeugmaschinentisch aufsitzend, im Werkzeugmaschinentisch ein mit der Werkzeugmaschine über eine Elektroleitungsverbindung verbundener Elektroantriebsmotor. Dieser ist über dessen nach oben und senkrecht gerichteten Antriebswelle mit Spannantriebs- und Funktionskomponenten im Spannkörper, diese funktionsrealisierend oder funktionsunterbrechend betätigend, über Kupplungselemente verbunden. Alternativ befindet sich unter dem Spannkörper, der auf einem schwenkbeweglich gelagerten Rundteiltisch aufsitzt, im Werkzeugmaschinentisch eine Elektroleitungs-Drehdurchführung und eine nachfolgend nach oben gerichtete senkrechte Leitungsführung zu den Spannantriebs- und Steuerungskomponenten im Spannkörper hin.
- - A generator, as far as no direct electrical line connection to the machine tool exists and
- - Sensors for state change detections and a bus system arranged. Under the clamping body is in a constant and constantly repeatable position, sitting directly on the machine tool table, in the machine tool table connected to the machine tool via an electric line connection electric drive motor. This is connected via its upwardly and vertically directed drive shaft with Spannantriebs- and functional components in the clamping body, this functional realizing or interrupting function, connected via coupling elements. Alternatively, located under the clamping body, which rests on a pivotally mounted round table, in the machine tool table, an electric cable rotary feedthrough and a subsequent upward vertical routing to the Spannantriebs- and control components in the clamping body.
Die Spannantriebs- und Steuerungskomponenten sind alternativ auf der waagerechten Kopfplatte oder auf der Grundplatte der Spannkörper angeordnet.The Spannantriebs- and control components are alternatively arranged on the horizontal top plate or on the base plate of the clamping body.
Sie sind bedienersicher geschützt sowie späneabweisend eingehaust.They are user-friendly protected and covered with chips.
In den flachen geringdimensionierten Paletten, Rundteiltischen oder auch in separaten Adaptionskörpern unter dem Spannkörper sind nur noch die Lagerbohrungen sowie die Kupplungselemente für die senkrechten Antriebswellen der Elektroantriebsmotoren und für die senkrechten Leitungsführungen aufgenommen und positioniert.In the flat small-sized pallets, round dividing tables or in separate adaptation bodies under the clamping body only the bearing bores and the coupling elements for the vertical drive shafts of the electric drive motors and for the vertical cable guides are recorded and positioned.
Die Erfindung ist in drei Ausführungsbeispielen in den Figuren vereinfacht dargestellt und im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert:
Die Elektrohydraulische Werkstückspannvorrichtung ist inThe invention is illustrated simplified in three embodiments in the figures and explained in more detail in the following part of the description:
The electrohydraulic workpiece clamping device is in
Die Elektrohydraulische Werkstückspannvorrichtung besteht im wesentlichen aus dem Spannkörper
Die direkten Leitungsverbindungen
Diese Leitungsverbindungen
- –
1 auf einemim Werkzeugmaschinentisch 10 angeordneten Elektroantriebsmotor 3 , der über dieAntriebswellen 9 die Hydraulikpumpe 2 und unter Nutzung des Inhaltes des Hydrauliktankes4 , überDruckölleitungen die Hydraulikspannelemente 8 betreibt und damit zwei Werkstücke17 spannt oder entspannt, - –
2 auf eineim Werkzeugmaschinentisch 10 undim schwenkbeweglichen Rundtisch 23 angeordnete Elektroleitungs-Drehdurchführung 13 , die über senkrechte Elektroleitungen,den im Spannkörper 1 angeordneten Elektroantriebsmotor 3 für dieHydraulikpumpe 2 alle Funktionen auslöst, um mittels der Hydraulik-Spannelemente 8 zwei Werkstücke 17 zu spannen oder zu entspannen und in der Darstellung in - –
den 3 und4 Auf Elektroleitungs-Drehdurchführungen 13 ,Elektroantriebsmotoren 3 , die über senkrechte Antriebswellen9 die Hydraulikpumpen 2 und dieGeneratoren 5 sowie alle anderen Steuerungskomponenten, dieauf den Kopfplatten 15 desSpannkörpers 1 eingehaust angeordnet sind, betreiben.Jeweils vier Werkstücke 17 sind, an den senkrechten Spannflächen anliegend und auf waagerechten Werkstückanlagen21 aufliegend, mittels der Hydraulikspannelemente8 gespannt. Die Zustände oderZustandsänderungen am Spannkörper 1 und anden Werkstücken 17 werden mittels Sensoren22 kontrolliert und intelligent überwacht.
- -
1 on one in the machine tool table10 arrangedelectric drive motor 3 that's about thedrive shafts 9 thehydraulic pump 2 and using the contents of thehydraulic tank 4 , the hydraulic clamping elements via pressure oil lines8th operates and thus twoworkpieces 17 tense or relaxed, - -
2 on one in the machine tool table10 and in the pivoting rotary table23 arrangedelectroconducting rotary union 13 , via vertical electric cables, in the clampingbody 1 arrangedelectric drive motor 3 for thehydraulic pump 2 all functions triggers to by means of hydraulic clamping elements8th twoworkpieces 17 to cock or relax and in the presentation in - - the
3 and4 On electric cable rotary joints13 , Electric drivemotors 3 , which havevertical drive shafts 9 thehydraulic pumps 2 and thegenerators 5 as well as all other control components on thetop plates 15 of the clampingbody 1 are arranged housed, operate. Four workpieces each17 are, lying on the vertical clamping surfaces and onhorizontal workpiece systems 21 resting, by means of the hydraulic clamping elements8th curious; excited. The states or state changes on the clampingbody 1 and on theworkpieces 17 be usingsensors 22 controlled and intelligently monitored.
Während der Spannkörper
- –
1 mit der Grundplatte 16 ,auf dem Werkzeugmaschinentisch 10 aufsitzend, mittels Befestigungsschrauben25 befestigt ist, ist er in - –
2 ,3 und4 als um die senkrechte Schwenkachsen18 um 90° bzw. 180° mittels des Rundtisches23 schwenkbar,auf dem Werkzeugmaschinentisch 10 positioniert um mittels Befestigungsschrauben25 fixiert.
- -
1 with thebase plate 16 , on the machine tool table10 seated, by means of fastening screws25 is attached, he is in - -
2 .3 and4 as about the vertical pivot axes18 by 90 ° or 180 ° by means of the rotary table23 swiveling, on the machine tool table10 positioned by means of fastening screws25 fixed.
Die Darstellung in den
- –
3 und4 zeigen vereinfacht zwei Elektrohydraulische Werkstückspannvorrichtungen aufden Palettenwechslern 24 eines entsprechend strukturierten hydraulikfreien Bohr- und Fräsbearbeitungszentrums. Inder Fertigungsstellung 19 sind viermit Hydraulikspannelementen 8 gespannte Werkstücke 17 am Spannkörper 1 auf Werkstückanlagen 21 aufliegend, gespannt. Inder Werkstückwechselstellung 20 ist die Situation der entnommenen Werkstücke17 dargestellt.
- -
3 and4 show simplified two electro-hydraulic workpiece clamping devices on the pallet changers24 a suitably structured hydraulically-free drilling and milling center. In theproduction position 19 are four with hydraulic clamping elements8th tensionedworkpieces 17 on the clampingbody 1 onworkpiece systems 21 lying, cocked. In theworkpiece change position 20 is the situation of the removedworkpieces 17 shown.
Die Paletten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Spannkörpertensioning body
- 22
- Hydraulikpumpehydraulic pump
- 33
- ElektroantriebsmotorElectric drive motor
- 44
- Hydrauliktankhydraulic tank
- 55
- Generatorgenerator
- 66
- Vorrichtungssteuerungdevice control
- 77
- Steuerventilecontrol valves
- 88th
-
Hydraulik-Spannelemente für
17 Hydraulic clamping elements for17 - 99
-
Antriebswelle für
2 Drive shaft for2 - 1010
- WerkzeugmaschinentischMachine tool table
- 1111
-
Palette(n) an
24 Pallet (s)24 - 1212
- Kupplungselementecoupling elements
- 1313
-
Elektroleitungs-Drehdurchführung für
14 Electric cable rotary union for14 - 1414
-
Elektroleitungsverbindung(en) in
10 Electric cable connection (s) in10 - 1515
-
Kopfplatte von
1 Headstock of1 - 1616
-
Grundplatte von
1 Base plate of1 - 1717
- Werkstück(e)Workpiece (s)
- 1818
- Schwenkachse(n)Pivot axis (n)
- 1919
-
Fertigungsstellung von
17 Production position of17 - 2020
-
Werkstückwechselstellung von
17 Workpiece change position of17 - 2121
-
Werkstückanlage(n) an
1 Workpiece system (s)1 - 2222
-
Sensoren an
8 und an21 Sensors on8th and on21 - 2323
- Rundteiltisch, schwenkbeweglichRound part table, swiveling
- 2424
- Palettenwechslerpallet changer
- 2525
-
Befestigungsschrauben für
1 , auf10 oder11 Fixing screws for1 , on10 or11
Claims (1)
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