DE102013015764A1

DE102013015764A1 - Netzanschlussmodul für intelligente Werkstückspannvorrichtungen

Info

Publication number: DE102013015764A1
Application number: DE201310015764
Authority: DE
Inventors: Michael Franzki
Original assignee: Hohenstein Vorrichtungsbau und Spannsysteme GmbH
Current assignee: WVL Werkzeug und Vorrichtungsbau Lichtenstein GmbH
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2033-09-14
Also published as: DE102013015764B4

Abstract

Das Netzanschlussmodul (1) für Intelligente Werkstückspannvorrichtungen (4), die mittels einer Maschinenpalette oder einer Schwenkplatte (5.1) in Teilschritten auf einem spanenden Bearbeitungszentrum winkelverstell- und positionierbar sind, besteht aus zwei achsgleich stirnseitig kontaktierbaren Buchsen. Es ist raumsparend körperintegriert angeordnet und erfüllt neben seiner Kontakt-Verbindungsfunktion und Kontakt-Lösefunktion für stromführende Leitungen (6) auch eine Schwenkachslager- und eine Mittenpositionierungs-Funktion. Besonderes Anwendungsgebiet sind autarke elektrohydraulische Werkstückspannvorrichtungen (4), die für eine Mehrstück- und Mehrseitenbearbeitung von Werkstücken auf spanenden Bearbeitungszentren verschwenkbar sein müssen.

Description

Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruches 1 definierten Netzanschlussmodul für Intelligente Werkstückspannvorrichtungen aus, wobei über stromführende Leitungen ein Datentransfer mit mindestens einem spanenden Bearbeitungszentrum, mit einem Werkstückhandlingsroboter oder mit einer Bedienerstation realisierbar ist.
Kennzeichnend für eine Intelligente Werkstückspannvorrichtung ist, dass nach einer sensorischen Feststellung und Erfassung von Maß-, Positions- und Zustandsänderungs-Daten am Werkstück und an der Werkstückspannvorrichtung diese, in der Regel mittels elektrischer Leitungen, an die Werkzeugmaschinensteuerung oder an die Steuerung eines Werkstückhandlingsroboters für eine mögliche oder notwendige aktorische Kompensation übertragen werden. Dabei soll über einen Netzanschlussmodul eine kontaktierende Leitungsverbundenheit oder eine kontaktlösende Trennung der stromführenden Leitungen des Datennetzes erfolgen können. Über dieses Netzanschlussmodul soll aber auch die Bereitstellung von Elektroenergie unter anderem für die Sensoren auf der Werkstückspannvorrichtung, realisiert werden können.
Stand der Technik ist, dass bei Intelligenten Werkstückspannvorrichtungen und auch bei mit Sensoren ausgestatteten Elektrohydraulischen Werkstückspannvorrichtungen die elektrischen Datenleitungen und Versorgungsleitungen für Elektroenergie außengeführt und/oder körperintegriert in den Funktionskomponenten angeordnet sind. An den Kontakt- und Übergangsstellen von den Auf- und Anlageelementen, die Adapterplatten zu dem Vorrichtungskörper und von diesem zur Maschinenpalette oder zum Ständer des Bearbeitungszentrums und zur Maschinensteuerung hin gerichtet, sind aber insbesondere bei Bewegungsabläufen zwischen diesen Komponenten Durchführungs- und Schutzelemente für die an diesen Stellen offen zugängigen elektrischen Leitungen auszubilden und anzuordnen.
Beispielhaft für vielfach vorbekannte Ausbildungen derartiger elektrischer Leitungsführungen in und an intelligenten Werkstückspannvorrichtungen mit flächiger Direktkontaktierung zur Werkzeugmaschine sollen hier

– DD 138 744 ,
– DE 10 2011 117 776 und
– DE 10 2005 051 363 A1

Bei Maschinenkomponenten, die mit einem elektromotorischen Funktionsantrieb ausgestattet sind, ist wie in

– DE 103 50 872 A1

Sie werden in aller Regel vom Bediener oder Instandhalter von Hand betätigt, verbunden und getrennt, wie dies bei den in DE 25 43 458 C2 beschriebenen elektrischen Anschlusswinkelstecker beispielsweise erforderlich ist.
Der Stand der Technik bei derartigen Leitungsverbindungen, mit denen funktionsfähige Datenvernetzungen realisierbar sind, ist weiterhin ein in DE 10 2012 014 617 B3 beschriebenes, sogenanntes Netzanschlussmodul für die Realisierung eines Netzanschlusses von Intelligenten Werkstückspannvorrichtungen. Mit dieser Lösung sind

– eine kontaktierend verbundene und kontaktlösende Leitungsführung elektrischer Leitungen zwischen der Intelligenten Werkstückspannvorrichtung und einem spanenden Bearbeitungszentrum als eine freie, vom unmittelbaren Arbeitsraum abseits gehaltene, flexible Leitungsführung ausgebildet,
– die beweglichen Teile des Netzanschlussmodules mittels einer linearbeweglichen Antriebsbaugruppe in die Kontaktstellung und in die kontaktgelöste Stellung, durch die Maschinensteuerung prozessabhängig steuerbar, automatisiert bewegbar und
– das bewegliche Maschinenmodul-Teil, sowie die Kontaktelemente und die Kontaktstifte beider Modul-Teile so ausgebildet, dass eine wiederhol- und positionsgenaue sowie automatisiert ablaufende Kontaktfindung, Kontakthalterung, Kontaktsicherung sowie Isolierung der Kontaktstelle durchführbar sind.

Damit wurde die Aufgabe zur Schaffung eines dauerhaft funktionsfähigen Netzanschlussmodules, über das die elektrischen Leitungen eines Datennetzes kontaktierend verbunden oder kontaktlösend getrennt sind, unter den Anwendungsbedingungen Intelligenter Werkstückspannvorrichtungen erstmalig gelöst.
Die Ausbildungsvielfalt der Intelligenten Werkstückspannvorrichtungen, als Teil von bedienarmen Produktionssystemen in der industriellen Teilefertigung, macht aber einige weitergehende Ausbildungsoptimierungen der Netzanschlussmodule erforderlich. Die Problemstellung ist, Netzanschlussmodule

– raumsparend und körperintegriert auszubilden, um den Arbeits- und Spannraum über den Maschinenpaletten und Schwenkplatten für die zu fertigenden Werkstücke, die Spannmittel und die Intelligenten Werkstückspannvorrichtungen vollständig nutzen zu können,
– gering zu dimensionieren und vereinfacht zu strukturieren,
– auf eine Steckverbindungsstruktur zu verzichten und
– eine Mehrfach-Funktion zusätzlich zur Kontakt-Verbindungsfunktion und Kontakt-Lösefunktion unter den Bedingungen einer erforderlichen Winkelverstellbarkeit und wiederholgenauer Mittenpositionierung der Intelligenten Werkstückspannvorrichtungen zu ermöglichen.

Diese Problemstellung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Das Netzanschlussmodul besteht aus zwei hohlzylindrischen Buchsen, in den die stromführenden Leitungen aufgenommen sind. Sein stirnseitig kontaktierbares Vorrichtungsmodul-Teil bildet, körperintegriert in einer gemeinsamen Mittenpositionsbohrung der übereinander angeordneten und miteinander verbundenen sowie schwenkbaren Funktionskomponenten Werkstückspannvorrichtung, Maschinenpalette oder Schwenkplatte und Auflagetisch aufgenommen, ein Gleitlager mit gemeinsamer Schwenkachse. Zwischen diesen Funktionskomponenten sind stirnseitig eine obere feste Kontaktstelle und eine untere, kontaktbildende und kontaktlösende, Netzanschluss-Kontaktstelle angeordnet.
Das Vorrichtungsmodul-Teil ist eine Kontakt- und Zentrierbuchse, deren Kopfteil als ein Kegelstumpf und deren Buchsenteil als Lagerbolzen für eine schwenkende Maschinenpalette oder Schwenkplatte zur Anwendung kommt. Maß- und formpassend zum Kegelstumpf des Kopfteiles ist der Hohlkegel einer an der Unterseite der Bodenplatte der Werkstückspannvorrichtung angeordneten federnden Zentrierbuchse ausgebildet. Damit ist eine Werkstückspannvorrichtung dann wiederholgenau zentrierend positioniert, wenn eine kontaktierende Verbindung von Kontakt- und Zentrierbuchse in einer Schwenkplatte und der federnden Zentrierbuchse in der Werkstückspannvorrichtung gebildet ist.
Das Maschinenmodul-Teil ist als eine zwischen der Kontakt-Position und der Kontakt-Löseposition achsbewegliche Kontakthülse ausgebildet. Diese ist über eine Schubstange mit einem linearen Bewegungsantrieb verbunden und ist in einer Führungsbuchse eines auf dem Auflagetisch des spanenden Bearbeitungszentrums angeordneten Schwenkführungs- und Auflagemoduls gelagert damit um einen geringen Kontaktier- und Kontakt-Löseabstand hin und her beweglich.
Ergänzende Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 benannt. Sie betreffen die Anordnung und die Zuordnung der stromführenden Leitungen, die in bestimmten Bohrungsraster-Strukturen im Vorrichtungsmodul-Teil und im Maschinenmodul-Teil gehalten und positioniert sind.
Die Erfindung ist in den Figuren vereinfacht dargestellt und als ein Ausführungsbeispiel im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert. Gezeigt wird in
1: eine Schnittdarstellung des Netzanschlussmodules zwischen den Funktionskomponenten
2: eine 3D-Teilansicht nach 1
3: eine Sicht auf die Bohrungsraster-Struktur auf dem Kopfteil der Kontakt- und Zentrierbuchse
In 1 ist eine Mittenanordnung des Netzanschlussmodules 1 dargestellt, welches im Wesentlichen aus der

– oberen Kontakt- und Zentrierbuchse 1.1.2, die, mit ihrem Buchsenteil 1.1.4, in der Mittenpositions-Bohrung 5.2 der Schwenkplatte 5.1 schwenkbar gelagert ist und mit ihrem Kopfteil 1.1.3 in die federnde Zentrierbuchse 4.3 ragt, die in der Bodenplatte 4.1 einer nicht näher dargestellten Werkstückspannvorrichtung 4 wiederholgenau in einer Mittenposition angeordnet ist, und aus der
– unteren achsbeweglichen Kontakthülse 1.2.1 die, in einer Führungsbuchse 1.2.3 aufgenommen ist und mit dieser gemeinsam in der Mittenpositions-Bohrung 5.2 in dem Schwenkführungs- und Auflagemodul 5.3, als Teil des Auflagetisches 5 des nicht dargestellten spanenden Bearbeitungszentrum, angeordnet ist,

Die Kontakt- und Zentrierbuchse 1.1.2 bildet mit ihrem Hohlraum 1.1.5 und den beidseitig angeordneten Haltescheiben 1.1.6 sowie den Haltescheiben-Adapter 3.1 für die durchgeleiteten stromführenden Energie- und Datenleitungen 6 das Vorrichtungsmodul-Teil 1.1.
Die achsbewegliche Kontakthülse 1.2.1, die ebenfalls über einen Hohlraum 1.2.2 und stirnseitige Haltescheiben 1.1.6 für die durchgeleiteten hier sich aufwölbenden stromführenden Leitungen 6 verfügt, bildet gemeinsam mit dem über eine Schubstange 2.3 bewegungsverbundenen linearen Bewegungsantrieb 2.2, der als Elektrohubmagnet ausgebildet und Auflagetisch 5 angeordnet ist, das Maschinenmodul-Teil 1.2 des Netzanschlussmodules 1.
Dessen Hub, der identisch ist mit dem Maß des Kontaktier- und Kontaktlöseabstandes 2.1 den die achsbewegliche Kontakthülse 1.2.1 kontaktierend oder kontaktlösend an der Netzanschluss-Kontaktstelle 2 zurücklegt, beträgt im Ausführungsbeispiel 8 mm.
Darüber liegend, bilden die Kontakt- und Zentrierbuchse 1.1.2 mit ihren kegelstumpfförmigen Kopfteil 1.1.3 und die mit ihr verbundene federnde Zentrierbuchse 4.3 in der Bodenplatte 4.1 der Werkstückspannvorrichtung die feste Kontaktstelle 3 des Netzanschlussmodules 1.
Die Anordnung der Teile des Netzanschlussmodules 1 in der Schwenkplatte 5.1 und im Schwenkführungs- und Auflagemodules 5.3 ist als Außenansicht in 2 dargestellt.
In 3 wird als Sicht auf das Kopfteil 1.1.3 der Kontakt- und Zentrierbuchse 1.1.2 eine stirnseitige Bohrungsraster-Anordnung der stromführenden Energie- und Datenleitungen 6 in einer stirnseitigen Haltescheibe 1.1.6 ohne Halte- und Klemmelemente dargestellt.
Bezugszeichenliste

1.: Netzanschlussmodul
1.1: Vorrichtungsmodul-Teil
1.1.2: Kontakt- und Zentrierbuchse
1.1.3: Kopfteil von 1.1.2
1.1.4: Buchsenteil von 1.1.2
1.1.5: Hohlraum für 6
1.1.6: stirnseitige Haltescheiben für 6
1.2: Maschinenmodul-Teil
1.2.1: achsbewegliche Kontakthülse
1.2.2: Hohlraum für 6
1.2.3: Führungsbuchse in 5.3
2.: Netzanschluss-Kontaktstelle
2.1: Kontaktier- und Kontaktlöseabstand
2.2: linearer Bewegungsantrieb für 1.2.1
2.3: Schubstange an 2.2
3.: feste Kontaktstelle
3.1: Haltescheiben-Adapter für 6
4.: Werkstückspannvorrichtung
4.1: Bodenplatte
4.2: Unterseite von 4.1
4.3: federnde Zentrierbuchse
5.: Auflagetisch für 4
5.1: Schwenkplatte
5.2: Mittenpositions-Bohrung in 5.1
5.3: Schwenkführungs- und Auflagemodul
6.: stromführende Energie- und Datenleitungen
6.1: Energiezuführleitungen für 4
6.2: Leitungen für Datenübertragungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DD 138744 [0004]
DE 102011117776 [0004]
DE 102005051363 A1 [0004]
DE 10350872 A1 [0005]
DE 2543458 C2 [0006]
DE 102012014617 B3 [0007]

Claims

Netzanschlussmodul (1) für Intelligente Werkstückspannvorrichtungen (4), damit stromführende Leitungen (6) für die Energieversorgung und für einen Datentransfer mit mindestens einem spanenden Bearbeitungszentrum, einem Werkstückhandlings-Roboter oder mit einer Bedienerstation kontaktierend verbunden oder kontaktlösend getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass es aus zwei hohlzylindrischen Buchsen, in denen die stromführenden Leitungen (6) geführt sind, besteht, wobei das Vorrichtungsmodul-Teil (1.2), stirnseitig kontaktierbar, eine gemeinsame Schwenkachslager mit einer gemeinsamen Mittenpositions-Bohrung (5.2) der übereinander angeordneten und miteinander verbundenen sowie schwenkbaren Funktionskomponenten – Werkstückspannvorrichtung (4) – Maschinenpalette oder Schwenkplatte (5.1) und – Auflagetisch (5) des spanenden Bearbeitungszentrums körperintegriert bildet und zwischen diesen eine – feste Kontaktstelle (3) und eine – kontaktbildende und kontaktlösende Netzanschluss-Kontaktstelle (2) stirnseitig angeordnet sind, dass das Vorrichtungsmodul-Teil (1.1) eine Kontakt- und Zentrierbuchse (1.1.2) ist, deren – Kopfteil (1.1.3) als ein Kegelstumpf geformt ist und mit diesem in eine maß- und formpassende, als Hohlkegel geformte, federnde auf der Unterseite (4.2) der Bodenplatte (4.1) der Werkstückspannvorrichtung angeordnete federnde Zentrierbuchse (4.3) ragt und diese zentrierend positioniert, und deren – Buchsenteil (1.1.4) als Lagerbolzen für eine schwenkende Maschinenpalette oder Schwenkplatte (5.1) zur Anwendung kommt und dass das Maschinenmodul-Teil (1.2) eine zwischen der Kontakt-Position und der Kontaktlose-Position achsbewegliche Kontakthülse (1.2.1) ist, die – über eine Schubstange (2.3) – durch einen linearen Bewegungsantrieb (2.2), beispielsweise als ein bekannter Elektrohubmagnet ausgebildet, – in der Führungsbuchse (1.2.3) eines – auf dem Auflagetisch (5) angeordneten – Schwenkführungs- und Auflagemodul (5.3) gelagert, um einen geringen Kontaktier- und Kontaktlöseabstand (2.1) hin und her beweglich ist.
Netzanschlussmodul (1) nach Patenanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die in den Hohlräumen (1.1.5) des Vorrichtungsmodul-Teiles (1.1) und im Hohlraum (1.2.2) des Maschinenmodul-Teiles (1.2) aufwölbfähig aufgenommenen Energiezuführleitungen (6.1) und Leitungen für Datenübertragungen (6.2) mittels beidseitig an der – Kontakt- und Zentrierbuchse (1.1.2), und – achsbeweglichen Kontakthülse (1.2.1) angeordneten, als Lochscheiben ausgebildeten – stirnseitigen Haltescheiben (1.1.6) und in – Haltescheiben-Adaptern (3.1) in einer – deckungsgleichen, – kontaktsichernden und – koordinierten Bohrungsraster-Struktur positioniert und geklemmt sind.
Netzanschlussmodul (1) nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungsraster-Struktur der stirnseitig kontaktierenden stromführenden Energie- und Datenleitungen (6) in den stirnseitigen Haltescheiben (1.1.6) des Netzanschlussmodules (1) – eine Viereck-Anordnung der Energiezuführungsleitungen (6.1) sowie – eine Mehrfach-Dreieck- oder Viereck-Anordnung der Leitungen für Datenübertragungen (6.2), zwischen und außerhalb der Viereck-Anordnung der Energiezuführungsleitungen (6.1) angeordnet, haben und damit – eine gruppenweise gleichgerichtet Auswölbung der Leitungen im kontaktlösenden Zustand des Maschinenmodul-Teiles (1.2) gewährleistet ist.