DE102015120117A1

DE102015120117A1 - Werkstückbefestigungsvorrichtung zum anpressen mehrerer stellen des werkstücks

Info

Publication number: DE102015120117A1
Application number: DE102015120117.8A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Dohi; Naoki Akagawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2035-11-21
Also published as: US20160151869A1; CN105643311B; JP5987043B2; JP2016101642A; US9751172B2; CN105643311A; DE102015120117B4

Abstract

Die Werkstückbefestigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen Tisch, auf dem ein Werkstück platziert wird, einen Arm, der sich so bewegen kann, dass er ein Werkstück auf dem Tisch gegen den Tisch presst, und ein Antriebsteil, das den Arm antreibt. Der Arm der Werkstückbefestigungsvorrichtung umfasst ein Verbindungselement, das an das Antriebsteil angeschlossen ist, und ein Drehelement, das an dem Verbindungselement befestigt ist, so dass es um eine Rotationsachse rotieren kann, die sich in einer Richtung erstreckt, die sich mit einer Bewegungsrichtung des Arms schneidet. Das Drehelement des Arms hat erstes und zweite Anpressteil, die auf entgegengesetzten Seiten der Rotationsachse angeordnet sind, und presst ein Werkstück auf dem Tisch gegen den Tisch mit dem ersten und zweiten Anpressteil.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkstückbefestigungsvorrichtung, die mehrere Stellen eines Werkstücks anpresst, um das Werkstück zu befestigen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In der Technik ist eine Vorrichtung bekannt, die mehrere Stellen eines Werkstücks anpresst, um das Werkstück zu befestigen. Zum Beispiel offenbart JP H11-311240A eine Werkstückspannvorrichtung, die ein Anpresselement hat, das an eine Kolbenstange angeschlossen ist und mehrere Stellen auf einem größeren Endteil einer Verbindungsstange mit Hilfe von ersten bis dritten Anpressteilen andrückt, die mit dem Presselement einstückig ausgebildet sind. Außerdem ist auf dem Gebiet der Maschinenwerkzeuge eine Werkstückbefestigungsvorrichtung, die mehrere Stellen an einem Werkstück anpresst, verwendet worden, um ein zu bearbeitendes Werkstück haltbar zu befestigen.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der oben erwähnten herkömmlichen Werkstückbefestigungsvorrichtung zeigt. Die Werkstückbefestigungsvorrichtung 5 von 5 hat vier Luftzylinder 53, die so angeordnet sind, dass sie einen Tisch 51 eines Werkstücks W umgeben, und Anpressarme 52, die an Kolbenstangen 532 der Luftzylinder 53 angeschlossen sind. Wenn bei der Werkstückbefestigungsvorrichtung 5 von 5 die Luftzylinder 53 arbeiten und dann die Arme 52 sich als Ganzes nach unten in vertikaler Richtung bewegen, pressen die vorderen Endteile der Arme 52 die entsprechenden Stellen am Werkstück W (angepresste Teile P) gegen Tisch 51. Die Werkstückbefestigungsvorrichtung 5 des vorliegenden Beispiels ist mit derselben Anzahl von (vier) Luftzylindern 53 wie die gepressten Teile 5 von Werkstück W ausgestattet, und deshalb ist es notwendig, genügend Installationsraum um Tisch 51 herum sicherzustellen.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen Werkstückbefestigungsvorrichtung zeigt. Die Werkstückbefestigungsvorrichtung 6 von 6 wird zur Befestigung eines Werkstücks W mit derselben Form wie 5 verwendet. Die Werkstückbefestigungsvorrichtung 6 hat jedoch nur zwei Anpressarme 62, die auf den entgegengesetzten Seiten des Tisches 61 angeordnet sind im Gegensatz zur Werkstückbefestigungsvorrichtung 5 von 5. Insbesondere hat die Werkstückbefestigungsvorrichtung 6 von diesem Beispiel eine Struktur, bei der sich die vorderen Endteile der Arme 62 in zwei Teile verzweigen und die konfiguriert ist, die angepressten Teile P des Werkstücks W mit Hilfe der Anpressteile 621, 622 anzupressen, die auf diesen Verzweigungsteilen ausgebildet sind. Wenn die Werkstückbefestigungsvorrichtung 6 von 6 benutzt wird, ist es möglich, die Anzahlen der Luftzylinder 63 und Arme 62 zu reduzieren, und daher ist es nicht länger notwendig, einen großen Installationsraum um Tisch 61 herum sicherzustellen.
Wenn andererseits die Werkstückbefestigungsvorrichtung 6 von 6 benutzt wird, hat Arm 62 die Tendenz, infolge eines Herstellungsfehlers des Werkstücks W eine ungleichmäßige Belastung auf Werkstück W auszuüben. 7 ist eine schematische Ansicht zur Erklärung der obigen ungleichmäßigen Belastung, die an der Werkstückbefestigungsvorrichtung 6 von 6 auftreten kann. Insbesondere ist 7 eine Seitenansicht von einem Arm 62 in 6, wie sie aus der Position des anderen Arms 62 zu sehen ist. In 7 wird der Einfachheit halber mit gestrichelten Linien die äußere Form des Werkstücks W gezeigt, das auf Tisch 61 platziert ist. Hier ist das Werkstück W in 6 und 7 so gestaltet, dass die Flächen der vier angepressten Teile P in derselben Ebene positioniert sind, und die zwei Anpressteile 621, 622 von jedem Teil 62 sind Seite an Seite in horizontaler Richtung angeordnet derart, dass sie gleichzeitig gegen die Flächen der zwei angepressten Teile P stoßen. Wenn jedoch die Flächen dieser angepressten Teile P infolge eines Herstellungsfehlers des Werkstücks W nicht in derselben Ebene positioniert sind, wird nur eins der zwei Anpressteile 621, 622 an Werkstück W anstoßen und das Werkstück W anpressen.
Beim Beispiel von 7 ist die Fläche des linken Anpressteils P in der Figur höher positioniert als die Fläche des rechten angepressten Teils P in der vertikalen Richtung. Wenn der Luftzylinder 63 den Arm 62 nach unten bewegt, wird aus diesem Grund nur das linke Anpressteil 622 in der Figur gegen Werkstück W stoßen und es anpressen. Die Bewegungsrichtung von Arm 62 bei diesem Prozess wird von Pfeil A70 in der Figur angezeigt. Wenn die Flächen der angepressten Teile P des Werkstücks W nicht in derselben Ebene positioniert sind, werden diese angepressten Teile P nicht gleichmäßig von den Pressteilen 621, 622 des Arms 2 angepresst, und deshalb kann Arm 62 als Ganzes eine ungleichmäßige Belastung auf Werkstück W ausüben. Wenn die obige ungleichmäßige Belastung am Maschinenwerkzeug auftritt, besteht die Möglichkeit einer Deformierung des Werkstücks W infolge der Presskräfte der individuellen Anpressteile 621, 622 oder einer Verschlechterung der Verarbeitungspräzision infolge einer ungenügenden Befestigung des Werkstücks.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Werkstückbefestigungsvorrichtung, die gleichmäßige Presskräfte auf mehrere angepresste Teile eines Werkstücks ausüben kann, wird gesucht.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Werkstückbefestigungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Tisch umfasst, auf dem ein Werkstück platziert wird, einen Arm, der sich derart bewegen kann, dass er ein Werkstück, das auf dem Tisch platziert ist, gegen den Tisch presst, und ein Antriebsteil, das den Arm antreibt, wobei der Arm ein Verbindungselement umfasst, das an das Antriebsteil angeschlossen ist, und ein Drehelement, das am Verbindungselement befestigt ist, so dass es um eine Rotationsachse rotieren kann, die sich in einer Richtung erstreckt, welche sich mit einer Bewegungsrichtung des Arms schneidet, und das Drehelement ein erstes Pressteil und ein zweites Pressteil umfasst, die auf entgegengesetzten Seiten der Rotationsachse angeordnet sind, und ein Werkstück, das auf dem Tisch platziert ist, sowohl durch das erste Pressteil als auch das zweite Pressteil gegen den Tisch presst.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Werkstückbefestigungsvorrichtung im ersten Aspekt vorgesehen, wobei das erste Pressteil um eine zweite Rotationsachse rotieren kann, die parallel zur Rotationsachse ist, und ein Werkstück, das auf dem Tisch platziert ist, gegen den Tisch durch ein erstes anstoßendes Teil und ein zweites anstoßendes Teil drückt, die auf entgegengesetzten Seiten der zweiten Rotationsachse angeordnet sind.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Werkstückbefestigungsvorrichtung im zweiten Aspekt bereitgestellt, wobei das zweite Pressteil um eine dritte Rotationsachse rotieren kann, die parallel zur Rotationsachse verläuft, und ein Werkstück, das auf dem Tisch platziert ist, durch sowohl ein drittes anstoßende Teil als auch ein viertes anstoßende Teil gegen den Tisch presst, die auf entgegengesetzten Seiten der dritten Rotationsachse angeordnet sind.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Werkstückbefestigungsvorrichtung in einem von erstem bis dritten Aspekt bereitgestellt, wobei das Antriebsteil ein Luftzylinder, hydraulischer Zylinder oder ein elektrischer Motor ist.
Diese und andere Gegenstände, charakteristischen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klarer werden, die auf den beiliegenden Zeichnungen gezeigt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die eine beispielhafte Werkstückbefestigungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem ein Arm in 1 ein Werkstück gegen einen Tisch presst.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Werkstückbefestigungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Werkstückbefestigungsvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen Werkstückbefestigungsvorrichtung zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen Werkstückbefestigungsvorrichtung zeigt.
7 ist eine schematische Ansicht, die eine ungleichmäßige Belastung zeigt, die bei der Werkstückbefestigungsvorrichtung von 6 auftreten kann.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. Auf den Zeichnungen werden gleichen Komponenten gleiche Bezugsnummern zugewiesen. Es sei vermerkt, dass die folgende Erklärung den technischen Geltungsbereich der Erfindungen nicht einschränkt, die in den Ansprüchen beschrieben werden, oder die Bedeutung der Begriffe etc.
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 wird die Werkstückbefestigungsvorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Werkstückbefestigungsvorrichtung A der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels wird zur Befestigung des Werkstücks W verwendet, das mit verschiedenen Maschinenwerkzeugen (nicht gezeigt) bearbeitet werden soll. Wie in 1 gezeigt, wird die Werkstückbefestigungsvorrichtung A mit einem Tisch 1 bereitgestellt, auf dem ein Werkstück W platziert ist, einem Paar Arme 2, die auf beiden Seiten des Tisches 1 angeordnet sind, und einem Paar Antriebsteile 3, die an das Paar Arme 2 angeschlossen sind. Die detaillierten Strukturen dieser Komponenten werden nachstehend erklärt. Das Paar der Arme 2 hat ähnliche Strukturen, und diese Arme sind symmetrisch in Bezug auf Tisch 1 in horizontaler Ebene angeordnet. Dasselbe gilt für das Paar der Antriebsteile 3. Aus diesem Grund werden nachstehend nur ein Arm 2 und ein Antriebsteil 3 erklärt.
Wie in 1 gezeigt, hat Tisch 1 des vorliegenden Beispiels einen Hauptteil 10 mit einer rechteckigen Parallelepiped-Form und mehreren Sitzteilen 11, die auf der Oberseite des Hauptteils 10 befestigt sind. Die mehreren Sitzteile 11 haben quadratische Pad-Formen, die aus der Oberseite des Hauptteils 10 hervorragen. Die Unterseite des Werkstücks W sitzt auf den Oberseiten der quadratischen Pads. Die mehreren Sitzteile 11 übernehmen die Einregelung der Sitzposition des Werkstücks W in vertikaler Richtung zur Oberseite von Hauptteil 10. Das Verfahren zur Platzierung des Werkstücks W auf Tisch 1 kann automatisch von einem mehrgelenkigen Roboter oder einem anderen Fördergerät durchgeführt werden, oder es kann manuell von einem Arbeiter ausgeübt werden. Es sei vermerkt, dass Tisch 1 des Beispiels an einem Maschinenwerkzeug befestigt ist, so dass die Oberseite des Hauptteils 10 parallel zur horizontalen Ebene ist.
Wie in 1 gezeigt, ist ein Arm 2 des vorliegenden Beispiels diagonal über Tisch 1 angeordnet und kann sich so bewegen, dass er das Werkstück W, das auf Tisch 1 platziert ist, gegen den Tisch 1 presst (das heißt, nach unten in vertikaler Richtung). Insbesondere ist ein Endteil des Arms 2 an ein bewegliches Element des Antriebsteils 3 angeschlossen, das später erklärt wird. Arm 2 kann sich als Ganzes nach unten in vertikaler Richtung, zusammen mit der linearen Bewegung des beweglichen Elements, bewegen. Infolgedessen pressen die Kontaktstellen von Arm 2 mit Werkstück W (später erklärte Anpressteile 21, 22) das Werkstück W gegen Tisch 1. Die Bewegungsrichtung des Arms 2 durch das Antriebsteil 3 wird von einem Pfeil A10 in der Figur angezeigt. Die spezifische Struktur des Arms 2 wird später erklärt.
Wie in 1 gezeigt, ist ein Antriebsteil 3 des vorliegenden Beispiels ein allgemeiner Luftzylinder, der auf einer Seite von Tisches 1 und unter dem entsprechenden Arm 2 angeordnet ist. Insbesondere ist das Antriebsteil 3 des vorliegenden Beispiels mit einem Zylinder 31 ausgestattet, in den Druckluft eingefüllt ist, mit einem Kolben, der im Innere des Zylinders 31 durch die Energie der Druckluft gleiten kann (nicht gezeigt), und einer Kolbenstange 32, welche die Bewegung des Kolbens auf Arm 2 überträgt. Gewöhnlich ist ein Luftzylinder billiger, verglichen mit einem hydraulischen Zylinder oder elektrischen Motor etc., und daher ist es gemäß der Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels möglich, die Herstellungskosten der Vorrichtung insgesamt herabzusetzen. Wie in 1 gezeigt, sind der Zylinder 31 und die Kolbenstange 32 des vorliegenden Beispiels in Bezug auf Tisch 1 so angeordnet, dass ihre Ausdehnungsrichtungen parallel zur vertikalen Richtung sind. Insbesondere ist Zylinder 31 durch ein nicht gezeigtes Befestigungselement am Hauptteil 10 des Tisches 1 befestigt. Außerdem ist das Basisendteil der Kolbenstange 32 im Inneren des Zylinders 31 am Kolben befestigt. Das vordere Endteil der Kolbenstange 32 ragt aus der oberen Endfläche des Zylinders 31 nach oben und ist mit einem Basisendteil des Arms 2 verbunden. Das heißt, die Kolbenstange 32 spielt die Rolle des oben erwähnten beweglichen Elements.
Hier wird das Werkstück W, das von der Werkstückbefestigungsvorrichtung A der vorliegenden Ausführungsform befestigt wird, erklärt. Wie in 1 gezeigt, hat das Werkstück W des vorliegenden Beispiels die Gesamtform eines rechteckigen Parallelepipeds mit einer vorher festgelegten Höhe. Ferner wird das Werkstück W des Beispiels mit gekerbten Teilen N bereitgestellt, die sich entlang der vier Seiten des rechteckigen Parallelepipeds in der Höhenrichtung erstrecken. Diese gekerbten Teile N erstrecken sich von der Oberseite des rechteckigen Parallelepipeds in Richtung auf die Unterseite über einen Teil der Seiten in der Höhenrichtung. Ferner ist das Werkstück W des vorliegenden Beispiels so gestaltet, dass die Endflächen der vier gekerbten Teile N in Ausdehnungsrichtung in derselben Ebene parallel zur Unterseite des rechteckigen Parallelepipeds positioniert sind. Diese Endflächen spielen die Rolle der angepressten Teile P, die von den Armen 2 angepresst werden sollen. Auf diese Weise hat das Werkstück W des vorliegenden Beispiels eine Struktur, bei der jede der entgegengesetzten Seitenflächen jeweils mit zwei gekerbten Teilen N und angepressten Teilen P bereitgestellt sind. Ein Werkstück W, das die obige Struktur hat, wird zum Beispiel durch Pressformen oder maschinelle Bearbeitung eines Metallmaterials oder Kunststoffmaterials produziert.
Als Nächstes wird die spezifische Struktur eines Arms 2 der Werkstückbefestigungsvorrichtung A erklärt. Wie in 1 gezeigt, umfasst Arm 2 des vorliegenden Beispiels ein Verbindungselement 2a, bei dem ein Endteil an das bewegliche Element des Antriebsteils 3 (Kolbenstange 32) angeschlossen ist, und ein Drehelement 2b, das an das Verbindungselement 2a angeschlossen ist, so dass es um eine vorher festgelegte Rotationsachse R1 rotieren kann. Das Drehelement 2b des vorliegenden Beispiels ist am anderen Endteil des Verbindungselements 2a befestigt. Ferner erstreckt sich die obige Rotationsachse R1 in einer Richtung, die sich mit der Bewegungsrichtung des beweglichen Elements (Kolbenstange 32) schneidet. Typisch erstreckt sich die obige Rotationsachse R1 in einer Richtung, die im Allgemeinen perpendikulär zur Bewegungsrichtung des beweglichen Elements ist.
Wie in 1 gezeigt, hat das Verbindungselement 2a eines Arms 2 Säulenform, die sich im Wesentlichen in Bezug auf die Ausdehnungsrichtung des beweglichen Elements (Kolbenstange 32) des Antriebsteils 3 vertikal erstreckt. Ferner umfasst das Drehelement 2b des Arms 2 ein säulenförmiges Hauptteil 20, das sich im Wesentlichen in Bezug auf die Ausdehnungsrichtung des Verbindungselements 2a vertikal erstreckt, ein erstes Anpressteil 21, das sich in derselben Richtung erstreckt wie das Verbindungselement 2a von einem Endteil des Hauptteils 20, und ein zweites Anpressteil 22, das sich in derselben Richtung wie das Verbindungselement 2a vom anderen Endteil des Hauptteils 20 erstreckt. Jedes vom ersten Anpressteil 21 und zweiten Anpressteil 22 hat eine Abmessung und eine Form, die dem gekerbten Teil N von Werkstück W entsprechen. Wenn das Werkstück W auf Tisch 1 platziert wird und Arm 2 dann vom Antriebsteil 3 angetrieben wird, bewegen sich aus diesem Grund das erste Anpressteil 21 und das zweite Anpressteil 22 jeweils nach unten durch die gekerbten Teile N des Werkstücks W.
Wie in 1 gezeigt, wird die Rotationsachse R1 des Drehelements 2b an einer vorher festgelegten Stelle in der Ausdehnungsrichtung des Hauptteils 20 bereitgestellt. Typisch wird die Rotationsachse R1 im Mittelteil des Hauptteils 20 in der Ausdehnungsrichtung vorgesehen (siehe 2). Die Rotationsachse R1 kann jedoch ebenfalls an einer Stelle bereitgestellt werden, die vom Mittelteil des Hauptteils 20 etwas entfernt ist. Auf diese Weise sind die zwei Anpressteile 21, 22 auf entgegengesetzten Seiten der Rotationsachse R1 in der Ausdehnungsrichtung des Hauptteils 20 angeordnet, und daher rotiert das Drehelement 2b um die Rotationsachse R1 in Antwort auf die Reaktionskraft, die vom Werkstück W auf die zwei Anpressteile 21, 22 wirkt. Infolgedessen können, selbst wenn die vier Anpressteile P des Werkstücks W nicht in denselben Ebenen positioniert sind, gleichmäßige Presskräfte auf das Werkstück W von den zwei Anpressteilen 21, 22 des Arms 2 ausgeübt werden. Dieser Punkt wird mit Bezugnahme auf 2 erklärt werden. Es ist zu beachten, dass eine Stellung des Drehelements 2b, in der Hauptteil 20 parallel zur horizontalen Ebene ist, manchmal nachstehend die „Bezugsstellung” genannt wird.
2 ist eine schematische Ansicht, die den Zustand zeigt, in dem Arm 2 in 1 das Werkstück W gegen Tisch 1 presst. Insbesondere ist 2 eine Seitenansicht eines Arms 2, wie sie aus der Position des anderen Arms 2 zu sehen ist. In 2 wird der Einfachheit halber die äußere Form des Werkstücks W, das auf Tisch 1 platziert ist, durch gestrichelte Linien angezeigt. Wie in 2 gezeigt, hat das Werkstück W des vorliegenden Beispiels einen relativ großen Herstellungsfehler, und deshalb sind die Flächen der angepressten Teile P nicht in derselben Ebene positioniert. Insbesondere weicht die Position eines angepressten Teils P in der Höhenrichtung von der Position des anderen angepressten Teils P in der Höhenrichtung ab. Wenn das Drehelement 2b in der Bezugsstellung sich in der vertikalen Richtung nach unten bewegt, stößt nur das zweite Anpressteil 22 an das Werkstück W an. Bei einer herkömmlichen Werkstückbefestigungsvorrichtung kann infolge einer solchen Differenz in der Höhenposition das Werkstück einer ungleichmäßigen Belastung ausgesetzt werden, während die Arme das Werkstück anpressen (siehe 7). Bei der Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels und während das Drehelement 2b sich weiter nach unten bewegt, wird jedoch die Reaktionskraft, die vom rechten angepressten Teil P auf das zweite anpressende Teil 22 ausgeübt wird, verursachen, dass das Drehelement 2b um die Rotationsachse R1 rotiert.
In 2 wird die Bewegungsrichtung von Arm 2 durch Antriebsteil 3 von Pfeil A21 angezeigt, und die Rotationsrichtung des Drehelements 2b infolge der Reaktionskraft aus dem Werkstück W wird von Pfeil A22 angezeigt. Aufgrund einer solchen Drehbewegung wird das Hauptteil 20 des Drehelements 2b in Bezug auf die horizontale Ebene geneigt derart, dass es den Unterschied in den Höhenpositionen ausgleicht, und das erste Anpressteil 21 des Drehelements 2b stößt daher an die rechte Seite des angepressten Teils P an. Wenn der Arm 2 danach weiter nach unten bewegt wird, pressen das erste Anpressteil 21 und das zweite Anpressteil 22 gleichmäßig das Werkstück W gegen Tisch 1. Gemäß der Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels rotiert auf diese Weise das Drehelement 2b des Arms 2 um die Rotationsachse R1 in Antwort auf die Reaktionskraft von Werkstück W, und selbst wenn die vier angepressten Teile P des Werkstücks W nicht in derselben Ebene positioniert sind, können daher sowohl das erste Anpressteil 21 als auch das zweite Anpressteil 22 des Drehelements 2b an Werkstück W anstoßen. Entsprechend werden die mehreren angepressten Teile P des Werkstücks W gleichmäßig von dem ersten Anpressteil 21 und dem zweiten Anpressteil 22 des Arms 2 angepresst, und daher ist es möglich, den Arm 2 daran zu hindern, einen ungleichmäßigen Druck auf das Werkstück W auszuüben.
Wie oben erklärt, wird gemäß der Werkstückbefestigungsvorrichung A des vorliegenden Beispiels keine ungleichmäßige Belastung von einem Arm 2 auf das Werkstück W ausgeübt, und daher ist es möglich, eine Deformierung des Werkstücks W infolge der Presskräfte der individuellen Anpressteile 21, 22 und eine Verschlechterung der Bearbeitungspräzision des Maschinenwerkzeugs infolge einer ungenügenden Befestigung von Werkstück W zu verhindern. Ferner verwendet die Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels zwei Anpressteile 21, 22, die auf dem vorderen Endteil von jedem Arm 2 montiert sind, um Werkstück W anzupressen und zu befestigen. Gemäß der Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels ist es auf diese Weise möglich, das Werkstück W unter Anwendung einer Anzahl Arme 2 zu befestigen, die kleiner als die angepressten Teile P des Werkstücks W sind, und daher ist es möglich, die Installationsräume der Arme 2 und Antriebsteile 3 zu reduzieren und die Kosten der Vorrichtung insgesamt herabzusetzen.
Es ist zu beachten, dass bei der Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels ein Luftzylinder als Antriebsteil 3 verwendet wird, doch das Antriebsteil 3 der Werkstückbefestigungsvorrichtung A der vorliegenden Ausführungsform kann ebenfalls ein hydraulischer Zylinder oder elektrischer Motor oder ein sonstiges Antriebsmittel sein. Wenn ein hydraulischer Zylinder als Antriebsteil 3 eingesetzt wird, kann Arm 2 eine größere Presskraft auf das Werkstück W ausüben, und daher ist es möglich, das Werkstück W haltbarer zu befestigen. Wenn ferner ein elektrischer Motor als Antriebsteil 3 verwendet wird, kann Arm 2 sich bei einer höheren Geschwindigkeit bewegen, und daher ist es möglich, die erforderliche Prozesszeit für die Befestigung eines Werkstücks W zu verkürzen.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 die Werkstückbefestigungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Arm 2 einer beispielhaften Werkstückbefestigungsvorrichtung A der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Werkstückbefestigungsvorrichtung A der vorliegenden Ausführungsform wird zur Befestigung eines Werkstücks W verwendet, das drei gekerbte Teile und angepresste Teile P hat, die auf jeder der entgegengesetzten Seitenflächen ausgebildet sind. Die Gesamtform des Werkstücks W und die Formen der individuellen gekerbten Teile N und angepressten Teile P sind ähnlich der oben erwähnten ersten Ausführungsform. Ferner sind die Strukturen des Tisches 1 und der Antriebsteile 3 der Werkstückbefestigungsvorrichtung A der vorliegenden Ausführungsform ähnlich der oben erwähnten ersten Ausführungsform (siehe 1 und 2).
Wie in 3 gezeigt, umfasst ein Arm 2 des vorliegenden Beispiels auf dieselbe Weise wie die oben erwähnte erste Ausführungsform ein Verbindungselement 2a, das an ein bewegliches Element des Antriebsteils 3 angeschlossen ist, und ein Drehelement 2b, das an das Verbindungselement 2a angeschlossen ist, damit es um eine vorher festgelegte Rotationsachse R1 rotieren kann. Nachstehend wird die obige Rotationsachse R1 manchmal die „erste Rotationsachse R1” genannt, um sie von der später erklärten zweiten Rotationsachse R2 und der dritten Rotationsachse R3 zu unterscheiden. Wie in 3 gezeigt, hat das Drehelement 2b des Arms 2 des vorliegenden Beispiels ein säulenförmiges Hauptteil 20, das sich im Wesentlichen vertikal zur Ausdehnungsrichtung des Verbindungselements 2a erstreckt, ein erstes Anpressteil 21, das an ein Endteil des Hauptteils 20 befestigt ist, und ein zweites Anpressteil 22, das sich von dem anderen Endteil des Hauptteils 20 in derselben Richtung erstreckt wie das Verbindungselement 2a. Das zweite angepresste Teil 22 des vorliegenden Beispiels hat auf dieselbe Weise wie die oben erwähnte erste Ausführungsform eine Abmessung und eine Form, die einem gekerbten Teil N des Werkstücks W entsprechen.
Andererseits hat das erste Anpressteil 21 des vorliegenden Beispiels im Unterschied zur ersten Ausführungsform die Form eines Drehelements, das um eine vorher festgelegte zweite Rotationsachse R2 rotieren kann. Diese zweite Rotationsachse R2 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der obigen ersten Rotationsachse R1. Wie in 3 gezeigt, hat das erste Anpressteil 21 des vorliegenden Beispiels ein säulenförmiges Hauptteil 210, das sich im Wesentlichen vertikal zur zweiten Rotationsachse R2 erstreckt, ein erstes anstoßendes Teil 2c1, das sich von einem Endteil des Hauptteils 210 in derselben Richtung erstreckt wie das Verbindungselement 2a, und ein zweites anstoßendes Teil 2c2, das sich vom anderen Endteil des Hauptteils 210 in derselben Richtung erstreckt wie das Verbindungsteil 2a. Das erste anstoßende Teil 2c1 und das zweite anstoßende Teil 2c2 haben jeweils Abmessungen und Formen, die den gekerbten Teilen N des Werkstücks W entsprechen. Wenn das Werkstück W auf Tisch 1 platziert wird und der Arm 2 dann vom Antriebsteil 3 angetrieben wird, bewegen sich aus diesem Grund das zweite Anpressteil 22 und das erste und zweite anstoßende Teile 2c1, 2c2 nach unten durch die gekerbten Teile N des Werkstücks W.
Wie in 3 gezeigt, wird die zweite Rotationsachse R2 an einer vorher festgelegten Stelle in der Ausdehnungsrichtung des Hauptteils 210 bereitgestellt. Typisch wird die zweite Rotationsachse R2 im Mittelteil in der Ausdehnungsrichtung des Hauptteils 210 bereitgestellt. Die zweite Rotationsachse R2 kann jedoch etwas entfernt vom Mittelteil des Hauptteils 210 bereitgestellt werden. Auf diese Weise werden die zwei anstoßenden Teile 2c1, 2c2 des ersten Anpressteils 21 auf entgegengesetzten Seiten der zweiten Rotationsachse R2 in der Ausdehnungsrichtung des Hauptteils 210 angeordnet, und daher rotiert das erste Anpressteil 21 um die zweite Rotationsachse R2 in Antwort auf die Reaktionskraft, die vom Werkstück W aus auf die zwei anstoßenden Teile 2c1, 2c2 wirkt.
Insbesondere rotiert bei der Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels, während der Arm 2 als Ganzes sich nach unten bewegt, das Drehelement 2b um die erste Rotationsachse R1, und das erste Anpressteil 21 rotiert um die zweite Rotationsachse R2 in Antwort auf die Reaktionskraft, die von den angepressten Teilen P des Werkstücks W ausgeübt wird. Infolgedessen können, selbst wenn die sechs angepressten Teile P des Werkstücks W nicht in derselben Ebene positioniert sind, zweites Anpressteil 22 und erstes und zweites anstoßende Teil 2c1, 2c2 des Drehelements 2b alle am Werkstück W anstoßen. Entsprechend werden die mehreren angepressten Teile P des Werkstücks W gleichmäßig vom ersten Anpressteil 21 und dem ersten und zweiten anstoßenden Teil 2c1, 2c2 des Arms 2 angepresst, und es ist daher möglich zu verhindern, dass Arm 2 als Ganzes eine ungleichmäßige Belastung auf das Werkstück W ausübt.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 eine Werkstückbefestigungsvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Arm 2 einer beispielhaften Werkstückbefestigungsvorrichtung A der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Werkstückbefestigungsvorrichtung A der vorliegenden Ausführungsform wird für ein Werkstück W benutzt, das vier gekerbte Teile N und angepresste Teile P hat, die jeweils auf jeder der entgegengesetzten Seitenflächen ausgebildet sind. Die Gesamtform des Werkstücks W und die Formen der individuellen gekerbten Teile N und angepressten Teile P sind ähnlich der oben erwähnten ersten Ausführungsform. Ferner sind die Strukturen des Tisches 1 und der Antriebsteile 3 der Werkstückbefestigungsvorrichtung A der vorliegenden Ausführungsform ähnlich der oben erwähnten ersten Ausführungsform (siehe 1 und 2).
Wie in 4 gezeigt, umfasst ein Arm 2 des vorliegenden Beispiels auf dieselbe Weise wie die oben erwähnte erste Ausführungsform ein Verbindungselement 2a, das an ein bewegliches Element des Antriebsteils 3 angeschlossen ist, und ein Drehelement 2b, das an das Verbindungselement 2a befestigt ist, damit es um eine vorher festgelegte Rotationsachse R1 rotieren kann. Wie in 4 gezeigt, hat das Drehelement 2b des Arms 2 des vorliegenden Beispiels ein säulenförmiges Hauptteil 20, das sich im Wesentlichen vertikal in Bezug auf die Ausdehnungsrichtung des Verbindungsglieds 2a erstreckt, ein erstes Anpressteil 31, das an einem Endteil des Hauptteils 20 befestigt ist, und ein zweites Anpressteil 22, das an dem anderen Endteil des Hauptteils 20 befestigt ist. Das erste Anpressteil 21 des vorliegenden Beispiels hat, im Unterschied zur ersten Ausführungsform, die Form eines Drehelements, das um eine vorher festgelegte zweite Rotationsachse R2 rotieren kann. Die spezifische Struktur des ersten Anpressteils 21 des vorliegenden Beispiels ist ähnlich der oben erwähnten zweiten Ausführungsform (siehe 3).
Ferner hat unter Bezugnahme auf den in 4 gezeigten Arm 2 nicht nur das erste Anpressteil 21, sondern auch das zweite Anpressteil 22 des Drehelements 2b die Form eines Drehelements, das am Hauptteil 20 befestigt ist, um rotieren zu können. Die dritte Rotationsachse R3 für das zweite Anpressteil 22 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur ersten Rotationsachse R1. Wie in 4 gezeigt, umfasst das zweite Anpressteil 22 des vorliegenden Beispiels ein säulenförmiges Hauptteil 220, das sich im Wesentlichen vertikal zur dritten Rotationsachse R3 erstreckt, ein drittes anstoßendes Teil 2c3, das sich von einem Endteil des Hauptteils 220 in derselben Richtung erstreckt wie das Verbindungselement 2a, und ein viertes anstoßendes Teil 2c4, das sich vom anderen Endteil des Hauptteils 220 in derselben Richtung erstreckt wie das Verbindungsteil 2a. Das dritte und vierte anstoßende Teil 2c3, 2c4 haben jeweils Dimensionen und Formen, die den gekerbten Teilen N des Werkstücks W entsprechen. Wenn das Werkstück W auf Tisch 1 platziert wird und Arm 2 dann vom Antriebsteil 4 angetrieben wird, bewegen sich erstes bis viertes anstoßende Teil 2c1–2c4 nach unten durch die gekerbten Teile N des Werkstücks W.
Wie in 4 gezeigt, wird die dritte Rotationsachse R3 an einer vorher festgelegten Stelle in der Ausdehnungsrichtung des Hauptteils 220 bereitgestellt. Typisch wird die dritte Rotationsdachse R3 im Mittelteil in der Ausdehnungsrichtung des Hauptteils 220 bereitgestellt. Die dritte Rotationsachse R3 kann jedoch ebenfalls an einer Stelle bereitgestellt werden, die vom Mittelteil des Hauptteils 210 etwas entfernt ist. Auf diese Weise werden die zwei anstoßenden Teile 2c3, 2c4 des zweiten Anpressteils 22 auf den entgegengesetzten Seiten der dritten Rotationsachse R3 in der Ausdehnungsrichtung des Hauptkörpers 220 angeordnet, und deshalb rotiert das zweite Anpressteil 22 auf dieselbe Weise wie das erste Anpressteil 21 um die dritte Rotationsachse R3 in Antwort auf die Reaktionskraft, die vom Werkstück W aus auf die zwei anstoßenden Teile 2c3, 2c4 wirkt.
Insbesondere rotiert in der Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels, wenn der Arm 2 als Ganzes sich nach unten bewegt, das Drehelement 2b um die erste Rotationsachse R1, und das erste und zweite Anpressteil 21, 22 rotieren jeweils um die zweite und dritte Rotationsachse R2, R3 in Antwort auf die Reaktionskraft aus den angepressten Teilen P des Werkstücks W. Infolgedessen können, selbst wenn die acht angepressten Teile P des Werkstücks W nicht in derselben Ebene positioniert sind, erstes bis viertes anstoßende Teil 2c1–2c4 des Drehelements 2b alle an Werkstück W anstoßen. Entsprechend werden die mehreren angepressten Teile P des Werkstücks W gleichförmig vom ersten bis vierten anstoßenden Teil 2c1–2c4 des Arms 2 angepresst, und daher ist es möglich, zu verhindern, dass Arm 2 als ein Ganzes eine ungleichmäßige Belastung auf das Werkstück W ausübt.
Es ist zu beachten, dass die Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels benutzt werden kann, um gleichzeitig zwei Werkstücke W zu befestigen, die die in 1 veranschaulichten Strukturen haben. In diesem Fall werden die zwei Werkstücke W Seite an Seite auf Tisch 1 angeordnet, und die angepressten Teile P eines Werkstücks W werden vom ersten und zweiten anstoßenden Teil 2c1, 2c2 des ersten Pressteils 21 angepresst, während die gepressten Teile P des anderen Werkstücks W vom dritten und vierten anstoßenden Teil 2c3, 2c4 des zweiten Pressteils 22 angepresst werden. Gemäß der Werkstückbefestigungsvorrichtung A des vorliegenden Beispiels können, selbst wenn die mehreren angepressten Teile P der individuellen Werkstücke W nicht in derselben Ebene positioniert sind, auf diese Weise gleichmäßige Presskräfte von dem ersten und zweiten anstoßenden Teil 2c1, 2c2 auf ein Werkstück W ausgeübt werden, und gleichförmige Presskräfte können vom dritten und vierten anstoßenden Teil 2c3, 2c4 auf das andere Werkstück W ausgeübt werden.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung rotiert ein Drehelement eines Arms in Antwort auf eine Reaktionskraft vom Werkstück, und daher können, selbst wenn die mehreren angepressten Teile des Werkstücks nicht in derselben Ebene positioniert sind, beide, erstes und zweites Pressteil des Drehelements, am Werkstück anstoßen. Daher werden die mehreren angepressten Teile des Werkstücks gleichmäßig von ersten und zweiten Anpressteil des Arms angedrückt, und daher ist es möglich zu verhindern, dass der Arm als ein Ganzes eine ungleichmäßige Belastung auf das Werkstück ausübt. Infolgedessen ist es nach dem ersten Aspekt möglich, eine Deformierung des Werkstücks infolge der Presskräfte der individuellen Anpressteile und eine Verschlechterung der Verarbeitungspräzision des Maschinenwerkzeugs infolge einer unzureichenden Befestigung des Werkstücks zu verhindern.
Nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung rotiert nicht nur das Drehelement eines Arms, sondern auch das erste Anpressteil des Drehelements in Antwort auf die Reaktionskraft vom Werkstück, und deshalb können, selbst wenn die mehreren angepressten Teile des Werkstücks nicht in derselben Ebene positioniert sind, das zweite Anpressteil des Drehelements und erstes und zweites anstoßendes Teil des ersten Anpressteils alle am Werkstück anstoßen. Nach dem zweiten Aspekt werden deshalb die mehreren angepressten Teile des Werkstücks gleichmäßig vom zweiten Anpressteil und dem ersten und zweiten anstoßenden Teil des Arms gleichmäßig angepresst, und daher ist es möglich zu verhindern, dass der Arm als ein Ganzes eine ungleichmäßige Belastung auf das Werkstück ausübt.
Nach dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung rotieren nicht nur das Drehelement eines Arms, sondern auch sowohl erstes als auch zweites Anpressteil des Drehelements in Antwort auf die Reaktionskraft vom Werkstück, und daher können, selbst wenn die mehreren angepressten Teile des Werkstücks nicht in derselben Ebene positioniert sind, erstes und zweites anstoßende Teil des ersten Anpressteils und drittes und viertes anstoßende Teil des zweiten Anpressteils alle am Werkstück anstoßen. Daher werden nach dem dritten Aspekt die mehreren angepressten Teile des Werkstücks vom ersten bis vierten Teil des Arms gleichmäßig angepresst, und daher ist es möglich zu verhindern, dass der Arm als ein Ganzes eine ungleichmäßige Belastung am Werkstück ausübt.
Nach dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung können in Übereinstimmung mit den Eigenschaften von Luftzylinder, hydraulischem Zylinder und den elektrischen Motoren verschiedene Wirkungen erzielt werden. Wenn zum Beispiel Luftzylinder als Antriebsteile angewandt werden, ist es möglich, die Herstellungskosten der Vorrichtung insgesamt herabzusetzen. Wenn ferner hydraulische Zylinder als Antriebsteile verwendet werden, kann der Arm eine größere Presskraft auf das Werkstück ausüben, und daher ist es möglich, das Werkstück haltbarer zu befestigen. Wenn ferner elektrische Motoren als Antriebsteile verwendet werden, kann sich der Arm mit einer höheren Geschwindigkeit bewegen, und deshalb ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die für den Befestigungsschritt des Werkstücks erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen allein beschränkt und kann auf verschiedene Weise innerhalb des Geltungsbereichs geändert werden, der in den Ansprüchen beschrieben wird. Zum Beispiel wird die Werkstückbefestigungsvorrichtung A mit einem Paar Arme 2 auf beiden Seiten des Tisches 1 bereitgestellt, doch die Werkstückbefestigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann mit drei oder mehr Armen bereitgestellt werden, die so angeordnet sind, dass sie den Tisch umgeben. Ferner wird die Werkstückbefestigungsvorrichtung A mit Antriebsteilen 3 bereitgestellt, die von Luftzylindern, hydraulischen Zylindern oder elektrischen Motoren gebildet werden. Die Antriebsteile der Werkstückbefestigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung können alle Antriebsvorrichtungen sein, die eine lineare Bewegung der Arme erzeugen können. Ferner sind Abmessungen, Form, Material etc. der verschiedenen Teile der Werkstückbefestigungsvorrichtung A nur Beispiele. Verschiedene Abmessungen, Formen, Materialien etc. können angewandt werden, um die Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Ebenso ist die oben erwähnte Struktur des Werkstücks W, insbesondere Anzahl, Formen etc. der angepressten Teile des Werkstücks W, nur ein Beispiel. Die Struktur des Werkstücks, das von der Werkstückbefestigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung befestigt wird, ist nicht nur auf den oben erwähnten Inhalt beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 11-311240 A [0002]

Claims

Eine Werkstückbefestigungsvorrichtung (A) umfassend einen Tisch (1), auf dem ein Werkstück (W) platziert wird, einen Arm (2) der sich so bewegen kann, dass er ein Werkstück (W), das auf dem Tisch (1) platziert ist, gegen den Tisch (1) presst, und ein Antriebsteil (3), das den Arm (2) antreibt, wobei der Arm (2) ein Verbindungselement (2a) umfasst, das an das Antriebsteil (3) angeschlossen ist, und ein Drehelement (2b), das an das Verbindungselement (2a) angeschlossen ist, damit es um eine Drehachse (R1) rotieren kann, die sich in einer Richtung erstreckt, welche sich mit einer Bewegungsrichtung des Arms (2) schneidet, und das Drehelement (2b) ein erstes Anpressteil (21) und ein zweites Anpressteil (22) umfasst, die auf entgegengesetzten Seiten der Rotationsachse (R1) angeordnet sind und ein Werkstück (W), das auf dem Tisch (1) platziert ist, gegen den Tisch (1) durch das erste Anpressteil (21) und zweite Anpressteil (22) pressen.
Werkstückbefestigungsvorrichtung (A) nach Anspruch 1, wobei das erste Anpressteil (21) um eine zweite Rotationsachse (R2) rotieren kann, die parallel zur Rotationsachse (R1) ist, und ein Werkstück (W), das auf dem Tisch (1) platziert ist, durch ein erstes anstoßendes Teil (2c1) und ein zweites anstoßendes Teil (2c2), die auf entgegengesetzten Seiten der zweiten Rotationsachse (R2) angeordnet sind, gegen den Tisch (1) presst.
Werkzeugbefestigungsvorrichtung (A) nach Anspruch 2, wobei das zweite Anpressteil (22) um eine dritte Rotationsachse (R3) rotieren kann, die parallel zur Rotationsachse (R1) ist, und ein Werkstück (W), das auf dem Tisch (1) platziert ist, durch ein drittes anstoßendes Teil (2c3) und ein viertes anstoßendes Teil (2c4), die auf entgegengesetzten Seiten der dritten Rotationsdachse (R3) angeordnet sind, gegen den Tisch (1) presst.
Werkzeugbefestigungsvorrichtung (A) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Antriebsteil (3) ein Luftzylinder, hydraulischer Zylinder oder elektrischer Motor ist.