DE112020001338T5

DE112020001338T5 - Werkstückhaltevorrichtung

Info

Publication number: DE112020001338T5
Application number: DE112020001338.3T
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Takitani; Yuji Kanehira; Nobuhito Oki
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2021-12-09
Also published as: US11806823B2; US20220395943A1; WO2020189613A1; JP2020151777A; JP7344658B2; CN113453844A

Abstract

Eine Werkstückhaltevorrichtung umfasst: eine Spannvorrichtung, einen Tisch, eine rotierende Welle bzw. Drehwelle, ein Halteelement, einen Strömungswegverbinder und einen versorgungsseitigen Verbindungsabschnitt. Die Spannvorrichtung hat einen Hauptströmungsweg, um ein Fluid für die Bearbeitung strömen zu lassen, und einen Nebenströmungsweg, und fixiert das Werkstück. Die Tischplatte hat einen Tischströmungsweg, der mit dem Hauptströmungsweg in Verbindung steht, und ist mit der Vorrichtung verbunden. Die Drehwelle hat einen Drehwellenströmungsweg, der mit dem Tischströmungsweg in Verbindung steht, und ist an dem Tisch befestigt. Das Stützelement stützt die rotierende Welle drehbar. Der Strömungswegverbinder verbindet den Strömungsweg der rotierenden Welle mit einem Fluidzufuhrweg, um mit einer Fluidzufuhrseite zu kommunizieren, so dass sie sich relativ zueinander um eine Achse der rotierenden Welle drehen. Der versorgungsseitige Verbindungsabschnitt bewegt sich relativ zur Spannvorrichtung, um mit dem Nebenströmungsweg zu kommunizieren und diesen abzusperren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkstückhaltevorrichtung, die ein Werkstück als zu bearbeitendes Objekt hält.
HINTERGRUNDKUNST
Eine Werkzeugmaschine, z. B. ein Bearbeitungszentrum, ist mit einer Werkstückhaltevorrichtung ausgestattet, um ein Werkstück als zu bearbeitendes Objekt zu halten. Die Werkstückhalteeinrichtung umfasst im Allgemeinen eine Vorrichtung zum Fixieren des Werkstücks. Das Werkstück wird durch Werkstückklemmvorrichtungen an der Spannvorrichtung befestigt, um das Werkstück zu spannen. Den Werkstück-Spannvorrichtungen wird ein Fluid zugeführt, um auf der Grundlage des Fluiddrucks zwischen Spannen und Lösen zu wechseln. Darüber hinaus umfasst die Spannvorrichtung zusätzlich zu den Werkstückklemmvorrichtungen Vorrichtungen wie einen Werkstückheber, der durch das Fluid eines Werkstück-Lagereglers betätigt wird, um eine Lage des Werkstücks zu steuern, oder ähnliches.
Es gibt eine Werkstückhaltevorrichtung mit einem Tisch, der mit einer Vorrichtung verbunden und um eine am Tisch befestigte Drehwelle drehbar ist, um ein Werkstück aus verschiedenen Richtungen zu bearbeiten. In diesem Fall wird im Allgemeinen ein Drehgelenk verwendet, um ein Fluid von einem festen Teil, wie z. B. einem Stützelement, das die rotierende Welle stützt, über die rotierende Welle zur Spannvorrichtung zu bringen.
In diesem Fall muss das Drehgelenk mit einer Vielzahl von Strömungswegen für die Zuführung des Fluids zu den Vorrichtungen, wie z. B. den Werkstück-Spannvorrichtungen und der Werkstück-Haltevorrichtung, ausgebildet werden. Daher hat das Drehgelenk einen verlängerten Schaft und einen vergrößerten Durchmesser, was wiederum zu einer Vergrößerung und einem höheren Gewicht der Werkstückhaltevorrichtung führt.
Um das oben beschriebene Problem zu vermeiden, wird eine Technik vorgeschlagen, eine Spannvorrichtung mit Verbindungsabschnitten bereitzustellen, um den Fluiddruck in den Strömungswegen zu halten, so dass der Fluiddruck in der Vorrichtung gehalten wird und die Vorrichtung von den versorgungsseitigen Verbindungsabschnitten getrennt ist, durch die ein zugeführtes Fluid zum Zeitpunkt der Bearbeitung strömt (siehe Patentdokumente 1 und 2). Bei dieser Technik muss der Spannvorrichtung zum Zeitpunkt der Bearbeitung kein Fluiddruck zugeführt werden. Selbst dann, wenn der Tisch, an dem die Vorrichtung befestigt ist, drehbar ist, ist somit kein Drehgelenk bzw. keine Drehverbindung erforderlich.
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. H7-249531
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2005-161455

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Zu lösende Probleme
Bei der in den Patentdokumenten 1 und 2 beschriebenen Technik wird der Fluiddruck in den Strömungswegen der Vorrichtung zum Zeitpunkt der Bearbeitung nur durch die Verbindungsabschnitte der Spannvorrichtung aufrechterhalten, die den Fluiddruck aufrechterhalten können. Wenn der Flüssigkeitsdruck in den Strömungswegen der Spannvorrichtung nicht aufrechterhalten werden kann und gesenkt wird, kann beispielsweise der Fall, dass das Werkstück während der Bearbeitung auf der Spannvorrichtung verschoben wird, nicht gehandhabt werden, worunter die Zuverlässigkeit der Bearbeitung leiden kann.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Werkstückhaltevorrichtung bereitzustellen, die in Größe und Gewicht reduziert ist, während die Zuverlässigkeit der Bearbeitung erhöht wird.
Lösung des Problems
Um das oben beschriebene Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Werkstückhaltevorrichtung zum Halten eines Werkstücks als zu bearbeitendes Objekt bereit, die Folgendes umfasst: eine Spannvorrichtung, einen Tisch, eine Drehwelle, ein Halteelement, einen Strömungswegverbinder und einen versorgungsseitigen Verbindungsabschnitt. Die Spannvorrichtung hat einen Hauptströmungsweg, durch den ein für die Bearbeitung erforderliches Fluid strömt, und einen Nebenströmungsweg, der sich von dem Hauptströmungsweg unterscheidet, und fixiert das Werkstück. Der Tisch hat einen Tischströmungsweg, der mit dem Hauptströmungsweg in Verbindung steht, und ist mit der Spannvorrichtung verbunden. Die Drehwelle hat einen Drehwellenströmungsweg, der mit dem Tischströmungsweg in Verbindung steht, und ist an dem Tisch befestigt. Das Stützelement stützt die rotierende Welle drehbar. Der Strömungswegverbinder verbindet den Strömungsweg der rotierenden Welle mit einem Fluidzufuhrweg, um mit einer Fluidzufuhrseite zu kommunizieren, so dass sie relativ zueinander um eine Achse der rotierenden Welle rotieren. Der versorgungsseitige Verbindungsabschnitt wird relativ zur Spannvorrichtung bewegt, um mit dem Nebenströmungsweg zu kommunizieren und diesen abzusperren, und lässt ein zugeführtes Fluid strömen bzw. fließen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bietet eine Werkstückhaltevorrichtung, die in Größe und Gewicht reduziert ist, während die Zuverlässigkeit der Bearbeitung erhöht wird.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht, die schematisch eine Werkzeugmaschine zeigt, die mit einer Werkstückhaltevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht der Werkstückhaltevorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
3 ist eine Draufsicht auf die Werkstückhaltevorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
4 ist eine Vorderansicht der Werkstückhaltevorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform;
5 ist ein schematisches Diagramm, das die Strömungswege zeigt, die sich an die Hauptströmungswege einer Spannvorrichtung anschließen; und
6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 4.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, soweit zutreffend, beschrieben.
Es ist zu beachten, dass gemeinsame oder ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet werden und dass doppelte Beschreibungen weggelassen werden.
1 ist eine Seitenansicht, die schematisch eine Werkzeugmaschine 100 zeigt, die mit einer Werkstückhaltevorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Zur Veranschaulichung kann die linke Seite in 1 als „Vorderseite“ und die rechte Seite in 1 als „Rückseite“ bezeichnet werden.
Wie in 1 dargestellt, handelt es sich bei der vorliegenden Ausführungsform der Werkzeugmaschine 100 um eine Werkzeugmaschine vom horizontalen Typ, bei der eine Spindelantriebsvorrichtung 103 in horizontaler Richtung angeordnet ist. Die Werkzeugmaschine 100 umfasst eine Basis 101, eine Säule 102, die Spindelantriebsvorrichtung 103, eine Werkstückhaltevorrichtung 1 und ein Bedienfeld 104.
Die Säule 102 ist auf der Basis 101 so vorgesehen, dass sie relativ zur Basis 101 in einer X-Achsen-Richtung (Richtung orthogonal zu einer Papieroberfläche, auf der 1 dargestellt ist) bewegt werden kann. Die Säule 102 wird in Richtung der X-Achse bewegt, indem eine Schraubenwelle (nicht dargestellt), die von einem an der Basis 101 angebrachten Motor (nicht dargestellt) angetrieben wird, in Vorwärts-/Rückwärtsdrehrichtung gedreht wird. Die Spindelantriebsvorrichtung 103 ist vorgesehen, um sich in einer Y-Achsenrichtung (vertikale Richtung) relativ zur Säule 102 zu bewegen. Die Spindelantriebsvorrichtung 103 wird in der Y-Achsenrichtung bewegt, indem eine Schraubenwelle (nicht gezeigt), die von einem an der Säule 102 angebrachten Motor (nicht gezeigt) angetrieben wird, in Vorwärts-/Rückwärtsdrehrichtung geschraubt wird.
Die Werkstückhaltevorrichtung 1 trägt ein Werkstück W als zu bearbeitendes Objekt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Werkstückhaltevorrichtung 1 so vorgesehen, dass sie in einer Z-Achsen-Richtung (vorne-hinten-Richtung) relativ zur Basis 101 bewegt werden kann. Die Werkstückhaltevorrichtung 1 wird in der Z-Achsen-Richtung bewegt, indem eine Schraubenwelle (nicht dargestellt), die von einem an der Basis 101 angebrachten Motor (nicht dargestellt) angetrieben wird, in Vorwärts-/Rückwärtsdrehrichtung geschraubt wird.
Die Werkzeugmaschine 100 führt die Bearbeitung des Werkstücks W mit einem Werkzeug T durch, das an einem distalen Ende einer zu drehenden Spindel (nicht dargestellt) der Spindelantriebsvorrichtung 103 befestigt ist. Das Bedienfeld 104 steuert den Betrieb der einzelnen Teile der Werkzeugmaschine 100.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Werkstückhaltevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 3 ist eine Draufsicht auf die Werkstückhaltevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 4 ist eine Vorderansicht der Werkstückhaltevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 5 ist ein schematisches Diagramm, das die Strömungswege zeigt, die sich an die Hauptströmungswege F1 der Spannvorrichtung 2 anschließen. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in 4. Es ist zu beachten, dass ein festes Element 9 in den 3 und 4 nicht dargestellt ist.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die Werkstückhaltevorrichtung 1 eine Spannvorrichtung 2, einen Tisch 4, Stützfüße bzw. -basen 6, 7, einen Schlitten 8 und das feste Element 9.
Das Werkstück W wird zur Bearbeitung mit einem Werkzeug T auf der Spannvorrichtung 2 befestigt (siehe 1). Die Vorrichtung 2 umfasst einen plattenförmigen Spannvorrichtungskörper 21, der am Tisch 4 angebracht bzw. befestigt ist.
Wie in 5 dargestellt, ist die Spannvorrichtung 2 mit Hauptströmungswegen F1 ausgebildet, um ein für die Bearbeitung benötigtes Fluid strömen zu lassen. Die Hauptströmungswege F1 sind in dem Spannvorrichtungskörper 21 ausgebildet. Die vier Hauptströmungswege F1 (4 Wege) sind in diesem Fall gebildet, aber nur zwei (2 Wege) sind in 5 dargestellt.
Wie in den 2 und 6 dargestellt, ist die Vorrichtung 2 mit Nebenströmungswegen F2 ausgebildet, die sich von den Hauptströmungswegen F1 unterscheiden. Die Nebenströmungswege F2 sind in dem Spannvorrichtungskörper 21 ausgebildet. In diesem Fall werden vier Teilflusswege F2 (4 Routen bzw. Pfade) gebildet. Es ist zu beachten, dass die Anzahl (Anzahl der Routen) der Hauptflusswege F1 und der Nebenflusswege F2 nach Bedarf geändert werden kann.
Wie in den 2 bis 4 dargestellt, sind am Spannvorrichtungskörper 21 Werkstückspannvorrichtungen 22 zum Einspannen des Werkstücks W vorgesehen. Jede Werkstückspannvorrichtung 22 ist mit einem Hebel 23 versehen, der durch die Bewegung eines Kolbens (nicht dargestellt) gekippt wird, der mit dem Druck von Hydrauliköl (Flüssigkeit) betätigt wird, das der Werkstückspannvorrichtung 22 über den Hauptströmungsweg F1 der Spannvorrichtung 2 zugeführt wird. Wenn den in den Werkstückklemmvorrichtungen 22 ausgebildeten Klemmströmungswegen (nicht dargestellt) Hydraulikdruck zugeführt wird, werden die distalen Enden der Hebel 23 nach unten bewegt, um gehaltene Abschnitte des Werkstücks W in Richtung der Klemmsockel 24 und 25 zu drücken, um das Werkstück W zu klemmen bzw. einzuspannen. In der Zwischenzeit, wenn der hydraulische Druck den in den Werkstückklemmvorrichtungen 22 ausgebildeten Entspannungsströmungswegen (nicht dargestellt) zugeführt wird, werden die distalen Enden der Hebel 23 nach oben bewegt, um von den gehaltenen Abschnitten des Werkstücks W entfernt zu sein, um so das Werkstück W zu entspannen bzw. freizugeben. Das heißt, die zwei (Routen) Hauptströmungswege F1 der vier (Routen) Hauptströmungswege F1 werden als ein Strömungsweg verwendet, um mit einem Werkstückklemmströmungsweg bzw. einem Flussweg zu kommunizieren, um mit einem Werkstückentspannungsströmungsweg zu kommunizieren.
Ferner sind am Spannvorrichtungskörper 21 Sitzdetektoren 26 zum Erkennen des Sitzes des Werkstücks W auf der Vorrichtung 2 vorgesehen. Die Sitzdetektoren 26 haben Sitzdetektionswege (nicht dargestellt), die in den beiden Klemmsockeln 24 ausgebildet sind, die an diagonalen Positionen der Klemmsockel 24, 25 vorgesehen sind, die für die vier Werkstückspannvorrichtungen 22 verwendet werden. Die über die Hauptströmungswege F1 der Spannvorrichtung 2 zugeführte Luft (Flüssigkeit) strömt durch die Sitzdetektionswege. Das heißt, zwei (Routen) der vier (Routen) Hauptströmungswege F1 werden als Sitzdetektionswege verwendet. Wenn das Werkstück W in einer korrekten Position auf den Klemmsockeln 24 sitzt, stehen die Unterseite des Werkstücks W und die Oberseiten der Klemmsockel 24 in engem Kontakt zueinander, so dass die Luft nicht entweicht. Daher ändert sich der Druck in den Sitzdetektionswegen kaum. Wird das Werkstück W dagegen beispielsweise in einer geneigten Haltung auf die Klemmsockel 24 aufgesetzt, entsteht ein Spalt zwischen der Unterseite des Werkstücks W und den Oberseiten der Klemmsockel 24, so dass die Luft entweicht. Daher wird der Druck in den Sitzdetektionswegen leicht verringert. Aufgrund des Druckabfalls wird erkannt, dass das Werkstück W nicht in der richtigen Lage auf den Klemmsockeln 24 sitzt.
Ferner sind am Spannvorrichtungskörper 21 Fixierstifte 27 und ein Werkstückheber 28 vorgesehen. Die Fixierstifte 27 werden in Fixierlöcher (nicht dargestellt) eingepasst, die in dem Werkstück W ausgebildet sind, um das Werkstück W auf der Spannvorrichtung 2 zu positionieren. Der Werkstückheber 28 bewegt das Werkstück W auf der Spannvorrichtung 2 durch den Druck des Hydrauliköls (Flüssigkeit), das dem Werkstückheber 28 über die Teilströmungswege F2 der Spannvorrichtung 2 zugeführt wird, auf und ab. Wenn der Hydraulikdruck einem in der Werkstückhebevorrichtung 28 ausgebildeten Werkstückhebeströmungsweg (nicht dargestellt) zugeführt wird, wird das von einem Werkstückaufnahmeabschnitt der Werkstückhebevorrichtung 28 getragene bzw. gehaltene Werkstück W nach oben bewegt. Im Gegensatz dazu wird, wenn der hydraulische Druck einem in der Werkstückhebevorrichtung 28 ausgebildeten Werkstückabsenkungsströmungsweg (nicht dargestellt) zugeführt wird, das von dem Werkstückaufnahmeabschnitt der Werkstückhebevorrichtung 28 getragene Werkstück W nach unten bewegt. Das heißt, dass zwei (Routen) der vier (Routen) Teilströmungswege F2 als die Strömungswege für den Werkstückheber 28 verwendet werden.
Wie in 5 dargestellt, umfasst der Tisch 4 einen Drehtisch 41, an dem die Spannvorrichtung 2 befestigt ist, und einen Kipptisch 42, der den Drehtisch 41 trägt. Der Drehtisch 41 hat die Form einer Scheibe und ist mit Tischströmungswegen F3 versehen, die mit den Hauptströmungswegen F1 der Spannvorrichtung 2 in Verbindung stehen. Der Kipptisch 42 hat eine U-Form und ist mit Tischströmungswegen F6 versehen, die mit den Hauptströmungswegen F1 der Vorrichtung 2 in Verbindung stehen bzw. kommunizieren.
Eine rotierende Welle 43 ist in der unteren Mitte des Drehtisches 41 befestigt. Die Drehwelle 43 hat Drehwellen-Strömungswege F4, die mit den Tisch-Strömungswegen F3 in Verbindung stehen. Der Tisch 4 umfasst ein Stützelement 45 zur drehbaren Lagerung der Drehwelle 43 um die Achse der Drehwelle 43. Dementsprechend werden der Drehtisch 41 und auch das Werkstück W um eine Achse B gedreht (siehe 2). Das Trägerelement 45 weist Zuführungswege F5 auf.
An einem linken Ende des Kipptisches 42 ist eine Drehwelle 44 befestigt. Die Drehwelle 44 hat Drehwellen-Strömungswege F7, die mit den Tisch-Strömungswegen F6 in Verbindung stehen. Die Stützbasis 6 umfasst ein Stützelement 61 zur drehbaren Lagerung der Drehwelle 44 um eine Achse der Drehwelle 44. Entsprechend werden der Kipptisch 42 und auch das Werkstück W um eine Achse A gekippt (siehe 2). Das Stützelement 61 weist Zuführungswege F8 auf. Ferner ist eine Drehwelle (nicht dargestellt) an einem rechten Ende des Kipptisches 42 befestigt und wird durch ein Stützelement (nicht dargestellt), das in der Stützbasis 7 vorgesehen ist, drehbar gelagert.
Der Tisch 4 hat einen Strömungswegverbinder 46, um die Drehwellenströmungswege F4 der Drehwelle 43 mit den Versorgungsströmungswegen F5 zu verbinden, um mit einer Fluidversorgungsseite zu kommunizieren, so dass sie sich relativ zueinander um die Achse der Drehwelle 43 drehen. Insbesondere ist der Strömungswegverbinder 46 ein Drehgelenk, um die Strömungswege F4 der rotierenden Welle 43 mit den Versorgungsströmungswegen F5 des Stützelements 45 zu verbinden, so dass sie relativ zueinander um die Achse der rotierenden Welle 43 rotieren, wobei die Welle durch ein Dichtungselement 47 abgedichtet ist. Die Strömungswege F4 der rotierenden Welle sind mit den Zuführungsströmungswegen F5 über eine Ringnut 48 verbunden, die in einer äußeren Umfangsfläche der rotierenden Welle 43 und/oder einer inneren Umfangsfläche des Trägerelements 45 ausgebildet ist.
Die Stützbasis 6 hat einen Strömungswegverbinder 62, um die Drehwellenströmungswege F7 der Drehwelle 44 mit den Versorgungsströmungswegen F8 zu verbinden, um mit der Fluidversorgungsseite zu kommunizieren, so dass sie sich relativ zueinander um die Achse der Drehwelle 44 drehen. Insbesondere ist der Strömungswegverbinder 62 eine Drehverbindung, um die Strömungswege F7 der rotierenden Welle 44 mit den Versorgungsströmungswegen F8 des Stützelements 61 zu verbinden, so dass sie relativ zueinander um die Achse der rotierenden Welle 44 rotieren, wobei die Welle durch ein Dichtungselement 63 abgedichtet ist. Die Strömungswege F7 der rotierenden Welle sind mit den Zuführungsströmungswegen F8 über eine Ringnut 64 verbunden, die in mindestens einer äußeren Umfangsfläche der rotierenden Welle 44 und einer inneren Umfangsfläche des Stützelements 64 ausgebildet ist.
Wie in den 2 und 6 gezeigt, ist der Schlitten 8 vorgesehen, um in Richtung der Z-Achse (vorne-hinten-Richtung) bewegt zu werden. Dementsprechend wird die Werkstückträgervorrichtung 1 in der Z-Achsen-Richtung (vorne-hinten-Richtung) relativ zur Basis 101 (siehe 1) bewegt, mit Ausnahme des festen bzw. feststehenden Elements 9.
Das feststehende Element 9 hat versorgungsseitige Verbindungsabschnitte 91, um das von den Versorgungsstromwegen F9 zugeführte Fluid zu leiten. Die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91 werden relativ zur Spannvorrichtung 2 bewegt, um mit den Nebenströmungswegen F2 zu kommunizieren und diese abzusperren. In der vorliegenden Ausführungsform ist das feste Element 9 so vorgesehen, dass es an der Basis 101 befestigt ist (siehe 1). Die Relativbewegung zwischen der Spannvorrichtung 2 und den versorgungsseitigen Verbindungsabschnitten 91 wird durch einen Mechanismus zur Bewegung in Richtung der Vorschubwelle (Z-Achsen-Richtung) der Werkzeugmaschine 100 (siehe 1) durchgeführt, auf der die Werkstückhaltevorrichtung 1 montiert ist.
Die Spannvorrichtung 2 hat vorrichtungsseitige Verbindungsabschnitte 31, die an den offenen Enden der Teilströmungswege F2 ausgebildet sind, um den Fluiddruck in den Teilströmungswegen F2 aufrechtzuerhalten. Die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91 werden relativ zu der Spannvorrichtung 2 bewegt, um an den spannvorrichtungsseitigen Verbindungsabschnitten 31 befestigt und von ihnen gelöst zu werden. Das heißt, die spannvorrichtungsseitigen Verbindungsabschnitte 31 und die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91 werden miteinander verbunden, wenn sie in Kontakt miteinander gebracht und dann gegeneinander gedrückt werden, und werden getrennt, wenn sie voneinander weg bewegt werden. Als spannvorrichtungsseitige Verbindungsabschnitte 31 und versorgungsseitige Verbindungsabschnitte 91 kann beispielsweise eine automatische Flüssigkeitsversorgungs-Kupplungsvorrichtung verwendet werden, die als Autokupplung bezeichnet wird.
Nachfolgend wird der Betrieb der Werkzeugmaschine 100 beschrieben, die mit der Werkstückhaltevorrichtung 1 montiert ist, die eine Struktur wie oben beschrieben aufweist.
Zu Beginn wird der Schlitten 8 nach vorne bewegt (in den 2 und 6 durch einen Pfeil D angezeigt), was eine Einfahrposition des Werkstücks W in die Werkzeugmaschine 100 darstellt (siehe 1). Dadurch können die spannvorrichtungsseitigen Verbindungsabschnitte 31 der Spannvorrichtung 2 mit den versorgungsseitigen Verbindungsabschnitten 91 des festen Elements 9 verbunden werden, so dass die Versorgungsströmungswege F9 des festen Elements 9 mit den Nebenströmungswegen F2 der Spannvorrichtung 2 kommunizieren. Das Hydrauliköl wird über die Hauptströmungswege F1 der Spannvorrichtung 2 den Entspannungsströmungswegen der Werkstückspannvorrichtungen 22 zugeführt, um die Werkstückspannvorrichtungen 22 mit den nach oben bewegten distalen Enden der Hebel 23 zu entspannen.
Anschließend wird das Hydrauliköl über den Teilströmungsweg F2 der Spannvorrichtung 2 in den Werkstückhebeströmungsweg des Werkstückhebers 28 zugeführt bzw. eingespeist. Dann wird der werkstückaufnehmende Teil des Werkstückhebers 28 durch den hydraulischen Druck nach oben bewegt. Nachdem das Werkstück W auf dem Werkstückaufnahmeabschnitt des Werkstückhebers 28 in einer angehobenen Position abgegeben wurde, wird das Hydrauliköl über den Nebenströmungsweg F2 der Vorrichtung 2 in den Werkstückabsenkungsströmungsweg des Werkstückhebers 28 geleitet. Folglich wird der werkstückaufnehmende Abschnitt des Werkstückhebers 28 zusammen mit dem Werkstück W durch den hydraulischen Druck nach unten bewegt. Dementsprechend wird das Werkstück W gleichmäßig auf die Fixierstifte 27 aufgesetzt und auf den Spannsockeln 24 und 25 abgelegt.
Das Hydrauliköl wird über den Hauptströmungsweg F1 der Vorrichtung 2 in die Spannwege der Werkstückspannvorrichtungen 22 geleitet, und die distalen Enden der Hebel 23 werden nach unten bewegt, um die Werkstückspannvorrichtungen 22 in einen Spannzustand zu versetzen. Dadurch wird das Werkstück W geklemmt bzw. eingespannt.
Ferner wird die Luft den Sitz- bzw. Auflagedetektoren 26 über die Hauptströmungswege F1 der Spannvorrichtung 2 zugeführt. Wenn festgestellt wird, dass der Druck in den Sitzdetektionswegen der Auflagedetektoren 26 kaum abgenommen hat, wird erkannt, dass das Werkstück W in einer korrekten Lage auf den Spannsockeln 24 aufliegt.
Wenn festgestellt wird, dass das Werkstück W in einer korrekten Position auf den Klemmsockeln 24 sitzt, wird der Schlitten 8 nach hinten in eine Bearbeitungsposition für das Werkstück W bewegt. Dies bewirkt, dass die vorrichtungsseitigen Verbindungsabschnitte 31 der Vorrichtung 2 von den versorgungsseitigen Verbindungsabschnitten 91 des festen Elements 9 gelöst werden, um die Verbindung zwischen den Versorgungsströmungswegen F9 des festen Elements 9 und den Nebenstromwegen F2 der Spannvorrichtung 2 zu blockieren.
Anschließend führt die Werkzeugmaschine 100 eine Bearbeitung des an der Bearbeitungsposition befindlichen Werkstücks W durch. Auch während der Bearbeitung wird das Hydrauliköl über den Hauptströmungsweg F1 der Spannvorrichtung 2 in die Spannstromwege der Werkstückspannvorrichtungen 22 eingespeist, um die Werkstückspannvorrichtungen 22 in einem Spannzustand zu halten. Ferner wird auch während der Bearbeitung Luft über die Hauptströmungswege F1 der Vorrichtung 2 zu den Sitzdetektoren 26 geleitet, um eine Sitzdetektion durch die Sitzdetektoren 26 durchzuführen.
Wie oben beschrieben, umfasst die Werkstückhaltevorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die Spannvorrichtung 2, den Tisch 4, die Drehwellen 43, 44, die Stützelemente 45, 61, die Strömungswegverbinder 46, 62 und die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91. Die Spannvorrichtung 2 hat die Hauptströmungswege F1, um das für die Bearbeitung benötigte Fluid strömen zu lassen, und die von den Hauptströmungswegen F1 abweichenden Nebenströmungswege F2 und dient zur Fixierung des Werkstücks W. Der Tisch 4 hat die Tischströmungswege F3, F6, um mit den Hauptströmungswegen F1 zu kommunizieren, und ist mit der Spannvorrichtung 2 verbunden. Die Drehwelle 43 hat die Drehwellenströmungswege F4, die mit den Tischströmungswegen F3 in Verbindung stehen, und ist am Drehtisch 41 des Tisches 4 befestigt. Die Drehwelle 44 hat die Drehwellen-Strömungswege F7, die mit den Tisch-Strömungswegen F6 in Verbindung stehen, und ist am Kipptisch 42 des Tisches 4 befestigt. Die Stützelemente 45, 61 stützen die Drehwellen 43, 44 drehbar ab. Die Strömungswegverbinder 46, 62 verbinden die Drehwellenströmungswege F4, F7 der Drehwellen 43, 44 mit den Versorgungsströmungswegen F5, F8, um mit der Fluidversorgungsseite zu kommunizieren, so dass sie sich relativ zueinander um die Achsen der Drehwellen 43, 44 drehen. Die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91 werden relativ zur Spannvorrichtung 2 bewegt, um mit den Nebenströmungswegen F2 zu kommunizieren, damit das zugeführte Fluid strömen bzw. fließen kann, und um diese abzusperren,.
Bei dieser Struktur wird das für die Bearbeitung benötigte Fluid zum Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks W der Vorrichtung 2 über die Drehwellen 43, 44 und durch die Hauptströmungswege F1 der Vorrichtung 2 zugeführt. Dementsprechend wird die Flüssigkeit in den Hauptströmungswegen F1 der Spannvorrichtung 2 zu jedem Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks W zugeführt, so dass eine Situation, in der das Werkstück W während der Bearbeitung auf der Spannvorrichtung 2 verschoben wird, gehandhabt werden kann. In der Zwischenzeit, wenn das Werkstück W nicht bearbeitet wird, z.B. wenn das Werkstück W auf die Spannvorrichtung 2 gesetzt wird, werden die Spannvorrichtung 2 und die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91 relativ nahe zueinander bewegt, so dass die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91 mit den Nebenströmungswegen F2 der Vorrichtung 2 in Verbindung stehen. Dann wird das Fluid der Spannvorrichtung 2 über die Teilströmungswege F2 der Spannvorrichtung 2 zugeführt. Somit ist es nicht erforderlich, das Fluid über die rotierenden Wellen 43, 44 dem Werkstückheber 28, der für die Bearbeitung selbst nicht erforderlich ist, oder dergleichen zuzuführen. Dementsprechend müssen in den Strömungswegverbindern 46, 62 keine Strömungswege zur Verbindung mit den Nebenströmungswegen F2 der Vorrichtung 2 ausgebildet werden, so dass die Strömungswegverbinder 46, 62 nicht langgestreckt werden und keinen größeren Durchmesser haben.
Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Werkstückhaltevorrichtung 1 bereitgestellt, die in Größe und Gewicht reduziert ist, während die Zuverlässigkeit des Bearbeitungsvorgangs verbessert wird.
Durch die geringere Größe und das geringere Gewicht des Werkstückträgers 1 wird außerdem die Betriebsgeschwindigkeit erhöht. Darüber hinaus werden die Dichtungselemente 47, 63 zur Definition der Strömungswege reduziert, um den auf die rotierenden Wellen 43 und 44 wirkenden Gleitwiderstand zu verringern und so Energie zu sparen.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Tragelemente 45, 61 ferner die Versorgungsströmungswege F5, F8 auf. Die Strömungswegverbinder 46, 62 sind in diesem Fall Drehdurchführungen, die die rotierenden Wellenströmungswege F4, F7 mit den Versorgungsströmungswegen F5, F8 relativ zueinander um die Achsen der jeweiligen Drehachsen 43, 44 drehbar verbinden, wobei die Welle durch die Dichtungselemente 47, 63 abgedichtet ist. Mit dieser Struktur werden die Drehgelenke verwendet, um auf begrenztem Raum zuverlässig Strömungswege mit unterschiedlichen Routen bzw. Pfaden zu definieren, um das Fluid von einem festen Abschnitt zu einem rotierenden Abschnitt zu leiten. Daher sind die Strömungswegverbinder 46, 62 in ihrer Größe stärker reduziert.
Es ist zu beachten, dass in den Strömungswegverbindern 46, 62 als Versorgungsströmungswege F5, F8 Schläuche verwendet werden können, die jeweils in einem Kabelträger (z.B. cable bear (eingetragene Marke)) angeordnet sind, der aus Kunststoff besteht und den Schlauch an einem beweglichen Teil schützt und führt.
Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform die Relativbewegung zwischen der Spannvorrichtung 2 und den versorgungsseitigen Verbindungsabschnitten 91 durch den Mechanismus der Bewegung in Richtung der Zufuhr- bzw. Vorschubwelle der Werkzeugmaschine 100 ausgeführt, auf der die Werkstückhaltevorrichtung 1 montiert ist. Bei diesem Aufbau wird der Mechanismus der Bewegung in Richtung der Vorschubwelle der Werkzeugmaschine 100 als Mechanismus für die Relativbewegung zwischen der Spannvorrichtung 2 und den versorgungsseitigen Verbindungsabschnitten 91 verwendet, damit die Werkstückhaltevorrichtung 1 einen einfacheren und kleineren Aufbau hat.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die Spannvorrichtung 2 ferner die spannvorrichtungsseitigen Verbindungsabschnitte 31 auf, die an den offenen Enden der Teilströmungswege F2 ausgebildet sind, um den Fluiddruck in den Teilströmungswegen F2 zu halten. In diesem Fall werden die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91 relativ zur Spannvorrichtung 2 so bewegt, dass sie an den spannvorrichtungsseitigen Verbindungsabschnitten 31 befestigt und von ihnen gelöst werden können. Bei diesem Aufbau werden die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91 an den in der Spannvorrichtung 2 ausgebildeten spannvorrichtungsseitigen Verbindungsabschnitten 31 befestigt und von diesen gelöst, um direkt mit den Teilströmungswegen F2 der Vorrichtung 2 zu kommunizieren und diese abzusperren. Weiterhin wird der Fluiddruck in den Nebenströmungswegen F2 der Vorrichtung 2 gehalten, so dass ein Austreten des Fluids nach außen verhindert wird und die Vorrichtungen wie der Werkstückheber 28, der durch das Fluid der Werkstückpositionssteuerung und dergleichen zu betätigen ist, in einem vorgegebenen Zustand gehalten werden.
Es ist zu beachten, dass die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91 an tischseitigen Verbindungsabschnitten, die im Drehtisch 41 ausgebildet sind, befestigt und von diesen gelöst werden können, um beispielsweise den Fluiddruck aufrechtzuerhalten. In diesem Fall muss der Drehtisch 41 mit Strömungswegen ausgebildet sein, um mit den offenen Enden der Nebenströmungswege F2 der Spannvorrichtung 2 zu kommunizieren. Bei dieser Struktur sind die vorrichtungsseitigen Verbindungsabschnitte 31 zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsdrucks im Inneren nicht für jede Spannvorrichtung 2 erforderlich.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält bzw. umfasst das für die Bearbeitung erforderliche Fluid auch Luft, die den Sitzdetektoren 26 zugeführt wird, die an der Spannvorrichtung 2 vorgesehen sind, um den Sitz des Werkstücks W an der Spannvorrichtung 2 zu erkennen. Bei dieser Struktur wird die Luft den Sitzdetektoren 26 über die Hauptströmungswege F1 der Spannvorrichtung 2 zu jedem Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks W zugeführt. Dementsprechend entweicht die den Sitzdetektoren 26 zugeführte Luft, wenn das Werkstück W nicht in engem Kontakt mit einer Sitzfläche der Spannvorrichtung 2 steht, so dass eine Abnahme des Luftdrucks erkannt werden kann. Daher kann eine Situation, in der das Werkstück W auf der Spannvorrichtung 2 verschoben wird, behandelt werden, indem eine Fehlerbehandlung durchgeführt wird, wie z. B. das Anhalten des Betriebs der Werkzeugmaschine 100 und/oder eine Warnung.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das für die Bearbeitung benötigte Fluid ferner Hydrauliköl, das den Werkstückspannvorrichtungen 22 zugeführt wird, die an der Spannvorrichtung 2 vorgesehen sind, um das Werkstück W zu spannen bzw. einzuspannen. Bei diesem Aufbau wird das Hydrauliköl den Werkstückspannvorrichtungen 22 über den Hauptströmungsweg F1 der Spannvorrichtung 2 zu jedem Zeitpunkt der Bearbeitung des Werkstücks W zugeführt, wodurch das Werkstück W während der Bearbeitung zuverlässig eingespannt wird. Ein Verschieben des Werkstücks W auf der Vorrichtung 2 wird somit verhindert.
Die vorliegende Erfindung wurde oben anhand der Ausführungsform beschrieben, ist aber nicht auf die in der Ausführungsform beschriebene Struktur beschränkt. Die Struktur der vorliegenden Erfindung kann in geeigneter Weise innerhalb eines Bereichs modifiziert werden, der nicht vom Kern der Erfindung abweicht, einschließlich einer geeigneten Kombination oder Auswahl der in der oben beschriebenen Ausführungsform beschriebenen Struktur. Ferner kann ein Teil der Struktur der oben beschriebenen Ausführungsform hinzugefügt, entfernt oder ersetzt werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform handelt es sich bei den über die Hauptströmungswege F1 der Spannvorrichtung 2 zugeführten Fluiden beispielsweise um die den Sitzdetektoren 26 zuzuführende Luft und das den Werkstückspannvorrichtungen 22 zuzuführende Hydrauliköl, sind aber hierauf nicht beschränkt. Die über die Hauptströmungswege F1 der Vorrichtung 2 zugeführte Flüssigkeit kann nur die den Aufnahmedetektoren 26 zugeführte Luft sein. In diesem Fall, wenn das Werkstück W auf der Spannvorrichtung 2 verschoben wird, wird die Fehlerbehandlung ausgeführt, um dieses Problem zu behandeln, und die Werkstückhaltevorrichtung 1 wird in Größe und Gewicht reduziert.
Ferner ist das über die Teilstromwege F2 der Spannvorrichtung 2 zuzuführende Fluid nicht auf das dem Werkstückheber 28 zuzuführende Fluid beschränkt. Beispielsweise kann über die Teilstromwege F2 auch ein Reinigungskühlmittel oder Luft zur Erfassung eines Stangenendes eines Hydraulikzylinders des Werkstückhebers 28 zugeführt werden. Ferner kann über die Teilströmungswege F2 auch ein Fluid zugeführt werden, das der Werkstück-Haltesteuerung zur Grobpositionierung zugeführt wird, wie z. B. Hydrauliköl zum Spannen und Lösen einer Kassettenvorrichtung und Luft zur Erfassung des Sitzes der Kassettenvorrichtu ng.
Ferner kann die Werkstückhaltevorrichtung 1 so konfiguriert sein, dass das Werkstück W entweder um die Achse A gekippt oder um die Achse B gedreht werden kann. In diesem Fall wird einer der beiden Strömungswegverbinder 46, 62 verwendet.
Ferner wird in der oben beschriebenen Ausführungsform die Relativbewegung zwischen der Spannvorrichtung 2 und den versorgungsseitigen Verbindungsabschnitten 91 durch den Mechanismus der Bewegung in Richtung der Vorschubwelle der Werkzeugmaschine 100, auf der die Werkstückhaltevorrichtung 1 montiert ist, ausgeführt, ist aber nicht darauf beschränkt. Die versorgungsseitigen Verbindungsabschnitte 91 können so konfiguriert sein, dass sie sich in Bezug auf die Spannvorrichtung 2 bewegen.
Ferner wird in der oben beschriebenen Ausführungsform die Relativbewegung zwischen der Spannvorrichtung 2 und den versorgungsseitigen Verbindungsabschnitten 91 in Richtung der Z-Achse ausgeführt, ist aber nicht darauf beschränkt und kann auch in Richtung der X-Achse oder der Y-Achse ausgeführt werden.
Ferner wurde in der oben beschriebenen Ausführungsform die horizontale Werkzeugmaschine 100 beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auch auf verschiedene Werkzeugmaschinen anwendbar, wie z.B. eine vertikale Werkzeugmaschine.
Bezugszeichenliste

1: Werkstückträger;
2: Spannvorrichtung;
21: Spannvorrichtungskörper;
22: Werkstückspannvorrichtung;
26: Sitzdetektor;
28: Werkstückheber;
31: spannvorrichtungsseitiger Verbindungabschnitt;
4: Tisch;
41: Drehtisch (Tisch);
42: Kipptisch (Tisch);
43, 44: Drehwelle;
45, 61: Stützelement;
46, 62: Strömungswegverbinder;
47, 63: Dichtungselement;
6, 7: Stützbasis;
8: Schlitten;
9: festes Element;
91: versorgungsseitiger Anschlussabschnitt;
100: Werkzeugmaschine;
F1: Hauptströmungsweg;
F2: Nebenströmungsweg;
F3, F6: Tischströmungsweg;
F4, F7: Drehwellenströmungsweg;
F5, F8: Versorgungsströmungsweg;
W: Werkstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H7249531 [0005]
JP 2005161455 [0005]

Claims

Werkstückhaltevorrichtung zum Halten eines Werkstücks als zu bearbeitendes Objekt, umfassend: eine Spannvorrichtung, die einen Hauptströmungsweg für den Durchfluss eines für die Bearbeitung erforderlichen Fluids und einen vom Hauptströmungsweg verschiedenen Nebenströmungsweg aufweist, und zum Fixieren des Werkstücks; einen Tisch mit einem Tischströmungsweg, der mit dem Hauptströmungsweg in Verbindung steht und an der Spannvorrichtung befestigt ist; eine rotierende Welle bzw. Drehwelle mit einem Strömungsweg der rotierenden Welle, der mit dem Strömungsweg des Tisches in Verbindung steht, und die am Tisch befestigt ist; ein Stützelement, das die rotierende Welle drehbar trägt; einen Strömungswegverbinder, der den Strömungsweg der rotierenden Welle mit einem Fluidzufuhrweg verbindet, um mit einer Fluidzufuhrseite zu kommunizieren, so dass sie sich relativ zueinander um eine Achse der rotierenden Welle drehen; und einen versorgungsseitigen Verbindungsabschnitt, der sich relativ zur Spannvorrichtung bewegt, um mit dem Nebenströmungsweg zu kommunizieren und diesen abzusperren, und der ein zugeführtes Fluid strömen lässt.
Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Trägerelement einen Versorgungsströmungsweg aufweist, und der Strömungswegverbinder ein Drehgelenk ist, um den Strömungsweg der rotierenden Welle mit dem Versorgungsströmungsweg des Stützelements zu verbinden, so dass sie relativ zueinander um die Achse der Drehwelle rotieren, wobei die Welle durch ein Dichtungselement abgedichtet ist.
Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Relativbewegung zwischen der Spannvorrichtung und dem versorgungsseitigen Verbindungsabschnitt durch einen Mechanismus zur Bewegung in Richtung einer Vorschub- bzw. Zufuhrwelle einer Werkzeugmaschine, auf der die Werkstückhaltevorrichtung montiert ist, ausgeführt wird.
Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannvorrichtung einen spannvorrichtungsseitigen Verbindungsabschnitt aufweist, der an einem offenen Ende des Nebenströmungsweges ausgebildet ist, um den Fluiddruck in dem Nebenströmungsweg aufrechtzuerhalten, und der versorgungsseitige Verbindungsabschnitt relativ zur Spannvorrichtung bewegt wird, um an dem spannvorrichtungsseitigen Verbindungsabschnitt befestigt und von diesem gelöst zu werden.
Werkstückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das für die Bearbeitung erforderliche Fluid Luft umfasst, die einem Sitzdetektor zugeführt wird, der an der Spannvorrichtung vorgesehen ist, um den Sitz des Werkstücks auf der Spannvorrichtung zu erkennen bzw. zu detektieren.
Werkstückhaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das für die Bearbeitung benötigte Fluid Hydrauliköl umfasst, das einer Werkstückspann- bzw. klemmvorrichtung zugeführt wird, die an der Spannvorrichtung vorgesehen ist, um das Werkstück zu spannen bzw. einzuklemmen.
Werkstückhaltevorrichtung nach Anspruch 5, wobei das für die Bearbeitung benötigte Fluid Hydrauliköl umfasst, das einer Werkstückspann- bzw.- klemmvorrichtung zugeführt wird, die an der Spannvorrichtung vorgesehen ist, um das Werkstück zu spannen bzw. einzuklemmen.