DE202010009079U1 - Workpiece clamping device - Google Patents

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Abstract

Werkstück-Spannvorrichtung mit integrierter Energieversorgung für das Betreiben von elektronischen Sensoren und von anderen Funktionskomponenten intelligenter Werkstückspannung dadurch gekennzeichnet,
dass ortsnah an einem als Drehdurchführung (15) zur Maschinenpalette hin gerichtet ausgebildeten Adapter und an den mit Sensoren (9) ausgestatteten Positionier- und Spannelementen (12, 11) gelegener, als eine Rundsäule ausgebildeter Druckluftgenerator (18) auf der Vorrichtungs-Grundplatte (1) oder an einem Aufbaukörper (2) fest angeordnet ist und
dass der Druckluftgenerator (18) aus einer in Rohren (8) aufgenommenen Kombination der achsial gerichtet hintereinander angeordneten Funktionseinheiten
– Druckluftmotor (6) sowie
– Generator (5),
beide über eine Achsialkupplung (7) miteinander verbunden, einem als
– Elemente-Paket (8.1) strukturierten Energiespeicher (8), dessen Einzelelemente (8.2) stirnseitig und gegenpolig aneinenaderliegend mittels einer Klemmsäule (8.3) gegeneinander gerichtet geklemmt sind
und einem zwischen dem Generator (5) und dem Energiespeicher (8) gelegen als
– Rohrmuffe (10) ausgebildeten Zwischenstück, durch dessen radialgerichteten Bohrungen die Kabel (9.1) zu...Workpiece clamping device with integrated power supply for the operation of electronic sensors and of other functional components of intelligent workpiece clamping characterized in that
that close to a locally as a rotary feedthrough (15) directed towards the machine pallet designed adapter and the sensors (9) equipped positioning and clamping elements (12, 11), designed as a round column compressed air generator (18) on the device base plate (1 ) or on a body (2) is fixed and
in that the compressed-air generator (18) consists of a combination of axially aligned, successively arranged functional units, received in tubes (8)
- Air motor (6) and
Generator (5),
both connected via an Achsialkupplung (7), one as
- Elements package (8.1) structured energy storage (8), the individual elements (8.2) are clamped against each other at the end face and opposite polarity aneinlieliegend by means of a clamping column (8.3)
and one between the generator (5) and the energy storage (8) located as
- Pipe sleeve (10) formed intermediate piece, through the radially directed holes, the cable (9.1) to ...

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung geht von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Werkstück-Spannvorrichtung aus, in die für das Betreiben von Funktionskomponenten intelligenter Werkstückspannung eine elektrische Energieversorgung integriert ist.The Invention is defined by the preamble of claim 1 Workpiece clamping device, in which for the Operation of functional components of intelligent workpiece clamping an electrical power supply is integrated.

Das Spannen von zuvor genau positionierten Werkstücken in größeren Stückzahlen, auch in einer effektiven Mehrstückspannung, erfolgt in Werkstück-Spannvorrichtungen mittels Pneumatik – oder Hydraulik – Spannzylindern, wobei die Zuführung von Druckluft oder von Drucköl von der Werkzeugmaschine aus, über eine Drehdruchführung als Schnittstellenadapter und über die Vorrichtungs-Grundplatte an die jeweilige Spannstelle an den Werkstücken realisiert wird.The Clamping previously accurately positioned workpieces in larger ones Quantities, even in an effective multi-piece tension, takes place in workpiece clamping devices by means of pneumatic or hydraulic clamping cylinders, the supply of compressed air or pressurized oil from the machine tool, about a Drehdruchführung as an interface adapter and over the device base plate realized at the respective clamping point on the workpieces becomes.

Stand der Technik ist, derartige Werkstückspannvorrichtungen mit elektronischen Sensoren und anderen Funktionskomponenten für eine intelligente Werkstückspannung auszustatten, um unter anderem das Vorhandensein, die richtige Lage und Auflage der Werkstücke und deren Spannzustände festzustellen und bewerten zu können.was standing The technique is such workpiece clamping devices with electronic sensors and other functional components for to equip an intelligent workpiece clamping, among other things the presence, correct position and support of the workpieces and to be able to determine and evaluate their states of tension.

Ein Beispiel für eine derartige intelligente Ausbildung einer pneumatischen oder hydraulisch spannenden Werkstück-Spannvorrichtung ist Gegenstand von DE 299 22 068 U1 . Der Aufbaukörper, an den beidseitig an senkrechten Flächen die Werkstücke gespannt sind, hat die Form eines Doppelwinkels. Alle Zustandsinformationen über die Werkstücke und über die Werkstück-Spannvorrichtung, z. B. über elastische Verformungen, werden mittels Piezoaktoren festgestellt, die mit einer passenden Elektro-Energieversorgung und der Werkzeugmaschinensteuerung an der Werkzeugmaschine über Kabel Leitungs- und informationsverbunden sind. Dies erfordert an der Schnittstelle von Werkzeugmaschinentisch und Vorrichtungs-Grundplatte eingehauste oder gekapselte Koppelmodule und Drehdruchführungen für die Kabel und für die Leitungen, durch die Druckluft oder Drucköl zugeführt werden muss.An example of such an intelligent design of a pneumatic or hydraulically exciting workpiece clamping device is the subject of DE 299 22 068 U1 , The body, on both sides of vertical surfaces, the workpieces are stretched, has the shape of a double angle. All status information about the workpieces and about the workpiece clamping device, eg. B. over elastic deformations are detected by means of piezoelectric actuators, which are connected to a suitable electric power supply and the machine tool control on the machine tool via cable line and information. This requires at the interface of machine tool table and device base plate housed or encapsulated coupling modules and Drehdruchführungen for the cables and for the lines through which compressed air or pressure oil must be supplied.

Nachteilig ist an dieser Lösung sowohl die aufwendige Ausbildung wie auch die Störanfälligkeit der Koppelmodule bei der Übertragung von Schutzkleinspannungen der benötigten Elektroenergie sowie der Informationen durch das funktionell bedingt notwendige häufige Kuppeln und Entkuppeln der Kabel an der Schnittstelle zwischen Werkzeugmaschinentisch und Vorrichtungs-Grundplatte.adversely is at this solution both the complex training as also the susceptibility of the coupling modules the transmission of protective extra-low voltages of the required Electric energy and the information due to the functionally necessary frequent domes and uncoupling of cables at the interface between machine tool table and fixture base plate.

Demgegenüber ist die intelligente Werkstückspannvorrichtung in DE 100 59 193 C1 an ihrer Schnittstelle zwischen einem, mit einem Werkzeugmaschinentisch vergleichbaren stationären Aufspannkörper und einer, mit einer Vorrichtungs-Grundplatte vergleichbaren Spannplatte mit einer drahtlosen Zu- und Abführung der für intelligente Funktionskomponenten benötigten Elektroenergie ausgestattet.In contrast, the intelligent workpiece clamping device is in DE 100 59 193 C1 equipped at its interface between a, comparable with a machine tool table stationary clamping body and a, comparable with a device base plate clamping plate with a wireless supply and discharge of the required for intelligent functional components electric power.

Gegenstand dieser Lösung ist die Wandlung der über die Schnittstelle ausschließlich zu diesem Zweck zugeführten Energie der Druckluft in Elektroenergie und deren Ergänzung durch die Energie aus einem nachladbaren Batteriesystem auf der Werkstück-Spannvorrichtung selbst. Die so erzeugte und bereitgestellte Elektroenergie ist ausreichend für das Betrieben und die Übertragung von Informationen der intelligenten Funktionskomponenten.object This solution is the conversion of the interface energy supplied exclusively for this purpose the compressed air in electrical energy and its supplement by the energy from a rechargeable battery system on the workpiece clamping device itself. The electric energy thus generated and provided is sufficient for the operation and transmission of information of the intelligent functional components.

Nachteilig an dieser Lösung ist die Aufwendigkeit und der relativ große Platz- und Raumbedarf für die Informationsschnittstelle, die auf der Basis einer Infrarot-Nutzung, eines abgeschlossenen mit Sendern und Empfängern ausgestatteten Hohlraumes in einer Mittenlage bedarf und damit die Schnittstellen-Kapazität für Durckluft- und Drucköl-Zuführung stark einschränkt.adversely At this solution is the expenditure and the relative large space and space requirements for the information interface, the on the basis of an infrared use, one completed equipped with transmitters and receivers cavity in a central situation and thus the interface capacity for compressed air and pressure oil feed severely limits.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt deshalb das Problem zu Grunde, die Bereitstellung von Elektroenergie, insbesondere als Schutzkleinspannung, für ein störungsfreies Betrieben von Funktionskomponenten intelligenter Werkstückspannung auf insbesondere pneumatisch betätigten Werkstück-Spannvorrichtungen, vereinfacht strukturiert und raumsparend ausgebildet, zu integrieren.Of the in protection claim 1 specified invention is therefore the problem basis, the provision of electrical energy, in particular as safety extra-low voltage, for a trouble-free operation of functional components intelligent workpiece clamping on especially pneumatic actuated workpiece clamping devices, simplified structured and space-saving designed to integrate.

Das Problem wird durch den Schutzanspruch 1 gelöst. Die über eine Drehdurchführung der Werkstück-Spannvorrichtung zugeführte Druckluft wird mittels mindestens eines Druckluftgenerators, der auf der Vorrichtungs-Grundplatte oder an einem Aufbaukörper fest angeordnet ist, in Elektroenergie gewandelt. Der Druckluftgenerator ist als eine Rundsäule ausgebildet. Achsialgerichtet sind in Rohren hintereinander die Funktionseinheiten Druckluftmotor, Generator, Energiespeicher und ein Zwischenstück für den Austritt der Kabel mit Elektroenergie aufgenommen.The Problem is solved by the protection claim 1. The above a rotary feedthrough of the workpiece clamping device supplied compressed air is by means of at least one compressed air generator, the on the device base plate or on a bodywork is fixed, converted into electrical energy. The compressed air generator is designed as a round column. Achsialgerichtet are in pipes one behind the other the functional units compressed air motor, Generator, energy storage and an intermediate piece for taken the exit of the cable with electrical energy.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 und 3 angegeben. Sie betreffen die Bestimm- und Justierbarkeit der Elektroenergiemenge im Energiespeicher und die Anordnung der Druckluftversorgungsleitungen an den Druckluftmotoren und an den pneumatischen Spannantrieben.Further Embodiments of the invention are in the claims 2 and 3 indicated. They concern the determinability and adjustability the amount of electrical energy in the energy storage and the arrangement of the Compressed air supply lines to the air motors and to the pneumatic clamping drives.

Die Erfindung ist in drei Ausführungsbeispielen in den 1 bis 3 vereinfacht dargestellt und wird im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert:The invention is in three embodiments in the 1 to 3 is shown in simplified form and is explained in more detail in the following part of the description:

1 eine Draufsicht auf eine Werkstück-Spannvorrichtung mit zwei innen senkrecht angeordneten Druckluftgeneratoren 1 a plan view of a workpiece clamping device with two compressed air generators arranged vertically inside

2 eine Seitenansicht mit einem außen senkrecht angeordneten Druckluftgenerator im Schnitt 2 a side view with an externally perpendicular compressed air generator in section

3 eine Prespektivansicht mit einem waagerecht angeordneten Druckluftgenerator 3 a perspective view with a horizontally arranged compressed air generator

Die in 1 dargestellte pneumatisch betätigte Werkstück-Spannvorrichtung besteht im wesentlichen aus dem Aufbaukörper 2, an dessen beiden senkrechten Spannflächen, einerseits ein Werkstück 14 mittels zwei Spannelemente 11 durch je einen pneumatischen Spannantrieb 3 betätigt und andererseits ein anderes Werkstück 14, mittels einem Spannelement 11 und einem pneumatischen Spannantrieb 3 betätigt, gespannt sind. Die elektronischen Sensoren 9 sind in jeweils einem Positionierelement 11 aufgenommen und kontrollieren intelligent das Vorhandensein und die lagegenaue Auflage der Werkstücke 11. Die Zufuhr von Elektroenergie mittels der Kabel 9.1 an die Sensoren 9, an die Informations-Auswerteeinheit 16 und an die Steuerungseinheit 9.3 geht von den zwei senkrecht in den Ecken des Hohlraums zwischen den Spannflächen im Aufbaukörper 2 fest angeordneten Druckluftgeneratoren 18 aus. Die Zufuhr der Druckluft erfolgt durch die in der Mittenlage auf der Unterseite des Aufbaukörpers 2 angeordneten zur Maschinenpalette gerichteten Drehdurchführung 15 von unten. Diese ist einerseits über Druckluftgeneratoren 18 und andererseits über Druckluftversorgungsleitungen 4 mit den pneumatischen Spannantrieben 3 leitungsverbunden. Die zwei Druckluftgeneratoren 18 sind in ihrer Längenausdehnung des Energiespeichers so dimensioniert, dass ausreichend Elektroenergie zur Verfügung steht.In the 1 shown pneumatically operated workpiece clamping device consists essentially of the body structure 2 , on the two vertical clamping surfaces, on the one hand a workpiece 14 by means of two clamping elements 11 by a pneumatic tensioning drive 3 actuated and on the other hand another workpiece 14 , by means of a tensioning element 11 and a pneumatic tension drive 3 operated, are tense. The electronic sensors 9 are each in a positioning element 11 intelligently picks up and controls the presence and registration of the workpieces 11 , The supply of electrical energy by means of cables 9.1 to the sensors 9 , to the information evaluation unit 16 and to the control unit 9.3 goes from the two vertically in the corners of the cavity between the clamping surfaces in the body 2 fixed compressed air generators 18 out. The supply of compressed air is effected by the in the center position on the underside of the body structure 2 arranged to machine pallet rotary union 15 from underneath. This is on the one hand via compressed air generators 18 and on the other hand via compressed air supply lines 4 with the pneumatic tension drives 3 line-connected. The two compressed air generators 18 are dimensioned in their longitudinal extent of the energy storage so that sufficient electrical energy is available.

In 2 ist der im Schnitt dargestellte Druckluftgenerator 18 senkrecht an einer der äußeren Stirnseiten des Aufbaukörpers 2 befestigt. Der Aufbaukörper 2 ist auf der Vorrichtungs-Grundplatte 1 angeordnet. Beider Schnittstelle wird durch die Drehdurchführung 15 gebildet, durch die, die Druckluft über zwei Druckluftversorgungsleitungen 4 einerseits an den Druckluftgenerator 18 und andererseits über ein Wegeventil 17, als Rückschlagventil ausgebildet, zum pneumatischen Spannantrieb 3 und zu den nicht dargestellten Spannelementen hin geleitet wird.In 2 is the compressed air generator shown in section 18 perpendicular to one of the outer end faces of the structural body 2 attached. The bodywork 2 is on the device base plate 1 arranged. Both interface is through the rotary feedthrough 15 formed by, the compressed air via two compressed air supply lines 4 on the one hand to the compressed air generator 18 and on the other hand via a directional control valve 17 , designed as a check valve, for pneumatic clamping drive 3 and is directed to the clamping elements, not shown.

Der Druckluftgenerator 18 ist säulenförmig ausgebildet. In und zwischen den Rohren 8.4 sind achsialgerichtet nacheinander, hier von unten nach oben dargestellt, der Druckluftmotor 6, die Achsialkupplung 7, der Generator 5, die Rohrmuffe 10 mit den Kabeldurchführungen 9.2 für die austretenden Kabel 9.1 und dem aus einem Elementepaket 8.1 von zehn Stück Einzelelementen 8.2, die mittels der Klemmsäule 8.3 gegeneinander verspannt sind, gebildeten Energiespeicher 8. Über die Kabel 9.1 sind der Generator 5 und der Energiespeicher 8 mit den elektronischen Sensoren 9, mit der Informations-Auswerteeinheit 16, sowie mit der Steuerungseinheit 9.3 leistungs- und informationsverbunden.The compressed air generator 18 is columnar. In and between the pipes 8.4 are achsialgerichtet successively, shown here from bottom to top, the air motor 6 , the axle coupling 7 , the generator 5 , the pipe sleeve 10 with the cable glands 9.2 for the leaking cables 9.1 and from an element package 8.1 of ten pieces of individual elements 8.2 , by means of the clamping column 8.3 are braced against each other, formed energy storage 8th , About the cables 9.1 are the generator 5 and the energy storage 8th with the electronic sensors 9 , with the information evaluation unit 16 , as well as with the control unit 9.3 performance and information related.

In 3 ist ein Teil einer pneumatischen Werkstück-Spannvorrichtung dargestellt. Auf der Vorrichtungs-Grundplatte und an einem Aufbaukörper 2 ist ein pneumatischer Spannantrieb 3 mit einem Spannelement 11 dargestellt, mit dem das Werkstück 14 gespannt ist. Die Lage des Werkstücks 14 wird mittels eines Sensors 9, der in einem Positionselement aufgenommen ist, kontrolliert.In 3 is a part of a pneumatic workpiece clamping device shown. On the device base plate and on a body 2 is a pneumatic tension drive 3 with a clamping element 11 represented, with which the workpiece 14 is curious. The position of the workpiece 14 is by means of a sensor 9 , which is included in a position element, controls.

Der waagerecht am Aufbaukörper 2 angeordnete Druckluftgenerator 18 ist über den Generator 5, über die Kabel 9.1, die aus der Kabeldruchführung 9.2 herausgeführt sind, mit dem Sensor 9 und weiteren nicht dargestellten Funktionskomponenten leitungsverunden.The horizontal on the body 2 arranged compressed air generator 18 is over the generator 5 , over the cables 9.1 resulting from the cable loss 9.2 are led out, with the sensor 9 and further functional components, not shown, by means of lines.

Die Druckluftzufuhr erfolgt über Druckluftversorgungsleitungen 4 hin zum Druckluftgenerator 18 und über das Wegeventil 17 hin zum pneumatischen Spannantrieb 3. In der Gegenrichtung entweicht die Luft über die Luftaustrittsöffnungen 13.The compressed air is supplied via compressed air supply lines 4 towards the compressed air generator 18 and over the way valve 17 towards the pneumatic tensioning drive 3 , In the opposite direction, the air escapes through the air outlet openings 13 ,

11
Vorrichtungs-GrundplatteDevice baseplate
22
Aufbaukörperconstruction body
33
pneumatischer Spannantriebpneumatic tensioning drive
44
Druckluftversorgungsleitung(en) (für 3 und 6)Compressed air supply line (s) (for 3 and 6 )
55
Generatorgenerator
66
DruckluftmotorAir Motor
77
Achsialkupplung (zwischen 6 und 5)Axial coupling (between 6 and 5 )
88th
Energiespeicherenergy storage
8.18.1
Elementpaket (von 8)Element package (from 8th )
8.28.2
Einzelelement(e) (von 8.1)Single element (s) (from 8.1 )
8.38.3
Klemmsäuleclamping post
8.48.4
Rohrpipe
99
elektronische Sensorenelectronic sensors
9.19.1
Kabelelectric wire
9.29.2
Kabeldurchführung (in 10)Cable gland (in 10 )
9.39.3
Steuerungseinheitcontrol unit
1010
Rohrmuffe (um 8.4)Pipe sleeve (um 8.4 )
1111
Spannelement(e)Clamping element (s)
1212
Positionierelement(e) mit Sensor(en)Positioning (e) with sensor (s)
1313
Luftaustrittsöffnung(en)Air outlet opening (s)
1414
Werkstückworkpiece
1515
Drehdurchführung zur MaschinenpaletteRotary union to the machine pallet
1616
Informations-AuswerteinheitInformation evaluation unit
1717
Wegeventil (zur Sperrung von 4 vor 3)Directional control valve (for blocking of 4 in front 3 )
1818
Druckluftgenerator (bestehend aus 6, 5, 7, 8, 10)Compressed air generator (consisting of 6 . 5 . 7 . 8th . 10 )

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 29922068 U1 [0004] - DE 29922068 U1 [0004]
  • - DE 10059193 C1 [0006] - DE 10059193 C1 [0006]

Claims (3)

Werkstück-Spannvorrichtung mit integrierter Energieversorgung für das Betreiben von elektronischen Sensoren und von anderen Funktionskomponenten intelligenter Werkstückspannung dadurch gekennzeichnet, dass ortsnah an einem als Drehdurchführung (15) zur Maschinenpalette hin gerichtet ausgebildeten Adapter und an den mit Sensoren (9) ausgestatteten Positionier- und Spannelementen (12, 11) gelegener, als eine Rundsäule ausgebildeter Druckluftgenerator (18) auf der Vorrichtungs-Grundplatte (1) oder an einem Aufbaukörper (2) fest angeordnet ist und dass der Druckluftgenerator (18) aus einer in Rohren (8) aufgenommenen Kombination der achsial gerichtet hintereinander angeordneten Funktionseinheiten – Druckluftmotor (6) sowie – Generator (5), beide über eine Achsialkupplung (7) miteinander verbunden, einem als – Elemente-Paket (8.1) strukturierten Energiespeicher (8), dessen Einzelelemente (8.2) stirnseitig und gegenpolig aneinenaderliegend mittels einer Klemmsäule (8.3) gegeneinander gerichtet geklemmt sind und einem zwischen dem Generator (5) und dem Energiespeicher (8) gelegen als – Rohrmuffe (10) ausgebildeten Zwischenstück, durch dessen radialgerichteten Bohrungen die Kabel (9.1) zu den Sensoren (8) hingerichtet, mit diesen leitungsverbunden sind, besteht.Workpiece clamping device with integrated power supply for the operation of electronic sensors and other functional components of intelligent workpiece clamping, characterized in that locally close to a rotary feedthrough ( 15 ) directed toward the machine pallet and to the sensors ( 9 ) positioning and clamping elements ( 12 . 11 ), designed as a round column compressed air generator ( 18 ) on the device baseplate ( 1 ) or on a body ( 2 ) and that the compressed air generator ( 18 ) from a tube ( 8th ) recorded combination of axially successively arranged functional units - air motor ( 6 ) as well as - generator ( 5 ), both via an axial coupling ( 7 ), an as - elements package ( 8.1 ) structured energy storage ( 8th ), whose individual elements ( 8.2 ) aneinlieliegend the front side and opposite pole by means of a clamping column ( 8.3 ) are clamped against each other and one between the generator ( 5 ) and the energy storage ( 8th ) located as - pipe socket ( 10 ) formed intermediate piece, through whose radially directed holes the cables ( 9.1 ) to the sensors ( 8th ) executed, are connected to these line exists. Werkstück-Spannvorrichtung nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Elemente-Paket (8.1) in einem Rohr (8.4) aufgenommen und dass über die Längenausdehnung des Rohres (8.4) die Größenordnung der im Energiespeicher (8) zu speichernden Elektroenergiemenge für die Energieversorgung der Werkstück-Spannvorrichtung bestimm- und justierbar istWorkpiece clamping device according to protection claim 1, characterized in that the elements package ( 8.1 ) in a pipe ( 8.4 ) and that over the longitudinal extent of the tube ( 8.4 ) the order of magnitude in the energy store ( 8th ) to be stored amount of electrical energy for the power supply of the workpiece clamping device is determinable and adjustable Werkstück-Spannvorrichtung nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Drehdurchführung (15) verbundenen Druckluftversorgungsleitungen (4) und Wegeventile (17) sowohl für pneumatische Spannantriebe (3) wie auch für Druckluftmotoren (8) als parallele und gezweigte Leitungen ausgebildet und angeordnet sind.Workpiece clamping device according to protection claim 1, characterized in that with the rotary feedthrough ( 15 ) connected compressed air supply lines ( 4 ) and directional control valves ( 17 ) both for pneumatic tension drives ( 3 ) as well as for air motors ( 8th ) are formed and arranged as parallel and branched lines.
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