DE29903825U1 - Jig - Google Patents
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Description
G 18625 - les 12.02.1999G 18625 - les 12.02.1999
FESTO AG & Co, 73734 Essiingen Spannvorrichtung FESTO AG & Co, 73734 Essiingen clamping device
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, mit einer nach Art eines f1uidbetätigten Arbeitszylinders ausgeführten Betätigungseinrichtung, die an ihrer vorderen Stirnseite mit einem Lagerungskopf versehen ist, an dem ein Spannarm verschwenkbar gelagert ist, der mit einer Antriebseinheit der Betätigungseinrichtung in Antriebsverbindung steht, die zum Verschwenken des Spannarmes durch über eine elektrisch betätigbare Steuerventileinrichtung gesteuerte Fluidbeaufschlagung zu einer Antriebsbewegung veranlaßt wi rd.The invention relates to a clamping device with an actuating device designed in the manner of a fluid-operated working cylinder, which is provided on its front face with a bearing head on which a clamping arm is pivotably mounted, which is in drive connection with a drive unit of the actuating device, which is caused to pivot the clamping arm by a fluid application controlled by an electrically actuated control valve device to produce a drive movement.
Eine derartige Spannvorrichtung geht aus der EP 0 575 888 Bl hervor. Diese ist als Kniehebel-Spannvorrichtung ausgebildet, wobei der am Lagerungskopf schwenkgelagerte Spannarm über einen Kniehebelmechanismus mit der Antriebseinheit der Betätigungseinrichtung bewegungsgekoppelt ist. über eine Steuerventileinrichtung läßt sich die Fluidbeaufschlagung der Antriebseinheit steuern, um den Spannarm zwischen einer Freigabestellung und einer beispielsweise zum Festspannen von Werkstücken dienenden Spannstellung zu verschwenken.Such a clamping device is disclosed in EP 0 575 888 Bl. This is designed as a toggle lever clamping device, whereby the clamping arm pivoted on the bearing head is coupled in motion to the drive unit of the actuating device via a toggle lever mechanism. The fluid supply to the drive unit can be controlled via a control valve device in order to pivot the clamping arm between a release position and a clamping position used, for example, to clamp workpieces.
Bei der bekannten Spannvorrichtung ist von Nachteil, daß sie sich nur mit sehr umständlichen und platzraubenden Maßnahmen in einen automatischen Arbeitsablauf einschalten läßt, beispielsweise innerhalb einer Fertigungs- oder Montageanlage. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung zu schaffen, die sich unter Beibehaltung kompakter Abmessungen gut für Einsätze in der Automatisierungstechnik eignet.The disadvantage of the known clamping device is that it can only be integrated into an automatic work process using very complicated and space-consuming measures, for example within a production or assembly plant. It is therefore the object of the present invention to create a clamping device that is well suited for use in automation technology while retaining compact dimensions.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Steuerventil einrichtung in die Spannvorrichtung integriert ist und mit einer an der Spannvorrichtung vorgesehenen Ansteuerelektronik gekoppelt ist, die ihrerseits mit einer die Erfassung mindestens einer Schwenkposition des Spannarmes ermöglichenden und ebenfalls an der Spannvorrichtung vorgesehenen Positionserfassungseinrichtung zusammenarbei tet.To solve this problem, it is provided that the control valve device is integrated into the clamping device and is coupled to control electronics provided on the clamping device, which in turn works together with a position detection device that enables the detection of at least one pivot position of the clamping arm and is also provided on the clamping device.
Auf diese Weise liegt eine Spannvorrichtung vor, bei der alle wesentlichen, für einen automatisierten Arbeitseinsatz erforderlichen Komponenten in platzsparender Weise unmittelbar an der Spannvorrichtung selbst vorgesehen sind. Dabei übernimmt die Ansteuerelektronik die Ansteuerung und somit die Vorgabe der Schaltstellungen der Steuerventileinrichtung, und zwar unter Berücksichtigung der von der Positionserfassungseinrichtung erhaltenenThis results in a clamping device in which all the essential components required for automated work are provided directly on the clamping device itself in a space-saving manner. The control electronics take over the control and thus the specification of the switching positions of the control valve device, taking into account the values received from the position detection device.
Positionssignale, so daß der Betrieb der Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von der Schwenkposition des Spannarmes erfolgen kann. Da sich die wesentlichen steuerungstechnischen Komponenten somit "an Bord" der Spannvorrichtung befinden, ergeben sich auch sehr kurze Signalwege mit verringerter Störanfälligkeit. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Position signals so that the operation of the actuating device can take place depending on the swivel position of the clamping arm. Since the essential control components are therefore "on board" the clamping device, very short signal paths are also obtained with reduced susceptibility to interference. Advantageous further developments of the invention are listed in the subclaims.
Entsprechend der gewünschten Ausgestaltung kann die Steuerventileinrichtung über ein oder mehrere elektrisch betätigbare Steuerventile verfugen. Denkbar wäre beispielsweise eine Ausstattung mit einem einzigen Steuerventil, das als 5/3-Wegeventi1 oder als 5/2-Wegeventi1 ausgebildet ist und die Fluidbeaufschlagung der Antriebseinheit für beide Bewegungsrichtungen vorgibt. Alternativ wären auch zwei individuelle 3/2-Wegeventi1e denkbar, die jeweils für eine der beiden Bewegungsrichtungen verantwortlich sind.Depending on the desired design, the control valve device can have one or more electrically operated control valves. For example, it would be conceivable to have a single control valve that is designed as a 5/3-way valve or a 5/2-way valve and specifies the fluid supply to the drive unit for both directions of movement. Alternatively, two individual 3/2-way valves would also be conceivable, each of which is responsible for one of the two directions of movement.
Jedenfalls kann mindestens eines der Steuerventile in das Gehäuse der Betätigungseinrichtung integriert sein, wobei im Falle mehrerer Steuerventile zweckmäßigerweise sämtliche dieser Steuerventile in das Gehäuse integriert sind. Dabei bietet sich insbesondere eine Integration in zumindest eine der beiden stirnseitigen Abschlußwände des Gehäuses an.In any case, at least one of the control valves can be integrated into the housing of the actuating device, whereby in the case of several control valves, all of these control valves are expediently integrated into the housing. In this case, integration into at least one of the two end walls of the housing is particularly suitable.
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Von Vorteil ist auch eine Bauform, bei der mindestens ein Steuerventil in eine Zwischenplatte integriert ist, die axial zwischen der Betätigungseinrichtung und dem den Spannarm tragenden Lagerungskopf zwi schengef iigt ist.A design in which at least one control valve is integrated into an intermediate plate that is axially interposed between the actuating device and the bearing head that supports the clamping arm is also advantageous.
Die Ansteuerelektronik könnte beispielsweise außen an die Spannvorrichtung und dabei insbesondere an das Gehäuse der Betätigungseinrichtung angesetzt sein. Eine wesentlich kompaktere Bauform, verbunden mit einem zuverlässigen Schutz vor mechanischen Beeinträchtigungen, ergibt sich allerdings, wenn die Ansteuerelektronik wie die Steuerventileinrichtung in die Spannvorrichtung integriert bzw. eingebaut ist.The control electronics could, for example, be attached to the outside of the clamping device and in particular to the housing of the actuating device. However, a much more compact design, combined with reliable protection against mechanical damage, is achieved if the control electronics, like the control valve device, are integrated or built into the clamping device.
Um eine komfortable Integration der Spannvorrichtung in einen gesteuerten Betriebsablauf zu ermöglichen, ist die Ansteuerelektronik zweckmäßigerweise mit einer Feldbusstation ausgestattet, die die Kommunikation mit einem weiterführenden Feldbus ermöglicht und auf diese Weise die Vernetzung mit weiteren Spannvorrichtungen oder sonstigen Aggregaten und insbesondere mit einer übergeordneten Steuervorrichtung. Dabei kann die Ansteuerelektronik so ausgebildet sein, daß sie lediglich die über den Feldbus ankommenden Befehle auswertet und zuordnungsrichtig an die Steuerventi1 einrichtung weitergibt, wobei in gleicher Weise eine Rückübertragung von Positionssignalen derIn order to enable convenient integration of the clamping device into a controlled operating sequence, the control electronics are expediently equipped with a field bus station that enables communication with a further field bus and in this way networking with other clamping devices or other units and in particular with a higher-level control device. The control electronics can be designed in such a way that they only evaluate the commands received via the field bus and pass them on to the control valve device in the correct assignment, whereby position signals from the
Positionserfassungseinrichtung möglich wäre. Alternativ oder zusätzlich kann die Ansteuerelektronik aber auch mit einer internen Steuereinheit versehen sein, die ein die gewünschten Abläufe vorgebendes Steuerprogramm enthält, welches sich zweckmäßigerweise individuell einsatzbezogen programmieren läßt.Position detection device would be possible. Alternatively or additionally, the control electronics can also be equipped with an internal control unit that contains a control program that specifies the desired processes and can be conveniently programmed individually for the application.
Die Positionserfassungseinrichtung ist vorzugsweise so ausgelegt, daß sie mit der Antriebseinheit zusammenarbeitet, wobei sie zweckmäßigerweise am Gehäuse der Betätigungseinrichtung vorgesehen ist, in das sie integriert sein kann. Dabei ist eine Bauform möglich, bei der sie auf mindestens eine und vorzugsweise auf mehrere bestimmte Schwenkpositionen des Spannarmes anspricht, indem sie von einem an der Antriebseinheit vorgesehenen geeigneten Aktivierungselement aktiviert wird. Sie kann hierzu über einen oder mehrere Sensoren verfügen. Eine komfortablere Betriebsweise ist allerdings möglich, wenn die Positionserfassungseinrichtung als Wegmeßsystem ausgeführt ist, das die jeweilige Momentanposition des Spannarmes ermitteln kann, so daß eine kontinuierliche Posi ti onserfassung erfolgt und positionsabhängig eine Steuerung des Bewegungsablaufes möglich ist. In diesem Falle kommt zweckmäßigerweise eine Steuerventileinrichtung zum Einsatz, die in Stetigventiltechnik und dabei insbesondere in Proportionalventiltechnik arbeitet.The position detection device is preferably designed so that it works together with the drive unit, whereby it is expediently provided on the housing of the actuating device, into which it can be integrated. A design is possible in which it responds to at least one and preferably several specific swivel positions of the clamping arm by being activated by a suitable activation element provided on the drive unit. It can have one or more sensors for this purpose. A more convenient mode of operation is, however, possible if the position detection device is designed as a distance measuring system that can determine the respective instantaneous position of the clamping arm, so that continuous position detection takes place and control of the movement sequence is possible depending on the position. In this case, a control valve device is expediently used that works using continuous valve technology and in particular proportional valve technology.
Um den Grad der Störanfälligkeit besonders niedrig zu halten, ist es empfehlenswert, die elektrischen Verbindungen zwischen der Steuerventi1 einrichtung, der Ansteuerelektronik und der Positionserfassungseinrichtung in die Spannvorrichtung zu integrieren, wobei sie insbesondere als Leiterbahnen gestaltet sein können.In order to keep the degree of susceptibility to interference particularly low, it is recommended to integrate the electrical connections between the control valve device, the control electronics and the position detection device into the clamping device, whereby they can in particular be designed as conductor tracks.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention is explained in more detail below using the attached drawing. In this drawing:
Fig. 1 eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung in schematischer Darstellung und teilweise im Längsschnitt,Fig. 1 shows a first design of the clamping device according to the invention in a schematic representation and partly in longitudinal section,
Fig. 2 eine alternative Bauform der Spannvorrichtung in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise, wobei allerdings der Lagerungskopf nur teilweise abgebildet ist, undFig. 2 shows an alternative design of the clamping device in a representation corresponding to Fig. 1, although the bearing head is only partially shown, and
Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante der Spannvorrichtung in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellungsweise. Fig. 3 shows a further variant of the clamping device in a representation corresponding to Fig. 2.
Die allgemein mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Spannvorrichtung verfügt über eine zweckmäßigerweise nach Art eines f1uidbetätigten Arbeitszylinders ausgeführte länglicheThe clamping device, generally designated with reference number 1, has an elongated, expediently designed in the manner of a fluid-operated working cylinder.
Betätigungseinrichtung 2, an deren vorderer Stirnseite ein Lagerungskopf 3 fest angeordnet ist. An dem Lagerungskopf 3 ist ein Spannarm 4 um eine Schwenkachse 5 verschwenkbar gelagert. Er läßt sich durch die Betätigungseinrichtung im Rahmen einer durch Doppelpfeil angedeuteten Schwenkbewegung 6 zwischen der abgebildeten Freigabestellung und einer nicht näher dargestellten Spannstellung relativ zum Lagerungskopf 3 verschwenken.Actuating device 2, on the front face of which a bearing head 3 is fixed. A clamping arm 4 is mounted on the bearing head 3 so that it can pivot about a pivot axis 5. It can be pivoted by the actuating device within the scope of a pivoting movement 6 indicated by a double arrow between the illustrated release position and a clamping position not shown in detail relative to the bearing head 3.
Ein typischer Einsatzfall für die Spannvorrichtung 1 ist die Fertigungs- oder Montagetechnik, wobei sie dazu verwendet wird, zu bearbeitende Werkstücke zeitweilig festzuspannen. Dabei gibt die Spannvorrichtung 1 in der Freigabestellung des Spannarmes 4 das betreffende Werkstück frei, während sie das Werkstück in der Spannstellung lösbar festspannt. Das Verschwenken in die Spannstellung kann als Spannbewegung, die umgekehrte Schwenkbewegung als Freigabebewegung bezeichnet werden.A typical application for the clamping device 1 is production or assembly technology, where it is used to temporarily clamp workpieces to be machined. The clamping device 1 releases the workpiece in question in the release position of the clamping arm 4, while it releasably clamps the workpiece in the clamping position. The pivoting into the clamping position can be referred to as clamping movement, the reverse pivoting movement as the release movement.
Die Betätigungseinrichtung 2 verfügt über ein längliches Gehäuse 7 mit einer vorzugsweise rechteckig-länglichen Querschnittskontur. Es enthält beim Ausführungsbeispiel ein rohrförmiges Mittelteil 8, an dem stirnseitig eine vordere und eine rückseitige Abschlußwand 12, 13 vorgesehen sind. Diese Abschlußwände 12, 13 sind zweckmäßigerweise deckelartig ausgebildet.The actuating device 2 has an elongated housing 7 with a preferably rectangular-elongated cross-sectional contour. In the exemplary embodiment, it contains a tubular middle part 8, on which a front and a rear end wall 12, 13 are provided on the front side. These end walls 12, 13 are expediently designed like a cover.
Innerhalb des Gehäuses 7 befindet sich eine Gehäusekammer 14, in der ein Betätigungskolben 15 axial verschiebbar angeordnet ist, der die Gehäusekammer 14 axial unter Abdichtung in zwei Arbeitsräume 16, 17 unterteilt. In jeden dieser Arbeitsräume 16, 17 mündet ein eigener Fluidkanal 18, 19 (strichpunktiert angedeutet), über den eine Einspeisung oder eine Abfuhr eines fluidischen Druckmediums, vorliegend Druckluft, erfolgen kann.Inside the housing 7 there is a housing chamber 14 in which an actuating piston 15 is arranged so as to be axially displaceable, which axially divides the housing chamber 14 into two working spaces 16, 17 while sealing it. A separate fluid channel 18, 19 (indicated by a dot-dash line) opens into each of these working spaces 16, 17, via which a fluid pressure medium, in this case compressed air, can be fed in or discharged.
Eine mit dem Betätigungskolben 15 fest verbundene Betätigungsstange 22 durchsetzt unter Abdichtung die vordere Abschlußwand 12 und ist mit ihrem außerhalb des Gehäuses 7 befindlichen Endabschnitt 23 über einen Kniehebelmechanismus 24 mit dem Spannarm 4 bewegungsgekoppelt.An actuating rod 22 firmly connected to the actuating piston 15 passes through the front end wall 12 in a sealed manner and is coupled in motion with its end section 23 located outside the housing 7 to the clamping arm 4 via a toggle lever mechanism 24.
Der Betätigungskolben 15 bildet gemeinsam mit der Betätigungsstange 22 eine einheitlich bewegbare Antriebseinheit 25, die durch bezüglich der Arbeitsräume 16, 17 erfolgende gesteuerte Zufuhr und Abfuhr von Druckmedium zu einer linearen Antriebsbewegung in Richtung der Längsachse 26 der Betätigungsstange 22 veranlaßt werden kann. Dabei ruft eine lineare Ausfahrbewegung der Antriebseinheit 25 die Spannbewegung des Spannarmes 4 und eine entgegengesetzt gerichtete Einfahrbewegung der Antriebseinheit 25 die Freigabebewegung des Spannarmes 4 hervor.The actuating piston 15 together with the actuating rod 22 forms a uniformly movable drive unit 25, which can be caused to perform a linear drive movement in the direction of the longitudinal axis 26 of the actuating rod 22 by the controlled supply and discharge of pressure medium with respect to the working spaces 16, 17. A linear extension movement of the drive unit 25 causes the clamping movement of the clamping arm 4 and an oppositely directed retraction movement of the drive unit 25 causes the release movement of the clamping arm 4.
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Die Umwandlung der Linearbewegung der Antriebseinheit 25 in die Dreh- bzw. Schwenkbewegung des Spannarmes 4 wird durch den Kniehebelmechanismus 24 hervorgerufen. Er verfügt über einen drehfest mit dem Spannarm 4 verbundenen Schwenkhebel 27, an dem an einer zur Schwenkachse 5 beabstandeten ersten Lagerstelle 28 ein laschenartiges Zwischenglied 29 angelenkt ist, das des weiteren an einer zur ersten Lagerstelle 28 beabstandeten zweiten Lagerstelle 32 mit dem äußeren Endabschnitt 23 der Betätigungsstange 22 gelenkig verbunden ist. Die Gelenkachsen der beiden Lagerstellen 28, 32 verlaufen parallel zur Schwenkachse 5.The conversion of the linear movement of the drive unit 25 into the rotary or swivel movement of the clamping arm 4 is brought about by the toggle lever mechanism 24. It has a swivel lever 27 which is connected to the clamping arm 4 in a rotationally fixed manner, to which a tab-like intermediate member 29 is articulated at a first bearing point 28 spaced from the swivel axis 5, which is further articulated to the outer end section 23 of the actuating rod 22 at a second bearing point 32 spaced from the first bearing point 28. The joint axes of the two bearing points 28, 32 run parallel to the swivel axis 5.
Um die Betätigungsstange 22 und die dieser zugeordnete, im Bereich der vorderen Abschlußwand 12 plazierte Dichtung 33 vor zu starkem Verschleiß zu schützen, ist die Betätigungsstange 22 mit ihrem äußeren Endabschnitt 23 an Führungsmitteln 33 längsverschiebbar geführt und zugleich in Querrichtung bezüglich der Schwenkachse 5 abgestützt. Die Führungsmittel 33 können beispielsweise von einer oder mehreren, insbesondere nutartig ausgebildeten Führungsbahnengebildetsein. In order to protect the actuating rod 22 and the seal 33 associated with it, placed in the area of the front end wall 12, from excessive wear, the actuating rod 22 is guided with its outer end section 23 on guide means 33 so that it can be moved longitudinally and is simultaneously supported in the transverse direction with respect to the pivot axis 5. The guide means 33 can be formed, for example, by one or more guide tracks, in particular those designed in the form of a groove.
Beim Ausführungsbeispiel befindet sich der Kniehebel mechanismus 24 in einem Innenraum des Lagerungskopfes 3,. in den auch die Betätigungsstange 22 hineinragt. In Fig. 1In the embodiment, the toggle lever mechanism 24 is located in an interior of the bearing head 3, into which the actuating rod 22 also extends. In Fig. 1
U-V: :. fci .s...: &khgr;:UV: :. fc i . s ... : &khgr;:
&iacgr;&ogr;&iacgr;&ogr;
ist der sich an die Betätigungseinrichtung 2 anschließende Bereich des Lagerungskopfes 3 aufgebrochen dargestellt.the area of the bearing head 3 adjacent to the actuating device 2 is shown broken open.
Die Fluidbeaufschlagung der beiden Arbeitsräume 16, 17 wird durch eine elektrisch betätigbare Steuerventi1 einrichtung 34 gesteuert. Diese umfaßt bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 3 jeweils ein einziges Steuerventil 35, das als 5/2-Wegeventi1 oder als 5/3-Wegeventi1 ausgebildet ist, wobei zur Vorgabe der jeweiligen Schaltstellung ein nicht näher dargestellter, elektrisch b e tätigbarer Aktor vorhanden ist. Er kann beispielsweise von einem Elektromagneten oder einer Piezoeinrichtung gebildet sei &eegr;.The fluid supply to the two working chambers 16, 17 is controlled by an electrically actuated control valve device 34. In the embodiments of Fig. 1 and 3, this comprises a single control valve 35, which is designed as a 5/2-way valve or as a 5/3-way valve, with an electrically actuated actuator (not shown in detail) being provided to specify the respective switching position. It can be formed, for example, by an electromagnet or a piezo device.
über vergleichbare Antriebe kann auch die in Fig. 2 gezeigte Steuerventileinrichtung 34 verfugen, die dort allerdings zwei individuelle Steuerventile 36, 36' aufweist, die vorzugsweise als 3/2-Wegeventi1e ausgeführt sindThe control valve device 34 shown in Fig. 2 can also have comparable drives, although it has two individual control valves 36, 36', which are preferably designed as 3/2-way valves
Jedes der Steuerventile 35, 36, 36' steht zum einen mit einer Druckquelle P und zum andern mit einer üblicherweise von der Atmosphäre gebildeten Drucksenke R in Verbindung. Dabei ist das jeweils einzige Steuerventil 35 der Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 3 in der Lage, die Fluidbeaufschlagung beider Arbeitsräume 16, 17 zu steuern, indem jeweils beide Fluidkanäle 18, 19 mit dem betreffendenEach of the control valves 35, 36, 36' is connected to a pressure source P and to a pressure sink R, usually formed by the atmosphere. The single control valve 35 of the embodiments according to Fig. 1 and 3 is able to control the fluid supply to both working chambers 16, 17 by connecting both fluid channels 18, 19 to the relevant
Steuerventil 35 in Verbindung stehen. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist jedem Arbeitsraum 16, 17 ein individuelles Steuerventil 36, 36' zugeordnet, wobei der eine Fluidkanal 18 mit dem ersten Steuerventil 36 und der andere Fluidkanal 19 mit dem zweiten Steuerventil 36' verbunden ist.Control valve 35. In the embodiment of Fig. 2, each working chamber 16, 17 is assigned an individual control valve 36, 36', with one fluid channel 18 being connected to the first control valve 36 and the other fluid channel 19 being connected to the second control valve 36'.
Zugunsten einer kompakten Bauform ist die Steuerventi1-einrichtung 34 in die Spannvorrichtung 1 integriert. Zu diesem Zweck sind die Steuerventile 35, 36, 36" beim Ausführungsbeispiel in entsprechende Aufnahmen der Betätigungseinrichtung 2 oder des Lagerungskopfes 3 eingesetzt.In order to achieve a compact design, the control valve device 34 is integrated into the clamping device 1. For this purpose, the control valves 35, 36, 36" in the embodiment are inserted into corresponding receptacles in the actuating device 2 or the bearing head 3.
Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 sind die Steuerventile 35, 36, 36' in das Gehäuse der Betätigungseinrichtung 2 integriert. So befindet sich das einzige Steuerventil 35 der Bauform gemäß Fig. 1 in einer der Abschlußwände 12, 13, wobei sich die gezeigte Integration in die rückseitige Abschlußwand 13 als besonders vorteilhaft erweist, weil in diesem Falle die zur Zufuhr und Abfuhr des Druckmediums erforderlichen Fluidanschlüsse weit entfernt vom Arbeitsbereich des Spannarmes 4 plaziert werden können.In the embodiments of Fig. 1 and 2, the control valves 35, 36, 36' are integrated into the housing of the actuating device 2. The only control valve 35 of the design according to Fig. 1 is located in one of the end walls 12, 13, whereby the integration shown in the rear end wall 13 proves to be particularly advantageous because in this case the fluid connections required for the supply and discharge of the pressure medium can be placed far away from the working area of the clamping arm 4.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sitzt in jeder der beiden Abschlußwände 12, 13 eines der Steuerventile 36, 36'In the embodiment of Fig. 2, one of the control valves 36, 36' is located in each of the two end walls 12, 13
Die Integration wird durch den länglichen Querschnitt der Abschlußwände 12, 13 begünstigt. Auf diese Weise ergeben sich in der Nähe der schmalseitigen Randbereiche der Abschlußwände 12, 13 ausreichende Volumina zur Aufnahme der Komponenten.The integration is facilitated by the elongated cross-section of the end walls 12, 13. In this way, sufficient volumes are created near the narrow edge areas of the end walls 12, 13 to accommodate the components.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sitzt das einzige Steuerventil 35 in einer Zwischenplatte 37, die axial zwischen die vordere Abschlußwand 12 und den Lagerungskopf 3 eingebaut ist. Dies hat den Vorteil, daß sich durch wahlweise Verwendung von mit unterschiedlichen Steuerventilen bestückten Zwischenplatten 37 verschiedene Vorrichtungstypen realisieren lassen, wobei jeweils auf eine standardmäßige Betätigungseinrichtung 2 zurückgegriffen werden kann.In the embodiment of Fig. 3, the only control valve 35 is located in an intermediate plate 37, which is installed axially between the front end wall 12 and the bearing head 3. This has the advantage that different device types can be implemented by optionally using intermediate plates 37 equipped with different control valves, whereby a standard actuating device 2 can be used in each case.
Zur elektrischen Ansteuerung bzw. Betätigung der Steuerventil einrichtung 34 ist eine Ansteuerelektronik 38 vorgesehen, die über strichpunktiert angedeutete erste Steuerleitungen 42 mit den einzelnen Steuerventilen 35, 36,36' elektrisch gekoppelt ist. Von ihr erhalten die Ventilantriebe die erforderlichen Schaltbefehle.For electrically controlling or operating the control valve device 34, control electronics 38 are provided, which are electrically coupled to the individual control valves 35, 36, 36' via first control lines 42 indicated by dash-dot lines. The valve drives receive the required switching commands from this.
Auch die Ansteuerelektronik 38 ist unmittelbar an der Spannvorrichtung 1 festgelegt, wobei die Fig. 3 eine Bauform mit an das Gehäuse der Betätigungseinrichtung 2The control electronics 38 are also fixed directly to the clamping device 1, whereby Fig. 3 shows a design with the housing of the actuating device 2
angebauter Ansteuerelektronik 38 und die Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele mit in das Gehäuse der Betätigungseinrichtung 2 integrierter Ansteuerelektronik 38 zeigen. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 befindet sich die Ansteuerelektronik 38 gemeinsam mit dem einzigen Steuerventil 35 in der rückseitigen Abschlußwand 13. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist sie exemplarisch in die vordere Abschlußwand 12 eingesetzt.mounted control electronics 38 and Fig. 1 and 2 show two embodiments with control electronics 38 integrated into the housing of the actuating device 2. In the embodiment of Fig. 1, the control electronics 38 is located together with the single control valve 35 in the rear end wall 13. In the embodiment of Fig. 2, it is inserted into the front end wall 12 as an example.
Die Ansteuerung der jeweiligen Steuerventileinrichtung erfolgt unter Berücksichtigung der Schwenkposition des Spannarmes 4. Zu diesem Zweck ist die Spannvorrichtung 1 mit einer die Erfassung mindestens einer Schwenkposition des Spannarmes 4 ermöglichenden Positionserfassungseinrichtung 43 ausgestattet, die wie die Ansteuerelektronik 38 und die Steuerventile 35, 36, 36' zu einer Baueinheit mit der Spannvorrichtung 1 zusammengefaßt ist.The respective control valve device is controlled taking into account the swivel position of the clamping arm 4. For this purpose, the clamping device 1 is equipped with a position detection device 43 which enables the detection of at least one swivel position of the clamping arm 4, which, like the control electronics 38 and the control valves 35, 36, 36', is combined to form a structural unit with the clamping device 1.
Bei den Ausführungsbeispielen erfolgt die Ermittlung der Schwenkposition des Spannarmes 4 durch Erfassung der Relativposition zwischen der mit dem Spannarm 4 bewegungsgekoppelten Antriebseinheit 25 und dem Gehäuse der Betätigungseinrichtung 2. Die Positionserfassung erfolgt berührungslos. In the embodiments, the pivoting position of the clamping arm 4 is determined by detecting the relative position between the drive unit 25, which is coupled to the clamping arm 4, and the housing of the actuating device 2. The position is detected without contact.
Hierzu ist an der Antriebseinheit 25 und vorzugsweise anFor this purpose, the drive unit 25 and preferably
deren Betätigungskolben 15 mindestens ein Aktivierungselement 44 vorgesehen, das die Linearbewegung mitmacht und auf die außerhalb der Gehäusekammer 14 im Hubbereich des Aktivierungselements 44 angeordnete Positionserfassungseinrichtung 43 einwirkt.whose actuating piston 15 is provided with at least one activation element 44, which follows the linear movement and acts on the position detection device 43 arranged outside the housing chamber 14 in the stroke range of the activation element 44.
Die Fig. 1 zeigt eine Bauform, bei der die Positionserfassungseinrichtung 43 in das Gehäuse 7 der Betätigungseinrichtung 2 und dabei insbesondere in deren Mittelteil 8 integriert ist. Demgegenüber ist sie bei den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 an die Außenseite des Gehäuses 7 und insbesondere des Mittelteils 8 fest angesetzt oder angeformt. Fig. 1 shows a design in which the position detection device 43 is integrated into the housing 7 of the actuating device 2 and in particular into its middle part 8. In contrast, in the embodiments of Figs. 2 and 3 it is firmly attached or molded onto the outside of the housing 7 and in particular the middle part 8.
über mindestens eine zweite Steuerleitung 45 steht die Ansteuerelektronik 38 mit der Positionserfassungseinrichtung 43 in elektrischer Verbindung und enthält von dieser die vom Aktivierungselement 44 hervorgerufenen Positionssignale, anhand derer die Positionserfassung erfolgt.The control electronics 38 are electrically connected to the position detection device 43 via at least one second control line 45 and receive from the latter the position signals generated by the activation element 44, on the basis of which the position detection takes place.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 ist die Positionserfassungseinrichtung 43 als kontinuierlich arbeitendes Wegmeßsystem ausgebildet, das in der Lage ist, die jeweilige Momentanposition des Spannarmes 4 zu ermitteln. Das Arbeitsprinzip kann beispielsweise darauf beruhen, daß das Aktivierungselement 44 als PermanentmagnetIn the embodiments of Fig. 1 and 2, the position detection device 43 is designed as a continuously operating position measuring system that is able to determine the current position of the clamping arm 4. The working principle can be based, for example, on the activation element 44 being designed as a permanent magnet.
• · 4 • Φ · ·• · 4 • Φ · ·
ausgebildet ist, der im Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters der Positionserfassungseinrichtung 43 eine Un-Stetigkeitsstelle hervorruft, anhand derer sich die aktuelle Position des Aktivierungselements 44 und somit die Schwenkposition des Spannarmes 4 ermitteln läßt. In Zusammenhang mit einem Wegmeßsystem kommen als Steuerventile zweckmäßigerweise Stetigventile und dabei insbesondere sogenannte Proportionalventile zum Einsatz, die eine variable, hubabhängige Fluidbeaufschlagung der Antriebseinheit 25 ermöglichen.is designed, which causes a point of discontinuity in the magnetic field of a current-carrying conductor of the position detection device 43, by means of which the current position of the activation element 44 and thus the swivel position of the clamping arm 4 can be determined. In connection with a position measuring system, continuous valves and in particular so-called proportional valves are expediently used as control valves, which enable a variable, stroke-dependent fluid loading of the drive unit 25.
Im Vergleich dazu eignet sich die Positionserfassungseinrichtung 43 der in Fig. 3 gezeigten Bauform nur zur Erfassung einzelner diskreter Hubpositionen der Antriebseinheit 25. Sie enthält für jede zu erfassende Position einen mit der Ansteuerelektronik 38 gekoppelten Sensor 46, der vom Aktivierungselement 44 betätigt wird. Beispielsweise können die Sensoren 46 von sogenannten Reed-Schaltern gebildet sein, die durch das permanentmagnetische Aktivierungselement 44 geschaltet werden, wenn sie in den Einflußbereich dessen Magnetfeldes gelangen. Beim Ausführungsbeispiel sind zwei Sensoren 46 vorhanden, die so justiert sind, daß zum einen die Freigabestellung und zum anderen die Spannstellung des Spannarmes 4 detektiert wird.In comparison, the position detection device 43 of the design shown in Fig. 3 is only suitable for detecting individual, discrete stroke positions of the drive unit 25. For each position to be detected, it contains a sensor 46 coupled to the control electronics 38, which is actuated by the activation element 44. For example, the sensors 46 can be formed by so-called reed switches, which are switched by the permanent magnetic activation element 44 when they come into the influence area of its magnetic field. In the exemplary embodiment, two sensors 46 are present, which are adjusted so that the release position and the clamping position of the clamping arm 4 are detected.
Um eine besonders hohe Zuverlässigkeit der SpannvorrichtungTo ensure a particularly high reliability of the clamping device
1 zu erzielen, empfiehlt es sich, die ersten und zweiten Steuerleitungen 42, 45 sowie etwaige weitere erforderliche Verbindungen zwischen der Steuerventi1 einrichtung 34, der Ansteuerelektronik 38 und der Positionserfassungseinrichtung 43 in der Spannvorrichtung 1 integriert zu verlegen. Hier bietet sich insbesondere eine Realisierung in Gestalt von Leiterbahnen an.1, it is recommended that the first and second control lines 42, 45 as well as any other required connections between the control valve device 34, the control electronics 38 and the position detection device 43 be integrated in the clamping device 1. In this case, an implementation in the form of conductor tracks is particularly suitable.
Bei allen Ausführungsbeispielen verfügt die Ansteuerelektronik 38 über eine strichpunktiert angedeutete integrierte Feldbusstation 47. Sie ermöglicht die steuerungstechnische Kommunikation mit einem durch Pfeile angedeuteten Feldbus 48, über den die Spannvorrichtung 1 mit weiteren Spannvorrichtungen oder sonstigen Komponenten vernetzbar ist und über den auch ein Anschluß an eine übergeordnete elektronische Steuervorrichtung möglich ist, die den Betrieb sämtlicher angeschlossener Komponenten koordiniert. Die Feldbusstation 47 kann einen Seriel 1/Paral1 el-Wandler aufweisen, der parallele Feldbussignale in serielle Betätigungssignale für die Steuerventile und serielle Positionssignale der Positionserfassungseinrichtung 43 in parallele Feldbus-Rückmeldesignale umwandelt. Auf diese Weise läßt sich die Spannvorrichtung sehr komfortabel mit einem parallelen Feldbussystem betreiben, beispielsweise in der sogenannten ASI-Technik, wobei "ASI" für "Actor-Sensor-Interface" steht.In all embodiments, the control electronics 38 have an integrated field bus station 47 indicated by a dot-dash line. It enables control communication with a field bus 48 indicated by arrows, via which the clamping device 1 can be networked with other clamping devices or other components and via which a connection to a higher-level electronic control device is also possible, which coordinates the operation of all connected components. The field bus station 47 can have a serial 1/parallel converter, which converts parallel field bus signals into serial actuation signals for the control valves and serial position signals from the position detection device 43 into parallel field bus feedback signals. In this way, the clamping device can be operated very conveniently with a parallel field bus system, for example in the so-called ASI technology, where "ASI" stands for "Actor-Sensor-Interface".
Die Ansteuerelektronik 38 kann so ausgebildet sein, daß sie über keine eigene Intelligenz verfügt und alle relevanten Berechnungen einschließlich der für die Aktivierung der Steuerventile erforderlichen Signale von der externen Steuervorrichtung geliefert werden, die dann von der Feldbusstation 47 nur noch decodiert und zuordnungsrichtig an das betreffende Steuerventil weitergeleitet werden. Allerdings kann die Ansteuerelektronik 38 durchaus auch über eine eigene Intelligenz verfugen, indem sie, wie in Fig. strichpunktiert angedeutet, mit einer integrierten, ein Steuerprogramm enthaltenden Steuereinheit 52 ausgestattet ist, wobei das Steuerprogramm die Art und Weise der Betätigung des oder der angeschlossenen Steuerventile vorgibt. In diesem Fall kann der Feldbus 48 auf reine Koordinationsaufgaben beschränkt werden. Auch ermöglicht dies völlig autark arbeitende Spannvorrichtungen 1, die nicht notwendigerweise über eine Feldbusstation verfugen müssen. Läßt sich die Steuereinheit variabel programmieren, ist in allen Fällen eine individuelle Anpassung an den jeweiligen Einsatzzweck möglich.The control electronics 38 can be designed in such a way that it has no intelligence of its own and all relevant calculations, including the signals required for activating the control valves, are provided by the external control device, which are then decoded by the field bus station 47 and forwarded to the relevant control valve in the correct assignment. However, the control electronics 38 can also have its own intelligence by being equipped with an integrated control unit 52 containing a control program, as indicated in Figure 1 in dash-dotted lines, whereby the control program specifies the manner in which the connected control valve(s) are operated. In this case, the field bus 48 can be restricted to pure coordination tasks. This also enables clamping devices 1 to work completely independently and do not necessarily have to have a field bus station. If the control unit can be programmed variably, individual adaptation to the respective application is possible in all cases.
Zu erwähnen ist noch, daß die Spannvorrichtung selbstverständlich auch über mehrere Spannarme verfugen kann.It should also be mentioned that the clamping device can of course also have several clamping arms.
Claims (14)
(43) in die Spannvorrichtung (1) integriert ist.12. Clamping device according to one of claims 1 to 5 , characterized in that the position detection device
(43) is integrated into the clamping device (1).
(43) als Wegmeßsystem ausgeführt ist, das die jeweilige Momentanposition des Spannarmes (4) ermitteln kann13. Clamping device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the position detection device
(43) is designed as a position measuring system that can determine the current position of the clamping arm (4)
zwischen der Steuerventi1 einrichtung (34), der Ansteuerelektronik
(38) und der Positionserfassungseinrichtung
(43) in die Spannvorrichtung (1) integriert sind, beispielsweise
in Gestalt von Leiterbahnen.14. Clamping device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the electrical connections
between the control valve device (34), the control electronics
(38) and the position detection device
(43) are integrated into the clamping device (1), for example
in the form of conductor tracks.
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