EP4334079A2 - Werkstückspannelement - Google Patents

Werkstückspannelement

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Publication number
EP4334079A2
EP4334079A2 EP22737721.5A EP22737721A EP4334079A2 EP 4334079 A2 EP4334079 A2 EP 4334079A2 EP 22737721 A EP22737721 A EP 22737721A EP 4334079 A2 EP4334079 A2 EP 4334079A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
workpiece clamping
cylinder
clamping element
lifting ram
Prior art date
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Pending
Application number
EP22737721.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Zimmer
Günther Zimmer
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP4334079A2 publication Critical patent/EP4334079A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B11/00—Work holders not covered by any preceding group in the subclass, e.g. magnetic work holders, vacuum work holders
    • B25B11/005—Vacuum work holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/03—Stationary work or tool supports
    • B23Q1/035—Stationary work or tool supports with an array of longitudinally movable rods defining a reconfigurable support surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06—Work-clamping means
    • B23Q3/08—Work-clamping means other than mechanically-actuated
    • B23Q3/088—Work-clamping means other than mechanically-actuated using vacuum means

Definitions

  • the invention relates to a workpiece clamping element which has a cylinder and a lifting ram group guided in the cylinder with an annular piston and an inner tube, the lifting ram group carrying a suction cup with a workpiece support surface and a workpiece table with a large number of such workpiece clamping elements.
  • a workpiece clamping element is known from DE 10350 572 A1.
  • the height of this workpiece clamping element is adjusted by means of an electric motor and a spindle.
  • the present invention is based on the problem of enabling a short set-up time and a shortened throughput time for work pieces.
  • the lifting tappet group is mounted so that it can be displaced at least axially both in the cylinder base and in the cylinder head.
  • the lifting ram group is stored twice in the cylinder and with a large bearing spacing.
  • One of the bearings is in the cylinder base, the other bearing is in the cylinder head.
  • the pressure chamber lies between the two bearing points, so that the bearing distance is greater than the total stroke of the workpiece clamping element. This provides stable support when the lifting ram group is extended and retracted, so that a high extension and retraction speed is possible.
  • the large bearing spacing enables the absorption of high forces and torques during workpiece machining. This means that the workpiece can be machined with high chip volumes.
  • FIG. 1 workpiece clamping element
  • FIG. 2 workpiece clamping element in the retracted end position
  • FIG. 3 Sectional representation of the lifting ram
  • FIG. 4 suction plate
  • FIG. 5 excavation ram
  • FIG. 6 detail of the lifting connection
  • FIG. 7 detail of the return stroke connection
  • FIG. 8 detail of the suction connection
  • FIG. 9 workpiece clamping element in the extended end position
  • FIG. 10 workpiece clamping element in the operating position
  • FIG. 11 Workpiece clamping plate with a raised workpiece
  • FIG. 12 Workpiece table
  • Figure 13 frame
  • FIG. 14 workpiece plate carrier with workpiece clamping plates;
  • FIG. 15 section of the workpiece clamping plates
  • Figure 16 Processing cell.
  • FIGs 1 - 11 show a workpiece clamping element (70; 71) and some of its individual parts.
  • Workpiece clamping elements (70; 71) are used in workpiece tables (30), see FIG. 12, in order to fix workpieces (2; 3) for workpiece machining.
  • the workpiece table (30) has at least one workpiece clamping device (33; 34) with a large number of workpiece clamping elements (70; 71).
  • the workpiece clamping elements (70; 71) of a workpiece clamping device (33; 34) are fastened in a support plate (55) of the workpiece table (30).
  • Each workpiece clamping element (70; 71) can be adjusted relative to the support plate (55) between a retracted end position (72) and an extended end position (73).
  • the individual workpiece clamping elements (70; 71) are constructed identically to one another, for example.
  • each of these workpiece clamping elements (70; 71) can be actuated individually pneumatically, hydraulically and/or electrically.
  • the signals of a measurement and / or Testing system of each workpiece clamping element (70; 71) can be recorded individually.
  • FIG. 1 shows a workpiece clamping element (70; 71) in the extended end position (73) without a workpiece (2; 3) resting on it.
  • the workpiece clamping element (70; 71) has a cylinder-piston unit (82) whose cylinder (81) is designed as a tie-rod cylinder in this exemplary embodiment.
  • the cylinder (81) has a cylinder base (83) with a plate-shaped cylinder base ring (87) and a cylinder head (84) with a plate-shaped cylinder head cover (88).
  • the cylinder base ring (87) and the cylinder head cover (88) are, for example, parallel to each other. Together they support a cylinder jacket tube (85).
  • the cylinder jacket tube (85) has a constant inner diameter and wall thickness over its length.
  • tie rods (86) penetrate the cylinder base ring (87) and the cylinder head cover (88).
  • these tie rods (86) penetrate a distribution cover (91) of the cylinder head (84) lying on the cylinder head cover (88).
  • a lifting ram group (100) with the suction plate (111) arranged on it protrudes from this distribution cover (91).
  • a base distribution plate (94) of the cylinder base (83) is e.g. screwed onto the cylinder base ring (87).
  • a protective tube (96) with an underlying protective cap (97) protrudes from the bottom distribution plate (94).
  • the individual workpiece clamping element (70; 71) has three pneumatic connections (141, 151, 161). These pneumatic connections (141, 151, 161) are a lifting connection (141), a return stroke connection (151) and a suction connection (161).
  • the return stroke connection (151) is shown in FIG. 1 on the underside of the cylinder head end. ckels (88) arranged.
  • the lifting connection (141) and the suction connection (161) are arranged opposite one another on the underside of the bottom distribution plate (94).
  • a switching valve (144) for releasing and blocking the lifting connection (141) is arranged in the base distribution plate (94).
  • the switching valve (144) for example a 3/2-way valve, is taken electromagnetically in the exemplary embodiment.
  • the use of a throttle valve is also conceivable.
  • the lifting connection (141) and the return stroke connection (151) can also be designed as hydraulic connections.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a workpiece clamping element (71; 70) in the retracted end position (72).
  • the lifting ram group (100) is retracted so that the suction plate (111) protrudes over the cylinder head cover (88) only by a small amount, e.g. 9% of the total height of the retracted workpiece clamping element (71; 70).
  • the lifting ram group (100) is guided in a sealed manner in the distribution cover (91) and in the cylinder jacket tube (85).
  • the lifting tappet group (100) is mounted in the cylinder head (84) so that it can move at least in the axial direction.
  • the bearing point (172) in the cylinder head (84) is designed, for example, as a plain bearing (172).
  • the lifting ram group (100) has a lifting ram (101) in which an inner tube (105) is fastened.
  • the inner tube (105) is oriented in the lifting direction of the lifting ram group (100).
  • the lower end of the lifting ram (101) shown in FIGS. 1-2 is designed as an annular piston (102).
  • this annular piston (102) delimits a displacement space (152) from a pressure space (142) within the cylinder (81).
  • the displacement space (152) lies between the annular piston (102) and the Distribution cover (91) of the cylinder head (84). In the radial direction, the displacement chamber (152) is limited by the cylinder jacket tube (85) of the cylinder (81).
  • the pressure chamber (142) is delimited by means of the cylinder bottom (83), the lifting ram group (100) and the cylinder jacket tube (85) of the cylinder (81). In the illustrated mecanicsbei game, the pressure chamber (142) is located between a cylinder bottom ring (87) seated bottom ring (99) of the cylinder bottom (83) and the annular piston (102).
  • the annular piston (102) is designed in the shape of a truncated cone on its side facing the distributor cover (91).
  • the imaginary tip of the cone lies on a center line of the workpiece clamping element (70; 71) offset in the direction of the suction plate (111) in relation to the reciprocating piston (102).
  • a frustoconical recess (92) complementary to the hub piston (102) is formed in the distribution cover (91).
  • the inside diameter of the displacement space (152) is 80% of the outside diameter of this displacement space (152).
  • the inside diameter of the pressure chamber (142) is 35% of its outside diameter.
  • Both the outer diameter of the displacement chamber (152) and the outer diameter of the pressure chamber (142) is determined by the example of the cylinder (81).
  • the piston pressure surface of the annular piston (102) on the pressure chamber side is therefore more than twice as large as the piston pressure surface on the displacement chamber side.
  • the stroke of the lifting ram (101) relative to the cylinder (81) when extending is limited, for example, by a stop of the annular piston (102) in the distribution cover (91).
  • the retraction of the lifting tappet (101) limits, for example, the annular piston (102) hitting the bottom ring (99).
  • the stroke of the lifting ram (101) is 35% of the total length of the workpiece clamping element (70; 71) oriented in the lifting direction.
  • the stroke of the lifting ram (102) is thus greater than 30% of the total length of the workpiece clamping element (70; 71).
  • FIG 3 is a sectional view of Hubstö ßels (101) is shown.
  • the annular piston (102) has a pressure plate (108) facing the pressure chamber (142). This is screwed to the piston body (109), for example.
  • the pressure plate (108) secures a piston sealing element (121).
  • This piston sealing element (121) rests on the inner wall of the cylinder (81) when the workpiece clamping element (70; 71) is assembled. It separates the pressure chamber (142) e.g. hermetically from the displacement chamber (152).
  • the lifting ram (101) has an internal thread (122).
  • the suction plate (111) is screwed into this internal thread (122).
  • the lifting tappet (101) has, for example, four spring mounts (104). These are e.g. cylindrical. In the representation of FIG. 3, they are arranged below the internal thread (122) and are open at the top.
  • FIG. 4 shows the suction plate (111) in an isometric view from below.
  • the suction cup has a central threaded bore (116).
  • Below the workpiece support surface (113), the suction cup (111) has a cylindrical area (117). Within the cylindrical portion (117), for example, the Ge thread of the threaded bore (116) is formed.
  • the cylindrical Area (117) has an underlying annular groove (118) to take on a sealing ring (114).
  • each of the expanding jaws (119) has an internal pressure surface (125).
  • the pressing surface (125) can be wedge-shaped.
  • the single expanding jaw (119) can carry a threaded section (126).
  • the suction channels (112) are formed in three of the expanding jaws (119) shown.
  • the suction plate (111) When the workpiece clamping element (70; 71) is mounted, the suction plate (111) is screwed into the free end of the lifting ram (101). The sealing ring (114) seals the underside of the suction cup (111) against the lifting ram (101).
  • the suction plate 1er (111) has, for example, three suction channels (112) penetrating the suction plate (111) in its longitudinal direction.
  • the diameter of the workpiece support surface (113) of the Saugtel coupler (111) is, for example, 95% of the diameter of the cylinder (81).
  • the clamping and guide sleeve (115) secures the position of the suction cup (111) relative to the telescopic pipe (101).
  • the clamping and guide sleeve (115) is loosened and fixed again after the adjustment.
  • the excavation ram (131) sits in the clamping and guide sleeve (115), see Figure 5.
  • the excavation ram (131) has a support disk (132) and a shock tube (133) formed centrally on the support disk (132).
  • the e.g. plane-parallel support disk (132) has three openings (134) oriented in the longitudinal direction of the excavation ram (131).
  • a central channel (135) penetrates the supporting disc (132) and the shock tube (133).
  • the shock tube (133) has a constant circular internal cross-sectional area along its length.
  • the lateral surface (136) of the shock tube (133) is designed coaxially to the inner cross-sectional surface.
  • a spring energy store (137) is seated in each of these spring receptacles (104).
  • the individual Feder energiespei memory (137) is a compression spring (137).
  • These compression springs (137) load the relative to the telescopic tube (101) movable from lifting ram (131) in the direction of the suction plate (111).
  • the support disk (132) rests on the suction plate (111).
  • the free end of the shock tube (133) is, for example, 1.5 millimeters ter on the workpiece support surface (113) of the Saugtel coupler (111).
  • the support disk (132) is only a small distance from the telescopic tube (101) or is in contact with it.
  • the impact tube (133) is, for example, slightly below the workpiece support surface (113) of the suction plate (111).
  • the spring energy accumulator (137) is loaded by means of negative pressure, which acts through the inner tube (105) on the support disk (132) and pulls it on.
  • FIG. 6 shows a detail of the lifting connection (141) and its connection to the pressure chamber (142).
  • the pressure chamber (142) is shown in this representation with its maximum volume.
  • the T-shaped lifting connection (141) is screwed into the bottom distribution plate (94).
  • a first supply channel (143) runs to a valve slide (145) of the switching valve (144).
  • a second supply channel (146) runs from the valve slide over (145) through the bottom ring (99) to the pressure chamber (142).
  • a throttle channel (147) connects a second valve position with the environment (1).
  • FIG. 7 shows the connection of the return stroke connection (151) to the displacement space (152).
  • the workpiece clamping element (70; 71) is in the extended end position (73).
  • the return stroke connection (151) is screwed into the cylinder head cover (88).
  • a return stroke channel (153) is guided into the distribution cover (91).
  • There the return stroke channel (153) opens below the cylinder seal (103) at the passage recess (93) of the distribution cover (91) in the displacement space (152).
  • the tubular lifting ram (101) and the inner tube (105) are firmly connected to one another, for example by means of a wedge press connection (106). During a lifting movement of the lifting ram group (100), both the lifting ram (101) and the inner tube (105) are entrained.
  • the inner tube (105) has a cylindrical inner wall and is n both ends open.
  • the inner diameter of the inner tube (105) is, for example, a quarter of the outer diameter of the cylinder jacket tube (85). In the exemplary embodiment, the length of the inner tube (105) is 2.3 times the stroke of the workpiece clamping element (70; 71).
  • the lifting ram group (100) is mounted in the cylinder base (83) such that it can be moved at least in the lifting direction.
  • the inner tube (105) and the bottom part (94) form a bearing point (172) designed as a slide bearing (171). Another embodiment of the bearing is also conceivable.
  • FIG. 8 shows the suction connection (161) and the first section of the suction channel (162). In this illustration, too, the lifting ram group (100) is extended to its maximum stroke.
  • the suction connection (161) is screwed into the base distribution plate (94).
  • the suction channel (162) leads at an angle to the inner wall (95) of the bottom distribution plate (94).
  • FIG. 9 shows the workpiece clamping element (70; 71) with the lifting ram group (100) moved out.
  • the workpiece clamping element (70; 71) is shown in its extended end position (73).
  • the pressure chamber (142) has its maximum volume.
  • the lifting ram (101) rests with its annular piston (102) in the conical recess (92) of the distribution cover (91).
  • the inner tube (105) is in the position described in connection with the illustration in Figure 8, so that the suction connection (161) is connected to the interior (164), the inner tube (105) and the channel (135) of the impact tube (133 ) is pneumatically connected.
  • the excavation ram (131) is extended, as described in conjunction with FIG. For example, the support disk (132) of the excavation ram (131) blocks the suction channels (112) of the suction plate (111).
  • FIG. 10 shows an operating position (74) of the workpiece clamping element (70; 71).
  • the lifting ram group (100) is extended, as described in connection with FIG.
  • the excavation ram (131) is relative to
  • FIG. 11 shows two workpiece clamping elements (70; 71) after machining a workpiece (2, 3).
  • the workpiece (2, 3) rests on both workpiece clamping elements (70; 71).
  • the Un low pressure for sucking up the workpiece (2, 3) is switched off. For example, there is ambient pressure in the interior (164) of the inner tube (105).
  • the compression springs (137) are relieved. You have moved the respective lifting ram (131) upwards relative to the suction plate (111) in this illustration, so that the carrier disc (132) is in contact with the suction plate (111). lies.
  • the impact tube (133) projects beyond the workpiece support surface (113).
  • the workpiece (2, 3) rests on the shock tubes (133) and can be removed from them.
  • FIGS 12 - 15 show a work table (30).
  • the workpiece table (30) has a frame (31) in which a workpiece plate carrier (32) with workpiece clamping devices (33, 34) is pivotably mounted.
  • the workpiece table (30) has two workpiece clamping devices (33, 34).
  • the workpiece clamping sides (36, 37) of these workpiece clamping devices (33, 34) point in opposite directions in this exemplary embodiment.
  • the pivot axis (35) about which the workpiece plate carrier (32) can be pivoted relative to the frame (31) is oriented horizontally in this embodiment.
  • a swivel drive (51) is arranged on the frame (31).
  • the workpiece plate carrier (32) with the workpiece clamping devices (33, 34) can be pivoted from the position shown in FIG. 12 by a pivot angle of 180 degrees about the pivot axis (35) and back again.
  • the work plate carrier (32) rotatably relative to the frame (31).
  • the workpiece plate carrier (32) can be rotated through 360 degrees or more about the axis of rotation.
  • the pivot axis (35) or the axis of rotation of the workpiece table (30) can also be oriented vertically.
  • the workpiece plate carrier (32) can carry more than two workpiece clamping devices (33, 34). In this case, the angle of pan or rotation between each position is 360 degrees divided by the number of workpiece fixtures. directions (33, 34). In this case, too, each of the workpieces is oriented in a different direction on clamping devices (33, 34).
  • the frame (31) of the workpiece table (30), see FIG. 13, has two spaced vertical supports (41) which are connected to one another by means of a lower longitudinal support (43) and an upper longitudinal support (44).
  • the underlying feet (46) are arranged, for example, asymmetrically to the vertical supports (41). In use, see Figure 16, the feet (46) protrude further outwards than inwards.
  • Bearing points (47) for pivoting the workpiece plate carrier (32) are formed in each of the vertical supports (41).
  • a roller bearing (48) is used in the construction form of a slewing ring.
  • This e.g. multi-row slewing ring (48) has, for example, radially oriented cylindrical rollers and an axially oriented spherical rolling element.
  • One of the bearing points can be designed as a fixed bearing point, the other as a floating bearing.
  • An embodiment of the bearing points (47) with spherical roller bearings, angular contact ball bearings, etc. is also conceivable.
  • the swivel drive (51) is arranged on the vertical support (41) on the left in the illustration in FIG.
  • This has an electric drive motor (52).
  • the drive motor (52) is an electric motor in the form of a geared motor.
  • it can be formed as a servomotor.
  • the swivel drive (51) also includes a lock.
  • the workpiece plate carrier (32) can be locked relative to the frame (31) in at least one angular position in which one of the workpiece clamping devices (33, 34) is in a vertical workspace position, for example.
  • one of the workpiece clamping devices (33; 34) when one of the workpiece clamping devices (33; 34) is in the workspace position, exactly one other workpiece clamping device (34; 33) is in a loading and unloading position (38) outside the housing (11).
  • FIG. 14 shows the workpiece plate carrier (32). It comprises a support part (54) on each of the two end faces (39), which are connected by means of two support plates (55).
  • Each of the two carrier parts (54) carries a pivot pin (56) with which the workpiece plate carrier (32) is mounted in the frame (31) in the representations of FIGS. 12 and 16. Through this pivot pin (56) takes place, for example, the media Supply of the workpiece plate carrier (32).
  • This media supply includes electrical energy, control and data lines as well as pneumatic and/or hydraulic control, pressure and suction lines.
  • the two support plates (55) are arranged parallel to each other in the exemplary embodiment.
  • Each of the support plates (55) defines a workpiece clamping side (36, 37).
  • the area of the individual workpiece clamping side (36, 37) corresponds, for example, to the maximum workpiece support area.
  • Kings NEN workpieces with a length of up to 3600 millimeters and a width of up to 2100 millimeters on each of the workpiece clamping devices (33; 34) are clamped.
  • the thickness of the individual support plate (55) is, for example, 4% of its length.
  • the workpiece table (30) with three workpiece clamping devices (33, 34) this has three Tragplat th (55).
  • These support plates (55) are arranged in an equilateral triangle in an end view of the workpiece table (30).
  • the individual workpiece clamping device (33; 34) In a view in the longitudinal direction (5) of the pivot axis (35) or the axis of rotation, the individual workpiece clamping device (33; 34) is vertical in the loading and unloading meposition (38) in the exemplary embodiment.
  • the workpiece clamping device (33; 34) can also enclose an angle of up to and including 30 degrees with a vertical plane containing the pivot axis (35) or the axis of rotation, with the line of intersection lying above the pivot axis (35) or the axis of rotation.
  • each support plate (55) has the same maximum workpiece support surface.
  • An embodiment of the workpiece table (30) with more than three workpiece clamping devices (33, 34) is also conceivable.
  • Each support plate (55) carries a workpiece clamping device (33; 34).
  • the two workpiece clamping devices (33; 34) are designed identically to one another.
  • the individual workpiece clamping device (33; 34) has a large number of workpiece clamping elements (70; 71). In the exemplary embodiment, these are arranged in rows and columns on the support plate (55). The arrangement of the tool clamping elements (70; 71) is condensed in an area arranged at the bottom left in FIG. In this matrix-like arrangement, the distance between the workpiece clamping elements (70; 71) arranged next to one another in a row within the respective compaction area corresponds, for example, to the distance between the workpiece clamping elements (70; 71) arranged one above the other in a column. These distances can also be designed differently.
  • the arrangement of the workpiece clamping elements (70; 71) can also be formed, for example, in concentric circles, in spirals, along a diagonal pattern, etc. The formation of several areas of different densification is also conceivable.
  • Figure 15 shows a sectional view of the workpiece plate carrier (32) with the workpiece clamping devices (33,
  • a current loading side (61) is on the left and a current working space side (62) on the right.
  • the individual workpiece clamping elements (70; 71) each penetrate a support plate (55) and are attached to the water.
  • Each workpiece clamping element (70; 71) has a cylinder (81) and the lifting ram (101) which can be adjusted hydraulically or pneumatically relative to the cylinder (81). at the free end of the lifting ram (101) the suction plate (111) is arranged.
  • the lifting ram (101) is aligned normal to the support plate (55).
  • the stroke of the workpiece clamping element (70; 71) is 100 millimeters, for example.
  • the diameter of the cylinder (81) is, for example, 70% of the stroke.
  • the loading side (61) and the working space side (62) each carry a workpiece (2; 3) in the illustration in FIG. This rests on two workpiece clamping elements (70). These two workpiece clamping elements (70) are in an operating position (74) in which the telescopic tube (101) is fully extended all the time. The excavation ram (131) is retracted. The other workpiece clamping elements (71) are shown in a retracted end position (72). The adjustment of the workpiece clamping elements (70; 71) between the retracted
  • End position (72) and an extended end position (73) can also take place in stages. It is also conceivable, e.g. to continuously adjust any intermediate position between the retracted end position (72) and the extended end position (73).
  • the workpiece clamping elements (70; 71) are adjusted pneumatically.
  • the workpiece table (30) shown in FIGS. 12-15 has a frame (31) which carries and/or stores two or more workpiece clamping devices (33; 34).
  • the workpiece clamping devices (33, 34) can also lie in a common plane or in several planes that are offset from one another. The planes can be arranged horizontally or at an angle, for example.
  • the workpiece clamping devices (33, 34) can then be moved relative to one another. The direction of travel can be linear or oriented along a curved path.
  • the workpiece clamping devices (33, 34) can be adjusted relative to the frame (31) individually, in groups or together.
  • Each of the workpiece clamping devices (33; 34) has in these cases at least one loading and unloading position (38) and at least one workspace position in the respective workspace position, each workpiece (2, 3) clamped on the workpiece clamping device (33; 34) can be machined, e.g. by means of the processing unit of the industrial robot.
  • FIG. 16 shows a processing cell (10).
  • the machining processing cell (10) has an internal working space surrounded by a housing (11).
  • This housing (11) has an overhead air supply device (21).
  • a chip conveyor (22) is arranged, the accumulating in the work area from the Einhau solution (11) promotes out.
  • control cabinets (23) are next to the housing (11) in these control cabinets (23) in these control cabinets (23) in these control cabinets (23) is the control for the workpiece processing.
  • machining is carried out with a stationary workpiece (2; 3) by means of a machining robot.
  • the workpiece table (30) is arranged in the housing (11) on a loading side (12) of the machining cell (10).
  • the workpiece table (30) is integrated into the housing (11).
  • the workpiece table (30) limits the working space of the processing cell (10).
  • the workpiece clamping device (33), which is oriented in the area (1) in this representation, is in the loading and unloading position (38).
  • a workpiece (2; 3) to be machined is placed on the workpiece clamping device (33; 34), for example by means of a handling device or by hand, and held there by means of a vacuum. about that
  • the workpiece (2, 3) to be machined is pivoted about the pivot axis (35) into the working space by means of the workpiece plate carrier (32).
  • the other workpiece clamping device (34; 33) with, for example, a machined workpiece (3; 2) moves out of the work area into the loading and unloading position (38).
  • the workpiece table (30) seals off the machining cell (10) from the environment (1).
  • the machined workpiece (3; 2) can now be removed using a handling tool or by hand and sent for further processing.
  • the stroke connections (141), the return stroke connections (151) and the suction connections (161) are, for example, depressurized. If necessary, the stroke connections (141) and/or the return stroke connections (151) can be in a blocked position, so that the respective pressure chamber (142) and/or the displacement chamber (152) is completely isolated from the environment (1) and from the compressed air supply are.
  • the lifting connections (141) of individual workpiece clamping elements (70; 71) are connected, for example, to the compressed air supply.
  • the return stroke ends (151) of all workpiece clamping elements (70; 71) are subjected to a constant pressure of, for example, 3 bar.
  • the Huban Connections (141) can, for example, be connected to one or more pressure sources separately from the return stroke connections (151). In the case of hydraulically controlled workpiece clamping elements (70; 71), these can be integrated into a closed hydraulic circuit so that the annular piston (102) is pressurized on both sides.
  • the pressure chamber (142) can be pressurized at the same time as the displacement chamber (152) by means of the switching valve (144) upstream of the pressure chamber (142). .
  • the pressure chamber (142) and the displacement chamber (152) are subjected to the same pressure, for example the pressure value mentioned.
  • the pressure chamber (142) facing surface of the annular piston (102) is larger than the displacement space (152) facing surface of the annular piston (102).
  • the stroke connection (141) and the return stroke connection (151) can be connected directly to one another.
  • This connecting line can be connected to the pressure source.
  • the switching valve (144) is downstream of the lift connection (141).
  • the displacement chamber (152) can also be connected to a compressed air reservoir that is separate from the compressed air network or form a compressed air reservoir.
  • a spring energy store for example in the form of a gas spring, a helical spring designed as a compression spring, etc. is also conceivable.
  • the selection of the workpiece clamping elements (70; 71) released depends on the geometry of the workpiece (2; 3) to be machined and on the machining steps provided in the machining cell (10). If, for example, the generation of a breakthrough in the workpiece (2; 3) is provided, the workpiece clamping elements (70; 71) lying in this area - after the clamping of the workpiece (2; 3) - are not released. The workpiece clamping elements (70; 71) that have not been released remain in their retracted end position (72) shown in FIG. If the processing of one or more edges (4) is provided, only workpiece clamping elements (70; 71) are released in which a minimum distance from the processed edge (4) of the workpiece (2;
  • This minimum distance is five millimeters, for example.
  • the pressure chamber (142) is pressurized, for example with a pressure medium, for example compressed air. This is done, for example, by switching over the bistable switching valve (144), which is actuated, for example, electromagnetically, of this workpiece clamping element (70; 71).
  • the lifting ram group (100) moves against the pressure of the displacement chamber (152) relative to the cylinder (81) into the extended end position (73), see Fig. 9.
  • the transverse rigidity of the workpiece clamping element (70; 71) is increased.
  • the workpiece clamping elements (70; 71) for example by maintaining the pressure or by blocking the respective switching valve (144) held.
  • the annular piston (102) is thus firmly clamped.
  • the pressurization of the displacement chamber (152) remains.
  • the lifting ram group (100) is stored in the retracted state, in the extended state and during the entire lifting movement by means of the first bearing point (171) in the cylinder base (83) and by means of the second bearing point (172) in the cylinder head (84). With the extension of the lifting ram group (100) relative to the cylin (81), the inner tube (105) is moved upwards from the illustration in FIG.
  • the lifting ram group (100) for example, only releases the opening cross section (162) when the extended end position (73) of the workpiece clamping element (70; 71) is reached. This creates a pneumatic connection between the suction connection (161) and the suction plate (111).
  • a vacuum is applied to the individual extended workpiece clamping element (70; 71) via the suction connection (161).
  • the air is sucked out of the respective suction connection (161).
  • the air is sucked out by the excavation ram (131) through the inner tube (105).
  • the excavation rams (131) are sucked in in the direction of the telescopic tubes (101) under the load on the spring energy store (137). If a retracted workpiece clamping element (71; 70) is subjected to negative pressure, the inner tube (105) together with the shaft sealing ring (98) blocks the suction of this workpiece clamping element (71; 70).
  • the workpiece (2; 3) is first placed on the workpiece support surfaces (113) of the suction cup (111) manually or by means of a handling device in the specified position. In this case, the workpiece is placed on, for example, retractable contact pins for centering.
  • the workpiece (2; 3) is pulled against the suction cups (111) and fixed to the workpiece table (30) by means of the workpiece clamping device (33; 34).
  • the air is still sucked through the suction channels (112) of the Saugtel ler (111), the respective excavation ram (131) and the respective inner tube (105).
  • the suction pressure can be adjustable. For example, it can be reduced during alignment of the workpiece. This makes it easier to correct the workpiece position, for example while the workpiece (2; 3) is being positioned.
  • the next workpiece is on the loading side (12) of the housing (3; 2) or the next group of workpieces (3; 2) prepared.
  • the clamping on the workpiece clamping device (34; 33) in the loading and unloading position (38) takes place as described above.
  • the workpiece (2; 3) is machined, for example, by means of the industrial robot which is arranged inside the housing (11) and carries a machining unit with a large number of driven tools.
  • the workpiece table (30) is pivoted in such a way that the processed workpiece (2; 3) is in the loading and unloading position (38). stands.
  • the previous current loading page (61) is pivoted into the workspace.
  • the workpiece (2; 3) or the workpieces (2; 3) do not have to be set up in the work area.
  • the non-productive time for processing a batch of workpieces (2; 3) is limited to pivoting the workpiece table (30).
  • the machined workpiece (2; 3) is gripped by means of the handling device or by hand.
  • the differential pressure of the suction pressure to the ambient pressure is reduced or the suction is switched off.
  • the spring energy stores (137) relax and press the supporting disc (132) in the direction of the suction cup (111).
  • the workpiece (2; 3) is lifted off the suction cups (111) by means of the lifting ram (131), see Fig. 11.
  • the machined workpiece (2; 3) can now be removed from the workpiece clamping elements (70; 71) with almost no resistance be taken.
  • a new workpiece (3; 2) can then be clamped onto the workpiece table (30) for machining.
  • individual workpiece clamping elements (70; 71) are no longer required for machining other workpieces (3; 2), they can be moved into the retracted end position (72).
  • the switching valve (144) is switched in such a way that the pressure chamber (142) is connected to the surrounding environment (1) via the throttle channel (147).
  • the pressure present in the displacement space (152) moves the telescopic tube (101) into the retracted position.
  • retracting the lifting ram group (100) locks This is the pneumatic connection between the suction connection (161) and the suction plate (111).

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Abstract

Die Erf indung betrifft ein Werkstückspannelement, das einen Zylinder und eine im Zylinder geführten Hubs tößelgruppe mit einem Ringkolben und mit einem Innenrohr aufweist, wobei die Hubs tößelgruppe einen Saugteller mit einer Werkstückauflagefläche trägt sowie einen Werkstücktisch mit einer Vielzahl derartiger Werkstückspannelemente. Ein von der Hubs tößelgruppe durchdrungener Zylinderboden des Zylinders, die Hubstößelgruppe und ein Zylindermantelrohr des Zylinders begrenzen einen Druckraum. Außerdem ist die Hubstößelgruppe sowohl im Zylinderboden als auch im Zylinderkopf zumindest axial verschiebbar gelagert. Mit der vorliegenden Erf indung wird eine kurze Rüstzeit und eine verkürzte Durchlauf zeit von Werkstücken ermöglicht.

Description

Werkstückspannelement
Beschreibung :
Die Erfindung betrifft ein Werkstückspannelement, das einen Zylinder und eine im Zylinder geführte Hubstößelgruppe mit ei nem Ringkolben und mit einem Innenrohr aufweist, wobei die Hubstößelgruppe einen Saugteller mit einer Werkstückauflage fläche trägt sowie einen Werkstücktisch mit einer Vielzahl derartiger Werkstückspannelemente.
Aus der DE 10350 572 Al ist ein Werkstückspannelement be kannt. Die Höhenverstellung dieses Werkstückspannelements er folgt mittels eines Elektromotors und einer Spindel.
Bestätigungskopie Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine kurze Rüstzeit und eine verkürzte Durchlaufzeit von Werk stücken zu ermöglichen.
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspru ches gelöst. Dazu begrenzen ein von der Hubstößelgruppe durch drungener Zylinderboden des Zylinders, die Hubstößelgruppe und ein Zylindermantelrohr des Zylinders einen Druckraum. Außerdem ist die Hubstößelgruppe sowohl im Zylinderboden als auch im Zylinderkopf zumindest axial verschiebbar gelagert.
Im Werkstückspannelement ist die Hubstößelgruppe im Zylinder zweifach und mit großem Lagerabstand gelagert. Eine der Lager stellen ist im Zylinderboden, die andere Lagerstelle ist im Zylinderkopf angeordnet. Zwischen den beiden Lagerstellen liegt der Druckraum, sodass der Lagerabstand größer ist als der Gesamthub des Werkstückspannelements. Damit ist beim Aus- und Einfahren der Hubstößelgruppe eine stabile Lagerung gege ben, sodass eine hohe Aus- und Einfahrgeschwindigkeit möglich ist. Außerdem ermöglicht der große Lagerabstand die Aufnahme hoher Kräfte und Momente bei der Werkstückbearbeitung. Damit kann die Werkstückbearbeitung mit hohen Spanvolumen durchge führt werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unter ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dar gestellter Ausführungsformen.
Figur 1: Werkstückspannelement;
Figur 2: Werkstückspannelement in der eingefahrenen Endlage; Figur 3: Schnittdarstellung des Hubstößels; Figur 4: Saugteller; Figur 5: Aushubstößel; Figur 6: Detail des Hubanschlusses; Figur 7: Detail des Rückhubanschlusses; Figur 8: Detail des Sauganschlusses; Figur 9: Werkstückspannelement in der ausgefahrenen Endlage; Figur 10: Werkstückspannelement in der Betriebsstellung; Figur 11: Werkstückaufspannplatte mit angehobenem Werkstück; Figur 12: Werkstücktisch; Figur 13: Gestell; Figur 14: Werkstückplattenträger mit Werkstückaufspann platten;
Figur 15: Schnitt der Werkstückaufspannplatten; Figur 16: Bearbeitungszelle.
Die Figuren 1 - 11 zeigen ein Werkstückspannelement (70; 71) und einige seiner Einzelteile. Werkstückspannelemente (70; 71) werden in Werkstücktischen (30), vgl. Figur 12, eingesetzt, um Werkstücke (2; 3) für die Werkstückbearbeitung zu fixieren.
Der Werkstücktisch (30) hat hierfür mindestens eine Werkstück aufspannvorrichtung (33; 34) mit einer Vielzahl von Werk stückspannelementen (70; 71). Die Werkstückspannelemente (70; 71) einer Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) sind in einer Tragplatte (55) des Werkstücktischs (30) befestigt. Jedes Werkstückspannelement (70; 71) ist relativ zur Tragplatte (55) zwischen einer eingefahrenen Endlage (72) und einer ausgefah renen Endlage (73) verstellbar.
Die einzelnen Werkstückspannelemente (70; 71) sind beispiels weise identisch zueinander aufgebaut. In der Werkstückaufs- pannvorrichtung (33, 34) ist jedes dieser Werkstückspannele mente (70; 71) einzeln pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch ansteuerbar. Die Signale eines Meß- und/oder PrüfSystems jedes einzelnen Werkstückspannelements (70; 71) können individuell erfasst werden.
In der Figur 1 ist ein Werkstückspannelement (70; 71) in der ausgefahrenen Endlage (73) ohne aufliegendes Werkstück (2; 3) dargestellt. Das Werkstückspannelement (70; 71) hat eine Zy- linder-Kolben-Einheit (82), deren Zylinder (81) in diesem Aus führungsbeispiel als Zugstangenzylinder ausgebildet ist. Der Zylinder (81) hat einen Zylinderboden (83) mit einem platten- förmig ausgebildeten Zylinderbodenring (87) und einen Zylin derkopf (84) mit einem plattenförmig ausgebildeten Zylinder kopfdeckel (88). Der Zylinderbodenring (87) und der Zylinder kopfdeckel (88) liegen beispielsweise parallel zueinander. Sie stützen gemeinsam ein Zylindermantelrohr (85) ab. Das Zylin- dermantelrohr (85) hat einen über seine Länge konstanten In nendurchmesser und eine konstante Wandstärke. Mehrere außen liegende Zugstangen (86) durchdringen den Zylinderboden ring (87) und den Zylinderkopfdeckel (88). Außerdem durchdrin gen diese Zugstangen (86) einen auf dem Zylinderkopfde- ekel (88) liegenden Verteildeckel (91) des Zylinderkop fes (84). Aus diesem Verteildeckel (91) ragt in der Darstel lung der Figur 1 eine Hubstößelgruppe (100) mit dem darauf an geordneten Saugteller (111) heraus. Am Zylinderbodenring (87) ist eine Bodenverteilplatte (94) des Zylinderbodens (83) z.B. angeschraubt. Aus der Bodenverteilplatte (94) ragt ein Schutz rohr (96) mit einer untenliegenden Schutzkappe (97) heraus.
Das einzelne Werkstückspannelement (70; 71) hat im Ausfüh rungsbeispiel drei Pneumatikanschlüsse (141, 151, 161). Diese Pneumatikanschlüsse (141, 151, 161) sind ein Huban schluss (141), ein Rückhubanschluss (151) und ein Saugan schluss (161). Der Rückhubanschluss (151) ist in der Darstel lung der Figur 1 an der Unterseite des Zylinderkopfde- ckels (88) angeordnet. Der Hubanschluss (141) und der Saugan schluss (161) sind in dieser Darstellung einander gegenüber liegend an der Unterseite der Bodenverteilplatte (94) angeord net. Weiterhin ist in der Bodenverteilplatte (94) ein Schalt- ventil (144) zum Freigeben und Sperren des Hubanschlus ses (141) angeordnet. Das Schaltventil (144), z.B. ein 3/2- Wegeventil, ist im Ausführungsbeispiel elektromagnetisch betä tigt. Auch der Einsatz eines Drosselventils ist denkbar. Der Hubanschluss (141) und der Rückhubanschluss (151) können auch als hydraulische Anschlüsse ausgebildet sein.
Die Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Werkstückspan nelements (71; 70) in der eingefahrenen Endlage (72). Die Hub stößelgruppe (100) ist eingefahren, sodass der Saugtel- 1er (111) nur um einen geringen Betrag, z.B. 9 % der Gesamt höhe des eingefahrenen Werkstückspannelements (71; 70), über den Zylinderkopfdeckel (88) übersteht. Die Hubstößel gruppe (100) ist im Verteildeckel (91) und im Zylindermantel rohr (85) abgedichtet geführt. Hierbei ist die Hubstößel- gruppe (100) im Zylinderkopf (84) zumindest in axialer Rich tung bewegbar gelagert. Die Lagerstelle (172) im Zylinder kopf (84) ist z.B. als Gleitlager (172) ausgebildet.
Die Hubstößelgruppe (100) hat einen Hubstößel (101), in dem ein Innenrohr (105) befestigt ist. Das Innenrohr (105) ist in der Hubrichtung der Hubstößelgruppe (100) orientiert. Das un tere Ende des in den Figuren 1 - 2 dargestellten Hubstö ßels (101) ist als Ringkolben (102) ausgebildet. Dieser Ringkolben (102) grenzt im dargestellten Ausführungs beispiel innerhalb des Zylinders (81) einen Verdrängungs raum (152) gegen einen Druckraum (142) ab. Der Verdrängungs- raum (152) liegt hierbei zwischen dem Ringkolben (102) und dem Verteildeckel (91) des Zylinderkopfs (84). In radialer Rich tung wird der Verdrängungsraum (152) durch das Zylindermantel rohr (85) des Zylinders (81) begrenzt. Der Druckraum (142) wird begrenzt mittels des Zylinderbo dens (83), der Hubstößelgruppe (100) und dem Zylindermantel rohr (85) des Zylinders (81). Im dargestellten Ausführungsbei spiel liegt der Druckraum (142) zwischen einem im Zylinderbo denring (87) sitzenden Bodenring (99) des Zylinderbodens (83) und dem Ringkolben (102).
Der Ringkolben (102) ist an seiner dem Verteildeckel (91) zu gewandten Seite kegelstumpfförmig ausgebildet. Die gedachte Kegelspitze liegt auf einer Mittellinie des Werkstückspannele- ments (70; 71) in Richtung des Saugtellers (111) versetzt zum Hubkolben (102). Im Verteildeckel (91) ist eine zum Hubkol ben (102) komplementäre kegelstumpfförmige Ausnehmung (92) ausgebildet. Damit wird bei ausgefahrener Hubstößel gruppe (100), also bei maximalen Volumen des Druckraums (142), die Hubstößelgruppe (100) im Zylinderkopf (84) zentriert.
Der Innendurchmesser des Verdrängungsraums (152) beträgt im Ausführungsbeispiel 80 % des Außendurchmessers dieses Verdrän gungsraums (152). Der Innendurchmesser des Druckraums (142) beträgt im Ausführungsbeispiel 35 % seines Außendurchmessers. Sowohl der Außendurchmesser des Verdrängungsraums (152) als auch der Außendurchmesser des Druckraums (142) wird beispiels weise durch den Zylinder (81) bestimmt. Damit ist die Kolben druckfläche des Ringkolbens (102) druckraumseitig mehr als doppelt so groß wie die verdrängungsraumseitige Kolbendruck fläche . Der Hub des Hubstößels (101) relativ zum Zylinder (81) beim Ausfahren wird beispielsweise durch ein Anschlägen des Ring kolbens (102) im Verteildeckel (91) begrenzt. Das Einfahren des Hubstößels (101) begrenzt z.B. ein Anstoßen des Ringkol- bens (102) am Bodenring (99). Der Hub des Hubstößels (101) be trägt im Ausführungsbeispiel 35 % der in der Hubrichtung ori entierten Gesamtlänge des Werkstückspannelements (70; 71). Der Hub des Hubstößels (102) ist damit größer als 30 % der Gesamt länge des Werkstückspannelements (70; 71).
In der Figur 3 ist eine Schnittdarstellung des Hubstö ßels (101) dargestellt. Der Ringkolben (102) weist eine dem Druckraum (142) zugewandte Druckplatte (108) auf. Diese ist beispielsweise an den Kolbengrundkörper (109) angeschraubt. Die Druckplatte (108) sichert hierbei ein Kolbendichtele ment (121). Dieses Kolbendichtelement (121) liegt bei montier tem Werkstückspannelement (70; 71) an der Innenwandung des Zy linders (81) an. Es grenzt den Druckraum (142) z.B. hermetisch gegen den Verdrängungsraum (152) ab.
An seinem oberen Ende hat der Hubstößel (101) ein Innenge winde (122). In dieses Innengewinde (122) ist bei montiertem Werkstückspannelement (70; 71) der Saugteller (111) einge schraubt. Weiterhin hat der Hubstößel (101) z.B. vier Feder- aufnahmen (104). Diese sind z.B. zylindrisch ausgebildet. Sie sind in der Darstellung der Figur 3 unterhalb des Innengewin des (122) angeordnet und sind nach oben hin offen.
Die Figur 4 zeigt den Saugteller (111) in einer isometrischen Unteransicht. Der Saugteller hat eine zentrale Gewindeboh rung (116). Unterhalb der Werkstückauflagefläche (113) hat der Saugteller (111) einen zylindrischen Bereich (117). Innerhalb des zylindrischen Bereichs (117) ist beispielsweise das Ge winde der Gewindebohrung (116) ausgebildet. Der zylindrische Bereich (117) hat eine untenliegende Ringnut (118) zur Auf nahme eines Dichtrings (114).
An den zylindrischen Bereich (117) grenzen beispielsweise sechs Spreizbacken (119) an, die auf einem gemeinsamen Teil kreis angeordnet sind. Die einzelnen Spreizbacken (119) sind jeweils mittels eines Filmgelenks (124) mit dem zylindrischen Bereich (117) verbunden. Die einzelne Spreizbacke (119) über deckt in einer Ansicht des Saugtellers (111) von unten einen Winkel von z.B. 60 Grad. Der Scheitel dieses Winkels liegt auf einem Kreis um die Mittellinie des Saugtellers (111), dessen Durchmesser z.B. ein Sechzehntel des Durchmessers der Werk stückauflagefläche (113) beträgt. Jede der Spreizbacken (119) hat eine innenliegende Andrückfläche (125). Die Andrückflä- che (125) kann keilförmig ausgebildet sein. An seiner Außen seite kann die einzelne Spreizbacke (119) einen Gewindeab schnitt (126) tragen. In drei der dargestellten Spreizba cken (119) sind in der Darstellung der Figur 4 die Saugka näle (112) ausgebildet.
Bei montiertem Werkstückspannelement (70; 71) ist der Saugtel ler (111) in das freie Ende des Hubstößels (101) einge schraubt. Der Dichtring (114) dichtet die Unterseite des Saug tellers (111) gegen den Hubstößel (101) ab. Der Saugtel- 1er (111) hat beispielsweise drei, den Saugteller (111) in seiner Längsrichtung durchdringende Saugkanäle (112). Der Durchmesser der Werkstückauflagefläche (113) des Saugtel lers (111) beträgt beispielsweise 95 % des Durchmessers des Zylinders (81).
Im Saugteller (111) ist eine Klemm- und Führungshülse (115) z.B. eingeschraubt. Die Klemm- und Führungshülse (115) sichert die Position des Saugtellers (111) relativ zum Teleskop- rohr (101). Beispielsweise zum Anpassen der einzelnen Saugtel ler (111) an eine gemeinsame Arbeitsebene wird die Klemm- und Führungshülse (115) gelöst und nach dem Anpassen wieder fi xiert .
In der Klemm- und Führungshülse (115) sitzt ein Aushubstö ßel (131), vgl. Figur 5. Der Aushubstößel (131) hat eine Trag scheibe (132) und ein zentral an der Tragscheibe (132) ange formtes Stoßrohr (133). Die z.B. planparallele Trag- scheibe (132) hat drei in der Längsrichtung des Aushubstö ßels (131) orientierte Durchbrüche (134). Ein zentraler Ka nal (135) durchdringt die Tragscheibe (132) und das Stoß rohr (133). Das Stoßrohr (133) hat entlang seiner Länge eine konstante kreisförmige Innenquerschnittsfläche. Die Mantelflä- che (136) des Stoßrohrs (133) ist koaxial zur Innenquer schnittsfläche ausgebildet.
Die Federaufnahmen (104) des Teleskoprohrs (101) sind dem Aus hubstößel (131) zugewandt. In jeder dieser Federaufnah- men (104) sitzt jeweils ein Federenergiespeicher (137). Im Ausführungsbeispiel ist der einzelne Federenergiespei cher (137) eine Druckfeder (137). Diese Druckfedern (137) be lasten den relativ zum Teleskoprohr (101) verschiebbaren Aus hubstößel (131) in Richtung des Saugtellers (111). Bei entlas- teten Federenergiespeichern (137), vgl. die Figuren 2 und 9, liegt die Tragscheibe (132) am Saugteller (111) an. Das freie Ende des Stoßrohres (133) steht beispielsweise um 1,5 Millime ter über die Werkstückauflagefläche (113) des Saugtel lers (111) hinaus. Bei belasteten Federenergiespeichern (137), vgl. die Figur 10, hat die Tragscheibe (132) nur einen gerin gen Abstand zum Teleskoprohr (101) oder liegt an diesem an.
Das Stoßrohr (133) liegt in der Darstellung der Figur 10 z.B. geringfügig unterhalb der Werkstückauflagefläche (113) des Saugtellers (111). Die Belastung der Federenergiespei cher (137) erfolgt mittels Unterdrucks, der durch das Innen rohr (105) hindurch auf die Tragscheibe (132) wirkt und diese Anzieht .
Die Figur 6 zeigt ein Detail des Hubanschlusses (141) und sei ner Verbindung zum Druckraum (142). Der Druckraum (142) ist in dieser Darstellung mit seinem maximalen Volumen dargestellt. Der T-förmig ausgebildete Hubanschluss (141) ist in die Boden- verteilplatte (94) eingeschraubt. In der Bodenverteil platte (94) verläuft ein erster Zuführkanal (143) zu einem Ventilschieber (145) des Schaltventils (144). Vom Ventilschie ber (145) aus verläuft ein zweiter Zuführkanal (146) durch den Bodenring (99) hindurch zum Druckraum (142). Ein Drosselka- nal (147) verbindet eine zweite Ventilstellung mit der Umge bung (1).
In der Figur 7 ist die Verbindung des Rückhubanschlusses (151) zum Verdrängungsraum (152) dargestellt. Auch in dieser Dar- Stellung steht das Werkstückspannelement (70; 71) in der aus gefahrenen Endlage (73). Der Rückhubanschluss (151) ist in den Zylinderkopfdeckel (88) eingeschraubt. Ein Rückhubkanal (153) ist in den Verteildeckel (91) geführt. Dort mündet der Rück hubkanal (153) unterhalb der Zylinderabdichtung (103) an der Durchführungsausnehmung (93) des Verteildeckels (91) im Ver drängungsraum (152).
Der rohrförmig ausgebildete Hubstößel (101) und das Innen rohr (105) sind beispielsweise mittels einer Keilpressverbin- düng (106) fest miteinander verbunden. Bei einer Hubbewegung der Hubstößelgruppe (100) werden damit sowohl der Hubstö ßel (101) als auch das Innenrohr (105) mitgenommen. Das Innen rohr (105) hat eine zylindrische Innenwandung und ist an sei- nen beiden Stirnseiten offen. Der Innendurchmesser des Innen rohrs (105) beträgt beispielsweise ein Viertel des Außendurch messers des Zylindermantelrohrs (85). Die Länge des Innen rohrs (105) beträgt im Ausführungsbeispiel das 2,3-fache des Hubs des Werkstückspannelements (70; 71).
Die Hubstößelgruppe (100) ist im Zylinderboden (83) zumindest in der Hubrichtung verfahrbar gelagert. Hierzu bilden im Aus führungsbeispiel das Innenrohr (105) und das Bodenteil (94) eine als Gleitlager (171) ausgebildete Lagerstelle (172). Auch eine andere Ausgestaltung der Lagerung ist denkbar.
In der in der Figur 2 dargestellten eingefahrenen Endlage (72) ragt das Innenrohr (105) in das Schutzrohr (96). Zwischen dem Schutzrohr (96) und dem Innenrohr (105) besteht entlang der gesamten Länge des Schutzrohrs (96) ein Ringspalt (107). Die Schutzkappe (97) trägt einen Wellendichring (98), in den das Innenrohr (105) beim Absenken eintaucht. Die Figur 8 zeigt den Sauganschluss (161) und den ersten Ab schnitt des Saugkanals (162). Auch in dieser Darstellung ist die Hubstößelgruppe (100) auf seinen maximalen Hub ausgefah ren. Der Sauganschluss (161) ist in die Bodenverteil platte (94) eingeschraubt. Der Saugkanal (162) führt abgewin- kelt an die Innenwandung (95) der Bodenverteilplatte (94).
Hier mündet er in den zentralen Innenraum (164) des Werk stückspannelements (70; 71). In dieser Darstellung liegt der Mündungsquerschnitt (163) des Saugkanals (162) zwischen dem Innenrohr (105) und dem Schutzrohr (96). Das Innenrohr (105) ist gegen den Bodenring (99) und die Bodenverteilplatte (94) abgedichtet. In der Darstellung der Figur 2 verdeckt das In nenrohr (105) den Mündungsquerschnitt (163). Bei eingefahrener Hubstößelgruppe (100) ist die Absaugung mittels der Hubstößel gruppe (100) blockiert. Die Figur 9 zeigt das Werkstückspannelement (70; 71) mit aus gefahrener Hubstößelgruppe (100). Das Werkstückspannele ment (70; 71) ist in seiner ausgefahrenen Endlage (73) darge- stellt. Der Druckraum (142) hat sein maximales Volumen. Der Hubstößel (101) liegt mit seinem Ringkolben (102) in der ke gelförmigen Ausnehmung (92) des Verteildeckels (91) an. Das Innenrohr (105) steht in der im Zusammenhang mit der Darstel lung der Figur 8 beschriebenen Position, sodass der Saugan- Schluss (161) mit dem Innenraum (164), dem Innenrohr (105) und dem Kanal (135) des Stoßrohres (133) pneumatisch verbunden ist. Der Aushubstößel (131) ist ausgefahren, wie im Zusammen hang mit der Figur 2 beschrieben. Beispielsweise sperrt die Tragscheibe (132) des Aushubstößels (131) die Saugkanäle (112) des Saugtellers (111) ab.
In der Figur 10 ist eine Betriebsstellung (74) des Werk stückspannelements (70; 71) dargestellt. Die Hubstößel gruppe (100) ist ausgefahren, wie im Zusammenhang mit der Fi- gur 9 beschrieben. Der Aushubstößel (131) ist relativ zum
Saugteller (111) eingefahren. Die Druckfedern (137) sind kom primiert .
Die Figur 11 zeigt zwei Werkstückspannelemente (70; 71) nach der Bearbeitung eines Werkstücks (2, 3). Das Werkstück (2, 3) liegt auf beiden Werkstückspannelementen (70; 71) auf. Der Un terdrück zum Ansaugen des Werkstücks (2, 3) ist abgeschaltet. Beispielsweise herrscht im Innenraum (164) des Innen rohrs (105) Umgebungsdruck. Die Druckfedern (137) sind entlas- tet. Sie haben den jeweiligen Aushubstößel (131) relativ zum Saugteller (111) in dieser Darstellung nach oben verfahren, sodass jeweils die Tragscheibe (132) am Saugteller (111) an- liegt. Das Stoßrohr (133) steht über die Werkstückauflageflä che (113) über. Das Werkstück (2, 3) liegt auf den Stoßroh ren (133) auf und kann von diesen abgenommen werden. Die Figuren 12 - 15 zeigen einen Werkstücktisch (30). Der Werkstücktisch (30) hat ein Gestell (31), in dem ein Werk stückplattenträger (32) mit Werkstückaufspannvorrichtun- gen (33, 34) schwenkbar gelagert ist. In der Darstellung der Figur 12 hat der Werkstücktisch (30) zwei Werkstückaufspann- Vorrichtungen (33, 34). Die Werkstückaufspannseiten (36, 37) dieser Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) zeigen in die sem Ausführungsbeispiel in entgegengesetzte Richtungen.
Die Schwenkachse (35), um die der Werkstückplattenträger (32) relativ zum Gestell (31) schwenkbar ist, ist in diesem Ausfüh rungsbeispiel horizontal orientiert. Für den Antrieb des Werk stückplattenträgers (32) ist am Gestell (31) ein Schwenkan trieb (51) angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist der Werk stückplattenträger (32) mit den Werkstückaufspannvorrichtun- gen (33, 34) aus der in der Figur 12 dargestellten Lage um ei nen Schwenkwinkel von 180 Grad um die Schwenkachse (35) und wieder zurück schwenkbar. Es ist aber auch denkbar, den Werk stückplattenträger (32) drehbar relativ zum Gestell (31) anzu ordnen. In diesem Fall ist der Werkstückplattenträger (32) um 360 Grad oder mehr um die Drehachse drehbar. Die Schwenk achse (35) oder die Drehachse des Werkstücktisches (30) kann auch vertikal orientiert sein.
Der Werkstückplattenträger (32) kann mehr als zwei Werkstück- aufspannvorrichtungen (33, 34) tragen. In diesem Fall beträgt der Schwenk- oder Drehwinkel zwischen den einzelnen Positionen 360 Grad, dividiert durch die Anzahl der Werkstückaufspannvor- richtungen (33, 34). Auch in diesem Fall ist jede der Werk- stückaufSpannvorrichtungen (33, 34) in eine andere Richtung orientiert . Das Gestell (31) des Werkstücktischs (30), vgl. Figur 13, hat zwei voneinander beabstandete Vertikalträger (41), die mittels eines unteren Längsträgers (43) und eines oberen Längsträ- gers (44) miteinander verbunden sind. Die untenliegenden Füße (46) sind z.B. asymmetrisch zu den Vertikalträgern (41) angeordnet. Im Einsatz, vgl. Figur 16, stehen die Füße (46) nach außen hin weiter über als nach innen.
In den Vertikalträgern (41) sind jeweils Lagerstellen (47) für die Schwenklagerung des Werkstückplattenträgers (32) ausgebil- det . Beispielsweise ist jeweils ein Wälzlager (48) in der Bau form eines Drehkranzes eingesetzt. Dieser z.B. mehrreihige Drehkranz (48) hat beispielsweise radial orientierte Zylinder rollen und einen axial orientierte kugelförmige Wälzkörper. Eine der Lagerstellen kann als Festlagerstelle, die andere als Loslager ausgebildet sein. Auch eine Ausführung der Lagerstel len (47) mit Pendelrollenlagern, Schrägkugellager, etc. ist denkbar .
An den Vertikalträgern (41) und an den Längsträgem (43, 44) sind in den Darstellungen der Figuren 12 und 16 nach außen ra gende Dichtplatten (57) angeordnet. Beim Einsatz des Werk stücktischs (30), vgl. Figur 16, liegen diese Dichtplat ten (57) beispielsweise an der Einhausung (11) der Bearbei tungszelle (10) an. Zusätzlich können zur Abdichtung zwischen dem Werkstücktisch (30) und der Einhausung (11) beispielsweise ein oder mehrere aufblasbare Schläuche eingesetzt werden.
Diese sind z.B. sowohl an den Innenseiten (42) der Vertikal träger (41), als auch an den Innenseiten (45) der Längsträ- ger (43, 44) angeordnet. Diese z.B. aufblasbaren Luftschläuche umgeben bei Lage einer WerkstückaufSpannvorrichtung (33; 34) in einer Arbeitsraumposition diese Werkstückaufspannvorrich- tung (33; 34). Vor einem Schwenken des Werkstückplattenträ gers (32) können die Luf schläuche durch Ablassen oder Umla- gern der Füllluft entlastet werden. Auch andere Ausführungen einer Abdichtung des Arbeitsraums gegen die Umgebung (1) sind denkbar .
An dem in der Darstellung der Figur 12 linken Vertikalträ- ger (41) ist der Schwenkantrieb (51) angeordnet. Dieser hat einen elektrischen Antriebsmotor (52). Im Ausführungsbeispiel ist der Antriebsmotor (52) ein Elektromotor in der Bauform ei nes Getriebemotors. Beispielsweise kann er als Stellmotor aus gebildet sein.
Der Schwenkantrieb (51) umfasst weiterhin eine Verriegelung. Mittels dieser Verriegelung ist der Werkstückplattenträ ger (32) relativ zum Gestell (31) in mindestens einer Winkel lage verriegelbar, in der eine der Werkstückaufspannvorrich- tungen (33, 34) in einer z.B. vertikalen Arbeitsraumposition steht. Im Ausführungsbeispiel steht bei Lage einer der Werk stückaufSpannvorrichtungen (33; 34) in der Arbeitsraumposition genau eine andere WerkstückaufSpannvorrichtung (34; 33) in ei ner Beschickungs- und Entnahmeposition (38) außerhalb der Ein- hausung (11).
Die Figur 14 zeigt den Werkstückplattenträger (32). Er umfasst an beiden Stirnseiten (39) je ein Trägerteil (54), die mittels zweier Tragplatten (55) verbunden sind. Jedes der beiden Trä- gerteile (54) trägt einen Schwenkzapfen (56), mit dem der Werkstückplattenträger (32) in den Darstellungen der Figu ren 12 und 16 im Gestell (31) gelagert ist. Durch diesen Schwenkzapfen (56) hindurch erfolgt beispielsweise die Medien- Versorgung des Werkstückplattenträgers (32). Diese Medienver sorgung umfasst elektrische Energie- Steuer- und Datenleitun gen sowie pneumatische und/oder hydraulische Steuer-, Druck- und Saugleitungen.
Die beiden Tragplatten (55) sind im Ausführungsbeispiel paral lel zueinander angeordnet. Jede der Tragplatten (55) bestimmt eine Werkstückaufspannseite (36, 37). Der Fläche der einzelnen Werkstückaufspannseite (36, 37) entspricht beispielsweise der maximalen Werkstückauflagefläche. Im Ausführungsbeispiel kön nen Werkstücke mit einer Länge von bis zu 3600 Millimeter und einer Breite von bis zu 2100 Millimeter auf jede der Werk stückaufspannvorrichtungen (33; 34) aufgespannt werden. Die Dicke der einzelnen Tragplatte (55) beträgt beispielsweise 4 % ihrer Länge.
Bei einer Ausführung des Werkstücktischs (30) mit drei Werk stückaufspannvorrichtungen (33, 34) hat dieser drei Tragplat ten (55). Diese Tragplatten (55) sind in einer Stirnansicht des Werkstücktischs (30) in einem gleichseitigen Dreieck ange ordnet. Bei einer Ansicht in Längsrichtung (5) der Schwenk achse (35) oder der Drehachse steht die einzelne Werkstück aufspannvorrichtung (33; 34) in der Beschickungs- und Entnah meposition (38) im Ausführungsbeispiel vertikal. Die Werk- stückaufspannvorrichtung (33; 34) kann aber auch mit einer vertikalen Ebene, die die Schwenkachse (35) oder die Drehachse enthält, einen Winkel bis einschließlich 30 Grad einschließen, wobei die Schnittlinie oberhalb der Schwenkachse (35) oder der Drehachse liegt. Beispielsweise hat hierbei jede Trag- platte (55) die gleiche maximale Werkstückauflagefläche. Auch eine Ausführung des Werkstücktischs (30) mit mehr als drei Werkstückaufspannvorrichtungen (33, 34) ist denkbar. Jede Tragplatte (55) trägt eine Werkstückaufspannvorrich- tung (33; 34). Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Werk- stückaufSpannvorrichtungen (33; 34) identisch zueinander aus gebildet. Es ist aber auch denkbar, an den einzelnen Tragplat- ten (55) unterschiedlich ausgebildete Werkstückaufspannvor- richtungen (33; 34) einzusetzen.
Die einzelne WerkstückaufSpannvorrichtung (33; 34) hat eine Vielzahl von Werkstückspannelementen (70; 71). Im Ausführungs- beispiel sind diese in Reihen und Spalten an der Trag platte (55) angeordnet. In einem in der Darstellung der Fi gur 14 unten links angeordneten Bereich ist die Anordnung der Werkzeugspannelemente (70; 71) verdichtet. Bei dieser matrix artigen Anordnung entspricht innerhalb des jeweiligen Verdich- tungsbereichs der Abstand der in einer Reihe nebeneinander an geordneten Werkstückspannelemente (70; 71) beispielsweise dem Abstand der in einer Spalte übereinander angeordneten Werk stückspannelemente (70; 71). Diese Abstände können auch unter schiedlich ausgebildet sein.
Die Anordnung der Werkstückspannelemente (70; 71) kann auch auf z.B. konzentrischen Kreisen, auf Spiralen, entlang eines diagonalen Musters, etc. ausgebildet sein. Auch die Ausbildung mehrerer Bereiche unterschiedlicher Verdichtung ist denkbar.
Die Figur 15 zeigt eine Schnittdarstellung des Werkstückplat tenträgers (32) mit den Werkstückaufspannvorrichtungen (33,
34) . In dieser Darstellung ist beispielsweise links eine mo mentane Beschickungsseite (61) und rechts eine momentane Ar- beitsraumseite (62). Die einzelnen Werkstückspannelemente (70; 71) durchdringen jeweils eine Tragplatte (55) und sind an die ser befestigt. Jedes Werkstückspannelement (70; 71) hat einen Zylinder (81) und den relativ zum Zylinder (81) hydraulisch o- der pneumatisch verstellbaren Hubstößel (101). Am freien Ende des Hubstößels (101) ist der Saugteller (111) angeordnet. Der Hubstößel (101) ist normal zur Tragplatte (55) ausgerichtet. Der Hub des Werkstückspannelements (70; 71) beträgt beispiels weise 100 Millimeter. Der Durchmesser des Zylinders (81) be- trägt z.B. 70 % des Hubs.
Die Beschickungsseite (61) und die Arbeitsraumseite (62) tra gen in der Darstellung der Figur 15 jeweils ein Werkstück (2; 3). Dieses liegt jeweils auf zwei Werkstückspannelementen (70) auf. Diese beiden Werkstückspannelemente (70) stehen in einer Betriebsstellung (74), in der der das Teleskoprohr (101) voll ständig ausgefahren ist. Der Aushubstößel (131) ist eingefah ren. Die übrigen Werkstückspannelemente (71) sind in einer eingefahrenen Endlage (72) dargestellt. Die Verstellung der Werkstückspannelemente (70; 71) zwischen der eingefahrenen
Endlage (72) und einer ausgefahrenen Endlage (73) kann auch in Stufen erfolgen. Es ist auch denkbar, z.B. stufenlos jede Zwi schenposition zwischen der eingefahrenen Endlage (72) und der ausgefahrenen Endlage (73) einzustellen. Im dargestellten Aus- führungsbeispiel erfolgt die Verstellung der Werkstückspann elemente (70; 71) pneumatisch.
Der in den Figuren 12 - 15 dargestellte Werkstücktisch (30) hat ein Gestell (31), das zwei oder mehr Werkstückaufspannvor- richtungen (33; 34) trägt und/oder lagert. Die Werkstückaufs- pannvorrichtungen (33, 34) können auch in einer gemeinsamen Ebene oder in mehreren, zueinander versetzten Ebenen liegen. Die Ebenen können z.B. horizontal oder schräg angeordnet sein. Beispielsweise sind die WerkstückaufSpannvorrichtungen (33, 34) dann relativ zueinander verfahrbar. Die Verfahrrichtung kann hierbei linear oder entlang einer Kurvenbahn orientiert sein. Die WerkstückaufSpannvorrichtungen (33, 34) können ein zeln, gruppenweise oder gemeinsam relativ zum Gestell (31) verstellbar sein. Jede der Werkstückaufspannvorrichtungen (33; 34) hat in diesen Fällen mindestens eine Beschickungs- und Entnahmeposition (38) und mindestens eine Arbeitsraumposition in der jeweiligen Arbeitsraumposition ist jedes auf die Werk- stückaufspannvorrichtung (33; 34) aufgespannte Werkstück (2, 3) z.B. mittels der Bearbeitungseinheit des Industrieroboters bearbeitbar .
Anstatt eines Werkstücktischs (30) mit mehreren Werkstückaufs- pannvorrichtungen (33, 34) kann auch ein Werkstücktisch (30) mit einer einzigen Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) ein gesetzt werden. Diese Werkstückaufspannvorrichtung (33; 34) hat eine Vielzahl von Werkstückspannelementen (70; 71). Diese können so angeordnet sein, wie oben beschrieben. Die Figur 16 zeigt eine Bearbeitungszelle (10). Die Bearbei tungszelle (10) hat einen innenliegenden Arbeitsraum, der von einer Einhausung (11) umgeben. Diese Einhausung (11) hat eine obenliegende Luftzuführvorrichtung (21). In der Längsrich tung (5) der Bearbeitungszelle (10) ist ein Späneförderer (22) angeordnet, der im Arbeitsraum anfallende aus der Einhau sung (11) heraus fördert. In dieser Darstellung stehen neben der Einhausung (11) Steuerschränke (23). In diesen Steuer schränken (23) befindet sich die Steuerung für die Werkstück bearbeitung. Die Bearbeitung erfolgt im Ausführungsbeispiel bei stillstehendem Werkstück (2; 3) mittels eines Bearbei tungsroboters .
In der Einhausung (11) ist auf einer Beschickungsseite (12) der Bearbeitungszelle (10) der Werkstücktisch (30) angeordnet. Der Werkstücktisch (30) ist in die Einhausung (11) integriert. Der Werkstücktisch (30) begrenzt den Arbeitsraum der Bearbei tungszelle (10). Die in dieser Darstellung in die Umgebung (1) orientierte Werkstückaufspannvorrichtung (33) steht in der Be schickungs- und Entnahmeposition (38). Im Materialfluss der Bearbeitungszelle (10) wird ein zu bear beitendes Werkstück (2; 3) z.B. mittels eines Handhabungsge räts oder von Hand auf die WerkstückaufSpannvorrichtung (33; 34) aufgesetzt und dort mittels Unterdrück gehalten. Um das
Werkstück (2, 3) zu bearbeiteten, wird das Werkstück (2, 3) mittels des Werkstückplattenträgers (32) um die Schwenk achse (35) in den Arbeitsraum geschwenkt. Gleichzeitig gelangt die andere Werkstückaufspannvorrichtung (34; 33) mit einem z.B. bearbeiteten Werkstück (3; 2) aus dem Arbeitsraum in die Beschickungs- und Entnahmeposition (38). In beiden Positionen dichtet der Werkstücktisch (30) die Bearbeitungszelle (10) ge gen die Umgebung (1) ab. Das bearbeitete Werkstück (3; 2) kann nun mittels eines Handhabungswerkzeugs oder von Hand entnommen werden und der Weiterverarbeitung zugeführt werden.
Im Ruhezustand der Bearbeitungszelle (10) und/oder des Werk- stücktischs (30) stehen sämtliche Werkstückspannelemente (70; 71) in der jeweiligen eingefahrenen Endlage (72). Die Huban- Schlüsse (141), die Rückhubanschlüsse (151) und die Saugan schlüsse (161) sind z.B. drucklos geschaltet. Gegebenenfalls können die Hubanschlüsse (141) und/oder die Rückhuban schlüsse (151) in einer Sperrstellung stehen, sodass der je weilige Druckraum (142) und/oder der Verdrängungsraum (152) vollständig von der Umgebung (1) und von der Druckluftversor gung getrennt sind.
Für das Aufspannen eines Werkstücks (2; 3) auf die Werkstück aufspannvorrichtung (33; 34) werden die Hubanschlüsse (141) einzelner Werkstückspannelemente (70; 71) z.B. mit der Druck luftversorgung verbunden. Die Rückhubabschlüsse (151) aller Werkstückspannelemente (70; 71) werden mit einem z.B. konstan ten Druck von beispielsweise 3 bar beaufschlagt. Die Huban- Schlüsse (141) können hierbei z.B. getrennt von den Rückhuban schlüssen (151) an eine oder an mehrere Druckquellen ange schlossen sein. Bei hydraulisch angesteuerten Werkstückspann elementen (70; 71) können diese in einem geschlossenen hydrau- lischen Kreislauf eingebunden sein, sodass der Ringkol ben (102) beidseitig druckbeaufschlagt ist.
Es ist auch denkbar, die Hubanschlüsse (141) und die Rück hubanschlüsse (151) an dieselbe Druckquelle anzuschließen, Mittels des dem Druckraum (142) vorgeschalteten Schaltven tils (144) ist der Druckraum (142) gleichzeitig mit dem Ver drängungsraum (152) druckbeaufschlagbar. Hierbei werden der Druckraum (142) und der Verdrängungsraum (152) mit dem glei chen Druck, beispielsweise dem genannten Druckwert, beauf- schlagt. Die dem Druckraum (142) zugewandte Fläche des Ring kolbens (102) ist größer ist als die dem Verdrängungs raum (152) zugewandte Fläche des Ringkolbens (102). Beim Schalten des Schaltventils (144) in die Durchflussstellung wird der Hubstößel (101) ausgefahren. Wird das Schaltven- til (144) in die Entlastungsstellung geschaltet, wird die Luft aus dem Druckraum (142) durch den Drosselkanal (147) hindurch in die Umgebung (1) verdrängt. Der im Verdrängungsraum anste hende Druck verschiebt die Hubstößelgruppe (100) in ihre ein gefahrene Ausgangslage.
Beim Aufbau einer derartigen Anordnung können der Huban schluss (141) und der Rückhubanschluss (151) direkt miteinan der verbunden sein. Diese Verbindungs1eitung kann an die Druckquelle angeschlossen sein. Das Schaltventil (144) ist dem Hubanschluss (141) nachgeschaltet.
Der Verdrängungsraum (152) kann auch mit einem vom Druck luftnetz getrennten Druckluftspeicher verbunden sein oder ei- nen Druckluftspeicher bilden. Auch der Einsatz eines Feder energiespeichers, z.B. in der Bauform einer Gasfeder, einer als Druckfeder ausgebildeten Schraubenfeder, etc. ist denkbar.
Die Auswahl der z.B. mittels einer Steuerung freigegebenen Werkstückspannelemente (70; 71) ist abhängig von der Geometrie des zu bearbeitenden Werkstücks (2; 3) und von den in der Be arbeitungszelle (10) vorgesehenen Bearbeitungsschritten. Ist beispielsweise die Erzeugung eines Durchbruchs im Werk stück (2; 3) vorgesehen, werden die - nach der Aufspannung des Werkstücks (2; 3) - in diesem Bereich liegenden Werkstückspan nelemente (70; 71) nicht freigegeben. Die nicht freigegebenen Werkstückspannelemente (70; 71) verbleiben in ihrer in der Fi gur 2 dargestellten eingefahrenen Endlage (72). Ist die Bear beitung einer oder mehrerer Kanten (4) vorgesehen, werden nur Werkstückspannelemente (70; 71) freigegeben, bei denen ein Mindestabstand zur bearbeiteten Kante (4) des Werkstücks (2;
3) gewährleistet ist. Dieser Mindestabstand beträgt beispiels weise fünf Millimeter.
In den freigegebenen Werkstückspannelementen (70; 71) wird der Druckraum (142) z.B. mit Druckmedium, z.B. Druckluft, beauf schlagt. Dies erfolgt z.B. durch Umschalten des z.B. elektro magnetisch betätigten, bistabilen Schaltventils (144) dieses Werkstückspannelements (70; 71). Die Hubstößelgruppe (100) verfährt gegen den Druck des Verdrängungsraums (152) relativ zum Zylinder (81) in die ausgefahrene Endlage (73), vgl. Fi gur 9. Hierbei werden der Hubstößel (101), das Innenrohr (105) und der Saugteller (111) verfahren. Mit der Zentrierung der Hubstößelgruppe (100) im Zylinderkopf (84) wird z.B. die Quer steifigkeit des Werkstückspannelements (70; 71) erhöht. In der ausgefahrenen Endlage (73) werden die Werkstückspannele mente (70; 71) beispielsweise durch Aufrechterhalten des Drucks oder durch Sperren des jeweiligen Schaltventils (144) gehalten. Beispielsweise ist der Ringkolben (102) damit fest eingespannt. In den nicht freigegebenen Werkstückspannelemen ten (71; 70) bleibt z.B. die Druckbeaufschlagung des Verdrän gungsraum (152) bestehen. Die Hubstößelgruppe (100) ist im eingefahrenen Zustand, im ausgefahrenen Zustand und während der gesamten Hubbewegung mittels der ersten Lagerstelle (171) im Zylinderboden (83) und mittels der zweiten Lager stelle (172) im Zylinderkopf (84) gelagert. Mit dem Ausfahren der Hubstößelgruppe (100) relativ zum Zylin der (81) wird das Innenrohr (105) aus der Darstellung der Fi gur 2 nach oben verfahren. Die Hubstößelgruppe (100) gibt bei spielsweise erst bei Erreichen der ausgefahrenen Endlage (73) des Werkstückspannelements (70; 71) den Mündungsquer- schnitt (162) frei. Hierbei wird eine pneumatische Verbindung zwischen dem Sauganschluss (161) und dem Saugteller (111) her gestellt .
Über den Sauganschluss (161) wird das einzelne ausgefahrene Werkstückspannelement (70; 71) mit Unterdrück beaufschlagt. Hierbei wird die Luft aus dem jeweiligen Sauganschluss (161) gesaugt. In diesen Werkstückspannelementen (70; 71) wird die Luft vom Aushubstößel (131) durch das Innenrohr (105) hindurch abgesaugt. Beispielsweise werden hierbei die Aushubstö- ßel (131) unter Belastung der Federenergiespeicher (137) in Richtung der Teleskoprohre (101) angesaugt. Falls ggf. ein eingefahrenes Werkstückspannelement (71; 70) mit Unterdrück beaufschlagt wird, blockiert das Innenrohr (105) zusammen mit dem Wellendichtring (98) das Absaugen dieses Werkstückspann- elements (71; 70).
Das Werkstück (2; 3) wird manuell oder mittels einer Handha bungsvorrichtung in der vorgegebenen Lage zunächst auf die Werkstückauflageflächen (113) der Saugteller (111) aufgelegt. Hierbei wird das Werkstück zum Zentrieren an z.B. ausfahrbare Anlagestifte angelegt. Das Werkstück (2; 3) wird gegen die Saugteller (111) gezogen und mittels der Werkstückaufspannvor- richtung (33; 34) am Werkstücktisch (30) fixiert. Die Luft wird weiterhin durch die Saugkanäle (112) der Saugtel ler (111), den jeweiligen Aushubstößel (131) und das jeweilige Innenrohr (105) abgesaugt. Gegebenenfalls kann der Saugdruck einstellbar sein. So kann er beispielsweise während des Aus richtens des Werkstücks reduziert sein. Damit ist z.B. während des Positionieren des Werkstücks (2; 3) eine Korrektur der Werkstücklage erleichtert.
Während des Schwenkens des Werkstücktisches (30) und während der Bearbeitung des Werkstücks (2; 3) oder der Werkstücke (2, 3) verbleibt die Medienansteuerung der Werkstückspannele mente (70; 71) unverändert. Das Werkstück (2; 3) ist damit während der Bearbeitung sicher in seiner Position gehalten.
Während der Hauptzeit der Bearbeitungszelle (10), in der das zuletzt aufgespannte Werkstück (2; 3) oder die zuletzt aufge spannte Gruppe von Werkstücken (2; 3) z.B. spanend bearbeitet wird, wird auf der Beschickungsseite (12) der Einhausung das nächste Werkstück (3; 2) oder die nächste Gruppe von Werkstü cken (3; 2) vorbereitet. Die Aufspannung auf die in der Be- schickungs- und Entnahmeposition (38) stehende Werkstückaufs- pannvorrichtung (34; 33) erfolgt, wie oben beschrieben. Die Bearbeitung des Werkstücks (2; 3) erfolgt beispielsweise mit tels des innerhalb der Einhausung (11) angeordneten Industrie roboters, der eine Bearbeitungseinheit mit einer Vielzahl an- getriebener Werkzeug trägt.
Nach dem Abschluss der Bearbeitung wird der Werkstück tisch (30) derart geschwenkt, dass das bearbeitete Werk stück (2; 3) in der Beschickungs- und Entnahmeposition (38) steht. Gleichzeitig wird die bisherige momentane Beschickungs seite (61) in den Arbeitsraum geschwenkt. Im Arbeitsraum ist kein Einrichten des Werkstücks (2; 3) oder der Werkstücke (2; 3) erforderlich. Beispielsweise ist die Nebenzeit der Bearbei tung eines Loses von Werkstücken (2; 3) auf das Schwenken des Werkstücktischs (30) beschränkt.
Das bearbeitete Werkstück (2; 3) wird mittels der Handhabungs vorrichtung oder von Hand gegriffen. Der Differenzdruck des Saugdrucks zum Umgebungsdruck wird vermindert oder die Absau gung wird abgeschaltet. Die Federenergiespeicher (137) ent spannen sich und drücken die Tragscheibe (132) in Richtung des Saugtellers (111). Das Werkstück (2; 3) wird mittels der Aus hubstößel (131) von den Saugtellern (111) abgehoben, vgl. Fi gur 11. Das bearbeitete Werkstück (2; 3) kann nun annähernd widerstandsfrei von den Werkstückspannelementen (70; 71) abge nommen werden. Anschließend kann ein neues Werkstück (3; 2) zur Bearbeitung auf den Werkstücktisch (30) aufgespannt wer den .
Hat das neu aufgespannte Werkstück andere geometrische Abmes sungen, können andere oder weitere Werkstückspannelemente (70; 71) zum Fixieren des Werkstücks (2; 3) eingesetzt werden. Das Freigeben weiterer Werkstückspannelemente (70; 71) erfolgt, wie oben beschrieben.
Sind für die Bearbeitung weiterer Werkstücke (3; 2) einzelne Werkstückspannelemente (70; 71) nicht mehr erforderlich, wer den diese in die eingefahrene Endlage (72) verfahren. Hierzu wird beispielsweise das Schaltventil (144) so geschaltet, dass der Druckraum (142) über den Drosselkanal (147) mit der Umge bung (1) verbunden ist. Der im Verdrängungsraum (152) anste hende Druck verschiebt das Teleskoprohr (101) in die eingefah rene Stellung. Beim Einfahren der Hubstößelgruppe (100) sperrt diese die pneumatische Verbindung zwischen dem Saugan- schluss (161) und dem Saugteller (111).
Auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsbeispiele sind denkbar .
Bezugszeichenliste :
1 Umgebung
2 Werkstück
3 Werkstück
4 Kanten von (2; 3)
5 Längsrichtung
10 Bearbeitungszelle
11 Einhausung
12 Beschickungsseite
21 Luftzuführvorrieht ung
22 Späneförderer
23 Steuerschränke
30 Werkstücktisch
31 Gestell
32 Werkstückplattenträger
33 Werkstückaufspannvorrichtung
34 Werkstückauf spannvorrichtung
35 Schwenkachse
36 Werkstückaufspannseite
37 Werkstückaufspannsei te
38 Beschickungs- und Entnahmeposition
39 Stirnseiten von (32)
41 Vertikalträger
42 Innenseiten von (41)
43 unterer Längsträger
44 oberer Längsträger
45 Innenseiten von (43, 44)
46 Füße
47 Lagerstellen 48 Wälzlager, Drehkranz
51 Schwenkantrieb
52 Antriebsmotor von (51) 54 Trägerteil
55 Tragplatten
56 Schwenkzapfen
57 Dichtplatten
61 momentane Beschickungsseite
62 momentane Arbeitsraumseite
70 Werkstückspannelemente
71 Werkstückspannelemente 72 eingefahrene Endlage
73 ausgefahrene Endlage
74 BetriebsStellung
81 Zylinder
82 Zylinder-Kolben- Einheit
83 Zylinderboden
84 Zylinderkopf
85 Zylindermantelrohr
86 Zugstangen
87 Zylinderbodenring
88 Zylinderkopfdeckel
91 Verteildeckel
92 Ausnehmung, kegelstumpfförmig in (91) 93 Durchführausnehmung von (91)
94 Bodenverteilplatte
95 Innenwandung von (94)
96 Schutzrohr
97 Schutzkappe 98 Wellendichtring in (97)
99 Bodenring
100 Hubstößelgruppe 101 Teleskoprohr, Hubstößel
102 Hubkolben, Ringkolben
103 Zy1inderabdichtung
104 Federaufnahmen in (101)
105 Innenrohr 106 KeilpressVerbindung
107 Ringspalt
108 Druckplatte 109 Kolbengrundkörper 111 Saugteller
112 Saugkanäle in (111)
113 Werkstückauflagefläche von (111)
114 Dichtring
115 Klemm- und Führungshülse 116 Gewindebohrung
117 zylindrischer Bereich
118 Ringnut 119 Spreizbacken 121 Kolbendichtelement
122 Innengewinde
124 Filmgelenk
125 Andrückfläche 126 Gewindeabschnitt
131 Aushubstößel
132 Tragscheibe
133 Stoßrohr 134 Durchbrüche
135 Kanal
136 Mantelfläche
137 Federenergiespeicher, Druckfeder
141 Pneumatikanschluss, Hubanschluss
142 Druckraum
143 erster Zuführkanal
144 Schaltventil 145 Ventilschieber
146 zweiter Zuführkanal
147 Drosselkanal
151 Pneumatikanschluss , Rückhubanschluss 152 Verdrängungsraum
153 Rückhubkanal
161 Pneumatikanschluss, Sauganschluss
162 Saugkanal 163 Mündungsquerschnitt von (162)
164 Innenraum von (70, 71)
171 Lagerstelle, Gleitlager
172 Lagerstelle, Gleitlager

Claims

Patentansprüche :
1. Werkstückspannelement (70; 71), das einen Zylinder (81) und eine im Zylinder (81) geführte Hubstößelgruppe (100) mit einem Ringkolben (102) und mit einem Innenrohr (105) aufweist, wobei die Hubstößelgruppe (100) einen Saugteller (111) mit einer Werkstückauflagefläche (113) trägt, dadurch gekennzeichnet,
- dass ein von der Hubstößelgruppe (100) durchdrungener Zy linderboden (83) des Zylinders (81), die Hubstößel gruppe (100) und ein Zylindermantelrohr (85) des Zylin ders (81) einen Druckraum (142) begrenzen und - dass die Hubstößelgruppe (100) sowohl im Zylinderboden (83) als auch im Zylinderkopf (84) zumindest axial verschiebbar gelagert ist.
2. Werkstückspannelement (70; 71) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Zylinderkopf (84), die Hubstößel gruppe (100) und der Zylindermantel (85) einen Verdrängungs- raum (152) begrenzen.
3. Werkstückspannelement (70; 71) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass bei maximalem Druckraum (142) die Hubstö ßelgruppe (100) im Zylinderkopf (84) zentriert ist.
4. Werkstückspannelement (70; 71) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Abstand der Werkstückauflageflä che (113) relativ zum Ringkolben (102) einstellbar ist.
5. Werkstückspannelement (70; 71) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass im Saugteller (111) ein mittels mindestens eines Federenergiespeichers (137) belasteter Aushubstö- ßel (131) gelagert ist, wobei bei entlastetem Federenergie speicher (137) der Aushubstößel (131) über die Werkstückaufla gefläche (113) übersteht.
6. Werkstückspannelement (70; 71) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass dem Druckraum (142) ein in einer Bodenver teilplatte (94) des Zylinderbodens (83) angeordnetes Schalt ventil (144) vorgeschaltet ist.
7. Werkstückspannelement (70; 71) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Hubstößelgruppe (100) im Zylinder (81) mittels Gleitlagern (171, 172) gelagert ist.
8. Werkstückspannelement (70; 71) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet ,
- dass bei Lage der Hubstößelgruppe (100) in einer ausgefah renen Endlage (73) des Werkstückspannelements (70; 71) eine pneumatische Verbindung zwischen dem Saugteller (111) und einem Sauganschluss (161) freigegeben ist und
- dass diese pneumatische Verbindung bei Lage der Hubstößel gruppe (100) in einer eingefahrenen Endlage (72) des Werk stückspannelements (70; 71) mittels der Hubstößel- gruppe (100) blockiert ist.
9. Werkstücktisch (30) mit einer Vielzahl von Werkstückspann elementen (70; 71) nach Anspruch 1.
10. Werkstücktisch (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass er mindestens eine Tragplatte (55) mit darin befes- tigten Werkstückspannelemente (70; 71) aufweist.
11. Werkstücktisch (30) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass jedes Werkstückspannelement (70; 71) einzeln ansteu- erbar ist.
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