JP2023551810A

JP2023551810A - クランプ装置

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Publication number: JP2023551810A
Application number: JP2023530936A
Authority: JP
Inventors: シュリセル，マルセル
Original assignee: Gressel AG
Current assignee: Gressel AG
Priority date: 2021-02-10
Filing date: 2022-01-24
Publication date: 2023-12-13
Also published as: DE102021103114A1; WO2022171418A1; EP4291354A1; US20230398647A1; CN116323093A

Abstract

本発明は、作動媒体によって作動可能なゼロ点クランプシステム（１）と、ゼロ点クランプシステム（１）に結合可能なマシンバイス（２）と、ゼロ点クランプシステム（１）上でマシンバイス（２）を搬送及び位置決めするための把持位置決め装置（３）とを備え、ゼロ点クランプシステム（１）が少なくとも１つの結合要素（２６）を含み、把持位置決め装置（３）が作動媒体をゼロ点クランプシステム（１）に供給するために結合要素（２６）に結合可能な少なくとも１つのドッキング要素（２８）を有するドッキング装置（２７）を含む、クランプ装置に関する。容易な結合プロセスを可能にするために、ゼロ点クランプシステム（１）上の少なくとも１つの結合要素（２６）がマシンバイス（２）上に位置するクランプ要素（１８）用の受入れ開口部（１９）と平行にオフセットされており、マシンバイス（２）上に位置するクランプ要素（１８）の受入れ開口部（１９）内への引込み動作によって、少なくとも１つのドッキング要素（２８）が結合要素（２６）に結合されるように配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のクランプ装置に関する。

このようなクランプ装置は、特許文献１から知られている。これは、作動媒体によって作動可能なゼロ点クランプシステムと、パレットを介してゼロ点クランプシステムに結合可能なマシンバイスと、マシンバイスを備えたパレットをゼロ点クランプシステム上で搬送及び位置決めするためのパレットグリッパとして設計された把持位置決め装置と、を有する。パレットグリッパを介してゼロ点クランプシステムに作動媒体を供給できるように、ドッキングユニットがプレートグリッパに組み込まれており、パレット用クランプシステムにドッキングすることができる。ゼロ点クランプシステムは、プレートに組み込まれた複数のゼロ点クランプ装置を含み、その各々は、パレットの下面から突出するクランプピンを受けるための受入れ開口部を有する。パレットグリッパに配置されたドッキングユニット内の対応するドッキング要素と結合するために、並んで配置された複数の結合要素がプレートの側壁に設けられている。ゼロ点クランプ装置を作動させるために、結合要素を介してゼロ点クランプシステムに作動媒体を供給することができる。結合要素は、その長手軸がクランプスピゴットの受入れ開口部の長手軸に対して直角に整列するように、パレットの側壁に配置される。マシンバイスが配置されたパレットは、パレットグリッパによってゼロ点クランプシステムのプレート上に配置することができる。パレットグリッパ上に配置されたドッキングユニットをゼロ点クランプシステム上に配置された結合要素に結合するためには、ドッキングユニット内のドッキング要素をゼロ点クランプシステム内の結合要素に対して垂直に整列させるために、ドッキングユニットを最初にプレートグリッパに対して下降させなければならない。この垂直方向の位置合わせの後、次のステップで、ドッキングユニットをゼロ点クランプシステムのプレートにロックしてドッキング要素を結合要素に接続するために、ドッキングユニットを水平方向に延ばす必要がある。そのためには、対応するリニアガイドと別個の駆動装置が必要である。

ＤＥ１０２０１８１２８８８３Ａ１

本発明の課題は、最初に述べたタイプのクランプ装置を考案することであり、ドッキングユニットを結合することにより、ドッキングユニットに別個の駆動装置を設けることなく、ゼロ点クランプシステムに作動媒体を供給することを可能にすることである。

この課題は、請求項１の特徴を有するクランプ装置によって解決される。本発明の適切な実施形態及び有用な改良は、従属請求項に記載されている。

本発明によるクランプ装置におけるゼロ点クランプシステムは、少なくとも１つの結合要素を有し、把持位置決め装置は、作動媒体をゼロ点クランプシステムに供給するための結合要素に結合可能な少なくとも１つのドッキング要素を備えたドッキング装置を有する。ゼロ点クランプシステム上の少なくとも１つの結合要素は、マシンバイス上に配置されたクランプ要素用の受入れ開口部と平行にオフセットされており、少なくとも１つのドッキング要素は、マシンバイス上に配置されたクランプ要素の受入れ位置への引込み動作によって結合要素に結合されるように配置されている。本発明によるクランプ装置の重要な利点は、作動媒体の供給のために設けられた結合要素の結合も、追加の駆動装置や複雑な結合動作なしで、把持位置決め装置によって開始されるゼロ点クランプシステムへのマシンバイスの結合だけで行われる。

特に好ましい実施形態では、互いに結合可能な結合要素及びドッキング要素は、作動媒体として圧縮空気や油圧流体を移送するための流体移送要素として設計されている。結合要素は、好都合には、貫通開口部を含み、貫通開口部の長手軸はクランプ要素用の受入れ開口部の長手軸と平行に延びる。圧縮ばねによって閉位置に作動されるブロック要素を、結合要素の貫通開口部に配置することができる。互いに結合可能な結合要素とドッキング要素は、流体伝達要素として、及び／又は電気エネルギーもしくは電気信号を伝達するための電気コネクタとして設計することができる。電気コネクタは、非接触伝送用の接続要素として設計することもできる。

少なくとも１つのドッキング要素は、ドッキングユニットの受入れ開口部内へ軸方向に変位可能な圧力ラム（圧力ピストン）であって、貫通開口部が設けられた圧力ラムを含むことができる。把持位置決め装置がマシンバイスをゼロ点クランプシステムにドッキングさせるためのドッキング位置にあるとき、圧力ラムは、圧力ラムの貫通開口部が、対応する結合要素の貫通開口部と整列するように配置される。圧力ラムは、圧縮ばねによって外側に押圧され得、好都合には、接続部分に配置されたブロック要素を開放するための結合要素に面する外端部に設けられた中央圧力部と、圧縮空気をドッキング要素から結合要素に運ぶための通路と、を有する。ブロック要素は、結合要素内を移動するように案内され、圧縮ばねによって閉位置に付勢されるブロックピンであり得る。

分離を容易にするために、圧力ラムは、好都合には、作動媒体が作用して圧力ラムを引込み位置に移動させることができる第１の圧力面を有する。これにより、ゼロ点クランプシステムの中心軸に対して９０°の角度で分離するために、把持位置決め装置を離すことが可能になる。更なる有用な方法では、圧力ラムを差圧ラムとして設計することができ、この差圧ラムは、作動媒体が作用して圧力ラムを引込み位置に移動させることができる第１の圧力面に加えて、作動媒体が作用して圧力ラムを引出し位置に移動させる（押される）ことができる第２の圧力面を含む。これにより、圧力ラムは、作動媒体によって結合要素に押し付けられるとともに、引き込まれることも可能になる。好都合には、複数の切換弁が圧縮空気の供給を制御するためにドッキングユニット内に配置される。ばね付勢式の閉鎖機構を備えたゼロ点クランプシステムには、ゼロ点クランプシステムを開位置に保持するために、セルフロック弁を配置することができる。

特に有用な実施形態では、並んで配置された複数の第１の結合要素の列がゼロ点クランプシステム上に配置され、並んで配置された複数のドッキング要素が、各列の対応する結合要素と結合するために、把持位置決め装置上に配置される。これにより、異なる長さのマシンバイスにも、複雑な調整機構なしで作動媒体を供給することができる。結合要素は、様々なマシンバイスに合わせて所定の分割と間隔を空けて格子状に配置することができる。この格子は、特定の寸法及び要件に適合させることができる。

別の有用な実施形態では、把持位置決め装置は、クランプ装置への解放可能な接続及び搬送中のクランプ装置の固定保持のための結合装置に加えて、クランプ装置をクランプ位置と解放（リリース）位置との間で移動させる一体型駆動装置を有することができる。したがって、このような把持位置決め装置は、クランプ装置を、異なる位置間で、例えば、工作機械内の保管位置と機械加工位置との間で、往復搬送することができるだけでなく、クランプ位置と解放位置との間の移動のために様々な位置でクランプ装置を作動させることもできる。したがって、この把持位置決め装置により、従来のクランプ装置を、加工中のワークピースを保持するためだけでなく、ワークピースの搬送や取扱いのための把持装置としても使用することができる。これにより、ローディングプロセスが簡略化され、組立時間や停止時間が短縮される。交換作業や再加工作業を機械室の外部で行うこともできる。

本発明のさらなる詳細及び利点は、図面を参照した好ましい実施形態例の以下の説明から明らかになるであろう。

ゼロ点クランプシステム、マシンバイス、及び把持位置決め装置を備えたクランプ装置の斜視図を示す。図１に示すクランプ装置の側面図を示す。図１に示すクランプ装置の拡大斜視図を示す。図１に示すクランプ装置の詳細図を示す。図１に示すクランプ装置のゼロ点クランプシステムの上面図を示す。図５の線Ａ－Ａに沿った断面図を示す。図５の線Ｂ－Ｂに沿った断面図を示す。ゼロ点クランプシステムの制御のための回路図を示す。ゼロ点クランプシステムのスイッチング状態を監視するためのセンサ機構を備えたクランプ装置を示す。

図１は、機械加工のためにワークピースをクランプするように設計されたクランプ装置を示す。クランプ装置は、ゼロ点クランプシステム１と、ゼロ点クランプシステム１に結合可能なマシンバイス２と、ゼロ点クランプシステム１上でマシンバイス２を搬送して位置決めするために、マシンバイス２に着脱可能に接続可能な把持位置決め装置３と、を含む。把持位置決め装置３は、異なる位置間でのマシンバイス２の搬送のために、マシンバイス２に結合することができる。図示の実施例では、マシンバイス２に結合可能な把持位置決め装置３は、支持アーム４に取り付けられており、支持アーム４は、多関節アームロボットとして設計されたロボットの複数の軸で移動可能である。しかしながら、把持位置決め装置３は、マシンバイス１を異なる方向に移動させるためのガントリーロボットに、又は異なる設計の搬送システム又は位置決めシステムに、配置することもできる。図示の実施形態では、ゼロ点クランプシステム１は、ここでは垂直に位置合わせされたクランプテーブル又はクランプキャリア５に固定可能な別個のアセンブリとして設計されている。しかしながら、ゼロ点クランプシステム１を工作機械のクランプテーブル又はワークピーステーブルに組み込むこともできる。

図２から図４に、より詳細に示されるマシンバイス２は、互いに対して調整可能な２つのクランプジョー６及び７を有するセンタリングバイスとして設計されている。しかしながら、それはまた、１つの固定クランプジョーと１つの可動クランプジョーとを有してもよく、又は３つ以上のクランプジョーを有するマルチクランプ装置として設計されてもよい。図示の実施例では、マシンバイス２は、ベース要素８を含み、ベース要素８上で、２つのクランプジョー６および７は、図４に示すスライド９および１０上を移動するように案内され、２つのクランプジョー６および７は、本明細書では調整スピンドルとして設計された調整要素１１を備えた調整機構によって対向して調整可能である。

図４から分かるように、調整スピンドルの形態である調整要素１１は、その自由端に、把持位置決め装置３に組み込まれた駆動装置１４の対応する結合部品１３に結合するための、例えば、外六角の形態の結合プロファイル１２を有する。把持位置決め装置３はまた、その前面側に、マシンバイス２のベース要素８との確実な結合のための結合ユニット１５を含む。結合ユニット１５を介して、マシンバイス２は、把持位置決め装置３によって把持され、所望の位置まで搬送され得る。結合ユニット１５は、マシンバイス２を把持するだけでなく、搬送中にマシンバイス２を確実に保持し、したがってまた、マシンバイス２をゼロ点クランプシステム１まで、例えば任意の位置で、安全に搬送するように設計されている。ＲＦＩＤ書込み／読取りヘッド１６及び様々なセンサもまた、把持位置決め装置３の前面側に配置され、ロックを監視し、距離を検出し、かつマシンバイス２の存在をチェックする。

把持位置決め装置３に組み込まれた回転駆動装置１４により、調整スピンドルとして設計された調整要素１１を回転させて、２つのクランプジョー６及び７を相互に調整することができる。したがって、マシンバイス２は、把持位置決め装置３を介して搬送されるだけでなく、クランプされたり、解放されたりすることも可能である。したがって、マシンバイス２は、機械加工の間、クランプするためだけでなく、機械加工の前に、搬送のために加工物を把持するためにも使用することができる。外六角として設計された結合プロファイル１３の代わりに、スプラインシャフト、クローアタッチメント、四エッジ接続、又はトラニオンアタッチメント付きシャフトなど、他の結合に関するソリューションも使用することができる。回転駆動装置１４は、把持位置決め装置３をマシンバイス２に結合する間、調整スピンドルとして設計された調整要素１１に結合されるように設計されている。マシンバイス２の搬送及び動作のための把持位置決め装置の１つの可能な設計は、ＤＥ１０２０１８１０６２１０Ａ１に開示されている。把持位置決め装置の設計及び動作モードに関して、本開示の内容を明示的に言及する。

マシンバイス２のベース要素８の下面１７から直角に突出するゼロ点クランプ要素１８は、図４及び図５に示すゼロ点クランプシステム１の受入れ開口部１９にロック可能に係合するために設けられている。本明細書ではクランプスピゴット（クランプ差込部）として設計されているゼロ点クランプ要素１７を介して、マシンバイス２を、対応するゼロ点クランプシステム１を備える工作機械の機械テーブル上で、中心を合わせて正確に位置決めし、適切なクランプ装置でクランプすることができる。この目的のために、ここでは単一のクランプスピゴットとして設計されているゼロ点クランプ要素１７は、ゼロ点クランプ要素１７の受入れ開口部１９の長手軸２０に沿って移動し、その後のクランプのためにゼロ点クランプ要素１７の受入れ開口部１９に係合するように、マシンバイス２は把持位置決め装置３によって移動される。図示の実施形態では、クランプスピゴットとして設計された１つのみのゼロ点クランプ要素１７がマシンバイス２上に配置されている。しかしながら、センタリング要素及びクランプ要素として機能する複数のゼロ点クランプ要素が、ゼロ点クランプシステムの対応する受入れ開口部に係合するために、マシンバイス２に設けられ得る。

別個のゼロ点クランプモジュールとして示された実施形態において設計されているゼロ点クランプシステム１は、ベースプレート２１上に配置されたポット状のハウジング２２を含み、その中に、ゼロ点クランプ要素１７用の受入れ開口部１８と、クランプスピゴットとして設計されたゼロ点クランプ要素１７を介してマシンバイス２をクランプするための図６で示したクランプ装置２３とが配置されている。ハウジング２２は、その上側に、マシンバイス２を支持するための中央受入れ開口部１９の周りに配置された複数の平坦な接触面２４を有する。ブロック状接続ユニット２５もまた、ゼロ点クランプシステム１上に設けられ、複数の第１の結合要素２６が受入れ開口部１８に平行に配置される。

接続ユニット２５に結合可能なドッキング装置２７は、ゼロ点クランプシステム１に作動媒体を供給するために、結合要素２６に結合可能な複数のドッキング要素２８と共に把持位置決め装置３上に配置される。ゼロ点クランプシステム１の結合要素２６と対応するドッキング要素２８は、作業テーブルに特別な設備がなくても、ゼロ点クランプシステム１へのエネルギー供給を実現することができるインタフェースを形成している。図示の実施形態例では、クランプ装置２３は、ゼロ点クランプシステム１に作動媒体として圧縮空気が供給されるように、空気圧で作動される。把持位置決め装置３を介してゼロ点クランプシステム１に供給される圧縮空気は、クランプ装置２３を作動させるために使用することができるだけでなく、圧縮空気は、切り屑や他の任意の汚染物質を除去するための送風空気として使用することもできる。しかしながら、油圧式又は電気式のクランプシステムの場合、結合要素が適切に設計されていれば、作動媒体として油圧流体又は電流を把持位置決め装置を介してゼロ点クランプシステムに供給することもできる。

クランプ装置２３は、ばね付勢によって閉じられ、圧縮空気によって開くことができるように構成することができる。しかしながら、ゼロ点クランプシステム１に供給される圧縮空気は、クランプ装置２３を開くことができるだけでなく、ばね付勢によって生成されるクランプ力を増強するために使用することもできる。更に、圧縮空気を、吹き飛ばし機能又はクリーニング機能を実現するために使用することもできる。センサ及び動圧クエリによって実施される制御機能も、圧縮空気によって実施することができる。

図示の実施形態では、ゼロ点クランプシステム１の接続ユニット２５に、並んで配置された複数列の結合要素２６が設けられている。把持位置決め装置３のドッキング装置２７はまた、各列の対応する結合要素２６と結合するために並んで配置された複数のドッキング要素２８を有する。このようにして、様々な長さのマシンバイス２を接続することもできる。接続ユニット２５に配置された結合要素２６は、チャネル２９とライン３０を介してクランプ装置２３に接続される。ドッキング装置２７に配置されたドッキング要素２８には、適切な接続部を介して圧縮空気が供給される。図示の実施形態では、ゼロ点クランプシステム１上に互いに離隔した４つの列が設けられ、４つの列それぞれが並んで配置された３つの結合要素２６を有し、かつ各列の結合要素２６と結合するために、把持位置決め装置３のドッキング装置２７上に並んで配置された３つのドッキング要素２８が設けられている。要件に応じて、他のグリッドや分割も可能である。

特に図７から分かるように、ゼロ点クランプシステム１の接続ユニット２５に配置された結合要素２６は、貫通開口部３２を有する接続ユニット２５にねじ込まれたブッシング状の接続部３１と、貫通開口部３２内で移動するように配置され、圧縮ばね３３によって閉じる方向に付勢されたブロック要素３４と、を有する。図示の実施形態では、ブロック要素３４はブロックピンとして設計されている。結合要素２６は、接続部３１の貫通開口部３２の長手軸３５がクランプ要素１８の受入れ開口部１９の長手軸２０と平行に延びるように、図６に従って配置される。

また、図７では、ドッキング装置２７に配置されたドッキング要素２８が、受入れ開口部３６内で軸方向に変位可能な圧力ラム３７を含むことが分かる。圧力ラム３７は、貫通開口部３８を有し、ばね３９によって外側に押圧される。ドッキング要素２８の圧力ラム３７は、把持位置決め装置３がマシンバイス２をゼロ点クランプシステム１にドッキングするためのドッキング位置にあるとき、貫通開口部３８が結合要素２６の対応する貫通開口部３２と整列するように、配置される。したがって、結合要素２６とドッキング要素２８は、マシンバイス２上のクランプピンとして設計されているゼロ点クランプ要素１７がゼロ点クランプシステム１の受入れ開口部１９内に引き込まれたときに、圧縮空気をゼロ点クランプシステム１へ供給するために互いに結合される。圧縮空気供給部を結合するために、別個の駆動装置は必要とされない。

圧力ラム３７は、結合要素２６に面する外端部に、ピン状ブロック要素３４を開くための中央圧力部４０と、圧力ラム３７の貫通開口部３８から接続部３１の貫通開口部３２に圧縮空気を運ぶためのノズル状通路４１と、を有する。シール４２は、圧力ラム３７の外端部に配置され、圧力ラム３７を結合要素２６の接続部３１と密封接続する。

図８は、ドッキング装置２７を介してゼロ点クランプシステム１を空気圧制御するための回路図を示す。この回路図は、ゼロ点クランプシステム１上のＭ２で示されるクランプ装置２３と、切り屑や他の汚染物質を吹き飛ばすための概略的に示された送風装置４３と、セルフロック弁４４と、Ｘ１からＸ３で示される３つの結合要素２６と、を示す。Ｍ１、Ｍ３、及びＭ４で示される３つのドッキング要素２８と、Ｓ１～Ｓ４で示される４つの切換弁４５とがドッキング装置２７に示されている。ドッキング装置２７に圧縮空気を供給するために、Ｐ１で示される圧力接続部４６もドッキング装置２７に設けられている。

クランプ装置２３は、Ｘ１とマークされた第１の結合要素２６を介して解放位置に作動させることができる。クランプ位置においてばね４５が作用するクランプ装置２３のクランプ力は、Ｘ２とマークされた第２の結合要素２６を介して高めることができる。切り屑や他の汚染物質を吹き飛ばすための送風装置４３は、Ｘ３で示す第３の結合要素２６を介して供給することができる。ドッキング装置２７がゼロ点クランプシステム１に結合されると、クランプ装置２３は、Ｓ１とマークされた第１の切換弁４５によって解放位置に移動することができる。一方、クランプ位置においてばね４７が作用するクランプ装置２３のクランプ力は、Ｓ２とマークされた第２の切換弁４５によって高めることができる。クランプ装置２３の上流のセルフロック弁４４によって、クランプ装置２３は、アンローディングの間は開いたままであり、逆圧を積極的に制御するときにのみ閉じることを保証することができる。Ｓ３で示される第３の切換弁４５は、送風装置４３を制御するために使用することができる。Ｓ４で示される第４の切換弁４５は、把持位置決め装置３の分離を容易にする目的で、ドッキング要素２８の圧力ラム３７を引き込むために使用することができる。

上述のクランプ装置を用いて、マシンバイス２を、図１に示すように、準備ステーションから、把持位置決め装置３を介して、クランプ支持体５に固定されたゼロ点クランプシステム１に搬送することができる。ゼロ点クランプシステム１に配置されたクランプ装置２３は、ばね力でクランプされ得、かつ、圧縮空気による制御又はクランプ力を高めた制御によって解放され得るように設計されている。次いで、セルフロック弁４４はゼロ点クランプシステム１に組み込まれ、積極的（ポジティブ）な逆圧が圧縮空気によって調整されるまで、クランプ装置２３を開いたままの状態に維持する。把持位置決め装置３によって搬送されるマシンバイス２が、そのピン状のゼロ点クランプ要素１８と共にゼロ点クランプシステム１の対応する受入れ開口部１９内に引き込まれるときに、圧縮空気をゼロ点クランプシステム１に導入するだけでよい。ピン状のゼロ点クランプ要素１８は、マシンバイス２の正確な位置を指定する。クランプ装置２３のクランプ状態及び解放状態は、損傷を回避するために適切なセンサ機構によって検出することができる。これにより、クランプ装置２３が閉じているときに、把持位置決め装置３によってマシンバイス２がゼロ点クランプシステム１に結合されたり、ゼロ点クランプシステム１から取り外されたりすることが防止される。

ゼロ点クランプシステム１の切換え状態の監視は、例えば、図９に示すセンサ機構を介して実行することができる。センサ機構は、スイッチ４９を有するゼロ点クランプシステムのクランプ装置２３に接続されたプッシュロッド４８と、ドッキング装置２７上に配置されたセンサ５０と、を有する。スイッチアクチュエータ４９が全ての考えられるバイスを監視するために利用可能であるように、スイッチアクチュエータ４９を異なるバイスの間隔寸法で配置することができる。プッシュロッド４８は、伝達レバー５１とジョイント５２とを備える関節継手を介して、ゼロ点クランプシステム１に組み込まれたクランプ装置２３に接続されている。したがって、クランプ装置２３の動きを増幅することができる。センサ５０は、好都合には、レーザセンサであってもよい。しかしながら、超音波センサやレーダセンサ、その他の誘導性、容量性、又は類似のセンサによる監視も行うことができる。センサ信号はまた、例えば、ブルートゥース（登録商標）又は同様の無線方法を介して、ゼロ点クランプシステム１からドッキング装置２７に送信されて、圧縮空気を制御することができる。

ゼロ点クランプシステム１にマシンバイス２をローディングする間、図７に示す圧力ラム３７は、ばね３９によって下方に押圧される。ピン状のゼロ点クランプ要素１８が受入れ開口部１９内に正しく導入され、マシンバイス２が平坦な接触面２４上に置かれるとすぐに、圧力ラム３７はゼロ点クランプシステム１上に配置された結合要素２６の接続部３１に接触する。その後、ゼロ点クランプシステム１への圧縮空気の供給は、切換弁４５と、クランプするために作動されるクランプ装置２３とによって制御することができる。

マシンバイス２をゼロ点クランプシステム１上にクランプした後、把持位置決め装置３をマシンバイス２から分離することができ、この場合、圧縮空気は、圧力ラム３７も引き出し、それにより把持位置決めユニット３の横方向の分離運動のための自由空間を作り出すために、ここでも効果的に利用され得る。この目的のために、図７に示す圧力ラム３７は、圧力ラム３７を引込み位置に移動させるために切換弁Ｓ４を開放することによって、圧縮空気の作用を受ける第１の圧力面５３を有する。図示の実施形態における圧力ラム３７は、差圧ラムとして設計されており、環状の第１の圧力面５３に加えて、圧縮空気の作用を受ける第１の圧力面５３と比べて小さい第２の圧力面５４を有する。したがって、圧力ラム３７は、圧縮空気を介して引き出されるだけでなく、結合要素２６に押し付けられることもできる。

マシンバイス２をゼロ点クランプシステム１から取り外すには、把持位置決め装置３をドッキング装置２７と共にゼロ点クランプシステム１の対応する結合要素２６に位置決めする。ドッキング要素２８の圧力ラム３７が延出され、ゼロ点クランプシステム１の結合要素２６と接触することができるように、Ｓ４で示される第４の切換弁４５は閉じられる。Ｓ１で示される第１の切換弁４５の対応する作動により、次に、クランプ装置２３を開放するように制御することができる。クランプ装置２３の開放は、対応するセンサ機構によって検出される。ゼロ点クランプシステム１内の開放圧力は、リターン弁として設計されているセルフロック弁４４が開放されクランプ装置２３が閉じることができるまで、セルフロック弁４４によって維持される。

１ゼロ点クランプシステム
２マシンバイス
３把持位置決め装置
４支持アーム
５クランプキャリア
６クランプジョー
７クランプジョー
８ベース要素
９スライド
１０スライド
１１調整要素
１２結合プロファイル
１３回転駆動装置
１４結合部品
１５結合ユニット
１６ＲＦＩＤ書込み／読取りヘッド
１７下面
１８ゼロ点クランプ要素
１９受入れ開口部
２０長手軸
２１ベースプレート
２２ハウジング
２３クランプ装置
２４平坦な接触面
２５接続ユニット
２６結合要素
２７ドッキング装置
２８ドッキング要素
２９チャネル
３０ライン
３１接続部分
３２貫通開口部
３３圧縮ばね
３４ブロック要素
３５長手軸
３６受入れ孔
３７圧力ラム
３８貫通開口部
３９ばね
４０圧力部品
４１通路
４２シール
４３送風装置
４４セルフロック弁
４５切換弁
４６圧力接続部
４７ばね
４８プッシュロッド
４９スイッチアクチュエータ
５０センサ
５１伝達レバー
５２ジョイント
５３第１の圧力面
５４第２の圧力面

ＤＥ１０２０１８１２８８８３Ａ１

図１は、機械加工のためにワークピースをクランプするように設計されたクランプ装置を示す。クランプ装置は、ゼロ点クランプシステム１と、ゼロ点クランプシステム１に結合可能なマシンバイス２と、ゼロ点クランプシステム１上でマシンバイス２を搬送して位置決めするために、マシンバイス２に着脱可能に接続可能な把持位置決め装置３と、を含む。把持位置決め装置３は、異なる位置間でのマシンバイス２の搬送のために、マシンバイス２に結合することができる。図示の実施例では、マシンバイス２に結合可能な把持位置決め装置３は、支持アーム４に取り付けられており、支持アーム４は、多関節アームロボットとして設計されたロボットの複数の軸で移動可能である。しかしながら、把持位置決め装置３は、マシンバイス２を異なる方向に移動させるためのガントリーロボットに、又は異なる設計の搬送システム又は位置決めシステムに、配置することもできる。図示の実施形態では、ゼロ点クランプシステム１は、ここでは垂直に位置合わせされたクランプテーブル又はクランプキャリア５に固定可能な別個のアセンブリとして設計されている。しかしながら、ゼロ点クランプシステム１を工作機械のクランプテーブル又はワークピーステーブルに組み込むこともできる。

図４から分かるように、調整スピンドルの形態である調整要素１１は、その自由端に、把持位置決め装置３に組み込まれた駆動装置１３の対応する結合部品１４に結合するための、例えば、外六角の形態の結合プロファイル１２を有する。把持位置決め装置３はまた、その前面側に、マシンバイス２のベース要素８との確実な結合のための結合ユニット１５を含む。結合ユニット１５を介して、マシンバイス２は、把持位置決め装置３によって把持され、所望の位置まで搬送され得る。結合ユニット１５は、マシンバイス２を把持するだけでなく、搬送中にマシンバイス２を確実に保持し、したがってまた、マシンバイス２をゼロ点クランプシステム１まで、例えば任意の位置で、安全に搬送するように設計されている。ＲＦＩＤ書込み／読取りヘッド１６及び様々なセンサもまた、把持位置決め装置３の前面側に配置され、ロックを監視し、距離を検出し、かつマシンバイス２の存在をチェックする。

把持位置決め装置３に組み込まれた回転駆動装置１３により、調整スピンドルとして設計された調整要素１１を回転させて、２つのクランプジョー６及び７を相互に調整することができる。したがって、マシンバイス２は、把持位置決め装置３を介して搬送されるだけでなく、クランプされたり、解放されたりすることも可能である。したがって、マシンバイス２は、機械加工の間、クランプするためだけでなく、機械加工の前に、搬送のために加工物を把持するためにも使用することができる。外六角として設計された結合プロファイル１２の代わりに、スプラインシャフト、クローアタッチメント、四エッジ接続、又はトラニオンアタッチメント付きシャフトなど、他の結合に関するソリューションも使用することができる。回転駆動装置１３は、把持位置決め装置３をマシンバイス２に結合する間、調整スピンドルとして設計された調整要素１１に結合されるように設計されている。マシンバイス２の搬送及び動作のための把持位置決め装置の１つの可能な設計は、ＤＥ１０２０１８１０６２１０Ａ１に開示されている。把持位置決め装置の設計及び動作モードに関して、本開示の内容を明示的に言及する。

マシンバイス２のベース要素８の下面１７から直角に突出するゼロ点クランプ要素１８は、図４及び図５に示すゼロ点クランプシステム１の受入れ開口部１９にロック可能に係合するために設けられている。本明細書ではクランプスピゴット（クランプ差込部）として設計されているゼロ点クランプ要素１８を介して、マシンバイス２を、対応するゼロ点クランプシステム１を備える工作機械の機械テーブル上で、中心を合わせて正確に位置決めし、適切なクランプ装置でクランプすることができる。この目的のために、ここでは単一のクランプスピゴットとして設計されているゼロ点クランプ要素１８は、ゼロ点クランプシステム１の受入れ開口部１９の長手軸２０に沿って移動し、その後のクランプのためにゼロ点クランプシステム１の受入れ開口部１９に係合するように、マシンバイス２は把持位置決め装置３によって移動される。図示の実施形態では、クランプスピゴットとして設計された１つのみのゼロ点クランプ要素１８がマシンバイス２上に配置されている。しかしながら、センタリング要素及びクランプ要素として機能する複数のゼロ点クランプ要素が、ゼロ点クランプシステムの対応する受入れ開口部に係合するために、マシンバイス２に設けられ得る。

別個のゼロ点クランプモジュールとして示された実施形態において設計されているゼロ点クランプシステム１は、ベースプレート２１上に配置されたポット状のハウジング２２を含み、その中に、ゼロ点クランプ要素１８用の受入れ開口部１９と、クランプスピゴットとして設計されたゼロ点クランプ要素１８を介してマシンバイス２をクランプするための図６で示したクランプ装置２３とが配置されている。ハウジング２２は、その上側に、マシンバイス２を支持するための中央受入れ開口部１９の周りに配置された複数の平坦な接触面２４を有する。ブロック状接続ユニット２５もまた、ゼロ点クランプシステム１上に設けられ、複数の第１の結合要素２６が受入れ開口部１９に平行に配置される。

また、図７では、ドッキング装置２７に配置されたドッキング要素２８が、受入れ開口部３６内で軸方向に変位可能な圧力ラム３７を含むことが分かる。圧力ラム３７は、貫通開口部３８を有し、ばね３９によって外側に押圧される。ドッキング要素２８の圧力ラム３７は、把持位置決め装置３がマシンバイス２をゼロ点クランプシステム１にドッキングするためのドッキング位置にあるとき、貫通開口部３８が結合要素２６の対応する貫通開口部３２と整列するように、配置される。したがって、結合要素２６とドッキング要素２８は、マシンバイス２上のクランプピンとして設計されているゼロ点クランプ要素１８がゼロ点クランプシステム１の受入れ開口部１９内に引き込まれたときに、圧縮空気をゼロ点クランプシステム１へ供給するために互いに結合される。圧縮空気供給部を結合するために、別個の駆動装置は必要とされない。

クランプ装置２３は、Ｘ１とマークされた第１の結合要素２６を介して解放位置に作動させることができる。クランプ位置においてばね４７が作用するクランプ装置２３のクランプ力は、Ｘ２とマークされた第２の結合要素２６を介して高めることができる。切り屑や他の汚染物質を吹き飛ばすための送風装置４３は、Ｘ３で示す第３の結合要素２６を介して供給することができる。ドッキング装置２７がゼロ点クランプシステム１に結合されると、クランプ装置２３は、Ｓ１とマークされた第１の切換弁４５によって解放位置に移動することができる。一方、クランプ位置においてばね４７が作用するクランプ装置２３のクランプ力は、Ｓ２とマークされた第２の切換弁４５によって高めることができる。クランプ装置２３の上流のセルフロック弁４４によって、クランプ装置２３は、アンローディングの間は開いたままであり、逆圧を積極的に制御するときにのみ閉じることを保証することができる。Ｓ３で示される第３の切換弁４５は、送風装置４３を制御するために使用することができる。Ｓ４で示される第４の切換弁４５は、把持位置決め装置３の分離を容易にする目的で、ドッキング要素２８の圧力ラム３７を引き込むために使用することができる。

ゼロ点クランプシステム１の切換え状態の監視は、例えば、図９に示すセンサ機構を介して実行することができる。センサ機構は、スイッチ４９を有するゼロ点クランプシステムのクランプ装置２３に接続されたプッシュロッド４８と、ドッキング装置２７上に配置されたセンサ５０と、を有する。スイッチアクチュエータ４９が全ての考えられるバイスを監視するために利用可能であるように、スイッチアクチュエータ４９を異なるバイスの間隔寸法で配置することができる。プッシュロッド４８は、伝達レバー５１とジョイント５２とを備える関節継手を介して、ゼロ点クランプシステム１に組み込まれたクランプ装置２３に接続されている。したがって、クランプ装置２３の動きを増幅することができる。センサ５０は、好都合には、レーザセンサであってもよい。しかしながら、超音波センサやレーダセンサ、その他の誘導性、容量性、又は類似のセンサによる監視も行うことができる。センサ信号はまた、例えば、ブルートゥース又は同様の無線方法を介して、ゼロ点クランプシステム１からドッキング装置２７に送信されて、圧縮空気を制御することができる。

Claims

作動媒体によって作動可能なゼロ点クランプシステム（１）と、前記ゼロ点クランプシステム（１）に結合可能なマシンバイス（２）と、前記ゼロ点クランプシステム（１）上で前記マシンバイス（２）を搬送及び位置決めするための把持位置決め装置（３）と、を備え、前記ゼロ点クランプシステム（１）が少なくとも１つの結合要素（２６）を含み、前記把持位置決め装置（３）が前記作動媒体を前記ゼロ点クランプシステム（１）に供給するために前記結合要素（２６）に結合可能な少なくとも１つのドッキング要素（２８）を有するドッキング装置（２７）を含み、前記ゼロ点クランプシステム（１）上の前記少なくとも１つの結合要素（２６）が前記マシンバイス（２）上に位置するクランプ要素（１８）用の受入れ開口部（１９）と平行にオフセットされており、前記マシンバイス（２）上に位置する前記クランプ要素（１８）の前記受入れ開口部（１９）内への引込み動作によって、前記少なくとも１つのドッキング要素（２８）が前記結合要素（２６）に結合されるように前記少なくとも１つのドッキング要素（２８）が配置されていることを特徴とする、クランプ装置。
前記少なくとも１つの結合要素（２６）が貫通開口部（３２）を有し、前記貫通開口部（３２）の長手軸（３５）が前記クランプ開口部（１８）用の前記受入れ開口部（１８）の長手軸（２０）に平行に延びていることを特徴とする、請求項１に記載のクランプ装置。
前記少なくとも１つのドッキング要素（２８）が、前記ドッキング装置（２７）の受入れ開口部（３６）内で軸方向に変位可能である圧力ラム（３７）であって、貫通開口部（３８）が設けられた圧力ラム（３７）を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のクランプ装置。
前記圧力ラム（３７）は、前記把持位置決め装置（３）が前記マシンバイス（２）を前記ゼロ点クランプシステム（１）にドッキングするためのドッキング位置にあるときに、前記圧力ラム（３７）の貫通開口部（３８）が対応する前記結合要素（２６）の貫通開口部（３２）と整列するように配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のクランプ装置。
前記圧力ラム（３７）が、圧縮ばね（３３）によって外側に押圧されることを特徴とする、請求項３又は４に記載のクランプ装置。
前記圧力ラム（３７）が、前記結合要素（２６）に面する外端部に、前記接続部分に配置されたブロック要素（３４）を開くための中央圧力部（４０）と、圧縮空気を前記ドッキング要素（２８）から前記結合要素（２６）へ運ぶための通路（４１）と、を含むことを特徴とする、請求項３から５のいずれか１項に記載のクランプ装置。
前記ブロック要素（３４）が、前記結合要素（２６）内を移動するように案内され、圧縮ばね（３３）によって閉位置に付勢されるブロックピンであることを特徴とする、請求項６に記載のクランプ装置。
前記圧力ラム（３７）が、前記作動媒体が作用して前記圧力ラム（３７）を引込み位置に移動させることができる第１の圧力面（５３）を含むことを特徴とする、請求項３から７のいずれか１項に記載のクランプ装置。
前記圧力ラム（３７）が、差圧ラムとして設計されており、前記作動媒体が作用して圧力ラム（３７）を引込み位置に移動させることができる前記第１の圧力面（５３）に加えて、前記作動媒体が作用して前記圧力ラム（３７）を引出し位置に移動させることができる第２の圧力面（５４）を含むことを特徴とする、請求項８に記載のクランプ装置。
複数の切換弁（４５）が、圧縮空気の供給を制御するためにドッキング装置（２７）に配置されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のクランプ装置。
セルフロック弁（４４）が、閉位置での作動がない場合に前記ゼロ点クランプシステム（１）を開位置に保持するために、前記ゼロ点クランプシステム（１）内に配置されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載のクランプ装置。
並んで配置された複数列の結合要素（２６）が、前記ゼロ点クランプシステム（１）に配置され、並んで配置された複数のドッキング要素（２８）が各列の対応する前記結合要素（２６）に結合するために、前記把持位置決め装置（３）に配置されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載のクランプ装置。
前記把持位置決め装置（３）が、前記クランプ装置（１）をクランプ位置と解放位置との間で移動させるための一体型駆動装置（１４）を含むことを特徴とする、請求項１から１２のいずれか項に記載のクランプ装置。
センサ機構（４９，５０）が、前記ゼロ点クランプシステム（１）の切換え状態を監視するために前記ゼロ点クランプシステム（１）に割り当てられることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載のクランプ装置。
前記センサ機構（４９，５０）が、スイッチアクチュエータ（４９）を有する前記ゼロ点クランプシステム（１）のクランプ装置（２３）に接続されたプッシュロッド（４８）と、前記ドッキング装置（２７）上に配置されたセンサ（５０）と、を有することを特徴とする、請求項１４に記載のクランプ装置。
前記プッシュロッド（４８）が、伝達レバー（５１）とジョイント（５２）とを備えた関節継手を介して、前記ゼロ点クランプシステム（１）の前記クランプ装置（２３）に接続されていることを特徴とする、請求項１５に記載のクランプ装置。