TWI795871B - 夾緊夾頭以及夾緊裝置以及夾緊夾頭排列以及用於偵測托板的夾緊狀態的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於一種夾緊夾頭(1),用於夾緊設有夾緊塞(47)的托板(46)。夾緊夾頭(1)設有用於夾緊塞(47)及夾緊裝置的接收開口(5)。夾緊裝置包括致動活塞,為了致動夾緊構件,致動活塞可在初始位置及鎖定位置之間位移,藉由致動活塞將夾緊塞(47)夾緊在接收開口(5)中。夾緊夾頭(1)設有可氣動地作動且從一入口通至一出口的監控線路,且接收開口(5)包括錐形插入區域(6),連接至監控線路的至少一個控制孔(7)顯露在錐形插入區域中,能夠藉由夾緊塞(47)關閉控制孔。閥門裝置被排列在監控線路的入口以及出口之間,依據致動活塞的位置,藉由閥門裝置可變換通過監控線路的流體的流動。
Description
本發明係有關於一種根據請求項1的前言(preamble)設計的夾緊夾頭、一種根據請求項9的前言設計的夾緊裝置、一種根據請求項13的前言設計的夾緊裝置排列以及一種根據請求項15的前言設計的方法。
此處談論的夾緊夾頭的類型被使用於托板(palette)及/或工件載體(workpiece carrier)的定位(position-defined)夾緊。除了用於夾緊墊板(pallet)或用於夾緊設有一個夾緊塞(spigot)的工件保持器的單一夾緊夾頭,也已知多個夾緊夾頭,包括至少兩個夾緊夾頭,用於夾緊設有對應的數量的夾緊塞的托板。如此的多個夾緊夾頭在下文中也特別被稱為夾緊裝置,其中夾緊裝置的夾緊夾頭被排列在夾緊基座上。使用術語「夾緊夾頭排列
(clamping chuck arrangement)」以各別地表示單一或多個夾緊夾頭,包括夾緊夾頭的周邊(periphery),例如連接器(connection)或壓力線路、感測器、壓力調節器、節流器等。
夾緊夾頭或各別的夾緊基座通常被固定的裝配在加工機器的機器工具台上,而托板可被重複精確地被夾緊在夾緊夾頭或夾緊裝置上。各別的夾緊夾頭設有接收開口以及用於在接收開口中夾緊夾緊塞的夾緊裝置。托板通常乘載將要加工的工件或工具。
當在進行半自動或全自動的工作製程中使用如此的夾緊夾頭或夾緊基座時,托板通常被輸送至夾緊夾頭或夾緊基座,且藉由搬運機器人再次從夾緊夾頭或夾緊基座移除托板。將拖板牢固地夾緊及保持是很重要的。例如,如果托板沒有正確地固定在夾緊夾頭或夾緊裝置上,在工件被夾緊在夾緊夾頭或夾緊基座上的機械加工期間(例如,在銑削加工期間),夾緊夾頭或夾緊基座有鬆動的風險,可導致重大的損壞且危害人。
EP 1 344 599 A1揭露了一種有夾緊夾頭以及可被夾緊在夾緊夾頭上的夾緊塞的夾緊裝置。夾緊夾頭設有用於接收夾緊塞的中央開口。夾緊夾頭也包括用於吹出空氣的複數個開口。這些吹出開口的一些被排列在中央開口的錐形插入區段中,且可藉由夾緊塞或夾緊塞的定心表面區段(centring surface section)來關閉。吹出開口只被使用於前揭定心表面區段的清潔。
由EP 2 052 808 A1已知一種有用於工件載體的可卸下固定的夾緊夾頭的夾緊裝置。夾緊夾頭設有包括複數個夾緊元件
的鎖定機構,在鎖定位置中,夾緊元件緊固在連接至工件載體的夾緊塞中。每個夾緊元件設有通孔(through-hole),當各別的夾緊元件被正確地鎖定時,通孔在一側關閉。額外地或替代地,為每個設有通孔夾緊元件分配致動元件,當各別的夾緊元件被正確地鎖定及/或解鎖時,夾緊元件的通孔在一側關閉。夾緊元件或致動元件的通孔藉由共用的連接線路連接至氣動源。在連接線路中提供用於偵測氣流的至少一個感測器。藉由感測器,可偵測夾緊元件是否已被正確地鬆開或夾緊。感測器被連接至電子控制器及評估裝置。
由EP 2 177 309 A1已知一種用於夾緊可伸縮接管(retractable nipple)的速動夾緊汽缸(quick-action clamping cylinder)。旨在使用速動夾緊汽缸以控制夾緊期間的可伸縮接管的功能。速動夾緊汽缸包括有中央切口(cutout)的殼體,用於接收排列在托板上的可伸縮接管。有壓力介質致動(pressure-medium-actuated)活塞以及複數個鎖定主體的鎖定機構被排列在殼體中。藉由彈簧組將活塞移動至鎖定位置中,且以壓力介質致動方式解鎖。排列在彈簧組的位移路徑中的是第一致動元件,第一致動元件的致動訊號被監控。第二致動元件位在第一致動元件的控制流動(control flow)中的上游,第二致動元件偵測可伸縮接管的位移狀態。致動元件皆被設計為可以路徑相依(path-dependent)致動的流體控制閥門形式的交換器,此流體控制閥門被排列在控制線路中且可以狀態相依(state-dependent)方式開啟或關閉控制線路。
由EP 2 218 541 A1已知一種用於夾緊可伸縮接管的另外的速動夾緊汽缸。此速動夾緊汽缸旨在提供一種控制手段,用於將可伸縮接管的正確地鎖定在速動夾緊汽缸的殼體中。為此,在速動夾緊汽缸的殼體中排列彈簧負載式(spring-loaded)致動元件,可藉由抵抗彈簧力的可伸縮接管來致動彈簧負載式致動元件,且彈簧負載式致動元件的位移路徑控制用於控制介質的通道。
最後,US 4,504,824 A呈現了一種工具感測系統,用於加工機器:銑床。加工機器設有靜止的部件,主軸(spindle)通常被可旋轉地裝配在部件內部。工具保持器設有錐形切口,用於接收加工工具的錐形軸。靜止的部件設有環繞主軸的環形腔室,徑向孔從環形腔室通過主軸通至錐形切口。藉由線路將環形腔室連接至壓力源,其中壓力調節器被排列在線路中。此外,線路被連接至壓力交換器。一旦加工工具被接收且被夾緊在保持器中,加工工具的錐形軸的徑向孔被關閉,可藉由壓力交換器來監控。
本發明的目的是改良一種根據前言的請求項1設計的夾緊夾頭,用於夾緊設有夾緊塞的托板,使得可監控在夾緊夾頭中的托板的存在。
本目的的解決方案由請求項1的特徵界定。根據本發明,夾緊夾頭設有可被氣動地作動且從入口通至出口的監控線路,其中接收開口包括錐形插入區域,連接至監控線路的至少一個控制
孔顯露在錐形插入區域中,能夠藉由夾緊塞關閉控制孔。
由於夾緊夾頭設有可被氣動地作動且從入口通至出口的監控線路,且接收開口包括錐形插入區域,連接至監控線路的至少一個控制孔顯露在錐形插入區域中,能夠藉由夾緊塞關閉控制孔,為確立在接收開口中存在夾緊塞提供了基本的可能性。此實施例的特別的優勢在於,可以比較少的努力將夾緊夾頭結合至通常已經存在的加工機器的基礎結構/周邊。因為此加工機器通常包括用於夾緊夾頭的開啟及/或關閉的至少一個氣動壓力線路,壓縮空氣也可被使用以在監控線路上作動,且在給定時間測量監控線路中的壓力。只要夾緊塞沒有被接收在夾緊夾頭的接收開口中,壓力經由控制孔散逸,可藉由連接至監控線路的壓力感測器測量,且藉由評估電子零件記錄及評估。因為通常也存在評估電子零件,除了至少一個壓力感測器,僅需要評估電子零件的調適軟體。
在附屬的請求項2至請求項8中描述了夾緊夾頭的較佳的實施例以及夾緊夾頭的改良。
因此,在較佳的改良中做出了規範,使得夾緊夾頭的夾緊裝置包括致動活塞,為了致動夾緊構件,致動活塞可在初始位置及鎖定位置之間移動,且夾緊夾頭包括排列在監控線路的入口及出口之間的閥門裝置,依據致動活塞的位置,藉由閥門裝置可變換通過監控線路的流體的流動。可藉由如此的閥門裝置確定致動活塞的位置。連同請求項1的特徵,夾緊塞的存在以及夾緊塞在夾緊夾頭中的正確的夾緊皆可藉由此實施例來檢查。
閥門裝置較佳的包括閥門殼體以及至少部分的被容納在閥門殼體中的閥門主體,為了改變通過監控線路的流體的流動,閥門主體可相對於閥門殼體,在關斷(shut-off)位置及開啟位置之間位移。如此的閥門裝置特別好的適合用於與致動活塞機械耦接,從而使致動活塞可開啟或關閉閥門裝置。
特別較佳地,當致動活塞被正確地位移至鎖定位置中時,閥門主體在開啟位置中,而當致動活塞不被正確地位移至鎖定位置中時,閥門主體在關斷位置中。由於閥門主體僅在當致動活塞佔據了夾緊塞的可靠的夾緊所需的鎖定位置時佔據開啟位置,因此創造了用於明確的可靠性的基礎前提。只要監控線路於入口側承受過量壓力(overpressure),藉由閥門主體的前後的壓力比較,可容易地確定閥門主體的位置,且從而確定致動活塞的位置。
在夾緊夾頭的更佳的改良中,閥門主體為靜止的(stationary)排列,而閥門殼體以穩定地接合(firmly bonded)方式連接至致動活塞。因此,一方面可保持小的活動的部件,導致空間的良好利用。另一方面,內部殼體部件也可保持小的徑向間隙(radial play)及軸向間隙,因為在運動反轉(kinematic reversal)的情況中,也就是說,閥門主體為活動的排列且殼體靜止,因為槓桿作用,不得不增加前揭的間隙。此外,此實施例也特別好的適用於閥門裝置的串聯連接。
在特別較佳的改良中,閥門殼體包括第一外部部件以及第二內部部件,其中外部部件以穩定地接合方式連接至致動活
塞,而內部部件以形態適配(form-fit)方式連接至外部部件,且其中有徑向間隙的內部部件被容納在外部部件中。因此,此實施例使能夠稍微補正在徑向方向上的間隙且可靠地起作用的閥門裝置變得可能。因此,這是有優勢的,因為致動活塞必須總是具有一些徑向間隙,為了使致動活塞可長期可靠地起作用,且可在初始位置以及鎖定位置之間可靠地來回移動。
夾緊夾頭的較佳的改良做出了規範,使得軸向入口孔從上側通至閥門主體中且軸向出口孔從下側通至閥門主體中,其中軸向入口孔顯露在第一徑向通孔中且其中軸向出口孔顯露在第二徑向通孔中,且其中第一徑向通孔在第二徑向通孔上方運作,且其中閥門殼體的內部部件設有環形空間,閥門主體的軸向長度至少對應於兩個徑向通孔之間的距離,且其中當致動活塞在致動活塞的鎖定位置中時,環形空間在兩個徑向孔上方延伸。如此的閥門裝置可靠且設計簡單。此外,因此可以特別好地實現先前提及的在外部殼體部件中的內部的「浮動」容納。
特別較佳地,當夾緊塞被接收在夾緊夾頭的接收開口中且藉由夾緊裝置正確鎖定時,監控線路在入口及出口之間不中斷地開啟,但是相對於周圍環境是關閉的。此實施例也有助於正向的可靠性(positive reliability),由於僅有當夾緊塞被接收且也正確地鎖定在各別的夾緊夾頭中時,可在出口側建立足夠的預定壓力。
本發明的另外的目的在於改良一種有至少兩個根據前述請求項之一設計的用於夾緊托板的夾緊裝置,托板設有的夾緊
塞的數量對應於夾緊夾頭的數量,使得可以直接了當的方式來驗證夾緊塞是否被接收在所有的夾緊夾頭中。
藉由請求項9的特徵來確定目的的解決方案。為此,夾緊裝置的夾緊夾頭被容納在共同的夾緊基座中,其中夾緊基座設有可氣動地作動且從入口通至出口的監控線路,且其中監控線路被連接至排列在各別的夾緊夾頭的插入區域中的所有的控制孔。
藉由此實施例,提供了藉由監控線路檢查夾緊塞是否被接收在所有的夾緊夾頭中的基本可能性,因為僅有當所有的控制孔在每個情形中皆藉由夾緊塞關閉時,可在監控線路中建立足夠的壓力。
非常特別較佳地,夾緊裝置的每個夾緊夾頭包括閥門裝置,依據致動活塞的位置,藉由閥門裝置可變換通過監控線路的流體的流動,其中閥門裝置被排列在監控線路的入口及出口之間,且彼此以串聯連接,使得僅有當所有的致動活塞被正確地鎖定時,在監控線路的入口及出口之間存有通道。藉由此實施例,僅有當所有的夾緊塞被正確地鎖定時,可在監控線路的出口建立足夠的壓力。
特別更佳的改良做出了規範,使得在各別的夾緊夾頭的區域中,氣動的重緊線路(retightening line)通至排列在各別的致動活塞上方的重緊空間中,其中每個重緊線路直接地或間接地連接至監控線路。此實施例使得藉由將壓縮空氣引至監控線路中來重緊所有致動活塞成為可能。因為在泛用的夾緊裝置中常常已經提供了「重緊線」,現存的重緊線路可以同時被使用作為監控線路。為
此,需要對現存的夾緊裝置做相對小的調適,尤其是因為已經存在設有聯接器(coupling)的入口和出口。
本發明的另外的目的在於,實施有根據請求項1至請求項8中任一項設計的夾緊夾頭或根據請求項9至請求項12中任一項設計的夾緊裝置的夾緊夾頭排列,設有用於監控設有夾緊塞的托板在夾緊夾頭中的存在及正確夾緊的手段,或者設有用於監控設有複數個夾緊塞的托板在夾緊裝置中存在及正確夾緊的手段。
用根據請求項13的夾頭裝置解決此目的。
由於夾緊夾頭排列包括可連接至氣動壓力源且連接至貫穿夾緊基座的監控線路的入口的入口線路,且由於監控線路於出口側被連接至出口線路,且出口線路被連接至用於偵測出口側的壓力的至少一個壓力感測器,藉由出口側的壓力感測器可監控在夾緊夾頭或夾緊裝置中的托板的存在及托板的正確夾緊。
夾緊夾頭排列的較佳的改良做出了規範使得限制空氣的流量的節流器被排列在入口線路中,其中入口線路被連接至第一壓力感測器,且出口線路被連接至用於在出口側偵測目前在監控線路中的壓力的第二壓力感測器和第三壓力感測器,且其中夾緊夾頭排列包括評估電子零件,用於記錄且評估藉由三個壓力感測器確定的壓力。
由於限制空氣的流量的節流器被排列在入口線路中,且一方面偵測入口壓力,且另一方面藉由兩個壓力感測器偵測目前在出口線路中的壓力,可獲得各別的托板是否被正確地夾緊在
夾緊夾頭中或夾緊裝置中的可靠的資訊,尤其是因為可比較在入口側及出口側之間的壓力。由於排列在出口側的兩個壓力感測器的供給,因此監控也變得多餘。
最後,本發明的另外的任務在於,提出一種根據請求項13或請求項14的用於被夾緊在夾緊夾頭排列上的托板的夾緊狀態的偵測的方法,用此方法使可靠且固定的監控夾緊狀態成為可能。藉由請求項15中列出的製程步驟使此任務成為可能。
為了使在氣動系統中建立壓力成為可能,也就是說,在監控線路中用相關的組件加壓入口線路且在給定時間之後,比較在入口線路中測量的壓力與在出口測量的壓力或在出口中測量的壓力。如果在入口及出口之間測量的壓力差異小於百分之二十五,偵測到托板的正確夾緊。另一方面,如果入口及出口之間的壓力差異超過百分之二十五,偵測到托板的不合格夾緊。前揭資料基於先前的經驗值。依據夾緊夾頭或夾緊裝置的尺寸和設計,這些值可與前揭數值分歧。唯一特別重要的點是,正確及錯誤地夾緊的托板之間存在清楚且可靠的可測量的差異。
方法的較佳的改良做出了規範,使得用於偵測壓力的兩個壓力感測器被排列在夾緊夾頭排列的出口線路中,於出口側連接至監控線路,其中入口線路被加壓,且在預定時間之後,測量在入口線路中的壓力且與藉由排列在出口側的兩個壓力感測器測量的壓力比較,且在排列在出口側的兩個壓力感測器之間測量的壓力差異大於百分之十的情況下,輸出錯誤消息及/或偵測到托板的不合格
夾緊。因此可以識別到不合格的壓力感測器,有利於增加關於夾緊狀態的可靠偵測的安全性。
從以下詳細描述且在所有的請求項中顯現本發明的另外的有優勢的實施例及特徵的組合。
1:夾緊夾頭
2:夾緊平板
3a:外部Z支撐件
3b:內部Z支撐件
4:中空圓柱延伸部
5:接收開口
6:插入區域
7:控制孔
8:清潔孔
9a,9b:連接器
10:夾緊裝置
11:致動活塞
12:夾緊構件
14:壓縮彈簧
15:控制線路
16:閥門裝置
17:閥門殼體
18:外部部件
19:內部部件
20:夾緊基座
21:閥門主體
22:軸向入口孔
23:第一徑向通孔
24:第二徑向通孔
25:軸向出口孔
26:重緊線路
27:壓力空間
30:環形空間
31:孔
32:安全環
33:密封環
34,35:槽
40:監控線路
40a:連接線路
40b,40c,40d:線路
40e:監控線路
44:虛線
46:托板
47:夾緊塞
48:錐形定心區域
49:前部件
50:肩部
53:夾緊裝置
54:夾緊基座
56,57:聯接器
59:第一夾緊夾頭
60,61,62:夾緊夾頭
64,65,66,67:控制線路
69:第一閥門裝置
70:第二閥門裝置
71:第三閥門裝置
72:第四閥門裝置
74:工件載體
75,76,77,78:夾緊塞
80:第一夾緊夾頭排列
81:第二夾緊夾頭排列
82:入口
83:出口
84:入口線路
85:出口線路
86:壓力調節器
87:控制元件
88:第一壓力感測器
89,90:壓力感測器
91:節流器
92:壓力線路
在用於解釋實施例的範例的附圖中:第1圖以立體圖示出了連同托板的夾緊夾頭;第2圖以局部剖面圖及立體圖示出了根據第1圖的夾緊夾頭;第3圖以替代的剖面示出了根據第1圖的夾緊夾頭;第4圖以局部剖面圖及立體圖示出了連同被夾緊在夾緊夾頭上的托板的夾緊夾頭;第5圖以替代的剖面示出了根據第4圖的連同被夾緊在夾緊夾頭上的托板的夾緊夾頭;第6圖示出了來自第4圖的放大的細節;第7圖借助簡化的圖示,示出了設有夾緊夾頭的夾緊夾頭排列;第8圖示出了設有四個夾緊夾頭的夾緊裝置;第9圖借助簡化的圖示,示出了設有夾緊裝置的夾緊夾頭排列。
第1圖以立體圖示出了連同托板46的夾緊夾頭1。托板46設有排列在下側上的夾緊塞47。表示出的托板在此代表任何種
類的載體,例如工具或工件可被緊固在載體上。被容納在夾緊基座20中的夾緊夾頭1包括圓形夾緊平板2,圓形夾緊平板2設有中空圓柱延伸部(hollow-cylindrical extension),直立地向下延伸至夾緊基座20的切口中。中空圓柱延伸部的內部空間形成用於夾緊塞47的接收開口5。
夾緊平板2的上側上設有用於托板46的外部Z支撐件及內部Z支撐件3a、3b,其中外部Z支撐件3a以及內部Z支撐件3b皆沿一圓形均勻地分布排列。接收開口5的插入區域6被形成為錐形。兩個控制孔顯露在此插入區域6中,兩個控制孔為全然地相對(diametrically opposed),且隨後將更詳細的解釋控制孔的作用,其中從此圖僅能看見兩個控制孔7的一個。控制孔7較佳地具有大約2毫米及3毫米之間的直徑。複數個清潔孔8也被顯露在接收開口5的插入區域6中,用於清潔夾緊塞47的錐形定心區域48。夾緊夾頭1設有未於此圖中示出的夾緊裝置,包括用於在接收開口5中將塞47夾緊的球形夾緊構件。夾緊裝置包括致動活塞,為了致動夾緊構件,致動活塞可在開啟位置及鎖定位置之間位移。夾緊基座20設有複數個通路及線路,藉由聯接器/連接器9a、9b通至夾緊基座20中且從夾緊基座20中通出。這些連接器9a的一個形成用於監控線路的入口,而另一連接器9b形成用於監控線路的出口,以下將藉助第7圖更詳細的解釋。
夾緊塞47的面對托板46的後側上設有錐形定心區域48,錐形定心區域48與夾緊夾頭1的錐形插入區域6匹配。朝向前
端,夾緊塞47設有錐形前部件49,在錐形前部件49的後側形成肩部50,夾緊裝置的夾緊構件可緊固至肩部50中,用以將夾緊塞47拉入且固定在夾緊夾頭1中。
第2圖以局部剖面圖及立體圖示出了連同夾緊基座20的在開啟位置中的夾緊夾頭1。因為已知如此的夾緊夾頭的基本設計(例如,從EP 1 321 221 A1),隨後將不論述夾緊夾頭的所有元件,而是特別論述與本發明有關係的幾個基本的元件。尤其是可從此圖看見的中空圓柱延伸部4、有錐形插入區域6的接收開口5、兩個控制孔7、兩個清潔孔8、夾緊裝置10、致動活塞11、夾緊裝置10的球形夾緊構件12以及監控線路40的區段。藉由支撐在夾緊平板2上的壓縮彈簧(未示出),致動活塞11被負載在夾緊基座20的底部的方向中。示出連同夾緊構件12的在初始位置中的致動活塞11,夾緊塞可被引進接收開口5中,且也可從接收開口5移除。在致動活塞11的下側以及夾緊基座20的底部之間形成壓力空間27。為了抵抗壓縮彈簧的力以將致動活塞11移動至所示的初始位置中,空間27承受壓縮空氣且建立預定的過量壓力。因此,致動活塞11氣動地頂著壓縮彈簧的力以抵抗上止動件,且位移至此處代表的初始位置中。為了藉由夾緊塞將托板夾緊在夾緊夾頭1上,必須減少壓力空間27中的過量壓力。為此,壓力空間27較佳地向周圍環境開啟。一旦壓力空間27中的過量壓力下降至特定值以下,致動活塞11藉由壓縮彈簧向下移動到致動活塞11的鎖定位置中。夾緊構件12徑向地向內位移至接收開口5中,從而將插至接收開口5中的夾緊塞進一步拉至接收
開口中,也就是說,在夾緊基座20的底部的方向中向下且被固定或被夾緊在夾緊夾頭1中。夾緊裝置10被設計成使得致動活塞11與夾緊構件12一起藉由自鎖(self-locking)將夾緊塞保持且鎖定在夾緊夾頭1中。已知的夾緊裝置10本身旨在確保在夾緊夾頭1的未加壓狀態中托板仍然被夾緊。
夾緊夾頭1也設有閥門裝置16,形成能夠在監控線路40中關斷的通道。閥門裝置16包括閥門殼體17以及部分被容納在閥門殼體17中的基本上為圓柱的閥門主體21。閥門殼體17包括第一外部部件18以及第二內部部件19,其中外部部件18以穩定地接合方式連接至致動活塞11。殼體的內部部件19在軸向方向中以形態適配方式連接至外部部件18,其中內部部件19被容納在有徑向間隙的外部部件18中。閥門殼體部件18、19皆被形成為套筒狀(socket-like)。為了在關斷位置以及開啟位置之間改變流體的流動,相對於閥門殼體17,閥門主體21為可位移地裝配。較佳的使用空氣或壓縮空氣作為流體。藉由螺紋將閥門主體21固定地連接至夾緊平板2,而閥門殼體17的外部部件18被固定地容納在致動活塞11的孔31中。閥門主體21設有軸向入口孔22,從上側通至閥門主體21中,大致地通至閥門主體21的中間中,且經由第一徑向通孔23再次退回。第一徑向通孔23全然地橫向通過閥門主體21且從閥門主體21的兩側上顯露。第二徑向通孔24被定位在閥門主體21中,排列在第一徑向通孔23下方且也徑向地橫向通過閥門主體21。此第二徑向通孔24連接至向下通出閥門主體21的軸向出口孔25。在每種情況中的兩個徑向通
孔23、24的區域中的閥門主體21的側向表面中,提供溝形狀或槽形狀的凹口(recess)。於內部側,閥門殼體17的內部部件19設有凹口,形成環繞閥門主體21的環形空間,閥門主體21的軸向長度至少對應於兩個徑向通孔23、24之間的距離。閥門殼體17的內部部件19被通至且被容納在徑向方向中浮動的閥門殼體17的外部部件18中,也就是說,有在十分之幾毫米的數值的範圍的一定程度的徑向間隙,而在徑向方向中,內部部件19以有一程度的間隙的形態適配方式連接至閥門殼體17的外部部件18。結果閥門殼體17的內部部件19的浮動軸承可被補正(特別是致動活塞11的徑向間隙),因為系統的原因在夾緊基座20中的徑向方向中有一定程度的間隙以容納浮動軸承,特別是因為僅有與閥門主體21有關係的閥門殼體17的內部部件19對於監控線路40的開啟和關閉在作用上是重要的。
排列在閥門殼體17的內部部件19中的環形空間與閥門主體21匹配,使得在相對於內部部件19的閥門主體21的預定的第一軸向位置中,兩個徑向通孔23、24經由環形空間彼此連接,而在預定的第二軸向位置中,兩個徑向通孔23、24不彼此連接,因為在軸向方向中至少一個徑向通孔、但較佳地兩個徑向通孔23、24皆位在限制環形空間向下的內部部件19中環形凸起的區域中,環形凸起的區域在環形空間的下方。當致動活塞11在所示的初始位置中時,發生後面提及的狀態。另一方面,在鎖定位置中,兩個徑向通孔23、24經由環形空間彼此連接,以下將借助第3圖更詳細地解釋。當兩個徑向通孔23、24經由環形空間彼此連接時,閥門裝置16在開啟位
置中,也就是說,因為環形空間在兩個徑向通孔23、24上的軸向方向中延伸,監控線路40的入口藉由閥門裝置16氣動地連接至監控線路40的出口。簡單的說,當致動活塞11位於鎖定位置之外時,藉由入口和出口之間的閥門裝置關斷監控線路40,而當致動活塞11在鎖定位置中時,監控線路40在入口和出口之間不中斷地開啟。
監控線路40也被連接到至少一個控制線路15,將排列在接收開口的錐形插入區域6中的兩個控制孔7連接至監控線路40。如果夾緊塞沒有被接收在接收開口5中,開啟兩個控制孔,而當夾緊塞被正確地接收在接收開口中時,藉由夾緊塞的錐形定心區域關閉兩個控制孔7。在夾緊夾頭的此實施例中,可藉由在監控線路40的出口測量的壓力來偵測夾緊塞是否被正確地接收在接收開口5中且鎖定活塞11是否在鎖定位置中。
第3圖以替代的剖面示出了根據第2圖的夾緊夾頭。在此圖中,可看見複數個壓縮彈簧14的一個,在壓縮彈簧14的鎖定位置的方向中向下壓致動活塞11。此外,可看見從上側軸向地通至閥門主體21中的入口孔22、第一徑向通孔23、第二徑向通孔24以及軸向地向下通出閥門主體21的出口孔25。也可看見環繞閥門主體21的環形空間30。在此狀態中,致動活塞11在致動活塞11的初始位置中向上位移,因為環形空間30位在兩個徑向通孔23、24上方,在入口孔22及出口孔25之間沒有通道。限制環形空間30的內部殼體部件的高度(elevation)向下環繞在兩個徑向通孔23、24上方的閥門主體21的側向表面。因此,除了經由現存空隙的少量的洩漏,在兩個
徑向通孔23、24之間沒有氣動連接。
第4圖以剖面圖及立體圖示出了連同被夾在夾緊夾頭1上的托板46的夾緊夾頭1。一旦連接至托板46的夾緊塞47被插至接收開口5中且托板46被放置在夾緊夾頭1上,托板46被夾緊在夾緊夾頭1上。為此,壓力空間27中的過量壓力減少,壓力空間較佳地對周圍環境開啟,從而使壓力空間的壓力下降至環境壓力。這樣的效果是,致動活塞11在壓縮彈簧的效果下向下移動至致動活塞11的啟動位置中。致動活塞11向下移動時,向內壓夾緊構件12,接著夾緊構件12抵靠著夾緊塞47的肩部50,且將夾緊塞47朝向夾緊基座20的底部向下壓。托板46的下側安放在夾緊夾頭1的凸起的(raised)Z支撐件3a上。當致動活塞11向下移動時,閥門殼體也移動,也就是說,外部部件18及內部部件19相對於被緊固夾緊平板2且不執行任何移動的閥門主體21移動。由於在閥門殼體的內部部件19及閥門主體21之間的此相對移動,閥門裝置被移動至開啟位置中,以下將借助第6圖更詳細地解釋。
第5圖以剖面示出了根據第4圖的連同被夾緊在夾緊夾頭上的托板46的夾緊夾頭。尤其是從此圖可看見壓縮彈簧14的兩個,將致動活塞11向下壓至致動活塞11的最終位置或鎖定位置中。
第6圖示出了來自第4圖的放大細節。在此圖中,可看見排列在閥門殼體的內部部件19中的環形空間30。當致動活塞11被完全地向下推時,環形空間30安放在閥門主體21的兩個徑向通孔23、24上。由於環形空間30安放在兩個徑向通孔23、24上,且閥
門主體21在徑向通孔23、24的區域中設有溝形狀的槽34、35,在第一軸向通孔23及第二軸向通孔24之間且因此在閥門主體21的軸向入口孔22及軸向出口孔之間有氣動連接。此外,藉由有箭頭的虛線44指出,來自上方從監控線路40流動至閥門主體21中的空氣,可經由環形空間30從第一徑向通孔23流動至第二徑向通孔24中,且因此從軸向入口孔22流動至軸向出口孔25中(第3圖)。空氣可在出口的方向中,向上從軸向出口孔流動至監控線路40中。在下區域中,閥門殼體的外部部件18設有安全環32,當外部部件18向外直接的移動時,安全環充當用於閥門殼體的內部部件19的軸向驅動盤(driver disc)。也可看見閥門殼體的外部部件18在外部部件18的內部側設有密封環33,以密封方式抵靠在閥門主體21的側向表面上。
第7圖借助簡化圖示出了先前解釋的連同夾緊基座20的夾緊夾頭1以及設有夾緊夾頭1的夾緊夾頭排列80的另外的元件。前揭另外的元件通常是加工機器的周邊的部件或屬於加工機器的周邊,夾緊夾頭被使用在另外的元件上。除了夾緊夾頭1,夾緊夾頭排列80包括第一壓力感測器88以及兩個另外的壓力感測器89、90,第一壓力感測器88在入口側被連接至監控線路40,且兩個另外的壓力感測器89、90在出口側被連接至監控線路40。監控線路40從入口82通至夾緊基座20中,其中控制線路15在入口82之後從監控線路40分出來,控制線路也被認為是監控線路40的部件。此圖也示意性地表示夾緊裝置的致動活塞11、壓縮彈簧14的一個、用作關斷監控線路40的閥門裝置16以及排列在接收開口中的較佳的
兩個控制孔7的一個。也可看見從控制線路15分出來的重緊線路26,重緊線路26通至排列在致動活塞11上方的重緊空間中。如果藉由夾緊塞關閉控制線路7,藉由連接在入口側的壓力源可在監控線路40中建立足夠的壓力,也可以使用於在鎖定位置中的致動活塞11的重緊。因為致動活塞11的重緊以及在出口側的壓力的偵測可差不多同時地發生,為此在每個情況中夾緊夾頭排列僅需要設有用於監控線路40的入口和出口,入口和出口同時充當氣動重緊線路。
夾緊夾頭排列80也包括許多其他的元件,例如壓力調節器86、控制元件87、節流器91以及氣動壓力線路92。可藉由壓力線路92加壓致動活塞11下的空間27,從而可使致動活塞11抵抗壓縮彈簧14的力位移至致動活塞11的初始位置中。於入口側的壓力調節器86經由入口線路84連接至入口82,而出口線路85從出口83通至在出口側以並聯排列的兩個壓力感測器89、90。為了使圖較清楚,未示出另外的元件,例如連接至入口線路84的氣動壓力源或評估電子零件。排列在入口側的第一壓力感測器88以及在出口側連接至監控線路40的兩個另外的壓力感測器89、90皆被連接至評估電子零件。由於在出口側提供了兩個壓力感測器89、90,可對各別的壓力感測器89、90的目前的壓力做交叉比較,且在偏差超過特定的限制值的情形中可輸出錯誤訊息。在所有的情形下,藉由排列在出口側的兩個壓力感測器89、90可達到增加可靠性,且可偵測不合格的壓力感測器。
以下將借助各種變體(variant)更詳細地解釋夾緊夾
頭排列80關於監控托板的存在以及監控托板的正確夾緊的功能,其中假設在所有的變體的情況中,排列在各別的致動活塞11下的壓力空間27不會承受過量壓力。
變體1:托板不存在。
假設在此變體中沒有托板,且因此夾緊塞不被接收在夾緊夾頭1上或接收開口中。為了檢查托板是否藉由夾緊塞正確夾緊在夾頭夾頭1中,監控線路40經由在入口側的入口線路84氣動地承受過量壓力。在一預定的時間X之後(例如在3秒至5秒之後),用各別的壓力感測器88、89、90測量目前於入口側的入口線路84的壓力、以及目前於出口側的連接出口線路85的壓力。如果夾緊塞沒有被接收在接收開口中,流動至監控線路40中的空氣經由控制孔7散逸到周圍環境中。因為藉由入口側的節流器91限制流動至監控線路40中的空氣的量,當夾緊塞不存在時,在監控線路40中僅能建立小的過量壓力,在所有情形下小於用於界定正確夾緊的大約4.5巴(bar)的限制值。
從供應維持入口壓力的空氣的能力,且從在控制元件87及入口82之間的線路長度及線路剖面顯露出節流器的尺寸。因此,節流器必須關閉到如此程度,即使是短的大的線路以及非常穩定的空氣供應,不存在夾緊塞導致壓力的顯著下降,且可以藉由出口83的低壓可靠地偵測到。節流器因此被設定為,在不存在夾緊塞且有正確地鎖定的夾緊夾頭時,於出口83的壓力小於或等於2巴。
因此,在不存在夾緊塞中,排列在出口側的兩個壓力
感測器89、90設定的壓力遠低於藉由壓力調節器86在入口側預設定(例如,6巴)的壓力。如果致動活塞11在鎖定位置中,閥門裝置16的閥門主體固然在開啟位置中,但因為流動至監孔線路40中的空氣經由控制孔7散逸,於出口側的壓力感測器89、90測量的壓力遠低於6巴的設定的壓力。測量已示出,沒有了夾緊塞,目前於出口側的壓力的大約1.5巴至2.5巴的數值的範圍。無庸置疑的,於出口側測量的壓力,除了在入口側設定的過量壓力之外,依據各種其他的參數,例如控制孔7的數量及直徑、輸入的空氣體積、系統中的洩漏、監控線路40的直徑、在入口及出口之間的變窄或節流點等。在所有的情形下,排列在夾緊夾頭的插入區域中的控制孔7的直徑被選擇為一方面使得足夠大量的空氣可經由控制孔7散逸,從而在不存在夾緊塞中出現壓力的明顯下降,在另一方面,控制孔7可藉由夾緊塞可靠地密封。特別地重要的是,藉由於出口側測量的壓力,可在被正確地夾緊的托板以及被錯誤地夾緊的托板或不存在托板之間做出清楚地區別。藉由測試,較佳地偵測不同的狀態,且壓力範圍被分配給各別的狀態。在入口側沒有節流器91,將有在不存在夾緊塞中,在入口及出口之間沒有足夠大的壓力差異的風險,因為在短線路以及空氣的大體積的輸入的情況中可能測量到很高的出口壓力,無法在存在夾緊塞和不存在夾緊塞之間做出可靠地區別。
如果夾緊塞沒有被接收在接收開口中,且如描述般藉由入口側上的節流器限制流入的空氣的體積,壓力經由控制孔7散逸。閥門裝置16或閥門裝置16的閥門主體是否位在關斷位置或開啟
位置在此無關緊要,因為在兩個情況下,存在於排列在出口側的壓力感測器89、90的壓力遠低於6巴的額定(nominal)的壓力。在所有情形下,藉由未詳細表示的評估電子零件識別出,存在於兩個壓力感測器89、90的壓力不對應於可靠的夾緊所需要的過量壓力,例如4.5巴或450千帕(kPa)。
變體2:存在包括夾緊塞的托板,但未被正確地夾緊。
假設在此變體中的托板被安放在夾緊夾頭1上,且托板的夾緊塞被接收在接收開口中。如果夾緊塞被接收在夾緊夾頭的接收開口中,藉由夾緊塞的錐形定心區域關閉控制孔7。然而,只要致動活塞11不在鎖定位置中(例如,致動活塞11被卡住),閥門裝置16佔據鎖定位置,且目前在出口側連接到監控線路40的兩個壓力感測器89、90的壓力再次遠低於藉由壓力調節器86設定的6巴的入口額定壓力。因此,如果閥門裝置16的閥門主體佔據鎖定位置,目前在兩個壓力感測器89、90的壓力基本上對應於環境壓力。然而,由於閥門裝置16的必然洩漏,測量的出口壓力可必然地略高於環境壓力;然而在任何情況下,於出口側的出口線路85中的壓力可低於2巴。
在托板被放置在夾緊夾頭1上且托板的夾緊塞被插至接收開口中之前,致動活塞11已經在鎖定位置中的情形下,因為預先在鎖定位置中的夾緊構件(第6圖),夾緊塞不可完全地被插至接收開口中,因此防止了夾緊塞的完全插入,因為夾緊塞47的前部件49(第1圖)抵靠夾緊構件且不可能完全地插入。也無法藉由夾緊塞
關閉控制孔7,且於入口側產生的壓力可經由控制孔7散逸。同樣在此情況下,目前在出口側的兩個壓力感測器89、90的壓力低於2巴。同樣在此情況下,藉由評估電子零件偵測到未發生托板的正確夾緊及鎖定。
變體3:托板被正確地夾緊在夾緊夾頭中。
假設在此變體中的托板被安放在夾緊夾頭1上且托板的夾緊塞藉由夾緊裝置被夾緊且被正確地鎖定。致動活塞11在較低的鎖定位置中,致動活塞11將夾緊構件向內壓至接收開口中。夾緊構件抵靠夾緊塞的肩部,且以強力將連同托板的夾緊塞向下拉,從而使托板的下側固定地安放在夾緊夾頭1的凸起的Z支撐件上。因此,排列在接收開口的插入區域中的所有的控制孔7也藉由夾緊塞的錐形定心區域緊密地密封。在致動活塞11的鎖定位置中,兩個徑向通孔23、24經由閥門殼體的內部部件19的環形空間30(第6圖)在閥門裝置的閥門主體21中彼此連接。因此,監控線路40的入口82被連接至監控線路40的出口83。
當夾緊塞被正確地鎖定時,考慮到系統的洩漏,當藉由壓力調節器86於入口側設定6巴的額定壓力時,出現在出口側連接到監控線路40的兩個壓力感測器89、90的壓力在大約4.5巴至5.5巴的數值的範圍。為了識別托板的正確的夾緊,一方面,需要藉由輸出側的兩個壓力感測器89、90來測量總計達設定的壓力的至少百分之七十五的壓力,且可能在入口側測量。此外,於出口側連接至監控線路40的兩個壓力感測器89、90可存在且測量到最多百分之十
的壓力差異,因為除此之外會輸出錯誤訊息及/或偵測到不合格的托板的夾緊。
如果監控線路40不具有洩漏,而是被完全地密封,在一定時間之後,也就是說,當已在監控線路40中建立完整的壓力時,理論上排列在監控線路中的出口側的壓力感測器89、90將存在設定的6巴的額定壓力。然而,由於如此的氣動系統具有一定的洩漏的量,目前在出口的壓力比設定的額定壓力低了大約百分之二十五。如果在入口82及出口83之間的壓力差異總計小於百分之二十五,識別到托板的正確的夾緊,而在入口82及出口83之間的壓力差異大於百分之二十五,識別到托板的不合格的夾緊。然而,在當前情況下,系統被設計為當不存在夾緊塞時,使得入口82及出口83之間的壓力差異總計為大約百分之五十。
因此可以確定的是,在設有夾緊塞的托板的正確夾緊及鎖定的情況中,有6巴的入口壓力,排列在監控線路的出口側的壓力感測器89、90的壓力在大約於4.5巴至5.5巴的數值的範圍,而在不存在夾緊塞或夾緊塞的不正確的鎖定的情況中,出現小於3巴的壓力。此差異仍然足夠大,能夠藉由評估電子零件來決定托板是否被正確地夾緊。而狀態差異,特別是於出口測量到的壓力,在新的夾緊夾頭的情況中應較佳地歸入最大範圍內,在夾緊夾頭的長期使用的情況中,此差異也許會稍微變小,其中測量已示出即使在超過50000次的夾緊程序之後,差異仍足夠大,能夠可靠地區別托板是否被正確地夾緊。
第8圖示出了本發明的實施例的另外的範例,也就是有夾緊基座54的夾緊裝置53,夾緊基座54包括用於夾緊工件載體74的四個夾緊夾頭59、60、61、62。夾緊夾頭59、60、61、62的每一個是根據前面解釋的實施例的範例設計,據此,以下將不再詳細討論各別的夾緊夾頭59、60、61、62。工件載體74在工件載體74的下側提供對應於夾緊夾頭59、60、61、62排列的四個夾緊塞75、76、77、78。在夾緊裝置53上的夾緊期間,工件載體74的下側靠在各別的夾緊夾頭59、60、61、62的Z支撐件上。在夾緊基座54中,監控線路再次從排列在入口側的聯接器57運行至排列在出口側的聯接器56。
四個夾緊夾頭59、60、61、62的四個閥門裝置彼此以串聯連接,也就是說,第一閥門裝置的出口被連接至第二閥門裝置的入口,第二閥門裝置的出口被連接至第三閥門裝置的入口,而第三閥門裝置的出口被連接至第四閥門裝置的入口。第一閥門裝置的入口被連接至監控線路的入口,而第四閥門裝置的出口被連接至監控線路的出口。因此,經由彼此以串聯連接的四個閥門裝置,監控線路的入口被連接至監控線路的出口。另外的線路在監控線路的入口及第一閥門裝置之間從監控線路分出來,四個控制線路又從另外的線路分出,四個控制線路被通至排列在各別的夾緊夾頭59、60、61、62的插入區域中的控制孔。因此,所有的控制孔彼此以並聯連接。
第9圖借助簡化的圖示出了設有先前解釋的夾緊裝置
53的第二夾緊夾頭排列81的另外的元件。前揭的另外的元件再次為加工機器的部件或屬於加工機器的周邊,夾緊裝置53被使用在另外的元件上。在此範例中,假設使用加工機器,例如已經借助第7圖解釋的加工機器。因此,在機器側提供的元件及線路具有與第一夾緊夾頭排列80中相同的符號。夾緊裝置53包括排列在夾緊基座54上的四個夾緊夾頭59、60、61、62。
從入口82通過夾緊裝置53通到出口83的監控線路在入口側具有符號40。監控線路的個別的部分區段設有符號40a至40e。
除了夾緊裝置53之外,第二夾緊夾頭排列81還包括第一壓力感測器88以及兩個另外的壓力感測器89、90,第一壓力感測器88於入口側連接至監控線路40,且兩個另外的壓力感測器89、90於出口側連接至監控線路40e。在每種情況中,四個夾緊夾頭59、60、61、62的每一個設有藉由壓縮彈簧負載的致動活塞以及的閥門裝置69、70、71、72。在每種情況中,至少一個控制孔7再次顯露在各別的夾緊夾頭59、60、61、62的接收開口中,但較佳地為每個夾緊夾頭59、60、61、62提供兩個控制孔7。作為夾緊夾頭排列81的另外的元件,可再次看見壓力調節器86、控制元件87、節流器91以及壓力線路92,經由另外的元件可加壓各別的致動活塞11下方的空間。入口側上的壓力調節器86經由入口線路84連接至入口82,而出口線路85從出口83通至在出口側以並聯排列的兩個壓力感測器89、90。為了使圖更清楚,沒有表示另外的元件,例如評估電子
零件。在入口側上的壓力感測器88以及於出口側連接至監控線路的兩個壓力感測器89、90皆被連接至評估電子零件。
監控線路40被連接至所有的夾緊夾頭59、60、61、62的控制孔7。為此,在入口82之後從監控線路40分出連接線路40a,其中連接線路40a也被認作為監控線路40的一部分。在每個情況中,在各別的夾緊夾頭59、60、61、62的區域中再次從此連接線路40a分出控制線路64、65、66、67,控制線路通至控制孔7或通至相關的夾緊夾頭59、60、61、62的控制孔。由第一夾緊夾頭59可看出線路也從各別的控制線路64通至夾緊夾頭59的致動活塞11上方的空間中。因此,為了在致動活塞11的鎖定位置的方向中向下負載致動活塞11,也可使用監控線路40,特別可使用於在夾緊塞的夾緊之後的各別的致動活塞11的重緊。然而,重要的是,只要夾緊夾頭仍然開啟,不會有壓縮空氣被運送到重緊空間中。如果夾緊塞被接收在每個夾緊夾頭59、60、61、62中,可在監控線路40中建立足夠的壓力且也可藉由壓縮空氣的引進同時地重緊所有的致動活塞11。在相反的情況中,已經存在的「重緊線路」(例如通常已經設有通用的(generic)夾緊裝置)也可被使用以檢查夾緊塞的存在。為此,必須根據本發明設計夾緊夾頭59、60、61、62,且對應的線路必須被連接至重緊線路。
也可以看見彼此以串聯連接的四個閥門裝置69、70、71、72,且監控線路40的入口82經由四個閥門裝置69、70、71、72連接至監控線路40的出口83。為此,連接線路40a被連接至
在第一夾緊夾頭59的區域中的第一閥門裝置69的入口。第一閥門裝置69的出口經由線路40b被連接至第二閥門裝置70的入口,第二閥門裝置70的出口經由線路40c被連接至第三閥門裝置71的入口。第三閥門裝置71的出口經由線路40d被連接至第四閥門裝置72的入口。線路40e從第四閥門裝置72的出口通至出口83,第四閥門裝置72的出口也被認為是監控線路40的一部分。
夾緊夾頭排列81在監控托板的存在以及監控托板的正確的夾緊的功能與先前描述的範例基本相同,不同之處在於所有的夾緊夾頭59、60、61、62皆被監控。以下再次解釋各種變體,因為四個夾緊夾頭為同樣地設計,其中僅部分的參考第一夾緊夾頭59的符號。假設在所有的變體的情況中,排列在各別的致動活塞11下的壓力空間27不會承受過量壓力。
變體1:托板不存在。
假設在此變體中的托板沒有被放置夾緊裝置53上。沒有托板,夾緊塞也不被接收在夾緊夾頭59、60、61、62的任何一個中。為了檢查托板是否藉由四個夾緊塞被正確地夾緊在夾緊裝置53上,監控線路40經由入口線路84在入口側氣動地承受過量壓力。如果夾緊塞沒有被接收在夾緊夾頭59、60、61、62的任何一個中,流動至監控線路40中的空氣經由各別的夾緊夾頭59的控制孔7散逸到周圍環境中。因為於入口側藉由節流器91限制流動至監控線路40中的空氣的量,如果不存在至少一個夾緊塞,僅可在監控線路40中建立小的過量壓力,在所有情形下,過量壓力遠低於用於界定正確
的夾緊的大約4.5巴的限制值。因此,在出口側連接至監控線路40e的兩個壓力感測器89、90的存在的壓力顯著地小於藉由壓力調節器86在入口側設定的6巴的壓力。如果各別的夾緊夾頭59的致動活塞11在鎖定位置中,各別的閥門裝置69、70、71、72的閥門主體在開啟位置中,但是因為流動至監控線路40中的空氣經由控制孔7散逸,在出口側的壓力感測器89、90測量到的壓力遠低於6巴的設定的壓力。如先前已經提及的,於出口側測量到的壓力依據各種另外的參數。然而,在此同樣重要的是,藉由在出口側測量到的壓力,可在被正確地夾緊的托板以及被錯誤地夾緊的托板或不存在托板之間作出清楚的區別。在此夾緊裝置53的情況中,也藉由測試,以較佳地識別不同的狀態,且壓力範圍被分配至給定的狀態。在所有的情形下,可藉由評估電子零件(此處未詳細表示)偵測在變體1中於兩個壓力感測器89、90的目前的壓力不對應於用於固定的夾緊所需要的至少4.5巴或450千帕的過量壓力。
變體2:存在托板,但不存在至少一個夾緊塞。
假設在此變體中,托板安放在夾緊裝置上,但不存在至少一個夾緊塞,因此在夾緊夾頭59、60、61、62的至少一個中沒有接收夾緊塞。同樣在此情況中,引進的壓縮空氣經由夾緊夾頭的控制孔散逸,夾緊塞沒有被接收在夾緊夾頭中。因為在入口側藉由節流器91限制了流動至監控線路40中的空氣的量,當不存在夾緊塞時,監控線路40中僅可再次建立小的過量壓力。節流器的尺寸使得在恰好缺乏一個夾緊塞以及被正確地鎖定的夾緊夾頭時,出口83
的壓力小於或等於2巴。
因此,同樣在此情況中,不考慮致動活塞11以及各別地相關的閥門裝置69、70、71、72的位置,藉由兩個壓力感測器89、90在出口側測量到的壓力低於大約2巴。因此藉由評估電子零件偵測到,存在於兩個壓力感測器89、90的壓力不對應於用於固定的夾緊所需要的過量壓力。
變體3:存在包括所有的夾緊塞的托板,但未被正確地夾緊。
假設在此變體中,設有四個夾緊塞的托板安放在夾緊裝置53的四個夾緊夾頭59、60、61、62上,且所有的四個夾緊塞被接收在各別的夾緊夾頭59、60、61、62的接收開口中。藉由各別的夾緊塞關閉各別的夾緊夾頭的控制孔。然而,只要至少一個致動活塞不在鎖定位置中(由於例如第一夾緊夾頭59的致動活塞11例如被卡住),相關的閥門裝置69佔據關斷位置,且監控線路中的通道被阻塞在對應的點。因為四個閥門裝置69、70、71、72彼此以串聯連接,在出口側連接至監控線路40的兩個壓力感測器89、90的當時的壓力再次顯著地低於藉由壓力調節器86設定的6巴的入口壓力。如果四個閥門裝置69、70、71、72的至少一個佔據關斷位置,兩個壓力感測器89、90的目前的壓力基本上對應於環境壓力,但在所有的情形下都低於2巴。因此,藉由評估電子零件識別到沒有發生工件載體的可靠的夾緊。
在托板被放置在夾緊裝置53上且托板的夾緊塞被插
至各別的夾緊夾頭59、60、61、62的接收開口中之前,四個夾緊夾頭59、60、61、62的致動活塞11的至少一個已經在鎖定位置中的情形中,如先前已經借助第7圖解釋(變體2),於鎖定位置中的夾緊夾頭的夾緊塞不可完全地插入接收開口中。同樣在此情況中,藉由評估電子零件識別到沒有發生工件載體的固定的夾緊。
變體4:藉由所有的夾緊塞使托板被正確夾緊在夾緊夾頭中。
假設在此變體中,托板被安放在夾緊裝置53上且四個夾緊塞被四個夾頭59、60、61、62夾緊且被正確的鎖定。各別的夾緊夾頭的致動活塞在致動活塞的較低的鎖定位置中,致動活塞將夾緊構件向內壓至接收開口中。夾緊構件抵靠各別的夾緊塞的肩部,且用強力將夾緊塞連同托板向下拉,從而使托板的下側固定地安放在夾緊裝置53的四個夾緊夾頭59、60、61、62的凸起的Z支撐件上。因此,藉由對應的夾緊塞的錐形定心區域緊密地關閉排列在各別的接收開口的插入區域中的所有的控制孔7。因為所有的四個夾緊夾頭59、60、61、62的致動活塞11在鎖定位置中,在各別的閥門主體中的兩個徑向孔也經由內部插入的環形空間彼此連接(第6圖),且所有的四個閥門裝置69、70、71、72在開啟位置中。因此,監控線路40的入口82經由四個閥門裝置69、70、71、72連接至四個閥門裝置69、70、71、72的出口83。
考慮到系統的洩漏,當四個夾緊塞正確的鎖定時,排列在監控線路中的出口側的兩個壓力感測器89、90的目前的壓力在
大約4.5巴至5.5巴的數值的範圍,且評估電子零件識別到托板的正確的夾緊。
總而言之,可以說,在設有四個夾緊塞的托板的正確的夾緊及鎖定的情況中,有6巴的入口壓力,排列在監控線路的出口側的兩個壓力感測器89、90的目前的壓力在大約4.5巴到5.5巴的數值的範圍,而如果不存在至少一個夾緊塞或至少一個夾緊塞不存在正確的鎖定,目前的壓力將小於2巴。借助此差異,可藉由評估電子零件可靠地識別托板是否被正確地夾緊。同樣在此可再次提及,在用新的夾緊夾頭正確地夾緊托板的情況中,於出口的壓力可較佳地歸類在上限範圍內,也就是說,大約在5巴及5.5巴之間,而在幾千或幾萬次的夾緊程序之後,壓力傾向稍微變低,可在大約4.5巴至5巴。然而,在任何情況中,在托板的正確夾緊的情況中在出口側的目前的壓力依然足夠大,能夠可靠地確定托板也被正確地夾緊。
此外,輸送至監控線路40中的壓縮空氣可藉由吹淨被使用以清潔托板的下側上的接觸表面及/或夾緊塞上的接觸表面。為此,必須提供至少一個閥門,藉由閥門將被引進監控線路40中的壓縮空氣轉向清潔孔8(第1圖)。因為根據習知技術設計的夾緊系統通常已經提供了氣動聯接器或氣動連接器,用於引進壓縮空氣以吹淨(blowing-off)/清潔接觸表面,也可相對容易地改裝現有的加工機器。在根據習知技術設計的夾緊系統的情況中,通常也在出口側提供氣動聯接器或氣動連接器,以連接至一個及/或其他線路的出口。
無庸置疑的,實施例的先前的範例不是結論性的,但是在本發明的範圍內,相異的實施例當然是可能的。因此,例如,替代兩個控制孔,可為每個夾緊夾頭提供一些相異的控制孔。每個夾緊夾頭供給至少兩個控制孔的優點在於,當不存在夾緊塞時,達到增加體積流量且因此達到更大的可測量的壓力變化量(differential pressure,△P)。
儘管先前僅解釋了具有一個或四個夾緊夾頭的夾緊系統,自然也可根據本發明設計有兩個、三個、五個或更多夾緊夾頭的夾緊系統,且可監控托板的正確的夾緊。
由於節流器的尺寸,使得在恰好缺乏一個夾緊塞以及被正確地鎖定的夾緊夾頭或被正確地鎖定的多個夾緊夾頭時,於出口83的壓力小於或等於2巴,不存在至少一個夾緊塞時於出口側測量到的壓力小於或等於2巴。不考慮夾緊夾頭的數量,在不存在至少一個夾緊塞時,在出口側測量到的壓力總是小於或等於2巴。
根據本發明設計的夾緊夾頭的幾個優點簡單地總結如下:- 用根據本發明設計的夾緊夾頭,可以可靠地監控夾緊夾頭中的托板的正確的夾緊;- 也可以可靠地偵測到不存在夾緊塞且因此不存在托板;- 在設有用於夾緊設有複數個夾緊塞的托板的複數個夾緊夾頭的夾緊裝置的情況中,可以可靠地監控所有的夾緊塞的存在以及所有的夾緊塞的正確夾緊;
- 根據本發明設計的夾緊夾頭或根據本發明設計的夾緊裝置適合用於長期的使用且長期以穩定的方式作用;- 需要提供的機械部件相對地較少;- 根據本發明設計的夾緊夾頭或根據本發明設計的夾緊裝置可相對容易且划算地改裝或配備於現存的加工機器。
1:夾緊夾頭
2:夾緊平板
3a:外部Z支撐件
3b:內部Z支撐件
5:接收開口
6:插入區域
7:控制孔
8:清潔孔
9a,9b:連接器
20:夾緊基座
46:托板
47:夾緊塞
48:錐形定心區域
49:前部件
50:肩部
Claims (15)
- 一種夾緊夾頭(1),用於夾緊設有一夾緊塞(47)的托板(46),其中該夾緊夾頭(1)設有一接收開口(5)以及一夾緊裝置(10),該接收開口(5)用於該夾緊塞(47),且該夾緊裝置(10)包括多個夾緊構件(12),用於夾緊在該接收開口(5)中的該夾緊塞(47),其特徵在於,該夾緊夾頭(1)設有一監控線路(40),該監控線路(40)可被氣動地作動且從一入口(82)通至一出口(83),且該接收開口(5)包括一錐形插入區域(6),連接至該監控線路(40)的至少一個控制孔(7)顯露在該錐形插入區域(6)中,能夠藉由該夾緊塞(47)關閉該控制孔(7);其中該夾緊裝置(10)包括一致動活塞(11),為了致動該等夾緊構件(12),該致動活塞(11)可在一初始位置以及一鎖定位置之間位移,其特徵在於,該夾緊夾頭(1)包括一閥門裝置(16),該閥門裝置(16)被排列在該監控線路(40)的該入口(82)以及該出口(83)之間,依據該致動活塞(11)的該位置,藉由該閥門裝置可變換通過該監控線路(40)的一流體的流動。
- 如請求項1之夾緊夾頭(1),其中該閥門裝置(16)包括一閥門殼體(17)以及至少部分的被容納在該閥門殼體(17)中的一閥門主體(21),其中該閥門殼體(17)可相對於該閥門主體(21)或該閥門主體(21)可相對於該閥門殼體(17)在一關斷位置及一開啟位置之間位移,以便改變該流體的該流動。
- 如請求項2之夾緊夾頭(1),其中該閥門主體(21) 或該閥門殼體(17)與該致動活塞(11)耦接,使得當該致動活塞(11)正確地位移至該鎖定位置中時,該閥門裝置(16)在該開啟位置中,而當該致動活塞(11)不正確地位移至該鎖定位置中時,該閥門裝置(16)在該關斷位置中。
- 如請求項2或請求項3之夾緊夾頭(1),其中該閥門主體(21)為靜止的排列,而該閥門殼體(17)以穩定地接合被連接至該致動活塞(11)。
- 如請求項4之夾緊夾頭(1),其中該閥門殼體(17)包括一第一外部部件(18)以及一第二內部部件(19),其中該外部部件(18)以一穩定地接合方式連接至該致動活塞(11),而該內部部件(19)在軸向方向中以一形態適配方式連接至該外部部件(18),且其中有徑向間隙的該內部部件被容納在該外部部件中。
- 如請求項2或請求項3之夾緊夾頭,其中一軸向入口孔(22)從上側邊通至該閥門主體(21)中,且一軸向出口孔(25)從下側邊通至該閥門主體(21)中,其中該軸向入口孔(22)顯露在一第一徑向通孔(23)中,且其中該軸向出口孔(25)顯露在一第二徑向通孔(24)中,且其中該第一徑向通孔(23)在該第二徑向通孔(24)上方運作,且其中該閥門殼體(17)的內部部件設有一環形空間(30),該環形空間(30)的該軸向長度至少對應於該等兩個徑向通孔(23、24)之間的距離,且其中當該致動活塞(11)在該致動活塞(11)的鎖定位置中時,該環形空間(30)在該等兩個徑向通孔(23、24)上延伸。
- 如請求項1至請求項3中任一項之夾緊夾頭(1),其 中當該夾緊塞(47)被接收在該夾緊夾頭(1)的該接收開口(5)中且藉由該夾緊裝置(10)正確地鎖定該夾緊塞(47)時,該監控線路(40)在該入口(82)以及該出口(83)之間不中斷地開啟,但相對於周圍環境為關閉的。
- 一種夾緊裝置(53),具有至少兩個如請求項1至請求項7中的任一項之夾緊夾頭(59、60、61、62),用於夾緊一托板(46),該夾緊裝置(53)包括的該等夾緊塞(75、76、77、78)的數量對應於該等夾緊夾頭(59、60、61、62)的數量,其特徵在於,該等夾緊夾頭(59、60、61、62)被容納在一共用的夾緊基座(54)中,且該夾緊基座(54)設有一監控線路(40),該監控線路(40)可被氣動地作動且從一入口(82)通至一出口(83),該監控線路(40)被連接至所有的該等控制孔(7),所有的該等控制孔(7)被排列在該各別的夾緊夾頭(59、60、61、62)的該插入區域中。
- 如請求項8之夾緊裝置(53),其中每個夾緊夾頭(59、60、61、62)包括一閥門裝置(69、70、71、72),依據致動活塞(11)的位置,藉由該閥門裝置可變換通過該監控線路(40)的一流體的流動,其特徵在於,該等閥門裝置(69、70、71、72)被排列在該監控線路(40)的該入口(82)以及該出口(83)之間,且該等閥門裝置(69、70、71、72)彼此以串連連接,使得只有當所有的該等致動活塞(11)被正確地鎖定時,該監控線路(40)的該入口(82)以及該出口(83)之間存有一通道。
- 如請求項8或請求項9之夾緊裝置(53),其中在該 各別的夾緊夾頭(59、60、61、62)的區域中,一氣動的重緊線路通入排列在各別的致動活塞(11)上的一重緊空間,其中每個重緊線路直接地或間接地連接至該監控線路(40)。
- 如請求項8或請求項9之夾緊裝置(53),其中當一夾緊塞(59、60、61、62)被接收在每個夾緊夾頭(59、60、61、62)的該接收開口中且藉由該各別的夾緊裝置正確地鎖定該夾緊塞(59、60、61、62)時,該監控線路(40)在該入口(82)以及該出口(83)之間不中斷地開啟,但相對於周圍環境為關閉的。
- 一種夾緊夾頭排列(80、81),具有如請求項1至請求項7中的任一項之夾緊夾頭(1),或如請求項8至請求項11中的任一項之夾緊裝置(53),其中該夾緊夾頭排列(80、81)包括可被連接至一氣動壓力源的一入口線路(84),該氣動壓力源被連接至運行通過夾緊基座的該監控線路的入口(82),其特徵在於,該監控線路(40)於該出口側連接至一出口線路(85),且該出口線路(85)被連接至用於偵測壓力的至少一個壓力感測器(89、90)。
- 如請求項12之夾緊夾頭排列(80、81),其中限制空氣的流量的一節流器(91)被排列在該入口線路(84)中,其中該入口線路(84)被連接至一第一壓力感測器(88),且該出口線路(85)被連接至一第二壓力感測器及一第三壓力感測器(89、90),用於在該出口側偵測目前在監控線路(40)中的該壓力,且其中該夾緊夾頭排列包括多個評估電子零件,用於記錄且評估藉由該等三個壓力感測器(88、89、90)確定的該等壓力。
- 一種用於偵測一托板(46)的一夾緊狀態的方法,該托板(46)被夾緊在如請求項12或請求項13之夾緊夾頭排列(80、81)上,其中該監控線路(40)經由該入口線路(84)連接至一氣動壓力源,且其中用於偵測該壓力的至少一個壓力感測器(89、90)被排列在該出口線路(85)中,該出口線路(85)於該出口側被連接至該監控線路(40),其特徵在於,該入口線路(84)被加壓且在一預定時間之後,測量當時在該出口(83)的壓力且與於該入口(82)被測量或設定的該壓力作比較,且在該入口(82)以及該出口(83)之間的一壓力差異小於百分之二十五的情形中,偵測到該托板(46)的正確的夾緊,及/或在該入口(82)以及該出口(83)之間的一壓力差異大於百分之二十五的情形中,偵測到該托板(46)的不合格的夾緊。
- 如請求項14之方法,其中於該出口側連接至該監控線路(40)的該出口線路(85)被連接至一第二壓力感測器以及一第三壓力感測器(89、90),其特徵在於,該入口線路(84)被加壓且在一預定時間之後,測量在該入口線路(84)中的壓力且與藉由排列在該出口側的該等兩個感測器(89、90)測量到的該等壓力作比較,且在排列在該出口側的該等兩個感測器(89、90)測量到的一壓力差異大於百分之十的情形中,輸出一錯誤訊息及/或偵測到托板(46)的不合格的夾緊。
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