WO2019154606A1 - Positioning device for positioning a workpiece, and machine tool comprising a positioning device - Google Patents

Positioning device for positioning a workpiece, and machine tool comprising a positioning device Download PDF

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WO2019154606A1
WO2019154606A1 PCT/EP2019/051181 EP2019051181W WO2019154606A1 WO 2019154606 A1 WO2019154606 A1 WO 2019154606A1 EP 2019051181 W EP2019051181 W EP 2019051181W WO 2019154606 A1 WO2019154606 A1 WO 2019154606A1
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WO
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positioning device
fluid
valve
energy
positioning
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PCT/EP2019/051181
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Heiko Baron
Andreas Vohrer
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Mag Ias Gmbh
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    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/0009—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts
    • B23Q1/0018—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts comprising hydraulic means
    • B23Q1/0027—Energy-transferring means or control lines for movable machine parts; Control panels or boxes; Control parts comprising hydraulic means between moving parts between which an uninterrupted energy-transfer connection is maintained
    • 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
    • B23Q3/082—Work-clamping means other than mechanically-actuated hydraulically actuated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20507—Type of prime mover
    • F15B2211/20515—Electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20569—Type of pump capable of working as pump and motor

Definitions

  • Positioning device for positioning a workpiece and machine tool with a positioning device
  • the invention relates to a positioning device for positioning a workpiece.
  • the invention further relates to a machine tool for machining workpieces with such a positioning device.
  • EP 3 028 804 B1 discloses a positioning device with a base body and a rotatable body rotatably mounted relative to the base body for clamping a workpiece.
  • the positioning device has an energy transmission device for contactless, in particular inductive, transmission of electrical energy between the base body and the rotary body.
  • the electrical energy that can be transmitted via the energy transmission device per time is limited.
  • a short-term increased demand for energy can be covered by storage means, such positioning devices are complex in construction and their field of application is limited.
  • the invention has the object of developing a positioning device such that it is simple and economical and has a flexible range of application.
  • the inventive positioning device has a rotary feedthrough for transmitting at least one fluid between the main body and the rotary body and thus enables a fluid-based transfer of high power between the main body and the rotary body, in particular higher power than via the energy transmission device are transferable. Furthermore, the positioning device has a valve device, which is attached to the rotary body and can be actuated by means of the transmitted electrical energy, for controlling a flow of the at least one fluid.
  • a high energy requirement can be transmitted on the part of the rotary body fluid-based on the rotary feedthrough, wherein the fluid flow by means of the transmitted via the energy transfer device and the valve device supplied electrical energy is controllable.
  • the rotary body is rotatably drivable in the usual manner by means of an electric drive motor.
  • the valve device may be designed to control the flow of the at least one fluid to a plurality of consumers.
  • the valve device is designed to control the flow of a fluid transferred to the rotary body to a plurality of consumers.
  • the number of fluids transferred between the main body and the rotary body by means of the rotary union can thus be considerably reduced, in particular in the case of several consumers.
  • the rotary leadthrough makes it possible to transfer high deposit between the base body and the rotary body, wherein the valve device supplied with electrical energy via the energy transfer device makes the fluid flow controllable in such a way that the number of separately transmitted fluids via the rotary leadthrough can be reduced.
  • the complexity of the positioning device, in particular the rotary feedthrough is thus reduced and its field of application is increased.
  • the valve device can at least one Schffyven- valve, the only between the open position and the closed position can be arranged. Such valves contribute to the economy of the positioning device.
  • the energy transmission device may have a base body transmission head attached to the base body and a rotary body transmission head attached to the rotary body.
  • the energy transfer device is an electromagnetic energy transfer. The electrical energy can be transferred between the
  • Base body and the rotary body in particular for transmission between the main body transmission head and the rotary body transmission head, in electromagnetic energy, in particular in electromagnetic radiation, are converted.
  • the energy transfer device is arranged concentrically to a rotational axis of the rotary body.
  • a transfer gap formed between the main body transfer head and the rotary body transfer head is preferably in the range of 0.5 mm to 10 mm, in particular in the range of 1 mm to 8 mm, in particular in the range of 2 mm to 6 mm, in particular especially in the range of 3 mm to 5 mm. Due to the non-contact transmission of electrical energy, the positioning device is particularly robust during operation.
  • an electrical power transferable via the energy transmission device is a maximum of 500 W, in particular a maximum of 300 W, in particular a maximum of 200 W, in particular a maximum of 100 W.
  • the electrical power that can be transmitted via the energy transmission device is located particularly preferably in a range between 1 W and 100 W, in particular in a range of 2.5 W to 50 W, in particular in a range of 5 W to 20 W.
  • the positioning device can be attached to the rotary body
  • the storage means on a physical storage element, in particular a spring energy storage and / or a pressure accumulator, in particular a compressed air reservoir and / or a hydraulic accumulator on.
  • the storage medium can also have a chemical storage element, in particular a galvanic cell.
  • the at least one consumer connected to the rotary feedthrough is an actuator, in particular a clamping device.
  • the clamping device may have at least one clamping jaw for clamping the workpiece.
  • the workpiece can be clamped on the clamping device particularly quickly and with the required clamping force.
  • a positioning device is flexible and economical to use.
  • the rotary body is endlessly rotatable relative to the main body.
  • the rotary feedthrough may comprise at least one groove completely encircling the axis of rotation for forming at least one fluid
  • the rotary feedthrough can have at least one sealing means, in particular a gap seal, arranged between the base body and the rotary body.
  • the rotary feedthrough is arranged in particular concentric to the axis of rotation.
  • a positioning device according to claim 3 has a flexible area of use.
  • the rotary feedthrough may each have a fluid supply channel.
  • the at least one fluid supply channel can be designed to transfer at least one gas, in particular as a pneumatic supply channel for transmitting compressed air, and / or to transfer at least one liquid, in particular as a hydraulic supply channel for transferring hydraulic fluid.
  • At least one fluid working channel for transferring the fluid to a consumer can be connected to the at least one fluid supply channel.
  • a plurality of fluid working channels are connected to the at least one fluid supply channel.
  • the at least one fluid working channel may each be connected to a valve of the valve device for controlling the flow of the at least one fluid guided in the fluid working channel.
  • a positioning device has a large field of application and is simple in construction and particularly robust during operation.
  • the pneumatic supply channel can communicate with several consumers via several fluid working channels. It is not necessary to return the compressed air transmitted via the pneumatic supply duct through the rotary feedthrough.
  • the compressed air can, for example, on escape the respective consumer and / or on the valve device in the order environment.
  • a positioning device is simple in construction and enables the transmission of a high level of power between the main body and the rotary body.
  • a first hydraulic supply channel is designed as a supply line and a second hydraulic supply channel as a return line.
  • the supply line can communicate with the return line via the at least one consumer.
  • Particularly high fluidic powers can be transmitted via the two hydraulic supply channels, the complexity of the positioning device, in particular the rotary feedthrough, being considerably reduced by the design of only two hydraulic supply channels.
  • a positioning device can be used particularly flexibly.
  • the at least one electro-hydraulic valve is preferably connected to the two hydraulic supply channels.
  • the at least one electrohydraulic valve can be controlled by means of the electrical energy transmitted via the energy transmission device.
  • the valve device has at least two, in particular at least three, in particular at least five, in particular at least seven, in particular at least ten, electro-hydraulic valves.
  • a positioning device is particularly flexible and robust in use.
  • the at least one electro-pneumatic valve is connected to the at least one fluid supply channel, in particular to the at least one pneumatic supply channel.
  • the electro-pneumatic valve is by means of the energy transfer device transmitted electrical energy controllable.
  • the valve device has at least two, in particular at least three, in particular at least five, in particular at least seven, in particular at least ten, electro-pneumatic valves.
  • the at least one electro-pneumatic valve can be controlled with a lower electrical energy than the at least one electro-hydraulic valve.
  • the at least one electro-pneumatic valve advantageously ensures that a large number of individual fluid working channels can be switched simultaneously without exceeding the maximum electrical power that can be transmitted via the energy transmission device.
  • the flow of the at least one fluid to a plurality of consumers can thus be controlled, for example, simultaneously.
  • a positioning device is flexible and economical to use.
  • the at least one pneumatic hydraulic valve is connected to the at least one hydraulic supply channel for controlling the flow of a liquid fluid.
  • the at least one pneumatic hydraulic valve is connected to two hydraulic supply channels, in particular to the supply line and the discharge line.
  • this is connected to the at least one electro-pneumatic valve in a fluid-transmitting manner.
  • the valve device has at least two, in particular at least three, in particular at least five, in particular at least seven, in particular at least ten, pneumatic-hydraulic valves.
  • the valve device is preferably designed such that the at least one electro-pneumatic valve is switched by means of the electrical energy transmitted via the energy transmission device, wherein the at least one pneumatic hydraulic valve is connected by means of the at least one Pneumatic valve controlled gaseous fluid switched becomes. This ensures that a larger power is available for switching the pneumatic hydraulic valves, as can be transmitted via the energy transmission device.
  • a positioning device has a particularly large application area.
  • the at least one control valve enables a furnace position in which the flow of the at least one fluid is released, a closure position in which the flow of the at least one fluid is blocked, and at least one intermediate position in which the flow of the at least a fluid is partially released.
  • the at least one control valve makes it possible to provide fluids with an adjustable pressure level.
  • the at least one control valve is continuously adjustable between the closed position and the open position.
  • a positioning device is particularly robust in operation and ensures the transmission of particularly high electrical Feistung.
  • the energy transmission device can be designed as an inductive coupler. Due to the inductive design of the energy transmission device this is particularly robust against contamination and tolerant of misalignments, in particular between the
  • Main body transfer head and the rotary body transfer head Main body transfer head and the rotary body transfer head.
  • a positioning device is particularly flexible in use.
  • electrical signals are transmitted via the energy transmission device.
  • the electrical signals can be coupled to the transmission of the electrical energy, in particular by modulation of the latter.
  • the positioning device has a mounted on the rotary body and with the energy transmission device signal-connected control device for processing the electrical signals on.
  • the transmission of electrical signals ensures the transmission of data for controlling the valve device.
  • additional data for example for controlling the consumers, can be transmitted between the main body and the rotary body.
  • the signal transmission is in particular bidirectional, ie from the main body to the rotary body and from the rotary body to the main body.
  • a positioning device has a particularly large range of use.
  • the at least one actuator is supplied with fhüdischer energy via the valve means and actuated by the fluid ids.
  • a positioning device has an extended use range.
  • the at least one sensor can be connected to the power supply device for supplying the electrical energy and / or for transmitting electrical signals.
  • the positioning device may have a separate signal transmission device.
  • the at least one sensor is connected to the energy transmission device in an energy-transmitting manner and is connected to the signal transmission device in a signal-transmitting manner.
  • the at least one sensor can also be connected to the energy transmission device in an energy-transmitting and signal-transmitting manner.
  • the energy transmission device and / or the signal transmission device is designed for bidirectional transmission of electrical signals.
  • a control device arranged on the rotary body can also be designed for bidirectional signal transmission.
  • the at least one sensor can be used as a switch and / or rotary encoder and / or as a linear encoder and / or as a pressure sensor and / or be designed as a temperature sensor.
  • the at least one sensor can be designed as an analog and / or as a digital sensor.
  • the invention is further based on the object to provide a machine tool that is particularly flexible and robust in use.
  • the advantages of the machine tool according to the invention for machining workpieces correspond to the advantages of the positioning device already described.
  • the machine tool can be designed as a multi-axis machine, in particular as a 5-axis machine.
  • the workpiece is attached to the rotary body and connected via the main body to the machine frame.
  • the tool spindle is mounted displaceable relative to the workpiece on the machine frame.
  • Actuators for clamping and / or for displacing the workpiece relative to the rotary body can be attached to the rotary body.
  • the positioning device ensures a robust and flexible transmission of fluidic energy to the at least one actuator in operation. As a result, the complexity of the machine tool can be reduced and their profitability can be increased.
  • a machine tool according to claim 15 has an increased flexibility with regard to the machining of workpieces.
  • the positioning device can, relative to the machine frame, in particular to a
  • Swivel axis be rotatably mounted.
  • the pivot axis is oriented perpendicular to the axis of rotation.
  • the machining of the workpiece can thus be carried out using an additional degree of freedom.
  • the positioning device is pivotable relative to the machine frame by an angle of at most 360 °, in particular a maximum of 270 °, in particular a maximum of 180 °, in particular a maximum of 90 °.
  • the positioning device may be rotatable relative to the machine frame without angular restriction.
  • the connection between the machine frame and the positioning device can be designed in accordance with the connection between the base body and the rotary body.
  • FIG. 1 shows a partially schematic representation of a machine tool with a positioning device for clamping and positioning a workpiece
  • FIG. 2 shows a perspective view of the positioning device in FIG
  • Fig. 3 is a Thomasdar position of the positioning along the
  • FIG. 4 is an enlarged view of the rotary feedthrough
  • FIG. 5 shows a circuit diagram of the positioning device in FIG. 1 with the rotary feedthrough, the energy transmission device and the valve device, the valve device having several electro-pneumatic valves and a plurality of pneumatic hydraulic valves, and FIG Positioning device according to a second embodiment, wherein the positioning device comprises the energy transmission device, a rotary leadthrough and a valve device and wherein the valve device comprises an electro-hydraulic valve.
  • a machine tool 1 for machining two workpieces 2 has a machine frame 3, a tool spindle 4 and a positioning device 5 and a
  • the tool spindle 4 is mounted displaceably on the machine frame 3.
  • a machining tool 6 for machining the workpieces 2 is clamped in a rotationally drivable manner.
  • the positioning device 5 is rotatably mounted relative to the machine frame 3 by means of the pivot bridge 7 about a horizontal pivot axis A.
  • the positioning device 5 comprises a base body 8, a rotary body 9, a rotary leadthrough 10, an energy transmission device 11 and a valve device 12.
  • the positioning device 5 is mounted on the base body 8 on the pivot bridge 7.
  • the rotary body 9 is rotatable about an axis of rotation B by means of an electric drive motor and mounted on the main body 8.
  • the rotary body 9 is rotatable relative to the main body 8 without angular restriction, in particular by more than 360 °, about the axis of rotation B.
  • a thrust bearing 14 is arranged for carrying parallel to the axis of rotation B oriented loads between the base body 8 and the rotary body 9.
  • a radial bearing 15 for transmitting radially to the rotational axis B oriented forces between the base body 8 and the rotary body 9 is arranged.
  • a clamping device 16 for clamping the two workpieces 2 is arranged on the rotary body 9, a clamping device 16 for clamping the two workpieces 2 is arranged.
  • the clamping device 16 comprises a plurality of clamping jaws 17.
  • the clamping jaws 17 are in force-transmitting connection with fluidly actuated consumers or actuators 18 for actuating the clamping jaws 17.
  • the actuators 18 are designed as linear motors and are in fluid-transmitting connection with the valve device 12.
  • fluid working channels 19 are arranged between the valve device 12 and the actuators 18.
  • the tensioning device 16 has sensors 20 for detecting the position and orientation of the workpieces 2.
  • the sensors 20 are connected via electrical lines 21 in connection with the energy transmission device 1 1.
  • the energy transmission device 1 1 has a base body transmission head 22 fastened to the base body 8 and a base body transmission head 22 attached to the base body 8 and a base body transmission head 22 attached to the base body 8. mounted by 9 rotary body transmission head 23 on.
  • the main body transfer head 22 and the rotary body transfer head 23 are arranged concentrically to the rotation axis B.
  • the energy transmission device 11 is designed for the contactless transmission of electrical energy between the main body 8 and the rotary body 9 as an inductive coupler.
  • the main body transferring head 22 and the rotary body transferring head 23 are formed spaced apart from each other along the rotational axis B.
  • a transmission gap 24 set between the main body transmission head 22 and the rotary body transmission head 23 is 2 mm.
  • the energy transmission device 11 is designed for the bidirectional transmission of electrical signals. For this purpose, the electrical energy transmitted via the energy transfer device 11 is superimposed on the electrical signal for the transmission of data.
  • a control device 25 attached to the rotary body 9 is connected to the energy transmission device 11 via the electrical line 21.
  • the rotary feedthrough 10 is arranged between the main body 8 and the rotary body 9.
  • the rotary feedthrough 10 has a transmission shaft 26 attached to the base body 8 and a transmission shaft 27 attached to the rotary body 9.
  • the transmission axis 26 and the transmission shaft 27 are arranged concentrically with the axis of rotation B.
  • the rotary leadthrough 10 has three fluid supply channels 28.
  • the rotary feedthrough 10 has a pneumatic supply channel 29 for transferring a gaseous fluid and two hydraulic supply channels 30 for transferring two he liquid fluids on.
  • the rotary feedthrough 10 further fluid supply channels 28 in the form of reserve channels 31.
  • the transmission shaft 27 has annular grooves arranged concentrically with respect to the axis of rotation B and open towards the transmission axis 26 for the purpose of forming the fluid supply channels 28.
  • the circumferential annular grooves are the transfer of at least one fluid between the base body 8 and the rotary body 9 regardless of the orientation of the rotary body 9 relative to the base 8 sure.
  • Circumferential sealing elements 32 for sealing the fluid supply channels 28 with respect to the transmission axis 26 are arranged on the transmission shaft 27 between the annular grooves.
  • the valve device 12 has a plurality of electrically operable electro-pneumatic valves 33 for controlling the flow of a gaseous fluid.
  • the respective electro-pneumatic valve 33 is in electrical connection with the energy transmission device 11 via the electrical line 21 and the control device 25.
  • the respective electro-pneumatic valve 33 on the pneumatic supply channel is provided via one of each of the fluid working channels 19 29 connected.
  • the respective electro-pneumatic valve 33 can be opened reversibly on the basis of an electrical signal transmitted via the energy transmission device 11.
  • the valve device 12 has a plurality of pneumatically actuated pneumatic-hydraulic valves 34 for controlling the flow of a hydraulic fluid.
  • the respective pneumatic hydraulic valve 34 is connected to one of the electro-pneumatic valves 33 via one of the fluid working channels 19.
  • the plurality of pneumatic hydraulic valves 34 are each connected via two fluid working channels 19 to the two hydraulic supply channels 30.
  • the two hydraulic Lich supply channels 30 form a supply line and a drain for hydraulic fluids.
  • the pneumatic-hydraulic valve 34 can be opened reversibly.
  • the consumers or actuators 18 are connected to the pneumatic-hydraulic valves 34 via two respective fluid working channels 19.
  • the electro-pneumatic valves 33 and the pneumatic-hydraulic valves 34 are designed as control valves for regulating a fluid pressure. A transferable from the respective actuator 18 force is thus adjustable.
  • the operation of the positioning device 5 for mounting and positioning the workpieces 2 is as follows:
  • the machine tool 1 is in a basic position.
  • the tool spindle 4 is arranged in a reset position and the positioning device 5 is in a set-up position.
  • the electro-pneumatic valves 33 are in an open position and the connected via the pneumatic hydraulic valves 34 jaws 17 are in an open position.
  • the two workpieces 2 are inserted into the clamping device 16.
  • the controller 25 is supplied with electrical energy.
  • the position of the two workpieces 2 is detected by the sensors 20.
  • An electrical signal which correlates with the position of the two workpieces 2 is transmitted to a machine controller 35 via the energy transmission device 11.
  • the engine controller 35 provides an electrical signal to close the Jaws 17 ready.
  • the electro-pneumatic valves 33 are supplied with electrical energy via the energy transmission device 11 and the control device 25. Due to the control signal, the electro-pneumatic valves 33 are transferred from the open position into a closed position.
  • the pneumatic pressure acting on the pneumatic-hydraulic valves 34 from the electro-pneumatic valves 33 via the fluid working channels 19 is reduced.
  • the pneumatic hydraulic valves 34 are switched.
  • the respective consumers or actuators 18 are supplied via the fluid working channels 19 with hydraulic fluid such that the clamping jaws 17 are displaced from the open position into a closed position.
  • the two workpieces 2 are clamped in the clamping device 16 and the positioning device 5 is in a clamping position.
  • the tool spindle 4 is moved to edit one of the two workpieces 2 to this.
  • the tool spindle 4 is in a feed position.
  • the positioning device 5 is rotated about the pivot axis A for positioning the workpiece 2 to be machined by means of the pivot bridge 7.
  • the positioning device 5 is in a pivoting position.
  • the rotary body 9 is rotated relative to the base body 8 about the rotation axis B. The displacement of the tool spindle 4, the rotation of the positioning device 5 and the rotation of the rotary body 9 can take place simultaneously or successively.
  • the machine tool 1 is in a processing position.
  • the machine tool 1 After completion of the machining process of the two workpieces 2, the machine tool 1 is moved back to the basic position.
  • the tool spindle 4 By means of the Machine drive, the tool spindle 4 is moved to the reset position.
  • the positioning device 5 is rotated about the pivot axis A and moved to the clamping position.
  • the machine controller 35 provides an electrical signal to open the jaws 17. This electrical signal is transmitted via the energy transmission device 11 and the control device 25 to the electro-pneumatic valves 33. By means of the electrical energy transmitted via the energy transmission device 11, the electro-pneumatic valves 33 are transferred to the open position. As a result, the pneumatic pressure supplied via the fluid working channels 19 to the pneumatic-hydraulic valves 34 is increased. The pneumatic-hydraulic valves 34 are switched in such a way that the consumers or actuators 18 transfer the clamping jaws 17 from the closed position into the open position.
  • the two workpieces 2 are removed from the clamping device 16. For processing further workpieces 2, the procedure described above is repeated.
  • the rotary feedthrough 10 has only two hydraulic supply channels 30.
  • the rotary leadthrough 10 has a plurality of electrically actuatable electrohydraulic valves 36 for controlling the flow of hydraulic fluids.
  • the electrohydraulic valves 36 are connected to the control device 25 and the power transmission device via the electrical lines 21 in an energy-transmitting manner. tion 11 connected.
  • the electro-hydraulic valves 36 are connected to the two hydraulic supply channels 30.
  • An electrical control signal for actuating the clamping jaws 17 is transmitted from the machine control 35 via the energy transmission device 11 and the control device 25 to the electrohydraulic valves 36.
  • the electrohydraulic valves 36 are switched in such a way that the consumers or actuators 18 transfer the jaws 17 from the open position to the closed position.
  • the positioning device 5 is in the clamping position. To displace the machine tool 1 into the processing position and back into the basic position, the method described above is used.

Abstract

The invention relates to a positioning device (5) for clamping and positioning a workpiece, said positioning device comprising a main body (8), a rotary body (9) mounted rotatably relative to the main body (8) and designed for clamping the workpiece, a rotary feedthrough (10) for transferring at least one fluid between the main body (8) and the rotary body (9), an energy transmission unit (11) for contactlessly transmitting electrical energy between the main body (8) and the rotary body (9), and a valve device mounted on the rotary body (9) and actuatable by means of the transmitted electrical energy for controlling a flow of the at least one fluid.

Description

Positioniervorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks und Werkzeugmaschine mit einer Positioniervorrichtung  Positioning device for positioning a workpiece and machine tool with a positioning device
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Pa- tentanmeldung DE 10 2018 201 853.7 in Anspruch, deren Inhalt durch Be- zugnahme hierin aufgenommen wird. The present patent application claims the priority of German patent application DE 10 2018 201 853.7, the content of which is incorporated herein by reference.
Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung zum Positionieren eines Werkstücks. Die Erfindung betrifft ferner eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer derartigen Positioniervorrichtung. The invention relates to a positioning device for positioning a workpiece. The invention further relates to a machine tool for machining workpieces with such a positioning device.
Aus der EP 3 028 804 B 1 ist eine Positioniervorrichtung mit einem Grund- körper und einem relativ zu dem Grundkörper drehbar gelagerten Drehkör- per zum Aufspannen eines Werkstücks bekannt. Die Positioniervorrichtung weist eine Energieübertragungseinrichtung zum berührungslosen, insbe- sondere induktiven, Übertragen elektrischer Energie zwischen dem Grund- körper und dem Drehkörper auf. Die über die Energieübertragungseinrich- tung pro Zeit übertragbare elektrische Energie ist beschränkt. Zwar kann ein kurzzeitig erhöhter Bedarf an Energie durch Speichermittel abgedeckt werden, derartige Positioniervorrichtungen sind jedoch im Aufbau kom- plex und deren Einsatzbereich ist beschränkt. EP 3 028 804 B1 discloses a positioning device with a base body and a rotatable body rotatably mounted relative to the base body for clamping a workpiece. The positioning device has an energy transmission device for contactless, in particular inductive, transmission of electrical energy between the base body and the rotary body. The electrical energy that can be transmitted via the energy transmission device per time is limited. Although a short-term increased demand for energy can be covered by storage means, such positioning devices are complex in construction and their field of application is limited.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positioniervorrichtung derart weiterzubilden, dass diese einfach aufgebaut und wirtschaftlich ist und einen flexiblen Einsatzbereich aufweist. The invention has the object of developing a positioning device such that it is simple and economical and has a flexible range of application.
Diese Aufgabe wird durch eine Positioniervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfmdungsgemäße Positioniervorrichtung weist eine Drehdurchführung zum Übertragen von mindestens einem Fluid zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper auf und ermöglicht somit ein fluidbasiertes Übertragen hoher Leistung zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper, insbesondere höherer Leistung als über die Energie- Übertragungseinrichtung übertragbar sind. Ferner weist die Positioniervor- richtung eine an dem Drehkörper angebrachte und mittels der übertragenen elektrischen Energie betätigbare Ventileinrichtung zum Steuern eines Flus- ses des mindestens einen Fluids auf. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass ein hoher Energiebedarf auf Seiten des Drehkörpers fluidbasiert über die Drehdurchführung übertragen werden kann, wobei der Fluidfluss mit- tels der über die Energieübertragungseinrichtung übertragenen und der Ventileinrichtung zugeführten elektrischen Energie steuerbar ist. Der Drehkörper ist in üblicher Weise mittels eines elektrischen Antriebsmotors drehantreibbar. This object is achieved by a positioning device having the features of claim 1. The inventive positioning device has a rotary feedthrough for transmitting at least one fluid between the main body and the rotary body and thus enables a fluid-based transfer of high power between the main body and the rotary body, in particular higher power than via the energy transmission device are transferable. Furthermore, the positioning device has a valve device, which is attached to the rotary body and can be actuated by means of the transmitted electrical energy, for controlling a flow of the at least one fluid. Advantageously, this ensures that a high energy requirement can be transmitted on the part of the rotary body fluid-based on the rotary feedthrough, wherein the fluid flow by means of the transmitted via the energy transfer device and the valve device supplied electrical energy is controllable. The rotary body is rotatably drivable in the usual manner by means of an electric drive motor.
Die Ventileinrichtung kann dazu ausgebildet sein, den Fluss des mindes- tens einen Fluids zu mehreren Verbrauchern zu steuern. Vorzugsweise ist die Ventileinrichtung dazu ausgebildet, den Fluss eines auf den Drehkörper übertragenen Fluids zu mehreren Verbrauchern zu steuern. Die Anzahl der mittels der Drehdurchführung zwischen dem Grundkörper und dem Dreh- körper übertragenen Fluide kann somit, insbesondere bei mehreren Ver- brauchern, erheblich reduziert werden. Die Drehdurchführung ermöglicht das Übertragen hoher Feistung zwischen dem Grundkörper und dem Dreh- körper, wobei die über die Energieübertragungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgte Ventileinrichtung den Fluidfluss derart steuerbar macht, dass die Anzahl der über die Drehdurchführung separat übertragenen Flui- de reduziert werden kann. Die Komplexität der Positioniervorrichtung, ins- besondere der Drehdurchführung, ist somit reduziert und deren Einsatzbe- reich ist vergrößert. Die Ventileinrichtung kann mindestens ein Schließven- til, das lediglich zwischen der Offenstellung und der Verschlussstellung anordenbar ist, aufweisen. Derartige Ventile tragen zur Wirtschaftlichkeit der Positioniervorrichtung bei. The valve device may be designed to control the flow of the at least one fluid to a plurality of consumers. Preferably, the valve device is designed to control the flow of a fluid transferred to the rotary body to a plurality of consumers. The number of fluids transferred between the main body and the rotary body by means of the rotary union can thus be considerably reduced, in particular in the case of several consumers. The rotary leadthrough makes it possible to transfer high deposit between the base body and the rotary body, wherein the valve device supplied with electrical energy via the energy transfer device makes the fluid flow controllable in such a way that the number of separately transmitted fluids via the rotary leadthrough can be reduced. The complexity of the positioning device, in particular the rotary feedthrough, is thus reduced and its field of application is increased. The valve device can at least one Schließven- valve, the only between the open position and the closed position can be arranged. Such valves contribute to the economy of the positioning device.
Die Energieübertragungseinrichtung kann einen an dem Grundkörper an- gebrachten Grundkörper-Übertragungskopf und einen an dem Drehkörper angebrachten Drehkörper-Übertragungskopf aufweisen. Vorzugsweise ist die Energieübertragungseinrichtung ein elektromagnetischer Energieüber- trager. Die elektrische Energie kann zur Übertragung zwischen dem The energy transmission device may have a base body transmission head attached to the base body and a rotary body transmission head attached to the rotary body. Preferably, the energy transfer device is an electromagnetic energy transfer. The electrical energy can be transferred between the
Grundkörper und dem Drehkörper, insbesondere zur Übertragung zwischen dem Grundkörper-Übertragungskopf und dem Drehkörper-Übertragungs- kopf, in elektromagnetische Energie, insbesondere in elektromagnetische Strahlung, gewandelt werden. Base body and the rotary body, in particular for transmission between the main body transmission head and the rotary body transmission head, in electromagnetic energy, in particular in electromagnetic radiation, are converted.
Vorzugsweise ist die Energieübertragungseinrichtung konzentrisch zu einer Drehachse des Drehkörpers angeordnet. Zum berührungslosen Übertragen der elektrischen Energie kann der Grundkörper-Übertragungskopf entlang der Drehachse beab standet zu dem Drehkörper-Übertragungskopf ange- ordnet sein. Ein zwischen dem Grundkörper-Übertragungskopf und dem Drehkörper-Übertragungskopf ausgebildeter Übertragungsspalt liegt vor- zugsweise im Bereich von 0,5 mm bis 10 mm, insbesondere im Bereich von 1 mm bis 8 mm, insbesondere im Bereich von 2 mm bis 6 mm, insbe- sondere im Bereich von 3 mm bis 5 mm. Durch die berührungslose Über- tragung der elektrischen Energie ist die Positioniervorrichtung im Betrieb besonders robust. Preferably, the energy transfer device is arranged concentrically to a rotational axis of the rotary body. For non-contact transmission of the electrical energy of the base body transmission head along the axis of rotation beab stan be arranged to the rotary body transmission head arranged. A transfer gap formed between the main body transfer head and the rotary body transfer head is preferably in the range of 0.5 mm to 10 mm, in particular in the range of 1 mm to 8 mm, in particular in the range of 2 mm to 6 mm, in particular especially in the range of 3 mm to 5 mm. Due to the non-contact transmission of electrical energy, the positioning device is particularly robust during operation.
Vorzugsweise beträgt eine über die Energieübertragungseinrichtung über- tragbare elektrische Leistung maximal 500 W, insbesondere maximal 300 W, insbesondere maximal 200 W, insbesondere maximal 100 W. Die über die Energieübertragungseinrichtung übertragbare elektrische Leistung liegt besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 1 W und 100 W, insbe- sondere in einem Bereich von 2,5 W bis 50 W, insbesondere in einem Be- reich von 5 W bis 20 W. Die Positioniervorrichtung kann ein an dem Drehkörper angebrachtesPreferably, an electrical power transferable via the energy transmission device is a maximum of 500 W, in particular a maximum of 300 W, in particular a maximum of 200 W, in particular a maximum of 100 W. The electrical power that can be transmitted via the energy transmission device is located particularly preferably in a range between 1 W and 100 W, in particular in a range of 2.5 W to 50 W, in particular in a range of 5 W to 20 W. The positioning device can be attached to the rotary body
Speichermittel zur Energiespeicherung aufweisen. Vorzugsweise weist das Speichermittel ein physikalisches Speicherelement, insbesondere einen Federkraftspeicher und/oder einen Druckspeicher, insbesondere einen Druckluftspeicher und/oder einen Hydraulikspeicher, auf. Das Speicher- mittel kann auch ein chemisches Speicherelement, insbesondere eine gal- vanische Zelle, aufweisen. Hierdurch kann ein kurzzeitig hoher Bedarf an elektrischer oder fluidischer Leistung gedeckt werden. Have storage means for energy storage. Preferably, the storage means on a physical storage element, in particular a spring energy storage and / or a pressure accumulator, in particular a compressed air reservoir and / or a hydraulic accumulator on. The storage medium can also have a chemical storage element, in particular a galvanic cell. As a result, a short-term high demand for electrical or fluidic power can be covered.
Vorzugsweise ist der mindestens eine mit der Drehdurchführung verbun- dene Verbraucher ein Aktor, insbesondere einer Spannvorrichtung. Die Spannvorrichtung kann mindestens eine Spannbacke zum Spannen des Werkstücks aufweisen. Mittels des über die Drehdurchführung übertrage- nen mindestens einen Fluids kann das Werkstück auf der Spannvorrichtung besonders schnell und mit der erforderlichen Spannkraft aufgespannt wer- den. Preferably, the at least one consumer connected to the rotary feedthrough is an actuator, in particular a clamping device. The clamping device may have at least one clamping jaw for clamping the workpiece. By means of the at least one fluid transferred via the rotary feedthrough, the workpiece can be clamped on the clamping device particularly quickly and with the required clamping force.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 2 ist flexibel und wirtschaftlich einsetzbar. Der Drehkörper ist relativ zu dem Grundkörper endlos drehbar. Hierzu kann die Drehdurchführung mindestens eine vollständig um die Drehachse umlaufende Nut zur Ausbildung mindestens eines Fluid-A positioning device according to claim 2 is flexible and economical to use. The rotary body is endlessly rotatable relative to the main body. For this purpose, the rotary feedthrough may comprise at least one groove completely encircling the axis of rotation for forming at least one fluid
Versorgungskanals aufweisen. Zur Abdichtung des mindestens einen Flu- id- Versorgungskanals kann die Drehdurchführung mindestens ein zwi- schen dem Grundkörper und dem Drehkörper angeordnetes Dichtmittel, insbesondere eine Spaltdichtung, aufweisen. Vorzugsweise ist die mindes- tens eine umlaufende Nut entlang der Drehachse beidseitig mittels der um laufenden Dichtmittel abgedichtet. Die Drehdurchführung ist insbesondere konzentrisch zu der Drehachse angeordnet. Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 3 weist einen flexiblen Ein- satzbereich auf. Zum Übertragen des mindestens einen Fluids zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper kann die Drehdurchführung je ei- nen Fluid- Versorgungskanal aufweisen. Der mindestens eine Fluid- Versorgungskanal kann zum Übertragen mindestens eines Gases, insbe- sondere als Pneumatik- Versorgungskanal zum Übertragen von Druckluft, und/oder zum Übertragen mindestens einer Flüssigkeit, insbesondere als Hydraulik- Versorgungskanal zum Übertragen von Hydraulikflüssigkeit, ausgebildet sein. An dem mindestens einen Fluid- Versorgungskanal kann jeweils mindes- tens ein Fluid- Arbeitskanal zum Übertragen des Fluids zu einem Verbrau- cher angeschlossen sein. Vorzugsweise sind an dem mindestens einen Flu- id- Versorgungskanal mehrere Fluid- Arbeitskanäle angeschlossen. Der mindestens eine Fluid- Arbeitskanal kann jeweils mit einem Ventil der Ven- tileinrichtung zum Steuern des Flusses des mindestens einen in dem Fluid- Arbeitskanal geführten Fluids verbunden sein. Have supply channels. To seal the at least one fluid supply channel, the rotary feedthrough can have at least one sealing means, in particular a gap seal, arranged between the base body and the rotary body. Preferably, the minimum at least one circumferential groove along the axis of rotation sealed on both sides by the current sealant. The rotary feedthrough is arranged in particular concentric to the axis of rotation. A positioning device according to claim 3 has a flexible area of use. For transmitting the at least one fluid between the main body and the rotary body, the rotary feedthrough may each have a fluid supply channel. The at least one fluid supply channel can be designed to transfer at least one gas, in particular as a pneumatic supply channel for transmitting compressed air, and / or to transfer at least one liquid, in particular as a hydraulic supply channel for transferring hydraulic fluid. At least one fluid working channel for transferring the fluid to a consumer can be connected to the at least one fluid supply channel. Preferably, a plurality of fluid working channels are connected to the at least one fluid supply channel. The at least one fluid working channel may each be connected to a valve of the valve device for controlling the flow of the at least one fluid guided in the fluid working channel.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 4 weist einen großen Einsatz- bereich auf und ist einfach aufgebaut und im Betrieb besonders robust. Der Pneumatik- Versorgungskanal kann über mehrere Fluid- Arbeitskanäle mit mehreren Verbrauchern in Verbindung stehen. Eine Rückführung der über den Pneumatik- Versorgungskanal übertragenen Druckluft durch die Dreh- durchführung ist nicht notwendig. Die Druckluft kann beispielsweise an dem jeweiligen Verbraucher und/oder an der Ventileinrichtung in die Um gebung entweichen. A positioning device according to claim 4 has a large field of application and is simple in construction and particularly robust during operation. The pneumatic supply channel can communicate with several consumers via several fluid working channels. It is not necessary to return the compressed air transmitted via the pneumatic supply duct through the rotary feedthrough. The compressed air can, for example, on escape the respective consumer and / or on the valve device in the order environment.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 5 ist einfach aufgebaut und ermöglicht das Übertragen einer hohen fhüdischen Leistung zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper. Vorzugsweise ist ein erster Hydraulik- Versorgungskanal als Zuleitung und ein zweiter Hydraulik- Versorgungskanal als Rückleitung ausgebildet. Die Zuleitung kann über den mindestens einen Verbraucher mit der Rückleitung in Verbindung ste- hen. Über die beiden Hydraulik- Versorgungskanäle können besonders ho- he fluidische Leistungen übertragen werden, wobei die Komplexität der Positioniervorrichtung, insbesondere der Drehdurchführung, durch die Ausbildung lediglich zweier Hydraulik- Versorgungskanäle erheblich redu- ziert ist. A positioning device according to claim 5 is simple in construction and enables the transmission of a high level of power between the main body and the rotary body. Preferably, a first hydraulic supply channel is designed as a supply line and a second hydraulic supply channel as a return line. The supply line can communicate with the return line via the at least one consumer. Particularly high fluidic powers can be transmitted via the two hydraulic supply channels, the complexity of the positioning device, in particular the rotary feedthrough, being considerably reduced by the design of only two hydraulic supply channels.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 6 ist besonders flexibel ein- setzbar. Das mindestens eine Elektro-Hydraulik- Ventil ist vorzugsweise an die zwei Hydraulik- Versorgungskanäle angeschlossen. Das mindestens eine Elektro-Hydraulik- Ventil ist mittels der über die Energieübertragungs- einrichtung übertragenen elektrischen Energie steuerbar. Vorzugsweise weist die Ventileinrichtung mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sieben, insbeson- dere mindestens zehn, Elektro-Hydraulik- Ventile auf. A positioning device according to claim 6 can be used particularly flexibly. The at least one electro-hydraulic valve is preferably connected to the two hydraulic supply channels. The at least one electrohydraulic valve can be controlled by means of the electrical energy transmitted via the energy transmission device. Preferably, the valve device has at least two, in particular at least three, in particular at least five, in particular at least seven, in particular at least ten, electro-hydraulic valves.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 7 ist im Einsatz besonders fle- xibel und robust. Das mindestens eine Elektro-Pneumatik- Ventil ist mit dem mindestens einen Fluid- Versorgungskanal, insbesondere mit dem mindestens einen Pneumatik- Versorgungskanal, verbunden. Das Elektro- Pneumatik- Ventil ist mittels der über die Energieübertragungseinrichtung übertragenen elektrischen Energie steuerbar. Vorzugsweise weist die Ven- tileinrichtung mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sieben, insbesondere mindestens zehn, Elektro-Pneumatik- Ventile auf. Das mindestens eine Elektro- Pneumatik- Ventil kann mit einer geringeren elektrischen Energie steuerbar sein als das mindestens eine Elektro-Hydraulik-Ventil. Das mindestens eine Elektro-Pneumatik- Ventil gewährleistet vorteilhaft, dass eine große Anzahl einzelner Fluid- Arbeitskanäle gleichzeitig geschalten werden kön- nen, ohne dass dabei die maximale über die Energieübertragungseinrich- tung übertragbare elektrische Leistung überschritten wird. Der Fluss des mindestens einen Fluids zu mehreren Verbrauchern kann somit beispiels- weise simultan gesteuert werden. A positioning device according to claim 7 is particularly flexible and robust in use. The at least one electro-pneumatic valve is connected to the at least one fluid supply channel, in particular to the at least one pneumatic supply channel. The electro-pneumatic valve is by means of the energy transfer device transmitted electrical energy controllable. Preferably, the valve device has at least two, in particular at least three, in particular at least five, in particular at least seven, in particular at least ten, electro-pneumatic valves. The at least one electro-pneumatic valve can be controlled with a lower electrical energy than the at least one electro-hydraulic valve. The at least one electro-pneumatic valve advantageously ensures that a large number of individual fluid working channels can be switched simultaneously without exceeding the maximum electrical power that can be transmitted via the energy transmission device. The flow of the at least one fluid to a plurality of consumers can thus be controlled, for example, simultaneously.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 8 ist flexibel einsetzbar und im Betrieb wirtschaftlich. Das mindestens eine Pneumatik- Hydraulik- Ventil ist zum Steuern des Flusses eines flüssigen Fluids mit dem mindestens ei- nen Hydraulik- Versorgungskanal verbunden. Vorzugsweise ist das mindes- tens eine Pneumatik-Hydraulik- Ventil mit zwei Hydraulik-Versorgungs- kanälen, insbesondere mit der Zuleitung und der Ableitung, verbunden. Zum Steuern des Pneumatik-Hydraulik- Ventils ist dieses fluidübertragend mit dem mindestens einen Elektro-Pneumatik- Ventil verbunden. Vorzugs- weise weist die Ventileinrichtung mindestens zwei, insbesondere mindes- tens drei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sieben, insbesondere mindestens zehn, Pneumatik-Hydraulik- Ventile auf. Die Ven- tileinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das mindestens eine Elektro-Pneumatik- Ventil mittels der über die Energieübertragungseinrich- tung übertragene elektrische Energie geschalten wird, wobei das mindes- tens eine Pneumatik-Hydraulik- Ventil mittels dem von dem mindestens einen Elektro-Pneumatik- Ventil gesteuerten gasförmigen Fluid geschalten wird. Hierdurch wird erreicht, dass zum Schalten der Pneumatik- Hydraulik- Ventile, eine größere Leistung zur Verfügung steht, als über die Energieübertragungseinrichtung übertragen werden kann. A positioning device according to claim 8 is flexible and economical to use. The at least one pneumatic hydraulic valve is connected to the at least one hydraulic supply channel for controlling the flow of a liquid fluid. Preferably, the at least one pneumatic hydraulic valve is connected to two hydraulic supply channels, in particular to the supply line and the discharge line. For controlling the pneumatic hydraulic valve, this is connected to the at least one electro-pneumatic valve in a fluid-transmitting manner. Preferably, the valve device has at least two, in particular at least three, in particular at least five, in particular at least seven, in particular at least ten, pneumatic-hydraulic valves. The valve device is preferably designed such that the at least one electro-pneumatic valve is switched by means of the electrical energy transmitted via the energy transmission device, wherein the at least one pneumatic hydraulic valve is connected by means of the at least one Pneumatic valve controlled gaseous fluid switched becomes. This ensures that a larger power is available for switching the pneumatic hydraulic valves, as can be transmitted via the energy transmission device.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 9 weist einen besonders großen Einsatzbereich auf. Das mindestens eine Regelventil ermöglicht eine Of- fenstellung, in der der Fluss des mindestens einen Fluids freigegeben ist, eine Verschlussstellung, in der der Fluss des mindestens einen Fluids ver- sperrt ist, und mindestens eine Zwischenstellung, in der der Fluss des min- destens einen Fluids teilweise freigegeben ist. Das mindestens eine Regel- ventil ermöglicht ein Bereitstellen von Fluiden mit einstellbarem Druckni- veau. Vorzugsweise ist das mindestens eine Regelventil stufenlos zwischen der Verschlussstellung und der Offenstellung einstellbar. A positioning device according to claim 9 has a particularly large application area. The at least one control valve enables a furnace position in which the flow of the at least one fluid is released, a closure position in which the flow of the at least one fluid is blocked, and at least one intermediate position in which the flow of the at least a fluid is partially released. The at least one control valve makes it possible to provide fluids with an adjustable pressure level. Preferably, the at least one control valve is continuously adjustable between the closed position and the open position.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 10 ist im Betrieb besonders robust und gewährleistet die Übertragung besonders hoher elektrischer Feistung. Die Energieübertragungseinrichtung kann als induktiver Koppler ausgebildet sein. Durch die induktive Ausbildung der Energieübertra- gungseinrichtung ist diese besonders robust gegenüber Verschmutzungen und tolerant gegenüber Fehlstellungen, insbesondere zwischen dem A positioning device according to claim 10 is particularly robust in operation and ensures the transmission of particularly high electrical Feistung. The energy transmission device can be designed as an inductive coupler. Due to the inductive design of the energy transmission device this is particularly robust against contamination and tolerant of misalignments, in particular between the
Grundkörper-Übertragungskopf und dem Drehkörper-Übertragungskopf. Main body transfer head and the rotary body transfer head.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 11 ist im Einsatz besonders flexibel. Vorzugsweise werden über die Energieübertragungseinrichtung zusätzlich zu der elektrischen Energie, insbesondere analoge und/oder digi- tale, elektrische Signale übertragen. Die elektrischen Signale können an die Übertragung der elektrischen Energie, insbesondere durch Modulation die- ser, gekoppelt sein. Vorzugsweise weist die Positioniervorrichtung eine an dem Drehkörper angebrachte und mit der Energieübertragungseinrichtung signalverbundene Steuereinrichtung zum Verarbeiten der elektrischen Sig- nale auf. Die Übertragung elektrischer Signale gewährleistet die Übertra- gung von Daten zur Steuerung der Ventileinrichtung. Mittels der elektri- schen Signale können zusätzliche Daten, beispielsweise zur Steuerung der Verbraucher, zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper übermittelt werden. Die Signalübertragung ist insbesondere bidirektional, also von dem Grundkörper zu dem Drehkörper und von dem Drehkörper zu dem Grundkörper. A positioning device according to claim 11 is particularly flexible in use. Preferably, in addition to the electrical energy, in particular analog and / or digital, electrical signals are transmitted via the energy transmission device. The electrical signals can be coupled to the transmission of the electrical energy, in particular by modulation of the latter. Preferably, the positioning device has a mounted on the rotary body and with the energy transmission device signal-connected control device for processing the electrical signals on. The transmission of electrical signals ensures the transmission of data for controlling the valve device. By means of the electrical signals, additional data, for example for controlling the consumers, can be transmitted between the main body and the rotary body. The signal transmission is in particular bidirectional, ie from the main body to the rotary body and from the rotary body to the main body.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 12 weist einen besonders gro- ßen Einsatzbereich auf. Vorzugsweise wird der mindestens eine Aktor über die Ventileinrichtung mit fhüdischer Energie versorgt und mittels des Flu- ids betätigt. A positioning device according to claim 12 has a particularly large range of use. Preferably, the at least one actuator is supplied with fhüdischer energy via the valve means and actuated by the fluid ids.
Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 13 weist einen erweiterten Ein- satzbereich auf. Der mindestens eine Sensor kann zur Versorgung mit der elektrischen Energie und/oder zum Übertragen elektrischer Signale mit der Energieübertragungseinrichtung verbunden sein. Die Positioniervorrich- tung kann eine separate Signalübertragungseinrichtung aufweisen. Bei- spielsweise ist der mindestens eine Sensor energieübertragend mit der Energieübertragungseinrichtung und signalübertragend mit der Signalüber- tragungseinrichtung verbunden. Der mindestens eine Sensor kann auch energie- und signalübertragend mit der Energieübertragungseinrichtung verbunden sein. Vorzugsweise ist die Energieübertragungseinrichtung und/oder die Signalübertragungseinrichtung zum bidirektionalen Übertra- gen elektrischer Signale ausgebildet. Hierzu kann auch eine auf dem Dreh- körper angeordnete Steuereinrichtung zur bidirektionalen Signalübertra- gung ausgebildet sein. Der mindestens eine Sensor kann als Schalter und/oder Drehgeber und/oder als Lineargeber und/oder als Drucksensor und/oder als Temperatursensor ausgebildet sein. Der mindestens eine Sen- sor kann als analoger und/oder als digitaler Sensor ausgebildet sein. Bei- spielsweise kann hierdurch die Position des Werkstücks relativ zu dem Drehkörper erfasst bzw. überprüft und/oder eine Position eines Bearbei- tungswerkzeugs relativ zu dem Werkstück bestimmt werden. A positioning device according to claim 13 has an extended use range. The at least one sensor can be connected to the power supply device for supplying the electrical energy and / or for transmitting electrical signals. The positioning device may have a separate signal transmission device. By way of example, the at least one sensor is connected to the energy transmission device in an energy-transmitting manner and is connected to the signal transmission device in a signal-transmitting manner. The at least one sensor can also be connected to the energy transmission device in an energy-transmitting and signal-transmitting manner. Preferably, the energy transmission device and / or the signal transmission device is designed for bidirectional transmission of electrical signals. For this purpose, a control device arranged on the rotary body can also be designed for bidirectional signal transmission. The at least one sensor can be used as a switch and / or rotary encoder and / or as a linear encoder and / or as a pressure sensor and / or be designed as a temperature sensor. The at least one sensor can be designed as an analog and / or as a digital sensor. By way of example, the position of the workpiece relative to the rotary body can thereby be detected or checked and / or a position of a machining tool relative to the workpiece can be determined.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zu schaffen, die im Einsatz besonders flexibel und robust ist. The invention is further based on the object to provide a machine tool that is particularly flexible and robust in use.
Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Werkzeug- maschine zum Bearbeiten von Werkstücken entsprechen den Vorteilen der bereits beschriebenen Positioniervorrichtung. Die Werkzeugmaschine kann als Mehrachsmaschine, insbesondere als 5-Achs-Maschine, ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Werkstück an dem Drehkörper angebracht und über den Grundkörper mit dem Maschinengestell verbunden. Vorzugswei- se ist die Werkzeugspindel relativ zu dem Werkstück verlagerbar an dem Maschinengestell angebracht. An dem Drehkörper können Aktoren zum Spannen und/oder zum Verlagern des Werkstücks relativ zu dem Drehkör- per angebracht sein. Die Positioniervorrichtung gewährleistet eine im Be- trieb robuste und flexible Übertragung fluidischer Energie zu dem mindes- tens einen Aktor. Hierdurch kann die Komplexität der Werkzeugmaschine gesenkt und deren Wirtschaftlichkeit erhöht werden. This object is achieved by a machine tool having the features of claim 14. The advantages of the machine tool according to the invention for machining workpieces correspond to the advantages of the positioning device already described. The machine tool can be designed as a multi-axis machine, in particular as a 5-axis machine. Preferably, the workpiece is attached to the rotary body and connected via the main body to the machine frame. Preferably, the tool spindle is mounted displaceable relative to the workpiece on the machine frame. Actuators for clamping and / or for displacing the workpiece relative to the rotary body can be attached to the rotary body. The positioning device ensures a robust and flexible transmission of fluidic energy to the at least one actuator in operation. As a result, the complexity of the machine tool can be reduced and their profitability can be increased.
Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 15 weist eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich der Bearbeitung von Werkstücken auf. Die Positioniervorrich- tung kann relativ zu dem Maschinengestell, insbesondere um eine A machine tool according to claim 15 has an increased flexibility with regard to the machining of workpieces. The positioning device can, relative to the machine frame, in particular to a
Schwenkachse, drehbar gelagert sein. Vorzugsweise ist die Schwenkachse senkrecht zu der Drehachse orientiert. Die Bearbeitung des Werkstücks kann somit unter Nutzung eines zusätzlichen Freiheitsgrades durchgeführt werden. Vorzugsweise ist die Positioniervorrichtung relativ zu dem Ma- schinengestell um einen Winkel von maximal 360°, insbesondere maximal 270°, insbesondere maximal 180°, insbesondere maximal 90°, schwenkbar. Swivel axis, be rotatably mounted. Preferably, the pivot axis is oriented perpendicular to the axis of rotation. The machining of the workpiece can thus be carried out using an additional degree of freedom. Preferably, the positioning device is pivotable relative to the machine frame by an angle of at most 360 °, in particular a maximum of 270 °, in particular a maximum of 180 °, in particular a maximum of 90 °.
Die Positioniervorrichtung kann relativ zu dem Maschinengestell ohne Winkelbeschränkung drehbar sein. Hierzu kann die Verbindung zwischen dem Maschinengestell und der Positioniervorrichtung entsprechend der Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper ausgebildet sein. The positioning device may be rotatable relative to the machine frame without angular restriction. For this purpose, the connection between the machine frame and the positioning device can be designed in accordance with the connection between the base body and the rotary body.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following description of two embodiments. Show it:
Fig. 1 eine teilschematische Darstellung einer Werkzeugmaschine mit einer Positioniervorrichtung zum Aufspannen und Positi- onieren eines Werkstücks, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Positioniervorrichtung in 1 shows a partially schematic representation of a machine tool with a positioning device for clamping and positioning a workpiece, FIG. 2 shows a perspective view of the positioning device in FIG
Fig. 1 im Detail mit einem Grundkörper, einem Drehkörper, einer Drehdurchführung, einer Energieübertragungseinrich- tung und einer Ventileinrichtung,  1 in detail with a main body, a rotary body, a rotary feedthrough, a Energieübertragungseinrich- device and a valve device,
Fig. 3 eine Schnittdar Stellung der Positioniervorrichtung entlang der Fig. 3 is a Schnittdar position of the positioning along the
Schnittlinie III in Fig. 2 ohne die  Section line III in Fig. 2 without the
V entileinrichtung, Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Drehdurchführung und derV entileinrichtung, Fig. 4 is an enlarged view of the rotary feedthrough and the
Energieübertragungseinrichtung in Fig. 3, Energy transfer device in Fig. 3,
Fig. 5 einen Schaltplan zu der Positioniereinrichtung in Fig. 1 mit der Drehdurchführung, der Energieübertragungseinrichtung und der Ventileinrichtung, wobei die Ventileinrichtung meh- rere Elektro-Pneumatik- Ventile und mehrere Pneumatik- Hydraulik- Ventile aufweist, und Fig. 6 einen Schaltplan zu einer Positioniervorrichtung gemäß ei- nem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die Positioniervor- richtung die Energieübertragungseinrichtung, eine Dreh- durchführung und eine Ventilvorrichtung aufweist und wobei die Ventileinrichtung ein Elektro-Hydraulik- Ventil umfasst. 5 shows a circuit diagram of the positioning device in FIG. 1 with the rotary feedthrough, the energy transmission device and the valve device, the valve device having several electro-pneumatic valves and a plurality of pneumatic hydraulic valves, and FIG Positioning device according to a second embodiment, wherein the positioning device comprises the energy transmission device, a rotary leadthrough and a valve device and wherein the valve device comprises an electro-hydraulic valve.
Nachfolgend ist anhand der Fig. 1 bis Fig. 5 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Werkzeugmaschine 1 zur spanenden Be- arbeitung von zwei Werkstücken 2 weist ein Maschinengestell 3, eine Werkzeugspindel 4 sowie eine Positioniervorrichtung 5 und eine Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. A machine tool 1 for machining two workpieces 2 has a machine frame 3, a tool spindle 4 and a positioning device 5 and a
Schwenkbrücke 7 auf. Die Werkzeugspindel 4 ist an dem Maschinengestell 3 verschiebbar gelagert. In der Werkzeugspindel 4 ist ein Bearbeitungs- werkzeug 6 zur spanenden Bearbeitung der Werkstücke 2 drehantreibbar gespannt. Die Positioniervorrichtung 5 ist relativ zu dem Maschinengestell 3 mittels der Schwenkbrücke 7 um eine horizontale Schwenkachse A dreh- bar gelagert. Swing bridge 7 on. The tool spindle 4 is mounted displaceably on the machine frame 3. In the tool spindle 4, a machining tool 6 for machining the workpieces 2 is clamped in a rotationally drivable manner. The positioning device 5 is rotatably mounted relative to the machine frame 3 by means of the pivot bridge 7 about a horizontal pivot axis A.
Die Positioniervorrichtung 5 umfasst einen Grundkörper 8, einen Drehkör- per 9, eine Drehdurchführung 10, eine Energieübertragungseinrichtung 11 und eine Ventileinrichtung 12. Die Positioniervorrichtung 5 ist über den Grundkörper 8 an der Schwenkbrücke 7 angebracht. The positioning device 5 comprises a base body 8, a rotary body 9, a rotary leadthrough 10, an energy transmission device 11 and a valve device 12. The positioning device 5 is mounted on the base body 8 on the pivot bridge 7.
Der Drehkörper 9 ist um eine Drehachse B mittels eines elektrischen An- triebsmotors drehbar und an dem Grundkörper 8 gelagert. Der Drehkörper 9 ist relativ zu dem Grundkörper 8 ohne Winkelbeschränkung, insbesonde- re um mehr als 360°, um die Drehachse B drehbar. Hierzu ist zwischen dem Grundkörper 8 und dem Drehkörper 9 ein Axiallager 14 zum Tragen parallel zu der Drehachse B orientierter Lasten angeordnet. Zusätzlich ist zwischen dem Grundkörper 8 und dem Drehkörper 9 ein Radiallager 15 zum Übertragen radial zu der Drehachse B orientierter Kräfte zwischen dem Grundkörper 8 und dem Drehkörper 9 angeordnet. The rotary body 9 is rotatable about an axis of rotation B by means of an electric drive motor and mounted on the main body 8. The rotary body 9 is rotatable relative to the main body 8 without angular restriction, in particular by more than 360 °, about the axis of rotation B. For this purpose, a thrust bearing 14 is arranged for carrying parallel to the axis of rotation B oriented loads between the base body 8 and the rotary body 9. In addition, between the base body 8 and the rotary body 9, a radial bearing 15 for transmitting radially to the rotational axis B oriented forces between the base body 8 and the rotary body 9 is arranged.
An dem Drehkörper 9 ist eine Spannvorrichtung 16 zum Aufspannen der beiden Werkstücke 2 angeordnet. Die Spannvorrichtung 16 umfasst mehre - re Spannbacken 17. Die Spannbacken 17 stehen in kraftübertragender Ver- bindung mit fluidisch betätigbaren Verbrauchern bzw. Aktoren 18 zum Betätigen der Spannbacken 17. Die Aktoren 18 sind als Linearmotoren ausgebildet und stehen in fluidübertragender Verbindung mit der Ventilein- richtung 12. Hierzu sind zwischen der Ventileinrichtung 12 und den Akto- ren 18 Fluid- Arbeitskanäle 19 angeordnet. On the rotary body 9, a clamping device 16 for clamping the two workpieces 2 is arranged. The clamping device 16 comprises a plurality of clamping jaws 17. The clamping jaws 17 are in force-transmitting connection with fluidly actuated consumers or actuators 18 for actuating the clamping jaws 17. The actuators 18 are designed as linear motors and are in fluid-transmitting connection with the valve device 12. For this purpose, fluid working channels 19 are arranged between the valve device 12 and the actuators 18.
Die Spannvorrichtung 16 weist Sensoren 20 zum Erfassen der Lage und der Orientierung der Werkstücke 2 auf. Die Sensoren 20 stehen über elekt- rische Leitungen 21 in Verbindung mit der Energieübertragungseinrichtung 1 1. The tensioning device 16 has sensors 20 for detecting the position and orientation of the workpieces 2. The sensors 20 are connected via electrical lines 21 in connection with the energy transmission device 1 1.
Die Energieübertragungseinrichtung 1 1 weist einen an dem Grundkörper 8 befestigten Grundkörper-Übertragungskopf 22 und einen an dem Drehkör- per 9 befestigten Drehkörper-Übertragungskopf 23 auf. Der Grundkörper- Übertragungskopf 22 und der Drehkörper-Übertragungskopf 23 sind kon- zentrisch zu der Drehachse B angeordnet. Die Energieübertragungseinrich- tung 11 ist zum berührungslosen Übertragen elektrischer Energie zwischen dem Grundkörper 8 und dem Drehkörper 9 als induktiver Koppler ausge- bildet. Der Grundkörper-Übertragungskopf 22 und der Drehkörper- Übertragungskopf 23 sind entlang der Drehachse B beabstandet zueinander ausgebildet. Ein zwischen dem Grundkörper-Übertragungskopf 22 und dem Drehkörper-Übertragungskopf 23 eingestellter Übertragungsspalt 24 beträgt 2 mm. The energy transmission device 1 1 has a base body transmission head 22 fastened to the base body 8 and a base body transmission head 22 attached to the base body 8 and a base body transmission head 22 attached to the base body 8. mounted by 9 rotary body transmission head 23 on. The main body transfer head 22 and the rotary body transfer head 23 are arranged concentrically to the rotation axis B. The energy transmission device 11 is designed for the contactless transmission of electrical energy between the main body 8 and the rotary body 9 as an inductive coupler. The main body transferring head 22 and the rotary body transferring head 23 are formed spaced apart from each other along the rotational axis B. A transmission gap 24 set between the main body transmission head 22 and the rotary body transmission head 23 is 2 mm.
Die Energieübertragungseinrichtung 11 ist zum bidirektionalen Übertragen elektrischer Signale ausgebildet. Hierzu wird der über die Energieüb ertra- gungseinrichtung 11 übertragenen elektrischen Energie das elektrische Signal zur Übertragung von Daten überlagert. Zur Verarbeitung der elektri- schen Signale ist eine an dem Drehkörper 9 angebrachte Steuereinrichtung 25 über die elektrische Leitung 21 mit der Energieübertragungseinrichtung 11 verbunden. The energy transmission device 11 is designed for the bidirectional transmission of electrical signals. For this purpose, the electrical energy transmitted via the energy transfer device 11 is superimposed on the electrical signal for the transmission of data. For processing the electrical signals, a control device 25 attached to the rotary body 9 is connected to the energy transmission device 11 via the electrical line 21.
Die Drehdurchführung 10 ist zwischen dem Grundkörper 8 und dem Dreh- körper 9 angeordnet. Die Drehdurchführung 10 weist eine an dem Grund- körper 8 angebrachte Übertragungs-Achse 26 und eine an dem Drehkörper 9 angebrachte Übertragungs- Welle 27 auf. Die Übertragungs- Achse 26 und die Übertragungs-Welle 27 sind konzentrisch zu der Drehachse B angeord- net. Zum Übertragen des mindestens einen Fluids zwischen dem Grund- körper 8 und dem Drehkörper 9 weist die Drehdurchführung 10 drei Fluid- Versorgungskanäle 28 auf. Insbesondere weist die Drehdurchführung 10 einen Pneumatik- Versorgungskanal 29 zum Übertragen eines gasförmigen Fluids sowie zwei Hydraulik- Versorgungskanäle 30 zum Übertragen zwei- er flüssiger Fluide auf. Zusätzlich weist die Drehdurchführung 10 weitere Fluid- Versorgungskanäle 28 in Form von Reservekanälen 31 auf. Die Übertragungs-Welle 27 weist konzentrisch zu der Drehachse B angeordne- te und zu der Übertragungs-Achse 26 hin geöffnete Ringnuten zur Ausbil- dung der Fluid- Versorgungskanäle 28 auf. Die umlaufenden Ringnuten stehen die Übertragung des mindestens einen Fluids zwischen dem Grund- körper 8 und dem Drehkörper 9 unabhängig von der Orientierung des Drehkörpers 9 relativ zu dem Grundkörper 8 sicher. Zwischen den Ringnu- ten sind an der Übertragungs-Welle 27 umlaufende Dichtelemente 32 zum Abdichten der Fluid- Versorgungskanäle 28 gegenüber der Übertragungs- Achse 26 angeordnet. The rotary feedthrough 10 is arranged between the main body 8 and the rotary body 9. The rotary feedthrough 10 has a transmission shaft 26 attached to the base body 8 and a transmission shaft 27 attached to the rotary body 9. The transmission axis 26 and the transmission shaft 27 are arranged concentrically with the axis of rotation B. For transmitting the at least one fluid between the base body 8 and the rotary body 9, the rotary leadthrough 10 has three fluid supply channels 28. In particular, the rotary feedthrough 10 has a pneumatic supply channel 29 for transferring a gaseous fluid and two hydraulic supply channels 30 for transferring two he liquid fluids on. In addition, the rotary feedthrough 10 further fluid supply channels 28 in the form of reserve channels 31. The transmission shaft 27 has annular grooves arranged concentrically with respect to the axis of rotation B and open towards the transmission axis 26 for the purpose of forming the fluid supply channels 28. The circumferential annular grooves are the transfer of at least one fluid between the base body 8 and the rotary body 9 regardless of the orientation of the rotary body 9 relative to the base 8 sure. Circumferential sealing elements 32 for sealing the fluid supply channels 28 with respect to the transmission axis 26 are arranged on the transmission shaft 27 between the annular grooves.
Die Ventileinrichtung 12 weist mehrere elektrisch betätigbare Elektro- Pneumatik- Ventile 33 zum Steuern des Flusses eines gasförmigen Fluids auf. Das jeweilige Elektro-Pneumatik- Ventil 33 steht über die elektrische Leitung 21 und die Steuereinrichtung 25 in energieübertragender Verbin- dung mit der Energieübertragungseinrichtung 11. Über je einen der Fluid- Arbeitskanäle 19 ist das jeweilige Elektro-Pneumatik- Ventil 33 an dem Pneumatik- Versorgungskanal 29 angeschlossen. Das jeweilige Elektro- Pneumatik- Ventil 33 ist anhand eines über die Energieübertragungseinrich- tung 11 übertragenen elektrischen Signals reversibel öffenbar. The valve device 12 has a plurality of electrically operable electro-pneumatic valves 33 for controlling the flow of a gaseous fluid. The respective electro-pneumatic valve 33 is in electrical connection with the energy transmission device 11 via the electrical line 21 and the control device 25. The respective electro-pneumatic valve 33 on the pneumatic supply channel is provided via one of each of the fluid working channels 19 29 connected. The respective electro-pneumatic valve 33 can be opened reversibly on the basis of an electrical signal transmitted via the energy transmission device 11.
Die Ventileinrichtung 12 weist mehrere pneumatisch betätigbare Pneuma- tik-Hydraulik- Ventile 34 zum Steuern des Flusses eines hydraulischen Flu- ids auf. Hierzu ist das jeweilige Pneumatik-Hydraulik- Ventil 34 mit jeweils einem der Elektro-Pneumatik- Ventile 33 über je einen der Fluid- Arbeitskanäle 19 verbunden. Zudem sind die mehreren Pneumatik- Hydraulik- Ventile 34 jeweils über zwei Fluid- Arbeitskanäle 19 an den bei- den Hydraulik- Versorgungskanälen 30 angeschlossen. Die beiden Hydrau- lik- Versorgungskanäle 30 bilden eine Zuleitung und eine Ableitung für hy- draulische Fluide. Abhängig von dem über das Elektro-Pneumatik- Ventil 33 auf das Pneumatik-Hydraulik- Ventil 34 übertragenen pneumatischen Druck ist das Pneumatik-Hydraulik- Ventil 34 reversibel öffenbar. The valve device 12 has a plurality of pneumatically actuated pneumatic-hydraulic valves 34 for controlling the flow of a hydraulic fluid. For this purpose, the respective pneumatic hydraulic valve 34 is connected to one of the electro-pneumatic valves 33 via one of the fluid working channels 19. In addition, the plurality of pneumatic hydraulic valves 34 are each connected via two fluid working channels 19 to the two hydraulic supply channels 30. The two hydraulic Lich supply channels 30 form a supply line and a drain for hydraulic fluids. Depending on the pneumatic pressure transmitted via the electro-pneumatic valve 33 to the pneumatic-hydraulic valve 34, the pneumatic-hydraulic valve 34 can be opened reversibly.
Über jeweils zwei Fluid- Arbeitskanälen 19 sind die Verbraucher bzw. Ak- toren 18 an den Pneumatik-Hydraulik- Ventilen 34 angeschlossen. Die Elektro-Pneumatik- Ventile 33 sowie die Pneumatik-Hydraulik- Ventile 34 sind als Regelventile zum Regeln eines Fluiddrucks ausgebildet. Eine von dem jeweiligen Aktor 18 übertragbare Kraft ist somit einstellbar. The consumers or actuators 18 are connected to the pneumatic-hydraulic valves 34 via two respective fluid working channels 19. The electro-pneumatic valves 33 and the pneumatic-hydraulic valves 34 are designed as control valves for regulating a fluid pressure. A transferable from the respective actuator 18 force is thus adjustable.
Die Funktionsweise der Positioniervorrichtung 5 zum Aufspannen und Po- sitionieren der Werkstücke 2 ist wie folgt: The operation of the positioning device 5 for mounting and positioning the workpieces 2 is as follows:
Die Werkzeugmaschine 1 befindet sich in einer Grundstellung. Die Werk- zeugspindel 4 ist in einer Rückstellposition angeordnet und die Positionier- vorrichtung 5 befindet sich in einer Rüstposition. Die Elektro-Pneumatik- Ventile 33 befinden sich in einer Offenstellung und die über die Pneuma- tik-Hydraulik- Ventile 34 geschaltenen Spannbacken 17 befinden sich in einer Offenposition. The machine tool 1 is in a basic position. The tool spindle 4 is arranged in a reset position and the positioning device 5 is in a set-up position. The electro-pneumatic valves 33 are in an open position and the connected via the pneumatic hydraulic valves 34 jaws 17 are in an open position.
Die beiden Werkstücke 2 werden in die Spannvorrichtung 16 eingelegt. The two workpieces 2 are inserted into the clamping device 16.
Über die Energieübertragungseinrichtung 11 wird die Steuereinrichtung 25 mit elektrischer Energie versorgt. Die Position der beiden Werkstücke 2 wird über die Sensoren 20 erfasst. Ein mit der Position der beiden Werk- stücke 2 korrelierendes elektrisches Signal wird über die Energieübertra- gungseinrichtung 11 an eine Maschinensteuerung 35 übertragen. Die Ma- schinensteuerung 35 stellt ein elektrisches Signal zum Schließen der Spannbacken 17 bereit. Die Elektro-Pneumatik- Ventile 33 werden über die Energieübertragungseinrichtung 11 und die Steuereinrichtung 25 mit elektrischer Energie versorgt. Aufgrund des Steuersignals werden die Elektro-Pneumatik- Ventile 33 aus der Offenstellung in eine Verschlussstel- lung überführt. Der von den Elektro-Pneumatik- Ventilen 33 über die Fluid- Arbeitskanäle 19 auf die Pneumatik-Hydraulik- Ventile 34 wirkende pneu- matische Druck wird reduziert. About the energy transfer device 11, the controller 25 is supplied with electrical energy. The position of the two workpieces 2 is detected by the sensors 20. An electrical signal which correlates with the position of the two workpieces 2 is transmitted to a machine controller 35 via the energy transmission device 11. The engine controller 35 provides an electrical signal to close the Jaws 17 ready. The electro-pneumatic valves 33 are supplied with electrical energy via the energy transmission device 11 and the control device 25. Due to the control signal, the electro-pneumatic valves 33 are transferred from the open position into a closed position. The pneumatic pressure acting on the pneumatic-hydraulic valves 34 from the electro-pneumatic valves 33 via the fluid working channels 19 is reduced.
Die Pneumatik- Hydraulik- Ventile 34 werden geschalten. Hierbei werden die jeweiligen Verbraucher bzw. Aktoren 18 über die Fluid- Arbeitskanäle 19 derart mit hydraulischem Fluid versorgt, dass die Spannbacken 17 aus der Offenposition in eine Schließposition verlagert werden. Die beiden Werkstücke 2 sind in der Spannvorrichtung 16 aufgespannt und die Positi- oniervorrichtung 5 befindet sich in einer Spannposition. The pneumatic hydraulic valves 34 are switched. In this case, the respective consumers or actuators 18 are supplied via the fluid working channels 19 with hydraulic fluid such that the clamping jaws 17 are displaced from the open position into a closed position. The two workpieces 2 are clamped in the clamping device 16 and the positioning device 5 is in a clamping position.
Mittels eines nicht dargestellten Maschinenantriebs wird die Werk- zeugspindel 4 zum Bearbeiten eines der beiden Werkstücke 2 an dieses heranbewegt. Die Werkzeugspindel 4 befindet sich in einer Zustellposition. Die Positioniervorrichtung 5 wird zum Positionieren des zu bearbeitenden Werkstücks 2 mittels der Schwenkbrücke 7 um die Schwenkachse A ge- dreht. Die Positioniervorrichtung 5 befindet sich in einer Schwenkposition. Der Drehkörper 9 wird relativ zu dem Grundkörper 8 um die Drehachse B gedreht. Die Verlagerung der Werkzeugspindel 4, die Drehung der Positio- niervorrichtung 5 und die Drehung des Drehkörpers 9 können simultan o- der nacheinander erfolgen. Die Werkzeugmaschine 1 befindet sich in einer Bearbeitungsstellung. By means of a machine drive, not shown, the tool spindle 4 is moved to edit one of the two workpieces 2 to this. The tool spindle 4 is in a feed position. The positioning device 5 is rotated about the pivot axis A for positioning the workpiece 2 to be machined by means of the pivot bridge 7. The positioning device 5 is in a pivoting position. The rotary body 9 is rotated relative to the base body 8 about the rotation axis B. The displacement of the tool spindle 4, the rotation of the positioning device 5 and the rotation of the rotary body 9 can take place simultaneously or successively. The machine tool 1 is in a processing position.
Nach Abschluss des Bearbeitungsprozesses der beiden Werkstücke 2 wird die Werkzeugmaschine 1 in die Grundstellung zurückverlagert. Mittels des Maschinenantriebs wird die Werkzeugspindel 4 in die Rückstellposition bewegt. Die Positioniervorrichtung 5 wird um die Schwenkachse A gedreht und in die Spannposition verlagert. After completion of the machining process of the two workpieces 2, the machine tool 1 is moved back to the basic position. By means of the Machine drive, the tool spindle 4 is moved to the reset position. The positioning device 5 is rotated about the pivot axis A and moved to the clamping position.
Die Maschinensteuerung 35 stellt ein elektrisches Signal zum Öffnen der Spannbacken 17 bereit. Dieses elektrische Signal wird über die Energie- Übertragungseinrichtung 11 und die Steuereinrichtung 25 an die Elektro- Pneumatik- Ventile 33 übertragen. Mittels der über die Energieübertra- gungseinrichtung 11 übertragenen elektrischen Energie werden die Elektro- Pneumatik- Ventile 33 in die Offenstellung überführt. Hierdurch wird der über die Fluid- Arbeitskanäle 19 an die Pneumatik-Hydraulik- Ventile 34 herangeführte pneumatische Druck erhöht. Die Pneumatik-Hydraulik- Ventile 34 werden derart geschalten, dass die Verbraucher bzw. Aktoren 18 die Spannbacken 17 aus der Schließposition in die Offenposition über- führen. The machine controller 35 provides an electrical signal to open the jaws 17. This electrical signal is transmitted via the energy transmission device 11 and the control device 25 to the electro-pneumatic valves 33. By means of the electrical energy transmitted via the energy transmission device 11, the electro-pneumatic valves 33 are transferred to the open position. As a result, the pneumatic pressure supplied via the fluid working channels 19 to the pneumatic-hydraulic valves 34 is increased. The pneumatic-hydraulic valves 34 are switched in such a way that the consumers or actuators 18 transfer the clamping jaws 17 from the closed position into the open position.
Die beiden Werkstücke 2 werden aus der Spannvorrichtung 16 entnom- men. Zum Bearbeiten weiterer Werkstücke 2 wird der vorstehend be- schriebene Vorgang wiederholt. The two workpieces 2 are removed from the clamping device 16. For processing further workpieces 2, the procedure described above is repeated.
Anhand der Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfmdungsge- mäßen Positioniervorrichtung beschrieben. Im Unterschied zu dem voran- gegangenen Ausführungsbeispiel weist die Drehdurchführung 10 lediglich zwei Hydraulik- Versorgungskanäle 30 auf. Anstelle der Elektro-Pneuma- tik-Ventile 33 und der Pneumatik-Hydraulik- Ventile 34 weist die Dreh- durchführung 10 mehrere elektrisch betätigbare Elektro-Hydraulik- Ventile 36 zum Steuern des Flusses von hydraulischen Fluiden auf. Die Elektro- Hydraulik- Ventile 36 sind über die elektrischen Leitungen 21 energieüber- tragend mit der Steuereinrichtung 25 und der Energieübertragungseinrich- tung 11 verbunden. Über je zwei Fluid- Arbeitskanäle 19 sind die Elektro- Hydraulik- Ventile 36 mit den beiden Hydraulik- Versorgungskanälen 30 verbunden. Ein elektrisches Steuersignal zum Betätigen der Spannbacken 17 wird von der Maschinensteuerung 35 über die Energieübertragungseinrichtung 11 und die Steuereinrichtung 25 auf die Elektro-Hydraulik- Ventile 36 übertra- gen. Die Elektro-Hydraulik- Ventile 36 werden derart geschalten, dass die Verbraucher bzw. Aktoren 18 die Spannbacken 17 aus der Offenposition in die Schließposition überführen. Die Positioniervorrichtung 5 befindet sich in der Spannposition. Zum Verlagern der Werkzeugmaschine 1 in die Be- arbeitungsstellung und zurück in die Grundstellung wird gemäß dem vor- stehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verfahren. 6, a further embodiment of the erfmdungsge- proper positioning is described. In contrast to the preceding embodiment, the rotary feedthrough 10 has only two hydraulic supply channels 30. Instead of the electro-pneumatic valves 33 and the pneumatic-hydraulic valves 34, the rotary leadthrough 10 has a plurality of electrically actuatable electrohydraulic valves 36 for controlling the flow of hydraulic fluids. The electrohydraulic valves 36 are connected to the control device 25 and the power transmission device via the electrical lines 21 in an energy-transmitting manner. tion 11 connected. About two fluid working channels 19, the electro-hydraulic valves 36 are connected to the two hydraulic supply channels 30. An electrical control signal for actuating the clamping jaws 17 is transmitted from the machine control 35 via the energy transmission device 11 and the control device 25 to the electrohydraulic valves 36. The electrohydraulic valves 36 are switched in such a way that the consumers or actuators 18 transfer the jaws 17 from the open position to the closed position. The positioning device 5 is in the clamping position. To displace the machine tool 1 into the processing position and back into the basic position, the method described above is used.

Claims

Patentansprüche claims
1. Positioniervorrichtung (5) zum Positionieren eines Werkstücks (2), aufweisend A positioning device (5) for positioning a workpiece (2) comprising
einen Grundkörper (8),  a main body (8),
einen relativ zu dem Grundkörper (8) drehbar gelagerten Drehkör- per (9) zum Anordnen des Werkstücks (2),  a rotatable body (9) rotatably mounted relative to the base body (8) for arranging the workpiece (2),
eine Drehdurchführung (10) zum Übertragen von mindestens ei- nem Fluid zwischen dem Grundkörper (8) und dem Drehkörper a rotary feedthrough (10) for transmitting at least one fluid between the base body (8) and the rotary body
(9), (9)
eine Energieübertragungseinrichtung (11) zum berührungslosen Übertragen elektrischer Energie zwischen dem Grundkörper (8) und dem Drehkörper (9) und  an energy transfer device (11) for the contactless transfer of electrical energy between the base body (8) and the rotary body (9) and
eine an dem Drehkörper (9) angebrachte und mittels der übertrage- nen elektrischen Energie betätigbare Ventileinrichtung (12) zum Steuern eines Flusses des mindestens einen Fluids.  a valve device (12) attached to the rotary body (9) and operable by means of the transmitted electrical energy for controlling a flow of the at least one fluid.
2. Positioniervorrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (9) relativ zu dem Grundkörper (8) ohne Winkel- beschränkung drehbar ist. 2. Positioning device (5) according to claim 1, characterized in that the rotary body (9) is rotatable relative to the base body (8) without angular restriction.
3. Positioniervorrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Drehdurchführung (10) mindestens einen Fluid- Versorgungskanal (28) zum Übertragen mindestens eines gasförmigen und/oder eines flüssigen Fluids aufweist. 3. Positioning device (5) according to claim 1 or 2, characterized in that the rotary feedthrough (10) has at least one fluid supply channel (28) for transmitting at least one gaseous and / or liquid fluid.
4. Positioniervorrichtung (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Fluid- Versorgungskanal (28) als Pneumatik- Versorgungskanal (29) zum Übertragen des gasförmigen Fluids ausge- bildet ist. 4. Positioning device (5) according to claim 3, characterized in that exactly one fluid supply channel (28) as a pneumatic Supply channel (29) for transmitting the gaseous fluid is formed.
5. Positioniervorrichtung (5) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, dass genau zwei Fluid- Versorgungskanäle (28) als Hydrau- lik- Versorgungskanäle (30) zum Übertragen des flüssigen Fluids aus- gebildet sind. 5. Positioning device (5) according to claim 3 or 4, characterized in that exactly two fluid supply channels (28) are designed as hydraulic supply channels (30) for transferring the liquid fluid.
6. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (12) mindestens ein mit der Energieübertragungseinrichtung (11) energieübertragend verbun- denes, elektrisch betätigbares Elektro-Hydraulik- Ventil (36) zum Steu- ern des Flusses eines flüssigen Fluids aufweist. 6. Positioning device (5) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the valve device (12) at least one with the energy transfer device (11) energy-transmitting connected, elec- trically actuated electro-hydraulic valve (36) for controlling the flow of a liquid fluid.
7. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (12) mindestens ein mit der Energieübertragungseinrichtung (11) energieübertragend verbun- denes, elektrisch betätigbares Elektro-Pneumatik- Ventil (33) zum Steuern des Flusses eines gasförmigen Fluids aufweist. 7. Positioning device (5) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the valve device (12) at least one with the energy transfer device (11) energy-transmitting verbun- connected, electrically actuated electro-pneumatic valve (33) for controlling the flow a gaseous fluid.
8. Positioniervorrichtung (5) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (12) mindestens ein mit dem mindestens ei- nen Elektro-Pneumatik- Ventil (33) fluidübertragend verbundenes, pneumatisch betätigbares Pneumatik-Hydraulik- Ventil (34) zum Steu- ern des Flusses eines flüssigen Fluids aufweist. 8. Positioning device (5) according to claim 7, characterized in that the valve device (12) at least one with the at least one electro-pneumatic valve (33) fluid-transmitting connected, pneumatically actuated pneumatic hydraulic valve (34) for Steu - NEN of the flow of a liquid fluid.
9. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (12) mindestens ein Re- gelventil zum Regeln eines Fluiddrucks umfasst. 9. Positioning device (5) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the valve device (12) at least one regulating valve for regulating a fluid pressure comprises.
10. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragungseinrichtung (11) induk- tiv ausgebildet ist. 10. Positioning device (5) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the energy transmission device (11) is formed inductively.
11. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 11. Positioning device (5) according to one of claims 1 to 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragungseinrichtung (11) zum berührungslosen Übertragen elektrischer Signale zwischen dem Grundkörper (8) und dem Drehkörper (9) ausgebildet ist.  characterized in that the energy transfer device (11) for contactless transmission of electrical signals between the base body (8) and the rotary body (9) is formed.
12. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ge kennzeichnet durch mindestens einen an dem Drehkörper (9) ange- brachten und mit der mindestens einen Ventileinrichtung (12) fluid- übertragend verbundenen Aktor (18). 12. Positioning device (5) according to one of claims 1 to 11, characterized by at least one on the rotary body (9) attached and with the at least one valve device (12) fluidly connected actuator (18).
13. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ge kennzeichnet durch mindestens einen an dem Drehkörper (9) ange- brachten und mit der Energieübertragungseinrichtung (11) verbünde - nen Sensor (20). 13. Positioning device (5) according to one of claims 1 to 12, characterized by at least one sensor attached to the rotary body (9) and connected to the energy transmission device (11).
14. Werkzeugmaschine (1), mit 14. Machine tool (1), with
einem Maschinengestell (3),  a machine frame (3),
mindestens einer an dem Maschinengestell (3) angeordneten Werkzeugspindel (4) und  at least one of the machine frame (3) arranged tool spindle (4) and
- mindestens einer an dem Maschinengestell (3) angeordneten Posi- tioniervorrichtung (5) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche. - At least one on the machine frame (3) arranged positioning tion (5) according to one of the preceding claims.
15. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung (5) relativ zu dem Maschinengestell (3) drehbar gelagert ist. 15. Machine tool (1) according to claim 14, characterized in that the positioning device (5) is rotatably mounted relative to the machine frame (3).
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