DE102018201853B4 - Positioning device for positioning a workpiece and machine tool with a positioning device - Google Patents

Positioning device for positioning a workpiece and machine tool with a positioning device Download PDF

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Abstract

Positioniervorrichtung (5) zum Positionieren eines Werkstücks (2), aufweisend- einen Grundkörper (8),- einen relativ zu dem Grundkörper (8) drehbar gelagerten Drehkörper (9) zum Anordnen des Werkstücks (2),- eine Drehdurchführung (10) zum Übertragen von mindestens einem Fluid zwischen dem Grundkörper (8) und dem Drehkörper (9),- eine Energieübertragungseinrichtung (11) zum berührungslosen Übertragen elektrischer Energie zwischen dem Grundkörper (8) und dem Drehkörper (9) und- eine an dem Drehkörper (9) angebrachte und mittels der übertragenen elektrischen Energie betätigbare Ventileinrichtung (12) zum Steuern eines Flusses des mindestens einen Fluids.Positioning device (5) for positioning a workpiece (2), comprising - a base body (8), - a rotating body (9) rotatably mounted relative to the base body (8) for arranging the workpiece (2), - a rotary feedthrough (10) for Transfer of at least one fluid between the base body (8) and the rotating body (9), - an energy transfer device (11) for contactless transfer of electrical energy between the base body (8) and the rotating body (9) and - one on the rotating body (9) attached valve device (12) which can be actuated by means of the transmitted electrical energy for controlling a flow of the at least one fluid.

Description

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 also relates to a machine tool for machining workpieces with such a positioning device.

Aus der EP 3 028 804 B1 ist eine Positioniervorrichtung mit einem Grundkörper und einem relativ zu dem Grundkörper drehbar gelagerten Drehkörper zum Aufspannen eines Werkstücks bekannt. Die Positioniervorrichtung weist eine Energieübertragungseinrichtung zum berührungslosen, insbesondere induktiven, Übertragen elektrischer Energie zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper auf. Die über die Energieübertragungseinrichtung 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 komplex und deren Einsatzbereich ist beschränkt.From the EP 3 028 804 B1 a positioning device with a base body and a rotating body mounted rotatably relative to the base body for clamping a workpiece is known. The positioning device has an energy transmission device for the contactless, in particular inductive, transmission of electrical energy between the base body and the rotating body. The electrical energy that can be transmitted via the energy transmission device per time is limited. Although a briefly increased demand for energy can be covered by storage means, such positioning devices are complex in structure and their area of application is limited.

Positioniervorrichtungen zum Positionieren eines Werkstücks sind bekannt aus der DE 299 22 068 U1 , der DE 100 59 193 C1 , der DE 10 2011 117 776 B3 und der DE 10 2010 020 300 A1 . Ein Bearbeitungszentrum mit Drehübertrager ist bekannt aus der DE 10 2008 055 971 A1 .Positioning devices for positioning a workpiece are known from US Pat DE 299 22 068 U1 , the DE 100 59 193 C1 , the DE 10 2011 117 776 B3 and the DE 10 2010 020 300 A1 . A machining center with a rotary joint is known from the DE 10 2008 055 971 A1 .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positioniervorrichtung derart weiterzubilden, dass diese einfach aufgebaut und wirtschaftlich ist und einen flexiblen Einsatzbereich aufweist.The invention is based on the object of developing a positioning device in such a way that it has a simple structure, is economical and has a flexible area of application.

Diese Aufgabe wird durch eine Positioniervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße 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 Energieübertragungseinrichtung übertragbar sind. Ferner weist die Positioniervorrichtung eine an dem Drehkörper angebrachte und mittels der übertragenen elektrischen Energie betätigbare Ventileinrichtung zum Steuern eines Flusses 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 mittels 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 with the features of claim 1. The positioning device according to the invention has a rotary leadthrough for transmitting at least one fluid between the base body and the rotary body and thus enables a fluid-based transmission of high power between the base body and the rotary body, in particular higher power than can be transmitted via the energy transmission device. Furthermore, the positioning device has a valve device, which is attached to the rotating body and can be actuated by means of the transmitted electrical energy, for controlling a flow of the at least one fluid. This advantageously means that a high energy requirement on the rotating body can be transmitted in a fluid-based manner via the rotary leadthrough, the fluid flow being controllable by means of the electrical energy transmitted via the energy transmission device and supplied to the valve device. The rotating body can be driven in rotation in the usual way by means of an electric drive motor.

Die Ventileinrichtung kann dazu ausgebildet sein, den Fluss des mindestens 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 Drehkörper übertragenen Fluide kann somit, insbesondere bei mehreren Verbrauchern, erheblich reduziert werden. Die Drehdurchführung ermöglicht das Übertragen hoher Leistung zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper, wobei die über die Energieübertragungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgte Ventileinrichtung den Fluidfluss derart steuerbar macht, dass die Anzahl der über die Drehdurchführung separat übertragenen Fluide reduziert werden kann. Die Komplexität der Positioniervorrichtung, insbesondere der Drehdurchführung, ist somit reduziert und deren Einsatzbereich ist vergrößert. Die Ventileinrichtung kann mindestens ein Schließventil, das lediglich zwischen der Offenstellung und der Verschlussstellung anordenbar ist, aufweisen. Derartige Ventile tragen zur Wirtschaftlichkeit der Positioniervorrichtung bei.The valve device can be designed to control the flow of the at least one fluid to a plurality of consumers. The valve device is preferably designed to control the flow of a fluid transmitted to the rotating body to a plurality of consumers. The number of fluids transmitted between the base body and the rotating body by means of the rotary leadthrough can thus be considerably reduced, in particular when there are several consumers. The rotary leadthrough enables the transmission of high power between the base body and the rotary body, the valve device supplied with electrical energy via the energy transfer device making the fluid flow controllable in such a way that the number of fluids transmitted separately via the rotary leadthrough can be reduced. The complexity of the positioning device, in particular the rotary feedthrough, is thus reduced and its area of application is enlarged. The valve device can have at least one closing valve which can only be arranged between the open position and the closed position. Such valves contribute to the economy of the positioning device.

Die Energieübertragungseinrichtung kann einen an dem Grundkörper angebrachten Grundkörper-Übertragungskopf und einen an dem Drehkörper angebrachten Drehkörper-Übertragungskopf aufweisen. Vorzugsweise ist die Energieübertragungseinrichtung ein elektromagnetischer Energieübertrager. Die elektrische Energie kann zur Übertragung zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper, insbesondere zur Übertragung zwischen dem Grundkörper-Übertragungskopf und dem Drehkörper-Übertragungskopf, in elektromagnetische Energie, insbesondere in elektromagnetische Strahlung, gewandelt werden.The energy transfer device can have a main body transfer head attached to the main body and a rotating body transfer head attached to the rotating body. The energy transmission device is preferably an electromagnetic energy transmitter. The electrical energy can be converted into electromagnetic energy, in particular into electromagnetic radiation, for transmission between the base body and the rotating body, in particular for transmission between the base body transfer head and the rotating body transfer head.

Vorzugsweise ist die Energieübertragungseinrichtung konzentrisch zu einer Drehachse des Drehkörpers angeordnet. Zum berührungslosen Übertragen der elektrischen Energie kann der Grundkörper-Übertragungskopf entlang der Drehachse beabstandet zu dem Drehkörper-Übertragungskopf angeordnet sein. Ein zwischen dem Grundkörper-Übertragungskopf und dem Drehkörper-Übertragungskopf ausgebildeter Übertragungsspalt liegt vorzugsweise 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, insbesondere im Bereich von 3 mm bis 5 mm. Durch die berührungslose Übertragung der elektrischen Energie ist die Positioniervorrichtung im Betrieb besonders robust.The energy transmission device is preferably arranged concentrically to an axis of rotation of the rotating body. For the contactless transfer of electrical energy, the base body transfer head can be arranged along the axis of rotation at a distance from the rotating body transfer head. A transmission gap formed between the base body transfer head and the rotating body transfer head is preferably in the range from 0.5 mm to 10 mm, in particular in the range from 1 mm to 8 mm, in particular in the range from 2 mm to 6 mm, in particular in the range of 3 mm to 5 mm. Due to the contactless transmission of electrical energy, the positioning device is particularly robust in operation.

Vorzugsweise beträgt eine über die Energieübertragungseinrichtung übertragbare 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, insbesondere in einem Bereich von 2,5 W bis 50 W, insbesondere in einem Bereich von 5 W bis 20 W.An electrical power that can be transmitted via the energy transmission device is preferably 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. Electrical power that can be transmitted to the energy transmission device is particularly preferably in a range between 1 W and 100 W, in particular in a range from 2.5 W to 50 W, in particular in a range from 5 W to 20 W.

Die Positioniervorrichtung kann ein an dem Drehkörper angebrachtes 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 Speichermittel kann auch ein chemisches Speicherelement, insbesondere eine galvanische Zelle, aufweisen. Hierdurch kann ein kurzzeitig hoher Bedarf an elektrischer oder fluidischer Leistung gedeckt werden.The positioning device can have a storage means attached to the rotating body for storing energy. The storage means preferably has a physical storage element, in particular a spring force accumulator and / or a pressure accumulator, in particular a compressed air accumulator and / or a hydraulic accumulator. The storage means can also have a chemical storage element, in particular a galvanic cell. In this way, a short-term high demand for electrical or fluid power can be covered.

Vorzugsweise ist der mindestens eine mit der Drehdurchführung verbundene Verbraucher ein Aktor, insbesondere einer Spannvorrichtung. Die Spannvorrichtung kann mindestens eine Spannbacke zum Spannen des Werkstücks aufweisen. Mittels des über die Drehdurchführung übertragenen mindestens einen Fluids kann das Werkstück auf der Spannvorrichtung besonders schnell und mit der erforderlichen Spannkraft aufgespannt werden.The at least one consumer connected to the rotary leadthrough is preferably an actuator, in particular a clamping device. The clamping device can have at least one clamping jaw for clamping the workpiece. By means of the at least one fluid transmitted 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-Versorgungskanals aufweisen. Zur Abdichtung des mindestens einen Fluid-Versorgungskanals kann die Drehdurchführung mindestens ein zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper angeordnetes Dichtmittel, insbesondere eine Spaltdichtung, aufweisen. Vorzugsweise ist die mindestens eine umlaufende Nut entlang der Drehachse beidseitig mittels der umlaufenden Dichtmittel abgedichtet. Die Drehdurchführung ist insbesondere konzentrisch zu der Drehachse angeordnet.A positioning device according to claim 2 can be used flexibly and economically. The rotating body is endlessly rotatable relative to the base body. For this purpose, the rotary leadthrough can have at least one groove running completely around the axis of rotation for forming at least one fluid supply channel. To seal the at least one fluid supply channel, the rotary leadthrough can have at least one sealing means, in particular a gap seal, arranged between the base body and the rotary body. The at least one circumferential groove is preferably sealed on both sides along the axis of rotation by means of the circumferential sealing means. The rotary leadthrough is in particular arranged concentrically to the axis of rotation.

Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 3 weist einen flexiblen Einsatzbereich auf. Zum Übertragen des mindestens einen Fluids zwischen dem Grundkörper und dem Drehkörper kann die Drehdurchführung je einen Fluid-Versorgungskanal aufweisen. Der mindestens eine Fluid-Versorgungskanal kann zum Übertragen mindestens eines Gases, insbesondere als Pneumatik-Versorgungskanal zum Übertragen von Druckluft, und/oder zum Übertragen mindestens einer Flüssigkeit, insbesondere als Hydraulik-Versorgungskanal zum Übertragen von Hydraulikflüssigkeit, ausgebildet sein.A positioning device according to claim 3 has a flexible area of use. To transfer the at least one fluid between the base body and the rotating body, the rotary leadthrough can 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 transferring compressed air, and / or for transferring at least one liquid, in particular as a hydraulic supply duct for transferring hydraulic fluid.

An dem mindestens einen Fluid-Versorgungskanal kann jeweils mindestens ein Fluid-Arbeitskanal zum Übertragen des Fluids zu einem Verbraucher angeschlossen sein. Vorzugsweise sind an dem mindestens einen Fluid-Versorgungskanal mehrere Fluid-Arbeitskanäle angeschlossen. Der mindestens eine Fluid-Arbeitskanal kann jeweils mit einem Ventil der Ventileinrichtung zum Steuern des Flusses des mindestens einen in dem Fluid-Arbeitskanal geführten Fluids verbunden sein.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 preferably connected to the at least one fluid supply channel. The at least one fluid working channel can 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 Einsatzbereich 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 Drehdurchführung ist nicht notwendig. Die Druckluft kann beispielsweise an dem jeweiligen Verbraucher und/oder an der Ventileinrichtung in die Umgebung entweichen.A positioning device according to claim 4 has a large area of application and is of simple construction and particularly robust in operation. The pneumatic supply channel can be connected to several consumers via several fluid working channels. It is not necessary to return the compressed air transmitted via the pneumatic supply channel through the rotary feedthrough. The compressed air can escape into the environment, for example at the respective consumer and / or at the valve device.

Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 5 ist einfach aufgebaut und ermöglicht das Übertragen einer hohen fluidischen 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 stehen. Über die beiden Hydraulik-Versorgungskanäle können besonders hohe fluidische Leistungen übertragen werden, wobei die Komplexität der Positioniervorrichtung, insbesondere der Drehdurchführung, durch die Ausbildung lediglich zweier Hydraulik-Versorgungskanäle erheblich reduziert ist.A positioning device according to claim 5 has a simple structure and enables a high fluidic power to be transmitted between the base body and the rotating body. A first hydraulic supply channel is preferably designed as a supply line and a second hydraulic supply channel is designed as a return line. The supply line can be connected to the return line via the at least one consumer. Particularly high fluidic capacities 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 formation of only two hydraulic supply channels.

Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 6 ist besonders flexibel einsetzbar. 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 Energieübertragungseinrichtung übertragenen elektrischen Energie steuerbar. Vorzugsweise weist die Ventileinrichtung mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sieben, insbesondere mindestens zehn, Elektro-Hydraulik-Ventile auf.A positioning device according to claim 6 can be used in a particularly flexible manner. The at least one electro-hydraulic valve is preferably connected to the two hydraulic supply channels. The at least one electro-hydraulic valve is operated by means of the electrical energy transmitted via the energy transmission device controllable. The valve device preferably 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 flexibel 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 Ventileinrichtung 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 können, ohne dass dabei die maximale über die Energieübertragungseinrichtung übertragbare elektrische Leistung überschritten wird. Der Fluss des mindestens einen Fluids zu mehreren Verbrauchern kann somit beispielsweise 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 can be controlled by means of the electrical energy transmitted via the energy transmission device. The valve device preferably 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 controllable with less 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 the maximum electrical power that can be transmitted via the energy transmission device being exceeded. The flow of the at least one fluid to a plurality of consumers can thus be controlled simultaneously, for example.

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 einen Hydraulik-Versorgungskanal verbunden. Vorzugsweise ist das mindestens eine Pneumatik-Hydraulik-Ventil mit zwei Hydraulik-Versorgungskanälen, 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. Vorzugsweise weist die Ventileinrichtung mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sieben, insbesondere mindestens zehn, Pneumatik-Hydraulik-Ventile auf. Die Ventileinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das mindestens eine Elektro-Pneumatik-Ventil mittels der über die Energieübertragungseinrichtung übertragene elektrische Energie geschalten wird, wobei das mindestens 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 can be used flexibly and is economical to operate. 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 preferably connected to two hydraulic supply channels, in particular to the supply line and the discharge line. To control the pneumatic-hydraulic valve, it is connected to the at least one electro-pneumatic valve in a fluid-transferring manner. The valve device preferably 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, the at least one pneumatic-hydraulic valve by means of the gaseous fluid controlled by the at least one electro-pneumatic valve is switched. This means that a greater power is available for switching the pneumatic-hydraulic valves than 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 Offenstellung, in der der Fluss des mindestens einen Fluids freigegeben ist, eine Verschlussstellung, in der der Fluss des mindestens einen Fluids versperrt ist, und mindestens eine Zwischenstellung, in der der Fluss des mindestens einen Fluids teilweise freigegeben ist. Das mindestens eine Regelventil ermöglicht ein Bereitstellen von Fluiden mit einstellbarem Druckniveau. 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 area of application. The at least one control valve enables an open position in which the flow of the at least one fluid is released, a closed 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 one fluid is partially released. The at least one control valve enables fluids with an adjustable pressure level to be provided. The at least one control valve is preferably 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 Leistung. Die Energieübertragungseinrichtung kann als induktiver Koppler ausgebildet sein. Durch die induktive Ausbildung der Energieübertragungseinrichtung ist diese besonders robust gegenüber Verschmutzungen und tolerant gegenüber Fehlstellungen, insbesondere zwischen dem Grundkörper-Übertragungskopf und dem Drehkörper-Übertragungskopf.A positioning device according to claim 10 is particularly robust in operation and ensures the transmission of particularly high electrical power. The energy transmission device can be designed as an inductive coupler. Due to the inductive design of the energy transmission device, it is particularly robust with regard to contamination and tolerant of misalignments, in particular between the base body transmission head and the rotating body transmission 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 digitale, elektrische Signale übertragen. Die elektrischen Signale können an die Übertragung der elektrischen Energie, insbesondere durch Modulation dieser, gekoppelt sein. Vorzugsweise weist die Positioniervorrichtung eine an dem Drehkörper angebrachte und mit der Energieübertragungseinrichtung signalverbundene Steuereinrichtung zum Verarbeiten der elektrischen Signale auf. Die Übertragung elektrischer Signale gewährleistet die Übertragung von Daten zur Steuerung der Ventileinrichtung. Mittels der elektrischen 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. In addition to the electrical energy, in particular analog and / or digital electrical signals are preferably transmitted via the energy transmission device. The electrical signals can be coupled to the transmission of electrical energy, in particular by modulating it. The positioning device preferably has a control device attached to the rotating body and signal-connected to the energy transmission device for processing the electrical signals. 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 loads, can be transmitted between the base body and the rotating body. The signal transmission is in particular bidirectional, that is to say from the base body to the rotating body and from the rotating body to the base body.

Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 12 weist einen besonders großen Einsatzbereich auf. Vorzugsweise wird der mindestens eine Aktor über die Ventileinrichtung mit fluidischer Energie versorgt und mittels des Fluids betätigt.A positioning device according to claim 12 has a particularly large area of application. The at least one actuator is preferably supplied with fluidic energy via the valve device and actuated by means of the fluid.

Eine Positioniervorrichtung nach Anspruch 13 weist einen erweiterten Einsatzbereich auf. Der mindestens eine Sensor kann zur Versorgung mit der elektrischen Energie und/oder zum Übertragen elektrischer Signale mit der Energieübertragungseinrichtung verbunden sein. Die Positioniervorrichtung kann eine separate Signalübertragungseinrichtung aufweisen. Beispielsweise ist der mindestens eine Sensor energieübertragend mit der Energieübertragungseinrichtung und signalübertragend mit der Signalübertragungseinrichtung 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 Übertragen elektrischer Signale ausgebildet. Hierzu kann auch eine auf dem Drehkörper angeordnete Steuereinrichtung zur bidirektionalen Signalübertragung 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 Sensor kann als analoger und/oder als digitaler Sensor ausgebildet sein. Beispielsweise kann hierdurch die Position des Werkstücks relativ zu dem Drehkörper erfasst bzw. überprüft und/oder eine Position eines Bearbeitungswerkzeugs relativ zu dem Werkstück bestimmt werden.A positioning device according to claim 13 has an extended area of application. The at least one sensor can be connected to the energy transmission device for supplying the electrical energy and / or for transmitting electrical signals. The positioning device can have a separate signal transmission device. For example, the at least one sensor is connected to the energy transmission device in an energy-transmitting manner and to the signal transmission device in a signal-transmitting manner. The at least one sensor can also be connected to the energy transmission device to transmit energy and signals. The energy transmission device and / or the signal transmission device is preferably designed for bidirectional transmission of electrical signals. For this purpose, a control device arranged on the rotating 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 be designed as a linear encoder and / or as a pressure sensor and / or as a temperature sensor. The at least one sensor can be designed as an analog and / or digital sensor. For example, in this way the position of the workpiece relative to the rotating body can 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 also based on the object of creating a machine tool which is particularly flexible and robust in use.

Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 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. Vorzugsweise 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 Drehkörper angebracht sein. Die Positioniervorrichtung gewährleistet eine im Betrieb robuste und flexible Übertragung fluidischer Energie zu dem mindestens einen Aktor. Hierdurch kann die Komplexität der Werkzeugmaschine gesenkt und deren Wirtschaftlichkeit erhöht werden.This object is achieved by a machine tool with 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. The workpiece is preferably attached to the rotating body and connected to the machine frame via the base body. The tool spindle is preferably attached to the machine frame so that it can be displaced relative to the workpiece. Actuators for clamping and / or displacing the workpiece relative to the rotating body can be attached to the rotating body. The positioning device ensures a robust and flexible transmission of fluidic energy to the at least one actuator during operation. This can reduce the complexity of the machine tool and increase its economic efficiency.

Eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 15 weist eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich der Bearbeitung von Werkstücken auf. Die Positioniervorrichtung kann relativ zu dem Maschinengestell, insbesondere um eine 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 Maschinengestell um einen Winkel von maximal 360°, insbesondere maximal 270°, insbesondere maximal 180°, insbesondere maximal 90°, schwenkbar.A machine tool according to claim 15 has increased flexibility with regard to the machining of workpieces. The positioning device can be mounted rotatably relative to the machine frame, in particular about a pivot axis. The pivot axis is preferably 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 can preferably be pivoted relative to the machine frame by an angle of a maximum of 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 can be rotatable relative to the machine frame without any 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 rotating body.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

  • 1 eine teilschematische Darstellung einer Werkzeugmaschine mit einer Positioniervorrichtung zum Aufspannen und Positionieren eines Werkstücks,
  • 2 eine perspektivische Darstellung der Positioniervorrichtung in 1 im Detail mit einem Grundkörper, einem Drehkörper, einer Drehdurchführung, einer Energieübertragungseinrichtung und einer Ventileinrichtung,
  • 3 eine Schnittdarstellung der Positioniervorrichtung entlang der Schnittlinie III in 2 ohne die Ventileinrichtung,
  • 4 eine vergrößerte Darstellung der Drehdurchführung und der Energieübertragungseinrichtung in 3,
  • 5 einen Schaltplan zu der Positioniereinrichtung in 1 mit der Drehdurchführung, der Energieübertragungseinrichtung und der Ventileinrichtung, wobei die Ventileinrichtung mehrere Elektro-Pneumatik-Ventile und mehrere Pneumatik-Hydraulik-Ventile aufweist, und
  • 6 einen Schaltplan zu einer Positioniervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die Positioniervorrichtung die Energieübertragungseinrichtung, eine Drehdurchführung und eine Ventilvorrichtung aufweist und wobei die Ventileinrichtung ein Elektro-Hydraulik-Ventil umfasst.
Further features, advantages and details of the invention emerge from the following description of two exemplary embodiments. Show it:
  • 1 a partially schematic representation of a machine tool with a positioning device for clamping and positioning a workpiece,
  • 2 a perspective view of the positioning device in FIG 1 in detail with a base body, a rotating body, a rotary leadthrough, an energy transmission device and a valve device,
  • 3 a sectional view of the positioning device along the section line III in 2 without the valve device,
  • 4th an enlarged view of the rotary feedthrough and the energy transmission device in 3 ,
  • 5 a circuit diagram for the positioning device in 1 with the rotary feedthrough, the energy transmission device and the valve device, the valve device having a plurality of electro-pneumatic valves and a plurality of pneumatic-hydraulic valves, and
  • 6th a circuit diagram for a positioning device according to a second embodiment, wherein the positioning device has the energy transmission device, a rotary feedthrough and a valve device and wherein the valve device comprises an electro-hydraulic valve.

Nachfolgend ist anhand der 1 bis 5 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Eine Werkzeugmaschine 1 zur spanenden Bearbeitung von zwei Werkstücken 2 weist ein Maschinengestell 3, eine Werkzeugspindel 4 sowie eine Positioniervorrichtung 5 und eine Schwenkbrücke 7 auf. Die Werkzeugspindel 4 ist an dem Maschinengestell 3 verschiebbar gelagert. In der Werkzeugspindel 4 ist ein Bearbeitungswerkzeug 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 drehbar gelagert.The following is based on the 1 until 5 a first embodiment of the invention described. A machine tool 1 for machining two workpieces 2 has a machine frame 3 , a tool spindle 4th and a positioning device 5 and a swing bridge 7th on. The tool spindle 4th is on the machine frame 3 movably mounted. In the tool spindle 4th is an editing tool 6th for machining workpieces 2 rotatably clamped. The positioning device 5 is relative to the machine frame 3 by means of the swivel bridge 7th around a horizontal pivot axis A. rotatably mounted.

Die Positioniervorrichtung 5 umfasst einen Grundkörper 8, einen Drehkörper 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 8th , a rotating body 9 , a rotating union 10 , an energy transmission device 11 and a valve device 12th . The positioning device 5 is about the main body 8th at the swing bridge 7th appropriate.

Der Drehkörper 9 ist um eine Drehachse B mittels eines elektrischen Antriebsmotors drehbar und an dem Grundkörper 8 gelagert. Der Drehkörper 9 ist relativ zu dem Grundkörper 8 ohne Winkelbeschränkung, insbesondere 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 rotating body 9 is around an axis of rotation B. rotatable by means of an electric drive motor and attached to the base body 8th stored. The rotating body 9 is relative to the main body 8th without angular restriction, in particular by more than 360 °, around the axis of rotation B. rotatable. This is between the main body 8th and the rotating body 9 a thrust bearing 14th to be carried parallel to the axis of rotation B. oriented loads arranged. In addition, there is between the main body 8th and the rotating body 9 a radial bearing 15th for transmitting radially to the axis of rotation B. oriented forces between the base body 8th and the rotating body 9 arranged.

An dem Drehkörper 9 ist eine Spannvorrichtung 16 zum Aufspannen der beiden Werkstücke 2 angeordnet. Die Spannvorrichtung 16 umfasst mehrere Spannbacken 17. Die Spannbacken 17 stehen in kraftübertragender Verbindung 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 Ventileinrichtung 12. Hierzu sind zwischen der Ventileinrichtung 12 und den Aktoren 18 Fluid-Arbeitskanäle 19 angeordnet.On the rotating body 9 is a jig 16 for clamping the two workpieces 2 arranged. The jig 16 includes several jaws 17th . The jaws 17th are in a force-transmitting connection with consumers or actuators that can be operated fluidically 18th to operate the clamping jaws 17th . The actuators 18th are designed as linear motors and are in fluid-transferring connection with the valve device 12th . For this purpose are between the valve device 12th and the actuators 18th Fluid working channels 19th arranged.

Die Spannvorrichtung 16 weist Sensoren 20 zum Erfassen der Lage und der Orientierung der Werkstücke 2 auf. Die Sensoren 20 stehen über elektrische Leitungen 21 in Verbindung mit der Energieübertragungseinrichtung 11.The jig 16 has sensors 20th for recording the position and orientation of the workpieces 2 on. The sensors 20th stand over electrical lines 21 in connection with the energy transmission device 11 .

Die Energieübertragungseinrichtung 11 weist einen an dem Grundkörper 8 befestigten Grundkörper-Übertragungskopf 22 und einen an dem Drehkörper 9 befestigten Drehkörper-Übertragungskopf 23 auf. Der Grundkörper-Übertragungskopf 22 und der Drehkörper-Übertragungskopf 23 sind konzentrisch zu der Drehachse B angeordnet. Die Energieübertragungseinrichtung 11 ist zum berührungslosen Übertragen elektrischer Energie zwischen dem Grundkörper 8 und dem Drehkörper 9 als induktiver Koppler ausgebildet. 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 11 has one on the body 8th attached base body transfer head 22nd and one on the rotating body 9 attached rotating body transfer head 23 on. The body transfer head 22nd and the rotating body transfer head 23 are concentric to the axis of rotation B. arranged. The energy transmission device 11 is for the contactless transfer of electrical energy between the base body 8th and the rotating body 9 designed as an inductive coupler. The body transfer head 22nd and the rotating body transfer head 23 are along the axis of rotation B. formed spaced from one another. One between the body transfer head 22nd and the rotating body transfer head 23 set transfer gap 24 is 2 mm.

Die Energieübertragungseinrichtung 11 ist zum bidirektionalen Übertragen elektrischer Signale ausgebildet. Hierzu wird der über die Energieübertragungseinrichtung 11 übertragenen elektrischen Energie das elektrische Signal zur Übertragung von Daten überlagert. Zur Verarbeitung der elektrischen 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 bidirectional transmission of electrical signals. For this purpose, the via the energy transmission device 11 transmitted electrical energy superimposed on the electrical signal for the transmission of data. There is one on the rotating body for processing the electrical signals 9 attached control device 25th over the electric line 21 with the energy transmission device 11 tied together.

Die Drehdurchführung 10 ist zwischen dem Grundkörper 8 und dem Drehkörper 9 angeordnet. Die Drehdurchführung 10 weist eine an dem Grundkörper 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 angeordnet. Zum Übertragen des mindestens einen Fluids zwischen dem Grundkörper 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 zweier 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 angeordnete und zu der Übertragungs-Achse 26 hin geöffnete Ringnuten zur Ausbildung der Fluid-Versorgungskanäle 28 auf. Die umlaufenden Ringnuten stellen die Übertragung des mindestens einen Fluids zwischen dem Grundkörper 8 und dem Drehkörper 9 unabhängig von der Orientierung des Drehkörpers 9 relativ zu dem Grundkörper 8 sicher. Zwischen den Ringnuten sind an der Übertragungs-Welle 27 umlaufende Dichtelemente 32 zum Abdichten der Fluid-Versorgungskanäle 28 gegenüber der Übertragungs-Achse 26 angeordnet.The rotating union 10 is between the main body 8th and the rotating body 9 arranged. The rotating union 10 has one on the base body 8th attached transmission axis 26th and one on the rotating body 9 attached transmission shaft 27 on. The transmission axis 26th and the transmission wave 27 are concentric to the axis of rotation B. arranged. For transferring the at least one fluid between the base body 8th and the rotating body 9 shows the rotating union 10 three fluid supply channels 28 on. In particular, the rotary leadthrough 10 a pneumatic supply duct 29 for transferring a gaseous fluid and two hydraulic supply channels 30th for transferring two liquid fluids. In addition, the rotating union 10 further fluid supply channels 28 in the form of reserve channels 31 on. The transmission wave 27 points concentrically to the axis of rotation B. arranged and to the transmission axis 26th Annular grooves open towards the formation of the fluid supply channels 28 on. The circumferential annular grooves provide the transmission of the at least one fluid between the base body 8th and the rotating body 9 regardless of the orientation of the rotating body 9 relative to the base body 8th secure. Between the ring grooves are on the transmission shaft 27 circumferential sealing elements 32 for sealing the fluid supply channels 28 opposite the transmission axis 26th arranged.

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 Verbindung 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 Energieübertragungseinrichtung 11 übertragenen elektrischen Signals reversibel öffenbar.The valve device 12th has several electrically operated electro-pneumatic valves 33 for controlling the flow of a gaseous fluid. The respective electro-pneumatic valve 33 stands over the electrical line 21 and the control device 25th in energy-transmitting connection with the energy transmission device 11 . Via one of the fluid working channels each 19th is the respective electro-pneumatic valve 33 on the pneumatic supply duct 29 connected. The respective electro-pneumatic valve 33 is based on one about the energy transmission device 11 transmitted electrical signal can be opened reversibly.

Die Ventileinrichtung 12 weist mehrere pneumatisch betätigbare Pneumatik-Hydraulik-Ventile 34 zum Steuern des Flusses eines hydraulischen Fluids 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 beiden Hydraulik-Versorgungskanälen 30 angeschlossen. Die beiden Hydraulik-Versorgungskanäle 30 bilden eine Zuleitung und eine Ableitung für hydraulische 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 12th has several pneumatically operated pneumatic-hydraulic valves 34 for controlling the flow of a hydraulic fluid. The respective pneumatic-hydraulic valve is used for this 34 each with one of the electro-pneumatic valves 33 via one of the fluid working channels 19th tied together. In addition, there are several pneumatic-hydraulic valves 34 each via two fluid working channels 19th on the two hydraulic supply channels 30th connected. The two hydraulic supply channels 30th form a feed line and a discharge line for hydraulic fluids. Depending on the electro-pneumatic valve 33 on the pneumatic-hydraulic valve 34 transmitted pneumatic pressure is the pneumatic-hydraulic valve 34 reversibly openable.

Über jeweils zwei Fluid-Arbeitskanälen 19 sind die Verbraucher bzw. Aktoren 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.Via two fluid working channels each 19th are the consumers or actuators 18th on the pneumatic-hydraulic valves 34 connected. The electro-pneumatic valves 33 as well as the pneumatic-hydraulic valves 34 are used as control valves for Regulating a fluid pressure formed. One from the respective actuator 18th transferable force is thus adjustable.

Die Funktionsweise der Positioniervorrichtung 5 zum Aufspannen und Positionieren der Werkstücke 2 ist wie folgt:

  • Die Werkzeugmaschine 1 befindet sich in einer Grundstellung. Die Werkzeugspindel 4 ist in einer Rückstellposition angeordnet und die Positioniervorrichtung 5 befindet sich in einer Rüstposition. Die Elektro-Pneumatik-Ventile 33 befinden sich in einer Offenstellung und die über die Pneumatik-Hydraulik-Ventile 34 geschaltenen Spannbacken 17 befinden sich in einer Offenposition.
How the positioning device works 5 for clamping and positioning the workpieces 2 is as follows:
  • The machine tool 1 is in a basic position. The tool spindle 4th 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 via the pneumatic-hydraulic valves 34 switched jaws 17th are in an open position.

Die beiden Werkstücke 2 werden in die Spannvorrichtung 16 eingelegt.The two workpieces 2 are in the jig 16 inserted.

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 Werkstücke 2 korrelierendes elektrisches Signal wird über die Energieübertragungseinrichtung 11 an eine Maschinensteuerung 35 übertragen. Die Maschinensteuerung 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 Verschlussstellung überführt. Der von den Elektro-Pneumatik-Ventilen 33 über die Fluid-Arbeitskanäle 19 auf die Pneumatik-Hydraulik-Ventile 34 wirkende pneumatische Druck wird reduziert.Via the energy transmission device 11 becomes the control device 25th supplied with electrical energy. The position of the two workpieces 2 is about the sensors 20th recorded. One with the position of the two workpieces 2 correlating electrical signal is via the energy transmission device 11 to a machine control 35 transfer. The machine control 35 provides an electrical signal to close the clamping jaws 17th ready. The electro-pneumatic valves 33 are via the energy transmission device 11 and the control device 25th supplied with electrical energy. On the basis of the control signal, the electro-pneumatic valves 33 transferred from the open position to a closed position. The one from the electro-pneumatic valves 33 via the fluid working channels 19th on the pneumatic-hydraulic valves 34 acting pneumatic pressure 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 Positioniervorrichtung 5 befindet sich in einer Spannposition.The pneumatic-hydraulic valves 34 are switched. The respective consumers or actuators 18th via the fluid working channels 19th supplied with hydraulic fluid in such a way that the clamping jaws 17th be moved from the open position to a closed position. The two workpieces 2 are in the jig 16 clamped and the positioning device 5 is in a clamping position.

Mittels eines nicht dargestellten Maschinenantriebs wird die Werkzeugspindel 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 gedreht. 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 Positioniervorrichtung 5 und die Drehung des Drehkörpers 9 können simultan oder nacheinander erfolgen. Die Werkzeugmaschine 1 befindet sich in einer Bearbeitungsstellung.The tool spindle is set by means of a machine drive (not shown) 4th for processing one of the two workpieces 2 moved towards this. The tool spindle 4th is in a delivery position. The positioning device 5 is used to position the workpiece to be machined 2 by means of the swivel bridge 7th around the pivot axis A. turned. The positioning device 5 is in a pivoting position. The rotating body 9 becomes relative to the base body 8th around the axis of rotation B. turned. The relocation of the tool spindle 4th , the rotation of the positioning device 5 and the rotation of the rotating body 9 can be done simultaneously or one after the other. 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 finishing the machining process of the two workpieces 2 becomes the machine tool 1 relocated back to the basic position. The tool spindle is driven by the machine drive 4th moved to the reset position. The positioning device 5 is around the swivel axis A. rotated and relocated to the clamping position.

Die Maschinensteuerung 35 stellt ein elektrisches Signal zum Öffnen der Spannbacken 17 bereit. Dieses elektrische Signal wird über die Energieübertragungseinrichtung 11 und die Steuereinrichtung 25 an die Elektro-Pneumatik-Ventile 33 übertragen. Mittels der über die Energieübertragungseinrichtung 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 überführen.The machine control 35 provides an electrical signal to open the clamping jaws 17th ready. This electrical signal is transmitted via the energy transmission device 11 and the control device 25th to the electro-pneumatic valves 33 transfer. By means of the energy transmission device 11 Electro-pneumatic valves are used to transmit electrical energy 33 transferred to the open position. As a result, the fluid working channels 19th to the pneumatic-hydraulic valves 34 brought up pneumatic pressure increased. The pneumatic-hydraulic valves 34 are switched in such a way that the consumers or actuators 18th the jaws 17th transfer from the closed position to the open position.

Die beiden Werkstücke 2 werden aus der Spannvorrichtung 16 entnommen. Zum Bearbeiten weiterer Werkstücke 2 wird der vorstehend beschriebene Vorgang wiederholt.The two workpieces 2 are out of the jig 16 taken. For processing other workpieces 2 the process described above is repeated.

Anhand der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung beschrieben. Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel weist die Drehdurchführung 10 lediglich zwei Hydraulik-Versorgungskanäle 30 auf. Anstelle der Elektro-Pneumatik-Ventile 33 und der Pneumatik-Hydraulik-Ventile 34 weist die Drehdurchführung 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 energieübertragend mit der Steuereinrichtung 25 und der Energieübertragungseinrichtung 11 verbunden. Über je zwei Fluid-Arbeitskanäle 19 sind die Elektro-Hydraulik-Ventile 36 mit den beiden Hydraulik-Versorgungskanälen 30 verbunden.Based on 6th a further embodiment of the positioning device according to the invention is described. In contrast to the previous exemplary embodiment, the rotary leadthrough 10 only two hydraulic supply channels 30th on. Instead of the electro-pneumatic valves 33 and the pneumatic-hydraulic valves 34 shows the rotating union 10 several electrically operated electro-hydraulic valves 36 for controlling the flow of hydraulic fluids. The electro-hydraulic valves 36 are about the electrical wiring 21 transferring energy to the control device 25th and the energy transmission device 11 tied together. Via two fluid working channels each 19th are the electro-hydraulic valves 36 with the two hydraulic supply channels 30th tied together.

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 übertragen. 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 Bearbeitungsstellung und zurück in die Grundstellung wird gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verfahren.An electrical control signal to operate the clamping jaws 17th is controlled by the machine control 35 via the energy transmission device 11 and the control device 25th on the electro-hydraulic valves 36 transfer. The electro-hydraulic valves 36 are switched in such a way that the consumers or actuators 18th the jaws 17th transfer from the open position to the closed position. The positioning device 5 is in the clamping position. For relocating the machine tool 1 into the processing position and back into the basic position is proceeded according to the embodiment described above.

Claims (15)

Positioniervorrichtung (5) zum Positionieren eines Werkstücks (2), aufweisend - einen Grundkörper (8), - einen relativ zu dem Grundkörper (8) drehbar gelagerten Drehkörper (9) zum Anordnen des Werkstücks (2), - eine Drehdurchführung (10) zum Übertragen von mindestens einem Fluid zwischen dem Grundkörper (8) und dem Drehkörper (9), - eine Energieübertragungseinrichtung (11) zum berührungslosen Übertragen elektrischer Energie zwischen dem Grundkörper (8) und dem Drehkörper (9) und - eine an dem Drehkörper (9) angebrachte und mittels der übertragenen elektrischen Energie betätigbare Ventileinrichtung (12) zum Steuern eines Flusses des mindestens einen Fluids.Positioning device (5) for positioning a workpiece (2), having - a base body (8), - A rotating body (9) rotatably mounted relative to the base body (8) for arranging the workpiece (2), - A rotary leadthrough (10) for transferring at least one fluid between the base body (8) and the rotary body (9), - An energy transmission device (11) for the contactless transmission of electrical energy between the base body (8) and the rotating body (9) and - A valve device (12), which is attached to the rotating body (9) and can be actuated by means of the transmitted electrical energy, for controlling a flow of the at least one fluid. Positioniervorrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (9) relativ zu dem Grundkörper (8) ohne Winkelbeschränkung drehbar ist.Positioning device (5) after Claim 1 , characterized in that the rotating body (9) can be rotated relative to the base body (8) without any angle restriction. Positioniervorrichtung (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehdurchführung (10) mindestens einen Fluid-Versorgungskanal (28) zum Übertragen mindestens eines gasförmigen und/oder eines flüssigen Fluids aufweist.Positioning device (5) after Claim 1 or 2 , characterized in that the rotary leadthrough (10) has at least one fluid supply channel (28) for transferring at least one gaseous and / or one liquid fluid. Positioniervorrichtung (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Fluid-Versorgungskanal (28) als Pneumatik-Versorgungskanal (29) zum Übertragen des gasförmigen Fluids ausgebildet ist.Positioning device (5) after Claim 3 , characterized in that exactly one fluid supply channel (28) is designed as a pneumatic supply channel (29) for transferring the gaseous fluid. Positioniervorrichtung (5) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Fluid-Versorgungskanäle (28) als Hydraulik-Versorgungskanäle (30) zum Übertragen des flüssigen Fluids ausgebildet sind.Positioning device (5) after Claim 3 or 4th , characterized in that exactly two fluid supply channels (28) are designed as hydraulic supply channels (30) for transferring the liquid fluid. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (12) mindestens ein mit der Energieübertragungseinrichtung (11) energieübertragend verbundenes, elektrisch betätigbares Elektro-Hydraulik-Ventil (36) zum Steuern des Flusses eines flüssigen Fluids aufweist.Positioning device (5) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the valve device (12) has at least one electrically operated electro-hydraulic valve (36) connected to the energy transmission device (11) in an energy-transmitting manner for controlling the flow of a liquid fluid. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (12) mindestens ein mit der Energieübertragungseinrichtung (11) energieübertragend verbundenes, elektrisch betätigbares Elektro-Pneumatik-Ventil (33) zum Steuern des Flusses eines gasförmigen Fluids aufweist.Positioning device (5) according to one of the Claims 1 until 6th characterized in that the valve device (12) has at least one electrically operated electro-pneumatic valve (33) connected to the energy transmission device (11) in an energy-transmitting manner for controlling the flow of a gaseous fluid. Positioniervorrichtung (5) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (12) mindestens ein mit dem mindestens einen Elektro-Pneumatik-Ventil (33) fluidübertragend verbundenes, pneumatisch betätigbares Pneumatik-Hydraulik-Ventil (34) zum Steuern des Flusses eines flüssigen Fluids aufweist.Positioning device (5) after Claim 7 , characterized in that the valve device (12) has at least one pneumatically operated pneumatic-hydraulic valve (34) connected to the at least one electro-pneumatic valve (33) in a fluid-transferring manner for controlling the flow of a liquid fluid. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (12) mindestens ein Regelventil zum Regeln eines Fluiddrucks umfasst.Positioning device (5) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the valve device (12) comprises at least one control valve for regulating a fluid pressure. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragungseinrichtung (11) induktiv ausgebildet ist.Positioning device (5) according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the energy transmission device (11) is inductive. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragungseinrichtung (11) zum berührungslosen Übertragen elektrischer Signale zwischen dem Grundkörper (8) und dem Drehkörper (9) ausgebildet ist.Positioning device (5) according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the energy transmission device (11) is designed for the contactless transmission of electrical signals between the base body (8) and the rotating body (9). Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens einen an dem Drehkörper (9) angebrachten und mit der mindestens einen Ventileinrichtung (12) fluidübertragend verbundenen Aktor (18).Positioning device (5) according to one of the Claims 1 until 11 , characterized by at least one actuator (18) attached to the rotating body (9) and connected to the at least one valve device (12) in a fluid-transferring manner. Positioniervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch mindestens einen an dem Drehkörper (9) angebrachten und mit der Energieübertragungseinrichtung (11) verbundenen Sensor (20).Positioning device (5) according to one of the Claims 1 until 12th , characterized by at least one sensor (20) attached to the rotating body (9) and connected to the energy transmission device (11). Werkzeugmaschine (1), mit - einem Maschinengestell (3), - mindestens einer an dem Maschinengestell (3) angeordneten Werkzeug spindel (4) und - mindestens einer an dem Maschinengestell (3) angeordneten Positioniervorrichtung (5) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.Machine tool (1), with - a machine frame (3), - At least one on the machine frame (3) arranged tool spindle (4) and - At least one positioning device (5) arranged on the machine frame (3) according to one of the preceding claims. Werkzeugmaschine (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniervorrichtung (5) relativ zu dem Maschinengestell (3) drehbar gelagert ist.Machine tool (1) after Claim 14 , characterized in that the positioning device (5) is rotatably mounted relative to the machine frame (3).
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