DE202010009079U1

DE202010009079U1 - Werkstück-Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE202010009079U1
Application number: DE201020009079
Authority: DE
Original assignee: Hohenstein Vorrichtungsbau und Spannsysteme GmbH
Current assignee: WVL Werkzeug und Vorrichtungsbau Lichtenstein GmbH
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2020-06-12

Abstract

Werkstück-Spannvorrichtung mit integrierter Energieversorgung für das Betreiben von elektronischen Sensoren und von anderen Funktionskomponenten intelligenter Werkstückspannung dadurch gekennzeichnet,
dass ortsnah an einem als Drehdurchführung (15) zur Maschinenpalette hin gerichtet ausgebildeten Adapter und an den mit Sensoren (9) ausgestatteten Positionier- und Spannelementen (12, 11) gelegener, als eine Rundsäule ausgebildeter Druckluftgenerator (18) auf der Vorrichtungs-Grundplatte (1) oder an einem Aufbaukörper (2) fest angeordnet ist und
dass der Druckluftgenerator (18) aus einer in Rohren (8) aufgenommenen Kombination der achsial gerichtet hintereinander angeordneten Funktionseinheiten
– Druckluftmotor (6) sowie
– Generator (5),
beide über eine Achsialkupplung (7) miteinander verbunden, einem als
– Elemente-Paket (8.1) strukturierten Energiespeicher (8), dessen Einzelelemente (8.2) stirnseitig und gegenpolig aneinenaderliegend mittels einer Klemmsäule (8.3) gegeneinander gerichtet geklemmt sind
und einem zwischen dem Generator (5) und dem Energiespeicher (8) gelegen als
– Rohrmuffe (10) ausgebildeten Zwischenstück, durch dessen radialgerichteten Bohrungen die Kabel (9.1) zu...

Description

Die Erfindung geht von der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Werkstück-Spannvorrichtung aus, in die für das Betreiben von Funktionskomponenten intelligenter Werkstückspannung eine elektrische Energieversorgung integriert ist.
Das Spannen von zuvor genau positionierten Werkstücken in größeren Stückzahlen, auch in einer effektiven Mehrstückspannung, erfolgt in Werkstück-Spannvorrichtungen mittels Pneumatik – oder Hydraulik – Spannzylindern, wobei die Zuführung von Druckluft oder von Drucköl von der Werkzeugmaschine aus, über eine Drehdruchführung als Schnittstellenadapter und über die Vorrichtungs-Grundplatte an die jeweilige Spannstelle an den Werkstücken realisiert wird.
Stand der Technik ist, derartige Werkstückspannvorrichtungen mit elektronischen Sensoren und anderen Funktionskomponenten für eine intelligente Werkstückspannung auszustatten, um unter anderem das Vorhandensein, die richtige Lage und Auflage der Werkstücke und deren Spannzustände festzustellen und bewerten zu können.
Ein Beispiel für eine derartige intelligente Ausbildung einer pneumatischen oder hydraulisch spannenden Werkstück-Spannvorrichtung ist Gegenstand von DE 299 22 068 U1 . Der Aufbaukörper, an den beidseitig an senkrechten Flächen die Werkstücke gespannt sind, hat die Form eines Doppelwinkels. Alle Zustandsinformationen über die Werkstücke und über die Werkstück-Spannvorrichtung, z. B. über elastische Verformungen, werden mittels Piezoaktoren festgestellt, die mit einer passenden Elektro-Energieversorgung und der Werkzeugmaschinensteuerung an der Werkzeugmaschine über Kabel Leitungs- und informationsverbunden sind. Dies erfordert an der Schnittstelle von Werkzeugmaschinentisch und Vorrichtungs-Grundplatte eingehauste oder gekapselte Koppelmodule und Drehdruchführungen für die Kabel und für die Leitungen, durch die Druckluft oder Drucköl zugeführt werden muss.
Nachteilig ist an dieser Lösung sowohl die aufwendige Ausbildung wie auch die Störanfälligkeit der Koppelmodule bei der Übertragung von Schutzkleinspannungen der benötigten Elektroenergie sowie der Informationen durch das funktionell bedingt notwendige häufige Kuppeln und Entkuppeln der Kabel an der Schnittstelle zwischen Werkzeugmaschinentisch und Vorrichtungs-Grundplatte.
Demgegenüber ist die intelligente Werkstückspannvorrichtung in DE 100 59 193 C1 an ihrer Schnittstelle zwischen einem, mit einem Werkzeugmaschinentisch vergleichbaren stationären Aufspannkörper und einer, mit einer Vorrichtungs-Grundplatte vergleichbaren Spannplatte mit einer drahtlosen Zu- und Abführung der für intelligente Funktionskomponenten benötigten Elektroenergie ausgestattet.
Gegenstand dieser Lösung ist die Wandlung der über die Schnittstelle ausschließlich zu diesem Zweck zugeführten Energie der Druckluft in Elektroenergie und deren Ergänzung durch die Energie aus einem nachladbaren Batteriesystem auf der Werkstück-Spannvorrichtung selbst. Die so erzeugte und bereitgestellte Elektroenergie ist ausreichend für das Betrieben und die Übertragung von Informationen der intelligenten Funktionskomponenten.
Nachteilig an dieser Lösung ist die Aufwendigkeit und der relativ große Platz- und Raumbedarf für die Informationsschnittstelle, die auf der Basis einer Infrarot-Nutzung, eines abgeschlossenen mit Sendern und Empfängern ausgestatteten Hohlraumes in einer Mittenlage bedarf und damit die Schnittstellen-Kapazität für Durckluft- und Drucköl-Zuführung stark einschränkt.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt deshalb das Problem zu Grunde, die Bereitstellung von Elektroenergie, insbesondere als Schutzkleinspannung, für ein störungsfreies Betrieben von Funktionskomponenten intelligenter Werkstückspannung auf insbesondere pneumatisch betätigten Werkstück-Spannvorrichtungen, vereinfacht strukturiert und raumsparend ausgebildet, zu integrieren.
Das Problem wird durch den Schutzanspruch 1 gelöst. Die über eine Drehdurchführung der Werkstück-Spannvorrichtung zugeführte Druckluft wird mittels mindestens eines Druckluftgenerators, der auf der Vorrichtungs-Grundplatte oder an einem Aufbaukörper fest angeordnet ist, in Elektroenergie gewandelt. Der Druckluftgenerator ist als eine Rundsäule ausgebildet. Achsialgerichtet sind in Rohren hintereinander die Funktionseinheiten Druckluftmotor, Generator, Energiespeicher und ein Zwischenstück für den Austritt der Kabel mit Elektroenergie aufgenommen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 und 3 angegeben. Sie betreffen die Bestimm- und Justierbarkeit der Elektroenergiemenge im Energiespeicher und die Anordnung der Druckluftversorgungsleitungen an den Druckluftmotoren und an den pneumatischen Spannantrieben.
Die Erfindung ist in drei Ausführungsbeispielen in den 1 bis 3 vereinfacht dargestellt und wird im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert:
1 eine Draufsicht auf eine Werkstück-Spannvorrichtung mit zwei innen senkrecht angeordneten Druckluftgeneratoren
2 eine Seitenansicht mit einem außen senkrecht angeordneten Druckluftgenerator im Schnitt
3 eine Prespektivansicht mit einem waagerecht angeordneten Druckluftgenerator
Die in 1 dargestellte pneumatisch betätigte Werkstück-Spannvorrichtung besteht im wesentlichen aus dem Aufbaukörper 2, an dessen beiden senkrechten Spannflächen, einerseits ein Werkstück 14 mittels zwei Spannelemente 11 durch je einen pneumatischen Spannantrieb 3 betätigt und andererseits ein anderes Werkstück 14, mittels einem Spannelement 11 und einem pneumatischen Spannantrieb 3 betätigt, gespannt sind. Die elektronischen Sensoren 9 sind in jeweils einem Positionierelement 11 aufgenommen und kontrollieren intelligent das Vorhandensein und die lagegenaue Auflage der Werkstücke 11. Die Zufuhr von Elektroenergie mittels der Kabel 9.1 an die Sensoren 9, an die Informations-Auswerteeinheit 16 und an die Steuerungseinheit 9.3 geht von den zwei senkrecht in den Ecken des Hohlraums zwischen den Spannflächen im Aufbaukörper 2 fest angeordneten Druckluftgeneratoren 18 aus. Die Zufuhr der Druckluft erfolgt durch die in der Mittenlage auf der Unterseite des Aufbaukörpers 2 angeordneten zur Maschinenpalette gerichteten Drehdurchführung 15 von unten. Diese ist einerseits über Druckluftgeneratoren 18 und andererseits über Druckluftversorgungsleitungen 4 mit den pneumatischen Spannantrieben 3 leitungsverbunden. Die zwei Druckluftgeneratoren 18 sind in ihrer Längenausdehnung des Energiespeichers so dimensioniert, dass ausreichend Elektroenergie zur Verfügung steht.
In 2 ist der im Schnitt dargestellte Druckluftgenerator 18 senkrecht an einer der äußeren Stirnseiten des Aufbaukörpers 2 befestigt. Der Aufbaukörper 2 ist auf der Vorrichtungs-Grundplatte 1 angeordnet. Beider Schnittstelle wird durch die Drehdurchführung 15 gebildet, durch die, die Druckluft über zwei Druckluftversorgungsleitungen 4 einerseits an den Druckluftgenerator 18 und andererseits über ein Wegeventil 17, als Rückschlagventil ausgebildet, zum pneumatischen Spannantrieb 3 und zu den nicht dargestellten Spannelementen hin geleitet wird.
Der Druckluftgenerator 18 ist säulenförmig ausgebildet. In und zwischen den Rohren 8.4 sind achsialgerichtet nacheinander, hier von unten nach oben dargestellt, der Druckluftmotor 6, die Achsialkupplung 7, der Generator 5, die Rohrmuffe 10 mit den Kabeldurchführungen 9.2 für die austretenden Kabel 9.1 und dem aus einem Elementepaket 8.1 von zehn Stück Einzelelementen 8.2, die mittels der Klemmsäule 8.3 gegeneinander verspannt sind, gebildeten Energiespeicher 8. Über die Kabel 9.1 sind der Generator 5 und der Energiespeicher 8 mit den elektronischen Sensoren 9, mit der Informations-Auswerteeinheit 16, sowie mit der Steuerungseinheit 9.3 leistungs- und informationsverbunden.
In 3 ist ein Teil einer pneumatischen Werkstück-Spannvorrichtung dargestellt. Auf der Vorrichtungs-Grundplatte und an einem Aufbaukörper 2 ist ein pneumatischer Spannantrieb 3 mit einem Spannelement 11 dargestellt, mit dem das Werkstück 14 gespannt ist. Die Lage des Werkstücks 14 wird mittels eines Sensors 9, der in einem Positionselement aufgenommen ist, kontrolliert.
Der waagerecht am Aufbaukörper 2 angeordnete Druckluftgenerator 18 ist über den Generator 5, über die Kabel 9.1, die aus der Kabeldruchführung 9.2 herausgeführt sind, mit dem Sensor 9 und weiteren nicht dargestellten Funktionskomponenten leitungsverunden.
Die Druckluftzufuhr erfolgt über Druckluftversorgungsleitungen 4 hin zum Druckluftgenerator 18 und über das Wegeventil 17 hin zum pneumatischen Spannantrieb 3. In der Gegenrichtung entweicht die Luft über die Luftaustrittsöffnungen 13.

1: Vorrichtungs-Grundplatte
2: Aufbaukörper
3: pneumatischer Spannantrieb
4: Druckluftversorgungsleitung(en) (für 3 und 6)
5: Generator
6: Druckluftmotor
7: Achsialkupplung (zwischen 6 und 5)
8: Energiespeicher
8.1: Elementpaket (von 8)
8.2: Einzelelement(e) (von 8.1)
8.3: Klemmsäule
8.4: Rohr
9: elektronische Sensoren
9.1: Kabel
9.2: Kabeldurchführung (in 10)
9.3: Steuerungseinheit
10: Rohrmuffe (um 8.4)
11: Spannelement(e)
12: Positionierelement(e) mit Sensor(en)
13: Luftaustrittsöffnung(en)
14: Werkstück
15: Drehdurchführung zur Maschinenpalette
16: Informations-Auswerteinheit
17: Wegeventil (zur Sperrung von 4 vor 3)
18: Druckluftgenerator (bestehend aus 6, 5, 7, 8, 10)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 29922068 U1 [0004]
- DE 10059193 C1 [0006]

Claims

Werkstück-Spannvorrichtung mit integrierter Energieversorgung für das Betreiben von elektronischen Sensoren und von anderen Funktionskomponenten intelligenter Werkstückspannung dadurch gekennzeichnet, dass ortsnah an einem als Drehdurchführung (15) zur Maschinenpalette hin gerichtet ausgebildeten Adapter und an den mit Sensoren (9) ausgestatteten Positionier- und Spannelementen (12, 11) gelegener, als eine Rundsäule ausgebildeter Druckluftgenerator (18) auf der Vorrichtungs-Grundplatte (1) oder an einem Aufbaukörper (2) fest angeordnet ist und dass der Druckluftgenerator (18) aus einer in Rohren (8) aufgenommenen Kombination der achsial gerichtet hintereinander angeordneten Funktionseinheiten – Druckluftmotor (6) sowie – Generator (5), beide über eine Achsialkupplung (7) miteinander verbunden, einem als – Elemente-Paket (8.1) strukturierten Energiespeicher (8), dessen Einzelelemente (8.2) stirnseitig und gegenpolig aneinenaderliegend mittels einer Klemmsäule (8.3) gegeneinander gerichtet geklemmt sind und einem zwischen dem Generator (5) und dem Energiespeicher (8) gelegen als – Rohrmuffe (10) ausgebildeten Zwischenstück, durch dessen radialgerichteten Bohrungen die Kabel (9.1) zu den Sensoren (8) hingerichtet, mit diesen leitungsverbunden sind, besteht.
Werkstück-Spannvorrichtung nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Elemente-Paket (8.1) in einem Rohr (8.4) aufgenommen und dass über die Längenausdehnung des Rohres (8.4) die Größenordnung der im Energiespeicher (8) zu speichernden Elektroenergiemenge für die Energieversorgung der Werkstück-Spannvorrichtung bestimm- und justierbar ist
Werkstück-Spannvorrichtung nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Drehdurchführung (15) verbundenen Druckluftversorgungsleitungen (4) und Wegeventile (17) sowohl für pneumatische Spannantriebe (3) wie auch für Druckluftmotoren (8) als parallele und gezweigte Leitungen ausgebildet und angeordnet sind.