定位工件的夾緊裝置、帶夾緊裝置的機(jī)床及工件定位方法
【專利摘要】本申請公開了用于定位工件的夾緊裝置、具有夾緊裝置的機(jī)床及定位工件的方法。其中，夾緊裝置包括兩個夾緊元件和為各夾緊元件設(shè)置的且為伺服驅(qū)動器形式的定位驅(qū)動器。為遷移至操作狀態(tài)中，各夾緊元件可首先借助于定位驅(qū)動器被一起朝向彼此移動至夾緊開始位置中。該位置中，各夾緊元件不施加力到布置在各夾緊元件之間的工件外側(cè)，或它們施加在量值方面小于在操作狀態(tài)中由各夾緊元件施加在工件上的夾緊力的力。從夾緊開始位置開始，各夾緊元件借助于定位驅(qū)動器被朝向彼此推動并被遷移至操作狀態(tài)中。為操作該夾緊裝置，使用根據(jù)一方法編寫的計算機(jī)程序，相應(yīng)的控制命令在該方法的范圍內(nèi)被生成。用于生成控制命令的編碼裝置提供于計算機(jī)程序產(chǎn)品中。
【專利說明】定位工件的夾緊裝置、帶夾緊裝置的機(jī)床及工件定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于相對于加工工件用的機(jī)床的加工裝置定位工件的夾緊裝置，其具有兩個夾緊元件并具有定位驅(qū)動器，所述定位驅(qū)動器是為各夾緊元件設(shè)置的并且是以伺服驅(qū)動器的形式，并且至少一個夾緊元件可以借助于所述定位驅(qū)動器被相對于另一個夾緊元件移動，并且各夾緊元件因此可以借助于所述定位驅(qū)動器被朝向彼此移動至操作位置中并被遷移到操作狀態(tài)中，在所述操作狀態(tài)中，當(dāng)工件被布置在各夾緊元件之間時，由于各夾緊元件彼此相反地位于所述工件上并且均沿著各自的夾緊力的作用線施加夾緊力至所述工件的外側(cè)的事實(shí)，各夾緊元件將所述工件夾緊在它們之間。
[0002]本發(fā)明又涉及具有這種夾緊裝置的機(jī)床，并涉及用于相對于加工工件用的機(jī)床的加工裝置定位工件的方法，該方法利用這種夾緊裝置執(zhí)行。
[0003]最后，本發(fā)明還涉及用于操作上述類型的夾緊裝置的計算機(jī)程序、用于編寫這種計算機(jī)程序的方法、以及用于執(zhí)行所述的用于編寫計算機(jī)程序的方法的計算機(jī)程序產(chǎn)品。

【背景技術(shù)】
[0004]一般類型的現(xiàn)有技術(shù)公開于DElO 2010 003 807A1中。該出版物描述了一種管件加工機(jī)，其具有用于夾緊待加工管件的夾緊卡盤。所述夾緊卡盤具有夾緊卡爪，各夾緊卡爪借助于電的、氣動的或液壓的執(zhí)行器在所述夾緊卡盤的夾緊中心的徑向方向上從非操作位置被移動至操作位置中，在所述操作位置中，各夾緊卡爪將布置在它們之間的管件夾緊。各夾緊卡爪上的壓力傳感器用來調(diào)節(jié)在所述操作位置中由各夾緊卡爪施加在所述管件上的力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標(biāo)是容許特別柔和地夾緊要在機(jī)床上進(jìn)行加工的工件。
[0006]該目標(biāo)根據(jù)本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾緊裝置，根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)床，根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算機(jī)程序，根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于編寫計算機(jī)程序的方法，以及根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品被實(shí)現(xiàn)。
[0007]在本發(fā)明的情形中，用于定位工件的夾緊裝置的兩個夾緊元件到操作狀態(tài)中的遷移被分成至少兩個階段。各夾緊元件首先借助于根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的定位驅(qū)動器被朝向彼此移動至夾緊開始位置中。在所述夾緊開始位置中，各夾緊元件并不施加力到待夾緊的工件或者它們僅施加相較于夾緊力在量值方面被減小的力。由于根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的定位驅(qū)動器是以伺服驅(qū)動器的形式并且因此具有用于產(chǎn)生各夾緊元件的移動的一個或多個電子控制的驅(qū)動電機(jī)，各夾緊元件能夠以很高的精度到達(dá)所述夾緊開始位置。
[0008]各夾緊元件的夾緊開始位置以如下方式進(jìn)行選擇:使得由各夾緊元件施加在待夾緊工件上的太大的力被確定地排除。這在以下任何情況下被確保:一方面當(dāng)在被移動至夾緊開始位置中的各夾緊元件和待夾緊工件之間存在間隙時、或另一方面當(dāng)位于夾緊開始位置中的各夾緊元件在沒有力的情況下接觸待夾緊工件的外側(cè)時。為各夾緊元件選擇相應(yīng)的夾緊開始位置，尤其是在特別敏感的工件、例如薄壁的和因此可容易變形的管件將被夾緊的情況下。
[0009]然而，此外還可以想象各夾緊元件的如下夾緊開始位置，其中各夾緊元件均沿著在所述操作狀態(tài)中由各夾緊元件施加的夾緊力的作用線施加相對低的力至待夾緊工件。這一夾緊開始位置根據(jù)本發(fā)明尤其是在待夾緊工件具有足夠的剛度并且因此經(jīng)得住由被移動至所述夾緊開始位置的各夾緊元件施加的力而沒有不合需要地變形的時候被提供。
[0010]在任何情形中，各夾緊元件借助于根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的定位驅(qū)動器被從所述夾緊開始位置開始朝向彼此推動，并且因此被遷移至所述操作狀態(tài)中。在它們遷移至所述操作狀態(tài)中的該最后階段，各夾緊元件也由伺服驅(qū)動器形式的定位驅(qū)動器以很高的定位精度驅(qū)動。借助于伺服驅(qū)動器形式的定位驅(qū)動器，尤其可以得到保證的是，由各夾緊元件施加在待夾緊工件上的夾緊力柔和地、也就是說連續(xù)地且相對緩慢地增大。這樣可靠地防止了各夾緊元件施加過度的力到待夾緊工件上。
[0011]兩個相互關(guān)聯(lián)的夾緊元件形成夾緊元件對并且優(yōu)選地由單一驅(qū)動電機(jī)同步地且在相反方向上一起驅(qū)動。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的自動化和根據(jù)本發(fā)明的用于定位工件的方法的自動化借助于根據(jù)本發(fā)明的計算機(jī)程序被實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的計算機(jī)程序在所述夾緊裝置的數(shù)字控制裝置上運(yùn)行，所述數(shù)字控制裝置適宜地控制為各夾緊元件設(shè)置的定位驅(qū)動器。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的所述計算機(jī)程序通過根據(jù)權(quán)利要求14的方法根據(jù)特定的應(yīng)用被編寫。使用了如在權(quán)利要求15中所述的計算機(jī)程序產(chǎn)品。所述計算機(jī)程序產(chǎn)品尤其使用戶能夠就地生成所述計算機(jī)程序，用于對根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的和對根據(jù)本發(fā)明的定位工件用的方法的與應(yīng)用有關(guān)的控制。
[0014]在各獨(dú)立權(quán)利要求中描述的本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】將由從屬權(quán)利要求2至10而變得明顯。
[0015]根據(jù)權(quán)利要求2，在根據(jù)本發(fā)明的所述夾緊裝置的優(yōu)選實(shí)施方式中被提供的是，各夾緊元件可以被移動至夾緊開始位置中，該位置中，在各夾緊元件這一方和所述待夾緊工件這另一方之間沿著在所述操作狀態(tài)中由各夾緊元件施加的夾緊力的作用線存在間隙。因?yàn)樵谒鰥A緊開始位置中，兩個相互對立的夾緊元件的至少之一相應(yīng)地保持距所述待夾緊工件的距離，各夾緊元件的夾緊開始位置可以被相對粗略地調(diào)節(jié)并且至少在狹窄的范圍內(nèi)變化。對各夾緊元件移動至夾緊開始位置中的控制因此可以以相對低的費(fèi)用被執(zhí)行。然而，對各夾緊元件的夾緊開始位置的精確確定是必需的，因?yàn)楦鲓A緊元件的夾緊開始位置形成了用于各夾緊元件遷移至所述操作狀態(tài)中的基礎(chǔ)。根據(jù)權(quán)利要求2，所述操作狀態(tài)被建立，在于各夾緊元件借助于伺服驅(qū)動器形式的定位驅(qū)動器被以高的精度朝向彼此移動至與所述操作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的操作位置中。
[0016]為使相對于加工裝置定位工件所需的時間最少，在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中被提供的是，兩個夾緊元件移動至所述夾緊開始位置中是以高于各夾緊元件從所述夾緊開始位置移動至所述操作位置中的速度被執(zhí)行的(權(quán)利要求3)。
[0017]不同的參數(shù)可以被用于控制或調(diào)節(jié)為根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的各夾緊元件設(shè)置的定位驅(qū)動器。根據(jù)權(quán)利要求4，在根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的有利實(shí)施方式中，各夾緊元件的定位驅(qū)動器具有控制裝置，其以取決于力和/或取決于位置的方式控制定位驅(qū)動器以便將各夾緊元件移動至夾緊開始位置中和/或以便將各夾緊元件遷移至所述操作狀態(tài)中。
[0018]在很多應(yīng)用中，借助于夾緊裝置夾緊的工件要相對于所關(guān)聯(lián)的機(jī)床的加工裝置被移動。與該背景相反，根據(jù)權(quán)利要求5的本發(fā)明的實(shí)施方式提供的是，夾緊裝置的各夾緊元件被設(shè)置在可動的、優(yōu)選可旋轉(zhuǎn)的承載結(jié)構(gòu)上。
[0019]為了該裝置作為整體在結(jié)構(gòu)上的簡單形式的緣故，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中被提供的是，所述定位驅(qū)動器的至少一部分，尤其是所述定位驅(qū)動器的伺服電機(jī)，與各夾緊元件一起被設(shè)置在所述可動的承載結(jié)構(gòu)上(權(quán)利要求6，7)。定位驅(qū)動器的所述構(gòu)件，任選地所述定位驅(qū)動器的伺服電機(jī)或復(fù)數(shù)個伺服電機(jī)，在這種情況下布置在將被驅(qū)使的各夾緊元件的緊鄰處。在最后提及的情況中，所述承載結(jié)構(gòu)形成結(jié)構(gòu)單元，所述結(jié)構(gòu)單元除了包括該實(shí)際的夾緊系統(tǒng)，還包括相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動系統(tǒng)。
[0020]因?yàn)楹芏嘣蛴欣氖?，在本發(fā)明的另一實(shí)施方式的情形中的定位驅(qū)動器為具有氣動伺服電機(jī)的氣動伺服驅(qū)動器的形式，其尤其具有氣動活塞-氣缸單元(權(quán)利要求8)。各氣動伺服電機(jī)，尤其是各氣動活塞-氣缸單元，已被發(fā)現(xiàn)在很多應(yīng)用中為可精密控制的和堅固的驅(qū)動單元。所需的作為壓力介質(zhì)的壓縮空氣可以容易地被提供并且可以被供應(yīng)至所述氣動伺服電機(jī)而不存在問題，即使是在其中氣動伺服電機(jī)被布置于根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的可動的承載結(jié)構(gòu)上并且在所述夾緊裝置的操作期間相對于靜止的壓縮空氣發(fā)生器移動的情況中。
[0021]所述氣動活塞-氣缸單元在根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的可動承載結(jié)構(gòu)上的布置尤其被推薦與用于控制和調(diào)節(jié)所述氣動活塞-氣缸單元的個別的或全部的構(gòu)件相組合。如果所述氣動活塞-氣缸單元與相關(guān)聯(lián)的控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)都位于所述夾緊裝置的可動承載結(jié)構(gòu)上，那么所述控制和/或調(diào)節(jié)系統(tǒng)的所述各構(gòu)件和將被控制或調(diào)節(jié)的活塞-氣缸單元之間的路徑長度因此被最小化。例如，壓力損失可以如此很大程度地得以避免。
[0022]根據(jù)權(quán)利要求9，在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中被提供的是，根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的定位驅(qū)動器的數(shù)字控制裝置具有靠近所述定位驅(qū)動器的裝置部分和遠(yuǎn)離所述定位驅(qū)動器的裝置部分。所述數(shù)字控制裝置的遠(yuǎn)離所述定位驅(qū)動器的裝置部分定義至少一個操作模式，所述數(shù)字控制裝置的靠近所述定位驅(qū)動器的裝置部分根據(jù)所述至少一個操作模式控制所述定位驅(qū)動器，以便將夾緊裝置的各夾緊元件移動到所述夾緊開始位置中和/或以便將各夾緊元件遷移至所述操作位置中。對所述定位驅(qū)動器的數(shù)字控制裝置的所述分拆根據(jù)本發(fā)明尤其是在下列情況中被提供:其中所述定位驅(qū)動器的將利用數(shù)字控制被調(diào)節(jié)的電機(jī)(一或多個)與各夾緊元件一起被布置于可動的承載結(jié)構(gòu)上。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述數(shù)字控制裝置的靠近所述定位驅(qū)動器的裝置部分于是同樣地被設(shè)置在所述可動的承載結(jié)構(gòu)上。所述可動的承載結(jié)構(gòu)因此不僅裝備有為夾緊工件所需的設(shè)備，而且另外裝備有為夾緊工件所需的控制和調(diào)節(jié)智能。在所描述類型的各情形中，所述數(shù)字控制裝置的遠(yuǎn)離所述定位驅(qū)動器的裝置部分優(yōu)選被布置為遠(yuǎn)離所述可動的承載結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的定位驅(qū)動器的整個數(shù)字控制裝置可以被集成到設(shè)有所述夾緊裝置的機(jī)床的更高級的機(jī)器控制系統(tǒng)中?？捎伤鰯?shù)字控制裝置的遠(yuǎn)離所述定位驅(qū)動器的裝置部分指定的各操作模式為，例如，所述夾緊裝置的各夾緊元件的力控制的或者位移控制并因而位置控制的作動。在由遠(yuǎn)離所述定位驅(qū)動器的裝置部分指定的所述模式的基礎(chǔ)上，所述數(shù)字控制裝置的靠近所述定位驅(qū)動器的裝置部分對為各夾緊元件設(shè)置的所述定位驅(qū)動器進(jìn)行控制。各控制信號在所述數(shù)字控制裝置的遠(yuǎn)離所述定位驅(qū)動器的裝置部分和所述數(shù)字控制裝置的靠近所述定位驅(qū)動器的裝置部分之間的傳輸可以以有線的方式或者以使用遙測系統(tǒng)的無接觸方式進(jìn)行。
[0023]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式的情形中，根據(jù)本發(fā)明的夾緊裝置的所述定位驅(qū)動器具有帶存儲器的數(shù)字控制裝置，各夾緊元件的夾緊開始位置可以優(yōu)選通過示教操作被存儲在所述存儲器中(權(quán)利要求10)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]本發(fā)明將在下面借助于通過實(shí)例給出的示意性描繪圖更詳細(xì)地進(jìn)行說明。圖中:
[0025]圖1示出了處于初始狀態(tài)中的用于在管件加工機(jī)上定位管件的夾緊裝置的透視圖，其具有包括四個夾緊卡爪的夾緊卡盤，
[0026]圖2在平面圖中示出了根據(jù)圖1的夾緊裝置，
[0027]圖3示出了根據(jù)圖1和2的在沒有夾緊卡爪的情況下的夾緊裝置，
[0028]圖4示出了根據(jù)圖1和2的夾緊裝置在圖1中的箭頭IV的方向上的視圖，
[0029]圖5示出了根據(jù)圖1和2的夾緊裝置在圖1中的箭頭V的方向上的視圖，
[0030]圖6示出了根據(jù)圖1和2的夾緊裝置在圖1中的箭頭VI的方向上的視圖，以及
[0031]圖7示出了根據(jù)圖1至6的其中夾緊卡盤處于操作狀態(tài)中的夾緊裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0032]根據(jù)圖1，夾緊裝置I為用于管件加工的機(jī)床2的一部分。夾緊裝置I用來相對于加工裝置、在示出的實(shí)例中相對于機(jī)床2的激光切割頭3定位管件。
[0033]為此目的，夾緊裝置I具有夾緊卡盤4，所述夾緊卡盤在本例中是四爪卡盤的形式并且因此包括作為夾緊元件的共計四個夾緊卡爪5 (還見圖2)。這些夾緊卡爪5被彼此相反地成對設(shè)置并且從而形成兩個夾緊卡爪對5/1、5/2。夾緊卡爪5中的每個包括輥狀的夾持本體6、可旋轉(zhuǎn)地支撐夾持本體6的夾持本體保持器7、和導(dǎo)向滑塊8。
[0034]借助于伺服驅(qū)動器形式的定位驅(qū)動器9，夾緊卡爪對5/1的夾緊卡爪5可以沿著夾緊軸線10/1相對于彼此被定位、并且夾緊卡爪對5/2的夾緊卡爪5可以沿著夾緊軸線10/2相對于彼此被定位。定位驅(qū)動器9的定位驅(qū)動器單元9/1用來驅(qū)使夾緊卡爪對5/1的夾緊卡爪5。以一致的方式，定位驅(qū)動器9的定位驅(qū)動器單元9/2被設(shè)置用于驅(qū)使夾緊卡爪對5/2的夾緊卡爪5。由各夾緊卡爪5施加在待夾緊管件上的力的作用線在夾緊軸線10/1、10/2的方向上延伸，由夾緊卡爪對5/1、5/2的各夾緊卡爪5施加在所述的管件上的力在相反方向上被指向彼此并且在量值和作用線方面與彼此相當(dāng)。
[0035]定位驅(qū)動器9為氣動伺服驅(qū)動器的形式。作為驅(qū)動電機(jī)，定位驅(qū)動器單元9/1包括氣動活塞-氣缸單元U、并且定位驅(qū)動器單元9/2包括氣動活塞-氣缸單元12。
[0036]定位驅(qū)動器9的控制和/或調(diào)節(jié)裝置13與兩個定位驅(qū)動器單元9/1、9/2相關(guān)聯(lián)?？刂坪?或調(diào)節(jié)裝置13以常規(guī)方式包括壓力調(diào)節(jié)單元14以及閥單元15。壓力調(diào)節(jié)單元14和閥單元15 —起確保必要的壓力可在活塞-氣缸單元11、12的雙動式氣缸處在兩個氣缸內(nèi)腔中得到。
[0037]為了該目的，壓力調(diào)節(jié)單元14和閥單元15由控制和/或調(diào)節(jié)裝置13的數(shù)字控制裝置16控制。數(shù)字控制裝置16包括靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1和遠(yuǎn)離定位驅(qū)動器的裝置部分16/2，并且被集成至機(jī)床2的更高級的數(shù)字機(jī)器控制系統(tǒng)17中。
[0038]雖然數(shù)字控制裝置16的靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1與定位驅(qū)動器9的氣動活塞-氣缸單元11、12，壓力調(diào)節(jié)單元14和閥單元15 —起被安裝在夾緊裝置I的承載結(jié)構(gòu)18上，但遠(yuǎn)離定位驅(qū)動器的裝置部分16/2被設(shè)置在遠(yuǎn)離承載結(jié)構(gòu)18處并從承載結(jié)構(gòu)18分離開。承載結(jié)構(gòu)18可圍繞夾緊裝置I的旋轉(zhuǎn)軸線19在雙頭箭頭20的方向上旋轉(zhuǎn)。承載結(jié)構(gòu)18圍繞旋轉(zhuǎn)軸線19的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動也由數(shù)字機(jī)器控制系統(tǒng)17控制。各夾緊卡爪對5/1、5/2被沿著旋轉(zhuǎn)軸線19互相偏置。承載結(jié)構(gòu)18的旋轉(zhuǎn)軸線19被兩個夾緊軸線10/1、10/2相交。承載結(jié)構(gòu)18的旋轉(zhuǎn)軸線19由此延伸穿過夾緊卡爪對5/1的夾緊中心21 (圖5，6)和夾緊卡爪對5/2的夾緊中心22 (圖4)兩者。
[0039]定位驅(qū)動器9的壓縮空氣源24的壓力發(fā)生器23 (未在圖1中詳細(xì)示出)同樣在空間上從夾緊裝置I的承載結(jié)構(gòu)18分離開。在承載結(jié)構(gòu)18圍繞旋轉(zhuǎn)軸線19做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的情況下，而且在同樣可能的承載結(jié)構(gòu)18沿著該旋轉(zhuǎn)軸線做平移運(yùn)動的情況下，壓力發(fā)生器23保持固定。壓力發(fā)生器23被連接至定位驅(qū)動器9的氣動構(gòu)件，這些氣動構(gòu)件通過常規(guī)構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)饋入裝置(rotary feedthrough)(未示出)安置在承載結(jié)構(gòu)18上。
[0040]圖1示出了處于初始狀態(tài)中的夾緊裝置I。夾緊卡盤4開到最大，并且各夾緊卡爪對5/1、5/2的相互關(guān)聯(lián)的夾緊卡爪5被沿著各自的夾緊軸線10/1、10/2以最大距離從彼此間隔開。為夾緊要在機(jī)床2的激光切割頭3處進(jìn)行加工的管件，夾緊裝置I的定位驅(qū)動器9的活塞-氣缸單元11、12以受調(diào)節(jié)的方式從根據(jù)圖1的情況開始被驅(qū)使。
[0041]如在圖3中可見，氣動活塞-氣缸單元11的活塞桿25與第一調(diào)節(jié)環(huán)26鉸接。第一調(diào)節(jié)環(huán)26與旋轉(zhuǎn)軸線19同心地安裝在承載結(jié)構(gòu)18上并且可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線19旋轉(zhuǎn)?；钊麠U25的鉸接點(diǎn)設(shè)置在第一調(diào)節(jié)環(huán)26的連接元件27上。在第一調(diào)節(jié)環(huán)26上，連接元件28與連接元件27在直徑方向上相反地被設(shè)置。連接元件27在調(diào)節(jié)環(huán)那一側(cè)具有連接元件槽29，并且連接元件28在調(diào)節(jié)環(huán)那一側(cè)具有連接元件槽30?？刂其N(未在各圖中示出)在連接元件槽29中被形狀配合地驅(qū)動，該控制銷又從各圖中夾緊卡爪對5/1的上夾緊卡爪5的導(dǎo)向滑塊8的后側(cè)突出。以一致的方式，連接元件28的連接元件槽30引導(dǎo)各圖中夾緊卡爪對5/1的下夾緊卡爪5的導(dǎo)向滑塊8的后側(cè)上的控制銷(同樣未示出)。
[0042]如果氣動活塞-氣缸單元11以受調(diào)節(jié)的方式被驅(qū)使并且該氣動活塞-氣缸單元的活塞桿25在其縱向方向上相應(yīng)地移動，那么，第一調(diào)節(jié)環(huán)26，包括設(shè)于其上的連接元件27、28，被圍繞承載結(jié)構(gòu)18的旋轉(zhuǎn)軸線19旋轉(zhuǎn)。這伴隨有設(shè)于夾緊卡爪對5/1的各夾緊卡爪5的導(dǎo)向滑塊8后側(cè)上的控制銷在連接元件槽29、30中的位移。而這又導(dǎo)致夾緊卡爪對5/1的各夾緊卡爪5沿著夾緊軸線10/1在相反方向上移動。在這些移動期間，夾緊卡爪對5/1的各夾緊卡爪5在承載結(jié)構(gòu)18的各導(dǎo)向臂31、32上被導(dǎo)向。
[0043]以一致的方式，夾緊卡爪對5/2的各夾緊卡爪5沿著夾緊軸線10/2被定位。
[0044]氣動活塞-氣缸單元12為了該目的與第二調(diào)節(jié)環(huán)34上的活塞桿33鉸接，該第二調(diào)節(jié)環(huán)又被可旋轉(zhuǎn)地安置在承載結(jié)構(gòu)18上并且可以借助于氣動活塞-氣缸單元12圍繞夾緊裝置I的旋轉(zhuǎn)軸線19被旋轉(zhuǎn)。第二調(diào)節(jié)環(huán)34的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由設(shè)于其上的連接元件35、36并由各控制銷轉(zhuǎn)換成夾緊卡爪對5/2的各夾緊卡爪5沿著夾緊軸線10/2在相反方向上的直線運(yùn)動，所述控制銷被設(shè)于夾緊卡爪對5/2的各夾緊卡爪5的導(dǎo)向滑塊8的后側(cè)上并且接合在各連接元件35、36的連接元件槽37、38中。承載結(jié)構(gòu)18的導(dǎo)向臂39、40用來沿著夾緊軸線10/2導(dǎo)向夾緊卡爪對5/2的各夾緊卡爪5。
[0045]在夾緊要相對于機(jī)床2的激光切割頭3進(jìn)行定位的管件時的順序明確地依賴于特定的應(yīng)用。
[0046]對于定位驅(qū)動器9的操作模式，待夾緊的管件的壁厚度及由此得到的壁剛度和/或其截面尺寸具有特別的重要性。
[0047]依賴于待夾緊管件的壁剛度，定位驅(qū)動器9的數(shù)字控制裝置16的遠(yuǎn)離定位驅(qū)動器的裝置部分16/2定義了用于定位驅(qū)動器9、特別是用于氣動活塞-氣缸單元11、12的操作模式。定位驅(qū)動器9，或活塞氣缸單元11、12，根據(jù)該操作模式由數(shù)字控制裝置16的靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1控制。各控制信號在數(shù)字控制裝置16的遠(yuǎn)離定位驅(qū)動器的裝置部分16/2和數(shù)字控制裝置16的靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1之間的必需的傳輸，在所示的實(shí)例中借助于常規(guī)的遙測系統(tǒng)并因此以無接觸的方式被實(shí)現(xiàn)。
[0048]為夾緊厚壁的管件，數(shù)字控制裝置16的遠(yuǎn)離定位驅(qū)動器的裝置部分16/2為靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1指定“用最大的力夾緊”的操作模式。在該操作模式中，夾緊裝置I的定位驅(qū)動器9只是力控制的(force-controlled)。
[0049]在由遠(yuǎn)離定位驅(qū)動器的裝置部分16/2指定的模式的基礎(chǔ)上，靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1以使得氣動活塞-氣缸單元11、12被以最大的壓力操作的方式控制該控制和/或調(diào)節(jié)裝置13的壓力調(diào)節(jié)單元14和閥單元15。因此，由氣動活塞-氣缸單元11驅(qū)動的夾緊卡爪對5/1的各夾緊卡爪5和由活塞-氣缸單元12驅(qū)動的夾緊卡爪對5/2的各夾緊卡爪5，分別在相反方向上朝向夾緊中心21或夾緊中心22從根據(jù)圖1的它們的初始位置以最大的速度同等地快速移動。依賴于待夾緊管件的截面幾何形狀，夾緊卡爪對5/1的各夾緊卡爪5與夾緊卡爪對5/2的各夾緊卡爪5同時或者不同時接觸待夾緊管件。如果一個夾緊卡爪對5/1、5/2的各夾緊卡爪5已經(jīng)到達(dá)管件壁的外側(cè)，這通過在關(guān)聯(lián)的氣動活塞-氣缸單元11、12處的壓力增大而可覺察。借助于常規(guī)的壓力傳感器測量的氣動活塞-氣缸單元11、12處的壓力，是對由所述的夾緊卡爪對5/1、5/2的相互對立的夾緊卡爪5沿著夾緊軸線10/1或夾緊軸線10/2施加到待夾緊管件外側(cè)的力的總量的測量。
[0050]一在氣動活塞-氣缸單元11、12處檢測到壓力增大的開始，數(shù)字控制裝置16的靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1就通過適當(dāng)?shù)乜刂茐毫φ{(diào)節(jié)單元14和閥單元15來確保氣動活塞氣缸單元U、12處的壓力緩慢地增大到最大值,該最大值被存儲在靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1中并且依賴于待夾緊管件的剛度。由于在活塞氣缸單元11、12處的緩慢的壓力增大，各夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5起初僅施加低的力到待夾緊管件。因此，每個夾緊卡爪對5/1、5/2的各夾緊卡爪5能夠沿著各自的夾緊軸線10/1、10/2定心管件，而不會被另一個夾緊卡爪對5/1、5/2阻擋。最大壓力不會在氣動活塞-氣缸單元11、12處建立直到待夾緊管件已被沿著兩個夾緊軸線10/1、10/2定心為止。
[0051]由于在氣動活塞-氣缸單元11、12處的最大壓力，各夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5施加指定的夾緊力到布置在它們之間的管件。如果最大壓力已經(jīng)在氣動活塞-氣缸單元11、12處達(dá)到并且夾緊力因此已經(jīng)在各夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5處達(dá)到，那么各夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5就處于它們的操作狀態(tài)中，此時它們將所述的管件夾緊在它們之間。通過沿著旋轉(zhuǎn)軸線19移動夾緊裝置I并且通過圍繞旋轉(zhuǎn)軸線19旋轉(zhuǎn)夾緊裝置1，固定于夾緊裝置I中的管件于是可以相對于機(jī)床2的激光切割頭3被定位或被移動。
[0052]如果夾緊裝置I中的待夾緊工件是薄壁的并因而可容易變形的管件，那么數(shù)字機(jī)器控制系統(tǒng)17、或遠(yuǎn)離定位驅(qū)動器的數(shù)字控制裝置16的裝置部分16/2，為定位驅(qū)動器9指定“軟接觸”的操作模式。在該操作模式中，定位驅(qū)動器9可以被部分地位移控制(displacement-controlled)并因而被位置控制(posit1n-controlled)以便將各夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5遷移至操作狀態(tài)中。
[0053]以根據(jù)圖1的夾緊卡盤4的初始狀態(tài)開始，在“軟接觸”操作模式中，定位驅(qū)動器9的控制和調(diào)節(jié)裝置13的壓力調(diào)節(jié)單元14和閥單元15起初以如下方式由數(shù)字控制裝置16的靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1控制:使得最大壓力存在于氣動活塞-氣缸單元11、12處并且因此，氣動活塞-氣缸單元11的活塞桿25和氣動活塞-氣缸單元12的活塞桿33，從根據(jù)圖3的情況開始，以最大的速度移動到相應(yīng)的氣缸外。因此，氣動活塞-氣缸單元11、12起初以最大的速度朝向夾緊中心21、22驅(qū)動它們相關(guān)聯(lián)的夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5。單獨(dú)的夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5 —到達(dá)沿著夾緊軸線10/1、10/2的一位置，各夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5的快速移動就終止，所述位置例如通過示教操作而被存儲在數(shù)字控制裝置16的靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1中、并且依賴于待夾緊管件的沿著夾緊軸線10/1、10/2的截面尺寸。這些夾緊卡爪位置已經(jīng)達(dá)到的事實(shí)借助于常規(guī)構(gòu)造的行程測量系統(tǒng)(未示出)被檢測，所述行程測量系統(tǒng)被設(shè)于氣動活塞-氣缸單元11、12上并且測量活塞桿25、33相對于相關(guān)聯(lián)的氣缸的伸展長度。
[0054]各夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5在它們沿著夾緊軸線10/1或夾緊軸線10/2快速移動的末尾朝向彼此移動到的位置就是各自的夾緊開始位置。
[0055]在所示的實(shí)例中，當(dāng)各夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5采取它們的夾緊開始位置時，它們還處在沿著夾緊軸線10/1、10/2距待夾緊管件外側(cè)的小距離處。替代地，以使得各夾緊卡爪5沒有力但也沒有間隙地接觸待夾緊管件外側(cè)的方式選擇夾緊卡爪5的夾緊開始位置是可能的。在這兩種情況中，夾緊卡爪到夾緊開始位置中的移動都只是位移控制的或位置控制的。
[0056]在夾緊開始位置中的各夾緊卡爪5在夾緊中心21、22的方向上向待夾緊管件施加低的力也是可以想象的。在這種情況中，夾緊卡爪5到夾緊開始位置中的移動已經(jīng)是力控制的了。如果在氣動活塞-氣缸單元11、12處的壓力達(dá)到各夾緊卡爪5向待夾緊管件施加該指定的低力時的值，那么這表明各夾緊卡爪5已經(jīng)達(dá)到夾緊開始位置。
[0057]如果各夾緊卡爪5的夾緊開始位置以如下方式被選擇:使得一方面在待夾緊工件和各夾緊卡爪5之間沿著夾緊軸線10/1、10/2仍存在小間隙、或者如果另一方面在夾緊開始位置中的各夾緊卡爪5沒有力但同時也沒有間隙地接觸待夾緊管件的外側(cè)，那么將各夾緊卡爪5遷移到操作狀態(tài)中的僅僅后來的最后階段是力控制的。
[0058]當(dāng)各夾緊卡爪5已經(jīng)達(dá)到指定的夾緊開始位置時，氣動活塞-氣缸單元11、12處的壓力被緩慢和連續(xù)地增大。如果在夾緊開始位置中的各夾緊卡爪5仍處在距待夾緊工件的一距離處，那么由于存在于氣動活塞-氣缸單元U、12處的壓力的增大，單獨(dú)的夾緊卡爪對5/1、5/2的各夾緊卡爪5沿著夾緊軸線10/1、10/2在相反方向上移動，直至它們進(jìn)入與待夾緊管件外側(cè)的接觸。在氣動活塞-氣缸單元11、12處的連續(xù)的壓力增大導(dǎo)致由目前基本上靜止的各夾緊卡爪5施加在管件上的力增大，直至夾緊力被達(dá)到，該夾緊力的量值依賴于待夾緊管件的剛度而被存儲在數(shù)字控制裝置16的靠近定位驅(qū)動器的裝置部分16/1中。當(dāng)該夾緊力被達(dá)到時，或者當(dāng)與該夾緊力相關(guān)聯(lián)的壓力在氣動活塞-氣缸單元11、12處被達(dá)到時，各夾緊卡爪5便處于操作狀態(tài)中并且夾緊裝置I的定位驅(qū)動器9被停止。
[0059]如果在夾緊開始位置中，各夾緊卡爪5已經(jīng)在沒有力或施加了低的力的情況下接觸待夾緊管件的外側(cè)，那么在活塞-氣缸單元11、12處的壓力增大立即導(dǎo)致由各夾緊卡爪5沿著夾緊軸線10/1、10/2施加在待夾緊管件上的力的建立或增大。在這些情況中，氣動活塞-氣缸單元11、12處的壓力傳感器一檢測到與夾緊力相關(guān)聯(lián)的壓力已被達(dá)到，定位驅(qū)動器9也就被停止工作。
[0060]圖7示出了其中各夾緊卡爪5被遷移至操作狀態(tài)中的夾緊裝置I。兩個夾緊卡爪對5/1、5/2的夾緊卡爪5分別施加指定的夾緊力至管件41，該管件41未被詳細(xì)示出。管件41具有點(diǎn)對稱的矩形截面，該管件的縱向軸線延伸穿過其對稱中心。該管件的縱向軸線與夾緊裝置I的旋轉(zhuǎn)軸線19重合。
【權(quán)利要求】
1.用于相對于加工工件(41)用的機(jī)床(2)的加工裝置(3)定位工件(41)的夾緊裝置，其具有兩個夾緊元件(5)并具有定位驅(qū)動器(9)，所述定位驅(qū)動器是為各夾緊元件(5)設(shè)置的并且是以伺服驅(qū)動器的形式，并且至少一個夾緊元件(5)能夠借助于所述定位驅(qū)動器被相對于另一個夾緊元件(5)移動，并且各夾緊元件(5)因此能夠借助于所述定位驅(qū)動器被朝向彼此移動并被遷移到操作狀態(tài)中，在所述操作狀態(tài)中，當(dāng)工件(41)被布置在所述各夾緊元件(5)之間時，由于所述各夾緊元件(5)彼此相反地位于所述工件(41)上、并且均沿著各自的夾緊力的作用線(10/1、10/2)施加夾緊力至所述工件(41)的外側(cè)的事實(shí)，所述各夾緊元件(5)將所述工件(41)夾緊在它們之間， 其特征在于， 在所述各夾緊元件(5)被遷移至所述操作狀態(tài)中時，它們能夠首先借助于所述定位驅(qū)動器(9)被朝向彼此移動至夾緊開始位置中，在所述夾緊開始位置中，當(dāng)工件(41)被布置在所述各夾緊元件(5)之間時，各夾緊元件(5)并不施加力到所述工件(41)的外側(cè)、或沿著各自的夾緊力作用線(10/1、10/2)施加在量值方面小于各自的夾緊力的力，并且， 所述各夾緊元件(5)能夠借助于所述定位驅(qū)動器(9)從所述夾緊開始位置開始被朝向彼此推動并且因此被遷移至所述操作狀態(tài)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾緊裝置，其特征在于，在移動至所述夾緊開始位置中的各夾緊元件(5)這一方和布置在各夾緊元件(5)之間的工件(41)這另一方之間沿著各夾緊力的作用線(10/1、10/2)存在間隙，并且，所述各夾緊元件(5)能夠借助于所述定位裝置(9)從所述夾緊開始位置開始被朝向彼此移動至與各夾緊元件(5)的操作狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的操作位置中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的夾緊裝置，其特征在于，各夾緊元件(5)能夠借助于所述定位驅(qū)動器(9)被移動至所述夾緊開始位置中所用的速度，在量值方面大于各夾緊元件(5)能夠借助于所述定位驅(qū)動器(9)從所述夾緊開始位置開始被移動至所述操作位置中所用的速度。
4.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾緊裝置，其特征在于，所述定位驅(qū)動器(9)具有控制和/或調(diào)節(jié)裝置(13)， 借助于所述控制和/或調(diào)節(jié)裝置，為將各夾緊元件(5)移動至所述夾緊開始位置中和/或?yàn)閷⒏鲓A緊元件(5)遷移至所述操作狀態(tài)中，所述定位驅(qū)動器(9)能夠依賴于由各夾緊元件(5)沿著各夾緊力的作用線(10/1、10/2)施加到所述工件(41)的所述力的量值被控制和/或調(diào)節(jié)，和/或 借助于所述控制和/或調(diào)節(jié)裝置，為將各夾緊元件(5)移動至所述夾緊開始位置中和/或?yàn)閷⒏鲓A緊元件(5)遷移至所述操作狀態(tài)中，所述定位驅(qū)動器(9)能夠依賴于在各夾緊元件(5)的相對運(yùn)動期間各夾緊元件(5)采取的位置被控制和/或調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾緊裝置，其特征在于，各夾緊元件(5)被設(shè)于承載結(jié)構(gòu)(18)上，所述承載結(jié)構(gòu)是可動的，優(yōu)選可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(19)旋轉(zhuǎn)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的夾緊裝置，其特征在于，所述定位驅(qū)動器(9)的至少一部分與各夾緊元件(5) —起被設(shè)于所述可動的承載結(jié)構(gòu)(18)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的夾緊裝置，其特征在于，作為所述定位驅(qū)動器(9)的一部分，所述定位驅(qū)動器(9)的伺服電機(jī)與各夾緊元件(5) —起被設(shè)于所述可動的承載結(jié)構(gòu)(18)上。
8.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾緊裝置，其特征在于，所述定位驅(qū)動器(9)為具有氣動伺服電機(jī)的氣動伺服驅(qū)動器的形式，并且所述氣動伺服電機(jī)優(yōu)選具有氣動活塞-氣缸單元(11、12)。
9.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾緊裝置，其特征在于，所述定位驅(qū)動器(9)具有數(shù)字控制裝置(16)，所述數(shù)字控制裝置具有靠近所述定位驅(qū)動器的裝置部分(16/1)和遠(yuǎn)離所述定位驅(qū)動器的裝置部分(16/2)，其中所述數(shù)字控制裝置(16)的遠(yuǎn)離所述定位驅(qū)動器的裝置部分(16/2)定義至少一個操作模式，所述數(shù)字控制裝置(16)的靠近所述定位驅(qū)動器的裝置部分(16/1)根據(jù)所述至少一個操作模式控制所述定位驅(qū)動器(9)，以便將各夾緊元件(5)移動至所述夾緊開始位置中和/或以便將各夾緊元件(5)遷移至所述操作狀態(tài)中。
10.根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾緊裝置，其特征在于，所述定位驅(qū)動器(9)具有數(shù)字控制裝置(16)，并且，各夾緊元件(5)的夾緊開始位置能夠優(yōu)選通過示教操作被存儲在所述定位驅(qū)動器(9)的數(shù)字控制裝置(16)中。
11.用于加工工件的機(jī)床，其具有用于加工工件(41)的加工裝置(3)并具有夾緊裝置(1)，工件(41)能夠借助于所述夾緊裝置被相對于所述加工裝置(3)定位，其特征在于，所述夾緊裝置(I)被構(gòu)造為根據(jù)在前權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的夾緊裝置。
12.用于相對于加工工件(41)用的機(jī)床(2)的加工裝置(3)定位工件(41)的方法，所述方法利用根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的夾緊裝置(I)執(zhí)行，其中各夾緊元件(5)借助于以伺服驅(qū)動器形式的定位驅(qū)動器(9)被朝向彼此移動并且因此被遷移至操作狀態(tài)中，在所述操作狀態(tài)中，當(dāng)工件(41)被布置在各夾緊元件(5)之間時，由于各夾緊元件(5)彼此相反地位于所述工件(41)上、并且均沿著各自的夾緊力的作用線(10/1、10/2)施加夾緊力至所述工件(41)的外側(cè)的事實(shí)，各夾緊元件(5)將所述工件(41)夾緊在它們之間， 其特征在于， 在遷移至所述操作狀態(tài)中時，各夾緊元件(5)首先借助于所述定位驅(qū)動器(9)被朝向彼此移動至夾緊開始位置中，在所述夾緊開始位置中，當(dāng)工件(41)被布置在各夾緊元件(5)之間時，各夾緊元件(5)并不施加力到所述工件(41)的外側(cè)、或沿著各自的夾緊力的作用線(10/1、10/2)施加在量值方面小于各自的夾緊力的力，并且， 各夾緊元件(5)借助于所述定位驅(qū)動器(9)從所述夾緊開始位置開始被朝向彼此推動并因此被遷移至所述操作狀態(tài)中。
13.用于操作根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的夾緊裝置(I)的計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序包括用于為各夾緊元件(5)設(shè)置的定位驅(qū)動器(9)的各控制命令，所述各控制命令導(dǎo)致當(dāng)所述計算機(jī)程序在所述夾緊裝置(I)的數(shù)字控制裝置(16)上運(yùn)行時，根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法被執(zhí)行。
14.用于編寫根據(jù)權(quán)利要求13所述的計算機(jī)程序的方法，其特征在于，用于為各夾緊元件(5)設(shè)置的定位驅(qū)動器(9)的各控制命令被生成，所述各控制命令導(dǎo)致當(dāng)所述計算機(jī)程序在所述夾緊裝置(I)的數(shù)字控制裝置(16)上運(yùn)行時，根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法被執(zhí)行。
15.計算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，所述計算機(jī)程序產(chǎn)品具有復(fù)數(shù)個編碼裝置，當(dāng)所述計算機(jī)程序產(chǎn)品在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上操作時，所述編碼裝置適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法的所有步驟。
【文檔編號】B23Q15/22GK104289733SQ201410334920
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】B·林德, T·波普, B·蓋澤 申請人:通快機(jī)床兩合公司