特許 7261705 結合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-12

(45)【発行日】2023-04-20

(54)【発明の名称】結合装置

(51)【国際特許分類】

   B23B 31/28 20060101AFI20230413BHJP

   B23B 31/00 20060101ALI20230413BHJP

   G05B 19/414 20060101ALI20230413BHJP

【ＦＩ】

B23B31/28

B23B31/00 D

G05B19/414 Z

【請求項の数】 4

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2019162754

(22)【出願日】2019-09-06

(65)【公開番号】P2020075342

(43)【公開日】2020-05-21

【審査請求日】2021-10-29

(31)【優先権主張番号】18193443.1

(32)【優先日】2018-09-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】596007164

【氏名又は名称】エスエムヴェー アウトブローク シュパンジステーメ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＳＭＷ－Ａｕｔｏｂｌｏｋ Ｓｐａｎｎｓｙｓｔｅｍｅ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｗｉｅｓｅｎｔａｌｓｔｒａｓｓｅ ２８， Ｄ－８８０７４ Ｍｅｃｋｅｎｂｅｕｒｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100154612

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 秀樹

(74)【代理人】

【氏名又は名称】藤田 アキラ

(72)【発明者】

【氏名】エックハルト マウラー

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１４４８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１９０１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２５９１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１５５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１３０５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０００６４９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－０４５９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２５９１１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ３１／００ － ３３／００

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｇ０５Ｂ ９／００ － ９／０５

Ｇ０５Ｂ １９／４１４

Ｈ０２Ｊ ５０／１０ － ５０／１２

Ｈ０１Ｆ ３８／１４

Ｂ２５Ｊ １５／００ － １５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘導作動チャック（２）を操作するための結合装置（１）であって、
－少なくとも１つの可動なクランプジョー（４）を有し、機械加工される工作物（３）を空間でセンタリングするための誘導作動チャック（２）と、
－前記クランプジョー（４）のそれぞれに駆動可能に接続された電気モータ（６）であって、前記誘導作動チャック（２）に組み込まれ、それぞれの前記クランプジョー（４）が駆動又は固定される電気モータ（６）と、
－前記誘導作動チャック（２）に割り当てられた第１誘導伝達装置（７）と、
－前記誘導作動チャック（２）から空間的に分離されたキャリア又は機械フレーム（１０）と、
－前記機械フレーム（１０）に割り当てられ、前記誘導作動チャックの前記第１誘導伝達装置（７）の領域に配置され、測定信号と電圧を前記第１誘導伝達装置（７）と誘導的に交換する第２誘導伝達装置（８）と、
－外部制御装置（１１）であって、それによって前記クランプジョー（４）の操作と設定、及び前記電気モータ（６）の操作とロックに必要なコマンドと監視データが、入力及び／又は読み取り可能である外部制御装置（１１）と、
を備える結合装置（１）であって、
－前記第２誘導伝達装置（８）と前記外部制御装置（１１）に電気的に接続されている、少なくとも１つのプログラマブルインターフェース（２１）が、前記第２誘導伝達装置（８）と前記外部制御装置（１１）の間に設けられ、
－前記少なくとも１つのプログラマブルインターフェース（２１）は、１つ以上のコマンド及び制御プログラムを有し、それらにより前記誘導作動チャック（２）は前記外部制御装置（１１）にて設定又は選択可能であり、
－前記クランプジョー（４）、前記電気モータ（６）及び／又は前記誘導作動チャック（２）に割り当てられ、それらの動作状態を検出し、前記少なくとも１つのプログラマブルインターフェース（２１）に送信する多数の測定センサ（２２）が設けられ、
－前記少なくとも１つのプログラマブルインターフェース（２１）は、前記コマンド及び制御プログラムに保存されている実際のデータを、前記測定センサ群（２２）によって決定された測定データと比較し、及び、
－前記誘導作動チャック（２）の選択された動作状態と実際の動作状態との比較は、前記少なくとも１つのプログラマブルインターフェース（２１）によって評価され、かつ、前記誘導作動チャック（２）、前記クランプジョー（４）又は前記電気モータ（６）の前記外部制御装置（１１）に転送されるデータレコードを生成する、結合装置（１）において、
前記クランプジョー（４）の前記動作状態及び位置、前記電気モータ（６）の前記動作状態及び前記クランプジョー（４）のクランプ力に関するデータレコードは、前記少なくとも１つのプログラマブルインターフェース（２１）に保存されること、及び、
前記データレコードは、前記測定センサ群（２２）によって記録された測定データと恒久的に比較されることを特徴とする結合装置。

【請求項2】

２つのプログラマブルインターフェース（２１）は、前記誘導作動チャック（２）の前記実際の動作状態と、事前に定義された動作状態との比較を互いに独立して実行することを特徴とする請求項１に記載の結合装置。

【請求項3】

前記２つのプログラマブルインターフェース（２１）は、それぞれの比較の結果が互いに比較されるように相互接続されていることを特徴とする請求項２に記載の結合装置。

【請求項4】

機械加工プロセスの開始又は機械加工プロセスの非アクティブ化のリリースは、２つのプログラマブルインターフェース（２１）間のデータレコードに偏差がある場合、機械加工プロセスが自動的に中断されるか、又は、一致した場合にリリースされるように、前記プログラマブルインターフェース（２１）によって監視され、事前に決定されることを特徴とする請求項３に記載の結合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は結合装置に関し、特に請求項１の前提となる項目に係る誘導作動チャックを操作するためのマンマシンインターフェースのための結合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

このような伝達装置、特にエネルギー及び／又は信号伝達のための、及びマシニングセンタ又は旋盤及び／又はフライス盤で使用するための伝達装置は、例えば特許文献１に見出すことができる。信号と電圧は、固定機械フレームから回転マシニングセンタ、特にチャックに、チャックの方向とその逆の方向の両方に誘導的に送信される。それぞれのマシニングセンタ又はチャックは、電気モータで移動可能な、又はチャック本体に移動可能に支持される部品、特にクランプジョーを有する。それら電気モータは、プリセットされた「実際（ａｃｔｕａｌ）」の位置に達すると、安全上の理由でスイッチがオフになり、クランプジョーは複数のスプリングパックと機械式摩擦ブレーキによってロックされる。次に、電気モータは、クランププロセス中にスプリングパックを圧縮して、クランプジョーにクランプ力を加える。電気モータがスイッチオフされた後、その機械式摩擦ブレーキは、クランプジョーが滑ったり緩んだりするのを防止する。

【0003】

さらに、機械加工プロセス中にクランプジョーの位置を、恒久的に監視する必要がある。なぜなら、クランプジョーは加工対象の工作物を空間の中心にロックするからであり、機械加工プロセス中にクランプジョーの１つの位置が変化すると、機械加工エラーやクランプされた工作物の緩みが生じるおそれさえある。チャックのチャック本体に取り付けられたクランプジョー又は電気モータの対応する動作状態及び位置を恒久的に監視できるようにするため、これらの部品には、対応する測定データを生成する複数の測定センサが割り当てられ、それら測定データは、２つの部分（すなわち一方は回転チャック内で、もう一方は固定支持フレーム内）で設計された誘導伝達装置を介してそれらセンサによって送信される。したがって、２つの伝達装置の空間的分離によりチャックが回転できると同時に、電気モータの作動のための測定信号、測定データ及び／又は電圧を誘導伝達ができるように、２つの伝達装置を整列させる必要がある。

【0004】

このような誘導作動的に伝達する装置は実際に実証されているが、そのようなマシニングセンタの各ユーザは異なる電気装置を使用するため、顧客の要件に応じて各アプリケーションを再プログラムする必要があることが分かっている。したがって、チャックを直ちに運転操作できず、むしろ、チャックと人間が操作する制御装置との間のインターフェースを設定するため、時間の掛かる複雑なプログラミング作業が必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】ＥＰ ３ ０２８ ８０４ Ｂ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、本発明によって対処される課題は、特に誘導作動チャックのための、前述のタイプの結合装置を提供することであって、その装置は、顧客固有の電気装置とは無関係に、顧客の既存の制御装置をチャックに結合した直後に、チャックの完全な動作と機械加工中の監視が行われることを保証する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、この課題は請求項１の特徴的な構成によって解決される。

【0008】

本発明のさらなる有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

【0009】

第２誘導伝達装置と制御装置との間に少なくとも１つのプログラム可能なインターフェースが設けられ、そのインターフェースは第２誘導伝達装置と制御装置に電気的に接続されていること、各インターフェースは、１つ以上のコマンド及び制御プログラムを有し、それらによりチャックは制御装置にて設定されること、クランプジョー、電気モータ、及び／又はチャックに割り当てられた複数の測定センサが設けられ、そのセンサ群によってそれらの動作状態が検出され、それぞれのインターフェースに送信されること、コマンドプログラムに保存されている実際のデータと、測定センサ群によって決定された測定データとの比較は、それぞれのインターフェースによって行われること、及び、データレコードは、チャックの選択された動作状態と実際の動作状態との、この比較によって生成され、それぞれのインターフェースによって評価され、チャック、チャックジョー又は電気モータの制御装置に転送され、そのチャックはプログラミングの手間をかけずに顧客固有の制御装置に接続可能で、すぐに操作を開始できる。なぜなら、チャックの制御と監視に必要なコマンドデータと監視値は、第２誘導伝達装置と制御装置への接続後、制御装置の方向とチャックの方向の両方にインターフェースから送信されるからである。その結果、チャックとプログラム可能なインターフェースは、製造業者によって適宜組み立てられ相互接続され、そのインターフェースを備えるチャックがそれぞれの顧客に届けられるとすぐに、制御ユニットをそれぞれのインターフェースに接続でき、時間の掛かる複雑なプログラミング作業や、各顧客固有の制御ユニットを供給されたチャックに適合させる必要なく、そのチャックをすぐに動作させることができる。

【0010】

チャック、クランプジョー、及び／又は電気モータ（これらにより、それぞれのクランプジョーは動かされ、クランプ位置に固定される）は、複数の測定センサに割り当てられ、そのセンサ群によって、そのチャックの動作に必要な位置、力プロファイル、及び／又は他の測定データが、恒久的に生成される。したがって、チャック及びその構成要素の動作状態が監視され、チャック又はそれらのそれぞれの測定センサから、２つの誘導伝達装置によってインターフェースに転送される測定データ記録が生成される。インターフェースは、受信した測定データレコードを処理し、チャックの選択された動作状態に対応する保存データレコードと比較する。測定データレコードが保存されているデータレコードと一致する場合、それぞれのインターフェースはこの結果を制御ユニットに転送する。それにより、チャックが加工対象の工作物を正確にセンタリングするため、実際の加工プロセスを有効にできる。

【0011】

インターフェースによって決定されたキャリブレーションを冗長にチェックする必要がしばしばあり、そのため、第１インターフェースとは独立して測定センサ群から測定データレコードを生成し、保存されたコマンドプログラムと比較する第２インターフェースが提供されると、特に有利である。２つのインターフェースによって決定された測定データレコードが一致する場合、この情報は制御ユニットに送信され、それに応じてチャックのクランプ状態がチェックされ、加工プロセスを起動し得る。

【0012】

したがって、本発明による結合装置のそれぞれのユーザは、制御装置を介して、保存された動作状態のどれを用いられるチャックに採用するか、そして、どのクランプ力がクランプジョーによって機械加工される工作物に加えるか、を選択するだけでよい。したがって、ユーザはクランプ力を選択して調整するだけである。これは、チャックメーカーが提供するインターフェースを、任意の顧客の制御装置に接続でき、適切に通信できることを意味する。決定された測定結果の実際の評価と、保存されたデータレコードとチャックの実際の動作状態との比較は、もっぱらインターフェースで実行される。

【0013】

図面は結合装置を示しており、これは以下でさらに詳しく説明されている。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、それぞれがインターフェースを介して制御ユニットに接続されている２つのチャックの概略図を示す。

【図2】図２は、図１に示すインターフェースの拡大図を示す。

【図3】図３は、図１に示すインターフェースの機能の冗長チェックを示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、チャック２を顧客により提供された制御装置１１に接続し、それを監視するために使用される結合装置１を示している。チャック２は、機械加工される工作物３を、それが不図示の工作機械によって機械加工される間、空間上に中心に保つ。チャック２は、工作物３の方向で半径方向に移動可能な１つ以上のクランプジョー４からなる。工作物３をチャック２から取り外したり、所定の位置に固定したりするために、クランプジョー４によって包囲又は形成される直径を変更できる。クランプジョー４は、ガイド溝５に移動可能に保持されており、それらに割り当てられた電気モータ６によってそれぞれ駆動される。

【0016】

電気モータ６に必要な電圧を供給するために、電気ケーブル１３を介して電気モータ６及び複数の測定センサ２２に接続された第１伝達装置７がチャック２に設けられている。クランプジョー４の位置及び電気モータ６の電圧又はそれらの回転は、測定センサ群２２で測定されるべきである。チャック２の操作に必要な他の測定データも測定センサ群２２によって記録され、第１伝達装置７に転送される。

【0017】

チャック２は、機械加工プロセス中に回転するため、機械又は支持フレーム１０から間隔を空ける必要がある。フレーム１０には、第２伝達装置８が割り当てられており、それは、チャック２の第１伝達装置７と位置合わせされている。これは、２つの伝達装置７及び８の間に空隙を生成し、チャック２がフレーム１０と相対的に移動できる。２つの伝達装置７、８間の誘導伝達により、測定センサ群２２によって決定された測定データ、及び電気モータ６の稼働に必要な電圧がそれらの間で伝達され得る。制御ユニット１１で入力されたデータレコードも、チャック２に伝えることができる。

【0018】

第２伝達装置８は、複数の電気ケーブル１３を介してプログラマブルインターフェース２１に接続されている。それぞれのインターフェース２１は、電気ケーブル１３を介して制御ユニット１１に結合されている。

【0019】

図２は、プログラマブルインターフェース２１の概略構造を示す。インターフェース２１は、いくつかのコマンドレベル、すなわち、「モーション（ＭＯＴＩＯＮ）」、「制御（ＣＯＮＴＲＯＬ）」、及び「安全（ＳＡＦＥＴＹ）」を備える。これらのコマンドレベルは、チャック２の制御と恒久的な監視に使用される。特に、クランプジョー４の位置と電気モータ６の電圧（これらは、測定センサ群２２によって恒久的に決定される）は、インターフェース２１に送信され、それによって評価される。

【0020】

各チャック２のためのいくつかの動作データレコードがインターフェース２１に保存されている。各ユーザは、制御ユニット１１を介して保存された動作プログラムの１つを選択し、制御ユニット１１で所望のクランプ力を設定する。そして制御ユニット１１は、インターフェース２１を介してそれを各電気モータ６に送信する。これらの設定パラメータが選択又は設定されると、電気モータ６はインターフェース２１によって起動され、クランプジョー４が加工対象の工作物３の方向に移動する。クランプジョー４及び電気モータ６の、これらモーションステータス又はモーションシーケンスは、モーションコマンドレベルに保存される。これらのシーケンスが保存されたデータレコードに対応する場合、インターフェース２１は、これらのモーションシーケンスが保存されたモーションシーケンスに対応することを判定でき、これにより初期の安全解除がもたらされる。

【0021】

クランプジョー４がそれらのクランプ位置（これは、例えば測定センサ群２２による電気モータ６の電圧の増加によって判定可能である）に達すると直ぐに、電気モータ６はスイッチオフされ、固定される必要があり、クランプジョー４はもはや可動でなくむしろロックされる。これらの動作状態は制御コマンドレベルに保存され、その電圧状態の間に測定センサ群２２によって恒久的に記録された測定データは、それぞれのインターフェース２１に保存された測定データと比較される。動作状態の保存されたデータレコードと動作状態の実際のデータレコードの間に対応する偏差がない場合、インターフェース２２を介してさらなる安全解除が行われるため、機械加工プロセスは中断されないか、又はクランプジョー４の送り込み動作中に解除可能である。

【0022】

機械加工プロセス中にチャック２の機能の監視を確実にするため、インターフェース２１には、追加の「安全」コマンドレベルが用意されており、特に機械式摩擦ブレーキを監視する。これら摩擦ブレーキは、クランプジョー４のロッキングを監視する。クランプ位置に達すると、電気モータ６はスイッチオフされる。クランププロセス中、電気モータ６は複数のスプリングパックを圧縮し、それらスプリングパックはクランプジョー４に必要なクランプ力を加える。このことは、これら測定データもそれぞれのインターフェース２１を介して記録され、制御ユニット１１に転送される必要があることを意味する。

【0023】

測定センサ群２２により恒久的に決定された測定データは、保存された動作状態データレコードと比較され、対応する規定の偏差が存在すると直ぐに、それぞれのインターフェース２１は対応する制御信号を生成し、それによって加工プロセスは制御装置１１により中断される。受信した測定データレコードが、対応するデータレコードの形式で保存された動作状態と一致する限り、加工プロセスは中断されず、続行され得る。

【0024】

図３は、チャック２の冗長監視を示し、２つのインターフェース２１が第２誘導伝達装置８に電気的に結合されている。インターフェース２１の両方は、測定センサ群２２の測定データレコードを互いに独立して受け取り、それらを互いに独立して評価する。２つのインターフェース２１は互いに電気的に接続されており、受信した測定データレコードと保存された動作状態との比較が実行されると直ぐに、インターフェース２１は互いに通信する。そして、それらの測定結果又は比較が一致する場合、チャック２がそれらのクランプ位置に揃っているため、制御装置１１は解放信号を受信し、機械加工プロセスを開始できる。

【0025】

ただし、２つのインターフェース２１における測定結果又はキャリブレーションが異なる場合、チャック２又はそのクランプジョー４又は電気モータ６に不具合のおそれがあるため、加工プロセスは中断しなくてはならないか、又は有効にできない。そのような不具合は最初にチェックする必要がある。

【0026】

したがって、２つの相互接続されたインターフェース２１は、チャック２の動作及び設定の安全性を高め、したがってそれらは、安全性を高める冗長機能を有する。両方のインターフェース２１は、互いに独立して動作し、測定センサ群２２により決定された測定データを受信する。

【符号の説明】

【0027】

１ 結合装置
２ チャック
３ 工作物
４ クランプジョー
５ ガイド溝
６ 電気モータ
７ 第１誘導伝達装置
８ 第２誘導伝達装置
１０ フレーム
１１ 制御装置
１３ 電気ケーブル
２１ （プログラマブル）インターフェース
２２ 測定センサ群

【図1】

【図2】

【図3】