專利名稱：具有可松開連接的夾頭及工件托架組件的夾緊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種夾緊裝置，該夾緊裝置包括一個(gè)夾頭和一個(gè)適于可松開地連接到夾頭上的工件托架，所述工件托架具有一個(gè)平的底表面并包括一個(gè)從該平的表面突出的夾緊銷。夾頭具有一個(gè)用于容納工件托架夾緊銷的圓錐形插入部的中心孔。夾緊銷具有至少一個(gè)形狀與中心孔的圓錐形插入部的形狀相應(yīng)的表面部，從而在X方向和/或Y方向使夾緊銷的位置對(duì)準(zhǔn)。而且，夾頭具有將工件托架上的夾緊銷夾緊固定在中心孔上的夾緊機(jī)構(gòu)，且至少有一個(gè)表面部用作Z方向上的止擋件。
背景技術(shù)：
所述的夾緊裝置最好用于將帶有一個(gè)或幾個(gè)工件的工件托架夾緊在加工工具的加工區(qū)中準(zhǔn)確確定及預(yù)定的位置上。通常夾緊裝置的夾頭固定在加工工具的加工區(qū)中，而具有夾緊銷的工件托架可松開地連接到夾頭上。
為了能夠在一位置上夾緊不同尺寸的工件，已知的通常稱作堆碼系統(tǒng)的裝置包括多個(gè)夾頭，通常是二、四、六或八個(gè)。通過所述多個(gè)夾頭，根據(jù)自身尺寸大小而安裝有二、四、六或八個(gè)夾緊銷的工件托架可被夾緊。在某種情況下，工件托架也可裝備有奇數(shù)個(gè)夾緊銷。由于單個(gè)夾頭通常既不包括能防止夾緊銷旋轉(zhuǎn)的裝置又不包括能確定夾緊銷繞Z軸的角位置的裝置，因而提供一個(gè)或幾個(gè)具有定位裝置的夾頭是很有利的，所述定位裝置除能確定X和Y方向的位置外還能確定繞Z軸的角位置，結(jié)果是，如果合適，僅有一個(gè)夾緊銷的工件托架也可在精確確定出的線位置及角位置上夾緊在夾頭上?？梢岳斫獾氖窃谶@種情況下工件托架仍需具有與上文提到的夾頭的定位裝置相應(yīng)的定位裝置。
通過事實(shí)可以看出所注意到的困難特別與大而重的工件托架有關(guān)，由于夾緊銷的前端部與適于容納所述夾緊銷的夾頭上的孔之間的間隙很小，因而對(duì)工件托架的夾緊銷與相應(yīng)的夾頭上的孔進(jìn)行粗略的對(duì)準(zhǔn)是非常困難的。而且，這里還存在夾緊銷及夾頭上的孔可能都被損壞的危險(xiǎn)。
除了所述夾緊裝置外，所述夾緊裝置的夾緊銷具有圓柱形的部分以將夾緊銷定位在夾頭的孔內(nèi)，本領(lǐng)域所公知的其他類型夾緊裝置的夾頭均具有一個(gè)圓錐形的對(duì)中表面區(qū)以與夾緊銷無間隙地對(duì)準(zhǔn)。例如文獻(xiàn)EP1044760就公開了這種夾緊裝置。在所述夾緊裝置中，夾緊銷通過夾頭上孔頂部的圓錐形對(duì)中表面來對(duì)準(zhǔn)。夾頭的外殼壁在所述圓錐形對(duì)中表面的區(qū)域是軸向有彈性的，為了這個(gè)目的，在圓錐形對(duì)中表面的背面具有輻射狀的切斷部。因而，設(shè)立了一個(gè)能使夾緊銷在對(duì)中之后軸向移動(dòng)并被進(jìn)一步拉入到Z方向的有彈性的區(qū)域。已經(jīng)顯示出這種有彈性的表面區(qū)域用在小的夾緊裝置上是很有效的。然而，就適于容納大而重的工件托架的夾緊裝置來說，夾頭可被所述切斷部的構(gòu)造持久地削弱。而且，由于夾緊裝置在所述區(qū)域的Z方向極其有彈性，因而圍繞以上所提到的切斷部的區(qū)域不可能具有Z坐標(biāo)或Z方向的止擋件。最后，由于有彈性的區(qū)域無法承受軸向的或徑向的大的荷載，因而在將夾緊銷插入到夾頭中時(shí)會(huì)存在將有彈性的區(qū)域損壞的危險(xiǎn)。
文獻(xiàn)DE4110857公開了一種將工具架連接到機(jī)床的工作主軸上的裝置。工作主軸上具有一個(gè)孔用以容納工具架的軸部。孔具有圓錐形的頂部和底部，一個(gè)具有支承表面的環(huán)形槽設(shè)置在所述兩個(gè)圓錐形的頂部和底部之間。工具架的軸部具有兩個(gè)由彈性支座支承的錐形環(huán)。兩個(gè)錐形環(huán)之間設(shè)置有一個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)，所述鎖定機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)可徑向移動(dòng)的鎖塊。所述鎖塊在頂部楔形表面區(qū)域并以鎖定狀態(tài)靜置在環(huán)形槽的支承表面上。通過設(shè)置彈性支座，錐形環(huán)可相對(duì)于工具架的軸部軸向移動(dòng)，并且在錐形環(huán)靜置在孔的圓錐形部分之后可將軸部拉入孔中。錐形環(huán)自身具有狹槽。軸部具有一個(gè)設(shè)在其下端用作Z方向止擋件的平的環(huán)形表面的凸緣，在夾緊軸部時(shí)所述凸緣靜置在工作主軸的前面。常規(guī)的夾緊銷(見圖5)及可組合的夾緊銷(見圖1和圖3)均可夾固在工作主軸的的孔中。因而，通過以下事實(shí)可以看出本發(fā)明的基本構(gòu)思，即具有不同結(jié)構(gòu)的夾緊銷的工件托架均可由加工工具上的工作主軸夾固。可以理解的是這樣的夾緊裝置根本不適合以非常精確的及可重復(fù)的方式將工件支架連接在加工工具的工作主軸上。
美國專利US5722806公開了一種聯(lián)接系統(tǒng)，所述聯(lián)接系統(tǒng)包括一個(gè)凸形接頭，所述凸形接頭具有包括帶隨動(dòng)件表面的凹槽的圓柱形的末端，該聯(lián)接系統(tǒng)還包括一個(gè)凹形接頭，所述凹形接頭具有用于容納凸形接頭末端的圓柱形的內(nèi)部，該聯(lián)接系統(tǒng)還包括一對(duì)相對(duì)的爪構(gòu)件，所述爪構(gòu)件可移動(dòng)地安裝在圓柱形的內(nèi)部并包括外部的凸輪表面，當(dāng)將爪構(gòu)件放射狀地移開時(shí)，外部的凸輪表面與凸形接頭的隨動(dòng)件表面相接合，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)徑向地且強(qiáng)有力地將爪構(gòu)件移開。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)可在相對(duì)的爪構(gòu)件支架之間的凹槽內(nèi)自由浮動(dòng)的楔入球，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)還包括一個(gè)傳動(dòng)桿，所述傳動(dòng)桿將楔入球軸向移入和移出與爪構(gòu)件內(nèi)部的楔狀表面相接合。傳動(dòng)桿包括一個(gè)末端，所述末端具有一個(gè)可滑動(dòng)地容納楔入球的孔。楔入球在傳動(dòng)桿的孔內(nèi)且在爪構(gòu)件的內(nèi)部表面之間自由浮動(dòng)，使得當(dāng)爪構(gòu)件分散到耦合位置時(shí)容許楔入球?yàn)樽?gòu)件提供均勻的楔入力。
美國專利US5918870公開了一種將工件可拆卸地固定在加工機(jī)械上進(jìn)行加工的裝置，所述加工機(jī)械具有一個(gè)托板，工件可拆卸地固定在所述托板上，且工件可由該托板可拆卸地連接到加工機(jī)械上，其中托板和一個(gè)或多個(gè)急速夾緊圓柱體之間的鎖定通過至少一個(gè)拉入螺栓來實(shí)現(xiàn)，螺栓固定在托板上，且托板以夾緊的方式與相應(yīng)的急速夾緊圓柱體上的插孔相接合，其中夾緊連接通過受拉彈簧得以保持，且為了松開，液壓活塞能夠開動(dòng)以克服受拉彈簧的夾緊力，其中在急速夾緊圓柱體中，中心拉入螺栓及布置在后者側(cè)面的受拉彈簧之間的空間是密封的。
美國專利US5415384公開了一種用來夾緊工件的裝置，所述裝置包括一個(gè)底座和一個(gè)適于放置且固定在底座上的工件托架。底座及托架包括對(duì)準(zhǔn)裝置，以沿三個(gè)垂直坐標(biāo)軸以及角度位置將托架的位置相對(duì)于底座進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)裝置包括以在底座和托架上的協(xié)同操作參考面的形式的第一對(duì)準(zhǔn)元件對(duì)，所述第一對(duì)準(zhǔn)元件對(duì)確定出托架在Z軸上的位置。對(duì)準(zhǔn)裝置進(jìn)一步包括以協(xié)同操作線性對(duì)準(zhǔn)元件對(duì)的形式設(shè)置的第二和第三對(duì)準(zhǔn)元件對(duì)，所述對(duì)準(zhǔn)元件對(duì)分別確定出托架在X和Y軸上的位置。每對(duì)協(xié)同操作對(duì)包括一個(gè)楔形的對(duì)中構(gòu)件和一個(gè)具有匹配的對(duì)中狹縫的對(duì)應(yīng)構(gòu)件。夾緊裝置用來在由對(duì)準(zhǔn)裝置所確定的準(zhǔn)確位置中將托架夾緊到底座上。夾緊裝置包括多個(gè)夾緊構(gòu)件，每一個(gè)夾緊構(gòu)件均包括一個(gè)固定在托架上的銷構(gòu)件及一個(gè)設(shè)置在底座上的夾頭構(gòu)件。托架包括一個(gè)平的表面，如果托架夾緊在底座上則所述平的表面朝向該底座。所述平的表面形成參考面中的一個(gè)面。第二和第三對(duì)準(zhǔn)元件對(duì)之中的每一個(gè)構(gòu)件與所述平的表面直接相連。每一個(gè)銷構(gòu)件也與所述平的表面直接相連。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種夾緊裝置，所述夾緊裝置包括一個(gè)夾頭和一個(gè)可松開地連接到夾頭上的工件托架，所述夾緊裝置的夾頭尤其適用于托板系統(tǒng)，由此單獨(dú)的夾頭應(yīng)當(dāng)非常堅(jiān)固且剛硬。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種夾緊裝置，所述夾緊裝置包括一個(gè)夾頭和一個(gè)可松開地連接到夾頭上的工件托架，其中夾緊銷可在X和/或Y方向上對(duì)準(zhǔn)所述夾頭而不存在任何間隙。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種夾緊裝置，所述夾緊裝置包括一個(gè)夾頭和一個(gè)可松開地連接到夾頭上的工件托架，其中不需要提供單獨(dú)的具有彈性的裝置，夾緊銷在X和/或Y方向上對(duì)準(zhǔn)所述夾頭后，夾緊銷以及工件托架是能夠在Z方向移動(dòng)的。
為了實(shí)現(xiàn)以上所述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種夾緊裝置，所述夾緊裝置包括一個(gè)夾頭和一個(gè)適于可松開地連接到夾頭上的工件托架，所述工件托架具有一個(gè)平的底表面并包括一個(gè)從該平的底表面突出的夾緊銷。夾頭具有一個(gè)帶有用于容納工件托架上的夾緊銷的圓錐形插入部的中心孔。夾緊銷具有至少一個(gè)形狀與中心孔的圓錐形插入部的形狀相應(yīng)的表面部，從而在X方向和/或Y方向?qū)A緊銷的位置對(duì)準(zhǔn)。而且，夾頭具有將工件托架上的夾緊銷夾緊固定在中心孔上的夾緊機(jī)構(gòu)，且至少有一個(gè)表面部用作Z方向上的止擋件。
夾緊銷的尺寸如下，在啟動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)之前，在工件托架上平的底表面和用作Z方向上止擋件的夾頭上的表面部之間存在一個(gè)間隙，在工件托架上的夾緊銷插入到夾頭上的中心孔內(nèi)且夾緊銷的表面部與中心孔的圓錐形插入部相接合之后，夾緊銷已與夾頭在X和/或Y方向?qū)?zhǔn)。因此，在啟動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)將夾緊銷更深地拉入到中心孔時(shí)，夾緊銷和/或圍繞夾頭的中心孔的區(qū)域適于彈性變形，同時(shí)朝向夾頭表面部的工件托架用作Z方向上的止擋件，直到工件托架的平的底面靜置在用作Z方向上的止擋件的夾頭的表面部上為止。
因此，通過以下事實(shí)可以看出本發(fā)明的基本構(gòu)思，夾緊銷可以按照下述方式來設(shè)計(jì)，即工件托架不需靜置在所述夾頭上，夾緊銷自身可以沒有間隙地在X和/或Y方向上對(duì)準(zhǔn)插入到夾頭的孔中。換句話說，在對(duì)準(zhǔn)夾緊銷的期間，工件托架的底面與夾頭的頂面之間保留一個(gè)很小的間隙。當(dāng)通過夾緊機(jī)構(gòu)將夾緊銷更深地拉入到夾頭的孔中時(shí)，所述間隙即被消除，由此為了所述目的夾緊銷和/或圍繞夾頭的中心孔的區(qū)域使用了彈性材料。因此，工件托架在Z方向朝夾頭移動(dòng)，直到平的底面靜置在由夾頭頂部相應(yīng)的表面區(qū)域所構(gòu)成的Z方向上的止擋件上為止。這樣，可完全避免提供在Z方向上有彈性的裝置。


以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例作進(jìn)一步描述，其中圖1表示夾頭和工件托架的透視圖；圖2表示夾頭和工件托架的第一個(gè)縱截面圖；圖3表示工件托架松動(dòng)地放置在夾頭上的縱截面圖；圖4表示工件托架夾緊在夾頭上的縱截面圖；圖5至圖7表示夾緊銷不同實(shí)施例的透視圖；圖8表示加工臺(tái)和托板的透視圖；圖8a和8b均表示圖8中夾緊銷的放大圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示夾緊裝置的示意透視圖。夾緊裝置包括一個(gè)夾頭1和一個(gè)工件托架40。工件托架40具有一個(gè)夾緊銷30，工件托架40可通過該夾緊銷30固定到夾頭1上。這樣的夾緊裝置最好且尤其是用于在機(jī)床(未示出)的工作區(qū)以確定的精確位置夾緊工件。因此，如本實(shí)施例的情況，工件托架40本身同時(shí)可作為工件。
夾頭1因本身為公知技術(shù)未在附圖中示出，它固定在機(jī)床上，所述夾頭具有一個(gè)用于容納和固定工件托架40上的夾緊銷30的中心孔2。所述孔2的上部區(qū)域設(shè)計(jì)成一個(gè)圓錐形的插入部3。夾頭1的頂面具有與中心孔2以同心的關(guān)系定位的兩個(gè)環(huán)形表面部5、6。環(huán)形表面部5、6用作工件托架40的Z坐標(biāo)，也就是當(dāng)工件托架40的底面靜置在表面部5、6上時(shí)，表面部5、6就確定出工件托架40的高度位置。如圖1中所看到的，內(nèi)部環(huán)形表面部5以相對(duì)較小的距離圍繞孔2。工件托架40包括一個(gè)平的底面41，所述底面41構(gòu)成了靜置在表面部5、6上的參考面，因此確定出高度位置，也就是工件托架40相對(duì)于夾頭1的Z位置。夾頭1上具有一個(gè)連接件4，該連接件向夾頭1的內(nèi)部提供液壓或氣動(dòng)介質(zhì)從而分別鎖定和松開工件托架40的夾緊銷30，這在下文將作更詳細(xì)的解釋。
圖2表示夾頭1和工件托架40的縱截面圖。夾頭1包括一個(gè)杯狀的底部8、一個(gè)通過螺釘7與底部8相連的頂部9、和一個(gè)支承在頂部9的偏壓彈簧(未示出)上的活塞10。頂部9具有一個(gè)中空的圓柱形套筒12，所述套筒從頂部9向下凸出。套筒12的內(nèi)壁限定出一個(gè)由中心連續(xù)的圓柱孔所構(gòu)成的孔2。套筒12與頂部9設(shè)計(jì)成一個(gè)整體的構(gòu)造，由此套筒12向下延伸到圓形槽13中，所述圓形槽加工在夾頭1的底部8上。
連接在工件托架40上的夾緊銷30的頂端具有一個(gè)圓柱形的參考面38和一個(gè)環(huán)形的參考面37。夾緊銷30的環(huán)形參考面37靜靠在工件托架的平的底面41上；因而，用作Z坐標(biāo)的工件托架的底面41相對(duì)于夾緊銷30位于準(zhǔn)確限定的位置上。
除了已經(jīng)提到的活塞10和螺旋彈簧(未示出)外，用于夾緊夾緊銷30的夾緊機(jī)構(gòu)20還包括多個(gè)夾緊球15。夾緊球15由套筒12壁上所具有的徑向延伸的孔14來容納。為了能夠使活塞10逆著彈簧(未示出)的偏壓力移動(dòng)至此處示出的頂端部，在夾頭1的底部8與活塞10之間設(shè)置有壓力室17。壓力室17可為液壓或氣壓加壓密封。為清楚起見，附圖中省去了密封壓力室17所需的密封墊。
通過螺釘31連接在工件托架40上的夾緊銷30包括一個(gè)位于夾緊銷30前端的截頂圓錐形部分32。截頂圓錐形部分32的后側(cè)形成一個(gè)圓周的肩部33，引入及固定夾緊銷30的夾緊球15能靜置在所述肩部上。夾緊銷30的前緣36最好倒圓。夾緊銷30在后端區(qū)域還包括一個(gè)截頂圓錐形部分35。前端部32及后端部35的斜度值調(diào)節(jié)成與中心孔2的圓錐形插入部3的斜度值相同。然而，前端部32設(shè)計(jì)成其最小外徑比夾頭1中心孔2的圓錐形插入部3的最大直徑小約5到10mm。在任何情況下，夾緊銷30前端部32的最大直徑要大于夾緊銷30后端部35的最小直徑。結(jié)果是夾緊銷30的前端部32為夾緊銷30提供了在中心孔2內(nèi)的粗對(duì)中，而后端部35提供了精細(xì)的對(duì)中，從而在X和Y方向都能對(duì)夾緊銷30進(jìn)行精確的位置調(diào)節(jié)。
為了使夾緊球15能徑向地向內(nèi)移入其工作位置，活塞10具有一個(gè)傾斜的壓力面18。所述壓力面18設(shè)計(jì)成當(dāng)活塞10在其鎖定位置時(shí)夾緊球15能自鎖地保持在工作位置上。在上述壓力面18的下面，活塞10具有環(huán)形槽19，當(dāng)活塞10處在如圖2和圖3所示的松開位置時(shí)，夾緊球15可縮回到所述環(huán)形槽中?？梢岳斫獾氖?，只要活塞10處在這里所示的松開位置上，夾緊銷20就易于插入夾頭1的中心孔2中及從所述孔中移開。
夾頭1的頂部9包括一個(gè)傾斜的底面21且活塞包括一個(gè)相應(yīng)的傾斜頂部22。和套筒12一起延伸直到夾頭1的底部8，這樣的設(shè)計(jì)可產(chǎn)生非常剛性的組件，通過所述設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)非常大的拉力而不會(huì)在夾頭1的頂部9產(chǎn)生任何明顯的變形。而且，將夾頭1的套筒12與頂部9設(shè)計(jì)成一整體確保非常大的拉力能作用在夾固在夾頭1上的工件托架40上，這樣就不會(huì)存在工件托架40沿軸向移動(dòng)的危險(xiǎn)，這是由于與使用單獨(dú)的夾緊球罩的夾緊系統(tǒng)不同，這種設(shè)計(jì)在Z方向上沒有彈性。而且，由于套筒12是連續(xù)的、成一整體的設(shè)計(jì)，故壓力室17的密封可簡化。
夾緊銷30在可插入到夾頭1的中心孔2之前只粗略地對(duì)準(zhǔn)孔2。此后，工件托架可向下降低到夾頭1中。插入時(shí)，首先，由于夾緊銷的前部32與中心孔2的圓錐形插入部3的壁部3a相接合，故夾緊銷30能粗略地對(duì)中。由于前端部32的斜度值等于中心孔2的插入部3的斜度值，又由于在將夾緊銷30插入到中心孔2期間工件托架40保持在水平位置，導(dǎo)致在夾緊銷30的前端部32和中心孔2的插入部3的壁部3a之間產(chǎn)生線接觸。在線接觸的情況下，夾緊銷30與中心孔2各自發(fā)生損壞的危險(xiǎn)比點(diǎn)接觸的情況要小得多。
通過將夾緊銷30連續(xù)地插入夾頭1的中心孔2中，在夾緊銷30后部的截頂圓錐形部分的影響下可使夾緊銷30在X和Y方向?qū)崿F(xiàn)精細(xì)的對(duì)中。因此，夾緊銷30的后端部35全對(duì)稱地靜置在中心孔2的圓錐形插入部3的壁部3a上。在將工件托架40夾緊在夾頭1上之前，也就是如圖3所示的當(dāng)工件托架40僅以其固有靜置支承在夾頭1上時(shí)，夾緊銷30的尺寸這樣選擇，即用作Z坐標(biāo)的環(huán)形表面部5、6和精細(xì)對(duì)中后工件托架40的平的底面41之間的間隙S的寬度在0.01至0.02mm之間?？梢岳斫獾氖菫榱饲宄鹨姸鴮D3所示的間隙S大大地進(jìn)行了夸大。
提到夾緊銷30，當(dāng)夾緊銷30松馳地(也就是不受任何拉力)插入夾頭1的中心孔2時(shí)，這意味著夾緊銷30的參考面37(所述參考面用作夾緊銷30的Z坐標(biāo))要比上述提到的0.01至0.02mm之間的值大大高出環(huán)形表面部5、6。根據(jù)所設(shè)計(jì)的夾緊裝置的大小和尺寸，上述提到的間隙S可在較寬范圍內(nèi)例如在0.005mm至0.1mm之間變化?？梢岳斫獾厥枪ぜ屑?0的底面不必要一定是平的，它可以包含不同的表面和/或平面。夾緊裝置仍處在松開狀態(tài)時(shí)，重要的僅僅是，位于用作夾頭1的Z止擋件的同軸表面部5、6和要靜置在所述表面部5、6上的工件托架40的表面部之間的間隙在以上所提到的范圍之內(nèi)，這樣夾緊銷30可對(duì)準(zhǔn)X和Y方向，而不會(huì)在中心孔2的插入部3處出現(xiàn)間隙。而且，可以理解的是，構(gòu)成夾緊銷的Z坐標(biāo)的所述夾緊銷30的參考面37不必要一定與工件托架40的底面41相一致，如果合適，所述參考面也可以從中凹進(jìn)或凸出，這取決于對(duì)夾緊銷30和/或工件托架40及其底面各自的設(shè)計(jì)。
圖4表示工件托架40夾緊在夾頭1上的縱截面圖。為了將松動(dòng)插入的工件托架40夾緊在夾頭1上，要將壓力室17內(nèi)的壓力減小，在螺旋彈簧23、25的影響下，結(jié)果是活塞10被向下推入圖4所示的位置，這些要在下文作更詳細(xì)的描述。因而，如本領(lǐng)域所公知的，夾緊球15徑向地向內(nèi)移動(dòng)且靜置在夾緊銷30的肩部33，因而將后者向下拉。在一直到20KN的大的壓力的影響下，夾緊銷30的長度稍微增加，同時(shí)其直徑減小，中心孔2成圓錐形的插入部3稍微加寬。結(jié)果是夾緊銷30進(jìn)入到中心孔2的更深處，而工件托架40沿Z方向向下移動(dòng)直到其平的底面41靜置在夾頭1的用作Z止擋的表面部5、6上為止。因而工件托架40不僅定位在X和Y方向上，而且還定位在Z方向上。換句話說，工件托架40對(duì)于夾頭1在X和Y方向上實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)是不需要有夾緊力作用在所述的兩構(gòu)件上的，而工件托架40要實(shí)現(xiàn)在Z方向上的移動(dòng)需要專門利用在夾緊銷30以及夾頭1中心孔2的插入部3的區(qū)域材料的彈性。
就所涉及的尺寸和形狀而言，對(duì)于操作重要的夾緊裝置的各部件彼此以下述方式調(diào)節(jié)，即夾緊銷30及其間工件托架40在X和Y方向精細(xì)定位之后，工件托架40的平的底面41與夾頭1的表面部5、6之間的間隙S減小到零是主要唯一地借助于在夾緊銷30以及夾頭1在中心孔2的區(qū)域內(nèi)材料的彈性實(shí)現(xiàn)的。因而，同已有技術(shù)中的夾緊裝置相比，不一定要在Z方向上使用有彈性的構(gòu)件或部件。
圖4表示工件托架40夾緊在夾頭1上的縱截面圖，螺旋彈簧23、25也特別明顯，所述彈簧為活塞10提供偏壓，且所述彈簧是造成施加在夾緊銷30上的拉力的原因。為了清楚地描述夾頭1的設(shè)計(jì)，附圖的左側(cè)表示穿過夾頭1的螺旋彈簧而截得的截面圖，而附圖的右側(cè)表示在夾頭1的螺旋彈簧之間截得的截面圖。
螺旋彈簧的數(shù)量及其彈簧力均可根據(jù)所需要的拉力來選擇。為了得到非常大的拉力，可使用如圖4左側(cè)所示的雙彈簧，其中兩根螺旋彈簧23、24彼此間同軸設(shè)置。為了補(bǔ)償可能作用在夾頭1頂部9上的扭力，直徑上對(duì)置的螺旋彈簧23、25的纏繞方向是不相同的。夾頭1最好具有沿環(huán)形路線均勻分布的多個(gè)螺旋彈簧，例如，實(shí)驗(yàn)證明要達(dá)到大的拉力就要使用總數(shù)為16根的螺旋彈簧，也就是8根外部螺旋彈簧23和8根內(nèi)部螺旋彈簧24。
此外，由于套筒12和夾頭1的頂部9為整體設(shè)計(jì)，且由于容納在套筒12中的夾緊球15本質(zhì)上沒有間隙，因而圖4右側(cè)所描述的夾緊機(jī)構(gòu)可獲得大的拉力。
為了從夾頭1處移開工件托架40，活塞10逆著螺旋彈簧的彈力由氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)而向上移動(dòng)。因此，夾緊球15被釋放從而可退回到槽19中，并釋放夾緊銷30使其能從夾頭1的中心孔2中向上拉出。夾緊機(jī)構(gòu)被釋放，夾緊銷30及夾頭1的中心孔2的頂部均由于其彈性特性而回復(fù)到最初的尺寸。
圖5至圖7分別表示三個(gè)不同的夾緊銷30、30a和30c的實(shí)施例，所述夾緊銷適于聯(lián)合用在包括幾個(gè)夾緊銷的大的托板上。與圖5中所示的最上面的夾緊銷30相對(duì)應(yīng)的實(shí)施例已經(jīng)在上文描述，所述夾緊銷包括一個(gè)用于在X和Y方向?qū)χ械男螤顬榻仨攬A錐形的表面部35，所述表面部設(shè)置在夾緊銷30的后端。圖6所示的夾緊銷30a包括在其后端上的兩個(gè)直徑上對(duì)置的形狀為截頂圓錐截體一部段的表面部35a，而不是截頂圓錐形?？梢岳斫獾氖莾H有正面的表面部35a能在圖6中看到，而背面的部分隱藏在此圖中。然而，在圖6a所示的夾緊銷30a的側(cè)立面圖中，兩個(gè)表面部35a都是可見的。通過所述表面部35a，夾緊銷30a可借助于中心孔2(見圖1)上的圓錐形插入部3實(shí)現(xiàn)僅在一個(gè)方向上的對(duì)中，最好是在X方向或Y方向。為了能使夾緊銷30a及其表面部35a在將其連接在工件托架40上時(shí)分別適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)，夾緊銷30a上具有兩個(gè)適合與扳手或類似的工具相接合的直徑上對(duì)置的展平部39。圖7中所示的最下面的夾緊銷30c在其后端設(shè)置具有截頂圓錐形的形狀的表面部35c。然而，此表面部35c的外徑比圖5中所示夾緊銷30的表面部35的外徑小約0.1至0.2mm。因而，夾緊銷30c作為簡單的夾緊元件而不具備任何對(duì)中及定位功能。若夾緊裝置處在夾固狀態(tài)，也就是如果工件托架的平的底部靜置在夾頭的Z參考面部分上時(shí)，圖7中夾緊銷30c的截頂圓錐形部35c與夾頭1(見圖1)中心孔2上的圓錐形插入部3之間的間隙在0.1至0.2mm的范圍內(nèi)。
代替所具有的截頂圓錐形部35，圖5中的夾緊銷30可具有均勻分布在夾緊銷30后部外緣上的形狀為截頂圓錐截體一部段的四個(gè)表面部35a，所述表面部用于將夾緊銷在X和Y方向上對(duì)準(zhǔn)。
圖8表示加工臺(tái)42和工件托架43的透視圖，所述加工臺(tái)裝備有四個(gè)夾頭1、1a、1b和1c，所述工件托架(在下文中稱作托板)裝備有四個(gè)夾緊銷30、30a、30b和30c。在四個(gè)夾緊銷30、30a、30b和30c之中，與圖5所示的夾緊銷相對(duì)應(yīng)的最上面的夾緊銷30具有使夾緊銷30在X和Y方向?qū)χ械慕仨攬A錐形部35。只要托板43夾固在加工臺(tái)42上，所述夾緊銷30就置于起始點(diǎn)。根據(jù)圖6所示的實(shí)施例設(shè)計(jì)的兩個(gè)橫向夾緊銷30a和30b分別包括兩個(gè)直徑上對(duì)置的形狀為截頂圓錐截體一部段的表面部35a和35b，由此仍然是僅有正面的表面部35a和35b分別都是可見的。最后，與根據(jù)圖7中的實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的最后面的夾緊銷30c僅用作夾緊元件而不具備任何將托板43夾固到加工臺(tái)42上的對(duì)中或定位功能。
圖8a表示右側(cè)夾緊銷30a的放大圖，圖8b表示左側(cè)夾緊銷30b的放大圖。所述兩個(gè)夾緊銷用作確定環(huán)繞由夾緊銷30所定出的起始點(diǎn)的托板43的角位置。因而，右側(cè)夾緊銷30a的表面部35a在Y方向?qū)?zhǔn)托板43，而左側(cè)夾緊銷30b的表面部35b在X方向?qū)?zhǔn)托板43。如上文所提到的，最后面的夾緊銷30c僅用來在Z方向夾緊托板43。
即使本實(shí)施例中有兩個(gè)夾緊銷30a、30b用作確定環(huán)繞起始點(diǎn)的托板43的角位置，僅使用一個(gè)夾緊銷就足夠達(dá)到此目的。然而，圖8中所示的夾緊銷的設(shè)計(jì)與布置及在上文所作的論述具有下述優(yōu)點(diǎn)，即由于托板的熱尺寸變化由相應(yīng)的夾緊銷來補(bǔ)償，因而在夾緊過程中托板的位置不會(huì)發(fā)生幾何的超定。就這個(gè)主題所作的測(cè)試證實(shí)根據(jù)圖6所示的實(shí)施例所設(shè)計(jì)的夾緊銷30a的表面部35a能平衡掉由熱引起的托板43的膨脹或尺寸偏差可多達(dá)0.1至0.2mm。
除了在上文所論述的夾頭1之外，所述夾頭本身不具有任何用于確定工件托架繞Z軸的角位置的部件，其他類型的夾頭完全可以具有能確定在X和Y方向上的位置以及繞Z軸的角位置的部件，結(jié)果是，如果合適工件托架也可僅有一個(gè)以所需的線位置及角位置夾緊在夾頭上的夾緊銷?？梢岳斫獾氖?，在這種情況下，工件托架應(yīng)具有適當(dāng)?shù)亩ㄎ徊考?，由此夾緊銷僅用作對(duì)工件托架進(jìn)行粗略的定位，而不能進(jìn)行精細(xì)的定位。于是，可按照?qǐng)D7所示及所作的論述來設(shè)計(jì)夾緊銷。
權(quán)利要求
1.一種夾緊裝置，所述夾緊裝置包括一個(gè)夾頭和一個(gè)適于可松開地連接到所述夾頭上的工件托架，所述工件托架具有一個(gè)平的底表面并包括一個(gè)從所述平的底表面突出的夾緊銷，所述夾頭具有一個(gè)用于容納所述工件托架上的所述夾緊銷的中心孔，該中心孔具有圓錐形插入部，所述夾緊銷具有至少一個(gè)形狀與所述中心孔的所述圓錐形插入部的形狀相應(yīng)的表面部，從而在X方向和/或Y方向?qū)?zhǔn)所述夾緊銷的位置，所述夾頭還具有將所述工件托架上的所述夾緊銷夾緊固定在所述中心孔上的夾緊機(jī)構(gòu)，且至少有一個(gè)表面部用作Z方向上的止擋件，其特征在于所述夾緊銷的尺寸如下，在啟動(dòng)所述夾緊機(jī)構(gòu)之前，在所述工件托架上平的底表面和用作Z方向上止擋件的所述夾頭上的表面部之間存在一個(gè)間隙，在所述工件托架上的夾緊銷插入到所述夾頭上的中心孔內(nèi)且所述夾緊銷的至少一個(gè)表面部與所述中心孔的圓錐形插入部相接合之后，所述夾緊銷已與所述夾頭在X和/或Y方向?qū)?zhǔn)，因此，在啟動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)以將所述夾緊銷更深地拉入到所述中心孔時(shí)，所述夾緊銷和/或圍繞所述夾頭的中心孔的區(qū)域適于彈性變形，同時(shí)所述述工件托架朝向所述用作Z方向上止擋件的夾頭表面部，直到所述工件托架的平的底面靜置在用作Z方向上的止擋件的所述夾頭的表面部上為止。
2.如權(quán)利要求1所述的夾緊裝置，其特征在于，所述工件托架平的底表面與用作Z-方向止擋件的所述夾頭的表面部之間的間隙的寬度在0.005mm至0.1mm之間。
3.如權(quán)利要求1所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾緊銷包括一個(gè)構(gòu)成Z坐標(biāo)的表面部，在所述夾緊銷在X和/或Y方向的對(duì)準(zhǔn)不受夾緊力約束后，該表面部從用作Z方向止擋件的所述夾頭的所述表面部突出0.005mm至0.1mm。
4.如權(quán)利要求1所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾緊銷包括一個(gè)用作粗略對(duì)中部分的前表面部及一個(gè)用作精細(xì)對(duì)中部的后表面部。
5.如權(quán)利要求4所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾緊銷的前表面部的形狀為截頂圓錐形。
6.如權(quán)利要求4所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾緊銷的所述后表面部的形狀為截頂圓錐形，該形狀適于將夾頭在X和Y方向上的位置與所述夾頭的中心孔的圓錐形插入部對(duì)準(zhǔn)。
7.如權(quán)利要求4所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾緊銷的前表面部的最大直徑大于所述夾緊銷的后表面部的最小直徑。
8.如權(quán)利要求4所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾緊銷的后表面部包括適于在X或Y方向上對(duì)準(zhǔn)所述夾緊銷的兩個(gè)在直徑上對(duì)置的表面部。
9.如權(quán)利要求4所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾緊銷的后表面部包括沿所述夾緊銷的外緣均勻分布且適于在X和Y方向上對(duì)準(zhǔn)所述夾緊銷的四個(gè)表面部。
10.如權(quán)利要求8或9所述的夾緊裝置，其特征在于，所述后表面部的形狀為一段截頂圓錐形。
11.如權(quán)利要求1所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾頭的所述中心孔設(shè)計(jì)成連續(xù)的平滑孔。
12.如權(quán)利要求5所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾緊銷的截頂圓錐形的前表面部的最小外徑比所述夾頭的中心孔的圓錐形插入部的最大直徑小3至15mm。
13.如權(quán)利要求5所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾緊銷的前表面部的斜度值對(duì)應(yīng)于所述夾頭的中心孔的圓錐形插入部的斜度值。
14.如權(quán)利要求1所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾緊銷包括一個(gè)圓周的肩部，其中所述夾緊機(jī)構(gòu)包括多個(gè)夾緊球以及可移動(dòng)的致動(dòng)活塞，活塞可將夾緊球從松開位置徑向地移入夾緊位置，所述夾緊球在夾緊位置與所述夾緊銷的圓周的肩部相接合。
15.如權(quán)利要求14所述的夾緊裝置，其特征在于，所述致動(dòng)活塞可軸向移動(dòng)地容納在所述夾頭的頂部和所述夾頭的底部之間，因而所述致動(dòng)活塞受到靜置在所述夾頭的頂部朝向所述夾頭的底部的彈簧的偏壓。
16.如權(quán)利要求14所述的夾緊裝置，其特征在于，所述致動(dòng)活塞可以抵住所述彈簧的偏壓力由氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)而從夾緊位置移動(dòng)到松開位置。
17.如權(quán)利要求15或16所述的夾緊裝置，其特征在于，所述夾頭的頂部包括一個(gè)中空的圓柱形套筒構(gòu)件，該套筒構(gòu)件的內(nèi)部構(gòu)成了所述夾頭上的中心孔，該中心孔適于容納所述夾緊銷且具有適于容納所述夾緊球的徑向延伸的孔。
18.如權(quán)利要求17所述的夾緊裝置，其特征在于，所述中空的圓柱形套筒構(gòu)件延伸到所述夾頭的底部。
19.如權(quán)利要求15所述的夾緊裝置，其特征在于，至少有兩根直徑上對(duì)置的螺旋彈簧為所述致動(dòng)活塞提供偏壓，因而對(duì)置的螺旋彈簧的纏繞方向是不相同的。
20.如權(quán)利要求19所述的夾緊裝置，其特征在于，每種情況下兩根螺旋彈簧都同軸布置。
21.如權(quán)利要求15所述的夾緊裝置，其特征在于，朝向所述致動(dòng)活塞的夾頭頂部的底端從中心徑向地向下延伸。
22.一種夾緊裝置，所述夾緊裝置包括至少兩個(gè)夾頭和一個(gè)適于可松開地連接到所述夾頭上的工件托架，所述工件托架具有一個(gè)平的底表面并包括多個(gè)從所述平的底表面突出的夾緊銷，所述每一個(gè)夾頭都具有一個(gè)用于容納所述工件托架上的其中一個(gè)夾緊銷的中心孔，該中心孔具有圓錐形插入部，所述夾緊銷中的其中一個(gè)具有形狀與所述中心孔的圓錐形插入部的形狀相應(yīng)的表面部，從而在X方向和Y方向?qū)?zhǔn)所述夾緊銷的位置，所述至少夾緊銷中的另一個(gè)具有一形狀僅在X或Y方向?qū)?zhǔn)夾緊銷位置的表面部，所述夾頭中的每一個(gè)都還具有將所述工件托架上的一個(gè)夾緊銷夾緊固定在所述中心孔上的夾緊機(jī)構(gòu)，且至少有一個(gè)表面部用作Z方向上的止擋件，其特征在于所述每一個(gè)夾緊銷的尺寸如下，在啟動(dòng)所述夾緊機(jī)構(gòu)之前，在所述工件托架上平的底表面和用作Z方向上止擋件的所述夾頭上的表面部之間存在一個(gè)間隙，在所述工件托架上的所述夾緊銷插入到相應(yīng)的夾頭上的中心孔內(nèi)且所述夾緊銷的表面部與所述中心孔的所述圓錐形插入部相接合之后，所述夾緊銷已與相應(yīng)的夾頭在X和/或Y方向?qū)?zhǔn)，因此，在啟動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)以將所述夾緊銷更深地拉入到所述中心孔時(shí)，所述夾緊銷和/或圍繞所述夾頭的中心孔的區(qū)域適于彈性變形，同時(shí)所述工件托架朝向所述用作Z方向上的止擋件的夾頭表面部，直到所述工件托架的平的底面靜置在用作Z方向上的止擋件的所述夾頭的表面部上為止。
23.如權(quán)利要求22所述的夾緊裝置，其特征在于，至少所述夾緊銷中的另一個(gè)適于僅在X方向或僅在Y方向?qū)?zhǔn)工件托架，因而至少所述夾緊銷中的另一個(gè)的后部具有兩個(gè)直徑上對(duì)置的表面部。
全文摘要
一種夾緊裝置，包括夾頭和適于可松開地連接到夾頭上的工件托架。夾頭具有容納工件托架上的夾緊銷的中心孔。夾頭上的中心孔具有圓錐形插入部，且夾緊銷具有至少一形狀與圓錐形插入部形狀相應(yīng)的表面部或多個(gè)表面部，從而在X方向和/或Y方向與夾緊銷對(duì)準(zhǔn)。夾頭具有夾緊夾緊銷的夾緊機(jī)構(gòu)。夾頭頂部的至少一表面部用作Z方向的止擋件。夾緊銷的尺寸如下，在啟動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)之前，在工件托架上平底表面和用作Z方向止擋件的夾頭上的表面部之間存在間隙。在啟動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)以將夾緊銷更深地拉入中心孔時(shí)，夾緊銷和/或圍繞夾頭中心孔的區(qū)域適于彈性變形，同時(shí)朝向表面部的工件托架用作Z方向的止擋件，直到工件托架的平底面靜置在用作Z方向止擋件的夾頭表面部為止。
文檔編號(hào)B23B31/02GK1426872SQ0215157
公開日2003年7月2日 申請(qǐng)日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月19日
發(fā)明者K·弗賴斯 申請(qǐng)人:厄羅瓦公司