專利名稱：一種夾緊機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及夾緊機構，其包括第一連接件，設有至少3個中心銷，其具有至少部分的錐形；和第二連接件，可釋放地連接到所述第一連接件。第二連接件設有多個槽，其數(shù)目對應于設置在第一連接件的中心銷的數(shù)目，當所述第二連接件連接到所述第一連接件時，設置在第一連接件的中心銷與槽接合。
第一連接件和第二連接件都設有Z向基準止動面，可互相配合，當?shù)诙B接件連接到第一連接件時，確定第二連接件相對第一連接件的Z向位置。
背景技術：
這種連接機構最好用于夾緊帶有一個或多個工件的連接件，工件位于機床加工區(qū)的精確位置。帶有工件的一個連接件通常設計成工件的載體或托板，而另一個可固定到機床加工區(qū)的連接件一般為卡盤。
在已知的夾緊機構中，一個連接件，即卡盤，設有4個中心銷，各包括兩個錐形側表面。另一個連接件，即工件載體或托板，設有4個槽，其位置和形狀對應于4個中心銷。在將工件載體夾緊到卡盤的操作過程中，中心銷與槽接合，工件載體與卡盤在X和Y的方向上及圍繞Z軸的角度位置上對準。這種已知夾緊機構的重大缺點是，當工件載體夾緊到卡盤時，中心銷可塞在或卡在槽中。
歐洲專利EP-A-0 255 042公開了一種夾緊機構，可將工件或刀具連接到機床上?；旧?，夾緊機構包括卡盤、電極保持架以及可連接到電極保持架的張力螺栓。電極保持架的頂側設有4個槽，圍繞Z軸互相偏差90度。每個槽的各側面開有切口，形成沿Z向具有彈性的唇部。卡盤底部凸出的4個肋部的位置和形狀對應于電極保持架的槽。在卡盤的角部區(qū)域，設置了4個柱用作Z向基準。當電極保持架夾緊到卡盤時，卡盤的肋部與彈性唇部接觸，使唇部沿Z向和軸向內彎曲，直到作為Z向基準的柱碰到設置在電極保持架頂部的支承表面，其結果是確定了電極保持架相對卡盤的Z向位置。利用位于彈性唇部的肋部，電極保持架相對卡盤在X向和Y向定位，并定位繞Z軸的角度。
美國專利3,880,267公開了一種夾緊機構，由第一和第二離合件組成，各離合件的表面形成凸出件，一個離合件的凸出件可連接接觸另一離合件的凸出件，形成驅動連接。一個離合件的凸出件的類型是凸出件縱向凸出彎曲，另一離合件的凸出件的類型是凸出件縱向下凹彎曲。而且，離合件的凸出件的凸出和下凹曲率之間縱向不配合。第一離合件的特征是彈性大于第二離合件。當離合件連接到一起形成驅動關系和當一個離合件的膨脹率大于另一離合件時，兩個離合件的相接觸的凸出件產生圓周向應力，為了釋放產生的應力，在第一離合件的表面設置了一個或多個間隙，當凸出件的壁面對第二離合件的凸出件時，可承受位于間隙附近的凸出件的熱膨脹。這樣的離合件不適合精確夾緊卡盤上的托板，尤其還因為整個系統(tǒng)是復雜的多重定位系統(tǒng)。此外，一個離合部分相對另一離合部分的位置不是沿Z向，即軸向，進行定位。
歐洲專利EP-A-0 897 776公開了一種用于機床的連接組件，可以扭轉固定方式固定待加工的工件。該組件包括托板，可保持待加工的工件；并設有導槽及托板支承件，因此托板位于托板支承件上。托板支承件包括對準表面，可使托板與托板支承件對準。對準表面有多個對準凸輪，其包括基體部分和位于基體部分下面的切口。設置切口便于相關的對準凸輪彈性變形，凸輪設置成兩個相對的凸輪與導槽配合。多個支承端基本上位于對準表面的角部。此外還設置了旋轉托板，因此，托板支承件可脫開地連接到旋轉托板。旋轉托板包括正交固定到托板支承件的支承壁和包括滑動表面的引導件，滑動表面具有燕尾狀并設有切口，使引導件具有彈性。
最后，德國專利DE-C-337 933公開了一種可連接兩個軸的離合器。為實現(xiàn)此目的，一個軸設有包括輪緣的正齒輪。另一軸包括帶有圓柱形孔的齒輪。齒輪的圓柱形孔設置成，當兩個軸連接到一起時，正齒輪的兩個齒總是與齒輪的一個圓柱形孔接合。這種離合器不完全適合精確夾緊托板到卡盤，當該系統(tǒng)是復雜的多重定位時更是如此，連接時正齒輪相對齒輪的軸向位置不能很好的定位。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提出一種夾緊機構，其包括第一連接件，設有至少3個中心銷；和第二連接件，設有可與中心銷接合的槽，可釋放地連接到所述第一連接件，夾緊機構是剛性的可傳遞高負荷。本發(fā)明的另一目的是提出一種上面提到的夾緊機構，其可減少中心銷在相接合的槽夾住或卡住的危險。本發(fā)明的又一目的是提出一種上面提到的夾緊機構，其第二連接件以高精度可重復地夾緊到第一連接件。
為了滿足這些或其他目的，本發(fā)明提供了一種夾緊機構，包括第一連接件，設有至少3個至少部分為錐形的中心銷；和第二連接件，可釋放地連接到所述第一連接件。第二連接件設有多個槽，所述槽的數(shù)量對應于第一連接件的中心銷的數(shù)量，當?shù)诙B接件連接到第一連接件時，設置在第一連接件的中心銷與所述槽接合。
第一和所述第二連接件都設有Z向基準止動表面，當所述第二連接件連接到第一連接件時，可互相配合，確定第二連接件相對第一連接件的Z向位置。
設置在第一連接件的中心銷的寬度小于設置在第二連接件的槽的寬度。因此，第一連接件上的中心銷設置成，各中心銷只位于相關槽的兩個側面中的一個，因此，當?shù)诙B接件連接到第一連接件時，中心銷和槽的另一側面之間存在間隙；因此，至少在第一槽，中心銷位于面對與第一槽相鄰的第二槽的側面，而在相鄰的第二槽，中心銷位于面對相鄰的第一槽的側面，使第二連接件相對第一連接件的位置通過X和Y向以及其角度位置確定。
當然，也可以使得，至少在第一槽，中心銷位于遠離與第一槽相鄰的第二槽的側面，而在相鄰的第二槽，中心銷位于遠離相鄰的第一槽的側面。
這樣，各個槽就只連接一個中心銷，且中心銷只位于槽的一個側面，同時在另一側存在間隙，使得中心銷在相接合的槽中夾住或卡住的危險減少。由于這些特征，與相鄰槽接合的至少兩個中心銷位于這些相鄰槽的側面，這些槽的側面互相面對或者互相遠離，第二連接件相對第一連接件的位置在X和Y的方向上精確確定，以及圍繞Z軸的角度位置精確確定，在很大程度上避免了重復定位，其結果是，第二連接件以非常高的精度可重復地夾緊到第一連接件，即使中心銷只位于相關槽的一個側面。


下面將參考附圖，詳細介紹根據本發(fā)明的夾緊機構的實施例，附圖中圖1a顯示了第一連接件的頂視圖；圖1b顯示了第一連接件的側視圖；圖2a顯示了第二連接件的頂視圖；圖2b顯示了第二連接件的側視圖；圖3顯示處于安裝狀態(tài)的兩個連接件的側視圖；圖4顯示了圖3一部分的放大圖；圖5顯示了處于夾緊狀態(tài)的兩個連接件的沿圖3的剖面B-B的剖視圖。
具體實施例方式
圖1a顯示了基本為圓柱形的第一連接件10的頂視圖。圖1b顯示了基本為圓柱形的第一連接件10的側視圖。通常，該第一連接件10連接到機床，用作夾緊如圖2a和2b所示的第二連接件15的夾緊件，連接件15可接納工件、刀具或類似器件。
在第一連接件10的頂部，凸出有4個中心銷1，2，3，4。這些中心銷相對中心線Z互相偏移90°。各個中心銷1，2，3，4包括兩個錐形側面1a，1b，2a，2b，3a，3b，4a，4b。
在兩個中心銷1，2；2，3；3，4；4，1之間都設有中間表面6，用作Z向基準。在表面6的中間，設有出口7，可將空氣排出。為了固定，第一連接件10設置了多個固定孔12。
圖2a和圖2b顯示的第二連接件15容納加工刀具，工件或類似的器具。其具有類似的設計，具有圓柱形結構，包括中心凹部16，可容納夾緊銷(未顯示)，通過夾緊銷可連接到第一連接件10。從第二連接件15的底面設有凸出的4個部分17，18，19，20，具有部分環(huán)形形狀。其頂表面設有用作Z向基準的基準表面17a，20a，這從圖2b清楚顯示出。部分17，18，19，20形成4個槽21，22，23，24，其形狀和位置對應于第一連接件10的中心銷。槽21，22，23，24的側面21a，21b，22a，22b，23a，23b，24a，24b具有錐形，因此側面21a，21b，22a，22b，23a，23b，24a，24b的上區(qū)的傾斜比側面21a，21b，22a，22b，23a，23b，24a，24b的下區(qū)小，如圖4所示。
應當知道，各個槽21，22，23，24有兩個側面，即側面21a，21b；22a，22b；23a，23b和24a，24b。因此，各個槽只有一個側面，即槽21的側面21a，槽22的側面22a，槽23的側面23a，和槽24的側面24a用作第一連接件的特定中心銷的支承表面。下面對此將有更詳細的解釋。槽側面的角度可與中心銷側面的角度配合。
圖3是顯示了兩個連接件10，15的處于接合狀態(tài)但未互相夾緊的側視圖。應當注意到，第二連接件15顯示出具有部分剖視圖。接合意味著在這種連接方式中第二連接件15沒有施加任何夾緊力地位于第一連接件10。換句話，兩個連接件10，15尚未互相夾緊。
在上面提到的接合狀態(tài)，第二連接件15不僅在X和Y方向上相對第一連接件10定位，而且還相對其繞Z軸Z的角度位置定位。仍需要解決的事情是確定Z向的位置。為了夾緊第二連接件15到第一連接件10，從而確定第二連接件15相對第一連接件10的Z向位置，如將在下面進一步解釋的，可通過前面提到的張力螺栓(未顯示)朝第一連接件10拉第二連接件15。
在圖3的局部剖開部分，顯示了通過典型方式接合到第二連接件15的槽的中心銷。圖4以放大圖顯示出與第二連接件15的槽21接合的中心銷1。圖4的放大圖顯示出中心銷1只是接觸槽的一個側面，換句話，只是接觸槽的右側面21a，間隙S保持在中心銷1和槽的左側面21b之間。這種設計的實現(xiàn)可通過分別在對稱的槽和對稱的銷上去除槽的一側或銷的一側的材料。
不論以何種方式，中心銷1的右側面1a都位于槽21的右側面21a。在圖中所示的狀態(tài)，沒有任何夾緊力作用，間隙A的寬度在數(shù)千分之一英寸，位于第二連接件15的特定基準面20a和第一連接件10的Z向基準止動表面6之間。在所示實施例中，為了簡化，間隙A以放大的寬度顯示。當?shù)诙B接件15朝第一連接件10夾緊，利用中心銷1的材料彈性和槽21的側面21a的材料彈性，間隙A減少到零。
在夾緊過程中，第二連接件15沿Z向拉向第一連接件。使第二連接件15的基準表面20a位于第一連接件10的Z向止動表面6，這時實現(xiàn)了第二連接件15相對第一連接件10的Z向定位。由于連接件10，15在沒有夾緊力作用下互相接合和定位后，第二連接件15可利用中心銷1，2，3，4的材料彈性和相關槽21，22，23，24的側面的材料彈性，在夾緊動作中沿Z向朝第一連接件10移動，這樣就沒有必要設置具有Z向彈性的構件。
根據特殊的要求，各中心銷1，2，3，4與相關槽側面接觸的接觸區(qū)尺寸可以變化。在非常高的扭曲力通過中心銷1，2，3，4進行傳遞的情況下，與實現(xiàn)非常高自潔作用的情況相比，上面提到的接觸區(qū)當然需要選擇大許多。為了實現(xiàn)高自潔作用，中心銷和槽側面之間的接觸區(qū)應當盡可能小。在這樣的連接中，應當區(qū)別線接觸、區(qū)域接觸和正安裝接觸；線接觸和區(qū)域接觸之間的差別、區(qū)域接觸和正安裝接觸之間的差別和線接觸和正安裝接觸之間的差別不能準確區(qū)分，是可變化的。在所顯示的實施例中，兩個連接件10，15未夾緊到一起，中心銷1的錐形側表面1a的前端沿直線位于相關的槽側面21a上，即形成線接觸。為了實現(xiàn)這種接觸，中心銷1的錐形側表面1a的角度，其適合位于相關的槽側面21a，與相關的槽側面21a的角度差為0.5％。中心銷1以線接觸方式位于相關槽側面21a的區(qū)域用標記X表示。因為中心銷1，2，3，4的材料的彈性變形和相關的槽21，22，23和24的側面的材料彈性變形，夾緊操作后，原來的線接觸改變?yōu)閰^(qū)域接觸。
圖5顯示了處于夾緊狀態(tài)的兩個連接件10、15沿圖3的剖面B-B的剖視圖。為了簡化圖面，在圖5中省略了第一連接件10的固定孔12。
在下面的說明中，分別提到相鄰的槽和相鄰的中心銷，因此，應當知道，用語“相鄰的”表示，相鄰的槽和相鄰的中心銷分別是處于連續(xù)位置的槽和中心銷，如沿連接件的圓周方向所看到的。在設置了4個槽和4個中心銷的情況下，這意味著不相鄰的槽和中心銷分別位于徑向相對的位置。
在第一連接件的4個中心軸1，2，3，4當中，第一中心銷1，即接近圖的下邊的中心銷，的右側面位于第一槽21的側面21a。在第一中心銷1的左側面和第一槽21的左側面21b之間保持有間隙S1。沿逆時針方向可看到，相鄰的第二中心銷2位于第二槽22的面對相鄰的第一槽21的側面22b，間隙S2保留在第二中心銷2和槽22的遠離第一槽21的相關槽側面22a。沿逆時針方向可看到，下一個相鄰的中心銷3未位于第三槽23的面對相鄰的第一槽22的側面23b，間隙S3保留在這個側面，中心銷3位于槽23的遠離第二槽22的相關槽側面23a。最后，沿逆時針方向可看到，下一個相鄰的第四中心銷4位于第四槽24的面對相鄰的第三槽23的側面24b，間隙S4保留在第四中心銷4和槽24的遠離第三槽23的相關槽側面24a。
作為4個槽21，22，23和24的固有部分的全部8個側面21a，21b，22a，22b，23a，23b，24a，24b中，中心銷1，2，3和4總是位于兩對徑向相對的側面21a，23a；22b，24b，中心銷1，2，3，4不會位于其余兩對徑向相對的側面21b，23b；22a和24a。
在各種情況下，為了確定一個連接件相對另一個的角度位置，必須保證各中心銷位于相關槽的一個側面上，因此至少一個中心銷必須位于相關槽的側面，沿圓周方向看，該側面相對其余中心銷所在的槽側面。換句話，只是作為示例，在4個中心銷的情況下，3個中心銷可位于相關槽的前側面，如順時針方向看，而第四個中心銷必須位于其相關槽的后側面?；蛘撸缜懊娼榻B的示例，4個中心銷中，2個中心銷位于相關槽的前側面，而其余的兩個中心銷位于相關槽的后側面。
由于各個中心銷位于其相關的槽側面，可施加高夾緊力，Z向基準止動表面具有很大的面積，本發(fā)明的夾緊機構剛度很高，可承受X，Y，Z方向的很大力。由于各中心銷只位于一個槽側面，夾緊機構對污染比較不敏感。
應當知道，可以對本發(fā)明的現(xiàn)有夾緊機構進行改進，即，使夾緊機構的中心銷位于兩個槽側面。這只需將中心銷的一側和/或槽的一側的材料去除，如前面已經介紹的那樣。
權利要求
1.一種夾緊機構，包括第一連接件，其具有中心線并設有至少3個至少部分為錐形的中心銷；和第二連接件，具有中心線，可釋放地連接到所述第一連接件，并設有多個具有兩個相對側面的槽，所述槽的數(shù)量對應于所述第一連接件的所述中心銷的數(shù)量，當所述第二連接件連接到所述第一連接件時，設置在所述第一連接件的所述中心銷與所述槽接合；所述第一和第二連接件都設有用作Z向基準的止動表面，當所述第二連接件連接到所述第一連接件時，可互相配合確定所述第二連接件相對所述第一連接件的Z向位置，其特征在于，所述第一連接件的所述中心銷設置成各所述中心銷只位于相關槽的所述兩個側面中的一個，因此，當所述第二連接件連接到所述第一連接件時，所述中心銷和相關槽的另一側面之間存在間隙；因此，至少在第一槽，所述中心銷位于面對與所述第一槽相鄰的第二槽的側面，而在所述相鄰的第二槽，所述中心銷位于面對相鄰的所述第一槽的側面；或者至少在第一槽，所述中心銷位于遠離與所述第一槽相鄰的第二槽的側面，而在所述相鄰的第二槽，所述中心銷位于遠離所述相鄰第一槽的側面，使所述第二連接件相對所述第一連接件的位置通過X和Y向以及其角度位置來確定。
2.根據權利要求1所述的夾緊機構，其特征在于，設置在所述第一連接件的所述中心銷的寬度小于設置在所述第二連接件的所述槽的寬度。
3.根據權利要求1所述的夾緊機構，其特征在于，所述第一連接件設有4個中心銷，基本上圍繞所述中心軸線均勻分布，所述第二連接件設有4個槽，基本上圍繞所述中心軸線均勻分布。
4.根據權利要求3所述的夾緊機構，其特征在于，互相相對的所述中心銷位于相關槽的徑向相對的側面。
5.根據權利要求1所述的夾緊機構，其特征在于，當所述第一和第二連接件互相接合但未夾緊時，所述中心銷以線性接觸方式位于相關槽的側面。
6.根據權利要求5所述的夾緊機構，其特征在于，所述中心銷包括至少一個錐形的側表面，其可位于相關槽的一個側面，因此，可位于相關槽的一個側面的所述至少一個錐形側表面的角度與所述側面的角度差為0.2°到2°，當所述第一和第二連接件接合但未夾緊時，所述中心銷的前端沿直線位于所述側面。
7.根據權利要求1所述的夾緊機構，其特征在于，當所述第一和第二連接件互相夾緊時，所述中心銷以面接觸方式位于相關槽的側面。
8.根據權利要求1所述的夾緊機構，其特征在于，所述第一和第二連接件可互相配合，當所述第一和第二連接件接合但未夾緊時，Z向基準止動表面之間存在間隙，因此一旦所述第二連接件夾緊到所述第一連接件，利用所述中心銷和/或所述槽側面的材料彈性，可使所述間隙減少到零，在所述夾緊機構夾緊的狀態(tài)下，Z向基準止動表面互相接觸。
9.根據權利要求1所述的夾緊機構，其特征在于，所述中心銷是對稱結構，所述槽具有不對稱的形狀。
10.根據權利要求1所述的夾緊機構，其特征在于，所述Z向基準止動表面基本上分別在所述第一和第二連接件的所述中心銷和所述槽之間延伸。
11.根據權利要求1所述的夾緊機構，其特征在于，所述Z向基準止動表面基本上為部分環(huán)面形狀。
全文摘要
一種夾緊機構，包括第一連接件和可釋放地連接到第一連接件的第二連接件。第一連接件設有4個至少部分為錐形的中心銷，可與4個槽接合，所述槽對應設置在第二連接件上。兩個連接件設有用作Z向基準的止動表面，當夾緊到一起時，可與夾緊到一起的兩個連接件配合，確定第二連接件相對第一連接件的Z向位置。相對槽的中心銷設計成，各中心銷只能位于相關槽的一個側面。因此，中心銷和槽的另一側面之間仍有間隙。對于4個槽的總共8個側面，中心銷總是位于徑向相對的兩對側面，而不會位于相對的另外兩對側面。
文檔編號B23B31/02GK1613600SQ200410090540
公開日2005年5月11日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權日2003年11月6日
發(fā)明者E·格雷伯 申請人:厄羅瓦公司