CN101066565B - 隔膜式卡盘 - Google Patents

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Abstract

一种隔膜式卡盘(1)，其具有插入卡盘体(2)的夹爪(3)，所述卡盘体(2)与隔膜(4)驱动连接，所述隔膜(4)轴向可调的启动器(5)而变形，并具有带有接触元件(22)的夹爪，其中用于夹爪的配重(8)位于卡盘体的凹槽(7)内，夹爪通过快速夹紧设备(31)而被夹靠在隔膜(4)上，所述快速夹紧设备与接触元件配合，夹爪直接靠在第一参考表面(23)和第二参考表面(24)上，被加工入隔膜(4)，每一接触元件在夹爪(3)和快速夹紧设备(31)之间的区域内具有中间部件(101)，通过所述的中间部件，可消除快速夹紧设备产生的弯曲力矩和/或旋转扭矩，并能够完全将轴向矢量的张力传递给夹爪。

Description

隔膜式卡盘
技术领域
本发明涉及一种隔膜式卡盘，其具有插入卡盘体的夹爪，作用在所要被夹紧的工件上并与隔膜驱动连接，隔膜位于卡盘体的前面上并附连到卡盘体的外部区域，并通过中心设置的轴向可调的启动器而变形，卡盘还具有用于夹爪的配重，其位于卡盘体的第一凹槽内，每一夹爪被设计为装配有偏离接触元件的夹头，接触元件在卡盘体的轴向方向设置并在基本上平行于卡盘体的轴线方向上延伸，这些接触元件被夹持在加工入配重的第二凹槽内，并且夹爪通过快速夹紧设备而被夹靠在隔膜和配重，快速夹紧设备与接触元件配合并在接触元件的轴向方向上作用，夹爪或夹头直接支靠在第一参考表面和第二参考表面上，第一参考表面在平行于夹紧位置的卡盘体的轴向方向上延伸，第二参考表面以垂直于第一参考表面的角度被加工入隔膜，其中夹爪或夹头的接触元件在夹爪或夹头与快速夹紧设备之间的区域内装配有中间部件，通过中间部件可消除快速夹紧设备的弯曲力矩和/或旋转扭矩，并能够完全将轴向矢量的张力传递给夹爪或夹头。。
背景技术
这种类型的隔膜式卡盘在申请号为05018464.7的欧洲专利申请中进行了描述。实践证明这种卡盘在实践中是有效的。然而，为了确保获得总是与两个参考表面紧密接触，必须使隔膜式卡盘的单个组建的生产达到高的精度。这就使得生产非常复杂，然而，快速夹紧设备的收紧期间出现的弯曲和/或倾斜力矩能够使夹爪或夹头脱离隔膜上的接触表面。这反过来就会引起加工工件期间的不精确。
发明内容
因此，本发明的任务就是改进前述类型的隔膜式卡盘的操作方法，这是通过确保精确接触的夹紧期间所产生的不可避免的力对夹爪或夹头不会产生令人不满意的影响而实现的。也就是这一过程中出现的弯曲和/或倾斜力矩应当避免对夹爪或夹头产生作用。为了获得这些而所需的结构复杂性应当保持在较低的水平，然而与此同时需要保证这种类型的力不会传递给夹爪。
根据本发明，这在引言中提到类型的隔膜式卡盘中被实现了，其中夹爪或夹头的接触元件在这些元件和快速夹紧设备之间的区域都配备有中间部件，通过所述的中间部件，快速夹紧设备的弯曲力矩和/或转矩可被消除，并且能够将轴向矢量张力独自传递到夹爪或夹头上。
在这种情况下，在接触元件的分部区域内设置球窝接头对形成中间部件是有益的。
所述球窝接头可由从分部的接触元件的两个部分中的一个伸出的连接元件构成，所述连接元件在其段的部分内具有球形外套表面，和由加工入接触元件另一部分的凹槽构成，所述凹槽在正对连接元件的内套表面上具有相应的接触表面，在这种情况下，连接元件应当由压缩弹簧施加作用，所述压缩弹簧支靠在配合在连接元件内的接触元件的部分上。此外，在容纳连接元件的夹紧元件的部分的凹槽内有限程度旋转是可能的。提供插入连接元件的销钉以确保旋转，所述销钉被支承在接触元件的部分内的孔内，所述接触元件容纳连接元件，并在周向上具有余隙。
为了便于组装球窝接头，连接元件的宽度和容纳连接元件的凹槽的内间隙应当确定合适，以便连接元件能在相对于操作位置旋转90°的位置插入所述凹槽，但在旋转之后安全地支承在凹槽内。
为了防止杂物穿透进入球窝接头，接触元件的分离点应当由形成在接触元件的两个部分中的一个上的端部表面上的迷宫式密封件密封。
根据不同的实施例，所述中间部件可由连接销钉构成，连接销钉固定在接触元件的所述部分上，所述部分在接触元件的分部区域内相互间隔设置，所述中间部件具有余隙的固定在接触部件的一个或两个部分上。这一实施例中的连接销钉在一端或两端可由插入接触元件的每个部分内的十字销钉固定，这些十字销钉在加工入连接销钉内的纵向凹槽内配合或直接配合在连接销钉上。
根据另一实施例，所述中间部件还可包括结合到接触元件上的弹性并可变形的区构成，在该实施例中，该区可具有为销钉或盘形式的中间元件。所述中间部件可由加工入接触元件的凹槽所生产。
根据不同的实施例，所述中间部件可包括螺纹杆，该杆具有一个或两个拧入螺纹孔的端部，所述螺纹孔在接触元件的分部区域内被加工入接触元件的一个或两个部分内。
此外，如果夹爪或夹头的接触元件，或者直接形成在其上的接触元件的至少所述部分，具有径向余隙地设置在隔膜上和配重上是有意的。
如果按照本发明制造隔膜式卡盘，其不仅仅能够提供现有技术中的隔膜式卡盘的优点，其还能保证为了夹紧接触元件而使快速夹紧设备的启动所产生的力矩不会对夹爪或夹头产生不利的影响。这是因为，倾斜和/或扭曲力矩不再通过以不同形式构成的中间部件传递给夹爪，而是它们在之后无一例外地暴露于轴向矢量张力。夹爪或夹头因而不会脱离参考表面，并且因而保证了工件永远以恒定的精度被夹紧。
附图说明
附图示出了本发明隔膜式卡盘的一些示例性实施例，在下面将对其进行详细描述。其中：
图1示出了具有配重，并且工件被夹在其内的轴向部分的隔膜式卡盘。
图2示出了具有插入接触元件的球窝接头的图1部分放大图。
图3示出了穿过图2中的线III-III的剖面图。
图4示出了图2中互相锁定的接触元件的两个部分的分解图。
图5示出了图2中不同实施例的快速夹紧设备。
图6示出了根据图2的具有作为中间部件的弹性区的接触元件。以及
图7和8每一个都示出了根据图2的不同实施例的中间部件细分的接触元件。
具体实施方式
图1中所示的隔膜式卡盘用标记1表示，其专门用于夹紧高质量的工件10，如齿轮，并且主要由插入到卡盘体2中的夹爪3构成，夹爪3作用在工件10上，工件10与可变形的隔膜4驱动连接，所述隔膜4由金属材料制成并在通过螺栓13附连到卡盘体2的外部内的凹槽12内的前面12上。
为了启动隔膜4，设置有中心设置的启动器5，可调拉杆通过远离夹爪3的端面上的伺服设备(未示出)而被拧入启动器5内。在启动器5的另一端，具有冠形套环14的隔膜4通过盘18而被夹紧。
此外，配重8插入到穿入正对夹爪3的卡盘体2内的凹槽7中，并且这些配重8抵消了夹爪3在隔膜式卡盘1旋转时夹爪3产生的离心力，并利用偏置接触元件22使夹爪3被释放，所述偏置接触元件22借助快速夹紧设备31而形成在夹爪3的夹头21上，然而与此同时建立紧密连接。这些接触元件22例如由圆柱形轴构成，这些接触元件22为了这一目的穿过隔膜4内的凹槽19并伸入穿入配重8内的孔20，它们通过快速夹紧设备31可被锁定在配重8内。
尤其如图2所示，每一快速夹紧设备31由钟摆式销钉32和两个紧固螺钉37和38构成，所述钟摆式销钉32可在有限的径向弧内移动，所述紧固螺钉37，38被安装在相互轴向偏离的位置以便产生作用在接触元件22的轴向方向上的力。为此，钟摆式销钉32被插入到加工入接触元件22内的孔61内，因此紧固螺钉37或38被旋入加工入配置8的螺纹孔62或63中。此外，每一钟摆式销钉32具有内圆锥33和外圆锥34，它们分别与加工入紧固螺钉37或38内的外圆锥39或内圆锥40相互作用。为了使钟摆式销钉32被紧固在接触元件22内，螺纹孔64被加工到接触元件22内，并且钟摆式销钉32具有槽35，拧入螺纹孔64的销钉36伸入槽35接合。
快速夹紧设备31以如下方式进行操作，当利用与螺纹孔62对齐的孔65而进入并设置在卡盘体2内的紧固螺钉37被拧入钟摆式销钉32的内圆锥33时，例如通过艾伦内六角扳手50，这些销钉的外圆锥34支靠在紧固螺钉38的内圆锥40上，从而倾斜表面产生作用在接触元件22的轴向方向上的力，并且夹爪3或它们的夹头21被压靠在隔膜4上。然而，钟摆式销钉32相对于紧固螺钉37和38略微轴向偏离是前提条件。
为了将夹爪3支承在隔膜4的精确位置上，隔膜4设置有第一参考表面23和第二参考表面24，这两个表面以相互垂直的角度对准，并且当隔膜卡盘1处于器夹紧位置时，第一参考表面23平行于隔膜卡盘1的纵向轴线轴向移动。此外，形成为轴的夹紧头21的接触元件22被设置在加工入隔膜4内的孔19内和设置在具有少量的余隙“s”的配重8内的孔20内，因此与第一参考表面23以直接的方式对准是可能的。
第一参考表面23上的夹头21与接触表面25的自动接触可通过弹簧爪41而获得，通过弹簧爪41，夹头21被向外挤压并通过快速夹紧设备31而紧靠在其上。同时，与隔膜4的参考表面24上的接触表面26的接触形成。
在这种情况下，在图2的放大部分同样示出，弹簧爪41包括插入到加工入隔膜4的孔43内的销钉44和作用在销钉44上的压缩弹簧46，并且销钉44的锥形顶端45在加工入与第二参考表面相对的夹头21的接触表面26的锥形孔42内配合。销钉44具有套环47并可调地固定在套筒48上，套筒48被拧入具有内螺纹49的孔43中。因此当夹爪3被插入时，压缩弹簧46的力向外挤压夹头21并使其靠在第一参考表面23上，并且在夹爪3通过快速夹紧设备31夹紧隔膜4之前夹头21一直固定在这一位置。
为了在配重8与隔膜4之间提供确定的连接以便配重8跟随隔膜4的移动，配重8通过螺钉56被紧紧地拧到隔膜4上。另外，分配给配重8的凹槽54被加工入隔膜4，并且每一配重8都具有与凹槽54配合的突出部55并位于其内中心。夹爪3和配重8因而在夹紧位置形成为一个整体单元。
为了使夹头21能够容易地在圆周方向对准，径向向外突出的销钉51设置在夹头21上，并且这些销钉插入孔52。此外，隔膜4具有在轴向方向延伸的开口槽53，在固定夹爪3的过程中销钉51插入这些槽53。每一销钉51的位置相对于弹簧爪41对齐，从而它们的销钉44能够以直接的方式配合在孔42内。
在图1所示的实施例中，夹爪3的夹头21不直接作用在工件10上，而是夹头21具有异径爪28，异径爪28具有附连到夹头21上的夹紧表面29，在该实施例中，异径爪28的接触表面29与夹头21的接触表面27接触并通过螺钉30附连到它们上。这意味着异径爪28可被容易地替换，毋庸讳言，将夹头21构造成具有单个夹爪也是可能的。
为了支承工件10，设置有另外的附连到卡盘体2上的三臂止动环6，并且所述环6在夹爪3之间伸出并具有接触表面6′。为了固定止动环6设置有插入卡盘体2的套筒15，套筒15穿过相应加工入隔膜4的凹槽16。螺钉17将止动环6连接到套筒15上。止动环6的前面形成为用于工件10的接触表面6′。另外的螺钉9通过加工入隔膜4的孔而进入并通过塞子密封，螺钉9将隔膜式卡盘1的卡盘体2固定到机床上。
因此，仅有参考表面23和24必需在隔膜式卡盘1内被加工成精确的尺寸。相反，夹爪3和异径爪28可被专门生产并选择设置。夹头21的接触表面25和27以及异径爪28的接触表面29以及它们的夹紧表面28′总是在隔膜式卡盘1处于其夹紧位置时相互同心运转，这意味着使接触表面的各自直径相互适应和选择相应的加工步骤是可能的，而不用影响参考表面13和不需任何研磨。
快速夹紧设备31的收紧可导致弯曲和/或扭曲力矩，在其他因素之间，所述力矩可夹爪3或夹头21产生负面影响。尤其是，这种力矩可使它们脱离第一参考表面23从而不能再精确的加工工件10。
为了通过快速夹紧设备31使倾斜力矩和/或旋转扭矩传递给夹爪3或夹头21，不同结构的中间部件101(图1-5)，111(图6)，121(图7)和131(图8)被插入到快速夹紧设备31或71与夹头21之间区域的接触元件22中，通过这些中间部件可消除这种力矩。这意味着中间部件101，111，121和131专门将张力传递到夹爪3或夹头21上，并且这排除了从第一参考表面23脱离的可能性。
根据图1到图5，中间部件101包括球窝接头102，其由每个接触元件22的分部构成，接触元件22的部分22a连接到夹头21上，夹头21具有形成在其上的球形接触表面104的连接元件103，并且加工入相对部分22b的凹槽106具有用于接触表面104的具有相应形状的内套表面106。连接元件103通过支靠在部分22b上的压缩弹簧107作用以便保证表面104和106总是相互精确定位。与加工在部分22b内的孔内圆周方向的余隙固定的销钉108限制了连接元件103的旋转运动。此外，两个部分22a和22b之间的分离点由迷宫式密封件110密封，以便防止实际中任何杂物穿透进入球窝接头102。
为了能够引导连接元件103进入凹槽105并在其内锁定，连接元件具有扁平侧面，如图4所示，并且其宽度缩小以致于小于凹槽105的入口区域105′的间隙。在连接元件插入到图4所示的凹槽105内的位置时，其旋转90°进入图1和图2所示的操作位置以便连接元件103锁定在凹槽105内。图4用虚线/点线表示出了连接元件103的高度。
如图5所示，每一快速夹紧设备71也可设置有拧入加工入配重8的螺纹孔72内并与加工入具有球形顶端74的接触元件22的部分22b内的孔75配合的夹紧螺栓73。由于这一效果也由于与其相互作用的夹紧螺栓73的顶端74，通过夹紧螺栓73而挤靠在配重8上的部分22b被推入球形孔75的左侧。这时所产生的张力被传递给夹头21的部分22a以致所述夹头21被挤靠在两个参考表面23和24上，而由于在球窝接头102内产生的旋转运动，部分22b的倾斜位置由中间部件101来补偿。
在图6所示的实施例中，中间部件111由设置在夹头21与快速夹紧设备31之间区域内的接触元件22内弹性变形区112构成。在该实施例中，接触元件22具有加工入其内的环形凹槽114，留下为销钉或盘形式并允许接触元件22变形的中间元件113。快速夹紧设备31产生的倾斜力矩和/或旋转扭矩因而也未被传递给夹头21。
如图7所示，中间部件121包括插入接触元件22的两个部分22a′和22b′的连接销钉122，所述两个部分通过分部而形成并设置有相互的侧向间隙。十字销钉123和123配合在加工入连接销钉122内的纵向槽125或126内，这意味着连接销钉122以旋转设置方式固定。快速夹紧设备31产生的力矩因而由连接销钉122所吸收，并且夹头21与参考表面23和24之间的接触违背这种力矩所削弱。
在图8所示的实施例中，中间部件131的功能由螺纹销钉132所执行，所述螺纹销钉132具有拧入接触元件22的两个部分22a′和22b′内的螺纹孔133的端部，它们相互之间具有侧向间距。
螺纹孔133和/或133使得螺纹销钉132扭曲成为可能，因此快速夹紧设备31所产生的力矩未传递给接触元件22的部分22a′和22b′，因而也未传递给夹头21。
然而，当夹紧不同的工件时总会提供告水平的夹紧精度。

Claims (14)

1.一种隔膜式卡盘，其具有插入卡盘体(2)的夹爪(3)，作用在所要被夹紧的工件(10)上并与隔膜(4)驱动连接，所述隔膜(4)位于卡盘体(2)的前面(11)上并附连到卡盘体(2)的外部区域，并通过中心设置的轴向可调的启动器(5)而变形，所述卡盘还具有用于夹爪(3)的配重(8)，其位于卡盘体(2)的第一凹槽(7)内，每一夹爪(3)被设计为装配有偏离接触元件(22)的夹头(21)，所述接触元件(22)在卡盘体(2)的轴向方向设置并在基本上平行于卡盘体(2)的轴线方向上延伸，这些接触元件(22)被夹持在加工入配重(8)的第二凹槽(20)内，并且夹爪(3)通过快速夹紧设备(31，71)而被夹靠在隔膜(4)和配重(8)上，所述快速夹紧设备与接触元件(22)配合并在接触元件(22)的轴向方向上作用，夹爪(3)或夹头(21)直接支靠在第一参考表面(23)和第二参考表面(24)上，第一参考表面(23)在平行于夹紧位置的卡盘体(2)的轴向方向上延伸，第二参考表面(24)以垂直于第一参考表面(23)的角度被加工入隔膜(4)，
其特征在于：
夹爪(3)或夹头(21)的接触元件(22)在所述夹爪(3)或夹头(21)与快速夹紧设备(31，71)之间的区域内装配有中间部件(101；111；121；131)，通过所述的中间部件(101；111；121；131)，可消除快速夹紧设备(31，71)的弯曲力矩和/或旋转扭矩，并能够完全将轴向矢量的张力传递给夹爪(3)或夹头(21)。
2.如权利要求1所述的隔膜式卡盘，其特征在于，所述中间部件(101)可由设置在接触元件(22)的分部区域内的球窝接头(102)构成。
3.如权利要求2所述的隔膜式卡盘，其特征在于，球窝接头(102)可由连接元件(103)构成，连接元件(103)从细分的接触元件(22)的两个部分(22a，22b)中的第一部分(22a)上伸出，所述连接元件(103)具有位于其上的球形外套表面(104)，并且所述球窝接头(102)由加工入接触元件(22)的第二部分(22b)的第三凹槽(105)构成，所述第三凹槽(105)在正对连接元件(103)的内套表面上具有相应的接触表面(106)。 
4.如权利要求3所述的隔膜式卡盘，其特征在于，所述连接元件(103)由压缩弹簧(107)施加作用，所述压缩弹簧(107)支靠在配合在连接元件(103)内的接触元件(22)的第二部分(22b)上。
5.如权利要求3所述的隔膜式卡盘，其特征在于，所述连接元件(103)可在容纳连接元件(103)的接触元件(22)的第二部分(22b)的第三凹槽(105)内有限程度地旋转。
6.如权利要求5所述的隔膜式卡盘，其特征在于，提供插入连接元件(103)的销钉(108)以确保旋转，所述销钉(108)被支承在接触元件(22)的第二部分(22b)内的孔(109)内，所述接触元件(22)容纳连接元件(103)，并在周向上具有余隙。
7.如权利要求3所述的隔膜式卡盘，其特征在于，连接元件(103)的宽度和容纳连接元件的第三凹槽(105)及该第三凹槽的入口区域(105′)的内间隙具有合适的尺寸，以便连接元件(103)能在相对于操作位置旋转90°的位置插入所述第三凹槽(105)及其入口区域(105′)。
8.如权利要求3所述的隔膜式卡盘，其特征在于，接触元件(22)的分离点由形成在接触元件(22)的第二部分(22b)上、或第一部分(22a)及第二部分(22b)上的端部表面上的迷宫式密封件(110)密封。
9.如权利要求1所述的隔膜式卡盘，其特征在于，所述中间部件(111)由结合到接触元件(22)上的弹性并可变形的区(112)构成。
10.如权利要求9所述的隔膜式卡盘，其特征在于，每一弹性可变形的区(112)具有为销钉或盘形式的中间元件(113)，所述区(112)由加工入接触元件(22)的第四凹槽(104)构成。
11.如权利要求1所述的隔膜式卡盘，其特征在于，所述中间部件(121)由连接销钉(122)构成，连接销钉(122)设置在接触元件(22)的第一部分(22a′)和第二部分(22b′)上，所述部分在接触元件(22)的分部区域内相互间隔设置，所述中间部件具有轴向余隙地固定在接触元件(22)的第一部分(22a′)和第二部分(22b′)之一、或它们二者上。
12.如权利要求11所述的隔膜式卡盘，其特征在于，连接销钉(112)在一端或两端由插入接触元件的每个部分内的十字销钉 (113，114)固定，这些十字销钉(113，114)在加工入连接销钉(112)内的纵向凹槽(115，116)内配合或具有轴向余隙地直接配合在连接销钉(112)上。
13.如权利要求1所述的隔膜式卡盘，其特征在于，所述中间部件(131)包括螺纹杆(132)，所述螺纹杆(132)具有一个或两个拧入螺纹孔(113，114)的端部，所述螺纹孔在接触元件的分部区域(22a′，22b′)内被加工入接触元件(22)的第一部分(22a′)和第二部分(22b′)之一、或它们二者内。
14.如权利要求3或11所述的隔膜式卡盘，其特征在于，夹爪(3)或夹头(21)的接触元件(22)，或者直接形成在夹爪(3)或夹头(21)上的接触元件(22)的至少所述第一部分，具有径向余隙(S)地设置在隔膜上和配重上。 
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