CN101316677A - 工件夹持装置和装有此工件夹持装置的加工机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在通过加工机床(11)进行加工时夹持工件(12)的工件夹持装置(10)以及一种装备这种装置的加工机床。工件夹持装置具有托架装置(14)和至少一个可更换地固定在托架装置(14)上的工件更换托架(15)，该工件更换托架具有工件容纳座(20)，用于容纳和固定住工件(12)，其中至少一个工件更换托架(15)能够在抽屉式的线性导引装置(17)上在推入平面(45)里推入到托架装置(14)的容纳座(16)里，并能够通过固定装置(18)在容纳座(16)里在固定位置上固定住。

Description

工件夹持装置和装有此工件夹持装置的加工机床
本发明涉及一种通过加工机床进行加工时用来夹持工件的工件夹持装置以及一种装备此装置的加工机床。
加工机床例如是一种对工件进行切削加工的铣床、钻床或车床。此外加工机床也可以是一种装配机床。工件，例如活塞杆或者连杆在通过加工机床进行加工时由工件夹持装置固定住。工件夹持装置例如是工件台，它有一个或者多个工件容纳座，这些容纳座可以在加工机床的工作范围内摆转。
工件容纳座必须匹配于各自的工件型式。例如在工件夹持装置上设有止挡块，它们形成工件容纳座并将工件夹持。若要对另一种型式的工件进行加工，那么或者将整个工件夹持装置更换掉或者必须将工件夹持装置进行改装，例如更换夹持机构和/或将其装在夹持装置的其它位置上。改装很繁琐，费用高并因此导致加工机床停机时间加长。
因而本本发明的任务是提出一种柔性的，能够适应于各种不同型式工件的工件夹持装置。
为了解决此任务，设有在通过加工机床进行加工时用来夹持住工件的工件夹持装置，它具有托架装置和至少一个可更换地固定在托架装置上的工件更换托架，该工件更换托架具有工件容纳座，用于安装和固定住工件，其中至少一个工件更换托架能够在抽屉式的线性导引装置上在推入平面里推入到托架装置的容纳座里，并能够通过固定装置在容纳座里在固定位置上固定住。
对于每种型式的工件，例如对各种不同型式的活塞杆设有各种不同型式的更换托架，它们可以方便地布置在托架装置上。更换托架被推入到容纳座里并借助于固定装置固定住。若要对另外一种工件进行加工，它例如具有不同的几何形状或者要被定位在相对于加工机床来说另外位置上，那么只是将更换托架更换，这进行得很快。工件夹持装置的改进可以在短时间内实现。原则上虽然可以考虑使工件留在更换托架上，该更换托架就形成一种工件底架。然而更为适宜地是使更换托架留在工件夹持装置上，只要各自的更换托架对于其它工件来说需要的话，而将工件更换。
按照本发明的工件夹持机构更有利地形成了加工机床的组成部分，例如一种铣床、钻床、车床或者装配机床，这些机床用于对工件进行切削式和/或分离式的加工或用于在工件上进行装配。
本发明的其它有利的设计方案可见从属权利要求以及以下的说明。
线性导引装置和固定装置更有利地这样设置，以使它们将至少一个更换托架在力三角形的角部位里固定在容纳座上。因而避免了更换托架在容纳座上发生歪斜，并且同时将更换托架可靠地固定住。
固定装置将更换托架更加适宜地夹紧在固定位置上。为此更为适宜地设有一个或者多个弹簧装置。特别优选的是固定装置使更换托架在容纳座上对中，从而它布置在容纳座上预定的位置上，这可以使工件在工件托架上实现精确的定位。固定装置例如包含有一个或者多个球形的和/或锥形的固定面。特别优选的是：固定装置具有至少一个至少局部为球形或锥形的固定体，该固定体嵌入在对应成形的固定容纳座里，该固定容纳座相应地至少局部地是球冠形或锥形。固定体更为有利地形成了托架装置的组成部分。
例如为漏斗状或者桶状的固定容纳座更为有利地布置在工件托架上，当然也可以用相反的原理，例如在工件托架上设有锥形的或者球形的固定部段，这个固定部段嵌入在托架装置上的对应的固定容纳座里。
固定容纳座更为有利地包含有推入开口用于使固定体从侧面推入。固定容纳座例如可以成叉状围包住固定体的杆状部段。当然也可以考虑用一种冲杆式的固定体，它插入底部封闭的固定容纳座里并使之固定或对中。
柄状部段更为有利地横交于推入平面穿过固定容纳座的开口，因此球形的或锥形地径向向内延伸的对中面，例如锥形圆周表面或者球面，在固定位置上贴靠在固定容纳座的一个或者多个漏斗状延伸的对中表面上。该对中表面例如朝着固定容纳座的开口方向成漏斗状。
固定装置更有利地具有支承面用于安放更换托架，尤其是在固定容纳座的范围里，例如在其底面上。更换托架，例如更换托架的前面部段，更为有利地在固定体和支承面之间夹紧固定位置上。
对于这种夹紧来说更有利地设有弹簧装置，它可以说将更换托架压在固定位置中。弹簧装置有利地以固定力将固定体固定在固定容纳座里的夹紧座上。为此例如设有弹簧装置，它一边支撑在固定体上，另一边支撑在托架装置上，并因此将固定体压入固定容纳座里。
原则上可以手工使固定装置松开。但工件夹持装置更有利地有松开致动器，用于将固定装置松开。固定装置例如克服弹簧装置的弹力而起作用。松开致动器，例如液压的、电的或者气动的线性缸或者旋转驱动器，用于将固定装置松开并将固定体调整到松开位置上，在该松开位置上，固定体可从固定容纳座中移走，并使工件托架释放。
线性导引装置更有利地包含有两个线性导引机构，用于对更换托架的彼此相对的侧面部位进行导引。例如在容纳座的侧面部位上设有突起或者凹槽，它们与更换托架上的对应的凹槽和突起共同作用。两个线性导引机构更有利地布置在容纳座的推入开口部位里。适宜的是在容纳座的封闭的端面部位上布置固定装置，因此可以在力三角形的范围里实现开头所述的三点固定。特别优选的是固定装置大致布置在两个线性导引机构之间的对称轴线范围里。
托架装置在容纳座部位里更为有利地呈板状。
更换托架的托架部分更为有利地同样也呈板状。在托架部分上更为有利地可松开地固定住夹持机构，用来形成工件容纳座。因此工件托架也可以适应于各种不同型式的工件。夹持机构例如包含有用于工件的止挡块、用来安放工件或类似物的支承部分。特别优选的是一个或者多个止挡块可以运动，尤其是可以摆转，那么各自的夹持机构可以在固定位工件的固定位置和释放位置之间调整，在该释放位置处可以将工件从更换托架里取出。例如设有弹簧装置，它将夹持机构预紧在夹持或夹紧住工件的位置上。
在托架部分上，在一个或者多个夹持机构上，在夹持机构或类似物之间更有利地设计有开口、空隙和间距，因此要加工的工件可以通过加工机床的刀具接近够到。
托架装置有利地设计成工件更换装置，它具有多个用于按照本发明的工件夹具的容纳座。托架装置例如包含有工件摆转装置，在该装置上有多个容纳座用于可更换地固定住按照本发明的工件夹具。当然也可以使线性输送装置，例如运输链、运输带或类似物，借助其按照本发明的工件托架容易地适应于各种不同的需要，尤其是适应于各种不同型式的工件。按照本发明的工件托架则例如并排地布置在排列方向上。
本发明的一种特别优选方案设有工件台，它可以更为有利地围绕旋转轴线旋转。在可以围绕着更加适宜地垂直的旋转轴线而旋转的工件台中容纳座成辐射状围绕旋转轴线布置。在以后在实施例中所述的工件中四个容纳座例如成十字状相互取向。当然也可以有或多或少的容纳座，也可以例如在圆台上或类似物上。容纳座例如布置在多个托架板上，或者在工件台的唯一的托架板上。
对于设计成工件更换装置的托架装置来说，可以将工件例如从装载站运送至加工站并从那里继续运送、尤其是摆转至取出站。
工件夹持装置此外还更加适宜地具有更换站，在此更换站上可以将至少一个更换托架更换。在更换站上更有利地有上面所述的松开致动器。
以下根据附图对本发明的实施例加以说明。所示为：
图1：一种按照本发明的工件夹持装置的透视总图；
图2：具有局部从容纳座上移去并从后面示出的工件托架的图1所示装置的细节图；
图3：图1和2所示工件托架的从前面看的透视图。
简略表示的加工机床11，例如车床、铣床和/或钻床的工件夹持装置10用于在用加工机床11进行加工时夹持工件12，例如内燃发动机的连杆。在托架装置14的工件台13上可以可更换地固定住工件更换托架15。更换托架15可以用盒座式或抽屉式插入到在托架装置14或工件台13上的容纳座16里。
为了一目了然清楚起见在图中工件12表示成透明的。
通过可以更换的更换托架15，工件夹持装置10可以容易地适应于各种不同型式的工件，例如具有不同尺寸大小的连杆。更换托架15由线性导引装置17导引，并通过固定装置18固定在各自的容纳座16里。因此将各自的更换托架15可靠地固定在容纳座16里。固定装置18还完成了对中装置的任务，因为它使更换托架15在容纳座16上的固定位置上对中。因此位于更换托架15的工件容纳座20里的工件12可以最佳地定位，用于通过加工机床11进行加工。
工件台13可以在基础部分或机架21上围绕旋转轴线22旋转。容纳座16成辐射状围绕旋转轴线22布置。容纳座16布置在工件台13的台板23上。台板23例如拧紧固定在可旋转地支承在机架21上的支座24上。
台板23和因此容纳座16都支承在机架21上可以围绕旋转轴线22旋转。在机架21里布置有不可见到的旋转驱动器。
具有位于那里的更换托架15的各个容纳座16例如可以从用于给更换托架15装载工件12的装载站25摆转至加工站26，在加工站处，加工机床11对工件12进行装配作业和/或对工件12进行切削加工。工件台13将更换托架15继续从加工站26摆转至卸载站27，在那里可以将工件取出。
此外还可以将工件台13摆转至更换站28，在那里可以将更换托架15取出并用另一按照本发明的更换托架替换，以便使工件夹持装置10适应于其它型式的工件。
站台25至28的功能也可以是另外不同的，例如可以设有多个加工站用于通过加工机床11进行加工。
固定装置18将更换托架15夹紧在固定位置上。固定体29嵌入在更换托架15上的锥形固定容纳座30里。固定体29或固定容纳座30为锥形的，也就是说在固定体29上有锥形的对中表面31，它在固定位置或夹紧位置上贴靠在固定容纳座30的漏斗状延伸的对中表面32上。
固定容纳座30布置在更换托架15的前面部段33上并具有一种叉状结构形状。在更换托架15的后面部段34上在相互反向的侧面35、36上设有凹槽37，在容纳座16的对应的内侧面40、41上的突起38嵌入在凹槽37里。突起38由滑动导轨39构成，滑动导轨布置在容纳座16上的推入开口42的范围里，并且例如用螺钉固定住。凹槽37设于槽块43上，这些槽块在侧面35、36范围里拧紧固定在各个更换托架15的托架部分44上。
因此更换托架15在容纳座16上分别沿着推入平面45线性地导引移动并固定在线性导引装置17的固定位置上。
为了将凹槽37更容易地引入滑动导轨39里前面的凹槽部段81横交于推入平面45而扩展。当然凹槽部段18基本上在推入平面45里进行扩展也可能是适宜的。凹槽37的后面凹槽部段82则与之相反是如此地窄，以至于滑动导轨39在推入平面45里，也就是说此处水平地，贴靠在滑动导轨39的顶面和底面上。
固定装置18作用在各自更换托架15的前面部段33上。更换托架15前面是敞开的，因此固定体29可以通过前部推入开口46推入到固定容纳座30里。
固定体29布置在杆状部段或杆状件48的上端部47上。固定体29例如拧紧在杆状件48上。当然，也可以是一种整体的结构型式。固定容纳座30成桶状或漏斗状向上敞开着，而固定体29则可以这样说构成了配对件，也就是说对中表面31从固定体29的自由端起径向向里一直伸展至杆状部段48。固定体29可以这样说如同拉锚栓那样作用到固定容纳座30上。
固定容纳座30的推入开口46在小于180°的部分圆上延伸，因此锥形的固定体29可以将更换托架15在推入方向80上固定和对中，其中在推入方向80上将更换托架15推入容纳座16里，推入开口46只是如此地大，以至于杆状件48或杆状部段48可以从前面被推入到固定容纳座30里。
杆状件48可以线性运动地支承于导引机构49上。因此固定体29可以横交于推入平面45运动，并且可以在拆开位置和固定位置之间进行调整，其中在拆开位置时可以将更换托架15从容纳座16里取出。
导引机构49在其上面有支承面50用于支承更换托架15，尤其是支承在前面布置在托架部分44上的固定部分51，在该固定部分上在上面设有固定容纳座30。
弹簧装置52使固定装置18预紧在固定位置上。弹簧装置52例如包含有螺旋弹簧53，它夹紧在工件台13的底面54和在各自杆状件48上的台肩55之间。因此弹簧装置52将杆状件48和上面布置在那里的固定体29拉向下，并将更换托架15，尤其是将固定容纳座30夹紧在支承面50和固定体29之间。
在更换站28上可以更换更换托架15。在更换站28上的松开致动器56分别将摆转到那里的固定装置18调整到松开位置上。松开致动器56，例如一种更为适宜的是气动或液压的线性驱动器或者是具有变速器用于将旋转运动转变成线性运动的旋转驱动器，它例如顶压各自杆状件48的下端部，并因此调整固定体29在其上面上向上，因此固定装置18将更换托架15释放。更换托架15则可以由工人或者机器人径向向外沿着推入平面45从工件台13里取出。
在松开致动器56旁有接头57用于连接用于工件台13的旋转驱动器。
容纳座16在此处具有一种L-形结构形状，其中固定装置18布置在两个L形边的交点部位里。
在工件更换托架15的板状托架部分44上设有夹持机构58至62，用于夹持固定工件12。夹持机构58至62例如拧紧固定在托架部分44上或者插在托架部分44上。没有详细示出的螺栓穿过安装孔63并拧入在各自的夹持机构58至62里。夹持机构58至62构成了用于工件12的侧面止挡块69。夹持机构58至62例如是止挡、夹钳或其它用夹持工件12的固定元件。
工件12，在此处为活塞杆，被对角夹紧和夹持地贴靠在夹持机构58至62上。夹持机构58、59配给小的孔眼67。夹持机构58、59布置成拐角。
夹持机构60至62配给工件12的大孔眼68。夹持机构60至62成U-形围绕大孔眼68布置，其中夹持机构61、62构成U形边。
夹持机构62是摆转夹持机构，它围绕轴线64可摆转地铰接在托架部分44上。弹簧元件65将夹持机构62预紧在工件12被夹紧和固定住的固定位置上。夹持机构62的止挡部段66可以按照工件容纳座20的打开而向外摆转，从而使工件12可以从工件容纳座20里取出。
工件置于支承部分70、71上，这些支承部分更为适宜地可更换地固定在托架部分44上。支承部分70配给小孔眼67，而支承部分71则配给大孔眼68。支承部分70、71插入在托架部分44的开口72，73里。尤其是在加工站26范围里可以设有在附图中简明示出的支撑件74，在加工工件12时，支承部分70、71支承在这些支撑件上。因此更换托架15从下面得以支撑。
支承部分70、71具有通孔75，例如用于钻出孔眼67、68的刀具和/或装配工具，尤其是用于将滑动套筒或滑动套装入孔眼67和/或68里的工具。
在托架部分44上可以设有其它的开口，例如一种通孔76，它们在可能以其它形式给托架部分44装备夹持机构时，对于在工件12上的装配作业来说，和/或对于工件12的尤其是切削式的加工来说是必需的。
在夹持机构58、58，夹持机构60和62以及62和61之间分别都有间距77，该间距可以使工件12实现侧面加工。间距77例如足够地大，以至于用于钻油孔78的钻头可以钻入小孔眼67里，以及为了钻出装配孔74，侧面在大孔眼68处对工件12钻孔。间距77对于安装加工来说也是适宜的，例如用于将螺栓拧入工件12里，例如拧入安装孔79里。
也可以使加工机床11，例如在加工站26上，实施一种对工件的分离式的加工，例如在孔眼68部位里将顶盖与连杆或工件12分离开，例如通过设置缺口，并接着在所谓裂缝的范围里使顶盖断开。

Claims (23)

1.用于在通过加工机床(11)进行加工时夹持工件(12)的工件夹持装置(10)，它具有托架装置(14)和至少一个可更换地固定在托架装置(14)上的工件更换托架(15)，该工件更换托架具有工件容纳座(20)，用于容纳和固定住工件(12)，其中至少一个工件更换托架(15)能够在抽屉式的线性导引装置(17)上在推入平面(45)里推入到托架装置(14)的容纳座(16)里，并能够通过固定装置(18)在容纳座(16)里在固定位置上固定住。
2.按权利要求1所述的工件夹持装置，其特征在于，线性导引装置(17)和固定装置(18)将至少一个更换托架(15)在力三角形的角部位里固定在容纳座(16)上。
3.按权利要求2所述的工件夹持装置，其特征在于，固定装置(18)将至少一个更换托架(15)固定在力三角形的角部位上，并将线性导引装置(17)在容纳座(16)上固定在力三角形的其他角部位上。
4.按上述权利要求之一所述的工件夹持装置，其特征在于，固定装置(18)将至少一个更换托架(15)在固定位置上夹紧。
5.按上述权利要求之一所述的工件夹持装置，其特征在于，固定装置(18)使至少一个更换托架(15)在容纳座(16)上对中。
6.按上述权利要求之一所述的工件夹持装置，其特征在于，固定装置(18)具有至少一个至少局部为球形或锥形的固定体(29)，该固定体嵌接到对应的至少局部为球冠状的或锥形的固定容纳座(30)里。
7.按权利要求6所述的工件夹持装置，其特征在于，固定容纳座(30)具有推入开口(46)用于侧面推入固定体(29)。
8.按权利要求6或7所述的工件夹持装置，其特征在于，固定体(29)的杆状部段(48)横交于推入平面(45)穿过固定容纳座(30)的开口，从而使固定体(29)的至少一个球形或锥形地径向向内延伸至杆状部段(48)的对中表面(31)，在固定位置上贴靠在固定容纳座(30)的呈漏斗状向着固定容纳座(30)的开口方向延伸的对中表面(32)上。
9.按上述权利要求之一所述的工件夹持装置，其特征在于，固定装置(18)具有用于支承更换托架(15)的支承面(50)；而且至少一个更换托架(15)，尤其是至少一个更换托架(15)的前面部段(33)，在固定体(29)和支承面(50)之间夹紧固定位置中。
10.按上述权利要求之一所述的工件夹持装置，其特征在于，固定装置(18)，尤其是固定体(29)预紧在固定位置中，尤其是通过弹簧装置(52)。
11.按上述权利要求之一所述的工件夹持装置，其特征在于，它具有松开致动器(56)，用于使固定装置(18)松开。
12.按上述权利要求之一所述的工件夹持装置，其特征在于，线性导引装置(17)具有两个线性导引机构(19)，用于对至少一个更换托架(15)的彼此相对的侧面部位(35，36)进行导引。
13.按权利要求12所述的工件夹持装置，其特征在于，线性导引机构(19)在容纳座(16)上和/或在至少一个更换托架(15)上包括有突起(38)，尤其是滑动导轨(39)，它们嵌入到至少一个更换托架(15)或者容纳座(16)上的凹槽(37)里。
14.按权利要求12或13所述的工件夹持装置，其特征在于，线性导引机构(19)布置在容纳座(16)的推入开口(42)范围里，而固定装置(18)布置在容纳座(16)的封闭的端部范围里。
15.按上述权利要求之一所述的工件夹持装置，其特征在于，托架装置(14)在容纳座(16)的部位里呈板状。
16.按上述权利要求之一所述的工件夹持装置，其特征在于，至少一个更换托架(15)具有尤其是呈板状的托架部分(44)。
17.按权利要求16所述的工件夹持装置，其特征在于，在至少一个更换托架(15)的托架部分(44)上能够可拆卸地固定至少一个夹持机构(58-62)，用于形成工件容纳座(20)。
18.按权利要求16或17所述的工件夹持装置，其特征在于，至少一个夹持机构(58-62)包括至少一个用于工件(12)的止挡块(69)和/或至少一个用来支承工件的支承部分(70、71)。
19.按权利要求16至18中之一所述的工件夹持装置，其特征在于，在托架部分(44)上和/或在至少一个夹持机构(58-62)上设有开口(75，76)或空隙或间距(77)，用于加工工件(12)的刀具。
20.按上述权利要求之一所述的工件夹持装置，其特征在于，托架装置(14)具有工件台(13)和/或线性输送装置和/或工件摆转装置，它们具有多个容纳座(16)用于可以更换地固定住至少一个工件更换托架(15)。
21.按权利要求20所述的工件夹持装置，其特征在于，工件台(13)能够围绕尤其是基本上垂直的旋转轴线(22)旋转，而容纳座(16)成辐射状围绕旋转轴线(22)布置。
22.加工机床，具有按上述权利要求之一所述的工件夹持装置(10)。
23.按权利要求22所述的加工机床，其特征在于，所述加工机床是用于在工件上进行装配的装配机床，和/或用于将工件(12)的一些部分分离的加工机床，和/或用于对工件(12)进行切削加工的加工机床。
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