CN102256742B - 用于设定部件的轴向位置的方法、调整装置、调整系统和刀具夹持系统 - Google Patents

Abstract

一种用于设定可旋转的部件(T₁、T₂)的轴向位置的调整装置(S)，包括：适于以轴向地固定的方式被布置的基座构件(20)和相对于基座构件(20)机械地可移动的至少两个单独的调整构件(1a、1b、1c；1a’、1b’、1c’)，至少两个单独的调整构件(1a、1b、1c；1a’、1b’、1c’)中的每个被布置成提供可传递到部件(T₁、T₂)的相应部分(p_a、p_b、p_c)的相应的实质上轴向的移动。

Description

用于设定部件的轴向位置的方法、调整装置、调整系统和刀具夹持系统

技术领域

本公开涉及用于设定至少一个部件例如旋转刀具或刀具零件的轴向位置的调整装置。

背景

在一些加工应用中，旋转刀具例如锯条或铣刀用以提供剖面，例如具有期望的横断面形状的槽、凸榫或带状物。这样的应用的一个实例是建筑物板例如墙壁、屋顶、天花板或地板的机械锁紧系统的加工。

为了将旋转刀具连接到机器的驱动轴或从动轴，可提供夹紧装置，其提供旋转刀具或刀具零件和轴之间的连接。这样的夹紧装置的非限制性实例是根据在例如WO2007032730A1、WO2005110649A1或WO9900604A1中公开的基本原理制成的液压、机械或液压机械夹紧装置。

夹紧装置可被布置成轴和刀具或刀具零件之间的套筒，且被促使同时地或选择性地径向地收缩以将套筒夹到轴，且径向地膨胀以将刀具夹到套筒。

旋转刀具或刀具零件的轴向位置可通过在固定的法兰之间夹紧刀具或刀具零件来固定，该固定的法兰可形成套筒和调整装置的部分，该套筒和调整装置的部分可被布置成提供作用在调整装置和法兰之间的轴向夹紧力。通过提供作用在例如法兰和刀具或刀具部零件之间的弹性元件，刀具的轴向位置可通过轴向地移动调整装置来设定。

调整装置的功能可以是将刀具或刀具零件设定到非常精确的轴向位置，和/或允许刀具或刀具零件的调整以补偿刀具磨损或重新定位刀具或刀具零件。

提供以套筒上的螺纹的形式的调整装置是已知的，该套筒的螺纹与内部带螺纹的环协作，该环直接地或间接地作用在刀具或刀具零件上。通过旋转环，刀具或刀具零件的轴向位置可被操纵。

这种解决方案的基本问题在图1a中被示出，图1a以放大的方式示意性地示出了具有由角度α1表示的角度误差或角度游隙的螺纹连接。在螺帽S0的外周界处，这个角度α1将转变成轴向偏差dA1。轴向偏差将导致刀具的不正确的轴向定位和/或它可使刀具相对于轴被倾斜地定位。

现有技术的调整装置的又一个问题是灰尘和碎屑可影响螺纹的可操作性的事实，尤其是当高精度螺纹被使用时。

WO02096599A1公开了用于定位旋转刀具的方法和装置，其中，刀具或刀具零件被轴向地夹在法兰和调整装置之间。调整装置包括相对于安装套筒被固定的基座零件和通过螺纹连接被连接到基座零件的内部带螺纹的环。第二零件被布置成作用在刀具或刀具零件上以提供刀具或刀具零件位置的轴向设定。

WO9900604A1公开了液压夹紧装置，其中，刀具或刀具零件被轴向地夹在法兰和调整装置之间。调整装置包括内部带螺纹的环，该内部带螺纹的环被布置在夹紧装置上的外螺纹中，并设置有用于例如当使刀具旋转时作为其惯性的结果而防止带螺纹的环相对于刀具或刀具零件移动的锁紧装置。锁紧装置包括被固定地连接到刀具或刀具零件并通过许多单独地可操作的螺钉连接到调整装置的环。

WO02096599A1和WO9900604A1的解决方案都具有关于图1a示出的缺陷。

当对精密加工的需求的增加时，存在对于调整装置的需求，该调整装置提供减小的角度和/或轴向偏差，因此提供更精确的定位。

概述

本公开的一般目的是提供部件的调整装置，该调整装置实现了在部件的设定和定位中的提高的精确性。优选地，这样的调整装置还应容易操作，以便减少定位时间。

根据第一个方面，提供了用于设定可旋转的部件的轴向位置的调整装置。调整装置包括适于以轴向地固定的方式被布置的基座构件和至少两个单独的调整构件。调整构件相对于基座构件是机械地可移动的，且被布置成提供可传递到部件的相应部分的相应的实质上轴向的移动。

相应的轴向力可为正的，即，以压在部件上的压缩力的形式；或该轴向力可为负的，即，以拉部件的张力的形式。

部件部分可位于距部件的中心轴的一距离处，且与到部件的中心相比可能更靠近部件的周界。

部件可为刀具、刀具零件、工件或被轴向地夹紧或以其他方式保持在精确的轴向位置中的任何其他的产品或装置。

移动可通过调整构件本身或通过一个或多个中间部件被传递。

术语“机械地可移动的”意指调整构件的移动是基于实质上刚性的主体之间的相互作用，与调整构件的移动被气动地或液压地引起的情况相对。

这样的调整装置具有与如上文描述的旋转刀具或刀具零件相关的特定的效用。但是，调整装置可被用在任何应用中，其中，任意的部件的轴向位置可被设定，和/或其中，轴向夹紧力被提供。调整装置可被用来设定沿细长装置例如轴、轨或梁的轴向位置。调整装置的使用因此不限于任何特定形状的横断面。

调整装置可相对于基座构件为轴向可移动的。

调整构件中的至少一个可通过螺纹布置相对于基座构件为可移动的。

因此，传给调整构件的旋转运动可被转换为朝向或远离部件的轴向移动。

作为可选方案，调整构件中的至少一个可通过凸轮布置相对于基座构件为可移动的。

调整构件中的至少一个可相对于基座构件为滑动地可移动的。

调整构件中的至少一个相对于基座构件是可旋转的。因此，可使调整构件通过螺纹或凸轮连接而与部件直接地或间接地相互作用。

在一个实施方案中，调整构件中的至少一个包括从基座构件朝向部件的预定位置突出的一突出部分。突出部分可设置有凸轮或螺纹布置，该凸轮或螺纹布置可直接地或间接地接合部件以提供压缩力或拉力。

在另一个实施方案中，调整构件中的至少一个可被布置成与从部件或中间构件朝向调整装置突出的一部分相互作用。调整构件可被布置成通过凸轮或螺纹布置与部件或中间构件相互作用以提供压缩力或拉力。

调整构件可被布置成在传递区域上传递相应的移动，该传递区域具有在径向方向上和旋转方向上仅为调整装置的范围的一部分的范围。

因此，调整构件可本质上小于部件。因此，调整构件可被布置成尽可能远离轴中心操作。每个调整构件可因此被布置成给部件部分提供轴向移动，其在径向方向上和旋转方向上被限制。

使用较小的调整构件，提供其封装也更容易，这将减小因灰尘和碎屑陷入例如螺纹连接中而引起的失效或故障的风险。

还提供了包括如前述权利要求中的任一项主张的调整装置和被布置成使由调整构件提供的轴向移动同步的同步机构的调整系统。

通过提供以同步的方式移动的多个调整构件，能提供更精确的调整装置。

同步机构可包括齿轮布置。

例如，调整构件可由带传动装置或齿轮相互连接。

可选地，同步机构可包括摩擦连接件。

例如，调整构件可由摩擦带或轮相互连接。

同步机构可包括凸轮布置。

例如，凸轮槽或凸轮表面可相对于基座构件为可旋转的。

在这样的凸轮布置中，每个调整构件可相对于凸轮槽或凸轮表面为可移动的。

可选地，调整构件可被固定地相互连接。

在调整系统中，调整装置和同步机构可形成整体的部件。

在可选方案中，调整装置和同步机构可形成可相互连接以提供轴向移动的同步调整的单独的部件。

根据第二个方面，提供了刀具夹持系统，该刀具夹持系统包括被配置成在刀具或刀具零件的第一轴向侧处相对于驱动机轴或从动机轴被固定或可固定的邻接件和如上文描述的调整装置，调整装置在刀具或刀具零件的第二轴向侧处相对于轴为可固定的。

刀具夹持系统可包括被布置成相对于轴固定邻接件和调整装置中的至少一个的夹紧装置。

刀具夹持系统还可包括可定位成抵着调整装置偏置刀具或刀具零件的弹性元件。

根据第三方面，提供了用于设定部件的轴向位置的方法。该方法包括：相对于轴、轨或梁固定邻接件；提供如上文描述的调整装置；相对于轴、轨或梁固定调整装置，以使邻接件和调整装置位于部件的相对的轴向侧处；提供弹性元件以将部件偏置成朝向或远离调整装置；以及施加部件的相应部分上的相应的实质上轴向的移动。

部件可为刀具或刀具零件，且其中，邻接件和调整装置可相对于机器的驱动轴或从动轴被固定。

根据第四方面，提供了包括用于设定部件的轴向位置的调整装置和同步机构的调整系统。调整装置包括适于以轴向地固定的方式被布置的基座构件和相对于基座构件机械地可移动的至少两个单独的调整构件，至少两个单独的调整构件中的每个被布置成提供可传递到部件的相应部分的相应的实质上轴向的移动。同步机构被布置成使由调整构件提供的轴向移动同步。

调整装置和同步机构可形成整体的部件。

装置和同步机构还可形成可相互连接以提供轴向移动的同步调整的单独的部件。

附图的简要说明

图1a示意性地示出了通过与夹紧装置同心的螺纹被连接到夹紧装置的调整装置的问题。

图1b示意性地示出了使用本公开的调整装置可实现的效果。

图1c示出了在本公开中使用的参考方向。

图2示意性地示出了本公开的调整装置的基本原理。

图3a-3e示意性地示出了同步机构的不同的实施方案。

图4示意性地示出了刀具夹持系统，其中安装有刀具。

图5a-5b示意性地示出了调整装置的实施方案。

实施方案的描述

调整装置和调整系统现在参照它们对于旋转刀具零件的应用将被更详细地描述。应当认识到，下文描述的原理同样可应用于在非旋转应用中以及在应使用除了刀具或刀具零件之外的物体的应用中的调整装置或调整系统的使用。

参照图1b，使用本调整装置可实现的效果将被简要地描述。通过布置与调整装置的几何中心C间隔开的多个同步的调整构件1，可能使每个调整构件1比在它必须以与刀具夹持器同心地作用的带螺纹的环的形式的情况小得多。使用更小的调整构件，与在图1a中所示的相同大小的角度偏差α2将转变为更小的轴向偏差dA2。

此外，通过将调整构件1布置成与调整装置的几何中心C间隔开且优选地为尽可能远离调整装置的几何中心C，每个单独的角度偏差dA2的杠杆率将被减小。

图2示意性地示出了本公开的原理。基本上，由调整装置提供的基准平面P₀和刀具平面P_T之间的轴向力可由至少两个轴向地可移动的调整构件1a、1b、1c传递。调整构件因此在刀具的相应部分P_a、P_b、P_c上提供相应的力。调整构件中的每个实质上提供了点力，即，由在径向方向r上和旋转方向R上相对小的区域传递的力。

每个调整构件1a、1b、1c在与基准平面P₀或刀具平面P_T平行的平面中可具有径向范围，该径向范围小于在该平面中的夹紧装置的范围或小于驱动轴或从动轴的范围。实际上，调整构件1a、1b、1c可提供点接触或接近于点接触，调整构件中的每个与调整装置的几何中心C间隔开。

调整构件1a、1b、1c可位于尽可能远离中心C处，在一个实施方案中，与到中心C相比更靠近调整装置的外周界。

图3示意性地示出了同步机构的第一个实施方案。在这个实施方案中，每个调整构件1a、1b、1c设置有与基座构件20(图4)的螺纹连接(未示出)，以使调整构件相对于基座构件20的旋转将使调整构件1a、1b、1c轴向地移动。

同步机构可包括与每个调整构件1a、1b、1c相关联的相应的齿轮2a、2b、2c和同步齿轮3，该同步齿轮3在所示的实例中可为具有外齿4的环。因此，同步齿轮3或调整构件1a、1b、1c的任何一个的旋转将使所有调整构件旋转且因此以同步的方式相对于基座构件20移动。

环3可被设置为单独的零件，其可被旋转地安装到基座构件中，见图4。在这个实施方案中，发生在调整构件中的一个上的旋转将被传递到其它调整构件1a、1b、1c。

可选地，环3可与盖21或操作构件(未示出)为整体，以使相对于基座构件20转动盖或操作构件将引起调整构件1a、1b、1c的旋转。

同步齿轮还可设置成环3，其具有与上文描述的齿类似的内齿(未示出)，即，以单独的部件的形式或者与盖或操作构件为整体。

图3b示意性地示出了另一个实施方案，其类似于图3a中的实施方案，但是其中同步由与和调整构件1a、1b、1c相关联的相应的齿轮2a、2b、2c相互作用的齿轮带传动装置3’提供。

图3c示意性地示出了一种实施方案，其中每个调整构件1a、1b、1c设置有与基座构件20的螺纹连接(未示出)，以使调整构件1a、1b、1c相对于基座构件20的旋转将使调整构件轴向地移动，且其中同步由摩擦耦合提供。相应的摩擦轮2a’、2b’、2c’与每个调整构件相关联，且同步构件与图3a和3b类似地可为摩擦环3”或摩擦带。摩擦轮和/或同步构件(例如在4”处)可设置有摩擦加强表面层。

图3d和3e示出了调整构件1a’、1b’、1c’与基座构件20轴向可滑动地互相连接的实施方案。因此，每个调整构件能够相对于基座构件轴向地滑动。

在图3d的实施方案中，每个调整构件与凸轮从动件2a”、2b”、2c”相关联，且同步构件3”’是以具有至少一个凸轮表面4”’的环的形式。在所示的实例中，凸轮表面被布置在凸轮槽中，凸轮槽在环3”’的向外定向的表面中延伸。

但是，凸轮槽可以可选地在环3”’的向内地或轴向地定向的表面中延伸。

图3e示意性地示出了调整构件1a’、1b’、1c’被固定地连接到第一同步构件3^IV的实施方案。同步构件具有轴向地定向的凸轮表面4^IV，该凸轮表面4^IV预定与可被布置在基座构件20上的未示出的凸轮从动件相互作用。同步构件可通过例如弹性元件朝向凸轮从动件被偏置。

在可选方案中，凸轮表面可被布置在基座构件上，且凸轮从动件可被布置在同步构件上。

图4示意性地示出了刀具夹持系统的剖视图，该刀具夹持系统包括夹紧装置10、对接法兰11或轴环、调整装置S以及包括第一刀具零件T₁和第二刀具零件T₂的刀具套件。

夹紧装置在此是以具有内压力室14的液压夹紧装置的形式，该液压夹紧装置可由第一活塞布置13启用或停用，该第一活塞布置13的加压使内套筒径向向内收缩且以本身已知的方式相对于由它包围的轴(未示出)夹住夹紧装置10。夹紧装置因此具有向内定向的表面17，该表面17通过摩擦与轴接合。

夹紧装置还可包括外压力室12，该外压力室12可由第二活塞布置15启用或停用，该第二活塞布置15的加压使外套筒径向向外膨胀且以本身已知的方式将刀具零件夹到夹紧装置。夹紧装置因此具有向外定向的表面18，该表面18通过摩擦来接合刀具或刀具零件。

到活塞布置13、15的通路可穿过调整装置S中的凹槽或孔22a、22b被设置。

第一刀具零件T₁可例如通过许多螺钉16a、16b或螺栓被固定地连接到对接法兰11。在此以螺旋弹簧的形式的弹性元件19可被布置成在第一刀具零件和第二刀具零件之间作用，以便将它们远离彼此偏置。

调整装置S的基座部件20可被固定地连接到夹紧装置10。调整装置可设置有通孔，其允许接近用于压力室的启动螺钉。

调整装置可设置有盖零件21，提供同步构件的外壳。调整装置还可具有从基座构件轴向地延伸且提供调整装置和刀具零件之间的密封空间的至少一个轴环22，在该密封空间中定位机构可操作。

参照图4，调整构件1a、1b、1c可直接地作用在刀具零件上。但是，调整构件1a、1b、1c也可能在中间部件例如间隔元件等上操作。

图5a和5b是调整装置的实施方案的透视图。

在图5a中，盖构件21的一部分被切掉，因此显示了与调整构件1a和同步齿轮3的一部分相关联的齿轮2a中的一个。在这个实施方案中，盖相对于基座构件20被固定，且装置的定位可通过接合螺钉头23例如内六角头螺钉而实现，如在图5a中所示的。

在使用齿轮的实施方案中，可能设置步进机构(未示出)以提供阶梯式可调节性。这样的机构可由被布置成作用在齿轮中的一个上的弹簧加载球提供。

图5b示出了调整装置的后侧，其中，调整装置为清晰可见的。

参照图4、5a和5b，刀具夹持系统可如下被操作。

夹紧装置10例如通过使最内部的套筒和外套筒之间的环形间隙14加压而被附接到轴(未示出)。加压可通过收紧活塞15以本身已知的方式实现。

包括第一刀具零件T₁和第二刀具零件T₂的刀具可与轴和夹紧装置10同心地布置在一起。第一刀具零件T₁通过螺钉16a、16b被刚性地附接到夹紧装置10的法兰11。第二刀具零件T₂通过一个或多个弹簧19被偏置成远离第一刀具零件且远离法兰11。调整装置S的基座构件20通过螺钉(未示出)被刚性地附接到夹紧装置10。

从调整装置的基座构件突出的调整构件1a、1b、1c被布置成压在第二刀具零件T₂上。

通过弹簧19的作用，第二刀具零件T₂朝向调整装置10的调整构件1a、1b、1c被偏置。

通过操纵螺钉头23且通过齿轮的作用，使调整构件1a、1b、1c以同步的方式旋转。通过调整构件1a、1b、1c和基座构件20之间的螺纹相互作用，调整构件1a、1b、1c的旋转运动被转换成轴向运动，使调整构件1a、1b、1c和因而第二刀具零件T₂朝向或远离法兰11移动。

在未示出的实施方案中，调整构件可在其末端部分设置有凸轮布置或螺纹布置，该凸轮布置或螺纹布置可被布置成与相应的凸轮从动件或者刀具或中间装置的螺纹相互作用。

虽然调整构件在此被描述成从基座构件突出，但是应当认识到，调整构件根本不需要从基座构件突出。相反地，调整构件可被布置成至少部分地在基座构件内移动，由此，调整构件可与布置在刀具或中间装置上的突出物或销相互作用。

调整构件的移动(例如通过螺纹连接)可以是至少部分地轴向的，在这种情况下，轴向移动可被直接地传递到部件。

可选地，调整构件的移动可为完全地旋转的，在这种情况下，与部件或中间装置的突出物或销的螺纹或凸轮连接可被提供。

在带有突出的调整构件的整体的调整装置中，可能通过调整构件的装配后研磨提供精确性，以使它们提供界限分明的平面。

在可选的实施方案中，调整装置可被设置成没有任何内置的同步构件，其中，调整构件为独立地可移动的。在这样的实施方案中，可能必须单独地调节每个调整构件。在这样的实施方案中，每个调整构件可设置有各自的步进机构，如上文所描述的。

因此，同步调整可由记录每个调整构件被转动的“喀哒声”的数量的使用者提供。正被单独地调节的这样的调整装置可能是有利的，因为它允许角度偏差的补偿。在可选的方案中，同步调整可由指示每个调整构件的各自的旋转位置和角位置的指示装置提供。

当使用带有单独地可调节的调整构件的调整装置时，还可能提供单独的同步刀具，该同步刀具可被布置成同时地接合所有的调整构件且提供它们的同步调整。参照图5a、5b，带有适合的用户接口(把手)的同步齿轮可被设置成同步刀具。

还可设想通过一个或多个电机或其它类型的致动器提供同步。这样的电机或致动器可被布置成作用在图3a-3e的环3、3”、3”’、3^IV或带3’上。还可能为每个调整构件提供单独的电机，在这种情况下，单独的或同步的调整是可能的，取决于电机如何被操作。

预定用在例如带有旋转刀具或刀具零件的旋转机床中使用的调整构件可能需要设置有平衡布置，以当使调整装置旋转时抵消或消除振动。

调整装置可包括两个或多个例如三个、四个、五个、六个等调整构件，其可以或可以不被同步或是可同步的。

Claims (15)

1.一种适于设定可旋转的刀具或刀具零件(T₁、T₂)在机器的驱动轴或从动轴上的轴向位置的调整装置(S)，所述调整装置包括：

基座构件(20)，其适于以轴向地固定的方式被布置在驱动轴或从动轴上，以及

至少两个单独的调整构件(1a、1b、1c；1a’、1b’、1c’)，其相对于所述基座构件(20)是机械地可移动的，即，所述调整构件的移动是基于刚性的主体之间的相互作用，且被布置成提供可传递到所述刀具或刀具零件(T₁、T₂)的相应部分(p_a、p_b、p_c)的相应的实质上轴向的移动，

其中所述刀具或刀具零件(T₁、T₂)借助于所述调整构件(1a、1b、1c；1a’、1b’、1c’)与所述刀具或刀具零件(T₁、T₂)之间的轴向夹紧力沿着所述驱动轴或从动轴能被夹紧在精确的轴向位置中，并且

其中所述调整构件中的每一个与所述调整装置的几何中心间隔开。

2.如权利要求1所述的调整装置，其中，所述调整构件中的至少一个通过螺纹布置或凸轮布置而相对于所述基座构件是可移动的，或相对于所述基座构件是滑动地可移动的。

3.如权利要求1所述的调整装置，其中，所述调整构件中的至少一个相对于所述基座构件是可旋转的。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的调整装置，其中，所述调整构件中的至少一个包括从所述基座构件朝向所述刀具或刀具零件(T₁、T₂)的预定位置突出的突出部分。

5.如权利要求4所述的调整装置，其中，所述突出部分设置有凸轮或螺纹布置。

6.如权利要求1-3中的任一项所述的调整装置，其中，所述调整构件中的至少一个被布置成与从所述刀具或刀具零件或中间构件朝向所述调整装置突出的一部分相互作用。

7.如权利要求6所述的调整装置，其中，所述调整构件被布置成通过凸轮或螺纹布置与所述刀具或刀具零件或中间构件相互作用。

8.如权利要求1-3中的任一项所述的调整装置，其中，所述调整构件(1a、1b、1c)被布置成在传递区域(p_a、p_b、p_c)上传递相应的移动，所述传递区域(p_a、p_b、p_c)具有在径向方向(r)上和旋转方向(R)上仅为所述调整装置的范围的一部分的范围。

9.如权利要求1所述的调整装置，还包括：

同步机构，其被布置成使由所述调整构件提供的轴向移动同步。

10.如权利要求9所述的调整装置，其中，所述同步机构包括齿轮布置、将所述调整构件相互连接的齿轮带传动装置或齿轮、摩擦连接件或凸轮布置。

11.如权利要求9或10所述的调整装置，其中，所述调整装置和所述同步机构形成整体的部件。

12.如权利要求9或10所述的调整装置，其中，所述调整装置和所述同步机构形成可相互连接以提供轴向移动的同步调整的单独的部件。

13.调整装置的用途，其为如前述权利要求中的任一项所述的调整装置的用途，用于设定刀具或刀具零件在机器的驱动轴或从动轴上的轴向位置。

14.一种刀具夹持系统，包括：

邻接件，其被配置成相对于驱动机轴或从动机轴在刀具或刀具零件的第一轴向侧处被固定或可固定，以及

如权利要求1-12中的任一项所述的调整装置，其在所述刀具或所述刀具零件的第二轴向侧处相对于所述驱动机轴或从动机轴是可固定的。

15.一种用于设定刀具或刀具零件的轴向位置的方法，包括：

相对于可旋转的轴固定邻接件；

提供如权利要求1-12中的任一项所述的调整装置；

相对于所述轴固定所述调整装置，以使所述邻接件和所述调整装置被定位在所述刀具或刀具零件的相对的轴向侧处；

提供弹性元件以将所述刀具或刀具零件(T₁、T₂)偏置成朝向或远离所述调整装置；以及

提供所述刀具或刀具零件的相应部分(p_a、p_b、p_c)上的相应的实质上轴向的移动。