CN1024910C - 对中和夹紧装置 - Google Patents

Abstract

一种将支承台夹紧在一个基座上的对中夹紧装置，具有相互接触的平面和装置部件，并有主动和被动联接件。装置部件具有配合工作的对中件，其中一个在夹紧方向产生弹性弯曲。在基座件中的主动联接件能在基座接触面中的静止位置和突出于接触面之上的工作位置之间运动。弹性对中件是一轴向环形突缘，其基部截面面积减小，并由两个窄的径向环槽构成S形。

Description

本发明涉及一种对中和夹紧装置，如权利要求1的通用部分所述。

德国专利37    10    472公开了一种作为先有技术的已知类型的夹紧装置，其支承件是一个工具，其基座是一个自动装置的臂。其装置朝向支承件（支承部分）的部分作为工具的接收器，其装置朝向基座（基座部分）的部分作为联接件。在支承部分上的被动联接件是一个支撑螺栓，其头部呈现一个錐形倒角部分;该螺栓与基座部分上的一个接收器孔啮合。一个由球组成的环位于孔壁上，由一个致动器将球向中央推，致动器为一个使用弹簧力的圆形活塞;球卡住支撑螺栓的头部，并向内拉它，直至支承部件与基座部件的开口面接触。其定心不依赖于夹紧系统，而是通过四个具有錐形头部的对中销而实现，它们与一个能轴向移动的柔性对中板上的孔啮合。

已知的夹紧装置的一个缺点是，在支承部件上的支撑螺栓和在基座上的对中销突出于接触面之上，并且在基座部件上有一个较深的插孔。这两个技术特征使其不可能将一个机床的机械台作为装置的基座使用;因为在操作中，没有一个夹紧装置，碎屑和灰尘将进入插孔，并因为有突出的对中件，所以不可能使工具定位和移动，或在另一位置夹紧它们。

本发明的问题是提供一种适于装在机床台，测量台或类似装置上的夹紧装置，它具有较低的装设高度（在夹紧的方向），并不受灰尘和外部物体的影响。

上述问题由权利要求1特征部分所述的特征解决了，它提供了所 述类型的夹紧装置。

它假设基座是一个水平板，并且夹紧装置的基座件（最好以平齐的方式）装配在该板之中，并当在其静止状态时能密封以防止灰尘。

一个这种类型的基座，其形状象一个机械台，其上可另外提供有一个T形槽以及若干开口，从而能以普通方式夹紧工件，以允许用安装齿进行处理。

然而，也可以通过夹紧装置，快速地和非常精确地定位和夹紧一个支承台，以及固定在它上面的工件。在这种情况，支承台也可以有一个延伸的水平接触面，它直接地靠着基座表面放置。这将有利地允许一个无振动的夹紧作用。基座件上的联接件的元件被保护以防止灰尘，这能使其容易地将朝向支承件的联接件的前表面的形状制成封闭的形式，并且如果必要可被密封以防止灰尘。在安装支承台之前和将它取下之后，这个防护是特别有效的。

本发明的建议可以通过两种变型实现。在第一种变型中，被动联接件能从支承台向下伸出，以致当将支承台装在基座上时，被动联接件至少部分地进入主动联接件。在第二种变型中，主动联接件能被移动进入一个突出于接触面之上的操作位置。

被动联接件最好装入支承件，在其相邻区域有一开口的空间，用以接受主动联接件。使被动联接件有一个浮动的安装是有利的，也就是使其能斜地或以一个摆动的方式运动，以便由此均匀地导入拉 伸载荷。被动联接件可以采用由一环形空间围住的销的方式，或采用由主动联接件从里面抓住的管座的方式，凹入的位置防止由于支承台的频繁的移动而引起被动联接件的损坏。

能够被插入和移动的主动联接件最好包括两个可轴向运动的环形活塞，以及装在活塞上的张紧件，它能由于环形活塞一个相对于另一个位移而抓住被动联接件，并在被动联接件上施加压力。与端部配合的是不同的张紧件（如先有技术已知的），当被动联接件是一个被从内侧抓住的套管时，所述张紧件能以骑跨的方式作用于主动联接件的外周边。在另一个变型中，张紧件能靠在内周边上，并在向内的方向径向移动。

一个推荐的主动联接件可以这样成形，以致一个外环形活塞具有一个覆盖内环形活塞端面的突缘，它的朝向内环形活塞的平的内支承面支承一组球，并且内环形活塞的端面以这种方式倾斜，以致能径向向内推球，并使其与形状为一联接销的被动联接件的头部啮合，并靠在所述销的錐形倒角上。在开始，两个环形活塞一起运动，然后内环形活塞继续运动并导致夹紧作用。

在此，外环形活塞必须有一个止动件，它在工作状态时限制该活塞相对于基座件的向外的行程。活塞还可具有承载止动件，以致当返回其静止位置时，内环形活塞将外环形活塞与其一起拉动。

对于主动联接件的驱动，推荐的设计采用了一个能使其进入静止位置的弹簧元件，并采用了一个用于张紧的机械或液力驱动。在结构上，它是这样被完成的：一个位于基座件的中央圆柱穿过并引导内环形活塞;并且一个由中央圆柱支承的弹簧使内环形活塞返回至其静止位置;两个环形活塞的内端面可被充以压力介质，以使其向外运动并进行夹紧。

中央圆柱有另一个基本作用，即，当该装置处于静止位置时，由外环形活塞的突缘所形成的用于穿过中央圆柱的开口由中央圆柱的头 部所密封，并且其外端面与基座的接触面形成一个共同的平面。密封利于防止灰尘进入为了运动而留下的间隙。

最好这样使支承件在接触面上对中;使支承件具有一个对中錐体，它与基座件上对应的錐面相配合，在夹紧的方向产生弹性弯曲。在此，一个特别的优点在于：对中錐体是一个环形的錐形突缘，它突出于支承台的接触表面之上，并与基座件的一个对应的开口环槽相配合，环形突缘和环槽封闭了联接件，其弹性体的形状无须几何的重合，它可以这样便利地实现;在夹紧的方向有相反定位的窄的内、外径向环槽，它们使环形突缘基部呈S形，并且其截面积减小。这就产生了一个薄的隔板部分，它大体上平行于接触面延伸，并能承受弯曲造成的弹性变形，而不会使环形突缘有径向运动。这种对中设计的一个优点在于：一旦支承台被定位，并且对中表面相接触，支承件的带开口的环形空间就被密封和受到保护;这就使主动联接件的向外运动和夹紧作用不会受到灰尘和外来物体的阻碍。所以，对中装置也用于密封联接件。

对于支承台在基座上相对于对中元件的轴线有角度地定位，支承台上可以具有至少一个沿其宽度有弹性力的突出体，并且基座上具有至少一个径向延伸的矩形槽。为了便于清理这些元件，它们可以这样定位，例如可通向上述的环槽。一个合适的布置要求有呈十字形的四个槽，它们相互成90°定位。为了上述目的，两个滑块式的突出体定位于支承台上，它们各通过一个深的窄槽与一弹性腿隔开，以使该突出体能以一定间隙装入槽中。

为了保证将作为张紧件的球保持在位，可将球两端钻孔，并用一个弹簧钢丝圈将它们象一串珠子一样串连起来。这样，既使当支承件不被装上，而主动联接件已被驱动时，也能将球固定在位。也可以将 球的两侧沿同一轴线成圆錐形地削平，尤其是以这样的方式，以致錐形壳形成的线交汇于球环的中心。这将防止球在夹紧作用的过程中摆动，以及弹簧钢丝圈上的作用力被放松。

上面通过一个板形基座和一个板形支承台描述了夹紧装置;对于更大尺寸的板，当然可以组合地使用几个夹紧装置，以致能达到充分的拉力。在此，几个基座件能定位于基座上，并且几个支承件能定位于支承台上。当至少使用两个夹紧装置时，则能够省略用于有角度定位的径向槽和滑块。在另一方面，该装置也能用于单个工具和工件的夹紧和高度精确的定位，而与其板形结构无关，在此，可以理解，例如用于夹紧一个机械的工具支承件上的可互换的工具，例如电浸蚀机的套管的腐蚀电极。基本上，这种装置适用于采用这种类型装置的所有情况。当然，也要进行用于板式结构的形式的转换，以致其装置的部件（包括接触面）在夹紧方向实现定位取向。

在上述的和其他的应用中，可采用上述的结构细节，既使当主动联接件不可运动时。支承台和基座或装置部件可以有共同的平的接触面，并且各有环形錐面部分的对中件的形状应可以封闭联接件，最好两个对中件中的一个是一个环形突缘，它相对于其他装置轴向突出。用于对中的錐形区域如果是位于环形突缘内侧，它将受到最好的保护。另一方面，如果在另一装置部件上的灵敏的錐形部分具有在轴向开口的环槽侧表面，它将被便利地保护免于损坏。是否基座件和支承件相对于对应的接触面突出或凹进（向下凹），或突出或凹进到什么程度，可由个别的情况所确定。它将取决于是否有与对应的联接件啮合的开口，以及是否对中件能最合适地定位。

下面参照附图对本发明进行解释。

图1是对中和夹紧装置在静止和夹紧位置的轴向视图;

图2是一个滑块的Ⅱ-Ⅱ线剖面图;

图3是放大的用于夹紧的球环的顶视图;

图4和图5是根据本发明的夹紧装置两个实例的示意图。

图1显示了一个板形基座1，夹紧装置的基座件2装入基座。基座件2有一个主动联接件3。在图的右侧，一个也为板形的支承台4被夹紧，具体地说是通过一个装在支承台4上的支承件5夹紧。支承件包括一个作为被动联接件6的联接柱。在图的左侧，主动联接件3是处于静止位置。在图右侧是处于工作或夹紧位置。

在本例中，基座1是一个机床台，其厚度大约为40mm，支承台4是一个工件架，一个工件（未显示）在其上面被夹紧;用不同的机械对工件进行处理，而工件被保持在该架上。通过两个或多个夹紧装置可将工件架快速夹紧和定位于机床台上，其测量精度以微米计算。

为了能够装设基座件2，基座1具有有不同直径部分的孔。一个导环7装入孔中，它通过一个小突缘压靠在大孔的台肩上，其端面与接触面8，既与基座1的表面平齐。在导环7的下部有一个比其上部更大的内径，于是形成一个台肩9。一个盖板10用螺栓从下面固定，而将导环7固定在位。通过两个相互成一角度延伸的孔，和盖板10上的一个槽11，将主动联接件3下面的压力空间12与孔13相连，孔13在基座1中延伸，用于引入液压油。在盖板10的中心有一螺纹杆，它伸入基座1中。

主动联接件3包括两个环形活塞15和16，带有一组球17的球环，和一弹簧18。外环形活塞15可在导环7中运动，并能以其下部的小突缘与导环加大的内截面部分接合，当环形活塞15的突缘 碰到台肩9时就限制了活塞15的向上运动。外环形活塞15的下部也有一个较大的内径，这形成了台肩19，内环形活塞16有一个接近其下端的外突缘，当内环形活塞16与台肩接触时，就限制了其向上的相对运动。同时，其向下的运动由一个嵌入外环活塞15的弹簧圈20所限制，内环形活塞16的下内侧具有突缘21，其截面有一定角度。一个中央圆柱22穿过所述突缘，并可在突缘上滑动。中央圆柱上端为一有圆柱外形的盖23和一径向密封圈，图中未示。盖的端面与接触面8形成一平面。中央圆柱22旋在螺纹杆14上，錐形弹簧18一侧由内环形活塞的突缘21支承，另一侧由中央圆柱22的盖23支承。

外环形活塞15上部有一突缘24，它在径向收缩，以致能紧靠着盖23的圆柱形侧壁，突缘24覆盖了内环形活塞16的端面，并封住了球17，为此，在其下侧，有一个平的支承面25，它平行于接触面8延伸。内环形活塞的面26呈圆形，于是，在其整个上边缘形成一个楔形截面。这就使当向上推内环形活塞16，并使其相对外环形活塞15位移时，能将球压向中央。

图1的右侧示出了夹紧装置支承件5的细节。在支承台4上有一个多级孔，在孔的一部分上有内螺纹，一个环27旋入孔中。环27的一个台肩靠在被动联接件6的延伸的基部28上，而不将该基部压靠在孔的底面上。由此，将该联接件固定在支承件5中，但使其在径向能以浮动的方式稍微移动。作为另一方案（或者另外），该基部和台肩也可以是球面形状，被动联接件6的头部在向下的方向不突出于支承台4的接触面29之外，其头部有一錐形倒角30，球17可以靠在上面。

环27也用于对中，即，在由接触面形成的平面上定位。为此，该环有突缘31，它有一梯形截面，向下突出于接触面29之外，突缘与截面也为梯形的环槽32相配合，环槽32靠近导环7，它是由基座1和导环7的錐面旋转而形成的，突缘31的内錐面是作为对中区域，它能靠着导环7的相配合的錐形对中面33，环槽32比突缘31更深和更宽。

突缘31具有弹性，弹性力施加于夹紧的方向，在其基部的内侧和外侧具有径向加工的深的窄的环槽34，35。在环槽之间形成一个薄的隔板部分，它平行于接触面延伸。隔板部分可以弹性地弯曲并支承突缘31，于是，对中突缘有一个精确的轴向弯曲能力，为此，支承台4可被自由地扭转，隔板部分36能吸收大的径向力。

所述夹紧装置的功能如下：在其静止位置（图1左侧），液压系统11，12和13没有压力，弹簧18使内环形活塞16，并通过弹簧圈20带动外环形活塞15返回至其所示的静止位置，球17占据了它们的径向最外的位置。外环形活塞15用它的突缘24，并通过两个小的环形密封件封闭了导环7和中央圆柱的盖23之间的环形间隙;这个密封对于防止液体和灰尘是有效的。于是，当装置处于静止位置时，基座件2有一个很平的表面，它与接触面8在同一高度延伸，并仅在环槽32处中断。在安装支承台4之前，能容易地清理基座1，借此可保证不会将破碎的金属屑或类似物封入支承件5的围绕被动联接件6的环形空腔部分37中。

当安装支承台4时，突缘31与环槽32啮合，通过对中区域33使支承台对中，同时，空腔部分37被密封。其形状应使当支承台4的重量不太大时，其接触面29将不与基座1的接触面8完全接触， 但是，如果压力腔12处于压力之下，两个环形活塞15和16将一起向上运动。因为外环形活塞15不是直接处于弹簧压力之下，所以它有一个首先运动的倾向。球17处于它们所处的空间中，空间的形状应使球在那里处于放松状态，并将无摩擦地通过盖23的外密封环。由于弹簧圈20的作用，外环形活塞15将拉内环形活塞16与其一起运动。当液压力足以压缩弹簧18时才能产生上述运动，因为支承台4已经定位了，所以活塞结构能进入空腔部分37而不会损坏，当外环形活塞15的凸缘与台肩9接触时，内环形活塞16将继续运动。它的非常弯曲的表面26将从球的下外侧经过与之接触，并在液压介质的力的作用下径向内压球。在此，球的一侧由外环形活塞15的平的支承面25支承，另一侧由被动联接件6的錐形倒角30支承。于是，一个朝向基座1的分力将施加在被动联接件6上，然后经支承件5，最后施加在整个支承台4上。借此，将支承台4固牢地夹紧在基座1上。借此，也完成了精确到微米的对中，在夹紧过程的最后阶段，对中突缘31有一个弹性作用，被动联接件的基部28也仍然能相对于环27有径向位移。

当一个夹紧装置被单独使用时，它的良好的操作取决于相对于装置中轴的精确的角度定位。为此，在接触面8上有径向槽38，它们从环槽32处以十字形延伸。例如两个用螺纹连接在支承台4接触面29上的滑块39与该槽啮合。图2显示了径向槽38具有矩形截面，一个窄的切口40将滑块39劈开一定深度，以致被劈开的窄腿能在与槽对顶的方向弹性地弯曲。于是，滑块39与径向槽38无间隙地啮合，并不会阻碍夹紧作用。假设槽为矩形，并以十字形方式布置，支承台4可以有四个不同的角度位置。

图3放大地显示了一个球环，已经证明它用于上述的夹紧装置是非常有效的。因为当主动联接件3被驱动时没有形成支承，并且被动联接件6也没有就位，所以可能将球推到不适当的位置并使其散开，于是就希望使球17象图1那样保持在一起。所以，图3所示的球41被钻孔并用一根环形弹簧钢丝圈42将球穿起来，并将其端部43在朝外的方向弯成直角，以防止球脱落。由于弹簧钢丝圈42具有予应力，它就能对球产生一个径向向外的力，并当主动联接件啮合和松开时，能防止球与中央圆柱的盖23的外壳面接触。

图3也显示了球41的相对两侧是平的，其平的区域的边缘部分为一锥形面44，球沿锥形面相接触，形成一排。锥形面44有一平的斜面，以致其接触线45大致在球环的中心相交。在所述的球41的实施例中，可防止球因所作用的不同的力而产生摆动;从而，也防止了弹簧钢丝圈42的倾斜或弯曲。

在另一实施例中，所述夹紧装置的主动联接件3可以没有延伸的功能，以致处于伸出位置的外环形活塞15（图1右侧）与导环7形成一个单一的件。而其他细部结构可以保持不变，组合的环状结构的上部将肯定突出于接触面8之上。然而，如果基座是一个不同的机械部件而不是一个支承台的话，这将不一定是一个缺点。在这些情况下，基座和支承台的相对的接触面的高度，例如，是低于还是高于弹性环形突缘31，可根据其便利性而决定。在延伸的接触面区域，环形表面各个支承面对于在其上或它们之间设置用于角度调整的参考标记是足够的。

图4和5显示了夹紧装置的两个示意的例子，在图4中，主动联接件3的基座1的形状与图1中一样。在支承台4中的被动联接件6 也是根据图1所示结构。通过一个附着件48将工件47固定在支承台4上，在夹紧之后，工件处于所需的准确位置。

在图5所示的变型中，采用了一个被动联接件，它从支承台4向下伸出，以致当将支承台4装在基座1上时，该联接件伸入主动联接件3。在该实施例中，在夹紧过程中主动联接件不一定压支承台4。

Claims (20)

1、一种用于将一个支承台夹紧在一个基座上的对中夹紧装置，它具有固定于支承台和基座上的装置部件，该装置部件包括两个部件，第一部件(5)与支承台(4)相连，第二部件(2)为一与基座(1)相连的基座件，一个施加夹紧力的主动联接件(3)，它连接于一个装置部件上：和一个连接于另一装置部件上的被动联接件(6)，两个联接件相配合工作，由此将支承台(4)夹紧在基座(1)上；两个相配合工作的对中件(31，32)，第一对中件至少部分位于所述主动联接件上，第二对中件位于所述被动联接件上以在夹紧过程中与第一对中件配合，所述第二对中件至少在夹紧方向产生弹性弯曲，其特征在于：支承台(4)和基座(1)有相互接触的平的接触面(29和8)，主动联接件(3)位于装置的基座件(2)上，呈一可驱动的静止状态，此时联接件(3)被拉至基座(1)的接触面(8)，并在夹紧作用期间，抓紧被动联接件(6)，并将支承台(4)夹紧在基座(1)上。

2、如权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于：所述主动联接件（3）能运动至一个伸出于接触面（8）之上的工作位置。

3、如权利要求2所述的夹紧装置，其特征在于：所述被动联接件（6）装在支承件（5）中。与其相邻，具有一个主动联接件（3）能进入的开口空间（37）。

4、如权利要求2所述的夹紧装置，其特征在于：主动联接件（3）具有两个环形活塞（15，16），它们可一个位于另一个之中轴向移动，并能在基座件（2）中移动;以及与环形活塞相连的张紧件（17），一个环形活塞相对于另一个位移，就使所述张紧件抓紧被动联接件（6），并在被动联接件上施加一个拉力。

5、如权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于：外环形活塞（15）具有一个突缘（24），它覆盖了内环形活塞（16）的端面，突缘（24）的朝向内环形活塞（16）的水平支承面用于支承张紧件（17），张紧件在此为一球（17），内环形活塞的端面做成斜边，以致它能径向向内压球，从而能与被动联接件的联接销相啮合，并与所述头部的锥形倒角（25）相接触。

6、如权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于：外环形活塞（15）有一止动件，它与基座件（2）的止动件（9）相配合，限制处于静止位置的活塞的向外运动的行程，并且具有相对的止动件（19，20），使两个环形活塞（15，16）在其向外和返回运动中具有相互拉曳的作用。

7、如权利要求4所述的装置，其特征在于：在基座件（2）上有一穿过内环形活塞（16）的中央圆柱（22），一个由所述中央圆柱支承的弹簧（18）使内环形活塞（16）返回至其静止位置，并且两个环形活塞的内端面能被充以压力介质，使其能向外运动并进行夹紧。

8、如权利要求7所述的夹紧装置，其特征在于：在静止位置时，由外环形活塞的突缘（24）形成的一个开口被中央圆柱头部（23）所密封，并且其外端面与基座的接触面（8）形成一个共同的平面。

9、如权利要求1所述的装置，其特征在于：支承件（5）有一个对中锥体，它在夹紧方向能弹性地弯曲，并与基座件（2）上的对应的锥形面（33）配合工作。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述对中锥体为一具有一内锥面的环形突缘，它能与基座件上对应的环槽（32）相配合，环形突缘和环槽一起包围联接件。

11、如权利要求10所述的装置，其特征在于：环形突缘（31）的基部截面面积减小，并由窄的径向内、外环槽（34，35）形成一个S形，两个槽在夹紧的方向相互对置。

12、如权利要求1所述的装置，其特征在于：作为张紧件的球的相对端部被钻孔，并将球以一串珠子的方式穿在一个环形弹簧钢丝圈上。

13、如权利要求12所述的装置，其特征在于：沿同一轴线将球两侧呈锥形地削平，并使由球相互接触的锥形壳形成的线（45）在球环的大致中心处相交。

14、如权利要求1所述的装置，其特征在于：在支承台（4）上至少有一个能沿其宽度弹性弯曲的滑块（39），以便相对于装置部件的共用轴确定位置角度，为此，在基座（1）上还具有至少一个径向延伸的矩形槽。

15、如权利要求14所述的夹紧装置，其特征在于：一个深的窄槽（40）将一个弹性腿与滑块（39）分开。

16、如权利要求3所述的夹紧装置，其特征在于：被动联接件（6）局限于其相对于支承件（5）的横向运动或摆动。

17、如权利要求5所述的夹紧装置，其特征在于：被动联接件（6）局限于其相对于支承件（5）的横向运动或摆动。

18、如权利要求5所述的夹紧装置，其特征在于：两个对中件中的一个形状为一环形突缘，其截面面积减小，并由窄的内、外环槽形成一个S形，槽在夹紧方向相互对置。

19、如权利要求5所述的装置，其特征在于：在支承台（4）上至少有一个能沿其宽度弹性弯曲的突出体（39），以使相对于装置部件的共用轴确定位置角度，为此，在基座（1）上还有至少一个径向延伸的矩形槽。

20、如权利要求5所述的夹紧装置，其特征在于：一个深的窄槽（40）将一个弹性腿与突出体（39）分开。

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