CN102848210A - 中心架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使旋转对称工件在空间内居中定位的中心架，其包括牢固连接在一起并且构成内部空间的罩壳和罩盖，可靠地支撑高机械加工力而不会让这些力改变工件的居中定位，同时工件的居中可以通过三个中心架臂的位置改变来调节，而无需为此解除这些臂在工件上的接触效果。这能实现是因为致动杆有加工到其中的通道开口，其中插有力致动元件，并且力致动元件与第一和/或第二调节设备通过中间元件保持强制锁定有效连接：使得在工件被夹持时，第一调节设备能够将三根臂在它们的特定位置中联合并且彼此同步地调节以用于在水平面内对准处于被夹持状态的工件，并且第二调节设备能够调节两根外侧臂的位置以用于在垂直面内改变处于被夹持状态的工件的位置。

Description

中心架
技术领域
本发明涉及一种如本专利权利要求1前序部分所述用于使旋转对称的工件在空间内居中定位的中心架。
背景技术
这种中心架几十年来一直被用于在机床上支撑旋转对称的工件。特别对于重且长的旋转对称工件来说，为了避免工件弯曲，有必要利用彼此间隔开的一个或多个中心架将它们在空间内居中固定。也就是说，工件特别在它们旋转以进行涉及金属切削的机械加工时会在其自身重量的影响下经历弯曲。
此外，在多个机械加工步骤的过程中，会形成作用在工件上的附加机械加工力，并且通过这种附加机械加工力能够改变工件的居中定位。现有技术中的中心架因此被用于防止作用在工件上的机械加工力造成这种位置改变。
涉及金属切削的机械加工减轻了工件的重量，其结果是经常发生位置改变，这带来的效果是在减轻了一定量的工件重量之后，就不得不重新打开中心架以在空间内定位工件使得夹持工件的纵向轴沿直线延伸而不偏离中心轴线。
EP0554506B1公开了一种装有用于工件中心轴线的内部调节设备的中心架。为了实现这一点，必须使两根外侧中心架臂彼此之间不同程度地移动从而实现对工件的垂直对准。工件的水平居中定位则由所有的三根中心架臂联合完成，这三根中心架臂同时或者彼此在不同的时刻与工件形成操作接触。
EP0554506B1提出了一种用于垂直和水平对准中心架臂的具有特别复杂设计的调节设备。
已经证实这种调节设备的缺点是为了使工件居中定位就必须要打开调节设备。随后，三根中心架臂的停止点必须根据工件在空间内的必然位置迁移而改变。
此后，三根中心架臂再重新夹紧工件并将其固定。
尽管这种现有技术已经证实对调节中心架臂的进给动作有效，但是必须要打开中心架臂，其结果就是中心架的夹持力不再作用在工件上，并且特别是对于重工件来说这就意味着会有明显的位置迁移。
因此，本发明的任务是提供一种上述类型的中心架以确保可靠地支撑高机械加工力而不会通过这些作用力改变工件在空间内的居中定位，并且与此同时能够通过改变中心架臂的位置而以快速和简单的方式调节工件在空间内居中定位且无需解除中心架臂与工件的接触效果，其结果是在工件被夹持时也能根据需要来调节工件的空间位置。
发明内容
根据本发明，这些任务通过本专利权利要求1特征部分中的特征来完成。
本发明其他有利的进一步的实施例可由从属权利要求得出。
由于致动杆内已经加工有通道开口，因此可以将力致动元件引入杆内，目的是为了允许两组调节设备之间产生相对移动，由此即可为了水平移动工件而联合调节三根中心架臂和/或由此即可为了实现工件的垂直对准而沿垂直方向彼此同步地移动导向滑块的控制面。其结果是工件在夹持状态下不但能水平居中定位而且还能垂直居中定位，由此即可保持工件的夹持状态。
使用两组调节设备代表了一种特别有利的结构，原因在于这就意味着能够在彼此成直角延伸的两个平面内对准工件。但是，在两组调节设备中可能只有一组被连接在中心架内。
特别有利的是为了提供三根中心架臂或导向滑块沿垂直方向彼此独立的相对移动以改变两根外侧中心架臂的空间位置而将调节设备彼此空间分离地设置在罩盖或罩壳内，原因在于这就允许使被夹持工件同时或分别沿水平和/或垂直方向居中定位。
这种相对移动之所以可实现是因为力致动元件由两个牢固连接在一起、彼此相对延伸并相交而且面朝罩壳或罩盖的肾形模制件构成，其结果就是调节设备通过中间元件与力致动元件保持驱动有效连接，其结果是调节设备的微小移动就能被传递至力致动元件并由此被传送至用于联合水平调节的三根中心架臂或者被传送至用于垂直对准外侧中心架臂的导向滑块，其效果就是使调节设备相应的力分量彼此解耦。
附图说明
附图示出了根据本发明构造的中心架的示范性实施例，其细节内容如下所述。在附图中：
图1以罩盖居前的分解图示出了中心架，具有与其牢固相连的罩壳和罩盖，通过它们构成一个内部空间，其中与三个中心架臂处于从动有效连接的致动杆被以一种轴向可调的方式布置在该内部空间中，目的是为了保持工件在空间内居中定位；
图2以罩盖居前的分解图示出了根据图1的中心架；
图3a示出了根据图1的中心架中放大的一部分；
图3b以分解图示出了根据图1的中心架中的致动杆和中间的中心架臂；
图4示出了根据图2的中心架中放大的一部分；
图5a示出了根据图4的中心架中进一步放大的一部分；
图5b示出了根据图2的中心架中放大的一部分；
图6a示出了根据图1的中心架中放大的一部分；
图6b示出了根据图2的中心架中放大的一部分；
图7以侧视图示出了根据图1的处于已组装状态的中心架；
图8沿剖面线VIII示出了根据图7的中心架；
图9沿剖面线VIIII示出了根据图7的中心架；
图10示出了根据图7的处于水平居中位置的中心架；
图11沿剖面线XI-XI示出了根据图10的中心架；并且
图12沿剖面线XII-XII示出了根据图10的中心架。
具体实施方式
图1至图12示出了用于通过三根中心架臂6,9和10使工件12空间居中定位的中心架1。通过该装置，应该就可以在工件12的夹持状态下也就是在中心架臂6,9和10与工件12的外壳表面牢固接触并将其在空间固定时通过垂直和/或水平移动中心架臂6,9和10来实现工件12的空间定位。首先介绍中心架1的设计结构，然后介绍中心架1的设置选项以及得到的工作模式。
图1,2和3a示出的中心架1由在组装时连接在一起的并且通过它们构成一个内部空间4的罩壳2和罩盖3构成。内部空间4具有设置在其中并且定位成与压力活塞5'保持有效连接的致动杆5，其结果是致动杆5能在罩壳2和罩盖3中来回地轴向移动。正如以下更加详细介绍的那样，中间的中心架臂6通过中间元件与致动杆5保持驱动连接。
而且，导向滑块7用将要更加详细介绍的方式被连接至致动杆5。导向滑块7具有基本为三角形的横截面轮廓。三角形表面的三个顶点之一面朝要夹持的工件12，同时三角形的另外两个同轴顶点面朝致动杆5，其效果是由三角形这两个顶点构成的轴线与致动杆5成直角地延伸。导向滑块7侧边上的两个端面具有作为用于两根外侧中心架臂9和10的控制面8的轮廓，原因是它们面朝导向滑块7的自由端11被定位成与导向滑块7中对应的控制面8无间隙地接触。
此外，两根外侧中心架臂9和10通过活节销25以回转设置方式被安装在罩壳2和罩盖3上，其效果是在致动杆5轴向移动期间，中间的中心架臂6以及两根外侧中心架臂9和10被同步地向工件12移动，并且通常来说会与工件的外壳表面同时形成有效接触。致动杆5越向前移动，通过三根中心架臂6,9和10加在工件12上的夹持力就越大。
两根外侧中心架臂9和10通过活节销25以回转设置方式被安装，并且导向滑块7与中心架臂6相类似地沿直线方向朝工件前伸，其结果是两根外侧中心架臂9和10围绕活节销25向工件12回转。在此情况下，导向滑块7上的两个控制面8的轮廓必须以这样的方式设置：使得两根外侧中心架臂9和10的回转动作彼此同步并且与中间的中心架臂6同步地进行；由中间的中心架臂6以及外侧中心架臂9和10指向工件12的两个自由端13走过的距离是不同的，其效果是中间的中心架臂6和导向滑块7的直线进给速度相同，而外侧中心架臂9和10的进给速度则由于控制面8而较快，此时外侧中心架臂9和10的进给距离长于中间的中心架臂6的进给距离。用于调节运动的相应物理/数学补偿是随后通过控制面8的轮廓实现两根外侧中心架臂9和10回转的结果。
图3b具体地示出了致动杆5具有以矩形内部轮廓加工到其中的通道孔14。通道孔14具有插入其中的力传输装置15，通过该装置传输以直角错开的两个调节力而不会有这两个不同的调节力的一部分对彼此施加交替或相互的抵销作用。相反，由工件12被夹持时影响工件12在垂直和/或水平面内空间位置的第一和第二调节设备31施加的调节力应该能够彼此独立地作用在工件12上，从而实现工件12的空间居中定位。
由压力活塞加在致动杆5上的夹持力始终作用在中间的中心架臂6和导向滑块7上，并且该夹持力也作用在两根外侧中心架臂9,10上。
力致动元件15被设置为方块，具有成形在其两个相对端面的每一个上的肾形模制件26或27，在此情况下模制件相对于彼此交叉延伸并且沿着端面的相应对角线延伸。力致动元件15的第一肾形模制件26面朝导向滑块7，并且第二肾形模制件27面朝罩壳2。
图3a示出了安置在第一肾形模制件26上的进给板20并且进给板20具有加工到其中的凹槽28，其对准适合于力致动元件15的第一模制件26的轨迹。但是，凹槽28的长度比模制件26的纵向范围更长，其效果是进给板20能够相对于力致动元件15沿凹槽28的纵向方向移动。但是，凹槽28的平行于凹槽28纵向轴线延伸的侧壁被无间隙地定位在模制件26的侧面上。
进给板20被无间隙地插入加工在导向滑块7内的开口21中，导向滑块7由紧固螺钉29固定在致动杆5上。
图3b,4和5a示出了导向滑块7通过怎样的构造方式与第二垂直调节设备32相互作用，因为导向滑块7具有加工在其中的导向槽39，导向板38能轴向移动进入其中并沿垂直方向无间隙地插入。导轨33被成形在导向板28上背对导向滑块7，其中导轨33平行于与导向滑块7的纵向轴线相关的水平面延伸。导轨33可以在加工到导向条17内的导向槽23中轴向移动并且被沿垂直方向无间隙地安装。导向条17以约5度的角度被安装在加工到罩盖内的导向槽19中，并且可以轴向移动。设置在导向条17内的导向槽23相对于导向槽19的角位置以5度的交叉角或相反角延伸，其效果是导轨33在已安装状态下平行于纵向轴线移动并且无间隙地与导向条17相接合。相对于垂直面倾斜的凹口24被设置在导向板38背对导向条17的侧面上，并且凹口24相对于垂直面并沿工件12的方向以约20度的角度延伸。
凹口24在罩盖3内将调节板30的肾形模制件34插入其中，因为致动杆35可以从外部接触，所以能够利用致动杆35使调节板30在罩盖3内沿垂直方向移动。
如果照此沿垂直方向移动致动杆35，那么调节板30的模制件34和导向条17之间的螺旋啮合就产生垂直高度上的变化，其结果是导向板38因为导轨33的成角度设置而轴向移动，与此同时相对于水平板被升高或降低，这就意味着导向滑块7向上或向下移动，也就是沿垂直方向移动。导向滑块7沿垂直方向的移动促使两根外侧的中心架臂9和10彼此同步地承受导向滑块7的这种移动，其效果是能够根据致动杆35的移动方向来改变工件12在垂直面内的空间位置。与此同时，进给板20沿模制件26滑动，其效果是垂直位置的改变不会传递到力致动元件15和致动杆5上。
图6a示出了用于水平移动工件12的第一调节设备31的结构。在水平面上延伸的导轨36同样被设置在肾形模制件27的力致动元件15上，在此情况下导轨36的空间范围使得导轨36穿过由致动杆5构成的平面并且沿着另一个导向条16的方向伸出到该平面以外。靠近罩壳2的导向条16具有加工到其中的以约5度倾斜于水平面的导向槽22。在已安装的状态下，因为导向条16以轴向可调的设置方式被安装在以约5度的角度加工到罩壳2内的导向槽18中，所以导向条16相对于纵向轴线以约5度的角度移动并且与调节板30无间隙地接合。导向槽22相对于纵向轴线以约5度的角度延伸，在此情况下它相对于罩壳内的导向条16和/或导向槽18的布置方式以交叉角或相对角延伸，其效果是根据图6a，导向槽22的移动平行于纵向轴线。凹口24在导向条16内被设置在其面朝导向槽22的端面内，并且调节板30的模制件34被插入凹口24内。
模制件34以约20度倾斜于垂直面，并且面朝工件12。调节板30的高度可以通过轴向可调地设置在罩壳2内的致动杆35改变，其效果是通过模制件34和凹口24之间的螺旋啮合使导向条16沿致动杆5的纵向方向进行轴向移动。
由于导向槽22在导向条16内的倾斜对准，因此通过成形在力致动元件15上的导轨36之间的强制锁定有效连接来改变力致动元件15的高度，其效果是力致动元件15被升高或降低，并且通过模制件27来调节中间的中心架臂6的接触时刻以及导向滑块7的轴向进给移动，原因就是中间的中心架臂6和导向滑块7的位置能够沿水平方向略微改变。当工件12被夹持时，这就意味着中间的中心架臂6例如被略微移动远离工件12，并且与此同时两根外侧的中心架臂9和10在比中间的中心架臂6更远定位的接触点处到达工件12周围，而在中间的中心架臂6朝向工件移动时，两根外侧的中心架臂9和10在工件12上的朝向中间的中心架臂6的接触点同时改变，原因是导向滑块7被连接为与中间的中心架臂6的位置迁移同步，其结果是根据导向滑块7的移动来调节和改变两根外侧的中心架臂9和10的进给角度。
图7,8和9示出了处于已组装状态和垂直中间位置的中心架1。在力致动元件15之间，特别是在模制件26和进给板20之间设有气隙37，其结果是力致动元件15的外部轮廓与进给板20的内部轮廓间隔一定距离，效果是力致动元件15能够沿气隙37的方向来回移动。
图8和9具体示出了从致动杆35开始，调节板30与导向条保持强制锁定有效连接，其结果是后者由于调节板30和导向条17之间的螺旋啮合而经历轴向移动，并且导向滑块7由于导向槽23的倾斜外形而沿着垂直方向升高或降低。导向条7的这种移动由于气隙37而不会传递到力致动元件15上，其效果是导向滑块7的垂直对准不会引起力致动元件15的任何位置改变。
图10,11和12示出了三根中心架臂6,9和10的水平调节。从水平调节设备31及其致动杆35开始，调节板30再次沿垂直方向升高或降低，其效果是形式为在调节板30和导向条16之间啮合的强制锁定有效连接引发导向条16的轴向移动。导向槽22的倾斜对准以及导轨36和肾形模制件27之间的强制锁定连接意味着导向条16的这种调节被传输至力致动元件15。力致动元件15的这种位置改变意味着中间的中心架臂6和导向滑块7通过力致动元件15和进给板20之间的连接而在水平板内沿工件12的方向移动或者移动远离工件12。这种微小的位移行程随即导致三根中心架臂6,9和10在它们与工件12有效接触时的接触位置同步改变。三根中心架臂6,9和10的同时移动只用于改变工件12的空间位置。夹持状态不会被释放，并且也不必释放。

Claims (10)

1.一种用于使旋转对称的工件(12)在空间内居中定位的中心架(1)，包括牢固地连接在一起并且构成内部空间(4)的罩壳(2)和罩盖(3)，
- 包括以轴向可调的设置方式安装在内部空间(4)内的导向滑块(7)以及与导向滑块(7)强制连接的致动杆(5)，
- 包括成形在导向滑块(7)上的彼此背离朝向的两个控制面(8)，在此情况下控制面(8)被设置为使得导向滑块(7)基本上具有三角形的横截面轮廓，其中的一个三角形尖端指向工件(12)并且其中的另外两个三角形尖端指向致动杆(5)，
- 包括与致动杆(5)驱动连接的中间的中心架臂(6)，以及
- 包括两根外侧的中心架臂(9,10)，每一根都设置在紧邻中间的中心架臂(6)的一侧，它们被以回转的布置方式安装在罩壳(2)和/或罩盖(3)内，并且其第一自由端(11)与导向滑块(7)的控制面(8)相接触，使相对侧上的第二自由端(13)围绕要夹持的工件(12)夹紧，由此与中间的中心架臂(6)一起构成三点式安装，目的是为了固定工件(12)，
其特征在于：
致动杆(5)具有加工到其中的通道开口(14)，其中插有力致动元件(15)，并且力致动元件(15)与第一和/或第二调节设备(31和/或32)通过中间元件(16,17,20,30,35)以这样的方式处于形式锁定有效连接：在工件(12)被夹持时，第一调节设备(31)能够对三根中心架臂(6,9,10)在它们的特定位置中联合地并且彼此同步地进行调节以用于在水平面内对准处于被夹持状态的工件(12)，并且第二调节设备(32)能够调节两根外侧中心架臂(9,10)的位置以用于在垂直面内改变处于被夹持状态的工件(12)的位置。
2.如权利要求1所述的中心架，其特征在于：
两个肾形模制件(26,27)被设置在力致动元件(15)上，它们彼此相对且相互交叉地延伸，并且面朝罩壳(2)或罩盖(3)。
3.如权利要求1或2所述的中心架，其特征在于：
力致动元件(15)将来自两个调节设备(31和/或32)的调节力解耦，并且这种解耦能实现是因为第一调节设备(31)的水平作用力分量和第二调节设备(32)的垂直作用力分量交替或联合作用在力致动元件(15)上并且力致动元件(15)提供在第一和第二调节设备(31,32)或它们各自的中间元件(16,17,20,30,35)之间的相对移动。
4.如上述权利要求所述的中心架，其特征在于：
水平调节设备(31)包括相对于致动杆(5)的移动方向成直角设置在罩壳(2)内并且以可移动的布置方式安装在其中的致动杆(35)，调节板(30)形成在致动杆(35)的面朝内部空间(4)的自由端上，调节板(30)具有成形在其上的倾斜于水平面并且背对工件(12)的肾形模制件(34)，罩壳(2)具有加工到其中的倾斜于水平面的导向槽(18)，插入导向槽(18)内的轴向可调导向条(16)自身具有加工到其中的倾斜于水平面的导向槽(22)，适合用于模制件(34)，与调节板(30)形成强制锁定连接，并且导向槽（22）在与导向槽(18)相交路径上或与导向槽（18）相反倾斜地延伸，导向条(16)在已组装状态下牢固地连接至中间的中心架臂(6)，并且力致动元件(15)具有成形在其上的导轨，导轨以轴向可调的设置方式平行于纵向轴线地安装在导向槽(22)内。
5.如上述权利要求中的任意一项所述的中心架，其特征在于：
力致动元件(15)在与致动杆(5)相对的一侧具有用于垂直调节工件(12)的肾形模制件(26)，在此情况下模制件(26)被插入进给板(20)内，进给板(20)具有加工到其中与模制件(26)相对应的固定槽(28)，进给板(20)被插入加工到导向滑块(7)内的开口(21)中，力致动元件(15)中的模制件(27)从由导向滑块(7)和进给板(20)构成的平面伸出并且以强制锁定的设置方式被插入导向条(17)内，导向条(17)具有加工到其中的以一定角度倾斜于水平面地延伸的导向槽(23)，导向条(17)以轴向可调的设置方式被安装在罩盖(3)内加工出的导向槽(19)内，导向槽（19）以与导向槽(19)相反地或相交叉的角度延伸，并且导向条(17)具有以一定角度延伸的调节槽(24)，其中插有能够在罩盖(3)上沿直线方向移动的调节板(30)，并由肾形模制件(34)提供强制锁定连接，调节板(30)能够通过外部可操作的致动杆(35)而沿垂直方向移动。
6.如上述权利要求中的任意一项所述的中心架，其特征在于：
面对罩壳(2)的力致动元件(15)中的模制件(27)具有沿水平方向延伸的导轨(36)，导轨(36)以轴向可调的设置方式被插入第一调节设备(31)的导向条(16)中的导向槽(22)内。
7.如权利要求5或6所述的中心架，其特征在于：
进给板(20)内的凹槽(28)具有比力致动元件(15)中的肾形模制件(26)的纵向范围更大的纵向范围，并且力致动元件(15)能够相对于进给板(20)朝向槽形开口(21)移动。
8.如上述权利要求中的任意一项所述的中心架，其特征在于：
中间的中心架臂(6)具有加工到其中的被设置为与致动杆(5)的通道开口(14)大致平齐的槽形开口(21)，其中力致动元件(15)的一部分沿第一调节设备(31)的导向条(17)的方向穿过开口(21)。
9.如权利要求4所述的中心架，其特征在于：
导向槽(19)以相对于水平面3度到10度的角度被加工在罩壳(3)内，导向槽(23)相对于导向条(17)的安装状态以与前述角度大小相同但相反的角度设置，并且基本上能平行于纵向轴线移动的导轨(33)被插入导向槽(23)内。
10.如权利要求5所述的中心架，其特征在于：
导向槽(18)以相对于水平面3度到10度的角度被加工在罩壳(2)内，加工到导向条(16)内的导向槽(22)以与前述角度大小相同但相反的角度延伸，并且插入导向槽(22)内的导轨(36)能平行于纵向轴线移动。
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