CN1041500C - 将工件连接到加工设备上的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以高精度将工件连接到加工设备上的装置。该装置包括相对于同一中心轴线同心安装的第一和第二连接件。一个驱动件连到两个连接件之一上。另一个连接件上至少有两个由它的表面向所说驱动件突出的驱动销。驱动件被传递扭矩地固定在另一个连接件，亦即无驱动销的连接件上，驱动件也可以与另一连接件做成一体。驱动件上设置有许多与第一连接件上的驱动销对应设置的小孔。驱动销的外表面至少部分圆锥形，从而当连接装置接合时，驱动件上小孔的边至少局部接合或环绕驱动销的锥形外表面部分。

Description

将工件连接到加工设备上的装置

本发明涉及一种将工件连接到加工设备上的装置，特别是一种适合于以一定角度和同心度暂时将工件连接到加工设备上的连接装置。

当将工件固定到加工设备(如，车床，铣床，磨床或其它设备)上时，最重要的是，相对于机器的转动轴线，在机器上被加工的工件以非常精确的方式连接。在使用车床的情况下，指的是卡盘的回转轴线，在这种情况下，工件相对所说轴线的角度位置不很重要。但是，工件相对于所说轴的同心度必须保持高的精度范围。当使用铣床或研磨设备时，不仅同心度是重要的，而且工件相对于加工设备回转轴线的角度位置也必须予以注意。

当制造精密夹具时，必须符合工件机加工的很高的要求。特别是，必须将待加工工件确定在加工设备上的一个精确的位置。

已知，考虑到偏心度，用圆锥型容纳件将工件连接到加工设备上可达致很小的公差。但是，这种圆锥型容纳件易受到周围环境或加工设备工作时产生的碎屑的污染。污染的圆锥型容纳件或者降低精度或由于产生自锁而不能松开。另外，用这样的圆锥型容纳件不能将工件连接在一精确的角度位置。

广泛使用的卡盘存在同样的情况，它们在机加工过程中也易于受到污染，并且也不能解决将工件连接在一个精确的角度位置的问题。

如果工件需要非常高的加工精度，安装并固定工件至加工设备上的连接件至少也需被制成具有相同的精度。这种情况符合圆锥形容纳件，以及例如车床的卡盘。当然，如此高的精度就需要高的加工技艺和高的花费，如果需用大量这样的固定连接件是不特别不利的。

直到今天还有进一步的问题没有解决，这就是工件需被固定到许多不同的加工设备上以对同一工件完成许多加工工序。这样，就须保证使工件总是与加工设备保持一非常精确的角度和同心位置。例如，电蚀加工设备的电极工具的成形，就需在许多加工设备上完成许多加工操作。加工这个工件必须保证公差在加减千分之一毫米之内，这就特别希望非常快地将工件从一个加工位置安装到下一个加工位置，并以非常精确的角度位置和同心度固定好工件。

本发明的一个目的就是提供一种连接装置，特别是一种消除了上述缺点的，能将工件相对于加工设备的回转轴线成精确的角度和同心位置与加工设备相连的连接装置。

本发明另一个目的是提供一将工件固定到加工设备上的连接装置，它能在第一加工设备上迅速地将工件卸下，并能在保证所需的高的位置精度下将所说的工件连接到后面的加工设备上。

本发明再一个目的是提供一连接装置，它基本不受在工件加工期间所受污染的影响。

本发明提供一个将工件传递扭矩地固定连接到加工设备上的连接装置，特别是能将被加工工件以高的精度连接到加工设备上。这个连接装置包括第一连接件和第二连接件，这两个连接件相对于同一中心轴线同心地安装。在两个连接件之间，提供一驱动件。在两个连接件的一个上，至少提供两个从它的表面朝向所说驱动件凸出的驱动销。驱动件被传递扭矩地固定在另一个连接件，即没有驱动销的连接件上。

驱动件上设有许多小孔，它们与所说的第一连接件上的驱动销对应排列。驱动销的外表面至少部分为大致的圆锥形，当连接装置接合，即第一连接件被连接到第二连接件上时，驱动件上小孔的边缘至少部分地大致与驱动销的圆锥表面部分接合或套合。

基本上，在第一连接件上提供一个第一个同心安装的驱动销和一个偏心安装的第二个驱动销以保证第二连接件相对于第一连接件的精确的角度和同心位置是足够的。但是，可能最好是提供4个偏心安装的驱动销而不要中心安装的驱动销。这同样可以保证两个连接件互相之间合适的限定的位置。

在本发明的范围内有许多好的实施例可以实现。一些例子如下：

在第一连接件上安装有中心安置的驱动销和偏心安置的驱动销。

中心驱动销的外表面至少部分具有截锥形状。

中心驱动销的外表面的外形为，与第一连接件紧邻的第一基础部分为第一截锥形状，紧邻它的顶面的第二部分为第二截锥体外表面。

所说第一基础部分的相关截锥的张角小于与所说顶部紧邻的第二部分的一个相关的截锥的张角。

在驱动件上设有中心安置的第一圆孔，偏心安置的第二孔，后一个孔包括两个与通过偏心安置孔的中心的半径平行的两个边缘。

同心孔的直径小于中心安置的第一驱动销基础部分的直径，但是大于顶部表面的直径。

中心孔的直径相当于在中心驱动销的截锥台外部的最大和最小值之间的平均值。

第一连接件上安装四个偏心安置的驱动销，它们对称于第一连接件的中心轴线安置，并彼此间等距。

在驱动件上提供的四个偏心安置的孔，它们中的每一个均包括两个与通过驱动件中心的半径平行的边缘。

偏心安置的驱动销或销组包括两个互相相对的表面部分，它们中的每一个由至少一个与通过所说第一连接件的中心的半径平行并相对于连接装置的轴线倾斜的平面组成。

两个表面中的每一个由与轴线倾斜的不同角度的两个面组成。

与所说的偏心安置的驱动销或销组的顶表面紧邻的第一表面与连接装置的轴线的倾斜角度大于与连接件基础表面紧邻的第二表面的倾斜角度。

与通过所说的孔的中心的半径平行的偏心安置的孔的两个平行边缘之间的距离小于偏心安置的驱动销或销组的基础部分的宽度，但是大于它的或它们的顶面宽度，上述两个宽度是在与所述的半径垂直的方向测量的。

所说距离的大小是在基础部分宽度和销的将从小的倾斜平面变为大的倾斜平面处的宽度之间。

所说的驱动件为弹簧钢圆盘。

第二连接件设有环状的、同心的自所述第二连接件的前表面凸出的凸台，所说的驱动件被固定在所述凸台的前表面上。

上述驱动件固定在第二连接件的面向第一连接件的表面上，所说的第二连接件在驱动件上的小孔设置的位置处提供凹槽。

第一或第二连接件中的一个上设置有至少3个由所说连接件表面凸出的间隔销，当与连接装置接合时，所说销的前端面紧紧顶在另一个连接件的表面上。

第一连接件安装有四个偏心安置的第一组驱动销和四个偏心安置的第二组驱动销，第一组的销均对称于第一连接件的中心轴线并且彼此等距设置，第二组销至第一连接件中心的距离大于第一组销至第一连接件中心的距离。

两个特别好的实施例在下面更加详细地予以说明。

以下，对照附图详细说明本发明的两个实施例，这里：

图1是第一实施例的第一连接件和第二连接件的轴向剖视图，两个连接件处于彼此松开的位置；

图2是同图1相同的连接装置的轴向剖视图，两个连接件处于彼此接合的位置；

图3是沿图1中A-A线的局部剖面图；

图4显示的是沿图2中B-B线的局部剖面图；

图5是第一实施例的第一连接件的平面图，它的上面安装有驱动件；

图6是第一实施例的第二连接件的平面图；

图7是沿图6中C-C线的剖面图；

图8是沿图6中D-D线的局部剖面图；

图9和图10是本发明连接装置的第二实施例的局部侧剖视图；

图11显示如图10所示实施例的第二连接件的顶视图；

图12显示沿图11中Ⅺ-Ⅺ线的剖面；

图13显示如图9所示实施例的第一连接件的平面图；

图14显示于图13的第一连接件的一个驱动销的部分剖面图；

图15是如图9所示实施例的改进型第一连接件的与图12相同的视图；

图16是图15所示第一连接件驱动销的侧视图。

如图1所示的剖视图，第一连接件1为普通的圆盘型结构，它个有中心螺纹孔2。第二连接件图由数码3所示，它也基本上是圆盘型结构并具有中心孔4。两个连接件相对于通过孔2和4的中心轴线X互相同心安装。螺栓5穿过孔4，并通过与孔2的螺纹啮合而与连接件1连接。通过拧紧螺栓5，两个连接件1和3在轴向被彼此相对移动。但是，图1所示的是螺栓5未被拧紧，两个连接件1和3彼此处于松开的位置。

驱动件6装在连接件1和3之间，与连接件3固定连接。最好是，连接件1通过适当连接装置与加工设备如车床或磨床的轴或类似物(未示出)连接。第二连接件3通过适当的连接元件支承被加工工件，这些本身是已知的，所以未在图中显示。因此，图1所示的连接件通过螺栓5的拧紧，在加工设备和被加工工件之间提供连接，连接件1在此充当一驱动件，而连接件3起被驱动件的作用。

从图1，特别是从图6-8可进一步看出，一方面，在连接件1上有一沿中心布置的驱动销7，另一方面有一偏置的驱动销8。两个销，也就是销7和销8，从连接件1的连接件表面9向驱动件6凸出。沿中心布置的驱动销7的圆锥形外表面包括两部分，就是一个第一部分10，具有与销7的靠近连接件1的前端面相邻接的截锥形的第一舌形，和第二部分11，第二部分11具有与销7的前端面相邻的截锥的第二舌形。由剖面图7可以看出，第一部分10的斜度小于第二部分11的斜度。换句话说，与销7端面12邻接的部分的锥度大于跟随的与连接件1的表面9邻接的部分11的锥度。二者不一样的原因将在后面详细叙述。

相对于中心轴线X偏置于连接件1上的驱动销8包含两个侧表面13，两个侧表面平行于连接件1的半径并且与连接件1的中心轴线X倾斜。在驱动销8的前端面14端部区域内，两个斜面13进一步相对中心轴线X倾斜形成两个另外的斜面15，同样也与连接件1的半径平行。

第二连接件3的表面16上有向外凸出的与孔4同心的环形凸台17。驱动件6支承在所说的凸台17的前端面上，并且由螺栓18传递扭矩地固定于其上。由图1可以看出，在此，驱动件6被隔开地安装并连接在第二连接件3上。

由图5可以看出，驱动件6上除了偏心安置的大体上为长圆形的开口20外，还有一中心开口19。长圆口20包括两个与连接装置的中心轴线X的半径平行排列的平行侧边缘21。从图1可进一步看出，中心口19具有这样的直径，它的边部分地与连接件1的具有截锥形舌形表面的部分10接合。然而，由图3非常容易看出，长圆口20的两个平行边缘21之间的距离适于接合驱动销8的倾斜平直侧表面13。

由上面所述可非常容易地明白，在驱动件7和开口19的相互作用下，连接件3相对于连接件1中心对准，通过驱动销8和开口20的相互作用，可保证连接件1相对于连接件3的精确的角度位置。

连接件3上有一间隔销22，它的端部前表面23从连接件3的表面16上向外凸出。连接装置通过拧紧螺钉5而接合，间隔销22的端部前表面23紧贴在连接件1的表面9上。这样，就确定了连接件1和3互相之间的平行精度。

图2显示连接装置的接合操作状态。按照在前的说明，要求两个连接件1和3在三维空间互相相对定位，这是按下述实现的：

两个连接件1和3之间的距离和平行关系由设置间隔销22而确定，销的前端面紧贴在连接件1的表面9上。

连接件1和3的同心度由驱动销7和驱动件6的开口19确定。就象前面说过的，只要当连接件是松弛结合时，开口19的边缘与驱动销7的斜表面10只是部分结合。当拧紧螺栓5时，如图2所示，连接装置完全接合，驱动件6的开口19的边缘与斜倾表面10充分接合，使得驱动件6在开口处产生微小变形。同时，对驱动销7的外表面起到了清洁作用。

连接件3相对于连接件1的角度位置，由驱动销8和开口20的相互配合保证，这种相互配合是在驱动件上的开口20的侧边缘21与从连接件1上凸出的销8斜倾侧表面13接合。如前所述和图2所示，驱动件6在开口20处产生微小变形，开口20的边缘21压紧表面13，同时使其净化。

驱动销的侧面部分倾斜一个更大的角度，也就是说，中心销7的11部分和销8的15部分更加倾斜，使支承着被加工的工件的连接件3和连接件1易于配合和接合。寮际上，11部分和15部分对于连接装置的正常功能没有任何影响，除非开口19和20的公差处于其下限，据此，所述的开口的边缘与上述的销7和8的倾斜部分11和15接合。

由图5可以看出，在驱动件6上，设置有一个垂直于中心开口19和偏心开口20连线的直长缝24。该缝24的设置确保环绕中心开口的驱动件6的中心部分的弹性变形与环绕开口20的边缘部分的任何弹性变形无关。这样两个连接件1和3以非常高的角度位置精度和同心度互相装配在一起。

图9至15显示按照本发明的连接装置的第二实施例，在所示例子中，第一连接件25与预备安装在加工设备上的连接件相连。第二连接件27为大致圆盘形并包含刚性固定在它的一个面上的驱动件28。连接装置29适合于插进在连接件的开口30中并由夹紧装置(未示出)夹紧固定。

第一连接件25包括四个驱动销31，然而，图9中只显示出3个。与第一实施例对连接的描述一样，驱动销31与驱动件28的小孔结合并一起工作，这些将在下在详细描述。

为清楚起见，图11显示去除了图10中安装连接装置29后的第二连接件27的顶部平面图。驱动件28为正方形板，它由弹簧钢制成，它由四个螺栓32与圆盘形第二连接件27相连，螺栓32同进充当间隔销作用，以确保第二连接件27相对于第一连接件25的精确平行定位。驱动件28具有相应于驱动销31排列的四个长方形小孔33。由图11可以看出，在第二连接件27上，在小孔33的正下方有稍微比小孔33尺寸大一些的四个凹槽34。当驱动销进入小孔33中时，这些凹槽使弹簧钢驱动件28得以在轴向产生弹性变形。

在图13中显示图9中的第一连接件25的底部示意图。可以清楚地看出，四个驱动销31相对于第一连接件25中心轴线对称排列，它们之间等距。与第一实施例的偏心驱动销8类似，它们具有大致锥形断面，其第一外表面36相对于中心轴线M稍微倾斜，第二表面部分比于第一表面部分更加倾斜一些。在其它各方面，本发明的连接装置的第二实施例的功能和运作与第一实施例的功能和运作相同。

以代号25a表示的第一连接件的改型示于图15中。在这个改型中，提供两组驱动销，也就是与第一连接件25的驱动销31对应的第一组驱动销31a和同样与第一连接件25a的中心轴线对称的，彼此等距排列的第二组驱动销31b。然而驱动销31b距第一驱动件25a中心的距离大于驱动销31a距中心的距离。这样，两个不同尺寸的第二连接件可与第一连接件25a连接，这一切取决于与第二连接件相连的工件的尺寸和重量。

最好，如图16所示，两个驱动销，也就是驱动销31a和驱动销31b均安装在同一基座上。

根据本发明的连接装置的一个主要优点就在于只有一个连接件，即按上述实施例描述的具有驱动销7和8的连接件1和具有销31的连接件25，需要进行精确加工。另外的连接件，也就是具有例如为轴向可弹性变形的弹簧钢圆盘的驱动件6并附于其上的连接件3，以及具有驱动件28的连接件27，可以分别具有相当大的加工公差，仍可避免连接件1和3或25和27之间相对位置精度降低的危险。唯一重要的一点是要求中心开口19非常圆，偏心设置的开20的两个侧边缘21互相非常平行。在实践中，这个目标非常容易达到，特别是因为中心开口19直径的绝对值以及开口20的两个平行边缘21之间距离的绝对值不很重要。

Claims (20)

1．一种将工件连接到加工设备上的装置，它具有互相同轴线安置的第一连接件和第二连接件，一个在周边方向为刚性的驱动件与所说的第二连接件相连，其特征在于，在第一连接件上至少具有两个自连接表面突出的驱动销，驱动销的外表面至少部分为圆锥形，驱动件为轴向有弹性的圆盘，它或它的一部分被传递扭矩地固定到第二连接件上，并在其上提供与驱动销对应安置的孔，所说孔的边缘至少局部地环绕着驱动销的圆锥外表面，这样，当将所说的第二连接件安装到所说的第一连接件上时，所说的弹性圆盘在轴向局部地产生弹性变形。

2．按照权利要求1的装置，其特征在于，在第一连接件上安装有中心安置的驱动销和偏心安置的驱动销。

3．按照权利要求2的装置，其特征在于，中心驱动销的外表面至少部分具有截锥形状。

4．按照权利要求3的装置，其特征在于，中心驱动销的外表面的外形为，与第一连接件紧邻的第一基础部分为第一截锥形状，紧邻它的顶面的第二部分为第二截锥体外表面。

5．按照权利要求4的装置，其特征在于，所说第一基础部分的相关截锥的张角小于与所说顶部紧邻的第二部分的一个相关的截锥的张角。

6．按照权利要求2的装置，其特征在于，在驱动件上设有中心安置的第一圆孔，偏心安置的第二孔，后一个孔包括两个与通过偏心安置孔的中心的半径平行的两个边缘。

7．按照权利要求6的装置，其特征在于，同心孔的直径小于中心安置的第一驱动销基础部分的直径，但是大于顶部表面的直径。

8．按照权利要求1的装置，其特征在于，中心孔的直径相当于在中心驱动销的截锥台外部的最大和最小值之间的平均值。

9．按照权利要求1的装置，其特征在于，第一连接件上安装四个偏心安置的驱动销，它们对称于第一连接件的中心轴线安置，并彼此间等距。

10．按照权利要求9的装置，其特征在于，在驱动件上提供的四个偏心安置的孔，它们中的每一个均包括两个与通过驱动件中心的半径平行的边缘。

11．按照权利要求2或9的装置，其特征在于，偏心安置的驱动销或销组包括两个互相相对的表面部分，它们中的每一个由至少一个与通过所说第一连接件的中心的半径平行并相对于连接装置的轴线倾斜的平面组成。

12．按照权利要求11的装置，其特征在于，两个表面中的每一个由与轴线倾斜的不同角度的两个面组成。

13．按照权利要求12的装置，其特征在于，与所说的偏心安置的驱动销或销组的顶表面紧邻的第一表面与连接装置的轴线的倾斜角度大于与连接件基础表面紧邻的第二表面的倾斜角度。

14．按照权利要求6或10的装置，其特征在于，与通过所说的孔的中心的半径平行的偏心安置的孔的两个平行边缘之间的距离小于偏心安置的驱动销或销组的基础部分的宽度，但是大于它的或它们的顶面宽度，上述两个宽度是在与所述的半径垂直的方向测量的。

15．按照权利要求14的装置，其特征在于，所说距离的大小是在基础部分宽度和销的将从小的倾斜平面变为大的倾斜平面处的宽度之间。

16．按照权利要求1的装置，其特征在于，所说的驱动件为弹簧钢圆盘。

17．按照权利要求2的装置，其特征在于，第二连接件设有环状的、同心的自所述第二连接件的前表面凸出的凸台，所说的驱动件被固定在所述凸台的前表面上。

18．按照权利要求1的装置，其特征在于，上述驱动件固定在第二连接件的面向第一连接件的表面上，所说的第二连接件在驱动件上的小孔设置的位置处提供凹槽。

19．按照权利要求1的装置，其特征在于，第一或第二连接件中的一个上设置有至少3个由所说连接件表面凸出的间隔销，当与连接装置接合时，所说销的前端面紧紧顶在另一个连接件的表面上。

20．按照权利要求1的装置，其特征在于，第一连接件安装有四个偏心安置的第一组驱动销和四个偏心安置的第二组驱动销，第一组的销均对称于第一连接件的中心轴线并且彼此等距设置，第二组销至第一连接件中心的距离大于第一组销至第一连接件中心的距离。

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