CN104379282B - 夹紧设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在平衡机中夹紧钻孔、铣削或磨削工具的工具夹的夹紧设备(1)，其包括带有用于工具夹的离合轴的容纳开口(9)和夹紧钳(10)的容纳单元(2)，用于操作夹紧钳(10)的操作单元(18)的轴(20)在容纳单元(2)的中心钻孔(19)中滑动地导引。轴(20)在一端部上具有传力体(22)，多个压力弹簧(30,31)支承在该传力体(22)上，能够通过所述多个压力弹簧(30,31)将夹紧钳(10)夹紧。压力弹簧(30,31)布置和/或设置成，使得在夹紧钳(10)被夹紧时作用到传力体(22)上的弹簧力关于轴(20)的轴线非对称地对传力体(22)加载。

Description

夹紧设备

技术领域

本发明涉及一种用于在平衡机中夹紧被定义为围绕旋转轴线旋转的机器部件，尤其是钻孔、铣削或磨削工具的工具夹的夹紧设备。

背景技术

上述类型的夹紧设备主要用于在平衡机中夹紧能以高转速驱动转动的工具。对于这种工具的平衡提出较高的要求，因为未充分平衡的工具会损害加工质量。为可以满足对平衡质量的较高要求，待平衡的工具的精确的中心夹紧需要借助布置在平衡机的主轴上的夹紧设备。

从WO 00/45983A1中已知在平衡机中提供的用于夹紧工具容纳部的夹紧设备，其中，固定在围绕旋转轴线旋转地驱动的机器主轴上的基体单元具有相对旋转轴线在中心的容纳开口，工具容纳部的离合轴可轴向地插入该容纳开口中。在容纳开口中设有夹紧钳，该夹紧钳接合在离合轴上并且能够通过相对基体单元以可轴向调节的方式操作在其上导引的钳操作单元。钳操作单元通过两个滑动面副双重地在基体单元上导引。为实现较高的导引精确性，该滑动面副可以设计成过渡配合装置，但结果是，钳操作单元相对基本单元调节起来仅非常紧。更大的公差允许钳操作单元更灵活的调节。但由该公差引起的同心度误差反映到测量结果中并且严重地影响测量的可重复性。

为避免该缺点，还从所述公开文本中已知，钳操作单元轴向地借助滚动体装置导引，其滚动体在基体单元和钳操作单元的滚动面上滚动。该滚动体装置应当能够灵活但却精确地轴向导引钳操作单元，尤其是在滚动体以预紧力安装在基体单元与钳操作单元之间时。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，创造一种所述类型的可灵活操作且廉价制造的夹紧设备。

按本发明的夹紧设备包括带有相对旋转轴线在中心的容纳开口的、机器部件的离合轴可轴向插入的容纳单元，布置在容纳开口中的夹紧钳和相对容纳单元以可轴向移动的方式在其上导引的用于操作夹紧钳的操作单元，其中，操作单元具有在容纳单元的中心钻孔中轴向地滑动导引的轴，在轴的一端部上具有操作夹紧钳的夹紧体，在轴的另一端部上具有传力体和多个压力弹簧，此多个压力弹簧布置在容纳单元与传力体之间，并且，压力弹簧布置和/或设置成，使得在夹紧钳被夹紧时作用到传力体上的弹簧力关于轴的轴线非对称地对传力体加载。

本发明基于此认识，即使夹紧设备在实施不平衡度测量的夹紧位置处具有有限的不平衡度时也可实现较高的平衡质量。因为该不平衡度可以被精确地测得并且在检测夹紧设备和待平衡的机器部件的总的不平衡度时通过计算机与机器部件的不平衡度份额分开。当然对这种方法步骤重要的是，夹紧设备的测得的不平衡度在各夹紧过程之后不改变，而是在各夹紧过程之后保持其位置和大小，该不平衡度例如由灵活地滑动地并因此不完全无间隙地导引的操作单元的偏心率引起。

按本发明，这通过借助压力弹簧关于轴非对称地对传力体进行加载而实现。位置固定地布置在容纳单元和传力体之间的压力弹簧由此产生作用到传力体和轴上的转矩，该转矩使传力体和轴围绕一条轴线转动，此轴线垂直于一个定义的、通过轴的轴线的平面。通过该转矩，轴在位于此平面内的方向上压紧到容纳单元的中心钻孔的壁上(该轴在中心钻孔内导引)，从而它由于存在于导引装置中的间隙而占据容纳单元的钻孔中的一个预定义的偏心位置。相应地，与轴固定连接的传力体也获得同样的偏心位置。通过压力弹簧非对称的力作用稳定的偏心率引起一个预定义的不平衡度，该不平衡度在试验过程中检测并且在下列不平衡度测量时可以以数学方式补偿。所设定的偏心率的大小通过滑动导引的间隙确定而此偏心率的方向通过压力弹簧的布置和/或设置确定并因此在各夹紧过程中可重复。因此，可以省掉操作单元通过滚动体装置无间隙的导引和紧配合，由此，可以实现明显降低夹紧设备的制造成本。

一般，夹紧设备的压力弹簧在其安装时预紧。当夹紧设备的操作单元移动到夹紧位置中时，压力弹簧仍然通过起初的预紧力被张紧。为了以简单的方式实现非对称地加载传力体，按本发明，压力弹簧的至少一个可以比另外的压力弹簧更强地预紧。更强预紧的压力弹簧的更大的弹簧力可以通过更小的安装长度或通过在给定的安装长度下的更大弹簧长度实现。

另外的有利于实现非对称加载的可能性也可以存在于使用具有相对另外的压力弹簧更陡的弹簧特性曲线的至少一个压力弹簧。

根据本发明的另一个建议，通过多个压力弹簧在传力体上的不对称布置实现对传力体的非对称加载。在此情况下，压力弹簧可以是相同的并且以相同的预紧力安装。

压力弹簧的数量可以为偶数或奇数。已证实特别有利的是使用五个压力弹簧，这五个压力弹簧以均匀的间隔布置在传力体上，其中，两个不相邻的压力弹簧具有相同的更高的预紧力，而另外的压力弹簧具有相同的更低的预紧力。通过压力弹簧的这种布置，可以实现转矩力非常可靠的定向并因此实现操作单元相对容纳单元可在窄范围内重复的偏心率。

压力弹簧可以在按本发明的夹紧设备中布置在传力体和容纳单元的钻孔内，其中，通过不同的钻孔深度会引起压力弹簧的预紧力的不同。

操作单元的轴可以有利地以保证灵活运动的间隙支承在滑套中，该滑套布置在容纳单元的钻孔中。可以使用自润滑的滑套作为滑套。

为了可以使操作单元克服压力弹簧的力气动或液压地运动到释放位置中，传力体可以是活塞-气缸装置的活塞，该活塞-气缸装置共轴地布置在平衡机的可转动的主轴中。

附图说明

下面根据附图所示的实施例进一步描述本发明。

图1示出通过按本发明的夹紧设备的纵剖面。

具体实施方式

所示的夹紧设备1为此确定地插入平衡机的空心主轴的开口的端部。夹紧设备1具有容纳单元2，该容纳单元2由两个通过螺纹连接相互连接的部分、容纳部分3和支承部分4组成。具有在容纳部分3上的固定钻孔6的法兰5用于将容纳单元2固定在空心主轴的端面上。为了精确的相对空心主轴对中，容纳部分3在其外侧设有对中面7。通孔8沿轴向延伸通过容纳部分3，该通孔8通向中心的容纳开口9，该容纳开口9被设计用于容纳工具的标准化的空心斜锥离合轴。当然还可以构造容纳部分3，该容纳部分3也具有设计不同的用于容纳另外形状的离合轴的容纳开口。

在通孔8中具有夹紧钳10，该夹紧钳10借助法兰11通过螺丝固定在构造于支承部分4中的环形凹处12中。夹紧钳10在一部分长度上具有多个沿纵向开缝的套筒区段13，所述套筒区段13突伸入容纳开口9并且在其此处开缝的端部上设有夹紧法兰14。在夹紧插入容纳开口9的离合轴时，夹紧法兰14以夹紧面15跨越构造在离合轴的开口内的夹紧凸起部。

夹紧钳10的操纵借助操作单元18进行，该操作单元18具有布置在支承部分4的中心钻孔19内的轴20，该轴20在其为夹紧钳10对应配设的端部上具有夹紧体21并且在其对置的、从支承部分4突伸出的端部上与盘形的传力体22固定连接。在夹紧体21与传力体22之间，轴20设有圆柱体的导引区段并且在滑套23,24中导引，该滑套23,24布置在钻孔19中。轴20的导引区段在滑套23,24中的间隙的大小为30μm至50μm，由此，确保轴20可灵活地轴向运动。夹紧体21具有圆锥形的夹紧面25，所述夹紧面25与圆锥形的夹紧面26在套筒区段13的开缝的端部上协同作用，以便夹紧法兰14彼此张开。夹紧体21在其靠近轴20的端部形成止挡27，该止挡27限制操作单元18在扩大支承部分4与传力体22之间的距离的方向上运动。

在支承部分4和传力体22的相互面对的面内，分别具有相同的布置的彼此面对的容纳钻孔28,29，在容纳钻孔28,29内设有预紧的，设计成螺纹连接压力弹簧的压力弹簧30,31。通过压力弹簧30,31将操作单元18保持在附图所示的止挡位置中，在该止挡位置中，夹紧体21以止挡27支承在支承部分4上。

压力弹簧30具有更大的匝数并且比压力弹簧31更小的夹紧长度。因此，压力弹簧30产生更高的预夹紧力，通过该预夹紧力在传力体22上产生转矩，该转矩围绕垂直于附图平面的垂直线逆时针方向作用。转矩借助轴20支承在滑套23,24上。这导致结果是，轴20在压力弹簧31的方向上压紧在滑套24上并且在压力弹簧30的方向上压紧在滑套23上。由此，轴20在已描述的夹紧情况下获得在滑套23,24的内部的虽然存在滑动间隙但明确定义的无间隙的位置，该无间隙的位置仅仅通过传力体22的非对称的负载借助压力弹簧30,31确定并因此在各夹紧过程中可重复。

前述的并且在附图中示出的操作单元18的夹紧位置并不是精确地与在离合轴夹紧时的夹紧位置相应。而在夹紧离合轴时，操作单元18在压力弹簧30,31张紧的情况下首先朝容纳开口9的方向移动至夹紧体21以其厚的端部从夹紧钳10中伸出，从而夹紧钳10弹性地收缩并且可以减小夹紧法兰14的外径，以使离合轴能够插入容纳开口9。操作单元18一般通过将气压力作用到布置在气缸内的传力体22上而产生释放运动。为了然后夹紧插入的离合法兰，作用到传力体22上的压力下降并且通过压力弹簧30,31的力将夹紧体21以其夹紧面25压靠到夹紧钳10的夹紧面26上。由此，夹紧钳10张开并且离合轴夹紧在容纳开口9内。在操作单元18被夹紧的终端位置中(其中，所有力与由压力弹簧30,31产生的力平衡)，夹紧体21支承在夹紧钳10上，其中，止挡27仍然与支承部分4的相邻端部间隔。压力弹簧30,31的弹簧力在该夹紧位置中高于在上述止挡位置中，但压力弹簧30,31之间的力差和由此产生的转矩相应地更高，从而轴20同样如上述地径向压紧滑套23,24。以这种方式，夹紧设备1在被夹紧状态下处于明确定义的、具有轴20和传力体22定义的偏心率的位置中。由此造成的不平衡度可以被检测到并且在不平衡度测量时被补偿。

在前述的实施例中，出于简化的原因，仅示出两个压力弹簧。但在上述类型的夹紧设备中，使用更多数量的压力弹簧。因此为了实现按本发明需要的对传力体非对称的加载，适宜的是，多个现有的压力弹簧设有更高的预紧力。已表明特别有利的是布置五个压力弹簧，这五个压力弹簧以与轴的轴线均匀的间隔并且相同的间隔布置在容纳单元与传力体之间，其中，至少两个不直接相邻的压力弹簧产生相比另外的压力弹簧更高的弹簧力。两个更强的压力弹簧和位于其间的第三压力弹簧在此产生明确定向的转矩，通过该转矩可以使操作单元在夹紧位置中能精确重复地到达无间隙的偏心位置。

Claims (9)

1.一种用于在平衡机中夹紧被定义为围绕旋转轴线旋转的机器部件的夹紧设备(1)，该夹紧设备包括

带有相对旋转轴线在中心的容纳开口(9)的容纳单元(2)，机器部件的离合轴能轴向地插入所述容纳开口(9)中，

布置在所述容纳开口(9)中的夹紧钳(10)和以可相对容纳单元(2)轴向移动的方式在该容纳单元上导引的用于操作夹紧钳(10)的操作单元(18)，

其中，所述操作单元(18)具有轴向地在所述容纳单元(2)的中心钻孔(19)中滑动导引的轴(20)，在所述轴(20)的一端部上具有操作所述夹紧钳(10)的夹紧体(21)，在所述轴的另一端部上具有传力体(22)和多个压力弹簧(30,31)，所述多个压力弹簧(30,31)布置在所述容纳单元(2)和所述传力体(22)之间，其特征在于，所述压力弹簧(30,31)布置和/或设置成，使得在夹紧钳(10)被夹紧时作用到所述传力体(22)上的弹簧力关于所述轴(20)的轴线非对称地对所述传力体(22)加载。

2.按权利要求1所述的夹紧设备，其特征在于，所述压力弹簧(30,31)被预紧，其中，所述压力弹簧(30,31)的至少一个比另外的压力弹簧更强地预紧。

3.按权利要求1或2所述的夹紧设备，其特征在于，所述压力弹簧(30,31)的至少一个的弹簧特性曲线不同于另外的压力弹簧(30,31)的弹簧特性曲线。

4.按权利要求1或2所述的夹紧设备，其特征在于，所述压力弹簧(30,31)不对称地布置在所述传力体(22)上。

5.按权利要求1或2所述的夹紧设备，其特征在于，所述压力弹簧(30,31)的数量为奇数。

6.按权利要求1或2所述的夹紧设备，其特征在于，五个压力弹簧以均匀的间隔布置在所述传力体(22)上，其中，两个不相邻的压力弹簧具有相同的更高的预紧力，另外的压力弹簧具有相同的更低的预紧力。

7.按权利要求1或2所述的夹紧设备，其特征在于，所述压力弹簧(30,31)的端部布置在所述传力体(22)和所述容纳单元(2)的容纳钻孔(28,29)中。

8.按权利要求1或2所述的夹紧设备，其特征在于，所述轴(20)有间隙地支承在滑套(23,24)中。

9.按权利要求1或2所述的夹紧设备，其特征在于，所述传力体(22)是活塞-气缸装置的活塞，所述活塞-气缸装置设计为用于将所述操作单元(18)气动地运动到释放位置中。