CN104619445B - 弹簧夹头、头部以及具有弹簧夹头的加工装置 - Google Patents

弹簧夹头、头部以及具有弹簧夹头的加工装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种包括弹簧夹头(50)、具有供弹簧夹头插入的中空部(21)的头部(20)、以及用于对弹簧夹头的前端进行开闭的套筒(30)的加工装置。弹簧夹头具有：后端(58)；圆筒状的第1外周面(57)；以及凹部(55)，其是通过使第1外周面的一部分呈环状凹陷且使第1外周面的一部分中的靠后端的一侧的部分成为第1锥面(56)而形成的，头部具有：第1基面(28)，其与弹簧夹头的后端相抵接；呈圆筒状的第1内周面(24)，其与弹簧夹头的第1外周面相接触；以及多个通孔，该多个通孔自第1内周面起朝向头部的外周面沿径向延伸，当将具有第2锥面(46)的多个棒状构件(42)分别插入到多个通孔中时，通过使第2锥面与插入到弹簧夹头的凹部的第1锥面相抵接，从而使弹簧夹头的后端与第1基面相抵接并将弹簧夹头固定于头部。

Description

弹簧夹头、头部以及具有弹簧夹头的加工装置
技术领域
本发明涉及一种具有弹簧夹头(collet chuck)的加工装置。
背景技术
在日本国特开2000－218414号公报中，记载了提供一种弹簧夹头连接装置，其能够使用现有的零件并以所需最小限度的零件的更换、改变来作业性良好地更换弹簧夹头。在通过将能够保持工件的弹簧夹头可开闭地嵌入到能够旋转的圆筒状的主轴主体中而形成的该弹簧夹头连接装置中，该弹簧夹头连接装置包括：拉杆(drawbar)，其以能够进退移动的方式嵌入到主轴主体内；连接部，其与该拉杆相连结并进行进退移动；以及锥形螺栓，其一端与连接部相连结并被向该连接部侧施力，其另一端与弹簧夹头的开口部相连结并进行进退移动，通过将与连接部相连结的锥形螺栓的向该连接部侧的施力解除，而解除锥形螺栓与该连接部之间的连结，并将锥形螺栓自开口部拆卸下来，从而能够将弹簧夹头以能够装卸的方式设于主轴主体。
发明内容
要求一种安装有能够进一步高效且在短时间内进行更换的弹簧夹头的加工装置。
本发明的一技术方案提供一种加工装置，其中，该加工装置包括：弹簧夹头，其用于在其前端的一侧把持工件；头部，其与主轴相连并具有供弹簧夹头插入的中空部；以及套筒，其用于对弹簧夹头的前端进行开闭，弹簧夹头具有：后端；圆筒状的第1外周面，其设于后端的一侧；以及凹部，其是通过使第1外周面的一部分呈环状凹陷且使第1外周面的一部分中的靠后端的一侧的部分成为第1锥面而形成的，头部具有：第1基面，其与插入到中空部内的弹簧夹头的后端相抵接；圆筒状的第1内周面，其与插入到中空部的弹簧夹头的第1外周面相接触；以及多个通孔，该多个通孔自第1内周面起朝向头部的外周面沿径向延伸，当将具有第2锥面的多个棒状构件分别插入到多个通孔时，通过使第2锥面与插入到中空部的弹簧夹头的凹部的第1锥面相抵接，从而使弹簧夹头的后端与第1基面相抵接并将弹簧夹头固定于头部。
在该加工装置中，通过将前端或靠近前端的部位成为锥面(第2锥面)的棒状构件以与弹簧夹头的凹部的锥面(第1锥面)相接触的方式插入到沿径向开设的通孔，能够将弹簧夹头安装于头部。另外，通过拔出棒状构件，能够将弹簧夹头自头部释放。因而，通过使弹簧夹头的后端侧的第1外周面的外径小于套筒的内径，从而仅靠拆卸或安装棒状构件就能够相对于头部简单地装卸弹簧夹头。因此，能够在短时间内简单地更换弹簧夹头。棒状构件既能够螺纹固定于头部，也能够通过使用销等锁定用的构件固定于头部。
在该加工装置中，通过将侧面为锥形的环状的槽(凹部)和进入到槽内的部分为锥面的棒状构件(止挡件)相组合而将弹簧夹头固定于头部。因而，在使棒状构件进入到通孔内时，实质上不需要对头部和弹簧夹头进行对位。另外，通过将锥面彼此相组合，从而将弹簧夹头的后端按压于头部的第1基面而将弹簧夹头固定于头部。因此，在弹簧夹头的后端的整周和第1基面的整周基本上相互按压的状态下，弹簧夹头连同主轴一起旋转，从而在弹簧夹头的旋转中产生松动的可能性很小。并且，由于省略了因弹簧夹头的旋转而发生松弛的机构，因此能够在加工中将弹簧夹头完全固定于头部。因此，能够利用该加工装置来稳定地进行精度较高的加工。
本发明的另一技术方案中提供一种弹簧夹头，其用于在其前端的一侧把持工件，其中，该弹簧夹头包括：后端；圆筒状的第1外周面，其设于后端的一侧；以及凹部，其是通过使第1外周面的一部分呈环状凹陷且使第1外周面的一部分中的靠后端的一侧的部分成为第1锥面而形成的。优选的是，在弹簧夹头中，第1外周面的外径小于前端的外径。
本发明的又一技术方案提供一种头部，其与主轴相连，其中，该头部包括：中空部，其供弹簧夹头插入；套筒，其用于对弹簧夹头的前端进行开闭；第1基面，在将弹簧夹头插入到中空部时，该第1基面与弹簧夹头的后端相抵接；圆筒状的第1内周面，在将弹簧夹头插入到中空部中时，该第1内周面与弹簧夹头的靠后端的一侧的圆筒状的第1外周面相接触；以及多个通孔，该多个通孔自第1内周面起朝向头部的外周面沿径向延伸，当将具有第2锥面的多个棒状构件分别插入到多个通孔时，通过使第2锥面与插入到中空部的弹簧夹头的凹部的靠后端的一侧的第1锥面相抵接，从而使弹簧夹头的后端与第1基面相抵接并将弹簧夹头固定于头部。具有该头部和所述弹簧夹头且在头部的中空部中插入有弹簧夹头的加工装置也包含在本申请的保护范围内。
附图说明
图1是表示加工装置的概略结构的图。
图2是表示加工装置的头部的结构的剖视图。
图3是表示将弹簧夹头自头部拆卸下来的状态的剖视图。
具体实施方式
图1示出了具有弹簧夹头的加工装置的概略结构。加工装置1典型地是车床，其包括：旋转单元19，其用于把持着工件5使该工件5旋转；以及工具保持件18，在该工具保持件18上搭载有用于对把持着的工件5进行加工的工具。旋转单元19包括主轴基座17；主轴10，其旋转自如地支承于主轴基座17，在该主轴10上沿着轴线13设有供给路径12；以及马达15，其用于驱动主轴10而使其旋转。供给路径12作为工件5的供给路径发挥作用。旋转单元19还包括：卡盘(弹簧夹头)50，其与供给路径12相连(相连通)，用于对经由供给路径12供给过来的工件5进行把持；以及头部20，其用于支承弹簧夹头50并连同主轴10一起旋转。加工装置1还包括供给单元16，该供给单元16用于自加工装置1的与弹簧夹头50相反的一侧经由供给路径12供给工件(work piece、零件)5。
在图2中利用剖视图示出了头部部分的结构。在图3中示出了将弹簧夹头50自加工装置1拆卸下来的情形。加工装置1包括：头部20，其安装于主轴10的一端并连同主轴10一起旋转；以及弹簧夹头50，其收纳于头部20。加工装置1还包括中空的供给用套筒11，在该中空的供给用套筒11中形成有沿着轴线13贯穿主轴10的供给路径12。供给路径1到达弹簧夹头50。在加工装置1中，能够自加工装置1的与弹簧夹头50相反的一侧经由供给路径12供给被弹簧夹头50把持的工件(work piece、零件)。也可以从弹簧夹头50的前端侧供给工件。
头部20的整体为圆柱状，包括：中空部21，其用于沿着旋转轴线(中心轴线)13收纳弹簧夹头50；以及套筒30，其以位于头部20的前端29的方式收纳于中空部21。套筒30通过在收纳于中空部21的弹簧夹头50的前端59的一侧对朝向前端59扩展的锥部51进行引导，来对弹簧夹头50进行开闭。套筒30的内周面31是朝向头部20的前端29的一侧扩展的锥状。通过以使内周面31沿着弹簧夹头50的锥部51的外周面52滑动的方式使套筒30在前后方向上动作，从而使弹簧夹头50的锥部51的内周面53变形，以便能够把持或放开(夹紧或松开)工件。
弹簧夹头50的整体为圆筒状且其内部为中空，弹簧夹头50在其前端59的一侧包括锥部51。弹簧夹头50在后端58的一侧包括圆筒状的第1外周面57和凹部55，该凹部55是通过使第1外周面57的一部分呈环状凹陷且使第1外周面57的一部分中的靠后端58的一侧的部分成为朝向后端58去向外侧扩展的第1锥面56而形成的。第1外周面57是在将弹簧夹头50向中空部21插入时与中空部21的内表面(第1内周面)24相抵接而使弹簧夹头50的中心轴线54和头部20的中心轴线、即主轴10的中心轴线13相一致的基准面(第1基准外周面、基准外表面、基础外表面)。当将弹簧夹头50设于(插入到、收纳于)中空部21时，弹簧夹头50的后端58面对材料供给用的套筒11的前端11a，从而能够将经由供给路径12供给过来的工件顺畅地导入到弹簧夹头50的内部。
头部20还包括：第1基面(底面、端面)28，其在中空部21内与收纳或插入到中空部21的弹簧夹头50的后端58相抵接；圆筒状的第1内周面(第1基准内周面)24，其在中空部21内与成为弹簧夹头50的轴线对准的基准的第1外周面57相接触；以及固定机构40。在将弹簧夹头50向中空部21收纳或插入时，弹簧夹头50的第1外周面57会与中空部21的第1内周面24相接触。在使弹簧夹头50的第1外周面57与中空部21的第1内周面24相接触了的状态下，使该第1外周面57沿着第1内周面24滑动，由此，能够在以这些面57、24为基准使弹簧夹头50的中心轴线54与主轴10的中心轴线13相一致的状态下将弹簧夹头50设于头部20。
固定机构40包括：多个通孔41，该多个通孔41自成为基准的第1内周面24起朝向头部20的外周面27沿径向延伸；以及棒状的止挡件(棒状构件)42，该棒状的止挡件42分别插入到多个通孔41中。作为多个通孔41，期望将3个或4个以上的通孔41配置在以中心轴线13为中心呈旋转对称的位置上。例如，能够以120度的间距配置3个通孔41，或能够以90度的间距配置4个通孔41。通孔41的数量也可以是5个以上。配置于第1内周面24的周围的棒状的止挡件42在前端43处包括朝向前端43去变窄的第2锥面46。第2锥面46的角度是与弹簧夹头50的凹部55的第1锥面56的角度相同或对应的角度。
当将多个棒状的止挡件42自头部20的外周面27插入到多个位置的通孔41中时，前端43的第2锥面46与收纳于(插入到)中空部21的弹簧夹头50的凹部55的第1锥面56相抵接。通过将止挡件42向中心轴线13的方向插入，从而在止挡件42的前端的第2锥面46与弹簧夹头50的凹部55的第1锥面56之间产生将弹簧夹头50向中空部21的后侧推压的力。因此，将弹簧夹头50的后端58按压于中空部21的第1基面(底面、端面)28，从而能够将弹簧夹头50机械地连结于头部20。通过在该状态下将止挡件42固定，能够使弹簧夹头50连同头部20一起稳定地旋转。在止挡件42的一部分上设有外螺纹部48，利用六角扳手等并通过设于通孔41的外侧的螺母部47来进行旋入固定，能够在将弹簧夹头50的后端58按压于头部20的第1基面28的状态下将弹簧夹头50固定于头部20。将止挡件42固定的方法并不限于螺纹，也可以是利用销的锁定机构等。
在该加工装置1中，通过将侧面56为锥形的环状的槽(凹部)55和进入到槽55内的部分为锥面46的棒状构件(止挡件)42相组合而将弹簧夹头50固定于头部20。因而，在使止挡件42进入到通孔41内时，不需要头部20和弹簧夹头50之间的在周向上的位置进行对准。
另外，通过将锥面46、56彼此相组合，从而将弹簧夹头50的后端58按压于头部10的第1基面28而将弹簧夹头50固定于头部20。因此，在弹簧夹头50的后端58的整周和头部20的第1基面28的整周相互按压(接合)的状态下，弹簧夹头50连同主轴10一起旋转。因而，不易在弹簧夹头50的旋转中产生松动。并且，由于省略了因弹簧夹头50的旋转而发生松弛的机构，因此能够在加工中将弹簧夹头50完全固定于头部20。因此，能够利用该加工装置1来稳定地进行精度较高的加工。
头部20在其后方包括与供给用套筒11连动地动作的驱动环35以及将驱动环35和套筒30连结起来的连结构件36。开闭用的套筒30与中空部21相连并收纳于在头部20的前端(前方)29开口的凹部26，凹部26的内周面26a与套筒30的外周面30a一边接触一边滑动。通过将供给用套筒11作为拉动件(drawer)沿着轴线13在前后方向上动作，能够使套筒30沿前后方向动作，从而能够对弹簧夹头50的锥部51进行开闭。
如上所述，在本例子的加工装置1中，在将弹簧夹头50插入到作为弹簧夹头50的收纳部的、设于头部20的中空部21时，通过使弹簧夹头50的第1外周面57以与中空部21的第1内周面24相接触的方式滑动，能够对弹簧夹头50的中心轴线54和主轴10的中心轴线13进行对准。并且，通过将棒状的止挡件42经由通孔41沿径向朝向中心轴线13插入，能够将弹簧夹头50按压于中空部21的后端的基面28并将弹簧夹头50固定于头部20。
另一方面，在拆卸弹簧夹头50时，如图3所示，将多个棒状的止挡件42自通孔41拆卸下来、或者将止挡件42向外周面27的方向拉出直至使止挡件42的前端43自中空部21的内周面(第1内周面)24后退为止，由此能够将弹簧夹头50自头部20的中空部21极为简单地拆卸下来。因而，在利用加工装置1卡住(夹紧)的工件的直径不同时等情况下，能够在短时间内简单地更换弹簧夹头50。
并且，通过使弹簧夹头50的后端(后方)58的第1外周面57的直径(外径)R2小于前端(前方)59的锥部51的最小外径R1，能够使外周面57的外径R2小于套筒30的最小内径r1。因而，即使不拆卸套筒30，也能够相对于头部20装卸弹簧夹头50。因此，能够在更短时间内更换弹簧夹头50。
此外，以上以拉入型(日文：引き型)的弹簧夹头为例进行了说明，但也可以是静止型夹头、推入型(日文：押し型)夹头等其他类型的弹簧夹头。

Claims (6)

1.一种具有弹簧夹头的加工装置，其中，
该具有弹簧夹头的加工装置包括：
弹簧夹头，其用于在前端的一侧把持工件；
头部，其与主轴相连并具有供所述弹簧夹头插入的中空部；以及
套筒，其用于对所述弹簧夹头的前端进行开闭，
所述弹簧夹头具有：
后端；
圆筒状的第1外周面，其设于所述后端的一侧；以及
凹部，其是通过使所述第1外周面的一部分呈环状凹陷且使所述第1外周面的一部分中的靠所述后端的一侧的部分成为第1锥面而形成的，
所述头部具有：
第1基面，其与插入到所述中空部的所述弹簧夹头的所述后端相抵接；
圆筒状的第1内周面，其与插入到所述中空部的所述弹簧夹头的所述第1外周面相接触；以及
多个通孔，该多个通孔自所述第1内周面起朝向所述头部的外周面沿径向延伸，当将具有第2锥面的多个棒状构件分别插入到多个通孔时，通过使所述第2锥面与插入到所述中空部的所述弹簧夹头的所述凹部的所述第1锥面相抵接，从而使所述弹簧夹头的所述后端与所述第1基面相抵接并将所述弹簧夹头固定于所述头部。
2.根据权利要求1所述的具有弹簧夹头的加工装置，其中，
所述弹簧夹头的所述第1外周面的外径小于所述套筒的内径。
3.根据权利要求1或2所述的具有弹簧夹头的加工装置，其中，
该加工装置包括这样的所述多个棒状构件：该多个棒状构件具有能被螺纹固定于所述头部的部分。
4.一种头部，其与主轴相连，其中，
该头部包括：
中空部，其供弹簧夹头插入；
套筒，其用于对所述弹簧夹头的前端进行开闭；
第1基面，在将所述弹簧夹头插入到所述中空部时，该第1基面与所述弹簧夹头的后端相抵接；
圆筒状的第1内周面，在将所述弹簧夹头插入到所述中空部时，该第1内周面与所述弹簧夹头的靠所述后端的一侧的圆筒状的第1外周面相接触；以及
多个通孔，该多个通孔自所述第1内周面起朝向所述头部的外周面沿径向延伸，当将具有第2锥面的多个棒状构件分别插入到多个通孔时，通过使所述第2锥面与插入到所述中空部的所述弹簧夹头的凹部的靠所述后端的一侧的第1锥面相抵接，从而使所述弹簧夹头的所述后端与所述第1基面相抵接并将所述弹簧夹头固定于所述头部。
5.一种具有弹簧夹头的加工装置，其中，
该具有弹簧夹头的加工装置包括弹簧夹头和权利要求4所述的头部，
该弹簧夹头用于在其前端的一侧把持工件，包括：
后端；
圆筒状的第1外周面，其设于所述后端的一侧；以及
凹部，其是通过使所述第1外周面的一部分呈环状凹陷且使所述第1外周面的一部分的靠所述后端的一侧的部分成为第1锥面而形成的，
所述弹簧夹头被插入到所述头部的所述中空部。
6.根据权利要求5所述的弹簧夹头的加工装置，其中，
所述弹簧夹头的所述第1外周面的外径小于所述前端的外径。
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