CN104870128B - 用于对准装置的对准元件和对准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于用来将第一功能元件位置准确地定位在第二功能元件上的对准装置的对准元件，所述功能元件相互可拆卸地固定，在固定状态下：a)对准元件借助于固定元件固定地设置在第一或第二功能元件的壳体凹部中；b)对准元件以固定面与第一功能元件连接并且以贴靠面与第二功能元件的支撑面贴靠；c)预紧装置在贴靠面与支撑面之间起作用，该预紧装置对相互贴靠的贴靠面和支撑面施加复位到初始位置的力；及d)对准元件在侧向沉入地设置在壳体凹部中，贴靠面突出于第一功能元件的下侧，在固定状态下相应的固定元件对于实施固定过程和/或调整过程可从外部接近地设置，以及贴靠面设置在对准元件的小块形嵌接件形式的突出的主体部分上。

Description

用于对准装置的对准元件和对准方法

技术领域

本发明涉及一种用于对准装置的对准元件。最后，本发明涉及一种对准方法，特别是用于在功能单元上事后安装至少一个对准元件，该功能单元包括第一功能元件和第二功能元件。

背景技术

这样的盘称为刀具盘并且在工业制造中应用在借助于机床的切削加工中。如果具有所属刀具(例如固定的车刀或可被驱动的切削刀具)的多个刀架安装在刀具盘的圆周上，那么这样的设置通过盘的转动允许非常快速地更换对于相应加工所需的刀具。因为在加工工件时通常仅仅允许非常小的制造公差，所以对于有意义地应用这样的刀具转塔来说，刀架和继而刀具关于刀具盘的可重复限定的定位是绝对必要的。

由本申请人的WO 2007/031145 A1已知一种特别是用于机床的刀具转塔，该刀具转塔具有绕转塔轴线可转动的刀具盘，该刀具盘具有多个沿其圆周分布的刀具站，这些刀具站通过刀具盘的转动分别可调整到至少一个工作位置，其中在至少一个部分刀具站上存在用于刀架的容纳座并且分别设有固定装置，以便将刀架以限定的定位固定在相关的容纳座上。通过在该已知的解决方案中为了进行定位作为对准器件而设有至少一个从容纳座突出的垂直于该容纳部可弹性弯曲的配合体以及在刀架的基面中设有凹陷的配合面用于与所述至少一个配合体配合作用，在该已知的解决方案中实现了，当刀架固定在固定装置的刀具站上时占据期望的调整位置。

发明内容

从该现有技术出发，本发明的任务在于，给出一种对准装置、一种用于这样的对准装置的对准元件以及一种对准方法，通过该对准装置、对准元件以及对准方法可以更简单地、成本更有利地并且更精确地实现第一功能元件相对于第二功能元件位置准确的定位。

按照本发明的对准元件由如下内容得知。用于用来将第一功能元件位置准确地定位在第二功能元件上的对准装置的对准元件，所述第一和第二功能元件相互可拆卸地固定，其中，在固定状态下：至少一个对准元件借助于至少一个固定元件固定地设置在第一功能元件的壳体凹部中；所述对准元件以至少一个固定面与第一功能元件连接并且以至少一个贴靠面与第二功能元件的支撑面贴靠；预紧装置在贴靠面与支撑面之间起作用，该预紧装置对相互贴靠的贴靠面和支撑面施加复位到初始位置的力；以及对准元件在侧向沉入地设置在壳体凹部中，其中，贴靠面突出于第一功能元件的下侧；在固定状态下，相应的固定元件对于实施固定和/或调整过程能从外部接近地设置；以及贴靠面设置在对准元件的突出的主体部分上；所述对准元件的特征在于：所述突出的主体部分是小块形嵌接件，所述嵌接件的贴靠面相对于第一功能元件的主轴线倾斜了最大为5°的角。与方法有关的部分的解决方案在于一种具有如下所述特征的对准方法。所述对准方法特别是用于在功能单元上事后安装至少一个对准元件，该功能单元包括第一功能元件和第二功能元件，其中：在第一步骤中，将第一和第二功能元件以及至少一个对准元件以减小的拧紧力矩相互固定；在第二步骤中，借助于调整和/或测量装置、如激光测量仪、量规或对准模板将第一和第二功能元件相互对准；在第三步骤中，在满拧紧力矩的情况下将第一和第二功能元件相互固定；以及在第四步骤中，以满拧紧力矩将对准元件固定在相应的功能元件上。

按照本发明设定：在固定状态下，相应的固定元件对于实施固定和/或调整过程可从外部接近地设置；以及贴靠面设置在对准元件的小块形嵌接件形式的突出的主体部分上。

通过对准元件设置在可从外部接近的壳体凹部中，一方面给出了一种特别节省结构空间的实施形式，而另一方面实现了一种简化的可简单补偿控制的装配可能性，由此随后——即使在较长的使用持续时间之后也——还开启了补偿调整的可能性，而不会如在现有技术中至今所表明的那样必须完全拆卸对准装置。此外，壳体凹部可用于使对准元件相对于功能元件之一对准。通过对准元件具有预紧装置，为了建立准确的定位，可以将第一功能元件相对于第二功能元件首先粗略地对准。在功能元件相互固定时，便基于预紧装置的作用实现准确的对准。通过这种方式产生明显更准确的定位，而用于测量功能元件相互间的准确位置的高精度测量工具不是强制必需的。

对准装置例如借助于三个或四个对准元件在高的重复精度情况下沿X、Y和Z方向起作用。高的重复精度通过在装配时利用对准元件的预紧实现。因此，系统以其被预紧装置弹性加载的对准元件贴靠面“为生”并且由此沿任一固定轴线都不超定。

另一优点在于，对准元件可单独制造并且随后固定在功能元件之一上。因此，对准元件可按大件数成本有利地制造且在需要时可更换。

此外，对准装置与不同制造商的系统兼容并且与在第一功能元件与第二功能元件之间的接口的相应的其余形式无关。

特别有利地，对准元件在侧向沉入地设置在壳体凹部中，其中，贴靠面突出于第一功能元件的下侧。因此，对准元件容纳在受保护的位置。附加地可以设有用于对准元件的覆盖件。通过部分地沉入在壳体凹部中，可以附加地节省结构空间。通过这种方式在一个给定的圆周上可以将更多的第一功能元件设置在一个第二功能元件上。

有利地，在第一功能元件上，多个、特别是三个或四个对准元件围绕第一功能元件的主轴线、如竖轴错位地设置。通过该特定的设置，第一功能元件相对于第二功能元件沿多个方向的对准是可能的。因此，第一功能元件的对准更精确。

此外设定一种用于这样的对准装置的对准元件。为了构成预紧装置，可以在对准元件中设有缝隙。基于该缝隙，对准元件的对准部分相对于对准元件的固定部分可弹性复位。因此，第一和第二功能元件可以借助于弹性预紧力相互对准。该弹性预紧力也在夹紧的状态下保持并且在运行期间确保功能元件相互间的准确对准。

贴靠面设置在对准元件的突出的主体部分、小块形嵌接件上。主体部分优选相对于固定面错位地设置。这能实现主体部分和设置在其上的贴靠面关于第一功能元件沿径向向外错位地设置。通过这种方式可以对第二功能元件的支撑面施加较大的预紧力。

特别有利地，主体部分在两个对置的侧面上具有贴靠面。因此，第一功能元件的对准沿两个相反的方向是可能的。

除此之外，对准元件也可以具有两个相互间隔开距离设置的主体部分，所述主体部分具有设置在其上的贴靠面。通过这种方式例如可能的是，第二功能元件的对应件以其支撑面容纳在主体部分之间，所述主体部分便可以贴靠在贴靠面上。

优选地，贴靠面相对于第一功能元件的主轴线倾斜，特别是倾斜了最大为5°、优选最大为2°角地定向。该微小的倾斜简化了第一功能元件相对于第二功能元件的定位并且以非常高的精度实施该定位。

对准元件可以借助于两个固定元件、特别是螺栓固定在功能元件上，其中，优选地在对准部分上设有用于固定元件的空隙。通过应用两个固定元件，可以将对准元件更容易地相对于第一功能元件对准。此外，该固定基于冗余的固定元件在运行中更安全。

本发明还涉及一种对准方法，特别是用于在功能单元上事后安装至少一个对准元件，该功能单元包括第一功能元件和第二功能元件，其中：

——在第一步骤中，将两功能元件以及至少一个对准元件以减小的拧紧力矩相互固定；

——在第二步骤中，借助于调整和/或测量装置、如激光测量仪、量规或对准模板将所述两功能元件相互对准；

——在第三步骤中，在满拧紧力矩的情况下将功能元件相互固定；以及

——在第四步骤中，以满拧紧力矩将对准元件固定在相应的功能元件上。

在对准方法的一种有利的进一步改进方案中，在应用可简单设计的对准模板时除了前述步骤之外：

——在第五步骤中，拆卸所述功能单元；

——在第六步骤中，取下所述对准模板，其中，相应的对准元件与可为其配置的功能元件保持固定连接；以及

——在最后的步骤中，通过组装又将所述功能元件相互连接为功能单元，以用于常规使用。

附图说明

以下根据附图中示出的实施例进一步阐明本发明。附图示出：

图1至4示出按照第一实施形式的按照本发明的对准装置的一个透视图、两个相互错位90°设置的侧视图以及一个仰视图；

图5至7示出按照图1至4的对准装置的对准元件的两个相互成直角设置的侧视图和一个透视图；

图8至11示出了对准装置的第二实施形式的一个透视图、两个相互成直角设置的侧视图以及一个仰视图；以及

图12至14示出按照图8至11的对准装置的对准元件的两个相互成直角设置的侧视图和一个透视图。

具体实施方式

在图1至4中示出了按照第一实施形式的按照本发明的对准装置101，用于将在此立方形构成的第一功能元件103、特别是刀架位置准确地定位在特别是以仅仅以小的部段局部示出的盘形式的第二功能元件105上，各所述功能元件相互可拆卸地固定。刀具盘以通常的方式可与未进一步示出的机床耦联并且在此具有多个在外圆周上均匀分布的并且错位了一定角度设置的分别用于一个第一功能元件103的位置107。通过第二功能元件105的转动，第一功能元件103和位于在其上的刀具109可以相应地定位，例如以便切削加工工件(未示出)。在第二功能元件105中为此设有切屑容纳部。

在刀具盘的每个位置107上存在一个中央开口113，第一功能元件103的嵌接销ED可以插入到该中央开口中并且固定在那里。嵌接销ED为此以已知的并因此不再进一步表示的方式在外周侧在阶梯形面上具有齿部，刀具盘的压紧器嵌接到该齿部中，其中，刀架随后被拉紧到刀具盘的矩形贴靠面上。尽管刀架这样固定在刀具盘上，该固定不足以相对于刀具盘位置准确地定位刀架以用于借助于机床随后致力于加工工件(未示出)。代替该固定可能性，也可以通过其他通常的耦联解决方案实现止动。

刀架按照根据图1的视图具有刀具容纳座109，该刀具容纳座在本情况下设定用于容纳例如以车刀(未示出)形式的切削刀具。代替被位置固定地容纳的车刀或切削凿，在刀架的相应其他的设计方案中也可以容纳可旋转的切削刀具，例如以铣刀或磨盘的形式。而且在刀架的这样的设计方案中也可以采用在下文中还将进一步描述的装置连同对准元件。此外，对于在刀具转塔领域内的一般技术人员而言容易理解的是，自然不同类型的刀架作为第一功能元件103可以在刀具盘的外周上固定在相应位置107中，其中，不必占用所有位置107。

按照根据图1的视图，在第一功能元件103在第二功能元件105上固定的状态FZ下，至少一个对准元件115至少部分地可从外部接近地设置在第一功能元件103的壳体凹部117中。对准元件115以至少一个固定面119(图4、7)与第一功能元件103连接并且以至少一个贴靠面121与第二功能元件105的支撑面123贴靠。预紧装置125(图6)在贴靠面121与支撑面123(图1)之间起作用，该预紧装置对相互贴靠的贴靠面121和支撑面123施加复位到初始位置的力。

在第一功能元件103的侧面129中分别在下部分中居中地设置有凹部117，对准元件115固定在这些凹部中。对准元件115通过两个螺栓131保持在凹部117中。凹部117是可从外部沿侧向接近的并且除此之外如此构成，使得可配置的对准元件115延伸超过第一功能元件103的下侧133。总而言之，如人们特别是在图4中可见的那样，在第一功能元件103的下侧133上设有四个凹部117，在这些凹部中分别设置有一个对准元件115。对准元件115关于第一功能元件103的主轴线HA、在此竖轴相互分别错位90°地设置。除了对准元件115，以通常的方式突出的配合销135设置在第一功能元件103的下侧133的角部137中。第一功能元件103在上侧139上设有两个斜面141，所述斜面具有用于装配配合销135的开口143。

图1至4的对准元件115在图5至7中详细地示出。对准元件115具有一个固定部分145和一个对准部分147。这两个部分145、147通过朝向图1至3以及4至7的视向竖直延伸的缝隙149分隔开，从而这两个部分145、147仅仅通过变细的桥部段151在其下端部上相互连接。通过开缝的构造，对准元件115设有预紧装置125。缝隙149在固定状态FZ下平行于第一功能元件103的竖轴HA。因此，对准部分147相对于固定部分145是可弹性调整的，特别是可复位的。固定部分145在后侧155上具有固定面119，该固定面设定为用于与第一功能元件103的相应凹部117的后壁159进行贴靠。此外，固定部分145被两个水平延伸的孔161穿过，以便两个螺栓131可以穿过固定部分145用以固定在第一功能元件103上。固定部分145在上侧163上设有侧向的斜面165，这些斜面匹配于相应凹部117的倒圆167。对准元件115具有向下朝向的并因此突出于第一功能元件103的下侧133的以小块形嵌接件形式的主体部分169。嵌接件169与固定面119间隔开了间距B。在嵌接件169上，沿侧向在两个对置的侧面上构成有贴靠面121。贴靠面121分别相对于对准部分115的主轴线HA倾斜了大约2°的角α。此外，贴靠面121相对于对准元件115的侧向的外表面向内错位了间距C和D地设置。

对准部分115具有与主体部分169对置的对应件173。在对应件173中，沿侧向设有两个以用于容纳螺栓131的孔的形式的倒圆的空隙175，所述螺栓嵌接到刀架的螺纹孔(未示出)中。

前述对准装置可用于特别有利的按照本发明的对准方法。因为所述对准元件115从外部，如特别是根据图1至3的视图示出这一点那样，相对于已知的解决方案可从外部非常容易地接近，所以可按特别简单的方式进行必要的调整过程。即使在相应的刀架在刀具盘上较长的应用持续时间的情况下，也可在需要情况下、即在相应的失调时重新进行必要的调整过程，而不必从刀具盘取下支架，然而可表现出这样连接的松动。只要现有的刀具盘连同支架在市场上且处于应用中，所述刀具盘和支架不具有调整装置或具有其他类型的难以接近的或难以操作的调整装置，人们就可以将刀架以简单的方式切削地如此再加工，使得人们从外部实现相应的后壁159，该后壁便向内限制在刀架中的相应制造的凹部117。

在对准方法中，在第一步骤中，将两功能元件103、105以及至少一个对准元件115以减小的拧紧力矩相互固定，也就是说，嵌接销ED同样如每个对准元件115的两个螺栓131那样少许地在每个位置107的中央开口113中固定。在紧接着的第二步骤中，优选在使用调整和/或测量装置(未示出)、如激光测量仪、量规或对准模板的情况下将两功能元件用手相互对准。

在第三步骤中随后将满拧紧力矩施加到嵌接销ED上并且如此将功能元件103、105相互固定在之前准确对准的位置中。在紧接着的第四步骤中，随后借助于满拧紧力矩通过螺栓131将对准元件115固定在第一功能元件103上。基于通过桥部段151在形成竖直缝隙149的情况下固定部分145相对于对准部分147的弹性韧性的设计方案，实现了相应对准元件115的位置准确的定向，因为对准元件115可以以其后侧155整面地支撑在固定的刀架的后壁159上，同样对准元件115可以通过嵌接部分169以其两个对置的贴靠面121支撑在配置的带有两个对置的支撑面123的容纳座170上。可能的不均匀性或不同心度便可以通过对准元件115的弹性韧性如所述的那样得到补偿，其中，基于对准元件115的金属构造而产生相应的复位力，该复位力又反作用于刀架并且将其定位。

如果根据相应的加工任务需要以较高的精度相对于刀具盘调整刀架，那么沿不同对准轴线的多个对准元件115是必需的，其中，总共四个对准元件115可以用于刀架的四个对置的侧面上。

如果以特别简单的方式并且以小的成本花费应用对准模板(未示出)作为调整和/或测量装置，那么在附加的第五步骤中，又要拆卸功能单元；在第六步骤中，相应地取下对准模板，其中，相应的对准元件115与可为其配置的功能元件103、105保持固定连接；以及在最后的步骤中，通过组装又将功能元件103、105相互连接用于常规使用。

在图8至11中示出了具有第一功能元件203的对准装置201的第二实施形式。该第一功能元件203同样在上部分204中具有用于刀具209的支架206。为此，上部分204设有多个开口227。在下部分208中，第一功能元件203具有法兰210或者说环绕的凸缘。在法兰210中，对准元件215沉入地设置在凹部217中。在第一功能元件203的下侧233上又设有四个对准元件215，这些对准元件围绕竖轴HA错位地设置，该竖轴是第一功能元件203的主轴线之一。因此，对准元件215居中地设置在功能元件203的对置的侧面上。对准元件215分别借助于两个螺栓231固定在第一功能元件203上。除此之外，这些元件完全容纳在法兰210中。

在图12至14中详细地示出了对准元件215。该对准部件215也在上固定部分245与下对准部分247之间具有缝隙249。缝隙249在对准元件215的固定状态FZ下与第一功能元件203的下侧233平行并且向内指向。通过缝隙249，预紧装置225构成在对准元件215中，从而固定部分245相对于对准部分247可弹性复位。上固定部分245同样被用于螺栓231的两个平行的孔261穿过。除此之外，在对准元件215的上侧263上设有两个斜面265。固定部分215在后侧255上具有固定面219。固定部分245通过桥部段251过渡到对准部分247。在对准部分247上构成有两个小块形嵌接件形式的主体部分269。两个嵌接件269相互间具有间距A地并且向下突出地设置。嵌接件269与固定面219间隔开间距B。嵌接件269在内侧270上具有用于容纳对应件的贴靠面221，该对应件设有与贴靠面221相对应的支撑面。贴靠面221相对于第一功能元件203的竖轴HA倾斜了2°的角α或者说倾斜地定向。在固定状态FZ下，对准部分247相对于固定部分245偏转并且如此引起预紧，该预紧起用于使功能元件203、205对准的复位力的作用。

通过按照本发明的对准装置101、201，第一功能元件103、203相对于第二功能元件105、205特别简单并且精确地在高的重复精度情况下基于通过预紧装置125、225弹性加载的贴靠面121、221是可定位的。附加的辅助机构对于实施定位是不必要的。对准元件115、215可成本有利地制造且在需要时是可补装的以及在磨损时是可更换的。

Claims (14)

1.用于用来将第一功能元件(103)位置准确地定位在第二功能元件(105)上的对准装置的对准元件，所述第一和第二功能元件相互可拆卸地固定，其中，在固定状态(FZ)下：

——至少一个对准元件(115)借助于至少一个固定元件(131)固定地设置在第一功能元件(103)的壳体凹部(117)中；

——所述对准元件(115)以至少一个固定面(119)与第一功能元件(103)连接并且以至少一个贴靠面(121)与第二功能元件(105)的支撑面(123)贴靠；

——预紧装置(125)在贴靠面(121)与支撑面(123)之间起作用，该预紧装置对相互贴靠的贴靠面(121)和支撑面(123)施加复位到初始位置的力；以及

——对准元件(115)在侧向沉入地设置在壳体凹部(117)中，其中，贴靠面(121)突出于第一功能元件(103)的下侧(133)；

在固定状态(FZ)下，相应的固定元件(131)对于实施固定和/或调整过程能从外部接近地设置；以及贴靠面(121)设置在对准元件(115)的唯一一个突出的主体部分(169)上；

其特征在于：所述突出的主体部分(169)是唯一一个小块形的嵌接件，所述嵌接件的每个贴靠面(121)相对于第一功能元件(103)的主轴线(HA)向内倾斜了最大为5°的角(α)。

2.根据权利要求1所述的对准元件，其特征在于：所述第一功能元件(103)是支架，所述第二功能元件(105)是盘。

3.根据权利要求1或2所述的对准元件，其特征在于：为了构成预紧装置(125)，在对准元件(115)中设有缝隙(149)。

4.根据权利要求3所述的对准元件，其特征在于：基于缝隙(149)，对准元件(115)的对准部分(147)相对于对准元件(115)的固定部分(145)能弹性复位。

5.根据权利要求1或2所述的对准元件，其特征在于：主体部分(169)相对于固定面(119)错位地设置。

6.根据权利要求1或2所述的对准元件，其特征在于：主体部分(169)在两个对置的侧面上具有贴靠面(121)。

7.根据权利要求1或2所述的对准元件，其特征在于：对准元件(115)具有两个相互间隔开距离设置的主体部分(269)，所述主体部分具有设置在其上的贴靠面(221)。

8.根据权利要求1或2所述的对准元件，其特征在于：贴靠面(121)相对于第一功能元件(103)的主轴线(HA)倾斜了最大为2°的角(α)。

9.根据权利要求1或2所述的对准元件，其特征在于：对准元件(115)借助于两个固定元件(131)能固定在第一功能元件(103)上。

10.根据权利要求9所述的对准元件，其特征在于：在对准部分(147)上设有用于固定元件(131)的空隙(175)。

11.根据权利要求9所述的对准元件，其特征在于：所述固定元件(131)是螺栓。

12.对准方法，用于在功能单元上事后安装至少一个对准元件(115)，该功能单元包括第一功能元件(103)和第二功能元件(105)，其中：

——在第一步骤中，将第一和第二功能元件(103、105)以及至少一个对准元件(115)以减小的拧紧力矩相互固定；

——在第二步骤中，借助于调整和/或测量装置将第一和第二功能元件(103、105)相互对准；

——在第三步骤中，在满拧紧力矩的情况下将第一和第二功能元件(103、105)相互固定；以及

——在第四步骤中，以满拧紧力矩将对准元件(115)固定在相应的功能元件(103、105)上。

13.根据权利要求12所述的对准方法，其特征在于，所述调整和/或测量装置是激光测量仪、量规或对准模板。

14.根据权利要求13所述的对准方法，其特征在于，在应用对准模板时除了前述步骤之外：

——在第五步骤中，拆卸所述功能单元；

——在第六步骤中，取下所述对准模板，其中，相应的对准元件(115)与可为其配置的功能元件(103、105)保持固定连接；以及

——在最后的步骤中，通过组装又将功能元件(103、105)相互连接，以用于常规使用。