CN105364598B - 夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一夹紧装置，用于可释放地保持刀架柄，刀架柄形成有在后端中的接合孔。所述夹紧装置包括：外壳，其具有安装孔，以容纳刀架柄；拉杆，其往复可移动地安装在外壳内，并且拉杆在前端中设置有接合装置，该接合装置适于与刀架柄的接合孔内的接合结构接合，其中拉杆在后部中形成有延伸穿过拉杆的拉杆孔；和凸轮轴，其延伸穿过拉杆孔且包括凸轮结构。凸轮轴可旋转地以轴颈方式设置在外壳中并且适于当旋转凸轮轴时借助于凸轮结构向拉杆施加相对于外壳的轴向移位。凸轮轴包括由凹陷间隔开的两个相同的凸轮结构，并且在拉杆孔的内部上，拉杆形成有处在拉杆孔的每一侧上的凸脊，当旋转凸轮轴时，这些凸脊每一个均配合在凸轮轴的凹陷内。

Description

夹紧装置

技术领域

本发明涉及一种夹紧装置，用于可释放的保持刀架柄，刀架柄形成有在后端中的接合孔，该夹紧装置包括：

外壳，该外壳具有向前面向的表面和安装孔，该安装孔与向前面向的表面相交并且从其向后延伸，以接收刀架柄；

拉杆，该拉杆被往复可移动地安装在外壳内，并且拉杆在前端中设置有接合装置，该接合装置适于与刀架柄的接合孔内的接合结构接合,拉杆在后部中形成有拉杆孔，拉杆孔在相对于拉杆的纵向轴线的横向方向上延伸穿过拉杆；和

凸轮轴，该凸轮轴延伸穿过拉杆孔，并且凸轮轴包括凸轮结构,其中，凸轮轴可旋转地以轴颈方式设置在外壳中并且适于当旋转凸轮轴时借助于凸轮结构向拉杆施加相对于外壳的轴向移位。

背景技术

以上在前序部分中所概述的夹紧装置是众所周知的，并且广泛地应用在制造业内，以保持不同种类的刀具，从而加工各种材料的工件。夹紧装置可选择地安装在可旋转的心轴上，用于保持例如钻头或者铣刀，或者是不可旋转的，以保持车刀。

该种夹紧装置一个极大的优点是：允许通过简单的旋转凸轮轴大约100°到200°实现刀具的快速夹紧，其必然效果是刀具将被较大的力拉入外壳的安装孔中并且由此被夹紧装置牢固地保持。而且，刀具的释放也可以通过反向旋转凸轮轴而被容易且快速的执行。通常的，外壳的孔和刀架柄也被制造为略微锥形，从而它们在轴向方向上从刀具向后是渐缩的。以该方式，在刀具和夹紧装置之间的连接也可以被制造为完全没有任何游隙，其必然效果是刀具被保持在允许借助于刀具进行高精度加工的精确位置中。

然而,现有技术的该种夹紧装置的一个缺点是：拉杆具有较大的横截面尺寸，使得对于通常使用的刀架柄的期望的横截面尺寸，其不能从外壳前端被插入穿过外壳的孔。拉杆被制成具有这样的大的横截面尺寸的理由是：拉杆孔必须容纳如下凸轮轴，该凸轮轴具有足够尺寸的凸轮结构，以便提供凸轮轴的期望的移位，以及对于操作者在夹紧和释放期间执行凸轮轴旋转来说的期望的力减小。然而，为了保证拉杆的充分的拉伸强度，以承受将刀架柄拉入刀架柄孔中的期望的力，环绕拉杆孔的拉杆的余下的腿部必须具有充足的横截面尺寸。将结合本发明的以下详细描述来更详细地描述夹紧装置的现有技术设计方案的示例。相应地,当组装夹紧装置时，为了将拉杆定位在适当的位置,拉杆目前从夹紧装置的后部被插入，或在拉杆从前端被插入外壳后，将一个刀架柄孔套筒安装在夹紧装置的前端中。这样的一个结果是：夹紧装置的总体尺寸不能做得如同期望的那样小和细。另一个结果是：夹紧装置将包括额外的安装细节，这将使得夹紧装置制造成本更加昂贵，在材料成本和执行该组装的成本两方面都更加昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供夹紧装置，其中拉杆可从外壳的前端穿过外壳的孔而插入外壳中。可以通过根据本发明的夹紧装置来实现至少该目的。

相应地,本发明的基础是这样一种认识，即拉杆可以被制造成具有较小的总体横截面尺寸，从而使得其可以从外壳的前端被插入穿过外壳孔。这可通过如下方式来实现，即替代如现有技术夹紧装置的单个连续的凸轮结构，凸轮轴设有凹陷，该凹陷将凸轮结构划分为两个单独的凸轮结构。以该方式，能够提供两个腿部的内侧表面，这两个腿部使拉杆的前部和后部彼此互连，这两个腿部的内侧表面具有在拉杆的纵向方向上的加强凸脊，在旋转凸轮轴时，这些凸脊配合在凸轮结构之间的凹陷内。由于这些凸脊对于拉杆的结构强度的贡献，拉杆的总体横截面尺寸被制造成很小，从而使得拉杆可以从外壳的前端插入穿过外壳孔。穿过拉杆的用于凸轮轴的孔可以被制造成具有在轴向方向上比在垂直于轴向方向的方向上大的自由空间，从而在将凸轮轴插入穿过孔期间，凸轮轴的最大尺寸可定向在轴向方向上。

明显的是，本发明可以在权利要求书的范围内以许多不同的方式被改变和修改。例如,在之后描述和示出的本发明的示例性的实施例中，夹紧装置的安装孔形成锥形且在横截面上具有“三角形”或者多边形形状，以便夹紧具有类似形状的安装柄的刀架。然而，安装孔也可以具有不同的形状，以便夹紧其它类型的安装柄。而且,在示例性的实施例中，夹紧装置的拉杆设置有在前端中的单独的可拆卸螺栓。这本身是有利的，因为其使得布置穿过拉杆的用于冷却介质的流道更容易。然而，拉杆当然也可以被形成有适当形状的向前指向的柱头，该柱头与拉杆的余下部分是一体的。

在遍及本申请的说明书和权利要求书中，术语“向前”用于指示朝向安装孔的外开口的方向或者位置，在夹紧期间，将刀架柄插入穿过该安装孔。类似的,术语“后”或者“向后”用于指示远离安装孔的外开口的方向或者位置。

附图说明

下文中将参考附图描述现有技术的夹紧装置的实施例以及根据本发明的夹紧装置的示范性的实施例，其中：

图1-3示出了现有技术的夹紧装置的实施例；

图4为根据本发明的被联接到刀架的夹紧装置的透视图；

图5是根据图4的分解透视图；

图6是夹紧装置的凸轮轴的透视图；

图7是图6的凸轮轴的从下方看到的视图；

图8是夹紧装置的拉杆的透视图；

图9是图8中的拉杆的剖面透视图；

图10是夹紧装置的外壳、拉杆和凸轮轴的局部剖面透视图；

图11是在初始的未锁定阶段中的沿图12的线XI-XI的夹紧装置和刀架的纵截面图；

图12是根据图11的侧视图；

图13是根据图11和12的局部剖面透视图；

图14是在激活的锁定阶段中的沿图12的线XI-XI的夹紧装置和刀架的纵截面图；

图15是沿图14的线XV的纵截面图；

图16是沿图14的线XVI的纵截面图；

图17是沿图14的线XVII-XVII的横截面图；

图18是在释放的未锁定阶段中的沿图12的线XI-XI的夹紧装置和刀架的纵截面图；

图19是沿图18的线XIX的纵截面图；以及

图20是沿图18的线XX的纵截面图。

现有技术夹紧装置的详细说明

根据现有技术夹紧装置现在将参考图1-3而被简要的描述。现有技术的夹紧装置是不可旋转类型的，其适于夹紧例如车刀。从图1可以明显的看出，夹紧装置1的外壳大体上是盒形的，且被示出为连接到示意性示出的刀架2。图2是夹紧装置和刀架的分解的透视图，示出了被包含在夹紧装置中的全部的单独的部件。这些部件中的一个是被插入外壳的孔4中的拉杆3。拉杆3在锁定阶段和释放阶段之间调节夹紧机构(其功能在此没有被描述)，在锁定阶段中，刀架牢固的联接到夹紧装置，在释放阶段中，刀架从夹紧装置释放。通过使拉杆3在外壳中的孔4的轴向方向上移位来执行夹紧机构的调节。通过旋转凸轮轴5来依次执行拉杆的移位，凸轮轴5延伸穿过外壳且穿过在拉杆中的孔，且凸轮轴5设有凸轮结构，该凸轮结构根据需要可作用在穿过拉杆的孔的后表面上(这将使拉杆向后移位)或者作用在孔的向前的表面上(这相应地将使拉杆向前移位)。

然而,由于凸轮结构包括锁定凸轮表面以及释放凸轮表面，所以凸轮轴将具有相当大的横截面尺寸，并且相应地，拉杆的孔不得不形成有对应地大的横截面尺寸，以便容纳具有凸轮轴及其凸轮结构。结果，也因为腿部必须具有一定的横截面尺寸以便承受将发生的力，所以拉杆形成有相当大的横截面尺寸，该腿部连接拉杆的前部和后部，并且位于拉杆孔的相应侧上。其必然效果是，对于刀具和刀架的安装柄的通用尺寸，拉杆不能从夹紧装置的前端被插入，因为通道太小。此处公开的现有技术夹紧装置中，该问题已经通过在外壳的孔4内安装单独的套筒6而得到解决，外壳的孔4将限定用于刀架的安装柄的刀架柄孔。相应地，在安装刀架柄孔套筒6之前，将拉杆安装到外壳中。

这样的解决方案伴随的问题是，用于制造夹紧装置的成本将增加。另一个问题是，利用单独的刀架柄孔套筒将引入具有其本身制造公差的另一个部件，这将降低通过刀具执行的加工工作的精度。

根据本发明的夹紧装置的实施例的详细说明

参照图4，其中在透视图中示出根据本发明的夹紧装置10和与夹紧装置的前端联接的示意性的且剖面的刀架11。刀架在此被示意性示出为仅示出其被剖面的后端，但是实际中，某种形式的加工刀具被连接到刀架，加工刀具与刀架一体化或者作为单独的被连接的部分。在后端中，夹紧装置设置有安装柄12，其适于被连接到例如未示出的加工机床或类似设备的旋转心轴。夹紧装置包括具有内孔14(图5)的略微细长的筒形外壳13。在其包络表面上，外壳设有穿过外壳的用于安装凸轮轴16的通孔15，其提供了对于在凸轮轴的端部处呈内六角驱动件17的形式的接合结构的接近。

图5是根据图4的夹紧装置和刀架11的分解的透视图，示出了形成夹紧装置的部分的各种部件。类似于夹紧装置,刀架也设置有安装柄18(在图示的实施例中这些安装柄都是US5340248中公开的类型)，安装柄18包括锥形柄，该锥形柄具有轴向的孔和略微“三角形”或者多边形的非圆形的横截面,其适于被拉入对应形状的安装孔14中。锥形确保了连接没有在径向以及轴向方向上的游隙，其中“三角形”形状确保了安装柄相对于安装孔不可旋转的固定。为了将刀架的安装柄18拉入夹紧装置的安装孔中，后者设置有联接机构，该联接机构包括在筒形外壳13内布置的拉杆19、压缩弹簧20、卡环21、弹性O形环22、多个接合段23和端螺栓24。两个密封环25布置在拉杆和外壳的内孔之间。通孔15形成为穿过外壳并垂直于外壳的中心轴线26，并且在组装状态下，凸轮轴16被插入通孔中且穿过在拉杆中的孔27。

在根据图6的透视图中以及在图7中的端视图(在图6中从下方观察)中更详细地示出凸轮轴16。在一端中，凸轮轴包括头部，该头部形成有呈内六角驱动件17的接合结构，该接合结构适于被内六角扳手接合，以便设定凸轮轴。在内六角驱动件的周围，头部设置有用作支承表面的大的环形的表面28，以被可旋转地以轴颈方式设置在外壳的一侧处。凸轮轴的中间部分形成有由一个凹陷30间隔开的两个相同的凸轮结构29，该凹陷30在凸轮轴的周向方向上延伸。在另一端中，凸轮轴设置有：用作支承表面的小的环形的表面31，以被可旋转地以轴颈方式设置在外壳的另一侧处；以及止挡凸耳32，该止挡凸耳32限制相对于外壳的旋转的程度。如从图7可以看到的，凸轮结构均具有两个凸轮表面。更具体地，一个第一锁定凸轮表面33操作以使拉杆在轴向方向上远离安装孔向后移位并且将刀具锁定到夹紧装置，并且一个第二释放凸轮表面34操作以使拉杆在轴向方向上朝向安装孔向前移位并且从夹紧装置上释放刀具。

现在参看图8和9，其中分别在一个完整的透视图和一个剖面的透视图中示出拉杆19。如现有技术的这种夹紧装置，孔27形成为在垂直于拉杆纵向轴线的方向上穿过拉杆，在夹紧装置的组装状态下，凸轮轴延伸穿过该孔27。然而，根据本发明，两个腿部35的内侧表面设有在拉杆的纵向方向上的加强凸脊36,这两个腿部35将拉杆的前部和后部彼此互连，当凸轮轴旋转时，这些凸脊配合在凸轮结构29之间的凹陷30内。由于这些凸脊对拉杆的结构强度的贡献，拉杆的整个横截面尺寸可以被制造成很小，使得拉杆可以从外壳的前端插入穿过外壳孔。如图10所示，穿过拉杆的用于凸轮轴的孔被制造成为具有在轴向方向26上比垂直于轴向的方向上大的自由空间，使得在将凸轮轴16插入穿过孔27期间，凸轮轴的最大尺寸可定向在轴向方向上。

图11是组装状态下在其所有部件被安装在适当位置的情况下沿刀架11和夹紧装置10的纵向或者中心轴线的截面。此处，夹紧装置处于初始阶段，即，当刀柄18刚好被插入安装孔中而凸轮轴16被激活，从而刀柄被联接到夹紧装置并且被以大的力拉入外壳13的安装孔中。如可看到的，端螺栓24旋拧到拉杆19的前端中的孔中，且与其中心轴线26同心。而且,在刀架的后端中的接合孔的内表面与端螺栓和拉杆的前端之间形成的空间中，在拉杆和端螺栓周围安装接合段23。通过将每一个接合段的向外延伸的凸缘部分37与卡环21内侧的内沟槽接合并且将弹性O环22定位在接合段的后端中的向外面向的沟槽结构中，将接合段保持在适当位置中。接合段的前端形成有向外指向的接合凸缘38，其适于与在刀架的接合孔内的接合沟槽48接合，但是在该初始阶段，脱开与接合沟槽的接合。而且,压缩弹簧20被安装在拉杆19和卡环21之间，并且用于使卡环和接合段向前移位。在该初始阶段，凸轮轴被旋转成使得释放凸轮表面34作用在拉杆口的向前的表面上并且迫使拉杆向前移动。

从根据图11的初始阶段，凸轮轴可以旋转大约105度，从释放位置到锁定位置，如图12所示，其中凸轮结构的锁定凸轮表面33作用在拉杆孔的后表面上，且迫使拉杆19向后移动。在根据图13的沿着夹紧装置和刀架的中心轴线26的局部剖面透视图中和根据图14的沿着中心轴线的纵截面图中示出该锁定位置。如从这些图中可以看到的，借助于压缩弹簧20，将卡环21和接合段23朝向刀架柄18的端表面向前推动，而借助于凸轮轴16的锁定凸轮表面33将拉杆19和端螺栓24向后拉动，凸轮轴16的锁定凸轮表面33作用在拉杆孔的后表面上。这必然影响如下：接合段的前端通过在端螺栓24上的向后面向的斜切表面39上滑动而被向外移位。以该方式，接合段的接合凸缘38将被向外移位，并且与刀架的接合孔内侧的接合沟槽接合，使得借助于拉杆19将刀架柄18拉动，使之牢固地支承抵靠外壳的安装孔的表面。

图15是沿图14中线XV的纵截面图,示出了锁定凸轮表面33作用于拉杆孔27的后表面上并且因此迫使拉杆19向后进入锁定阶段。

图16是沿图14的线XVI的纵截面图，示出了凸轮轴的止挡凸耳32处于锁定位置中。然而，止挡位置并不是精确地预先限定的位置，因为其可以取决于例如刀架柄和作为夹紧装置的锁定机构的一部分的部件的精确的测量而略微改变。

图17是沿图14的线XVII-XVII的横截面图，示出了在锁定阶段中在拉杆的腿部35中的一个腿部的内侧表面上的加强凸脊36定位在拉杆的凸轮部分29之间的凹陷内。

图18是在相同的释放阶段中沿刀架11和夹紧装置10的中心轴线26的纵截面图。显然的，凸轮轴16被旋转到释放位置，使得每一个凸轮部分的释放凸轮表面34作用在拉杆孔的向前的表面上，并且拉杆19因此被迫向前移动，相应地，接合段23将被向内移位，使得它们的接合从刀架柄的接合孔的内侧上的接合沟槽脱离，因此可以从外壳10的安装孔拉出刀架柄。

图19是沿图18的线XIX的纵截面图，示出了凸轮轴的释放凸轮表面34作用在拉杆孔27的向前的表面上，并且迫使拉杆在向前方向上移动。

图20是沿图18的线XX的纵截面图，示出了凸轮轴的止挡凸耳32处于释放位置。不同于锁定位置，释放位置是由形成在外壳中的凹陷限定的区别位置，因为不期望凸轮轴能被旋转超过该位置。

本发明示出的实施例也设有用于冷却介质(冷却介质可选择地为液体或者气体)的流道系统,以便允许冷却介质从安装柄分配给未公开的、处在刀架的外端中的加工刀具。流道(通常由附图标记40指示)如从图11、图14和图18中可以看到，从外壳的安装柄12的后端延伸到外壳的孔，如从图8、9、10和17可以看到，穿过拉杆19和其腿部35,并且如从图5可以看到，在拉杆的前端中出口。如从图5、10、11和18可以看到，冷却介质因此可以流经夹紧装置的接合机构并且之后穿过在端螺栓中形成的通道而到达刀架的接合孔。具有如此布置的流道系统的一个优点是：冷却介质绝不穿过拉杆孔和被定位在其中的凸轮轴，使得不必密封凸轮轴以避免在凸轮轴和外壳之间的冷却流体的泄漏。替代的，在拉杆孔的每一侧上，在拉杆和外壳的内孔之间布置密封环25是足够的。

Claims (4)

1.一种用于可释放地保持刀架柄(18)的夹紧装置，所述刀架柄(18)形成有在后端中的接合孔，所述夹紧装置包括：

外壳(13)，所述外壳(13)具有向前面向的表面和安装孔(14)，所述安装孔(14)与所述向前面向的表面相交并且从其向后延伸，以容纳所述刀架柄；

拉杆(19)，所述拉杆(19)被往复可移动地安装在所述外壳内，并且所述拉杆(19)在前端中设置有接合装置(23)，所述接合装置(23)适于与所述刀架柄的所述接合孔内的接合结构(48)接合,且所述拉杆在后部中形成有拉杆孔(27)，所述拉杆孔(27)在相对于所述拉杆的纵向轴线的横向方向上延伸穿过所述拉杆；和

凸轮轴(16)，所述凸轮轴(16)延伸穿过所述拉杆孔且包括凸轮结构(29)，其中，所述凸轮轴被可旋转地以轴颈方式设置在所述外壳中，并且所述凸轮轴适于当旋转所述凸轮轴时借助于所述凸轮结构向所述拉杆施加相对于所述外壳的轴向移位，

其特征在于：所述凸轮轴(16)包括两个相同的凸轮结构(29)，所述两个相同的凸轮结构(29)由凹陷(30)间隔开，并且所述两个相同的凸轮结构(29)每一个包括：第一凸轮表面(33)，所述第一凸轮表面(33)能够操作以将所述拉杆(19)向后推压至锁定位置，在所述锁定位置中，所述第一凸轮表面(33)将所述刀架柄(12)牢固地锁定到所述夹紧装置；以及第二凸轮表面(34)，所述第二凸轮表面(34)能够操作以使所述拉杆向前形锁合地移位到未锁定位置，在所述未锁定位置中，能够从所述夹紧装置释放所述刀架柄，

并且在所述拉杆孔的内部上，所述拉杆形成有处在所述拉杆孔(27)的每一侧上的、在与所述拉杆的纵向轴线平行的方向上的凸脊(36)，当旋转所述凸轮轴时，所述凸脊(36)每一个均配合在所述凸轮轴的所述凹陷内。

2.根据权利要求1所述的夹紧装置，其中所述拉杆(19)设置有在所述拉杆的所述前端中的端螺栓(24)。

3.根据权利要求1或2所述的夹紧装置，其中其设置有用于冷却介质的流道(40)，所述流道(40)从所述夹紧装置的后端延伸到所述外壳的内孔，并且延伸穿过所述拉杆(19)并且穿过其腿部(35)，并在所述拉杆的所述前端中出口，其中在所述拉杆孔(27)的每一侧上，在所述拉杆与所述外壳的所述内孔之间布置密封环(25)。

4.根据权利要求2所述的夹紧装置，其中，其设置有用于冷却介质的流道(40)，所述流道(40)从所述夹紧装置的后端延伸到所述外壳的内孔，并且延伸穿过所述拉杆(19)并且穿过其腿部(35)，并在所述拉杆的所述前端中出口，其中在所述拉杆孔(27)的每一侧上，在所述拉杆与所述外壳的所述内孔之间布置密封环(25),并且其中所述拉杆(19)设置有在所述拉杆的所述前端中的端螺栓(24)，并且其中用于冷却介质的流道(40)也被布置穿过所述端螺栓(24)。