CN105555688A - 针式夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种针式夹具，包括：夹持单元，该夹持单元具有面对待夹持工件的夹持面(20)和带有至少一个夹持针(22)的至少一个针滑座(32)，其中，该至少一个针滑座可滑入主动位置，在该主动位置中夹持针伸出以针行程深度(24)超过夹持面，且可滑入被动位置，在该被动位置中夹持针缩回；驱动单元(14)，该驱动单元具有可沿着驱动方向前行和后退的驱动执行器(26)，其中，该驱动执行器这样地与针滑座运动耦接，即，该针滑座借助于驱动执行器的前行和后退可移动进入被动位置和主动位置；以及，用于调节针行程深度的调节装置(34)，该调节装置具有垂直于驱动方向、可沿着引导方向(36)移动的引导滑座(38)以及用于该引导滑座的止挡(54)，其中，驱动执行器借助于连接臂(42)这样地与引导滑座(38)运动耦接，即，该引导滑座在驱动执行器后退时在朝向止挡(54)的方向上运动，且防止驱动执行器进一步后退。

Description

针式夹具

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前述部分的针式夹具。

背景技术

所谓的针式夹具是具有优选多个夹持针的装置，该装置为了夹持工件可从夹具基体或夹具壳体进入或伸出。这样的针式夹具特别具有下述应用，即，夹持织物、纤维材料、纤维复合材料或其他针可穿透的材料。特别地，针式夹具也应用于分层地接收工件堆中的这样的工件且由此分开。

在此，针式夹具的可靠性取决于夹持针精确地且无干扰地进入和伸出。在此，一方面下述情况是有问题的，即，当夹持针的行程深度不匹配工件的特性，特别不匹配工件位置的厚度时。在该情况下，不能可靠地接收和分开单个工件位置。此外，在重复接收纤维工件时，由于夹持针的进入和伸出，纤维部分可能不期望地被拉入夹持装置中，这同样损害可靠性，且可能要求保养和清洁。

在DE102011010326A1和DE202012100849U1中已知针式夹具，在其中，夹持针的进入和伸出通过小齿轮传动装置由可轴向移动的、特别气动驱动的活塞驱动。在此，驱动活塞的行程借助于在活塞的轴向方向上作用的止挡被限制。在此，设置活塞冲程且由此间接设置可进入和伸出的夹持针的冲程要求改变用于驱动活塞的止挡的轴向位置。

发明内容

本发明的目的在于，在针式夹具中提高操纵工件的可靠性，且同时降低在运行中的针式夹具的易受干扰性。在此特别地，应使得能够可靠地匹配夹持针的穿透深度，且应该能够使得在重复的夹持过程中所必须的清洁和保养工作是舒适的。

该目的通过根据权利要求1的针式夹具实现。针式夹具包括：夹持单元，驱动单元以及用于调节针行程深度的调节装置。这些单元可被置于共同的夹具壳体中。然而也可设想模块化的设计方案，在其中，单个单元，特别是驱动单元和夹持单元或以组件的方式被置于分开的单元壳体中。

夹持单元具有面对待夹持的工件的夹持面，以及分别带有至少一个夹持针的至少一个且优选两个或更多个针滑座。针滑座可滑动地被布置在夹持单元中，且可移动进入主动位置，在该主动位置中夹持针以针行程深度超过夹持面从而夹持工件，以及可移动进入被动位置，在该被动位置中夹持针缩回。基本上，夹持针自身也可倾斜于夹持面进入和伸出，由此被夹持的工件可确保使针不滑脱。也当夹持针倾斜地进入和伸出时，则在此关系中，针行程深度可理解成基本垂直于夹持面的量。

驱动单元包括可沿着驱动方向移动的驱动执行器。该驱动执行器可在两个位置(在下文中称为前行和后退位置)之间实施往复运动。驱动执行器这样地与针滑座运动耦接，即，在驱动执行器在第一方向上移动时(例如，所谓的后退)针滑座移动到主动位置中(伸出的夹持针)，且在驱动执行器移动到第二位置上时(例如，所谓的前行)针滑座移动到被动位置中(进入的夹持针)。

调节装置用于调节针行程深度，且具有可垂直于驱动执行器的驱动方向移动的引导滑座。下文中，引导滑座可沿其移动的方向被称为引导方向。引导滑座沿着引导方向的运动自由度至少一方面通过止挡限制。驱动执行器借助于连接臂这样地与引导滑座运动耦接，即，引导滑座在驱动执行器后退时在朝向止挡的方向上被拉动，且因此通过锁住引导滑座而禁止驱动执行器进一步后退。

就此而言，引导滑座可垂直于驱动执行器的行程而移动。通过连接臂，驱动执行器的运动特别刚性地与引导滑座的运动耦接。就此而言，在驱动执行器后退时引导滑座朝向止挡被拉动，且在驱动执行器前行时在远离止挡的方向上运动。就此而言，引导滑座和驱动执行器的运动是强制耦接的，且仅可是共同的。当引导滑座上碰到止挡时，这因此限制了驱动执行器进一步运动。

通过止挡特别在下述方向上预定引导滑座的结束位置，即，该方向对应于驱动执行器的后退运动。由此仅直接在下述方向上预定驱动执行器的结束位置，即，该方向对应于夹持针的伸出位置。由此可设置针行程深度。对于驱动执行器自身不需要止挡。不同于前述的现有技术，也不轴向于驱动活塞设定受限的止挡。可因此在轴向方向上节省在所述结构方案中所必须的结构空间，或另作它用。

为了相互耦接驱动执行器和引导滑座的竖直运动，连接臂优选倾斜于驱动方向且倾斜于引导方向延伸，使得在驱动执行器与引导滑座之间实现倾斜引导。连接臂或其延伸方向相对于驱动方向和引导方向的角度特别在驱动执行器和引导滑座运动时是固定的。优选地，该角度在从45°至两个竖直方向的范围内。

为了固定连接臂和驱动方向的角度，连接臂一方面可被固定在驱动执行器上，且另一方面在与驱动执行器间隔的位置上具有导向销，该导向销在至少一个壳体壁中的平行于驱动方向延伸的运行槽中被引导。就此而言，连接臂与驱动执行器作为整体在其前行和后退运动时可联动。在此，导向销在平行于驱动方向的运行槽中一起运动，由此连接臂的角度保持恒定。

为了在连接臂的恒定角度的情况下允许引导滑座运动，连接臂优选可沿着其延伸方向移动地在引导滑座上被引导，特别可移动地被引导通过引导滑座中的通道(例如，引导孔)。因此，引导滑座在其沿着引导方向运动时也同时沿着连接臂的延伸方向滑动，因为其倾斜于引导方向延伸。

特别地，引导滑座具有滑动突出部，优选具有两个在相反方向上突出的滑动突出部，该滑动突出部分别在针式夹具的壳体壁中的引导槽中滑动。滑动突出部例如可被构建成引导滑座的销状或棒状的部分，其利用其侧面在引导槽中滑动。

优选地，可借助于调整装置设置用于引导滑座的止挡的位置。调整装置优选包括提供止挡的止挡螺钉或止挡销，其可沿着引导方向调整。止挡螺钉或止挡销可例如在引导槽中被引导，其也引导引导滑座的滑动突出部。调整止挡栓或止挡钉可例如通过引导方向旋转螺纹而实现。对此，例如可在螺纹上设置可旋转的滚花螺母。滚花螺母和止挡螺钉或止挡销例如可与螺纹套筒连接或被构建成与其是一体的。优选地，滚花螺母可旋转通过针式夹具的壳体中的开口，使得针行程深度可方便需求地被调整。

针对另一个设计方案，可通过显示件显示可沿着引导方向被设置的止挡的位置。夹具壳体例如可具有观察开口或观察凹部或观察凹槽，通过其可看到止挡自身，例如止档销，或与其连接的指针。特别地，显示件例如可具有壳体中的观察开口、刻度，使得可复制地调节止挡位置。

通过与引导滑座的运动耦接限制针行程使得可以可靠地和结构简单地预定夹持针的进入和伸出状态。为了改进监控，可在设置单元中设置至少一个传感器，用于探测引导滑座沿着引导方向的位置。特别地，传感器被构建成识别引导滑座在止挡上的贴靠。对此，传感器被布置在沿着引导滑座的运动轨布置的传感器容纳部中。传感器例如可被构建成磁传感器，通过该磁传感器可探测被布置在引导滑座上的测试磁体的存在或不存在。优选地，设置两个沿着引导方向间隔的传感器，使得例如可探测主动位置的和被动位置的存在。被探测的信息例如可传递到夹具控制部，该夹具控制部根据需求、特别根据其夹持状态(工件被夹持或工件未被夹持)控制针式夹具。

在具有调整装置的针式夹具的一个设计方案中，传感器优选被固定在传感器容纳部上，其沿着引导方向的位置同样借助于调整装置被设置。若止挡的位置为了匹配工件厚度而通过调整装置被调整，则传感器也联动。由此可根据调整状态实现最终位置控制。传感器在调整止挡时自动联调。在调整止挡之后不需要分开地设置传感器。

在上述设计方案中，传感器容纳部例如可直接被布置在止挡螺钉/止挡销上或在螺纹套筒上，从而调整调整装置的止挡。

基本上，在所述的针式夹具中，驱动单元可具有气动或电驱动的驱动执行器。因此，例如可设置可前行和后退的驱动活塞，该驱动活塞形成驱动执行器。同样地，可设置例如在电气线性执行器中的可电气移动的驱动执行器。基本上也可行的是，驱动单元具有可在两个旋转方向上旋转地作用的驱动执行器，该驱动执行器通过传动装置驱动针滑座从而运动到主动或被动位置中。

独立于驱动部，驱动执行器优选通过传动装置驱动针滑座。特别地，当设置多个针滑座时，则驱动执行器可通过传动装置共同驱动多个针滑座。例如，驱动执行器和针滑座分别具有齿杆部分，其中，齿杆部分与传递小齿轮啮合，使得驱动执行器的前行和后退与针滑座的来回推动运动耦接。

用于引导针滑座的运动的一个特别有利的设计方案在于，至少一个壳体内壁，然而优选地夹持单元的两个相互面对的壳体内壁具有引导起伏部，该引导起伏部具有特别纵向延伸的槽部分和与其连着的取出隆起部。在此，针滑座利用滑动部(例如，针滑座的销或棒部分)在槽部分中在其主动和其被动位置之间滑动。当槽部分和取出隆起部的过渡部未被塞住时(例如，通过保养板，参见下文)，则因此针滑座可被引导到取出隆起部中。在此，这样地构建取出隆起部，即，在将引导滑座的滑动部引导到取出隆起部中之后，针滑座可从夹持单元中取出。这以简单的方式使得在下述情况下可清洁运动的针滑座，即，例如当被操纵的工件的纤维在针进入和伸出时被拉入夹持单元中时。此外，例如在损坏时可简单地更换针滑座。在操纵纤维工件时通过该措施改进可靠性和减小易受干扰性。

这些优点可针对上述类型的针式夹具而实现。然而基本上独立于驱动单元和/或调节装置的具体的设计方案可行的是，通过所示的措施提高可靠性和减小易受干扰性。

就此而言，上述目的也通过具有引导起伏部的夹持单元的所示设计方案实现，其中，针式夹具包括至少一个下述特征：

夹持单元，具有面对待夹持的工件的夹持面和带有至少一个夹持针的至少一个(优选两个)针滑座，其中，该至少一个针滑座可滑入主动位置，在该主动位置中夹持针以针行程深度超过夹持面，且可滑入被动位置，在该被动位置中夹持针缩回；

驱动单元，具有可驱动的驱动执行器，该驱动执行器与针滑座运动耦接从而移动到主动和被动位置中；

其中，夹持单元的至少一个壳体内壁具有带有槽部分和取出隆起部的引导起伏部，其中，针滑座具有滑动部，针滑座利用滑动部在槽部分中在夹持单元中的其主动位置和其被动位置之间滑动，且其中，针滑座通过将滑动部导入引导起伏部的取出隆起部中而可从夹持单元中取出。

在此，驱动执行器基本上可被构建成可前行的和可后退的活塞，如已经描述的那样，然而也可被构建成驱动轴，从而导入旋转驱动运动。在此，旋转驱动运动可功能通过合适的传动装置被转化成针对针滑座的进入和伸出运动。其他的、以上针对针式夹具所描述的特征可用于另一个设计方案。特别地，设置调节装置，从而以所述方式设置针行程深度。

独立于驱动单元的设计方案，夹持单元可具有壳体，其具有保养开口用于在下述情况下取出针滑座，当其被置于引导起伏部的取出隆起部中时。在此优选地，这样地设置用于关闭保养开口的可装上和可卸下的保养板，即，在关闭保养开口时引导起伏部的取出隆起部通过保养板被塞住。由此仅在取下保养板时可取出引导滑座。

保养板可利用定位盖可拆卸地被固定在壳体中，且对此具有一个或更多个合适的定位突出部，该一个或更多个定位突出部通过所配设的定位凹部定位在夹持单元的或针式夹具的壳体中。

附图说明

下文中参考附图更加详细地描述本发明。附图中：

图1示出针式夹具的透视的外观；

图2为具有伸出的夹持针的夹持单元的细节图；

图3为用于说明用于针行程深度的调节装置的剖视图；

图4示出根据图1的针式夹具的侧视图的细节；

图5为引导滑座的透视图；

图6为对应于图3的通过夹持单元的部分剖视图；

图7示出具有被卸下的保养板的根据图1的针式夹具；

图8为针式夹具的夹持单元的壳体内壁的视图；

图9为用于说明更换针滑座的示意图；

图10示出具有包括电旋转驱动部的驱动单元的针式夹具。

具体实施方式

在下文中以及在附图中，相同或对应的特征分别具有相同的参考标记。

图1示出针式夹具10，该针式夹具在所示的示例中模块化地被构建，由夹持单元12和所配设的驱动单元14构成。针式夹具10具有夹具壳体16，该夹具壳体对于不同的单元(具有相应的单元壳体)基本被构建成多件的，然而对于针式夹具10也可被构建成单件的。特别地，夹具壳体16在夹持单元12的区域中具有壳体壁18(在此：侧壁18)和面对工件的夹持面20。

如在根据图2的细节图中可看到的那样，为了夹持工件多个夹持针22、22'可伸出出夹持面20，对此其可具有配设于夹持针的针开口。优选地，设置多个夹持针22、22'，该多个夹持针在伸出出夹持面20时相互倾斜地延伸且交叉。因此可实现稳定地保持工件。如在所示示例中所示的那样，夹持针22、22'可倾斜于夹持面20定向。针行程深度24被定义为垂直于夹持面20针对针的有效穿透深度的量。

如可在根据图3的剖视图中看到的那样，驱动单元14包括在两个方向上可移动的驱动执行器26，该驱动执行器在所示示例中被气动驱动。对此，驱动单元14具有两个内置的压力腔28、28'，该压力腔通过压力流体(例如，压力空气)被加压从而使驱动执行器26在相反的方向上运动。对此，设置相应的压力接头30。

驱动执行器26通过传动装置(例如参见图10：小齿轮)与针滑座32(参见图9和10)运动耦接，使得在驱动执行器26后退时(在图3中在向上的方向上，例如通过压力腔28'的加压)，针滑座32在朝向夹持面20的方向上运动，且夹持针22超过夹持面20(所谓的主动位置)。

此外，针式夹具10包括调节装置34，通过该调节装置可设置最大的针行程深度24，且特别可在图3和6中更精确地看到该调节。调节装置34包括在夹具壳体16中可沿着引导方向36移动支承的引导滑座38。引导滑座38径向向外地偏心于驱动执行器26被布置。引导滑座38在所示的示例中以滑块的形式被构建，该引导滑座在夹具壳体16的内壁中的相应的引导槽39被引导。在此，引导滑座38可沿其移动的引导方向36垂直于驱动方向40延伸，驱动执行器26可沿着该驱动方向前行和后退。

驱动执行器26的运动通过连接臂42与引导滑座38的运动耦接。连接臂42倾斜于驱动方向40且倾斜于引导方向36地延伸。在此，在驱动执行器26运动时，连接臂42相对于所述方向的角度是固定的，在所示示例中为大致45°。这通过下述方式实现，连接臂42一方面通过固定点44被固定在驱动执行器上，且另一方面利用导向销46在壳体内壁中的平行于驱动方向40延伸的运行槽中可移动地被引导。为了使得在驱动执行器26沿着驱动方向40运动时引导滑座38可沿着引导方向36运动，连接臂42沿着其延伸可移动地被引导通过引导滑座38中的通道50(参见图5)。由此，在驱动执行器26沿着驱动方向40运动时，连接臂42作为整体沿着驱动方向40运动。在此，引导滑座38沿着连接臂42移动，由此引导滑座38沿着引导方向36运动。

引导滑座38具有两个在相反方向上突出的滑动突出部52，该滑动突出部在壳体内壁的引导槽39中延伸(参见图5和6)。

引导滑座38沿着引导方向36的运动自由度通过止挡54被限制，该止档在所示的示例中由止挡螺钉56形成，其在引导槽39中延伸。止挡螺钉56与螺纹套筒58连接，该螺纹套筒在螺纹上延伸且可通过沿着引导方向36的旋转而移动。为了旋转螺纹套筒58，该螺纹套筒可设置有环形的滚花螺母60，该滚花螺母可通过在壳体中的操作开口旋转(参见图4)。

通过可调整的止挡54提供调整装置62，通过该调整装置可限制引导滑座38的移动路径且由此间接限制驱动执行器28的最大行程。这导致也可借助于调整装置62间接设置针行程24。

如在图4中所示的那样，夹具壳体16此外可具有观察开口64或观察凹部64，通过其例如借助于合适的指针66可看到止挡54的位置。为了可重复地设置针行程深度24，例如可在观察开口或观察凹部64的区域中在壳体16上设置刻度68(参见图4)。

基本上独立于驱动单元14和/或调节装置34的具体设计方案，在夹持单元12中可通过舒适的方式实现针滑座32的可更换性，如在下文中根据图7至9所说明的那样。夹具壳体16具有保养开口70，该保养开口在所示的示例中被布置在侧壁18与壳体16连接到夹持面20上的窄侧之间。保养开口70可通过保养板72封闭。保养板72例如可通过定位突出部74定位在壳体壁的内部中。在取下保养板72时，例如为了清洁目的，针滑座32例如可从夹持单元12中取出，如在图9中所示的那样。

为了使得能够取出针滑座32，且同时在置入保养板72时使得能够运行可靠地引导针滑座32，可使用根据图8所说明的设计方案。图8示出夹持壳体16的壳体内壁76的视图，在所示示例中为侧壁18的内侧。壳体内壁76在其连接到保养开口70的边缘区域中具有引导起伏部78，该引导起伏部被构建成壳体内壁76中的凹部。引导起伏部78具有纵向延伸的槽部分80，被置于其中的针滑座32可在主动和被动位置之间来回滑动。优选地，槽部分80沿着壳体内壁26邻接到保养开口70的部分在朝向连接到夹持面20的部分20'的方向上延伸。引导起伏部78在其背向夹持面的区域中具有取出隆起部82，其通过阶梯状的凸肩84过渡到槽部分80中。

针滑座32利用例如棒状的滑动部在引导起伏部78的槽部分80中滑动。为了取出针滑座32，该滑动部可被导入取出隆起部82中，且针滑座32通过拉出引导部86从取出隆起部82中被取出。然而，这仅对于被移除的保养板72是可行的。在使用状态下，保养板72塞住取出隆起部82，且确保针滑座32在槽部分80中。

为了使得能够对夹持针22进行最终位置控制，可沿着引导方向36布置传感器88，借助于传感器可探测被布置在引导滑座38上的测试磁体90的接近。传感器88中的一个例如可被布置在传感器容纳部92中，该传感器容纳部与止挡54固定连接。由此，在止挡的位置借助于调整装置62移动时(参见图3)，传感器沿着引导方向36的位置一起改变。然而也可设想，在被位置固定地置于夹具壳体中的传感器容纳部92'上设置传感器88，从而例如识别夹持针22的进入状态。

图10示出针式夹具100，在其中，驱动单元14具有电伺服电机(Drehmotor)，该伺服电机在所示示例中被构建成步进电动机102。步进电动机102例如通过接合器104驱动被设计成驱动轴106的驱动执行器26。驱动轴106延伸(例如沿着所谓的驱动方向44)到夹持单元12中。为了驱动针滑座32，驱动轴106具有螺旋部分108，该螺旋部分与传递小齿轮110啮合，该传递小齿轮再次与针滑座32的所配设的齿杆部分啮合。因此，通过有针对性的控制步进电动机，可精确地设置针行程深度。对此可设置控制装置112，该控制装置可通过插拔连接114与机器控制部连接。

Claims (14)

1.一种用于夹持工件的针式夹具(10)，包括：夹持单元(12)，该夹持单元具有面对待夹持工件的夹持面(20)和带有至少一个夹持针(22)的至少一个针滑座(32)，其中，该至少一个针滑座(32)可滑入主动位置，在该主动位置中夹持针(22)伸出以针行程深度(24)超过夹持面(20)，且可滑入被动位置，在该被动位置中夹持针(22)缩回；驱动单元(14)，该驱动单元具有可沿着驱动方向(40)前行和后退的驱动执行器(26)，其中，该驱动执行器(26)这样地与针滑座(32)运动耦接，即，该针滑座借助于驱动执行器(26)的前行和后退可移动进入被动位置和主动位置；以及用于调节针行程深度(24)的调节装置(34)，其特征在于，调节装置(34)具有垂直于驱动方向(40)、可沿着引导方向(36)移动的引导滑座(38)以及用于引导滑座(38)的止挡(54)，其中，驱动执行器(26)借助于连接臂(42)这样地与引导滑座(38)运动耦接，即，该引导滑座在驱动执行器(26)后退时在朝向止挡(54)的方向上运动，且防止驱动执行器(26)的进一步后退。

2.根据前一权利要求所述的针式夹具(10)，其特征在于，连接臂(42)倾斜于驱动方向(40)和引导方向(36)延伸。

3.根据前一权利要求所述的针式夹具(10)，其特征在于，连接臂(42)沿着其延伸可移动地在引导滑座(38)上被引导，特别可移动地被引导通过引导滑座(38)中的通道(50)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的针式夹具(10)，其特征在于，引导滑座(38)具有滑动突出部(52)，优选具有两个在相反方向上突出的滑动突出部(52)，其中，滑动突出部(52)在针式夹具(10)的壳体壁(18)中的引导槽(39)中滑动。

5.根据前述权利要求中任一项所述的针式夹具(10)，其特征在于，设置有调整装置(62)，用于调节止挡(54)沿着引导方向(36)的位置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的针式夹具(10)，其特征在于，止挡(54)沿着引导方向(36)的位置可通过显示件(64、66)显示。

7.根据前述权利要求中任一项所述的针式夹具(10)，其特征在于，设置有至少一个传感器(88)，用于探测引导滑座(38)沿着引导方向(36)的位置，特别用于探测引导滑座(38)在止挡(54)上的贴靠。

8.根据至少权利要求5和7所述的针式夹具(10)，其特征在于，传感器(88)被布置在传感器容纳部(92)上，该传感器容纳部沿着引导方向(36)的位置同样可借助于调整装置(62)调节。

9.根据前述权利要求中任一项所述的针式夹具(10)，其特征在于，驱动单元(14)具有可气动前行和后退的驱动活塞(26)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的针式夹具(10)，其特征在于，驱动单元(14)具有电驱动的驱动执行器(26)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的针式夹具(10)，其特征在于，驱动执行器(26)通过传动装置驱动所述一个或多个针滑座(32)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的针式夹具(10)，其特征在于，夹持单元(12)的至少一个壳体内壁(76)具有带有槽部分(80)和取出隆起部(82)的引导起伏部(78)，其中，针滑座(32)具有滑动部，针滑座通过滑动部在槽部分(80)中在其主动和其被动位置之间滑动，且其中，针滑座(32)通过将滑动部导入引导起伏部(78)的取出隆起部(82)中而可从夹持单元(12)中取出。

13.根据前一权利要求所述的针式夹具(10)，其特征在于，夹持单元(12)具有壳体(16)，该壳体具有用于取出针滑座(32)的保养开口(70)，其中，这样地设置有用于关闭保养开口(70)的可装上和卸下的保养板(72)，即，在关闭保养开口(70)时取出隆起部(82)通过保养板(72)被塞住。

14.根据前一权利要求所述的针式夹具(10)，其特征在于，保养板(72)具有定位突出部(74)，该定位突出部在保养板(72)装在壳体(16)上时通过相配的定位凹部或定位开口被定位。