CN106481630B

CN106481630B - 机器元件用紧固系统

Info

Publication number: CN106481630B
Application number: CN201610720791.4A
Authority: CN
Inventors: 马库斯·施密德; 马尔科·海克曼; 约亨·恩德雷斯; 马库斯·赫尔曼
Original assignee: Wittenstein SE
Current assignee: Wittenstein SE
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2036-08-24
Also published as: TW201719029A; KR20170026252A; EP3156666B1; US20170058933A1; JP6875084B2; ES2900873T3; TWI736547B; DE102015114401A1; US10428854B2; JP2017096489A; KR102666898B1; CN106481630A; EP3156666A1

Abstract

一种将机械元件(41)，特别是伸长的机械元件(41)，特别是齿条或线性导轨紧固在承压件(45)，特别是在机床或凸缘中的紧固系统，包括：偏心螺栓(1)和滑动至连接段(7)上的偏心套筒(3)，该偏心螺栓包括容纳在承压件(45)的容纳开口(55)中的销段(5)和包括连接段(7)，其中，所述连接段相对于销段(5)以偏心的方式设置。

Description

机器元件用紧固系统

技术领域

本发明涉及一种根据本申请的用于机械元件的紧固系统，并且还涉及一种偏心件，以及一种根据本申请的用于紧固机械元件的方法。

背景技术

当安装，例如，齿条或线性导轨的机械元件时，该机械元件在整个使用寿命和操作期间以固定的方式且牢固地连接至机床是重要的。当极强的力作用在机械元件上时，还必须确保固定连接。

现有技术公开了其中机械元件通过螺丝初始地安装在机床上且通过销附加地固定至适配件的方法。为了这个目的，在安装期间，该机械元件在若干点处必须被钻制且与机床铰削在一起，从而可以连接圆柱形销、圆锥型销、槽销或定位销。由于机械元件通常是大型组件、机械或装置的组成成分，所以它们不能移动至为钻制和铰削设置的固定机械上以便被钻制和铰削。因此，在安装期间，不得不通过便携式机械实施钻制和铰削。这些操作非常耗时、不便且由于碎屑造成污染。

发明内容

本发明的目的是改善用于机械元件的紧固系统，从现有技术已知该紧固系统。具体地，简单的设计，或简单或快速或清洁的安装应该是可能的。此外，高度承载能力是所期望的。

该目的通过一种根据本申请的用于机械元件的紧固系统，和一种偏心件，以及一种根据本申请的用于紧固机械元件的方法实现。典型的进展在本申请中指出。

本发明的第一方面涉及一种将机械元件，特别是伸长的机械元件，特别是齿条或线性导轨紧固在承压件中，特别是在机床或凸缘中的紧固系统，包括：偏心螺栓和滑动至该连接段上的偏心套筒，该偏心螺栓包括特别地至少部分是圆柱形的容纳在承压件中的销段并且包括特别地至少部分是圆柱形的连接段，其中，该连接段相对于销段以偏心的方式设置。

本发明的另一方面涉及本文件中描述的一个典型实施例中的一种紧固系统，该紧固系统包括承压件，其中，提供了用于容纳销段的容纳开口。

本发明的另一方面涉及在本文件中描述的一个典型实施例中的一种用于紧固系统的偏心螺栓，其中，偏心螺栓包括至少部分是圆柱形的容纳在承压件中的销段，包括至少部分是圆柱形的连接段，以及包括头段，其中，连接段相对于销段以偏心的方式设置。

本发明的另一方面涉及一种使用本文件中描述的一个典型的实施例中的紧固系统将机械元件，特别是伸长的机械元件，特别是齿条或线性导轨紧固在承压件中的方法，该方法包括：在承压件上固定机械元件，将偏心螺栓插入至容纳开口内，通过在容纳开口中旋转定向偏心螺栓从而允许偏心套筒滑动至头段上，定位偏心套筒，以及滑动偏心套筒至连接段上。

典型实施例包括特别地至少部分是圆柱形的头段。头段通常是相对于连接段偏心的。在另外的实施例中，连接段同时形成直径保持恒定的头段。实施例还可以具有成形段，例如，销段、连接段、中间段或头段中的至少一个的至少部分是圆锥形的。

在典型实施例中，头段的至少部分具有圆柱形设计。在实施例中，头段沿圆周方向仅具有部分的圆形段。在这些段之间可以设置凹槽或开口。在另外的实施例中，头段、销段和/或连接段的每个在外周上方均具有周向连续的圆柱表面。

典型的实施例涉及一种用于将机械元件紧固在具有偏心螺栓和偏心套筒的机床中的紧固系统。偏心螺栓通常被细分为多个段。特别是圆形的销段用于容纳在机床中的偏心螺栓。在该情况下，销段的直径大约对应于机床中的容纳开口的内径。容纳开口和销段通常具有过盈配合。典型的销段具有g6至m6，例如k6的公差。典型的容纳开口具有G7和K7之间的，例如H7的公差。销段和容纳开口之间的配合通常具有+60，通常地+30的最大过盈量，和/或-40，通常地-20的最大间隙。在这种情况下，这些值的单位设置为μm。在示例性实施例中，容纳开口和销段具有压配合。

相对于销偏心设置的连接段通常直接邻接偏心螺栓的销段。在示例性实施例中，相对于销偏心设置的连接段直接地邻接偏心螺栓的销段。在实施例中，中间段还设置在销段和连接段之间和/或连接段和头段之间，该中间段具有的直径例如小于两个邻近段或具有的直径在两个邻近段的直径之间。

连接段的外壳表面通常用作连接表面，偏心套筒的内周直接地贴靠该连接表面。在另外的实施例中，还设置了中间套筒。

偏心螺栓的头段通常相对于销偏心地且相对于连接段同心地设置。在典型实施例中，头段的直径小于连接段的直径。

典型的偏心螺栓具有一体化设计。在另外的实施例中，多个零件，例如，被旋拧在一起构造偏心螺栓。

头段通常包括例如，内扭矩传递机构的扭矩传递机构。典型的扭矩传递机构是六角孔、狭槽、十字槽或能够使工具配合的其它结构，从而使偏心螺栓绕其纵轴旋转。在另外的实施例中，在头段的外周上或轴向邻近头段地设置扭矩传递机构，例如，方形或六角形的扭矩传递机构的最大直径通常小于头段的直径。

扭矩传递机构通常相对于销段同心地设置。这使容纳开口中的偏心螺栓能够简单地旋转。在另外的实施例中，扭矩传递机构相对于销段不是同心地设置，例如，相对于头段同心地设置或相对于两个段不是同心地设置。

本发明的典型实施例包括偏心套筒和外表面，该偏心套筒以至少部分是圆柱形的且具有内径的内孔为特征，该外表面相对于内孔偏心地设置且至少部分是圆柱形。连接段相对于销段的偏心度和偏心套筒的偏心度通常相同。这使简单的调整成为可能。在另外的实施例中，偏心度不同。

机械元件的实施例特别地涉及齿条或线性导轨。另外的实例是可以被紧固至作为承压件的其它凸缘的凸缘。在这种情况下，“承压件”可以理解为固定的，但是在本例中通常是不需要的。举例说明，发动机或齿轮机制的输出轴或输出凸缘也可以形成“承压件”，机械元件可以使用典型的紧固系统紧固至该承压件。

大体地，齿条以模块化的方式生产且串联地安装。典型的齿条包括多个紧固点，诸如，例如，没有或具有用于偏心螺栓的台阶的孔，和/或具有用于容纳螺丝的台阶的紧固开口。用于容纳机械元件中的偏心螺栓的典型孔呈台阶式。台阶式孔通常由在机床中的容纳孔的方向上的下部区中的连接部分和大于连接区域的邻接部分组成的。两段通常具有大约相等的长度，但是，在实施例中，还可以具有不同的长度。

偏心套筒通常适合于滑动至、特别地被压至、撞击或被推至连接段上。在这种情况下，“滑动至...上”通常还包括涉及撞击或推或力的另一应用的工艺。偏心套筒通常借助于头段滑动至连接段上。这使容纳在容纳开口中的偏心螺栓能够安装在承压件中。

机械元件通常包括用于容纳偏心螺栓的孔和在偏心螺栓上设置的偏心套筒。在典型的实施例中，孔的内径具有相对于偏心套筒的外周的过盈配合和/或压配合。典型的偏心套筒在外周上方具有从g6至m6，例如k6的公差。典型的孔具有G7和K7之间的，例如H7的公差。偏心套筒和孔之间的配合通常具有+60，通常地+30的最大过盈量，和/或-40，通常地-20的最大间隙。在这种情况下，这些值的单位设置为μm。

在典型的实施例中，偏心套筒的内径形成有相对于连接段的过盈配合和/或压配合。典型的连接段具有从g6至m6，例如j6的公差。典型的偏心套筒在内径处具有G7和K7之间的，例如H7的公差。连接段和偏心套筒之间的配合通常具有+60，通常地+30的最大过盈量，和/或-40，通常地-20的最大间隙。在这种情况下，这些值的单位设置为μm。原理上，关于“最大”间隙提供的信息涉及相关信息的绝对值，例如，“最大间隙”-40的信息项还包括值-38。

偏心套筒、连接段、销段、容纳孔、或孔的典型直径在4mm和50mm之间。

通常地，承压件具有用于容纳偏心螺栓的销段的圆形容纳开口。在偏心螺栓的连接段的外表面和在机械元件中被紧固的圆形孔之间连接偏心套筒。在机械元件中的孔还可以包括不同直径的两个或两个以上的段，其中，相对于连接段的直径信息涉及与处于安装状态的连接段齐平的对应端。

在典型的方法中，机械元件相对于承压件粗略地定向且通过诸如例如螺丝或螺纹栓的夹紧元件初始地固定。典型的承压件包括用于容纳使机械元件被安装、固定和/或被预安装的夹紧元件的螺纹开口。承压件中的容纳开口相对于机械元件中的孔通常不是同轴地设置，而是以偏置的方式设置。在另外的实施例中，在安装状态下的容纳开口和孔是同轴的。

偏心套筒旨在围绕偏心螺栓或填充偏心螺栓的连接段和机械元件中的孔的对应段之间的间隔。通常地，这导致机械元件和适配件之间的联锁连接。为了能够在机械元件中的偏心螺栓和孔之间插入偏心套筒，有必要定向偏心螺栓。在偏心螺栓的头段中配合扭矩传递机构的调整工具可以用于该目的，以这样的方式旋转偏心螺栓至适合的角分度是有可能的。

在典型的实施例中，偏心螺栓包括轴向运行的内螺纹。大体地，典型实施例的偏心螺栓包括允许偏心螺栓在其轴向上，例如，从承压件再次移开的接合机构。作为内螺纹的替换方案，该接合机构还可以是，例如，凹槽，其中，销接合至该凹槽内。内螺纹可以沿着偏心螺栓的纵轴定向，换言之，以轴向运行的方式。在另外的实施例中，内螺纹相对于纵轴倾斜地设置。

当存在扭矩传递机构时，内螺纹的直径通常小于扭矩传递机构的直径。内螺纹可以形成在头段的区域中、连接段的区域中，否则连续地穿过偏心螺栓。在典型的实施例中，内螺纹邻接扭矩传递机构。在另外的实施例中，没有扭矩传递机构。在这样的情况中，内螺纹可以向回设定或在头段起始处立即开始。

在典型的实施例中，偏心套筒在两个轴端的至少一个处分别在里面和/或外面倾斜。在这样情况下，所有边界面，否则单独边界面或多个边界面可以两个端处的里面上和外面倾斜。例如，在另外的实施例中，例如头段或销段的至少一个段具有斜面。在改变直径的情况下或在相对于彼此偏心设置段的情况下，还可以在过渡带处设置斜面。倾斜的段、边界面或边界端能使插入更容易。在实施例中，偏心套筒的内表面特别地在两端处是倾斜的。如可选地或附加地，连接段的面向头段的那一端通常是倾斜的。以这样的方式，偏心套筒可以更容易地压入、撞击或通常滑动至连接段上。

在典型的实施例中，偏心螺栓或承压件包括通风开口。这防止由空气的压缩对在承压件中插入偏心螺栓的阻碍。在实施例中，本发明提供了，例如，使安装更容易且节省相当长的发生时间的优势。

附图说明

下面参照附图阐释本发明的优选实施例的其它优势和特征，其中：

图1示出了根据本发明的偏心螺栓的典型实施例的示意性立体图；

图2示出了根据典型实施例的偏心套筒的示意性立体图；

图3示出了承压件连同安装的机械元件的立体示意部分剖视图；

图4示出了图3的机械元件的细节的示意性平面图；

图5示出了穿过图3和图4的机械元件和承压件的截面的示意图；

图6示出了另外的典型的实施例的示意性立体图；以及

图7示出了穿过图6的实施例的零件的横截面的示意性剖视图。

具体实施方式

下面参照附图描述典型实施例，其中，本发明并不限于这些示例性实施例；而是由本申请限定本发明的范围。图1至图7示出了典型实施例或典型实施例的零件。

将结合下面的文本描述图1至图5，其中，不单独地为每个附图解释每个特征或每个参考标号。相似地，一起描述图6和图7，其中，已经结合图1至图5阐释的特征和元件可能不会再次结合图6和图7完全地阐释。

图1示出了典型的偏心螺栓1的实施例，而图2示出了偏心套筒3的典型的实施例。在一定程度上以不同的尺寸绘制图1和图2的图以及一些其它附图中的图，但是图1和图2中的尺寸至少粗略地对应。

偏心螺栓1具有不同的段，具体地，销段5、直接邻接该销段的连接段7、直接邻接该连接段的中间段9、以及直接邻接该中间段的头段11。

销段5具有使偏心螺栓1更容易地插入至承压件内的下部倾斜边缘15。此外，另外的段之间，例如，分别在连接段7和具有更小直径的中间段9之间的以及具有更小直径的中间段9和头段11之间的边缘也可以倾斜的。

除了诸如例如销段5的倾斜边缘15的圆锥形倾斜的终端件以外，所有段5、7、9和11的至少部分是圆柱形的。如在典型的实施例中，连接段7和中间段9和头段11相对于彼此是同心的且相对于销段5是偏心的。

头段的直径稍微小于连接段7的直径。在典型的实施例中，头段的直径比连接段的直径小至少0.01mm，通常地至少小0.05mm或至少小0.1mm和/或至多小3mm，至多小1mm或至多小0.5mm。在实施例中，头段的直径相对于连接段的直径通常减小至多5％和/或至少0.5％。

在直径方面，中间段9比连接段7小至少1％，通常大约小2％至20％。图1的实施例在连接段7的上端处具有斜面，换言之，具有面向中间段9的端。

本发明的实施例在连接段的面向中间段或头段的端处具有斜面。该斜面可以用于防止当偏心套筒在连接段和头段之间的锐角过度处滑动时受阻，更确切地，该斜面允许该偏心套筒滑动至连接区域上而没有阻碍。由于更简单生产的原因，另外的实施例在连接段的所描述的端处没有中间段或斜面。在实施例中，中间段可以使生产斜面更容易。具体地，在其它实施例中可以同样任选地单独设置或共同设置头段的端处的另外的斜面设置在附图中示出的实施例中。

图1的偏心螺栓1的头段11具有设计为六角孔的扭矩传递机构21。偏心螺栓1借助于扭矩传递机构21绕其轴旋转。

在图1中仅部分地示出，但是其全长的截面可以在图5中观察的内螺纹23被设置以便在轴向上直接邻接偏心螺栓1中的扭矩传递机构21。

在图2的偏心套筒3的下端处具有倾斜边缘31，其使该偏心套筒更容易地插入在机械元件内或插入在偏心螺栓1和机械元件之间的中间间隔内。否则，在图1至图5中示出的实施例的偏心套筒3仅包括具有连续恒定直径和内连续孔的圆柱体。

图3示出了设计为齿条的第一机械元件41，以及设计为线性导轨的第二伸长的机械元件43。通过根据本发明的偏心套筒的实施例，使用螺丝连接件51和根据本发明的偏心螺栓的实施例，紧固机械元件41和43的每个。在该紧固件53的帮助下，机械元件41和43固定地连接至设计为图3的实施例中的机床的承压件45。螺丝连接件51可以是如现有技术已知的螺丝连接件。例如，机械元件41和43可以借助于螺丝连接件51预安装在承压件45中。

图4示出了图3的机械元件41的平面图，其中，显示了螺丝连接件51以及具有偏心螺栓1和具有偏心套筒3的紧固件53。

图5示出了贯穿具有偏心螺栓1和具有偏心套筒3的紧固件53的截面。偏心螺栓1的和偏心套筒3的偏心度可以在截面中清楚地观察到。此外，可以观察内螺纹23，该内螺纹基本上在头段11和中间段9上方延伸。用于内螺纹23的开口进一步部分地延续至连接段7内作为盲洞孔。在另外的实施例中，例如，具有其中可以设置内螺纹或扭矩传递机构的连续孔。

举例说明，销段5隐藏在设计为本文中机械元件41中的盲洞孔的容纳开口55中。此外，机械元件41还具有用于螺丝连接件51的螺丝的螺纹开口，螺丝连接件51使用螺丝作为用于安装或预安装机械元件41的夹紧元件。

当使用例如，如图1至图5中所示的典型实施例时，机械元件41或43相对于承压件45粗略地初始定位且使用诸如例如螺丝(螺丝紧固件51)的夹紧元件紧固。然后，在实施例中，在承压件45中的容纳开口55相对于机械元件41或43中的孔通常不同轴地，而是偏置地定向。在另外的实施例中，机械元件41和43中的孔相对于机械元件41或43中的容纳开口55同轴地设置。在不同轴的设置下，孔相对于容纳开口55的偏心度可以由至多偏心螺栓1的和偏心套筒3的偏心度的和桥接。

偏心螺栓1经由销段5插入在承压件41中的容纳开口55内。然后，偏心套筒3在偏心螺栓1的头段11上方滑动，其中，所述偏心螺栓1可以借助于扭矩传递机构21定向，这样通过倾斜的边缘31使偏心套筒3的插入更容易。为了这个目的，可能需要使偏心套筒3绕其纵轴旋转直到其可能将该偏心套筒插在或滑动至头段11上。在偏心螺栓1相对于偏心套筒3以及在该偏心螺栓和偏心套筒一起相对于机械元件41的任何进一步微调整之后，进一步插入偏心套筒3，从而使得其越过连接段7。由于具体地在机械元件41和偏心套筒3的外侧之间以及还在偏心套筒3的内侧和连接段7的外侧之间的对应的配合通常是过盈配合，为了这个目的可能需要压、撞击或力的相似应用从而使插入成为可能。倾斜的边缘31使在上滑动或撞击或按入操作更简单。

当完全插入偏心套筒3时，该偏心套筒的长度通常对应于机械元件41的宽度或厚度，或对应于连接段、中间段(如果存在)以及头段的总长度，偏心套筒3完全地容纳在偏心螺栓1和机械元件41之间。

另外的实施例包括偏心套筒相对于机械元件的宽度或厚度的不同长度，或相对于连接段、头段加上可能的中间段的总长的不同长度。

在预安装齿条的情况下或在预安装承压件的情况下，本发明的实施例使随后的钻制变得多余，因为容纳开口相对于机械元件中的孔的误差可以由偏心套筒和偏心螺栓的偏心度补偿。在该工艺中，本发明利用了关于容纳开口相对于孔的位置的误差可以由两个偏心度补偿的事实，该两个偏心度可以以任何期望的方式通过一个接一个滑动套筒和螺栓添加。

图6和图7示出了另外的示例性实施例，其中，作为机械元件61的输出小齿轮安装在作为承压件145的输出凸缘上。再一次，借助于偏心螺栓1和偏心套筒3设置基本上对应于图1至图5的示例性实施例的螺丝连接件51的螺丝连接件51。

在图6和图7的示例性实施例中仅设置了使用偏心螺栓1和偏心套筒3的一个紧固件53。然而，在另外的示例性实施例中还可以设置若干个这样的紧固件53。作为输出小齿轮的机械元件61是齿轮机制66的组成部分，否则其可以对应于现有技术的齿轮机制。

Claims

1.一种用于将机械元件(41、43、61)紧固在承压件(45、145)中的紧固系统，包括：

-偏心螺栓(1)，所述偏心螺栓(1)包括容纳在所述承压件(45、145)的容纳开口(55)中的销段(5)且包括连接段(7)，

-其中，所述偏心螺栓(1)包括头段(11)，所述头段(11)至少部分是圆柱形的，

-其中，所述连接段相对于所述销段(5)以偏心的方式设置，以及

其中，所述连接段的直径大于所述销段的直径，并且其中，

-偏心套筒(3)滑动至所述连接段(7)上，

其中所述偏心套筒(3)、所述连接段(7)以及所述销段(5)与所述承压件(45、145)连续接触，所述容纳开口(55)和所述销段(5)之间、所述偏心套筒(3)和所述连接段(7)之间、以及所述机械元件(41、43、61)和所述偏心套筒(3)之间具有过盈配合，

中间段(9)，设置在所述连接段(7)和所述头段(11)之间，所述中间段(9)的直径比所述连接段(7)的直径小，在所述连接段(7)的面向所述中间段(9)的端处具有斜面。

2.根据权利要求1所述的紧固系统，所述机械元件是伸长的机械元件(41、43)。

3.根据权利要求2所述的紧固系统，其中，所述伸长的机械元件(41、43)是齿条或线性轨道。

4.根据权利要求1所述的紧固系统，其中，所述承压件(45、145)是机床或凸缘。

5.根据权利要求1所述的紧固系统，其中，所述连接段(7)至少部分是圆柱形的。

6.根据权利要求1所述的紧固系统，其中，所述偏心螺栓(1)的所述头段(11)的直径小于所述连接段(7)的直径。

7.根据权利要求1所述的紧固系统，其中，所述连接段(7)相对于所述头段(11)同心地设置。

8.根据权利要求1所述的紧固系统，其中，所述头段(11)具有扭矩传递机构(21)。

9.根据权利要求1所述的紧固系统，其中，所述偏心螺栓(1)包括内螺纹(23)。

10.根据权利要求1所述的紧固系统，其中，所述偏心套筒(3)在两个轴端的至少一个处分别地在里面和/或在外面倾斜。

11.根据权利要求1所述的紧固系统，其中，所述偏心螺栓(1)和/或所述承压件(45、145)包括通风口。

12.根据权利要求1所述的紧固系统，其中，所述承压件(45、145)包括用于容纳用于安装所述机械元件(41、43、61)的夹紧元件的螺纹开口。

13.一种用于根据前述权利要求中的任意一项所述的紧固系统的偏心螺栓(1)，所述偏心螺栓包括至少部分是圆柱形的被容纳在承压件(45、145)的容纳开口(55)中的销段(5)，和包括至少部分是圆柱形的连接段(7)，以及包括至少部分是圆柱形的头段(11)，其中，所述连接段(7)和所述头段(11)是同心的且还相对于所述销段(5)以偏心的方式设置，并且其中，所述头段(11)的直径小于所述连接段(7)的直径。

14.一种使用根据权利要求1至12的任意一项所述的紧固系统将紧固机械元件(41、43、61)紧固在承压件(45、145)中的方法，所述方法包括：

在所述承压件(45、145)上固定所述机械元件(41、43、61)，

将所述偏心螺栓(1)插入在所述承压件(45、145)中的所述容纳开口(55)内，

通过在所述容纳开口(55)中旋转定向所述偏心螺栓(1)从而允许所述偏心套筒(3)滑动至所述偏心螺栓(1)上，

定向所述偏心套筒(3)，以及

滑动所述偏心套筒(3)至所述连接段(7)上。