CN1072087C - 夹紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种夹紧装置，它由两个连接件和将两个连接件可拆卸地轴向紧固在一起的夹紧元件组成，其中一个连接件具有几个支承单元，另一个具有几个对应单元，这里当紧固在一起时对应单元和支承单元共同起作用，使连接件在圆周方向确切地定位。为了使夹紧装置制造简单，考虑这样：使支承单元和/或对应单元夹紧在一起时受一个圆周方向的作用力，使对应单元和支承单元贴合；并具有与连接件共同起作用的，垂直于夹紧方向延伸的，用来在轴向确切定位的基准面。

Description

夹紧装置
本发明涉及一种夹紧装置，它由两个连接件和将两个连接件可拆卸地轴向夹紧在一起的夹紧元件组成，其中一个连接件具有多个支承单元，另一个有多个对应单元，其中夹紧在一起时对应单元和支承单元共同起作用，同时使连接件在圆周方向确切地定位。
由德国专利3003756已知的夹紧装置用来夹持电火花机床的电极，这里带有支承单元的连接件固定在机床上，支承单元由三个轴向凸出的锥榫组成，当两个连接件紧固在一起时它嵌入另一个连接件上作为对应单元的锥形槽内。由此确定的可动连接件与固定连接件在与夹紧方向一致的Z方向以及和它垂直的平面内(圆周方向)的综合定位有以下缺点：例如在所述的平面内由于连接件的不准确或者由于长期使用而磨损，定位精度丧失时，它在Z方向的定位准确性同时也会丧失。
由已公开发表的欧洲专利文献111092得知一种夹紧装置，它的两个连接件之间加了一个轴向的弹性连接套，连接套以一定的间距固定在各个连接件上，它或者本身就是一个零件，或者作为零件的支座。另一个连接件是机床-大多数是电火花机床-工作头架整体的组成部分，它带有榫条，当紧固在一起时，它嵌入连接套的缺口内，零件将在机床外以这种方式加工，使得在装到机床上去以后，就被当作工具，例如电火花加工的电极使用。
这里会出现这样的问题，在加工零件时下落的切屑或在类似的磨损物会积聚在连接套和所属的连接件之间的空间内，并且当两个连接件紧固在一起时会影响连接套的自由弹性弯曲。
由欧洲专利文献255042中得知一种夹紧装置，这种夹紧装置带榫条的连接件同样与机床(主要是电火花机床)的工作头架组成一体。轴向弹性单元做成用来作为工件支架的另一个连接件上的凸缘，这里当工件支架和工作头架紧固在一起时，榫条嵌入一对凸缘的棱边之间。由于工件支座在反复装到机床上去时角度位置的定位精度要求非常高，除了必须保证各个装夹过程之间进行零件的机械加工外，相应连接件的凸缘加工还要很高的费用。而且还需要大量的工件支座，因为，例如在电腐蚀加工工件时需要大量的电极。
因此本发明基本任务在于：这样来组成开头所说的夹紧装置，使得可以用低得多的费用制造作为电极或工件支座的连接件。
此外按照本发明还备有：支承单元和/或对应单元紧固在一起时由一个圆周方向的作用力这样地加载，使得对应单元和支承单元接触，起到支承作用，并且具有用来起确切的轴向定位作用的、与夹紧方向垂直的、和连接件共同起作用的基准面。因此使得具有对应单元的连接件可以非常简单地制造，此外，这里不再出现特别的污物问题，因为用作工件支座的连接件没有复杂的、积聚工件切屑或其他磨损物的凹口。
在本发明优先采用的结构中，不管是各个支承单元上与相应的对应单元相邻的接触面还是各个对应单元上与相应的支承单元相邻的对应面都做成轻微的中凸形。因此在将对应单元和支承单元夹紧在一起时，在圆周方向上基本上形成一种点接触支承，进一步减少污物和类似颗粒对定位准确性的影响。
可以优先考虑本发明的一种特别简单的结构：在带有支承单元的连接件上至少做一个加压单元，在夹紧时它对另一个连接件产生压力。
本发明另一种优先考虑的结构是设置适当的弹性加压单元，在夹紧时每个对应单元对一个支承单元产生压力。适当地设置在可以和机床连接在一起的连接件上的加压单元本身不起定位作用，而仅仅是用来使对应单元对支承单元产生反作用力，以及在夹紧装置松开后使连接件容易脱出。
本发明允许其他的、有特殊目的的结构。所以对应单元可以做成轴向凸起的、从连接件的外圆向内、径向适应延伸的榫条，这里每个榫条至少具有一个楔形面。一个位于可动连接件中心的圆锥台可以用来对于可动连接件装入固定在机床上的连接件时起辅助导向作用，它可以将可动连接件导入固定在机床上的连接件的轴心凹槽内。
其次，建议将支承单元做成外露出的、从外圆向内延伸的固定棱边。另外，这样做的好处是。在带支承单元的连接件的圆周方向上每个支承单元的旁边做一个轴向有弹性的凸缘，使得在夹紧时每个对应单元嵌入凹缘和相邻支承单元之间留出的槽内。
最后，如果每个对应单元具有两个面对面的相互平行的楔形面，并且各个支承单元以及各个相邻的凸缘的棱边平行是有益的。基准面有益地置于鞍形面上，它至少在一个连接件中轴向抬高一个小于榫条的高度。如果在本发明的细化中在可与机床固定在一起的连接件上设置三个在圆周方向均布的支承单元，对于小的、与可动连接件连在一起的刀具或电极是足够了。可以在圆周方向上每两个支承单元和两个对应单元之间设置基准面。如果连接件的外形是圆形的，那末凸缘可以做成弓形。凸缘和支承单元宜于在同一个平面内。
如果在本发明的细化中，固定在机床上的连接件与支承单元相对的侧面上设置轴向弹性单元，它在可拆卸地固定在机床上时与它上面的榫条共同起作用，那末连接件可以特别方便地与相对于装在机床上的连接件来说比较小的零件尺寸相匹配。这样，可以固定在机床上的连接件在它带支承单元的一端上比相对另一端具有小得多的径向尺寸。
下面借助于附图中表示的结构实例对本发明作进一步的阐述。附图中：
图1可以和机床连接的第一连接件的透视示意图，图2与图1上的视图基本上轴向对准的、和一个电极毛坯相连的第二连接件的透视图，图3图1所示的第一连接件底视图，图4图2所示的第二连接件的侧视图，图5按照本发明的另一种实施例的第一连接件的底视图，图6按照本发明的另一种实施例的第二连接件的顶视图，图7借助于两个可以用一个螺栓紧固在一起的连接件的本发明的另一种实施例，和图8图7表示的本发明的实施例当连接件紧固在一起时的状态。
其整体以1表示的连接支座规定用于通过夹紧可拆卸地固定在一个没有画出来的电火花机床的工作头架上。为此，工作头架的自由端面具有用来使连接支座1正确定位的侧柱和榫条，例如就像欧洲专利文献255042中所写的那样。为上述文献中所述，连接支座1的顶面2上设有4对十字交叉分布的凸缘，当连接支座紧固在工作头架上时，这些凸缘位置正确地与工作头架上相应的十字交叉分布的榫条相贴合。从图1上可以看到：属于第一对凸缘的凸缘3、4以及属于第二对凸缘的凸缘7、8。连接支座1上两对凸缘之间的上表面，例如区域5，用来作为连接支座1在Z方向的定位基准面，Z方向与连接支座1的轴线24重合。
上半段6在顶视图中有正方形横截面的连接支座1在紧接着的下面一段逐渐收缩成圆锥形，直到其外圆基本上是圆柱形的第一连接件9，因此该连接件9有一个比连接支座1在上面一段6的侧棱长度小得多的直径。
三个凸缘10、14、18是从第一连接件9的基体上切削出来的。各个凸缘10、14、18呈扇形扩展到连接件9的外圆，通过深的沉割而具有轴向弹性，各个凸缘位于连接件9的同一个自由端面上，径向向内终止于端面上一个轴心环状的轴向凹陷22。各个凸缘10、14、18终止于一个平行于半径的外露棱边，对于凸缘10它以11表示。
在第一连接件9上还留有三块实体残块13、15、17，它和凸缘10、14、18在轴向终止于同一个平面。在每块残块13、15、17上在圆周方向(在图1上是逆时针方向)形成一个凸缘10、14、18，而在相反的圆周方向(顺时针方向)形成一个作为支承单元的平行于半径方向的固定外露棱边20、12、16。因此在残剩部分13、15、17上形成的凸缘10、14、18和固定棱边20、12、16之间保留了一块平面部分19、21、23，在将第一连接件和第二连接件40紧固在一起时它作为Z方向的基准面。
用这种方法在每个凸缘10、14、18和它相邻的固定棱边12、16、20之间形成一个槽，在夹紧时第二连接件40上的、以后还要叙述的对应单元嵌入这个槽内。所有的槽宽度都是一样的。图3上各个槽的中心线以25、27、29表示，各个凸缘用阴影线表示。在所画的本发明的结构中中心线25、27、29沿半径方向延伸，每两条中心线形成120°的夹角。
但是在本发明的范围内也存在这种情况：这些槽在圆周方向不均布，使得例如中心线25和27以及25和29各形成一个圆周角115°，而中心线27和29之间形成130°的圆周角。
第二连接件40固定在电极毛坯90上端面的中央。在第二连接件40的上端面47上轴向伸出三个圆周方向均布的榫条，其中各个榫条从一个围绕轴心孔48凸起的圆环50出发，径向向外延伸，同时具有两个相对的、平行于半径方向的楔形面。各个榫条42、44、46的上端面的宽度小于、而在它过渡到第二连接件基体的身部的宽度大于各个凸缘10、14、18和相邻的固定棱边12、16、20之间的槽宽。因为每个槽都有同样的宽度，所有榫条42、44、46的外形也都是相同的。各个榫条的楔形面做成这样，使得在将连接件9和40紧固在一起时每个榫条42、44、46的楔形面能嵌入凸缘的自由端和相邻的固定棱边之间的各个槽内。
第二连接件40上圆周方向每两个榫条之间做成基准面54、56、58，它高出于上端面47一个高度，在横交于轴线24的的平面方向延伸，其高度小于各个榫条42、44、46的高度。对应基准面规定用来：在夹紧时和第一连接件9的基准面19、21、23贴合在一起，起Z方向的定位作用。
不言而喻，和前述中心线25、27、29一样，榫条42、44、46在圆周方向的夹角相同。
为了将带或不带电极毛坯90的第二连接件40紧固在第一连接件9上，一个没有画出来的拉紧螺栓穿过连接支座1的轴心孔30，例如拧在带内螺纹的孔48内。从连接支座1向上伸出的拉紧螺栓穿入机床工作头架内的、在EP-A-255 042中叙述过的夹紧装置内，这个夹紧装置例如通过压缩空气加载使拉紧螺栓沿轴向向上拉紧，因此不仅将连接支座1紧固在工作头架上，也将第二连接件40紧固在第一连接件9上，在这里榫条42、44、46嵌入槽内，并以它的一个楔面贴紧固定棱边12、16、20，它们通过相应的凸缘10、14、18受到挤压。榫条42、44、46嵌入槽内，直到对应基准面54、56、58与第一连接件9上各个相应的基准面19、21、23完全贴合为止。这样第二连接件40不管是在沿Z方向的夹紧方向还是在圆周方向得到确切的定位，这里圆周方向的定位是通过榫条的一个楔形面在相邻凸缘的挤压下贴紧相应的固定棱边来实现的。
轴心圆环50用来帮助榫条进入槽内，它凸出于上端面47的高度比榫条更高，并具有圆锥台形。圆环50的外径做得使它能够毫无阻碍地进入沉孔22。
通过撤除在夹紧装置中夹紧元件上由压缩空气施加的载荷，第二连接件40可以从第一连接件9上沿与夹紧相反的方向取下，这里凸缘10、14、18的卸荷对拆卸起辅助作用。
和前面已经阐述过的本发明的实施例一样，在图5上表示的连接支座60的另一种实施例中，在下部具有圆柱形的第一连接件79的自由端面上形成固定棱边62、66、70，但是这里它平行于连接件79外圆的割线，并基本上相互垂直地位于被三条槽隔开的环形面上。轴向有弹性的凸缘64、68、72的外露棱边直接紧挨着各个固定棱边。轴向有弹性的凸缘64、68、72同样是通过侧切连接部分69产生的。在环形面上留下轴向固定的基准面61、63、65，它们从各个相邻的固定棱边62、66、70延伸到凸缘72、64、68的由虚线67、69、71表示的起始位置。当然基准面61、63、65位于一个与连接支座60的轴线垂直的平面内。
按图6的固定在一个圆柱形电极毛坯91端面上的、相应于第一连接件79的第二连接件80首先具有对应基准面81、83、85，在两个连接件紧固时它们紧贴在第一连接件79的基准面61、63、65上。对应基准面81、83、85同样是做在支座上，它凸出于第二连接件80的上端面。
另外，上端面87上还伸出三个榫条82、84、86，它们带有没有画出来的侧向楔形面，平行于弦并相互垂直，从第二连接件80的外圆向内延伸。可以看出，当第二连接件80与第一连接件79紧固在一起时榫条82、84、86嵌入固定棱边62和凸缘64、固定棱边66和凸缘68以及固定棱边70和凸缘72之间的槽内。
再者，从图5和图6中人们可以看到不管是槽还是榫条在圆周方向具有不同的夹角，使得两个连接件79和80相互间只有在某个确定的方位才能紧固在一起。
在第二连接件80的上端面87上除对应基准面81、83、85和榫条82、84、86外还有孔92、94、96，在这些孔内可以放入紧固电极毛坯91的沉头螺钉。
最后，第二连接件80带有一个轴心螺纹孔89，夹紧装置的穿过第一连接件79以及连接支座60轴心孔78的拉杆的外螺纹可以拧入这个螺纹孔内。
按图7和8的本发明的结构特别明了地表示第二连接件140相对于第一连接件109在轴线方向或Z方向，以及在圆周方向或者垂直于Z方向的X-Y平面内精确定位的发明原理。定位特别精确并且重复精度很高，也就是说在两个连接件数百次夹紧松开时定位偏差在几个微米的范围内。
和前面所述的结构实例一样，第一连接件109可以以它的上端面110固定在这里没有画出来的连接支座的底面上，第二连接件140可以在它的图7和8上看不出来的底面上连有一个电极。
第一连接件109基本上有一个圆柱形结构，并且有三个从它的外圆径向向内延伸的凹槽，使得每两个凹槽之间形成一在圆周方向相隔一个槽宽的支承单元101、102、103。每个支承单元101、102、1 03中的具有一个接触面，其中在图7和8上只能看到单元101的接触面，它以104表示。从顶面看第一连接件109时接触面在按顺时针方向是各个支承单元后侧的界面。所有接触面平行于第一连接件109的轴线延伸。因为凹槽在圆周方向是等分的，在顶视图内是均匀对称的，也就是具有直角形，并且每一个凹槽对称于第一连接件109的中心线，接触面同样在圆周方向是等分的，并且与中心线的距离相等。各个接触面形成第二连接件140相对于第一连接件109在圆周方向定位的基准面。在所画的结构实例中第二连接件140具有圆柱形，并和第一连接件109有同样的直径。从第二连接件140的上端面130上伸出三个在圆周方向均布的对应凸台形单元141、142、143，它们有相同的几何形状，其中每一个凸台在圆周方向的宽度小于第一连接件109的凹槽宽度以及凸出于上表面130一个小于第一连接件109的轴向厚度的高度。每个对应单元141、142、143具有一个在逆时针方向的后部对应面，如图7和8可以看出，对于对应元件141用144、对于对应元件142用145表示。正如由图7可以特别看出的，各个对应面成内凹形，特别是做成轻微的鼓形。它规定用来在将连接件109和140相互紧固在一起并绕共同中心线相对扭转时，贴紧支承单元101、102、103的接触面。
从第二连接件140上端面130上形成三块凸起的圆形面146、147、148，它在圆周方向均布，并设置在每两个对应元件之间。圆面146、147、148作为基准面，并且精确地垂直于第二连接件140的中心线延伸。每个圆面146、147、148凸出于上端面130的高度明显小于对应元件的高度。
第一连接件109没有画出来的底面同样做作基准面，它精确地垂直于第一连接件109的轴心线延伸。
对于两个连接件109、142夹紧在一起的方法存在各种不同的可能性。这些方法必须适合于使两个连接件109、142在轴线方向这样地相互贴紧，使得在Z方向的基准面，也就是第一连接件109的底面与第二连接件Z方向的基准面即圆面146、1 47、148贴合，同时还必须适合于：第一连接件109相对于第二连接件140按图8上箭头112所示的顺时针方向和/或第二连接件140相对于第一连接件109按图8上箭头114所示的逆时针方向旋转，在这样地旋转时对应元件141、142、143上的对应面与支承元件101、102、103的接触面相贴合。
所述这种方法例如可以具有文献EP-A-255 042中所述的一种拉紧螺栓，它的端部可以拧入第二连接件140的一个轴心盲孔149内，它穿过第一连接件上的中心孔108伸入设置在机床工作头架上的一个夹紧元件内，它能抓住拉紧螺栓的头，并沿Z方向向内拉，使得第二连接件140(也许带电极或类似的工具)沿Z方向向第一连接件109移动直至与Z方向的基准面贴紧。在机床工作头架内可以装一个例如由压缩空气控制的滑块形加压元件，它对拉紧螺栓上一个平行于轴线延伸的偏离轴心的轴肩产生作用，并按箭头114的方向相对于第一连接件109旋转，直到对应面和接触面贴紧。在将拉紧螺栓和加压单元的夹紧元件上的压缩空气载荷撤去以后，第二连接件140可以毫无困难地从第一连接件109(因此也从机床上)取下来。
另一种更简单、更系统的夹紧可能性是通过图7和8上表示的螺栓120得出的，它的螺杆122穿过孔108，它的螺纹部分拧入孔149的内螺纹，螺栓头124位于第一连接件109的上端面103上。通过螺栓120拧入螺孔149，两个连接件轴向夹紧在一起，这里螺栓头124的转动带动第一连接件按箭头方向旋转，直到圆周方向定位的两个基准面和Z方向的两个基准面都贴合。

Claims (21)

1．由两个连接件(9、40；60、80；109、140)和将两个连接件可拆卸地轴向紧固在一起的夹紧元件组成的夹紧装置，其中一个连接件(9；60；109)具有几个支承单元(12、16、20；62、66、70；101、102、103)，另一个连接件(40,80,140)具有几个对应单元(42、44、46；82、84、86；141、142、143)，这里当紧固在一起时对应单元和支承单元共同起作用，使连接件在圆周方向确切定位，其特征在于：支承单元(12、16、20；62、66、70；101、102、103)和/或对应单元(42、44、46；82、84、86；141、142、143)在夹紧时由一个圆周方向(112、114)的作用力这样地加载，使对应单元和支承单元贴合，同时连接件设有共同起作用的、在垂直于夹紧方向(24)延伸的基准面(19、21、23；54、56、58；61、63、65；81、83、85；146、147、148)用于确切的轴向定位。
2．根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于：每个支承单元(12、16、20；62、66、70)的与各自相应的对应单元邻接的接触面做成轻微鼓形。
3．根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于：每个对应单元(42、44、46；82、84、86)中与各自相应的支承单元邻接的对应面做成轻微鼓形。
4．根据权利要求1所述夹紧装置，其特征在于：在带有支承单元的连接件(1；60)上至少做一个加压单元，在夹紧在一起时它对另一个连接件(40；80)施加作用力。
5．根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，具有多个加压单元(10,14,18；64、68,72)，夹紧时每个加压单元对每个对应单元(42、44、46；82、84、86)施加朝向一个支承单元(12、16、20；62、66、70)的作用力。
6．根据权利要求5的所述的夹紧装置，其特征在于：加压单元(10、14、18；64、68、72)是具有弹性的。
7．根据权利要求5或6所述的夹紧装置，其特征在于：对应单元做成轴向凸出的，从第二连接件(40、80)的外圆向内延伸的榫条(42、44、46；82、84、86)，其中每个榫条至少宜带有一个楔形面。
8．根据权利要求7所述的夹紧装置，其特征在于：榫条(42、44、46)沿径向延伸。
9．根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于：接触面是自由的固定棱边(12、16、20；62、66、70)。
10．根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于：在带有支承单元的连接件(1；60)上在圆周方向上在每个支承单元(12、16、20；62、66、72)旁各做一个有轴向弹性的凸缘(10,14,18；64,68,70)，夹紧时，各个对应单元嵌入凸缘和相邻的支承单元之间留出的槽内。
11．根据权利要求10所述的夹紧装置，其特征在于，每个对应单元具有两个相对的平行于半径的楔形面，同时每个支承单元以及凸缘具有一个平行于半径的棱边。
12．根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于：基准面做在支座上，它在至少一个连接件上轴向凸起一个小于榫条高的高度。
13．根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于：带有支承单元的连接件(1；60)固定在机床上。
14．根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于：所述的支承单元和对应单元在圆周方向具有相同的间距。
15．根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于：在圆周方向上每两个支承单元和两个对应单元之间各设置一个基准面。
16．根据权利要求14所述的夹紧装置，其特征在于：一个连接件(1；60)有三个支承单元，另一个连接件(40；80)有三个对应单元。
17．根据权利要求10所述的夹紧装置，其特征在于：凸缘做成弓形。
18．根据权利要求10所述的夹紧装置，其特征在于：凸缘和支承单元位于同一个平面内。
19．根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于：带有对应单元的连接件(40)具有一个在夹紧在一起时起辅助引导作用的锥台形的中心圆环(50)，另一个连接件(1)具有一个相应的中心沉孔(22)。
20．根据权利要求13所述的夹紧装置，其特征在于：可固定在机床上的连接件(1；60)在与支承单元相对的侧面(2)上设有轴向弹性的单元(3、4；7、8)，在将它可拆卸地固定在机床上时，它和设置在它上面的榫条共同起作用。
21．根据权利要求13所述的夹紧装置，其特征在于：可以固定在机床上的连接件(1；60)在形成支承单元的一端上具有明显小于相对一端(2)的径向尺寸。
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