CN111958272A - 零点夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及零点夹紧装置，具体而言在用于定心且精确重复地锁定物体、尤其工件、工具或托盘的零点夹紧装置的情形中，其由如下构成：‑壳体，‑加入在壳体中的容纳开口，其具有中心轴，物体在夹紧过程期间相对中心轴定向，‑且带有两个相对而置的夹紧滑块，其相应地被轴向可移动地支承在设置在壳体中的钻孔中且其在夹紧状态期间通入到容纳开口中且由此作用到物体或承载件上且定心其，该零点夹紧装置一方面应使得多个工件、工具、托盘或其余物体的可靠持久的以及精确重复的固定成为可能且另一方面夹紧装置的壳体应极其紧凑地来构建，即其外尺寸在高度和直径上可极其小地来设计。

Description

零点夹紧装置

技术领域

本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分的零点夹紧装置，通过其将物体定心且精确重复地固定在空间中。

背景技术

这样的夹紧装置在机床处被需要用于支撑待加工的物体、尤其旋转对称的工件，因为这些工件能够成批加工且相应无时间损失地被更换。在此应包含工件关于参考量(其被定义为所谓的零点)的预先给定的加工位置，以便于避免需要工件位置的重新测定。相应地，关于机床或其工具桌的零点被确定且相对该零点确定被夹紧的工件的空间位置。零点相应地充当对于工件的加工位置而言的参考量。在更换工件的情形中，因此应存在相对预先给定的参考量(零点)的相同间距。

例如由EP 1 886 751 B1能够得悉一种这样的零点夹紧装置。该夹紧装置由壳体构成，容纳开口加入到该壳体中。保持螺栓(Haltebolzen，有时称为支撑螺栓)可被插入到容纳开口中，该保持螺栓经由侧向上布置在壳体中的夹紧滑块被固定。在此，夹紧滑块垂直于保持螺栓的中心轴布置且因此在径向上移动到容纳开口的内部中且向外移动，以便于释放所述夹紧滑块。夹紧滑块到达到与保持螺栓的摩擦配合的(reifschlüssig)有效接触中，通过保持螺栓其被固定在夹紧状态中。

夹紧滑块同步地借助于可被轴向操纵的调节活塞来操纵。在设计成环或柱体的调节活塞的端侧与相应的夹紧滑块之间设置有倾斜的面或斜的平面，从而经由倾斜面或者斜的平面的几何形状所述调节活塞的轴向进给运动被转换成对于所述夹紧滑块而言径向的进给运动。

不利地，对于这样的夹紧装置而言证实如下，即，这些夹紧装置需要非常高的结构尺寸，因为调节活塞的轴向进给运动能够支撑在壳体中。此外，夹紧滑块的进给行程极其小，因为由于在调节活塞与相应的夹紧滑块之间的倾斜面该运动可能性被限制。同时，在调节活塞与夹紧滑块之间的力配合的有效连接引起如下，即，壳体的外直径能够显著增大，以便于总的来说提供用于夹紧滑块的相应的径向运动可能性。因此，已知的夹紧装置的壳体不仅在其高度上而且在其外周缘上相应大地来构建。然而经常地在机床处的现有的空间或位置比例被限制，从而使得这样的零点夹紧装置总的来说不可被使用。

发明内容

因此本发明的目的是如此地改进一种开头所提及的类型的零点夹紧装置，即，通过该零点夹紧装置一方面使得多个工件、工具、托盘或其余物体的可靠持久以及精确重复的固定成为可能且另一方面夹紧装置的壳体极其紧凑地构建，即其外尺寸在高度和直径上可极其小地来设计。

此外，多个这样设计的夹紧装置应可在不同平面中彼此驱动组合，以便于确保或者实现如下，即，对于多个这样的夹紧装置而言仅需要一个手动的、电气的、气动的或液压的驱动器。

该目的通过专利权利要求1的特征部分的特征来实现。

本发明的另外的有利的改进方案由从属权利要求得出。

通过使在壳体中可扭转地支承有其旋转轴线平行于夹紧滑块伸延的操纵元件；垂直于夹紧滑块的纵轴线定向的通孔加入到每个夹紧滑块中；在每个通孔中插入有摆动销，其一个自由端部接合在加入在操纵元件中的导向槽中且与其驱动连接且其相对而置的第二自由端部被插入在关联于壳体的支座中且可倾斜地被保持在其中，创造了一种极其紧凑的结构高度，因为所有对于夹紧滑块的运动必要的机械构件处在共同的平面中。

此外，操纵元件由外部可接近，从而使得该操纵元件要么可手动地借助于螺丝刀或方扳手来操纵要么可在驱动方面以电动机来操纵，以便于在顺时针或相反于顺时针的相应转动中操纵该操纵元件。由于操纵元件的扭转产生与该操纵元件驱动连接的摆动销的移动，因为加入在操纵元件中的导向槽呈螺旋形地伸延，即相对操纵元件的旋转轴线倾斜。因此，摆动销向外或向内移动或者相对操纵元件的旋转轴线圆形地移动，由此当操纵元件例如顺时针转动时，径向的进给运动作用到夹紧滑块上，且当操纵元件相反于顺时针转动时，产生径向向外指向的进给运动。

摆动销为了支承在壳体处被插入在支座中且具有呈球头形的外轮廓，其被插入到带有对此匹配的内轮廓的盆状部(Pfanne)中。因此，摆动销围绕在球头的支架与支座的呈盆状的(pfannenförmig，有时称为轴套状的)定位面之间如此构成的支承摆动，一旦操纵元件被扭转。相应地产生夹紧滑块的同步径向进给运动，因为相应的导向槽在操纵元件中的倾斜和构造相同地设计。

根据本发明的夹紧装置中的一个夹紧装置的多个现有的操纵元件此外可被彼此驱动联接，从而仅需要一个用于扭转相应的操纵元件的手动、电气、气动或液压的驱动器。这样的夹紧装置可以有利的方式布置在不同平面中，从而使得物体可被固定在多个在空间上彼此分开的位置中。

附图说明

在附图中示出了一种根据本发明的零点夹紧装置，其在下面作进一步说明。其中相应地：

图1 以分解图示形式显示了一种零点夹紧装置，带有在其中设置有容纳开口的壳体、带有两个彼此相对而置的夹紧滑块(通过其定心固定可被插入到容纳开口中的夹紧套)、带有被可转动地支承在壳体中的操纵元件且带有两个在驱动方面与操纵元件和夹紧滑块共同起作用的摆动销，其相应地被可倾斜地支承在关联于壳体的支座中，

图2 显示了沿着截面线II-II的根据图1的夹紧装置，带有被定心地保持在壳体处的物体，其经由承载件形式的螺纹销钉被固定在夹紧套处，

图3a 显示了在夹紧滑块的被打开的状态中朝向根据图1的夹紧装置的俯视图，

图3b 显示了在夹紧状态中根据图3a的夹紧装置，

图4a 显示了根据图3b的夹紧装置和在夹紧滑块、摆动销与操纵元件之间的有效连接的放大局部，

图4b 显示了两个加入在操纵元件中的用于容纳两个摆动销的自由端部的导向槽的放大局部，

图5 以截面形式显示了与夹紧滑块中的其中一个和操纵元件以及支座处在接合中的摆动销中的其中一个的放大局部，

图6 以透视视图形式显示了成对地彼此驱动连接的根据图1的夹紧装置中的六个，

图7 显示了在根据图1的夹紧装置与电动机之间的驱动有效连接的放大图示，且

图8 显示了根据图1的夹紧装置，在其壳体中布置有电动机，其与操纵元件驱动联接。

具体实施方式

由图1可得悉零点夹紧装置1的构件的布置，通过其可将物体2定心且精确重复地固定在其处。在此，物体2可视为工具、待加入的工件或平面构件。通过夹紧装置1，多个彼此间隔的托盘或其余结构体、承载支架或类似物然而同样可被支撑。

每个待夹紧的物体2在物体2的被夹紧的状态中相对中心轴6定向，该中心轴构成圆形的被带入在壳体4中的容纳开口5的中心。要么物体2可被直接地插入到容纳开口5中要么夹紧套32形式的承载件可被插入到容纳开口5中且其具有对称轴线3。在使用旋转对称的夹紧套32的情形中，物体2被预装在该夹紧套处且一旦达到夹紧状态，对称轴线3同轴于中心轴6伸延。

夹紧装置1由壳体4构成，在其中心加入有容纳开口5。为了固定夹紧套32设置有两个彼此相对而置的夹紧滑块7,8，其轴向可移动地在壳体4中被支承在钻孔9中。在夹紧状态中，夹紧滑块7,8作用到夹紧套32上且固定该夹紧套。因此，夹紧滑块7,8被插入在加入在壳体4中的钻孔9中且夹紧滑块7,8或者钻孔9的纵轴线10彼此同轴地伸延。容纳开口5的中心轴6和纵轴线10彼此处在垂直的角度中且在两个轴6和10的中心相交。

相对纵轴线10平行伸延地且因此相对夹紧滑块7,8间隔平行地设置有操纵元件11，其被可转动地支承在加入在壳体4中的钻孔9中。操纵元件11的两个彼此相对而置地布置的自由端部由外部可自由接近，从而使得操纵元件11可手动地例如借助于螺丝刀或机械地借助于电动机被驱动或者转动。操纵元件11相应地具有旋转轴线12，其平行于纵轴线10伸延且相对该纵轴线间隔。在壳体4中在操纵元件11的自由端部的区域中设置有两个驱动开口20。

为了实现在操纵元件11与待同步移动的夹紧滑块7,8之间的驱动有效连接，两个大致垂直于纵轴线10或者旋转轴线12伸延的摆动销14,15被支承在壳体4中。为了传递操纵元件11的转动运动，在操纵元件11的周面中加入有两个呈螺旋形定向的导向槽18，摆动销14和15的相应的第一自由端部16被插入到其中且因此在其之间构成驱动有效连接。相对该力传递位置间隔地，摆动销14和15的第二自由端部17被插入在关联于壳体4的支座21中。相应地，摆动销14,15被插入在操纵元件11与相应的支座21之间且跨接与这些构件被预先给定的间距。

此外，通孔13被相应地加入到夹紧滑块7,8中，相应的摆动销14,15被引导穿过该通孔。

在该实施例中，通孔13被完全闭合。然而，该通孔同样可构造成呈U形的通道或导向槽。

在图2中描绘了物体2如何借助于螺纹销钉31首先被固定在夹紧套32处。在此，螺纹孔35加入到夹紧套32中，螺纹销钉31被拧入到螺纹孔中且由此连接物体2与夹紧套32。为了实现物体2在夹紧套32处的定心，该夹紧套具有呈环形的定心面36，物体2无间隙地贴靠在其处。因此，多个相同的或同样不同设计的物体2可被预装在结构相同的夹紧套32处，以便于确保物体2在夹紧装置1处的尽可能顺利的更换或者替换。

此外，在夹紧套32中加入(anarbeiten)有环形的定心容纳部33，其在其示出的下部区域中具有倾斜的或斜的平面34，其在夹紧过程期间与两个夹紧滑块7,8共同起作用。在此，斜的平面34由水平线以某一确定的角度倾斜，以便于在夹紧状态中在夹紧滑块7,8与夹紧套32的定心面34之间实现自锁。同时，通过斜的平面34的水平倾斜，夹紧滑块7,8的径向夹紧力被附加地转换成轴向的力分量，夹紧套32且因此物体2通过该力分量被按压或者拉动到壳体4的内部中。夹紧滑块7和8具有相反于定心面34的倾斜定向的夹紧面。此外，容纳开口5在其入口区域中在横截面上呈锥体地设计，由此构成另一用于夹紧套32的定心面40，该夹紧套在夹紧过程期间相对该定心面被无间隙地按压。

在图3a和3b中描绘了夹紧过程的运动进程或者解锁。一旦操纵元件11在预先给定的方向上、例如顺时针被转动，摆动销14,15的第一自由端部16由于导向槽18的呈螺旋形的设计方案在容纳开口5的方向上、即在壳体4的中心的方向上移动。该运动与某一分度圆相符。通过摆动销14,15与夹紧滑块7,8的驱动联接，在其中摆动销14和15被穿过接合加入到夹紧滑块7,8中的通孔13中，摆动销14,15的倾斜运动被直接传递到相应的夹紧滑块7或8上，由此这些夹紧滑块同步地且径向在容纳开口5的方向上移动，更切确地说如此长地直至夹紧滑块7,8与夹紧套32达到相应的夹紧接触中且将其拉入到壳体4的内部中且因此在容纳开口5的定心面40处被无间隙地压紧。

为了支持摆动销14,15相对于操纵元件11的倾斜运动或摆动运动，设置有支座21。支座21由支承销37构成，其被拧入到加入在壳体4中的螺纹孔35中。在此，支承销37的面对相应的摆动销14,15的自由端部具有呈盆状的内轮廓且摆动销14,15的第二自由端部17设计成球头。支承销37的内轮廓和自由端部17的相应的几何尺寸被如此地彼此匹配，即，摆动销14,15围绕相应的纵轴线19在操纵元件11的区域中可移动。因此，支承销37和摆动销14,15的两个自由端部17构成转动中心，围绕该转动中心实现摆动销14,15的第一自由端部16在圆形轨道上的摆动运动。

操纵元件11通过两个卡圈24a被固定在壳体4中，两个卡圈相应地布置在容纳开口20的区域中且通过其在轴向上可转动地保持操纵元件。

一旦摆动销14,15和四个支承销37被装配在壳体4中，相应存在的用于引入支承销37的开口可借助于锁紧衬套38被水密封地或者气体密封地封闭，以便于防止污染物到壳体4的内部中的进入。

用于力传递或者运动传递的几何设计方案可由图4a得悉。在此，两个加入到操纵元件11中的导向槽18彼此以角度ɑ倾斜。导向槽18的中心线的交点是纯虚拟的且处在壳体4之外。通过对于本发明而言重要的构件的该示意性布置，操纵元件11的转动运动到夹紧滑块7,8的同步和径向的进给运动的转换应通过摆动销14,15的圆形运动和其在支座21中的支撑来说明。

在图4b中描绘了在操纵元件11中的两个导向槽18的设计方案。在此，导向槽18具有两个不同的倾斜或斜度，因为夹紧滑块7,8的进给运动在其进给期间应尽可能以较高的速度实现。为此需要较少的操纵力，从而使得导向槽相对参考轴的倾斜或斜度相比在夹紧过程期间的倾斜或斜度可显得更大。

在此，第一倾角以q₁而第二倾角以q₂示意性地在图4b中被画入。相应的起始点以附图标记29且过渡点以附图标记30来标明。在此，过渡点30关联于夹紧滑块7,8在夹紧套32的定心面34上的碰到。由夹紧滑块7,8的完全打开的状态出发，这些夹紧滑块首先以倾角q₁在夹紧套32的方向上被进给到起始点29中。在此仅较小的操纵力是必要的。一旦夹紧滑块7,8与夹紧套32达到有效接触，摆动销14,15的第一自由端部16处在第二倾角q₂的区域中(过渡点30)，由此进给速度被降低且同时所传递的操纵力相对第一倾角q₁被显著增大。

由图5能够得悉在操纵元件11与摆动销14或15中的其中一个之间的驱动连接、其在夹紧滑块7,8中的其中一个中的支承和在支座21中的支撑。为了防止摆动销14,15在夹紧滑块7,8中的歪斜或卡住，摆动销14,15被引导穿过的通孔13被扩大。在此，通孔13的在纵轴线10的区域中所设置的直径D₁小于在相应的夹紧滑块7,8的外侧上存在的直径D₂来测定。摆动销14,15的宽度B与内径D₁相符。因此，相应的摆动销14,15独立于其位置呈环形地贴靠在通孔13的内径D₁处且通过由操纵元件11在扭转的情形中所产生的操纵力传递到夹紧滑块7,8上。

在图6中能够得悉多个根据本发明的夹紧装置1的组装。在此，四个夹紧装置1支撑物体2。在此，两个相邻的夹紧装置1可经由轴39被彼此联接，更确切地说如此，即，相应的操纵元件11经由轴39处在驱动有效连接中。因此如下是可能的，即，多个夹紧装置1例如经由电动机25被同时驱动。两个另外的夹紧装置1不固定物体2；而是驱动链(Antriebstrang，有时称为驱动线路)的组成部分。因此，该力传递沿着在直径D₁的区域中的环形面实现。

图7说明了外部电动机25如何被联接到操纵元件11处。电动机25可借助于蓄能器29或经由电线27与未示出的电流源相连接，以便于可施加必要的能量用于操纵元件11的运动。

由图8可见如下，即，电动机25以及蓄电池或感应式能量传递设备28可被安装在夹紧装置1的壳体4的内部中。根据图8和图6的布置的组合在于如下，即，根据图8所设计的夹紧壳体4可驱动多个夹紧装置1，其不需要电动机25。因此，用户可在不带有独立电驱动器的情形中将夹紧装置1的多个模块联接在一起且在夹紧装置1的该链中存在的模块中的其中一个具有电动机25。在此，夹紧装置1的装备有电动机25的模块可布置在驱动链中的任意位置处。

在现有的说明中如下参照该实施例，即，夹紧套32被插入到容纳开口5中且在夹紧状态期间被定心固定。夹紧套32因此是用于物体2、例如工件2、工具或托盘的承载件。对于每个手艺熟练的专业人员而言如下显而易见，即，匹配夹紧套32的保持轮廓加入到每个物体2中，从而使得每个物体2可被直接插入到容纳开口5中且被位置定向且定心地保持到其中。

Claims (15)

1.用于定心且精确重复地锁定物体(2)、尤其工件、工具或托盘的零点夹紧装置(1)由如下构成：

- 壳体(4)，

- 加入在所述壳体(4)中的容纳开口(5)，其具有中心轴(6)，所述物体(2)在所述夹紧过程期间相对该中心轴定向，

- 且带有两个相对而置的夹紧滑块(7,8)，其相应地被轴向可移动地支承在设置在所述壳体(4)中的钻孔(9)中且其在所述夹紧状态期间通入到所述容纳开口(5)中且由此作用到所述物体(2)或承载件(32)上且定心其，其特征在于，

- 在所述壳体(4)中操纵元件(11)被可扭转地支承，其旋转轴线(12)平行于所述夹紧滑块(7,8)伸延，

- 通孔(13)加入到每个夹紧滑块(7,8)中，所述通孔垂直于所述夹紧滑块(7,8)的纵轴线(10)定向，

- 摆动销(14,15)被插入到每个通孔(13)中，其一个自由端部(16)接合在加入在所述操纵元件(11)中的导向槽(18)中且与该导向槽驱动连接且其相对而置的第二自由端部(17)被插入到关联于所述壳体(4)的支座(21)中且被可倾斜地保持在该支座中。

2.根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，

所述操纵元件(11)设计成柱体或管子且用于每个与其传动联接的摆动销(14,15)的导向槽(18)加入到所述操纵元件(18)的周面中，所述摆动销(14,15)的自由端部(16)被引导地保持到其中。

3.根据权利要求2所述的夹紧装置，其特征在于，

所述导向槽(18)关于所述操纵元件(11)的旋转轴线(12)倾斜且大致呈螺旋形地在所述操纵元件(11)的周面的周缘的一部分上伸延。

4.根据权利要求3所述的夹紧装置，其特征在于，加入到所述操纵元件(11)的周面中的导向槽(18)具有两个彼此间隔的止挡(22,23)，通过其所述摆动销(14,15)的自由端部(16)在其运动自由度上被保持且充当用于所述摆动销(14,15)的定位面。

5.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其特征在于，布置在所述壳体(4)的支座(21)中的相应的摆动销(14,15)的自由端部(17)构造成球头或构造带有弯曲的外轮廓，且相应的支座(21)具有如此匹配于相应的摆动销(14,15)的自由端部(17)的外轮廓的内轮廓，使得所述摆动销(14,15)围绕自身的纵轴线(19)被可移动地保持。

6.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其特征在于，加入在所述夹紧滑块(7,8)中的通孔(9)具有向外弯曲的内轮廓，其直径在外部区域中大于在所述夹紧滑块(7,8)的中心地构造，且在所述通孔(9)的中心的直径被如此地匹配于所述摆动销(7,8)的直径或宽度，即，所述摆动销(7,8)在相应的夹紧滑块(7,8)的纵轴线(10)的区域中贴靠在所述通孔(9)的内壁处且由其被引导。

7.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其特征在于，通过所述操纵元件(11)的旋转施加朝向相应的摆动销(14,15)的倾斜运动且通过所述摆动销(14,15)的倾斜运动相应的所述夹紧滑块(7,8)可径向在所述容纳开口(5)的中心的方向上或与此相反地移动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其特征在于，所述操纵元件(11)由外部可自由接近且所述操纵元件(11)可手动地且/或借助于电动机(25)被作用。

9.根据前述权利要求1至7中任一项所述的夹紧装置，其特征在于，在所述夹紧装置(1)的壳体(4)的内部中设置有电动机(25)，其与所述操纵元件(11)驱动连接且所述电动机(25)经由电线(27)或经由感应接口(28)被供给以能量，或在所述夹紧装置(1)的壳体(4)中设置有蓄能器(26)，其与相应的电动机(25)电气连接且给其供给以电流。

10.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其特征在于，多个夹紧装置(1)彼此驱动联接，优选地，夹紧装置(1)中的其中一个的每个操纵元件(11)与相邻的操纵元件(11)力配合或形状配合地处在有效连接中。

11.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其特征在于，在所述夹紧状态期间接合到所述容纳开口(5)中的夹紧滑块(7,8)的自由端部处模制有由水平线或垂直线倾斜的斜的平面，且夹紧套(32)形式的承载件可被插入到所述容纳开口(5)中，定心的容纳部(33)加入到其周面处，该容纳部在所述夹紧状态中与所述夹紧滑块(7,8)的斜的平面(34)共同起作用且由此在径向和轴向上固定所述夹紧套(32)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其特征在于，所述支座(21)被设计成螺纹销钉，在其自由的关联于相应的摆动销(14,15)的端部中具有呈盆状的凹口，相应的摆动销(14,15)的球头被插入到其中且所述螺纹销钉(21)被拧入在加入在所述壳体(4)中的螺纹孔(35)中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧滑块(7,8)、所述操纵元件(11)和所述摆动销(14,15)布置在共同的平面中。

14.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其特征在于，在所述操纵元件(11)中所设置的导向槽(18)充当轴向支承部且由外部被拧入到所述壳体(4)中的支承销(37)接合到所述导向槽(18)中，通过其所述操纵元件(11)在轴向上被保持。

15.根据权利要求14所述的夹紧装置，其特征在于，所述导向槽(18)具有至少两个不同的倾角或斜角(q₁,q₂)，通过其可预设或者预先给定所述夹紧滑块(7,8)的进给速度和操纵力。

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