CN115552138A - 用于将夹紧卡盘连接到轴上的构件 - Google Patents

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CN115552138A CN202180034096.1A CN202180034096A CN115552138A CN 115552138 A CN115552138 A CN 115552138A CN 202180034096 A CN202180034096 A CN 202180034096A CN 115552138 A CN115552138 A CN 115552138A
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Abstract

在用于将轴与可容纳转子的夹紧卡盘(6)连接的构件(1)中规定，夹紧卡盘能够插入到罐形的壳体(2)中并且能够通过紧固件(13)固定在那里。在壳体(2)的壳体底部(3)上存在用于将壳体(2)抗扭地连接到轴上的连接件(7)。紧固件(13)以其基面(17)布置在壳体(2)的外周面(12)上并且能够穿过存在于壳体(2)中的孔与夹紧卡盘(6)嵌接。紧固件(13)在基面(17)中具有至少一个留空部(18)，使得紧固件以其基面(17)仅局部地支撑在外周面(12)上。

Description

用于将夹紧卡盘连接到轴上的构件
本发明涉及一种用于将轴与可容纳转子的夹紧卡盘连接的构件，该构件具有罐形的薄壁的壳体，所述夹紧卡盘能够插入到该壳体中并且能够通过紧固件固定在那里。
为了测量作用在旋转体上的载荷，使用离心试验台，在离心试验台中，诸如转子之类的物体在其运行转速范围及以上运行。此外，转子可能受到例如周期性的转速变化或温度波动。在此，转子可以例如通过其轴颈悬挂地紧固在薄的弹性轴上并且被加速。为此，转子必须能够以可简单地再次拆卸的方式紧固在离心轴上。
已知的转子夹紧卡盘具有离心力段，用于补偿离心力对转子夹紧的影响。
由专利文献DE 1552 197 C已知一种用于高速旋转工具的离心式卡盘，其具有多个补充成卡盘爪组的卡盘爪。离心式卡盘具有与卡盘爪一同构造的离心配重，这些离心配重作为双臂杠杆可围绕杠杆支点枢转。离心配重布置在两个轴向彼此间隔开的卡盘爪组之间并且分别与这两个卡盘爪组的卡盘爪一体式构造。在此，卡盘爪组径向向外突出，以便在其端部之间产生杠杆支点。
专利文献US 2830822 A公开了一种离心式夹紧卡盘，其中，多个配重围绕转子布置并且当转子旋转时由于离心力径向向外移动。配重还与环连接，该环与卡爪相连，卡爪径向可移动地布置在转子上。通过配重的由于离心力径向向外的移动，环的与配重相连的部分同样被向外压，从而与环的中间部分相连的卡爪被拉到一起。
由专利文献DE 42 20 136 C1已知一种用于机床的夹紧系统，其用于夹紧针对旋转的工具和/或工件并且具有卡盘体或基体、夹紧传动装置、基爪和顶爪。在此，顶爪至少部分由纤维复合塑料构成，其中，卡盘体、夹紧传动装置、基爪以及基爪和顶爪之间的接口由金属材料制成。离心力平衡配重如此布置在夹紧元件之间的纤维复合塑料轮箍上，使得其与纤维复合塑料轮箍一起可沿径向方向移动并且沿切向方向固定。随着速度增加并且因此离心力向外增加，纤维复合塑料轮箍向外移动。由于轮箍由高刚度的碳纤维制成，因此仅出现较小的伸长，并且对夹紧块和工件沿径向方向的夹紧由于纤维复合塑料轮箍向外变形而增加。
此外，专利文献DE 198 34 739 C1描述了一种夹紧装置，其中，使多边形基体弹性地成为圆形。在此过程中，基体的位于施力点之间的区域如此变形，使得容纳部变宽并且可以安装圆杆。一旦作用在基体上的径向力减少或者甚至取消，基体就由于其弹性特性而回复到其多边形的初始形状并且杆就固定在容纳部中。专利文献EP 1 669 621 B1采纳了该教导并且将离心力平衡配重嵌入存在于基体中的空腔，从而由于离心力的出现，离心力平衡配重被向外压。这使中间区域向内弯曲并且对杆的夹紧力增加。
为了将容纳在夹紧卡盘中的转子与轴连接设有构件，这些构件将重力从转子传递到离心轴上并且将驱动力矩从轴传递到转子上。
专利文献DE 195 21 755 C1描述了一种用于可重复地固定连接两个构件的连接系统，其中，一个构件在连接过程中暂时变形，使得其有效周轮廓与另一个构件的相应的有效周轮廓相符并且具有预定的间隙，并且在两个构件的定位过程之后，通过至少部分恢复发生两个有效周轮廓的固定的压靠。
此外，专利文献DE 196 24 048 A1公开了两个构件的摩擦配合连接。
专利文献DE 907 233 B描述了一种用于机床的直径可变的管状的工件容纳部，其具有夹紧面，这些夹紧面突出于待容纳的零件的直径、仅在部分周部上延伸并且可以通过容纳部的位于这些夹紧面之间的区域的弹性变形被调节到工件直径。
对于用于容纳夹紧卡盘的已知构件，成问题的是，由于夹紧对夹紧卡盘施加力并且这可能导致错误测量。正好对于带有离心力补偿的夹紧卡盘，这样的容纳部可能影响夹紧卡盘的同心度。
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于容纳转子夹紧卡盘的装置，其中，对转子的夹紧不受夹紧卡盘损害。
该技术问题通过权利要求1的特征来解决。优选的设计方案在从属权利要求中描述。
根据本发明，所述技术问题通过如下方式解决，即，提供一种用于将轴与可容纳转子的夹紧卡盘连接的构件，该构件具有罐形的薄壁的壳体，所述夹紧卡盘能够插入到该壳体中并且能够通过紧固件固定在那里，所述构件还具有连接件，该连接件存在于壳体的壳体底部上并且用于将壳体抗扭地连接到所述轴上，其中，所述紧固件以其基面布置在壳体的外周面上并且能够穿过存在于壳体中的孔与夹紧卡盘嵌接，并且所述紧固件在基面中具有至少一个留空部，使得紧固件以其基面仅局部地支撑在外周面上，从而尤其在将夹紧卡盘固定在壳体中时防止壳体的变形。本发明的优点是，能够将可容纳转子的夹紧卡盘以定义的方式定位在罐形壳体中，并且此外，通过根据本发明的紧固夹紧卡盘的方式防止壳体的强制变形。因为这样的强制变形在某些情况下也会对夹紧卡盘施加力并且因此导致对转子的夹紧或松开过程产生影响。此外，夹紧卡盘的同心度也不受损害。正好对于带有离心力补偿的夹紧卡盘，根据本发明的构件证明是有利的。根据本发明的构件通过其特征确保了，一方面实现夹紧卡盘的稳定连接并且无间隙且刚性地传递力和扭矩。另一方面，由于其薄壁设计，壳体具有一定的径向柔性或者说可屈服性，因此对补偿离心力的夹紧卡盘、更准确地说对该夹紧卡盘的离心力部件不产生影响，并且也可以例如通过从外部对夹紧卡盘或壳体施加力来松开夹紧卡盘。
在一种设计方案中，所述紧固件包括夹持块和螺钉，并且夹持块在其基面中具有至少一个留空部。优选的紧固如此进行，即，将螺钉穿过夹持块或壳体周面中的适配的孔拧入夹紧卡盘的相应孔中。在此，通过螺钉将夹持块压在外周面上，其中，夹持块的基面贴靠在壳体的外周面上。紧固件、尤其夹持块在基面中具有留空部，由此尤其产生夹持块的基面和外周面之间的两个线接触，这使作用在壳体上的力均匀分布并且防止壳体的变形。
优选的是，每个夹持块具有至少一个用于螺钉的通孔，并且所述夹持块的基面在通孔的区域中留空。视应用情况而定设有一个通孔或多个通孔供一个螺钉或几个螺钉在夹持块中穿过。留空部尤其存在于夹持块的基面的通孔通入的那个区域中，所述留空部尤其具有直径，该直径大于通孔的直径。留空部可以例如铣削形成，从而在通孔和外周面之间存在间隙。
在一种设计方案中规定，所述夹持块具有矩形形状并且如此布置在外周面上，使得夹持块的纵轴线与壳体的纵轴线同轴。夹持块的矩形形状已经证明是有利的，其中，其它形状、如圆形或多边形的夹持块也是可行的。如此设计的夹持块在其基面中具有相应的留空部，从而这些夹持块仅局部地以其基面支撑在外周面上。
已经证明有利的是，所述基面的留空部沿着纵轴线在夹持块的整个长度上延伸，并且留空部的宽度大于通孔的直径。即，视夹持块的设计而定，留空部在夹持块的整个长度和/或宽度上延伸。留空部的宽度可以取决于夹持块的形状，其中优选的是，夹持块的基面至少在通孔的区域中留空。
视转子重量或目标转速而定，有利的可以是，在夹持块中沿着纵轴线存在多个通孔，从而可以在构件和夹紧卡盘之间建立安全且承受住高载荷的连接。夹紧卡盘在构件中的紧固可以取决于夹紧卡盘容纳的转子类型或目标转速，因此针对某些确定的应用，可以认为构件包括至少三个紧固件是足够的，这些紧固件彼此间隔地布置在所述外周面上。针对某些确定的应用，也可以相应地设置多于三个的布置在外周面上的紧固件。
壳体在其壳体底部上具有连接件，用于将壳体抗扭地连接到轴上。所述连接件可以例如是容纳部或凹空，所述轴的相应连接件能够与该容纳部或凹空连接。轴的连接件可以通过螺钉紧固在壳体底部的相应容纳部或凹空中。
在一种设计方案中规定，所述壳体是薄壁的罐，该罐具有一定的径向柔性或者可屈服性并且因此不损害离心力补偿或夹紧卡盘的夹紧过程。此外，薄壁罐的几何形状具有足够高的抗扭刚度。尤其有利的是，壳体壁具有0.3mm至3mm的厚度。已经证明，处于该范围内的壁厚一方面具有足够的稳定性并且另一方面具有足够的柔性。
在一种优选的设计方案中，所述夹持块的基面可以成形为凹的或平坦的，以便在夹持块的基面和壳体的外周面之间建立足够的接触。
以下借助本发明的实施例更详细地解释本发明，该实施例在附图中示出。在附图中：
图1示出具有集成的夹紧卡盘的罐形构件的立体图；
图2示出根据图1的构件的纵剖面图；并且
图3示出夹持块的放大图。
图1示出具有集成的夹紧卡盘的罐形构件的立体图，图2示出根据图1的构件的纵剖面图，并且图3是夹持块的放大图。罐形构件1具有空心柱体形的壳体2，该壳体具有壳体底部3并且以其周面4形成用于容纳夹紧卡盘6的空间5。夹紧卡盘6可以通过壳体2的敞开侧以简单的方式被插入。壳体2的周面4设计为薄壁的并且可以例如由金属板构成，因此构件1具有较小的重量并且另一方面具有较高的抗扭刚度。
在壳体底部3上设有连接件7，通过该连接件可以将构件1与旋转驱动装置连接，方式是例如将与该驱动装置相连的轴的设计为连接件的法兰连接部抗扭地拧入壳体底部3中的相应的构造为容纳部或凹空的连接件7中。这样的轴可以是例如薄的、有弹性的离心轴，该离心轴悬挂在离心台中并且用于驱动转子。
示范性地示出的夹紧卡盘6具有用于转子或转子轴颈的中央的容纳部8。所示夹紧卡盘6是补偿离心力的夹紧卡盘6，其中，离心力段9向外扩展并且在此通过板簧10将夹紧段11向内压，以便夹紧转子。被容纳的转子可以被松开，方式是从外部对离心力段9朝容纳部8的方向施加力，从而通过板簧10将夹紧段11向外移动。这仅是示例性的夹紧卡盘，因为根据本发明的构件针对不同设计的许多夹紧卡盘而设计，其中，应当防止容纳夹紧卡盘的构件损害松开过程或夹紧过程。该构件特别适合用于补偿离心力的夹紧卡盘。
为了将夹紧卡盘6固定在壳体2中，多个紧固件13彼此间隔地布置在外周面12上。在所示例子中，紧固件13靠近敞开的罐端部布置，因此构件1的重心位于相对于夹紧平面的较小距离处。紧固件13可以包括螺钉14和夹持块15。螺钉14突伸穿过夹持块15的通孔16以及壳体中的相应孔并且与夹紧卡盘6中的相应孔嵌接。为此可以根据夹紧卡盘6的设计方案在壳体2和夹紧卡盘6中设置不同位置的孔。螺钉头可以支撑在夹持块15的表面上或者根据夹持块15的设计方案沉在夹持块15中。在所示设计方案中规定，夹紧卡盘6具有三个离心力段9和三个夹紧段11和用于紧固每个段9、11的紧固件13。也就是说，每个段9、11尤其紧固在壳体2上。
在所示例子中，夹持块15设计为矩形并且其纵轴线与壳体2的纵轴线同轴。两个通孔16分别沿着每个夹持块15的纵轴线布置并且被两个螺钉14穿过。根据转子类型或目标速度可以使用更多或更少的螺钉14。仅具有一个孔的夹持块也是可行的。在所示例子中，六个夹持块15布置在壳体2的外周面12上，其中，视夹紧卡盘而定，更多或更少的夹持块15是可行的。为了将离心力段9和/或夹紧段11紧固在壳体2上，可以使用不同长度的螺钉14。例如在所示设计方案中，与夹紧段11相比，离心力段9通过更长的螺钉14紧固。但这可以根据夹紧卡盘6的设计改变。
夹持块15以其基面17支撑在壳体2的外周面12上，其中，如图3所示，在该基面17中设有至少一个留空部18。根据夹持块15的设计，即视夹持块15具有多少个通孔16而定，在基面17中相应地也可以仅存在一个留空部18。优选的是，基面17在通孔16通入的区域中具有留空部18，从而在通孔16和外周面12之间存在间隙。夹持块15的留空部18可以沿夹持块的纵轴线的方向在整个基面17上延伸，其中，留空部18的宽度至少等于通孔16的直径。留空部18有利地具有恒定的高度或深度。
为了将夹紧卡盘6固定在构件1中，将螺钉14穿过夹持块15拧入容纳在壳体2中的夹紧卡盘6中并且在此将夹持块15压在壳体2的外周面12上。通过夹持块15的基面17尤其居中留空产生夹持块15和外周面12之间的两个线接触，从而夹持块15仅局部地支撑在壳体2的外周面12上。即，夹持块15不在通孔16的区域中而是在边缘区域中支撑在外周面12上。因此，罐形壳体2不被强行变形，否则会对夹紧卡盘6施加强制力并且会降低夹紧卡盘6的同心度。此外，构件1与夹紧卡盘6一起沿所有空间方向具有较高的面积惯性矩，并且因此确保高刚度和因此夹紧卡盘6的定义位置。
此外，本发明的另外的优点是，通过构件1的几何形状实现高抗扭刚度，但构件1由于其薄壁设计具有径向柔性，这不会对夹紧卡盘6产生不利影响，而是允许夹紧卡盘8的某些径向移动。因此，离心力对夹紧卡盘8的作用不会受到不利影响，并且转子或转子轴颈被可靠地夹紧。
根据本发明的构件1虽然是径向柔性的，但可以通过根据本发明的紧固件13在所有需要的路径/角度方向上刚性地连接夹紧卡盘6。具体而言已经表明，构件1有利地能够实现夹紧卡盘8的以下移动：
·离心力段9的重心由于离心力被向外压，从而随着转速增加，夹紧力增大。
·为了松开，构件1和因此夹紧卡盘8可以由于外力变形，从而内部夹紧松开并且被夹紧的转子可以被取出。
·在夹紧过程之后，构件1可以重新变形回到原来的形状并且具有较高的同心度。

Claims (11)

1.一种用于将轴与可容纳转子的夹紧卡盘(6)连接的构件(1)，该构件具有罐形的薄壁的壳体(2)，所述夹紧卡盘(6)能够插入到该壳体中并且能够通过紧固件(13)固定在那里，所述构件还具有连接件(7)，该连接件存在于壳体(2)的壳体底部(3)上并且用于将壳体(2)抗扭地连接到所述轴上，其中，所述紧固件(13)以其基面(17)布置在壳体(2)的外周面(12)上并且能够穿过存在于壳体(2)中的孔与夹紧卡盘(6)嵌接，并且所述紧固件在基面(17)中具有至少一个留空部(18)，使得紧固件以其基面(17)仅局部地支撑在外周面(12)上。
2.根据权利要求1所述的构件(1)，其特征在于，所述紧固件(13)包括夹持块(15)和螺钉(14)，并且夹持块(15)在其基面(17)中具有所述至少一个留空部(18)。
3.根据权利要求2所述的构件(1)，其特征在于，每个夹持块(15)具有至少一个用于螺钉(14)的通孔(16)，并且所述基面(17)在通孔(16)的区域中留空。
4.根据权利要求3所述的构件(1)，其特征在于，所述留空部(18)分别具有直径，该直径大于通孔(16)的直径。
5.根据权利要求2所述的构件(1)，其特征在于，所述夹持块(15)具有矩形形状并且如此布置在外周面(12)上，使得夹持块的纵轴线与壳体(2)的纵轴线同轴。
6.根据权利要求5所述的构件(1)，其特征在于，所述基面(17)的留空部(18)沿着纵轴线在夹持块(15)的整个长度上延伸，并且留空部的宽度大于通孔(16)的直径。
7.根据权利要求3所述的构件(1)，其特征在于，在夹持块(15)中沿着纵轴线存在多个通孔(16)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的构件(1)，其特征在于，所述连接件(7)是容纳部或凹空，所述轴的相应连接件能够与该容纳部或凹空连接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的构件(1)，其特征在于，壳体壁具有0.3mm至3mm的厚度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的构件(1)，其特征在于，所述构件(1)包括至少三个紧固件(13)，这些紧固件彼此间隔地布置在所述外周面(12)上。
11.根据权利要求2所述的构件(1)，其特征在于，所述夹持块(15)的基面(17)成形为凹的或平坦的。
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