CN117042900A - 卡爪和卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于卡盘(1)的卡爪，具有爪体(6)，在爪体处形成至少一个爪阶梯部(7)，爪阶梯部具有用于固持夹持插入件(10)的阶梯头部(9)，阶梯头部在其端面(22)处具有传感器(16)，夹持插入件由一个基座支腿(11)和两个从基座支腿(11)中伸出的紧固支腿(12)形成。在阶梯头部(9)的相反的纵向侧面上分别形成有用于容纳紧固螺钉(33)的螺纹孔(32)，其螺钉头(34)被容纳在穿通开口(35)中，穿通开口形成在夹持插入件(10)的被指配给纵向侧面的紧固支腿(12)中，其中在基座支腿(11)贴靠端面(22)时在每一个侧面上螺纹孔(32)的纵向轴线与被指配给纵向轴线的穿通开口(35)具有偏移量。本发明还涉及一种卡盘(1)。

Description

卡爪和卡盘

技术领域

本发明涉及一种用于卡盘的卡爪，所述卡爪具有爪体，在所述爪体处形成有至少一个爪阶梯部，所述爪阶梯部具有用于固持夹持插入件的阶梯头部，所述阶梯头部在其端面处具有传感器，所述夹持插入件由一个基座支腿和两个从所述基座支腿中伸出的紧固支腿形成，其中在所述阶梯头部的相对的纵向侧面上分别形成有用于容纳紧固螺钉的螺纹孔，所述紧固螺钉的螺钉头被容纳在穿通开口中，所述穿通开口形成在所述夹持插入件的被指配给所述纵向侧面的紧固支腿中，并且其中在所述基座支腿贴靠所述端面时，在每一个侧面上，所述螺纹孔的纵向轴线与被指配给所述纵向轴线的穿通开口具有偏移量。本发明还涉及一种卡盘。

背景技术

夹持装置如卡盘的夹持力在运行中经受不同的干扰因素，即尤其离心力、有效摩擦和磨损。因此，即使操纵力是已知的，作用于待夹紧的工具或工件上的夹紧力总是无法准确得知的，在夹持装置的运行方面这是不利的，因为不足的夹持力可能导致所夹紧的物体被甩出。另外可能损害加工准确性，因为过高的夹持力可能导致变形而过低的夹持力在不确定的情况下不保证位置紧固。

由同一发明人的DE 102019 109856A1已知的是，在卡爪中在弯曲梁处布置传感器以对卡爪进行检测，其中在爪体中形成有用于电子装置壳体和储能器的接纳件并且另外在卡爪中引入能量导线和数据导线以连接这些部件。在阶梯头部处形成有侧向凹槽，将带有导条的夹持插入件引入凹槽中。在可以借助于传感器准确检测夹持力的意义上，这种卡爪已经被证实为是有用的。然而，由于导条，夹持插入件的制造要用许多工作步骤且对应地以高成本来复杂地进行。

从DE 202013 104 141U1已知一种卡爪组件，其中在载体爪上可更换地布置有替换爪，其中设计为U形的替换爪布置在载体爪的相反的凹槽中，并且在载体爪中提供了用于容纳保险螺钉的螺纹孔，所述保险螺钉用其头部将替换爪相对于载体爪固定。螺纹孔被形成在载体爪的阶梯部中，其中指向替换爪的区域，其用途通过螺纹孔来对应地确定。

发明内容

本发明的基本目的在于，形成一种开篇所述类型的卡爪，使得在准确确定实际上有效的夹紧力的可能性保持不变的同时得以简化其构造。本发明的目的还在于提供一种改进的卡盘。

这个目的通过一种具有权利要求1特征的卡爪以及通过一种具有权利要求11特征的卡盘来实现。本发明的具有便利改进的有利设计方案在从属权利要求中给出。

开篇提及的本发明的卡爪的独特之处在于，所述基座支腿平坦地形成在指向阶梯头部的侧面上并且可以非常简单地制造，其中与已知的卡爪相比只需要附加地引入所述穿通开口。在此确保了可以通过在螺纹孔与穿通开口之间给定的偏移量以不变的精确度检测夹持力，所述偏移量在有力负载时以如下程度造成所述夹持插入件的变形：不通过所述螺钉头吸收力，使得利用传感器使力流通过端面。通过省去用于与所述夹持插入件连接的凹槽，提高了卡爪的刚性，由此还降低了缺口应力，从而提高了卡爪的使用寿命。

在此有利的是，所述紧固螺钉被形成为具有柱状螺钉头的柱状螺钉。另外，所述夹持插入件中的相关挖空部可以实施得略微更大并且在其位置上稍微偏移，由此在夹持工件时所述螺钉头不支撑在所述夹持插入件的挖空部处并且不会由此干扰力流。当在所述阶梯头部下方在所述爪阶梯部的底部处形成有具有托架半径的底切部时并且当在所述阶梯头部的两侧处分别相对于所述螺纹孔朝向所述端面的方向上偏移地形成并行于所述端面延伸的凹槽时，有助于向所述阶梯头部中的经限定的力输入。应注意的是，这些凹槽不用于耦合夹持插入件，并且由此是与用于耦合夹持插入件的凹槽在功能上不同的，并且尤其可以具有减小的深度。

当所述端面在所述阶梯头部处从外向内相对于纵向轴线以托架角度倾斜地延伸，则在夹紧工件或工具时存在下拉效应，其中当托架角度介于7°与12°之间、尤其为10°时，有助于并且存在能可靠处理的下拉作用。

另外有利的是，所述夹持插入件的基座支腿的指向所述端面的侧面以夹持插入件-托架角度倾斜地延伸，所述夹持插入件-托架角度比所述托架角度小0.20°至0.50°。由此产生了预留角度Δα，所述预留角度提供了在所述端面处的更均匀的表面压力并且导致更小的磨损。

当必须夹持具有个性化的夹持直径的工件时，则使用在安装后状态下借助于旋转工具旋出的相对较软的夹持插入件。如果通过柱状螺钉头将这些软夹持插入件固定，则其位置可能是未经限定的并且夹持插入件可能在旋出期间发生振动。这导致较差的表面品质和较差的尺寸精密度。因此，与沉头螺钉一起提供了需要旋出的夹持插入件，其中所述穿通开口在外部具有锥形面作为沉孔。由此确定地预先给出定位并且有效地抑制振动。

在此，由锥形面确定的纵向轴线与所指配的螺纹孔的纵向轴线具有平均偏移量，由此在拧上沉头螺钉时相对于阶梯头部来拉动夹持插入件、排除可能的空隙并且最终产生经限定的位置。在旋出之后，可以再次用具有柱状螺钉头的紧固螺钉替换沉头螺钉。

为了使卡盘的爪引导件中的缺口应力最小化，在所述爪体处形成有横截面为T形的导条，其中在每一个喉部中形成具有双重背切部的底切部。这促使半径显著增大，其中爪引导件的面积几乎没有减小。

上述效果和优点同样有意义地适用于具有上述类型卡爪的卡盘。

在不偏离本发明的框架的情况下，以上在说明书中提及的特征和特征组合以及下文在附图说明中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合，不仅可以按相应给出的组合使用，而且还可以按其他的组合来使用或单独使用。因此，在附图中未明确示出或解释的实施方案也可以被视为已被本发明包括且公开，但是通过单独的特征组合从所描述的实施方案中显现并且可以产生。

附图说明

从权利要求书、从下文对优选实施方式的描述并且借助于附图来获得本发明的其他优点、特征和细节。在附图中：

图1示出具有三个卡爪的卡盘以及在外部夹持下被夹紧的工件的立体图，其中用符号展示了来自这些卡爪之一的数据传输，

图2示出无夹持插入件的分离的卡爪的立体图，

图3示出与图2对应的、具有两个夹持插入件的分离的卡爪的图示，

图4示出图3的卡爪的俯视图，

图5示出图3的卡爪的侧视图，

图6示出分离的夹持插入件的立体图，

图7以与图6不同的视角示出分离的夹持插入件的立体图，

图8示出图3的卡爪的正视图，

图9示出沿图8的线IX-IX的截面，

图10示出图8的截面X-X，

图11示出与图9对应的关于夹持插入件的取向的图示，

图12示出图11的细节XII，

图13示出与图3对应的、在上爪头处具有替代性夹持插入件的图示，

图14示出图13的卡爪的侧视图，

图15示出图14的截面XV-XV，

图16示出图15的细节XVI，

图17示出图1的卡盘的侧视图，

图18示出图8的细节XVIII，并且

图19示出图17的细节XIX。

具体实施方式

在图1中展示了卡盘1，所述卡盘具有盘体2，在所述盘体中布置有在周边上均匀分布有径向爪引导件3的卡爪4。在所示的实施例中示出了三个径向的爪引导件3以及对应地插入的三个卡爪4，但是其中不同数量的径向爪引导件3以及相对应的卡爪4同样是可能的，尤其还可以是具有两个卡爪4或4、5、6或多于6个卡爪4的卡盘1。在控制插入中卡盘1以通常的方式被指配给机床的工作芯轴，其中通过机床来旋转驱动卡盘1并且提供致动力以产生所希望的夹持力。在图1中以符号展示的无线电波表示从在卡盘1中使用的卡爪4向机床的接收单元无线地发送待传输的数据。

在图2至图5中详细展示了卡爪4自身，并且卡爪具有爪体6，在所述爪体处形成至少一个爪阶梯部7，所述爪阶梯部具有用于固持夹持插入件10的阶梯头部9。在所示的实施例中示出了这些爪阶梯部7中的两个，其中在此还适用的是，可以实现不同的数量，即依据对所需的夹持比例的要求，还可以实现只具有一个爪阶梯部7、具有三个爪阶梯部7或者具有四个或五个爪阶梯部7的卡爪4。要注意的是，卡爪4的爪体6被设计为阶梯-反转爪，即可以通过简单地将卡爪4旋转到卡盘1的爪引导件3中以简单的方式将图1中所示的工件31的外部夹持变为内部夹持。

在每一个爪阶梯部7处，卡爪4在阶梯头部9的端面22处具有传感器16。另外，阶梯头部9被形成为用于固持夹持插入件10，所述夹持插入件由一个基座支腿11和两个从基座支腿11伸出的紧固支腿12形成。在阶梯头部9的相反的纵向侧面上分别形成有用于容纳紧固螺钉33的螺纹孔32，所述紧固螺钉的螺钉头34被容纳在穿通开口35中，所述穿通开口形成在夹持插入件10的被指配给纵向侧面的紧固支腿12中。在基座支腿11贴靠端面22时，在每一个侧面上，螺纹孔32的纵向轴线与被指配给纵向轴线的穿通开口35具有偏移量。尤其如图10所示，紧固螺钉33被形成为具有柱状螺钉头的柱状螺钉。通过这种结构保证了在有效的夹持力下夹持插入件10可以如下地变形，使得不通过螺钉头34吸收夹持力并且传感器16可以正确地检测有效的总夹持力。

在阶梯头部9下方，在爪阶梯部7的底部处形成有具有托架半径的底切部20，其中在阶梯头部9的两侧在朝向端面22的方向上相对于螺纹孔32偏移地分别形成有凹槽21，所述凹槽与端面22平行地延伸，从而限定了用于引入力的经限定的区域。

端面22在阶梯头部9处从外向内相对于纵向轴线以托架角度倾斜地延伸，其中在图11和12中所示的实施例中托架角度为10°。在此要注意的是，夹持插入件的基座支腿11的指向端面22的侧面以夹持插入件-托架角度倾斜地延伸，所述夹持插入件-托架角度比托架角度小0.20°至0.50°。在此实施例中展示了9.75°的夹持插入件-托架角度，由此预留角度Δα比托架角度小0.25°。

图13至图16显示了以下情况：必须使用需要旋出的夹持插入件36来用个性化的夹持直径夹持工件31。通过旋出而实现的轮廓在图13中以虚线展示。这个需要旋出的夹持插入件36是相对较软的，无论如何都比图13中展示为带有波纹齿37的常规夹持插入件10更软。为了旋出的目的，与沉头螺钉38一起提供了需要旋出的夹持插入件36，其中穿通开口35在外部具有锥形面39作为沉孔，其中由锥形面39确定的纵向轴线与所指配的螺纹孔32的纵向轴线具有平均偏移量Δx(图16)。为了旋出的目的使用沉头螺钉38以便保证唯一地确定需要旋出的夹持插入件36的位置，其中在旋出之后用具有柱状螺钉头34的紧固螺钉33替换沉头螺钉38，这在图15中在下侧示出。

图18和图19涉及的是，在爪体6处形成横截面为T形的导条30，其中在每一个喉部中形成具有双重背切部41的底切部40，相对于图19中以虚线展示的常规设计，这可以实现增大半径以便减小缺口应力。

一般而言适用的是，在端面22处形成有用于布置传感器16的传感器点15。在此，传感器点15由袋状部17形成，其中布置有传感器16。传感器16自身形成为被焊接到袋状部17中的应变计18、尤其金属应变计，其中接触面被布置在通道19上，提供所述通道以穿通数据导线和/或供电导线24(图9)。

夹持插入件10自身具有横截面为U形的设计，其中在基座支腿11的内侧上在紧固支腿12之间的中部形成有配对袋状部23，其尺寸与袋状部17的尺寸相匹配。

如果现在进行工件的夹紧，如从图1中可以看出的，则通过在夹持插入件10中由配对袋状部23形成的挖空部和端面中的袋状部17，将这个配对袋状部按照弯曲梁的类型以经限定的方式弯曲、即拉伸，这还作用于应变计18，这引起了与有效夹持力成比例的电阻或电压变化。阶梯头部9下方的底切部20在此促成了不受干扰的均匀的力流。

另外要注意的是，为了保护传感器16，接纳传感器10的袋状部17被覆盖件封闭，所述覆盖件优选只能以破坏性方式去除。最后还可以看到，在爪体6中设置有用于电子装置壳体27的第一接纳部26，所述第一接纳部经由通道19与袋状部17相连，并且在爪体6中设置有用于储能器29、尤其电力存储单元如蓄电池或电容器的第二接纳部28，所述第二接纳部同样与袋状部17的通道19相连。由此，由金属应变计18检测的数据可以被送入电子装置壳体27，在其中接纳了用于数据检测和分析所需的电子装置构件，其中经由机床的接收单元以无接触方式提供传感器16的原始数据或经加工的数据。

附图标记清单

1 卡盘

2 盘体

3 爪引导件

4 卡爪

5 无线电波

6 爪体

7 爪阶梯部

9 阶梯头部

10 夹持插入件

11 基座支腿

12 紧固支腿

15 传感器点

16 传感器

17 袋状部

18 应变计

19 通道

20 底切部

21 凹槽

22 端面

23 配对袋状部

24 数据导线/供电导线

26 第一接纳部

27 电子装置壳体

28 第二接纳部

29 储能器

30 导条

31 工件

32 螺纹孔

33 紧固螺钉

34 螺钉头

35 穿通开口

36 需要旋出的夹持插入件

37 波纹齿

38 沉头螺钉

39 锥形面

Δα 预留角度

Δx 平均偏移量

Claims (11)

1.一种用于卡盘(1)的卡爪(4)，所述卡爪具有爪体(6)，在所述爪体处形成有至少一个爪阶梯部(7)，所述爪阶梯部具有用于固持夹持插入件(10)的阶梯头部(9)，所述阶梯头部在其端面(22)处具有传感器，所述夹持插入件由一个基座支腿(11)和两个从所述基座支腿(11)中伸出的紧固支腿(12)形成，其特征在于，在所述阶梯头部(9)的相对的纵向侧面上分别形成有用于纳收紧固螺钉(33)的螺纹孔(32)，所述紧固螺钉的螺钉头(34)被容纳在穿通开口(35)中，所述穿通开口形成在所述夹持插入件(10)的被指配给所述纵向侧面的紧固支腿(12)中，并且在所述基座支腿(11)贴靠所述端面(22)时，在每一个侧面上，所述螺纹孔(32)的纵向轴线与被指配给所述纵向轴线的穿通开口(35)具有偏移量。

2.根据权利要求1所述的卡爪(4)，其特征在于，所述紧固螺钉(33)被形成为具有柱状螺钉头(34)的柱状螺钉。

3.根据权利要求1或2所述的卡爪(4)，其特征在于，在所述阶梯头部(9)下方，在所述爪阶梯部的底部处形成有具有托架半径的底切部(20)。

4.根据权利要求3所述的卡爪(4)，其特征在于，在所述阶梯头部(9)的两侧在朝向所述端面(22)的方向上相对于所述螺纹孔(32)偏移地分别形成有凹槽(21)，所述凹槽与所述端面(22)平行地延伸。

5.根据权利要求1至4之一所述的卡爪(4)，其特征在于，所述端面(22)在所述阶梯头部(9)处从外向内相对于所述纵向轴线以托架角度倾斜地延伸。

6.根据权利要求5所述的卡爪(4)，其特征在于，所述托架角度介于7°与12°之间，尤其为10°。

7.根据权利要求5或6所述的卡爪(4)，其特征在于，所述夹持插入件(10)的基座支腿(11)的指向所述端面(22)的侧面以夹持插入件-托架角度倾斜地延伸，所述夹持插入件-托架角度比所述托架角度小0.20°至0.50°。

8.根据权利要求1至7之一所述的卡爪(4)，其特征在于，与沉头螺钉(38)一起提供了需要旋出的夹持插入件(36)，其中所述穿通开口(35)在外部具有锥形面(39)作为沉孔。

9.根据权利要求8所述的卡爪(4)，其特征在于，由所述锥形面(39)确定的纵向轴线与所指配的螺纹孔(32)的纵向轴线具有平均偏移量Δx。

10.根据权利要求1至9之一所述的卡爪(4)，其特征在于，在所述爪体(6)处形成有横截面为T形的导条(30)，其中在每一个喉部中形成具有双重背切部的底切部(20)。

11.一种卡盘(1)，所述卡盘具有盘体(2)，在所述盘体中布置有在周边上均匀分布的、根据权利要求1至10之一所述的卡爪(4)的径向爪引导件(3)。