CN1258588A - 一种耦接夹紧装置 - Google Patents

Abstract

一种耦接装置,包含:第一耦接部件和第二耦接部件以及夹紧装置,该夹紧装置沿轴向将两个耦接部件夹紧,其中,从第一耦接部件上至少突出三个棱柱销,各棱柱销至少在棱柱销的一个侧面上具有棱柱面,并从第一耦接部件上形成三个相间的Z向基准面,它们在横切夹紧方向同一X－Y－平面内延伸。在第二耦接部件内至少形成与棱柱销位置对应的三个槽,槽上有轴向弹性元件,它在X－Y－平面内将耦接部件彼此进行精确地定位。为了改进结构,使两个耦接部件进行适当的Z－向定位,棱柱销的自由端表面构成Z向基准面,并且每个槽的基底构成Z向相对基准面。

Description

一种耦接夹紧装置

本发明涉及一种耦接装置，其具有两个耦接部件，以及夹紧装置，该夹紧装置沿轴向将两个耦接部件夹紧。从第一耦接部件上至少伸出三个棱柱销，在每个棱柱销的至少一个侧面上具有棱柱面。从第一耦接部件上至少形成三个周向具有一定间距的Z向基准面，该Z向基准面在垂直于夹紧方向的X-Y-平面内延伸。第二耦接部件至少包含三个槽，该槽的周向位置与棱柱销的周向设置相对应。在槽内具有轴向的弹性元件，使得耦接部件彼此在X-Y平面内进行准确地定位。

在欧洲专利申请EP-A-255042(-US-A-4855558)中公开了一种夹紧装置，其中，在两个耦接部件之一上设有多个突出的支柱。为了在Z-方向上使两个耦接部件彼此进行准确地定位，支柱的自由端表面就构成Z向基准面。在另一耦接部件上，形成多个与支柱的设置相对应的Z向相对基准面。所有的Z向相对基准面都在同一平面内延伸，并且在夹紧时与Z向基准面相配合。在德国的实用新型专利29521030(US-A-5791803)号中，公开了一种在Z-方向上定位两耦接部件的不同的设计方法。

在上述问题的基础上，本发明提供一种在Z-方向上定位两个耦接部件的改进装置。

为了达到这个目的，上述耦接装置具有设有棱柱销的耦接部件，棱柱销的自由端表面构成Z向基准面。在第二耦接部件上形成与棱柱销位置相对应的槽。在每个槽的基底上都设有Z向相对基准面，用于在两个耦接部件夹紧过程中与Z向基准面相配合。所有的Z向相对基准面都在同一个平面内延伸。因此，本发明中所使用的棱柱销，第一个作用是：为使第二可移动的耦接部件相对于第一耦接部件进行角度调节时，提供一个适当的基准；第二个作用是：提供Z向基准面，使得两个耦接部件能够实现准确地Z-向定位。同样，在第二个耦接部件上的槽，第一个作用是：当第二耦接部件相对于第一耦接部件定位时，进行适当的角度调整；第二个作用是：产生一个适当的Z向相对基准面。因此，本发明可以去掉耦接部件之一上的在Z-方向上定位用的隔离柱或者类似装置。此外，本发明是可以获得一种即使两个耦接部件之间频繁的进行分开(不夹紧)和再次夹紧的动作也能使一个耦接部件相对于另一个耦接部件在斜度方向和Z-方向上都能够进行高精度的定位。

Z向相对基准面，最好是在每个槽的基底的垂直突出部分上形成。如果每个槽内包含一个通常是U形结构的插入件，该插入件的基底部件安装在突出部分上，使得在夹紧过程当中，棱柱销进入到插入件内，基底部件的中心位置构成Z向相对基准面。另一方面，突出部分也可以向上延伸，超出基底部分而构成Z向相对基准面。

本发明特别涉及这样的情况，即对安装在可移动耦接部件上的工件进行加工，而另一个耦接部件固定安装在机械工具的头部的情况。在这种情况下，通常只有很小的外部轴向力施加在夹紧的耦接部件上。然而，当夹紧的耦接部件受到相当大的轴向负载作用时，使用本发明中的耦接装置会出现不同的可能性。这种情况的例子是，当用金属粉末生产模压部件时，其中第一耦接装置连接在可动的压力机压头和与压力机压头相连接的第一模之间，同时第二耦接装置连接在反向支撑件和第二固定模之间。为了压制两模中的金属粉末，以生产出理想的模制部件，在由夹紧装置推动的夹紧力的方向上施加相当大的压力，该压力作用在夹紧的耦接部件上。由于压力超出了给定的临界值，因而削弱了两个耦接部件的Z-向定位精度。

当很高的轴向负载作用在加紧的耦接部件上的情况下，仍能够确保Z-向定位的精度，本发明提供了这样一个实施例：在一个耦接部件上具有多个周向有一定间距的支柱，各支柱的自由端是附加Z向基准面，同时，在另一个耦接部件上具有附加Z向相对基准面，该表面与附加Z向基准面相对应。

因此，增加了Z-向定位的可靠性，这是因为由基准面共同构成的较大的表面分解了外部负载。最好是，附加Z向相对基准面是在支承一模的耦接部件的上侧面形成。

如果在不是非常关注Z-向定位的精度的情况下，本发明的实施例可以设计成这样的情况：当两个耦接部件处于夹紧状态，即Z向相对基准面靠近在Z向基准面时，在每个附加Z向基准面和每个相联系的附加Z向相对基准面之间留有一个或几个微米的距离。轴向负载应该很小，即仅使Z向基准面与Z向相对基准面配合而达到Z-向定位。如果负载达到很高值时，则附加Z向相对基准面与附加Z向基准面接合。然而，本发明还可以按照这种方式来实现：当施加很小的负载而使两个耦接部件处于夹紧状态时，仅使附加Z向相对基准面靠近附加Z向基准面，同时可以在Z向相对基准面和Z向基准面之间留下一短距离。最后叙述的本发明的实施例的优点是：由高负载对支柱引起的任何变形，都不会对耦接部件彼此在X-Y-平面内所进行的调整产生影响。

本发明中进一步的优选实施例与从属权利要求所描述的相同。

下面参照附图，对本发明进行详细的说明。

图1是表示两个耦接部件进入夹紧状态并在X-Y-平面内进行调准的结构示意图；

图2是表示如图1所示的两个耦接部件在很高的轴向负载作用下夹紧的结构示意图；

图3是表示本发明的耦接装置的另一个实施例的结构示意图。

第一耦接部件1可以安装在未表示出的机械夹具的头部，例如一种刻模电蚀机械。第一耦接部件1包含基本上平的下表面2，它横切轴10地延伸，通常用Z-向或者Z-轴来表示。四个横向设置的棱柱销从下表面2伸出，该棱柱销周边具有相等的间距，从图1中只能看到棱柱销5。所有的棱柱销都具有相同的结构，因此，下面只详细说明棱柱销5。棱柱销5具有两个平的、相对的棱柱表面6、8。每个棱柱表面6、8相对于轴10是倾斜延伸的，因此，棱柱销5的锥形是朝向其自由端表面。棱柱表面6、8相对于轴10的倾斜度是很小的，因此，从图1的表示中不能明显地看出来。

棱柱销5的自由端表面4构成平面的Z向基准面，它正好沿与轴10垂直的方向延伸。应该注意到，所有棱柱销的自由端表面也按照同样的方式构成Z向基准面，所有的Z向基准面都在垂直于轴10的同一个平面内延伸。在本发明所描述的实施例中，耦接部件1具有四个横向设置的Z向基准面。

第二可移动的耦接部件20支承着工件，该工件安装在耦接部件20的下表面21上。该工件将由机械刀具来加工。在第二耦接部件20内形成有四个槽，每个槽的开口方向都朝着耦接部件20的上侧面9。以便使耦接部件20的上侧面9朝着第一耦接部件1的下表面2的方向夹紧。设置在耦接部件20内的四个槽与第一耦接部件的棱柱销5的位置相对应。因为所有槽的结构相同，图中仅表示出槽24。与第二耦接部件20是一体的突出部分26，从耦接部件的一侧延伸到槽24内。突出部分28与突出部分26具有相同的长度和宽度，而且，它与第二耦接部件20也是一个整体，从与突出部分26相对的一侧延伸到槽24内。替代与耦接部件20成一体的每个突出部分26、28的，可以是将弹簧钢切片的端部断面焊接在构成耦接部件20的坯件上而形成。突出部分26、28彼此独立并且具有轴向的弹性。如图1、2所示，相对的突出部分26、28的自由端彼此的间距，留出一个自由的中心开口25。开口25的宽度大于棱柱销5的自由端，而小于棱柱销5接近下表面2的基底的宽度。从图中可以看出，每个突出部分26、28的横断面都是长方形的。每个突出部分26、28的外部上自由端边缘都应该倒角以便与棱柱表面6、8的斜度相适应。

突起部分27从槽24的基底23的中心突出，与开口25对中。突起部分27的自由端表面形成沿垂直于轴10的方向延伸的Z向相对基准面。突起部分27的高度基本上小于每个突出部分26、28与基底23的距离。

在欧洲专利EP-A-255042(＝US-A-4855558)号中没有表示出用于夹紧和不夹紧(松开)两个耦接部件的夹紧装置。根据图1所示，当开始夹紧两个耦接部件1，20时，两个耦接部件向一起靠拢，因而棱柱销5的自由端进入开口25。当夹紧的棱柱销5逐渐深入槽24内，直到突出部分26、28的边缘与棱柱销的表面6、8接合，从而在X-Y-平面内调准耦接部件20相对于耦接部件1的位置。当夹紧的棱柱销5通过开口25进一步深入到槽24内时，突出部分26、28仍然与表面6、8沿轴向向内弯曲而接合，图中未表示出这一状况。夹紧装置引导两个耦接部件1、20，使其向一起靠拢，直到Z向基准面4与Z向相对基准面29(如图2所示)接合。当对接动作发生时，就正好是耦接部件20相对于耦接部件1在Z-方向的定位位置。在松开时，夹紧装置将两个耦接部件1、20松开，这样耦接部件1、20就可以分开。棱柱销5通过开口25离开槽24，最后突出部分26、28就又恢复到其在轴向具有弹性的初始位置。

根据本发明图3所示的实施例，轴向具有弹性的突出部分26、28由不同的轴向弹性元件所替代，该轴向弹性元件包含：总体上是U形插入件70的两个相对的直立的臂76、78。插入件70具有与两个臂76、78相连接的基底部件72，该基底部件安装在中心突起62上，该突起从耦接部件60内形成的槽64的基底63上突出。臂76与邻近槽64中竖直的侧面66接触，并且臂78与邻近槽64中竖直的侧面68接触。基底部件72包含两个相对的横向元件71、72，它们沿轴向具有弹性。本发明的实施例中未表示出，基底部件72的表面构成平面的Z向相对基准面。在图3所示的变型中，基底部件72有一个中心开口，突起62穿过该开口形成直立的延伸部分65。延伸部分65的上表面构成Z向相对基准面69。棱柱销52从另一个耦接部件50的下表面伸出来，并且形成两个相对的横向的棱柱表面54、56，每个棱柱表面都与轴10具有很小的角度。棱柱销52的自由端表面59构成Z向基准面，因而在垂直于轴10的X-Y-平面内延伸。

在夹紧的状态下，棱柱销52进入两个臂76、78之间的插入件70的开口，直到臂76、78的自由边缘与棱柱表面54接合。通过这样的接合，在X-Y-平面内，耦接部件60调准与耦接部件50的相对位置。当夹紧力越来越大时，棱柱销52进入插入件70就越来越深，同时，一方面会将侧面66、68之间的臂76、78夹紧，另一方面也会将棱柱表面54、56夹紧。在这样的夹紧过程中，臂76、78可以沿侧面66、68竖直地移动，这是因为从实际情况看，元件71、73可以向里弯曲，如图3所示，在槽64的基底63和元件71、73之间具有一些间隙。最后，当棱柱销52的Z向基准面59与延伸部分65的Z向相对基准面69接合时，耦接部件60和50的夹紧过程结束。

如果沿夹紧方向将一个很大的负载，沿箭头40(图2)所示的方向，施加到耦接部件20向耦接部件1夹紧的方向上时，该负载通过接合表面4和29传递到棱柱销5上，结果使得棱柱销5镦粗。这种情况会发生在对安装在第二耦接部件20的较低侧21上的模具施压，生产出模制部件的过程中。镦粗的棱柱销5会引起不规则的增厚，因而，削弱耦接部件20相对于耦接部件1在X-Y-平面内调准精度。为了除去这种风险，本发明中的耦接装置具有一组附加Z向基准面和Z向相对基准面。为此，多个周向相间的支柱32、34从耦接部件1的下表面向下伸出，各支柱的自由端表面构成附加Z向基准面31、33。在耦接部件20的上侧面构成附加Z向相对基准面35、37，并且这些表面置于与支柱32、34相对应的位置。附加Z向基准面31、33在同一与轴10垂直的平面内延伸，同时，附加Z向相对基准面35、37也在同一平面内延伸。使耦接部件20接近耦接部件1而使夹紧过程开始。当Z向基准面4与耦接部件20的上侧面9在一条直线上时，Z向基准面4与Z向相对基准面之间的距离，与附加Z向基准面31、33中的一个与相联系的附加Z向相对基准面35、37之间的距离相等。

因此，当Z向基准面4与Z向相对基准面接合的瞬间，附加Z向基准面31、33也与附加Z向相对基准面33、37接合。因此，外部负载重新作用在较大表面上，这样就可以排除负载40对两个耦接部件20，1在X-Y-平面内进行调准精度产生影响的危险。

在本发明的另一个实施例中，附加Z向基准面和附加Z向相对基准面的轴向设置，可以根据与槽相联系的Z向基准面和Z向相对基准面而形成，因此，在耦接部件20向耦接部件1接近的过程中，当Z向基准面4与耦接部件20的上侧面9在一条直线上时，Z向基准面4与Z向相对基准面29之间的距离，比附加Z向基准面31、33中的一个与相联系的附加Z向相对基准面35、37之间的距离大一或几个微米。当本实施例中的耦接部件1、20已进入夹紧状态时，附加Z向基准面31、33首先与相联系的附加Z向相对基准面接触，而Z向基准面4和Z向相对基准面29之间，却彼此分开一或几个微米。只有当轴向外部负载40超过某一预定值时，Z向基准面4才与Z向相对基准面接合。本实施例的优点在于：在很大负载40的作用下，一个或者多个支柱32、34的变形，不会对耦接部件20相对于耦接部件1在X-Y-平面内的调准产生影响。

本发明对德国专利DE-U-29521030(＝US-A-5791803)号公开的夹紧装置也是适用的。在这种或相似的情况下，可以去掉突出部分26、28中的一个，因而对槽24的横向限定，是通过去掉突出部分的一坚硬、直立的臂而实现的。棱柱销只具有一个与余下的突出部分相连接的棱柱表面。显然，从槽的基底伸出的突出部分，也不再设置在所说基底的中心位置。

Claims (9)

1.一种耦接装置，包含：第一耦接部件(1，50)，第二耦接部件(20，60)以及夹紧装置，该夹紧装置沿轴向将两个耦接部件夹紧，从第一耦接部件上至少突出三个棱柱销(5，52)，其中每个棱柱销至少在一个侧面上具有一个棱柱表面(6，8；54，56)，从第一耦接部件(1，50)上至少形成三个周向具有一定间距的Z向基准面(4，59)，这些表面在同一X-Y-平面内沿横切夹紧的方向延伸；第二耦接部件(20，60)包含：至少三个槽(24，64)，这些槽设置在与各个棱柱销(5，52)相对应的位置，在槽(24，64)处具有沿轴向的弹性元件(26，28；76，78)，其用于在X-Y-平面内，对耦接部件彼此间进行精确地定位；其中棱柱销(5，52)的自由端表面构成Z向基准面(4，59)，同时，从每个槽(24，64)的基底(23，63)形成Z向相对基准面(29，69)。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，Z向相对基准面在槽的基底的竖直的突出部分(27，65)上形成。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，轴向的弹性元件包含插入件(70)的竖直臂(76，78)，该插入件的基底部件(72)安装在槽的基底(63)的突出部分上。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，至少基底部件(72)的一部分构成Z向相对基准面。

5.根据权利要求3所述的装置，其中，从槽的基底(63)突出来的突起(62)的延伸部分(65)，延伸而穿过安装在突起(62)上的基底部件(72)，在延伸部分(65)上形成Z向相对基准面。

6.根据前面任何一个权利要求所述的装置，其中，第一耦接部件(1，50)具有多个周向具有一定间距的支柱(32，34)，其自由端表面构成附加Z向基准面(31、33)；并且，其中的第二耦接部件(20，60)具有附加Z向相对基准面，该表面与支柱的位置相对应。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，附加Z向相对基准面(35，37)是由第二耦接部件(20)的上侧面(9)构成。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其中，在正常负载的作用下将两个耦接部件夹紧时，在每个Z向基准面(4)和相联系的Z向相对基准面(29)之间保持一或几个微米的距离。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其中，在正常负载的作用下将两个耦接部件夹紧时，在每个附加Z向基准面(31，33)和每个相联系的附加Z向相对基准面(35，37)之间保持一或几个微米的距离。

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