CN1871101A - 通用和标准组件的工件保持装置 - Google Patents

Abstract

一种工件保持装置(D)，它具有与同该装置(D)相关的一个加工工具(M)的纵轴相交的一个相交转动轴，其特征在于它包括一个框架，该框架支撑用于沿上述相交转动轴的转动导向的两个轴承，由所述框架和所述两个轴承形成的结构由一个可转动工作台闭合，所述工作台的端部以可拆下的方式与两个转动导向轴承耦合，所述轴承得到适当设置以适应轴向力。所述装置被应用于一个加工站内的工件保持。

Description

通用和标准组件的工件保持装置

技术领域

本发明涉及机械工具，且更具体地说是涉及使所要制作的工件能够在加工站内部在优化的状态下进行运动的装置。

背景技术

根据所要求的加工，一个加工站的工件保持装置使工件在对其所作的不同的加工之间和期间作各种可能的运动。在工件的加工生产计划要求对工件的不同的面作一种或多种加工的情况下，这些致动使得工件不能从其工件保持装置上取下或被重新装到其工件保持装置上。

实际上，加工期间的工件与一个加工台架相连，以提供非常精确的位置固定和位置保持。取下或重新安装的操作不仅是乏味的，而且有造成重新定位的缺陷的危险。

工具本身或其安装装置，根据加工工具的能力，会进行沿着几个轴的运动。

传统上，工件保持装置使所要加工的工件能按照传统上与工具的纵轴(称为Z轴)纵向垂直的一个轴进行转动。这种致动使得能够在不从加工台架上取下工件的情况下对工件的多个横向面进行传统加工。

在实际中，加工过程可能需要对传统上无法达到的工件上表面进行加工，或者需要进行要求其他运动的组合的复杂加工。

为了克服这种限制，可以使工件保持装置提供第二种相交的转动，即按照传统上水平的、与上述的工具纵轴垂直的轴的转动。

要实现这种可能，会遇到各种问题：

-与第一种转动轴的实施不同，第二转动轴的转动导向轴承不仅承受由于加工操作而产生的应力，而且还承受可能已经耦合到按照第一轴的转动致动装置的加工台架和它本身的质量所引起的应力，

-这种致动的实施要求高力矩的致动装置，这种致动装置不能产生与今天的加工工具所能够实现的高速运动和加工相应的加速度，

-工件的这种第二转动轴的实施，要求工件保持台架进行一种运动，而这种运动只有在台架与相对于工件保持装置的固定部分的框架或多或少地分离的情况下才是可能的，这造成了预热期间加在该装置上的变形的不均匀，

-在加工操作期间按照第二轴对工件的致动，需要这样的致动控制装置和致动装置，即，这些装置要能够考虑到由于其上要进行一或多次加工的大的转动质量所引起的可变的应力。

这种实施的另一个缺点，是难于产生能够适用于若干种类型的工件的通用工件保持装置。实际上，接受加工台架的可转动部件在传统上形成了一个紧凑的块，而转轴提供了其与该装置的其余部分的枢轴连接。组成用于工件及其加工台架的接收的、需要在其上进行最多的操作的工件的这种部件，必须是尽可能地简单的。

另外，根据该加工工具，导向轴承之间的距离是可变化的，这造成了台和转轴所形成的组件的整个改变。

发明内容

鉴于这些情况，本发明人进行了研究，以通过提出一种带有与一个加工工具的工具的纵轴相交的转动轴的标准组件和通用的工件保持装置，而消除所述的缺点，并提供一种更好地考虑了所述装置所承受的应力的结构，并具有优化的加速度和更好的温度控制效果；其中所述加工工具与所述工件保持装置相耦合。

根据本发明，具有与所耦合的一个加工工具的一个纵轴相交的转动轴的所述工件保持装置的特征，在于它由一个框架构成，该框架支撑用于按照上述相交的转动轴的转动导向的两个轴承，由该框架和所述两个轴承所形成的结构通过一个可转动的工件保持台而闭合，而该工件保持台的端部以一种可拆下的方式与用于转动导向的、为考虑轴向力而设计的所述两个轴承相耦合。

这种特征，通过提出工件保持装置的一种标准组件的配置，而能够实现本发明的目的。

因此，所述可转动的台不与提供同所述装置的轴承的枢轴耦合的转轴形成一个块。因此，在所述两个轴承之间的间隙由于要接收更多的工件或者需要这种间隙的加工工具(例如实施多个转轴的一种加工工具)而必须变化的情况下，所述轴承与所述转轴之间的耦合不被改变。只需要使所述台的长度适配于所述应用。

实际上，这种可拆下的台成为了一种特别简单的工件，其实施、处理、和对应用的适配都因而得到了便利。实际上，根据一种特别有利的特征，所述可转动台由具有平行平面形状的一个板构成。该板的上表面成为一个通用接收表面，能够接收或被预制成可接收任何工件或工件台架。

可拆下的台的另一个优点，是能够更为方便地对轴承进行操作，而这对轴承的维护是非常有帮助的。

台与轴承的这种分离，还使得对台以及所述工件相对于所述工具的定位的调节能够具有几种可互相替换的方案。

这种标准组件化，使得能够考虑导向和驱动的若干替换方案。因此，根据本发明的一个特别有利的特征，上述台由与所述轴承之一整装的一个直接驱动式马达装置进行致动。

这种特征的特别有利之处，在于它提供了借助两个轴承的、按照上述相交轴的对所述转动台的导向，这有助于更好地分配所述装置所受到的应力。进一步地，这种特征使得致动装置得到了特别有利的驱动，即能够提供准确定位和优化加速度的直接驱动马达。这最后一点使得使得对所要加工的工件进行致动的装置与提供非常高速的运动和加工的高速加工工具相协调。

直接驱动的进一步的优点，是避免了传统的动力学环境中所可能产生的游隙和变形。另外，它减少了部件的数目因而减小了所述装置的惯性和负载质量。这种直接驱动的另一个功能，是使得工件能够进行工作运动，即在所述工具与工件进行接触的同时对工件进行致动。因此，根据本发明的另一个特别有利的特征，所述直接驱动马达在加工操作期间在所述工具与所要加工的工件相接触的同时对所述工件进行致动。所述台的转动轴因而变为一条加工轴。

所述装置由几个标准组件构成，即由工件接收台和所述两个轴承构成，使得能够实现几种可互相替换的方式的驱动。因此，例如，第二个轴承能够接收另一个直接驱动式的马达装置，而不用对第一个轴承或所述工件支撑台进行改变。

在致动能够优化具有相交转动轴的工件保持装置的加速度和精度的情况下，本发明人进行了研究，以优化接收这样的动力学作用的具有两个轴承的框架以及其马达设置。

由该装置形成的所述结构的闭合，使得能够在两个导向部分之间分担共同的应力，特别是当所述台由于所述加工操作而受到各种机械力的时候。轴承承受轴向力的能力，使得这种闭合得到了优化。实际上，在传统上，借助两个轴承的转动导向，这些轴承之一不承受轴向力，以允许它所引导的转轴的定位有一定的容差。本发明的所述装置的所述两个轴承承受了这些力，从而使闭合的结构的刚性得到了优化。可转动的台至少与一个加强梁相耦合，从而始终对这种刚性进行优化。该梁与本发明的所述装置的标准组件配置相符合之处，在于它不用为所述装置的不同的应用而进行改变。为此，有利的是将其设置在接收所述工件的所述台所形成的平行六面体的相对的面上。

这种加工会造成一种温度上升，而借助所述结构的闭合，这种温度上升可以以一种均衡的方式得到重新分布。

加工的精度标准要求，在温度改变的良好分布之外，膨胀现象得到控制。为了满足这种需要，本发明人有利地设计出这样方式的框架内部设置，即形成一种冷却液体的循环回路。因此，本发明的所述装置的框架的部分的总和，具有一个共同的一致温度。

为了对不仅支撑所要加工的工件而且还支撑具有沿着另一轴的另一可能的致动装置的加工台架的转动台所可能受到的各种力的控制进行优化，本发明人进行了这样的有利设计，即，所述轴承中的至少一个与一个补偿装置相耦合，该补偿装置与所述转动台耦合并提供了一个补偿力，该补偿力适配于支撑所述工件的转动台所形成的杠杆臂。这种特征使得马达的可获得的力矩能够被全部用于高速加工所要求的位置保持或加速，并使得绕所述相交轴转动的移动组件所形成的杠杆臂的至少一部分得到了支撑。

以上对本发明的最基本形式的基本构思进行了说明。从以下结合附图并结合非限定性的例子所进行的描述，可以获得对本发明的装置的实施例及本发明的其他细节和特征有更为明确的理解。

附图说明

图1是部分顶视部分透视图，其示意地显示了根据本发明的一个实施例的装置相对于一个加工工具的位置，

图2是透视图，其示意显示了图1所示的装置的实施例，

图3是图1所示的装置的正视横截面示意图，

图3a是补偿装置的一种实施例的详细横截面示意图，且

图4是根据本发明的补偿装置的一种实施例的示意透视图。

具体实施方式

如图1所示，整体上被标为D的工件保持装置具有一个基准转动轴A，该基准转动轴A与同装置D相结合的一个加工机M的一个工具O的纵轴Z成相交关系。根据所示的但非限定的实施例，加工机M是高速加工工具，其提供了沿着一个滑动工具支架O的三个轴X、Y、Z的致动。根据所示的非限定的实施例，所述装置D因而提供了所要加工的工件(未显示)的沿着与所述工具O的纵转动轴Z相交的一条水平转动轴A的转动。因此，轴A与轴X平行。

为了更好地显示装置D相对于所述加工工具的位置，该装置的可转动的工作台已经被除去，因而只有支撑所述两个轴承的框架出现。

根据本发明，且如图2和3所示，装置D包括一个可转动的工件保持台100，其端部与设置在台100的两侧的、用于引导沿所述相交转动轴A的转动的两个装置210和220相连；上述台100由直接驱动引擎式的至少一个驱动装置300所致动。上述台100的支撑平面，相对于台100的端部所耦合到的转轴的转动轴，有一个偏移；所述转轴由上述轴承210和220进行转动导向。

根据所示的实施例，该台100被提供有进一步的动力，以向它所能够接收的所有单元提供所需的能量，这些单元诸如所要加工的工件，其加工台架可能与沿一条纵向轴的致动装置相耦合。

如从图3可清楚地看到的，由框架200、与框架200耦合的两个轴承210和220、以及相对于所述框架转动且其转动受到所述两个轴承的导向的工作台100所形成的结构，是闭合的。

根据本发明，且如图2和3所示，上述转动台100分为至少两部分：

-一个能够与装置D分开的接收板110，在该接收板110上能够安装所要加工的工件，该工件可以与其加工台架或其他标准组件耦合也可以不与它们耦合，

-用于所述接收板110的至少一个加强梁120。

该接收板的设计的特别有利之处，在于它能够提供本发明的所述装置的一个标准接收表面。一或多个梁120为接收板110提供了板110由于其大的表面而可能无法获得的刚性；根据优选的实施例，接收板110由一个平行平面板构成。

接收板110能够被拆下，便利了加工组件和在工件被安装到所述装置上时能够耦合到工件的其他组件的整装。因此，板110被从装置D拆下以接收所耦合的组件，然后重新被安装到所述装置上并与一或多个加强梁120相耦合。因而可以预见的是，接收台可以变化以在保持同样的加强梁的同时接收任何工件或标准组件。

台100与轴承210和220之间的连接也得到了优化。因此，根据本发明且如图2和3所示，轴承210和220支撑并转动引导两个可转动转轴211和221，转轴211和221各具有用于接收板110的支撑和安装表面212和222。因此，只有接收板110的端部与轴承210和220相连。

另外，根据所显示的优选实施例，用于接收所述接收台的端部的支撑表面212和222被有意减小，以避免所述两个轴承之间的高应力连接。

根据一种优选实施例，在支撑表面212和222上的所述接收板110的定位，是通过螺钉和销而实现的，位置的保持是通过拧紧螺钉而实现的，从而便利了可拆下的接收板的安装和拆下。

为了对装置D进行冷却，上述框架200内部设置有冷却液体的流动回路。根据本发明的一个特别有利的特征，本发明人进行了这样的有利设计，即，冷却液体就是加工工具所用的切削液体。因此，装置D被控制到的温度与加工操作的温度是一致的，或者与在加工站内部发生的温度变化是一致的。采用加工站刚用过的切削液体作为冷却液体，不仅避免了采用不同的液体，而且还利用已经被冷却的液体。

根据一种具体的实施例，转动台100本身带有其中有上述冷却液体循环流动的冷却回路。

根据另一实施例，转动台100内部不带有循环冷却液体的结构，因为它已经通过把切削液体喷射到支撑所要加工的工件的表面上而得到了冷却。实际上，转动台100是装置D的最容易受到切削液体的喷射从而得到自动冷却的部件。

如图1、2和3所示，装置D的框架200进一步具有适合于刮屑的清除的设置。因此，例如，框架200带有设置在转动台100的下方的一个中央下方通道230以及设置在装置D的周边的一个排放口或槽240。

根据本发明，这种下方通道和排放口使得能够回收冷却的切削液体和使其在框架200的内部循环流动，从而使装置D的温度与加工站的温度相适应。因此，不仅装置D具有使得能够对其所受到的机械应力进行更好的控制的闭合结构，而且它还包括了一种新颖的冷却装置而使得能够对传统上存在于这类装置中的温度差进行更好的控制。

除了整合直接轴驱动式的致动装置的特征之外，本发明的装置D还作为一种补充而采用了能够对这种设置的精度进行优化因而对与其相关的加工工具所进行的加工的精度进行优化的特征。

根据本发明且根据所显示的非限定的实施例，装置D采用了一种配置，其中轴承210包括一个导向装置和一个马达300而轴承220只包括一个导向装置。

根据本发明的另一实施例，装置D的轴承210和220每一个都包括一个直接驱动马达，对这些马达的控制是得到同步的。这种特征提供了具有沿着轴A的更大致动功率的装置D，这种致动功率能够与要沿着该轴转动的组件的质量相应或者与加工操作所引起的力相应。提供两个同步的马达装置还使得能够避免被直接驱动和导向的台100的端部之间的任何驱动偏移。

根据本发明的装置D的一个特别有利但非限定性的实施例，至少一个轴承带有制动装置。这些制动装置使得能够对受到马达300驱动的转动台100所取的角度进行保持和定位。它们的优点是在这些部分需要保持同样的位置时帮助马达。当然，根据一种实施例，轴承210和220每一个都带有一个制动装置。根据一个非限定性的实施例，这种制动装置包括一个盘式制动部分。

如图3a和4所示，为了更好地考虑这样的装置D根据台100相对于轴A的角位置的马达驱动而受到的变化的力，本发明人进行了这样的有利的设计，即，至少一个轴承210或220与一个补偿装置相耦合，而该补偿装置提供了与支撑工件的所述转动板所形成的杠杆臂相适配的一个补偿力。这种特征具有更好地利用直接驱动的工作运动的优点。

根据本发明的另一个特别有利的特征，上述补偿装置400由与一个存储部(未显示)相耦合的液压缸410构成，其压力根据由所述转动台100形成的杠杆臂而得到调节。如所示，杆411的端部与转动台100相连，或者至少与同转动台100相连的一个部件相连。罩412本身相对于一个固定部分420是绞接的。杆411的端部跟随台100的转动运动，因而提供了杆411对罩412的内部的进出运动，从而使罩412因而根据所要提供的力而被填充或排空。因此，当所述杠杆臂处于其最高位置时，存储部能够提供一个压强，而该压强适合于在活塞中产生足以使所述台平衡的一个力。

根据图3a所示的另一个特别有利的特征，补偿装置400被安装在所述轴承的不与所述台的端部相连的一侧，从而使它不受刮屑的直接投射。

根据另一个特别有利的特征，这种补偿装置400是可缩回的并只在装在台100上的负载使得它被需要时才被安装。该补偿装置400相对于本装置的其余部分的独立性，使得来自台100的力在所述闭合结构的其余部分中的分布不受影响。

应该理解的是，以上对所述装置的描述是为了说明而不是限定的目的的。在不脱离权利要求书所限定的本发明的范围的前提下，可以对上述例子进行各种设置、修正和改进。

因此，例如，虽然这样的装置是适配于与具有线状马达驱动的具有非常高速的操作的加工工具相关的使用的，但也完全能够使这样的装置与由其他致动装置驱动的加工工具相结合。

进一步地，所述装置安装到其前面的加工工具的滑动工具支架的数目以及在所述转动台上所接收的工件的数目，都是可变的。

Claims (12)

1.一种工件保持装置(D)，它具有与同该装置(D)相关的一个加工工具(M)的纵轴相交的一个相交转动轴，其特征在于它包括一个框架，该框架支撑用于沿上述相交转动轴的转动导向的两个轴承，由所述框架和所述两个轴承形成的结构由一个可转动工作台闭合，所述工作台的端部以可拆下的方式与两个转动导向轴承耦合，所述轴承得到适当设置以适应轴向力。

2.根据权利要求1的装置(D)，其特征在于上述工作台受到与所述轴承之一整装的一个直接驱动马达的致动。

3.根据权利要求1的装置(D)，其特征在于上述转动台(100)与用于接收板(110)的至少一个加强梁(120)相联系。

4.根据权利要求1的装置(D)，其特征在于所述轴承(210和220)对两个可转动的转轴(211和221)进行支撑和转动导向，该两个转轴(211和221)各具有一个用于接收板(110)的支撑和固定表面(212和222)。

5.根据权利要求1的装置(D)，其特征在于上述框架(200)的内部设置有冷却液体循环回路。

6.根据权利要求5的装置(D)，其特征在于所述冷却液体是所述加工工具(M)所用的切削液体。

7.根据权利要求1的装置(D)，其特征在于它包括用于各轴承(210和220)的一个直接驱动马达，且该直接驱动马达的控制是得到同步的。

8.根据权利要求1的装置(D)，其特征在于上述台(100)的支撑平面相对于它的端部所耦合到的转轴的转动轴有所偏移，所述转轴受到上述轴承(210和220)的转动导向。

9.根据权利要求1的装置(D)，其特征在于至少一个所述轴承(210或220)与一个补偿装置(400)相耦合，该补偿装置提供了与支撑所述工件的所述转动台(100)所形成的杠杆臂相适配的一个补偿力。

10.根据权利要求9的装置(D)，其特征在于上述补偿装置(400)包括与一个存储部耦合的一个液压活塞(410)，所述存储部的压强根据所述转动台(100)所形成的所述杠杆臂而得到调节。

11.根据权利要求1的装置(D)，其特征在于至少一个轴承(210或220)带有一个制动装置。

12.根据权利要求1的装置(D)，其特征在于所述直接驱动马达(300)在加工操作期间在所述加工工具与所述工件相接触的情况下对所要加工的工件进行致动。

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