TW200413121A - Connection of two machine parts - Google Patents

Description

200413121 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於兩機器元件之連接，根據申請專利範圍第！ 項之序言，較佳為一工具機心軸與一工具機。 【先前技術】 根據先前技術，實施一工具機心軸與一具有推拔之工具 機間之此類連接時，以推拔彼此夾緊之方式進行並以此方 式連接於一起。連接面間彼此接合或相對運轉並相互擠壓 ，以產生較強磨擦。在多數情形下，為實現精密結合且緊 固連接，有必要同時實施此些接合及擠壓。 本發明之另一具體實施例係為兩機器元件彼此間之定向 與連接而設計。此類所謂機器元件係指用於機械工程或者 產品中之任意兩元件而非特殊元件。其一例係一具有固定 構件之板或者，必須定位並固定於機器工作臺或者一支座 上之類似Tt件。一般地用_柱形分度盤銷或者類似元件來 定位。此類圓柱形分度盤銷之缺點一方面在於其必須要準 確插入，另一方面其很難實現連接，對於較大型機器元件 ，由於各個圓柱敎向销而要求必須嚴格平行連接，因此 這一點更難實現。 【發明内容】 你1尔貝現上述之連接，其中 同時具有一精確連接 藉由一具有㈣專利範圍第1項特徵之連接實現此€ 。本發明之有利之及較佳之改進形成後續中請專利範@ ^6632 200413121 〜王曰亚於下文進一步描述。藉由詳細之說明書，申請專 利圍之用語組成說明内容之_部分。 '、據本I明，兩機器几件具有一外推拔與一内推拔。 於依據本發明'^另—具體實施例，兩機器元件各自具有多 万、個外推拔與内推拔，例如兩對或者更多對推拔。 —藉由該等推拔，兩機器元件彼此間定向並固定。此連接 f由兩推拔彼此間之軸向運動來實現。在連接面附近，兩 ::拔至少其中之—發生變形。依據本發明軸承具有滚動 者、/者滾動體’例如類似—滾動軸承，此些滾動構件或 來動體具有僅承受滚動磨擦，並因此產生—極小磨擦阻 〈優點。此外藉由該等滾動構 可傳遞或者轉送較高 作用力或壓力，故推拔變形仍有 声採^ , ”韦了此發生。由於降低了 因此可較易實施軸向運動或將沿軸向施加之連接力 更佳地轉變為一推拔變形力。 之Γ或㈣構件可為沿周向方式分佈㈣推拔與外推拔 《構件較佳地為連續等間距分佈方式。 先可Α現良好之軸承應用，其 水 力傳遞或轉送。 …了確保I現近似均勾之 ==之周向分佈外，尚有可能沿 動構件或某些列滾動構件。較佳地可沿周向分^來 此類滚動構件。一般而言，可以使用不同或任音之列 件，但是使用滾珠具有獨特之優點 2來動構 轴承面設計簡單之優點。如此 者/、有衣造簡單與 拔面使用。若使用滾珠，推拔可承面可同時做推 後件猜確之錐度，並例如 86632 200413121 相對易於車削製造。 最簡單之變型的軸承由推拔面與滾動構件組成。依據本 發明之一較佳改進，該軸承具有一導向且保留滾動構二之 導軌。此係例如—所謂之;袞珠帛。構建彈性導軌也有可能 。例如-安裝滾動構件於其中之橡膠#。滾動體略微向兩 表面凸出，以致於使軸承面或者錐面與橡膠墊不相接觸。 也可較佳地沿環形及/或封閉方式構建一導軌或者橡膠墊 。因此，可沿連接面之整個外周實現無干涉運行。 土 軸承’尤其是具有此導軌之軸承較佳與推拔其中之一固 定。在任-情形下’其具有無須再次安裝、定向或檢查之 優點。例如在實施保養、維修或者替換時易於拆卸。因此 也可能替換磨損之軸承。該轴承之另—獨特優點係可將其 固定於工具機4或有關推拔±。對安裝於⑲上之多個 工具機，僅需要提供-單個轴承。最好將該軸承用於無法 自由運轉之工具機元件上。 / 依據另一具體實施例，本發 内推拔，實現兩機器元件之常 之'^推拔上提供具有液動構件 該軸承附近也發生彈性變形。 拔。該外推拔之一端可具有_ 插入欲連接之兩機器元件其中 向及連接之第二構件可以為— 内推拔也可具有一圓柱形外側 器元件之一孔中。 明係為藉由成對之外推拔與 規定向及連接而設計。其中 之軸承，例如滾動轴承。在 也可提供承載該軸承之外推 圓柱形元件，借此將該推拔 之一的一對應孔中。用於定 與外推拔相似之内推拔。該 面，借此可將其壓入另一機 86632 200413121 為了在各個方向上實施準確定向及連接，至少需要兩對 這樣之外推拔與内推拔。連接後，將各個推拔互相夾緊。 可採用任何常規方法實施夾緊，例如夹緊螺栓。 依據本發明之一進一步改進，該連接具有一軸向止動作 用或者徑向或近似徑向定向鄰接面。藉由該等鄰接面，兩 機器元件作為一連接止動作用可實現軸向精確互連。從而 使固定一精確限定連接方法之端點並最終實現兩機器元件 之精確互相定位成為可能。 可在-由外推拔向外凸出之凸緣上提供—此類鄰接面。 較佳地該凸緣充分地垂直凸出，但是可能存在小角位移， 並在一定情形下甚至為-優點。出於此㈣，在内推拔之 -端面上提供另一鄰接面。如此，兩鄰接面具有相對大之 直徑，由於徑向間距，實現了兩機器元件相互定位之對應 精確性。 ~ 也有可能在一滾動構件附近提供凸出體，其可沿推拔之 -軸向運行。例如’採取溝槽之形式實施。在—周向方向 ’該凸出體具有一較佳呈直線上升狀之上升面。該上升面 與該滾動構件附近之圓錐面切線間之夾角大於更。兑亦】 於由滾動構件與其他推拔間材料組合確定之磨擦/。、鮮 點係藉由該凸出體可降低推拔與連接面間之徑向間距 因此在兩推拔以縱向轴線為中心旋轉期間該滾動構件不能 浓動。由於未低於磨㈣，因此滾動構件與圓錐面間不: 產生磨擦而發生卡住。如此，達到了防扭曲效果，從而二 善扭矩傳遞並實現兩機器元件之結合或連接。 86632 200413121 此些凸出體較佳地以多種周向分佈之方式提供。較佳採 用多個滾動構件並較佳地將至少一列之全部滾動構件接合 於其中凸出體〈上升面丨。從而可能實現所有周向扭 ♦巨之傳遞。 由申請專利範圍各項、說明、圖式及各單個特徵匯總形 成之此些及進一步特徵，將逐一並以分組之形式在本發明 之/具體實施例及其它領域中實施，並描述此處要求保護 之有利可獨立防護結.構。本申請案之各個單一章節之細分 及其子彳々題決不限制下述聲明之一般有效性。 【實施方式】 圖1所示之剖視圖係一將工具機心軸丨la連接到工具機 20 a之簡化表示。原則上此些元件為符合標準之已知元件。 其内部成錐形逐漸變細，心軸11a具有一内部導槽i2a。该 導槽12a之内侧形成心軸11 a之軸承面或逵垃石π n + 人心较面1 3 a。車由承 14a位於導槽12a之内’具有作為軸承或滾動構件之滾珠Mg ’讀等滾珠15a安裝於一橡膠塾16a内部，除在兩侧略微凸 出之區域外’其為後者完全包裹。如上所述，此些軸承14& 之先前技術已為吾人所熟知。 面形成鄰接 在右端，心軸Ua也具有一種凸緣18a，其端 a 面19 由於心軸lla之導槽12a係建構為包圍周向軸承面1“與 兩例向面，並因此亦包圍軸承14a，因此其牢固地π产於、 轴1 1 a中。在圖示具有彈性橡膠墊1 6a之軸承1 4a之纟士構中 由於橡膠之可彎曲性，因此其可向内進行拆卸，例如用於 86632 200413121 磨損後實施替換之目的。 藉由圓錐面21a或對應推拔，工具機2〇a凸進心軸丨丨&中。 該推拔21a之外側也具有圓錐狀之軸承面或連接面仏。 接下來同樣地，工具機2〇3有—形成一鄰接面25a之一凸 '.彖24a。當連接岔合時，茲鄰接面25a與心軸1 1 a之鄰接面1如 接合，其作為用於兩元件lla|^2()a之連接之—軸向止動作 用。 在右側，卡I 27a連接到該凸緣24a。該卡盤按照已知 <万式構建，在本案例中係相當於一收縮式卡盤。一工具 柄一8a位於卡盤27a或一對應孔中。該工具可為一任意類型 ’例如一鐵頭或銑刀。 心軸11a與工具機2〇a具有一内部空間3U，並沿虛線所示 足縱軸延伸。自心軸1 la兩侧將一夾緊機構插入内部空間 31a，並在工具機2〇a之内部空間3ia中之止動面處接合 以將該工具機拉入心軸。結果藉由該機構實現軸向拉緊動 作。鄰接面19a與25a形成一軸向止動作用用於實現兩元件 與20a彼此間相對精確限定之連接或定位。軸承面與 -2a間之軸承i4a預先確定兩元件間之徑向尺寸。軸承MR之 精確功能及由此導致之優點將於下文描述。 圖2係一工具機心軸Ub與工具機2〇b之進—步連接之剖 視圖。與圖!不同之處係該心軸llb具有一向右呈圓錐狀： 漸變細之凸出型推拔l7b。而該工具機爲則有—具備錐面 2 lb之内推拔。 心軸lib之推拔17b具有一導槽12b，其間插入—周向軸承 86632 -10 - 200413121 14b。該軸承14b具有位於橡膠墊16b中之滾珠15b，大體上 與圖1所示相一致。 心軸1 lb具有一種鄰接面為i9b之凸緣18b。工具機201)也 具有一種鄰接面為25b之凸緣24b。與圖1中一樣，兩元件lib 與20b藉由鄰接面19b及鄰接面25b互相貼鄭，並以此方式沿 幸由向互相限足。 為使連接牢固取代内部拉力連接之方式，與前面關於圖i 所述類似，在圖2中藉由螺栓34b將工具機20b擰緊到心軸籲 lib上。螺柱〇4b僅起轴向固定作用。藉由鄰接面I%與25b 可實現軸向配合，藉由推拔面或軸承面13b與22b可實現徑 向配合。 圖J係一具備對應軸承面1 3 b與2 2 b之圖2頂部所示軸承 14b之大比例視圖。從中可清晰觀察到滾珠丨5b與兩軸承面 或連接面1 3 b與2 2 b相互接合。如此，力之傳遞可以以拉力 或壓擠力之形式實現，並作用在内推拔（該例中係指推拔 17b)與外推拔（該例中係指推拔2ib)上。該力導致内推拔17b馨 之壓縮以及外推拔2 1 b之相應擴寬。這是以該兩推拔具有一 定之彈性或可變形度以實現該壓縮或擴寬為前提。 圖1所示極易發生上述情形，其中鑒於該内推拔2U之中 空結構，此情形下工具機2〇a極有可能產生壓縮。按照相同 方式，依據圖2所示之心軸nb之内推拔nb也具有一内部空 間，因此其也可被壓縮。在兩元件丨丨與20相對軸向拉緊或 運動期間發生之此類擴寬或壓縮時，位於兩軸承面1 3與軸 承面22之間之軸承1 4之滾珠1 5依據其相應軸承之功能會施 86632 -11 - 200413121 浓動。同時，鏊於軸承面13與22之圓錐狀結構，並可傳遞 一對應連接力。最後，此係具有滾動構件之軸承I一有利 特徵。 由万、在兩兀件丨丨與2〇間之滾珠丨5滾動運動期間僅發生滾 動磨“ _所逑’其遠小於軸承面丨3與#承面22直接 接合並相互滑動產生之表面磨擦。 位於軸承1 4〈彈性橡膠塾】6中之滾珠} 5的提供具有該類 軸承批准容易、製作成本低廉之優點。也極易可能將一此 類轴承14製作成_密閉式環狀轴承。由於膨服其可進入至 推拔nb，如導槽ub，並於其中實現牢固不可拆分之定位 。另一選擇係按條狀方式製作該軸承14,其端部未連接以 形成一環。其能以條狀方式放置於導槽12中。其特別適合 於例如圖1所不之結構。鑒於軸承14a之固有穩定性或剛性 ，其可自動放置於導槽12a中並不會向内拉出。另一選擇係 具有橡胗墊1 此類軸承，其也可為傳統軸承提供用於滾 珠1 5之金屬籠。 - 為實現具有一明確限定之軸向止動作用之兩錐面17與21 彼此間之精確擠壓，要求外部錐面及/或内部錐面具有一定 之減小尺寸或加大尺寸。該加大尺寸或減小尺寸之限度取 決於（兩錐面）各自之情形，特別係兩元件丨丨與川之設計。 沿軸向具有三或四個滾珠1 5之軸承14如圖所示。顯然在 其中滾珠數目可多可少’但至少具有兩個。此外，滾珠15 之間距沿軸向可變，較佳地在滾珠之間保留一定間距。顯 然i增加液珠1 5之數目時’磨彳貝減小，徑向連接力之傳遞 86632 -12 - 200413121 效果有所改善。 本發明之進一步較佳改進如圖4所示，其按較大比例表示 如圖5。在沿著經由心軸1} c之連接到一工具機2〇c或外推拔 17c與内推拔21c之徑向平面之剖面圖中說明一防扭情形。 在外側軸承面1 3c與内側軸承面22c之間提供一具有滾珠 15c之周向軸承14c，滾珠15c嵌入一周向橡膠墊16c中。這 也可作為圖1至3所示之軸承14a及14b關於滾珠15之周向分 佈之一示例圖。 内推拔21c之軸承面22c係精確圓環形。外推拔17c之軸承 面13c自此擴張，並具有凸出體36c。該凸出體36c以一圓環 形向内擴張之方式構建，軸承面1 3 c形狀似一多邊形。特殊 地，在軸承面13c上滾珠15c之兩接合點之間特別精確居中 選擇中間點3 7 c以使軸承面沿直線狀運行。 圖5係清晰描述軸承面1 3c或其凸出體36c自圓環形表面 以一角度向内擴張。這可藉由具有外推拔17c或軸承面nc 之滾珠1 5c之接合點處虛線切線進行說明。即該切線與具有 直剖面之軸承面1 3c之實際路徑間之夹角。如此，凸出體36c 隨著接合點與中間點37c間之夾角上升。 凸出體3 6 c或該夾角以此方式構建：不大於〇但小於滾珠 1 5 c與外推拔1 7 c或軸承面1 3 c間之材料組合預先確定之磨 擦角。該磨擦角決定於材料組合並與構建條件無關。若該 夾角選擇大於0並小於該磨擦角，則軸承面13c或推拔17c由 於磨擦無法滑過滾珠1 5 c，或者由於磨擦不能運動。如此， 外推拔17c與軸承14c間就鎖緊了。 86632 -13 - 200413121 該機構本身可相當程度地防止外推拔17c與内推拔21c間 發生扭曲。若軸承面13c或凸出體36。沿軸向以相同形式及 相同角度持續，則導致伴隨維持軸向運動之一定程度之防 扭效果。也可能孩夾角僅在兩元件丨丨與2〇間之一軸向相互 止動位置上實現，在此之前該夾角更小，這有利於軸向連 接。 若兩推拔1 7 c與2 1 c彼此相互旋轉，滾珠丨5 c必定沿内推拔 一 1 c之軸承面22c發生磨擦。為此需要一較大力實現旋轉，_ 這將導致一種防扭或扭矩傳遞效果。若圓錐面2U具有對應 之凸出體且夹角小於滾珠15c與軸承面22c間之材料組合決 足之磨擦角，則可貫現一絕對無扭轉運動。如此，可實現 工具機作業之良好扭矩傳遞。 除藉由鄰接面1 9與25之相互接合實現力傳遞以及軸向拉 緊4外，本發明之另一優點係可能藉由軸承面丨3與22並結 •合軸承14實現扭矩傳遞。 依據圖4之結構，其中僅一軸承面具有凸出體，並較明顯_ 在心軸11之推拔上具有該凸出體。如此，傳統之精確錐形 工具機2 0典需凸出體2 6就能固定於心轴1 1中。 圖6係說明任意兩機器零件間準確定向並連接之原理，例 如，一具有一對面板lid之底板20d。與之相同之基本原理 先箾已描述。一原理之差異僅在於底板2 〇 d具有兩個具有錐 面21d之外推拔17d。具有滾珠15d之滾珠軸承安裝於此些錐 面2 1 d上。此類滾動抽承與先前所述相同，例如，嵌入一橡 膠墊1 6中或類似元件中。也可在其他面上提供該滾動軸承。 86632 200413121 其定 外推拔17d進入對應軸承面13d，從圖7也可以看到 向並連接及夾緊原則與先前所述相同。 【圖式簡單說明】 以下所附圖式用於描述本發明之具體實施例，其 '、r所示： 圖1 一係根據本發明經由^一具有工具機之工且擔 ”钱心軸與 該兩元件間周向軸承之一連接之剖視圖。 ^ 圖2係一經由一工具機心轴至一工具機之進一步創选陡 連接之剖面表示。 圖3係依據圖2所示連接中軸承排列之大比例詳細圖。 圖4係一經由一與圖丨所示具有凸出體之外部軸承面相似 之連接之控向平面剖視圖。 例视圖。 圖5係描述圖4所示凸出體輪廓之大比例詳細圖。 圖6係本發明之另一連接兩機器零件之具體實施 圖7係一藉由圖6連接兩機器零件之剖視圖； 【圖式代表符號說明】 1 la5 lib lid 12a 12b 13a，22a 13b， 22b 13c5 13d? 22c 14a，14b 15a, 15b, 15d 工具機心車由 對面板 内部導槽 導槽 軸承面或連接面 車由承面或推拔面 車由承面 車由承 滾珠 86632 -15 - 200413121 15c 滾動體 (滾珠） 1 6a, 16b， 16c 橡膠塾 17a， 17c， 17d， 21b 外推拔 17b， 21a， 21c 内推拔 18a, 18b, 24a， 24b 凸緣 19a， 19b， 25a， 25b 鄰接面 20a, 20b 工具機 20d 底板 21d 圓錐面 27a 卡盤 28a 工具柄 31a， 31b 内部空 間 32a 止動面 34b 止動面 螺栓 36c 凸出體 37c 中間點 86632 -16 -

Claims (1)

1. 200413121 拾、申請專利範圍： 1. -種用於兩機器元件例如一工具軸(11)與—工具機_ 或類似物之連接，該二機器元件藉由至少—外推拔（17a ,21b)及至少一内推拔（17c，21a)在連接面（13，22)處 彼此定向並固定’該二推拔（17,21)在伴隨該等連接面 附近之該二推拔丨中之一發生彈,陡變形之轴向運動中 連接’其4争徵為具有滾動體（15)之轴承㈠4)放置於該等 連接面之間。 2. 根據申請專利範圍第}項之連接，其特徵為軸承（1句或 滾動體（1 5)沿周向分佈。 3. 根據申請專利範圍第1或第2項之連接，其特徵為軸承 (14)具有沿軸向之數個滾動體（15)。 4. 根據申請專利範圍第1或第2項之連接，其特徵為該等滾 動體為滚珠（1 5)。 6 5. 根據申請專利範圍第1或第2項之連接，其特徵為滾動體 (13)夾持於軸承（15)之一導軌（16)中。 根據申請專利範圍第5項之連接，其特徵為滾動體⑽ 夾持於一滾珠箱中。 «中請專利範圍第5項之連接’其特徵為導軌具有彈 性。 根據申請專利範圍第7项之連接，其特徵為該導軌係一 有滾動體（15)安裝於其中並略微凸出之橡膠塾（16)。 根據申請專利範圍第5项之連接，其特徵為該導軌係以 圓環狀且閉合方式沿連接面（13，22)之整個外周運行。 ^6632 200413121 10. 根據申請專利範圍第5項之連接，其特徵為轴承（⑷固 定於推拔（17，21)其中之一上，以及 11. 根據申請專利範圍第1〇項之連接，其特徵為軸承（μ)固 定於工具機心軸（U)之推拔（17)上。 12. 根據中請專利範圍第丨或第2項之連接，其特徵為欲相互 連接< 兩機器7L件（11，20)承載至少兩對外推拔〇7d， 21d)及内推拔（i4d)。 lj•根據申請專利範圍第1或第2項之連接，其特徵為將兩機 器元件（11，20)藉以軸向連接之鄰接面（19，25)徑向地 導向為一連接止動元件。 14. 根據申請專利範圍第13項之連接，其特徵為在一凸緣 (18a，24b)上具有一鄰接面（19a，25b)，其自外推拔（2ib) 沿徑向外凸。 15. 根據申請專利範圍第14項之連接，其特徵為在内推拔 (17&)周圍之一端面處具有另一鄰接面（1%，25幻。 1 6.根據申請專利範圍第丨或第2項之連接，其特徵為一滾動 體（15c)附近至少具有一凸出體（36c)，該凸出體在推拔 (17c)其中之一上沿軸向通過，並沿周向方向具有一上 升面，該上升面與滾動體（l5c)附近之錐面的切線之間 夾角在0°與滾動體（15C)與其他推拔（2 ic)間材料組合 之磨擦角之間。 17 .根據申請專利範圍第16項之連接，其特徵為數個凸出體 (36c)沿周向分佈，所有滾動體（15c)以一列方式分佈在 一凸出體之一上升面上。 200413121 18.根據申請專利範圍第16項之連接，其特徵為在每一情形 下兩凸出體（36c)在上升面之起點處彼此連接，以獲得 一 V型之凹陷，滾動體（15c)位於該凹陷中。 86632