专利名称：能够自动化地耦合的卡盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于借助致紧力F将工件或者工具夹紧在夹紧空间内的、根据权利要求I所述的卡盘以及一种由这种卡盘和驱动马达所构成的、根据权利要求8所述的系统。
背景技术：
卡盘在工具技术领域、尤其是在车削和铣削时用于将各种不同的工件或工具接纳在由所述卡盘的紧固钳所构成的夹紧空间内。工具可以例如是铣头或者钻头，所述铣头或钻头被存放在储具中并且自动化地从各储具中取出并且通过计算机控制的方式被夹紧在卡盘中，以便例如能够在相同的部件上执行不同的加工步骤。尤其在非液压式或气动式运行的卡盘中，需要在规则的间距下更换卡盘，例如当该卡盘不再能够以所需要的精度工作或者该卡盘的尺寸不适用时。在所述卡盘中，工具或者机械部件或者要被加工的工件在车削卡盘的中心处居中地被夹紧在通过卡盘的紧固钳的端面所构成的夹紧空间中。其中，液压式和气动式的卡盘例如具有这样的优点，即:可自动并快速地切换这种卡盘。通过这种液压式和气动式卡盘所能实现的紧固钳的紧固行程相对较小，例如仅为+/-1Omm,因而就限定了夹紧空间的代表卡盘的变化率的最小和最大直径_。在任何情况下可通过转换或者更换紧固钳使所述卡盘容纳更大的工具或者工件。为此，对于这种卡盘来说能够实现的致紧力非常大。因此，为了能够容纳具有不同尺寸、尤其具有不同直径的工具或者工件，要么就必须更换卡盘，要么就必须移动紧固钳。卡盘例如包括卡头卡盘、钻夹头、车削卡盘或者收缩卡紧盘。另外，卡盘的更换大多人工地进行，其中，专业工人将工具机停下并且打开，并且打开卡盘的卡钳、取下工件并且接着用新的卡盘替换该卡盘。
发明内容
因此，本发明的目的在于，设置一种卡盘，所述卡盘能够更有效地使用，尤其达到了高的致紧力、具有宽的致紧行程并同时具有尽可能紧凑的构造方式。本发明的技术问题通过权利要求1和8的特征得以解决。本发明的有利扩展由从属权利要求给出。本发明也囊括了由至少两个在说明书、权利要求书和/或附图中所说明的特点所构成的全部组合。对于所说明的取值范围而言，在所述界限以内的值均可被看作为是限值并且可任意地相互组合地得到保护。本发明的根本思想在于，通过转移作用测力机构和/或行程测量机构和/或其他用于测定卡盘状态的电气构件这样来设置卡盘，使得所述卡盘一方面被设计为可自动化地替换或者说仅仅用于将驱动马达的驱动力矩传递到紧固钳上。另一种可选性或者补充性设定的解决方案在于，通过设置在卡盘内部之中的传动机构以及可自动化地与其相连的驱动马达，仅仅通过驱动马达和由该驱动马达经过所述传动机构所实施的紧固钳的移动，就能够实施夹紧空间的最大尺度直至夹紧空间最小尺度的移动。因此，所述卡盘就能够更加灵活地应用于更多数量的工件。尤其可以规定的是，传动机构在驱动马达与直接驱动紧固钳的紧固钳传动装置尤其螺旋环之间被设计为纯机械式和/或纯形状配合式。在所述紧固钳传动装置上可额外设置液压式或者气动式驱动器，以便另外用于紧固钳或者说每个紧固钳的精密调节。所述额外的驱动器尤其对于紧固钳的较小的调节行程非常有利，而所述传动机构则设有调节行程相对较大、至少为1cm、尤其至少为2cm、优选至少为5cm的紧固钳传动装置。夹紧空间通过紧固钳的数量来定义并且用于将具有不同外轮廓的工件和/或工具接纳在该工具/工件的夹紧部段内。所述夹紧部段大多作为多边的柱筒形部段设置在所述工具/工件的夹紧端上。所述紧固钳通过使用通过驱动马达所设置的来自至少两个、大多为三个或四个侧面的致紧力F将所述工具/工件压向外表面的方式，将该工具/工件紧固在夹紧部段的外表面上，由此形成了卡盘与工具/工件之间的传力连接。根据本发明可以规定，紧固钳在各卡盘上可沿着夹紧面E以平移的方式通过尤其在每个紧固钳上尤其集成地设置的驱动器、尤其导引槽而由紧固钳的最大位置一直移动到紧固钳的最小位置，因而就可不需要像在能液压式或者气动式移动的紧固钳中所必需的那样将紧固钳偏移。因此，所述紧固钳就能够不需要偏移地在由各个卡盘上的紧固钳所设置的整个紧固行程的范围内移动。通过转移迄今为止被包含在卡盘中的功能组件，不仅缩减了用于卡盘的耗费，而且还将卡盘的功能降为根本，即精确地夹紧并且定位工件或者工具，以便防止其移动和/或转动。本发明尤其适用于车削卡盘或者铣削卡盘。其中，根据本发明的一种实施方式，尤其有利的是，所述卡盘被实施为纯机械式，因为这一方面简化了卡盘的制造，同时也提高了卡盘的可靠性。可直接通过尤其被构造为伺服马达的驱动马达来调节至少两个紧固钳之间的张开宽度D和/或致紧力F，因此，在夹紧工件或者工具时就直接由所述驱动马达来实现卡盘的控制/调节，而不需要额外的传感器或者测量机构。所述驱动马达在此可尤其调节力矩和/或调节位置，其中，伺服马达以及存在于该伺服马达中的闭合的调节回路需要基于各个卡盘来调校。通过这种方式，就可实现所述卡盘非常简单、有效以及非常准确的控制/调节。根据本发明的一种有利的实施方式，在卡盘的正面上设置夹紧空间，在该卡盘的背向该正面的背面上设置耦合机构。这种设计方案简化了卡盘的更换和使用并且能够实现节省空间的结构形式。只要耦合机构具有尤其弹性支承的花键轴，所述花键轴具有位于背面上的且以形状配合的方式起作用的耦合元件，尤其具有设置在花键轴的驱动侧上的内齿部，以便形状配合地嵌进驱动马达的马达轴的相对应的耦合元件中，就能够通过将卡盘放置到相对应的耦合元件上而实现耦合。根据本发明的另一种有利的实施方式，所述耦合机构具有机械式的校准工具，以便在卡盘与驱动马达相耦合的情况下实现自动校准，尤其以至少一个优选一个将花键轴围绕的、尤其外围闭合的和/或环形的止挡斜面(Anlaufschrage)为形式。通过这一措施，耦合过程变得更加可靠，并且照顾了耦合元件以及相对应的耦合元件。通过将驱动马达的马达轴设置为得到弹性支承，可在耦合元件与相对应的耦合元件偏移的情况下，以通过驱动器的移动消除耦合元件与相对应的耦合元件之间的偏差的方式并且以通过弹力而使相对应的耦合元件啮入耦合元件中的方式，在驱动马达起动之后实现接合。另外按照本发明，根据一种实施方式设定为，所述传动机构具有至少两个带有各一个驱动侧和一个从动侧的轴。另外，也可有利地设想，至少两个轴具有不同的、尤其彼此正交地取向的旋转方向。根据本发明的另一种实施方式设定为，至少一个轴尤其驱动轴平行于所述卡盘的纵轴线L走向，尤其与其叠合。
本发明的其他优点、特点和细节由下面的对优选实施例的说明并且借助附图得出；其中:图1为根据本发明的卡盘以及卡盘座的第一种实施方式的剖面图；并且图2示出根据本发明的卡盘和卡盘座的第二种实施方式。
具体实施例方式在附图中，相同或者相同作用的构件设有相同的附图标记。图1在上方示出了卡盘1，所述卡盘可被接纳在示于下方的卡盘座13上，以便使卡盘I与连接在轴上的驱动马达20相耦合。卡盘I在其正面Iv上具有多个紧固钳2，所述紧固钳可通过布置在该紧固钳2下方的螺旋环3而以线性的方式或者说平移的方式沿着夹紧面E移动。其中，所述螺旋环3以布置在其表面3ο上的螺旋件3s嵌进紧固钳的相对应的导引槽2f中。紧固钳2通过线性导引机构4得到线性导引。在螺旋环3的底面3u上的是冠状齿部3k，所述冠状齿部在螺旋环3的整个外围的范围内在其底面3u上延伸。螺旋环3的冠状齿部3k构成了纯机械式传动机构的组成部分，所述传动机构用于将可与该传动机构耦合的驱动马达20的驱动力矩传递到紧固钳2上。另外，所述传动机构的组成部分还有一个作为从动轴起作用的花键轴5，所述花键轴嵌进螺旋环3的冠状齿部3k中，以便使得螺旋环3陷入转动。通过螺旋环3的旋转使紧固钳2一致地以平移的方式移动。在驱动侧，所述花键轴5具有锥齿轮7，并且所述花键轴5支承在滚珠轴承6中，这就构成了理想的支承方式。更简单的实施方式例如设置了摩擦轴承作为轴承。花键轴5的旋转轴线R平行于夹紧面E并通过驱动轴8的另外的啮入到花键轴5的锥齿轮7中的锥齿轮9使得驱动旋转运动转变到卡盘I的纵轴线L中，所述纵轴线在本实施方式中与旋转轴线R或者说与夹紧面E正交并且此外位于卡盘I的中心，该中心在此与夹紧面21的中心Z叠合。驱动轴8的旋转轴线与纵轴线L相叠合。驱动轴8又是滚珠支承的并且在驱动侧具有设置在钻孔12中的内齿部11，所述内齿部位于卡盘I的内部。驱动轴8在驱动侧终止于凹槽24中，所述凹槽至少部分地用作为校准工具22，以便在卡盘I与驱动马达20或者说卡盘座13耦合时自动校准。为此设置了围绕驱动轴8的、环形的止挡斜面23，所述止挡斜面连同相对应的、凸起26的环形止挡斜面25 —起以槽-弹簧-连接结构的形式用作为耦合时的校准工具22。卡盘I与驱动马达20或者说卡盘座13之间的接合机构10不仅具有设置在钻孔12中的内齿部11，而且还具有设置在耦合元件15上的顶齿部16，所述顶齿部设置在马达轴14上。马达轴14作为耦合接头除了耦合元件15和顶齿部16以外还具有套筒17，在所述套筒上设置顶齿部16并且使用其作为耦合元件15。在套筒17中引导螺旋弹簧18，马达轴14顶着其弹力得到支撑。套筒17相对于马达轴14的最大移动通过销19来限定，所述销在长孔27中导引。马达轴14通过伺服马达20驱动。所述伺服马达20由此一方面驱动马达轴14、通过接合机构10来驱动驱动轴8以及耦合在其上的花键轴5并由此还驱动螺旋环3以及紧固钳2。另一方面，可通过伺服马达连续地读取电流和电压，从而对于紧固钳2上源自工件的阻力而言，可通过伺服马达20的功率或者说电流和/或电压特性曲线的改变而在此前伺服马达20对卡盘I校准之后实现致紧力F的控制/调节。也可取代伺服马达20而使用驱动马达，所述驱动马达具有机械式/电气式的反向I禹合。在图2中示出了一个虎钳的卡盘I'，该卡盘具有两个紧固钳2'，在其端面2s'之间构成了张开宽度D和夹紧空间21，工件可被夹紧在该夹紧空间内。只要螺杆32转动，紧固钳2'沿着夹紧面E的平移运动就通过螺杆32得以实现，所述螺杆在从动侧使两个紧固钳2'的任一个以平移的方式移动。螺杆32的旋转在从动侧通过与螺杆32相耦合的链传动机构实现，其中，所述链传动机构在驱动侧通过轴33驱动。所述轴33又通过锥齿轮34在轴33的齿轮35上驱动。锥齿轮34在从动侧位于驱动轴8'上，所述驱动轴在驱动侧被设计为与图1所示的实施方式相类似。卡盘座13和驱动马达20以及接合机构10具有与第一种实施方式一致的设计。另外，如图1和图2的两种实施方式的共同点在于，卡盘座13和卡盘I的外轮廓对齐，因此，当卡盘没有正确地位于卡盘座13上时，从外部立即就能辨认出来。机械臂尤其适用于更换卡盘I。附图标记清单1，1'卡盘lv，Iv'正面Ir, Ir'背面2,2/ 紧固钳2s，2s'端面2f导引槽3螺旋环3o 顶面3k冠状齿部3s螺旋件4线性导引机构
5花键轴
6滚珠轴承
7锥齿轮
8，V 驱动轴
9锥齿轮
10接合机构
11内齿部
12 钻孔
13卡盘座
14马达轴
15稱合兀件
16顶齿部
17 套筒
18 弹簧
19 销
20伺服马达
21夹紧空间
22校准工具
23止挡斜面
24 凹槽
25止挡斜面
26 凸起
27 长孔
31链传动机构
32 螺杆
33 轴
34锥齿轮
35 齿轮
E夹紧面
F致紧力
D张开宽度
Z 中心
R旋转轴线
L纵轴线
权利要求
1.一种用于利用致紧力(F)将工件或者工具夹紧在夹紧空间(21)内的卡盘(1)，包括: -至少两个能够平移地沿着夹紧面(E)在所述夹紧空间(21)的中心Z的方向上移动的紧固钳⑵，其中所述夹紧空间(21)通过所述紧固钳(2)的端面(2s)构成；以及 -至少主要设置在所述卡盘(I)的内部之中的、尤其纯机械式优选纯形状配合的传动机构以用于将能够通过所述传动机构的耦合机构与所述传动机构相耦合的驱动马达(20)的驱动力矩传递到所述紧固钳(2)上，以便使所述紧固钳(2)移动，其中所述尤其纯机械式优选纯形状配合的耦合机构能够自动化地与所述驱动马达(20)的相对应的耦合接头相耦合并且仅仅通过所述驱动马达(20)以及由所述驱动马达(20)通过所述传动机构所实施的移动就能够实施所述夹紧空间(21)的最大尺度直至所述夹紧空间(21)的最小尺度。
2.根据权利要求1所述的卡盘，其中，所述卡盘(I)被实施为纯机械式。
3.根据上述权利要求中任一项所述的卡盘，其中，在至少两个所述紧固钳(2)之间的张开宽度(D)能够通过尤其被构造为伺服马达的驱动马达来调节。
4.根据上述权利要求中任一项所述的卡盘，其中，所述致紧力(F)能够直接通过尤其被构造为伺服马达的驱动马达(20)来调节。
5.根据上述权利要求中任一项所述的卡盘，其中，所述夹紧空间(21)被设置在所述卡盘(I)的正面(Iv)上并且所述耦合机构被设置在所述卡盘(I)的背向该正面(Iv)的背面(Ir)上。
6.根据上述权利要求中任一项所述的卡盘，其中，所述耦合机构具有尤其弹性支承的驱动轴(8)，该驱动轴具有位于所述背面(Ir)上的以形状配合的方式起作用的耦合元件尤其设置在所述驱动轴(8)驱动侧上的内齿部(11)，以便形状配合地嵌进所述驱动马达(20)的马达轴(14)的相对应的耦合元件(15)中。
7.根据上述权利要求中任一项所述的卡盘，其中，所述耦合机构具有机械式的校准工具以使得在所述卡盘(I)与所述驱动马达(20)相耦合时自动校准，尤其以至少一个优选围绕着所述驱动轴(8)的、尤其外围闭合和/或环形的止挡斜面(23)为形式。
8.由根据上述权利要求中任一项所述的卡盘(I)和尤其设置在用于接纳所述卡盘(I)和/或所述驱动马达(20)的卡盘座(13)中的驱动马达(20)以及用于更换所述卡盘(I)的更换装置尤其机械臂所构成的系统。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述马达轴(14)被弹性地支承。
全文摘要
本发明涉及一种用于以致紧力(F)将工件或者工具夹紧在夹紧空间(21)内的卡盘(1)，包括至少两个能平移地沿着夹紧面(E)在所述夹紧空间(21)的中心(Z)的方向上移动的紧固钳(2)，其中所述夹紧空间(21)通过所述紧固钳(2)的端面(2s)构成；以及至少主要布置在所述卡盘(1)内的尤其纯机械式的优选纯形状配合的传动机构以用于将可通过传动机构的耦合机构与该传动机构相耦合的驱动马达(20)的驱动力矩传递到所述紧固钳(2)上，以便使所述紧固钳(2)移动，其中所述纯机械式优选纯形状配合的耦合机构可自动化地与所述驱动马达(20)的相对应的耦合接头相连接，并且仅仅通过所述驱动马达(20)以及由该驱动马达(20)通过所述传动机构所实施的移动就能够实施由所述夹紧空间(21)的最大尺度至所述夹紧空间(21)的最小尺度。另外本发明还涉及一种由根据上述权利要求中任一项所述的卡盘(1)和所述驱动马达(20)以及用于更换所述卡盘的更换装置尤其机械臂所构成的系统，所述驱动马达设置在用于接纳所述卡盘(1)和/或所述驱动马达(20)的卡盘座(13)中。
文档编号B23B31/163GK103153507SQ201180040953
公开日2013年6月12日 申请日期2011年8月12日 优先权日2010年8月23日
发明者W·蒂芬贝克, H·蒂芬贝克 申请人:Ev集团有限责任公司