专利名称：具有夹钳夹具的夹钳设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在机床上夹钳托盘或工件的夹钳设备，其包括设有第一定中心元件和至少一个夹钳元件的夹钳夹具以及要以位置精确限定的方式夹钳到夹钳夹具并设有第二定中心元件的托盘或工件。在通过夹钳夹具的夹钳元件将托盘或工件夹钳到夹钳夹具时，第一和第二定中心元件协作，以便在X方向和Y方向上相对定中心夹具以及相对其角度位置对准托盘或工件。夹钳夹具的第一定中心元件与托盘或工件的第二定中心元件配合，使得在将托盘或工件连接到夹钳夹具上时，通过在X-Y平面内移动托盘或工件，将其相对夹钳夹具对准。
背景技术：
本申请所涉及的这类夹钳设备用于在机床上以位置良好且精确限定的方式固定托盘、工件、工具以及类似元件。如果工具或工件必须连接到夹钳夹具上时，通常首先将其固定到后续连接到夹钳夹具的托盘上。在大多数情况下，夹钳夹具牢固地连接于机床。夹钳夹具的夹钳手段的操作通常通过手动、机电、气动或液压方式完成。
在公知的夹钳设备中，夹钳夹具通常包括四个定中心销，每个销设有两个锥形延伸侧面。计数部分，例如托盘形式的，设有四个在位置以及形状上与定中心销相对应的沟槽。托盘设有居中定位的引杆(draw bar)，通过引杆可将托盘连接到夹钳夹具的夹钳机构上。在以夹钳方式将托盘连接到夹钳夹具上时，定中心销进入定中心沟槽并在X方向和Y方向上以及就其绕Z轴的角位置相对夹钳夹具对准托盘。
德国专利文件DE-C-42 13 770公开了一种用于相对机床定位工具或工件的设备。该设备包括适于连接于机床的夹具以及用于接收要加工的工具或工件的支撑组件。为了相对夹具定位支撑组件，支撑组件设有两个柱形销，而夹具包括两个参考表面部分。一个参考表面部分为V形，而另一参考表面部分具有直的侧面。也就是说，在特定的柱形销和指定的参考表面部分之间建立线接触。为了分别在X方向和Y方向上相对夹具和两个参考表面部分按压支撑组件及其柱形销，提供了弹簧偏置的夹钳爪。最后，提供三个独立的螺钉，通过其在Z方向上将支撑组件牢固地压在夹具上。
文献EP 0 255 042公开了本申请所涉及的这类用于将工具或工件连接到机床的夹钳设备。本质上，该设备包括夹钳夹具以及设有引杆的工件夹具。工件夹具的顶侧设有四个绕Z轴彼此偏置90°的沟槽。在各沟槽的各侧面，切割窄的开槽以形成在Z方向上具有弹性的凸缘。夹钳夹具的底侧于设有四个位置和形状与工件夹具的四个沟槽相对应的脊。在夹钳夹具的角落区域，提供四个作为Z参照物的销。在将工件夹具夹钳到夹钳夹具上时，工具夹具的四个脊啮合弹性凸缘并使它们在Z方向上轴向向内变形，直到作为Z参照物的四个销靠在夹钳夹具的相应表面部分上，结果是相对夹钳夹具确定工件夹具的Z位置。在脊啮合弹性凸缘的影响下，在X方向和Y方向以及就其绕Z轴的角度位置相对夹钳夹具定位工件夹具。为了从夹钳夹具移除工件夹具，工件夹具必须升高至少与耸立在工件夹具表面上方的引杆长度相对应的量。
发明内容
本发明的目的是提供一种本申请所涉及的设计非常简单并且制造成本低的那类夹钳设备。
本发明的另一目的是提供一种本申请所涉及的非常容易操作的那类夹钳设备。
为了满足这些以及其他目的，本发明提供了一种用于在机床上夹钳托盘或工件的夹钳设备，包括设有第一定中心元件并设有至少一个夹钳元件的夹钳夹具以及要以位置精确限定的方式夹钳到夹钳夹具上并设有第二定中心元件的托盘或工件。在通过夹钳夹具的夹钳元件将托盘或工件连接到夹钳夹具上时，第一和第二定中心元件协作，以便在X方向和Y方向上相对定中心夹具以及就其角度位置对准托盘或工件。夹钳夹具的第一定中心元件与托盘或工件的第二定中心元件配合，使得在将托盘或工件连接到夹钳夹具上时，通过在X-Y平面内移动托盘或工件，而将其相对夹钳夹具对准。
夹钳夹具的各夹钳元件设有倾斜受力面(thrust surface)，并且托盘或工件设有与倾斜受力面相对应并与其协作的倾斜夹钳表面，使得在X-Y平面内相对夹钳夹具的第一定中心元件按压并同时在将托盘或工件连接到夹钳夹具上时在Z方向上朝向夹钳夹具牵引托盘或工件的第二定中心元件。
由于夹钳夹具的特定夹钳元件设有倾斜受力面的事实，进一步由于托盘或工件包括相应的夹钳表面的事实，使得在X-Y平面内相对定中心元件按压，并且同时在将托盘或工件连接到夹钳夹具时在Z方向上朝夹钳夹具牵引托盘或工件，可以省略独立的固定元件，因为夹钳元件除了在X-Y平面内对准托盘或工件，同时在Z方向上将托盘或工件对准并固定到夹钳夹具上。
在下文中，参照后续附图进一步描述了根据本发明的设备的实施例，其中图1显示了夹钳夹具以及托盘的部分分解透视图；图2显示了固定到夹钳夹具上的托盘的俯视图；图3显示了沿图2线A-A的夹钳夹具和托盘的截面视图；以及图4显示了夹钳夹具连同适于固定于其上的工件的透视图。
具体实施例方式
图1显示了包括夹钳夹具1和托盘2的夹钳设备的部分分解透视图，借此在部分分解视图中示意了夹钳夹具1。用于固定托盘2的夹钳夹具1包括两个位于其耦合表面3，即面对要连接的托盘2的表面上的牵引立柱4、5形式的夹钳元件。牵引立柱4、5接收在夹钳夹具1的通孔6、7中。牵引立柱4、5二者分别设有适于与托盘2的相应夹钳面啮合的倾斜延伸受力面8、9，这将在本申请的下文中进行详细描述。
在各牵引立柱4、5的后端，提供适于将各牵引立柱4、5向上推入其息止位置的压力弹簧12、13。各牵引立柱4、5包括位于远离受力面的8、9的牵引立柱4、5的后端的侧向平坦部分形式的对准面10、11。牵引立柱4、5接收在插座14、15内，由此对准面10、11确保它们保持预定的角度位置，即不能在插座14、15旋转。为了有助于实现这个目的，插座14、15分别设有宽度与在两个上述对准面10、11之间测量的对准销的后端宽度一致的开槽16。各对准销4、5的后端设有适于接收凹头螺钉18、19的内螺纹孔，通过这样可以将特定的牵引立柱4、5向下牵引到其工作位置。
夹钳夹具1的耦合表面3设有在表面3突起的第一定中心销20、21。此外，夹钳夹具1的各角设有略微压花的接触面22a、22b、22c、22d，在将托盘2夹钳到夹钳夹具1上时在Z方向上构成支撑表面。夹钳夹具1的后侧设有接合板24，未显示定中心元件、引杆25以及支撑销26。该接合板用于将夹钳夹具1固定到设在机床上的卡盘系统(未图示)上。如果适当，如夹钳夹具1直接固定在适当的支撑物上，例如固定到加工台上，在附图中所示的接合板可以忽略。
托盘2设有包括两个纵向固定的开孔28、29的平坦的后表面。其一侧面的形状与上述夹钳表面30、31的形状相对应并且适于由特定的牵引立柱4、5通过其受力面8、9所啮合。此外，托盘2进一步设有由两个定中心开孔33、34构成的定中心元件。这些定中心开孔33、34的位置、尺寸以及结构与夹钳夹具1的特定的定中心销20、21相对应。由“+”符号所指示的第一定中心开孔33用于在X-方向和Y-方向上对托盘2进行定中心，同时由“-”符号所指示的第二定中心开孔34用于就其绕Z轴的角位置上对托盘2进行定中心。第一定中心开孔33在面向相邻安装开孔28的一侧35上具有V形侧面，同时第二定中心开孔34在面向相邻安装开孔29一侧具有直的延伸侧面36。两个定中心开孔33、34粗略定位在相邻安装开孔28、29的纵向中心轴上，由此一个安装开孔28的纵向中心轴平行于另一安装开孔29的纵向中心轴延伸。此外，托盘2设有多个用于将一个工件或若干工件连接到托盘2上的固定孔38。另一方面，夹钳夹具1设有凹部形状的空腔39，使得这些空腔能够接收类似用于将工件或工具连接到托盘上并插入到托盘2的固定孔38内的螺钉头这样的固定装置。
选择两个定中心开孔33、34的直径以及两个定中心开孔33、34之间的距离，使得一旦托盘2松连接在夹钳夹具1上它能够在X-Y平面上平移。为了使托盘2能够连接在夹钳夹具1上，两个牵引立柱4、5必须处于其上息止位置；这是通过松开这两个凹头螺钉18、19实现的。两个牵引立柱4、5处于其息止位置，特定的牵引立柱4、5的受力面8、9的上边缘定位在特定的定中心销20、21顶侧上的范围分别使得托盘2能够侧向滑动并旋转离开。两个牵引立柱4、5处于其上息止位置，托盘2能够从上方设定在夹钳夹具1上，使得两个牵引立柱4、5通过相应的安装开孔28、29。随后，托盘2侧向平移一定范围，使得两个定中心开孔33、34位于夹钳夹具1的两个定中心销20、21上方。接着，向下朝夹钳夹具推动托盘2，结果夹钳夹具1的各定中心销20、21进入托盘2的相应定中心开孔33、34。
如前面已经提到的，只要托盘2仅是松连接在夹钳夹具1上，它就能在X-Y平面内侧向平移，使得当夹钳夹具1的定中心销20、21进入托盘2的相应定中心开孔33、34中时完成托盘2和夹钳夹具1的对准。优选的是，托盘2的定中心开孔33、34以使得在上述定中心元件20、21；33、34之间存在微小间隙的方式匹配到夹钳夹具1的定中心销20、21，结果只要托盘2仅松连接在夹钳夹具1，托盘2就能够在X-Y平面内相对夹钳夹具1侧向移动。
在拧紧两个牵引立柱4、5后，其受力面8、9啮合相应的安装开孔28、29的相应夹钳表面30、31以便向下朝夹钳夹具1牵引托盘2。在另一方面，夹钳表面30、31和受力面8、9的倾斜结构使得托盘2在X-Y平面上平移并相对两个定中心销20、21按压。由此，一个定中心销20靠在第一定中心开孔33的两个V形延伸侧面部分35a、35b上以便在X方向和Y方向上对准托盘，同时第二定中心销21靠在第二定中心开孔的侧面36上，即面向相邻安装开孔29的那个表面，以便由此相对其绕Z轴的角度位置对准托盘。在上述托盘2相对夹钳夹具1的侧向平移过程中，平坦的后表面37优选已经靠在夹钳夹具1的接触面22a、22b、22c、22d上。
应该理解，可以为两个牵引立柱4、5提供气动、液压或机电操作方式代替两个凹头螺钉18、19形式的手动操作方式。
图2显示了连接到夹钳夹具1的托盘2的俯视图。在各种情况下啮合托盘2的相应夹钳表面30、31的两个牵引立柱4、5的倾斜受力面8、9的影响下，在拧紧凹头螺钉18、19后，在Z方向上向下朝夹钳夹具1牵引，并同时在要相对两个定中心销20、21按压的箭头P的方向上侧面平移托盘2。最后，一个定中心销20靠在V形变窄的定中心开孔33的两个侧面35a、35b并且由此在X方向和Y方向上相对夹钳夹具1定位并对准托盘2。其他定中心销21最后靠在第二定中心开孔34的直侧面36，以便由此确定相对其绕Z轴的角度位置的托盘2位置。在最后拧紧两个凹头螺钉18、19后，托盘2的平坦的后表面靠在夹钳夹具1的四个接触面22a、22b、22c、22d(图1)上；由此也在Z方向上确定托盘2相对夹钳夹具1的位置。托盘2相对夹钳夹具1的位置的绝对准确度以及重复准确度都在±几千分之毫米的范围内。
图3显示了沿图2的线A-A的夹钳夹具1和托盘2的截面视图。在本附图中，特定清楚地看到牵引立柱4的倾斜受力面8如何与相应的托盘2的夹钳表面30啮合。牵引立柱4的倾斜受力面8包围与夹钳夹具1的在Z方向延伸的纵向中心轴成大约在45°的角度(α)。然而，根据情况和需要，角度(α)可以在30°和60°之间。在附图中还可以看到的是通过压配合锚定在夹钳夹具1内的引杆25、四个支撑销26中的两个以及定中心销20。
图4显示了夹钳夹具1以及适于固定到夹具1上的计数部分2a的透视图。计数部分2a可是工件、转接器或类似托盘的工件夹具；然而，在下文中，为了简化麻烦，参照工件2a。
在图4所示的工件2a的情况下，可以省略托盘，因为在工件2a平坦的后表面40的两个相对的边缘部分直接提供了用于相对夹钳夹具1固定并精确定位工件2a所必须的元件。由此，以指定的牵引立柱4，5的头可接收于其中的方式设计两个安装开孔28、29。两个安装开孔28、29分别设有适于由指定的牵引立柱4、5的受力面8、9啮合的倾斜夹钳表面30、31。此外，一个中心开孔，即第一个定中心开孔33，在面向相邻安装开孔28的那侧具有V形延伸侧壁部分35，同时另一定中心开孔34在面向相邻安装开孔29的那侧包括直侧面36。
以本申请上述方式设计的夹钳设备提供高的可靠性以及高的相对以及重复准确度。此外，该夹钳设备的设计相对简单并且制造成本低。操作也非常简单，这是由于夹钳手段，即牵引立柱4、5，分别在X-Y平面上对准托盘和工件相对夹钳夹具的位置，以及同时对准托盘和工件在Z方向上分别相对夹钳夹具的位置并且还分别将托盘和工件可靠固定到夹钳夹具上。
最后，值得注意的是托盘和工件的后侧分别保持平坦，使得其能够轻易放置在工作架上或者固定到机床的加工台上。在以下事实中可以看到另一大的好处，托盘和工件分别仅必须设有四个本申请上文描述的类型的开孔，即两个安装开孔和两个定中心开孔，来将其固定在与夹钳夹具良好限定的位置。特别是，在本实例中分别由本申请上文所描述的两个定中心开孔33、34的托盘和工件的定中心元件加工快速、简单并且成本低。
权利要求
1.一种用于在机床上夹钳托盘或工件的夹钳设备，包括设有第一定中心元件并具有至少一个夹钳元件的夹钳夹具，以及适于以位置精确限定的方式夹钳到所述夹钳夹具并设有第二定中心元件的元件，由此在通过所述夹钳夹具的所述至少一个夹钳元件将所述要夹钳的元件夹钳到所述夹钳夹具时，所述第一和第二定中心元件协作，以便相对所述定中心夹具在X方向和Y方向上以及就其角度位置对准所述要夹钳的元件，并且由此所述夹钳夹具的所述第一定中心元件配合所述要夹钳的元件的所述第二定中心元件，使得在将所述要夹钳的元件连接到所述夹钳夹具上时通过在所述X-Y平面内移动所述要夹钳的元件将其相对所述夹钳夹具对准，其特征在于所述夹钳夹具的各所述至少一个夹钳元件设有倾斜受力面，由此所述要夹钳的元件设有与所述倾斜受力面相应并与其协作的倾斜夹钳表面，使得在所述要夹钳的元件夹钳到所述夹钳夹具时，在所述X-Y平面内相对所述夹钳夹具的所述第一定中心元件按压并同时在Z方向上朝所述夹钳夹具牵引所述要夹钳的元件的所述第二定中心元件。
2.根据权利要求1所述的夹钳设备，其特征在于所述夹钳夹具的各所述至少一个夹钳元件设有倾斜受力面，所述倾斜受力面包括与所述夹钳夹具的沿所述Z轴方向上延伸的纵向中心轴成30°和60°之间的角度。
3.根据权利要求1所述的夹钳设备，其特征在于所述夹钳夹具的各所述至少一个夹钳元件设有倾斜受力面，所述倾斜受力面包括与所述夹钳夹具的沿所述Z轴方向上延伸的纵向中心轴成40°和50°之间的角度。
4.根据权利要求1所述的夹钳设备，其特征在于所述夹钳夹具的所述第一定中心元件配合所述要夹钳的元件的所述第二定中心元件，使得在将所述要夹钳的元件松连接到所述夹钳夹具上时，在所述X-Y平面内在所述要夹钳的元件的所述第二定中心元件和所述夹钳夹具的所述第一定中心元件之间存在特定量的间隙，由此通过在所述X-Y平面内平移所述要固定的元件，使所述夹钳夹具的所述第一定中心元件适于靠在所述要固定的元件的所述第二定中心元件上。
5.根据权利要求1所述的夹钳设备，其特征在于所述夹钳夹具的所述第一定中心元件包括至少两个定中心销，由此所述要固定的元件的所述第二定中心元包括至少两个定中心开孔，所述定中心开孔中的一个包括两个彼此偏置的静止表面以便在所述X方向和所述Y方向上相对所述夹钳夹具对准所述要夹钳的元件，并且所述定中心开孔中的另一个包括一个静止表面，以便相对于绕Z轴的角度方位对准所述要夹钳的元件。
6.根据权利要求1和5中任一项所述的夹钳设备，其特征在于所述夹钳夹具设有两个定中心销并且所述要夹钳的元件设有两个定中心开孔，由此所述夹钳夹具设有两个夹钳元件，所述两个夹钳元件中的一个在朝向所述夹钳夹具的所述两个定中心销中的第一个的方向上在所述要夹钳的元件上施加作用力，并且所述两个夹钳元件的另一个在将所述要夹钳的元件连接到所述夹钳夹具上时在朝向所述夹钳夹具的所述两个定中心销中的第二个的方向上在所述要夹钳的元件上施加作用力。
7.根据权利要求1所述的夹钳设备，其特征在于所述要夹钳的元件设有平坦的后表面，所述夹钳夹具包括在所述要夹钳的元件连接到所述夹钳夹具上时所述平坦的后表面靠在其上的至少三个接触面。
8.根据权利要求1所述的夹钳设备，其特征在于所述夹钳夹具包括两个夹钳元件并且所述要夹钳的元件设有两个适于接收所述夹钳夹具的所述两个夹钳元件的安装开孔，由此所述要夹钳的元件的各所述安装开孔设有所述倾斜夹钳表面中的一个，所述倾斜夹钳表面分别适于由所述夹钳夹具的所述两个夹钳元件的所述倾斜受力面中的一个所啮合。
9.根据权利要求6所述的夹钳设备，其特征在于所述要夹钳的元件的所述两个定中心开孔中的一个包括V形延伸侧面部分，在所述要夹钳的元件夹钳到所述夹钳夹具上时所述夹钳夹具的所述两个定中心销中的一个靠在所述V形延伸侧面部分上，由此在X方向和Y方向上相对所述夹钳夹具对准所述要夹钳的元件。
10.根据权利要求1所述的夹钳设备，其特征在于所述要夹钳的元件由托盘构成。
11.根据权利要求1所述的夹钳设备，其特征在于所述要夹钳的元件由工件构成。
全文摘要
该夹钳设备包括夹钳夹具以及能以可松脱方式连接到其上的托盘。该夹钳夹具设有第一定中心元件，其与相应定位在托盘上的第二定中心元件协作，使得以定位精确限定的方式将托盘连接到夹钳夹具上。此外，夹钳夹具包括两个用于将托盘连接到夹钳夹具上的夹钳元件。各夹钳元件具有倾斜受力面；在将托盘夹钳到夹钳夹具时，托盘在X－Y平面内平移，以便靠在夹钳夹具的第一定中心元件上。同时，在Z方向上朝向夹钳夹具牵引并将托盘固定于其上。
文档编号B23Q16/00GK1935451SQ20061015953
公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月19日 优先权日2005年9月21日
发明者F·特罗克斯勒 申请人:F-工具国际股份有限公司