专利名称：用于将工件架卡紧在可固定在加工机床处的卡盘处的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于将工件架卡紧在可固定在加工机床处的卡盘处的装置。
背景技术：
由文件EP-A-I 068 918已知一种该类型的装置，在其中，空心柱形地构造的工件架被安放到同样空心柱形地构造的卡盘上并且借助于夹持装置被卡紧在卡盘处。夹持装置包括多个围绕卡盘的圆周分布地布置的以夹紧球(Sparmkugel)的形式的夹持元件，其与布置在卡盘的环形空间中的弹性加载的环形活塞有效连接。在液压地或气动地对着弹力作用的环形活塞中，夹紧球保持在卡盘的相应的槽中，使得其不突出于它的表面。如果到环形活塞上的压力被减小，那么夹紧球从环形活塞在弹力的作用下被压入工件架的环绕的环形槽中并且由此工件架被卡紧在卡盘处。夹持力经由逐点地放置的夹紧球来传递并且由此被限制在其大小中。在出现更高的拉力时，这种装置由于超过赫兹应力而失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开头提到的类型的装置，其还更好地经受更高的拉力。该目的根据本发明通过带有权利要求1的特征的装置来实现。根据本发明的装置的其它的有利的设计方案形成从属权利要求的内容。利用根据本发明的装置(在其中，夹持元件构造成带有相切地指向卡盘圆周的轴线的滚轮，其至少在它的长度的一部分上具有拱曲的外形，其中拱形的半径对应于工件架周面的直径，这样使得滚轮在夹紧位置中有利地处于与工件架周面的线接触中)，可显著地降低在产生固定工件架的夹持力时的表面压力(Flaechenpressung)并且卡盘也可使用在更高的拉力的范围中。
接下来根据附图详细地阐述本发明。其中图1在纵剖面中显示了根据本发明的用于将工件架卡紧在可固定在加工机床处的卡盘处的装置的第一实施例，带有处于释放位置中的夹持元件；图2在纵剖面中显示了根据图1的装置，带有处于夹紧位置中的夹持元件；图3在侧视图中用于根据图1和2的装置的根据本发明的夹持元件的实施例；图4示意性地显示了在扩管心轴(Sparmdorn)与工件架的内周面之间的在夹紧位置中的夹持元件；图5在纵剖面中显示了根据本发明的用于将工件架卡紧在可固定在加工机床处的卡盘处的装置的第二实施例，带有处于释放位置中的夹持元件；图6在纵剖面中显示了根据图5的装置，带有处于夹紧位置中的夹持元件；
图7在侧视图中用于根据图5和6的装置的根据本发明的夹持元件的另一实施例；以及图8示意性地显示了作用到根据图7的夹持元件上的力的分布。
具体实施例方式在图1和图2中示出了用于将工件架3卡紧在可固定在加工机床处的卡盘2处的装置1。工件架3用于容纳待在加工机床处加工的工件。卡盘2包括同轴于卡盘轴线4的活塞/气缸单元，其由气缸件6和布置在其中的活塞7构成。盘形的卡盘件8从上面插入气缸件6中。在盘形的卡盘件8与活塞7之间布置有弹簧或必要时由两个碟形弹簧构成的弹簧组9，其努力向下挤压活塞7。活塞7可气动地或液压地对着弹簧力来作用并且因此保持在根据图1的它的上部的位置中，只要由气缸件6包围的腔5在活塞7下方处于压力之下。活塞7与中心的扩管心轴10相连接(例如拧紧)，其在轴向的活塞调节中在另一静止的卡盘件11中被引导。引导扩管心轴10的卡盘件11与已经提及的盘形的卡盘件8 固定地连接。在静止的卡盘件11中制造有一定数量的径向的槽13，其分布在卡盘2或卡盘件 11的圆周上。当相应地径向相对地布置有两个槽13时，在制造技术上是有利的。槽13设置用于容纳各个下面还要进一步详细说明的滚轮20并且构造成使得在图1中所示出的释放位置中，滚轮20被保持在槽13内部并且工件架3无阻碍地安放到卡盘2上。在释放位置中，滚轮20支撑在扩管心轴10的环槽⑴mfangsnUt)22中，其中与活塞7相连接的扩管心轴10由于在腔5中存在的压力被保持在它的最上面的位置中。为了将工件架3卡紧在卡盘2处，腔5中的压力被减小，并且活塞7利用扩管心轴 10从弹簧组9被向下挤压。在此，滚轮20在扩管心轴10的锥形的外表面23上被挤压得径向地彼此分开并且利用它的从相应的槽13中伸出的部分被压到工件架3的锥形的向下逐渐变细的内周面25处。在图2中所示出的夹紧位置中，在槽13中引导的滚轮20 —方面贴靠在之前提及的工件架3的内周面25处，而另一方面贴靠在扩管心轴10的外部的夹持锥面沈处。一方面锥形的工件架周面25的和另一方面夹持锥面M的几何结构被优化到尽可能高的夹持力。夹持锥角优选地为6°至15°，锥形的工件架周面25与工件架轴线或卡盘轴线4优选地包围了 45°至75°的角度。根据本发明的、可从释放位置到夹紧位置以及反过来地径向地调节的滚轮20以其轴线30相切地指向卡盘圆周并且根据图3和图4至少在它的长度的一部分上具有向外拱曲的外形，其中，拱形的半径R2对应于工件架周面25的半径，这样使得滚轮20在夹紧位置中与工件架周面25处于线接触。滚轮20的一个特别有利的设计方案在图3中示出。滚轮20具有两个向外拱曲的 (凸状的)带有半径R2的部分20a，在其之间存在向内拱曲的(凹状的)带有半径Rl的部分20b。凸状的部分20a相应在滚轮20的长度A上延伸，凹状的部分20b在长度B上延伸。 滚轮20在夹紧位置中在凸状的部分20a上与工件架的内周面25处于线接触，而在凸状的部分20b上与扩管心轴10的外部的夹持锥面M处于线接触。长度A和B不相等。线长度2A和线长度B有利地这样来选取，使得在夹紧位置中在工件架3处和在扩管心轴10处产生近似相等的压力，这一方面又与锥形的工件架周面25的并且另一方面与扩管心轴10的夹持锥面M的已经提及的几何结构相关联。用于将工件架43卡紧在卡盘42处的装置的另一变体1'在图5和6中示出。卡盘42包括基本件44、环形的外部件45以及环形的内部件46，其共同地包围了同轴于卡盘轴线41的环形腔47，环形活塞50轴向可调节地布置在环形腔47。可气动地或液压地操纵的环形活塞50由一定数量的在它的圆周上分布的弹簧49在轴向上加载，弹簧49努力向下挤压它。环形活塞50具有锥形的内表面51，在轴向的活塞调节中在内表面51上实现了滚轮50的径向的调节。又设置有一定数量的在卡盘42的圆周上分布的滚轮60，其布置在环形的内部件 46的径向的槽61中。当两个槽61相应地径向上相对地来布置时，对于该实施方案在制造技术上也是有利的，尽管其与根据图5和6的图示不一致，这是因为想要在两个图的左半边中显示弹簧49。在图5中示出了释放位置，在其中滚轮6处于槽61内部，并且工件架43被无阻碍地插入卡盘42中并且可相对于其来定位。与根据图1的变体相比，环形活塞50在释放位置中由弹簧49保持在它的最下面的位置中，并且在环形腔47中不存在压力。在活塞加载时，环形活塞50被向上移动，并且滚轮50在锥形的内表面51上被径向向内挤压并且以它的从相应的槽61中伸出的部分压到被插入到卡盘42中的工件架43中的锥形的向下扩大的外周面63处。夹紧位置在图6中示出。在此，相应的滚轮60根据本发明具有向内拱曲的(凹状的)部分60b (图7)，滚轮60在其上与外部的工件架周面63处于线接触。滚轮60的一个特别有利的设计方案在图7中示出。滚轮60各设有在两侧联接到凹状的部分60 (带有半径旧)处的圆柱形的部分60c并且在相应的径向的槽61中被引导。 向外拱曲的(凸状的)部件60a联接到每个圆柱形的部分60c处，其中，滚轮60相应地在两个凸状的部分60a上与周面63处于线接触。中间的、凹状的部分60b在滚轮60的长度b 上延伸，凸状的部分60a相应地在长度a上延伸而圆柱形的部分60c相应地在长度c上延伸。在图8中标明了力F1、F2和F3的分配，如它们通过各个滚轮部分60a、60b、60c来传递的那样。在此，力Fl产生在滚轮60的凹状的部分60b与环形活塞50的锥形的内表面之间，力F2产生在凹状的部分60a与工件架43的外周面63之间，而力F3产生在圆柱形的部分60c与环形的卡盘内部件46的槽61之间。分力的大小一方面与锥形的工件架周面63 的且另一方面与环形活塞50的夹持锥面(锥形的内表面51)的几何结构相关联，其被优化到尽可能高的夹持力上。在此，夹持锥角α优选地为6°至15°，锥形的工件架周面63优选地处于与竖直线或与工件架轴线成45°至75°的角度β下。线长度a、b、c (图7)的大小又有利地这样来选取，使得在各个接触部位处产生近似相等的表面压力。利用根据本发明的装置(在其中，夹持元件构造成带有相切地指向卡盘圆周的轴线的滚轮，其至少在它的长度的一部分上具有拱曲的外形，其中拱形的半径对应于工件架周面的半径，这样使得滚轮在夹紧位置中处于与工件架周面的线接触中)，可显著地降低在产生固定工件架的夹持力时的表面压力并且卡盘也可使用在更高的拉力的范围中。该装置在本发明的范围中也可在压制中使用，例如用于压制塑料件或烧结合金件，在其中，工件架也可理解为压模类型的工件架等。对于滚轮，也可为柱形的滚轮或这种在其中例如根据图3在滚轮20的部分20b中忽略半径Rl并且滚轮因此部分地柱形地且部分地拱形地来构造。
权利要求
1.一种将工件架(3 ；4 卡紧在可固定在加工机床处的卡盘O ；4 处的装置，其带有一定数量的在所述卡盘O ；4 的圆周上分布的夹持元件，所述夹持元件能够径向于卡盘轴线从释放位置调节到夹紧位置中并且在所述夹紧位置中能够压紧到相对于所述卡盘O ；42)定位的所述工件架(3 ；43)的周面05 ；63)处，用于产生将所述工件架(3 ；43) 固定在所述卡盘处的夹持力，其特征在于，所述夹持元件构造成带有近似相切地指向卡盘圆周的轴线(30)的滚轮QO ；60)，这样使得在所述夹紧位置中在所述滚轮QO ；60) 与所述工件架(3 ；43)、所述卡盘(2 ；42)的扩管心轴(10)或环形活塞(50)和卡盘件(11， 46)的相互接触时产生了可确定的表面压力。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滚轮(20，60)构造有所述相切地指向卡盘圆周的轴线(30)，其至少在它的长度的一部分上具有拱曲的外形，其中，拱形的半径 (R2 ；R3)对应于所述工件架周面05 ；63)的半径，这样使得所述滚轮QO ；60)在所述夹紧位置中与所述工件架周面05 ；63)处于线接触。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，为了所述滚轮O0;60)的径向的调节，在所述卡盘O ；4 中设置有弹簧加载的并且能够气动地或液压地操控的活塞(7 ；50)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，同轴于所述卡盘轴线(4)布置的所述活塞与中心的扩管心轴(10)相连接，所述扩管心轴(10)具有用于所述滚轮00)的径向的调节的锥形的外表面03，对)，其中，所述滚轮00)在所述夹紧位置中在至少一个向外拱曲的 (凸状的)部分(20a)上与所述工件架(3)的内周面05)处于线接触。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述滚轮OO)在静止的卡盘件(11)的径向的槽(13)中被引导，并且在所述夹紧位置中一方面利用它的从所述槽(13)中伸出的部分与安放到所述卡盘(2)上的所述工件架(3)的锥形地构造的内周面05)且另一方面与外部的夹持锥面04)处于线接触，其中，夹持锥角优选地为6°至15°，并且所述锥形的工件架周面0 与所述工件架轴线或卡盘轴线(4)包围了优选地45°至75°的角度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述滚轮OO)相应地具有两个向外拱曲的(凸状的)部分OOa)，在其之间存在有向内拱曲的(凹状的)部分OOb)，其中，所述滚轮00)在所述夹紧位置中在所述凸状的部分(20a)上与所述工件架(3)的所述内周面 (25)而在所述凹状的部分OOb)与所述扩管心轴(10)的外部的夹持锥面04)处于线接触。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，相应的所述滚轮00)的凹状的部分 (20b)的长度(B)和它的两个凸状的部分(20a)的长度以K)这样选取，使得在所述夹紧位置中在滚轮/工件架和滚轮/扩管心轴线接触时存在近似相等的表面压力。
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述活塞构造成环形活塞(50)并且布置在所述卡盘0 的环形腔G7)中，其中，所述滚轮(60)能够在所述环形活塞(50)的锥形的内表面(51)径向地调节并且在所述夹紧位置中在向内拱曲的(凹状的)部分(60b)上与所述工件架G3)的外周面(63)处于线接触。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述滚轮(60)在静止的卡盘件G6)的径向的槽(61)中被引导，并且在所述夹紧位置中一方面利用它的从所述槽(13)中伸出的部分与安放到所述卡盘0 中的所述工件架的锥形地构造的外周面(6 且另一方面与所述环形活塞(50)的锥形的内表面(51)处于线连接，其中，所述环形活塞(50)的夹持锥角(α)优选地为6°至15°，并且所述锥形的工件架周面(6 与所述工件架轴线或卡盘轴线Gl)包围了优选地45°至75°的角度。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述滚轮(60)相应地利用各在两侧联接到所述凹状的部分(60b)处的圆柱形的部分(60c)在相应的所述径向的槽(61)中被引导， 其中，向外拱曲的(凸状的)部分(60a)联接到每个圆柱形的部分(60c)处，其中，所述滚轮阳0)相应地在两个所述凸状的部分(60a)上与所述环形活塞(50)的锥形的内表面处于线接触。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，相应的所述滚轮(60)的凹状的部分 (60b)的长度(b)、它的两个圆柱形的部分(60c)的长度Qc)和它的两个凸状的部分(60a) 的长度Oa)这样来选取，使得在所述夹紧位置中在滚轮/工件架、滚轮/槽和滚轮/环形活塞线接触时存在近似相等的表面压力。
全文摘要
在一种用于将工件架(3)卡紧在可固定在加工机床处的卡盘(2)处的装置中，设有一定数量的在卡盘(2；42)的圆周上分布的夹持元件。可从释放位置到夹紧位置径向于卡盘轴线(4)调节的夹持元件在夹紧位置中可压紧到相对于卡盘(2)定位的工件架(3)的周面(25)处。夹持元件构造成带有近似相切地指向卡盘圆周的轴线(30)的滚轮(20)。因此，在夹紧位置中在该滚轮(20)与工件架(3)、卡盘(2)的扩管心轴(10)和卡盘件(11)相互接触时产生了可确定的表面压力。该面压力因此被降低并且卡盘也可使用在更高的拉力的范围中。
文档编号B23B31/16GK102574216SQ201080032179
公开日2012年7月11日 申请日期2010年5月11日 优先权日2009年5月12日
发明者迪特尔·W·克雷默 申请人:迪特尔·W·克雷默