用于制造非永久性液压连接的联接设备的制作方法

背景技术：

1、在制造技术领域中，通过流体致动的夹持系统频繁地用在从动或固定工具保持器中。工具保持器包括(定心)容器。适配器或工具插入容器中。随后，夹持系统被致动，以夹持适配器或工具。

2、为了能够在同一容器中夹持各种不同的工具(例如，比如，车床工具、钻头或铣刀)，频繁使用适配器。这些适配器形成用于例如工具保持器的容器和夹持系统的接口。出于语言简化的原因，在工具保持器的通过流体致动的夹持设备中被夹持的部件称为“适配器”。这也可以是工具、工具保持器(例如，钻夹盘)或其它部件。

3、在以下中，术语“流体”包括液体(例如，液压流体)和压缩空气二者。“流体致动”相应地包括利用液体进行的致动(例如，液压机构)和气动致动二者。

4、流体夹持的优点是高夹持力，且同时相对小的尺寸。此外，通过流体致动的致动器是非常鲁棒的，并且在长操作时间可承受制造业中的粗野使用条件。

5、存在如下所述的夹持系统，在所述夹持系统中，夹持力通过压缩弹簧被持续保持。为了释放夹持系统，必须克服弹簧力，并且拉紧螺栓可以从夹持位置移动到打开位置。在这种情况下，单动式流体气缸(以下也称为“气缸结构”，或简称为“气缸”)是足够的。这种单动式气缸仅具有一个流体连接。在具有自锁功能并且没有连续施加夹持力的弹簧的夹持系统的情况下，需要双动式气缸(结构)，以便将夹持系统的拉紧螺栓既能够从打开位置移动到夹持位置，又能够从夹持位置移动到打开位置。

6、此外，存在由加压流体永久保持在夹持位置中和/或加压流体用于固定夹持位置的夹持系统。

7、在加工过程之间的时间中，当工具保持器不操作时，可以交换适配器，例如，用新的切割工具更换磨损的切割工具，或者用用于钻孔加工的切割工具更换用于旋转加工的切割工具。

8、因此，在加工位置中，当工具保持器不操作时，并且在加工位置的外部，在同时在加工位置中另一工具保持器及其切割工具执行加工过程的同时，可以交换不操作的工具保持器的适配器。

9、为了能够执行期望的移动(夹持或分离)，加压流体必须被输送到气缸中。夹持系统的夹持或分离发生在工具保持器不操作时。

10、在所有情况下，工具保持器位于旋转中心或另一机床的工作空间中。

11、流体从泵到气缸的供应是特别复杂的，这是因为馈送管线必须经过包括工具保持器的机床的所有轴向系统，并且在从动工具的情况下，还必须进入在操作期间旋转的主轴中。

12、总之，在流体供应与工具保持器中的流体气缸之间需要可分离的流体连接件。这种可分离的连接件在以下也被称为联接设备。

13、联接系统可从ep 1 058 044 b1已知。借助于该联接系统，含有加压流体的两条管线可以以分离的方式连接到彼此，并且随后再次分离。这种联接系统在实践中已经证明是成功的。然而，该联接系统非常复杂，并且在轴向方向上需要大量的安装空间。

14、对此的原因在于，第一联接部(母)具有前后布置的两个阀(辅助阀和主控制阀)。此外，第二联接部(公)同样具有前后布置的两个阀。总共四个阀(两个主阀和两个辅助阀)的这种顺序布置需要大量的安装空间；它对于制造来说是复杂的，并且因此与工具保持器连接并非是可行的且可使用的。

15、此外，类似的联接系统可从jp 2017 26 131a和us 2010 0 096 032a1已知。

16、在这些系统中，关于理想功能假设两个联接部垂直且居中地放置在彼此的顶部上，这意味着没有角度或位置偏差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于加压流体的联接设备。借助于该联接设备，具有通过流体致动的夹持系统的工具保持器可以通过简单、可靠和节省空间的方式被临时供应有加压流体。

2、此外，这种可分离的联接设备应易于在流体供应与工具保持器和/或主轴之间致动，并且应以节省空间的方式工作并可靠地运作。此外，小角度偏差和小位置偏差也应是可允许的，例如，以便在旋转对称的部件(例如，主轴)中能够进行径向传动。此外，联接设备应可靠地密封非联接状态下的接口，并将泄漏保持得尽可能低。

3、还应支持或使得工具保持器上的(例如，借助处理机器人或机械臂)自动工具改变。

4、该目的根据本发明针对一种用于流体的联接设备得以实现，所述联接设备包括：第一联接部和第二联接部，所述第二联接部与所述第一联接部一起工作，其中，所述第一联接部被设计为弹簧加载式双止回阀，其中，所述第二联接部包括致动器活塞，所述致动器活塞在壳体中以可移位的方式被引导，并且其中，向外敞开的定向阀布置在所述致动器活塞中，其特征在于，所述致动器活塞将气缸孔划分为第一气缸室和第二气缸室，所述致动器活塞在其面向所述第一联接部的端部上具有(球形/桶形)锥体或内穹顶，并且所述第一联接部在其面向所述第二联接部的端部上具有肩部。

5、根据本发明的联接设备通常被设计成两个部分。第一联接部通常被集成到待供应有流体的部件中。第二联接部则设置在供应侧。

6、在示例中保留：第一联接部可以布置在工具保持器或主轴中。第二联接部可以被集成到作为处理设备或机械手的部分的供应支架中。

7、当候改变工具保持器中的工具时，机械臂将供应支架移动到工具保持器的紧接附近，具体地，以使得动力供应支架中的第二联接部和工具保持器中的第一联接部彼此相对地定位。他们之间的间距是几毫米。为了使得更准确的进行预先定位，当然可以在供应支架中额外地集成定位挡块或销钉。

8、如果主轴(例如，从动工具保持器)必须被供应有流体，则第二联接部可以替代地安装在围绕主轴的壳体中。流体供应则可以从机床进行到从动工具保持器的壳体中，并且从所述壳体经由第二联接部进行到主轴的第一联接部。

9、然而，经由所描述的供应支架和至少一个第一联接设备为从动工具保持器的壳体供应流体也是有利的。从所述供应支架和所述至少一个第一联接设备，流体则可以经由壳体内部存在的流体连接以及第二联接部和第一联接部的至少一个第二配对(联接设备)传递到主轴中达到夹持系统。

10、通过根据本发明的联接设备，第一联接部和第二联接部二者在构造方面是非常简单的并且在大小方面是非常紧凑的。第一联接部最终是双止回阀，所述双止回阀的阀构件可从外部访问。以根据本发明的方式，一旦第二联接部的致动器活塞与第一联接部进行接触，第二联接部的向外敞开的阀挺杆就会“自动”打开。

11、根据本发明的第二联接部提供可移位的致动器活塞。致动器活塞可以在第一联接部的方向上(液压地、机械地或电动地)移动若干毫米。致动器活塞是第二联接部的独立移动轴线，这允许联接设备关闭并且然后再次打开。

12、致动器活塞具有定向阀，所述定向阀带有向外敞开的阀挺杆。定向阀的阀挺杆连接或联接到致动器活塞。定向阀的阀座可相对于致动器活塞移位。因此可以说定向阀具有“向内敞开的阀座”。致动器活塞与向内敞开的阀座的组合使得可以通过移动致动器活塞打开第二联接部的定向阀达几毫米，并以相同的移动打开第一联接部的止回阀。

13、一旦致动器活塞向后(通过流体，或经由弹簧)移动，定向阀和止回阀就会关闭。联接设备的两个部分以流体密封的方式相对于彼此并相对于周围闭合。没有流体可以逃逸到环境中或在联接部之间被交换。

14、因此，例如，如果上述供应支架已经通过机械手进入到(供应支架中的)第二联接部位于工具保持器的第一联接部的正前方且两个联接部彼此对齐但是尚未接触的位置，则致动器活塞可以在第一联接部的方向上移动。

15、一旦致动器活塞与第一联接部的阀壳体进行接触，第一联接部与第二联接部之间就存在流体密封连接。此外，致动器活塞的移动打开第一联接部的止回阀和第二联接部的定向阀。

16、止回阀通过第一联接部中的阀构件从其阀座向内升起而打开。定向阀通过阀座从固定阀挺杆升起而打开。

17、在第二联接部上仅需要一个阀(即，向外敞开的定向阀)。由于这种非常简单的构造，制造成本相对较低，并且尤其是安装空间要求低。

18、考虑到第二联接部是处理系统(例如，机械手)的一部分，则每个机床仅需要具有(例如，用于致动单动式气缸的)一个(数字)第二联接部或(例如，用于致动双动式气缸的)两个(数字)第二联接部的一个供应支架。

19、如果经由供应支架向工具保持器或主轴供应另外流体，则供应支架也可以具有多于两个的第二联接部。例如，借助于额外地第二联接部，可以提供压缩空气以验证适配器与容器的平坦接触，从而监控夹持过程，或验证其完成，或允许接触表面的清洁。

20、如果必要，则可以到达位于处理设备的工作空间或机械手中的所有工具保持器。根据本发明的联接设备可以关闭，并且工具保持器中的夹持系统可以根据需要被打开或被夹持。当夹持系统分离时，可以从工具保持器的容器移除具有待更换的工具的适配器，并且具有新工具的适配器可以插入容器中。例如，更换钝工具，或者关于具有铣刀的适配器更换具有钻头的适配器。随后，夹持系统移动到夹持位置，并且工具保持器再次准备使用。如前所述，在相邻工具保持器正执行加工操作的同时，也可以发生此。

21、根据本发明的联接设备的设计简单，并且仅需要小的安装空间。还应提到的是，针对在工具保持器中夹持和分离夹持系统，该联接设备不需要机床的任何改变或干预。标准机器/机床中的自动工具改变因此是可能的。现有机器上的自动工具改变的改装也是可能的。

22、所述优点因此在于，工具保持器的流体夹持系统的供应在机床的“外部”例如借助于配备有根据本发明的供应支架的处理机器人来执行，其中所述处理机器人具有集成在供应支架中并且可以被独立控制的移动轴线。对使用工具保持器的机床的干预或改变不是必要的。然而，根据本发明的联接设备也可以用作对经过机器(例如，从壳体进入从动工具的主轴中)的流体管线的补充。

23、由于(球形/桶形)内锥体或内穹顶，致动器活塞自身以及还有第二联接部在第一联接部的肩部上居中。该措施显著增加联接设备的可靠性，并使得还能够在工业中的“粗野”条件下的使用。

24、通过本发明的有利开发，气缸孔与致动器活塞之间在致动器活塞的背对第一联接部的端部处的间隙小于气缸孔与致动器活塞之间在致动器活塞的面向第一联接部端部处的间隙。因此，当致动器活塞在第一联接部的肩部上通过锥体被居中时，致动器活塞可以稍微倾斜。

25、在优选的实施例中，第二联接部的流体室通入引导孔中，其中，定向阀的套筒形阀座以可移位的方式被容纳在引导孔中，并且其中，定向阀的阀挺杆连接到致动器活塞，并穿过套筒形阀座突出。

26、在优选实施例中，阀挺杆被设计有阀板，所述阀板限制可移动阀座(例如，以压入或可移动座环的形式)在致动器活塞的引导孔中朝外部的移动。

27、可选地，阀座仍然可以经由致动器活塞中的阀座的挡块被释放。如果第二联接部处存在液压压力，但是没有第一联接部被设置为对等物(例如，如果供应支架没有被正确地定位)，则这是尤其重要的。

28、这意味着阀座的座环由致动器活塞的流体室中的加压流体通过流体被压靠在阀挺杆的阀板上，并进行密封件。定向阀以这种方式关闭。两个阀(定向阀和止回阀)都只有当第二联接部位于第一联接部上时才打开。

29、为了确保阀座在所有情况下都被压靠在阀挺杆的阀板上，即使流体室未被加压，在有利的开发中，第二压缩弹簧布置在流体室中，所述第二压缩弹簧将阀座的座环压靠在阀挺杆的阀板上。

30、开头提到的目的针对一种用于流体的联接设备也得以实现，所述联接设备包括第一联接部和第二联接部，所述第二联接部与所述第一联接部一起工作，其中，所述第一联接部被设计为弹簧加载式双止回阀，其中，所述第二联接部包括致动器活塞，所述致动器活塞在壳体中以可移位的方式被引导，其中，向外敞开的定向阀布置在所述致动器活塞中，其特征在于，所述致动器活塞被设计为步进式活塞，所述致动器活塞的第一部分界定第一气缸室，并且所述致动器活塞的第二部分界定第三气缸室，并且所述致动器活塞的所述第一部分的直径d23.1小于所述第二部分的直径d23.2，以使得在所述第三气缸室中产生环形表面。

31、在进一步的有利开发中，在所述致动器活塞的背对所述第一联接部的端部上设置有第一密封件，并且在所述致动器活塞的面向所述第一联接部的端部上设置有第二密封件，其中，所述第二密封件在径向方向上是柔性的，以使得即使所述致动器活塞相对于所述气缸孔倾斜或偏移，所述第二密封件也能够密封所述第二气缸室。这样确保第二联接部即使在不利条件下(倾斜的致动器活塞)也能够很好地被密封。

32、在本发明的有利实施例中，在致动器活塞中形成流体室，其中，流体室在一个端部上被闭合，并且流体室经由存在于致动器的外部的圆周槽和至少一个径向孔例如在供应支架的壳体中经由供应管线以流体连通的方式连接到流体供应部。经由供应管线，流体(例如，液压油)可以在期望压力下由流体组件提供。

33、为了能够在壳体的气缸孔中来回以针对性的方式移动致动器活塞，致动器活塞将气缸划分为第一气缸室和第二气缸室，并且第一气缸室可以经由可控制的第一控制管线被供应有流体，而且第二气缸室可以经由可控制的第二控制管线被供应有流体。

34、致动器活塞在气缸孔中来回移动，因为控制管线的其功能携带加压流体。因此，可以通过致动控制管线中的一个例如在第一联接部的方向上移动致动器活塞且随之移动定向阀。致动器活塞因此以针对性的方式移动，且不需要移动机械手。因此，可以消除在联接过程的开始之前存在的第一联接部与第二联接部之间的距离，并且可以产生第一联接部与第二联接部之间的流体连接。

35、由于根据本发明的容纳流体室、第二压缩弹簧以及还有向外敞开的定向阀的致动器活塞，非常紧凑且特别是非常短的设计得以实现。根据本发明的致动器活塞和定向阀就生产过程而言也易于管理，以使得它们可以通过相对低的成本且以长使用寿命成为可用的。

36、套筒形阀座在致动器活塞中被引导。联接到致动器活塞的定向阀的阀挺杆穿过该阀座突出。阀挺杆的阀板在引导孔中界定阀座的路径。

37、如果阀座包括套筒、容纳在套筒中并在所述套筒内被引导的座环、以及弹簧元件，则是特别有利的。弹簧元件在一端抵靠套筒被支撑，在另一端抵靠座环被支撑。因此，可以在不损害联接设备功能的情况下补偿第一联接部与第二联接部之间的角偏移。根据本发明的这种角度补偿将使用的区域扩展到第一联接元件布置在可旋转地安装的主轴的应用。由此可以补偿当定位主轴时在实践中频繁发生的错误。

38、在联接设备的情况下，第二压缩弹簧可以布置在流体室中，其中，由第二压缩弹簧施加在阀座上的弹簧力迫使阀座抵靠所限定的挡块，或者，如果弹簧元件具有比第二压缩弹簧更高的弹簧力，则抵靠阀挺杆的阀板。

39、在根据本发明的联接设备的有利实施例中，第一联接部的止回阀包括阀壳体，其中，用于流体的开口形成在阀壳体上，所述开口连接到止回阀，其中，开口通入到阀壳体的肩部中，并且其中，当联接设备关闭时，肩部浸入到第二联接部的引导孔中。

40、由于这种非常简单而鲁棒的解决方案，一旦第二联接部的致动器活塞连同向外敞开的定向阀一起在第一联接部或其肩部的接触方向上移动，第一联接部的肩部就会打开第二联接部中的定向阀。

41、同时，第二联接部的阀挺杆压靠在第一联接部的阀构件和第一压缩弹簧上，并且因为密封环从阀壳体升起，所以露出止回阀的开口。

42、替代地，阀壳体和致动器活塞的端部面可以被设计为定心锥对(公/母；母/公)。

43、当然，其它定心配对(例如，穹顶形配对、或锥形和穹顶形或球锥形轮廓的组合)也是可能的。

44、在有利开发中，流体室是以流体连通的方式被连接，并且至少在定向阀的打开位置中经由存在于致动器活塞的外部的圆周槽和对于壳体中的供应管线的至少一个径向孔被供应有流体。“定向阀的打开位置”意指阀板不搁置在阀座上。

45、可选地，第一气缸室可以经由第一控制管线被供应有流体。第二气缸室可以(同样可选地)经由第二控制管线被供应有流体。

46、在第二联接部的特别有利实施例中，第三压缩弹簧布置在第二气缸室中或壳体外部，所述第三压缩弹簧的作用于致动器活塞上的弹簧力抵消第一气缸室中的流体的力。

47、流体室可以经由供应管线或组合的控制供应管线被供应有流体。优选地，第三气缸室和流体室同时经由控制供应管线被供应有流体。这允许非常紧凑的设计并减少制造工作量。在有利开发中，根据本发明的联接设备在流体室与定向阀之间具有节流件或隔膜。因此，当定向阀打开时，加压流体自流体室的流出被限制，以使得在流体室中并且在第三气缸室中，特定最小超压被保持。因此，致动器活塞保持在其打开位置。节流件可以被设计为阀挺杆与阀座或所述阀座的套筒之间的环形间隙。

48、在加工操作的加工空间中，空间总是受限制。然而，第二联接部需要一定的空间量，从而以指定的流体压力提供期望的致动力。根据本发明的开发，其中，致动器活塞的至少第二部分具有卵形或椭圆形截面，并且其中，气缸孔的至少第二部分具有卵形或椭圆形截面，提供摆脱这种困境的方法。然后，在致动器活塞的第二部分的同一区域的情况下，第二联接部在一个方向上的总长度减少。这种减少使得可以在一些应用中即使在受限条件下也能够使用根据本发明的联接设备。

49、第一联接部的有利设计涉及其止回阀。所述止回阀包括阀壳体，其中，开口形成在阀壳体上以用于流体，所述开口液压连接到止回阀，其中，开口形成在阀壳体的肩部中，其中，当联接设备被关闭时，肩部浸入到第二联接部的引导孔中，并且定向阀的阀座从阀挺杆的阀板升起，并且其中，壳体或主轴中的管线由止回阀打开或关闭。如果阀壳体的肩部被设计为截头锥形或穹顶形，则第一联接部与第二联接部之间的定心被进一步改进。

50、根据本发明的联接设备可以用在各种星座中。如果第二联接部布置在供应支架中，则这是优选的。供应支架则包括壳体，所述壳体具有接纳致动器活塞的气缸孔。

51、如果工具保持器中的夹持系统提供双动式流体气缸，则两个第一联接部被集成到在工具保持器中。供应支架则还具有两个第二联接部。第二联接部也布置成使得在不改变供应支架的位置的情况下，第二联接部和第一联接部彼此相对地定位。基于夹持系统将被打开还是被关闭，联接件中的一个用作流体供应部，而另一个用作流体出口，或者反之亦然。

52、如果工具保持器中的夹持系统提供单动式流体气缸，则仅一个第一联接部被集成在工具保持器中。供应支架则也仅需要一个第二联接部。

53、然而，也可能的是，根据本发明的配备有两个或更多个第二联接部的供应支架仅与一个第一联接部一起工作。供应支架的第二联接部则被定位在距离工具保持器的第一联接部的前面的小距离处。联接设备通过属于该第二联接部的致动器活塞的针对性致动被关闭。

54、本发明可以用在固定工具保持器中，所述固定工具保持器包括：壳体；至少一个定心容器，所述定心容器布置在壳体中，以用于接纳适配器；以及流体致动的夹持系统，所述夹持系统用于夹持定心容器中的适配器和与所述适配器分离。为此，第一联接部存在于壳体上，并且第一联接部在供应支架中与第二联接部相互作用。

55、以相对应的方式，根据本发明的联接也可以用在从动工具保持器中，所述从动工具保持器包括：壳体；主轴，其安装在壳体中；至少一个定心容器，其布置在主轴中以用于适配器；和流体致动的夹持系统，其用于夹持定心容器中的适配器和与所述适配器分离。

56、在优选实施例中，提供的是，主轴中、优选地主轴的圈环中设置有至少一个第一联接部。

57、在进一步的优选实施例中，提供的是，第二联接部中的至少一个安装在围绕主轴的壳体中，并且经由壳体和相邻部件(例如，机床或处理系统的部件)被供应有流体。

58、为了通过致动器活塞接近阀壳体或阀挺杆接近阀构件最小化主轴的机械负载，有利的是，特别是在双动式流体夹持系统的情况下，两个第一联接部在主轴中彼此相对地布置，并且因此偏移180°。如果第二联接部同时接近主轴的两个第一联接部，则径向作用在主轴上的力彼此抵消，并且主轴的轴承仅经受非常小的负载。此外，能够防止由于径向作用力导致的主轴的偏转。如果使用多于两个的联接系统，则选择主轴的布置及其对作用于所述主轴上的致动器力的暴露，以使得所得的力在很大程度上能够彼此抵消。

59、在包括两个第二联接部的供应支架的特别有利的实施例中，这些第二联接部(以下表示为编号1和编号2)交叉连接到供应支架的流体管线。交叉意指例如在连接到控制管线和组合的控制供应管线的第二联接部的情况下，第二联接部编号1的控制管线和第二联接部编号2的组合的控制供应管线连接到同一流体管线，并且第二联接部编号1的组合的控制供应管线和第二联接部编号2的控制管线连接到同一流体管线。致动器活塞的伸出可以通过致动器活塞的两个液压分离的活塞而发生，这两个活塞中的一个连接到流体室。致动器活塞的到非连接位置的返回可以通过弹簧而发生。

60、借助于该“交叉”连接配置，可以用两条流体管线致动工具保持器的气缸结构，以使得：

61、-活塞以及随之活塞杆在两个方向上移动，

62、-由于活塞的移动，气缸结构中移置的流体被排放，并且

63、-补偿两个第二联接部中的一个的第一气缸室或第三气缸室的容积的改变。