专利名称：夹持工件用的定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及与组合加工台，机床，加工机器一起使用的通用的夹持和固定装置。尤其是，本发明涉及用于夹持载入感应热处理机内工件的定位装置，在将工件定位于上和下支撑中心之间时该工件由感应热处理机进行淬火处理。在本发明所述的感应热处理机的情况下，工件被安装在上和下中心(即，端部支撑轴)之间。然而，可以相信所公开的定位装置广泛地适用于较大尺寸的工件以及各种机械组合加工中心，机床和加工机器。
工件处理中所需考虑的问题之一是机器操作者的安全，然而，为了使工件合适的定位并固定到机器中，就需要操纵工件，以及具有依次装和卸工件的任务。由于反复受力运动，有可能使腕管受伤，或者至少会出现与腕管有关的问题，所以希望尽可能简单地操作工件，以减少对机器操纵者产生损伤的可能性。本发明的专用于夹持类似于轴一样工件的定位装置被使用在感应热处理机中。在这种特定的应用中，解决了有关的安全问题并简化了对工件的处理，从而降低或者减小腕管受伤的危险。在进行感应热处理时，工件最终被支撑在上和下轴状的中心之间。然而，在将上中心降入位置之前以及之后，将它抬起后使它与工件脱接时，安装本发明的定位装置将工件固定在合适的方位，不允许它在任何方向受到倾斜，偏离它的纵轴。利用该定位装置使工件夹持在合适的位置，于是在降低上中心时，自动地校准工件。
在设计合适的定位装置时还需考虑的方面是，它对于适应不同的工件尺寸的能力，或者至少由定位装置可以夹持不同大小的工件的部位。如下所述，本发明的定位装置利用一对相对的夹持块确实地接触工件的圆柱面，于是使工件保持在真正的轴向方向上。由于不需要使定位装置完全与工件的外周面接触，所以可以接触各种工件尺寸而不需要改变定位装置。另外，夹持块是弹性加载和构型的，所以是可动的，使夹持块随着工件的插入被有效的打开，于是提供弹簧的张力作用，闭合并接触到欲夹持的工件部位。对该定位装置进行合适的定位，并使装置平衡和对称地位于工件的每一侧，通过与夹持块的接触使工件被夹持在轴向方向上，从而在感应加热和淬火处理时，下降上中心使它适配到支撑工件用的工件的端槽上。
按照本发明的一个实施例所述的夹持由机床加工的工件的定位装置包含，一个构成并设置到机床的可动部分的第一组合件，一个同样构成并设置到机床的可动部分的第二组合件。所述的第一和第二组合件设置在工件位置的相对侧上，每个组合件包括联接件，夹紧块，将夹紧块连接到与其之间具有一定空间的联接件的连接部件，以及利用位于一定距离处的夹紧块进行弹性加载的弹簧偏置部件。将连接部件和弹簧偏置部件设置并构成可以允许夹紧块向联接件运动。第一和第二组合件被构成并设置成使第一组合件的夹紧块以及第二组合件的夹紧块相互对向，并有一定的间距，以便在夹紧块之间具有一个容纳工件的空间。
本发明的一个目的在于提供一种经过改进的夹紧工件用的定位装置。
本发明的相关的目的和特点将通过下面的说明得到清楚的了解。
图1表示本发明一个典型实施例中夹持工件用的定位装置的透视图。
图2表示图1所示定位装置的顶视图。
图3表示图1所示定位装置的正视图。
图4表示组成本发明图1所示定位装置的一部分的L型托架透视图。
图5表示组成本发明的图1所示定位装置的一部分的夹持块的顶视图。
图6表示图5夹持块的正视图。
图7表示装入本发明的图5所示夹持块的多个连接杆的顶视图。
图8表示本发明另一个定位装置实施例的顶视图。
图9表示组成图8所示定位装置一部分的夹持件的透视图。
为了帮助了解本发明的原理，现将引用由附图和专门的语言表明的实施例对本发明作出说明。然而，须知这并不构成对本发明的范围有所限制，在举例说明的装置中将提到这种改变和进一步的修改，这种对于本发明原理的进一步应用通常是本发明领域的技术人员可以想到的。
参见图1，2和3，图示的定位装置20安装到对工件22进行加工用的加工机床21上。在该优选的实施例中，加工机床21是一台感应热处理机床，工件是一个其端部具有驱动齿轮23的凸轮轴。一个可以移动的感应线圈组件24是作为该感应热处理机床21的部件。
定位装置20包括两个组合件27和28，他们实质上是相同的。由于每个组合件其顶到底对称于水平的中线面(由虚线19和30确定的)，所以两个组合件27和28可以互相替换使用。对这两个分别标号的一个理由是能够更容易地将左侧的组合件引用为部件27，而右侧的组合件引用为部件28。还有，由于这两个部件互相配合夹持工件，所以实施例中采用一对组合件是非常重要的。依据欲由机床处理的工件的特殊方式和机床的结构及已有的其它夹紧方式，可以想象，与本发明的教导相一致的还可以使用单个组合件夹持工件。
组合件27被牢固地安装到感应线圈组件14的左侧支撑板32a和32b的前表面31a和31b上。同样，组合件28被牢固地安装到感应线圈组件24的左侧支撑板35a和35b的前表面34a和34b上。一旦被牢固到位，所述的两个组合件27和28也被相向定位，从而限定一部分容纳面积或者区域。由于每个组合件的中心部分的径向弯曲，所以有限的部分容纳区域实际上是圆柱形的，他们相应于欲定位在组合件27和组合件28之间工件的部分形状。
机床21包括一个在轴向可移动的具有一个呈一般圆锥形的尖头39的上定心轴38。而下定心轴40通常也包括一个呈一般圆锥形的尖头41。下定心轴40通常固定，不受到可移动的或者弹簧加载。然而，在某些处理装置中，希望将支撑在中心之间的工件进行轴向的上升或者下降。在这种情况下，下定心轴40是可以运动的。在使用中，工件22的“下”端部42定位在定心轴40上，使尖头41适配在端部42的相适应形状的凹槽内。工件22的圆锥形轴部分42位于组合件27和28之间，并同步进行轴向调整，直至使上定心轴38下降进入圆柱形轴部分43的凹端，以便将工件固定在轴向调整中心之间。
为了感应加热工件，或者至少加热一部分工件，感应线圈组件24的感应线圈46必须进入该工件部位的周围位置。在线圈46朝工件移动时，组合件27和28在箭头48所示的方向外推，离开工件以及机床21的其余部件。在出现这种运动时，两个偏置弹簧夹持块(见图2中的块65)由于在基本上垂直于箭头48方向内的运动而分开。在过程的这个阶段，工件仍然被牢固地夹持在轴向准直的定心轴38和40之间，并支撑在准直中心之间时，使任何工件可以以垂直的方式得到加工处理。由于工件被牢固地夹持在准直中心之间，将定位装置20推向工件外围的连接部分将不会改变工件，否则会影响工件的定位。这将允许以正常的方式进行感应加热和热处理加工。在这种加工方式中，两个组合件27和28配合，首先容纳和保持工件在向上的方向上，然后使他们与工件脱接，对此将在下面结合对组合件27和28的结构的说明作出介绍。
组合件27(组合件28实际上是相同的)包括一个L形的托架51(见图4)，其第一部分52用于安装到板32a的前表面31a，和板32b的前表面31b。一对工差孔53和54设置在第一部分52内，以容纳螺纹紧固件或者其它的安装件。在图1所示的定位装置20中，利用六角冷锻螺栓55将组合件27和28固定到支撑板32a和32b和感应线圈组件24的支撑板35a和35b上。
组合件27的第二部分58包括三个工差孔59，60和61，用于容纳连接销或者杆62，63和64，以便将固定块65安装到该第二部分58。
固定块65(见图5，6和7)包括一个基本上为平的第一表面68，在该表面上钻有三个盲孔69，70和71。孔69和71允许接受孔有一定的工差以便分别连接杆62或64，这两个杆最好是圆柱形杆。在图示的优选实施例中，连接杆62和64以紧配合的方式插入盲孔69并通过第二部分58内的工差孔59外伸。杆62的相反端伸出第二部分58的表面72。线圈弹簧74组装在杆62上并定位在第二部分58的固定块65和表面73之间。将线圈弹簧74的尺寸做成使固定块65受到弹簧加载(即，加偏载)，并与第二部分58间隔和不靠近，从而固定块65可以在第二部分58的方向上利用对由线圈弹簧74建立的弹簧力的反作用，而在足够的负载的作用下运动。
以一种类似的方式，将杆64的一端以紧配合方式插入盲孔71并通过工差孔61在第二部分58内外伸。杆64的相反端伸出表面72。线圈弹簧75组装在杆64上并定位在固定块65和表面73之间。将线圈弹簧75的尺寸做成使固定块65受到弹簧加载(即，加偏载)，并与第二部分58间隔和不靠近，从而固定块65可以在第二部分58的方向上在足够的负载的作用下运动。
按照本发明的实施例，连接杆63实际上是一个外螺纹杆，而盲孔70是内螺纹，从而利用螺纹连接牢固地连接杆63的一端。这就允许杆63被牢固地连接或者安装到固定块65上。杆63的相反端通过工差孔60外伸，并伸出第二部分58的表面72。一对六角螺帽79旋在杆63上，并依据线圈弹簧74和75的初始弹簧预载的大小将螺母旋到杆63上的预定位置处。由于六角螺帽79在杆63上的位置在任何时候可以调节或者重新调节，所以在固定块65上的弹簧预载由于线圈弹簧74和75的作用也可以有选择地控制。须知，线圈弹簧74和75趋于将固定块65推离托架51，尤其是推离托架51的第二部分58，这种由弹簧74和75的推离在螺帽79紧靠到第二部分58时受到阻止。另外，还需了解，在使固定块65推进或者向下靠近第二部分时，以及在六角螺帽旋紧时，均使其靠近第二部分58，从而使加在两个线圈弹簧74和76上的预载增加。这将增加需使固定块65移向第二部分58时所需加在其上的荷载，目的是增加组合件27的固定块65和组合件28的固定块65之间的间隔距离。
参见图5，6和7，固定块65的工件接触表面81用一个第一斜面部分82，一个倒圆部分83和一个第二斜面部分84形成。连接杆63和盲孔70的轴向中心线85限定固定块65的中心线。表面81对称于中心线85的两侧。每个斜面部分实际上是平的，并相对于倒圆表面68倾斜，使其与表面68的倾角近似地为15度。位于两个斜面部分82和84之间的倒圆部分83其倒圆半径约为0.80英寸。可以将表面81做成在部分43上实际上是紧夹的，其夹持力的夹紧程度不需要很大。最简单的要求是可以维持轴向的调节。因此，主要由工件的大小和重量控制弹簧的张力和相应的夹持力。
参见如图2所示的定位装置20的设计，两个组合件27和28，在组装到感应线圈组件24上时他们用于调整和定位工件。组合件27的倒圆部分83向外敞开并面对组合件28的倒圆部分83。由于利用组合件28的中心线85调整组合件27的中心线85，并在两个组合件27和28之间设定合适的间距，所以两个倒圆部分83形成一个基本上为圆形的区域86。正是这个圆形的区域容纳工件的圆柱形轴部分43。最好，依据需垂直方向夹持在两个组合件27和28之间的圆柱形轴部分43的直径，预先确定和选择倒圆部分83的曲率半径和他们的间距。利用合适选择部分83的径向尺寸和两个正对夹持块65的合适间距，使限定的区域86是圆柱形的，并可以精确的设计到匹配部分43的大小和形状。
不利用定位装置20，一个将工件加载到机床中的方法是通过人工将工件的下端42定位在定心轴40上，然后夹持其上部，例如轴部分43到正确的轴向位置，之后将上部定心轴38下降到轴部分43的凹进端，从而使工件22固定到轴向准直中心之间。这种方法对机床的操作人员存在着一种危险，这是因为工件的上部需要由操作人员的手将它保持在正确的轴向，而在移动部件，即上定心轴38朝向工件端部移动的同时也朝向扶着工件端部的操作人员的手部行进所造成的。为了消除这种可能的危害，可以采用某种类型的机器臂或者机械的夹持器来代替操作人员的手工操作，但是这种类型的操纵装置所需的设计和费用将会增加整个操作的费用，同时操纵的方便性也下降。
将工件装载到机床内的其它方法是弹性装载上定心轴，使它的正常的伸出的位置紧靠到它的最后夹持工件的位置。依据置入的工件22，操作人员需要使顶尖39与部分43的上端内的凹槽接合，然后向上推向上定心轴38，以便在下定心轴40和工件的下端之间造成容差。一旦容差产生，使下端42定位在定心轴40的顶尖41上，然后可以松开工件。利用上定心轴38的弹性偏置性质可以通过简单的松动工件致使上和下定心轴的最终对准。不幸的是，所需的装载和卸载的反复操作以及需要提升弹性偏置的上定心轴的上升力将会使操作者的腕骨受到伤害。
本发明以一种独特和新颖的方法利用定位装置20解决工件的装载问题。组装定位装置20，并使它相对于机床定位，致使两个组合件27和28的倒圆部分83限定轴部分43的容纳部位。由于工件受到下定心轴40的支撑，所以两个组合件27和28的夹持力可以是很小的。这两个组合件需要使工件保持不偏离于轴准直方向，直至上定心轴下降到部分43的端槽中的位置。于是，弹性张力可以是相当低，因此使它很容易将轴部分座落在块65的两个倒圆部分83之间的一般圆柱形区86内。第一斜面部分82的斜面使工件的轴部分43容易进入。所述第一斜面部分82的斜面特性提供一个锥形的或者劈形的插入空间，该空间有助于人工操作将工件导入区域86内。在插入工件时，块65能够向他们各自的托架51运动，于是增加边缘88之间的空间，并允许部分43的通道加入区域86内。已知，采用一个由螺旋弹簧74和75建立的相当轻的弹性张力，并依据弹簧的特性和夹持块65和第二部分58之间的空间，可以很容易地并可以有效的使所需的推力降到最小。夹持块65能够很容易地朝向第二部分58运动，由此在工件的边缘88和允许通道之间提供附加的容差。
在将感应线圈组件运动到工件周围的位置时，感应线圈组件24向外运动，这就引起两个组合件27和28受推，并向着与工件脱接方向运动。两个组合件27和28的向前运动实际上是向外离开工件，并离开加工机床的其余部件。在每个块65的相反端工件能够以下述的方式从区域86取出，即，相同于用手动操作将工件插入区域86的方式。块65朝着他们各自的托架51的弹性偏置运动，使块65之间的容差扩大供工件取出。一旦进行感应加热处理，感应线圈组件24向后运动并进入它的原始位置，在出现这种情况时，两个组合件27和28被后推与工件结合。在移动被处理的工件时，上定心轴缩回(即，抬高)，工件很容易地被推出两个组合件27和28的面对块65之间的弹性加载位置。在工件加工完后按照相反的次序进行加工工件之前的步骤。
作为另一种移动工件的步骤，如果在工件的温度高到不能安全操作时欲移动该工件，则可以配用其它的操作或者卸载机构。如果采用另一种操作和移动机构，则两个组合件27和28可以简单地保持在它的前向位置脱离工件，并允许工件分别从机床上移出。就这一点来说，任何物件可以回移到其原始的或者起始的位置，从而可以人工地将一新工件装载到定位装置20内。
图8和图9表示本发明的另一个实施例。其中，定位装置95包括一对弹簧夹持带96和97，他们设置成可以限定一般的圆柱形工件的接纳部位或区域98。带96和97看上去是互相相同的，并与水平中心线99对称。由于这种对称性，则可以使用带96(或97)中的一个带或者两个带。
带96(带96和97互相在形状，构造和功能上相同)包括第一部分102，该部分借助于合适的安装件通过安装孔103和104安装到支撑板32a和32b上。孔103的位置与板32a的前表面31a一致。而孔104的位置与板32b的前表面31b一致。使用固定螺栓55将每个带96和97固定到相应的支撑板上。
如果带96和97其结构是单一的，则可以有各种带和弯曲部分以及直的或者平的部分。从带的端部107开始直至端部108，带96和97的结构从用于将相应的带安装到相应的支撑板的平部分102开始。该部分之后弯曲，然后是平部分109，再弯曲，然后是平部分110，再弯曲，然后是圆部分111，再弯曲，然后是平部分112，最后端部是卷曲部分113。由于带96和97的相对或者面向设置，以及由于两侧与机床中线116对称，所以两个圆部分111限定一般的圆柱形工件的接纳区98。
每个带96和97由相对刚性的弹簧钢加工制成，可以保持它的加工形式，弹性的挠曲并在足够的力或者加载下运动。一旦加载被去除，带回复或者弹簧回复到它的“正常”的位置方向，如图8所示。当工件位于圆部分111之间时，带96和97只回到与工件接触的位置，从而使工件在垂直方向得到夹持。
选择弯曲角，并基于夹持在两个(面向的)圆部分111之间工件的圆柱部分的径向尺寸确定安装的位置。须知，所示限定区98的尺寸最好小于需要夹持的工件的轴向直径。因此，如果限定区的直径大于在圆部分111之间放置的工件部分的尺寸，所述工件也不可能倾斜于轴。在插入工件时，每个带96和97能够沿着它的相应的枢点挠曲以便增加圆部分111之间的分隔距离，从而允许容纳相应固定工件的轴部分。
按照与图1—3相关的步骤和程序以及定位装置的使用，将工件20置入区域98。面对着部分112帮助工件导向，由于限定区域98的尺寸稍大于欲固定轴部分的直径，所以带96围着枢点117在顺时钟方向外弹或者枢动，带97围着枢点117在反时钟方向外弹或者枢动。然后带回弹并捕获工件。在感应热处理线圈围着工件移入位置时，带前推，允许工件的固定的轴部分经面对部分110离开限定区98。此时，上定心轴已入位，于是夹持工件并使带96和97能够与工件形成脱接。
在工件受到处理和线圈返回时，执行相反程序的操作。通过面对部分110直径的窄的开口将工件推回到区域98。经由面对部分112通过将工件推出区域98可以使工件卸载。任何将工件进入或者离开区域98均会引起带96和971的挠曲和运动。正是带材的弹簧钢的特性，以及带的形状，使带直径的间距提供足够的夹持力，以将工件保持在合适的轴向方向上，直至上定心轴38下降入位。
虽然对于本发明已通过附图和上述的说明作出了详细的描述，但是还有些相同的和没有用符号限定的内容，须知本文仅说明优选的实施例，对于那些在本发明的精神和范围内的所有改变和修改均希望予以保护。
权利要求
1.一种夹持由机床加工处理的工件的定位装置，该装置包含一第一组合件，其被构成和安装到所述机床的可运动部分；一第二组合件，其被构成和安装到所述的可运动部分；每个所述的第一组合件和第二组合件包括一个安装件，一个夹持块，将所述夹持块连接到所述安装件的连接装置，同时所述的夹持块和所述的安装件之间具有一定的间距，弹簧偏置装置，用于对所述一定间距处的所述夹持块进行弹簧加载；所述的连接装置和所述的弹簧偏置装置被构成和设置成允许使所述的夹持块朝着所述的安装件运动；所述的第一和第二组合件被构成和设置成能安装到所述的运动部分，使所述第一组合件的夹持块以及所述第二组合件的夹持块相互对向并具有一定的间隔，使工件限定在他们之间的接纳区域内。
2.如权利要求1的定位装置，其特征是所述的安装件是具有安装到所述运动部分用的第一安装装置，和安装到所述夹持块用的第二安装装置的L一型托架。
3.如权利要求2的定位装置，其特征是所述的夹持块包括一工件接触面，使所述第一组合件的工件接触面取向，使其面向所述第二组合件的工件接触面，用于限定所述工件接纳区域。
4.如权利要求3的定位装置，其特征是接触装置包括多个连接杆，每个杆具有由所述夹持块接纳的一端，而其它部分由所述安装件接纳，所述的连接装置还包括安装到所述夹持块的螺杆并通过所述的安装件伸出。
5.如权利要求4的定位装置，其特征是所述的弹簧偏置装置包括位于组装在所述多个连接杆中的一个上的第一线圈弹簧和组装在所述多个连接杆中的另一个上的第二线圈弹簧。
6.如权利要求1的定位装置，其特征是所述的夹持块包括一工件接触面，使所述第一组合件的工件接触面取向，使其面向所述第二组合件的工件接触面，用于限定所述工件接纳区域。
7.如权利要求6的定位装置，其特征是所述夹持块的所述工件接触面包括第一斜面部分，第二斜面部分以及位于所述第一斜面部分和所述第二斜面部分之间的圆部分。
8.如权利要求1的定位装置，其特征是所述的连接装置包括多个连接杆，每个杆具有由所述夹持块接纳的一端，而其它部分由所述安装件接纳，所述的连接装置还包括安装到所述夹持块的螺杆并通过所述的安装件伸出。
9.如权利要求8的定位装置，其特征是所述的多个连接杆包括螺杆圆柱销，每个销的一端具有一个套被适配到所述夹持块的接纳孔中，而相反端通过并伸出所述托架内的接纳孔。
10.如权利要求1的定位装置，其特征是所述的弹簧偏置装置包括位于组装在所述多个设置在所述夹持块与所述安装件之间的连接杆中的一个连接杆上的第一线圈弹簧，以及组装在所述多个连接杆中的另一个连接杆上的第二线圈弹簧。
全文摘要
用于固定由感应热处理机床处理的工件的定位装置,包括构成和设置到能够围绕工件的位置移入和移出的线圈组合件的第一组合件,第二组合件构成与第一组合件相同,安装到感应线圈组件,两个组合件间隔并面向,其间形成工件容纳区,每个组合件包括L型的托架,三个连接杆,其中两个是圆柱销销,另一个是轴向连接杆,由感应热处理机床处理的工件定位在上下轴向之间,并利用定位装置将工件放在下中心,然后将工件的部分推向两个夹持块之间对准。
文档编号C21D9/00GK1329970SQ0111871
公开日2002年1月9日 申请日期2001年6月7日 优先权日2000年6月20日
发明者马克思·E·斯图尔特 申请人:轮廓硬化公司