专利名称：圆柱形构件加工机器中的精确引导装置的制作方法
技术领域：
某些硬质材料的圆柱形工具一如小直径的、或长或短的一钻头的加工应当符
合愈来愈高的精度要求。
背景技术：
在通常使用的机器中， 一般地会具有一构件夹持装置，所述构件夹持装置由附加 一夹紧指杆件的一固定V形件实现。这些装置消除(retirent)要加工的棒条的四自由度
两转动和两移动。为了使得引导是精确的和完整的，因而驱动装置还可消除余下的两自由 度，即轴向移动和围绕构件轴线的转动，该围绕构件轴线的转动不应被取消而应被数字地
控制，以允许与机器的其它运动一起插入。 专利文献US 4，971，339公开一引导装置的布置，所述引导装置避免了驱动装置 在所述构件夹持装置上的干扰作用的产生，但这一已知的布置并不能保证在构件的驱动马 达和夹紧钳之间的严格伺服。
发明内容
本发明的目的在于制造一改进的工件夹具(po卯6e)，所述工件夹具可安装在一加
工机器的底座上，在该加工机器中所述构件夹持装置按要求的精度保持所述构件，设计该
工件夹具以完美地控制余下的两自由度，而不引起会影响加工精度的干扰作用。 为此目的，本发明的对象在于一圆柱形构件加工机器中的精确引导装置，所述引
导装置包括一工件夹具，该工件夹具安装在一底座上，且包括一浮动的主轴，所述主轴通过
一端连接到一马达上——该马达驱动所述主轴转动，且通过另一端连接到一夹紧钳上——
该夹紧钳可完全地夹紧所述构件，所述构件根据一固定轴线在一引导系统中被引导，其特
征在于，所述浮动的主轴被布置成使得所述构件一方面在转动意义上刚性地与所述马达联
接，且另一方面相对于所述引导系统自由地径向地浮动。 根据一实施方式，所述夹紧钳布置在复合的主轴轴体的内部，所述主轴轴体属于 所述浮动主轴。 所述复合的主轴轴体属于主轴组件，所述主轴组件包括弹性地可变形的两部分， 所述两部分每个具有一连接元件，这些元件相互刚性地固定。 所述主轴组件的弹性地可变形的所述部分之一包括一输入元件，该输入元件联接 到一带轮上，该带轮与所述马达连接，且根据一轴被承持，该轴相对于所述底座严格地固 定；并且在于，所述主轴组件的弹性地可变形的另一部分包括一前输出元件，一钳座套筒固 定在该前输出元件上，所述钳座套筒支撑所述夹紧钳。 所述驱动带轮通过一滚动轴承系统承载在一固定套筒上，所述固定套筒与所述底 座相连在一起；并且所述主轴组件在所述固定套筒中自由地转动。 所述主轴组件的弹性地可变形的所述部分的每个由一环形构件形成，所述环形构 件按具有一对称轴线的方式被镂空，可进行一小幅度的角度行程。
根据权利要求6所述的引导装置，其特征在于，所述主轴组件的弹性地可变形的 所述部分通过所述连接元件相互同轴地固定，以使得所述夹紧钳和所述驱动带轮之间的径 向浮动不引起任何干扰作用，而驱动力矩无变形和无间隙地传递。 所述主轴组件的弹性地可变形的所述部分的每个包括三个不同的区域，所述三个 不同的区域由两对成型的开口界定，这两对开口呈圆弧形地围绕所述轴体的轴线延伸，且 在每对开口中在两个开口之间仅允许存在两个十字形元件，相应地，仅允许存在两个位于 同一直径平面中的薄壳部，每对十字形元件——相应地每对薄壳部——在两个完全径向相 对的地点连接第一区域和第二区域或连接第二区域和第三区域，以允许在所述主轴组件的 所述输入元件和输出元件之间的所述径向浮动。 所述主轴组件的弹性地可变形的所述部分之一具有一盘的形状，所述盘的外区域 形成所述输入元件，所述输入元件刚性地联接在所述驱动带轮上；并且在于，所述主轴组件 的弹性地可变形的另一部分具有伸长的主轴轴体的形状，所述主轴轴体的所述区域沿着所 述轴体分隔，且所述主轴轴体的与所述连接元件相对的端部形成所述输出元件，所述输出 元件与所述钳座套筒相连在一起。
本发明的对象的一实施方式在下文中参照附图描述，该描述仅是示例性的，附图 中 图1是属于引导装置的一浮动主轴式的工件夹具的透视示意图， 图2是图1的工件夹具的垂直剖面图，其剖面经过所述浮动主轴的轴线， 图3A和3B是属于所述主轴的一镂空构件的透视示意图，禾口 图4是具有前部镂空部分的主轴轴体的透视示意图。
具体实施例方式
在图1上可以看到浮动主轴式的工件夹具l，所述工件夹具包括一底座2，该底座 用于安装在一机器基座上，同时相对于该基座根据一轴线X精确地被引导。在所述底座2 上刚性地固定一马达支承件，该马达支承件总体由数字3指示，并在一罩壳4中包括一数字 控制式驱动马达5(图2)。 此驱动马达5用于使得伸长的圆柱形构件转动，所述圆柱形构件例如为钻头，由 很硬的材料制成，且应当通过在机器基座上安装和引导的砂轮矫直或校正。为了达到要求 的精度，重要的是，所述要加工的构件应当保持在一构件夹持装置(未显示)中，该构件夹 持装置通过固定四自由度——即在空间中的两转动和两移动——引导所述要加工的构件。 所述构件因而具有依靠构件夹持装置精确地确定其轴线的位置和取向，所述驱动马达5应 控制围绕构件轴线的转动，而所述工件夹具1的轴向移动确定最后的自由度。
为了使得这两自由度的控制无来自在引导装置和驱动机械之间的偏斜的干扰作 用，所述工件夹具1配有一浮动主轴，一般地该浮动主轴由6(图2)总体指示，且接纳所述 要加工的构件。 所述浮动主轴6在图1上示出，在图1上可以看到一钳座套筒7的端部，该钳座套 筒7包括且控制所述要加工的构件的一夹紧钳8。
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图2示出套筒7的驱动机械的构造。所述马达5的轴体具有一驱动带轮9，该驱动
带轮9通过一开槽的皮带lO，驱动主轴的带轮ll。为了避免在所述主轴轴体6上传递所述
开槽的皮带的牵引力，所述带轮11安装在两滚珠轴承12上，其内环安装在一底座套筒13
上，该底座套筒通过一固定环14和一插入构件15刚性地与底座2相连在一起。 通过此装配，所述径向作用力没有传递到所述轴体上，而仅是驱动力矩提供到所
述轴体上。 为了保证在前述的条件中的运动和作用力的传递，所述主轴6包括一主轴轴体 16，该主轴轴体将主轴的带轮11与钳座套筒7相连。所述带轮11与拟万向节盘17的一外 环形部分相连在一起，该拟万向节盘具有一中心部分，该中心部分通过螺钉18和对中心构 件19抵靠着所述主轴轴体16的实体部分20的后表面地固定。所述主轴轴体16的实体部 分20在底座套筒13中自由地转动，而所述主轴轴体16的与所述钳座套筒7相连在一起的 前端部21在一固定套筒22中被引导。在主轴轴体16的后实体部分20和前实体部分21 之间布置有在图4上更好地示出的一可变形部分23，并也起到一拟万向节盘的作用，如构 件17的中间区域的作用一样(见图3和4)。 尽管被不同地构造，所述盘17和所述主轴轴体16的可变形部分23是在功能上起 相似作用的元件。 在图3上，所述拟万向节盘17包括一外周沿区域24，该外周沿区域24配有用于 通过螺钉固定在带轮11上的开口 ；一中间区域25 ;和一环形中心区域26，其具有用于螺钉 18的开口 (未显示)。在这些区域之间延伸着两对呈圆弧形的成型开口，在每对成型开口 中在它们的端部之间所述成型开口仅让两十字形元件27,27'和28,28'存在，这些十字 形元件根据包含所述构件17的轴线且相互垂直的平面径向地布置。通过这些十字形元件 27和28，区域24和25及区域25和26相应地被彼此连接，以使得围绕轴线i和ii的小幅 度的角位移在外区域24和中心区域26之间是可能的。 最后，根据图4，其示出主轴轴体16的管形部分，可以辨别出一后部实体区域20， 该后部实体区域通过所述可变形部分23与一前部实体区域21隔开，该可变形部分由两对 缝口形式的窄开口限定，该窄开口每个几乎在所述轴体的半周圈上围绕所述轴体的轴线， 且在它们的端部之间仅让薄壳部(voiles minces)29，29'和30,30'存在，所述薄壳部 29,29'和30,30'将各个区域20或21与中间区域23连接。这里同样，薄壳部29和薄壳 部30的通常平面相互垂直。根据轴线k和kk在区域之间的小角位移几乎自由地可能。
所述钳8和因而所述要加工的构件——该要加工的构件通过一经典的夹紧装置 31卡持在所述主轴6中——通过两拟万向节盘与所述驱动带轮9相连，所述两拟万向节 盘即为所述十字形元件27， 28和所述薄壳部29和30，其允许所述构件相对于驱动带轮9 和因而相对于底座2在平行和角度方面有偏斜。在轴向方向上，与之相反，所述构件刚性 地被保持，这是由于所述十字形元件(616ments cruciformes) 27， 28和所述薄壳部29， 30在该方向上并非是可变形的。同样地，在转动方面，连接在所述钳8中固定的构件和 所述伺服马达5之间是刚性的，这允许角度控制且允许其与机器的其它数字轴一起插值 (interpolation)。 因此，所述钳8和因而所述构件——所述构件通过钳8的夹紧系统31卡持——通 过两个拟万向节盘与所述驱动带轮相连，所述两个拟万向节盘即为所述元件27，28和29，
630，这些元件允许所述构件相对于驱动带轮11和因而相对于底座26在平行和角度方面有 偏斜。在轴向上，与之相反，所述构件被刚性地保持，这是由于这些元件27，28和29，30在 该轴向方向上不是可变形的。同样地，在转动方面，连接在所述构件和所述伺服马达间是刚 性的，因而允许角度控制且允许其与机器的其它数字轴一起插值。 因此，相对于所有传统地配有万向节盘的装置，本发明实现的装置保证没有间隙 和磨损。
权利要求
圆柱形构件加工机器中的精确引导装置，所述引导装置包括一工件夹具(1)，该工件夹具(1)安装在一底座(2)上，且包括一浮动的主轴(6)，所述主轴通过一端连接到一马达(5)上——该马达驱动所述主轴转动，且通过另一端连接到一夹紧钳(8)上——该夹紧钳可完全地夹紧所述构件，所述构件根据一固定轴线在一引导系统中被引导，其特征在于，所述浮动的主轴(6)被布置成使得所述构件一方面在转动意义上刚性地与所述马达(5)联接，且另一方面相对于所述引导系统自由地径向地浮动。
2. 根据权利要求l所述的引导装置，其特征在于，所述夹紧钳(8)布置在复合的主轴轴 体(16)的内部，所述主轴轴体(16)属于所述浮动主轴(6)。
3. 根据权利要求2的所述引导装置，其特征在于，所述复合的主轴轴体(16)属于主轴 组件(16， 17， 18， 19)，所述主轴组件包括弹性地可变形的两部分(17， 16)，所述两部分每个 具有一连接元件(26,20)，这些元件相互刚性地固定。
4. 根据权利要求3所述的引导装置，其特征在于，所述主轴组件的弹性地可变形的所 述部分之一 (17)包括一输入元件(24)，该输入元件联接到一带轮(11)上，该带轮与所述马 达(5)连接，且根据一轴被承持，该轴相对于所述底座(2)严格地固定；并且在于，所述主轴 组件的弹性地可变形的另一部分(16)包括一前输出元件(21)，一钳座套筒(7)固定在该前 输出元件上，所述钳座套筒(7)支撑所述夹紧钳(8)。
5. 根据权利要求4所述的引导装置，其特征在于，所述驱动带轮(11)通过一滚动轴承 系统(12)承载在一固定套筒(13)上，所述固定套筒(13)与所述底座(2)相连在一起；并 且所述主轴组件(16， 17， 18， 19)在所述固定套筒中自由地转动。
6. 根据权利要求4所述的引导装置，其特征在于，所述主轴组件的弹性地可变形的所 述部分(16， 17)的每个由一环形构件形成，所述环形构件按具有一对称轴线的方式被镂 空，可进行一 小幅度的角度行程。
7. 根据权利要求6所述的引导装置，其特征在于，所述主轴组件的弹性地可变形的所 述部分(16,17)通过所述连接元件(26,20)相互同轴地固定，以使得所述夹紧钳(8)和所 述驱动带轮(11)之间的径向浮动不引起任何干扰作用，而驱动力矩无变形和无间隙地传 递。
8. 根据权利要求7所述的引导装置，其特征在于，所述主轴组件的弹性地可变形的所 述部分(16,17)的每个包括三个不同的区域(24，25，26;20，23，21)，所述三个不同的区域 由两对成型的开口界定，这两对开口呈圆弧形地围绕所述轴体的轴线延伸，且在每对开口 中在两个开口之间仅允许存在两个十字形元件，相应地，仅允许存在两个位于同一直径平 面中的薄壳部(27，27' ，28,28' ;29，29' ，30,30')，每对十字形元件——相应地每对薄 壳部——在两个完全径向相对的地点连接第一区域和第二区域(24,25 ;20,23)或连接第 二区域和第三区域(25,26 ;23,21)，以允许在所述主轴组件的所述输入元件和输出元件之 间的所述径向浮动。
9. 根据权利要求8所述的引导装置，其特征在于，所述主轴组件的弹性地可变形的所 述部分之一 (17)具有一盘的形状，所述盘的外区域形成所述输入元件，所述输入元件刚性 地联接在所述驱动带轮(11)上；并且在于，所述主轴组件的弹性地可变形的另一部分(16) 具有伸长的主轴轴体的形状，所述主轴轴体的所述区域沿着所述轴体分隔，且所述主轴轴 体的与所述连接元件相对的端部形成所述输出元件(21)，所述输出元件(21)与所述钳座套筒(7)相连在一起c
全文摘要
根据本发明，所述主轴(6)通过皮带(10)和精确固定在固定套筒(13)上的带轮(11)由马达(5)驱动。该主轴包括主轴轴体(16)，所述主轴轴体(16)的后部的实体部分(20)在套筒(13)中转动并通过螺钉(18)和在拟万向节盘(17)的内部区域的对中心构件(19)联接，在拟万向节盘(17)的外部区域本身联接在带轮(11)上。拟万向节盘式的第二连接被布置在所述主轴轴体(16)的后部分(20)和其前部分(21)之间，该前部分与所述钳座套筒(7)相连在一起，所述夹紧钳(8)安装在该钳座套筒中。
文档编号B24B41/06GK101790435SQ200880104596
公开日2010年7月28日 申请日期2008年8月28日 优先权日2007年8月31日
发明者P·帕胡德, P-L·皮盖 申请人:罗诺曼迪克有限公司