專利名稱：用于工具和/或工件的定位及夾緊裝置的制作方法
用于工具和/或工件的定位及夾緊裝置本發(fā)明涉及一種用于工具和/或工件的定位及夾緊裝置，其包括 基體、設(shè)置成可在基體內(nèi)移動(dòng)的活塞、可與活塞連接的榫頭、用于相 對(duì)工具或工件保持器而鎖緊該定位及夾緊裝置的至少 一個(gè)鎖緊裝置，該工具或工件保持器具有與基體互補(bǔ)的形狀。在機(jī)床工業(yè)中，工件在所謂的"加工中心"中由計(jì)算機(jī)控制的工具 加工。為了使工件相對(duì)于工具而精確地定位并夾緊(反之亦然)，使用 了快速夾緊系統(tǒng)。通過使用快速夾緊系統(tǒng)，確保了在作為計(jì)算機(jī)控制 基礎(chǔ)的三維坐標(biāo)系中，工具或工件的定位可被重復(fù)并且精確地限定。 如果工具或機(jī)床在工件的加工過程中必須被頻繁地更換，計(jì)算機(jī)控制 必須保證工件在坐標(biāo)系中始終處于同一位置。從DE10116229A1中公開了 一種將工件可解除地固定到機(jī)床上的 普通類型的裝置。用于配合活塞的圓筒狀容納部而形成在基體上?；?塞通過液壓或氣壓介質(zhì)，克服彈簧力沿Z方向移動(dòng)。與托臺(tái)相連接的 夾緊榫頭安裝在球套內(nèi)，其可沿Z方向移動(dòng)。在夾緊榫頭的圓周上， 多個(gè)鋼球設(shè)置在球套內(nèi)，這些鋼球可徑向地移動(dòng)。由于夾緊榫頭和活 塞上夾緊表面的特殊構(gòu)造，夾緊榫頭通過活塞的移動(dòng)而定位到中心并 被夾緊。由現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于提供一種定位及夾緊裝置， 其具有微米范圍內(nèi)的精度，由盡可能少的部件組成且保證長(zhǎng)的使用壽 命和盡可能高的夾緊及保持力。本發(fā)明的目的通過一種用于工具和/或工件的定位及夾緊裝置而 實(shí)現(xiàn)，該裝置包括基體、設(shè)置成可在基體內(nèi)移動(dòng)的活塞、可與活塞 連接的榫頭、用于相對(duì)工具或工件保持器而鎖緊定位及夾緊裝置的至少一個(gè)鎖緊裝置，該工具或工件保持器具有與基體互補(bǔ)的形狀，基體 構(gòu)造成帶有用于容納活塞的圓筒狀容納部，在活塞和榫頭之間設(shè)置有 夾緊錐體，控制表面構(gòu)造在夾緊錐體和活塞上，在鎖緊裝置上還構(gòu)造 有與夾緊錐體和活塞上的控制表面互相作用的控制表面，鎖緊裝置設(shè) 置成可以在基體內(nèi)沿徑向移動(dòng)。本發(fā)明的優(yōu)選改型體現(xiàn)在從屬權(quán)利要求中。保證定位及夾緊裝置盡可能高的可重復(fù)性是有利的。這通過形成在基體外部圓周上的Z形支座(Auflage)實(shí)現(xiàn)。還通過基體外側(cè)圓錐形 構(gòu)造的定心表面(Zentrierflache)來實(shí)現(xiàn)。又通過把圓錐形構(gòu)造的定心表 面與基體圓柱形外表面保持同心(zentrisch)來實(shí)現(xiàn)。以單件形式制成的 基體，承擔(dān)了所有必需的使工件被精確夾緊并對(duì)準(zhǔn)中心的功能。定位及夾緊裝置可以被容易地清潔也是有利的。其通過靠近Z形 支座、形成在基體內(nèi)的水平通風(fēng)口來實(shí)現(xiàn)。還通過能使清潔空氣經(jīng)過 的通道來實(shí)現(xiàn)，這些通道通向基體的圓筒狀容納部。根據(jù)附圖，描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的定位及夾緊裝置的截面圖；圖2是圖1所示定位及夾緊裝置的透視圖；圖3是圖1所示定位及夾緊裝置的另一視圖；圖4a、 4b是圖1所示定位及夾緊裝置的鎖緊裝置的透視圖；圖5是用于圖4所示鎖緊裝置的活塞的透^f見圖；圖6是用于與定位及夾緊裝置互補(bǔ)的工件或工具夾持器的透視圖；圖7是另一個(gè)互補(bǔ)的工件或工具夾持器的透視圖。圖1中顯示的是定位夾緊機(jī)構(gòu)1沿著Z軸剖開的截面圖。Z軸在 這個(gè)帶X、 Y和Z軸的坐標(biāo)系中是垂直方向的坐標(biāo)軸。定位及夾緊裝 置l包括基體2，其下端可固定在平臺(tái)(此處未畫出)或工作臺(tái)上。在圖6和圖7中所描述的、構(gòu)造成與之互補(bǔ)的工件或工具夾持器30也屬于 定位及夾緊裝置1的一部分?；w2基本上具有旋轉(zhuǎn)式對(duì)稱的均勻結(jié) 構(gòu)。用于活塞4的圓筒狀容納部3形成在基體2上。活塞4可沿Z軸 方向運(yùn)動(dòng)。為了使活塞4朝Z軸的正向運(yùn)動(dòng)，使用了液壓或氣壓介質(zhì)。 為了使其朝相反方向運(yùn)動(dòng)，則要使用彈簧5和/或液壓或氣壓介質(zhì)的壓 力。用于液壓或氣壓介質(zhì)的進(jìn)給通道設(shè)置在平臺(tái)上。為了保持基體2 和平臺(tái)之間的密封，在圓柱形外部表面61上設(shè)置了0形環(huán)6?；钊? 和基體2之間的密封通過特制的帶X形截面的密封件7來保證。液壓或氣壓介質(zhì)從基體2下面的平臺(tái)或從工作臺(tái)而進(jìn)給到基體2 和活塞4的下端。在基體2內(nèi)延伸的通道形成通向活塞4上端空間的 開口的連接部。更進(jìn)一步地，通道通向用于彈簧5的容納部和供清潔 空氣使用的容納部3，其中，清潔空氣對(duì)定位及夾緊裝置1的清潔是 非常必要的。活塞4可以通過彈簧5的壓力，也可以通過液壓或氣壓 介質(zhì)的壓力朝相反方向運(yùn)動(dòng)。對(duì)定位和夾緊的操作也可通過把彈簧力 與介質(zhì)壓力結(jié)合的方式來完成。榫頭(Zapfen)8旋擰在活塞4的頂端上。榫頭8構(gòu)造成肩狀配合螺 釘，其帶有精確限定的尺寸。肩狀配合螺釘8包括螺紋區(qū)域9、肩部 區(qū)域10和頭部區(qū)域11。在肩狀配合螺釘8的頭部區(qū)域11和活塞4之 間，環(huán)形壓力墊片12和夾緊錐體13由上到下依次設(shè)置在肩部區(qū)域10 上。夾緊錐體13的上端和活塞4的頂端相對(duì)彼此平行運(yùn)動(dòng)，并保持 相同的間隔距離而設(shè)置。壓力墊圈12所起的作用是分散由夾緊錐體 13作用在肩狀配合螺釘8的頭部區(qū)域11上的力。徑向延伸的開口 14設(shè)置在基體上大約和夾緊錐體13相同的高度 處。在該開口內(nèi)設(shè)置有可以徑向移動(dòng)的鎖緊裝置15。鎖緊裝置15、 夾緊錐體13和活塞4各自具有控制表面16、 17、 18,其構(gòu)造成彼此 之間相互作用。控制表面16、 17、 18設(shè)置成例如側(cè)面、凹槽或肋的 形式，其都與Z軸成相同的45°角度?？刂票砻?6、 17、 18彼此之間 相互平行。這就使得徑向移動(dòng)的鎖緊裝置15可以受到活塞4和夾緊錐體13運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)迫引導(dǎo)和強(qiáng)迫控制。通過活塞4克服彈簧5的力的 向上運(yùn)動(dòng)，鎖緊裝置15徑向朝里運(yùn)動(dòng)。相反地，通過活塞4和夾緊 錐體13的向下運(yùn)動(dòng)，鎖緊裝置15徑向朝外運(yùn)動(dòng)。夾緊錐體13具有 中心孔32，其內(nèi)徑明顯地比肩狀配合螺釘8的肩部區(qū)域10的外徑大。 因此夾緊錐體設(shè)置成在X軸和Y軸方向上圍繞Z軸方向搖擺。這樣 使單個(gè)鎖緊裝置15運(yùn)動(dòng)中的差異得到均衡，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)的工件 或工具保持器30上的所限定的均勻夾緊。鎖緊裝置15構(gòu)造成帶矩形或圓形截面的滑塊或插銷。鎖緊裝置 15在其位于基體2內(nèi)部的端部上具有足部19。足部19使鎖緊裝置15 可以始終緊鎖地(unverlierbar)設(shè)置在基體2的內(nèi)部。在基體外部末端， 鎖緊裝置15具有輪廓20,其構(gòu)造成精確地用于與基體2互補(bǔ)的工件 或工具保持器30。在頂部，也就是最大錐形直徑處，夾緊錐體具有第一錐面31,其 與Z軸之間的夾角小于10°。錐面31的陡角可以確保鎖緊裝置和夾緊 錐體13之間發(fā)生自鎖，即使在失去介質(zhì)壓力或解除彈簧力時(shí)，該鎖 緊裝置也能維持可靠堅(jiān)固的保持力。又一中心孔21形成在基體2的頂部，其與容納部3同心。蓋子 22緊鎖地設(shè)置在孔21內(nèi)。為此，如圖1中所示，蓋子22構(gòu)造成帶有 蓋緣24。蓋子22可以不帶有蓋緣24,而是在邊緣區(qū)域設(shè)有凹槽，在 凹槽內(nèi)嵌有卡圈或伸縮圈，卡圈或伸縮圈在插入到中心孔21之后脹 開，從而防止蓋子22再次從中心孔21移出。蓋子22蓋住了肩狀配 合螺釘8的頭部區(qū)域，并可在Z軸方向上下移動(dòng)。在頭部ll和蓋子 22之間設(shè)置了彈簧23,其確保了蓋子22在從基體2向外壓的過程中 處于不受壓狀態(tài)，也就是說，沒有與互補(bǔ)的工件或工具保持器相聯(lián)4妄。 通過蓋子22向上超出基體2的構(gòu)造，互補(bǔ)的工件或工具保持器30能 夠盡可能平緩地接近定位及夾緊裝置1或向上纟皮提起。在加載狀態(tài)下， 活塞4壓著蓋子22朝上移動(dòng)，直至蓋子22與基體2的頂部邊緣平齊。 蓋緣24或蓋子22的夾緊環(huán)纟支基體2的止擋件25捕捉。圖2中顯示的是定位及夾緊裝置的透視圖。這里可以看出，四個(gè)鎖緊裝置15是如何設(shè)置在基體2的外圍圓周上的。另外，四個(gè)Z形 支座26形成在基體2的底部上。通風(fēng)口 27直接形成在每個(gè)Z形支座 的上方。通風(fēng)口27微微朝下傾斜，也就是說，其設(shè)置成朝向Z形支 座26，并構(gòu)造成槽狀。在互補(bǔ)的工件或工具保持器的定位過程中，壓 縮氣體通過通風(fēng)口 27，將Z形支座吹洗干凈。此外，圓錐形的定心表 面28形成在基體2上。定心表面28與基體2的圓柱形外表面61完 全同心。外表面61和定心表面25的同心設(shè)置保證了定位及夾緊裝置 1可被定位并固定在平臺(tái)或工作臺(tái)的精確限定的位置上。圖3顯示的是定位及夾緊裝置1的側(cè)面視圖?；w2構(gòu)造成旋轉(zhuǎn) 式地對(duì)稱，其可與互補(bǔ)的工件或工具保持器30精確地配合，如圖6 和圖7所述。圖3中還顯示了存在性控制部36。鉆孔36形成在Z形 支座26上，當(dāng)工件或工具保持器30不處于Z形支座26上時(shí)，液壓 或氣壓介質(zhì)就流過小孔。當(dāng)孔36被工件保持器30覆蓋時(shí)，可利用流 量計(jì)或壓力計(jì)確定，不再有流體通過且工件纟支正確定位。圖4a和4b中顯示的是鎖緊裝置15的透視圖。圖5中顯示的是活 塞4的透視圖?；钊?帶有開口 (Durchbrtiche)29,鎖緊裝置15可在其 中徑向地朝內(nèi)和朝外運(yùn)動(dòng)。在鎖緊裝置和活塞4上可以看到控制表面 16、 18。另一個(gè)與之配合的控制表面17位于夾緊錐體4上。通過控 制表面16、 17、 18確保了鎖緊裝置15在活塞4和基體2內(nèi)的兩個(gè)方 向上均可受迫運(yùn)動(dòng)。鎖緊裝置15和基體2之間，以及蓋子22和基體2之間都沒有設(shè) 置密封件，這樣清潔空氣可從此處逸出，并且定位及夾緊裝置的外側(cè) 可被壓縮空氣清潔，直到基體2接觸到互補(bǔ)的工件或工具保持器30。圖6和圖7顯示的是兩種類型的互補(bǔ)的工件或工具保持器30的 透視圖。對(duì)于較大工件的定位需要多個(gè)定位及夾緊裝置1。其中之一 適用于進(jìn)行所謂的"零點(diǎn)對(duì)中"，而另 一個(gè)適用于把工件固定在X軸或 Y軸方向。其它的裝置構(gòu)造成不用于定位而只用于夾緊或固定。圖6中的工件保持器30帶有定心表面33 ,它的周圍構(gòu)造成連續(xù)的圓錐形。圓錐形定心表面33的直徑與定位及夾緊裝置1定心表面28的直徑精 確地配合。這樣確保待聯(lián)接裝置的變形最小的無間隙定位成為可能。 圓錐形定心表面28、 33的直徑構(gòu)造成使變形只出現(xiàn)在材料的彈性范 圍內(nèi)。在工件或工具保持器30的朝下邊緣具有保護(hù)邊緣34,其位于定 心表面33的前面。保護(hù)邊緣34可以保護(hù)定心表面33不被弄臟和損 壞。圖7中的工件或工具保持器30具有兩個(gè)相對(duì)而置的定心表面35。對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的定位及夾緊裝置1帶有夾緊系統(tǒng)，其也可應(yīng)用在負(fù) 荷很大的情況下。因?yàn)榛w2的定心表面28相對(duì)較大，也因?yàn)殒i緊 裝置15不帶鋼球而工作，所以?shī)A緊力分布在面上而非點(diǎn)上。即^f吏在 長(zhǎng)期使用后，也可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)制造的精確定位。在不會(huì)造成損壞的前 提下，該鎖緊裝置1的保持力可以設(shè)置成遠(yuǎn)大于帶鋼球的裝置。
權(quán)利要求
1、一種用于工具和/或工件的定位及夾緊裝置(1)，其包括基體(2)、設(shè)置成可在所述基體(2)內(nèi)移動(dòng)的活塞(4)、設(shè)置成可與所述活塞連接的榫頭(8)、用來相對(duì)于工具或工件保持器(30)而鎖緊所述定位及夾緊裝置的至少一個(gè)鎖緊裝置(15)，所述工具或工件保持器具有與所述基體(2)互補(bǔ)的形狀，其特征在于，所述基體(2)構(gòu)造成帶有用于容納所述活塞(4)的圓筒狀容納部(3)，在所述活塞(4)和所述榫頭(8)之間設(shè)置有夾緊錐體(13)，控制表面(17，18)構(gòu)造在所述夾緊錐體(13)和所述活塞(4)上，在所述鎖緊裝置(15)上還構(gòu)造有與所述夾緊錐體(13)和所述活塞(4)上的所述控制表面(17，18)互相作用的控制表面(16)，所述鎖緊裝置(15)設(shè)置成能夠在所述基體(2)內(nèi)沿徑向移動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位及夾緊裝置(l)，其特征在于，所 述鎖緊裝置(15)的所述控制表面(16)構(gòu)造成與所述活塞(4)和所述夾緊 錐體(13)的所述控制表面(17,18)形狀互鎖地互相作用，其作用方式使 得能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)于所述定位及夾緊裝置(l)的Z軸的、沿徑向朝外和沿 徑向朝內(nèi)的受迫控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)，其 特征在于，所述榫頭(8)構(gòu)造成帶有頭部區(qū)域(11)、肩部區(qū)域(10)和螺 紋區(qū)域(9)的肩狀配合螺釘(8)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)，其 特征在于，所述夾緊錐體(13)具有中心孔(32),其直徑大于所述肩狀配 合螺釘(8)的所述肩部區(qū)域(10)的直徑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)，其 特征在于，所述夾緊錐體(13)在最大的錐形直徑區(qū)域內(nèi)具有笫一錐形 表面(31)，其構(gòu)造成與Z軸的夾角小于10°。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)，其 特征在于，Z形支座(26)構(gòu)造在所述的基體(2)的外部圓周上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)，其 特征在于，通風(fēng)口(27)設(shè)置在所述基體(2)內(nèi)，靠近并平行于所述Z形 支座(26)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)，其 特征在于，所述通風(fēng)口 (27)微微朝下傾斜并構(gòu)造成槽狀。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l),其 特征在于，所述基體(2)在其外側(cè)上具有構(gòu)造成圓錐形的定心表面。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)，其 特征在于，所述圓錐形構(gòu)造的定心表面(28)與所述基體(2)的圓柱形外 表面(61)同心。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)， 其特征在于，所述基體(2)帶有穿過所述圓筒狀容納部(3)的中心孔(21)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l), 其特征在于，在所述中心孔(21)內(nèi)，緊鎖地設(shè)置有可在Z方向上運(yùn)動(dòng) 的蓋子(22)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l), 其特征在于，在所述肩狀配合螺釘(8)的頭部(11)和所述夾緊錐體(13) 之間設(shè)置有環(huán)形壓力墊片(12)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)， 其特征在于，所述蓋子(22)設(shè)置在所述壓力墊圈(12)和所述基體(2)的 止擋件(25)之間，其能夠克服彈簧力而沿Z方向運(yùn)動(dòng)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l), 其特征在于，所述互補(bǔ)的工件或工具保持器具有保護(hù)邊緣(34)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)， 其特征在于，至少一個(gè)Z形支座(26)上構(gòu)造有孔(36)，以用于存在性控 制。
17、根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的定位及夾緊裝置(l)， 其特征在于，在所述基體(2)內(nèi)構(gòu)造有通向圓筒狀容納部(3)的、供清潔 空氣使用的通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于工具和/或工件的定位及夾緊裝置(1)，其包括基體(2)、設(shè)置成可在基體(2)內(nèi)移動(dòng)的活塞(12)、可與活塞連接的榫頭(8)、用于相對(duì)工具或工件保持器(30)而鎖緊定位及夾緊裝置的至少一個(gè)鎖緊裝置(15)，該工具或工件保持器具有與基體(2)互補(bǔ)的形狀，基體(2)構(gòu)造成帶有用于容納活塞(12)的圓筒狀容納部(3)，在活塞(12)和榫頭(8)之間設(shè)置有夾緊錐體(13)，控制表面(17，18)構(gòu)造在夾緊錐體(13)和活塞(12)上，在鎖緊裝置(15)上還構(gòu)造有與夾緊錐體(13)和活塞(12)上的控制表面(17，18)互相作用的控制表面(16)，鎖緊裝置(15)設(shè)置成可以在基體(2)內(nèi)沿徑向移動(dòng)。
文檔編號(hào)B23Q1/00GK101253020SQ200680032141
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2006年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者W·羅思 申請(qǐng)人:系統(tǒng)3R瑞士股份公司