用于在旋转的机器部件上夹紧构件的装置和方法

摘要

本发明涉及一种用于在尤其是平衡机的旋转的机器部件上夹紧构件的装置，其带有基体(1)、在基体(1)内部可轴向移动地设置的夹紧心轴(7)和多个夹紧机构，这些夹紧机构可通过夹紧心轴(7)的轴向移动在松开位置和夹紧位置之间运动。为了可精确重复并且居中地夹紧构件，夹紧机构设计为在基体(1)的上方相对其中轴线(3)可径向移动的夹紧部段(4)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的、用于在特别是平衡 机的旋转的机器部件上夹紧构件的装置。本发明还涉及一种产生用于在旋 转的机器部件上夹紧构件的内夹紧或外夹紧的方法。

背景技术

由WO00/45983A1已知一种用于在平衡机的旋转的机器部件上夹紧 构件的装置。此处公开的夹紧装置设计用于在平衡机上居中地夹紧配设有 空心杆锥体的刀架。为此，夹紧装置包括带有锥形的承接孔的基体，待夹 紧的刀架的空心杆锥体可插入到该承接孔中。在基体中设置有带有可径向 运动的钳元件的夹钳，这些钳元件通过可轴向运动的内部夹紧心轴可在径 向内部的松开位置和径向外部的夹紧位置之间运动。用作夹紧装置的钳元 件这样设计，使得钳元件在夹紧位置中嵌接到空心杆锥体中的内环形槽中 并且将空心杆锥体沿轴向拉入到基体的锥形承接孔中。通过将空心杆锥体 轴向拉入到基体相应的锥形承接孔中使刀架对中/定心。

发明内容

本发明的目的是，创造一种装置和方法，该装置和方法使得能够在没 有空心杆锥体或其它对中装置的情况下实现对构件的可精确重复并且对中 的夹紧。

该目的通过具有权利要求1的特征的装置和通过具有权利要求17或 18的特征的方法来实现。按本发明的夹紧装置的有利的设计构造和相宜的 扩展设计是从属权利要求的主题。

在按本发明的夹紧装置中，通过夹紧心轴的轴向移动可在松开位置与 夹紧位置之间运动的夹紧机构包括在基体的上方可径向相对基体的中轴线 移动的夹紧部段。各夹紧部段在垂直于壳体中轴线的平面中相同地径向向 外或向内运动并且在没有值得一提的轴向力的情况下在径向上施加力作 用。通过夹紧部段的径向对称的移动，除了夹紧之外还在同一工序中发生 对中。如已经提及的那样，从夹紧心轴传递到夹紧部段上的压力基本上是 径向对称的。因此，如果构件或工件不是居中地放置在工件支架上，也就 是说如果构件的中轴线不与夹紧装置的旋转轴线成一条直线，则夹紧部段 的一个夹紧面首先比夹紧部段的另一夹紧面相对待夹紧的构件的中轴线具 有更小的间距。因此这个夹紧部段首先接触构件，而其它夹紧部段还没有 抵靠在构件上。在夹紧过程的进一步的进程中，夹紧部段或夹紧机构逆着 夹紧方向弯曲。由此在相关的夹紧部段或夹紧机构上产生了由材料导致的 复位力。因此工件支架上的构件被这样运动或移动，使得夹紧面的压力被 再次径向对称地平衡并且在所述一个夹紧面上首先提高的压力再次与其它 夹紧面上的压力平衡。因此通过这种移动实现了构件的对中。通过径向对 称的力作用，构件也可以在没有空心锥体或其它专门的对中装置的情况下 没有轴向拉入力地精确并且居中的在内侧以及在外侧被夹紧。对中既在构 件的内夹紧的情况下也在构件的外夹紧的情况下实现。

在一种特别相宜的实施形式中，可径向移动的夹紧部段通过柔性的连 接筋相互连接。通过连接筋形成一种弹性座圈，其允许夹紧部段均匀的径 向移动并实现回弹。连接筋可以以有利的方式通过缝隙、缺口或类似物形 成。

在另一种相宜的实施形式中，夹紧部段设计为设置在基体上方的环形 夹紧元件的一部分。由此在高复位力的同时实现了均匀的移动。夹紧元件 可以通过各个夹紧部段由一个部件制成，并且在需要时能简单地装配和更 换。

夹紧部段优选以可拆松的方式固定在可通过夹紧心轴径向扩张的夹紧 头上。因此夹紧部段可以简单地被更换并且夹紧装置可以迅速并且毫无困 难地与各种不同夹紧任务相适配。

相宜地包括用于固定在基体上的下保持凸缘和用于固定环形的夹紧元 件或夹紧部段的上保持凸缘的夹紧头具有中央通孔，该中央通孔带有至少 部分锥形延伸的、用于接纳夹紧心轴的锥形夹紧部件的内壁。为了实现良 好的扩张效果，夹紧头可以具有多个从通孔径向向外延伸的缝隙状的缺口 以及上保持凸缘上的通口。

在另一种相宜的实施形式中，可以在夹紧部段下方设置有用于放置待 夹紧的构件的支架。待夹紧的构件可以放置到该支架上。该支架相宜地设 置在基体上，但是也可以是要在其上夹紧构件的机器的一部分。

围绕夹紧头可以布置有由一个或多个部件组成的、形式为弹性插入件 或类似物的压力元件。因此可以有助于对称张开和对中作用。

夹紧部段可以分别具有仅一个或也可以具有多个夹紧面，用于夹紧不 同直径的构件。相宜地，所述多个夹紧面可以例如阶梯状地布置在不同的 平面内。

本发明还涉及一种用于在旋转的部件上夹紧工件的方法。

为了产生内夹紧，该方法包括以下步骤：

提供至少具有一夹紧头、一夹紧心轴和多个夹紧部段的装置；

将待夹紧的构件放置到夹紧部段上；

通过操作夹紧心轴从夹紧心轴向夹紧头施加第一径向力；

通过该第一径向力使夹紧头的至少一部分径向扩张；

与第一径向力类似地，通过夹紧头的至少一部分的径向扩张从夹紧头 向夹紧部段施加第二径向力，

通过第二径向力使至少一个夹紧部段径向移动，以及

通过至少一个夹紧部段的径向移动向构件施加夹紧作用。

为了产生外夹紧，该方法包括以下步骤：

提供至少具有一夹紧头、一夹紧心轴和多个具有保持筋的夹紧部段的 装置；

通过操作夹紧心轴从夹紧心轴向夹紧头施加第一径向力；

通过该第一径向力使夹紧头的至少一部分径向扩张；

与第一径向力类似地，通过夹紧头的至少一部分的径向扩张从夹紧头 向夹紧部段施加第二径向力，

通过第二径向力使至少一个夹紧部段径向移动和由此造成保持筋之间 的间隙径向展宽；

将待夹紧的构件插入到保持筋之间的间隙中；

通过使夹紧心轴恢复到其操作之前的状态而松开第一径向力和第二径 向力；

通过夹紧元件和夹紧头的由材料造成的复位力通过保持筋向构件施加 夹紧作用。

附图说明

本发明其它的特点和优点由下面参照附图对优选实施例的描述得出。 在附图中示出：

图1在透视图中示出了用于内夹紧的装置的一种实施例；

图2是图1所示的装置的截面图；

图3在从上方看的透视图中示出了盘形的夹紧元件的第一实施例；

图4在从下方看的透视图中示出图3所示的盘形夹紧元件；

图5在从上方看的透视图中示出了盘形的夹紧元件的第二实施例；

图6在从下方看的透视图中示出图5所示的盘形夹紧元件；

图7在从上方看的透视图中示出了夹紧头；

图8在剖视图中示出了图7所示的夹紧头；

图9在分解视图中示出了带有夹紧心轴的图7所示的夹紧头；

图10示出了安装状态下的带有夹紧心轴的图7所示的夹紧头；

图11在透视图中示出了用于外夹紧的装置的一种实施例；

图12是图11所示的装置的截面图；

图13在从上方看的透视图中示出了盘形的夹紧元件的另一种实施 例；

图14在从下方看的透视图中示出图13所示的盘形夹紧元件；以及

图15在从上方看的透视图中示出了盘形的夹紧元件的另一种实施 例。

具体实施方式

在图1和2中所示的夹紧装置包括带有夹紧机构的空心筒形的基体1， 该夹紧机构包括多个在盘状的支架/支承件2上方相对基体1的中轴线3可 径向运动的扁平的夹紧部段4。在所示的实施例中，可径向运动的夹紧部 段4是在图3和4中所示的盘形夹紧元件5的一部分，该夹紧元件以可拆 松的方式固定在在图7和8中所示的套筒状的夹紧头6上。所述夹紧机构 还包括在夹紧头6内部可轴向移动的夹紧心轴7，通过该夹紧心轴的轴向 运动可使夹紧部段4横向于基体1的中轴线3在径向外部的夹紧位置与径 向内部的松开位置之间移动。

如由图2可看出的，套筒状的夹紧头6通过下保持凸缘8借助于螺栓 9固定在空心筒形的基体1内部的内环形凸肩10上，该基体例如可通过螺 栓11或其它固定元件固定在平衡机的转动的部件上。盘形的支架2设置在 基体1上端部上的外环形凸肩12上，并且通过套筒状的夹紧头6的上保持 凸缘13固定。在夹紧头6的上保持凸缘13与盘形支架2的内侧之间设置 有弹簧插入件14。因此可以促进夹紧装置的对称的张开和对中作用。

在基体1的底侧固定有带有中央通孔16的保持件15。夹紧心轴7包 括上部的锥形的夹紧部件17和穿过通孔16伸出的圆柱形的下栓部18，在 该下栓部的相对于保持件15向下突出的端部上固定有配设有径向密封圈 19的活塞20。活塞20相对于固定在基体1底侧上的保持件15通过未示出 的压簧轴向预紧。夹紧心轴7通过该压簧以向上锥形展宽的夹紧部件17 压入到下夹紧位置中。在下夹紧位置中，夹紧部段4通过夹紧头6被径向 向外压。为了将夹紧部段4移动到径向内部的松开位置，夹紧心轴7通过 例如可通过压缩空气加载的活塞20克服压簧的力在基体1的内部轴向向上 运动到在图2中所示的松开位置中，由此径向向内预紧的夹紧部段4从其 径向外部的夹紧位置运动到径向内部的松开位置中。在保持件15和活塞 20之间设置有环形的缓冲元件21。

在图3和4中示出了盘形的夹紧元件5的第一实施例，其中，设计为 环段的夹紧部段4通过U形的柔性连接筋22相互连接。设计为环形盘的 盘状的夹紧元件5由一个部件制成，且具有径向内部的缝隙23和径向外部 的缝隙24。夹紧部段4之间的U形的连接筋22分别由一个向内开口的内 缝隙23和两个向外开口的外缝隙24界定。通过这样构造的连接筋22形成 一种弹性座圈，其允许夹紧部段4的径向移动和回弹。夹紧部段4具有外 部的夹紧面25和内部的环段形的支架26，该支架带有用于固定在夹紧头7 上的孔27。盘状的夹紧元件5的通孔28与夹紧头6的上端部相适配。在 环段状的支架26的内侧上设置有在图4中可见的锥形的支承面29，用于 贴靠在夹紧头6上端部处的、在图7中可见的配对面30上。

图5和6示出了盘形的夹紧元件5的另一实施例，在该实施形式中， 夹紧部段4通过V形的柔性连接筋31相互连接。在此，设计为环形盘的 盘状的夹紧元件5也由一个部件制成，其中，V形的连接筋31通过Y形 的缺口32形成。夹紧部段4同样具有外部的夹紧面25和内部的环段形的 支架26，该支架带有用于固定在夹紧头7上的孔27。此外，在环段状的支 架26的内侧上也存在有在图6中可见的锥形的支承面29，用于贴靠在夹 紧头6上端部处的、在图7中可见的配对面30上。

在图7和8中以透视图和纵向截面图示出了夹紧头6。如已经阐述过 的，夹紧头具有带有孔33的下保持凸缘8，所述孔33用于固定在基体1 的内环形凸肩10上。夹紧头6还包括带有环形凸肩12的上保持凸缘13， 盘状的支架2可以抵靠在该环形凸肩12上。

为了接纳夹紧心轴7，夹紧头6具有中央的通孔34，该通孔从下保持 凸缘8出发经过整个夹紧头6一直延伸至上保持凸缘13。该通孔34具有 至少部分锥形延伸的内壁35。在图7和8所示的用于内夹紧的夹紧头6的 实施例中，通孔34具有从下保持凸缘8朝上保持凸缘13锥形展宽的截面。 在图2中所示的相应的夹紧心轴7包括向上展宽的锥形夹紧部件17，因此 在拉入夹紧心轴7时，夹紧部段4径向向外移动。夹紧部段4的外部夹紧 面25然后可以例如贴靠在空心筒形的构件的内壁上以实现居中的内夹紧。 为了外夹紧，通孔34也可以具有从下保持凸缘8朝上保持凸缘13锥形变 细的截面，如图12所示并且这在下面还将详细描述。

在这两种可能的实施例中，通孔34可以仅在内部35的一部分上锥形 地延伸。该通孔34的横截面可以是圆形或椭圆形，例如在截锥体时，但是 也可以具有基本上有棱角的基本形状，如平截头棱锥体。通孔34的横截面 在垂直于夹紧头的中轴线36的平面上的投影可以按照图7是任意形状的多 边形，例如规则或不规则的六边形(六角形)、规则或不规则的八边形(八 角形)，或者也可以是任意的星形。通孔34也可以在不同位置具有不同的 横截面。因此，例如可以考虑这样一种实施形式，其中，通孔34的横截面 在上保持凸缘13上形成一任意多边形，而在下保持凸缘8上是圆形或椭圆 形的，其中，与此相应地当然在夹紧头6的通孔34的内壁35内部有相宜 的过渡区域。在通孔34的在中轴线36的方向上的延伸中也可以有多个横 截面改变，也就是直径的改变，分别带有与之对应的过渡区域。在此，借 助于内夹紧或外夹紧实现的夹紧的工作原理保持不变。

不仅用于内夹紧而且用于外夹紧的夹紧头6具有多个在此为缝隙状的 缺口37，所述缺口在夹紧头6的整个长度上从通孔34径向向外延伸。缺 口37也可以局部这样展宽，使得所述缺口形成径向的通道。在一种可能的 实施形式——其中通孔34的横截面不是圆的或者椭圆的，而是形成多边 形——中，缺口37优选位于该多边形的角部上。缺口37也可相对彼此扭 转或者错开地布置，也就是说，也可以在夹紧头6的通孔34中形成任意的 螺旋形状或者平行于中轴线36延伸。

在图7和8所示的实施例中，在上保持凸缘13中还设置有在此构造为 三角形的通口38。通口38设计用于形成上保持凸缘13的环段状的部件40 之间的V形连接筋39。通过夹紧头6的这种构造，该夹紧头可以至少局部 关于中轴线36径向展宽或收缩，只要力径向向外或向内地施加在夹紧头6 上。

夹紧头6的这样一种实施形式也是可能的，其扩张作用视施加的力(径 向向外或向内)而定既包括向外的扩张(用于内夹紧)也包括向内的收缩 (用于外夹紧)。对于这种实施形式，夹紧头6的通孔34的内壁35必须 相应地适配，例如通过使用多于仅一个的锥形区域或者通过使用通孔34 的不同横截面。在该实施形式中，通孔34的内壁35优选通过一至少双重 的锥形延伸实现。在此，从下保持凸缘8起到上保持凸缘13，通孔34首 先在第一区域中锥形地展宽并且接着在第二区域又锥形变细或变窄地延 伸。

夹紧头6优选一体形成或者说由一个部件构成。夹紧头例如由坯料铣 削而成、由模具浇铸而成或以3D-印刷方法印制而成。夹紧头6优选由工 具钢制成，但也可以根据需要由任何其它适于相应的应用目的的材料制成。 夹紧头6也可以由多个部件组成，这些部件被组装在一起。当涉及既用于 内夹紧也用于外夹紧的实施形式时，夹紧头6例如可以由至少两个部件制 成，这两个部件相互固定连接。

图9在分解视图中示出了图7和8所示的夹紧头6以及所属的夹紧心 轴7，而图10示出了处于组装状态的夹紧头6和所属的夹紧心轴7。夹紧 心轴7包括上部的锥形夹紧部件17和圆柱形的下栓部18，其中，锥形夹 紧部件17的外轮廓与夹紧头6的通孔34的内轮廓相适配。夹紧心轴7设 置成可在夹紧头6的通孔34中移动，并且以锥形夹紧部件17的外表面的 至少一部分、优选以尽可能大的部分贴靠在通孔34的内壁35上。在夹紧 心轴7的外侧可以在与通孔34内壁35的接触区域中设置一个或多个在图 10中所示的接触垫板41。这些接触垫板41是传统的磨损件并因此可通过 螺钉42或类似物可更换地安装在夹紧心轴7上，以便保护夹紧心轴7本身 不受由于摩擦或压力导致的过大磨损。夹紧心轴7优选由一个部件构成。 其可以由坯料铣削而成、由模具浇铸而成或以3D-印刷方法印制而成。然 而，夹紧心轴也可以由多个部件组成。夹紧心轴优选由工具钢制成，但也 可以根据需要由任何其它适于相应的应用目的的材料制成。

在图1和2所示的、用于内夹紧构件的实施例中，夹紧心轴7以向上 展宽的锥形夹紧部件17通过夹紧在活塞20与保持件15之间的压簧拉入到 夹紧头6的向下锥形变细的通孔35中。因此，至少夹紧头6的上保持凸缘 13径向地相互压开。夹紧头6的径向扩张被传递到形状锁合地设置在夹紧 头6上的盘形夹紧元件5的夹紧部段4上，该夹紧部段继而又径向向外运 动并且通过外部的压力面25向待夹紧的构件施加保持力。通过在夹紧元件 5的夹紧部段4之间的连接元件22实现了弹簧作用，所述连接元件在夹紧 心轴7移动到图2所示的上部松开位置时用于夹紧部段4的复位。

为了松开夹紧装置，夹紧心轴7必须通过可气动致动的活塞22克服压 簧的力移动到上部的松开位置，其中，夹紧元件5的夹紧部段4由于弹性 作用而运动回到径向内部的松开位置中。然后可取下待夹紧的构件或者放 置构件以夹紧到盘状的支架2上。

在图11和12中示出了设计用于外夹紧的夹紧装置。该装置与图1和 2所示的夹紧装置的区别仅在于盘形的夹紧元件5、夹紧头6和夹紧心轴7 的设计构造。在这种实施形式中，在盘形的夹紧元件5的夹紧部段4上设 置有向上突出的、环段状的保持筋43或其它带有用于抵靠在待夹紧的构件 的外侧上的内夹紧面44的保持元件。夹紧头6具有从下环形凸缘8朝上环 形凸缘13锥形变细的通孔34。夹紧心轴7相应具有向上变细的锥形夹紧 区域17。

为了借助于该夹紧装置在外夹紧的情况下夹紧构件，夹紧心轴7首先 沿基体1中轴线3的方向向上相对于夹紧头6的上保持凸缘13被压出，其 中，通过锥形的夹紧区域17和通孔34的内壁35的至少局部锥形的延伸， 上保持凸缘13至少部分径向展宽。由此，设置在上保持凸缘13上的夹紧 元件5的夹紧部段4连同保持筋43一起关于中轴线3径向向外展宽或扩张。 在这种状态下，构件可以置入保持筋43的内部的区域中。如果夹紧心轴7 然后再次运动回到其下面的初始位置，则夹紧头6以及盘形的夹紧元件5 的夹紧部段4一起通过由材料造成的复位力再次回到初始位置。由此，保 持筋43径向朝中轴线3运动，因此构件通过复位力被从外面夹紧。

与图1和2所示的实施例(其中用于内夹紧的保持力通过夹紧心轴7 经由夹紧头6施加到夹紧元件5的夹紧部段4上)不同的是，在图11和 12所示的实施例中，用于外夹紧的保持力通过夹紧头6和夹紧元件5的由 材料造成的复位力经由保持筋43施加。因此在外夹紧时，夹紧元件5首先 必须关于中轴线径向向外扩张，以便能够置入工件，而在内夹紧的情况下， 工件可以被立即放置到夹紧元件5上。视实施形式(用于内夹紧或外夹紧) 而定，夹紧元件5的至少一个夹紧面25或者压力面44被压紧在构件上以 进行牢固保持。

在图13和14中示出了盘形的夹紧元件5的一实施例，该实施例适用 于外夹紧构件。在这种实施形式中，径向可动的夹紧部段4具有向上突出 的保持筋43，用于抵靠在待夹紧的构件的外侧上。保持筋43在所示的实 施例中设计为连续的环段，用于在外侧夹紧旋转对称的圆形构件。但是， 保持筋43也可以通过相互间隔开的圆弧构成，或者也可以为了夹紧其它构 件而具有相应适配的其它形状。为了实现从夹紧头6到盘形的夹紧元件5 的更好的力传递或压力传递，可以在夹紧部段4的底侧上还设置一个或多 个附加面或突出延伸部45。此外，图13和14所示的盘形夹紧元件5如在 图5和6的实施形式中一样通过V形的连接筋31构成。相互对应的构件 和特征也用相应的附图标记表示。

在另一种实施形式中，夹紧元件5也可以包括多个具有不同的夹紧面 积的夹紧面，并因此形成一种多用夹紧元件。在图15中示出了这种夹紧元 件5的一种实施例。在这种实施形式中，在夹紧部段4上设置有多个阶梯 状布置的夹紧面25，这些夹紧面为了形成不同的夹紧直径而呈阶梯状。在 此也与带有仅一个夹紧面的实施形式一样，当在至少一个这样的夹紧面上 设置有带有相应的内压力面44的相应的保持筋43时，可以实现用于内夹 紧和外夹紧的组合。

本发明的具有多个相叠地安置的夹紧面的这种实施形式使得能够通过 仅一个按本发明的夹紧元件夹紧具有相应不同直径的构件。因此一方面减 少了用户的购置成本，并且另一方面由此减少了对于不同直径的夹紧元件 所需的更换工序的数目，这导致相关机器的提高的寿命。这种按本发明的 多用夹紧元件优选由一个构件形成，但是在需要时也可以由多个单独的元 件、尤其是多个单独的夹紧元件构成。

此外不强制要求盘形的支架或工件支架，因为工件或构件可以被直接 放置在按本发明的夹紧元件和/或多用夹紧元件上。这种具有夹紧部段和/ 或连接筋等的多用夹紧元件的原理结构与前述的实施形式相一致。