研磨主轴转子上具有对中设备的夹持设备及具有这种对中设备的旋转部件

摘要

为了以对中方式将研磨盘基体(1a)固定至研磨主轴转子的对中部分(4)，基体包括内凹部(10)，从该凹部向内突出两个固定凸起(11)。基体还包括凸轮盘(9)形式的移动支撑部件，其被支撑在基体(1a)的凹部(17)中的两个支撑杆(13)上。凸轮盘(9)具有用于扭转工具的接合开口(14)。在凸轮盘(9)被扭转时，它可以被支撑或恢复在对中部分(4)。凸轮盘(9)在基体(1)被移动向对中部分(4)时被缩回，进而被支撑在对中部分(4)上，用于最后中心定位。

说明书

本发明涉及依据权利要求1前序部分的研磨主轴转子(grindingspindle rotor)上的夹持设备，以及涉及依据权利要求14的具有对中设备(centering device)的旋转部件。这样的夹持设备从DE3322258C1中可知。这种夹持设备和研磨主轴转子的应用领域主要为圆形和非圆形研磨机械，例如用于研磨高质量工件的通用研磨机械。这需要最高的尺寸精度和无瑕疵的表面质量。用于研磨轴件及凸轮轴和曲柄轴的连续生产中的研磨机械是尤其重要的例子。然而，如果对研磨结果有高需求，则可以使用其他研磨机械。

在案例DE3322258C1中，将被夹持在研磨主轴转子上的旋转件为研磨轮，研磨轮包括基体和沿圆周施加的研磨剂层。研磨轮的基体具有内部凹陷，从该凹陷处三个凹槽径向向外延伸。这三个凹槽互相以规则的120度角度间隔定位。使用这种内部凹陷，旋转件被放置在研磨主轴转子的对中部分，在研磨主轴转子的定位凸缘和夹持凸缘之间的轴向上被牢固地夹持。对中部分具有大致圆柱形的基本形状，然而，三个均匀间隔的花键(spline)从对中部分的外圆周径向地向外凸起。花键的外径与平行轴凹槽外侧的旋转件中的内凹陷的内径相同。因此，花键形成了三个定位体，使用所述定位体，对中部分对中定位在旋转件的内部凹陷上。

这种已知的夹持设备用于将旋转件容易地放置在对中部分，同时达到精确对中。具体地，旋转件的凹槽与对中部分的花键对准，用于将旋转件放置在其上。花键距离旋转件内部凹陷中的凹槽的凹槽基体具有较大径向距离。由于花键还具有比凹槽小的圆周尺寸，因此自然没有简单办法以精确的角度对准将旋转件放置在对中部分上。只要旋转体的平面侧被定位在研磨主轴转子的定位凸缘上，旋转体就被转动，以使花键被定位和装配在旋转件的圆柱形内部凹陷上，该凹陷具有比三个凹槽的凹槽基体小的直径。从而使旋转体牢固地围绕对中部分定位。

依据DE3322258C1的夹持设备实现了其目的，并且在实际中证明了自身。然而，在将旋转体放置在对中部分上时，必须关注两个部件的精确角度对齐。此外，在形成支撑体的三个花键和内凹陷的内直径之间的合适配合仍然需要折衷。一方面，应当有精确的对中，以使有尽可能的紧配合。然而，另一方面，还包含最终旋转的连接应当尽可能地容易。因此，需要已知夹持设备具有更容易的操作性，并具有更精确的对中定位。

DE3405556C1描述了一种用于研磨环的夹持设备，所述研磨环可拆卸地将夹持凸缘连接在承载凸缘上。在其上放置有研磨环且将被夹持的轴承销沿其长度具有多个花键，并且在径向上凸起。在研磨环的内部孔中具有对应形成的凹槽，所述凹槽被分配至各个花键。凸起花键的横截剖面具有带半径的圆弧轮廓，所述轮廓的曲率中心从轴承销的中心点偏移一偏心距。因此，尽管由于相当宽的径向容差，具有小间隙的精确对中是可能的，但是就工艺设计而言，在曲率中心被偏心布置的轮廓上制造圆形花键是复杂的且要求高的，尤其是当装配花键的相应凹陷必须被设置在研磨环的内孔中时。

因此，本发明的下面目的是改进依据权利要求1中前序部分的已知夹持设备，以尽可能简单地且使用较少的精力来接合研磨轮转子和旋转件，同时以绝对确定和高度精确的方式实现对中定位。而且，生产应当是尽可能有成本效益的，特别是对于需要长的对中部分的宽研磨轮或研磨轮系。

为了实现这个目的，依据权利要求1中特征部分的特征被提供给依据权利要求1中前序部分的夹持设备。

在本发明的夹持设备中，高精度对中的先决条件由两个支撑体产生，所述支撑体实现为凸伸入旋转件内部凹陷中的固定凸起。这些固定凸起优选使用配位(coordinate)研磨来产生，旋转体在装配到研磨主轴转子上后具有优选≤2μm的同心度。相反地，第三支撑体可动地被支承在旋转件中且形成能够在两个位置之间运动的横进给(infeed)部件。为了将旋转件放置在对中部分上，横进给部件在径向方向上向外移入或引入旋转件。然后，旋转件的内部凹陷在这个区域中形成自由横截面，在内部凹陷和对中部分之间提供大量径向间隙。因此，可将旋转件容易地且以任意期望角度放置在对中部分上。一旦旋转件达到其最终轴向位置，它可被牢固地且对中地夹持在这个位置中一同样以任意期望的角度。这是由于可动地被支承的横进给部件被移动至其第二位置，在第二位置中它被径向向内移动并移出旋转件、进而靠近对中部分。横进给部件优选地是自锁的，具体实现为自锁凸轮盘，其凸轮具有小节距(pitch)。然而，横进给部件可以实现为可被固定，即在它被定位在对中部分处之后被固定在这个位置。

由于通过体现为固定凸起的两个支撑体来提供任意精度，因此现在仅仅需要使用可动地被支承的横进给部件达到旋转件在圆柱形对中部分上的牢固和对称的定位。从而，保持了依据前述现有技术的三点支撑的优点。它们尤其包括在静定的、但非超定的通过三个支撑体的支撑中。可动地被支承的横进给部件的作用线应当处于对两个固定凸起的角度平分线中；在最简单的情况中，优选120度的共同角距离被再次选择用于所有支撑体。然而取决于应用，其他角距离也是可能的，但是横进给部件的作用线优选被定位在角平分线中。但是，相比于现有技术，处理大致上是较容易的，因为，为了接合和分开，不再需要关注旋转件相对于对中部分的精确角位置和精确装配旋转。支撑体和对中部分之间的压力大小仅仅通过设定可动地被支承的横进给部件被确定，并且不会影响旋转件和对中部分的接合。此外，因对中部分可以实现为没有凸起或凹槽的连续平滑圆柱轮廓，所以产生了工艺设计方面的优点。因此，圆柱形对中部分可以被研磨至具有在μm范围内的精度的直径。本发明的夹持设备的较好的可操纵性在旋转体和对中部分具有长的轴向延伸范围时尤其显著，如用于辊型研磨体或由互相间隔开的多个单独研磨轮构成的研磨体的情况中。在研磨轴件和凸轮轴及曲柄轴时，使用后者。本发明用于CBN和金刚石研磨轮，具有特别有益的效果。

本发明夹持设备的有益实施例在从属权利要求中被提出。

因此，可动地被支承的横进给部件可以被有益地以凸轮盘的形式被实现，凸轮盘被支承旋转件中，其旋转轴平行于旋转件的旋转轴，并且凸轮盘具有用于将扭转工具插入端面中的接合开口。这种凸轮盘是一种生产上经济的扁平元件，能够被支承在旋转件的凹陷中，距这个凹陷的内部轮廓具有微小距离，容易转动，例如使用被插入在凸轮盘中的接合开口内的套筒扳手(Allen工具)。这种扁平元件与环绕凹陷之间仅仅需要微小距离，意味着在旋转工具中旋转地均匀分布质量仅仅具有小的干扰，从而可以轻易地补偿对干扰失调的可能影响。为了使质量不平衡减小到最小，研磨轮和中间环在其生产后被平衡。

可以进一步获得具有作为横进给部件的凸轮盘的具体简单的实施例，其中凸轮盘的外部轮廓被支撑在两个轴承销上，该两个轴承销被设置在旋转件中，平行于其旋转轴。这种轴承销可以被容易地连接，并且不会对旋转件中的质量比产生极大的干扰。在这个实施例中，凸轮盘搁置在轴承销上，并且不需要任何在结构上实施的旋转轴。

横进给部件的另一有益实施例可以被包括，其中销被可移置地支承在旋转件的径向延伸的孔中，并且由压缩弹簧向内预加应力进入内部凹陷。选择压缩弹簧以设置压力，使用该压力将固定突起和横进给部件定位在圆柱形对中部分上。销被移入不活动的位置，其中，它与一枢转杆相接合，该枢转杆被支承在旋转件中，其枢轴平行于旋转轴，且具有用于将扭转工具插入端面的接合开口。因此，在与部件接合之前，例如Allen工具或另外的套管扳手的扭转工具被插入枢转杆的接合开口，以及通过转动枢转杆使销向外退回。然后，旋转件可以容易地被放置在对中部分上，因而压缩弹簧被重新释放，以及销被定位并挤压在对中部分上。横进给部件及其相关联的压缩弹簧可以起到类似探头(feeler)的作用。在这样的例子中，旋转件被放置在研磨主轴转子的对中部分上，以使两个固定凸起被定位在研磨主轴转子的对中部分的上方且由于重力被保持在这个位置中，从而，由于作用在对中部分上的弹簧作用力，横进给部件还被定位在对中部分的底部，以使旋转件对中定位在研磨主轴转子的对中部分上。

对于前述两个实施例，工艺设计效果方面的有益设计在于，凸轮盘或枢转杆的所需凹陷由盖体在外侧覆盖，盖体具有用于扭转工具的进入开口。盖体可使用紧固螺丝被连接至旋转件，从而可同时起到固定部件的作用，用于固定凸轮盘或枢转杆的状态或位置。

本发明的夹持设备不仅仅可以被设置在如DE3322258C1中所述的研磨轮上。还可以被用于中间环，所述中间环被设置在由多个研磨轮构成的圆柱形研磨体的各个研磨轮之间。由于在这种情况中，在研磨轮和中间环被添加或去除时，各个研磨轮和中间环必须在对中部分的较大轴向延伸范围上被推动，因此本发明的研磨设备的优点具有特别的效果。

旋转件中的两个固定凸起被有益地与旋转件一体地形成，具有轴向延伸的隆起的形状，该隆起具有弧形横截面形状。拱状形状对于旋转件的简单放置和转动是很重要的，因为没有必要考虑任何特定角位置。此外，与现有技术中的平坦放置相比，这种导致旋转件中的固定凸起和圆柱对中部分之间的近似线性的接触。从而，更接近三点支撑的原理。

为了精确地限定接触点，依据另一有益实施例，提出了横进给部件在旋转件的旋转轴的方向上具有球形轮廓。

在具有被实现为凸轮盘的横进给部件的示例性实施例中，这个凸轮盘被布置在具有特定底切口(undercut)的旋转件的基体中，也就是说，凸轮比其半径略微深地进入旋转件基体中。

依据本发明的另一方面，发明的旋转件，特别是研磨轮，具有一体形成在其中的对中设备。该对中设备被集成在旋转件的基体中，并且具有两个固定凸起和横进给部件形式的支撑体，该支撑体相对于固定凸起是可移动的。两个固定凸起优选与旋转件的基体形成为一体，并且突出到其内部凹陷中，在研磨主轴转子的对中部分上提供优选线性的或点支撑，第三可移动支撑体与其相对布置，且在三个区域支撑的意义上，在研磨主轴转子的对中部分上形成第三支撑。

优选地，旋转件为研磨轮，其优选以复合形式被制造。具有在其内部凹陷中包括的固定凸起的内部环被提供，以及在其中第三可移动支撑体被容纳，以放置在研磨主轴转子的对中部分上。内部环优选由金属制造，而研磨轮基体的其它部分可以由塑料或者铝构成，研磨剂层被设置在其外圆周上。然而，对于由金属制造的具有对中设备的内部环而言，还可能的是在其外部承载由金刚砂制造的整个基体。

在下面使用在图中所示出的示范性实施例，更详细地描述本发明：

图1示出了通过本发明夹持设备的纵向截面。

图2示出了第一示范性实施例，其中以凸轮盘形式实现可动地被支承的横进给部件。

图3是沿图2中A-A部分的放大图。

图4示出可动地被支承的横进给部件的变型实施例。

图5是通过多部分研磨体的纵向截面，其中多次使用本发明的夹持设备。

图6示出以复合结构实现且具有作为其基体的一部分的金属内环的研磨轮。

在依据图1中的纵向截面中，旋转件被标示为1且对中被夹持在研磨主轴转子2上。在这个例子中旋转件1是研磨轮，研磨轮包括基体1a和在圆周上围绕它的研磨剂层1b。研磨轮可以被实现为CBN或金刚石研磨轮。结合剂的类型不是本质的，从而所有通常的结合剂都是可行的，例如使用陶瓷、合成树脂或金属。甚至电镀包覆的CBN研磨轮也可以被使用。对于本发明的夹持设备，主要的是研磨轮的基体1a是重要的，且通常是金属的。然而，使用合成或碳化纤维强化的以及今天被广泛使用的物质也适用于本发明的夹持设备。

研磨主轴转子2形成转动驱动轴且具有定位凸缘3、圆柱形对中部分4和对中环5。安装凸缘6被对中安置在对中环5上且通过拉力螺栓8(在这里仅仅使用中心线来标示)连接。

在拉力螺栓8在轴向固定时，研磨轮的基体1a被牢固地夹持在支撑凸缘3和安装凸缘6之间，基体1a的平面侧7在定位凸缘3上呈现压配合状态。

图2以垂直于依据图1中的纵向截面的视图示出基体1a的截面。依据图2，基体1a具有在形状上为大致圆形的内部凹陷10。然而，作为支撑体的两个固定凸起11向内凸出到内部凹陷中。固定凸起与基体1a形成一体，并且具有轴向延伸的、相对平坦的隆起形状。这些隆起为略微弧状的，如可在图2中清楚地看到。

在图2中作为凸轮盘9实现的可动地被支承的横进给部件起到第三支撑体的作用。凸轮盘9使用特定底切口被设置在基体1a的口袋状凹陷17中，且被支撑在两个轴承销13上，这两个轴承销13平行于基体1a的旋转轴12延伸且在那里运转。凸轮盘9具有扭转工具15可以被插入在其中的接合开口14。依据图3可以看到其细节，图3被进一步放大。

凸轮盘9可以包括控制曲线，使得在其转动时，凸轮盘9的区域向内突出到内部凹陷10中。

图2中，内部凹陷10内部中的断续圆环线指示圆柱形对中部分4的外圆周。很清楚，在凸轮盘9转动时，基体1a最后被自动对中定位在对中部分4上。凸轮盘9的作用线应当近似位于两个固定突起11的角平分线上。然而，对应于现有技术，可以选择完全均匀的排列，以使各个支撑体彼此以近似120度的角距离分开，也就是，依据图2，角度α和β是一致的。仍必须确定的是，依据图2，凸轮盘9不具有任何固定结构的旋转轴。在轴承销13上滑动期间出现的旋转运动甚至可以具有连续移动的几何轴。

凸轮盘9是简单的扁平元件，其可以被容易地容纳在基体1a中的小口袋状凹陷17中。然后，口袋形凹陷可以由盖体18封闭，如图3中所示。盖体18使用紧固螺丝19被紧固到基体1a，图中仅用中心线来标示紧固螺丝之一。盖体18还具有进入开口20，通过该进入开口20，可以进入凸轮盘9中的接合开口14。图3还包含套筒扳手形式的扭转工具15(Allen工具)的图示，其中由箭头16指示转动方向。为了固定凸轮盘9的特定旋转位置，需要选择尺寸，使得在用于盖体18的紧固螺丝19被紧固时，将夹持作用施加在凸轮盘9上。为了便于轴向布置和在中心接触下的枢转，凸轮盘9具有弧状表面线21；从而，产生了对中的球形轮廓。

图4示出了可动地被支承的横进给部件的变化。依据图4，横进给部件是销22，销22可动地被支承在旋转件1的径向延伸的孔23中。在这里被指示为螺旋弹簧的压缩弹簧24给销22在向内方向中提供预应力，使其压在对中部分4上。销22具有用于接合枢转杆25的指状部的偏心轴向部分。枢转杆被可枢转地支承在基体1a的凹陷中，具有圆柱形轮廓，类似于前面所述的凸轮盘9，具有用于扭转工具的接合开口26。如所能看到的，通过围绕其枢轴27的枢转，枢转杆25可以克服压缩弹簧24的作用，将销22从其向内推进的位置缩回基体1a中。因此，在销22处于其缩回位置时，基体1a相对于对中部分4的轴向移动是容易的，而在压缩弹簧24被释放时，两个部件牢固且精确地相互被固定。

图5清楚地表明，体现发明的夹持设备不仅仅适用于单个的研磨轮或其基体1a。图5示出多个研磨轮，其中单个基体1a通过中间环28被轴向互相间隔开。不仅仅每个单个研磨轮配备有固定突起和凸轮盘9；后者还被用于中间环28，所述中间环28产生单个研磨轮之间的间隙。原理上，在定位凸缘3和安装凸缘6之间的轴向夹持与前面所述实施例中的相同。然而，可以在图5中看到的是：单个基体1a和中间环28必须在对中部分4的延伸的轴向长度上移动。本发明的夹持设备，在三个支撑体中暂时缩回一个支撑体时，尤其适用于这种情况。并且在这种情况中，在放置旋转件时，不必要关注特定的角位置，由于大量单个部件将被放置在其上，因而这是特别有利的。图5中所示的其它附图标记表示与前面所述的那些部件相同的部件。

最后，图6示出带有复合结构的研磨轮。研磨轮代表旋转件1，以及具有基体1a、研磨剂层1b和内部环1c。实际的对中设备被布置或包括在内部环1c上或其中。这种内部环由金属制造，而承载研磨剂层1b的基体1a由塑料制造。然而，对于基体而言由金属制造也是可行的，所用金属还可以不同于内部环的材料。

附图标记列表：

1旋转件

1a基体

1b研磨剂层

1c内部环

2研磨主轴转子

3定位凸缘

4对中部分

5对中环

6安装凸缘

7平面侧

8拉力螺栓

9凸轮盘

10内部凹陷

11固定凸起

12旋转轴

13轴承销

14接合开口

15扭转工具

16指示转动方向的箭头

17凹陷

18盖体

19紧固螺丝

20进入开口

21表面线

22销

23孔

24压缩弹簧

25枢转杆

26接合开口

27枢转轴

28中间环