CN101262971B - 用于使操纵单元运行的方法以及用于执行该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使操纵单元(20)运行的方法，该操纵单元用于通过一个在机床主轴(3)轴向上可调整的拉紧栓夹紧和松开一个夹紧装置，该拉紧栓操纵一个与卡爪(5)共同作用的夹紧头(6)，其中首先通过操纵单元(20)为了在轴向夹紧方向上夹紧使作用力施加在拉紧栓(4)上，直到其轴向位置通过自锁相对于机床主轴(3)固定，其中在实现自锁后在操纵单元(20)夹紧方向上的作用力终结在拉紧栓(4)上并且在夹紧装置的工作运行期间保持抑制，并且为了松开夹紧使拉紧栓(4)通过操纵单元(20)在与夹紧方向相反的松开方向上调整，本发明还涉及一个用于执行本方法的装置。

Description

用于使操纵单元运行的方法以及用于执行该方法的装置

本发明涉及一种用于使操纵单元运行的方法，该操纵单元用于通过一个在机床主轴上轴向可调整的拉紧栓夹紧和松开一个夹紧装置，用于操纵一个与卡爪共同作用的夹紧头，其中首先通过操纵单元为了在轴向夹紧方向上夹紧使作用力施加在拉紧栓上，直到其轴向位置通过自锁相对于机床主轴固定，其中在实现自锁后在操纵单元夹紧方向上在拉紧栓上的作用力终结并且在夹紧装置的工作运行期间保持抑制，并且为了松开夹紧使拉紧栓通过操纵单元向与夹紧方向相反的松开方向上调整。本发明的内容还涉及用于执行该方法的装置。

背景技术

由现有技术、例如由DE 140 638 A1已知夹紧装置，它用于通过夹具夹紧工件，夹具例如具有空心杆锥。为了操纵这种夹紧装置使用也称为松开单元的操纵单元，它们轴向调整一个附属于夹紧装置的拉紧栓，其中为了夹紧工件使拉紧栓在背离夹具的方向上拉紧并且在施加为此所需的夹紧力的条件下由操纵单元保持在这个位置，其中通过盘簧或螺簧支持拉紧栓位置正确地定位。如果又要解除夹紧，通过操纵单元使拉紧栓在相反的方向上调整。这种具有从属的操纵单元的夹紧装置以及对其运行所需的方法已经在实践中经受过考验，但是随着机床主轴转速的增加总是期望继续提高平衡质量，使已知的现有技术遇到了限制，其中尤其是盘簧或螺簧通过其所需的持久加载拉紧栓起到不利作用。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种用于使操纵单元运行的方法，它它可以没有这种弹簧。本发明的目的还在于提供用于执行这种方法的装置。

与方法相关的目的部分通过上述的方法得以实现，其特征在于，为了夹紧和松开只需将作用力施加在拉紧栓上，而操纵装置在夹紧装置在以高速旋转的机床主轴上工作运行期间不必使力施加在拉紧栓上。

在此要注意，为了缩短例如更换工具的配备时间也存在这种可能性，在夹紧时在达到自锁以后在机床主轴起动期间减小作用力，即，机床主轴已经可以起动，才使控制单元终止到拉紧栓的力传递链。

此外在本发明的范围内尤其考虑到安全问题，在松开时只有在实现机床主轴的静止状态才在松开方向导入作用力，即只有在完全实现机床主轴的静止状态以后才再在操纵单元与拉紧栓之间建立力传递链，以避免由于不足够地夹紧工件造成受伤和损坏。

与装置相关的目的部分由此得以实现，一个夹紧装置配有在机床主轴轴向上可调整地支承的拉紧栓，该拉紧栓操纵与卡爪共同作用的夹紧头，其中通过自锁保证拉紧栓在夹紧位置中的轴向位置，并且具有一个操纵单元，它在拉紧栓的夹紧位置传力连接地与拉紧栓去耦联。这个结构尤其能够抑制用于操纵拉紧栓所需的操纵单元的部件对平衡质量的负面影响并且尤其使拉紧栓与操纵单元的耦联不对平衡质量产生不利影响。这些优点尤其能够方便地实现，如果操纵装置在拉紧栓的夹紧位置相对于拉紧栓无接触地定位，即释放的拉紧栓可以与整个机床主轴无接触地相对于操作***旋转。

在此已经证实一个实施例是有利的，它这样构成，对拉紧栓附设第一线圈绕组，它用于与附属于机床主轴的、与第一线圈绕组同轴设置的第二线圈绕组共同作用，它与附属于静止的操纵外壳的定子无接触地耦联。通过这个结构在原理上实现一个直线电机，其中通过不同的电流方向可以起到使拉紧栓在夹紧方向或松开方向上调整的作用。

一个特别优选的实施例的特征是，所述拉紧栓具有一个轴环，它设置在第一活塞的活塞室里面，该活塞设置在操纵装置的通过压力介质加载的缸室里面。在这个实施例中与利用线圈绕组的实施例不同为了夹紧和松开允许带有接触的工作方式，并且保证，拉紧栓与其轴环在夹紧装置工作运行期间无接触地相对于操纵装置定位，因为这一点是在良好的平衡质量时达到高转速的重要判据，而在静止状态为了控制操纵装置可以允许接触。

在本发明的范围内还规定，第一活塞在缸室中从中间位置在两个方向上的调整行程大于轴环在活塞室中在两个调整方向上的调整行程，由此通过第一活塞的附加可调整性不仅可以实现在轴环之间与活塞室的接触，而且还对于夹紧装置的操纵实现拉紧栓所需的调整。

特别优选在操纵装置中在第二缸室里面设置第二活塞，它在拉紧栓的夹紧位置加载第一活塞。对于这个装置的完好的工作方式重要的是，在工作运行期间准确地保持轴环在活塞室中的中间位置，其中这个准确定位仅仅通过控制缸室中的压力关系是难以保证的。通过使用第二活塞能够以简单的方式实现这种保证，它在夹紧位置确定第一活塞并由此确定轴环在其活塞室中的正确位置。

为了在夹紧位置实现第二活塞的正确位置而规定，第二活塞具有比第一活塞更大的有效直径并且通过三位换向阀使第一活塞和第二活塞的相互背离的一侧在拉紧栓的夹紧位置以相同的压力加载。

此外在本发明的范围内规定，为了监控行程对操纵装置附设一个环传感器，用于与附属于拉紧栓的示踪器共同作用，由此通过这个实施例存在这种可能性，为了导入夹紧力监控拉紧栓的调整。

另一可选择的实施例的特征是，所述操纵单元具有一个回转接头(Drehdurchführung)，它具有一个与机床主轴连接的分配器轴和抗扭转的、载有压力介质接头的分配器壳，其中压力介质接头用于加载设置在活塞室里面的、与拉紧栓耦联的活塞的两侧。在这个实施例中要注意，不在运行状态、即既不在夹紧、松开时也不在工作运行时给出拉紧栓相对于操纵装置的无接触地作用的耦联，但是对应于上述的要求操纵单元传力连接地在夹紧位置与拉紧栓去耦联，即，压力介质接头只用于控制以压力加载，而它们对于运行无压力地接通，因为尤其在所期望的直到每分钟120000转的高转速时在压力加载下使密封磨损加大。

按照另一实施例规定，在机床主轴上构成一个具有在圆周方向上环绕的容纳体的主轴环，为了使主轴卸载在夹紧和松开时至少两个在直径上对置的销轴嵌入其中，它们在操纵单元的轴向可移动的缸壁上构成，其中对于缸壁为了销轴在夹紧和松开后的中间位置附设两个在两个调整方向上起作用的、支承在外壳上的弹簧。

也可以选择或附加地存在如下可能性，对于缸壁为了销轴在夹紧和松开后的中间位置附设一个漏斗形表面并且对外壳附设一个定中体，其中在最简单的实施例中该定中体通过弹性加载的球体构成。

但是同样也可以使所述定中体通过压力介质加载的锥销构成。

另一具有两个附属于操纵装置的活塞的实施例的特征是，第一活塞对应于夹紧过程并且在夹紧时加载轴环，并且在操纵单元中设置一个可与第一活塞独立调整的松开活塞，它在松开时加载轴环。

下面借助于附图实施例详细描述本发明。附图中：

图1示出通过操纵单元要控制的夹紧装置的纵向截面图，

图2示出操纵单元的第一实施例的示意纵向截面图，

图3示出对应于图2的操纵单元的第二实施例的视图，

图4示出对应于图2的操纵单元的另一实施例的视图，

图5示出对应于图3的具有主轴卸载的视图，

图6示出对应于图5的具有主轴卸载的另一实施例的视图，

图7再一次示出具有两个活塞的操纵单元的另一实施例。

在附图中示出一个夹紧装置，它用于夹紧具有空心杆锥1的工件2或刀具，为此该夹紧装置具有一个在基体3中可轴向调整支承的拉紧栓4，它用于操纵与卡爪5共同作用的夹紧头6，即，通过在图1中下半部所示的松开位置与在图1上半部所示的夹紧位置之间轴向调整拉紧栓4。为了夹紧工件2通过在图2至4中所示的、下面还要详细描述的操纵单元20使拉紧栓4从松开位置拉紧到夹紧位置，其中间接地通过牵引钳(Schleppzange)7和螺杆8以及螺纹环9轴向调整夹紧头6并由此径向调整卡爪5的爪头10，用于顶靠在空心杆锥1上。

对于在图1中所示的夹紧装置值得注意的是，在基体3中轴向不可移动地设置一个夹紧套11，在其上轴向导引牵引钳7，它通过其内表面顶靠在拉紧栓4上，其中拉紧栓4具有锥头12，牵引钳7具有楔环13而夹紧套11具有内锥14，其结果是在使拉紧栓4从松开位置调整到夹紧位置时产生自锁，它确定牵引钳7的轴向位置，而无需由操纵装置继续施加拉力到拉紧栓4上。因此由操纵单元20通过拉紧栓4导入的作用力通过自锁伪保持并且保证工件2在其空心杆锥1上的可靠夹紧，为此无需利用夹紧弹簧的作用力，该夹紧弹簧应该在夹紧位置通过其相对于基体3或夹紧套11的弹性力保证拉紧栓4的轴向位置。因此不会由于夹紧弹簧的疲劳影响夹紧的可靠性。此外通过使用自锁使不由夹紧弹簧加载的拉紧栓4与整个主轴或基体3旋转，无需与其操纵单元20处于连接，由此改善平衡质量并可以提高转速。

由附图还看出，锥头12通过径向台阶15向着拉紧栓4收缩，所述牵引钳7具有一个用于顶靠在台阶15上的内轴环16并且牵引钳7通过其内轴环16在夹紧套11的内锥14的轴向部位可以脱离台阶15。在附图中所示的实施例中所述锥头12具有6°的锥角，而夹紧套11的内锥14具有12°的锥角。所述楔环13的内圆周面以及外圆周面的斜度对应于相应邻接的结构部件的斜度。

下面简述本装置的工作原理。从在下半部所示的松开位置出发通过操纵单元20使拉力施加到拉紧栓4上，通过该力使拉紧栓4在附图中向左调整。在调整时拉紧栓4通过使牵引钳7的内轴环16顶靠在拉紧栓4的台阶上首先驱动牵引钳7，它为了避免不平衡在两个长孔中相对于夹紧套导引，并且通过螺杆8和螺纹环9协调夹紧头6，该夹紧头的作用是，使卡爪5通过其卡爪头10径向向外偏转并且实现靠在空心杆锥1的侧凹部18上。通过台阶15与内轴环16的共同作用也实现夹紧头6的快速轴向调整，而在达到牵引钳7内轴环6的给定轴向行程以后可以脱离台阶15并且通过楔环13的内圆周面顶靠在锥头12上同时通过外圆周面相对于夹紧套11的楔环13顶压。在继续地轴向调整拉紧栓4时由此使牵引钳7只略微在轴向上一起牵引，但是对此通过增加的作用力在锥头12与夹紧套11之间一直楔紧到自锁，如果操纵单元20的拉力与拉紧栓4分开的时候，自锁也提供所实现的夹紧力。

如果现在要解除夹紧，使拉紧栓4从夹紧位置从左向右调整到松开位置，由此解除牵引钳7在锥头12与夹紧套11之间的楔紧并且拉紧栓4也相对于牵引钳7调整，直到这个拉紧栓通过其止挡面19顶靠在螺纹环9上并且使内轴环16再反卡拉紧栓4的台阶15。该拉紧栓4的继续调整起到移动夹紧头6的作用，由此使卡爪5通过其卡爪头10释放工件2。

也可以选择通过由图2至4所示的操纵单元20实现夹紧装置的夹紧和松开，该操纵单元的一致特征是，在拉紧栓4的夹紧位置中断从操纵单元20到拉紧栓4的力传递链。在图2和3的实施例中由此实现这一点，使操纵单元20在拉紧栓4的夹紧位置相对于这个拉紧栓无接触地定位，其中在图2的实施例情况下对于拉紧栓4附设第一线圈绕组21，它用于与附属于机床主轴3的、与第一线圈绕组21同轴设置的第二线圈绕组22共同作用，该第二线圈绕组与附属于静止的操纵外壳20的定子无接触地耦联。这个操纵单元20在整个运行状况中无接触地作用于拉紧栓4上，即，不仅在夹紧和松开时而且在夹紧装置的工作运行期间，如果这个夹紧装置与机床主轴3以高速旋转。

图3示出一个实施例，其中拉紧栓4具有一个轴环26，它设置在第一活塞28的活塞室27里面，该第一活塞设置在通过压力介质加载的操纵单元的缸室29里面，其中第一活塞28在缸室29中从中间位置在两个方向上的调整行程大于轴环26在活塞室27中在两个调整方向上的调整行程，由此除了调整第一活塞28以外为了使轴环26顶靠在活塞室的轴向端面和背面上也可以强迫用于操纵夹紧头6的继续调整。但是为了以给定的安全性对于轴环26再解除与活塞室27端面和背面的接触，如果拉紧栓4在实现自锁以后已经占据其工作位置，在操纵单元20中在第二缸室30中设置第二活塞31，它在拉紧栓4的夹紧位置加载第一活塞28，其中第二活塞31具有比第一活塞28更大的有效直径并且通过三位换向阀32使第一活塞28和第二活塞31的相互背离的侧面在拉紧栓4的夹紧位置以相同的压力加载，由此通过第二活塞31的更大有效表面保证其顶靠在第一活塞28上并且保证第二活塞31顶靠在第二缸室30的端面上，该缸室影响到轴环26的中间位置。在这个实施例中为了监控行程还对操纵单元20附设一个环传感器33，用于与附属于拉紧栓的示踪器34共同作用。

在图4中示出另一实施例，其中操纵单元20具有一个回转接头35，它具有一个与机床主轴3连接的分配器轴36和抗扭转的、载有压力介质接头37的分配器壳38，其中压力介质接头37用于加载设置在室39里面的、与拉紧栓4耦联的活塞40的两侧，其中在这个实施例中在不运行状态拉紧栓4与操纵单元20接触，但是在夹紧装置工作运行时存在所期望的中断力传递链，因为在实现自锁以后可以使压力介质接头37无压力地连接。

在图2至7的所有实施例中对操纵单元20还在其轴向端部上附设一个输入部25，它可以使用于拉紧栓4的空气或冷却剂通到夹紧装置里面。

图5示出一个实施例，其中在机床主轴3上构成一个具有在圆周方向上环绕的容纳体42的主轴环41，在容纳体中为了使主轴卸载在夹紧和松开时嵌入至少两个在直径上对置的销轴43，它们在操纵单元20的轴向可移动的缸壁44上构成，其中对缸壁44为了销轴43在夹紧和松开后的中间位置附设两个在两个调整方向上起作用的、支承在外壳上的弹簧45；而图6示出可用于支承的选择方案，其中对于缸壁44为了销轴43在夹紧和松开后的中间位置附设一个漏斗形表面46并且对外壳附设一个定中体47，它或者通过弹性加载的球体48(图5)构成或者通过可压力介质加载的锥销49构成。

最后图7示出一个示例，其中尽管对操纵单元20附设两个活塞，但是它们不是独立地工作，即通过第一活塞28对应夹紧过程并且对轴环26在夹紧时加载并且在操纵单元20中设置与第一活塞28独立调整的松开活塞50，它在松开时加载轴环26。

Claims (4)

1. 用于使操纵单元（20）运行的方法，该操纵单元用于通过在机床主轴（3）中轴向可调整的拉紧栓夹紧和松开夹紧装置，以操纵与卡爪（5）共同作用的夹紧头（6），其中首先通过操纵单元（20），为了在轴向夹紧方向上夹紧，使作用力施加在拉紧栓（4）上，直到其轴向位置通过自锁相对于机床主轴（3）固定，其中在实现自锁后终止在轴向夹紧方向上作用于拉紧栓（4）上的力作用，并且在夹紧装置的工作运行期间保持终止，并且为了松开夹紧使拉紧栓（4）通过操纵单元（20）在与夹紧方向相反的松开方向上调整，其特征在于，所述操纵单元（20）在拉紧栓（4）的夹紧位置中相对于这个拉紧栓无接触地定位，为拉紧栓（4）配设第一线圈绕组（21），它设置用于与配设给机床主轴（3）的、与第一线圈绕组（21）同轴设置的第二线圈绕组（22）共同作用，该第二线圈绕组与附属于静止的操纵外壳（23）的定子（24）无接触地耦联。

2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在夹紧时在实现自锁以后在机床主轴（3）起动期间减小作用力。

3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在松开时在实现机床主轴（3）的静止状态以后在松开方向上导入作用力。

4. 用于执行如权利要求1至3中任一项所述方法的装置，其中夹紧装置配有在机床主轴（3）中轴向可调整地支承的拉紧栓（4）用于操纵与卡爪（5）共同作用的夹紧头（6），其中通过自锁保证拉紧栓（4）在夹紧位置中的轴向位置，并且设有操纵单元（20），它在拉紧栓（4）的夹紧位置中在传力连接方面与拉紧栓去耦联，其特征在于，所述操纵单元（20）在拉紧栓（4）的夹紧位置中相对于这个拉紧栓无接触地定位，为拉紧栓（4）配设第一线圈绕组（21），它设置用于与配设给机床主轴（3）的、与第一线圈绕组（21）同轴设置的第二线圈绕组（22）共同作用，该第二线圈绕组与附属于静止的操纵外壳（23）的定子（24）无接触地耦联。

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