CN110653372B - 模块化夹紧*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及模块化夹紧***。本发明涉及一种用于工具或工件的模块化夹紧装置，所述模块化夹紧装置包括托架，所述托架具有多个x‑y基准和z基准，用于与卡盘和夹紧单元对准，所述夹紧单元在夹紧状态下同心地布置在所述卡盘的外部。在夹紧状态下，管状部分同心地布置在所述托架和所述夹紧单元之间，并且所述管状部分被设计成使得它通过第一连接机构连接到所述托架，并且通过第二连接机构连接到所述夹紧单元。

Description

模块化夹紧***

技术领域

本发明涉及一种夹紧装置，特别是涉及一种用于粉末冶金领域中的应用的模块化夹紧装置。

背景技术

模块化夹紧装置特别地用在轴向压紧力非常高并且同时对位置精度有非常高的要求的粉末压力机应用中。

用于粉末冶金的压力机被用于冲压小型硬质合金钢***件，直至烧结的较大部件，如用于汽车工业的齿轮。压力取决于施压区域，并且对于小型部件通常为10吨，而对于大型部件高达500吨。粉末冶金压力机需要压力机转接器，该压力机转接器是可从压力机中取出用于安装冲压工具的单元。压力机转接器通常配备有夹紧装置，用于快速地夹紧冲压工具，即上凸模和下凸模以及中间的凹模。在冲压期间，应用凸凹模工具，使得相对的凸模挤压包含在凹模中的粉末。对于一些应用，还使用多凸模。

由于在冲压期间夹紧装置也处于高冲压力下，因此用于夹紧冲压工具的夹紧装置必须承受非常高的冲压力，并且还必须以+-1.0微米和更好的精度来定位凸模和凹模。需要该精度以确保凸模和凹模之间的非常小的间隙。该间隙仅为几微米。该间隙需要很小，否则将存在粉末泄漏并且在成品部件上将存在毛刺。

另一个问题在于将凸模从凹模中拉出可能需要很高的拔出力。这是由于在粉末压实之后留下的高摩擦力。这导致要求夹紧装置提供高夹紧力。一定不能存在托架从卡盘的最轻微的抬离。

此外，金属粉末在使用一段时间后将会穿透滚子夹紧机构。于是需要进行全面的清洁维护。现有技术的夹紧装置必须经常拆卸、分解、清洁和重新安装。这将导致代价高的压力机静置，并且需要新的卡盘对准。

而且，压力机夹紧装置在微米级上的对准十分困难，并且需要安装者的一定技能和经验。通常通过利用工具从外部精细地敲击卡盘来进行对准。由于压力机转接器中缺乏空间，因此用于自动敲击的装置无法被放置在卡盘周围。

US 8152151公开了一种夹具，其包括卡盘和工件托架。该卡盘设有用于定位该工件托架的夹紧机构。该夹紧机构包括构造为柱塞的多个夹紧构件。该工件托架包括基本上沿其壳表面延伸的夹紧表面，用于在夹紧期间通过其设有压缩表面的前部来表面接触该柱塞。

EP 1068918公开了一种用于将工件安装在机床的工作区域中的限定位置的装置。该装置具有卡盘和工作载体，该工作载体可被安置到该卡盘上并且将被牢固地夹紧在该卡盘上。该装置包括多个定位元件和卡紧布置，该卡紧布置的卡紧力在由定位装置确立的位置将该工作载体在卡盘上保持就位。该卡紧布置例如包括作为卡紧构件的多个卡紧球。这些卡紧球围绕该卡盘的圆周布置，用于与布置在该工作载体的内表面中的环绕的环形槽相互作用。

在这些装置中，来自夹紧球的径向力彼此不均等，这导致托架上的侧向力。因此，在夹紧的时刻发生托架和卡盘之间的不精确。对于需要高定位精度的应用，应避免这样的侧向力。

EP 1 74 1511公开了一种夹紧装置，其包括一个卡盘和一个保持器。该保持器具有上部和管状延伸部。该上部可分离地连接到该管状延伸部。该夹紧装置具有内卡盘和外卡盘，该内卡盘被同心地固定连接到该外卡盘。该管状延伸部可被夹紧到该内卡盘和/或该外卡盘。

EP 1 74 1511中所公开的夹紧装置不适于要求高冲压力耐性的应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种改进的模块化夹紧装置，其具有高夹紧力、高冲压力耐性、高轴向刚性和高定位精度。

根据本发明，这些目的通过如下所述的特征来实现。

在一个实施例中，本发明涉及一种用于工具或工件的模块化夹紧装置，所述模块化夹紧装置包括托架，所述托架具有多个x-y基准和多个z基准，用于与卡盘和夹紧单元对准，所述夹紧单元在夹紧状态下同心地布置在所述卡盘的外部。在夹紧状态下，管状部分同心地布置在所述托架和所述夹紧单元之间，并且所述管状部分被设计成使得它通过第一连接机构连接到所述托架，并且通过第二连接机构连接到所述夹紧单元。

本发明由模块化夹紧装置构成，该模块化夹紧装置包括卡盘部分、夹紧单元、管状部分和托架。该夹紧装置特别地用在轴向压紧力非常高并且同时对位置精度有非常高的要求的粉末压力机应用中。具有用于与卡盘对准的多个x-y基准的托架确保了在夹紧状态下的位置精度。

此外，在夹紧状态下，所述管状部分被同心地布置在所述托架和所述夹紧单元之间，这意味着，所述管状部分被布置在所述托架的外周处，并且可通过所述第一连接机构连接到所述托架。这种布置具有避免侧向力的优点。在夹紧状态下，夹紧单元位于管状部分、卡盘部分和托架的外部。由此，在夹紧状态下完整的夹紧装置的高度变得非常低。然后，所述托架被降入到所述夹紧单元的中心。具有尽可能低的用于压紧的夹紧装置是极为重要的。这允许上部和下部的凸模卡盘尽可能地靠近放置在之间的凹模卡盘。

在一些实施例中，所述卡盘的高度小于所述夹紧单元的高度。

在一些实施例中，在夹紧状态下，第一连接机构和第二机构位于Z方向上的两个不同位置处，以提供来自夹紧单元的力的更好的分布，以在管状部分中产生纯轴向力。该高度差还允许非常小的摆动运动，该摆动运动另外有利于避免卡口连接上的任何侧向力。

在一个变型中，所述第一连接机构包括至少一个第一卡口翼和至少一个第二卡口翼，所述至少一个第一卡口翼设置在所述托架的侧表面上，所述至少一个第二卡口翼设置在所述管状部分上以接合到所述第一卡口翼。第一卡口翼和第二卡口翼的卡口连接侧向略微松动，直到施加来自管状部分的力，并且由此通过摩擦力将它们侧向锁定。由此，它在夹紧期间处于其位置而不会产生任何侧向力。

在一个优选的变型中，所述第二连接机构包括圆环和锁定装置，所述圆环设置在所述管状部分的侧表面上，所述锁定装置设置在所述夹紧单元的侧表面上，以便在夹紧状态下锁定到所述圆环中。嵌入到所述侧表面中的圆环具有圆形和锥形的表面。由于所述管状部分在夹紧状态下被安装在所述托架的外周处，因此所述管状部分和所述夹紧单元通过所述第二连接机构的连接位置在径向方向上更进一步向外定位。这对于刚性是有利的。

在一个实施例中，所述锁定装置呈布置在圆环中的多个滚子或球的形式。活塞呈环的形式，并且具有面向中心的圆形槽。在未夹紧状态下，所述活塞移动到上部位置，使得所述锁定装置可安置在所述槽中，并且由此，所述管状部分从所述卡盘解锁。所述圆形槽具有两个锥形的环表面，一个用于所述锁定装置的大的径向运动，并且一个用于施加高径向力。夹紧活塞环被若干个弹簧向下压。加压空气被用于通过抵抗这些弹簧按压活塞来打开卡盘。加压空气也可施加在弹簧侧上以增加弹簧力，并且由此增加夹紧力。

在一些实施例中，所述托架和/或所述卡盘由实心钢制成。本发明通过将实心的环形托架夹紧到实心的卡盘部分上解决了承受非常高的冲压力的解决方案。这两个实心钢件将来自凸模的冲压力传递到压力机转接器中的基板，而除了纯粹的可忽略材料变形之外没有任何变形。

在一个优选的变型中，所述管状部分的内径大于所述托架的外径，并且优选地在从50mm至250mm的范围中，特别是在从76mm至189mm的范围中。

在一个有利变型中，多个弹性舌被设置在所述托架的底表面上作为x-y基准。在一个优选的变型中，设置了四对弹性舌。

在另一个变型中，具有侧壁的多个槽形成在所述托架的底表面处，特别地，所述侧壁具有锥形的轮廓并且作为x-y基准。在一个优选的变型中，四个槽被对称地放置在所述托架的底表面处。

与实心的卡盘和松配连接的管状部分的结合对于高轴向载荷能力和高精度而言至关重要。该松配连接的管状部分确保了在夹紧的时刻期间没有施加影响精度的侧向力。

此外，具有处于夹紧装置的中心的卡盘和围绕的环形夹紧单元的构造提供了高夹紧和拔出力的优点。这是由于所述夹紧单元中的大的环形活塞区域允许大量的活塞夹紧弹簧以及另外的来自空气压力的高夹紧力。

模块化设计与管状部分的卡口连接相结合的一个重要优点在于，夹紧单元可被拆卸用于维护或更换，而不会影响卡盘。由此，可以在不影响卡盘的精度的情况下更换夹紧单元。这常常是清洁和维护时的情况。这同样适用于卡盘的首次安装和对准，因为其可以通过位于之后将放置夹紧单元的位置处的自动对准设备来进行。管状部分的卡口连接将夹紧单元引导到正确的位置，并且仍然不产生侧向力。该卡口连接的松配功能允许夹紧单元定位在几百毫米的正常位置公差内，并且因此，允许容易的拆卸和安装。这是一个重要的特征，因为在自动压力机中静置是代价高的。

此外，单独安装夹紧单元的能力允许将卡盘部分对准装置放置在卡盘部分外部，即通常放置夹紧单元的位置。它也是环形的。在对准之后，拆卸所述对准装置并且安装所述夹紧装置。

附图说明

为了描述可获得本公开的优点和特征的方式，在下文中，将通过参考在附图中图示的其特定实施例来给予上面简要描述的原理的更具体的描述。这些附图仅描绘了本公开的示例性实施例，并且因此，不应被认为限制其范围。通过使用附图，利用附加的特性和细节来描述和解释本公开的原理，附图中：

图1图示了模块化夹紧装置；

图2图示了托架和管状部分的一个实施例；

图3图示了卡盘；

图4图示了将该卡盘布置在夹紧单元中的视图；

图5图示了该模块化夹紧装置的夹紧状态；

图6图示了处于夹紧状态的模块化夹紧装置的剖面图；以及

图7图示了图6的一部分的放大视图。

具体实施方式

图1示出了模块化夹紧装置1，其包括托架10、管状部分20、卡盘40和夹紧单元30。

图2以分解图示出了托架10以及管状部分20。该托架设置有用于在x-y方向上定位的x-y基准以及z方向上的z基准。在该实施例中，该x-y基准通过四对弹性舌17形成。但是，例如呈槽的形式的其他变型也适用于本发明。在托架的下侧上的平表面16形成z基准。

该托架可被安装到该管状部分中，并且通过第一连接机构连接到该管状部分。在图2中所示的实施例中，该托架设置有四个第一卡口翼12，用于接合在设置在该管状部分上的四个相应的第二卡口翼22中。该第一卡口翼和该第二卡口翼形成所述第一连接机构。在第二卡口翼22的中间，弹簧加载的球23被可移动地布置并且从表面略微突出。当该托架被安装到该管状部分中时，球23可被压入到该托架的侧表面上的小凹部13中。由此，该管状部分被略微锁定到其位置，并且防止其在手动操作时由于意外转动从该托架松开。管状部分20还设置有具有锥形表面的圆环21，该锥形表面形成第二连接机构的一部分。

图3示出了卡盘40，该卡盘40以一件实心材料制成，并且设置有用于在xyz坐标系中以所有方向和转动来定位托架10的基准。四个上部平表面41形成z基准，并且从表面突出并具有锥形侧表面的四个杆42可以与设置在该托架上的x-y基准对准。例如，弹性舌对的前边缘或托架的槽的实心边缘可以与杆42对准。卡盘优选地通过穿过六个孔43的螺钉安装在压力机转接板上或机台上。压力机转接器未在图中示出。材料44的处于四个上部平表面41之间的部分是实心的，以便实现最大的刚度。

图4示出了处于安装状态的卡盘40和夹紧单元30。卡盘被降入到夹紧单元中，使得托架可被安装在卡盘之上，并且托架的上表面在夹紧状态下几乎与夹紧装置的上表面处于相同的平面中。

图5和图6图示了处于夹紧状态的模块化夹紧装置1。图7中示出了图6的部分A的放大视图。托架10和管状部分20也见于该夹紧装置的横截面中。该夹紧装置的右侧部分的放大横截面示出了第一卡口翼12和第二卡口翼22之间的第一连接机构，以及包括诸如多个滚子或球32之类的锁定装置的第二连接机构。其示出了第二连接机构的连接状态，在该连接状态下，滚子或球32被锁定到设置在管状部分20的侧表面上的圆环21中。

位于夹紧活塞35上方的第一腔室34被设计成用于空气压力，以增加该夹紧活塞上的力。该夹紧活塞下方的第二腔室37被设置用于打开活塞上的空气压力。为了确保可靠的密封，上部密封件31和下部密封件36被分别布置在夹紧单元的上部和下部上。

附图标记列表

1 夹紧装置

10 托架

12 第一卡口翼

13 凹部

16 托架的平表面

17 弹性舌

20 管状部分

21 管状部分的圆环

22 第二卡口翼

23 弹簧加载的球

30 夹紧单元

31 上部密封件

32 锁定装置（滚子或球）

33 夹紧活塞弹簧

34 第一腔室

35 夹紧活塞

36 下部密封件

37 第二腔室

40 卡盘

41 卡盘的上部平表面

42 卡盘的杆

43 孔。

Claims (14)

1.一种用于工具或工件的模块化夹紧装置（1），包括托架（10），所述托架（10）具有多个x-y基准和多个z基准，用于与卡盘（40）和夹紧单元（30）对准，所述夹紧单元（30）在夹紧状态下同心地布置在所述卡盘的外部，其特征在于，

在夹紧状态下，管状部分（20）同心地布置在所述托架和所述夹紧单元之间，并且所述管状部分被设计成使得它通过第一连接机构连接到所述托架，并且通过第二连接机构连接到所述夹紧单元，

其中，所述卡盘的高度小于所述夹紧单元的高度。

2.根据权利要求1所述的模块化夹紧装置，其中，在夹紧状态下，所述第一连接机构和第二机构位于Z方向上的两个不同位置处。

3.根据权利要求1所述的模块化夹紧装置，其中，所述第一连接机构包括至少一个第一卡口翼（12）和至少一个第二卡口翼（22），所述至少一个第一卡口翼（12）设置在所述托架的外表面上，所述至少一个第二卡口翼（22）设置在所述管状部分的内表面上以接合到所述第一卡口翼。

4.根据权利要求1所述的模块化夹紧装置，其中，所述第二连接机构包括圆环（21）和锁定装置（32），所述圆环（21）设置在所述管状部分的侧表面上，所述锁定装置（32）设置在所述夹紧单元的侧表面上，以便在夹紧状态下锁定到所述圆环中。

5.根据权利要求4所述的模块化夹紧装置，其中，所述锁定装置呈多个滚子或球的形式。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块化夹紧装置，其中，所述托架由实心钢制成。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的模块化夹紧装置，其中，所述管状部分的内径大于所述托架的外径，并且在从50mm至250mm的范围中。

8.根据权利要求7所述的模块化夹紧装置，其中，所述管状部分的内径在从76mm至189mm的范围中。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的模块化夹紧装置，其中，多个弹性舌（17）设置在所述托架的底表面上作为x-y基准。

10.根据权利要求9所述的模块化夹紧装置，其中，四对弹性舌设置在所述托架的底表面上作为x-y基准。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的模块化夹紧装置，其中，具有侧壁的多个槽形成在所述托架的底表面处，并且，所述侧壁具有锥形的轮廓并且作为x-y基准。

12.根据权利要求11所述的模块化夹紧装置，其中，具有侧壁的四个槽形成在所述托架的底表面处。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的模块化夹紧装置，其中，所述卡盘由实心钢制成。

14.根据权利要求4或5所述的模块化夹紧装置，其中，当第二连接机构的锁定装置从所述管状部分的圆环中脱离时，所述夹紧单元能够被拆卸用于维护或更换，而不影响卡盘位置。

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