专利名称：具有可松开连接的夹头及工件托架组件的夹紧装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种夹紧装置，该夹紧装置包括一个夹头和一个适于可松开地连接到夹头上的工件托架，所述工件托架具有一个平的底表面并包括一个从该平的表面突出的夹紧销。夹头具有一个用于容纳工件托架夹紧销的圆锥形插入部的中心孔。夹紧销具有至少一个形状与中心孔的圆锥形插入部的形状相应的表面部，从而在X方向和/或Y方向使夹紧销的位置对准。而且，夹头具有将工件托架上的夹紧销夹紧固定在中心孔上的夹紧机构，且至少有一个表面部用作Z方向上的止挡件。
背景技术：
所述的夹紧装置最好用于将带有一个或几个工件的工件托架夹紧在加工工具的加工区中准确确定及预定的位置上。通常夹紧装置的夹头固定在加工工具的加工区中，而具有夹紧销的工件托架可松开地连接到夹头上。
为了能够在一位置上夹紧不同尺寸的工件，已知的通常称作堆码系统的装置包括多个夹头，通常是二、四、六或八个。通过所述多个夹头，根据自身尺寸大小而安装有二、四、六或八个夹紧销的工件托架可被夹紧。在某种情况下，工件托架也可装备有奇数个夹紧销。由于单个夹头通常既不包括能防止夹紧销旋转的装置又不包括能确定夹紧销绕Z轴的角位置的装置，因而提供一个或几个具有定位装置的夹头是很有利的，所述定位装置除能确定X和Y方向的位置外还能确定绕Z轴的角位置，结果是，如果合适，仅有一个夹紧销的工件托架也可在精确确定出的线位置及角位置上夹紧在夹头上。可以理解的是在这种情况下工件托架仍需具有与上文提到的夹头的定位装置相应的定位装置。
通过事实可以看出所注意到的困难特别与大而重的工件托架有关，由于夹紧销的前端部与适于容纳所述夹紧销的夹头上的孔之间的间隙很小，因而对工件托架的夹紧销与相应的夹头上的孔进行粗略的对准是非常困难的。而且，这里还存在夹紧销及夹头上的孔可能都被损坏的危险。
除了所述夹紧装置外，所述夹紧装置的夹紧销具有圆柱形的部分以将夹紧销定位在夹头的孔内，本领域所公知的其他类型夹紧装置的夹头均具有一个圆锥形的对中表面区以与夹紧销无间隙地对准。例如文献EP1044760就公开了这种夹紧装置。在所述夹紧装置中，夹紧销通过夹头上孔顶部的圆锥形对中表面来对准。夹头的外壳壁在所述圆锥形对中表面的区域是轴向有弹性的，为了这个目的，在圆锥形对中表面的背面具有辐射状的切断部。因而，设立了一个能使夹紧销在对中之后轴向移动并被进一步拉入到Z方向的有弹性的区域。已经显示出这种有弹性的表面区域用在小的夹紧装置上是很有效的。然而，就适于容纳大而重的工件托架的夹紧装置来说，夹头可被所述切断部的构造持久地削弱。而且，由于夹紧装置在所述区域的Z方向极其有弹性，因而围绕以上所提到的切断部的区域不可能具有Z坐标或Z方向的止挡件。最后，由于有弹性的区域无法承受轴向的或径向的大的荷载，因而在将夹紧销插入到夹头中时会存在将有弹性的区域损坏的危险。
文献DE4110857公开了一种将工具架连接到机床的工作主轴上的装置。工作主轴上具有一个孔用以容纳工具架的轴部。孔具有圆锥形的顶部和底部，一个具有支承表面的环形槽设置在所述两个圆锥形的顶部和底部之间。工具架的轴部具有两个由弹性支座支承的锥形环。两个锥形环之间设置有一个锁定机构，所述锁定机构包括两个可径向移动的锁块。所述锁块在顶部楔形表面区域并以锁定状态静置在环形槽的支承表面上。通过设置弹性支座，锥形环可相对于工具架的轴部轴向移动，并且在锥形环静置在孔的圆锥形部分之后可将轴部拉入孔中。锥形环自身具有狭槽。轴部具有一个设在其下端用作Z方向止挡件的平的环形表面的凸缘，在夹紧轴部时所述凸缘静置在工作主轴的前面。常规的夹紧销(见图5)及可组合的夹紧销(见图1和图3)均可夹固在工作主轴的的孔中。因而，通过以下事实可以看出本发明的基本构思，即具有不同结构的夹紧销的工件托架均可由加工工具上的工作主轴夹固。可以理解的是这样的夹紧装置根本不适合以非常精确的及可重复的方式将工件支架连接在加工工具的工作主轴上。
美国专利US5722806公开了一种联接系统，所述联接系统包括一个凸形接头，所述凸形接头具有包括带随动件表面的凹槽的圆柱形的末端，该联接系统还包括一个凹形接头，所述凹形接头具有用于容纳凸形接头末端的圆柱形的内部，该联接系统还包括一对相对的爪构件，所述爪构件可移动地安装在圆柱形的内部并包括外部的凸轮表面，当将爪构件放射状地移开时，外部的凸轮表面与凸形接头的随动件表面相接合，动力传动系统径向地且强有力地将爪构件移开。动力传动系统包括一个可在相对的爪构件支架之间的凹槽内自由浮动的楔入球，动力传动系统还包括一个传动杆，所述传动杆将楔入球轴向移入和移出与爪构件内部的楔状表面相接合。传动杆包括一个末端，所述末端具有一个可滑动地容纳楔入球的孔。楔入球在传动杆的孔内且在爪构件的内部表面之间自由浮动，使得当爪构件分散到耦合位置时容许楔入球为爪构件提供均匀的楔入力。
美国专利US5918870公开了一种将工件可拆卸地固定在加工机械上进行加工的装置，所述加工机械具有一个托板，工件可拆卸地固定在所述托板上，且工件可由该托板可拆卸地连接到加工机械上，其中托板和一个或多个急速夹紧圆柱体之间的锁定通过至少一个拉入螺栓来实现，螺栓固定在托板上，且托板以夹紧的方式与相应的急速夹紧圆柱体上的插孔相接合，其中夹紧连接通过受拉弹簧得以保持，且为了松开，液压活塞能够开动以克服受拉弹簧的夹紧力，其中在急速夹紧圆柱体中，中心拉入螺栓及布置在后者侧面的受拉弹簧之间的空间是密封的。
美国专利US5415384公开了一种用来夹紧工件的装置，所述装置包括一个底座和一个适于放置且固定在底座上的工件托架。底座及托架包括对准装置，以沿三个垂直坐标轴以及角度位置将托架的位置相对于底座进行对准。对准装置包括以在底座和托架上的协同操作参考面的形式的第一对准元件对，所述第一对准元件对确定出托架在Z轴上的位置。对准装置进一步包括以协同操作线性对准元件对的形式设置的第二和第三对准元件对，所述对准元件对分别确定出托架在X和Y轴上的位置。每对协同操作对包括一个楔形的对中构件和一个具有匹配的对中狭缝的对应构件。夹紧装置用来在由对准装置所确定的准确位置中将托架夹紧到底座上。夹紧装置包括多个夹紧构件，每一个夹紧构件均包括一个固定在托架上的销构件及一个设置在底座上的夹头构件。托架包括一个平的表面，如果托架夹紧在底座上则所述平的表面朝向该底座。所述平的表面形成参考面中的一个面。第二和第三对准元件对之中的每一个构件与所述平的表面直接相连。每一个销构件也与所述平的表面直接相连。
发明内容
本发明的目的是提供一种夹紧装置，所述夹紧装置包括一个夹头和一个可松开地连接到夹头上的工件托架，所述夹紧装置的夹头尤其适用于托板系统，由此单独的夹头应当非常坚固且刚硬。
本发明的另一个目的是提供一种夹紧装置，所述夹紧装置包括一个夹头和一个可松开地连接到夹头上的工件托架，其中夹紧销可在X和/或Y方向上对准所述夹头而不存在任何间隙。
本发明的又一个目的是提供一种夹紧装置，所述夹紧装置包括一个夹头和一个可松开地连接到夹头上的工件托架，其中不需要提供单独的具有弹性的装置，夹紧销在X和/或Y方向上对准所述夹头后，夹紧销以及工件托架是能够在Z方向移动的。
为了实现以上所述的发明目的，本发明提供了一种夹紧装置，所述夹紧装置包括一个夹头和一个适于可松开地连接到夹头上的工件托架，所述工件托架具有一个平的底表面并包括一个从该平的底表面突出的夹紧销。夹头具有一个带有用于容纳工件托架上的夹紧销的圆锥形插入部的中心孔。夹紧销具有至少一个形状与中心孔的圆锥形插入部的形状相应的表面部，从而在X方向和/或Y方向将夹紧销的位置对准。而且，夹头具有将工件托架上的夹紧销夹紧固定在中心孔上的夹紧机构，且至少有一个表面部用作Z方向上的止挡件。
夹紧销的尺寸如下，在启动夹紧机构之前，在工件托架上平的底表面和用作Z方向上止挡件的夹头上的表面部之间存在一个间隙，在工件托架上的夹紧销插入到夹头上的中心孔内且夹紧销的表面部与中心孔的圆锥形插入部相接合之后，夹紧销已与夹头在X和/或Y方向对准。因此，在启动夹紧机构将夹紧销更深地拉入到中心孔时，夹紧销和/或围绕夹头的中心孔的区域适于弹性变形，同时朝向夹头表面部的工件托架用作Z方向上的止挡件，直到工件托架的平的底面静置在用作Z方向上的止挡件的夹头的表面部上为止。
因此，通过以下事实可以看出本发明的基本构思，夹紧销可以按照下述方式来设计，即工件托架不需静置在所述夹头上，夹紧销自身可以没有间隙地在X和/或Y方向上对准插入到夹头的孔中。换句话说，在对准夹紧销的期间，工件托架的底面与夹头的顶面之间保留一个很小的间隙。当通过夹紧机构将夹紧销更深地拉入到夹头的孔中时，所述间隙即被消除，由此为了所述目的夹紧销和/或围绕夹头的中心孔的区域使用了弹性材料。因此，工件托架在Z方向朝夹头移动，直到平的底面静置在由夹头顶部相应的表面区域所构成的Z方向上的止挡件上为止。这样，可完全避免提供在Z方向上有弹性的装置。
以下将参照附图对本发明的装置的实施例作进一步描述，其中图1表示夹头和工件托架的透视图；图2表示夹头和工件托架的第一个纵截面图；图3表示工件托架松动地放置在夹头上的纵截面图；图4表示工件托架夹紧在夹头上的纵截面图；图5至图7表示夹紧销不同实施例的透视图；图8表示加工台和托板的透视图；图8a和8b均表示图8中夹紧销的放大图。
具体实施例方式
图1表示夹紧装置的示意透视图。夹紧装置包括一个夹头1和一个工件托架40。工件托架40具有一个夹紧销30，工件托架40可通过该夹紧销30固定到夹头1上。这样的夹紧装置最好且尤其是用于在机床(未示出)的工作区以确定的精确位置夹紧工件。因此，如本实施例的情况，工件托架40本身同时可作为工件。
夹头1因本身为公知技术未在附图中示出，它固定在机床上，所述夹头具有一个用于容纳和固定工件托架40上的夹紧销30的中心孔2。所述孔2的上部区域设计成一个圆锥形的插入部3。夹头1的顶面具有与中心孔2以同心的关系定位的两个环形表面部5、6。环形表面部5、6用作工件托架40的Z坐标，也就是当工件托架40的底面静置在表面部5、6上时，表面部5、6就确定出工件托架40的高度位置。如图1中所看到的，内部环形表面部5以相对较小的距离围绕孔2。工件托架40包括一个平的底面41，所述底面41构成了静置在表面部5、6上的参考面，因此确定出高度位置，也就是工件托架40相对于夹头1的Z位置。夹头1上具有一个连接件4，该连接件向夹头1的内部提供液压或气动介质从而分别锁定和松开工件托架40的夹紧销30，这在下文将作更详细的解释。
图2表示夹头1和工件托架40的纵截面图。夹头1包括一个杯状的底部8、一个通过螺钉7与底部8相连的顶部9、和一个支承在顶部9的偏压弹簧(未示出)上的活塞10。顶部9具有一个中空的圆柱形套筒12，所述套筒从顶部9向下凸出。套筒12的内壁限定出一个由中心连续的圆柱孔所构成的孔2。套筒12与顶部9设计成一个整体的构造，由此套筒12向下延伸到圆形槽13中，所述圆形槽加工在夹头1的底部8上。
连接在工件托架40上的夹紧销30的顶端具有一个圆柱形的参考面38和一个环形的参考面37。夹紧销30的环形参考面37静靠在工件托架的平的底面41上；因而，用作Z坐标的工件托架的底面41相对于夹紧销30位于准确限定的位置上。
除了已经提到的活塞10和螺旋弹簧(未示出)外，用于夹紧夹紧销30的夹紧机构20还包括多个夹紧球15。夹紧球15由套筒12壁上所具有的径向延伸的孔14来容纳。为了能够使活塞10逆着弹簧(未示出)的偏压力移动至此处示出的顶端部，在夹头1的底部8与活塞10之间设置有压力室17。压力室17可为液压或气压加压密封。为清楚起见，附图中省去了密封压力室17所需的密封垫。
通过螺钉31连接在工件托架40上的夹紧销30包括一个位于夹紧销30前端的截顶圆锥形部分32。截顶圆锥形部分32的后侧形成一个圆周的肩部33，引入及固定夹紧销30的夹紧球15能静置在所述肩部上。夹紧销30的前缘36最好倒圆。夹紧销30在后端区域还包括一个截顶圆锥形部分35。前端部32及后端部35的斜度值调节成与中心孔2的圆锥形插入部3的斜度值相同。然而，前端部32设计成其最小外径比夹头1中心孔2的圆锥形插入部3的最大直径小约5到10mm。在任何情况下，夹紧销30前端部32的最大直径要大于夹紧销30后端部35的最小直径。结果是夹紧销30的前端部32为夹紧销30提供了在中心孔2内的粗对中，而后端部35提供了精细的对中，从而在X和Y方向都能对夹紧销30进行精确的位置调节。
为了使夹紧球15能径向地向内移入其工作位置，活塞10具有一个倾斜的压力面18。所述压力面18设计成当活塞10在其锁定位置时夹紧球15能自锁地保持在工作位置上。在上述压力面18的下面，活塞10具有环形槽19，当活塞10处在如图2和图3所示的松开位置时，夹紧球15可缩回到所述环形槽中。可以理解的是，只要活塞10处在这里所示的松开位置上，夹紧销20就易于插入夹头1的中心孔2中及从所述孔中移开。
夹头1的顶部9包括一个倾斜的底面21且活塞包括一个相应的倾斜顶部22。和套筒12一起延伸直到夹头1的底部8，这样的设计可产生非常刚性的组件，通过所述设计可实现非常大的拉力而不会在夹头1的顶部9产生任何明显的变形。而且，将夹头1的套筒12与顶部9设计成一整体确保非常大的拉力能作用在夹固在夹头1上的工件托架40上，这样就不会存在工件托架40沿轴向移动的危险，这是由于与使用单独的夹紧球罩的夹紧系统不同，这种设计在Z方向上没有弹性。而且，由于套筒12是连续的、成一整体的设计，故压力室17的密封可简化。
夹紧销30在可插入到夹头1的中心孔2之前只粗略地对准孔2。此后，工件托架可向下降低到夹头1中。插入时，首先，由于夹紧销的前部32与中心孔2的圆锥形插入部3的壁部3a相接合，故夹紧销30能粗略地对中。由于前端部32的斜度值等于中心孔2的插入部3的斜度值，又由于在将夹紧销30插入到中心孔2期间工件托架40保持在水平位置，导致在夹紧销30的前端部32和中心孔2的插入部3的壁部3a之间产生线接触。在线接触的情况下，夹紧销30与中心孔2各自发生损坏的危险比点接触的情况要小得多。
通过将夹紧销30连续地插入夹头1的中心孔2中，在夹紧销30后部的截顶圆锥形部分的影响下可使夹紧销30在X和Y方向实现精细的对中。因此，夹紧销30的后端部35全对称地静置在中心孔2的圆锥形插入部3的壁部3a上。在将工件托架40夹紧在夹头1上之前，也就是如图3所示的当工件托架40仅以其固有静置支承在夹头1上时，夹紧销30的尺寸这样选择，即用作Z坐标的环形表面部5、6和精细对中后工件托架40的平的底面41之间的间隙S的宽度在0.01至0.02mm之间。可以理解的是为了清楚起见而将图3所示的间隙S大大地进行了夸大。
提到夹紧销30，当夹紧销30松驰地(也就是不受任何拉力)插入夹头1的中心孔2时，这意味着夹紧销30的参考面37(所述参考面用作夹紧销30的Z坐标)要比上述提到的0.01至0.02mm之间的值大大高出环形表面部5、6。根据所设计的夹紧装置的大小和尺寸，上述提到的间隙S可在较宽范围内例如在0.005mm至0.1mm之间变化。可以理解地是工件托架40的底面不必要一定是平的，它可以包含不同的表面和/或平面。夹紧装置仍处在松开状态时，重要的仅仅是，位于用作夹头1的Z止挡件的同轴表面部5、6和要静置在所述表面部5、6上的工件托架40的表面部之间的间隙在以上所提到的范围之内，这样夹紧销30可对准X和Y方向，而不会在中心孔2的插入部3处出现间隙。而且，可以理解的是，构成夹紧销的Z坐标的所述夹紧销30的参考面37不必要一定与工件托架40的底面41相一致，如果合适，所述参考面也可以从中凹进或凸出，这取决于对夹紧销30和/或工件托架40及其底面各自的设计。
图4表示工件托架40夹紧在夹头1上的纵截面图。为了将松动插入的工件托架40夹紧在夹头1上，要将压力室17内的压力减小，在螺旋弹簧23、25的影响下，结果是活塞10被向下推入图4所示的位置，这些要在下文作更详细的描述。因而，如本领域所公知的，夹紧球15径向地向内移动且静置在夹紧销30的肩部33，因而将后者向下拉。在一直到20KN的大的压力的影响下，夹紧销30的长度稍微增加，同时其直径减小，中心孔2成圆锥形的插入部3稍微加宽。结果是夹紧销30进入到中心孔2的更深处，而工件托架40沿Z方向向下移动直到其平的底面41静置在夹头1的用作Z止挡的表面部5、6上为止。因而工件托架40不仅定位在X和Y方向上，而且还定位在Z方向上。换句话说，工件托架40对于夹头1在X和Y方向上实现对准是不需要有夹紧力作用在所述的两构件上的，而工件托架40要实现在Z方向上的移动需要专门利用在夹紧销30以及夹头1中心孔2的插入部3的区域材料的弹性。
就所涉及的尺寸和形状而言，对于操作重要的夹紧装置的各部件彼此以下述方式调节，即夹紧销30及其间工件托架40在X和Y方向精细定位之后，工件托架40的平的底面41与夹头1的表面部5、6之间的间隙S减小到零是主要唯一地借助于在夹紧销30以及夹头1在中心孔2的区域内材料的弹性实现的。因而，同已有技术中的夹紧装置相比，不一定要在Z方向上使用有弹性的构件或部件。
图4表示工件托架40夹紧在夹头1上的纵截面图，螺旋弹簧23、25也特别明显，所述弹簧为活塞10提供偏压，且所述弹簧是造成施加在夹紧销30上的拉力的原因。为了清楚地描述夹头1的设计，附图的左侧表示穿过夹头1的螺旋弹簧而截得的截面图，而附图的右侧表示在夹头1的螺旋弹簧之间截得的截面图。
螺旋弹簧的数量及其弹簧力均可根据所需要的拉力来选择。为了得到非常大的拉力，可使用如图4左侧所示的双弹簧，其中两根螺旋弹簧23、24彼此间同轴设置。为了补偿可能作用在夹头1顶部9上的扭力，直径上对置的螺旋弹簧23、25的缠绕方向是不相同的。夹头1最好具有沿环形路线均匀分布的多个螺旋弹簧，例如，实验证明要达到大的拉力就要使用总数为16根的螺旋弹簧，也就是8根外部螺旋弹簧23和8根内部螺旋弹簧24。
此外，由于套筒12和夹头1的顶部9为整体设计，且由于容纳在套筒12中的夹紧球15本质上没有间隙，因而图4右侧所描述的夹紧机构可获得大的拉力。
为了从夹头1处移开工件托架40，活塞10逆着螺旋弹簧的弹力由气压或液压驱动而向上移动。因此，夹紧球15被释放从而可退回到槽19中，并释放夹紧销30使其能从夹头1的中心孔2中向上拉出。夹紧机构被释放，夹紧销30及夹头1的中心孔2的顶部均由于其弹性特性而回复到最初的尺寸。
图5至图7分别表示三个不同的夹紧销30、30a和30c的实施例，所述夹紧销适于联合用在包括几个夹紧销的大的托板上。与图5中所示的最上面的夹紧销30相对应的实施例已经在上文描述，所述夹紧销包括一个用于在X和Y方向对中的形状为截顶圆锥形的表面部35，所述表面部设置在夹紧销30的后端。图6所示的夹紧销30a包括在其后端上的两个直径上对置的形状为截顶圆锥截体一部段的表面部35a，而不是截顶圆锥形。可以理解的是仅有正面的表面部35a能在图6中看到，而背面的部分隐藏在此图中。然而，在图6a所示的夹紧销30a的侧立面图中，两个表面部35a都是可见的。通过所述表面部35a，夹紧销30a可借助于中心孔2(见图1)上的圆锥形插入部3实现仅在一个方向上的对中，最好是在X方向或Y方向。为了能使夹紧销30a及其表面部35a在将其连接在工件托架40上时分别适当对准，夹紧销30a上具有两个适合与扳手或类似的工具相接合的直径上对置的展平部39。图7中所示的最下面的夹紧销30c在其后端设置具有截顶圆锥形的形状的表面部35c。然而，此表面部35c的外径比图5中所示夹紧销30的表面部35的外径小约0.1至0.2mm。因而，夹紧销30c作为简单的夹紧元件而不具备任何对中及定位功能。若夹紧装置处在夹固状态，也就是如果工件托架的平的底部静置在夹头的Z参考面部分上时，图7中夹紧销30c的截顶圆锥形部35c与夹头1(见图1)中心孔2上的圆锥形插入部3之间的间隙在0.1至0.2mm的范围内。
代替所具有的截顶圆锥形部35，图5中的夹紧销30可具有均匀分布在夹紧销30后部外缘上的形状为截顶圆锥截体一部段的四个表面部35a，所述表面部用于将夹紧销在X和Y方向上对准。
图8表示加工台42和工件托架43的透视图，所述加工台装备有四个夹头1、1a、1b和1c，所述工件托架(在下文中称作托板)装备有四个夹紧销30、30a、30b和30c。在四个夹紧销30、30a、30b和30c之中，与图5所示的夹紧销相对应的最上面的夹紧销30具有使夹紧销30在X和Y方向对中的截顶圆锥形部35。只要托板43夹固在加工台42上，所述夹紧销30就置于起始点。根据图6所示的实施例设计的两个横向夹紧销30a和30b分别包括两个直径上对置的形状为截顶圆锥截体一部段的表面部35a和35b，由此仍然是仅有正面的表面部35a和35b分别都是可见的。最后，与根据图7中的实施例相对应的最后面的夹紧销30c仅用作夹紧元件而不具备任何将托板43夹固到加工台42上的对中或定位功能。
图8a表示右侧夹紧销30a的放大图，图8b表示左侧夹紧销30b的放大图。所述两个夹紧销用作确定环绕由夹紧销30所定出的起始点的托板43的角位置。因而，右侧夹紧销30a的表面部35a在Y方向对准托板43，而左侧夹紧销30b的表面部35b在X方向对准托板43。如上文所提到的，最后面的夹紧销30c仅用来在Z方向夹紧托板43。
即使本实施例中有两个夹紧销30a、30b用作确定环绕起始点的托板43的角位置，仅使用一个夹紧销就足够达到此目的。然而，图8中所示的夹紧销的设计与布置及在上文所作的论述具有下述优点，即由于托板的热尺寸变化由相应的夹紧销来补偿，因而在夹紧过程中托板的位置不会发生几何的超定。就这个主题所作的测试证实根据图6所示的实施例所设计的夹紧销30a的表面部35a能平衡掉由热引起的托板43的膨胀或尺寸偏差可多达0.1至0.2mm。
除了在上文所论述的夹头1之外，所述夹头本身不具有任何用于确定工件托架绕Z轴的角位置的部件，其他类型的夹头完全可以具有能确定在X和Y方向上的位置以及绕Z轴的角位置的部件，结果是，如果合适工件托架也可仅有一个以所需的线位置及角位置夹紧在夹头上的夹紧销。可以理解的是，在这种情况下，工件托架应具有适当的定位部件，由此夹紧销仅用作对工件托架进行粗略的定位，而不能进行精细的定位。于是，可按照图7所示及所作的论述来设计夹紧销。
权利要求
1.一种夹紧装置，所述夹紧装置包括一个夹头和一个适于可松开地连接到所述夹头上的工件托架，所述工件托架具有一个平的底表面并包括一个从所述平的底表面突出的夹紧销，所述夹头具有一个用于容纳所述工件托架上的所述夹紧销的中心孔，该中心孔具有圆锥形插入部，所述夹紧销具有至少一个形状与所述中心孔的所述圆锥形插入部的形状相应的表面部，从而在X方向和/或Y方向对准所述夹紧销的位置，所述夹头还具有将所述工件托架上的所述夹紧销夹紧固定在所述中心孔上的夹紧机构，且至少有一个表面部用作Z方向上的止挡件，其特征在于所述夹紧销的尺寸如下，在启动所述夹紧机构之前，在所述工件托架上平的底表面和用作Z方向上止挡件的所述夹头上的表面部之间存在一个间隙，在所述工件托架上的夹紧销插入到所述夹头上的中心孔内且所述夹紧销的至少一个表面部与所述中心孔的圆锥形插入部相接合之后，所述夹紧销已与所述夹头在X和/或Y方向对准，因此，在启动夹紧机构以将所述夹紧销更深地拉入到所述中心孔时，所述夹紧销和/或围绕所述夹头的中心孔的区域适于弹性变形，同时所述述工件托架朝向所述用作Z方向上止挡件的夹头表面部，直到所述工件托架的平的底面静置在用作Z方向上的止挡件的所述夹头的表面部上为止。
2.如权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述工件托架平的底表面与用作Z-方向止挡件的所述夹头的表面部之间的间隙的宽度在0.005mm至0.1mm之间。
3.如权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧销包括一个构成Z坐标的表面部，在所述夹紧销在X和/或Y方向的对准不受夹紧力约束后，该表面部从用作Z方向止挡件的所述夹头的所述表面部突出0.005mm至0.1mm。
4.如权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧销包括一个用作粗略对中部分的前表面部及一个用作精细对中部的后表面部。
5.如权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧销的前表面部的形状为截顶圆锥形。
6.如权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧销的所述后表面部的形状为截顶圆锥形，该形状适于将夹头在X和Y方向上的位置与所述夹头的中心孔的圆锥形插入部对准。
7.如权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧销的前表面部的最大直径大于所述夹紧销的后表面部的最小直径。
8.如权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧销的后表面部包括适于在X或Y方向上对准所述夹紧销的两个在直径上对置的表面部。
9.如权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧销的后表面部包括沿所述夹紧销的外缘均匀分布且适于在X和Y方向上对准所述夹紧销的四个表面部。
10.如权利要求8或9所述的夹紧装置，其特征在于，所述后表面部的形状为一段截顶圆锥形。
11.如权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹头的所述中心孔设计成连续的平滑孔。
12.如权利要求5所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧销的截顶圆锥形的前表面部的最小外径比所述夹头的中心孔的圆锥形插入部的最大直径小3至15mm。
13.如权利要求5所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧销的前表面部的斜度值对应于所述夹头的中心孔的圆锥形插入部的斜度值。
14.如权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧销包括一个圆周的肩部，其中所述夹紧机构包括多个夹紧球以及可移动的致动活塞，活塞可将夹紧球从松开位置径向地移入夹紧位置，所述夹紧球在夹紧位置与所述夹紧销的圆周的肩部相接合。
15.如权利要求14所述的夹紧装置，其特征在于，所述致动活塞可轴向移动地容纳在所述夹头的顶部和所述夹头的底部之间，因而所述致动活塞受到静置在所述夹头的顶部朝向所述夹头的底部的弹簧的偏压。
16.如权利要求14所述的夹紧装置，其特征在于，所述致动活塞可以抵住所述弹簧的偏压力由气压或液压驱动而从夹紧位置移动到松开位置。
17.如权利要求15或16所述的夹紧装置，其特征在于，所述夹头的顶部包括一个中空的圆柱形套筒构件，该套筒构件的内部构成了所述夹头上的中心孔，该中心孔适于容纳所述夹紧销且具有适于容纳所述夹紧球的径向延伸的孔。
18.如权利要求17所述的夹紧装置，其特征在于，所述中空的圆柱形套筒构件延伸到所述夹头的底部。
19.如权利要求15所述的夹紧装置，其特征在于，至少有两根直径上对置的螺旋弹簧为所述致动活塞提供偏压，因而对置的螺旋弹簧的缠绕方向是不相同的。
20.如权利要求19所述的夹紧装置，其特征在于，每种情况下两根螺旋弹簧都同轴布置。
21.如权利要求15所述的夹紧装置，其特征在于，朝向所述致动活塞的夹头顶部的底端从中心径向地向下延伸。
22.一种夹紧装置，所述夹紧装置包括至少两个夹头和一个适于可松开地连接到所述夹头上的工件托架，所述工件托架具有一个平的底表面并包括多个从所述平的底表面突出的夹紧销，所述每一个夹头都具有一个用于容纳所述工件托架上的其中一个夹紧销的中心孔，该中心孔具有圆锥形插入部，所述夹紧销中的其中一个具有形状与所述中心孔的圆锥形插入部的形状相应的表面部，从而在X方向和Y方向对准所述夹紧销的位置，所述至少夹紧销中的另一个具有一形状仅在X或Y方向对准夹紧销位置的表面部，所述夹头中的每一个都还具有将所述工件托架上的一个夹紧销夹紧固定在所述中心孔上的夹紧机构，且至少有一个表面部用作Z方向上的止挡件，其特征在于所述每一个夹紧销的尺寸如下，在启动所述夹紧机构之前，在所述工件托架上平的底表面和用作Z方向上止挡件的所述夹头上的表面部之间存在一个间隙，在所述工件托架上的所述夹紧销插入到相应的夹头上的中心孔内且所述夹紧销的表面部与所述中心孔的所述圆锥形插入部相接合之后，所述夹紧销已与相应的夹头在X和/或Y方向对准，因此，在启动夹紧机构以将所述夹紧销更深地拉入到所述中心孔时，所述夹紧销和/或围绕所述夹头的中心孔的区域适于弹性变形，同时所述工件托架朝向所述用作Z方向上的止挡件的夹头表面部，直到所述工件托架的平的底面静置在用作Z方向上的止挡件的所述夹头的表面部上为止。
23.如权利要求22所述的夹紧装置，其特征在于，至少所述夹紧销中的另一个适于仅在X方向或仅在Y方向对准工件托架，因而至少所述夹紧销中的另一个的后部具有两个直径上对置的表面部。
全文摘要
一种夹紧装置，包括夹头和适于可松开地连接到夹头上的工件托架。夹头具有容纳工件托架上的夹紧销的中心孔。夹头上的中心孔具有圆锥形插入部，且夹紧销具有至少一形状与圆锥形插入部形状相应的表面部或多个表面部，从而在X方向和/或Y方向与夹紧销对准。夹头具有夹紧夹紧销的夹紧机构。夹头顶部的至少一表面部用作Z方向的止挡件。夹紧销的尺寸如下，在启动夹紧机构之前，在工件托架上平底表面和用作Z方向止挡件的夹头上的表面部之间存在间隙。在启动夹紧机构以将夹紧销更深地拉入中心孔时，夹紧销和/或围绕夹头中心孔的区域适于弹性变形，同时朝向表面部的工件托架用作Z方向的止挡件，直到工件托架的平底面静置在用作Z方向止挡件的夹头表面部为止。
文档编号B23B31/02GK1426872SQ0215157
公开日2003年7月2日 申请日期2002年12月19日 优先权日2001年12月19日
发明者K·弗赖斯 申请人:厄罗瓦公司