зажимное устройство

Формула изобретения

1. Зажимное устройство, включающее планшайбу и сменный стол, предназначенный для разъемного крепления к планшайбе, причем планшайба имеет, по меньшей мере, три центрирующих паза, и каждый из центрирующих пазов имеет первый боковой торец паза и второй боковой торец паза, при этом сменный стол имеет, по меньшей мере, три центрирующих выступа, расположенных и образованных для соответствия, по меньшей мере, трем центрирующим пазам, и планшайба также включает зажимное средство для крепления сменного стола к планшайбе, отличающееся тем, что каждый из центрирующих выступов имеет боковую выемку и/или рельефность, и каждый из первых торцов центрирующих пазов планшайбы предназначен для определения положения соединяющего центрирующего выступа сменного стола, на каждом из вторых торцов центрирующих пазов установлен зажимной элемент, предназначенный для сцепления указанной выемки и/или рельефности соединяющего центрирующего выступа с первым торцом центрирующего паза после крепления сменного стола к планшайбе так, что каждый из центрирующих выступов заходит в соединительный центрирующий паз в направлении оси Z и одновременно прижимается к противолежащему первому торцу центрирующего соединительного паза.

2. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый из указанных центрирующих выступов имеет с обеих сторон выемку и/или рельефность, и указанный первый торец центрирующего паза предназначен для определения положения соединительного центрирующего выступа и имеет форму, соответствующую форме центрирующего выступа, сцепляемого с ним так, что центрирующий выступ в направлении оси Z заходит в центрирующий паз под действием зажимного элемента.

3. Зажимное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что планшайба снабжена четырьмя центрирующими пазами, размещенными вокруг оси Z со смещением относительно друг друга на 90°, в соответствии с чем указанный сменный стол снабжен соответственно размещенными четырьмя центрирующими выступами, и в каждом случае два диаметрально противоположно размещенных центрирующих паза предназначены для определения положения сменного стола в направлении оси X, в то время как два оставшихся диаметрально противоположно размещенных центрирующих паза предназначены для определения положения сменного стола в направлении по оси Y.

4. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый из зажимных элементов выполнен как поворотный запирающий элемент, который предназначен для поворота к противоположному торцу паза посредством зажимного поршня, имеющего возможность перемещения в направлении оси Z.

5. Зажимное устройство по п.4, отличающееся тем, что зажимной поршень смещается по направлению к зажимному элементу посредством пружинного элемента.

6. Зажимное устройство по п.4, отличающееся тем, что центр вращения зажимного элемента расположен ниже соединительного центрирующего паза.

7. Зажимное устройство по п.4 или 6, отличающееся тем, что зажимной поршень снабжен цилиндрическим выступом, предназначенным для поворота зажимного элемента из начального положения в рабочее положение.

8. Зажимное устройство по п.7, отличающееся тем, что указанный цилиндрический выступ имеет коническую переднюю часть.

9. Зажимное устройство по п.7, отличающееся тем, что зажимной поршень смещается по направлению к зажимному элементу посредством пружинного элемента.

10. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что планшайба имеет центральное сквозное отверстие.

11. Зажимное устройство по п.1, отличающееся тем, что зажимной элемент снабжен несколькими опорными поверхностями по оси Z, каждая из которых расположена между смежными центрирующими пазами.

12. Зажимное устройство по п.11, отличающееся тем, что опорные поверхности по оси Z, по существу, имеют форму сегмента кольцеобразной детали.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к зажимному устройству, содержащему планшайбу и сменный стол, предназначенный для разъемного крепления к планшайбе. Планшайба имеет, по меньшей мере, три центрирующих паза, а сменный стол имеет соответствующее количество центрирующих выступов, размещенных и образованных для соответствия центрирующим пазам. Планшайба также включает зажимное средство для крепления сменного стола к планшайбе.

Зажимное устройство упомянутого выше типа главным образом используется для фиксации обрабатываемых деталей, с высокой точностью расположенных на станке для обработки. Таким образом, обрабатываемая деталь сначала фиксируется на сменном столе, а сменный стол разъемно прикрепляется к планшайбе. В большинстве случаев планшайба сама жестко крепится к станку.

В известных зажимных устройствах такого типа планшайба обычно имеет четыре центрирующих выступа, каждый из которых имеет две противолежащие конические боковые поверхности. Сменный стол снабжен четырьмя пазами, расположенными перед упомянутыми центрирующими выступами и соответствующими их форме. Сменный стол включает расположенный по центру зажимной стержень, посредством которого он может быть прикреплен к планшайбе. После крепления сменного стола к планшайбе центрирующие выступы входят в центрирующие пазы и выравнивают сменный стол относительно планшайбы в направлениях осей X и Y, а также выравнивают его угловое положение.

В патенте EP 0255042 раскрыто зажимное устройство упомянутого выше типа, предназначенное для фиксации обрабатываемой детали на станке. Зажимное устройство по существу содержит планшайбу, электрододержатель и зажимной стержень, который крепится к электрододержателю. Верхняя поверхность электрододержателя снабжена четырьмя пазами, смещенными вокруг центральной оси Z друг относительно друга на 90°. Каждый торец каждого паза имеет надрез, образующий выступ, который является упруго эластичным в направлении оси Z.

Четыре гребня выступают от поверхности планшайбы, которая обращена к электрододержателю. Форма и расположение этих гребней по существу соответствуют форме и расположению четырех вышеупомянутых пазов, которыми снабжен электрододержатель. Планшайба по углам снабжена четырьмя стойками в направлении оси Z. После прикрепления электрододержателя к планшайбе гребни планшайбы зацепляются упругими выступами электрододержателя и аксиально деформируют последние в направлении оси Z так, что в упомянутом направлении Z соответствующие пазы упираются в опорные поверхности, которыми снабжен электрододержатель; таким образом, определяется положение по оси Z электрододержателя относительно планшайбы. Посредством гребней, включающих упругие выступы, определяется расположение электрододержателя в направлениях осей X и Y, а также его угловое положение вокруг оси Z и по отношению к планшайбе.

Для перемещения электрододержателя от планшайбы электрододержатель должен перемещаться аксиально, то есть в направлении оси Z, по траектории, соответствующей, по меньшей мере, длине центрального зажимного стержня, находящегося над электрододержателем. Другими словами, это означает, что в направлении оси Z и выше электрододержателя, прикрепляемого к планшайбе, должно быть свободное пространство, которое соответствует, по меньшей мере, длине зажимного стержня, что позволяет снимать и удалять электрододержатель с планшайбы.

Целью настоящего изобретения является создание зажимного устройства упомянутого выше типа, которое имеет малую общую высоту в собранном состоянии и в котором для обеспечения возможности снятия сменного стола с планшайбы требуется сравнительно малое свободное пространство в направлении оси Z.

Эти и другие цели достигаются посредством настоящего изобретения, представляющего собой зажимное устройство, содержащее планшайбу и сменный стол, предназначенный для разъемного крепления к планшайбе. Планшайба имеет, по меньшей мере, три центрирующих паза, при этом каждый из центрирующих пазов имеет первый боковой торец паза и второй боковой торец паза.

Сменный стол имеет, по меньшей мере, три центрирующих выступа, размещенных в трех центрирующих пазах и соответствующих им по форме. Каждый из центрирующих выступов имеет боковую выемку, а планшайба содержит зажимное средство для крепления сменного стола к планшайбе.

Каждый из вышеупомянутых первых торцов центрирующих пазов планшайбы предназначен для определения положения соединительного центрирующего выступа сменного стола, а каждый из вышеупомянутых вторых торцов центрирующих пазов снабжен зажимным элементом, предназначенным для зацепления выемки соединительного центрирующего выступа после скрепления сменного стола с планшайбой, так, что каждый из центрирующих выступов входит в соединительный паз в направлении оси Z и одновременно прижимается к противоположному вышеупомянутому первому торцу соединительного центрирующего паза.

Таким образом, основная идея настоящего изобретения заключается в том, что для скрепления сменного стола с планшайбой не нужен отдельный зажимной болт или стержень. А именно, центрирующие выступы, которыми снабжен сменный стол, служат для центрирования сменного стола относительно планшайбы и одновременно для скрепления сменного стола с планшайбой. В конечном итоге, в каждом центрирующем пазу планшайбы один из торцов паза предназначен для центрирования или размещения центрирующих выступов, входящих в них, в то время как противоположный торец паза образован зажимным элементом, который предназначен для зацепления выемки и/или рельефности на соединительном центрирующем выступе. Таким образом, зажимной элемент не только захватывает центрирующий выступ в направлении оси Z в центрирующем пазу, но и одновременно прижимает противоположный торец паза для осуществления центрирования.

На фиг.1 показан вид в перспективе планшайбы и сменного стола.

На фиг.2 показан вид сверху планшайбы.

На фиг.3 показан поперечный разрез сменного стола и планшайбы, причем эти два элемента находятся в положении разнесения друг от друга.

На фиг.4 показан поперечный разрез сменного стола и планшайбы в собранном состоянии, но не скрепленных друг с другом; и

на фиг.5 показан поперечный разрез сменного стола и планшайбы, скрепленных друг с другом, в собранном состоянии.

На фиг.1 показан вид в перспективе сменного стола 2, а также планшайбы 1 и некоторых деталей, которые будут описаны ниже. Планшайба имеет, по существу, цилиндрическую форму и включает, по существу, круговое основание 3, на котором зафиксирован кольцевой элемент 4 посредством нескольких винтов 5; таким образом, этот кольцевой элемент 4 окружает всю планшайбу 1. Планшайба 1 имеет центральное сквозное отверстие 6, которое предназначено для размещения втулки 7.

Уплотняющие кольцевые элементы 8 и 9 в каждом случае размещают сверху как на кольцевом элементе 4, так и на втулке 7 соответственно. Планшайба 1 также снабжена четырьмя центрирующими пазами 10a, 10b, 10c и 10d, которые смещены относительно друг друга на 90° и расположены коаксиально вокруг центральной оси Z 26. С другой стороны, сменный стол 2 снабжен четырьмя центрирующими выступами 20a, 20b, 20c и 20d, размещенными в соответствии с центрирующими пазами 10a, 10b, 10c и 10d планшайбы 1 и предназначенными также для сборки двух элементов 1 и 2.

При этом планшайба 1 снабжена центрирующими пазами 10a, 10b, 10c и 10d в каждом случае, причем одна из сторон или торцов паза предназначена для соединяющих их центрирующих выступов сменного стола 2, в то время как другую сторону паза или торец составляет зажимной элемент, выполненный в виде закрепленной с возможностью поворота задвижки 11a, 11b, 11с и 11d. Все четыре задвижки 11a, 11b, 11с и 11d служат для крепления сменного стола 2 на планшайбе 1, как будет более подробно описано далее. Преимущественно, задвижки 11a, 11b, 11с и 11d перемещаются поперечно в пазах, которыми для этой цели снабжена планшайба. В собранном состоянии зажимного устройства соответствующие задвижки 11a, 11b, 11с и 11d зафиксированы с его внутренней стороны втулкой 7 и с его внешней стороны - кольцевым элементом 4, чем и определяется осевое размещение.

На фиг.2 показан вид сверху планшайбы 1. Помимо четырех центрирующих пазов 10a, 10b, 10c и 10d и четырех задвижек 11a, 11b, 11с и 11d, этот чертеж также показывает четыре стороны паза или торца 14a, 14b, 14c и 14d. При рассмотрении двух центрирующих пазов 10c и 10a, показанных на чертеже в вертикальном положении друг напротив друга, следует отметить, что в каждом случае торцы пазов правой стороны 14a, 14c определяют положение сменного стола 2 относительно планшайбы 1 в направлении оси Х. Теперь при рассмотрении других двух центрирующих пазов 10d и 10b, расположенных на чертеже в горизонтальном положении друг напротив друга, следует отметить, что в каждом случае нижние торцы пазов 14a, 14c определяют положение сменного стола 2 относительно планшайбы 1 в направлении оси Y. Оставшиеся поверхности 15a, 15b, 15c и 15d, в каждом случае расположенные между смежными центрирующими пазами 10a/10b; 10b/10c; 10c/10d; 10d/10a, образуют опорную поверхность, определяющую положение сменного стола 2 относительно планшайбы 1 в направлении оси Z. Эти опорные поверхности 15a, 15b, 15c и 15d имеют, по существу, форму сегмента кольцеобразной детали.

На фиг.3 показаны сменный стол 2 и планшайба 1 в поперечном разрезе по плоскости, проходящей через центрирующий паз 10a сменного стола 2 и соединяющей центрирующий выступ 20a, из-за чего круглая часть основания показана в уменьшенном масштабе. Нижняя часть основания, соединяемая задвижкой 11a, содержит цилиндрическую часть 12a, которая расположена в соответствующем пазу планшайбы 1. Одновременно, эта цилиндрическая часть 12 включает в себя подшипник, вокруг которого поворачивается задвижка 11a. Для функционирования задвижки 11a зажимной поршень 16, перемещаемый по направлению к задвижке 11a посредством пружины 19, упирается в основание 3. Зажимной поршень 16 включает кольцевой поясок 17, а также цилиндрический выступ 18, передняя часть которого имеет коническую форму, посредством которой задвижка 11a является радиально подвижной и соответственно поворачивается вокруг подшипника. Предпочтительно, чтобы выступ 18 был несколько сглажен со стороны, которая обращена к задвижке 11a, для увеличения поверхности контакта между выступом 18 и задвижкой 11a и, таким образом, для уменьшения удельного давления нагрузки на верхнюю часть 13a задвижки 11a.

Для перемещения зажимного поршня 16 против усилия со стороны пружины 19 в его начальное исходное положение, как показано на фиг.3, сжатый воздух подается в отсек, расположенный выше кольцевого пояска 17. Подача сжатого воздуха в этот отсек выполняется через кольцевой паз 21 и канал 22. В зажимном устройстве в собранном состоянии, как показано на фиг.3 и 4, паз 21 присоединяется к кольцевому круговому элементу 4 (см. фиг.1), причем кольцевой канал загерметизирован посредством не показанных уплотнительных элементов.

Заслуживает особого внимания то, что центрирующий выступ 20a снабжен углублениями 23a, 24a на его противоположных сторонах. С правой стороны центрирование торца паза 14a, как видно из фиг.3, обеспечивается центрирующим соединительным выступом 20a, выполненным рельефным для упора, как видно из фиг.3, причем выемка с правой стороны 23a центрирующего выступа 20a скрепляет сменный стол 2 с планшайбой 1. Поскольку используется задвижка 11a, она снабжена рельефностью 13a для упора в другую, как можно видеть на фиг.3, с левой стороны, выемку 24a центрирующего выступа 20a после скрепления сменного стола 2 с планшайбой 1.

Фиг.4 показывает поперечный разрез сменного стола 2 и планшайбы 1 в сборе, но еще не в закрепленном состоянии. Для того чтобы обеспечить возможность прохождения центрирующего выступа 20a сменного стола 2 в соответствующий паз планшайбы 1, поршень 16 должен пневматически переместиться до упора или в исходное положение вниз, как показано на фиг.4. Таким образом, задвижка 11a находится в исходном положении и повернута в левую сторону, как это видно на фиг.4. При необходимости обеспечения дополнительного нахождения задвижки 11a в ее вышеупомянутом начальном положении с левой стороны, когда зажимной поршень 16 находится в своем нижнем исходном положении, она может снабжаться (не показанным) пружинным элементом. С другой стороны, задвижка 11a выполнена так, что она будет перемещаться из требуемого исходного положения с левой стороны от центрирующего выступа 20a, проходя в центрирующем пазу 10a, в требуемое положение с правой стороны.

Как только сменный стол 2 упирается в контрольные поверхности в направлении по оси Z планшайбы 1 и центрирующие выступы оказываются в центрирующих пазах, пневматическое усилие, действующее на зажимной поршень 16, уменьшается так, что в итоге он перемещается в рабочее положение, согласно фиг.5, под влиянием связующей пружины 19. В процессе перемещения зажимного поршня 16 вверх выступ 18 с небольшой конусностью прижимается и перемещает задвижку 11a по направлению к стороне или торцу паза 14a. Согласно изобретению, обе стороны или торца паза 14a и рельефности 13a задвижки 11a, центрирующий выступ 20a входят в центрирующий паз так, что в результате происходит центрирование с одной стороны в направлении по оси Z. С другой стороны, и, по существу, одновременно, происходит центрирование сменного стола 2 в направлениях оси X и оси Y, а также определяется его угловое положение вокруг оси Z. При перемещении зажимного поршня 16 вверх задвижка 11a поворачивается в зависимости от ее возможного выполнения по направлению к правой стороне на расстояние, составляющее от нескольких десятых миллиметра до нескольких миллиметров, в его рабочее положение, при котором сменный стол 2 скреплен с планшайбой 1. Таким образом, он также опирается по оси Z на поверхности 15a, 15b, 15c и 15d (см. фиг.2), в результате чего, помимо точной регулировки положения в направлении по оси Z, также обеспечивается точная регулировка его положения не только в направлениях по осям X и Y, но и учитывается регулировка его углового положения вокруг оси Z. Следует отметить, что центрирующий выступ 20a имеет такие размеры, что он не упирается в основание центрирующего паза по окончании действия зажима.

Имеется в виду, что все вышеприведенные объяснения, относящиеся к совмещению центрирующего выступа 20a с центрирующим пазом 10a, являются одинаково справедливыми для трех других центрирующих выступов 20b, 20c и 20d и для трех других пазов 10b, 10c и 10d, включая все соответствующие элементы.

Вместо четырех различных зажимных поршней для приведения в действие четырех задвижек может быть использован общий кольцевой поршень, имеющий четыре цилиндрических выступа, приводящих в действие четыре задвижки. С другой стороны, преимущественно, центрирующий выступ может снабжаться вместо или дополнительно с предварительно упомянутой выемкой рельефности, соотносящейся с соответственно выполненным зажимным средством.

Преимущества зажимного устройство согласно настоящему изобретению, а также вышеописанного возможного варианта конструкции могут быть обобщены следующим образом:

очень компактная конструкция, в частности очень низкая по высоте, так как в данной конструкции нет необходимости использования центрального зажимного стержня, который предусматривается в большинстве предшествующих технических решений;

для перемещения сменного стола достаточно 10 мм свободного пространства над зажимной планшайбой;

очень простая конструкция, в которой отсутствуют эластичные упругие центрирующие элементы;

очень высокая точность центрирования и абсолютная стабильность;

из-за отсутствия центрального зажимного элемента в форме длинного штифта зажимной элемент может иметь непрерывное центральное отверстие;

обусловленное наличием вышеупомянутых двух кольцевых уплотняющих элементов достигается эффективное предохранение элементов, предназначенных для центрирования и расположенных между упомянутыми двумя уплотняющими элементами;

зажимные поршни, предназначенные для приведения в действие задвижек, являются пневматически герметичными в отношении рабочей среды;

воздух никак не сможет попасть на пневматически очищаемые центрирующие и/или опорные поверхности; и

не требуются больших сжимающих усилий, действующих в направлении по оси Z; таким образом, сменный стол может иметь очень маленькие габаритные размеры.