CN101015864A - 卡盘及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卡盘和使卡盘内的物体对中的方法。所述卡盘包括两对夹爪，每对夹爪中的一个夹爪以基本上与另一个夹爪相对的关系布置。所述夹爪对中的至少一对的夹爪被连接在一起以便同时移动。优选地是，每对夹爪中的一个夹爪与该对夹爪的另一个夹爪相连以便同时移动。所述夹爪可布置成使得一对夹爪中的一个夹爪的移动引起该对夹爪中的另一个夹爪的相应径向移动。每对夹爪中的两个夹爪基本上径向彼此相对布置。一对夹爪相对于另一对夹爪基本上垂直布置。每对夹爪最好可独立于另一对夹爪移动。

Description

卡盘及方法

技术领域

本发明涉及一种卡盘和一种使物体在卡盘上对中的方法。尤其是，本发明的卡盘和方法被用于使管形件对中。

背景技术

管形件的机加工通常包括在两个或多个夹爪上夹紧管形件以承受切削力并使管形件对中以在管形件已加工和未加工部分之间形成相对的同心。常规的卡盘通常具有在径向上沿管形件布置的三个夹爪以同时移动并使管形件对中。通常，管形件的外部并不是绝对的圆形，而是类似于椭圆形。因此，当用这些卡盘夹紧时，管形件的平均中心是不正确的，导致加工不均。

避免产生这一问题，一个常见的方法是独立地控制每个夹爪以补偿由于管形件的类似椭圆形而产生的对中误差。然而，这种方法耗时且经常不精确。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种包括两对夹爪的卡盘，其中，每对夹爪中的一个夹爪相对于另一个夹爪以基本上相对的关系布置，并且所述两对夹爪中的至少一对的夹爪被连接在一起以便同时移动。

两对夹爪中都可以使一个夹爪与该对夹爪中的另一个夹爪相连以同时移动。所述夹爪可被布置成使得在一对夹爪中的一个夹爪的移动引起或控制在该对夹爪中另一个夹爪的相应径向移动。每对中的夹爪可以与另一个基本径向相对的关系布置。因此，一个夹爪的移动自动引起或控制该对夹爪中另一个夹爪的相应移动。

一对夹爪可相对于另一对夹爪基本上垂直地布置。每对夹爪可独立于另一对夹爪而移动。

所述卡盘可包括齿轮传动装置，所述齿轮传动装置与每个夹爪相连以影响或控制该对夹爪中的另一个夹爪的同时移动。因此，每对夹爪中相对的夹爪可以机械方式连接在一起，从而使得一个夹爪的移动引起或控制另一个夹爪的相应移动。

一对夹爪中的每个夹爪可由与所述齿轮传动装置相连的致动装置移动。所述致动装置可提供线性力以在径向上推进和缩回与其相连的夹爪。

一个致动装置可与每对夹爪相连。根据这一实施例，所述齿轮传动装置可传递使每个夹爪径向移动的力。替代地，对每个夹爪提供一个致动装置，使得所述齿轮传动装置起到使所述夹爪同步移动的作用。根据这一设置，所述齿轮传动装置传递最小(或不传递)力。

所述致动装置包括一个压头(ram)。所述压头具有用于与一个小齿轮啮合的齿。与一对夹爪中相对的夹爪的齿啮合的小齿轮可通过大直径齿轮连接在一起以一起移动。可为每对夹爪提供单独的大直径齿轮。

所述大直径齿轮可例如相对于所述卡盘的孔在轴向上与另一个大直径齿轮间隔布置。一对夹爪的小齿轮可具有向前突出的轴，每个轴具有固定在该轴上以与相应的大直径齿轮啮合的单个齿轮。另一对夹爪的小齿轮可具有向后突出的轴，每个轴具有固定在该轴上以与相应的大直径齿轮啮合的单个齿轮。

主致动液压缸可与每对夹爪中的第一夹爪相连，以驱动与该夹爪相连的所述压头。辅助液压缸可与每对夹爪中的第二夹爪相连并可在与所述主致动液压缸相同的压力(并且可选择地是从同一压力源)下运行。因此，所述齿轮传动装置可引起或引导所述夹爪的相应移动，但是，径向向内移动夹爪所需的主推力可由采用连接到各自夹爪上的液压缸形式的各致动装置提供，由此减少了所需由所述齿轮传动装置传递的力。

所述夹爪具有伸长件以延长每个夹爪的径向向内可达范围。所述伸长件具有至少两个支座，每个支座具有用于与所述卡盘内的物体接触的接触面。所述至少两个支座相对于所述卡盘内的物体纵向布置。

用于与所述卡盘内的物体接触的每个接触面至少部分是弧形的。

一对夹爪可沿着管形件的轴线与另一对夹爪在纵向上偏离。这一设置改进了在所述卡盘内的物体的横向对中。

根据本发明的第二方面，提供了一种使物体在具有两对夹爪的卡盘内对中的方法，其中，每对夹爪中的一个夹爪与另一个夹爪基本上相对地布置，并且至少一对夹爪的两个夹爪被连接在一起以便同时移动，所述方法包括以下步骤：

向将被对中的所述物体移动每对夹爪；

通过每个夹爪接触所述物体；并使所述物体对中。

所述方法可包括连接每对夹爪中的两个夹爪以同时移动。所述方法可包括将夹爪对布置成基本上相互垂直。所述方法优选包括彼此独立地移动每一对夹爪。

所述方法可包括使每对夹爪与单独的齿轮传动装置相连。所述方法可包括通过将致动装置与所述夹爪相连而使所述夹爪致动。

所述方法可包括使压头与每个夹爪相连；使每个压头具有齿；使每个压头的所述齿与相应的小齿轮啮合；以及使每个小齿轮与大直径齿轮相连。所述方法可包括对每对夹爪提供一个大直径齿轮。

附图说明

现在参照附图并如其所示对本发明的一个实施例进行描述，其中：

图1是根据本发明的卡盘的局部剖视图；

图2是沿图1所示的线Z-Z截取的液压操纵压头的剖视图；

图3是沿图1所示的线X-X截取的液压压头的剖视图；以及

图4是管形件位于其中的改进的卡盘的局部剖视图。

具体实施方式

在图1中卡盘总体上用10示出。卡盘10具有第一对液压压头50和第二对液压压头60。每对压头横过卡盘10的孔的轴线基本上在直径上相对布置。第一压头50a和50b在基本上垂直的轴线上布置在卡盘10的孔的上方和下方。第二对压头60a和60b在基本上水平的轴线上布置在卡盘10的孔的左侧和右侧。因此，两对压头50、60基本上相互垂直地布置。每个压头50a、50b、60a、60b可在径向上移动并经由轴套(未示出)突出到卡盘10的孔12内。

上部和下部的第一压头50a、50b沿其外周具有齿条51a、51b。每组齿条51a、51b与相应的第一小齿轮52a、52b啮合。在直径上相对的小齿轮52a、52b被固定在向前突出的第一小齿轮轴54a、54b上。如图3所示，第一小齿轮轴54a、54b安装到第一小直径齿轮55a、55b上。

同样，与水平布置的第二对压头60a、60b的齿条61a、61b啮合的两个小齿轮62a、62b连接到向后突出的第二小齿轮轴64a、64b上。如图4所示，第二小齿轮轴64a、64b中的每一个都安装到一个第二小直径齿轮65a、65b上。根据一个实施例，安装到相应的小齿轮轴54、64上的小齿轮52、62的齿的尺寸不相同。但是，这不是本发明的基本要求。

向着卡盘10的前部设置第一大直径齿轮58。第一大直径齿轮58的齿与安装到第一小齿轮轴54a、54b上的上部和下部第一小直径齿轮55a、55b都啮合。

向着卡盘10的后部设置第二大直径齿轮68。同样，安装到第二小齿轮轴64a、64b上的第二小直径齿轮65a、65b的齿与第二大直径齿轮68啮合。小直径齿轮55、65在各自的轴承59、69中运行。

主致动液压缸56连接到与相应的第一小齿轮轴54b上第一小齿轮52b相啮合的第一压头50b。另一个主致动液压缸66被布置成移动第二压头60b并促使与第二小齿轮轴64中的一个相连的第二小齿轮62b旋转。主致动液压缸56、66中的每一个可以可变压力分别致动以在径向上移动压头50b、60b。

辅助缸57与第一压头50a相连。类似的辅助缸67与第二压头60a相连。辅助缸57、67被布置成在直径上基本上与相应的主致动液压缸56、66相对。辅助缸57、67可在与主致动液压缸56、66相同的压力下操作，因此提高了使用中在管件上的径向推力和夹紧力。

为了在卡盘10的孔12内容纳各种尺寸的管形件、并且也为了提高管形件在卡盘10内的稳定性，每个压头50、60的前端可设置不同尺寸的夹爪。在图4中示出了这种改进的一个实例，其中液压压头50a、50b分别与一个夹爪20a、20b相连。每个夹爪20a、20b具有两个支座22a、22b。支座22a、22b增加了与卡盘10内管形件16接触的表面面积，并沿着管形件16的弧形外表面。另外，支座22a、22b沿管形件16长度方向纵向地布置，由此使管形件16稳定并支承在卡盘10的夹爪20a、20b内，并基本上限制了管形件16在其自身重力下的偏离。支座22a、22b具有弧形接触面，以在对中操作过程中使管形件16处于卡盘10内并通常允许管形件在卡盘10内滑动。

夹爪20a、20b尤其适用于具有小直径和小硬度的管形件。还沿着管形件16的长度方向在其它地方提供额外的支承(未示出)以保持管形件16的通孔基本上与支座22a、22b的接触面的通孔垂直。同样，压头60a、60b具有夹爪(未示出)，所述夹爪具有同样的带有弧形接触面的支座。夹爪20a、20b基本上将管形件16以防止下垂的方式支承在支承件之间，并降低在管形件16被夹紧位置管形件16的通孔产生角度偏移的风险。这样降低了即使在夹爪20a、20b和卡盘10准确地位于中点时在卡盘10的区域中管形件16偏心的可能性。

在使用卡盘10之前，管形件16被设置在与压头50a、50b相连的夹爪20a、20b之间，以确保管形件16基本水平、并使其通孔垂直于卡盘10的接触面。

第一主致动液压缸56和相对的辅助缸57可被致动以使第一上部和下部压头50a、50b移向管形件16。通过与安装到小齿轮轴54a、54b上的小齿轮52a、52b相啮合的第一压头50a、50b的齿51a、51b和与第一大直径齿轮58相啮合的第一小直径齿轮55a、55b，使上述径向移动同步。基本上在直径上相对的压头50a、50b与大直径齿轮58的相互接触引起压头50a、50b相应的移动。

由于管形件16在椭圆度上存在微小差异，因此安装到压头50a、50b上的支座22a、22b不可能同时与管形件16接触。但是，支座22a、22b中第一个到达管形件16的将会继续前移推动管形件16直至之后到达的支座22a、22b在直径上相对的位置与管形件16接合，这样起到了在垂直面上使管形件对中的作用。

同样，第二主致动液压缸66和辅助缸67通过设置在第二压头60a、60b上的齿61a、61b引起安装到小齿轮轴64a、64b上的第二小齿轮62a、62b相应的移动。由于小直径齿轮65a、65b与第二大直径齿轮68啮合，因此在直径上相对的夹爪具有相应的移动。在水平面上第一个到达的夹爪将会与管形件16接触并将其向相对的夹爪推动。当第二对夹爪与管形件16接触时，管形件16在垂直的夹爪内滑动直至管形件16随后在水平面内被对中。

这样，每对夹爪中的每个夹爪20a、20b具有相应的径向移动。另外，通过两个大直径齿轮58、68，每对夹爪可相对另一对独立地移动。这样比手动调整夹爪20a、20b获得了更大的精确度。两个垂直布置的夹爪和两个水平布置的夹爪使管形件16能够在两个平面并在沿管形件16圆周的四个点上被对中。因此，采用每对可同时移动的两对独立致动的夹爪确保了管形件16在四个接触点上准确地被对准并对中，以补偿管形件16的椭圆度。

辅助缸57差动地减少了通过齿啮合传递的转矩，使得对于给定的径向夹紧力，所需的通过齿啮合传递的转矩更小，由此提高了卡盘10的耐用性。

通过使支座22a、22b具有弧形接触面以改善夹紧载荷分布并避免较薄的管件被压碎，卡盘10可得到进一步的改进。

可提供另外的几对相对的夹爪，并且每对夹爪最好相连以与该对中的另一个夹爪同时移动。例如可以提供三对夹爪，尽管四对夹爪对于对中操作是优选的。

在不脱离本发明范围的前提下可以做出多种变形和改进。

Claims (31)

1.一种卡盘，包括两对夹爪，其中，每对夹爪中的一个夹爪相对于另一个夹爪以基本上相对的关系布置，并且所述两对夹爪中的至少一对的夹爪被连接在一起以便同时移动。

2.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，每对夹爪中的一个夹爪与该对夹爪中的另一个夹爪相连以便同时移动。

3.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述夹爪被布置成使得在一对夹爪中的一个夹爪的移动引起该对夹爪中另一个夹爪的相应径向移动。

4.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，每对夹爪中的夹爪以基本上在直径上相互相对的关系布置。

5.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，一对夹爪相对于另一对夹爪基本上垂直地布置。

6.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，每对夹爪可独立于另一对夹爪移动。

7.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述卡盘包括齿轮传动装置，所述齿轮传动装置与每个夹爪相连以实现该对夹爪中的另一个夹爪的同时移动。

8.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，每对夹爪中相对的夹爪以机械方式连接，从而使得一对夹爪中一个夹爪的移动引起该对夹爪中另一个夹爪的相应移动。

9.如权利要求7所述的卡盘，其特征在于，一对夹爪中的每个夹爪可通过与所述齿轮传动装置相连的致动装置移动。

10.如权利要求9所述的卡盘，其特征在于，所述致动装置提供线性力，以在径向上推进并缩回与其相连的所述夹爪。

11.如权利要求9所述的卡盘，其特征在于，一个致动装置被连接到每对夹爪。

12.如权利要求11所述的卡盘，其特征在于，所述齿轮传动装置传递使每个夹爪径向移动的力。

13.如权利要求9所述的卡盘，其特征在于，对每个夹爪设置一个致动装置，并且所述齿轮传动装置起到使所述夹爪同步移动的作用。

14.如权利要求9所述的卡盘，其特征在于，所述致动装置包括至少一个压头。

15.如权利要求14所述的卡盘，其特征在于，每个压头具有用于与小齿轮啮合的齿。

16.如权利要求15所述的卡盘，其特征在于，每个小齿轮与一对夹爪中相对的夹爪的齿啮合，并且所述小齿轮通过齿轮连接以便同时移动。

17.如权利要求16所述的卡盘，其特征在于，对每对夹爪设置单独的齿轮。

18.如权利要求17所述的卡盘，其特征在于，所述齿轮相对于所述卡盘的孔在轴向上相互间隔开。

19.如权利要求14所述的卡盘，其特征在于，主致动液压缸与每对夹爪中的第一夹爪相连，以驱动与该夹爪相连的所述压头。

20.如权利要求19所述的卡盘，其特征在于，辅助液压缸与每对夹爪中的第二夹爪相连，并可在与所述主致动液压缸相同的压力下运行。

21.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，每个夹爪具有伸长件，以延长所述夹爪的径向向内可达范围。

22.如权利要求21所述的卡盘，其特征在于，所述伸长件具有至少两个支座，每个支座具有用于与所述卡盘内的物体接触的接触面。

23.如权利要求22所述的卡盘，其特征在于，所述至少两个支座相对于所述卡盘的所述孔在轴向上间隔开。

24.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，用于与所述卡盘内的物体接触的每个接触面至少部分地是弧形。

25.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，一对夹爪相对于所述卡盘的所述孔在轴向上与另一对夹爪偏离。

26.一种使物体在具有两对夹爪的卡盘内对中的方法，其中，每对夹爪中的一个夹爪与另一个夹爪基本上相对地布置，并且至少一对夹爪的两个夹爪被连接在一起以便同时移动，所述方法包括以下步骤：

向将被对中的所述物体移动每对夹爪；

通过每个夹爪接触所述物体；并使所述物体对中。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，包括连接每对夹爪中的两个夹爪以便同时移动。

28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，包括基本上相互垂直地布置每对夹爪。

29.如权利要求26所述的方法，其特征在于，包括与另一对夹爪独立地移动每一对夹爪。

30.如权利要求26所述的方法，其特征在于，包括使每对夹爪与单独的齿轮传动装置相连。

31.如权利要求26所述的方法，其特征在于，包括通过将致动装置与所述夹爪相连而致动所述夹爪。

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