具体实施方式

特别参考这些图示，附图标记1总体上表示用以限制/锁定机床上的机械零件的装置。

装置1用以将待加工的机械零件P锁定在机床M上，其中机械零件P具有至少一个空腔C，该空腔C具有空腔轴A1，并且包括例如凹槽、通孔或其他底座。

空腔C具有基本上轴对称的形状，例如圆柱形，并且空腔轴A1与空腔C的几何轴重合。

在图2-5所示的实施例中，例如，机械零件P包括装配有管夹F的工件，管夹F具有限定空腔C的中心孔。

装置1包括至少一个液压缸2，该液压缸2可以固定在机床M上，例如固定在机床M的工作面L、底板或其任何其他部分。

液压缸2具有一个中心轴A2，在使用中，该中心轴A2与空腔的轴A1基本一致。

换言之，机械零件P安装在机床M上的一个预定位置上，从而使得空腔的轴A1和中心轴A2重合。

液压缸2例如被侧衬套3、底部5以及销元件6限定；侧衬套3具有通道开口4，底部5至少部分地关闭侧衬套3与通道开口4相对的端部，销元件6从侧衬套3内部的底部5向通道开口4延伸。

底部5通过第一组螺纹连接件7(螺钉)与侧衬套3关联，而销元件6通过第二组螺纹连接件8与底部5关联。

然而，不排除底部5和销元件6被制成一个整体件的替代实施例。

在图2-5所示的具体实施例中，中心轴A2配置成基本竖直，机械零件P置于液压缸2上方，通道开口4置于液压缸2顶部，底部5置于液压缸2基底部。

为了简单起见，在本文的其余部分中，将参考附图中所示的装置1的配置，因此将参照附图中所示的内容来理解诸如“上部的”、“下部的”、“上”、“下”、“提”、“降”等词语。

然而，容易理解的是，装置1可以根据空腔C和相关的空腔轴A1的配置方式而将中心轴A2以不同的取向(例如水平或倾斜)固定在机床M上。

液压缸2包含加压的液压流体。

在本文的上下文中，液压流体是指任何被用以在液压回路中进行能量传输的载体介质的、处于液态(因此理想情况下是不可压缩的)的流体；优选地，液压流体包括传统的合成油，但不排除是矿物油、植物油、水或类似物的替代实施例。

装置1包括至少一个第一活塞9，该第一活塞9插入到液压缸2中并且包括一个从液压缸2伸出的头部10。

由于加压的液压流体的推力，第一活塞9在初始配置和操作配置之间，沿主线B1相对于液压缸2滑动，在初始配置中，头部10位于待加工的机械零件P的空腔C的外部(图2和图3)，在操作配置中，头部10位于空腔C的内部(图4和图5)。

更具体地，第一活塞9有利地由杆11组成，杆11沿着穿过通道开口4的杆的一个轴A3延伸。

杆11具有相对于液压缸2的外部部分(限定了头部10)以及相对于液压缸2的内部部分(限定了驱动活塞12)，即，具有扩大截面的部分，该部分可滑动以在液压缸2的内壁上测量并将其分为两个相对的腔室。

实际上，在液压缸2和第一活塞9之间限定了：

至少一个第一腔室13，其可被供应加压液压流体以将第一活塞9从初始配置转换到操作配置；

至少一个第二腔室14，其可被供应加压液压流体以将第一活塞9从操作配置转换到初始配置。

换句话说，液压缸2和第一活塞9具有双作用操作，用于第一活塞9的后移和液压抽出。

容易理解的是可以设想替代实施例，其中仅设置两个腔室13、14中的一个，在这种情况下，液压缸2和第一活塞9具有单作用操作。

为了在第一腔室13和第二腔室14内供应加压的液压流体，液压缸2包括未在图中显示的内部管道，该内部管道可以连接到同样未图示的泵送液压回路。

杆的轴A3与液压缸2的中心轴A2重合，并且第一活塞9沿其运行的主线B1与中心轴A2和杆的轴A3平行。

方便地，液压缸2内部的杆11的端部，即接近驱动活塞12的部分与底盖15关联。

优选地，底盖15通过一组螺纹元件16(螺钉)连接到杆11，但不排除其他类型的连接。

在底盖15上有一个与销元件6连接的通孔17。

销元件6和通孔17均沿着中心轴A2和杆的轴A3延伸，如前所述，彼此重合，并且在第一活塞9沿主线B1移动期间，销元件6始终保持至少部分插入通孔17中。

此外，装置1包括至少两个自定心锁定元件18，当第一活塞9处于操作配置时，这些自定心锁定元件18沿着基本上横向于主线B1的滑动线B2以可移动的方式与头部10相关联，从而与空腔C的内表面S邻接。

自定心锁定元件18例如由一系列沿相应的滑动线B2延伸的细长销组成，并平滑地插入到通过头部10获得的相应壳体座19中。

在附图所示的特定实施例中，自定心锁定元件18总共三个，并且彼此错开120°，位于与主线B1正交的同一平面上；但不排除具有不同数量的自定心锁定元件18的不同解决方案。

装置1还包括移动装置21、22，其适于在缩进位置和抽出位置之间移动自定心锁定元件18，其中在所述缩进位置，自定心锁紧元件18基本上缩进在头部10的内部，在所述抽出位置，自定心锁紧元件18从头部10伸出并与空腔C的内表面S相接。

移动装置21、22包括：

在第一活塞9内部形成的至少一个液压室21；以及

至少一个第二活塞22，其插入液压室21内。

优选地，液压室21被限定在第一活塞9的下部，并由杆11的内侧壁和底盖15界定。

底盖15中的通孔17允许液压流体从第一腔室13流到液压室21，反之亦然。

由于加压的液压流体的推力，在与自定心锁定元件18的缩进位置相对应的起始位置和与自定心锁定元件18的抽出位置相对应的到达位置之间，第二活塞22相对于第一活塞9沿着主线B1滑动。

第二活塞22还包括与自定心锁定元件18相关联的操作部分23，其适于将第二活塞22沿主线B1的运动转换为自定心锁定元件18沿滑动线B2的运动。

例如，操作部分23包括楔形端部，该楔形端部被楔入自定心锁定元件18的相应斜面24上，从而可以将运动从主线B1转换到滑动线B2。

在楔形的端部和相应的斜面上，有很有用的燕尾形导轨25，这样可以将自定心锁定元件18推到滑动线B2的一条线上或相反的线上。

在图中所示的具体实施例中，第二活塞22包括：

至少一个第一主体26，其插入液压室21中并且适于接收液压流体的推力；

至少一个第二主体27，其包括操作部分23；以及

至少一个弹性连接单元31、32，其连接第一主体26和第二主体27，第一主体26和第二主体27之间的相互距离可变。

第一主体26位于弹性连接单元31、32的下方，继而弹性连接单元31、32又位于第二主体27的下方。

实际上，第一主体26具有面向第二主体27的顶部和限定推力活塞29的基座，即具有扩大截面的部分，该部分滑动以在液压室21的内壁上进行测量。

第一主体26和液压室21具有单一作用操作，并且实际上，只有第一主体26的下表面被液压油润湿。

如上所述，第二主体27和配置在第一主体26的顶部上的弹性连接单元31、32被容纳在气动室30内，该气动室30通过推力活塞29与液压室21分隔开。

气动室30是指第一个活塞9的底座，其不能接触到液压流体且被填充有空气。

第二主体27以滑动方式插入气动室30中，并且具有面向第一主体26的底部和限定上述操作部分23的顶部。

更详细地，第二主体27以较小的径向间隙插入杆11中，并且在操作部分23和自定心锁定元件18之间的耦合点处(即在燕尾形导轨25处)也具有较小的间隙。

上述间隙允许自定心锁定元件18适应空腔C的形状，甚至当空腔的轴A1和中心轴A2没有完全对齐时，也不会向空腔C传递不需要的变形力。

在第一主体26的顶部和第二主体27的底部之间是弹性连接单元31、32。

弹性连接单元31、32包括例如缓冲螺旋弹簧31，该缓冲螺旋弹簧31具有抵住第一主体26的顶部的端部和抵住第二主体27的底部的相对端部。

弹性连接单元31、32还有用地包括设置在第一主体26和第二主体27之间的防间距销32，是用来防止第一主体26和第二主体27之间的相互远离运动超过预定距离。

更详细地，防间距销32牢固地固定(例如通过拧紧)在第一主体26上，并且插入在第二主体27中的凹槽33中。

防间距销32的位于凹槽33内部的部分具有垫34，该垫34抵靠在凹槽33的狭窄部35上，例如由西格圈限定。

狭窄部35实际上阻止垫34从凹槽33中脱离，并且因此防止将第一主体26从第二主体27移开超过预定距离。

实际上，弹性连接单元31、32作为在第一主体26和第二主体27之间传递的力的减震器起作用，确定推力活塞29传递到操作部分23(从而传递到自定心锁定元件18)的力，并防止液压流体中突然出现的压力峰值直接施加到自定心锁止元件18上。

然而，不排除替代实施例，其中第一主体26和第二主体27相互锁定在一起(例如，因为它们由单个整体构成)，并且不具有弹性连接单元31、32。

优选地，装置1包括用于调整自定心锁定元件18的抽出位置的调整装置36。

实际上，调整装置36允许设置可通过自定心锁定元件18移动的最大行程，在许多情况下，该行程必须根据要加工的空腔C的直径而变化，并且必须方便地加以限制，以避免管夹在切割时的过度变形。

调整装置36例如包括至少一个在与第一活塞9相关联的接触构件37，该接触构件37在操作者可以改变的位置并且适于在到达位置处与第二活塞22的接触表面38接触，以限定第二活塞22沿主线的滑动的行程终点。

接触构件37包括螺纹杆，该螺纹杆可以沿着基本平行于主线B1的线拧入第一活塞9的头部10中。

更准确地，头部10包括头部帽39，其封闭气动室30的上部，并且可以借助紧固螺母49将接触构件37拧到头部帽39上。

优选地，头部帽39通过未在图中示出的一组螺纹元件(螺钉)连接到第一活塞9。

另一方面，接触面38例如由安装在第二活塞22的上端的板限定。

当第一活塞9处于初始配置时，通过拧紧和拧松螺纹杆，可以调整接触构件37和接触面38之间的距离D(图3)，从而限定第二活塞22可以移动的最大行程，以及限定自定心锁定元件18可以移动的最大行程。

装置1还包括第二活塞22从到达位置到起始位置的弹性回位装置40。

弹性回位装置40包括，例如，至少一个插入在头部10的表面和接触面38之间的分离螺旋弹簧41、42。

特别地，分离螺旋弹簧41、42至少部分地配置在接触构件37周围，并且其上端抵住头部帽39而下端抵住板。

在图中所示的具体实施例中，分离螺旋弹簧41、42总共有两个，第一分离螺旋弹簧41和第二分离螺旋弹簧42，其中第一弹簧的直径小于第二弹簧的直径。

然而，容易理解的是，有不同数量的分离螺旋弹簧41、42，例如仅一个、三个或更多的本发明的替代实施例是可能的。

有利地，弹性回位装置40还包括插入在第一主体26和第二主体27之间的至少一个压缩螺旋弹簧43。

例如，压缩螺旋弹簧43与缓冲螺旋弹簧31重合，因此其具有双重目的，即缓冲从第一主体26传递到第二主体27的力和允许第二活塞22从到达位置返回到起始位置。

方便地，弹性回位装置40还包括至少一个插入在第一主体26和第一活塞9之间的回位螺旋弹簧44。

回位螺旋弹簧44例如位于气动室30内，其上端停靠在第一活塞9的内肩上，而下端停靠在推力活塞29上。

为了施加不同的弹簧力，分离螺旋弹簧41、42、压缩螺旋弹簧43和回位螺旋弹簧44被预先加载。

回位螺旋弹簧44施加较小的力(例如3kg)。

分离螺旋弹簧41、42施加一个中间压力(例如7kg)。

压缩螺旋弹簧43施加最大的力(例如10kg)。

有利地，装置1还包括插入在液压缸2和第一活塞9之间的防旋转装置46、47，其适于防止第一活塞9围绕主线B1旋转。

防旋转装置46、47包括例如：

至少一个通道46，位于液压缸2或第一活塞9中的至少一个上，并沿与主线B1平行的基本直线延伸；以及

至少一个接合元件47，其安装在液压缸2或第一活塞9中的另一个上，并且可滑动地插入通道46中。

在附图所示的本发明的具体实施例中，通道46有利地形成在销元件6的外表面上，而接合元件47，例如由球组成，安装在底盖15上，从而在通孔17内突出并接合通道46。

更详细地说，在附图示所示的本发明的具体实施例中，防旋转装置46、47包括三个通道46，该三个通道围绕中心轴A2错开120°，以及三个啮合元件47，该三个啮合元件安装在通孔17内，围绕杆的轴A3类似地错开120°，以确保在第一个活塞9启动时具有更高的稳定性和精度。

防旋转装置46、47的存在能够保持自定心锁定元件18和滑动线B2的相对线始终以预先确定的方式取向，从而机械零件P的锁定在预先确定的位置进行。

自定心锁定元件18和第二主体27之间的链接还防止第二主体27围绕主线B1旋转。

然而，应当注意的是第一主体26没有防止围绕主线B1旋转的系统，但是这不构成任何限制，因为第一主体26仅沿着主线B1传递力和运动。

如上所述，由于液压流体的作用，第一活塞9和第二活塞22都是可移动的；因此，在装置1的各个与液压流体接触的部分中设有专用的垫圈48，在图3-5中仅以简单方式示出。

本发明的操作如下：

机械零件P置于机床M上，第一活塞9配置在初始配置中，并且空腔的轴A1基本上与中心轴A2重合。

然后，第一活塞9与空腔C对齐但放低，因此，头部10位于空腔C的外部。

在这种构造中，机床M可以对机械零件P上实行第一序列加工操作，例如，可以包括研磨空腔C的内表面S，特别是在机械零件P在到达机床M之前已经通过铸造、成型或类似技术获得的情况下，因此，具有不规则的表面和轮廓。

另一个只要第一活塞9保持在初始配置中机床M就可以进行的可能加工操作的示例是钻取空腔C。

在这方面，应当注意的是，当将机械零件P加载到机床M上时，空腔C可能还不在机械零件P上，并且可以在进行第一序列加工操作期间用于钻孔、铣削或其他机械加工。

在第一序列加工操作结束时，空腔C具有完全加工的内表面S，并且第一活塞9仍处于初始配置(图3)。

在第一腔室13内供应加压的液压流体后，驱动活塞12被向上推动，第一活塞9的其余部分也随之被向上推动，从而将头部10插入空腔C内并达到操作配置(图4)。

在提升第一活塞9的过程中，自定心锁定元件18保持在缩进位置；实际上，液压流体在开始移动到液压室21并作用于第二活塞22之前完全充满第一腔室13。

一旦达到操作配置，进入液压室21的液压流体将第二活塞22从起始位置推动到到达位置。

第二活塞22的向上运动使得操作部分23沿着滑动线B2的相应线移动自定心锁定元件18，从缩进位置移动到抽出位置，在该抽出位置中，机械零件P的空腔C被锁定(图5)。

在该位置，机床M可以在机械零件P上实施第二序列的加工操作，例如，可以包括通过切割盘(图中未显示)切割管夹F。

例如，可以在图2所示的切割平面T上进行切割。

通过自定心锁定元件18锁定管夹F，可使切割盘在机械零件P完全固定的情况下进行切割操作，而没有因切割产生的振动而影响操作正确进行并导致切割盘断裂的风险。

一旦第二序列的加工完成，装置1就返回其初始配置。

为此目的，第一腔室13以流体操作的方式连接到出口，以便降低第一腔室13和液压室21中的压力。

在液压室21内没有加压流体的情况下，弹性回位装置40将第二活塞22从到达位置推到起始位置，同时确定自定心锁定元件18从抽出位置返回缩进位置，从而释放空腔C。

此时，加压的液压流体被送入到第二腔室14中，从而使第一活塞9从操作配置返回初始配置。

在实践中，已经发现所描述的发明实现了预期目的。

在这方面，应注意的是，提供可升高和降低的第一活塞的特殊特征允许在第一序列加工操作期间空腔保持自由，并且在第二序列加工操作期间将机械零件锁定在空腔内。

这样，机械零件可以完全在同一机床上加工，而不必像现有技术那样在第一工位和第二工位上加工。

还应注意的是，提供一个第一活塞和一个第二活塞，其中一个在另一个活塞内部移动并且两者沿着相同的主线移动的特殊特征，能够获得外形尺寸大幅度减小的限制/锁定装置。