CN101142053A - 螺纹啮合型夹紧装置、夹紧系统及流体压力致动器 - Google Patents
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Abstract
将环形活塞(21)插入到壳体(4)的气缸孔(20)内以便可垂直地运动并防止其旋转。圆柱形的旋转构件(25)插入到活塞(21)的圆柱形孔(24)内，并防止其垂直运动。在活塞(21)与旋转构件(25)之间，设置滚珠丝杠机构(28)。在旋转构件(25)的外周面上，以凹槽的形式形成连通地连接到阳螺旋槽(56)的起始端和终端的循环通路(59)。输出杆(30)可旋转并且可垂直运动地插入到形成在壳体(4)的上半部上的导向孔(29)内。输出杆(30)的输入部(41)连接到旋转构件(250上，以便传动旋转。通过向上方驱动活塞(21)，设置在输出杆(30)的上端部的螺栓(45)与工件(10)的内螺纹孔(12)啮合。
Description
技术领域
本发明涉及利用加压流体的螺纹啮合型夹紧装置以及利用该夹紧装置的夹紧系统，并进一步涉及优选地用于该夹紧装置的流体压力致动器。
背景技术
作为这种类型的螺纹啮合型夹紧装置，在专利文献1中，描述过一种传统的夹紧装置(日本未审查的专利公开No.7-40165)。
这种传统的技术，其结构如下所述。
夹紧杆垂直地插入到底座的通孔内。该夹紧杆，依次向上设置有：与将被固定的物体的内螺纹孔啮合配合的夹紧外螺纹、将与升降螺母啮合的升降外螺纹，以及从上方推压底座的加压部。因而，当空气冲击式扳手旋转所述夹紧杆时，根据与上升螺母的螺纹啮合，夹紧杆下降，夹紧外螺纹与将要固定的物体的内螺纹孔啮合。从而，物体被固定到所述底座上。
专利文献1：日本未审查的专利公开No.7-40165
发明内容
由于夹紧外螺纹可以被强有力地拧入到内螺纹孔内，所以上述传统技术是优异的，但是，在下面所述的方面，传统技术仍然存在着改进的余地。
必须在夹紧杆的上方配置大尺寸的空气冲击式扳手，因而，增大了夹紧装置的高度。为了消除两个螺纹开始螺纹啮合时的相位偏移，空气冲击式扳手必须连续地旋转夹紧杆，从而压缩空气的消耗量很大。
因此，上述传统技术，对于诸如轮胎硫化机或者压力机等大型设备是优选的，但是，其应用对于小尺寸的设备而言，是比较有限的。
本发明的一个目的是，提供一种紧凑的并且节能的螺纹啮合型夹紧装置。
为了实现上述目的，根据本发明，例如，如图1至图3、图4A和4B、图5A和5B或者图7和图8所示，借助啮合螺栓(45)的螺纹啮合力牵引和固定具有内螺纹孔(12)的待固定物体(10)的装置，其结构如下所述。
环形活塞(21)被插入到设于壳体(4)中的缸孔(20)内，使之沿着轴向方向往复运动，并防止其旋转。圆柱形旋转构件(25)被插入到活塞(21)的圆柱形孔(24)内，以便防止其沿着轴向方向运动。滚珠丝杠机构(28)设置在活塞(21)与旋转构件(25)之间。输出杆(30)可旋转并且可沿轴向方向运动地插入到形成在壳体(4)上的导向孔(29)内。输出杆(30)的输入部(41)与旋转构件(25)连接，以便传递旋转。设置在输出杆(30)的前端的螺栓(45)以与将要固定的物体(10)的内螺纹孔(12)相啮合的方式构成。
本发明会产生下面所述的功能和效果。
在锁定驱动过程中，为了进行锁定，壳体内的活塞被加压流体沿着轴向方向移动到一端。然后，旋转构件经由滚珠丝杠机构围绕轴线旋转，并且该旋转构件转动输出杆。然后，设置在输出杆的前端部处的啮合螺栓，与将被固定的物体的内螺纹孔啮合，物体被螺纹啮合力牵引并固定到壳体上。
旋转构件被插入到活塞的圆柱形孔内，输出杆的输入部被连接到该旋转构件上，因此，可以防止壳体的高度增加。从而，可以将夹紧装置形成得很紧凑。
在锁定驱动过程中，只要求利用加压流体将活塞沿着轴向方向移动到一端，从而，与传统技术的冲击式扳手的情况相比，诸如压缩空气或者压力油等加压流体的消耗少。
在本发明中，例如，如图1至图3所示，优选地，导向孔(29)从活塞(21)的圆柱形孔(24)沿径向方向朝内形成。
在这种情况下，不仅可以降低壳体的高度，而且还可以缩小壳体的横向宽度，从而，可以形成更紧凑的夹紧装置。
在本发明中，例如，如图1至图3，或者图7和图8所示，优选地，增加以下的结构。
滚珠丝杠机构(28)包括：形成在活塞(21)的圆柱形孔上的具有多个螺距的阴螺旋槽(55)，至少一个形成在旋转构件(25)的外周面上的具有大致一个螺距的阳螺旋槽(56)，插入到阴螺旋槽(55)与阳螺旋槽(56)之间以便进行滚动的多个滚珠(57)。在旋转构件(25)的外周面上，以凹槽的形式形成连通地连接到阳螺旋槽(56)的起始端和终端的循环通路(59)，以便允许滚珠(57)越过形成在阴螺旋槽(55)的相邻的槽部之间的间隔壁(60)。
在这种情况下，可以将旋转构件的周壁有效地用作设置所述循环通路的空间，从而使得壳体在径向方向的尺寸变得更小。其结果是，夹紧装置变得更紧凑。
在本发明中，例如，如图1至图3所示，优选地，设置将输出杆(30)向内螺纹孔(12)推压的推进装置(43)。
在这种情况下，当在输出杆的啮合螺栓与内螺纹孔之间开始螺纹啮合时，旋转的螺栓被推进装置推压到内螺纹孔上，借此，能够可靠地进行螺纹啮合。
优选地，由诸如弹簧或者橡胶等弹性材料制成的推进装置(43)，设置在输出杆(30)与旋转构件(25)之间。
在这种情况下，利用简单的结构，就可以实现上述可靠的螺纹啮合。
优选地，例如，如图1至图3或者图7和图8所示，在本发明中，至少增加下面所述的结构(A)和(B)中的一个。
(A)壳体(4)设有供应口(71)，向该供应口内供应用于检测释放状态的流体。该供应口(71)经由面对轴向方向配置在旋转构件(25)与活塞(21)之间的打开和关闭部(73)连通地连接到外部空间。
在这种情况下，利用旋转构件和活塞能够可靠地检测出释放状态。
(B)壳体(4)设有供应口(72)，向该供应口(72)内供应用于检测锁定状态的流体。该供应口(72)经由面对轴向方向配置在壳体(4)与输出杆(30)之间的开口和封闭部(74)连通地连接到外部空间。
在这种情况下，利用输出杆能够可靠地检测出锁定状态。另外，例如，当由于制造上的失误，未在将要固定的物体上形成内螺纹孔，或者有缺陷地加工出内螺纹孔时，不能发出锁定状态的检测信号。从而，能够检查所形成的内螺纹孔的质量。
在本发明中，例如如图1至图3所示，优选地，将传动套管(38)插入到旋转构件(25)内，以便传动旋转以及沿径向方向移动，并且将输出杆(30)的输入部(41)插入到传动套管(38)内，以便传动旋转以及沿轴向方向移动。
在这种情况下，旋转构件可以顺滑地旋转输出杆。
在本发明中，例如，如图1至图3所示，可以在壳体(4)的导向孔(29)与输出杆(30)的外周面之间形成环形间隙(31)，该环形间隙(31)允许输出杆(30)沿着径向方向移动。
在这种情况下，允许输出杆相对于壳体沿着径向方向移动，从而，允许将要固定的物体的内螺纹孔的轴线与输出杆的轴线之间错开。
在本发明中，可以将输出杆(30)支承在壳体(4)的导向孔(29)内，以便防止其沿径向方向移动。
在这种情况下，可以利用输出杆的轴线作为定位基准。
在本发明中，例如，如图4A和4B所示，可以添加以下的结构。
在壳体(4)的导向孔(29)上，以预定的间隔沿轴线方向设置阴配合部(83)、(83)，在输出杆(30)的外周面上，以预定的间隔沿轴线方向设置阳配合部(85)、(85)。在输出杆(30)退回的释放状态，阴配合部(83)和阳配合部(85)沿轴线方向相互隔开，输出杆(30)变成在导向孔(29)内可以沿着轴线方向移动。在输出杆(30)前进的锁定状态下，阴配合部(83)和阳配合部(85)相互配合，将输出杆(30)沿径向方向约束在导向孔(29)内。
在这种情况下，在开始锁定驱动之前，允许将要固定的物体的内螺纹孔的轴线和输出杆的轴线错开，在锁定状态，可以将输出杆的轴线用作定位基准。
在本发明中，可以将阴配合部(83)和阳配合部(85)制成沿着大致整个圆周配合的结构。
在这种情况下，可以提高利用输出杆的定位精度。
在本发明中，例如，如图9所示，允许在导向孔(29)上设置沿径向方向相互面对的突起(90)、(90)，在这些突起(90)、(90)之间设置退避部(91)、(91)，并且将阴配合部(83)形成在每一个突起(90)的内周面上。
在这种情况下，在所述一对突起相互面对的径向方向上进行定位，在与面对方向相正交的径向方向上允许错开。
例如，如图5A和5B所示，可以将如下所述的结构添加到本发明中。
在导向孔(29)与输出杆(30)之间配置至少一个中间套管(88)。在径向方向上相互面对的突起(90)、(90)设置在中间套管(88)的外周面和导向孔(29)中的至少一个上，退避部(91)、(91)设置在这些突起(90)、(90)之间。
在这种情况下，在一对突起相互面对的径向方向上进行定位，允许在与面对方向相正交的径向方向上错开。进而，输出杆不与突起直接接触，从而其磨损少，延长其工作寿命。
对于本发明，例如，如图6A和6B所示，可以添加以下的结构。
代替输出杆(30)，将中空杆(95)连接到旋转构件(25)上。设于中空杆(95)的前端部上的啮合螺栓，被狗造成可以气密性地连接于被检验物体(92)的内螺纹孔(12)，使得检验用加压流体可以经由形成于中空杆(95)中的分配通路(98)供应给被检验物体(92)。
在这种情况下，可以利用夹紧装置进行压力检验和被检验物体的泄漏检验。
作为利用本发明的夹紧装置的夹紧系统，可以利用至少一个根据上述本发明的夹紧装置，或者利用根据多个上述发明的夹紧装置的组合。
例如，如图1至图3或者图7和图8所示，优选用于本发明的夹紧装置的流体压力致动器，可以按照下述方式构成。
将环形活塞(21)插入到设置在壳体(4)中的缸孔(20)内，使其沿着轴向方向往复运动，并防止其旋转。旋转构件(25)被插入到活塞(21)的圆柱形孔(24)内，以便防止其沿着轴向方向运动。滚珠丝杠机构(28)设置在活塞(21)与旋转构件(25)之间。滚珠丝杠机构(28)包括：形成在活塞(21)的圆柱形孔(24)上的具有多个螺距的阴螺旋槽(55)，至少一个形成在旋转构件(25)的外周面上的具有大致一个螺距的阳螺旋槽(56)，插入到阴螺旋槽(55)与阳螺旋槽(56)之间以便进行滚动的多个滚珠(57)。在旋转构件(25)的外周面上，以凹槽的形式形成连通地连接阳螺旋槽(56)的起始端和终端的循环通路(59)，以便允许滚珠(57)越过形成在阴螺旋槽(55)的相邻的槽部之间的间隔壁(60)。
在这种情况下，旋转构件被插入到活塞的圆柱形孔内，从而降低壳体的高度。另外，可以有效地利用旋转构件的周壁作为安装循环通路的空间，从而缩小了壳体在径向方向的尺寸。其结果是，可以将流体压力致动器形成地更紧凑。
在上面描述的流体压力致动器的本发明中，例如，如图1至图3，或者图7所示，优选地，将传动套管(38)插入到旋转构件(25)内，以便传递旋转并且可以沿径向方向移动，并且将输出杆(30)的输入部(41)插入到传动套管(38)内，以便传递旋转。
在这种情况下，旋转构件可以顺滑地转动输出杆。
附图说明
图1表示本发明的第一种实施形式，是螺纹啮合型夹紧装置在释放状态的正视剖视图；
图2A是该夹紧装置的平面图，图2B是设置在该夹紧装置中的滚珠丝杠机构的剖视图，图2C是沿着图1的2C-2C线的剖视图，图2D是沿着图2C的2D-2D线的剖视图；
图3是类似于图1的图示，表示夹紧装置的锁定状态；
图4A和4B表示本发明的第二种实施形式的夹紧装置，图4A是类似于图1的局部视图，表示释放状态，图4B是类似于图4A的视图，表示锁定状态；
图5A和5B表示本发明的第三种实施形式的夹紧装置，图5A是对应于沿着图5B的5A-5A线的剖视图的视图，表示锁定状态，图5B是沿着图5A的5B-5B线的剖视图；
图6A和6B表示根据第一种实施形式的夹紧装置的使用模式，图6A是类似于图3的视图，图6B是沿着图6A的6B-6B线的剖视图；
图7是类似于图3的视图，表示本发明的第四种实施形式的夹紧装置；
图8是设置在图7的夹紧装置中的滚珠丝杠机构的剖视图；
图9是类似于图5B的视图，表示本发明的一种典型的变形；以及
图10是利用上面描述的夹紧装置的夹紧系统的示意平面图。
符号说明：
4：壳体，10：将被固定的物体(工件)，12：内螺纹孔，20：缸孔，21：活塞，24：圆柱形孔，25：旋转构件，28：滚珠丝杠机构，29：导向孔，30：输出杆，31：环形间隙，38：传动套管，41：输入部，43：推进机构(推进弹簧，弹性材料)，45：螺栓，55：阴螺旋槽，56：阳螺旋槽，57：滚珠，59：循环通路，60：间隔壁，71：第一供应口，72：第二供应口，73：第一打开和关闭部，74：第二打开和关闭部，83：阴配合部，85：阳配合部，88：中间套管，90：突起，91：退避部，95：中空杆，98：分配通路
具体实施方式
图1至图3表示本发明的第一种实施形式。
在第一种实施形式中，说明螺纹啮合型夹紧装置固定和卸下一个工件的情况。首先，参照图1至图2D，说明夹紧装置的结构。
图1是该夹紧装置在释放状态的正视剖视图。图2A是该夹紧装置的平面图。图2B是图1的左侧视图的局部剖视图，表示设置在夹紧装置中的滚珠丝杠机构。图2C是沿着图1的2C-2C线的剖视图。图2D是沿着图2C的2D-2D线的剖视图。
作为支承底座的工作台1具有通孔2。夹紧装置3的壳体4的上部由多个安装螺栓(未示出)固定到通孔2的周壁上。中间壳体部6和下壳体部7由连接螺栓8固定到壳体4的上壳体5上。
在作为将被固定的物体的工件10中，加工出基准表面11和内螺纹孔12。内螺纹孔12在基准面11上向下方敞开。
引导缸(guide cylinder)15插入到上壳体部5内。引导缸15的上部凸缘16被多个紧固螺栓(这里为16个螺栓)固定到上壳体部5的上部。
在形成于壳体4内的缸孔20与引导缸15的外周面之间，插入环形活塞21，以便其垂直(沿轴向方向)往复运动，并防止其围绕轴线旋转。特别是，在形成于缸孔20下半部的键槽22与环形活塞21的下部之间安装旋转止动键23。
圆柱形旋转构件25经由下部止推轴承26和径向轴承27插入到活塞21的圆柱形孔24内，以便防止其垂直运动，但能够围绕轴线旋转。下部止推轴承26由低摩擦的滚动轴承形成。在活塞21与旋转构件25之间，设置将在下面描述的滚珠丝杠机构28。
导向孔29由引导缸15的圆柱形孔形成。导向孔29从活塞21的圆柱形孔24径向向内配置。输出杆30可围绕轴线旋转并且可以垂直(沿着轴线方向)移动地插入到该导向孔29内。在导向孔29与输出杆30的外周面之间，形成环形间隙31。从而，在第一种实施形式的夹紧装置3中，输出杆30可以横过整个圆周沿着径向方向运动，并且，如后面将要描述的图10所示，将夹紧装置制成所谓的自由型夹紧装置。
经由橡胶或者合成树脂制造的防尘密封圈32，从外部将浮动套管33配合到输出杆30的上部，该浮动套管33经由密封构件34被可沿径向方向运动地支承在保持套管35内。保持套管35被紧固螺栓17固定到引导缸15上。
输出杆30经由万向接头机构连接到旋转构件25上。详细地说，传动套管38被插入到旋转构件25内。在传动套管38内，形成垂直延伸的狭槽39，插入到狭槽39内的接合销40的两端部都配合到旋转构件25的周壁中。藉此，传动套管38被插入到旋转构件25内，以便以能够以预定的量沿着径向方向运动和垂直运动地传递旋转。
位于输出杆30下部的输入部41被插入到传动套管38内，以便传递旋转，并且能够进行垂直(轴向)运动。
在安装在旋转构件25下部的弹簧座42与传动套管38之间，安装推进弹簧43。弹簧43起着向上推动输出杆30的弹性材料(推进装置)的作用。
在输出杆30的上端部(前端部)上，设置啮合螺栓45。该螺栓45从上到下依次包括：向其前端变窄的锥形部46、肩部47、和阳螺纹部48。阳螺纹部48的结构使之与工件10的内螺纹孔12的阴螺纹部12a啮合。在第一种实施形式中，阳螺纹部48和阴螺纹部12a由右旋螺纹和平行螺纹形成。
进而，输出杆30在输入部41的上方设有扩展部50，上部止推轴承51位于该扩展部50的上表面上。上部止推轴承51由低摩擦的滚动轴承形成。在上部止推轴承51与引导缸15之间，安装有复位弹簧52。将复位弹簧52的推力值设定成小于推进弹簧43的推力值。
滚珠丝杠28的结构如下所述。
在活塞21的圆柱形孔24上，以多个螺距形成阴螺旋槽55。在旋转构件25的外周面上以大致一个螺距形成阳螺旋槽56。在这些阴螺旋槽55与阳螺旋槽56之间插入多个滚珠57，以便进行滚动。在旋转构件25的外周面上，以凹槽的形式形成连通地连接阳螺旋槽的起始端和终端的循环通路59。借助循环通路59的作用，允许滚珠57越过形成在阴螺旋槽55的相邻的槽部之间的间隔壁60。
在第一种实施形式中，阴螺旋槽55和沿阳螺旋槽56由左旋螺纹形成。代替以大致一个螺距只设置一个阳螺旋槽，也可以沿着轴向方向以间隔地设置多个阳螺旋槽。
形成在活塞21的上方的释放室62，连通地连接到用于压力油的第一供应和排出口63上，形成在活塞21的下方的锁定室64，连通地连接到用于压力油的第二供应和排出口65上。将释放室62的横截面的面积设定成大于锁定室64的横截面面积的数值，从而，将释放驱动力的值设定成大于锁定驱动力的值。
中间壳体部6设有第一供应口71，用于检测释放状态的压缩空气(流体)被供应到该第一供应口71内。上壳体部5的上部设有第二供应口72，用于检测锁定状态的压缩空气(流体)被供应到该第二供应口72。
第一供应口71，经由面对垂直方向配置在旋转构件25的下端部(底座端部)与活塞21的下部(底座端部)之间的第一打开和关闭部73，连通地连接到外部空间。如说明锁定状态的下面将要描述的图3所示，第二供应口73，经由面对垂直方向配置在形成壳体4的一部分的引导缸15的下端面与上部止推轴承51的上表面之间的第二打开和关闭部74，连通地连接到外部空间。
如图1的释放状态和图3的锁定状态所示，夹紧装置3以下面所述的方式运转。
在图1所述的释放状态，锁定室64内的压力油被排出，并且将压力油供应给释放室62，活塞21下降。输出杆30被推进弹簧43的推力向上方推压。
在这种状态下，当使工件10下降时，首先，啮合螺栓45的锥形部46被插入到工件10的内螺纹孔12内，然后，内螺纹孔12的周壁的下部被螺栓45的肩部47所接纳。
当工件10下降时，在内螺纹孔12的轴线和输出杆30的轴线错开的情况下，锥形部46经受来自于内螺纹孔12的插入阻力，从而，由于这以阻力，输出杆30、浮动套管33及传动套管38沿着径向方向移动，同时进行对准。
在这种状态下，由于推进弹簧43的推力，螺栓45的阳螺纹部48的上端与内螺纹孔12的阴螺纹部12a的下端啮合。这里，在工作台1的支承表面S与工件10的基准面11之间，形成接触间隙A。但是，当工件10的重量大、或者用于搬运工件10的力大时，输出杆30反抗推进弹簧43而下降，接触间隙A消失。
在释放状态，第一供应口71内的压缩空气被阻止在第一打开和关闭部73处。从而，通过检测出在第一供应口71内的的压力上升，可以确认夹紧装置3处于释放状态。
进而，在这种释放状态，可以通过上部壳体部5的环形槽76、引导缸15的垂直通路77、输出杆30的输入部41与传动套管38之间的配合间隙78、和下壳体部7的排出孔79，将第二供应口72内的压缩空气排出到外部。
当图1所示的释放状态的夹紧装置3变化到图3所示的锁定状态时，释放室62内的压力油被排出，压力油被供应给锁定室64，以便升高活塞21。然后，如图3所示，输出杆30经由旋转构件25和传动套管38以底视图看沿着顺时针方向旋转，螺栓45的阳螺纹部48被拧入到阴螺纹部12a内。
借此，首先，输出杆30上升，止推轴承51与引导缸15的下端面接触，然后，工件10被螺栓45的螺旋力强有力地推压在工作台1的支承表面S上。进而，将阳螺纹48的要被拧入的螺纹的数目设定为3至5个。
在锁定状态，第二供应口72中的压缩空气通过环形槽76被供应到垂直通路77的下端，但是，在所述下端被阻止在第二打开和关闭部74处。从而，通过检测出第二供应口72中的压力上升，可以确认夹紧装置3处于锁定状态。
进而，在这种锁定状态，在第一供应口71内的压缩空气，可以依次通过形成在旋转构件25周壁下部的水平孔81和所述排出孔79，被排出到外部。
当处于图3所示的锁定状态的夹紧装置3变化到图1所示的释放状态时，锁定室64内的压力油被排出，并且，压力油被供应到释放室62内，以便降低活塞21。然后，如图1所示，输出杆30，经由旋转构件25和传动套管38，以底视图看逆时针旋转，根据螺栓45的阳螺纹部48和阴螺纹部12a的拧紧，输出杆30下降，解除被拧紧的状态。之后，将工件10升起。
上面描述的第一种实施形式，具有以下的优点。
夹紧装置3基本上被配置在内螺纹孔12的正下方，从而，可以防止壳体4水平地突出。从而，诸如图中所示的工作台1或者夹紧装置板等安装底座变小。其结果是，可以利用小尺寸的机床加工工件10。
借助由于螺纹啮合引起的力的倍增作用，可以确保大的紧固力。当在工件10上形成上面描述的内螺纹孔12，作为将用于制成品的组装螺栓拧入其内的内螺纹孔时，在加工工件10时的螺纹紧固力和在最后组装时的螺纹紧固力，变得基本上彼此相等。从而，可以缩小在加工工件时由夹紧变形造成的影响。
即使在夹紧装置变化到锁定状态之后压力流体的供应被停止，螺纹啮合型夹紧装置3也可以保持啮合螺栓45与内螺纹孔12之间的螺纹啮合状态。从而，可以很容易地将处于锁定状态的工件10带进机床。另外，没有必要在机床上安装用于夹紧装置的电源，从而，设备的成本降低。与普通的流体压力夹紧装置不同，这种夹紧装置不必检查带进到机床内的夹紧装置的压力泄漏。
在螺纹啮合型夹紧装置3的锁定驱动过程中，在诸如压力油等压力流体达到预定的压力范围之后，螺栓45进行很强的螺纹啮合，并产生紧固力。从而，当安装多个螺纹啮合型夹紧装置3时，与普通的螺栓紧固装置不同，可以实现基本上以均匀的紧固力在多个部位上进行同时固定。
另外，由滚动轴承形成的上部止推轴承51被安装到输出杆30的扩展部50上，从而，在输出杆30的螺纹啮合过程中，只有阳螺纹部48的螺纹面的滑动阻力变成负荷。从而，利用小的转矩获得大的紧固力，紧固力中的不均匀性更小。
下面将要描述具有和上面所述的相同的优点的其它实施形式。
图4至图10表示本发明的其它实施形式。下面将对这些另外实施形式进行描述，在下面的描述中，对于原则上与上述实施形式的部件相同的部件，赋予和第一种实施形式相同的标号。
图4A和4B表示第二种实施形式的夹紧装置。图4A是与图1类似的局部视图，表示释放状态。图4B是与图4A类似的图示，表示锁定状态。
该第二种实施形式在以下各点上与第一种实施形式不同。
在壳体4的导向孔29上，阴配合部83、83在垂直方向(轴线方向)以预定的间隔沿径向向内突出，在这些阴配合部83、83之间，形成环形凹槽84。在输出杆30的外周面上，也在垂直方向以预定的间隔形成阳配合部85、85，在这些阳配合部85、85的上侧，形成环形凹槽86、86。
在图4A的释放状态，输出杆30向下退避，阴配合部83和阳配合部85垂直地间隔开，输出杆30变成能够在导向孔29内沿径向方向移动。防尘密封圈32，以和上面所述的图1和图3所示的相同的方式，配合到浮动套管33上(见图4A中由双点划线表示的示意图)。
另一方面，在图4B的锁定状态，输出杆30向上方前进，阴配合部83和阳配合部85沿着基本上整个圆周配合，将输出杆30径向约束在导向孔29内。
从而，在第二种实施形式的夹紧装置3中，在图4B的锁定状态，防止输出杆30沿径向方向移动，将夹紧装置制造成如后面将要描述的图10所示所谓的基准型夹紧装置。
图5A和5B表示本发明的第三种实施形式的夹紧装置。图5A是对应于沿着图5B的5A-5A线的剖视图的图示，表示锁定状态。图5B是沿着图5A的5B-5B线的剖视图。
在导向孔29与输出杆30之间，在垂直方向(轴线方向)，以预定的间隔配置中间套管88、89。在上部中间套管88的外周侧上，将导向孔29在平面视图中形成矩形。从而，在导向孔29的周壁上，设置沿径向面对的突起90、90，在这些突起90、90之间设置退避部91、91。下部中间套管89也以和上部套管88同样的关系配置在导向孔29内。
尽管在该第三种实施形式中没有像上面所述图3中那样表示出来，但是，传动套管38插入到旋转构件25内，以便传动旋转并能够沿径向方向运动，并且，输出杆30的输入部41被插入到该传动套管38内，以便传递旋转，并可沿轴线方向运动。
借助上述结构，将输出杆30和中间套管88、89制成这样的结构，即，使之在图5B的右向和左向运动并防止其相对于壳体4在图5B的上下方向移动。特别是，将该第三种实施形式的夹紧装置3制成后面将要描述的图10所示的所谓的金刚石切割型的夹紧装置。
为了改变突起90、90相对于壳体4的旋转相位，卸下紧固螺栓17，并改变引导缸15相对于壳体4的旋转相位。顺便提及，当如图2所示，利用16个紧固螺栓17时，可以以22.5度为一档改变旋转相位。
代替或者除了在导向孔29内设置突起90和退避部91之外，也可以在中间套管88、89的外周部时设置它们。
图中所示的两个中间套管88、89的配置是优选的，但是，也可以配置一个较长的中间套管，或者配置3个或更多个套管。
图6A和6B表示根据第一种实施形式的夹紧装置的使用模式。图6A是使用状态的主要部分的剖视图，类似于图3。图6B是沿着图6A的6B-6B线的剖视图。
建立这种使用模式，以便允许将检验压力流体供应给被检验物体92的内螺纹孔12。图3中的万向接头机构进行如下所述的改变。
插入到旋转构件25内的传动套管38被多个传动滚珠93连接。用于防止这些传动滚珠93离开的内套管94，被推进弹簧43向上推。
代替图3的输出杆30，中空杆95被连接到旋转构件25的上部。中空杆95的下部经由管96连接到喷嘴97上。
在图6A所示的状态，活塞21上升，旋转构件25经由传动套管39旋转中空杆95。从而，设置在中空杆95的上端部的啮合螺栓45气密性地连接到被检验物体92的内螺纹孔12上。将诸如压缩空气等检验压力流体经由喷嘴97、管96和中空杆95内的分配通路98供应给被检验物体92。
被检验物体92的内螺纹孔12和螺栓45的阳螺纹部可以是锥形螺纹，以代替平行螺纹，。
图7和图8表示本发明的第四种实施形式的夹紧装置。图7是类似于图3的图示。图8是图7的左侧视图的部分剖视图，表示设置在图7的夹紧装置中的滚珠丝杠机构。
该第四种实施形式与图3所示的第一种实施形式在结构上的不同点如下所述。
设置在活塞21与旋转构件25之间的滚珠丝杠机构28由右旋螺纹形成。释放室62形成于活塞21的下方，并且锁定室64形成于活塞21的上方。传动套管38可垂直运动地配合到旋转构件25上。代替图3的狭槽39，由垂直延伸的槽101实现传动套管38与接合销40之间的垂直配合。输出杆30的输入部41和传动套管38由上部销102连接。
当输出杆30和传动套管38下降时，推进弹簧43的推力经由上部弹簧座103和传动套管38将输出杆30向上推。处于降低状态的输出杆30，被滚珠105保持在旋转构件25的内周槽106内，而扩展弹簧104使所述滚珠105沿径向方向向外突出。
在图7的锁定状态，输出杆30的扩展部50将上部止推轴承51向上推压，上部止推轴承51的上表面与壳体4接触。从而，在用于检测锁定状态的第二供应口72内的压缩空气的压力上升。特别是，由上部止推轴承51的上表面和壳体4形成第二打开和关闭部74。
进而，当图7所示的锁定状态变化到释放状态时，活塞21上升，活塞21的上端面与旋转构件25的上部接触。从而，用于检测释放状态的第一供应口71内的压缩空气的压力上升。特别是，活塞21的上端面和旋转构件25的上部形成第一打开和关闭部73。
图9是类似于图5B的图示，表示一个典型的变型。
在这种情况下，省略图5B的中间套管88，输出杆30直接插入到引导缸15的导向孔29内。在导向孔29上，相互沿径向方向面对地设置突起90、90，在这些突起90、90之间设置退避部91、91。在每个突起90、90的内周面上形成阴配合部83。
图10是利用上面描述的实施形式的夹紧装置的夹紧系统的示意平面图。
在这种情况下，四个内螺纹孔121、122、123、124对角地配置在将要被固定的物体10上，形成对应于第一内螺纹孔121的图4B或者图7的基准型夹紧装置3c，对应于第二内螺纹孔122的图5A和5B或者图9的金刚石切割型的夹紧装置3b，对应于第三个内螺纹孔123和第四个内螺纹孔124的图1和图3所示的自由型夹紧装置3a。
进而，将金刚石切割型夹紧装置3b的突起90、90(见图5B或者图9)相互面对的方向，设定成防止将要被固定的物体10围绕第一内螺纹孔121旋转的方向。
上述实施形式和典型的变型，可以作如下的改变。
可以省略用于检测释放状态的装置或者用于检测锁定状态的装置中的一个，或者可以将它们两个都省略。
本发明的夹紧装置中的将要被固定的物体10，代替上面描述的工件，可以是夹具、托板、模具、组装和制成的物品等。
在基准型夹紧装置3c中，可以省略万向接头。
夹紧装置的安装姿势，可以通过上下颠倒地旋转图中所示的姿势来形成，或者，可以是水平的姿势或者倾斜的姿势。
在夹具系统中，在各种类型的夹具装置3a、3b、3c中，可以只使用多个相同类型的夹具装置，或者，可以将每一种或者多种不同类型的夹具装置组合加以使用。
Claims (21)
1.一种螺纹啮合型夹具装置，借助啮合螺栓(45)的螺纹啮合力牵引和固定设有内螺纹孔(12)的将要被固定的物体(10)，所述螺纹啮合型夹具装置包括：
环形活塞(21)，该环形活塞(21)插入到设于壳体(4)上的缸孔(20)内，以便沿着轴向方向往复运动并被防止旋转；
圆柱形旋转构件(25)，该圆柱形旋转构件(25)插入到活塞(21)的圆柱形孔(24)内，以便被防止沿着轴向方向运动；
滚珠丝杠机构(28)，该滚珠丝杠机构(28)设置在活塞(21)与旋转构件(25)之间；以及
输出杆(30)，该输出杆(30)可旋转并可沿轴线方向运动地插入到形成在壳体(4)上的导向孔(29)内，该输出杆(30)的输入部(41)连接到旋转构件(25)上，以便传递旋转，并且设置在输出杆(30)前端部的螺栓(45)用于与将要被固定的物体(10)的内螺纹孔(12)啮合。
2.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
所述导向孔(29)沿径向方向从活塞(21)的圆柱形孔(24)向内形成。
3.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
滚珠丝杠机构(28)包括：形成在活塞(21)的圆柱形孔(24)上的具有多个螺距的阴螺旋槽(55)；形成在旋转构件(25)的外周面上的具有大致一个螺距的至少一个阳螺旋槽(56)；以及多个插入到阴螺旋槽(55)与阳螺旋槽(56)之间以便进行滚动的滚珠(57)，
连通地连接阳螺旋槽(56)的起始端和终端的循环通路(59)，以凹槽的形式形成在旋转构件(25)的外周面上，以便允许滚珠(57)越过形成在阴螺旋槽(55)的相邻的槽部之间的间隔壁(60)。
4.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
设置有将输出杆(30)向内螺纹孔(12)推压的推进装置(43)。
5.如权利要求4所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
由弹簧或者橡胶这样的弹性材料制成的推进装置(43)，设置在输出杆(30)与旋转构件(25)之间。
6.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
壳体(4)设有供应口(71)，向该供应口(71)内供应用于检测释放状态的流体，该供应口(71)经由面对轴向方向配置在旋转构件(25)与活塞(21)之间的打开和关闭部(73)连通地连接到外部空间。
7.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
壳体(4)设有供应口(72)，向该供应口(72)内供应用于检测锁定状态的流体，该供应口(72)经由面对轴向方向配置在壳体(4)与输出杆(30)之间的开口和封闭部(74)连通地连接到外部空间。
8.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
将传动套管(38)插入到旋转构件(25)内，以便传递旋转并且可以沿径向方向移动，并且输出杆(30)的输入部(41)插入到传动套管(38)内，以便传递旋转并且可以沿轴向方向移动。
9.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
在壳体(4)的导向孔(29)与输出杆(30)的外周面之间形成环形间隙(31)，该环形间隙(31)允许输出杆(30)沿着径向方向移动。
10.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
将输出杆(30)支承在壳体(4)的导向孔(29)内，以便防止其沿径向方向移动。
11.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
在壳体(4)的导向孔(29)上，以预定的间隔沿轴线方向设置阴配合部(83)、(83)，在输出杆(30)的外周面上，以预定的间隔沿轴线方向设置阳配合部(85)、(85)，
在输出杆(30)退回的释放状态下，阴配合部(83)和阳配合部(85)沿轴线方向相互隔开，输出杆(30)变成在导向孔(29)内可以沿着径向方向移动，
在输出杆(30)前进的锁定状态下，阴配合部(83)和阳配合部(85)相互配合，将输出杆(30)沿径向方向约束在导向孔(29)内。
12.如权利要求11所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
阴配合部(83)和阳配合部(85)构成基本上沿着整个圆周配合的结构。
13.如权利要求11所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
在导向孔(29)上，沿径向方向相互面对地设置有突起(90)、(90)，在这些突起(90)、(90)之间设置退避部(91)、(91)，并且将阴配合部(83)形成在每一个突起(90)的内周面上。
14.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
在导向孔(29)与输出杆(30)之间，配置至少一个中间套管(88)，在径向方向上相互面对的突起(90)、(90)设置在中间套管(88)的外周面和导向孔(29)中的至少一个上，退避部(91)、(91)设置在这些突起(90)、(90)之间。
15.如权利要求1所述的螺纹啮合型夹具装置，其特征在于，
代替输出杆(30)，将中空杆(95)连接到旋转构件(25)上，构造设于中空杆(95)前端部的啮合螺栓(45)，以便可以气密性地连接到被检验物体(92)的内螺纹孔(12)上，使得可以经由形成在中空杆(95)中的分配通路(98)向被检验物体供应检验用压力流体。
16.一种夹紧系统，该系统采用至少一个根据权利要求9至14中任何一项所述的螺纹啮合型夹紧装置。
17.一种夹紧系统，采用：根据权利要求10所述的一个螺纹啮合型夹紧装置；根据权利要求13或14所述的一个螺纹啮合型夹紧装置；以及至少一个根据权利要求9所述的螺纹啮合型夹紧装置。
18.一种夹紧系统，采用至少两个根据权利要求9所述的螺纹啮合型夹紧装置。
19.一种夹紧系统，采用至少两个根据权利要求13或14所述的螺纹啮合型夹紧装置。
20.一种流体压力致动器，包括：
环形活塞(21)，该环形活塞(21)插入到设置在壳体(4)上的缸孔(20)内，以便沿着轴向方向往复运动并被防止旋转；
旋转构件(25)，该旋转构件(25)插入到活塞(21)的圆柱形孔(24)内，以便被防止沿着轴向方向运动；
滚珠丝杠机构(28)，该滚珠丝杠机构(28)设置在活塞(21)与旋转构件(25)之间；该滚珠丝杠机构(28)包括：形成在活塞(21)的圆柱形孔(24)上的具有多个螺距的阴螺旋槽(55)；至少一个形成在旋转构件(25)的外周面上的具有大致一个螺距的阳螺旋槽(56)；以及插入到阴螺旋槽(55)与阳螺旋槽(56)之间以便进行滚动的多个滚珠(57)；
在旋转构件(25)的外周面上，以凹槽的形式形成连通地连接阳螺旋槽(56)的起始端和终端的循环通路(59)，以便允许滚珠(57)越过形成在阴螺旋槽(55)的相邻的槽部之间的间隔壁(60)。
21.根据权利要求20所述的流体压力致动器，其特征在于，
将传动套管(38)插入到旋转构件(25)内，以便传递旋转并且可以沿径向方向移动，并且将输出杆(30)的输入部(41)插入到传动套管(38)内，以便传递旋转。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080312 |