CN101316678A - 夹紧装置和使用该夹紧装置的夹紧系统 - Google Patents

Abstract

在基准块(1)中设有中心孔(20)，其具有向下变窄的锥形内表面(23)。刚性套筒(21)以可沿轴向方向移动的方式支撑在基准块(1)上，所述刚性套筒具有与锥形内表面(23)形成锥形接合的锥形外表面(27)。在锁紧驱动过程中，向下移动插在刚性套筒(21)中的输出构件(48)。然后，抵着弹性构件(45)向下移动插在工作托盘(2)的插孔(3)中的夹紧构件(33)且使其沿着径向方向向外移动以进行锁紧，然后刚性套筒(21)的锥形外表面(27)与锥形内表面(23)形成锥形接合。

Description

夹紧装置和使用该夹紧装置的夹紧系统

技术领域

本发明涉及一种用于将诸如工作托盘或工件这样的可移动块固定在诸如机床的台面这样的基准块上的夹紧装置，还涉及一种使用该夹紧装置的夹紧系统。

背景技术

就夹紧装置而言，传统地，在下列专利文献1(日本专利公开号No.3550010)中描述了一种夹紧装置。其现有技术已经由该项申请的发明的受让人提出，该发明的构造如下。

推杆上部处的锥形外周表面从上方与环形夹头的内周表面形成接合，夹头和推杆被设置成可关于壳体沿径向方向移动。然后，当使推杆相对于由挤压弹簧向上推动的夹头下降时，夹头径向膨胀，从而与工件的接合孔发生紧密接触，然后通过夹头驱动工件下降。

专利文献1：日本专利公开号No 3550010；

传统的装置仅具有固定工件的功能，而不具有对工件进行定位的功能。因此，在构造要先对工件进行定位才能固定该工件的系统时，必须重新安装专用的定位装置。因此，这种夹紧系统的结构复杂，且尺寸较大。

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的目标是提供一种具有定位功能的夹紧装置和使用该装置的夹紧系统。

为了实现上述目标，根据本发明的第一方面，例如图1-图4B、图6A和图6B、图8或图9A-图9D所示，一种将具有插孔3的可移动块2夹在基准块1上的装置的构造如下。

在基准块1上设有中心孔20，该中心孔面对插孔3，中心孔20具有朝向基底端变窄的锥形内表面23。由基准块1支撑刚性套筒21，刚性套筒21可沿轴向方向在预定的范围内移动。刚性套筒21包括：锥形外表面27，其与中心孔20的锥形内表面23形成锥形接合(tapering engagement)；突出部分25，其朝向前端(leading end)伸出中心孔20并插在插孔3中；以及沿轴向方向延伸的圆柱孔21a。设有用于将刚性套筒21推向前端的推进工具45。输出构件48插在刚性套筒21的圆柱孔21a中。输出构件48与夹紧构件33相连，所述夹紧构件33设在突出部分25上以便被插入插孔3。设有驱动工具D，其用于将输出构件48移向基底端。输出构件48抵抗着推进工具45将夹紧构件33移向基底端，并使夹紧构件33沿着径向方向向外移动以进行锁紧，然后使刚性套筒21的锥形外表面27与中心孔20的锥形内表面23形成锥形接合。

另外，在本发明中，刚性套筒不同于可发生弹性径向变形的套筒，例如夹头或类似物，而是指弹性变形非常小的管状构件。

另外，作为夹紧构件，可以想到诸如夹头这样的环形夹紧构件发生弹性变形以在径向方向上进行膨胀和收缩的情形，和沿圆周间隔设置的多个夹紧构件沿径向方向向外和向内移动以在径向方向上进行膨胀和收缩的情形等。

作为驱动工具，可以想到利用流体动力致动器或类似装置的自动工具，和利用螺杆推力或类似物的手动工具。

例如在图3A-图4B中所示那样，本发明的运作如下。

在图3A的释放状态下，输出构件48朝向前端(在图中是向上)抬起夹紧构件33，夹紧构件33变化成径向收缩状态。另外，推进工具45将刚性套筒21保持在升高的位置上。

在关于基准块1对可移动块2进行定位的时候，首先，在图3A的释放状态下下降可移动块2，将插孔3安装在夹紧构件33的外部，由基准块1支承可移动块2。另外，在支承时，如图3A所示，可以想到可移动块2通过另一个构件-诸如刚性套筒21-支承在基准块1上的情形，和可移动块2直接支承在基准块1上的情形。

如图3B的锁紧开始状态所示，在输出构件48被下降时，首先，夹紧构件33通过被推进工具45大致保持在升高的位置上的刚性套筒21进行径向膨胀(或沿径向方向向外移动)以与插孔3发生接触。

接着，如图4A的半锁紧状态所示，夹紧构件33相对于被推进工具45向上推动的刚性套筒21进一步进行径向膨胀，夹紧构件33与插孔3的内周表面发生紧密接触。

然后，如图4B所示，刚性套筒21抵着推进工具45下降，刚性套筒21的锥形外表面27与中心孔20的锥形内表面23形成锥形接合。因此，刚性套筒21通过锥形接合在径向方向(水平方向)上和轴向方向(竖直方向)上受到基准块1的约束。可移动块2通过处于受约束状态的刚性套筒21和与插孔3紧密接触的夹紧构件33相对于基准块1在水平方向上得到定位。大致同一时刻，输出构件48受到驱动以相对于刚性套筒21进一步降低，然后输出构件48通过夹紧构件33向下挤压可移动块2。从而牢固地将可移动块2的被支撑表面2a压在基准块1的支撑表面1a上。

因此，本发明带来了以下优点。

由于在通过夹紧构件和刚性套筒使可移动块关于基准块得到定位之后，该可移动块会被夹紧在基准块上，所以能够简单、紧凑地形成一种具有定位功能的夹紧装置。

另外，在锁紧操作过程中，刚性套筒的锥形外表面与中心孔的锥形内表面形成锥形接合，因此刚性套筒可以与基准块形成一体。从而提高了刚性套筒的径向(水平)刚度。因此，即使在可移动块受到非常大的外部作用力(诸如在机械加工过程中的加工反作用力)的时候，可移动块也能够保持在定位状态下。

另外，由于刚性套筒是不同于基准块的独立构件，因此在刚性套筒出现磨损时能够便宜地、轻易地更换刚性套筒。而且，由于刚性套筒是独立构件，因此在设计中可以更加自由地对材料、壁厚、表面处理等进行选择，这使得能够制造出具有高精度和高刚度的刚性套筒。因此，能够提供一种能够以无需维护的方式长时间使用的夹紧装置。

优选地将下列结构添加到本发明中，例如在图3A和图5A或图9A中所示那样。

具体地，凸缘部分28从刚性套筒21上沿着径向方向向外伸到中心孔20外面，推进工具45以环形的形式被设置在凸缘部分28与基准块1之间。

在这种情况下，能够通过推进工具防止诸如切屑这样的外部物质进入基准块。另外，由于该防止工具还用作推进工具，因此夹紧装置具有较少数量的零件，可以简单、紧凑制成该夹紧装置。

在本发明中，例如在图3A或图9A所示那样，环形推进工具45由诸如橡胶或合成树脂这样的用于密封的弹性构件构成。

在这种情况下，能够通过该弹性构件可靠地防止诸如切屑这样的外部物质进入基准块。

优选地将下列结构添加到本发明中，例如在图3A-图4B所示那样。

凸缘部分28从刚性套筒21上沿着径向方向向外伸到中心孔20外面。在可移动块2被放置在凸缘部分28上的状态下，推进工具45挤压可移动块2从而在基准块1的支撑表面1a与可移动块2的被支撑表面2a之间形成座落间隙(seating gap)E。在支撑表面1a上开有用于座落确认的加压流体的检测孔74。

在这种情况下，由于座落间隙是在可移动块与基准块分隔的状态下形成的，该座落间隙能够在可移动块座落在基准块上的状态下消失，因此能够通过检测可靠地辨别分隔状态和座落状态。

优选地将下列结构添加到本发明中，例如在图3A-图4B中所示那样。

在基准块1上设有用于锁紧确认的加压流体的供应端口76。供应端口76经由锥形内表面23与锥形外表面27之间的锁紧间隙F与外部空间连通。当锥形外表面27与锥形内表面23形成锥形接合时，供应端口76与外部空间之间的连通被切断。

在这种情况下，由于锁紧间隙是在释放的状态下形成的，该锁紧间隙能够在锁紧状态下消失，因此能够通过检测可靠地辨别释放状态和锁紧状态。

在本发明中，例如在图3A、或图5A和图5B所示那样，刚性套筒21的锥形外表面27可以与设在基准块1上的中心孔20的锥形内表面23的大致整个圆周形成锥形接合。

另外，可以将下列结构添加到本发明中，例如在图6A和图6B、或图6C或图6D中所示的那样。

在刚性套筒21的外周和设在基准块1上的中心孔20的内周中的至少一个上设有一对沿径向方向彼此相对的凸出部分80、80。锥形内表面23或锥形外表面27形成有各自的凸出部分80。由凸出部分80、80隔开的运动允许空间81、81成形为在中心孔20的内周与刚性套筒21的外周之间沿径向方向彼此相对。

在本发明中，例如在图3A、或图5A和图5C中所示那样，夹紧构件33由可径向膨胀和收缩的夹头构成，这种夹头型夹紧构件33从前端侧面与刚性套筒21的突出部分25形成楔入接合。

在本发明中，与上述传统结构形成对比，由于夹紧构件从前端侧面与刚性套筒形成楔入接合，所以能够轻松地从前端侧面覆盖该楔入接合部分。由此能够防止诸如切屑这样的外部物质进入楔入接合部分。因此，能够以无需维护的方式长时间使用该夹紧装置。

在本发明中，例如在图9A-图9D所示那样，夹紧构件33由多个球96构成，所述多个球96沿圆周间隔地设置在刚性套筒21的突出部分25的周壁上，输出构件48将各个球96变化到径向向外接合的位置X上。

另外，优选地提供至少三个球96。

本发明带来了以下优点。

由于由球构成的夹紧构件设置在刚性套筒的周壁内部，与夹紧构件设在刚性套筒的外周上的情形相比，需要插入可移动块的插孔内的那部分可以被制成具有较小的直径。因此，能够提供一种适用于小直径插孔的、具有简单结构的夹紧装置。

另外，由球构成的夹紧构件可以被制成相对于夹头型夹紧构件具有更大的径向向外的移动量。因此能够增加刚性套筒的突出部分的外周表面与可移动块的插孔之间的安装间隙，这使得插孔和刚性套筒的安装操作变得更容易。

另外，由于由球构成的夹紧构件具有高表面压力，这使得夹紧构件在使可移动块的插孔发生弹性变形或塑性变形的同时能够与插孔形成牢固的、紧密的接触，从而能够确保产生非常大的夹紧力。

作为使用这种夹紧装置的夹紧系统，可以想到设有根据各个发明中的任何一个的夹紧装置之一的情形，设有多个根据特定发明的夹紧装置的情形和结合不同发明的夹紧装置的情形。

附图说明

图1是示出了采用本发明的夹紧系统的原理的示意图，和该夹紧系统的横向截面视图；

图2A是对应于沿图1或图2B中的线2A-2A取得的截面的截面图，其示出了夹紧系统的第一夹紧装置的第一实施例；图2B是该夹紧装置的俯视图；

图3A是图2A的局部放大图，其示出了该夹紧装置的释放状态；图3B是类似于图3A的视图，其示出了夹紧装置的锁紧开始状态；

图4A是类似于图3A的视图，其示出了夹紧装置的半锁紧状态；图4B是类似于图3A的视图，其示出了该夹紧装置的锁紧完成状态；

图5A-图5C示出了第一夹紧装置的示例性变型；图5A是类似于图3A的视图；图5B是沿图5A的线5B-5B取得的截面；图5C是沿图5A的线5C-5C取得的截面；

图6A和图6B示出了夹紧系统的第二夹紧装置；图6A是类似于图5A的视图，其示出了沿图6B的线6A-6A取得的截面；图6B是沿图6A的线6B-6B取得的截面；图6C是类似于图6B的视图，其示出了第二夹紧装置的第一示例性变型；图6D是类似于图6B的视图，其示出了第二夹紧装置的第二示例性变型；

图7A和图7B示出了夹紧系统的第三夹紧装置；图7A是类似于图5A的局部视图；图7B是沿图7A的线7B-7B取得的截面；

图8是类似于图2A的视图，其示出了第一夹紧装置的第二实施例；

图9A-图9D示出了第一夹紧装置的第三实施例；图9A是对应于沿图9B的线9A-9A取得的截面的截面图，其示出了该夹紧装置的释放状态；图9B是图9A的俯视截面图；图9C是类似于图9A的视图，其示出了夹紧装置的锁紧状态；图9D是图9C的俯视截面图。

具体实施方式

参考数字和字母的说明：

1：基准块；1a：支撑面；2：可移动块(工作托盘)；

2a：被支撑面；3：插孔；20：中心孔；21：刚性套筒；

21a：圆柱孔；23：锥形内表面；25：突出部分；

27：锥形外表面；28：凸缘部分；33：夹紧构件；

45：推进工具(弹性构件)；48：输出构件；

74：用于加压流体的检测孔；76：用于加压流体的供应端口；

80：凸出部分；81：运动允许空间；96：球(夹紧构件)；

D：驱动工具；E：座落间隙；F：锁紧间隙；X：接合位置；

具体实施方式

图1-图7B示出了本发明的一个实施例，且举例说明了将本发明的夹紧装置应用于工作托盘(work pallet)的夹紧系统。

图1是夹紧系统的横向截面图。图2A是夹紧系统的第一夹紧装置的截面的正视图，和对应于沿图1或图2B中的线2A-2A取得的截面的视图。图2B是夹紧装置的俯视图。图3A-图4B是解释操作的视图。图5A-图5C示出了第一夹紧装置的示例性变型。图6A和图6B示出了夹紧系统的第二夹紧装置。图6C和图6D分别示出了第二夹紧装置的示例性变型。图7A和图7B示出了夹紧系统的第三夹紧装置。

如图1和图2A所示，在此实施例中，基准块1放置在机床的台面T上，作为可移动块的工作托盘2的被支撑面2a支承在基准块1的支撑面1a上。在被支撑面2a上开有多个插孔3，各插孔3由圆形直孔构成。在这里示出了四个插孔3。

基准块1包括固定在台面T上的底板4。对于底板4，具有定位功能和锁紧功能的第一夹紧装置11和第二夹紧装置12以及两个仅具有锁紧功能的第三夹紧装置13、13被设置以对应于插孔3。第一夹紧装置11和第二夹紧装置12沿对角线设置，两个第三夹紧装置13、13也沿对角线设置。

如图1所示，各夹紧装置11、12和13在径向方向借助于楔劈作用使环形夹紧构件33(在下文中描述)径向地膨胀，并且在环形夹紧构件33的周壁的大致整个圆周紧密接触插孔3的状态下向下驱动夹紧构件33，从而将工作托盘2固定在基准块1上。

在夹紧构件33发生所述紧密接触的大致同一时间，第一夹紧装置11关于基准块1在水平方向和竖直方向上定位刚性套筒21(参考图3A)，其将在下文中进行描述。另外，第二夹紧装置12在与用于连接参考轴线A和参考轴线B的直线L大致垂直的水平方向上定位刚性套筒21(参考图6A)，并竖直地定位刚性套筒21，从而防止工作托盘2关于轴线A旋转。另外，第三夹紧装置13允许刚性套筒21关于基准块1在水平方向上移动(参考图7A和图7B)，因此，第三夹紧装置13具有竖直定位功能，而不具有水平定位功能。

第一夹紧装置11和第二夹紧装置12除了将在下文中描述的差异外具有同样的结构，且基本上以下结构是它们共有的。

如图1-图2B所示，壳体15的下部被安装到底板4的安装孔4a中，壳体15的凸缘16通过四个紧固螺栓17固定到安装孔4a的周壁上。

在壳体15的上半部分，关于参考轴线A(参见图1和图2A)同心地形成竖直延伸的中心孔20。中心孔20被设置成面对插孔3。刚性套筒21以可竖直(轴向)移动的方式插入中心孔20。

中心孔20和刚性套筒21的结构如下，其在图3A的放大视图示出。

锥形内表面23、23分别形成于中心孔20的内周的上部和下部。各锥形内表面23向下(朝向基底端部的方向)逐渐变窄。

刚性套筒21具有插入中心孔20的底部24和能够插入插孔3的突出部分25。突出部分25向上(朝向前端)突出超过中心孔20的上端。

在底部24的外周表面上设有能够与锥形内表面23形成锥形接合的锥形外表面27。锥形内表面23和锥形外表面27的倾斜角优选地在约5度-约23度的范围内，更优选地在约10度-约16度的范围内。

另外，在中心孔20的上方，从突出部分25的下部沿径向方向向外突出凸缘部分28。此外，在突出部分25的上部形成有锥形外周表面30，所述锥形外周表面30向上逐渐变窄。

环形夹紧构件33的锥形内周表面34从上方与刚性套筒21的锥形外周表面30形成楔入接合。夹紧构件33的直的外周表面35能够插入工作托盘2的插孔3中。夹紧构件33形成为夹头的形状。具体地，在夹紧构件33的周壁上形成有一个竖直延伸的狭缝36，夹紧构件33因此可径向地膨胀和收缩，并在其自身的弹性回复力的作用下径向地收缩。

在中心孔20的周壁的上部与凸缘部分28之间设有弹性构件(推进工具)45。弹性构件45由诸如橡胶或合成树脂这样的密封构件构成，并向上(朝向前端)挤压刚性套筒21。通过附连在刚性套筒21下部的止动件47防止刚性套筒21的上升量超过预定值。

输出构件48以可竖直移动的方式插入壳体15内。输出构件48包括：活塞50，其以密封的方式插入壳体15下部的圆柱孔49内；活塞杆52，其从活塞50向上突出并以密封的方式插入杆孔51；以及旋入活塞杆52的连接杆53。连接杆53插在刚性套筒21的圆柱孔21a中。夹紧构件33的上凸缘57以可沿径向方向滑动的方式安装在连接杆53的头部54与连接杆53的上凸缘56之间。

如图2A所示，在壳体15内设有构成驱动工具D的锁紧工具61和释放工具62。锁紧工具61由活塞50和形成于活塞50上方的锁紧腔室63构成。锁紧腔室63与用于锁紧的加压油的供给和排出端口64连通。释放工具62由活塞50和形成于活塞50下方的释放腔室66构成。用于释放的加压油的供给和排出端口67与释放腔室66连通。

另外，节流销70被装入用于锁紧的供给和排出通道69的竖直通道内，并且节流通道由安装间隙构成。

在壳体15的上表面上沿着圆周间隔地向上突出多个凸台72，各凸台72的上表面用作基准块1的支撑面1a。

另外，在第一夹紧装置11上设有座落确认工具。具体地，在各支撑面1a上开有检测孔74，且向各检测孔74供应用于检测的压缩空气。于是，在工作托盘2的被支撑面2a与支撑面1a接触从而导致座落间隙E消失时，检测孔74中的压力升高。通过用压力开关或类似物检测这种压力上升，能够确认工作托盘2座落在壳体15上。

此外，如图2A和图3A所示，设有锁紧确认工具。具体地，用于锁紧确认的空气供给端口76按照叙述的顺序穿过壳体15中的侧向通道77、锥形外表面27与下锥形内表面23之间的锁紧间隙F、设在止动件47中的连通凹槽(未示出)、连接杆53的外周表面与刚性套筒21的圆柱孔21a之间的间隙、以及夹紧构件33的狭缝36，与外部空间连通。然后，当锥形外表面27接触锥形内表面23从而切断连通时，空气供给端口76中的压力升高。通过用压力开关或类似物检测这种压力升高，确认夹紧构件33和刚性套筒21下降成锁紧状态。

另外，虽然已经描述成连通凹槽(未示出)设在止动件47中，但是作为它的替换，上锥形内表面23与锥形外表面27之间的锁紧间隙F可以经由连通通道(未示出)与刚性套筒21的圆柱孔21a连通。

通过刚性套筒21的锥形外周表面30使各夹紧装置11、12和13的环形夹紧构件33的各个周壁的大致整个圆周沿径向方向向外直径膨胀。

另外，如图2A和图3A(并参考将在下文中描述的图5B)所示，第一夹紧装置11的定位机构11a被构造成刚性套筒21的锥形外表面27能够与中心孔20的锥形内表面23的大致整个圆周形成锥形接合。

图5A-图5C示出了第一夹紧装置11的示例性变型。图5A是类似于图3A的视图。图5B是沿图5A的线5B-5B的截面。图5C是沿图5A的线5C-5C的截面。

在这种情况下，在连接杆53的头部54与活塞杆52之间设有管子55，连接杆53插入管子55中。另外，推进工具45由竖直层叠的多个圆锥形盘簧构成。此外，夹头型夹紧构件33的上半部分的外周被覆盖管道58所覆盖。覆盖管道58防止诸如切屑这样的外部物质通过狭缝36进入刚性套筒21中。

如图6A和图6B所示，第二夹紧装置12的定位机构12a与第一夹紧装置11的定位机构11a的不同之处在于下列结构。图6A是类似于图5A的视图，其示出了沿图6B的线6A-6A的截面。图6B是沿图6A的线6B-6B的截面。

在刚性套筒21的外周上设有一对在径向方向上相对的凸出部分80、80，且在各凸出部分80上形成有锥形外表面27。然后，被凸出部分80隔开的运动允许间隙81、81形成为在刚性套筒21的外周与中心孔20的内周之间沿径向方向彼此相对。因此，刚性套筒21起到在凸出部分80、80的面对方向上消除安装间隙的作用；另一个方面，刚性套筒21能够在与面对方向垂直的径向方向上移动。另外，图6A和图6B中的参考数字82表示旋转止动销。

图6C示出了定位机构12a的第一示例性变型。在这种情况下，在中心孔20的内周上设有一对在径向方向上彼此相对的凸出部分80、80，在各凸出部分80上形成有锥形内表面23。还以与图6B相同的方式形成一对运动允许间隙81、81。

如下文所述那样对图6C的第一示例性变型进行改进得到图6D的第二示例性变型。具体地，各锥形内表面23和锥形外表面27由平面构成，而不是圆形表面。

如图7A和图7B所示，第三夹紧装置13与第一夹紧装置11的区别之处在于下列结构。

刚性套筒21的外周表面和中心孔20的内周表面均以竖直的方式形成，在这两个周边表面之间设有环形间隙G，其用于让刚性套筒21沿径向方向移动。从而能够吸收插孔3的轴线与中心孔20的轴线之间的不重合。

另外，在环形橡胶推进工具45的外周上安装有防尘密封件46。

各夹紧装置11、12和13大致以相同的方式按照下文所描述的那样运作。

在图2A和图3A的释放状态下，锁紧腔室63中的加压油被排出，并向释放腔室66供应加压油。活塞50于是通过连接杆53抬起环形夹紧构件33，夹紧构件33转变为直径收缩状态。通过作为推进工具的弹性构件45，刚性套筒21上升一个推进行程，并且轻微地与夹紧构件33形成锥形接合或面对夹紧构件33与之形成小间隙。

在相对于基准块1对工作托盘2进行定位时，首先，如图1和图2A(以及图3A)所示，在上述释放状态下放下工作托盘2，插孔3安装在夹紧构件33的外部，由刚性套筒21的凸缘部分28支承工作托盘2。在这种情况下，座落间隙E形成于被支撑面2a与支撑面1a之间。另外，如图3A所示，锁紧间隙F形成于锥形外表面27与锥形内表面23之间，且在刚性套筒21的下端面与活塞杆52的上端面之间形成微小的接触间隙N1。

另外，由于如上所述那样设有锁紧间隙F，当工作托盘2的插孔3被安装在夹紧构件33的外部时，可容许刚性套筒21的轴线与插孔3的轴线不重合。

接着，释放腔室66内的加压油被排出，加压油被供应到锁紧腔室63中。活塞50于是通过连接杆53使夹紧构件33下降，夹紧构件33的锥形内周表面34与刚性套筒21的锥形外周表面30形成楔入接合。

因此，如图3B所示，夹紧构件33关于在弹性构件45的推动力作用下大致保持在上升位置上的刚性套筒21径向膨胀，从而与插孔3发生接触。在图3B的锁紧开始状态下，形成于刚性套筒21的下端面与活塞杆52的上端面之间形成的接触间隙N2大于图3A的接触间隙N1。

接着，如图4A所示，夹紧构件33在通过刚性套筒21向下压缩弹性构件45的同时径向膨胀，从而与插孔紧密接触3。大致在同一时刻，工作托盘2的被支撑面2a接触基准块1的支撑面1a。于是，在图4A的半锁紧状态中，在止动件47的上方形成与图3B的座落间隙E相对应的下降行程M1，形成于刚性套筒21的下端面与活塞杆52的上端面之间形成的接触间隙N3略大于图3B的接触间隙N2。

然后，如图4B所示，夹紧构件33在沿着插孔3的内周表面向下滑动的同时移动，夹紧构件33在压缩弹性构件45的同时进一步降低刚性套筒21。当刚性套筒21下降与推进行程相对应的下降行程M2时，刚性套筒21的锥形表面27与中心孔20的锥形内表面23形成锥形接合。

因此，刚性套筒21通过锥形接合在径向方向(水平方向)和轴向方向(竖直方向)上受到基准块1的约束。于是通过处于受约束状态的刚性套筒21和与插孔3紧密接触的夹紧构件33，使工作托盘2关于壳体15在水平方向上得到定位。

大致在同一时刻，通过驱动输出构件48以关于刚性套筒21进一步下降，夹紧构件33的锥形内周表面34与壳体15所容纳的刚性套筒21的锥形外周表面30形成牢固的楔入接合从而发生径向膨胀，夹紧构件33的直的外周表面35与插孔3形成牢固的、紧密的接触。于是，连接杆53通过处于牢固和紧密接触状态下的夹紧构件33牢固地将工作托盘2的被支撑表面2a压在基准块1的支撑面1a上。

在图4B的锁紧完成状态下，由于刚性套筒21的锥形外表面27与中心孔20的锥形内表面23形成锥形接合，用于锁紧确认的空气供给端口76中的压力升高，通过检测这种压力上升，能够确认锁紧状态。另外，由于被支撑表面2a接触支撑面1a，检测孔74中的压力升高，且通过检测这种压力上升，能够确认工作托盘2已经就座。

另外，在图3A的释放状态中和在图3B的锁紧开始的时候，支撑面1a和被支撑面2a可以近似完全地处于彼此接触的状态。在这种情况下，在锁紧运动过程中，夹紧构件33的操作如下。

在夹紧构件33与插孔3形成紧密接触之后，夹紧构件33在沿插孔3滑动的同时下降。于是，如上所述，在刚性套筒21的锥形外表面27与锥形内表面23形成锥形接合时，夹紧构件33与插孔3形成牢固、紧密的接触，夹紧构件33将工作托盘2压在基准块1上。

与第一夹紧装置11和第二夹紧装置12的操作同时进行地，两个仅具有锁紧功能的第三夹紧装置13、13通过夹紧构件33牢固地将工作托盘2固定在基准块1上。

为了从锁紧状态转换成释放状态，如上所述那样，仅需要将锁紧腔室63中的加压油排出，并向释放腔室66供给加压油。因此，由于活塞50通过连接杆53抬起夹紧构件33，夹紧构件33在其自身的弹性回复力的作用下径向收缩，锁紧状态得到释放。

另外，在释放驱动过程中，还可以想到，图3A中示出的接触间隙N1被消除，活塞杆52强制性地向上挤压刚性套筒21。

图8和图9A-图9D分别示出了根据本发明的第一夹紧装置11的第二实施例和第三实施例。在这些实施例中，按惯例用相同的数字表示和描述与第一实施例的零件相似的零件，且将描述与第一实施例不同的那些结构。

示出第二实施例的图8是与图2A类似的视图。在这种情况下，驱动工具D被构造为手动型的。

为了进行更详细地描述，连接杆53的下部被装入底板4的螺纹孔88中。在锁紧驱动过程中，将六角扳手90插入连接杆53的头部54的输入孔89中，且在俯视图中顺时针地转动连接杆53。然后，头部54在径向地膨胀夹紧构件33的同时使夹紧构件33下降。

此外，弹性构件(推进工具)45的截面形成为侧向U形。

另外，底板4和壳体15可以一体形成，而不是如举例说明的那样为独立构造的。

各实施例的夹紧构件33可以是其中沿圆周设有交替地在其周壁的上、下表面上开口的多个贯穿凹槽的夹紧构件，而不是其中在周壁上设有一个狭缝36的夹紧构件。此外，夹紧构件33可以由沿圆周设置的多个分离体构成。

另外，夹紧构件33的外表面可以形成锯齿状或形成不平坦的形状，而不是竖直直线地成形。另外，夹紧构件33显然不限于上述结构，而是可以使用公知的各种结构。

图9A-图9D示出了第一夹紧装置11的第三实施例。图9A是对应于沿图9B的线9A-9A取得的截面的横截面图，其示出了夹紧装置11的释放状态。图9B是图9A的俯视截面图。图9C是类似于图9A的视图，其示出了夹紧装置的锁紧状态。图9D是图9C的俯视截面图。

刚性套筒21包括顶壁21b。另外，在刚性套筒21的突出部分25的周壁25a上沿圆周间隔地形成三个沿径向延伸的通孔95。球96以可沿径向方向运动的方式插入各个通孔95中。通过使通孔95的外端部变窄，可以防止球96掉到外面。所述多个球96用作夹紧构件33。

在输出构件48的连接杆53的上部(前端部)中形成有竖直延伸的凹槽97，以对应于各个球96。凹槽97具有输出表面98和退回表面99。

在图9A和图9B的释放状态中，刚性套筒21在弹性构件45的推动力的作用下被保持在升起位置上。另外，输出构件48相对于刚性套筒21上升，退出表面99面对球96。因此，各个球96能够变化到径向向内接合的取消位置Y(这里示出的是球96已经变化到接合取消位置Y的状态)。

在关于基准块1对工作托盘2进行定位时，首先，如图9A所示，在释放状态下放下工作托盘2以将插孔3安装在多个球96的外部，且由刚性套筒21的凸缘部分28支承工作托盘2。

在这种状态下，座落间隙E形成于支撑表面1a与被支撑表面2a之间，锁紧间隙F形成于锥形内表面23与锥形外表面27之间。

在锁紧驱动过程中，降低输出构件48。然后，连接杆53的输出表面98将球96推向外面。因此，球96在刚性套筒21的通孔95中沿着径向方向向外运动，各个球96与插孔3发生接触。

接着，如图9C和图9D所示，变化到径向向外接合位置X的球96在通过刚性套筒21向下压缩弹性构件45的同时紧密接触插孔3，且大致在同一时刻，工作托盘2的被支撑表面2a与基准块1的支撑表面1a发生接触。

然后，多个球96在沿着插孔3的内周表面向下滑动的同时(或在球96使插孔3的内周表面发生弹性变形或塑性变形的同时)产生移动，多个球96抵着弹性构件45进一步降低刚性套筒21，刚性套筒21的锥形外表面27与中心孔20的锥形内表面23形成锥形接合。

因此，刚性套筒21通过锥形接合在径向方向(水平方向)和轴向方向(竖直方向)上受到基准块1的约束。通过处于约束状态的刚性套筒21和与插孔3紧密接触的多个球96使工作托盘2相对于壳体15在水平方向上得到定位。

大致在同一时刻，通过驱动输出构件48以使其相对于刚性套筒21进一步下降，多个球96与插孔3形成牢固、紧密的接触。然后，连接杆53通过与之形成牢固、紧密的接触的多个球96牢固地将工作托盘2的被支撑面2a压在基准块1的支撑表面1a上。

另外，通孔95和要安装的球96的数量可以分别为2、或4或更多，而不是3。

可以如下文所述那样对各个实施例和示例性变型进行改进。

可以设置三个或更多的中心孔20的锥形内表面23，而不是在竖直方向上设置两个或一个锥形内表面。

刚性套筒21的锥形外表面27和中心孔20的锥形内表面23的截面优选为圆的锥形表面。然而，作为替换，它们可以是椭圆的锥形表面，或可以是按照预定间隔沿圆周设置的多个倾斜的楔形表面。在这种情况下，可以在锥形内表面23和锥形外表面27上按照预定的间隔沿圆周设置多个倾斜的凹槽，且各个楔形表面可以由各个倾斜凹槽的底壁构成。

推进工具45可以是向上(朝向前端)挤压刚性套筒21的任何工具。因此，推进工具45可以在附连在壳体15与刚性套筒21的下部之间，而不是附连在壳体15与刚性套筒21的凸缘部分28之间。另外，推进工具45可以利用诸如压缩空气或加压油这样的加压流体与活塞的组合，以替换或添加到举例说明的弹性构件(诸如橡胶)和弹簧(诸如锥形盘簧)中。

优选地，向各个夹紧装置11、12和13提供清洗工具，且通过诸如压缩空气这样的加压流体清洗被支撑面2a与支撑面1a之间的接触部分、插孔3与夹紧构件33之间的安装部分、球96与通孔95之间的安装部分以及锥形外表面27与锥形内表面23之间的各个安装表面。

在该夹紧系统中，可以仅安装一个或安装三个或更多的仅具有锁紧功能的第三夹紧装置13，而不是举例说明的两个。第三夹紧装置13不限于举例说明的结构，可以是另一种夹具。

各夹紧装置11、12和13的驱动类型可以是弹簧锁紧和液压释放型或是液压锁紧和弹簧释放型，而不是举例说明的液压双向作用型。

用于锁紧或释放的加压流体可以是诸如压缩空气这样的气体，而不是举例说明的加压油。另外，用于清洗的加压流体可以是诸如氮气这样的气体或液体，而不是举例说明的压缩空气。

假若锁紧驱动过程中夹紧的下降作用力被设定为足够大的值，就能够省略第三夹紧装置13。

另外，在夹紧系统中，第一夹紧装置11可以安装复数个，且第二夹紧装置12可以安装复数个。此外，第一夹紧装置11和第二夹紧装置12中的任何一个都可以安装复数个。

作为多个夹紧装置的设置路线，可以想到圆形路线或直线路线。

支撑表面1a可以设在底板4上，而不是设在壳体15的各凸台72的上表面上。

另外，壳体15和底板4可以一体地成形，而不是分别地成形。

基准块和可移动块的组合可以是机床台面与工作托盘的组合、工作托盘与夹具基底的组合、夹具基底与工作件的组合、或工作夹具(诸如焊接夹具)与工作物件(诸如工作件)的组合，而不是举例说明的底板4和工作托盘2的组合。另外，本发明适用于对用在诸如激光加工机床和放电加工机床这样的各种加工机床中的工作件、工具等进行定位。

另外，本发明的夹紧装置显然可以仅被用作一套，而不是被用作复数套。

Claims (13)

1.一种夹紧装置，其将具有插孔(3)的可移动块(2)夹紧到基准块(1)上，该夹紧装置包括：

中心孔(20)，其设在基准块(1)上以面对插孔(3)，中心孔(20)具有朝向基底端变窄的锥形内表面(23)；

由基准块(1)支撑的刚性套筒(21)，其可以沿轴向方向在预定的范围内移动，刚性套筒(21)包括：锥形外表面(27)，其与中心孔(20)的锥形内表面(23)形成锥形接合；突出部分(25)，其进一步朝向前端伸出超过中心孔(20)并插在插孔(3)中；以及沿轴向方向延伸的圆柱孔(21a)；

推进工具(45)，其用于将刚性套筒(21)推向所述前端；

输出构件(48)，其插在刚性套筒(21)的圆柱孔(21a)中，该输出构件(48)与夹紧构件(33)相连，所述夹紧构件(33)设在突出部分(25)上以便插入插孔(3)中；以及

驱动工具(D)，其用于将输出构件(48)移向基底端，其中：输出构件(48)抵抗着推进工具(45)将夹紧构件(33)移向基底端并使夹紧构件(33)沿径向方向向外移动以进行锁紧，并且使刚性套筒(21)的锥形外表面(27)与中心孔(20)的锥形内表面(23)形成锥形接合。

2.如权利要求1所述的夹紧装置，其中：

凸缘部分(28)从刚性套筒(21)上沿着径向方向向外伸到中心孔(20)的外面，并且推进工具(45)以环形方式设在凸缘部分(28)与基准块(1)之间。

3.如权利要求2所述的夹紧装置，其中：

环形推进工具(45)由诸如橡胶或合成树脂的用于密封的弹性构件构成。

4.如权利要求1所述的夹紧装置，其中：

凸缘部分(28)从刚性套筒(21)上沿着径向方向向外伸到中心孔(20)的外面，并且在可移动块(2)被放置在凸缘部分(28)上的状态下，推进工具(45)挤压可移动块(2)以在可移动块(2)的被支撑表面(2a)与基准块(1)的支撑表面(1a)之间形成座落间隙(E)，以及

在支撑表面(1a)上开有用于座落确认的加压流体的检测孔(74)。

5.如权利要求1所述的夹紧装置，其中：

在基准块(1)上设有用于锁紧确认的加压流体的供应端口(76)，供应端口(76)经由锥形内表面(23)与锥形外表面(27)之间的锁紧间隙(F)与外部空间连通，当锥形外表面(27)与锥形内表面(23)形成锥形接合时，供应端口(76)与外部空间之间的连通被切断。

6.如权利要求1-5中任一项所述的夹紧装置，其中：

刚性套筒(21)的锥形外表面(27)与设在基准块(1)上的中心孔(20)的锥形内表面(23)的大致整个圆周形成锥形接合。

7.如权利要求1-5中任一项所述的夹紧装置，其中：

在设在基准块(1)上的中心孔(20)的内周和刚性套筒(21)的外周中的至少一个上设有一对沿径向方向彼此相对的凸出部分(80、80)，锥形内表面(23)或锥形外表面(27)形成各自的凸出部分(80)，以及

由凸出部分(80、80)隔开的运动允许空间(81、81)成形为在中心孔(20)的内周与刚性套筒(21)的外周之间沿径向方向彼此相对。

8.如权利要求1-5中任一项所述的夹紧装置，其中：

夹紧构件(33)由可径向膨胀和可径向收缩的夹头构成，这种夹头型夹紧构件(33)从前端侧与刚性套筒(21)的突出部分(25)形成楔入接合。

9.如权利要求1-5中任一项所述的夹紧装置，其中：

夹紧构件(33)由多个球(96)构成，所述多个球(96)沿圆周间隔地设置在刚性套筒(21)的突出部分(25)的周壁上，输出构件(48)将各个球(96)变化到径向向外接合的位置(X)上。

10.如权利要求9所述的夹紧装置，其中：

设有至少三个球(96)。

11.一种夹紧系统，其包括至少一个如权利要求1-5中任一项所述的夹紧装置。

12.一种夹紧系统，其包括如权利要求6所述的夹紧装置和如权利要求7所述的夹紧装置。

13.一种夹紧系统，其包括至少两个如权利要求7所述的夹紧装置。

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