CN101439479B - 驱动机构和配备有该驱动机构的夹具机构 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种驱动机构以及配备有该驱动机构的夹具机构。电动夹具(10)包括驱动机构(12)、丝杠(22)和夹具部(14)。驱动机构(12)配有电机(16)。丝杠(22)将电机(16)的旋转驱动力传至可沿轴向移位的进给螺母(30)的。夹具部(14)通过与进给螺母(30)相联结从而随之移动来夹取工件(W)。驱动机构(12)由自锁机构构成，该自锁机构防止在进给螺母(30)行进、工件被夹具部(14)夹住的过程中受到的反作用力所导致的进给螺母(30)的回缩。

Description

驱动机构和配备有该驱动机构的夹具机构

技术领域

本发明涉及一种驱动机构和配备有这种驱动机构的夹具机构，所述驱动机构能够在旋转驱动源的驱动作用下通过移位构件的移位来按压工件。

背景技术

迄今为止，驱动机构借助移位构件来按压工件，所述移位构件是在诸如电机等旋转驱动源的驱动作用下被移位的。例如，用于夹取各种组件或者类似器件的电动夹具(电动夹盘)已为人所知，这样的电动夹具被附接到工作机器的轴等的端部，可开/合夹具构件的开/合操作是利用电机的驱动力来夹取工件的。

作为这样的电动夹具，日本专利申请公开公报第08-150531号中就揭示了一种结构：构成夹具部的卡抓座(master jaw)受电机传送来的旋转驱动力的驱动，工件通过所述驱动力被夹在卡爪座和软卡抓(soft jaw)之间。

然而，一般来说，在突然停电或者电源被切断的情况下，生成力(驱动转矩)会消失，除非电能被储存。结果，在工件被夹具夹取以后，须继续对夹具通电才能维持夹取状态，因此，维持的时间越长，电能消耗的越多。另一方面，在工件被紧取的状态下，如果电机停电，工件有可能从夹具上掉下。

发明内容

本发明的总体的目的在于提供一种驱动机构和配备有这种驱动机构的夹具机构。在这样的驱动机构中，在旋转电源突然停电或者电力被切断等情况下，即使旋转驱动源传至挤压构件的驱动力不再继续，夹具机构也能维持按压构件对工件的按压状态。

此外，本发明的另一目的在于提供一种能够节电降耗的驱动机构以及配有这种驱动机构的夹具机构。

根据本发明的一个具体实施方式，提供一种驱动机构，包括：旋转驱动源；丝杠，用于将旋转驱动源的旋转驱动力传至能沿轴向移位的移位构件；以及与移位构件相连的按压构件，该按压构件与移位构件相联结因而可移动，用于按压工件。其中，所述的丝杠由自锁机构构成，所述自锁机构在移位构件行进、工件被按压构件按压的过程中，防止因按压构件受到工件的反作用力所导致的移位构件的回缩；并且，所述自锁机构能被旋转驱动源传至丝杠的旋转驱动力解锁。。

此外，根据本发明的另一个实施例，提供一种夹具机构，包括：夹具，该夹具具有一对夹具构件，夹具构件通过彼此靠近和分开形成开合，用于夹取工件；以及驱动机构，该驱动机构具有沿轴向移动的移位构件，驱动机构与位移构件的移位相配合，能够通过移位构件的移位来驱动夹具构件开/合。所述驱动机构具有旋转驱动源和丝杠，丝杠将旋转驱动源的旋转驱动力传至移位构件。所述丝杠由自锁机构构成，该自锁机构在移位构件行进、工件被夹具构件夹住的过程中，防止因夹具构件受到工件的反作用力所导致的移位构件的回缩。其中，自锁机构能被旋转驱动源传至丝杠的旋转驱动力解锁。

采用上述结构，即使在旋转驱动源突然停转或者供电被切断的情况下，由于自锁机构的锁定操作，工件被按压构件或者夹具构件按压或夹取的状态也能得以保持。因此，当工件的按压状态或夹取状态得以被保持时，由于旋转驱动源的供电可以中止，耗能可显著减少。

此外，在所述的自锁机构中，假定μ代表设置在丝杠上的外螺纹与将旋转驱动力转换为位移构件的行进力或回退力的内螺纹之间啮合处的摩擦系数，θ代表当工件被按压构件按压时所述丝杠受到的轴向力F的方向与外螺纹和内螺纹之间啮合处的法向力F的方向之间的夹角，则当μ和θ满足关系式μ≥sinθ/cosθ时，按压构件按压工件的按压状态就能通过自锁机构得以可靠保持。在这种情况下，角度θ和摩擦系数μ之间的关系可以在上述表达式的基础上进行数量调整和设定，从而，例如，当工件W被快速按压时，可有效防止其受到的冲击力在构成丝杠的外螺纹和内螺纹之间处产生磨蚀和刮擦，自锁机构的误解锁也能避免发生。

以下结合附图对本发明的优选的实施方式进行描述，本发明的上述和其他目的和优点将从下面说明中变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例形成夹具机构的电动夹具的立体轮廓图；

图2是沿图1所示电动夹具轴向的截面侧视轮廓图；

图3所示截面侧视轮廓图显示的是夹具机构从图2所示情形打开时的状态；

图4是根据本发明的一个实施例说明设置在构成驱动机构的丝杠上的自锁机构的示意图；

图5是根据本发明的第二实施例形成夹具机构的电动夹具的立体轮廓图；

图6是沿图5所示电动夹具的轴向的截面侧视轮廓图；以及

图7显示的是夹具机构从图6所示情形打开时的状态的截面侧视轮廓图。

具体实施方式

以下结合附图详细介绍本发明所述的驱动机构以及配备有这种驱动机构的夹具机构的优选实施例。

如图1和2所示，电动夹具(电动夹盘)10，作为第一实施例所述的夹具机构，配备有如实施例所述的驱动机构12，并且包括夹具部(夹盘部)14，用于夹取作为被夹物体的工件W。该电动夹具可用于，比方说，附接到机床、工业机器人等设备的轴的末端上。

电子夹具10由夹具部14、用于驱动夹具部14的驱动机构12和壳体24构成。

驱动机构12包含作为驱动源用于开/合夹具部14的电机(旋转驱动源)16、促使夹具部14开合的连杆机构18、以及用于将旋转驱动力从电机16传输到构成连杆机构18的一对连杆构件20a、20b上的丝杠22。

电机16设置在壳体24的上表面上，而夹具部件14设置在壳体24的下表面上。壳体24呈盒形，其内部用于容纳构成所述驱动机构12的其他组件(例如，连杆机构18、丝杠22等)。如图1所示，多个通孔25(在本实施例为4个)穿透壳体24的各侧面作为附接孔使用，例如，在电子夹具被固定到机床上的时候。

在驱动机构12中，电机16由步进电机、伺服电机之类的设备构成，所述设备以直立的方式固定在用以覆盖和封闭壳体24上部的方环形上底板27上，在此状态下，驱动轴26插入壳体24内部。在图1中，附图标号29表示驱动轴26向电机16末端(图1所示的上端侧)延伸所形成的操作构件。该操作构件29可使驱动轴26在，比方说，电机16电力中断的情况下，能够借助图中未示出的工具或者类似器具被以手动的方式旋转。

丝杠22由螺旋杆28、进给螺母30和导向柱31构成。所述螺旋杆28从外部与驱动轴26的一端同轴适配。进给螺母(移位构件，滑动螺母)30与螺旋杆28的另一端螺旋适配。进给螺母30沿轴向(图中箭头Y1和Y2所示方向)滑动适配于导向柱31内部。螺旋杆28的外圆周表面形成有外螺纹28a，进给螺母30的内圆周侧形成有内螺纹30a，螺旋杆28和进给螺母30借助上述内、外螺纹彼此适配。此外，驱动轴26在其圆周表面的局部形成有扁平部32，该扁平部32与螺旋杆28的内圆周表面相接触，另有止动螺钉34，沿螺旋杆28的径向被旋入，上述手段用于阻止螺旋杆28和驱动轴26之间的互动。

进给螺母30在设计上仅能够沿轴向(箭头Y1和Y2的方向)(滑动)移位，因其扁平的表面部或者其他类似结构(未显示)能与导向柱31的内圆周表面相嵌合从而限制其旋转。此外，导向柱31的内圆周表面上还设有沿轴向延伸的凹槽，进给螺母30上设有导向构件与所述凹槽相嵌合，上述手段限制了进给螺母30的转动，使其仅能够沿轴向移位。此外，与连杆构件20a、20b卡合的销36从进给螺母30下部(沿所述轴向与电机16相对的一侧)的外圆周表面上向外突出。

夹具部14包括与导轨构件40相适配的一对夹具构件(按压构件)42a、42b，所述导轨构件40安装在用于封闭壳体24下部的下底板38上。夹具构件42a、42b在设计上能够沿导轨构件40在箭头X1和X2的方向上移位，也就是说，能够彼此靠近和分离。夹具构件42a、42b的横截面大致呈T形，其一对下突的爪形构件起到夹具的作用，用于夹取工件W。多个孔45在爪形构件43a、43b的开/合方向(箭头X1和X2所示的方向)上穿过该爪形构件43a、43b。具有适宜的、理想形状的夹具构件也可以通过孔45被连接起来。

两个连杆构件20a、20b各自的横截面都大致呈L形，其弯折的中心部分别从作为枢轴的一对连接销44a、44b上获得支撑。所述的连接销44a、44b设于壳体24内部。具体地说，连杆构件20a、20b可以连接销44a、44b为轴分别在箭头A1和A2所示方向上摆动(转动)。

此外，半圆形切口46a、46b分别形成在连杆20a、20b端部，该切口46a、46b与位于进给螺母30下部的销36相适配。另一方面，从图2的视角看去，连杆20a、20b的另一端为渐细端。该连杆构件20a、20b的渐细端一侧分别插入形成在下底板38上的一对孔48a、48b中，且分别以绕轴转动的方式支撑在夹具构件42a、42b上部凹槽50a、50b中的销或者类似构件(未示出)上。

因此，就电动夹具10而言，借助进给螺母30在轴向上(箭头Y1和Y2所示方向)的移位，与销36卡合的成对连杆构件20a、20b分别以连接销44a、44b为轴在箭头A1和A2的方向上旋转预定角度。而且，在连杆构件20a、20b的转动作用下，成对的夹具构件42a、42b能够沿导轨构件40的轴向移位，在方向(箭头X1和X2所示方向)上彼此靠近和分离。

接下来将描述具备上述基本结构的电动夹具10是如何运行的。

首先，构成夹具部14的夹具构件42a、42b事先被放置在彼此分开的位置上，也就是说，其爪形构件43a、43b处于分开的状态。在这种情况下，如图2所示，进给螺母30在箭头Y2所示方向上处在降下的位置处。

接下来，电能从一未示出的电源处被供至电机16，凭此电力，驱动轴26在电机16的旋转驱动下被驱旋转，于是，作为丝杠22构件的螺旋杆28与驱动轴26一体旋转。当这一切发生时，绕轴自转受到限制的进给螺母30借助螺旋杆28的外螺纹28a与内螺纹30a的螺旋配合动作沿轴向向上(箭头Y1所示方向)移动。

当进给螺母30移动向上时，如图3所示，一端与进给螺母30下部的销36适配的连杆构件20a、20b绕其被连接销44a、44b轴向支撑的中心区域(弯折部分)在方向(箭头A1所示方向)上转动，从而使其以可转方式支撑在夹具构件42a、42b中的另一端彼此靠近。随着连杆构件20a、20b沿箭头A1方向转动，构成夹具部14的夹具构件42a、42b沿导轨构件40在方向(箭头X1所示方向)上移动从而彼此靠近，于是可以夹住两爪形构件43a、43b之间的工件W(见图3)。

顺便提及，当工件W被夹具部14夹住以后，如图3所示，在保持夹住状态的情况下，也就是说，在工件W被夹住然后被移至预定地点从而使其被夹持的状态如上所述持续一段预定时间，在诸如此类的情况下，传统的电动夹具须对其电机保持供电。一旦停电，电机的转矩就会消失，工件上的夹持力也会消失，结果工件就会从夹具上脱落下来。

因此，就本实施例所述的电动夹具10而言，即使电机16发生断电或异常停转，或者在其他类似情况下，夹具构件42a、42b(爪形构件43a、43b)的开/合状态也能得以维持，从而能够保持工件的夹持状态，一种能实现上述功能、被成为自锁机构的结构就设置在所述的驱动机构12(丝杠22)中。

图4是用于说明所述自锁机构的示意图，该自锁机构设置在构成本实施例所述驱动机构12的丝杠22上。

图4中，在两个直角三角形所示的区域R1和R2内，较大区域R1是一副示意图，展示了与丝杠30内螺纹30a的导程相对应的螺纹牙。高度L表示内螺纹30a的导程L，宽度C表示内螺纹30a有效直径的周长，角α表示导程角α。因此，在D作为内螺纹30a的直径(有效直径)和π作为圆周率情况下，周长C由公式C＝π·D计算得出。另一方面，螺杆轴28与内螺纹30a螺旋适配，较小区域R2展示的是与螺杆轴28的外螺纹28a相对应的螺纹牙的示意图。在图4中，内螺纹30a和外螺纹28a的关系也可以互换。

从图2和图3可以理解，就电动夹具10而言，为维持夹具部14夹住工件的状态，有必要防止进给螺母30沿箭头Y2方向降下，从而防在夹取工件的过程中造成图2所示的情形。也就是说，为使夹具部14确保工件W处于被夹住的状态，有必要保持进给螺母30的位置(见图3)。

因此，在本实施例的驱动机构12设有所述自锁机构的情况下，作为丝杠22组成部分的内螺纹30a和外螺纹28a的关系得以被适当地限制，从而防止了进给螺母30在夹具部14夹住工件W的状态下发生移位(降下)。

具体而言，如图4所示，轴向力F(N)是指在工件被可靠地夹住的状态下施加给进给螺母30和螺旋杆28的沿轴向的力，切向力Fs(N)是指沿内螺纹30a和外螺纹28a啮合方向(切线方向)的力，法向力Fn(N)是指方向与切向力垂直的力，Fm(N)是指在啮合部分、方向与切线力Fs相反的摩擦力。此外，μ是指内螺纹30a和外螺纹28a啮合部分(相邻螺纹面之间)的摩擦系数，θ是指轴向力F与法向力Fn形成的夹角。

如此定义以后，为使自锁机构起到有效的作用，须以切向力小于摩擦力为条件，换句话说，两者的关系须满足Fs<Fm。

在这种情况下，因从图4可获得以下关系式，即Fs＝F·sinθ，Fm＝μ·Fn＝μ·F·cosθ，因此前面提到的关系式Fs<Fm可被转换为F·sinθ≤μ·F·cosθ。从上述关系式可以得出以下表达式(1)所代表的自锁条件：

μ≥sinθ/cosθ             (1)

因此，在本实施例所述的驱动机构12中，丝杠22的自锁机构的自锁条件是建立在表达式(1)的基础之上的。作为结果，即使在电机16断电或者类似情况下，进给螺母30的移位和夹具部14的开分也能够有效避免，从而防止工件W的坠落。

在冲击力等情况的作用下，比方说，当夹具部14以高速度夹住工件W时，丝杠22会发生磨蚀或者刮擦，在这种情况下，由电机16电动释放自锁机构将变得困难，因而有可能需要借助外力释放自锁机构。从而，通过在前述关系式(1)的基础上调整摩擦系数μ和角度θ之间的数量关系，丝杠22(例如，在内螺纹30a和外螺纹28a之间)磨蚀或刮擦的发生就能够有效避免。

具体而言，就丝杠22的自锁机构而言，通过满足关系式μ≥sinθ/cosθ并尽可能使sinθ/cosθ接近摩擦系数μ，工件W高速被夹取时由冲击力所导致的此类刮擦将得以避免。显然，如果摩擦系数μ设定得过大，自锁的释放将变得不可能。

作为可由上述自锁机构构成的丝杠22的结构范例，比方说，可以采用一种滑动螺杆，就其内螺纹30a和外螺纹28a的材质而言，该滑动螺杆使用不锈钢覆以氟钼涂层。该滑动螺丝可以选择，比方说，三种类型的梯形螺纹中任何一种使用，每种情况下，图4中所示的角θ可以分别为5.29°、5.72°和6.16°。至于梯形螺纹，它们可以按照公制梯形螺纹(Tr，梯形形状)来表示。此外，作为公制梯形螺纹，在其外形、螺距和螺纹数之间的关系被表达为“外形(mm)×螺距(mm)×螺纹数目”形式的情况下，这种公制梯形螺纹还可以采用以下任意一种方式或者类似方式来表示：

(1)“7×7×2”，有效的螺钉直径φ＝6.5mm，导程＝2mm(θ＝5.59°)；

(2)“8×1.25×2”，有效的螺钉直径φ＝7.375mm，导程＝2.5mm(θ＝6.16°)；或者

(3)“12×1.75×2”，有效的螺钉直径φ＝11.125mm，导程＝3.5mm(θ＝5.72°)。

此外，以上的公制梯形螺纹被定义为“具有对称横截面的螺纹，螺纹牙顶至牙底之间的切削深度大，直径和螺距以毫米表示，螺纹夹角为30°。”

按照上述方式，就本实施例所述的电动夹具10而言，它设置了驱动机构12(丝杠22)，后者配备有基于表达式(1)的自锁机构。采用上述结构以后，在工件被夹具部14夹住的情况下，即使在电机16断电的或者急停的情况下，工件W被夹持的状态也能够得以维持。具体而言，借助进给螺母30和螺旋杆28之间的自锁功能，进给螺母30的移位和夹具构件42a、42b在开分方向的移位得以被有效阻止。换句话说，就本实施例所述的电动夹具10而言，夹具构件42a、42b起的是按压构件的作用，用于按压工件W，并通过设在驱动机构12上的自锁机构使按压状态得以维持。

因此，采用电动夹具10(驱动机构12)以后，电机16在工件W被夹具部14夹持(按压)的过程中允许断电。出于以上原因，电能的消耗可显著地减少。不仅如此，电机16因连续通电所导致的发热也会减少，从而延长了电机16的使用寿命。此外，因不必为进给螺母30另附制动机构或者类似构件，装置的结构可以简化，成本也可以减少。

此外，在本实施例中，内螺纹30a和外螺纹28a之间的摩擦阻力被用作自锁机制。因此，通过在前述表达式(1)的基础上调整摩擦系数μ和角度θ之间的数量关系，不仅能有效避免丝杠22的磨蚀和刮擦，而且还可有效防止自锁机构误释放的发生。工件W被快速夹取时的冲击力以及类似因素通过夹具机构42a、42b和连杆机构18传至丝杠22是导致上述磨蚀和刮擦的原因。也就是说，依本实施例所述的方式，丝杠22不受驱动速度的影响，自锁机构能够可靠地起作用并释放。

而且，在电动夹具10中，可在驱动轴26的附近设置位置传感器59(见图2)，用于检测电机16的停转位置或者旋转方式。此外，由位置传感器59检测出的位置信息或者其他信息可由未示出的控制器回传(反馈)给电机16。在这种情况下，如果电机16和位置传感器59配置的电源是各自独立的，且在急停或者类似情况下仅电机的电源被切断，则在重新启动时位置传感器59将使电恢复成为可能。换句话说，位置传感器59的检测结果(位置信息等)储存在存储器中而未被删除。

因此，当电动夹具10在紧急或者类似情况下停动的时候，如果仅电机16的电源被切断，但对位置传感器59继续供电以便能够观察和修正位置信息，则在运行状态从急停状态切换至操作状态时，电动夹具10就能在由位置传感器储存在存储器中的驱动轴26的位置信息的基础上得以被电恢复。此类位置传感器59也可以作为一个功能内置于电机16中。

在工件W被本实施例所述的电动夹具10夹取以后，如果夹持状态被解除，则只要使电机16反转，自锁机构的锁定状态即可轻易解除，此时电机16的转动方向与执行夹取动作时的转向相反。从而，进给螺母30可轻易地沿箭头Y2所示的方向下降，使得夹具构件42a、42b可沿开分方向(箭头X2所示方向)移动。

此外，通过根据上文表达式(1)所定义的关系来设定自锁机构，丝杠22磨蚀或刮擦的发生得以被避免。没有了所述的磨蚀和刮擦，锁定(状态)可由电机16的旋转驱动力轻易释放。也就是说，在电动夹具10(驱动机构12)中，丝杠22配备有自锁机构，有了该自锁机构，当进给螺母30上行(沿箭头Y1所示方向)、工件W被夹具部14夹住时，夹具部14受到工件W的反作用力不会使进给螺母30缩回。并且，只要简单地把电机16的旋转驱动力传至丝杠22，自锁机构即可释放。

当急停发生时，如果需要强行释放被夹住的工件W，丝杠22的自锁机构也可以借助操作构件29由手动操作轻易释放，从而使工件W能从夹具部14上被分离并移走。

接下来，将结合附图5至7描述作为本发明第二实施例的电动夹具60。在图5至7所示的电动夹具60中，其与第一实施例所述电动夹具10中的相同或者相似结构特征都被指配了相同的附图标号，对此不再详述。

电动夹具60配备有与前述驱动机构12功能基本相同的驱动机构62，也能够通过夹具部件64夹取工件W。与前述电动夹具10相比，该电动夹具60的不同之处在于其电机16是水平安装的，即，电机16的轴向沿夹具部64的开/合方向(箭头X1和X2所示方向)设置(见图6)。

如图5和6所示，电动夹具60由夹具部件64、用于开合夹具部64的驱动机构62和壳体70构成。

驱动机构62包含电机(旋转驱动源)16和丝杠68。电机16作为驱动源用于开/合夹具部64，丝杠68用于接受到电机16的旋转驱动力，可沿箭头X1、X2所示方向驱动夹具部64开合。来自电机16的旋转驱动力通过皮带轮机构66传至丝杠68。

壳体70外形如盒，夹具部64设置在其下表面侧，电机16设置于其内部空间的上部，而丝杠68设置于所述空间的下部，连接电机16和丝杠68的皮带轮机构66则设置在壳体70的侧部。

在驱动机构62中，电机16的驱动轴26沿箭头X1和X2所示方向水平设置。矩形上底板72封盖壳体70的上部，中间板74将壳体70的内部隔为上层和下层，电机16被固定在上底板72与中间板74之间。

丝杠68包括螺旋杆80，该螺旋杆80的两端由一对轴承78a、78b可转动支撑。丝杠68固定在封盖壳体70下部的下底板76和前述中间板74之间。如图6所示，螺旋杆80平行于电机16的轴向，可自转，但不能作轴向(箭头X1和X2所示方向)移动。螺旋杆80的外圆周表面上形成有两副外螺纹80a、80b，两者的螺线方向(螺旋方向)彼此相反(对称)。换句话说，该两副外螺纹80a、80b是以大致位于螺旋杆80中部的反转位为中心的彼此反向螺丝。

此外，丝杠60中还设有一对进给螺母(移位构件，滑动螺母)86a、86b，该进给螺母86a、86b通过在各自内圆周侧形成的内螺纹84a、84b分别与螺旋杆80的外螺纹80a、80b螺旋适配。进给螺母86a、86b分别包括导向构件90a、90b，该导向构件90a、90b与设置于下底板76沿轴向延伸的导槽88适配。由于导向构件90a、90b嵌配于导槽88中，进给螺母86a、86b只能沿轴向(在箭头X1和X2所示方向)移位(滑动)，其绕轴旋转受到限制。

在图5和6中，附图标号91表示操作构件，它能使螺旋杆80接受来自外部的手动操作。类似于前述的操作构件29，操作构件91在诸如电机16断电之类的情况下能使螺旋杆80被图中未示出的工具或者类似器件手动旋转。

夹具部64包括一对夹具构件(按压构件，爪形构件)94a、94b。夹具构件94a、94b与附接在下底板76、沿箭头X1和X2所示方向延伸的导轨构件92相配合，这样，夹具构件94a、94b即可沿导轨构件92移位。因此，分别与进给螺母86a、86b连接的夹具构件94a、94b就能够彼此靠近和分开，从而实现分合。在上述方式中，夹具构件94a、94b起到的是夹具作用，用于夹取工件W。

皮带轮机构66包括主动轮96、从动轮98和皮带100。主动轮96与电机16的驱动轴26相连，从动轮98与螺旋杆80的端部相连，皮带100则环绕于主动轮96和从动轮98之间。采用上述结构，来自电机16的旋转驱动力通过皮带轮机构66从驱动轴26被传至螺旋杆80，从而可驱动螺旋杆80旋转。

因此，在电动夹具60中，当来自电机16的旋转驱动力通过皮带轮机构66被传至螺旋杆80时，与彼此反向的外螺纹80a、80b螺旋适配的进给螺母86a、86b就沿箭头X1和X2所示方向发生移位。结果，夹具构件94a、94b就在方向(箭头X1和X2所示方向)上移位，沿导轨构件92轴向彼此靠近和分离，从而能够夹取工件W(见图6和图7)。

如上所述，本实施例所述的电动夹具60，也能以与之前提到的电动夹具10基本相同的方式轻松实现夹取和释放工件W。也就是说，通过按预定方向驱动电机16旋转并借助皮带轮机构66和丝杠68，夹具构件94a、94b也可以在理想的开/合方向(箭头X1和X2所示方向)上发生移位。

此时，就设置在电动夹具60内部的驱动机构62(丝杠68)而言，与前述驱动机构12(丝杠22)类似，其内部也设有自锁机构，如图4和前述表达式(1)所示，该自锁机构设置在螺旋杆80的外螺纹80a、80b与进给螺母86a、86b的内螺纹84a、84b之间。

因此，与前述电动夹具10的情形类似，所述的电动夹具60在夹具部64夹住工件W的状态下，即便此时电机16发生断电或者急停，工件W的被夹状态也能得以轻易维持。具体而言，借助进给螺母86a、86b与螺旋杆80之间的自锁功能，进给螺母86a、86b与夹具构件94a、94b在开分方向上的移位可被有效阻止。因此，在工件W被夹具部64夹住的过程中，电机16的供电可以中断，消耗的电能也可大幅减少。毫无疑问，因连续通电所致的电机16发热、装置结构的简化以及由此导致的成本降低都能有效实现。

此外，在电动夹具60中(驱动机构62)，摩擦系数μ和角度θ之间的关系也能根据前述表达式(1)进行数量调整。按上述方式进行调整时，构成丝杠68的螺旋杆80与进给螺母86a、86b之间的磨蚀和刮擦、以及自锁机构的误释放均可以防止发生。工件W被快速被夹取时从夹具构件94a、94b传至丝杠68的冲击力是造成所述磨蚀与刮擦的原因。

在上述方式下，与电动夹具10(驱动机构12)的情况类似，构成电动夹具60的丝杠68也由自锁机构构成。有了这样的自锁机构，当进给螺母86a、86b上行(沿箭头X1所示方向)而工件W被夹具部64夹住时，夹具部14受到工件W的反作用力不会使进给螺母86a、86b缩回(沿箭头X2所示方向)。而且，自锁机构可由传至丝杠68的电机16的旋转驱动力来释放。

不仅如此，就电动夹具60而言，因电动机16在水平方向上与螺旋杆80平行设置，故与电动夹具10相比，电动夹具60的高度尺寸可有效减少。

本发明并不仅限于上述的具体实施方式，在不背离本发明要旨的范围内下显然可以对其做出各种自由变化。

例如，除了诸如电机16之类的电驱动装置以外，本发明所述的夹具机构和驱动机构在结构上还可以采用气动驱动源或者类似的旋转驱动源。在使用气动驱动源的情况下，能量可通过空气密封(containment of air)得以累积，从而使工件W的被夹状态得以被维持。然而，如果考虑到此方式下为实现空气密封之目的势必需增设真空密封结构、阀门或者类似构件，则如果采用本发明所述的自锁机构，无论其结构还是控制都可大为简化。

此外，除所述的夹具机构之外，本发明所述的驱动机构还可用于其他机构，例如，缸式机构(cylinder mechanism)、促动机构(actuator mechanism)或者其他类似机构，只要其中的位移构件(进给螺母)是通过丝杠移位、工件是被与移位构件的一端相连的按压构件按压的。在这种情况下，采用基于前述表达式(1)的自锁机构，即使在工件处于被按压构件夹持的状态时电机的供电发生中断，按压状态也能得以维持。此外，就与移位构件相连的按压构件而言，移位构件自身的末端也可以用作按压构件。

Claims (4)

1.一种夹具机构，其特征在于，包含：

夹具部(14，64)，所述夹具部(14，64)具有一对夹具构件(42a，42b，94a，94b)，所述夹具构件(42a，42b，94a，94b)用于通过彼此靠近和分开从而开合来夹持工件；和

驱动机构(12，62)，所述驱动机构(12，62)具有沿轴向移位的移位构件(30，86a，86b)，所述驱动机构(12，62)与所述移位构件(30，86a，86b)的移位相结合，用于通过所述移位构件(30，86a，86b)的移位来开/合地驱动所述夹具构件(42a，42b，94a，94b)；

所述驱动机构(12，62)具有旋转驱动源(16)、和将来自所述旋转驱动源(16)的旋转驱动力传至所述移位构件(30，86a，86b)的丝杠(22，68)；并且

所述丝杠(22，68)包括自锁机构，所述自锁机构在所述移位构件(30，86a，86b)行进、且工件被所述夹具构件(42a，42b，94a，94b)夹持的情况下，防止因所述夹具构件(42a，42b，94a，94b)受到工件的反作用力所导致的移位构件(30，86a，86b)的回缩；

所述丝杆(22，68)还包括螺旋杆(28，80)，所述螺旋杆(28，80)被所述旋转驱动源可转动地驱动；

其中，自锁机构能被所述旋转驱动源(16)传至所述丝杠(22，68)的旋转驱动力解锁，

其中，在所述自锁机构中，以μ代表设置在所述丝杠(22，68)上的外螺纹(28a，80a，80b)与将旋转驱动力转换为所述移位构件(30，86a，86b)的行进力或回缩力的内螺纹(30a，84a，84b)之间的啮合部分的摩擦系数，

以θ代表当工件被所述夹具构件(42a，42b，94a，94b)夹持时所述丝杠(22，68)受到的轴向力(F)的方向、与所述外螺纹(28a，80a，80)和所述内螺纹(30a，84a，84b)之间的所述啮合部分的法向力(Fn)的方向之间的角度，则

μ和θ满足关系式：

μ≥sinθ/cosθ，并且

其中，所述夹具机构进一步包括操作构件(29，91)，所述操作构件(29，91)用于通过手动旋转所述螺旋杆(28，80)释放所述自锁机构的锁定状态。

2.如权利要求1所述的夹具机构，其特征在于，所述移位构件(30，86a，86b)包含螺母(30，86a，86b)，形成在所述螺母(30，86a，86b)的内表面上的所述内螺纹(30a，84a，84b)与形成在螺旋杆(28，80)外表面的外螺纹(28a，80a，80b)相啮合，所述螺旋杆(28，80)被所述旋转驱动源可转动地驱动，并且

所述螺母(30，86a，86b)能够承受所述螺旋杆(28，80)的旋转，并沿所述轴向被移位，所述螺母(30，86a，86b)配置成其围绕所述轴向的转动受到抑制。

3.如权利要求2所述的夹具机构，其特征在于，还包含：

一对连杆构件(20a，20b)，该对连杆构件(20a，20b)能够在所述螺母(30)的移位的基础上进行摆动移动，

其中，该对连杆构件(20a，20b)分别与所述一对夹具构件(42a，42b)连接。

4.如权利要求2所述的夹具机构，其特征在于，其中，所述螺母(86a，86b)包含一对螺母(86a，86b)；

所述螺旋杆(80)的两端形成有彼此反向的螺纹；并且

所述一对螺母(86a，86b)分别与所述反向螺纹螺旋啮合，该对螺母(86a，86b)分别与所述一对夹具构件(94a，94b)连接。

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