CN110653630A - 夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供夹紧工件(12)的夹紧装置(10)，具有：通过转动来限制工件(12)的移动的夹紧臂(30)；通过转动来使夹紧臂(30)转动的凸轮块(24)；用于设置工件(12)的工件基座(16)；通过使驱动轴(70)旋转来使凸轮块(24)转动并使驱动轴(70)沿轴向移动的马达(68)；以及连结机构(85)，其连结驱动轴(70)和夹紧臂(30)，并伴随驱动轴(70)的沿轴向的移动，使夹紧臂(30)向工件基座(16)侧移动。

Description

夹紧装置

技术领域

本发明涉及夹紧工件的夹紧装置。

背景技术

日本特开2005-271121号公报中公开一种工件夹紧装置，其利用磁体来吸附工件的下表面，并且利用夹持器来夹紧工件的侧面。

发明内容

在日本特开2005-271121号公报的技术的工件夹紧装置中，由于利用磁体来吸附工件，所以无法夹紧非磁性体的工件。

本发明是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于提供一种能够夹紧非磁性体的工件的夹紧装置。

本发明的方案是一种夹紧装置，对工件进行夹紧，具有：夹紧臂，其通过转动来限制上述工件的移动；凸轮块，其通过转动来使上述夹紧臂转动；工件基座，其设置上述工件；驱动轴，其是形成为棒状的部件，在中间部与形成于上述工件基座的螺纹部螺纹结合，并且在一端部与形成在上述凸轮块的转动轴上的螺纹部螺纹结合；马达，其通过使上述驱动轴旋转来使上述凸轮块转动，并且使上述驱动轴沿轴向移动；以及连结机构，其连结上述驱动轴和上述夹紧臂，伴随上述驱动轴的沿轴向的移动，使上述夹紧臂向上述工件基座侧移动。

根据本发明，能够夹紧非磁性体的工件。

通过以下的参照附图说明的实施方式的说明，会容易了解上述的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是夹紧装置的立体图。

图2A是从Z轴正方向侧观察夹紧装置的俯视图。图2B是从Y轴负方向侧观察夹紧装置的侧视图。

图3是在图2A所示的III-III线处剖切的剖视图。

图4是夹紧机构的分解立体图。

图5A是凸轮块的侧视图。图5B是凸轮块的仰视图。

图6A是从Z轴正方向侧观察夹紧动作中的夹紧装置的俯视图。图6B是在图6A所示的VIB-VIB线处剖切的剖视图。

图7A是从Z轴正方向侧观察夹紧动作中的夹紧装置的俯视图。图7B是在图7A所示的VIIB-VIIB线处剖切的剖视图。

图8A是从Z轴正方向侧观察夹紧动作中的夹紧装置的俯视图。图8B是在图8A所示的VIIIB-VIIIB线处剖切的剖视图。

图9A是从Z轴正方向侧观察夹紧动作中的夹紧装置的俯视图。图9B是在图9A所示的IXB-IXB线处剖切的剖视图。

图10A是从Z轴正方向侧观察工件的夹紧已完成的状态下的夹紧装置的俯视图。图10B是在图10A所示的XB-XB线处剖切的剖视图。

图11是示出马达控制装置的结构的框图。

图12是示出在判定部中进行的判定处理的流程的流程图。

图13A是从Z轴正方向侧观察工件的夹紧已完成的状态下的夹紧装置的俯视图。图13B是在图13A所示的XIIIB-XIIIB线处剖切的剖视图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

[夹紧装置的结构]

图1是夹紧装置10的立体图。本实施方式的夹紧装置10插入在形成于工件12的贯通孔14内，从上方将工件12按压至工件基座16来夹紧工件12。夹紧装置10通过将工件基座16的腿部18固定于机床的工作台来使用。在以下的说明中，在图1所示的方向上设定X轴、Y轴以及Z轴，在以下说明的图1以外的附图中，也示出与图1的X轴、Y轴以及Z轴对应的轴。

图2A是从Z轴正方向侧观察夹紧装置10的俯视图。图2B是从Y轴负方向侧观察夹紧装置10的侧视图。图3是在图2A所示的III-III线处剖切的剖视图。图2A、图2B以及图3中省略了罩20的图示。图4是夹紧机构22的分解立体图。图5A是凸轮块24的侧视图。图5B是凸轮块24的仰视图。

夹紧装置10具有夹紧机构22、驱动机构26、悬挂机构28以及工件基座16。

[夹紧机构的结构]

夹紧机构22具有夹紧臂30、凸轮块24、夹紧基座32以及罩20。夹紧基座32是大致呈圆板状的部件，并在其中心形成有贯通孔34(图3、图4)。夹紧基座32具有向Z轴正方向侧突出的两根支撑轴36(图4)。夹紧基座32具有向Z轴正方向侧突出的限位器38(图4)。限位器38形成于支撑轴36与贯通孔34之间。

在夹紧臂30形成有支撑孔40，并在该支撑孔40内插入有夹紧基座32的支撑轴36(图2A、图3、图4)。由此，夹紧臂30能够以支撑轴36为中心转动。

夹紧臂30具有其侧面沿夹紧基座32的外形形成为圆弧状的臂部42。夹紧臂30具有沿夹紧基座32的内周方向延伸而形成的杆部44。在杆部44的侧面形成有沿支撑孔40的径向延伸的第一作用面46。夹紧臂30在隔着支撑孔40而与臂部42相反的一侧具有头部48。在头部48的侧面形成有与第一作用面46大致平行地形成的第二作用面50。

在夹紧臂30的支撑孔40与夹紧基座32的支撑轴36之间设有弹簧52(图3)。弹簧52对夹紧臂30进行施力，以使夹紧臂30在夹紧臂30的臂部42朝向夹紧基座32的内周侧的方向(在从Z轴正方向侧观察时为右旋)上转动(图2A)。

凸轮块24形成为圆板的一部分被切掉的形状，具有两个圆弧部54和两个切口部56。凸轮块24能够以转动轴37为中心转动地支撑于罩20。在凸轮块24的转动轴37与罩20之间设有未图示的弹簧。弹簧对凸轮块24进行施力，以使凸轮块24在从Z轴正方向侧观察时右旋地转动。

当从Z轴正方向侧观察凸轮块24时，圆弧部54的侧面形成为以转动轴37为中心的圆弧状。在圆弧部54的侧面形成有第一凸轮58和第二凸轮60(图2A、图4、图5B)。当从Z轴正方向侧观察凸轮块24时，切口部56形成有相对于转动轴37向径向外侧延伸的凸轮面62(图2A、图5B)。在凸轮块24的靠Z轴负方向侧的面，形成有与转动轴37同轴形成的第一内螺纹部64和形成为圆弧状的圆弧状槽66(图5B)。在圆弧状槽66卡合有夹紧基座32的限位器38。凸轮块24的转动范围由限位器38限制在从图2A所示的位置向右旋转方向约90°的范围内。

[驱动机构的结构]

驱动机构26具有马达68以及驱动轴70。马达68例如是伺服马达，在下述的马达控制装置100(图11)的控制下，使驱动轴70旋转。驱动轴70形成为圆棒状，并在前端部具有切割成外螺纹的第一外螺纹部72，并在中间部具有切割成外螺纹的第二外螺纹部74。第一外螺纹部72与凸轮块24的第一内螺纹部64螺纹结合。第二外螺纹部74形成为贯通工件基座16，并在内周与切割成内螺纹的第二内螺纹部76螺纹结合。

[悬挂机构的结构]

悬挂机构28具有第一导向轴78、第二导向轴80、马达基座82以及连结部84。此外，由悬挂机构28和夹紧基座32构成连结机构85。

第一导向轴78固定于夹紧基座32的靠Z轴负方向侧的面(图3)。第一导向轴78插入在贯通工件基座16的贯通孔86内，并设为能够与夹紧基座32一起相对于工件基座16在Z轴方向上移动。

第二导向轴80固定于板状的马达基座82的靠Z轴正方向侧的面(图2B、图3)。在马达基座82的靠Z轴正方向侧的面固定有马达68(图2B、图3)。

第一导向轴78的靠Z轴负方向侧的端部形成有朝向Z轴负方向开口的中空部87。第二导向轴80的靠Z轴正方向侧的端部插入在中空部87内。在第二导向轴80的前端与中空部87的底部之间设有弹簧88，弹簧88相对于第一导向轴78向Z轴负方向侧对第二导向轴80进行施力。

第二导向轴80具有在与轴向正交的方向上贯通的销孔90。销孔90形成为沿Z轴方向延伸的长孔形状，并在销孔90内插入有固定于第一导向轴78的销92。由此，在预定范围内允许第二导向轴80相对于第一导向轴78在Z轴方向的动作。由销孔90以及销92构成连结部84。

[夹紧装置的动作]

图6A是从Z轴正方向侧观察夹紧动作中的夹紧装置10的俯视图。图6B是在图6A所示的VIB-VIB线处剖切的剖视图。图7A是从Z轴正方向侧观察夹紧动作中的夹紧装置10的俯视图。图7B是在图7A所示的VIIB-VIIB线处剖切的剖视图。

图8A是从Z轴正方向侧观察夹紧动作中的夹紧装置10的俯视图。图8B是在图8A所示的VIIIB-VIIIB线处剖切的剖视图。图9A是从Z轴正方向侧观察夹紧动作中的夹紧装置10的俯视图。图9B是在图9A所示的IXB-IXB线处剖切的剖视图。

图10A是从Z轴正方向侧观察工件12的夹紧已完成的状态下的夹紧装置10的俯视图。图10B是在图10A所示的XB-XB线处剖切的剖视图。图6A、图6B、图7A、图7B、图8A、图8B、图9A、图9B、图10A、图10B中省略了罩20的图示。

在以下的说明中，夹紧臂30的转动方向、凸轮块24的转动方向、以及驱动轴70的旋转方向记载为从Z轴正方向侧观察夹紧装置10时的方向。并且，在夹紧装置10中，将夹紧臂30以及凸轮块24位于图2A所示的位置的状态称作非夹紧状态。

在非夹紧状态下，夹紧臂30的杆部44的第一作用面46与凸轮块24的切口部56的凸轮面62接触(图2A)。若驱动轴70从非夹紧状态起右旋地旋转，则凸轮块24与驱动轴70一体右旋地转动。此时，凸轮块24的圆弧部54的第一凸轮58按压夹紧臂30的杆部44的第一作用面46，夹紧臂30左旋地转动。而且，夹紧臂30的臂部42向夹紧基座32的外周侧移动(图6A、图6B)。

若凸轮块24进一步右旋地转动，则凸轮块24的圆弧部54的第二凸轮60按压夹紧臂30的头部48的第二作用面50，从而夹紧臂30进一步左旋地转动(图6A、图6B)。

由于驱动轴70相对于与驱动轴70螺纹结合的工件基座16右旋地旋转，所以相对于工件基座16向Z轴负方向移动。伴随驱动轴70的向Z轴负方向的移动，凸轮块24也向Z轴负方向移动，从而夹紧机构22整体向Z轴负方向移动。而且，伴随驱动轴70的向Z轴负方向的移动，马达68、马达基座82以及第二导向轴80向Z轴负方向侧移动(图6A、图6B)。

若凸轮块24从非夹紧状态起右旋地转动约90°，则限位器38抵接于凸轮块24的圆弧状槽66的端部，限制凸轮块24的右旋的转动。此时，夹紧臂30从非夹紧状态起左旋地转动约90°(图7A、图7B)。

若在由限位器38限制了凸轮块24的转动的状态下，驱动轴70右旋地旋转，则驱动轴70相对于凸轮块24右旋地旋转，从而相对于工件基座16向Z轴负方向移动。

伴随驱动轴70的向Z轴负方向的移动，马达68、马达基座82以及第二导向轴80向Z轴负方向侧移动。此时，由于第二导向轴80的销孔90相对于固定于第一导向轴78的销92相对移动，所以第一导向轴78不向Z轴负方向移动，夹紧机构22也不向Z轴负方向移动(图8A、图8B)。

若驱动轴70进一步右旋地旋转而向Z轴负方向移动，则第二导向轴80也进一步向Z轴负方向移动，第二导向轴80的销孔90的Z轴正方向侧端部与固定于第一导向轴78的销92抵接，从而第一导向轴78开始向Z轴负方向移动，夹紧机构22也开始向Z轴负方向移动(图9A、图9B)。

驱动轴70进一步右旋地旋转，伴随夹紧机构22的向Z轴负方向的移动，夹紧臂30的臂部42从Z轴正方向侧将工件12按压至工件基座16(图10A、图10B)。由此，夹紧机构22对工件12的夹紧已完成。

[马达控制装置的结构]

夹紧装置10具有进行马达68的控制的马达控制装置100。图11是示出马达控制装置100的结构的框图。马达控制装置100具有控制部102以及驱动器104。控制部102具有位置指令部106、转矩获取部108以及判定部110。

位置指令部106根据从未图示的数值控制装置输入的使夹紧机构22夹紧工件12的指令亦即夹紧指令、或者使夹紧机构22不夹紧工件12的指令亦即非夹紧指令，来生成马达68的旋转位置的指令值亦即位置指令值。驱动器104基于位置指令值来对供给至马达68的电气的电流进行控制。

转矩获取部108基于从驱动器104供给至马达68的电气的电流检测值，来获取马达68的转矩。判定部110根据所获取到的转矩，来判定夹紧机构22对工件12的夹紧已完成的情况、或者非夹紧已完成的情况。在判定部110判定为工件12的夹紧已完成的情况下，向数值控制装置发送夹紧已完成信号，并在判定为工件12的非夹紧已完成的情况下，向数值控制装置发送非夹紧已完成信号。

[判定处理]

图12是示出在判定部110中进行的判定处理的流程的流程图。步骤S1中，判定部110判定夹紧机构22是否将要夹紧工件12。在夹紧机构22将要夹紧工件12的情况下移至步骤S2，并在夹紧机构22并非将要夹紧工件12的情况下，判定为夹紧机构22并非将要夹紧工件12，并移至步骤S5。夹紧机构22将要夹紧工件12、或者并非将要夹紧工件12的判定可以根据输入至位置指令部106的夹紧指令、非夹紧指令来判定，也可以根据从位置指令部106输出的位置指令值来判定。

步骤S2中，判定部110判定马达68的转矩的大小是否为预定值T1以上。在马达68的转矩的大小为预定值T1以上的情况下移至步骤S3，并在马达68的转矩的大小比预定值T1小的情况下移至步骤S4。

步骤S3中，判定部110判定为工件12的夹紧已完成，并结束处理。步骤S4中，判定部110判定为工件12的夹紧未完成，并结束处理。

步骤S5中，判定部110判定马达68的转矩的大小是否为预定值T2以上。在马达68的转矩的大小为预定值T2以上的情况下移至步骤S6，并在马达68的转矩的大小比预定值T2小的情况下移至步骤S7。

步骤S6中，判定部110判定为工件12的非夹紧已完成，并结束处理。步骤S7中，判定部110判定为工件12的非夹紧未完成，并结束处理。

此外，预定值T1与预定值T2的大小关系没有特别限定，可以是相同值。预定值T1以及预定值T2设定为能够判定夹紧机构22是否完成了工件12的夹紧、是否完成了工件12的非夹紧即可。

[作用效果]

为了提高机床加工工件12的加工精度，工件12需要紧贴于工件基座16。并且，为了使工件12的夹紧变得稳固，工件12需要被按压至工件基座16。若在工件12的上方设置朝向工件基座16按压工件12的机构(以下为按压机构)，则在加工时有工具与按压机构干涉的担忧。并且，通过在工件12的下部设置利用磁力来吸附工件12的机构(以下为吸附机构)，能够防止工具与吸附机构干涉，但在该情况下，能够设置的工件12限定于磁性体。

本实施方式的夹紧装置10具有夹紧工件12的夹紧臂30、以及通过转动来使夹紧臂30转动的凸轮块24作为夹紧机构22。驱动轴70与凸轮块24连接，使驱动轴70旋转的马达68配置于隔着工件基座16而与夹紧机构22相反的一侧。由此能够成为不在工件12的上方配置夹紧装置10的构造，从而能够抑制工具与夹紧装置10干涉。

并且，在本实施方式的夹紧装置10中，驱动轴70与工件基座16的第二内螺纹部76螺纹结合，通过使驱动轴70旋转，来使夹紧臂30与驱动轴70一起向Z轴负方向侧移动。由此能够使夹紧臂30向工件基座16侧移动，从而与工件12的原材料是磁性体还是非磁性体无关，都能够将工件12按压于工件基座16。

并且，在本实施方式的夹紧装置10中，在连接于夹紧基座32的第一导向轴78与连接于马达基座82的第二导向轴80之间，具有在预定范围内允许第二导向轴80相对于第一导向轴78在Z轴方向上的移动的连结部84。由此，在凸轮块24由限位器38限制了转动的状态下，当驱动轴70相对于凸轮块24相对旋转后，第二导向轴80向Z轴负方向侧拉动第一导向轴78，其结果，夹紧机构22向工件基座16侧移动。因而，在夹紧臂30的臂部42向夹紧基座32的外周侧伸展了的状态下，能够由夹紧臂30将工件12按压于工件基座16。

并且，在本实施方式的夹紧装置10中，在凸轮块24的与夹紧基座32对置的面具有圆弧状槽66，并在夹紧基座32的与凸轮块24对置的面具有与圆弧状槽66卡合的限位器38。由此能够限制凸轮块24的转动范围，并且驱动轴70能够相对于凸轮块24相对旋转。

并且，本实施方式的夹紧装置10具有：转矩获取部108，其获取马达68的转矩；以及判定部110，其在所获取到的转矩为预定值T1以上的情况下，判定为工件12由夹紧臂30夹紧。由此，夹紧装置10抑制从夹紧臂30对工件12作用过大的力，不使工件12变形就能够进行夹紧。

〔变形例〕

图13A是从Z轴正方向侧观察工件12的夹紧已完成的状态下的夹紧装置10的俯视图。图13B是在图13A所示的XIIIB-XIIIB线处剖切的剖视图。

在第一实施方式中，夹紧臂30从Z轴正方向侧将工件12的上表面按压于工件基座16。相对于此，也可以如图13A、图13B所示，通过将夹紧臂30的侧面按压于工件12的贯通孔14的内周面来保持工件12。在夹紧臂30保持有工件12的状态下，通过使夹紧机构22向Z轴负方向移动，能够将工件12按压于工件基座16。

并且，在第一实施方式中，夹紧机构22插入在工件12的贯通孔14内，并在工件12的内周侧夹紧工件12，但也可以在工件12的外周侧夹紧工件12。

〔从实施方式获得的技术思想〕

以下记载能够从上述实施方式把握的技术思想。

一种夹紧装置10，其夹紧工件12，具有：夹紧臂30，其通过转动来限制上述工件的移动；凸轮块24，其通过转动来使上述夹紧臂转动；工件基座16，其用于设置上述工件；驱动轴70，其是形成为棒状的部件，在中间部与形成于上述工件基座的螺纹部76螺纹结合，并且在一端部与形成在上述凸轮块的转动轴上的螺纹部64螺纹结合；马达68，其通过使上述驱动轴旋转，来使上述凸轮块转动，并且使上述驱动轴沿轴向移动；以及连结机构85，其连结上述驱动轴和上述夹紧臂，并且伴随上述驱动轴的轴向的移动，使上述夹紧臂向上述工件基座侧移动。由此，与工件的原材料是磁性体还是非磁性体无关，都能够将工件按压于工件基座。

上述的夹紧装置也可以为，上述连结机构具有：夹紧基座32，其设置上述夹紧臂；以及悬挂机构28，其相对于上述夹紧基座悬挂上述马达。由此能够使夹紧基座与马达一体地沿轴向移动。

上述的夹紧装置也可以为，上述悬挂机构具有：第一导向轴78，其设为能够与上述夹紧基座一体地移动；第二导向轴80，其设为能够与上述马达一体地移动；以及连结部84，其连结上述第一导向轴和上述第二导向轴，并且在预定范围内允许上述第二导向轴相对于上述第一导向轴在轴向的动作。由此，在夹紧臂向夹紧基座的外周侧伸展了的状态下，能够由夹紧臂将工件按压于工件基座。

上述的夹紧装置也可以为，在上述凸轮块的转动轴方向的侧面具有形成为圆弧状的圆弧状槽66，上述夹紧基座具有与上述圆弧状槽卡合来限制上述凸轮块的转动范围的限位器38。由此能够限制凸轮块的转动范围，并且驱动轴能够相对于凸轮块相对旋转。

上述的夹紧装置也可以具有：转矩获取部108，其获取上述马达的转矩；以及判定部110，其在所获取到的转矩为预定值T1以上时，判定为上述工件由上述夹紧臂夹紧。由此，夹紧装置抑制从夹紧臂对工件作用过大的力，不使工件变形就能够进行夹紧。

Claims (5)

1.一种夹紧装置，对工件进行夹紧，其特征在于，具有：

夹紧臂，其通过转动来限制上述工件的移动；

凸轮块，其通过转动来使上述夹紧臂转动；

工件基座，其设置上述工件；

驱动轴，其是形成为棒状的部件，在中间部与形成于上述工件基座的螺纹部螺纹结合，并且在一端部与形成在上述凸轮块的转动轴上的螺纹部螺纹结合；

马达，其通过使上述驱动轴旋转来使上述凸轮块转动，并且使上述驱动轴沿轴向移动；以及

连结机构，其连结上述驱动轴和上述夹紧臂，并且伴随上述驱动轴的轴向的移动，使上述夹紧臂向上述工件基座侧移动。

2.根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，

上述连结机构具有：

夹紧基座，其设置有上述夹紧臂；以及

悬挂机构，其相对于上述夹紧基座悬挂上述马达。

3.根据权利要求2所述的夹紧装置，其特征在于，

上述悬挂机构具有：

第一导向轴，其设为能够与上述夹紧基座一体地移动；

第二导向轴，其设为能够与上述马达一体地移动；以及

连结部，其连结上述第一导向轴和上述第二导向轴，并且在预定范围内允许上述第二导向轴相对于上述第一导向轴在轴向的动作。

4.根据权利要求2或3所述的夹紧装置，其特征在于，

上述凸轮块在转动轴方向的侧面具有形成为圆弧状的圆弧状槽，

上述夹紧基座具有与上述圆弧状槽卡合来限制上述凸轮块的转动范围的限位器。

5.根据权利要求1～4任一项中所述的夹紧装置，其特征在于，具有：

转矩获取部，其获取上述马达的转矩；以及

判定部，其在所获取到的转矩为预定值以上时，判定为上述工件由上述夹紧臂夹紧。

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