CN111246969B - 电动式夹紧装置 - Google Patents

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CN111246969B CN201880068688.3A CN201880068688A CN111246969B CN 111246969 B CN111246969 B CN 111246969B CN 201880068688 A CN201880068688 A CN 201880068688A CN 111246969 B CN111246969 B CN 111246969B
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Abstract

构成电动式夹紧装置的输出杆(20)具备与减速器(6)螺纹连结的筒状的动力传递构件(25)、以及从动力传递构件(25)的筒孔的内周面向径向的内侧隔开间隙地配置的输出杆本体(24)，并且具有止转机构(26)、锁定侧驱动机构(27、42)、释放侧驱动机构(28)和输出杆引导机构(29)。

Description

电动式夹紧装置
技术领域
本发明涉及电动式的夹紧装置。
背景技术
作为这种电动式夹紧装置，以往存在下述的专利文献1所记载的装置。其现有技术构成为如下。
在输出杆的下方配置有减速器，将与该减速器连结的电动机的旋转运动转换为直进运动并向输出杆传递的转换机构设置于输出杆与减速器之间。根据该结构，实现了利用电动机的驱动力使输出杆上下移动的电动式夹紧装置的基本构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-223714号公报
发明内容
发明所要解决的课题
最近，上述现有技术的电动式夹紧装置要求成为更紧凑的装置。在使该装置更紧凑的情况下，通过在输出杆的侧方配置减速器，能够降低装置整体的高度，其结果，成为比以往紧凑的电动式夹紧装置。
可是，在输出杆的侧方配置减速器的情况下，存在以下问题。
在使输出杆从释放侧向锁定侧移动来锁定工件时，来自工件的反作用力作用于输出杆。输出杆因该反作用力而稍微倾斜，因此，若使输出杆上下移动而多次反复进行锁定、释放，则输出杆与减速器的啮合变差，从减速器向输出杆的传动效率有时变差。
本发明的目的在于，在输出杆的侧方配置减速器而成的电动式夹紧装置中，改善输出杆与减速器之间的传动效率变差这样的问题点。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，本发明例如如图1至图6所示，如下构成电动式夹紧装置。
本发明的电动式夹紧装置具备：输出杆20，能够朝向锁定侧和释放侧在轴向上移动地插入壳体1；电动机5，安装于所述壳体1；以及减速器6，配置在所述输出杆20的侧方，且将所述电动机5的旋转运动向所述输出杆20传递。所述输出杆20具有：筒状的动力传递构件25，与所述减速器6螺纹连结；输出杆本体24，从所述动力传递构件25的筒孔的内周面向径向的内侧隔开间隙地配置；止转机构26，阻止所述输出杆本体24与所述动力传递构件25之间的相对旋转；锁定侧驱动机构27、42，经由所述动力传递构件25使所述输出杆本体24向锁定侧移动；释放侧驱动机构28，经由所述动力传递构件25使所述输出杆本体24向释放侧移动；以及输出杆引导机构29，阻止与所述减速器6的共同旋转，并对所述输出杆本体24的移动进行引导。
本发明的电动式夹紧装置起到如下的作用效果。
当使输出杆向锁定侧移动来锁定夹紧对象物时，来自夹紧对象物的反作用力作用于输出杆本体，输出杆本体倾斜。可是，构成输出杆的动力传递构件与输出杆本体分体地形成，且该动力传递构件相对于输出杆本体在径向的外侧隔开间隙地配置，因此与输出杆本体不同，不易受到来自夹紧对象物的反作用力的影响。由此，能够防止动力传递构件与减速器的啮合变差。即，能够防止输出杆与减速器之间的传动效率变差。
本发明的电动式夹紧装置优选还具备以下的结构。
优选的是，所述锁定侧驱动机构27、42具备：传动面31a、43a，形成在凸缘部31的释放侧，且相对于轴向朝锁定侧倾斜，该凸缘部31设置于所述输出杆本体24的外周；以及按压面32a，形成于所述动力传递构件25的锁定侧的内表面，在所述电动机5经由所述减速器6使所述动力传递构件25向锁定侧移动时，通过所述按压面32a按压所述传动面31a、43a，所述输出杆本体24向锁定侧移动。
根据该结构，能够使基于反作用力的输出杆本体倾斜的动作、即输出杆本体的摆动运动稳定，其结果，对构成输出杆的动力传递构件的反作用力的影响变得更小。
在本发明的电动式夹紧装置中，进一步优选的是，所述传动面31a、43a形成为球面。根据该结构，输出杆本体的摆动运动更加稳定。
在本发明的电动式夹紧装置中，进一步优选的是，所述按压面32a形成为与所述传动面31a、43a面接触的球面。根据该结构，输出杆本体的摆动运动更加稳定。
在本发明的电动式夹紧装置中，进一步优选的是，通过嵌入设置于所述凸缘部31的释放侧的面的凹部31b的多个传动球43，形成有所述传动面43a。根据该结构，输出杆本体的摆动运动更加稳定。
在本发明的电动式夹紧装置中，进一步优选的是，在所述壳体1的释放侧端部以及锁定侧端部，分别安装有对所述输出杆本体24向轴向的移动进行引导的引导筒40、41。
根据该结构，能够将输出杆本体的摆动量抑制得较小。
在本发明的电动式夹紧装置中，进一步优选的是，环状壁34从所述壳体1的锁定侧的内表面朝向释放侧突出，所述输出杆本体24插入所述环状壁34，所述输出杆引导机构29具备：多个引导槽35，在所述输出杆本体24的外周，沿周向隔开规定的间隔地设置；以及卡合球38，支承于所述环状壁34，且嵌入所述各引导槽35，所述各引导槽35具有从锁定侧向释放侧连续形成的回旋槽36和直进槽37。
根据该结构，能够实现输出杆(输出杆本体)回旋的类型的电动式夹紧装置。
另外，所述减速器6优选为蜗杆减速器。
发明效果
根据本发明，能够改善输出杆与减速器之间的传动效率变差这样的问题点。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式，是电动式夹紧装置的释放状态下的正视的局部剖视图。
图2是表示上述电动式夹紧装置的锁定状态，是与图1类似的图。
图3是图1的I-I局部剖视图。
图4是图2中的A部放大图。
图5是图1中的B部放大图。
图6是表示锁定侧驱动机构的变形例的与图4类似的图。
具体实施方式
以下，通过图1至图5对本发明的一个实施方式进行说明。
首先，说明本实施方式的电动式夹紧装置的整体构造。壳体1包括下壳体2和上壳体3。在上壳体3的侧面经由接合构件4安装有电动机5。另外，在上壳体3内安装有减速器6。另外，下壳体2通过多个螺栓(未图示)固定于作为固定台的工作台T。本实施方式的电动机5是步进马达。
如图3所示，本实施方式的减速器6是蜗杆减速器。该蜗杆减速器具备与电动机5的输出轴5a连结的圆筒形状的蜗杆7和与蜗杆7啮合的蜗轮8。如图3所示，设置于蜗杆7的轴向两端部的轴7a、7b分别被轴承9、10支承为能够旋转，由此蜗杆7能够旋转。另外，如图1所示，在蜗轮8的轴向的端部8a通过压入等固定有筒状的接合构件11。固定有接合构件11的蜗轮8被轴承12、13支承为能够旋转。
输出杆20以能够向上侧的释放侧和下侧的锁定侧在上下方向(轴向)上移动的方式插入壳体1(上壳体3和下壳体2)。在下壳体2的下端部安装有盖21，由此，壳体1被密封。
输出杆20具备由螺母23将夹紧臂22固定于上端部的输出杆本体24、和供输出杆本体24插入的筒状的动力传递构件25。输出杆本体24从动力传递构件25的筒孔的内周面向径向的内侧隔开间隙地配置。另外，该间隙是微小的。
在上壳体3的上部(释放侧端部)安装有引导筒40，该引导筒40引导输出杆本体24向轴向的移动，在下壳体2(壳体1的下部(锁定侧端部))也安装有引导输出杆本体24向轴向的移动的引导筒41。
在动力传递构件25的外周面形成有外螺纹25a(雄侧进给螺纹)，在蜗轮8的内周面形成有与该外螺纹25a啮合的内螺纹8b(雌侧进给螺纹)。在这些进给螺纹25a、8b部分，蜗轮8与动力传递构件25螺纹连结。
在此，输出杆20具备止转机构26、锁定侧驱动机构27、释放侧驱动机构28以及输出杆引导机构29。对这些各机构依次进行说明。
止转机构26用于阻止输出杆本体24与动力传递构件25之间的相对旋转，如下那样地构成。如图5所示，在输出杆本体24的外周面以及动力传递构件25的内周面分别设置有凹坑24a和凹坑25b，止转球30嵌入这些凹坑24a、25b。止转球30的个数没有特别限定，例如在输出杆本体24的周向上，4个止转球30以90°间隔嵌入各凹坑24a、25b。
锁定侧驱动机构27经由动力传递构件25使输出杆本体24向锁定侧移动，如下那样地构成。在输出杆本体24的外周设置有向径向的外方突出的凸缘部31。如图4中标注附图标记所示那样，该凸缘部31的上侧(释放侧)的面形成为相对于轴向向锁定侧倾斜的传动面31a。在本实施方式中，传动面31a形成为球面。另外，在轴向上与该传动面31a相向的、动力传递构件25的下侧(锁定侧)的内表面形成为与传动面31a面接触的按压面32a。在本实施方式中，按压面32a形成为球面。另外，动力传递构件25具有环构件32，该环构件32的下表面形成为按压面32a。动力传递构件25形成为具有环构件32作为分体构件的构造是为了容易进行用于形成按压面32a的机械加工。即，环构件32是构成动力传递构件25的构件。
释放侧驱动机构28经由动力传递构件25使输出杆本体24向释放侧移动，如下那样地构成。如图5中标注附图标记所示那样，动力传递构件25的筒孔的上端(释放侧端)的内周侧的面形成为倾斜面25c。另外，在径向上与该倾斜面25c相向的输出杆本体24的外周部，形成有环状的槽24c，挡圈33嵌入该槽24c。
输出杆引导机构29防止输出杆20与蜗轮8(减速器)共同旋转并引导输出杆本体24的移动，如下那样地构成。环状壁34从下壳体2的内表面(壳体1的锁定侧的内表面)向上侧(释放侧)突出，输出杆本体24插入该环状壁34的筒孔中。在该输出杆本体24的外周沿周向隔开规定的间隔地设置有多个引导槽35。各引导槽35具有从下侧(锁定侧)向上侧(释放侧)连续地形成的回旋槽36和直进槽37。在这些各引导槽35中嵌入有卡合球38，各卡合球38支承于环状壁34。另外，套筒39外嵌于各卡合球38。
上述结构的电动式夹紧装置如下进行动作。
在图1的释放状态下，电动机5被释放旋转，该电动机5使减速器6旋转，旋转的蜗轮8经由动力传递构件25使输出杆本体24向上限位置上升。
在将电动式夹紧装置从图1的释放状态向图2的锁定状态切换时，若使电动机5与上述相反地进行锁定旋转，则电动机5使减速器6旋转，旋转的蜗轮8经由动力传递构件25使输出杆本体24下降。
详细说明输出杆本体24的下降动作。蜗轮8的旋转运动在进给螺纹8b、25a部分转换为直进运动，由此动力传递构件25下降。此时，构成动力传递构件25的环构件32的按压面32a按压输出杆本体24的凸缘部31的传动面31a，由此，输出杆本体24下降。
另外，在输出杆本体24与动力传递构件25之间的相对旋转被止转机构26阻止，且输出杆20(输出杆本体24及动力传递构件25)与蜗轮8的共转被输出杆引导机构29阻止的前提下，输出杆本体24的下降动作成立(对于后述的输出杆本体24的上升动作也相同)。
下降初期，输出杆20(输出杆本体24及动力传递构件25)一边沿着回旋槽36回旋一边下降。之后，输出杆20沿着直进槽37笔直地下降。当固定于输出杆本体24的上端部的夹紧臂22的下表面与工件W等夹紧对象物的上表面触碰时，夹紧臂22将夹紧对象物按压于(锁定于)工作台T。
在夹紧对象物从其上方被按压时，来自夹紧对象物的反作用力作用于输出杆本体24，输出杆本体24倾斜。可是，构成输出杆20的动力传递构件25与输出杆本体24分体地形成，且该动力传递构件25相对于输出杆本体24在径向的外侧隔开间隙地配置，因此与输出杆本体24不同，不易受到来自夹紧对象物的反作用力的影响。由此，能够防止动力传递构件25与减速器的卡合(进给螺纹8b、25a彼此的啮合)变差。另外，在本实施方式中，在输出杆本体24由于来自夹紧对象物的反作用力而相对于轴心倾斜时，输出杆本体24的传动面31a沿着动力传递构件25的球面状的按压面32a摆动。因此，在输出杆本体24摆动之前和之后，维持传动面31a与按压面32a的面接触。因此，将动力传递构件25向下方按压的力经由按压面32a和传动面31a可靠地传递到输出杆本体24。
在将电动式夹紧装置从图2的锁定状态向图1的释放状态切换时，若使电动机5进行释放旋转，则电动机5使减速器6旋转，旋转的蜗轮8经由动力传递构件25使输出杆本体24上升。
详细说明输出杆本体24的上升动作。蜗轮8的旋转运动在进给螺纹8b、25a部分转换为直进运动，由此动力传递构件25上升。上升的动力传递构件25的上端的倾斜面25c经由挡圈33向上方按压输出杆本体24，由此，输出杆本体24上升。
上升初期，输出杆20(输出杆本体24及动力传递构件25)沿着直进槽37笔直地上升。之后，输出杆20一边沿着回旋槽36回旋一边上升。
上述的实施方式能够进行如下变更。
图6是表示锁定侧驱动机构的变形例的与图4类似的图。图6所示的锁定侧驱动机构42如下构成。在输出杆本体24的凸缘部31的上侧(释放侧)的面上设置有凹部31b，在该凹部31b中嵌入有多个传动球43。通过这些多个传动球43，形成相对于轴向朝锁定侧倾斜的传动面43a。
需要说明的是，由于动力传递构件25(环构件32)的形成为球面的按压面32a的曲率半径比由传动球43形成的传动面43a(传动球43的表面)的曲率半径大，因此两者不进行面接触。但是，两者均为平滑的球面，因此夹紧对象物锁定时的输出杆本体24的摆动运动稳定。
另外，多个传动球43既可以围绕输出杆本体24沿其整周无间隙地配置，也可以以围绕输出杆本体24存在间隙的方式例如配置多个。
相对于轴向朝锁定侧倾斜的图4所示的传动面31a形成为球面。该传动面31a也可以代替球面而形成为剖视为直线的锥面。并且，也可以形成为围绕输出杆本体24隔开规定的间隔而形成的多个倾斜面。并且，也可以形成为围绕输出杆本体24仅形成一个的倾斜面。需要说明的是，在使传动面为一个或两个倾斜面的情况下，优选在从轴向观察输出杆20时的输出杆本体24摆动的方向上设置倾斜面。
在上述实施方式中，动力传递构件25形成为具有环构件32作为分体构件的结构。也可以取而代之，动力传递构件25与环构件32为一体。即，也可以通过机械加工由一个原材料形成动力传递构件。
在上述实施方式中，在图1的释放状态下，动力传递构件25的按压面32a与输出杆本体24的凸缘部31的传动面31a接触。也可以取而代之，在图1的释放状态下，在动力传递构件25的按压面32a与输出杆本体24的凸缘部31的传动面31a之间在轴向上存在间隙。
电动式夹紧装置也可以不是输出杆20旋转的类型的装置，而是输出杆20仅在上下方向上直行的类型的装置。
电动机5也可以是其他种类的马达来代替步进马达。另外，减速器6也可以不是蜗杆减速器而是锥齿轮。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。此外，除此之外，当然能够在本领域技术人员能够想到的范围内进行各种变更。
附图标记说明
1：壳体
5：电动机
6：减速器
20：输出杆
24：输出杆本体
25：动力传递构件
26：止转机构
27、42：锁定侧驱动机构
28：释放侧驱动机构
29：输出杆引导机构
31：凸缘部
31a、43a：传动面
31b：凹部
32a：按压面
34：环状壁
35：引导槽
36：回旋槽
37：直进槽
38：卡合球
40、41：引导筒
43：传动球

Claims (7)

1.一种电动式夹紧装置，其特征在于，
具备：
输出杆(20)，能够朝向锁定侧和释放侧在轴向上移动地插入壳体(1)；
电动机(5)，安装于所述壳体(1)；以及
减速器(6)，配置在所述输出杆(20)的侧方，且将所述电动机(5)的旋转运动向所述输出杆(20)传递，
所述输出杆(20)具有：
筒状的动力传递构件(25)，与所述减速器(6)螺纹连结；
输出杆本体(24)，从所述动力传递构件(25)的筒孔的内周面向径向的内侧隔开间隙地配置；
止转机构(26)，阻止所述输出杆本体(24)与所述动力传递构件(25)之间的相对旋转；
锁定侧驱动机构(27、42)，经由所述动力传递构件(25)使所述输出杆本体(24)向锁定侧移动；
释放侧驱动机构(28)，经由所述动力传递构件(25)使所述输出杆本体(24)向释放侧移动；以及
输出杆引导机构(29)，阻止与所述减速器(6)的共同旋转，并对所述输出杆本体(24)的移动进行引导，
所述锁定侧驱动机构(27、42)具备：
传动面(31a、43a)，形成在凸缘部(31)的释放侧，且相对于轴向朝锁定侧倾斜，该凸缘部(31)设置于所述输出杆本体(24)的外周；以及
按压面(32a)，形成于所述动力传递构件(25)的锁定侧的内表面，
在所述电动机(5)经由所述减速器(6)使所述动力传递构件(25)向锁定侧移动时，通过所述按压面(32a)按压所述传动面(31a、43a)，所述输出杆本体(24)向锁定侧移动。
2.根据权利要求1所述的电动式夹紧装置，其特征在于，
所述传动面(31a、43a)形成为球面。
3.根据权利要求2所述的电动式夹紧装置，其特征在于，
所述按压面(32a)形成为与所述传动面(31a、43a)面接触的球面。
4.根据权利要求1所述的电动式夹紧装置，其特征在于，
由嵌入设置于所述凸缘部(31)的释放侧的面的凹部(31b)的多个传动球(43)形成所述传动面(43a)。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动式夹紧装置，其特征在于，
在所述壳体(1)的释放侧端部以及锁定侧端部，分别安装有对所述输出杆本体(24)向轴向的移动进行引导的引导筒(40、41)。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的电动式夹紧装置，其特征在于，
环状壁(34)从所述壳体(1)的锁定侧的内表面朝向释放侧突出，
所述输出杆本体(24)插入所述环状壁(34)，
所述输出杆引导机构(29)具备：
多个引导槽(35)，在所述输出杆本体(24)的外周，沿周向隔开规定的间隔地设置；以及
卡合球(38)，支承于所述环状壁(34)，且嵌入所述各引导槽(35)，
所述各引导槽(35)具有从锁定侧向释放侧连续形成的回旋槽(36)和直进槽(37)。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的电动式夹紧装置，其特征在于，
所述减速器(6)是蜗杆减速器。
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