CN1278819C

CN1278819C - 转动夹具

Info

Publication number: CN1278819C
Application number: CNB021513937A
Authority: CN
Inventors: 米泽庆多朗; 横田英明; 春名阳介
Original assignee: Kosmek KK
Current assignee: Kosmek KK
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2022-11-20
Also published as: KR20030079654A; US20030189279A1; CN1448245A; TW544361B; US6666440B2

Abstract

外壳(3)具有上端壁(3a)和下端壁(3b)，这些壁分别可垂直移动地支承夹杆(5)的上部滑动部分(11)和下部滑动部分(12)。在进行夹紧操作时，夹杆(5)通过夹紧弹簧(20)向下移动。下部滑动部分(12)具有外周面，该外周面上具有许多沿周面形成的导向槽(26)，各个导向槽包括螺线旋转槽(27)和直槽(28)。嵌入到相应导向槽(26)中的啮合球(29)可转动地由形成在下端壁(3b)上部分上的通孔(31)支承。套筒(35)可绕轴线转动地套在啮合球(29)的外面。

Description

转动夹具

技术领域

本发明涉及转动夹杆的那种夹具。

背景技术

已经有常规技术的按照以下方式例如美国专利NO 5820118公开的方式构造的这种转动夹具。

夹杆插入到外壳中，该外壳的上壁可转动地支承该夹杆的半高部分。该夹杆具有下部分，该下部分具有活塞，该活塞可垂直移动地由外壳的筒部分支承。该夹杆具有在活塞上侧的凸轮槽。嵌入到该凸轮槽中的啮合球插入到该外壳筒部分上形成的凹部中。

常规技术的问题是不能平滑地转动夹杆，因为在转动夹杆时，啮合球以很大的摩擦力作用在该凸轮槽上。

发明内容

本发明的目的是提供一种夹杆可以平滑转动的夹具。

为了实现上述目的，本发明按以下方式构造一种转动夹具。

例如如图1～4或图7～10所示，外壳可沿轴向移动地并可以绕轴线转动地支承夹杆5。该夹杆5作成为在进行夹紧操作时可以从外壳3的第一端壁3a移到其第二端壁3b。在外壳3内，该夹杆具有外周面，该外周面上沿周面具有许多导向槽26。各个导向槽26包括旋转槽27和直槽28，这些槽从第二端壁3b到第一端壁3a是彼此连续的。嵌入到相应导向槽26的啮合球29可转动地由形成在外壳3中的通孔31支承。套筒可绕转动轴线地从套在该啮合球的外面。

上述发明具有以下优点。

当夹杆转动时，例如沿平面上见到的顺时针方向转动时，嵌入到夹杆旋转槽中的啮合球便沿平面中见到的反时针方向滚动。同时，套在啮合球外面的套筒则沿反时针方向转动。这样，便使几乎只有滚动摩擦力作用在套筒的内周表面和每个啮合球之间，而在其间几乎没有滑动摩擦力作用。因此，套筒作用在每个啮合球上的阻力减小。因而，每个啮合球作用在旋转槽上的摩擦力降低，由此可以用很小的力平滑地转动夹杆。

本发明包括以下转动夹具。

例如如图1～4或如图7～10所示，外壳3的第二端壁3b由支承圆筒13构成。夹杆5插入到该支承圆筒13的内壁13a中，而且该内壁13a具有通孔31。本发明使夹杆5插入到支承圆筒的内壁，这使得可以将插入部分形成为直径减小的构件，从而可以减小旋转槽的倾斜角。这样便可以减小转动夹杆所需的行程，由此可以将转动夹具作得很紧凑。

另外，本发明包括以下转动夹具。

例如如图1～4所示，环形活塞可沿轴向移动地插入到外壳3中。再将夹杆5插入到此活塞15中。并在这些活塞15和夹杆之间配置径向轴承24。本发明的优点是可以更平滑地转动该夹杆。

另外，本发明包括以下转动夹杆。

例如，如图1～4所示，活塞15从第一端壁3a一侧面向夹杆5的输入部分14。在活塞15和第一端壁3a之间形成第一室21，在该室中安装夹具弹簧20。而在活塞15和第二端壁3b之间形成第二室，用于松开操作的压力流体送到该第二室。本发明具有以下优点。

在松开操作时，由第二室中压力流体作用在活塞上的力不作用在夹杆上。这样可以防止过大的力作用在该旋转槽和啮合球上。因此可以增加包含旋转槽和啮合球的旋转机构，可以增加其使用寿命。

另外，本发明包括以下转动夹具。

例如如图7～10所示，活塞15从第一端壁3a一侧面向夹杆5的输入部分14。在活塞和第一端壁3a之间形成第一室，在进行夹紧操作时，将压力流体输送到该第一室。而在活塞和第一端壁3a之间还形成第二室22，在进行松开操作时，将压力流体输送到该第二室。本发明得到以下优点，这些优点与上述发明相同。

在松开操作时，由第二室中压力流体作用在活塞上的力不作用在夹杆上。这样便可防止过大的力作用在旋转槽和啮合球上。因此可以增加包含旋转槽和啮合球的旋转机构的使用寿命。

附图说明

图1～4示出本发明的第一实施例；

图1是转动夹具的部分截面立视图；

图2是配置在夹具中的在一个平面上见到的截面图转动机构；

图3是图1所示主要部分的放大图，对应于沿图2的线III-III截取的沿箭头方向看去的截面图；

图4是形成在夹具夹杆上的下部滑动部分的放大展开图；

图5是第一实施例的第一变型例，类似于图4；

图6是第一实施例的第二变型例，类似于图4；

图7～10示出本发明的第二实施例；

图7是夹具的部分截面立示图，类似于图1；

图8是在一个平面上见到的夹具转动机构的截面图，类似于图2；

图9是图7所示主要部分的放大图，对应于沿图8的IX-IX线截取的沿箭头所示方向看去的截面图；

图10是夹具夹杆上下部滑动部分的放大和展开图，类似于图4。

具体实施方式

下面参照图1～4说明本发明的第一实施例。首先参考图1说明转动夹具的整个结构。图1是夹具的局部截面立视图。

夹具2的外壳3通过许多螺栓(未示出)固定于工作托架1上。该外壳具有圆筒孔4，夹杆5插入到该孔中。该夹杆5具有上端部分，臂6利用螺母7固定于该上端部分要求的转动位置。该臂6的前端部分固定有推动螺栓8。

该外壳3具有上部端壁(第一端壁)3a，该端壁可滑动气密地支承形成在夹杆5的杆主体5a上的上部滑动部分(第一滑动部分)11。另外，支承圆桶13形成外壳3的下端壁(第二端壁)3b的一部分，并滑动地支承下部滑动部分(第二滑动部分)12，该滑动部分向下突出于杆主体。该上部滑动部分和下部滑动部分被分别气密地嵌入上端壁3a和下端壁3b中。

下部滑动部分12的外直径被设定为小于上部滑动部分11的外直径。

驱动夹杆5的装置结构如下，夹杆5具有输入部分14，该部分为法兰形状，位于上部滑动部分11和下部滑动部分12之间。另外，环形活塞15通过密封部件16套在夹杆5的外面，该夹杆5可以垂直移动，并被气密密封。活塞15从上面面向输入部分14。而活塞15通过另一个密封部件15a气密地插入到圆筒孔4中。

另外，径向轴承24配置在输入部分14和活塞15之间。开口环25可以防止活塞15脱出。该径向轴承24由很多金属球组成，不仅可以接收径向力，而且可以接收轴向力。

用于夹紧操作的第一室21配置在活塞15和上端壁3a之间。夹紧弹簧20由压缩的螺簧组成，固定在第一室21内。用于松开操作的第二室22形成在活塞15和下端壁3b之间。压力油可通过压力油源、用于松开操作的排出口19和油的节流通道18输入该第二室22，并从该室排出。

在第二室内周壁和活塞15的外周面之间的装配间隙(G)可限制压力油从油通道18输送到第二室22的输送量，并可限制压力油从第二室22排到油通道18的排出量。

转动机构形成在夹杆5的下部滑动部分12和支承圆筒13内壁13a的上部分上。如图1和图2～4所示，转动机构以下述方式形成。

图2是在一个平面上见到的转动机构的截面图。图3是图1所示主要部分的放大图，相当于沿图2的III-III线截取的沿箭头所示方向看去的截面图。图4是下部滑动部分12外周表面的放大展开图。

下部滑动部分12具有外周表面，该表面上具有三个沿外周表面的基本上该隔开相同间距的三个导向槽26。各个导向槽26由在截面上看到的弧形槽或部分组成。它包括螺线旋转槽27和直槽28，该直槽与螺线旋转槽27的上部是连续的。该旋转槽27和直槽28彼此平行。对于相邻导向槽26和26的分隔壁，在右侧旋转槽27的下部分和左侧旋转槽27的上部分之间的厚度是最小的，如图4所示。该分隔壁的最小厚度(M)被设定为小于导向槽26的槽宽度(W)。另外，旋转槽27倾斜一个角度(A)，该角度具有较小的值，在约11～25度的范围内。在例示的依赖于弹簧力的夹具中，该倾斜角A最好设定在约11～20度的范围内，以便减小转动行程。

因此，螺线旋转槽的倾斜角(A)作得很小，这样可以大大缩短旋转槽27的导程。从而减小了夹杆5的转动行程。

啮合球29嵌入到各个导向槽26内。图3和4中的编号29a表示啮合球29的密接部分。该啮合球29的直径(D)(见图3)设定为其值大于相邻旋转槽27、27之间分隔壁的最小厚度(M)。相应的啮合球可转动地由形成在支承圆筒13内壁13a上部分的三个通孔31支承。套筒可沿轴线转动地套在这三个啮合球29的外面。具体是，套筒35的内周面具有形状为字母“V”的槽36。该“V”形槽具有两个垂直点，该啮合球29可以在该点上滚动。

通过内螺纹孔49将啮合球插入到通孔31中，该螺纹孔形成在套筒35上，闭合螺栓50拧在该内螺纹孔49上。在闭合螺栓50前端的突出部50a接收啮合球29。旋转槽27具有下端部分，该下端部分具有止动壁45，该止动壁接收啮合球29的密接部分29a。该止动壁45具有可以与啮合球29密接的接收表面45a。

另外，导向槽26具有开口，在开口的边缘部分具有切面34，以便防止干扰。由于这种配置，即使导向槽26的开口边缘部分由于受到啮合球的表面压力而发生塑性形变，发生聚积，也可以防止在聚积部分和支承圆筒13内壁13a之间的干扰。结果，夹杆5可以长时期平滑地转动。

另外，如图1所示，支承圆筒13的外壁13b通过定位销38固定于外壳3的筒部分3c，该定位销垂直延伸，可以防止转动。这样便可以准确确定夹杆5相对于外壳3的转动相位。该支承圆筒13利用开口环构成的锁定部分39固定于外壳圆筒部分3c。

转动夹具2的操作如下。

在图1的状态下，压力油被输送到用于松开操作的第二室22，由此使得夹杆5上升到示出的转动和退回位置。在将夹杆5切换到夹紧状态时，使第二室22中的压力油排出，从而利用夹紧弹簧20使夹杆5的输入部分14往下移动。随后，夹杆5沿旋转槽27下降，同时该夹杆沿平面图中所示的反时针方向转动。随后，该夹杆沿直槽下降。这样便使夹杆5转换到夹紧位置(未示出)。

如图2箭头所示，当夹杆5沿平面图中的顺时针方向转动时，每个嵌入到旋转槽27中的啮合球29便向平面上见到的反时针方向滚动，同时套在相应啮合球29外面的套筒35自由地沿反时针方向转动。这样便使得在套筒35的内周面和每个啮合球29之间几乎只有滚动摩擦力作用，而在其间几乎没有滑动摩擦力作用。这样便减小了套筒35作用在每个啮合球29上的阻力。因而减小了每个啮合球29作用在旋转槽27上的摩擦力，由此，可以用很小的力转动夹杆5。

套筒35的内直径被设定为约夹杆5下部滑动部分12外直径的1.5倍。因此在夹杆5转动90度时，该套筒35将转动约60度。

在将夹杆5从夹紧位置切换到图1所示的转动和退回位置时，将压力油输送到用于松开操作的第二室22。随后，活塞15首先由向上的油压力向上推，该压力作用在活塞15的环形部分区域上。同时该夹杆5通过作用在密封部件16内部部分面积上的向上油压力的作用直线沿直槽28上升。夹杆随后沿旋转槽27上升，同时在一个平面上观察时沿反时针方向转动，由此可将夹杆5和臂6切换到图1所示的转动和退回位置。

在这种情况下，如上所述，在第二室22中的压力油作用于活塞15的上升力不会作用在夹杆5上。这便可以防止过大的力作用在旋转槽27和啮合球29上。

在转动和退回的上述时间，如果夹杆5在反时针方向转动，则每个啮合球29和套筒35将在相反于图2箭头所示的相反方向转动。

另外，在转动和退回的上述时间，如图1和4所示。止动壁45使得接收表面45a与啮合球29的密接部分29a接触，由此可以制止夹杆5的转动。这样便可以以很高的准确度停止夹杆5的转动。另外，夹杆5具有止动壁45，因此与外壳3的圆筒部分3c具有止动壁45的情况相比具有以下优点。

外壳3的圆筒孔4不需要形成止动壁的阶梯部分，可以作成直的。这有助于加工该圆筒孔4。另外，可以采用更大和更强的夹紧弹簧20。

第一实施例还具有以下优点。

夹杆5具有导向槽26，其中分别装有啮合球29，这样便能使支承圆筒13通过啮合球29沿外周很平滑地支承夹杆5。因此，当驱动该夹杆5进行夹紧和松开操作时，可以防止该夹杆倾斜。这样便可以改进将臂6上形成的推动螺栓8放在夹紧位置和松开位置的准确度。

在相邻的导向槽26和26之间的分隔壁具有最小厚度(T)，该厚度设定为小于导向槽26的槽宽度(W)。因此，可以在夹杆5上形成很多导向槽26，以便可以沿周面很平滑地支承该夹杆5，同时可以减小旋转槽27的倾斜角(A)。这样便可以减小转动夹杆5所需的行程，由此可以将转动夹具2作得很紧凑。

夹杆5具有在活塞15两个相对端外侧的上部滑动部分(第一滑动部分)11和下部滑动部分(第二滑动部分)12。因此，尽管存在活塞15的装配缝隙，但是彼此分开的两个滑动部分11、12可以防止夹杆5的倾斜。因此外壳3可以以很高的准确度导向夹杆5。

包含旋转槽27和啮合球29的转动机构配置在具有上述导向强度的支承圆筒13和下部滑动部分12之间。因此，该转动机构可以完全承受转距并增加其使用寿命。另外，啮合球29配置在支承圆筒13中，由此可使安装啮合球的部分起支承下部滑动部分12部件的作用。因此，可以减小外壳的高度，将转动夹具2作得很紧凑。

另外，下部滑动部分12的外直径小于上部滑动部分11的外直径，从而导致在下部滑动部分12中形成的旋转槽27的导程缩短。这进一步减小了转动夹杆5所需的行程，结果，转动夹具2更紧凑。另外，可以减小用于驱动活塞15的压力油的输送量和排出量。

图5示出第一实施例的第一变型例，该图类似图4。在图5中，相邻旋转槽27和27之间分隔壁具有最小厚度(M)，该厚度设定为小于图4所示的厚度。相邻的切面34和34彼此在最小厚度(M)的部分彼此重叠。另外，在图5中，旋转槽27的倾斜角(A)被设定在较小的范围内(约11～15度)，小于图4所示的角度。

图6示出第一实施例的第二变型例，该图类似于图4。在这种情况下，夹杆5的下部滑动部分12具有四个导向槽。一对相邻的导向槽26和26以及相应的啮合球29不仅沿夹杆5的周面移动，而且也沿轴线移动。而且在一对相邻旋转槽27和27之间的分隔壁具有最小厚度(M)，该最小厚度设定为小于槽的宽度(W)。在一对相邻直槽28和28之间的分隔壁具有最小厚度(N)，该最小厚度设定为小于槽的宽度(W)。另外，后一最小厚度(N)被设定为小于前一个最小厚度(M)。因此，在相邻导向槽26和26之间的分隔壁其最小厚度(T)小于槽宽度(W)和啮合球29的直径。

第一实施例和其变型例可以作如下改型。

可以在外壳3等的圆筒部分3c形成转动支承啮合球29的通孔31，而不如像举例说明的在支承圆筒13(下端壁3b)上形成这些通孔。

在套筒35的内周面上可以具有U型槽或弧形槽，而不用形成例示的V型槽36。另外，它可以是平的内周表面。采用这种平的内周表面时，为了防止套筒35相对于啮合球29垂直运动，可以考虑在支承圆筒13的内壁13a和套筒35之间配置开口环等止动件。

螺线形的旋转槽27倾斜一个角度(A)，该角度在10～30度的范围内比较好，最好在10～20度的范围内。

图7～10示出第二实施例。在这些单独的实施例中，类似于第一实施例中构成部件的部件原则上用相同的编号表示。

在图7～10所示的第二实施例中，图7是转动夹具2的部分截面立视图，该图类似于图1。图8是在夹具2中配置的在一个平面看到的转动机构，该图类似于图2。图9是图7中主要部分的放大图，相当于沿图8的线IX-IX线截取的沿箭头所示方向看去的截面图。图10是形成在夹具2夹杆5上的下部滑动部分12的放大展开图。

第二实施例与第一实施例不同之处如下。

夹杆5的驱动装置形成为双作用系统。具体是，用于夹紧操作的压力油可以从活塞15上面形成的第一室21经压力油源和排出口17输入和排出。另外，用于松开操作的压力油可以从位于活塞15下侧的第二室22经用于松开操作的压力油源(未示出)和排出口以及油通道18输入和排出。

另一个密封件15a以贴合关系固定在活塞15的外周面上，在该另一密封件15a的上下相对两侧的外面，在活塞15的外周表面和圆筒孔4之间形成相当大的装配间隙。这样便使得外壳3可以经上部滑动部分11和下部滑动部分12的两个垂直部分很准确地平滑地支承夹杆5。

下部滑动部分12具有外周表面，该外周表面具有沿该表面的间距大体相同的四个导向槽26。和第一实施例一样，每个导向槽26包括螺线旋转槽27和直槽28，该直线导向槽与旋转槽27的上部是连续的。然而旋转槽27具有下部分，该下部分通过一个垂直延伸槽(没有编号表示)通向夹杆5的下表面。啮合球29可以通过该开口插入到导向槽26中。

和第一实施例一样，对于相邻的导向槽26和26，分隔壁在图10的右部旋转槽27的下部分和左部旋转槽27的上部分之间的厚度是最小的。该分隔壁的厚度(M)被设定为小于导向槽26的槽宽度(W)和啮合球29的直径。

嵌入到相应导向槽26中的啮合球29由形成在支承圆筒13内壁13a上部分上的四个通孔31可转动地支承。套筒35以可沿轴线转动的方式套在这四个啮合球29的外面。该旋转槽27向下凹，形成弧形的凹部。各个啮合球可在旋转凹槽或旋转槽27的凹槽37的两个垂直外侧位置上滚动。

在用于夹紧操作的第二室22内周壁的下部分和支承圆筒13的上表面之间固定圆筒衬垫32。该衬垫32的上表面具有节流槽33。该节流槽33可以控制压力油从油通道18输送到第二室22的输送量。也可以采用通孔等来代替槽33。推入支承圆筒13，并利用锁定部件39固定于外壳桶形部分3c，该锁定部件为具有外螺纹的圆筒。

和第一实施例一样，下部滑动部分12的外直径设定为小于上部滑动部分11的外直径。这样便缩短了螺线旋转槽的导程，从而降低了夹杆5的转动行程。

相应的实施例和变型例可以进一步作如下改变。

夹杆5最好具有三个或四个导向槽26，但是它也可以具有两个导向槽。另外，还可以形成至少五个导向槽。而且导向槽26可以为凸轮形状的槽，而不用示出的螺纹旋转槽27。

只要相邻导向槽26和26之间的分隔壁的最小厚度(T)小于啮合球的直径便足够了。结果，该最小厚度(T)可以作成大于导向槽26的槽宽度(W)。

送入第一室21和排出第一室21的或送入第二室和排出第二室的压力流体可以是其它种类的流体，或空气等气体，而不用例示的压力油。

另外，本发明的包含啮合球29和转动套管35的转动夹具可以是单动式和弹簧复位式的夹具，而不是采用弹簧力的那种夹具或如例示的双动式夹具。

在进行夹紧操作时，可使夹杆5沿在平面上见到的顺时针方向转动。或者在进行夹紧操作时，该夹杆可沿在平面上见到的反时针方向转动，另外，夹杆5的转动角度自然可以设定在要求的角度，例如90度、60度和45度。

Claims

1.一种转动夹具，包括：

外壳(3)，具有第一端壁(3a)、第二端壁(3b)和通孔(31)；

夹杆(5)，具有外周面，可沿轴向移动地和绕轴向转动地由外壳(3)支承，该夹杆(5)在夹紧操作时，从第一端壁(3a)移到第二端壁(3b)；

许多导向槽(26)，沿周面形成在夹杆(5)的外周面上，各个导向槽(26)包含旋转槽(27)和直槽(28)，所述旋转槽(27)和直槽(28)从第二端壁(3b)到第一端壁(3a)是彼此连续的；

其特征在于：

啮合球(29)，嵌入到导向槽(26)中，分别可转动地由该通孔(31)支承；

套筒(35)，可绕轴线转动地套在啮合球(29)的外面。

2.如权利要求1所述的转动夹具，其特征在于，外壳(3)的第二端壁(3b)具有支承圆筒(13)，该支承圆筒具有内壁(13a)，该夹杆(5)插入到内壁(13a)中，该通孔(31)形成在该内壁(13a)上。

3.如权利要求1所述的转动夹具，其特征在于，环形活塞(15)可沿轴向移动地插入到外壳(3)中，该夹杆(5)插入到该活塞(15)中，在活塞(15)和夹杆(5)之间配置径向轴承(24)。

4.如权利要求3所述的转动夹具，其特征在于，该夹杆(5)具有输入部分(14)，该活塞(15)从第一端壁(3a)一侧面向输入部分(14)，在活塞(15)和第一端壁(3a)之间形成第一室(21)，在该室中安装夹紧弹簧(20)，而在活塞(15)和第二端壁(3b)之间形成第二室(22)，在进行松开操作时将压力流体输送到该第二室。

5.如权利要求3所述的转动夹具，其特征在于，该夹杆(5)具有输入部分(14)，活塞(15)从第一端壁(3a)一侧面向输入部分(14)，在活塞(15)和第一端壁(3a)之间形成第一室(21)，在进行夹紧操作时，将压力流体输送到该第一室，而在活塞(15)和第二端壁(3b)之间形成第二室(22)，在进行松开操作时将压力流体输送到该第二室。

6.如权利要求2所述的转动夹具，其特征在于，环形活塞(15)可沿轴向移动地插入到外壳(3)中，而夹杆(5)插入到该活塞(15)中，在活塞(15)和夹杆(5)之间配置径向轴承(24)。