CN1411952A - 夹持设备 - Google Patents

Abstract

两定位装置(4，5)以预定的间隔与两夹持装置(6，6)水平隔开。每一定位装置(4，5)包括通过在工件托板(2)上开口而形成的定位孔(23)，从夹具托板(1)伸出的插头部分(27)，以及由所述插头部分(27)垂直可动地支撑的中间部件(30)。中间部件(30)由锥形盘簧(31)向上顶推，且具有一与定位孔(23)形成锥形啮合的锥形表面(33)。所述夹持装置(6)将工件托板(2)固定到夹具托板(1)上。

Description

夹持设备

发明领域

本发明涉及一种夹持设备，例如，一种适于将工件托板(work pallet)定位且固定在机床工作台或夹具托板上的设备。

相关技术说明

在日本专利公报No.11-10468中公开了这种夹持设备的普通示例。普通技术如下构成。

多个定位销从工件托板下表面的周边部分向下伸出。当夹持时，首先通过所述多个定位销将工件托板定位在机床工作台的上表面上，然后位于所述工作台上的缸体拉动工件托板的接头，从而将工件托板固定在工作台上。

然而，普通技术需要在各定位销和工作台的各接触面之间有水平装配间隙，以便平滑地将工件托板连接在工作台上。装配间隙的存在降低了工件托板相对于工作台的定位精度。

发明内容

本发明的目的是可以平滑精确地将工件托板等第二模块固定到工作台、夹具托板等第一模块上。

为了实现这一目的，本发明已经构造了一种夹持设备，例如，如图1A至1C，图2和图3或图4中所示。

所述夹持设备将第二模块2固定在第一模块1上。多个定位装置4、5和至少一个夹持装置6互相间隔开。每一定位装置4、5包括通过在第二模块2上开口而形成的定位孔23，从第一模块1伸出而插入到定位孔23内的插头部分27，和位于插头部分27和定位孔23之间且能在直径上膨胀和收缩的中间部件30。中间部件30由插头部分27和定位孔23之一在预定的范围内沿轴向可动地支撑，且可以与另一个形成锥形啮合。中间部件30具有锥形表面33，该表面朝定位孔23的内部变窄。中间部件30被弹性部件31沿增强所述锥形啮合的方向顶推。夹持装置6将第二模块2拉到第一模块1上。

例如，本发明操作如下。

当将工件托板等第二模块固定到工作台、夹具托板等第一模块时，使两模块互相靠近。首先，所述多个定位装置使两模块定位，然后至少一个夹持装置固定两模块。

具体而言，首先，每一定位装置的中间部件的锥形表面产生引导作用，使对应的每一定位孔自动进行对准运动。因此，每一定位孔分别具有与第一模块的插头部分的轴线精确重合的轴线。第二模块的被支撑表面接触或接近第一模块的支撑表面。此后，所述夹持装置将第二模块拉到第一模块，从而将被支撑表面推向支撑表面。

由于上述配置，第二模块通过中间部件的锥形表面以及所述支撑表面由所述插头部分限制。

因此，可以平滑精确地将第二模块定位并固定到第一模块上。此外，为了发挥优点，独立地形成定位装置和夹持装置。所以，可以容易地以简单的结构形成每一装置，从而可以低成本制造整个夹持设备。

而且，如上所述，独立地形成定位装置和夹持装置。因此，当与其中这两种装置互相连接的夹持设备相比，可以减小工作台、夹具托板等第一模块的伸出高度。当更换工件托板等第二模块时，不需要大量提升第二模块。此外，它简化了用于提升第二模块的装置的结构。

本发明包括下述设备。

例如，如图2或图4所示，定位孔23具有锥形表面。锥形定位孔23可以与中间部件30的锥形表面33形成锥形啮合。中间部件30具有由直立表面32形成的内周面。所述直立表面32由插头部分27在轴向上可动地支撑。

本发明具有在第一模块的插头部分内的中间部件。因此，当将大量的第二模块安装到一个第一模块上以及拆卸时，即使只装备少量的中间部件也是足够的，这样可以简化夹持设备的结构。

而且，本发明包括下述夹持设备。

例如，如图3所示，夹持装置6包含位于第二模块2中的啮合孔48，从第一模块1伸出而插入啮合孔48内的环形壁59，插入环形壁59内的拉杆61，和通过环形壁59支撑的啮合部件63。拉杆61被朝底端驱动，以便实现夹持，从而使拉杆61的输出部分64通过啮合部件63和啮合孔48将第二模块2拉向第一模块1。

而且，本发明包括下述夹持设备。

例如，如图4所示，夹持装置6包括位于第一模块1上的内螺纹79，和连接于第二模块2的紧固螺栓81。内螺纹79螺纹啮合紧固螺栓81，从而使紧固螺栓81将第二模块2拉向第一模块1。

附图简要说明

图1A至1C、图2和图3示出了根据本发明的第一实施例的夹持设备；

图1A是沿夹持设备的正面看到的示意图；

图1B是沿图1A中的线1B-1B在箭头所示方向上看到的视图；

图1C是沿图1A中的线1C-1C在箭头所示方向上看到的视图；

图2是位于夹持设备中的定位装置的垂直剖面图；

图3是位于夹持设备中的夹持装置的垂直剖面图；

图4是根据本发明的第二实施例的夹持设备，类似于图2和3。

优选实施例的描述

图1A至1C，图2和图3示出了根据本发明的第一实施例的夹持设备。

首先，通过图1A至1C的示意图，大致解释采用本发明的夹持设备。

第一模块夹具托板1固定在加工中心的工作台(T)的上表面上。第二模块工件托板2通过第一和第二定位装置4、5和两个夹持装置6、6定位且固定到夹具托板1上。

两个定位装置4、5对角排布，两夹持装置6、6也一样。每一夹持装置6仅具有夹持功能。且它包含通过多个螺栓8固定到夹具托板1的夹具6a，以及通过多个螺栓9固定到工件托板2上的从动环6b。

虽然未示出，多个工件可以通过另一夹持装置连接到工件托板2的上表面上以及拆卸。

第一定位装置4包含通过多个螺栓11固定到夹具托板1上的第一壳体4a，和通过多个螺栓12固定到工件托板2上的第一环4b。且如后面将描述的图2所示，中间部件30从外部装配到第一壳体4a的插头部分27上，且具有锥形表面33，第一环4b的定位孔23可以相对于该表面在基准轴(G)上精确地配合(见图1B)。

第二定位装置5的构成基本上类似于第一定位装置4。它包含固定在夹具托板1上的第二壳体5a和固定在工件托板2上的第二环5b。如图1B所示，第二环5b与第一环不同，定位孔23凹入而形成一对离隙面23a、23a。

中间部件30从外部装配在第二壳体5a的插头部分27上，且具有锥形表面33，第二环5b的定位孔23的其余部分23b、23b相对于该表面装配，从而使工件托板2在外围方向上相对于基准轴(G)精确地定位。同时，离隙面23a、23a的存在也可以吸收相对于基准轴(G)的径向误差。

通过图2解释第一定位装置4的具体结构。图2是定位装置4的垂直剖面图，示出了工件托板2安装到夹具托板1上的状态。第二定位装置5的构成基本上类似于如上所述的第一定位装置4。因此，省略其解释。

工件托板2具有开口而形成面向下的第一圆形孔21的下表面。分隔件22和第一环4b通过多个螺栓12固定到第一圆形孔21上。第一环4b具有由锥形孔构成的定位孔23，而使定位孔23向上变窄。定位孔23在其周壁的下表面上具有一环形突起，该突起形成一支撑表面24。

第一壳体4a在其径向中间部分上具有向上的突起。所述环形突起具有形成一支撑表面26的上表面。插头部分27从第一壳体4a的中间部分向上伸出。且它包含一圆柱体27a和以螺纹啮合的方式密封地装配在所述圆柱体27a内的封闭螺栓27b。插头部分27插入定位孔23内。

环形中间部件30从外部垂直且可移动地装配到所述圆柱体27a上。中间部件30被三个锥形盘簧(弹性部件)31向上顶推，且可以被封闭螺栓27b挡住。

具体而言，环形中间部件30具有由直立表面32形成的内周面和由锥形表面33形成的外周面。中间部件30的环形壁上设有切口34(见图1A)，从而使锥形表面33和直立表面32可以在直径上膨胀和收缩。直立表面32由插头部分27的圆柱体27a的外周面沿轴向可动地支撑。锥形表面33向上变窄，以便与定位孔23形成锥形啮合。

用于清洁第一定位装置4的压缩空气经过夹具托板1的第一垂直通道36，在第一壳体4a内的第一水平通道37，以及在插头部分27的周壁内的向上通道38，而从封闭螺栓27b的水平槽39水平排出。而且，它从第一水平通道37经过中间部件30的直立表面32的装配间隙及其锥形表面33的装配间隙，从而可以吹至外部区域。

此外，用于确认座落情况的压缩空气经夹具托板1的第二垂直通道41和第一壳体4a内的第二水平通道42供应到第一出口喷嘴43。第一出口喷嘴43是通过在支撑表面26上开口而形成的。

通过图3来解释夹持装置6的具体结构。图3是夹持装置6的垂直剖面图，示出了工件托板2连接在夹具托板1上的状态。

工件托板2具有开口而形成面向下的第二圆形孔46的下表面。第二分隔件47和从动环6b通过多个螺栓9固定在第二圆形孔46上。从动环6b具有一下部，该下部设有环形的被啮合部分(被啮合孔)48和环形的被支撑表面49，其中该被啮合部分由锥形表面形成。

夹具6a包括固定在夹具托板1上的夹具壳体51，密封地插入壳体51和夹具托板1内的活塞52，以及活塞52向上形成的不夹持致动室54。标记55表示第一供应和排放端口。标记56表示第二供应和排放端口。

夹具壳体51具有在其径向中间部分的向上突起。所述环形突起具有形成一支撑表面58的上表面。一环形壁59从壳体51的中间部分向上伸出。环形壁59插入从动环6b内。

环形壁59具有圆柱形孔，一拉杆61垂直且可动地插入到该孔中。拉杆61与活塞52成为一体。环形壁59具有一半高部分，该半高部分具有多个以预定的间隔在周围互相间隔开的通孔62。每一通孔62支撑一可在径向向外的啮合位置和径向向内的脱开位置之间运动的啮合球(啮合部件)63。通过在每一通孔62外端处的径向缩小部分(未示出)防止球63跳出。

拉杆61在上部具有外周面，其中与每一球63对应在所述上部以垂直连续的方式形成顶推面(输出部分)64和退却槽65。

用于清洁夹持装置6的压缩空气经过夹具托板1的第三垂直通道67，在夹具壳体51内的第三水平通道68，以及在环形壁59和拉杆61之间的环形间隙，而从环形壁59的上部处的多个喷出孔70倾斜向上排出。

此外，用于确认座落情况的压缩空气经夹具托板1的第四垂直通道72和壳体51内的第四水平通道供应到第二出口喷嘴74。第二出口喷嘴74通过在支撑表面58上开口而形成。

至于上述结构的夹持设备，如图1B所示，两定位孔23以预定间隔与工件托板2上的两啮合部分48水平隔开。如图1C所示，两插头部分27以预定间隔与两环形壁59水平隔开。所述夹持设备使用如下。

在图1A所示的未夹持状态下，夹持致动室53排出加压的油，且加压的油供应到不夹持致动室54。然后，活塞52使拉杆61升高，且每一啮合球63与退却槽65相对(见图3)。所以，每一啮合球63在水平方向上可以自由移动到向内的脱开位置。而且，中间部件30通过锥形盘簧31的推力保持在升高的位置处(见图1A)。

当在图1A所示的状态下工件托板2由于其自身重力下降时，如图2所示，首先，定位孔23与中间部件30外围的锥形表面33形成锥形啮合，且在对准的同时移动。定位孔23与插头部分27的轴线精确重合，且中间部件30克服锥形盘簧31的推力稍下降。第一环4b(以及第二环5b)的被支撑表面24与第一壳体4a(以及第二壳体5a)的支撑表面26接触。

基本上在所述被支撑表面24与支撑表面26接触的同时，如图3所示，希望使从动环6b的被支撑表面49与夹具壳体51的支撑表面58接触。然而，在被支撑表面49和支撑表面58之间可以形成小接触间隙。

然后，在图3所示的未夹持状态下夹持装置6切换到夹持状态。具体而言，不夹持致动室54排出加压的油，而加压的油供应到夹持致动室53。然后活塞52使拉杆61下降。拉杆61的每一顶推面64分别将每一啮合球63推至径向向外的啮合位置(未示出)。径向推力通过啮合部分48转换成向下的作用力，且向下的作用力将工件托板2推至夹具托板1。

由于上述事实，工件托板2通过中间部件30由插头部分27水平限制，且由支撑表面26(以及支撑表面58)垂直限制，其中该中间部件已经由于定位孔23而在直径方向上收缩。结果，工件托板2可以精确地定位和固定到夹具托板1上。

在工件托板2下降结束时，清洁压缩空气充分清洁定位孔23，中间部件30的直立表面32和锥形表面33，所述啮合部分48以及被支撑表面24、29和支撑表面26、28。

而且，当被支撑表面24、29接触支撑表面26、28时，各出口喷嘴43、74关闭。因此，已经供应到第二垂直通道41和第四垂直通道72的用于确认座落情况的压缩空气增加其压力。通过压力传感器(未示出)来检测压力的增加，从而可以确认接触情况。

当从夹持状态切换到未夹持状态时，如图3所示，不夹持致动室54内的油压力通过活塞52使拉杆61升高。然后每一啮合球63面对退却槽65，从而可以切换到脱开位置。(图3中所示已经切换了)在这种状态下，如图1A所示，可以升高工件托板2。

第一实施例具有下述优点。

独立地形成定位装置4(5)和夹持装置6，且以预定的间隔水平隔开。当与其中定位装置4(5)和夹持装置6垂直连接的夹持设备相比，插头部分27和环形壁59在夹具托板1上表面上伸出较小的高度。这样当更换工件托板2时不需要大量提升工件托板2，此外还简化了用于提升工件托板2的装置的结构。

上述第一实施例可以改进如下。

如图2所示，当工件托板2已经降低后，中间部件30克服锥形盘簧31的推力稍稍下降，而使被支撑表面24接触支撑表面26。然而，在中间部件已经下降的状态下，可以在被支撑表面24和支撑表面26之间形成一小接触间隙。当夹持装置6进行夹持动作时，两表面24、26可以强有力地互相接触。

所述定位装置4、5可以至少提供三组，而不是两组。而且，夹持装置6可以提供一组或至少三组，而不是两组。

夹持装置6足以将工件托板2拉至夹具托板1。当然，它不限于示例的结构。例如，夹持装置6可以单动式结构，而不是双动式的示例结构。对于单动式结构，可以考虑采用弹簧复位式和弹簧夹式。用于夹持装置6的工作液体可以是其他类型的液体和压缩空气等气体，而不是加压的油。

图4示出了根据本发明的第二实施例的夹持设备，且类似于图2和3。在第二实施例中，原则上与第一实施例中相同的构成部件用相同的标记来标示。下面解释与第一实施例中不同的构件。

第一定位装置4如下构成。

第一环4b压力配合在第一圆形孔21内且固定。插头部分27为圆柱形，从而形成一连接螺栓77插入其中的圆柱形孔76。螺栓77将插头部分27顶推且固定到夹具托板1上。

夹持装置6包括通过在夹具托板1的上表面开口而形成的内螺纹79，和插入工件托板2的台阶形通孔80的紧固螺栓81。

第二实施例的夹持设备使用如下。

当工件托板2由于其自身重量下降时，首先，如图4所示，定位孔23与中间部件30的锥形表面33形成锥形啮合，且在对准的同时移动。定位孔23与插头部分27的轴线精确重合。在这种情况下，中间部件30通过锥形盘簧31的推力保持在升高的位置处。在工件托板2的被支撑表面24和夹具托板1的支撑表面26之间形成一接触间隙(E)。

然后，紧固螺栓81具有螺纹柱82，该螺纹柱与内螺纹79形成螺纹啮合。紧固螺栓81具有一头部83，该头部向下顶推通孔80的凸肩部分85。这使紧固螺栓81将工件托板2拉至夹具托板1。定位孔23使中间部件30下降，抵靠锥形盘簧31，而使被支撑表面24接触支撑表面26。结果，工件托板2通过在直径方向上已经收缩的中间部件30由插头部分27水平限制，且由支撑表面26进行垂直限制。

在第一和第二实施例的各夹持设备中，可取的是按照下述工序在夹持状态下将夹具托板1和工件托板2互相分离。

首先，从夹持状态释放夹持装置6。然后，例如与工件托板2螺纹啮合的顶推螺栓(未示出)顶推夹具托板1的上表面，或者进行类似的操作，从而取消中间部件30的锥形表面33和定位孔23之间的锥形啮合。此后，升高工件托板2。

前述各实施例的夹持设备可以改进如下。

中间部件30可以由第一环4b支撑，而不是插头部分27。在这种情况下，定位孔23是直立的。直立的定位孔23垂直且可动地使直立表面支撑在中间部件的外围。且中间部件由弹性部件向上顶推。中间部件具有一内表面，该内表面为锥形表面，该表面与插头部分的外周面锥形啮合。所述锥形表面向上变窄。

用于顶推中间部件30的弹性部件可以是压缩弹簧，橡胶等，而不是示例的锥形盘簧31。

中间部件30可以在直径上收缩和膨胀。因此，代替在环形体上形成示例的切口34(见图1A)，所述圆形体可以在周围方向上设有上槽和下槽，或者可以有一设置垂直延伸槽的内周面。也可以采用其他各种类型的结构。而且，中间部件30不限于示例的环形体，而可以是环形排列的多个分段部分。

第一模块可以是加工中心的工作台或各种类型的机器的工作台，而不是示例的夹具托板1。而且，第二模块可以是工件，而不是工件托板2。第一模块和第二模块可以沿垂直相反的方式排布。它们可以水平或倾斜地互相连接，而不是如示例那样垂直地互相连接。

Claims (6)

1.一种将第二模块(2)定位且固定到第一模块(1)上的夹持设备，该夹持设备包含：

多个定位装置(4，5)和至少一个互相间隔开的夹持装置(6)；

每一定位装置(4，5)包括通过在第二模块(2)上开口而形成的且具有一内部部分的定位孔(23)，从第一模块(1)伸出而插入定位孔(23)内的插头部分(27)，以及位于插头部分(27)和定位孔(23)之间且能在直径上膨胀和收缩的中间部件(30)；

中间部件(30)具有锥形表面(33)，且由插头部分(27)和定位孔(23)之一在预定的范围内沿轴向可动地支撑，且可以与另一个形成锥形啮合，所述锥形表面(33)朝定位孔(23)的所述内部部分变窄；

沿加强所述锥形啮合的方向顶推中间部件(30)的弹性部件(31)；

将第二模块(2)拉至第一模块(1)上的夹持装置(6)。

2.如权利要求1所述的夹持设备，其特征在于所述中间部件(30)具有内周面和外周面，所述内周面由一直立表面(32)形成，所述外周面由所述锥形表面(33)形成，所述直立表面(32)由插头部分(27)轴向可动地支撑，所述定位孔(23)由一锥形表面限定，所述锥形定位孔(23)与中间部件(30)的锥形表面(33)啮合。

3.如权利要求1所述的夹持设备，其特征在于所述夹持装置(6)包括位于第二模块(2)中的啮合孔(48)，从第一模块(1)伸出从而可以插入所述啮合孔(48)内的环形壁(59)，插入所述环形壁(59)内且具有一输出部分(64)的拉杆(61)，以及由所述环形壁(59)支撑的啮合部件(63)，

所述拉杆(61)被朝底端驱动，以便实现夹持，从而使拉杆(61)的输出部分(64)通过啮合部件(63)和被啮合孔(48)将第二模块(2)拉至第一模块(1)上。

4.如权利要求1所述的夹持设备，其特征在于

所述夹持装置(6)包括位于第一模块(1)内的内螺纹(79)和连接于第二模块(2)的紧固螺栓(81)，

所述内螺纹(79)螺纹啮合所述紧固螺栓(81)，从而使紧固螺栓(81)将第二模块(2)拉至第一模块(1)上。

5.如权利要求2所述的夹持设备，其特征在于

所述夹持装置(6)包括位于第二模块(2)中的啮合孔(48)，从第一模块(10)伸出而可以插入所述啮合孔(48)内的环形壁(59)，插入所述环形壁(59)内且具有一输出部分(64)的拉杆(61)，以及由所述环形壁(59)支撑的啮合部件(63)，

所述拉杆(61)被朝底端驱动，以便实现夹持，从而使拉杆(61)的输出部分(64)通过啮合部件(63)和被啮合孔(48)将第二模块(2)拉至第一模块(1)上。

6.如权利要求2所述的夹持设备，其特征在于

所述夹持装置(6)包括位于第一模块(1)内的内螺纹(79)和连接于第二模块(2)的紧固螺栓(81)，

所述内螺纹(79)螺纹啮合所述紧固螺栓(81)，从而使紧固螺栓(81)将第二模块(2)拉至第一模块(1)上。

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