TW200416099A - Spring lock-type clamp device - Google Patents

Description

200416099 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關藉由彈簧的推彈力而夾緊的形式的夾持 裝置。 【先前技術】 在此種夾持裝置有記載於譬如日本特開平第 10-27 7 8 5 8號公報者。 上述的習知技術，於夾緊驅動時，由複數片盤形彈簧 製成的壓縮彈簧是令複數個滾珠從卡合解除位置往卡合位 置移動，然後上述壓縮彈簧是隔著上述卡合位置的滾珠而 將插入銷往軸心方向夾緊驅動的方式所構成。 可是，上述壓縮彈簧的推彈力是全壓縮時爲最大，隨 者其彈黃伸張而上述推彈力降低。 因此，在上述習知技術中，僅將上述滾珠從卡合解除 位置往卡合位置移動的滑行行程就使壓縮彈簧的推彈力降 低。其結果，夾緊驅動時的推彈力變小，夾緊力變小。這 個問題係上述的滑行行程較大的形式的夾持裝置會出現顯 著的弊端。 本發明的目的在於提供一具備強力之夾緊力的彈簧式 夾持裝置。 【發明內容】 爲達成上述目的，本發明譬如第1圖至第3圖、或第 -4 - (2) (2)200416099 4圖所示，如下構成彈簧夾緊式夾持裝置。 於外殼3將環形活塞5以可向著軸心方向移動並緊密 狀地插入，在其環形活塞5將輸出構件8以可向著軸心方 向移動並緊密狀地插入。在上述的環形活塞5和上述外殼 3的底端壁3 a之間形成夾緊腔室1 1的同時，在上述的環 形活塞5和上述外殻3的前端壁3 b之間形成釋放腔室 1 2。安裝在上述夾緊腔室1 1的彈簧1 4使上述環形活塞5 往前端方向夾緊移動，供給到上述釋放腔室1 2的壓力流 體使上述環形活塞5往底端方向釋放移動的方式所構成。 在上述環形活塞5的前端部設置按壓面3 8，在上述釋放 腔室1 2的周壁內周，設置隨著朝向前端方向而接近軸心 的第一傾斜面4 1，在前述輸出構件8的外周設置隨著朝 向底端方向而接近軸心的第二傾斜面5 2，在上述按壓面 3 8、上述第一傾斜面4 1及上述第二傾斜面5 2之間將複數 個轉動體5 5朝周方向隔著間隔而插入。當前述彈簧1 4使 上述環形活塞5朝前端方向夾緊移動時，上述按壓面3 8 經由上述第一傾斜面4 1使上述各轉動體5 5向著前端方向 且向著半徑方向的內側移動的同時，各轉動體5 5經由前 述第一傾斜面5 2使前述輸出構件8向著前端方向移動， 藉此’上述輸出構件8的移動行程s 2大於上述夾緊移動 時的上述環形活塞5的移動行程S 1。接著，上述彈簧1 4 經由上述按壓面3 8和上述轉動體5 5將上述輸出構件8的 外周的輸入面5 3往前端方向按壓的方式所構成。 而且’上述第一傾斜面41可考慮藉由一個錐形面所 (3) (3)200416099 構成的情形、和藉由朝周方向隔著間隔而設置的複數個傾 斜面所構成的情形。 另外，上述第二傾斜面5 2可考慮藉由一個錐形面所 構成的情形、和藉由朝周方向隔著間隔而設置的複數個傾 斜面所構成的情形。 並且，前述按壓面3 8可考慮平面的情形、傾斜面的 情形、和組合上述平面及傾斜面的情形。另外，上述傾斜 面可考慮藉由一個錐形面所構成的情形、和藉著向著周方 向隔著間隔而設置的複數個傾斜半面所構成的情形。 本發明達到以下作用效果。 上述夾持裝置從釋放狀態切換到夾緊狀態時，將前述 釋放腔室的壓力流體排出，並藉由前述彈簧的推彈力使前 述環形活塞往前端方向移動即可。於是，其環形活塞的前 述按壓面是經由前述第一傾斜面、前述轉動體及前述第二 傾斜面使前述輸出構件往前端方向移動，藉此上述輸出構 件的移動行程會大於上述環形活塞的移動行程。因此，與 其輸出構件的移動行程相比，上述彈簧的擴張量變少。接 胃’上述伸張量少的彈簧是經由前述按壓面和上述轉動體 @上述輸出構件的前述輸入面強加地往前端方向夾緊驅 動。 如上所述，使上述輸出構件往前端方向夾緊移動時， @其輸出構件的移動行程相比，彈簧的伸張量變少的關 在該彈簧的推彈力很大的時候，就能夾緊工件等。藉 ’就能提供具備有強力的夾緊力的彈簧式夾持裝置。 -6 - (4) (4)200416099 而且，在前述釋放腔室設置由上述第一傾斜面、轉動 體及第二傾斜面製成的行程擴大機構的關係，可利用供給 /排出到該釋放腔室的壓力流體’來潤滑上述行程擴大機 構的滑接部分。因此’不需要設置爲了上述行程擴大機構 用的潤滑手段。而且，其長處在於前述壓力流體爲油壓 油時出現很顯著的長處° 於本發明中，利用錐形內周面構成前述第一傾斜面 4 1，且利用錐形外周面構成前述第二傾斜面5 2，且利用 滾珠或滾子構成前述轉動體5 5爲佳。此時，就能以簡單 的構成且廉價地製造前述行程擴大機構。 另外，於本發明加上以下構成爲佳。 譬如，如第1圖和第2圖所示，在前述外殻3的前述 前端壁3 b將前述輸出構件8緊密狀地插入，將在其前端 壁3 b的上述輸出構件8的密封部分8 b的剖面積，設定爲 比在前述環形活塞5的上述輸出構件8的密封部分8 a的 剖面積還小的値。 本發明因爲供給到前述釋放腔室的壓力流體的圧力能 作用在相對於上述兩個密封部分的剖面積差的環狀剖面 積’並將上述輸出構件往底端方向釋放驅動的關係，能簡 單地構成其驅動手段。 並且，於本發明加上以下構成爲佳。 譬如，如第1圖和第2圖所示，在前述外殻3的前述 前端壁3 b外側配置夾持臂2 2，在該夾持臂2 2的長軸方 向的中途部旋轉自如地連結連桿構件2 3的前端部的同 (5) (5)200416099 時’該連桿構件2 3的底部也旋轉自如地連結上述前端壁 3 ’將上述夾持臂2 2的輸入部2 2 a旋轉自如地連結在前述 輸出構件8的前端的輸出部2 8。 根據本發明，與其它形式的夾持裝置相比，本發明適 用於空走行程比較大的連桿式夾持具，能將前述夾緊用的 彈簧的長度大幅地縮小的關係，能精巧地製造該連桿式夾 持具。 【實施方式】 第1圖至第3圖是表示本發明之一實施形態。在該實 施形態，以本發明適用於連桿式夾持具的情形爲例表示。 首先，根據第1圖和第2圖來說明上述連桿式夾持具 的全体構造。 在工作機械的工作台1的安裝孔1 a插入上述夾持具 2的外殼3，該外殼3是藉由複數個螺栓（未圖示）固定 在上述工作台1的上面。 在上述外殻3的筒孔4，環形活塞5是介設一第一密 封具6並以可向著軸心方向移動而緊密狀地插入。另外， 在該環形活塞5的筒孔5a，輸出桿體8的下密封部分8a 是介設一第二密封具9並以可向著軸心方向移動而緊密狀 地插入。 在上述外殼3的下端壁（底端壁）3 a和上述環形活 塞5之間形成有夾緊腔室1 1的同時，在上述外殼3的上 端壁（前端壁）3 b和上述環形活塞5之間形成有釋放腔 -8- (6) (6)200416099 室1 2。在上述夾緊腔室11安裝有壓縮線圈彈簧1 4 ’該彈 簧14是以令上述環形活塞5向著上方（前端方向）夾緊 移動的方式所構成。另外，在上述釋放腔室1 2連通有油 壓油的供給/排出口 1 6。供給到該釋放腔室1 2的油壓油 (壓力流體）是以令上述環形活塞5向著下方（底端方 向）釋放移動的方式所構成。 前述輸出桿體8的下半部是插入到配置在上述夾緊腔 室1 1的管1 8。該管1 8的內部空間是經由形成在前述下 端壁3 a的連通路徑1 9而連通到上述外殼3的外部。在該 連通路徑1 9設有閘閥2 0。該閘閥2 0具備有將從前述釋 放腔室1 2滲漏到上述夾緊腔室1 1的油壓油往上述外殼3 的外部排出的機能，在此是利用彈簧閉閥型的止回閥構成 上述閘閥2 0。 上述輸出桿體8的上部是可保密移動地插入到上述外 殻3的前述上端壁3b。將該上端壁3b的上述輸出桿體8 的上密封部分8b的剖面積，設定爲比前述環形活塞5的 前述下密封部分8a的剖面積還小的値。 另外，在上述外殼3的上方配置有夾持臂22。將連 桿構件23的上端部介設一上插銷24而旋轉自如地連結在 該夾持臂22的長軸方向的中途部，將該連桿構件23的下 部介設一下插銷2 5而旋轉自如地連結在上述上端壁3 b。 並且，將上述夾持臂22的輸入部22a介設一輸出銷29而 旋轉自如地連結在上述輸出桿體8的上端的輸出部2 8。 將按壓螺栓3 1鎖緊固定在上述夾持臂22的前端的輸出部 -9 - (7) (7)200416099 22b ° 在上述釋放腔室1 2內設有行程擴大機構3 5。將該行 程擴大機構3 5，邊參照上述第1圖及第2圖邊根據第3 圖做說明。該第3圖是放大上述第1圖主要部分的作動說 明圖。於該第3圖中，實線圖是表示釋放狀態，假想線圖 是表示夾緊狀態。 環狀的按壓面3 8是從前述環形活塞5的上端部向上 突出。另外，在構成上述釋放腔室1 2的周壁的套筒3 9的 內周，向上依序設有：往上夾的第一錐形面（第一傾斜 面）41、圓弧面42、以及往上下方向延伸的引導面43。 並且，在前述輸出桿體8的中間高度部，設有圓錐狀的輸 入部4 6。在該輸入部4 6的外周，向下依序設有：往下夾 的第二錐形面（第二傾斜面）5 2、以及同樣地往下夾的錐 形的輸入面5 3。並且，在第3圖中之實線圖（及第1 圖）所示的釋放狀態，將複數個滾珠（轉動體）5 5往周 方向隔著間隔插入到上述按壓面3 8、上述第一錐形面4 1 以及上述第二錐形面52之間。 上述構成的連桿式夾持具2是如以下作動。 在第1圖（及第3圖中的實線圖）的釋放狀態，往前 述釋放腔室1 2供給油壓油。藉此，該釋放腔室1 2的油壓 油，頂抗前述壓縮線圈彈簧1 4，使前述環形活塞 5下降 的同時’該油壓油是作用在相當於前述輸出桿體8的前述 下密封部分8 a的剖面積和上述輸出桿體8的前述上密封 部分8b的剖面積之差的環狀剖面積，使輸出構件8下 -10- (8) (8)200416099 降，前述輸入部4 6會使前述滾珠5 5下降到釋放位置X。 因此，前述夾持臂2 2會往逆時針方向擺動到前述上插銷 24的周邊，使前述按壓螺栓3 1大幅地離開工件W。 而且，上述環形活塞5下降到所定量以上，會受到前 述管1 8的阻止。 當上述的第1圖的釋放狀態切換成夾緊狀態時，只要 排出前述釋放腔室1 2的油壓油即可。於是，如第2圖 (及第3圖中的假想線圖）所示，前述壓縮線圈彈簧14 會使前述環形活塞5上昇，使前述按壓面3 8經由前述第 一錐形面4 1而令前述滾珠5 5往上方且半徑方向的內側移 動的同時，該滾珠5 5會經由前述第二錐形面5 2而令前述 輸出桿體8往上方移動。藉此，因上述輸出桿體8的上昇 行程（移動行程）5 2大於上述環形活塞5的上昇行程 (移動行程）5 1，故上述壓縮線圈彈簧1 4的伸張量比該 輸出桿體8的上昇行程S2還少。而且，藉由上述輸出桿 體8的上昇，前述輸出部2 8會使前述夾持臂2 2往逆時針 方向擺動到前述上插銷2 4的周邊，使前述按壓螺栓3 1抵 接在工件W的上面。 接著，伸張量減少推彈力大的上述壓縮線圈彈簧14 會經由前述按壓面3 8和夾緊位置Y的前述滾珠5 5，將上 述輸出桿體8的前述輸入面53往上方按壓，該輸出桿體 8的前述輸出部2 8會經由前述夾持臂2 2和前述按壓螺栓 3 1而強力地按壓前述工件W。 而且’第3圖中的中心線是表示上述滚珠5 5從前述 - 11 - { (9) (9)200416099 釋放位置X往上述夾緊位置Y移動的軌跡。 順便地，該實施形態，前述第一錐形面41的傾斜角 度Α約設定爲3 0度，前述第二錐形面5 2的傾斜角度Β 約設定爲1 3度，藉此，把對上述的環形活塞5的上昇行 程S 1的上述輸出桿體的上昇行程S2的行程擴大比（二增 速比）約形成2.9。 而且，在此，利用平面構成前述按壓面38，上述環 形活塞5的上昇行程S 1和前述滾珠5 5的上昇行程S 3爲 同値。另外，前述輸入面5 3的傾斜角度C約設定爲6 0 度。 而且，從上述第2圖的夾緊狀態往第1圖的釋放狀態 的切換，大致上按照與上述順序相反的順序來進行。更詳 細是在上述第2圖的夾緊狀態，一旦往前述釋放腔室1 2 供給油壓油，即如第1圖所示，該油壓油使前述環形活塞 5下降的同時，會使前述輸出桿體8下降，該輸出桿體8 的前述輸入部4 6會將前述滾珠5 5往前述釋放位置X切 換。 第4圖是表示前述行程擴大機構3 5的變形例，類似 上述第3圖的圖。於該變形例中，在與上述實施形態的構 成構件類似的構件爲原則附上相同符號。 該第4圖的變形例，於以下之點與上述第3圖的構造 有差異。 錯由半徑方向之內側的平面部分6 1和半徑方向之外 側的錐形部分6 2構成前述按壓面3 8，以將該錐形部分6 2 -12- (10) (10)200416099 向上變窄的方式所形成。在此，上述錐形部分6 2的傾斜 角度D約設定爲1 5度。另外，前述第一錐形面4 1的傾 斜角度A約設定爲45度。藉此，上述錐形部分62和上 述第一錐形面4 1之間的夾角E約設定爲3 0度。 根據上述第4圖構成，加大前述釋放位置X的滾珠 5 5和上述錐形部分62的接触點的外側尺寸F，就能確實 地驅動上述滾珠5 5。另外，前述夾緊位置γ的滾珠5 5的 中心和前述平面部分6 1的內周端之間的夾緊用按壓尺寸 G也加大，就能強力地夾緊驅動上述滾珠 5 5。並且，因 能縮小前述釋放位置X的滾珠5 5的中心至前述引導面4 3 的突出尺寸Η，故能精巧地製造前述外殼3。 而且，在前述按壓面38設置前述錐形部分62，藉 此，前述滾珠5 5的上昇行程5 3會大於前述環形活塞5的 上昇行程S1。藉此，當前述輸出桿體8往上方夾緊移動 時，與該輸出桿體8的移動行程相比，前述彈簧1 4 (參 照第1圖或第2圖）的伸張量變得更少，就能在該彈簧 1 4的推彈力更大的時候夾緊工件等。 上述實施形態和變形例可如下地變更。 取代在前述釋放腔室12的周壁的內周設置前述第一 錐形面4 1，可以爲往周方向隔著間隔設置複數個傾斜 面。另外，取代在前述輸出桿體8的外周設置前述第二錐 形面52，可以往周方向隔著間隔設置複數個傾斜面。並 且，上述輸出桿體8的外周的輸入面5 3，取代舉例所示 的錐形面，可以是往周方向隔著間隔而配置的複數個傾斜 -13- (11) (11)200416099 面或是平面。 而且，如上所述，設置複數個傾斜面的情形，最好是 利用傾斜溝的底盤構成各傾斜面。 前述轉動體，取代舉例所示的滾珠 5 5，可以利用球 面滾子或滾柱等。 本發明的行程擴大機構3 5只要是前述輸出桿體8的 上昇行程S 2比前述環形活塞5的上昇行程S 1還大構造即 可，前述的各傾斜角度A、B、C、D當然可選擇各種値。 前述引導面43，取代圖示的直面面，可以爲較平緩 的錐形面。此時，可得到能將利用前述彈簧1 4的夾緊力 成爲一定的長處。 前述圓弧面42可藉由別種曲面替代。 本發明適用於舉例所示的連桿式夾持具爲佳，不過取 代這個，也適用回旋式夾持具和工件架等的其它形式的夾 持裝置。 前述夾緊用的彈簧，取代舉例所示的壓縮線圈彈簧 1 4，可爲藉由往上下方向積層的複數片的盤形彈簧等的別 種彈簧所構成。 前述輸出構件8，取代舉例所示的實心桿體，可以爲 筒狀的桿體。其輸出構件8，取代往上方突出並將前述外 殻3的則述上端壁3 b緊密狀地貫通、或是取代這個，可 以爲往下方突出並將上述外殼3的前述下端壁3 a緊密狀 貫通。 釗述釋放用的壓力流體，取代舉例所示的油壓油，可 -14- (12) (12)200416099 以爲其它種類的液體，更可爲壓縮空氣等的氣體。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明之一實施形態，適用本發明的連 桿式夾持具的釋放狀態的立面視剖面圖。 第2圖是表示上述夾持具的夾緊狀態，類似上述第1 圖的圖。 第3圖是設置在上述夾持具的行程擴大機構的作動說 明圖。 第4圖是表示上述行程擴大機構的變形例，類似上述 第3圖的圖。 【圖號說明】 1…工作台 la···安裝孔 2…夾持具 3…外殼 3a···下端壁（底端壁） 3 b…上端壁（前端壁） 4…筒孔 5…環形活塞

5a.··筒孑L 6…第一密封具 8…輸出連桿（輸出構件） -15- (13) 8a、 8b…下密封部: 9···第二密封具 11". 夾緊腔室 1 2… 釋放腔室 14.·. 壓縮線圈彈簧 1 6 -· 供給/排出口 18... 管 19"· 連通路徑 20… 閘閥 22… 夾持臂 22a· ••輸入部 22b …輸出部 23… 連桿構件 24… •上插銷 25 ·._ •下插銷 28 .· •輸出部 29 ·· •輸出銷 3 1·. •按壓螺栓 35 .. •行程擴大機構 3 8·· •按壓面 200416099 39…套筒 4 1…第一錐形面（第一傾斜面） 42…圓弧面 43…引導面 -16- (14) (14)200416099 46…輸入部 52…第二錐形面（第二傾斜面） 5 3…輸入面 55···滾珠（轉動體） 6 1…平面部分 6 2…錐形部分

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Claims (1)

1. (1) (1)200416099 拾、申請專利範圍 1.一種彈簧夾緊式夾持裝置，其特徵爲： 於外殼（3 )將環形活塞（5 )以可向著軸心方向移動 並緊密狀地插入，在其環形活塞（5 )將輸出構件（8 )以 可向著軸心方向移動並緊密狀地插入； 在上述的環形活塞（5 )和上述外殼（3 )的底端壁 (3 a )之間形成夾緊腔室（丨〇的同時，在上述的環形活 塞（5 )和上述外殼（3 )的前端壁（3 b )之間形成釋放腔 室（12)，且安裝在上述夾緊腔室（11)的彈簧（14)使 上述環形活塞（5 )往前端方向夾緊移動，供給到上述釋 放腔室（1 2 )的壓力流體使上述環形活塞（5 )往底端方 向釋放移動的方式所構成； 在上述環形活塞（5 )的前端部設置按壓面（3 8 )， 在上述釋放腔室（12)的周壁內周，設置隨著朝向前端方 向而接近軸心的第一傾斜面（4 1 )，在前述輸出構件 (8 )的外周設置隨著朝向底端方向而接近軸心的第二傾 斜面（52)，在上述按壓面（38)、上述第一傾斜面 (41 )及上述第二傾斜面（52 )之間將複數個轉動體 (5 5 )朝周方向隔著間隔而插入； 當前述彈簧（1 4 )使上述環形活塞（5 )朝前端方向 夾緊移動時，上述按壓面（3 8 )經由上述第一傾斜面 (41)使上述各轉動體（55)向著前端方向且向著半徑方 向的內側移動的同時，各轉動體（5 5 )經由前述第二傾斜 面（52 )使前述輸出構件（8 )向著前端方向移動，藉 -18- (2) (2)200416099 此，上述輸出構件（8 )的移動行程（S 2 )大於上述夾緊 移動時的上述環形活塞（5 )的移動行程（s丨}。接著， 上述彈簧（1 4 )經由上述按壓面（3 8 )和上述轉動體 (5 5 )將上述輸出構件（8 )的外周的輸入面（5 3 )往前 端方向按壓的方式所構成。 2 .如申請專利範圖第1項所述之彈簧夾緊式夾持裝 置，其中，藉由錐形內周面構成前述第一傾斜面（4 1 )， 且藉由錐形外周面構成前述第二傾斜面（5 2 )，藉由滾珠 或滾子構成前述轉動體（5 5 )。 3 .如申請專利範圍第1項所述之彈簧夾緊式夾持裝 置，其中，在前述外殻（3)的前述前端壁（3b)將前述 輸出構件（8 )緊密狀地插入，將在其前端壁（3 b )的上 述輸出構件（8 )的密封部分（8b )的剖面積，設定爲比 在則述環形活塞（5 )的上述輸出構件（8 )的密封部分 (8a)的剖面積還小的値。 4·如申請專利範圍第1項或第2項所述之彈簧夾緊式 夾持裝置，其中，在前述外殻（3)的前述前端壁（3b) 的外側配置夾持臂（22 )，在該夾持臂（22 )的長軸方向 的中途部旋轉自如地連結連桿構件（2 3 )的前端部的同 曰寸’將該連桿構件（2 3 )的底部旋轉自如地連結在上述前 端壁（3b )，將上述夾持臂（22 )的輸入部（22a )旋轉 自如地連結在前述輸出構件（8 )的前端的輸出部 (28)。 -19-