TWI358109B - Clamping apparatus - Google Patents

Description

1358109 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種夹持裝置，包括一第一連接元件 (first coupling element)具有至少三中心柱（centering pin)， 其至少部份為圓錐形外型；以及—第二連接元件〇ec〇nd coupling element)，以可拆卸地方式與第一連接元件連接。 第一連接兀件具有數個凹槽（gr00ve)對應於第一連接元件 上中心柱之數量，因此，當第二連接元件與第一連接元件 相連時，第一連接元件上之中心柱與第二連接元件上之凹 槽相連接。 第一、第二連接元件均具有Z參考停止面（Z reference stop surface)相互配合，藉以當第二連接元件與第一連接元 件相連時’決定第二連接元件相對於第一連接元件於Z軸 上的位置。 此類的夾持裝置最適合用於夹持裝設有工件的連接元 件或用於夹持工具機之加工區域中適當位置處有數個工件 的連接元件，《中之一個裝設有工件的連接元件通常係設 計成工件載具㈣如）或工件棧板（pallet)，而其它的固定於 工具機之加工區域中的連接元件則設計成夾頭（chuck)。 【先前技術】

〃習知的夹持裝置中，其中一個連接元件（例如為夹豆 係具有四個中心柱，每個中心柱包含兩個錐形側表面。 餘的連接元件（例如為工件載具或授板）則具有四個凹槽 6015-6626-PF 1358109 依位置及外型對應於上述之四個中心柱。在將工件載具夾 持至夾頭時，中心柱係與凹槽連接，並於χ、γ方向上將 工件載具對齊於爽頭’並依z方向考慮其角位置。此種夾 持裝置的缺點最常見的為在將工件載具夹至夹頭時，上述 之中心柱會與凹槽產生干涉（jam or seize)。 歐/州專利ΕΡ-Α-0 255 042揭示—種夾持裝置用以連接 工件或工具至工具機，特別的是，夹持裝置包括載具及電 極座（electrode holder)，例如將高抗拉螺拴（iensi〇n b〇h)連 接至電極座。電極座的頂端具有四個凹槽，繞2軸彼此偏 移90度’於每—凹槽的每—側翼（fUnk)上自邊緣切出一缺 口（incision)’以在Z方向上可伸縮自如地具有彈性。四個 脊（ridge)由載具的底部突出，且依位置及外型對應於上述 之電極座的凹槽。在載具的角落區域中提供有四個柱(㈣ 藉以當做Z參考面（z_referene小在將電極座央至載具時， 載八的脊與具彈性之邊緣接觸’並依其轴向帛2車由向内彎 曲，直到當作Z參考面之柱靜止於電極座上之支撐表面之 後。藉此，電極座相對於載具於z方向上的位置可被決定。 藉由脊靜止於具彈性之邊緣，電極座相對於載具於X及Y 方向上可被定位，如同依Z軸考慮其角位置。

美國專利U.S.3, 880, 267揭示一種夾持裝置由第—及 第一離合器構件（clutch member)所組成，每—離合器構件 县有一大部元件Og element)形成於其一表面上，因此，其 中一離合器構件的突部‘元件可與其他的離合器構件的突部 凡件連結接觸以形成驅動連接。其中-離合器構件的K 6015-6626-PF 1358109 疋件其各別之突部元 ™ 一hwlse)’而1::離”月外（凸）彎曲（― 別之突部元件心： 器構件的突部元件其各 lengthwise) 〇 £ it - ^ , , (c〇ncavely curved ^ vi ^ 在凸及凹曲率的離合器構件的突 部兀件之間存在縱向不 傅1干旳犬 合器構件比第二離合辱構^且:咖心她11)。第一離 ^ 構件具有較大彈性特性。♦齙人哭 構件連接形成驅動關係及當… 雜人哭德灿 + 離0益構件相較於其它 離…籌件具有較大的膨脹率時， 器構件之相連接的突部元件間 /存在於兩綠合 件的表面，當-些突部元件的壁係 構件之突部元件時，上述間隙容許鄰接 =之突部元件的熱膨脹。此類離合器並不適用於需要 更特別的係因為當整個系統 <度複雜（multipIy。爾^咖㈤）時，更進_步，— 離合器部份相對於其它離合器 '、 其位靖在勒向方向上方向上並沒有定義

:洲專利ΕΡ-Α·0 879 776揭示一種夹持總成適用於一 工八機，以扭轉固定（t㈣_lly flx)的方式裝設—待加工 之工件。上述夾持總成包括一棧板用以支持待加工之工件 並具有導引通道（guide ehanneI);以及—棧板支撑部，機板 支擇部上。棧板支樓部包括對準表面用以使授 ，與機板支料對準，對準表面具有複數個對準凸輪（C㈣ 。括基座部（base porilon)及缺口（incisi〇n)位於基座部的下 方。缺口提供了相對之對準凸輪的容許彈性(Γ— 6015-6626-PF 7 1358109 yield)，藉此，凸輪係設置為兩相對之凸輪可與導引通道配 合。複數個靜止頭（resthead)大致位於對準表面的角落。 更進一步，提供有一旋轉棧板，棧板支撐部可操作地 與旋轉機板連接。旋轉機板包括—支樓壁垂直地裝設於機 板支撐部’以及一導引部包含一滑動表面具有鴿子尾部 (cW^Ued)的外型並具有缺口，用以提供導引部彈性。 最後，德國專利DE_C_337 933揭示一種離合器用以連 接兩軸。為了連成這個目的，其中一轴係具有正齒輪 _具有-齒輪邊（gearrim)，其餘的軸具有具陳形孔洞 ㈣indrical b⑽）之齒輪。當兩轴連接時，此具有圓柱形孔 洞之齒輪係用以使正齒輪的兩個齒與_個具圓㈣孔洞之 齒輪連接。此關合器不適合用”要較精密之將機板夹 至夾頭時，更由於當整個系統係過度複雜時，…齒輪 相對於齒輪於軸向上的位置於連接時係沒有明相定義。 【發明内容】 有鑑於此，本發明之一目 括一第-連接元件具有至少：;= 裝置，包 具有凹槽與中心柱連接，並第二連接元件 件連接，本發明之夹持裝置係==式… 高負載㈣hl_。本發明另㈣且可以傳遞 將中心柱及凹槽產生干涉情況之危險減少至最小發明 之又一目的係提供一種夾持裝置兑_ 以高精密度連接至第-連接元件 連接7^件可重覆地

6015-6626-PF ^58109 田上迷可知，每一中 係靜止停靠凹槽的其中一側翼上，而在另一側翼 至=連接時’將中心柱及凹槽產生干涉情況之危險 V至最小。更進一步之特徵，至击 ’特 v-中心柱與相鄰的凹 :、接：静止停靠於相鄰的凹槽的側翼上，其係互相為較 罪近，或者互為較遠離的，第二連接元件相對於第一連接 _件於X及γ方向的位置被定義，並相對於其角位置，且 :大巾田避免了過度複雜’藉此，第二連接元件可重覆地以 门精岔度連接至第一連接元件，即使十心柱僅靜止停靠於 其相對應之凹槽的其中一側翼上。 【實施方式】 以下以具體之實施例’對本發明揭示之形態内容加以 詳細說明。 第la圖係顯示第一連接元件1〇(大體上為圓柱形）之上 視圖，而第lb圖係顯示第一連接元件1〇之侧視圖。—般 來說，第一連接元件10係連接至工具機，並當作夾持元件 用以夾持如第2a及2b圖所示之第二連接元件15，藉此， 以容納工件、加工工具或類似物。 第一連接元件10的上方有四個中心枉1、2、3及4凸 出’相對於Z軸各自偏移9〇度。每個中心柱1、2、3及4 具有形側表面 la、lb、2a、2b、3a、3b、4a 及 4b » 在兩個相鄰的中心柱1、2;2，3;3，4;及4，1之 間均具有一中心表面6，用以當作z參考面。在中心表面6

6015-6626-PF 10 1358109 的中央具有出口 7用以排出氣體。在組裝第一連接元件ι〇 時，後者具有複數個裝設孔12。 如第2a及2b圖所示之第二連接元件丨5係用以容置加 工工具、工件或類似物，更特別的，一般係設計成圓柱形 結構為較佳，並具有中心凹處（ventral recess)16用以容置 夹持軸（clampmgpin，圖上未顯示），此係連接至第一連接 兀件1 0。四個段部1 7、1 8、1 9及20係由第二連接元件】5 的底部突出，其外型係呈局部環狀，且其頂面係具有參考 面（reference surface)17a及2〇a用以當作z參考面，如第 2b圖中所示。上述段部17、18、19及2〇界定了四個凹槽 21、22、23及24，其一般係盡可能在外形及位置上對應於 第一連接元件10之中心柱1、2、3及4。凹槽21、22、23 及 24 的側翼 21a ' 21b、22a、22b、23a、23b、24a 及 24b 係呈圓錐形，基於此’側翼21a、21b、22a、22b、23a、23b、 24a及24b的上部區域其斜率係小於側翼21a、21b、22a、 22b、23a、23b、24a及24b的下部區域，如第4圖中所示。 可以理解的是，每一個凹槽21、22、23及24具有兩 側翼’亦即 21a、21b ; 22a、22b ; 23a、23b ; 24a、24b， 藉此母凹槽的僅一側翼’例如凹槽21的側翼21 a ;凹 槽22的側翼22a;凹槽23的側翼23a;凹槽24的側翼24a， 係用以當作各別之第一連接元件之中心柱的靜止面，將在 之後更詳細的說明。總而言之，凹槽之側翼的角度係與中 心柱之側翼的角度相吻合。:

6015-6626-PF 11 1358109 苐3圖係顯示二個連 圖，但互相並未夹持住杂70件1 〇及15接合時的側視 以部份剖面顯示，在其需注意的是，第二連接元件15係 置於第一連接元件〗〇上關係中，第二連接元件1 5係放 說，二個連接元件】η β上，其間並無任何夾持力，換句話 * , ^ . a尚未朝彼此互相失持。 在上述的接合狀態中， 一 接元件10不僅在又及丫 —連接元件相對於第一連 位置(吨―ltl〇n)。唯位，更依Z轴考慮其角 位置。為了蔣爸 ^ 而，主思的是要決定2：方向上的 位置為了將第二連接元件2 的 並決定第二連接元件15 、第—連接兀件10， 上的位置，第二連接元:：:第藉—^ ^ 上未顯示)而被拉朝向第一連接元；丨〇过之π杬拉螺拴(圖 在第3圖中剖面圖的部份， 接元件15之凹槽的狀離， 岡’、〜'柱連接至第二連 ^ _曰的狀L而第4圖則顯示此中心柱 至苐一連接元件15之凹槽21的对士！a 一 的放大圖。放大圖第4圖φ 顯示中心柱1僅一侧翼與凹槽接觸，換 僅接觸凹槽的右側翼21a，而一間成^ ’心柱1 丨J丨承b形成於中心枝 凹槽的左側翼2lb之間，這樣的設計可以想成，由 之凹槽及相對稱之中心柱開始，接著把凹槽的一側戈中 柱一側的材料移除而達成。 S 〜 總而言之，中心柱1的右侧翼“係靜止停靠於凹槽 21的右側翼2 1 a ’在此情況下並無任何夾持力作用 小約為千分之一英对之間隙A存在於第二速技- 大 疋件丨5的來 考面20a與第一連接元件10的z參考停止面6。 〆 任本例中， 6015-6626-PF 12 lJJOlUy :了較清楚的說明，_八係 第二連接元件15朝第一連接元件1〇=度來顯示。當 1及凹槽21之侧翼21 夾持時，由於中心柱 在央持過程中，第二連拯㈣A會減至零。 一連接元件〗0直到第_ 兀】5係沿Z軸被拉朝向第 -於第-連接元件1()的2參考停止二考面加靜止停 接元件1 5相# 上，至此，第二連 仟U相對於第一連接元件1〇 成。在2方而卜认+从 ； 方向的定位便完 11的夹持動作時，第二連接元件 …接=:r被移動，在二個連接元件 4且並無任何夾持力於其上時，並不需要 在z方向上提供任何彈性裝置。 接下來的敘述中’相鄰的凹槽及相鄰的中心八 別被定位（addressern^ L 係 认备 ⑽响的。藉此，可以理解的，上述，，相鄰” 的意思是說相鄰的凹_ 槽及相鄰的中心柱沿著連接元件的圓 :心 立其係連續的。在本例中，具有四個凹槽及四個 心柱’意即，沒有任何相鄰的凹槽或中心柱是互相相 的。 ' 在第一連接元件10的四個中心柱1、2、3及4中，第 >中〜柱1(最靠近圖面下方的中心柱）的右側翼係靜止停 靠於第—凹槽21的側翼21a，而在第一中心柱！的左側翼 及第一凹# 21的左側翼21b之間形成有一間隙si。在其 逆2針方向相鄰之第二中心柱2係靜止停靠於第二凹槽U 軚罪近相鄰之第—凹槽2丨的側翼22b，而在第二中心柱2

6015-6626-PF 13 1358109 及與其相對應之第三凹槽22較遠離第-凹槽21之側翼22a 之間形成有-間隙S2。下-個逆時針方向相鄰的中心柱 3,並沒有靜止停靠於凹槽23較靠近相鄰之第二凹槽η的 侧翼23b’而是存在有—間隙S3,並靜止停靠於凹样u較 遠離相鄰之第二凹槽22的側翼23a。最後，下—個逆時針 方向相鄰的中心柱4’靜止停靠於第四凹槽24較靠近相鄰 之第三凹槽23的側翼24b ’而在第四中心柱4及與1相對 槽24較遠離第三凹槽23之側翼24a之間形成 在四個凹槽21、22、23、24本身即具有之八個側翼 21a、2lb，22a、22b;23a'23b、24a&24M，$^b 2。及4係靜止停靠於兩對互相相對的側翼上 Π、：及η，"，而不會靜止停靠於剩下的兩對互 相相對的側翼上’如側翼21b、23bm24U。 在任何情況下，為了決定其中—連接元件相對於另一 二接：件之正確角位置，因此必須確定每一個中 止停#於相對應之凹槽，藉此， 糸靜 於相對應之凹槽之一側翼，在圓周二:::係=靠 於剩下的中心柱所靜止停靠之凹槽之側話Π 一例中的四個中心柱，以順時針方向來看時，=個： 心柱可以靜正停靠在相對應之凹槽之前端側翼（= 驗)上，而第四個中心柱則靜止停靠在相對庫之凹 端側翼a—gflank>上。或者，如先前心^ 個中心柱，其中兩個中心柱係靜止停靠在相.對應之

6015-6626-PF 14 ^58109 前端側翼，而剩下的兩個中心柱則靜止停靠在相對鹿之凹 槽之後端側翼。 一 基於每個尹心柱靜止停靠於其相對應之凹槽側翼，並 有-相對較高之央持力施加於其上，因此可具有較大 之2參考停止面，因此，本發明之夹持裝置強度較高，並 可吸收z、Y及Z方向上較大的力。既然每個中心柱 止停靠於一凹槽侧翼，因此，夹 ’、 穴符衮置對於巧·染可以相 地較不敏感。 對 雖然本發明已以較伟始办丨 权侄貫細例揭露如上，然其並非 限定本發明，任何孰習舲 神…… 藝者，在不脫離本發明之精

砷和範圍内，仍可作歧許的 H f —疔的更動與潤飾，因此本發 護範圍當視後附之申嗜直剎铲面 +货d <保 °月專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 :U圖係顯示本發明第—連接元件之上視圖； :;b圖係顯示本發明第-連接元件之側視圖； 第a圖係顯示本發明第_ .4 ^ ^ π y 弟—連接元件之上視圖；. 圖係顯示本發明第_、έ ^ ^ s 3弟一連接元件之側視圖，· ^ 4 ^ 運接70件連接狀態之側視圖； 第5顯示第3圖中之部份放大圖；以及

件夹持狀離的員不/Q第3圖中剖面線B_B線，二個連接元 件夹持狀態的剖面圖。 牧疋 6015-6626-PF 15 1358109 【主要元件符號說明】 1 2 3 4 中心柱（centering pin) la lb 2a 2b 3a 3b 4a 4b 錐形侧表面 (conical side surface) 6 中心表面（centering surface) ; Z參考停止面（z reference stop surface) 7 出口（outlet) 10 第一連接元件（first coupling element) 12 裝設孔（mounting bore) 15 第二連接元件（second coupling element) 16 中心凹處（central recess) 17 18 19 20 段部（section) 17a 20a Z 參考面（reference surface) 21 22 23 24 凹槽（groove) 21a 21b 22a 22b 23a 23b 24a 24b 側 翼（flank) A S SI S2 S3 S4 間隙 6015-6626-PF 16

Claims (1)

1358109 100年6月9日修正替換頁 · 第〇93彳32538號 十、申請專利範圍：

l —種夾持裝置，包括—第一連接元件，具有一中心 軸及至少三個中心枉大體為錐形，一第二連接元件，具有 一中心軸，以可拆卸地方式與該第一連接元件連接，具有 數個分別有兩相對側翼之凹槽，且數量對應於該第一連接 元件之該等中心柱，當該第二連接元件與該第一連接元件 連接時，該第一連接元件之該等中心柱與該第二連接元件 sx等凹槽連接，該第一、第二連接元件均具有z參考停 止面，S該第二連接元件與該第一連接元件連接時，該等 Z參考停止面相互配合以決定該第二連接元件相對於該第 一連接元件於Z方向上之位置， 其特徵在於： 虽琢第二連接元件與 〜认〜丨丁丈牧呷，該寿

連接元件之該等中心柱係僅僅靜止停靠於相對應之凹利 兩側翼中之其中-者，則一間隙存在於該中心柱與該疋 ^另：側翼中，藉此’在至少一第一凹槽中，該令心扫 T止停靠於該第—凹槽中較靠近相鄰之-第二凹槽的一 上’在相鄰之該第二凹槽中，該中心柱係 二凹槽中較靠近相鄰之該第—凹槽的一側翼上： ^第-凹槽中’該中心柱係靜止停靠於該第— 遠離相鄰之一第二凹# 僧中 凹槽的-側翼上，在相鄰之該第二凹 T，該中心柱係靜止僖音 w T罪於第二凹槽中較遠離相 一凹槽的一側翼上，驻士 坪之該 、 3此，該第二連接元件相對;^ 連接元件於X及γ方3了 π該第 Υ方向的位置被定義，並相對於其角位 60I5-6626-PFJ 17 1358109 1〇〇年ό月9曰修正替換頁 第 0931‘32538 號 2.如申請專利範圍第1項所述之夹持裝置，其中該第一連 接元件之該等十心柱的寬度小於該第二連接元件之該等凹槽 的寬度。 S 3. 如申請專利範圍第1項所述之夾持裝置，其中該第一連 接7L件具有四中心柱，大致係平均地繞該中心轴分佈該第二 連接元件具有四凹槽，大致係平均地繞該中心轴分佈。 4. 如申請專利範圍帛3項所述之夾持裝置，其中相對之中 心柱靜止㈣於相對應之該等凹槽之該側翼時係彼此相對地。 5. 如申凊專利範圍帛i項所述之失持裝置，其中當該第 一、第二連接元件接合但尚未夾持時，該科心柱靜止停靠於 相對應之該等凹槽之該側翼時係線接觸。 、 6.如申喷專利_第5項所述之夾持裝置，其中該等中心 柱包括至少—_侧翼表面，用讀止停靠於相對應之該等凹 槽之該側翼’該錐形側翼表面靜止停靠於相對應之該等 該側翼時所夾之角度依該側翼由Q.2。變化至2。，因此，當= 一、第二連接元件接合 田以第 „ 一尚未夾持時，該等中心柱的前端係> 一直線靜止停靠於該侧翼。 峋你… 7.如申請專利範圍第 …持裝置，其 ^連接4朝互相夾持時，該等中心柱靜止停靠 應之該等凹槽之該側翼時係面接觸。 、對 8·如申請專利範圍第i項所述之夾持裝 一、第二連接元件接合但尚未夹持時，:該第 係相互配合並在該等z參考停止第-連接元件 連接元件朝哕第3存在一間隙，當該第 第—連接疋件夫持時，由於該等中心柱及/或該等 6015-6626-PF1 1358109 100年6月9日修正替換頁 第 0931‘3253b 號 凹槽之該側翼的材料彈性，間隙八會減至零，而在該夾持裝置 於夹持狀態時，該等Z參考停止面係相互靜止停靠。 9.如申請專利範圍第〗項所述之夹持裝置其中當該等凹 槽具有不對稱之外型時，該等中心柱具有相對稱之外型。 见如申請專利範圍第i項所述之央持裝置，其十該等2束 考停止面大致上分別在該第_、第二連接元件之财 凹槽之間延伸。 ° 11·如申請專利範圍第！項所述之失持裝置，其中該等 z參考停止面外型係呈局部環狀。

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