TWI692388B - 夾具裝置 - Google Patents

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TWI692388B TW108116255A TW108116255A TWI692388B TW I692388 B TWI692388 B TW I692388B TW 108116255 A TW108116255 A TW 108116255A TW 108116255 A TW108116255 A TW 108116255A TW I692388 B TWI692388 B TW I692388B
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曾坤成
鄧貴敦
陳向緯
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    • B23Q2003/155404—Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising a single gripper
    • B23Q2003/155407—Transfer mechanisms, e.g. tool gripping arms; Drive mechanisms therefore the transfer mechanism comprising a single gripper linearly movable

Abstract

本發明係關於一種夾具裝置，係由電動馬達帶動皮帶輪，經皮帶輪聯動皮帶與另一皮帶輪，再從皮帶輪帶動螺桿旋轉，接著利用螺桿兩側之相反螺紋控制螺帽座沿著二硬化軌道位移狀態，當螺帽座上方之上滑座呈現夾持工件狀態，由設於螺帽座與硬化軌道間之複數鋼珠具承載應力。

Description

夾具裝置
本發明係關於一種夾持輔助裝置，特別指經由硬化軌道與鋼珠搭配，改善現有裝置空間有較大需求，並由複數鋼珠來提昇夾持時之應力承載能力。
從人類開始使用工具，就常有夾持的需求，從古至今的加工技術進步，在夾持部份相對也跟著改變；而現今中普遍使用在工業界中之夾持工具係為夾具裝置，因此夾具裝置為具備握持工件在一個固定的位置之功效者。
關於夾具之文獻，多個專利如下：TW I639492揭示之一種開閉夾頭，在夾頭本體的外面設有直線狀的導軌，在該導軌上配設有用來挾持工件的一對突指，該一對突指中的至少一個，是可沿著前述導軌自由移動的可動突指，在前述夾頭本體的內部，「具備利用氣壓的作用朝氣壓缸孔的軸線方向進退移動的活塞與活塞桿」的氣壓缸裝置，設有與前述可動突指相同的數量，前述活塞桿的前端部，從前述夾頭本體的端部朝外部突出，在該活塞桿的前端部安裝有端塊，該端塊連結於前述可動突指。
CN1246128C揭示之一種開關夾頭，在具有用於固定到支承體的第1面和位於其相反側的第2面的夾頭本體的第2面，設置用於夾緊工件 的一對夾頭部件和對這些夾頭部件的開閉進行導向的導軌，在該導軌的與各夾頭部件重合的位置可到達第1面地設置用於固定到上述支承體的多個固定孔，同時，在各夾頭部件設置用於將螺釘插入到這些固定孔的作業孔。
為呼應握持工件之功效，因此夾具裝置需要具有夾持力來源及傳遞結構；在夾持力的提供部份，從早期的雙手、槓桿與凸輪夾到當今螺桿、真空、磁力、油壓與氣壓，其中綜合以上的幾種物理原理，最適合在自動化夾持的原理就是磁力、油壓或者氣壓；可參考由TW I639492揭示之開閉夾頭，其表述具備利用氣壓的作用朝氣壓缸孔的軸線方向進退移動的活塞與活塞桿，係以氣壓缸裝置為夾持力來源，再由活塞桿傳遞；再，參閱由CN1246128C揭示之開關夾頭，其描述一對缸機構具有相互平行地設置於上述夾頭本體內的一對缸孔和在這些缸孔內自由滑動的活塞，這些活塞在流體壓力的作用下朝相反的方向移動，係以一對缸機構為夾持力來源，再由齒條與齒輪傳遞。
呈上所述，為控制夾持工件狀態，因此夾具裝置需移動及承載結構配合；在移動部份，一般都以夾持元件輔以導軌元件方式搭配，如TW I639492揭示之開閉夾頭，其以單軌搭配一對突指方式來控制夾持工件狀態，由單軌承受夾持後之相關應力；另，由CN1246128C揭示之開關夾頭，其以單導軌搭配一對夾頭部件進行引導夾持工件狀態，由單導軌承受夾持後之相關應力。
但是，單一軌道的穩定性在工件晃動下略顯不足，另增加循環器提昇穩定度的情景下又導致夾具需更大配置空間，而且循環器的設置將會產生鋼珠碰撞異音，因此本發明之目的係在提供一種夾具裝置，來改 進以上陳述之相關問題。
有鑑於以上問題本發明係提供一種夾具裝置，是以硬化軌道搭配鋼珠結構來提昇穩定性。
因此，本發明之主要目的係在提供一種夾具裝置，由軌道搭配鋼珠結構克服配置循環器所需較大空間之限制。
本發明之再一目的係在提供一種夾具裝置，依鋼珠溝槽內設置鋼珠，可避免使用循環器時，因鋼珠循環產生碰撞製造出異音。
本發明之再一目的係在提供一種夾具裝置，運用複數鋼珠置於軌道與螺帽座間，強化上滑座夾持工件之應力承載能力。
本發明之再一目的係在提供一種夾具裝置，利用滾珠螺帽設於該螺帽座內，可使夾具閉合過程更為穩定。
本發明之再一目的係在提供一種夾具裝置，憑藉螺桿前後設有滾珠軸承，避免迫緊螺帽與前後固定處直接摩擦。
為達成上述目的，本發明所使用的主要技術手段是採用以下技術方案來實現的。本發明為一種夾具裝置，係由固定於一第一定位板上之一電動馬達之傳動軸以順時針或逆時針帶動一皮帶輪，該皮帶輪聯動一皮帶及另一皮帶輪，固定於一螺桿上之該皮帶輪帶動該螺桿呈現旋轉狀態，該螺桿兩側之二反向螺紋分別帶動二螺帽座內之二滾珠螺帽，同時一迫緊螺帽限制該滾珠螺帽位移於該螺桿之同軸向，該些螺帽座沿著二硬化軌道位移，該些硬化軌道固定於該第一定位板與一第二定位板間，當設於該些螺帽座上之二上滑座呈現夾持工件時，由設於該螺帽座與該硬化軌道 間之複數鋼珠具承載應力。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施步驟進一步實現。
前述的裝置，其中該螺帽座包含二鋼珠溝槽，該鋼珠溝槽可放置該鋼珠(25)。
前述的裝置，其包含複數擋片，該擋片設置於該螺帽座兩側。
前述的裝置，其中該硬化軌道包含二軌道區及一擋區，該擋區位於該些軌道區之間。
前述的裝置，其包含一滾珠軸承，位於該迫緊螺帽與該第一定位板間。
前述的裝置，其中該第一定位板之一固定凹槽及一第二定位板之一固定凹槽固定該些硬化軌道，確保該些鋼珠穩定位移於該些硬化軌道。
前述的裝置，其包含一防塵殼體，減少該螺桿污染。
前述的裝置，其中該些上滑座可搭配複數夾塊，以穩固夾持工件。
前述的裝置，其中該些鋼珠與該擋片無直接接觸。
相較於習知技術，本發明具有功效在於：(1)利用軌道搭配鋼珠結構克服配置循環器所需較大空間之限制；(2)經由複數鋼珠置於軌道與螺帽座間，強化上滑座夾持工件之應力承載能力；(3)利用硬化軌道搭配鋼珠結構來提昇穩定性。
0:工件
10:電動馬達
11:皮帶輪
11’:皮帶輪
12:皮帶
13:螺桿
131:反向螺紋
131’:反向螺紋
20:螺帽座
201:鋼珠溝槽
20’:螺帽座
21:滾珠螺帽
21’:滾珠螺帽
22:迫緊螺帽
23:滾珠軸承
24:硬化軌道
241:軌道區
242:擋區
25:鋼珠
26:上滑座
261:夾塊
26’:上滑座
261’:夾塊
27:擋片
28:防塵殼體
30:第一定位板
301:固定凹槽
31:第二定位板
311:固定凹槽
X:軸向
第1圖：為本發明之最佳實施型態之立體示意圖；第2圖：為本發明之最佳實施型態之立體爆炸圖；第3a圖：為本發明之最佳實施型態之第一側視圖；第3b圖：為本發明之最佳實施型態之馬達結合示意圖；第3c圖：為本發明之最佳實施型態之螺桿結合示意圖；第3d圖：為本發明之最佳實施型態之第一俯視圖；第4a圖：為本發明之最佳實施型態之皮帶輪示意圖；第4b圖：為本發明之最佳實施型態之螺桿剖面示意圖；第5a圖：為本發明之最佳實施型態之鋼珠結合示意圖；第5b圖：為本發明之最佳實施型態之第一鋼珠剖面示意圖；第5c圖：為本發明之最佳實施型態之第二鋼珠剖面示意圖；第6a圖：為本發明之最佳實施型態之第一硬化軌道示意圖；第6b圖：為本發明之最佳實施型態之第二硬化軌道示意圖；第7圖：為本發明之最佳實施型態之硬化軌道固定示意圖；第8圖：為本發明之最佳實施型態之夾持工件示意圖。
為了讓本發明之目的、特徵與功效更明顯易懂，以下特別列舉本發明之最佳實施型態： 首先，請參考第3a圖表述之第一實施型態，本發明為一種夾具裝置，在動力傳遞部分包含一電動馬達(10)、二皮帶輪(11,11’)、一皮帶(12)及一螺桿(13)。
呈上所述，由第3a圖可見固定於一第一定位板(30)上之該電動馬達(10)；再，從第3b圖可發現該電動馬達(10)之傳動軸可以順時針或逆時針帶動該皮帶輪(11)；接著，見第4a圖所示該皮帶輪(11)聯動一皮帶(12)及另一皮帶輪(11’)；又，參考第3c圖表示固定於一螺桿(13)上之該皮帶輪(11’)帶動該螺桿(13)呈現旋轉狀態。
具體而言，該第一定位板(30)係具備固定零件位置功效之板狀結構，其可包含複數孔洞、凹槽(譬如第7圖之固定凹槽301)以供相關零件設置之用；該電動馬達(10)係指電動機(Electric motor)，是一種將電能轉化成機械能，並可再使用機械能產生動能，用來驅動其他裝置的電氣設備；該皮帶輪(11,11’)係指對應於高精度的定位機構而降低後座力的皮帶輪，因其利用該皮帶(12)與該皮帶輪(11,11’)之間的摩擦力傳動，且因該皮帶(12)材料具彈性及韌性，故較鏈條或齒輪傳動更為安靜，適合用於高速度低扭力傳動；而使用該皮帶(12)具有彈性，傳動時較無噪音產生，機械受到的振動力也降低；該螺桿(13)通常是表面具有凹凸不平呈螺旋線型條紋的圓柱體或圓孔體，利用螺旋機制能夠將旋轉運動變換為直線運動、將力矩變換為直線力，依此傳遞作用力的機制，作用力可以被放大，施加較小的旋轉力(力矩)於桿軸可以變換為較大的軸向力。
另，如第4b圖呈現，該螺桿(13)具有二反向螺紋(131,131’)，該些反向螺紋(131,131’)，其一為右旋螺旋，另一為左旋螺旋，依 此設計，當該螺桿(13)透過旋轉可控制該些反向螺紋(131,131’)上所設置零件間之距離。
跟著，請參考第4b、5b圖呈現，本發明在控制夾持工件部份，其包含二螺帽座(20,20’)、二滾珠螺帽(21,21’)、二迫緊螺帽(22)、二硬化軌道(24)、複數鋼珠(25)、二上滑座(26,26’)、複數擋片(27)。
如上所述，由第4b圖可見，當該螺桿(13)呈現旋轉狀態時，該螺桿(13)兩側之二反向螺紋(131,131’)分別帶動二螺帽座(20,20’)內之二滾珠螺帽(21,21’)；再，一併參考第2及5b圖，同時一迫緊螺帽(22)限制該滾珠螺帽(21)位移於該螺桿(13)之同軸向(X)，該些螺帽座(20)沿著二硬化軌道(24)位移；參閱第8圖所示，當設於該些螺帽座(20,20’)上之二上滑座(26,26’)呈現夾持工件(0)時，見第5b圖呈現係由設於該螺帽座(20)與該硬化軌道(24)間之複數鋼珠(25)具承載應力。
一般而言，螺帽座(20,20’)係指具有貫通空間可設置滾珠螺帽(21,21’)及迫緊螺帽(22)，可鎖附迫緊螺帽(22)，且可承載上滑座(26,26’)，並具備固定零件位置功效之塊狀結構，其可包含複數孔洞、凹槽以供相關零件設置之用；滾珠螺帽(21,21’)係指其內具有滾珠循環迴流系統，可將旋轉運動轉換為線性運動者；迫緊螺帽(22)係指鎖附於螺帽座(20,20’)內，限制該滾珠螺帽(21)位移者；該硬化軌道(24)係指可限制運行其上之物件，依據預設路徑位移，同時因承載物件重量及應力，需透過熱處理強化硬度，而該硬化軌道(24)固定於該第一定位板(30)及該第二定位板(31)間(如第7圖)；最後，該第二定位板(31)係具備固定零件位置功效之板狀結構，其可包含複數孔洞、凹槽(譬如第7圖之固 定凹槽311)以供相關零件設置之用。
較佳者，該螺帽座(20)其包含二鋼珠溝槽(201)，該鋼珠溝槽(201)可放置該鋼珠(25)(如第5a圖)，增進鋼珠(25)位於硬化軌道(24)與螺帽座(20,20’)間之穩定性；另，可增加複數擋片(27)，該擋片(27)設置於該螺帽座(20)兩側(如第5b圖)，其中該些鋼珠(25)與該擋片(27)無直接接觸，主要功效為預防鋼珠(25)滑出；再，可增加二滾珠軸承(23)，其一位於該迫緊螺帽(22)與該第一定位板(30)間，另一位於該迫緊螺帽(22)與該第二定位板(31)間(如第4b圖)；可由該第一定位板(30)之一固定凹槽(301)及一第二定位板(31)之一固定凹槽(311)固定且相鄰該些硬化軌道(24)，確保該些鋼珠(25)穩定位移於該些硬化軌道(24)(如第7圖)；以外，增設一防塵殼體(28)，減少該螺桿(13)污染(如第3a圖)；該些上滑座(26,26’)可搭配複數夾塊(261,261’)，以穩固夾持工件(0)(如第8圖)；夾塊(261,261’)作用為提供較符合工件(0)外型固定之輔助零件。
請參考第5c、6b圖所示，為本發明一種夾具裝置之第二實施型態，在第一實施型態與第1、2、3a、3b、3c、3d、4a、4b、5a、5b、5c、6a、7及8圖中已說明的特徵與第5c、6b圖相同者，於第2c圖的符號標示或省略不再贅述。第二實施型態與第一實施型態的主要方法差異在於將本第一實施型態之硬化軌道(24)結構更換，並移除擋片(27)。
首先，由第3a圖可見固定於一第一定位板(30)上之該電動馬達(10)；再，從第3b圖可發現該電動馬達(10)之傳動軸可以順時針或逆時針帶動該皮帶輪(11)；接著，見第4a圖所示該皮帶輪(11)聯動一皮 帶(12)及另一皮帶輪(11’)；又，參考第3c圖表示固定於一螺桿(13)上之該皮帶輪(11’)帶動該螺桿(13)呈現旋轉狀態。
接著，由第4b圖可見，當該螺桿(13)呈現旋轉狀態時，該螺桿(13)兩側之二反向螺紋(131,131’)分別帶動二螺帽座(20,20’)內之二滾珠螺帽(21,21’)；再，一併參考第2及5b圖，同時一迫緊螺帽(22)限制該滾珠螺帽(21)位移於該螺桿(13)之同軸向(X)，該些螺帽座(20)沿著二硬化軌道(24)位移；參閱第8圖所示，當設於該些螺帽座(20,20’)上之二上滑座(26,26’)呈現夾持工件(0)時，見第5b圖呈現係由設於該螺帽座(20)與該硬化軌道(24)間之複數鋼珠(25)具承載應力。
呈上所述，其中該硬化軌道(24)包含二軌道區(241)及一擋區(242)，該擋區(242)位於該些軌道區(241)之間(如第6b圖)；其中，該軌道區(241)係指可限制運行其上之物件，依據預設路徑位移之區域；而，擋區(242)功效為阻擋運行物件者超過軌道區(241)。
以上各實施型態，經由複數鋼珠(25)置於硬化軌道(24)與螺帽座(20)間，強化上滑座(26,26’)夾持工件上滑座(0)之應力負載能力。因此本發明之功效有別於一般夾持裝置，此於夾具當中實屬首創，符合發明專利要件，爰依法俱文提出申請。
惟，需再次重申，以上所述者僅為本發明之較佳實施型態，舉凡應用本發明說明書、申請專利範圍或圖式所為之等效變化，仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
13‧‧‧螺桿
131‧‧‧反向螺紋
131’‧‧‧反向螺紋
20‧‧‧螺帽座
20’‧‧‧螺帽座
23‧‧‧滾珠軸承
24‧‧‧硬化軌道
27‧‧‧擋片

Claims (8)

  1. 一種夾具裝置，係由固定於一第一定位板上之一電動馬達之傳動軸以順時針或逆時針帶動一皮帶輪，該皮帶輪聯動一皮帶及另一皮帶輪，固定於一螺桿上之該皮帶輪帶動該螺桿呈現旋轉狀態，該螺桿兩側之二反向螺紋分別帶動二螺帽座內之二滾珠螺帽，同時一迫緊螺帽限制該滾珠螺帽位移於該螺桿之同軸向，該些螺帽座沿著二硬化軌道位移，該些硬化軌道固定於該第一定位板與一第二定位板間，當設於該些螺帽座上之二上滑座呈現夾持工件時，一滾珠軸承位於該迫緊螺帽與該第一定位板間，另一滾珠軸承位於該迫緊螺帽與該第二定位板間，由設於該螺帽座與該硬化軌道間之複數鋼珠具承載應力。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述的夾具裝置，其中該螺帽座包含二鋼珠溝槽，該鋼珠溝槽可放置該鋼珠。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述的夾具裝置，其包含複數擋片，該擋片設置於該螺帽座兩側。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述的夾具裝置，其中該硬化軌道包含二軌道區及一擋區，該擋區位於該些軌道區之間。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述的夾具裝置，其中該第一定位板之一固定凹槽及一第二定位板之一固定凹槽固定該些硬化軌道，確保該些鋼珠穩定位移於該些硬化軌道。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述的夾具裝置，其包含一防塵殼體，減少該螺桿污染。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述的夾具裝置，其中該些上滑座可搭配複數夾塊，以穩固夾持工件。
  8. 依據申請專利範圍第3項所述的夾具裝置，其中該些鋼珠與該擋片無直接接觸。
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