專利名稱：彈簧鎖定型夾持裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過彈簧的推動力進(jìn)行鎖定的夾持裝置。
背景技術(shù)：
該類夾持裝置例如在日本專利公開號No.10-277858中描述。
該現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成如下在鎖定操作中，由多個(gè)圓錐盤簧構(gòu)成的壓縮彈簧移動多個(gè)球體從非結(jié)合位置到結(jié)合位置，并且隨后壓縮彈簧經(jīng)由處于結(jié)合位置的球體軸向驅(qū)動插入銷用于鎖定。
通過此方式，壓縮彈簧的推動力在完全壓縮狀態(tài)最大化，并且當(dāng)彈簧擴(kuò)張時(shí)下降。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，壓縮彈簧的推動力根據(jù)用于從非結(jié)合位置到結(jié)合位置移動球體的空程下降。因此，用于鎖定操作的推動力下降，導(dǎo)致產(chǎn)生小的鎖定力。夾持裝置的空程越大，該問題變得越明顯。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有強(qiáng)有力的鎖定力的彈簧型夾持裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了完成上述目的，本發(fā)明提供一種例如如下所述并且在圖1到圖3或圖4中所示的彈簧鎖定型夾持裝置。
環(huán)形活塞5密封地及軸向可移動地插入殼體3內(nèi)，并且輸出元件8密封地及軸向可移動地插入環(huán)形活塞5內(nèi)。在環(huán)形活塞5和殼體3的底端壁3a之間形成鎖定腔11，并且在環(huán)形活塞5和殼體3的前端壁3b之間形成釋放腔12。附裝到鎖定腔11上的彈簧14適于將環(huán)形活塞5朝向前端移動用于鎖定，供應(yīng)給釋放腔12的加壓流體適于將環(huán)形活塞5朝向底端移動用于釋放。在環(huán)形活塞5的前端部分上提供按壓表面38，在釋放腔12的周壁的內(nèi)周上提供朝向前端更靠近軸的第一斜表面41，在輸出元件8的外周上提供朝向底端更靠近軸的第二斜表面52，在按壓表面38、第一斜表面41和第二斜表面52之間圓周間隔地插入多個(gè)滾動元件55。當(dāng)彈簧14將環(huán)形活塞5朝向前端移動用于鎖定時(shí)，按壓表面38經(jīng)由第一斜表面41朝向前端及徑向向內(nèi)地移動每個(gè)滾動元件55，并且每個(gè)滾動元件55經(jīng)由第二斜表面52朝向前端移動輸出元件8，由此在鎖定運(yùn)動過程中，輸出元件8的移動行程S2設(shè)定得比環(huán)形活塞5的移動行程S1更大。緊跟著彈簧14適于經(jīng)由按壓表面38和滾動元件55在輸出元件8的外周上朝向前端按壓輸出表面53。
注意，如下是可能的第一斜表面41由一個(gè)錐形表面形成或者由圓周間隔布置的多個(gè)斜表面構(gòu)成。
第二斜表面52由一個(gè)錐形表面形成或者由圓周間隔布置的多個(gè)斜表面構(gòu)成也是可能的。
而且，如下是可能的按壓表面38由平面、斜表面或平面和斜平面的組合形成。斜表面由一個(gè)錐形表面形成或者由圓周間隔布置的多個(gè)斜表面構(gòu)成也是可能的。
本發(fā)明提供如下功能和效果。
為了將夾持裝置從釋放狀態(tài)切換到鎖定狀態(tài)，僅僅需要排放在釋放腔內(nèi)的加壓流體并且通過彈簧的推動力朝向前端移動環(huán)形活塞。然后，環(huán)形活塞的按壓表面經(jīng)由第一斜表面、滾動元件和第二斜表面朝向前端移動輸出元件，這使得輸出元件的移動行程比環(huán)形活塞的移動行程更大。因此，與輸出元件的移動行程相比，彈簧的擴(kuò)張量更小。跟著，具有小擴(kuò)張量的彈簧經(jīng)由按壓表面和滾動元件強(qiáng)有力地朝向前端驅(qū)動輸出元件的輸入表面用于鎖定。
如上所述，當(dāng)朝向前端移動輸出元件用于鎖定時(shí)，與輸出元件的移動行程相比，彈簧的擴(kuò)張量更小，這使得工件等能夠通過彈簧的大推動力進(jìn)行鎖定。由此，能夠提供具有強(qiáng)有力鎖定力的彈簧型夾持裝置。
另外，在釋放腔內(nèi)提供由第一斜表面、滾動元件和第二斜表面構(gòu)成的行程放大機(jī)構(gòu)，這使得行程放大機(jī)構(gòu)的滑動部分使用供應(yīng)給和從釋放腔排放的加壓流體進(jìn)行潤滑。因此，不必要提供僅僅用于行程放大機(jī)構(gòu)的潤滑部件。注意，如果加壓油用作加壓流體時(shí)，這種優(yōu)點(diǎn)變得更顯著。
在本發(fā)明中，優(yōu)選第一斜表面41由錐形內(nèi)周表面形成，第二斜表面52由錐形外周表面形成，并且滾動元件55由球體或輥構(gòu)成。在該情況中，該行程放大機(jī)構(gòu)能夠機(jī)械結(jié)構(gòu)簡化并且制造成本低廉。
同時(shí)，優(yōu)選下面的結(jié)構(gòu)添加到本發(fā)明中。
例如，如圖1和圖2所示，輸出元件8密封地插入殼體3的前端壁3b內(nèi)，在前端壁3b內(nèi)的輸出元件8的密封部分8b的截面積設(shè)定為比環(huán)形活塞5中的輸出元件8的密封部分8a的截面積更小的數(shù)值。
在本發(fā)明中，供應(yīng)給釋放腔的加壓流體的壓力能夠通過使得該壓力作用于環(huán)形截面積上而朝向底端驅(qū)動輸出元件用于釋放，上述環(huán)形截面積對應(yīng)于在密封部分的兩個(gè)截面積之間的差值，藉此驅(qū)動部件能夠機(jī)械結(jié)構(gòu)簡化。
而且，優(yōu)選下面的結(jié)構(gòu)添加到本發(fā)明中。
例如如圖1和圖2所示，在殼體3的前端壁3b的外部上布置夾持臂22，連接元件23的前端部分可旋轉(zhuǎn)地連接到夾持臂22的縱向中部，連接元件23的底端部分可旋轉(zhuǎn)地連接到前端壁3b，并且夾持臂22的輸入部分22a可旋轉(zhuǎn)地連接到在輸出元件8的前端上的輸出部分28。
根據(jù)本發(fā)明，通過將本發(fā)明應(yīng)用到具有空程的連接型夾具中能夠顯著地減小鎖定用彈簧的高度，上述空程與其它類型的夾持裝置相比相對更大，由此連接型夾具在尺寸上能夠緊湊。


圖1是本發(fā)明應(yīng)用的連接型夾具處于釋放狀態(tài)的正視截面圖；圖2是類似于圖1的視圖，示出夾具處在鎖定狀態(tài)；圖3是在夾具中提供的行程放大機(jī)構(gòu)的工作說明圖；圖4是類似于圖3的視圖，示出行程放大機(jī)構(gòu)的示例性變體。
具體實(shí)施例方式
圖1到圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，示出本發(fā)明應(yīng)用于連接型夾具。
連接型夾具的完整結(jié)構(gòu)首先參照圖1和圖2如下描述。
夾具2的殼體3插入加工工具的工作臺1的安裝孔1a內(nèi)，并且殼體3通過多個(gè)螺栓(在圖中未示出)固定到工作臺1的上表面上。
環(huán)形活塞5經(jīng)由第一密封元件6密封地及軸向可移動地插入殼體3的圓柱孔4內(nèi)。輸出桿8下密封部分8a經(jīng)由第二密封元件9密封地及軸向可移動地插入環(huán)形活塞5的圓柱孔5a內(nèi)。
在殼體3的下端壁(底端壁)3a和環(huán)形活塞5之間形成鎖定腔11，并且在殼體3的上端壁(前端壁)3b和環(huán)形活塞5之間形成釋放腔12。壓縮卷簧14附裝到鎖定腔11上，并且該彈簧14適于向上(朝向前端方向)移動環(huán)形活塞5用于鎖定。布置加壓油的供應(yīng)和排放端口16與釋放腔12相通。供應(yīng)給釋放腔12的加壓油(加壓流體)適于向下(朝向底端方向)移動環(huán)形活塞5用于釋放。
輸出桿8的下半部分插入在鎖定腔11內(nèi)布置的管18內(nèi)。管18的內(nèi)部空間經(jīng)由在下端壁3a形成的通氣通道19與殼體3的外部相通。在通氣通道19內(nèi)提供濾網(wǎng)20。該濾網(wǎng)20具有排放泄漏出釋放腔12的加壓油進(jìn)入鎖定腔11到殼體3外部的功能，并且這里，濾網(wǎng)20采用彈簧閉合型止回閥。
輸出桿8的上部密封地及可移動地插入殼體3的上端壁3b內(nèi)。在上端壁3b內(nèi)的輸出桿8的上密封部分8b的截面積設(shè)定為比在環(huán)形活塞5內(nèi)的下密封部分8a的截面積更小的值。
夾持臂22布置在殼體3以上。連接元件23的上端部分經(jīng)由上部銷24旋轉(zhuǎn)連接到夾持臂22的縱向中間部分上，并且該連接元件23的下部經(jīng)由下部銷25旋轉(zhuǎn)連接到上端臂3b上。夾持臂22的輸入部分22a經(jīng)由輸出銷29旋轉(zhuǎn)連接到在輸出桿8上端上的輸出部分28上。按壓螺栓31擰入在夾持臂22前端上的輸出部分22b內(nèi)。
在釋放腔12內(nèi)提供行程放大機(jī)構(gòu)35。該行程放大機(jī)構(gòu)35基于圖3參照圖1和圖2如下描述。圖3是圖1的放大主要部分的工作說明圖。在圖3中實(shí)現(xiàn)示出釋放狀態(tài)，并且交替的長和兩個(gè)短劃線示出鎖定狀態(tài)。
環(huán)形按壓表面38從環(huán)形活塞5的上端部分向上凸出。在形成釋放腔12的周壁的套筒39的內(nèi)周上按照敘述順序提供向上變窄的第一錐形表面(第一斜表面)41、弧形表面42和垂直向上延伸的引導(dǎo)表面43。而且，在輸出桿8的中間高度部分提供截錐形輸入部分46。在輸入部分46的外周上按照敘述順序提供向下變窄的第二錐形表面(第二斜表面)52和以錐形方式向下變窄的輸入表面53。在由圖3(和圖1)中實(shí)現(xiàn)示出的釋放狀態(tài)中，在按壓表面38、第一錐形表面41和第二錐形表面52之間圓周間隔地插入多個(gè)球體(滾動元件)55。
具有上述結(jié)構(gòu)的連接型夾具2如下操作。
在圖1所示的釋放狀態(tài)中(也由圖3中的實(shí)線所示)，加壓油供應(yīng)給釋放腔12。因此，在釋放腔12內(nèi)的加壓油使得環(huán)形活塞5抵靠壓縮卷簧14下降，并且加壓油通過使得加壓油的壓力在環(huán)形截面積上作用而使得輸出桿8下降，上述環(huán)形截面積對應(yīng)于輸出桿8的下密封部分8a的截面積和輸出桿8的上密封部分8b的截面積之間的差值，藉此輸出部分46使得球體55下降到釋放位置X。因此，夾持臂22圍繞上部銷24逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，并且按壓螺栓31與工件W遠(yuǎn)距離間隔。
注意，通過管18防止環(huán)形活塞5下降多于預(yù)定范圍。
為了將圖1所示的釋放狀態(tài)切換到鎖定狀態(tài)，僅僅需要排放在釋放腔12內(nèi)的加壓油。然后，如圖2所示(也如圖3中交替的長和兩個(gè)短劃線示出)，壓縮卷簧14使得環(huán)形活塞5上升，按壓表面38經(jīng)由第一錐形表面41向上及徑向向內(nèi)移動球體55，并且球體55經(jīng)由第二錐形表面52向上移動輸出桿8。這使得輸出桿8的上升行程(移動行程)S2大于環(huán)形活塞5的上升行程(移動行程)S1，藉此壓縮卷簧14的擴(kuò)張量變得比輸出桿8的上升行程S2更小。然后，由于輸出桿8的上升，輸出部分28圍繞上部銷24順時(shí)針回轉(zhuǎn)夾持臂22，藉此按壓螺栓31與工件W的上表面進(jìn)行接觸。
緊跟著帶有小擴(kuò)張量和大推動力的壓縮卷簧14經(jīng)由按壓表面38和處于鎖定位置Y的球體55向上按壓輸出桿8的輸入表面53，并且輸出桿8的輸出部分28經(jīng)由夾持臂22和按壓螺栓31強(qiáng)有力地按壓工件W。
注意圖3中交替的長和短劃線示出球體55從釋放位置X到鎖定位置Y的移動軌跡。
順便提及，在該實(shí)施例中，第一錐形表面41的坡度的角度A設(shè)定為大約30度，并且第二錐形表面52的坡度的角度B設(shè)定為大約13度，由此輸出桿8的上升行程S2與環(huán)形活塞5的上升行程S1的行程放大率(＝速度增加率)設(shè)定為大約2.9。
這里注意按壓表面38由平面形成，并且環(huán)形活塞5的上升行程S1設(shè)定為與球體55的上升行程S3相同的值。輸入表面53的坡度的角度C設(shè)定為大約60度。
注意，按照上述步驟的相反順序?qū)⒃趫D2中的鎖定狀態(tài)切換為圖1的釋放狀態(tài)。詳細(xì)地，在圖2所示的鎖定狀態(tài)中，加壓油供應(yīng)給釋放腔12，藉此如圖1所示，加壓油使得環(huán)形活塞5下降并且使得輸出桿8下降，并且輸出桿8的輸入部分46將球體55切換到釋放位置X。
圖4是類似于圖3的視圖，示出行程放大機(jī)構(gòu)的示例性變體。在該示例性變體中，總的原則上類似于上述實(shí)施例的組件將由相同數(shù)字指示和描述。
圖4中示出的示例性變體在如下幾點(diǎn)不同于圖3中示出的結(jié)構(gòu)。
按壓表面38由在徑向內(nèi)側(cè)上的平面部分61和在徑向外側(cè)上的錐形部分62形成，并且錐形部分62以向上變窄的方式形成。這里，錐形部分62的坡度的角度D設(shè)定為大約15度。第一錐形表面41的坡度的角度A設(shè)定為大約45度。由此，在錐形部分62和第一錐形表面41之間的角度E設(shè)定為大約30度。
根據(jù)圖4所示的結(jié)構(gòu)，在處在釋放位置X的球體55和錐形部分62之間的接觸點(diǎn)處的外部尺寸F增加，藉此能夠可靠地驅(qū)動球體55。另外，在處在鎖定位置Y的球體55的中部和平面部分61的內(nèi)周端之間鎖定用按壓尺寸G也增加，藉此能夠強(qiáng)有力地驅(qū)動球體55用于鎖定。而且，從處在釋放位置X的球體55的中部向引導(dǎo)表面43的凸出尺寸H減小，藉此殼體3能夠在尺寸上緊湊。
注意，在按壓表面38上提供錐形部分62，藉此球體55的上升行程S3變得比環(huán)形活塞5的上升行程S1更大。由此，當(dāng)輸出桿8向上移動用于鎖定時(shí)，與輸出桿8的移動行程相比，彈簧14的擴(kuò)張量(參見圖1或圖2)設(shè)定得進(jìn)一步更小，這能夠使得工件等通過彈簧14的更大推動力進(jìn)行鎖定。
上述實(shí)施例和示例性變體能夠如下改變。
在釋放腔12的周壁的內(nèi)周上可以圓周間隔地提供多個(gè)斜面而不是第一錐形表面41。另外，在輸出桿8的外周上可以圓周間隔地提供多個(gè)斜面而不是第二錐形表面52。而且，在輸出桿8的外周上的輸入表面53可以是圓周間隔布置的多個(gè)斜面或平面而不是作為實(shí)例給出的錐形表面。
注意，在如上述提供多個(gè)斜面的情況中，每個(gè)斜面優(yōu)選由斜槽的底壁形成。
滾動元件可以是圓輥或直輥等等而不是作為實(shí)例給出的球體55。
如下是足夠的構(gòu)造本發(fā)明的行程放大機(jī)構(gòu)35使得輸出桿8的上升行程S2設(shè)定的比環(huán)形活塞5的上升行程S1更大，并且理所當(dāng)然坡度的角度A、B、C和D能夠采取不同數(shù)值。
引導(dǎo)表面43可以是輕微錐形表面而不是示出的直表面。這種情況提供了彈簧14的鎖定力能夠恒定的優(yōu)點(diǎn)。
弧形表面42可由其它類型的曲表面替換。
本發(fā)明優(yōu)選地用于作為實(shí)例給出的連接型夾具，然而代替上述，本發(fā)明也可用于包括旋轉(zhuǎn)夾具和工件支撐等在內(nèi)的其它類型的夾持裝置。
鎖定用彈簧可以由諸如垂直疊放的多個(gè)圓錐盤簧之類的其它類型的彈簧構(gòu)成，而不是作為實(shí)例給出的壓縮卷簧14。
輸出元件8可以是圓柱桿而不是作為實(shí)例給出的實(shí)心桿。輸出元件8可以向下凸出并且密封地插入殼體3的下端壁3a，而不是或除此之外向上凸出并且密封地插入殼體3的上端壁3b。
釋放用的加壓流體可以采用其它種類的液體而不是作為實(shí)例給出的加壓油，而且可以采用諸如壓縮空氣等之類的氣體。
權(quán)利要求
1.一種彈簧鎖定型夾持裝置，其中環(huán)形活塞(5)密封地及軸向可移動地插入殼體(3)內(nèi)，并且輸出元件(8)密封地及軸向可移動地插入環(huán)形活塞(5)內(nèi)，在環(huán)形活塞(5)和殼體(3)的底端壁(3a)之間形成鎖定腔(11)，并且在環(huán)形活塞(5)和殼體(3)的前端壁(3b)之間形成釋放腔(12)，附裝到鎖定腔(11)上的彈簧(14)適于將環(huán)形活塞(5)朝向前端移動用于鎖定，供應(yīng)給釋放腔(12)的加壓流體適于將環(huán)形活塞(5)朝向底端移動用于釋放，在環(huán)形活塞(5)的前端部分上提供按壓表面(38)，在釋放腔(12)的周壁的內(nèi)周上提供朝向前端更靠近軸的第一斜表面(41)，在輸出元件(8)的外周上提供朝向底端更靠近軸的第二斜表面(52)，在按壓表面(38)、第一斜表面(41)和第二斜表面(52)之間圓周間隔地插入多個(gè)滾動元件(55)，當(dāng)彈簧(14)將環(huán)形活塞(5)朝向前端移動用于鎖定時(shí)，按壓表面(38)經(jīng)由第一斜表面(41)朝向前端及徑向向內(nèi)地移動每個(gè)滾動元件(55)，并且每個(gè)滾動元件(55)經(jīng)由第二斜表面(52)朝向前端移動輸出元件(8)，由此在鎖定運(yùn)動過程中，輸出元件(8)的移動行程(S2)設(shè)定得比環(huán)形活塞(5)的移動行程(S1)更大，隨后跟著，彈簧(14)適于經(jīng)由按壓表面(38)和滾動元件(55)在輸出元件(8)的外周上朝向前端按壓輸入表面(53)。
2.如權(quán)利要求1所述的彈簧鎖定型夾持裝置，其中第一斜表面(41)由錐形內(nèi)周表面形成，第二斜表面(52)由錐形外周表面形成，以及滾動元件(55)由球體或輥構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的彈簧鎖定型夾持裝置，其中輸出元件(8)密封地插入殼體(3)的前端壁(3b)內(nèi)，在前端壁(3b)中的輸出元件(8)的密封部分(8b)的截面積設(shè)定為比環(huán)形活塞(5)中的輸出元件(8)的密封部分(8a)的截面積更小的數(shù)值。
4.如權(quán)利要求1或2所述的彈簧鎖定型夾持裝置，其中在殼體(3)的前端壁(3b)的外部上布置夾持臂(22)，連接元件(23)的前端部分可旋轉(zhuǎn)地連接到夾持臂(22)的縱向中部上，連接元件(23)的底端部分可旋轉(zhuǎn)地連接到前端壁(3b)上，并且夾持臂(22)的輸入部分(22a)可旋轉(zhuǎn)地連接到在輸出元件(8)的前端上的輸出部分(28)上。
全文摘要
環(huán)形活塞(5)密封地插入殼體(3)內(nèi)，并且輸出桿(8)密封地插入環(huán)形活塞(5)內(nèi)。放置在活塞(5)以下的彈簧(14)向上移動活塞(5)用于鎖定，在活塞(5)上形成的釋放腔(12)中的加壓油向下移動活塞(5)用于釋放。在活塞(5)的上表面上提供按壓表面(38)，在釋放腔(12)的周壁的內(nèi)周上提供向上變窄的第一錐形表面(41)，并且在輸出桿(8)的外周上提供向下變窄的第二錐形表面(52)。在按壓表面(38)、第一錐形表面(41)和第二錐形表面(52)之間圓周間隔地插入多個(gè)球體(55)。由此，當(dāng)彈簧(14)向上移動活塞(5)用于鎖定時(shí)，輸出桿(8)的移動行程比活塞(5)的行程更大。
文檔編號F15B15/00GK1741874SQ20038010913
公開日2006年3月1日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月24日
發(fā)明者米澤慶多朗 申請人:克斯美庫股份有限公司