专利名称：夹具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种夹具，其能够借助于一个可根据驱动机构的驱动作用而旋转一预定角度的臂来夹紧工件。
迄今，在对汽车或者类似物的结构件进行焊接时，例如用夹紧缸来夹紧结构件。这样的夹紧缸例如公开在4，458，889号美国专利中。
图9和10示出了4，458，889号美国专利所公开的夹紧缸的结构。也就是说，可根据缸1c的驱动作用而前后运动的一活塞杆2设置在一对分离体1a、1b之间。一连接器3与活塞杆2的第一端连接。一对连接件5a、5b和一对滚轮6a、6b借助于第一轴4而可旋转地与连接器3的两侧部分相连。一臂8借助于第二轴7而可在一预定角度内旋转地连接在该对连接件5a、5b之间。
在这一方案中，该对滚轮6a、6b借助于多个安装在孔内的滚针9a而设置为可滑动的。根据可沿着在主体1a、1b上分别形成的轨道槽9b滑动的滚轮6a、6b的导向作用，所设置的活塞杆2可与滚轮6a、6b整体移动。
然而，与上述现有技术有关的4，458，889号美国专利所公开的夹紧缸没有设置这样一种机构，即，例如当图中未表示出的工件由臂8夹紧时，无论何种原因，如果向缸1c供应压力流体的工作停止，都没有设置一个用于保持工件夹紧状态的机构。因此，工件的夹紧状态恐怕会消失，工件可能会被松开。
本发明总的发明目的在于提供一种夹具，即使向臂供应驱动力的操作停止时，也能够可靠地保持工件的夹紧状态。
本发明的主要目的是提供一种可以避免压力流体过分消耗的夹具，通过共同使用被供应到压力腔中的压力流体和被供应到缸室内的压力流体，可以减小所使用的压力流体的流速。
本发明的另一个目的在于提供一种在活塞移动之前能够可靠地取消锁定状态的夹具。
结合附图，由下列说明，本发明的上述和其它目的、特征和优点会更明显地表现出来，在附图中，通过说明性的例子而示出了本发明的一个优选实施例。
图1是表示本发明一个实施例的夹具的沿轴向的垂直剖视图；图2是表示局部省略的构成夹具的锁定机构的放大的垂直剖视图；图3表示沿图1所示Ⅲ-Ⅲ线的结构的横向剖视图；图4表示臂从图1所示的初始状态旋转并将工件夹紧的工作状态；图5表示沿图4所示Ⅴ-Ⅴ线的横向剖视图；图6表示利用穿过一手动操作孔的螺栓而手动取消锁定状态的操作过程；图7是表示局部省略的锁定机构改进实施例的放大的垂直剖视图；图8是表示局部省略的图7所示锁定状态已被取消的状态的放大的垂直剖视图；图9是表示惯用技术中夹紧缸的主要部件的分解透视图；以及图10是表示图9所示夹紧缸局部剖视的侧视图。
图1所示的是本发明一实施例的夹具10。夹具10包含一主体12；一压力缸部分(驱动机构)14，其以密封的方式与主体12的下端连接；一臂20，其与具有矩形横断面的支承部分18连接，该支承部分穿过一对贯穿主体12而形成的大致圆形的开口(未示出)而伸到外面；以及一锁定装置22，其保持一种由臂20将未表示出的工件夹紧的状态。
压力缸部分14包含一个端块24和一大致呈椭圆形横截面的柱形部件，而且，该压力缸部分包含一缸筒26，其第一端以密封的方式与端块24的凹入处连接，其第二端以密封的方式与用于构成锁定机构22的块形元件25连接。
压力缸部分14还包含一容纳在缸筒26内的活塞30，该活塞沿着缸室28作往复运动；以及一与活塞30的中央部分相连接的杆件32，其可与活塞30整体移动。如图3所示，沿大致与轴线垂直的方向所取的杆件32的横断面形状大致是圆形。一个靠着活塞30以吸收冲击的缓冲器元件34安装在端块24的中央部分。一活塞密封件36安装在活塞30的外圆周表面上。
穿过端块24的四个角而钻有未表示出的联接孔。借助于穿过联接孔而插入的四个轴(未示出)，将端块24、缸筒26和块形元件25分别以密封的方式组装在一起。用于相对于缸室28而引入/排出压力流体(例如压缩气体)的一对压力流体入口/出口42a、42b分别在块形元件25和端块24上形成。
主体12通过将第一壳体46和未表示出的第二壳体整体组装而成。在主体12内，由分别在第一壳体46和第二壳体内形成的凹入部分形成一腔室。所设置的杆件32的自由端朝向该腔室的内侧。
一肘节连接机构64设置在杆件32的第一端，其借助于铰接头62而将杆件32的直线运动转化为臂20的旋转运动。铰接头62包含一铰接块56和一关节销70，其中铰接块具有一带有分支的叉形部分，该分支彼此分开一预定的间隔距离且其分支彼此大致平行；该关节销可旋转地安装在穿过叉形部分而形成的孔内。
肘节连接机构64具有一连接板(连接元件)72和一支承杆74，其中连接板借助于关节销70而连接在铰接头62的叉形部分的分支之间；支承杆由所述的一对分别穿过第一壳体46和第二壳体而形成的大致圆形的开口可旋转地支承着。
连接板72介于铰接头62和支承杆74之间，其作用是连接该铰接头62和支承杆74。即，连接板72在第一端侧形成有一长孔76，在第二端侧形成有一孔77。连接板72借助于铰接头62和与长孔76配合的关节销70而与杆件32的自由端连接，同时，连接板借助于可旋转地安装在孔77内的连接销78而与支承杆74的叉形部分相连接。后面将讲到的用于与导向滚79接触的曲面81在连接板72的第一端上形成。
支承杆74具有一叉形部分和一支承部分18，其中叉形部分形成有一个能够可旋转地安装该连接销78的孔；支承部分具有矩形横截面，其在大致与杆件32的轴线垂直的方向上突出而形成，并且其穿过未表示出的开口而露在主体12的外部。用于夹紧未表示出的工件的臂20可拆卸地安装在支承部分18上。因此，支承杆74设置成与臂20整体地进行旋转动作。
各具有圆弧形横断面的凹入处分别在用于构成主体12的第一壳体46和第二壳体的内壁表面的上部形成。导向滚79设置在该凹入处内，该导向滚通过与连接板72的曲面81接触而可旋转一预定角度。用于可旋转地支承导向滚79的销元件82固定于在第一壳体46和第二壳体上形成的孔内。多个滚针支承84安装在导向滚79的通孔的圆周方向上。导向滚79根据滚针支承84的滚动动作而作平滑的滚动运动。
如图2所示，锁定机构22包含块形元件25，其与主体12的第一端连接而形成一封闭腔86；一锁定板90，设置在腔86内，其借助于孔88而安装在杆件32的外部，孔88具有圆形横断面，该横断面略微大于杆件32的横断面(见图3)；一支承点销92，在其第一端支承着锁定板90；以及一支承件94，其固定在块形元件25的凹入处内，以支承该支承点销92。锁定板90的孔88的内圆周表面形成有圆弧形的竖直横断面。起到向杆件32外表面施加润滑油的溢流槽作用的一环形凹槽96在孔88的内圆周表面上形成(见图2)。
锁定机构22还设置有一弹簧件98，其介于块形元件25和锁定板90之间，用于将锁定板90压向块形元件25；一释放活塞104，在其上表面部分处具有用于顶靠着锁定板90的一突出物100，该释放活塞可沿着块形元件25的凹入处102而移动；以及一压力腔106，其由释放活塞104来封闭，并从第一压力流体入口/出口42a向该压力腔内供应压力流体。
当锁定板90围绕支承点销92的支承点而向右下方倾斜一预定角度时，则杆件32和孔88彼此接合，并使咬紧作用增大，从而产生了锁定状态，其能够防止杆件32向下移动(见图2所示的双点划线)。当锁定板90根据释放活塞104的压力作用，克服弹簧件98的弹力而处于基本水平的状态时，杆件32能够自由地向下移动，从而处于一个松开状态(见图2所示的实线)。一活塞密封件108安装在释放活塞104的环形凹槽内。在释放活塞104的底表面部分处形成一沿圆周方向切出的环形切口110。
形成一第一通道112，其将第一压力流体入口/出口42a和压力腔106连通。第一通道112是向左下方倾斜一预定的角度而形成。因此，即使在释放活塞104坐在凹入处102内的状态下，压力流体也可以供应到环形切口110内，从而向上推动该释放活塞104。
再者，形成一第二通道114，其将压力腔106和上部缸室28(杆侧缸室)连通。第二通道114是向左下方倾斜一预定角度而形成的。如图4所示，当释放活塞104坐在凹入处102内时，第二通道114被释放活塞104的外圆周表面封闭住，将压力腔106和上部缸室28之间的连通截断。因此，就可以阻止引入压力腔106中的压力流体供应到上部缸室28内。另一方面，如图1和2所示，当释放活塞104向上运动时，压力腔106通过第二通道114而与上部缸室28连通。因此，就将引入到压力腔106内的压力流体供应到上部缸室28内。
围绕杆件32外圆周表面的一杆密封件116安装在块形元件25上。如图1所示，用于调节臂20旋转的一止动件120与主体12的凸缘118连接。
本发明实施例的夹具10基本如上所述地构成。下面，将说明其操作过程、作用和效果。
首先，将夹具10利用未表示出的固定装置而固定在一预定的位置。诸如未表示出的管路的第一端分别与一对压力流体入口/出口42a、42b连接。管路的第二端与未表示出的压力流体供应源连接。
图1和图4分别表示松开状态和夹紧状态。假设图1所示的松开状态为初始位置，现进行如下说明。在上述初始位置，假设压力流体通过第一压力流体入口/出口42a而供应到压力腔106，同时释放活塞104向上运动，而使锁定板90处于基本水平的状态，且杆件32可以移动地处于松开状态。
在执行上述预备性操作之后，从图1所示的初始位置开始进行操作。即，使未表示出的压力流体供应源从第二压力流体入口/出口42b向位于活塞30下面的下缸室28引入压力流体(例如压缩空气)。随着引入缸室28内的压力流体的作用而推动活塞30。活塞30沿着缸室28向上运动。
活塞30的直线运动通过杆件32和铰接头62而传递给肘节连接机构64。根据构成肘节连接机构64的支承杆74的旋转动作，将直线运动转换为臂20的旋转运动。
也就是说，向上推动连接板72和与杆件32的自由端配合的铰接头62的力所做的动作与活塞30的直线运动(向上运动)相对应。由于施加到连接板72上的压力作用，连接板72围绕关节销70的支承点而旋转一预定角度，同时，支承杆74由于连接板72的连接作用而旋转。
因此，臂20围绕支承杆74的支承部分18的支承点而沿箭头A的方向旋转一预定角度。
在上述臂20沿箭头A方向旋转的过程中，连接板72的曲面81与导向滚79接触。导向滚79围绕销元件82的中心而旋转，同时保持与曲面81接触的状态。
臂20进一步旋转并顶靠在工件上。因此，臂20的旋转动作停止。由此实现了由臂20夹紧工件的夹紧状态。
在臂20的旋转动作停止而处于夹紧状态时，活塞30和杆件32还可以略微向上移动一点。然后，活塞30和杆件32就停止在位移终端位置(见图4)。
在工件处于夹紧状态时，根据未表示出的方向控制阀的切换动作，第一压力流体入口/出口42a与大气连通。因此，供应到压力腔106的压力流体就排出到大气中。释放活塞104根据弹簧件98的弹力作用而沿着凹入处102向下运动。因此，当释放活塞104向下运动时，锁定板90处于围绕支承点销92的支承点而倾斜一预定角度的状态。在这一位置，在锁定板90的孔88和杆件32的外圆周表面之间产生了咬紧动作，从而产生了禁止杆件32向下运动的锁定状态。
在上述的锁定状态中，例如当第二压力流体入口/出口42b处于与大气连通的状态时，在工件被夹紧的状态下，无论由于何种原因而使压力流体的供应停止时，上述夹紧状态都不会被取消，这一状态由锁定机构22可靠地保持。
如上所述，在本发明的实施例中，由于提供有锁定机构22，因此，即使向起驱动机构作用的压力缸部分14供应压力流体的操作停止，也能够可靠地保持工件的夹紧状态。
下面，将说明松开锁定状态的工作过程。
通过在锁定状态下经由第二压力流体入口/出口42b而向下缸室28供应压力流体，而使杆件32略微向上运动，就能使杆件32外圆周表面和孔88之间的咬紧状态取消。随后，根据未表示出的方向控制阀的切换动作，压力流体的供应从第二压力流体入口/出口42b转换到第一压力流体入口/出口42a。
供应到第一压力流体入口/出口42a的压力流体通过第一通道112而被引入到压力腔106中。由此，推动释放活塞104的环形切口110，从而将释放活塞104向上移动。在这种情况下，与上缸室28连通的第二通道114由释放活塞104的侧壁封闭。因此，压力流体不能供应到上缸室28内。从而，可以防止杆件32进行任何向下移动。
当释放活塞104根据供应到压力腔106中的压力流体的作用而向上运动时，就向上推动锁定板90。因此，利用支承点销92的支承点，锁定板90从向右下方倾斜的状态移动到基本上水平的状态，从而将锁定状态取消。也就是说，锁定板90从锁定板90向右下方倾斜并根据其接合作用而防止杆件32移动的锁定状态松开。因此，杆件32就处于能够自由地向下运动的状态。
当释放活塞104向上运动而取消锁定状态时，与上缸室28连通的第二通道114打开。供应到压力腔106内的压力流体通过第二通道114而被引入到上缸室28内，从而向下推动活塞30。
如上所述，在本发明的实施例中，设置有用于使压力腔106和上缸室28连通的第二通道114。在释放活塞104向上运动而取消锁定状态后，将压力流体通过第二通道114引入到上缸室28内。
因此，无须提供任何用于向释放活塞104供应压力流体的附加口。而且，在释放活塞104向上运动而取消锁定状态后，就可以将压力流体供应到上缸室28内。因此，无须提供任何用于调整释放活塞104和活塞30移动时间的机构。从而，能够在整个夹具10中使用简单的结构。
再者，要供应到压力腔106内部的压力流体和要供应到上缸室28的压力流体可以共同使用。因此，可以避免压力流体的过多消耗，并可减小所使用的压力流体的流速。
在这种情况中，通过向上缸室28供应压力流体而使活塞30向下运动。当支承杆74根据杆件32的向下运动动作并借助于连接板72而沿着与上面相反的方向旋转时，臂20就沿着与工件分离的方向旋转，因而回复到图1所示的初始位置。
在已经说明的本发明的实施例中，当工件被夹紧时锁定机构22进行操作。然而，例如当工件在初始位置或类似位置并处于松开状态时，当然可以根据未表示出的方向控制阀的切换作用而将压力腔106内的压力流体排到大气中，以使释放活塞104向下运动，从而锁定板90就会倾斜而处于锁定状态。
再者，如图6所示，下述方案也是可取的。即，穿过块形元件25而钻有一手动操作孔122。一螺栓124穿过手动操作孔122而拧入在锁定板90的侧面部分上形成的螺纹孔126内。可以通过手动操作螺栓124而取消锁定状态。
下面，图7和8所示的是锁定机构的改进实施例。与图2所示的构件相同的构件用相同的附图标记来表示，并略去对这些部分的详细说明。
图7表示锁定状态，图8表示将锁定状态取消的状态。
在改进实施例的锁定机构130中，一个底部装配的圆柱孔134在释放活塞132的大致中心部分处形成，具有一预定间隙136的伸出元件138插在孔134内。在块形元件25的孔内，伸出元件138朝着压力腔106伸出一预定长度，并且该伸出元件由一块板142来固定住，该板借助于螺纹件140而紧固在块形元件25上。伸出元件138形成有一沿轴向贯通的通孔144。为通孔144而设置了一个与压力腔106连通的通道146。
围绕伸出元件138外圆周表面的一密封件148安装在释放活塞132的孔134内。在释放活塞132向上运动而越过通道146之前，通道146根据密封件148的密封作用而封闭。阻止了向上缸室28供应压力流体。
另一方面，在释放活塞132进一步向上运动而越过通道146之后，通道146打开而使压力腔106和上缸室28之间连通。因此，将压力流体引入到上缸室28内。
通过在释放活塞132的孔134和伸出元件138之间的间隙136，将压力流体供应到通道146内。
在改进实施例的锁定机构130中，通道146在该期间由密封件148封住，直到根据释放活塞132的向上作用而使锁定板90移动从而取消锁定状态之后。因此，能够可靠地防止供应到压力腔106内的压力流体被引入到上缸室28内。因而，在锁定状态被取消之前，压力流体没有被引入到上缸室28内。在锁定状态被可靠地取消之后，锁定机构130才能让杆件32向下运动。
换句话讲，在使释放活塞132动作而取消锁定状态之前，能够防止活塞30进行动作。因此，在锁定状态被取消之前，杆件32的向下运动被阻止，因此可以由于下述原因而可靠地取消锁定状态。即，如果在锁定状态被取消之前杆件32向下运动的话，则锁定板90与杆件32的咬紧状态就会加强，就很难将锁定状态取消。
其它的作用和效果与图2所示的锁定机构22相同，在此不再赘述。在本发明的实施例中，将压力缸用作驱动机构。但是，并不仅限于此。例如，用未表示出的线性制动器或者未表示出的电马达来移动杆件32也是可取的。
权利要求
1．一种夹具，包含一主体(12)；一驱动机构(14)，其用于沿着所述主体(12)的轴线方向而使设置在所述主体(12)内部的杆件(32)移动；一肘节连接机构(64)，其包含一与所述杆件(32)连接的连接件(72)，用于将所述杆件(32)的直线运动转换为旋转运动；一臂(20)，其与所述肘节连接机构(64)连接，用于根据所述驱动机构(14)的驱动作用而旋转一预定角度；以及一锁定机构(22，130)，其设置在所述主体(12)内部，无论有没有向所述臂(20)传送所述驱动机构(14)的驱动力，其都能保持由所述臂(20)引起的工件的夹紧状态。
2．根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述锁定机构(22，130)包含一锁定板(90)，其形成有用于与所述杆件(32)接合的孔(88)，而且该锁定板可围绕一支承点销(92)的支承点而倾斜；以及一释放活塞(104，132)，其克服弹簧件(98)的弹力而压住所述锁定板(90)。
3．根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述驱动机构包括压力缸部分(14)，该压力缸部分包含一活塞(30)，该活塞可根据通过一对压力流体入口/出口(42a、42b)而向缸室(28)供应的压力流体的作用而移动。
4．根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，还包含一压力腔(106)，向该压力腔内供应用于推动所述释放活塞(104)的压力流体；以及一通道(14)，在所述释放活塞(104)移动到取消锁定状态后，该通道将所述压力腔(106)和缸室(28)连通。
5．根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，还包含一伸出元件(138)，用于插入所述释放活塞(132)的孔(134)内，其中所述伸出元件(138)形成有用于与缸室(28)连通的通孔(144)；以及一通道(146)，其用于将所述通孔(144)和压力腔(106)之间连通。
6．根据权利要求5所述的夹具，其特征在于，所述释放活塞(132)设置有一密封件(148)，用于在处于锁定状态时封闭所述通道(146)，在松开状态时打开所述通道(146)。
7．根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述锁定板(90)的孔(88)的内圆周表面具有圆弧形横断面。
8．根据权利要求7所述的夹具，其特征在于，在所述锁定板(90)的所述孔(88)的所述内圆周表面上形成一环形凹槽(96)。
9．根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述锁定机构(22，130)设置有一压力腔(106)，该压力腔可由所述释放活塞(104，132)封闭，而且，该压力腔与第一压力流体入口/出口(42a)连通，以便向压力腔供应压力流体。
10．根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述锁定机构(22)设置有一外部操作元件(124)，该操作元件与所述锁定板(90)连接且穿过孔(122)而露在外面。
全文摘要
本发明公开了一种夹具,其包含:一压力缸部分(14),用于沿轴向而移动设置在主体(12)内部的杆件(32);一肘节连接机构(64),用于将杆件(32)的直线运动转换为旋转运动;一臂(20),用于根据压力缸部分(14)的驱动作用而旋转一预定角度;以及一锁定机构(22),即使向所述臂(20)传送压力缸部分(14)的驱动力的操作停止,其也能保持由所述臂(20)引起的工件的夹紧状态。
文档编号F15B15/00GK1298783SQ00135280
公开日2001年6月13日 申请日期2000年12月8日 优先权日1999年12月8日
发明者高桥英仁, 高桥一义 申请人:Smc株式会社