夹紧设备及其使用方法
【专利摘要】本发明公开了附接在工件上的夹紧设备以及向工件上附接夹紧设备的方法。所述设备包括本体、底座和延伸部。所述延伸部从本体向外延伸并根据最初定位在工件开口中来设定尺寸。所述延伸部可以扩大尺寸，从而在工件开口处与工件背部接合将设备固定在工件上。所述设备进一步包括承接工具的界面，所述工具对工件执行操作。
【专利说明】
夹紧设备及其使用方法
技术领域
[0001]本发明要求2014年2月14日提交的名称为“夹紧设备及其使用方法”的美国申请US61 /940，098的优先权。该申请在此通过参考全部内容合并入本申请中。
【背景技术】
[0002]夹紧设备用于在制造环境中保持和支撑工具，使工具能够加工工件。该设备将工具牢固地定位在相对于工件的特定位置或方向上。一旦工具被固定，就启动工具对工件执行操作。一旦操作完成，设备可以从工件上移开，随后重新定位在新的位置来执行类似的操作。一个使用的例子是夹紧设备支撑钻孔设备对工件执行各种操作，包括钻孔、锪孔(countersinking)、铰孔(reaming)和各种组合。
[0003]现有的设备通常是基于气动的或者其它类型的液压缸。伴随液压缸的一个问题是它们的输出力与尺寸比。为了产生足够的力来将设备充分地固定到工件上，该设备必须做的很大，导致其与工件的人体工程学冲突(例如增加尺寸和重量)。
[0004]现有夹紧设备的另一个问题是它们充分固定到工件上的困难。这些设备通常包括难以操作的复杂机构。这包括将设备与工件精确定位的困难和/或启动设备以固定位置的困难。由于复杂性，在制造环境中使用夹紧设备之前可能需要对使用者进行大量的培训。这些培训可以包括给设备配备操作者时的初始培训和阶段性的复习课程以确保对于特殊的操作设备被正确地使用。
[0005]甚至当操作者对如何使用设备经过恰当的培训，设备的复杂性可以导致操作者执行不同的操作时花费更长的时间。这种长时间导致生产率的降低。在提高生产率的尝试中，操作者可能不将设备固定定位在工件上。这可能引起设备在工具操作期间移动，导致工件的缺陷和/或工具损坏。
[0006]复杂的夹紧设备还可以导致过度的修理和维护以保持设备运转。这可能包括替换磨损或损坏的部件，以及阶段性的维护以确保设备正常工作。
【发明内容】
[0007]本发明涉及为定位工具而将工具附接在工件上从而对工件执行操作的夹紧设备。一个实施例涉及相对于工件来定位工具的夹紧设备。该夹紧设备包括马达和至少具有第一齿轮和第二齿轮的齿轮组，该齿轮组由马达驱动，第一齿轮被定位成比第二齿轮更接近马达。该设备还包括与第二齿轮连接的螺杆，当马达沿第一旋转方向驱动齿轮组时该螺杆沿第一轴线方向远离工件移动，并且当马达沿第二旋转方向驱动齿轮组时该螺杆沿相反的第二轴线方向朝工件移动。在螺杆上的槽的内部定位突起，以防止螺杆在第一轴线方向和第二轴线方向上移动时旋转。芯轴附接在螺杆上，在第一轴线方向和第二轴线方向上与螺杆一起移动，芯轴包括加大的头部。该设备包括可以扩大的夹套，其具有容纳芯轴的中空的内部和加大的凸缘。芯轴在中空的内部能够轴向地移动且当加大的头部的位置向外超出夹套末端时夹套在凸缘处包括第一宽度和当加大的头部位于中空的内部时在凸缘处更大的第二宽度。该设备还包括至少一个位置传感器来确定螺杆的轴向位置。具有接触表面的增大的底座与加大的凸缘隔开。当夹套在更大的第二宽度时，底座紧靠工件与工件接触。
[0008]设备可以包括在第二齿轮的开口内部延伸的螺杆，同时开口和第二齿轮均包括相互啮合的螺纹，使得当第二齿轮分别在第一旋转方向和第二旋转方向上旋转时，使螺杆在第一轴线方向和第二轴线方向上移动。
[0009]螺杆和第二齿轮可以具有螺纹防止在气源中断时螺杆和芯轴移动。
[0010]芯轴可以附接在螺杆的一端，芯轴和螺杆可以都具有细长的直线形状。
[0011]该设备还可以包括附接在螺杆上的加大的指示器(marker)。该指示器可以包括比螺杆更大的宽度，和具有至少一个被配置为检测指示器位置的位置传感器。
[0012]芯轴可以具有比夹套更长的长度。
[0013]该设备还可以包括具有开口的底座，该开口容纳芯轴和夹套，同时芯轴的加大的头部和夹套的末端均位于与马达相对的底座的一侧上。
[0014]另一个实施例涉及相对于工件来定位工具的夹紧设备。该设备包括本体。细长构件与马达连接并由马达驱动，并且细长构件能够沿着在第一上方位置和第二下方位置之间的轴线相对于本体上下移动。细长构件包括第一端部和相对的第二端部，以及邻近第一端部设置的加大的头部。细长构件还包括位于第一端部和第二端部之间的识别指示器。该设备包括上方位置传感器，被配置为当细长构件沿轴线移动到预定的上方位置时检测识别指示器，以及下方位置传感器，被配置为当细长构件沿轴线移动到预定的下方位置时检测识别指示器。底座包括开口，细长构件延伸穿过该开口。底座包括横向于细长构件的增大的接触表面。该设备包括在开口内可移动地定位的夹套和容纳细长构件的中空的内部空间，夹套是能够扩张的，从而当细长构件在预定的下方位置、头部的位置向外超出夹套末端时，夹套具有在凸缘处的第一宽度；以及当细长构件在预定的上方位置、头部位于夹套的中空内部空间且凸缘位于距底座的接触表面更小的第二距离时，夹套在凸缘处具有更大的第二宽度。
[0015]细长构件可以包括带螺纹的螺杆和附接在带螺纹的螺杆端部的芯轴。
[0016]夹套可以包括一个或多个从末端向里延伸的开缝，每个开缝包括相对的侧面，当细长构件的头部位于夹套内部空间时，相对的侧面隔开的距离比头部的位置向外超出末端时隔开的距离更大。
[0017]识别指示器可以包括附接在细长构件上并位于第一端部和第二端部之间的螺母。
[0018]夹紧设备还可以包括齿轮组，其由马达在第一旋转方向和相反的第二旋转方向上驱动，齿轮组连接细长构件以驱动细长构件。齿轮组可以包括穿在细长构件上的进给齿轮，同时细长构件延伸穿过进给齿轮的开口。
[0019]另一个实施例涉及一种向工件上附接夹紧设备的方法。该方法包括在工件的第一侧上定位底座和插入夹套，该夹套从底座向外延伸，穿过工件的开口，同时夹套末端向外超出工件的第二侧。该方法包括运行马达和在第一方向上线性移动与马达连接的细长构件，同时细长构件在夹套内延伸。该方法包括移动细长构件的加大的头部，使之进入夹套内部并扩大夹套的尺寸，使得夹套外部的凸缘大于工件的开口。该方法包括在第一方向上移动夹套和细长构件和使凸缘紧靠工件的第二侧与工件接触以及使工件紧靠底座夹紧工件。该方法包括之后运行马达和在相反的第二方向上线性移动细长构件。该方法包括将细长构件的加大的头部移出夹套内部，从而减小夹套的尺寸。该方法包括移动夹套穿过工件的开口和当所述夹套处于缩小的尺寸时将设备从工件上移走。
[0020]该方法可以包括在工件的第一侧上定位底座，包括使底座接触工件的第一侧。
[0021]该方法可以包括在第一方向上运行马达和旋转进给齿轮，进给齿轮可操作地连接到细长构件，而在第一方向上移动细长构件；以及在第二方向上运行马达和旋转进给齿轮，而在第二方向上移动细长构件。
[0022]该方法可以包括在第一方向和第二方向上线性移动细长构件而不旋转细长构件。
[0023]该方法可以包括在检测到细长构件已经移动到第一预定位置时，停止细长构件在第一方向上的移动。
[0024]该方法可以包括移动细长构件穿过进给齿轮的开口。
[0025]该方法可以包括当细长构件移动到第一预定位置时，接收来自位置传感器的信号并停止细长构件在第一方向上的移动。
[0026]该方法可以包括使用一个或多个位置传感器在设备本体内部监视细长构件的位置。
[0027]各种实施例的各方面可以单独应用或者以期望的任意组合应用。
【附图说明】
[0028]图1是夹紧设备定位在工件上的侧视图。
[0029]图2是为查看设备内部而移去设备外壳的夹紧设备的侧视图。
[0030]图3是进给齿轮的透视图。
[0031]图4是机械螺杆的透视图。
[0032]图5是沿图2中的直线V-V剖开的剖视图，示出位于机械螺杆槽内的突起。
[0033 ]图6是附接在机械螺杆端部并位于夹套内部空间的芯轴和容纳夹套的衬套的剖视图。
[0034]图7是带有定位在工件上的附接工具的设备示意图。
[0035]图8是气动控制设备的空气控制系统的示意图。
[0036]图9是为查看设备内部而移去外壳的夹紧设备的侧视图。
[0037]图10是电控设备的马达控制系统的示意图。
[0038]图11是为查看设备内部而移去外壳的夹紧设备的侧视图。
【具体实施方式】
[0039]本发明涉及用于夹紧工件的夹紧设备。该夹紧设备配备用于附接工具的底座。该设备相对于工件精确地定位工具从而使工具在准确的位置执行操作。夹紧设备被配置为将马达的旋转运动转换为细长构件的线性运动来固定设备的位置。
[0040]图1示出了附接在工件100上的夹紧设备10，通常，设备10包括本体15、底座80和延伸部13。外壳11绕本体15延伸以保护内部部件。延伸部13向外延伸和根据最初定位在工件100的开口 120内来设定尺寸。延伸部13可以扩大尺寸，使之在开口 120处与工件100的背部接合，从而将设备10固定到工件100上。设备10进一步包括用于承接工具的界面12(见图7)。图1的实施例为附接钻头设计，尽管设备10可以用于其它工具。[0041 ] 使用时，当延伸部13以减小的尺寸插入工件100的开口 110内部时，设备1利用延伸部13定位。一旦定位就扩大延伸部13的尺寸。进一步地，延伸部13向工件100的背部施加夹紧力，来夹紧工件100使之紧靠底座80从而将设备10固定在工件100上。然后可以将工具启动，在期望的位置对工件100执行操作。一旦操作完成，延伸部13减小尺寸从工件100上移走。然后设备10可以在工件100的不同位置上重新定位，从而定位工具来完成另一个操作。
[0042]图2示出了为了查看内部部件而移去外壳11的设备10。设备10的主体15包括马达
20、包含齿轮的齿轮组30、以及细长构件28。马达20被配置为可以在正向和反向的两个方向上运行。各种类型的马达20可以用于设备10，包括气动马达和电动马达。图2的实施例包括可反转的气动马达20，气动马达20具有正向端口和反向端口，正向端口接收压缩空气以在第一方向上旋转，而反向端口以相反的第二方向驱动马达20。马达20进一步包括用于运行和停止的启动开关130 (例如触发器)。
[0043]齿轮组30将马达20提供的旋转运动传递给细长构件28。齿轮组30可以包括减速齿轮组31，例如增加马达20提供的输出力矩和减小旋转运动的输出速度的行星减速齿轮组。齿轮组还可以包括有减速齿轮组31驱动的驱动齿轮32。在一个或多个的实施例中，减速齿轮组31和驱动齿轮32在竖直配置中沿轴线对齐，如图2所示，在马达20下面竖直地延伸。驱动齿轮32与惰轮25啮合并驱动惰轮25，惰轮25进而与进给齿轮40啮合并驱动进给齿轮40。每个驱动齿轮32、惰轮25和进给轮40在它们的外周具有一起啮合的齿轮齿。在另一个实施例中，驱动齿轮32直接与进给齿轮40啮合并驱动进给齿轮40 ο驱动齿轮32还可以通过绕齿轮延伸的滑轮与进给齿轮40啮合。
[0044I图3示出了进给齿轮40。进给齿轮40包括外部齿轮齿41，该外部齿轮齿41被配置为与惰轮25的相应齿啮合。开口42从齿轮40的第一端部44向内延伸。开口42可以延伸穿过齿轮40的整个长度或者可以从第一端部44向内部延伸有限的距离。开口42在齿轮40内居中并且包括内螺纹。支撑表面43在齿轮齿41和第二端部之间沿齿轮40的外部延伸。进给齿轮40可以被构造为如图3所示的单个整体构件。可替代地，进给齿轮40可以由附接在一起的单独元件构造而成。在一个实施例中，驱动齿轮40包括单独的颈部部分46和含有齿轮齿41的单独的齿轮部分49。颈部部分46和齿轮部分49可转动地连接在一起。
[0045]在图2所示的一个实施例中，齿轮40固定在本体15内的适当位置。该位置可以包括与平台45接触的进给齿轮40的第一端部44。该固定位置引起齿轮40旋转从而根据齿轮40的旋转方向而在第一轴线方向(即正向)和第二轴线方向(即反向)上相对于齿轮40轴向移动螺杆50。移动可以沿垂直于底座80的轴线。当设备10在工件100上定位时，移动也可以垂直于工件100。
[0046]细长构件28可操作地连接到齿轮组。该连接用于使齿轮组的旋转运动提供细长构件28的轴向运动。细长构件28包括具有相对的第一端部和第二端部的直线形状。构件28的一部分长度或整体长度具有螺纹，以与进给齿轮40啮合。将在下面详细解释，构件28进一步包括邻近与夹套70接合的第一端部的加大的部分。细长构件28可以构造为单个整体件或者可以由连接在一起的两个或者多个单独的部分构造而成。图2中含有细长构件28，细长构件28包括以端对端方向连接在一起的上方的机械螺杆50和下方的芯轴60。
[0047]机械螺杆50与齿轮40中的开口42接合。如图4所示，机械螺杆50包括具有第一端部51和第二端部52的细长的形状。螺杆50的外部包括与进给齿轮40的螺纹开口 42啮合的螺纹53。螺纹53可以沿螺杆50的整个长度或者有限的部分延伸。槽55沿螺杆50轴向延伸。槽55可以沿整个长度或者长度的有限部分延伸。槽55接收突起47，从而当旋转的进给齿轮40沿向上和向下方向驱动螺杆50时防止螺杆50旋转。在图2和图5所示的一个实施例中，定位进给齿轮40的平台45包括向外延伸到开口 48的突起47，螺杆50穿过开口 48延伸。进给齿轮40旋转期间，由于突起47位于槽55内，防止螺杆50旋转。突起47还可以定位在邻近螺杆50的其它结构中。在一个实施例中，进给齿轮40由包括齿轮部分49和颈部46的两个独立的部件构成。部分46和49连在一起，使齿轮部分49可以相对于颈部46旋转。突起47从开口 42的侧壁向外延伸，开口42在颈部46内延伸。机械螺杆50可以包括接收单独的突起47的单独的槽55，或者可以包括两个或更多槽55，每个槽接收突起47。
[0048]设备10被配置为控制螺杆50在第一方向和第二方向沿着运动轴进行轴向运动的范围。如图2所示，在螺杆50附近定位一个或多个传感器90。传感器90被配置为检测螺杆50上的指示器。在一个实施例中，这包括检测附接在螺杆50上并与螺杆50—起移动的指示器91。指示器91可以以各种方式附接，包括但不限于直接螺纹连接到螺杆、用分开的一组螺钉保持位置和用粘合剂固定。位置传感器90被配置为:在沿着运动轴的一个或多个的预定位置检测限位螺母91和提供引起马达运行改变的信号。指示器可以进一步包括标记，例如施加到螺杆50外部的涂层或者螺杆50上的刻痕。
[0049]可以使用各种类型的传感器90来确定螺杆50的位置。一个例子是接触型滤芯空气阀，由于接触限位螺母91使杆被压下时，该接触型滤芯空气阀阻断空气信号。也可以使用类似类型的机械触发空气阀以及非接触型空气开关。当物体定位在传感端口附近，引起压力变化时，非接触型空气开关被触发。
[0050]还可以使用更适合电动马达结构的电子代理传感器(Electronic proxysensors)，例如磁簧开关。一个或多个实施例可以包括线性刻度系统、马达编码器、光学开关、接触开关和霍尔效应开关。
[0051]螺杆50的第一端部51进一步被配置为与芯轴60接合。在图6所示的一个实施例中，第一端部51包括向内延伸、接收芯轴60的开口54。芯轴60接着被定位在夹套70内部。
[0052]芯轴60和夹套70各自包括细长的直线形状，同时芯轴60在夹套70内部延伸。芯轴60包括第一端部61和第二端部62。第二端部62位于螺杆50内的开口 54内。在一个实施例中，第二端部62带有螺纹，以与螺杆50的第一端部51处的螺纹开口 54配合。加大的头部63定位在第一端部61处或在其附近。头部63包括比芯轴60的剩余部分更宽的宽度，和当其位置超出夹套70端部时，比夹套70的内部更宽的宽度。
[0053]夹套70包括带有第一端部71和相对的第二端部72的细长形状。在第一端部71的加大的凸缘74比夹套70的剩余部分更宽。一个或多个轴向槽73从第一端部71向内延伸。槽73用于当芯轴60的头部63在夹套内部空间移动时扩大和收缩横截面宽度。
[0054]夹套70定位在衬套75内，衬套75附接在设备10的本体15或底座80的一个或多个上。夹套70可以在衬套75内沿着芯轴60的移动轴向上或向下轴向运动。可以在夹套70第二端部72和螺杆50的第一端部51之间定位偏压构件76，以向下偏压夹套70。当向夹套70中拉入芯轴60时，芯轴60向上的运动引起夹套70在衬套75内向上移动。这用于提供施加到工件100上的夹紧力。
[0055]如图2所示，设备10进一步包括底座80来调节施加到芯轴60上的力，如下面将详细解释的。工件100通过夹套70施加的力紧靠底座80夹紧。底座80使设备10稳定。底座80还可以包括平整、光滑的表面，用于沿工件100移动。底座80包括开口 81，芯轴60和夹套70通过该开口延伸。底座80还包括衬板(mount)82来承接工具(图2中未示出)。在一个实施例中，绕夹套70延伸的衬套75安装在开口 81内。
[0056]使用时，工具200如图7所示附接在设备10上。为了便于相对于工件100定位，可以将模板110附接在工件100的表面。模板110包括用于对齐延伸部13和工具200的开口。在一个或多个实施例中，底座80与工件100和/或模板120的上表面接触定位。
[0057]设备10与工件上100的开口 110对齐，而芯轴60和夹套70插入开口 110中。插入之前，芯轴60的定位是使芯轴60的加大的头部63向外延伸超过夹套70的第一端部71。这使夹套70缩小到减小的尺寸。
[0058]一旦定位，运行马达20。在使用气动马达20的一个实施例中，压缩空气被供应至马达20的正向端口。马达的旋转运动传输到减速齿轮组31以增加输出力矩和减小旋转运动的输出速度。减速齿轮组31的旋转运动传递到驱动齿轮32、惰轮25然后到进给齿轮40。
[0059]进给齿轮40包括带螺纹的开口，该开口与机械螺杆50的外螺纹啮合。机械螺杆50上的槽55与突起47啮合以防止螺杆50旋转。因此，进给齿轮40的旋转运动被转换成机械螺杆50的向上的线性运动。与螺杆50机械连接的芯轴60，同样向上运动。芯轴60向上运动弓I起加大的头部63移动进入夹套70的内部，使夹套70的尺寸扩大。头部63在夹套70的内部移动，引起夹套70尺寸扩大，使第一端部的凸缘74扩大尺寸，使之大于开口 110。加大的凸缘74被布置为由开口 110向外时，芯轴60的向上运动也可以使夹套70在衬套75内向上运动。因此凸缘74紧靠工件100的背部与工件接触并且牵拉工件100，使之紧靠底座80。
[0060]由一个或多个传感器90控制芯轴60在夹套70内部的运动范围。在一个实施例中，一旦螺杆50上的指示器91到达预定向上位置时，上方传感器90检测到该指示器。这使传感器90向马达20发出信号。该信号引起各种结果，例如改变马达速度、输出力矩或者马达旋转方向。一旦由于凸缘74与工件100的背部紧靠接触而使设备10夹紧，产生的力独立于工具操作期间获得的一致夹紧的空气压力。
[0061 ]将设备10固定到工件100上的夹紧力的大小可以变化。在一个实施例中，固定力至少是500镑。
[0062]一旦将设备10固定到工件100上，启动附接工具200来执行对工件100的操作。一旦操作完成，停止工具200。
[0063I 一旦工具操作完成，反向驱动齿轮组30。这可以通过反转马达20的方向或者通过使用齿轮箱实现。对于气动马达20，这包括给反向端口供应压缩空气，从而引起马达20反向旋转。马达20的旋转运动传递给减速齿轮组31、驱动齿轮32、惰轮25和进给齿轮40。进给齿轮40的反向旋转运动引起机械螺杆50和附接的芯轴60在本体15内向下运动。该运动还引起夹套70在衬套75内向下移动，使头部63向外移动超出夹套70的第一端部71。该超出夹套70的移动引起夹套70尺寸收缩。然后设备10可以从工件100中的开口 110移开并移动到下一个需要的位置。
[0064]位置传感器90控制螺杆50的向下的运动范围。在一个实施例中，当附接在螺杆50外部的指示器91到达预定低位时，下方传感器90检测到该指示器。位置传感器90发出信号，引起马达20改变运行。
[0065]马达20可以包括控制设备10的一个或多个功能的空气逻辑系统。图8示出了一个气动设备10的系统的实施例。气源200供应空气以运行马达20。本体15上的触发器130可以由使用者启动来运行设备10。当马达20在第一方向运行时，螺杆50沿第一方向移动。到达预定位置时，第一位置传感器90发出指示相对位置的信号。该信号引起马达改变运行，例如马达速度的改变、输出力矩的改变或者马达20的方向的改变。同样，到达相反的预定位置时，相同的或不同的位置传感器90发出信号使马达改变运行。失效保护201提供自锁特征。失效保护201防止未经设备10的适当夹紧而进行工具的操作。当空气进入马达20的前向端口时，产生信号允许开始工具操作周期。没有这个信号是禁止操作的。在一个实施例中，失效保护201包括确定设备10是否被适当地夹紧在工件100上的传感器。
[0066]图9示出了包括电动马达20的设备10的另一个实施例。在运行期间，马达20收到正向旋转的信号。该旋转通过增加输出力矩和减小旋转运动的输出速度的减速齿轮组31传递。该旋转从减速齿轮组31传递到驱动齿轮32、惰轮25，然后到进给齿轮40。进给齿轮40具有内螺纹，使其能够与机械螺杆50的外螺纹啮合。如前所述，螺杆50包括接收突起47的槽55以防止螺杆旋转，因此使进给齿轮40的旋转运动转换成机械螺杆50向上的线性运动。机械地附接在螺杆50上的芯轴60向上移动引起夹套70扩大和朝着工件100(图9中未示出)向上运动。具有加大的凸缘74的扩大的衬套70也将工件100和底座80牵拉在一起。芯轴60的向上的运动停在机械螺杆50的预定的位置。一旦完成，向马达20发送信号使之反向旋转。该旋转通过减速齿轮组31、驱动轮32、惰轮25和进给轮40传递。这使机械螺杆50以及附接的芯轴60转而向下运动。这也使夹套70向下移动，一旦芯轴60的头部63移动超出第一端部71时，收缩夹套70的加大的凸缘74的尺寸。然后可以从工件100上移去设备10。
[0067]对于电动马达20，可以使用各种传感器90沿着机械螺杆50的移动轴线跟踪位置。在一个实施例中，马达编码器90跟踪电动马达20的位置和运动。电动马达20的位置和运动可以转换成机械螺杆50的位置。编码器90可以用来测量工件100的厚度。出于质量保证的目的可以记录该测量。在另一个实施例中，载荷单元90测量设备10产生的夹紧载荷。载荷单元90的反馈作用于电动马达20的输出力矩或者速度。在另一个实施例中，如上所述的一个或多个的位置传感器90跟踪螺杆50的位置和向马达20发送信号。可以单独使用或者组合使用各种传感器部件来确定螺杆50的位置。
[0068]图10示出了设备10的运行控制部件。马达控制电路300控制马达200的运行。电源301给设备10的一个或多个部件供电。一个或多个位置传感器90给马达控制电路300提供信号，指示细长构件28沿着移动轴线的位置。马达控制电路300随后相应调整马达20的运行。
[0069]图11示出了设备10的另一个实施例。尽管图11包括气动马达20，该理念也适用于电动马达20。在这个实施例中，在进给齿轮40下面设置一个或多个弹簧垫圈。这使得当设备10开始向工件100施加夹紧力时，进给齿轮40能够向下移动。进给齿轮40的向下运动可以由位置传感器90测量。位置传感器90向马达控制器发送信号来控制马达20的运行。在一个实施例中，马达控制器调整马达20的输出力矩。控制输出力矩是控制设备10产生的夹紧力的直接方式。产生的夹紧载荷的大小可以通过选择不同劲度的弹簧90和选择位置传感器90的位置来调整。在一个实施例中，位置传感器90是非接触气动代理开关。
[0070]在气动设备10中，设备10可以被配置为在气源中断时防止细长构件移动。螺杆50具有螺距(螺旋)角。螺杆50和进给齿轮40之间产生的摩擦足以防止(甚至气源中断时的)任何移动。
[0071]空间的相对关系的词语例如“下面”、“低于”、“下方”、“上面”、“上方”或类似词语的使用是为了使说明书便于说明一个元件相对于另一个元件的位置。这些术语旨在涵盖除去附图中显示的不同方向的设备的不同方向。此外，词语“第一”、“第二”或类似的词语也用来描述不同的元件、区域、部分等等，也不是出于限制性的目的。整个说明书用类似的词语指代类似的元件。
[0072]如此处使用的词语“具有”、“包含”、“包括”、“包括”或类似的词语是开放式的词语，指代存在所述的元件或特征，但是不排除附加的元件或特征。冠词“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括单数和复数，除非上下文有相反的明确指示。
[0073]本发明可以用除此处提出的其它的特定方式实施而不脱离本发明的范围和本质特征。因此本发明的实施例从各个方面被认为是说明性的而非限制性的，并且意在将根据所附的权利要求书的含义和等同范围所作出所有改变包含在权利要求书中。
【主权项】
1.一种相对于工件定位工具的夹紧设备，所述夹紧设备包括: 马达； 至少具有第一齿轮和第二齿轮的齿轮组，所述齿轮组由所述马达驱动，所述第一齿轮被定位成比所述第二齿轮更接近所述马达； 与所述第二齿轮连接的螺杆，当所述马达沿第一旋转方向驱动所述齿轮组时，所述螺杆沿第一轴线方向远离工件移动，并且当所述马达沿第二旋转方向驱动所述齿轮组时，所述螺杆沿相反的第二轴线方向朝工件移动； 定位在所述螺杆的槽内的突起，以防止所述螺杆在第一轴线方向和第二轴线方向上移动时旋转； 附接在所述螺杆上的芯轴，其与所述螺杆一起在第一轴线方向和第二轴线方向上移动，所述芯轴包括加大的头部； 能够扩大的夹套，其具有容纳所述芯轴的中空的内部和加大的凸缘，所述芯轴在所述中空的内部能够轴向地移动，且当所述加大的头部的位置向外超出所述夹套末端时，所述夹套在加大的凸缘处具有第一宽度，而当所述加大的头部位于所述中空的内部时在所述加大的凸缘处具有更大的第二宽度； 至少一个位置传感器，其用来确定所述螺杆的轴向位置;和 增大的底座，其具有与所述夹套的加大的凸缘隔开的接触表面，当所述夹套具有更大的第二宽度时，所述底座紧靠工件与工件接触。2.根据权利要求1所述的夹紧设备，其中所述螺杆在所述第二齿轮的开口内延伸，所述开口和所述第二齿轮均包括相互啮合的螺纹，使得当所述第二齿轮分别在第一旋转方向和第二旋转方向上旋转时，所述螺杆在第一轴线方向和第二轴线方向上移动。3.根据权利要求1所述的夹紧设备，其中所述螺杆和所述第二齿轮带有螺纹，以防止所述螺杆和所述芯轴在气源中断时移动。4.根据权利要求1所述的夹紧设备，其中所述芯轴附接在所述螺杆的端部，并且所述芯轴和所述螺杆共同具有细长的直线形状。5.根据权利要求1所述的夹紧设备，进一步包括附接在所述螺杆上的加大的指示器，所述指示器包括比所述螺杆更大的宽度，以及至少一个被配置为检测所述指示器位置的位置传感器。6.根据权利要求1所述的夹紧设备，其中所述芯轴包括比所述夹套更长的长度。7.根据权利要求1所述的夹紧设备，其中所述底座包括容纳所述芯轴和所述夹套的开口，所述芯轴的加大的头部和所述夹套的末端均位于与所述马达相对的所述底座的一侧上。8.一种相对于工件定位工具的夹紧设备，所述夹紧设备包括: 带有马达的本体； 与所述马达连接并由所述马达驱动的细长构件，所述细长构件能够沿着在第一上方位置和第二下方位置之间的轴线相对于所述本体上下移动，所述细长构件包括第一端部和相对的第二端部，所述细长构件还包括邻近所述第一端部设置的加大的头部，所述细长构件进一步包括位于所述第一端部和所述第二端部之间的识别指示器； 上方位置传感器，其被配置为当所述细长构件沿轴线移动到预定的上方位置时检测所述识别指示器； 下方位置传感器，其被配置为当所述细长构件沿轴线移动到预定的下方位置时检测所述识别指示器； 包括开口的底座，所述细长构件延伸穿过所述开口，所述底座包括横向于所述细长构件的增大的接触表面； 在所述开口内可移动地定位的夹套，所述夹套包括背对所述接触表面的带凸缘的末端，所述夹套包括容纳所述细长构件的中空的内部空间，所述夹套是能够扩张的，因而当所述细长构件在预定的下方位置、所述头部的位置向外超出所述夹套末端和所述带凸缘的末端位于距所述底座的接触表面的第一距离时，所述夹套在所述带凸缘的末端具有第一宽度；以及当所述细长构件在预定的上方位置、所述头部位于所述夹套的中空内部空间和所述带凸缘的末端位于距所述底座的接触表面更小的第二距离时，所述夹套在所述带凸缘的末端具有更大的第二宽度。9.根据权利要求8所述的夹紧设备，其中所述细长构件包括带螺纹的螺杆和附接在所述带螺纹的螺杆端部的芯轴。10.根据权利要求8所述的夹紧设备，其中所述夹套包括一个或多个从所述末端向里延伸的开缝，每个所述开缝包括相对的侧面，当所述细长构件的头部位于所述夹套内部空间时，所述相对的侧面隔开的距离比当所述头部的位置向外超出末端时隔开的距离更大。11.根据权利要求8所述的夹紧设备，其中所述识别指示器包括附接在所述细长构件上并位于所述第一端部和所述第二端部之间的螺母。12.根据权利要求8所述的夹紧设备，进一步包括齿轮组，所述齿轮组由所述马达沿第一旋转方向和相反的第二旋转方向驱动，所述齿轮组连接所述细长构件以驱动所述细长构件。13.根据权利要求12所述的夹紧设备，其中所述齿轮组包括穿在所述细长构件上的进给齿轮，同时所述细长构件延伸穿过所述进给齿轮的开口。14.一种向工件上附接夹紧设备的方法，所述方法包括: 在工件的第一侧上定位底座和插入夹套，所述夹套从所述底座向外延伸，穿过工件的开口，同时夹套末端向外超出工件的第二侧； 运行马达和在第一方向上线性移动与所述马达连接的细长构件，所述细长构件在所述夹套内延伸； 移动所述细长构件的加大的头部，使之进入所述夹套内部并扩大所述夹套的尺寸，使得所述夹套外部的凸缘大于工件的开口 ； 在第一方向上移动所述夹套和所述细长构件并使所述凸缘紧靠工件的第二侧与工件接触以及使工件紧靠底座夹紧工件； 之后，运行所述马达和在相反的第二方向上线性移动所述细长构件； 将所述细长构件的加大的头部移出所述夹套内部，从而减小所述夹套的尺寸；以及 移动所述夹套穿过工件的开口和当所述夹套处于缩小的尺寸时将设备从工件上移走。15.根据权利要求14所述的方法，其中，在工件的第一侧上定位所述底座包括使所述底座紧靠工件的第一侧与工件接触。16.根据权利要求14所述的方法，进一步包括在第一方向上运行所述马达和旋转可操作地连接到所述细长构件的进给齿轮，而在第一方向上移动所述细长构件；以及在第二方向上运行所述马达和旋转所述进给齿轮，而在第二方向上移动所述细长构件。17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括在第一方向和第二方向上线性移动所述细长构件而不旋转所述细长构件。18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括在检测到所述细长构件已经移动到第一预定位置时，停止所述细长构件在第一方向上的移动。19.根据权利要求14所述的方法，进一步包括移动所述细长构件穿过进给齿轮的开口。20.根据权利要求14所述的方法，进一步包括当所述细长构件移动到第一预定位置时，接收来自位置传感器的信号并停止所述细长构件在第一方向上的移动。
【文档编号】B23B31/42GK105980091SQ201580008639
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年2月12日
【发明人】王叶建, 林肯·科尔曼·威尔克斯
【申请人】艾沛克斯品牌公司