夾緊設備及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了附接在工件上的夾緊設備以及向工件上附接夾緊設備的方法。所述設備包括本體、底座和延伸部。所述延伸部從本體向外延伸并根據最初定位在工件開口中來設定尺寸。所述延伸部可以擴大尺寸，從而在工件開口處與工件背部接合將設備固定在工件上。所述設備進一步包括承接工具的界面，所述工具對工件執行操作。
【專利說明】
夾緊設備及其使用方法
技術領域
[0001]本發明要求2014年2月14日提交的名稱為“夾緊設備及其使用方法”的美國申請US61 /940，098的優先權。該申請在此通過參考全部內容合并入本申請中。
【背景技術】
[0002]夾緊設備用于在制造環境中保持和支撐工具，使工具能夠加工工件。該設備將工具牢固地定位在相對于工件的特定位置或方向上。一旦工具被固定，就啟動工具對工件執行操作。一旦操作完成，設備可以從工件上移開，隨后重新定位在新的位置來執行類似的操作。一個使用的例子是夾緊設備支撐鉆孔設備對工件執行各種操作，包括鉆孔、锪孔(countersinking)、鉸孔(reaming)和各種組合。
[0003]現有的設備通常是基于氣動的或者其它類型的液壓缸。伴隨液壓缸的一個問題是它們的輸出力與尺寸比。為了產生足夠的力來將設備充分地固定到工件上，該設備必須做的很大，導致其與工件的人體工程學沖突(例如增加尺寸和重量)。
[0004]現有夾緊設備的另一個問題是它們充分固定到工件上的困難。這些設備通常包括難以操作的復雜機構。這包括將設備與工件精確定位的困難和/或啟動設備以固定位置的困難。由于復雜性，在制造環境中使用夾緊設備之前可能需要對使用者進行大量的培訓。這些培訓可以包括給設備配備操作者時的初始培訓和階段性的復習課程以確保對于特殊的操作設備被正確地使用。
[0005]甚至當操作者對如何使用設備經過恰當的培訓，設備的復雜性可以導致操作者執行不同的操作時花費更長的時間。這種長時間導致生產率的降低。在提高生產率的嘗試中，操作者可能不將設備固定定位在工件上。這可能引起設備在工具操作期間移動，導致工件的缺陷和/或工具損壞。
[0006]復雜的夾緊設備還可以導致過度的修理和維護以保持設備運轉。這可能包括替換磨損或損壞的部件，以及階段性的維護以確保設備正常工作。
【發明內容】
[0007]本發明涉及為定位工具而將工具附接在工件上從而對工件執行操作的夾緊設備。一個實施例涉及相對于工件來定位工具的夾緊設備。該夾緊設備包括馬達和至少具有第一齒輪和第二齒輪的齒輪組，該齒輪組由馬達驅動，第一齒輪被定位成比第二齒輪更接近馬達。該設備還包括與第二齒輪連接的螺桿，當馬達沿第一旋轉方向驅動齒輪組時該螺桿沿第一軸線方向遠離工件移動，并且當馬達沿第二旋轉方向驅動齒輪組時該螺桿沿相反的第二軸線方向朝工件移動。在螺桿上的槽的內部定位突起，以防止螺桿在第一軸線方向和第二軸線方向上移動時旋轉。芯軸附接在螺桿上，在第一軸線方向和第二軸線方向上與螺桿一起移動，芯軸包括加大的頭部。該設備包括可以擴大的夾套，其具有容納芯軸的中空的內部和加大的凸緣。芯軸在中空的內部能夠軸向地移動且當加大的頭部的位置向外超出夾套末端時夾套在凸緣處包括第一寬度和當加大的頭部位于中空的內部時在凸緣處更大的第二寬度。該設備還包括至少一個位置傳感器來確定螺桿的軸向位置。具有接觸表面的增大的底座與加大的凸緣隔開。當夾套在更大的第二寬度時，底座緊靠工件與工件接觸。
[0008]設備可以包括在第二齒輪的開口內部延伸的螺桿，同時開口和第二齒輪均包括相互嚙合的螺紋，使得當第二齒輪分別在第一旋轉方向和第二旋轉方向上旋轉時，使螺桿在第一軸線方向和第二軸線方向上移動。
[0009]螺桿和第二齒輪可以具有螺紋防止在氣源中斷時螺桿和芯軸移動。
[0010]芯軸可以附接在螺桿的一端，芯軸和螺桿可以都具有細長的直線形狀。
[0011]該設備還可以包括附接在螺桿上的加大的指示器(marker)。該指示器可以包括比螺桿更大的寬度，和具有至少一個被配置為檢測指示器位置的位置傳感器。
[0012]芯軸可以具有比夾套更長的長度。
[0013]該設備還可以包括具有開口的底座，該開口容納芯軸和夾套，同時芯軸的加大的頭部和夾套的末端均位于與馬達相對的底座的一側上。
[0014]另一個實施例涉及相對于工件來定位工具的夾緊設備。該設備包括本體。細長構件與馬達連接并由馬達驅動，并且細長構件能夠沿著在第一上方位置和第二下方位置之間的軸線相對于本體上下移動。細長構件包括第一端部和相對的第二端部，以及鄰近第一端部設置的加大的頭部。細長構件還包括位于第一端部和第二端部之間的識別指示器。該設備包括上方位置傳感器，被配置為當細長構件沿軸線移動到預定的上方位置時檢測識別指示器，以及下方位置傳感器，被配置為當細長構件沿軸線移動到預定的下方位置時檢測識別指示器。底座包括開口，細長構件延伸穿過該開口。底座包括橫向于細長構件的增大的接觸表面。該設備包括在開口內可移動地定位的夾套和容納細長構件的中空的內部空間，夾套是能夠擴張的，從而當細長構件在預定的下方位置、頭部的位置向外超出夾套末端時，夾套具有在凸緣處的第一寬度；以及當細長構件在預定的上方位置、頭部位于夾套的中空內部空間且凸緣位于距底座的接觸表面更小的第二距離時，夾套在凸緣處具有更大的第二寬度。
[0015]細長構件可以包括帶螺紋的螺桿和附接在帶螺紋的螺桿端部的芯軸。
[0016]夾套可以包括一個或多個從末端向里延伸的開縫，每個開縫包括相對的側面，當細長構件的頭部位于夾套內部空間時，相對的側面隔開的距離比頭部的位置向外超出末端時隔開的距離更大。
[0017]識別指示器可以包括附接在細長構件上并位于第一端部和第二端部之間的螺母。
[0018]夾緊設備還可以包括齒輪組，其由馬達在第一旋轉方向和相反的第二旋轉方向上驅動，齒輪組連接細長構件以驅動細長構件。齒輪組可以包括穿在細長構件上的進給齒輪，同時細長構件延伸穿過進給齒輪的開口。
[0019]另一個實施例涉及一種向工件上附接夾緊設備的方法。該方法包括在工件的第一側上定位底座和插入夾套，該夾套從底座向外延伸，穿過工件的開口，同時夾套末端向外超出工件的第二側。該方法包括運行馬達和在第一方向上線性移動與馬達連接的細長構件，同時細長構件在夾套內延伸。該方法包括移動細長構件的加大的頭部，使之進入夾套內部并擴大夾套的尺寸，使得夾套外部的凸緣大于工件的開口。該方法包括在第一方向上移動夾套和細長構件和使凸緣緊靠工件的第二側與工件接觸以及使工件緊靠底座夾緊工件。該方法包括之后運行馬達和在相反的第二方向上線性移動細長構件。該方法包括將細長構件的加大的頭部移出夾套內部，從而減小夾套的尺寸。該方法包括移動夾套穿過工件的開口和當所述夾套處于縮小的尺寸時將設備從工件上移走。
[0020]該方法可以包括在工件的第一側上定位底座，包括使底座接觸工件的第一側。
[0021]該方法可以包括在第一方向上運行馬達和旋轉進給齒輪，進給齒輪可操作地連接到細長構件，而在第一方向上移動細長構件；以及在第二方向上運行馬達和旋轉進給齒輪，而在第二方向上移動細長構件。
[0022]該方法可以包括在第一方向和第二方向上線性移動細長構件而不旋轉細長構件。
[0023]該方法可以包括在檢測到細長構件已經移動到第一預定位置時，停止細長構件在第一方向上的移動。
[0024]該方法可以包括移動細長構件穿過進給齒輪的開口。
[0025]該方法可以包括當細長構件移動到第一預定位置時，接收來自位置傳感器的信號并停止細長構件在第一方向上的移動。
[0026]該方法可以包括使用一個或多個位置傳感器在設備本體內部監視細長構件的位置。
[0027]各種實施例的各方面可以單獨應用或者以期望的任意組合應用。
【附圖說明】
[0028]圖1是夾緊設備定位在工件上的側視圖。
[0029]圖2是為查看設備內部而移去設備外殼的夾緊設備的側視圖。
[0030]圖3是進給齒輪的透視圖。
[0031]圖4是機械螺桿的透視圖。
[0032]圖5是沿圖2中的直線V-V剖開的剖視圖，示出位于機械螺桿槽內的突起。
[0033 ]圖6是附接在機械螺桿端部并位于夾套內部空間的芯軸和容納夾套的襯套的剖視圖。
[0034]圖7是帶有定位在工件上的附接工具的設備示意圖。
[0035]圖8是氣動控制設備的空氣控制系統的示意圖。
[0036]圖9是為查看設備內部而移去外殼的夾緊設備的側視圖。
[0037]圖10是電控設備的馬達控制系統的示意圖。
[0038]圖11是為查看設備內部而移去外殼的夾緊設備的側視圖。
【具體實施方式】
[0039]本發明涉及用于夾緊工件的夾緊設備。該夾緊設備配備用于附接工具的底座。該設備相對于工件精確地定位工具從而使工具在準確的位置執行操作。夾緊設備被配置為將馬達的旋轉運動轉換為細長構件的線性運動來固定設備的位置。
[0040]圖1示出了附接在工件100上的夾緊設備10，通常，設備10包括本體15、底座80和延伸部13。外殼11繞本體15延伸以保護內部部件。延伸部13向外延伸和根據最初定位在工件100的開口 120內來設定尺寸。延伸部13可以擴大尺寸，使之在開口 120處與工件100的背部接合，從而將設備10固定到工件100上。設備10進一步包括用于承接工具的界面12(見圖7)。圖1的實施例為附接鉆頭設計，盡管設備10可以用于其它工具。[0041 ] 使用時，當延伸部13以減小的尺寸插入工件100的開口 110內部時，設備1利用延伸部13定位。一旦定位就擴大延伸部13的尺寸。進一步地，延伸部13向工件100的背部施加夾緊力，來夾緊工件100使之緊靠底座80從而將設備10固定在工件100上。然后可以將工具啟動，在期望的位置對工件100執行操作。一旦操作完成，延伸部13減小尺寸從工件100上移走。然后設備10可以在工件100的不同位置上重新定位，從而定位工具來完成另一個操作。
[0042]圖2示出了為了查看內部部件而移去外殼11的設備10。設備10的主體15包括馬達
20、包含齒輪的齒輪組30、以及細長構件28。馬達20被配置為可以在正向和反向的兩個方向上運行。各種類型的馬達20可以用于設備10，包括氣動馬達和電動馬達。圖2的實施例包括可反轉的氣動馬達20，氣動馬達20具有正向端口和反向端口，正向端口接收壓縮空氣以在第一方向上旋轉，而反向端口以相反的第二方向驅動馬達20。馬達20進一步包括用于運行和停止的啟動開關130 (例如觸發器)。
[0043]齒輪組30將馬達20提供的旋轉運動傳遞給細長構件28。齒輪組30可以包括減速齒輪組31，例如增加馬達20提供的輸出力矩和減小旋轉運動的輸出速度的行星減速齒輪組。齒輪組還可以包括有減速齒輪組31驅動的驅動齒輪32。在一個或多個的實施例中，減速齒輪組31和驅動齒輪32在豎直配置中沿軸線對齊，如圖2所示，在馬達20下面豎直地延伸。驅動齒輪32與惰輪25嚙合并驅動惰輪25，惰輪25進而與進給齒輪40嚙合并驅動進給齒輪40。每個驅動齒輪32、惰輪25和進給輪40在它們的外周具有一起嚙合的齒輪齒。在另一個實施例中，驅動齒輪32直接與進給齒輪40嚙合并驅動進給齒輪40 ο驅動齒輪32還可以通過繞齒輪延伸的滑輪與進給齒輪40嚙合。
[0044I圖3示出了進給齒輪40。進給齒輪40包括外部齒輪齒41，該外部齒輪齒41被配置為與惰輪25的相應齒嚙合。開口42從齒輪40的第一端部44向內延伸。開口42可以延伸穿過齒輪40的整個長度或者可以從第一端部44向內部延伸有限的距離。開口42在齒輪40內居中并且包括內螺紋。支撐表面43在齒輪齒41和第二端部之間沿齒輪40的外部延伸。進給齒輪40可以被構造為如圖3所示的單個整體構件。可替代地，進給齒輪40可以由附接在一起的單獨元件構造而成。在一個實施例中，驅動齒輪40包括單獨的頸部部分46和含有齒輪齒41的單獨的齒輪部分49。頸部部分46和齒輪部分49可轉動地連接在一起。
[0045]在圖2所示的一個實施例中，齒輪40固定在本體15內的適當位置。該位置可以包括與平臺45接觸的進給齒輪40的第一端部44。該固定位置引起齒輪40旋轉從而根據齒輪40的旋轉方向而在第一軸線方向(即正向)和第二軸線方向(即反向)上相對于齒輪40軸向移動螺桿50。移動可以沿垂直于底座80的軸線。當設備10在工件100上定位時，移動也可以垂直于工件100。
[0046]細長構件28可操作地連接到齒輪組。該連接用于使齒輪組的旋轉運動提供細長構件28的軸向運動。細長構件28包括具有相對的第一端部和第二端部的直線形狀。構件28的一部分長度或整體長度具有螺紋，以與進給齒輪40嚙合。將在下面詳細解釋，構件28進一步包括鄰近與夾套70接合的第一端部的加大的部分。細長構件28可以構造為單個整體件或者可以由連接在一起的兩個或者多個單獨的部分構造而成。圖2中含有細長構件28，細長構件28包括以端對端方向連接在一起的上方的機械螺桿50和下方的芯軸60。
[0047]機械螺桿50與齒輪40中的開口42接合。如圖4所示，機械螺桿50包括具有第一端部51和第二端部52的細長的形狀。螺桿50的外部包括與進給齒輪40的螺紋開口 42嚙合的螺紋53。螺紋53可以沿螺桿50的整個長度或者有限的部分延伸。槽55沿螺桿50軸向延伸。槽55可以沿整個長度或者長度的有限部分延伸。槽55接收突起47，從而當旋轉的進給齒輪40沿向上和向下方向驅動螺桿50時防止螺桿50旋轉。在圖2和圖5所示的一個實施例中，定位進給齒輪40的平臺45包括向外延伸到開口 48的突起47，螺桿50穿過開口 48延伸。進給齒輪40旋轉期間，由于突起47位于槽55內，防止螺桿50旋轉。突起47還可以定位在鄰近螺桿50的其它結構中。在一個實施例中，進給齒輪40由包括齒輪部分49和頸部46的兩個獨立的部件構成。部分46和49連在一起，使齒輪部分49可以相對于頸部46旋轉。突起47從開口 42的側壁向外延伸，開口42在頸部46內延伸。機械螺桿50可以包括接收單獨的突起47的單獨的槽55，或者可以包括兩個或更多槽55，每個槽接收突起47。
[0048]設備10被配置為控制螺桿50在第一方向和第二方向沿著運動軸進行軸向運動的范圍。如圖2所示，在螺桿50附近定位一個或多個傳感器90。傳感器90被配置為檢測螺桿50上的指示器。在一個實施例中，這包括檢測附接在螺桿50上并與螺桿50—起移動的指示器91。指示器91可以以各種方式附接，包括但不限于直接螺紋連接到螺桿、用分開的一組螺釘保持位置和用粘合劑固定。位置傳感器90被配置為:在沿著運動軸的一個或多個的預定位置檢測限位螺母91和提供引起馬達運行改變的信號。指示器可以進一步包括標記，例如施加到螺桿50外部的涂層或者螺桿50上的刻痕。
[0049]可以使用各種類型的傳感器90來確定螺桿50的位置。一個例子是接觸型濾芯空氣閥，由于接觸限位螺母91使桿被壓下時，該接觸型濾芯空氣閥阻斷空氣信號。也可以使用類似類型的機械觸發空氣閥以及非接觸型空氣開關。當物體定位在傳感端口附近，引起壓力變化時，非接觸型空氣開關被觸發。
[0050]還可以使用更適合電動馬達結構的電子代理傳感器(Electronic proxysensors)，例如磁簧開關。一個或多個實施例可以包括線性刻度系統、馬達編碼器、光學開關、接觸開關和霍爾效應開關。
[0051]螺桿50的第一端部51進一步被配置為與芯軸60接合。在圖6所示的一個實施例中，第一端部51包括向內延伸、接收芯軸60的開口54。芯軸60接著被定位在夾套70內部。
[0052]芯軸60和夾套70各自包括細長的直線形狀，同時芯軸60在夾套70內部延伸。芯軸60包括第一端部61和第二端部62。第二端部62位于螺桿50內的開口 54內。在一個實施例中，第二端部62帶有螺紋，以與螺桿50的第一端部51處的螺紋開口 54配合。加大的頭部63定位在第一端部61處或在其附近。頭部63包括比芯軸60的剩余部分更寬的寬度，和當其位置超出夾套70端部時，比夾套70的內部更寬的寬度。
[0053]夾套70包括帶有第一端部71和相對的第二端部72的細長形狀。在第一端部71的加大的凸緣74比夾套70的剩余部分更寬。一個或多個軸向槽73從第一端部71向內延伸。槽73用于當芯軸60的頭部63在夾套內部空間移動時擴大和收縮橫截面寬度。
[0054]夾套70定位在襯套75內，襯套75附接在設備10的本體15或底座80的一個或多個上。夾套70可以在襯套75內沿著芯軸60的移動軸向上或向下軸向運動。可以在夾套70第二端部72和螺桿50的第一端部51之間定位偏壓構件76，以向下偏壓夾套70。當向夾套70中拉入芯軸60時，芯軸60向上的運動引起夾套70在襯套75內向上移動。這用于提供施加到工件100上的夾緊力。
[0055]如圖2所示，設備10進一步包括底座80來調節施加到芯軸60上的力，如下面將詳細解釋的。工件100通過夾套70施加的力緊靠底座80夾緊。底座80使設備10穩定。底座80還可以包括平整、光滑的表面，用于沿工件100移動。底座80包括開口 81，芯軸60和夾套70通過該開口延伸。底座80還包括襯板(mount)82來承接工具(圖2中未示出)。在一個實施例中，繞夾套70延伸的襯套75安裝在開口 81內。
[0056]使用時，工具200如圖7所示附接在設備10上。為了便于相對于工件100定位，可以將模板110附接在工件100的表面。模板110包括用于對齊延伸部13和工具200的開口。在一個或多個實施例中，底座80與工件100和/或模板120的上表面接觸定位。
[0057]設備10與工件上100的開口 110對齊，而芯軸60和夾套70插入開口 110中。插入之前，芯軸60的定位是使芯軸60的加大的頭部63向外延伸超過夾套70的第一端部71。這使夾套70縮小到減小的尺寸。
[0058]一旦定位，運行馬達20。在使用氣動馬達20的一個實施例中，壓縮空氣被供應至馬達20的正向端口。馬達的旋轉運動傳輸到減速齒輪組31以增加輸出力矩和減小旋轉運動的輸出速度。減速齒輪組31的旋轉運動傳遞到驅動齒輪32、惰輪25然后到進給齒輪40。
[0059]進給齒輪40包括帶螺紋的開口，該開口與機械螺桿50的外螺紋嚙合。機械螺桿50上的槽55與突起47嚙合以防止螺桿50旋轉。因此，進給齒輪40的旋轉運動被轉換成機械螺桿50的向上的線性運動。與螺桿50機械連接的芯軸60，同樣向上運動。芯軸60向上運動弓I起加大的頭部63移動進入夾套70的內部，使夾套70的尺寸擴大。頭部63在夾套70的內部移動，引起夾套70尺寸擴大，使第一端部的凸緣74擴大尺寸，使之大于開口 110。加大的凸緣74被布置為由開口 110向外時，芯軸60的向上運動也可以使夾套70在襯套75內向上運動。因此凸緣74緊靠工件100的背部與工件接觸并且牽拉工件100，使之緊靠底座80。
[0060]由一個或多個傳感器90控制芯軸60在夾套70內部的運動范圍。在一個實施例中，一旦螺桿50上的指示器91到達預定向上位置時，上方傳感器90檢測到該指示器。這使傳感器90向馬達20發出信號。該信號引起各種結果，例如改變馬達速度、輸出力矩或者馬達旋轉方向。一旦由于凸緣74與工件100的背部緊靠接觸而使設備10夾緊，產生的力獨立于工具操作期間獲得的一致夾緊的空氣壓力。
[0061 ]將設備10固定到工件100上的夾緊力的大小可以變化。在一個實施例中，固定力至少是500鎊。
[0062]一旦將設備10固定到工件100上，啟動附接工具200來執行對工件100的操作。一旦操作完成，停止工具200。
[0063I 一旦工具操作完成，反向驅動齒輪組30。這可以通過反轉馬達20的方向或者通過使用齒輪箱實現。對于氣動馬達20，這包括給反向端口供應壓縮空氣，從而引起馬達20反向旋轉。馬達20的旋轉運動傳遞給減速齒輪組31、驅動齒輪32、惰輪25和進給齒輪40。進給齒輪40的反向旋轉運動引起機械螺桿50和附接的芯軸60在本體15內向下運動。該運動還引起夾套70在襯套75內向下移動，使頭部63向外移動超出夾套70的第一端部71。該超出夾套70的移動引起夾套70尺寸收縮。然后設備10可以從工件100中的開口 110移開并移動到下一個需要的位置。
[0064]位置傳感器90控制螺桿50的向下的運動范圍。在一個實施例中，當附接在螺桿50外部的指示器91到達預定低位時，下方傳感器90檢測到該指示器。位置傳感器90發出信號，引起馬達20改變運行。
[0065]馬達20可以包括控制設備10的一個或多個功能的空氣邏輯系統。圖8示出了一個氣動設備10的系統的實施例。氣源200供應空氣以運行馬達20。本體15上的觸發器130可以由使用者啟動來運行設備10。當馬達20在第一方向運行時，螺桿50沿第一方向移動。到達預定位置時，第一位置傳感器90發出指示相對位置的信號。該信號引起馬達改變運行，例如馬達速度的改變、輸出力矩的改變或者馬達20的方向的改變。同樣，到達相反的預定位置時，相同的或不同的位置傳感器90發出信號使馬達改變運行。失效保護201提供自鎖特征。失效保護201防止未經設備10的適當夾緊而進行工具的操作。當空氣進入馬達20的前向端口時，產生信號允許開始工具操作周期。沒有這個信號是禁止操作的。在一個實施例中，失效保護201包括確定設備10是否被適當地夾緊在工件100上的傳感器。
[0066]圖9示出了包括電動馬達20的設備10的另一個實施例。在運行期間，馬達20收到正向旋轉的信號。該旋轉通過增加輸出力矩和減小旋轉運動的輸出速度的減速齒輪組31傳遞。該旋轉從減速齒輪組31傳遞到驅動齒輪32、惰輪25，然后到進給齒輪40。進給齒輪40具有內螺紋，使其能夠與機械螺桿50的外螺紋嚙合。如前所述，螺桿50包括接收突起47的槽55以防止螺桿旋轉，因此使進給齒輪40的旋轉運動轉換成機械螺桿50向上的線性運動。機械地附接在螺桿50上的芯軸60向上移動引起夾套70擴大和朝著工件100(圖9中未示出)向上運動。具有加大的凸緣74的擴大的襯套70也將工件100和底座80牽拉在一起。芯軸60的向上的運動停在機械螺桿50的預定的位置。一旦完成，向馬達20發送信號使之反向旋轉。該旋轉通過減速齒輪組31、驅動輪32、惰輪25和進給輪40傳遞。這使機械螺桿50以及附接的芯軸60轉而向下運動。這也使夾套70向下移動，一旦芯軸60的頭部63移動超出第一端部71時，收縮夾套70的加大的凸緣74的尺寸。然后可以從工件100上移去設備10。
[0067]對于電動馬達20，可以使用各種傳感器90沿著機械螺桿50的移動軸線跟蹤位置。在一個實施例中，馬達編碼器90跟蹤電動馬達20的位置和運動。電動馬達20的位置和運動可以轉換成機械螺桿50的位置。編碼器90可以用來測量工件100的厚度。出于質量保證的目的可以記錄該測量。在另一個實施例中，載荷單元90測量設備10產生的夾緊載荷。載荷單元90的反饋作用于電動馬達20的輸出力矩或者速度。在另一個實施例中，如上所述的一個或多個的位置傳感器90跟蹤螺桿50的位置和向馬達20發送信號。可以單獨使用或者組合使用各種傳感器部件來確定螺桿50的位置。
[0068]圖10示出了設備10的運行控制部件。馬達控制電路300控制馬達200的運行。電源301給設備10的一個或多個部件供電。一個或多個位置傳感器90給馬達控制電路300提供信號，指示細長構件28沿著移動軸線的位置。馬達控制電路300隨后相應調整馬達20的運行。
[0069]圖11示出了設備10的另一個實施例。盡管圖11包括氣動馬達20，該理念也適用于電動馬達20。在這個實施例中，在進給齒輪40下面設置一個或多個彈簧墊圈。這使得當設備10開始向工件100施加夾緊力時，進給齒輪40能夠向下移動。進給齒輪40的向下運動可以由位置傳感器90測量。位置傳感器90向馬達控制器發送信號來控制馬達20的運行。在一個實施例中，馬達控制器調整馬達20的輸出力矩。控制輸出力矩是控制設備10產生的夾緊力的直接方式。產生的夾緊載荷的大小可以通過選擇不同勁度的彈簧90和選擇位置傳感器90的位置來調整。在一個實施例中，位置傳感器90是非接觸氣動代理開關。
[0070]在氣動設備10中，設備10可以被配置為在氣源中斷時防止細長構件移動。螺桿50具有螺距(螺旋)角。螺桿50和進給齒輪40之間產生的摩擦足以防止(甚至氣源中斷時的)任何移動。
[0071]空間的相對關系的詞語例如“下面”、“低于”、“下方”、“上面”、“上方”或類似詞語的使用是為了使說明書便于說明一個元件相對于另一個元件的位置。這些術語旨在涵蓋除去附圖中顯示的不同方向的設備的不同方向。此外，詞語“第一”、“第二”或類似的詞語也用來描述不同的元件、區域、部分等等，也不是出于限制性的目的。整個說明書用類似的詞語指代類似的元件。
[0072]如此處使用的詞語“具有”、“包含”、“包括”、“包括”或類似的詞語是開放式的詞語，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。冠詞“一個(a)”、“一個(an)”和“該(the)”包括單數和復數，除非上下文有相反的明確指示。
[0073]本發明可以用除此處提出的其它的特定方式實施而不脫離本發明的范圍和本質特征。因此本發明的實施例從各個方面被認為是說明性的而非限制性的，并且意在將根據所附的權利要求書的含義和等同范圍所作出所有改變包含在權利要求書中。
【主權項】
1.一種相對于工件定位工具的夾緊設備，所述夾緊設備包括: 馬達； 至少具有第一齒輪和第二齒輪的齒輪組，所述齒輪組由所述馬達驅動，所述第一齒輪被定位成比所述第二齒輪更接近所述馬達； 與所述第二齒輪連接的螺桿，當所述馬達沿第一旋轉方向驅動所述齒輪組時，所述螺桿沿第一軸線方向遠離工件移動，并且當所述馬達沿第二旋轉方向驅動所述齒輪組時，所述螺桿沿相反的第二軸線方向朝工件移動； 定位在所述螺桿的槽內的突起，以防止所述螺桿在第一軸線方向和第二軸線方向上移動時旋轉； 附接在所述螺桿上的芯軸，其與所述螺桿一起在第一軸線方向和第二軸線方向上移動，所述芯軸包括加大的頭部； 能夠擴大的夾套，其具有容納所述芯軸的中空的內部和加大的凸緣，所述芯軸在所述中空的內部能夠軸向地移動，且當所述加大的頭部的位置向外超出所述夾套末端時，所述夾套在加大的凸緣處具有第一寬度，而當所述加大的頭部位于所述中空的內部時在所述加大的凸緣處具有更大的第二寬度； 至少一個位置傳感器，其用來確定所述螺桿的軸向位置;和 增大的底座，其具有與所述夾套的加大的凸緣隔開的接觸表面，當所述夾套具有更大的第二寬度時，所述底座緊靠工件與工件接觸。2.根據權利要求1所述的夾緊設備，其中所述螺桿在所述第二齒輪的開口內延伸，所述開口和所述第二齒輪均包括相互嚙合的螺紋，使得當所述第二齒輪分別在第一旋轉方向和第二旋轉方向上旋轉時，所述螺桿在第一軸線方向和第二軸線方向上移動。3.根據權利要求1所述的夾緊設備，其中所述螺桿和所述第二齒輪帶有螺紋，以防止所述螺桿和所述芯軸在氣源中斷時移動。4.根據權利要求1所述的夾緊設備，其中所述芯軸附接在所述螺桿的端部，并且所述芯軸和所述螺桿共同具有細長的直線形狀。5.根據權利要求1所述的夾緊設備，進一步包括附接在所述螺桿上的加大的指示器，所述指示器包括比所述螺桿更大的寬度，以及至少一個被配置為檢測所述指示器位置的位置傳感器。6.根據權利要求1所述的夾緊設備，其中所述芯軸包括比所述夾套更長的長度。7.根據權利要求1所述的夾緊設備，其中所述底座包括容納所述芯軸和所述夾套的開口，所述芯軸的加大的頭部和所述夾套的末端均位于與所述馬達相對的所述底座的一側上。8.一種相對于工件定位工具的夾緊設備，所述夾緊設備包括: 帶有馬達的本體； 與所述馬達連接并由所述馬達驅動的細長構件，所述細長構件能夠沿著在第一上方位置和第二下方位置之間的軸線相對于所述本體上下移動，所述細長構件包括第一端部和相對的第二端部，所述細長構件還包括鄰近所述第一端部設置的加大的頭部，所述細長構件進一步包括位于所述第一端部和所述第二端部之間的識別指示器； 上方位置傳感器，其被配置為當所述細長構件沿軸線移動到預定的上方位置時檢測所述識別指示器； 下方位置傳感器，其被配置為當所述細長構件沿軸線移動到預定的下方位置時檢測所述識別指示器； 包括開口的底座，所述細長構件延伸穿過所述開口，所述底座包括橫向于所述細長構件的增大的接觸表面； 在所述開口內可移動地定位的夾套，所述夾套包括背對所述接觸表面的帶凸緣的末端，所述夾套包括容納所述細長構件的中空的內部空間，所述夾套是能夠擴張的，因而當所述細長構件在預定的下方位置、所述頭部的位置向外超出所述夾套末端和所述帶凸緣的末端位于距所述底座的接觸表面的第一距離時，所述夾套在所述帶凸緣的末端具有第一寬度；以及當所述細長構件在預定的上方位置、所述頭部位于所述夾套的中空內部空間和所述帶凸緣的末端位于距所述底座的接觸表面更小的第二距離時，所述夾套在所述帶凸緣的末端具有更大的第二寬度。9.根據權利要求8所述的夾緊設備，其中所述細長構件包括帶螺紋的螺桿和附接在所述帶螺紋的螺桿端部的芯軸。10.根據權利要求8所述的夾緊設備，其中所述夾套包括一個或多個從所述末端向里延伸的開縫，每個所述開縫包括相對的側面，當所述細長構件的頭部位于所述夾套內部空間時，所述相對的側面隔開的距離比當所述頭部的位置向外超出末端時隔開的距離更大。11.根據權利要求8所述的夾緊設備，其中所述識別指示器包括附接在所述細長構件上并位于所述第一端部和所述第二端部之間的螺母。12.根據權利要求8所述的夾緊設備，進一步包括齒輪組，所述齒輪組由所述馬達沿第一旋轉方向和相反的第二旋轉方向驅動，所述齒輪組連接所述細長構件以驅動所述細長構件。13.根據權利要求12所述的夾緊設備，其中所述齒輪組包括穿在所述細長構件上的進給齒輪，同時所述細長構件延伸穿過所述進給齒輪的開口。14.一種向工件上附接夾緊設備的方法，所述方法包括: 在工件的第一側上定位底座和插入夾套，所述夾套從所述底座向外延伸，穿過工件的開口，同時夾套末端向外超出工件的第二側； 運行馬達和在第一方向上線性移動與所述馬達連接的細長構件，所述細長構件在所述夾套內延伸； 移動所述細長構件的加大的頭部，使之進入所述夾套內部并擴大所述夾套的尺寸，使得所述夾套外部的凸緣大于工件的開口 ； 在第一方向上移動所述夾套和所述細長構件并使所述凸緣緊靠工件的第二側與工件接觸以及使工件緊靠底座夾緊工件； 之后，運行所述馬達和在相反的第二方向上線性移動所述細長構件； 將所述細長構件的加大的頭部移出所述夾套內部，從而減小所述夾套的尺寸；以及 移動所述夾套穿過工件的開口和當所述夾套處于縮小的尺寸時將設備從工件上移走。15.根據權利要求14所述的方法，其中，在工件的第一側上定位所述底座包括使所述底座緊靠工件的第一側與工件接觸。16.根據權利要求14所述的方法，進一步包括在第一方向上運行所述馬達和旋轉可操作地連接到所述細長構件的進給齒輪，而在第一方向上移動所述細長構件；以及在第二方向上運行所述馬達和旋轉所述進給齒輪，而在第二方向上移動所述細長構件。17.根據權利要求14所述的方法，進一步包括在第一方向和第二方向上線性移動所述細長構件而不旋轉所述細長構件。18.根據權利要求14所述的方法，進一步包括在檢測到所述細長構件已經移動到第一預定位置時，停止所述細長構件在第一方向上的移動。19.根據權利要求14所述的方法，進一步包括移動所述細長構件穿過進給齒輪的開口。20.根據權利要求14所述的方法，進一步包括當所述細長構件移動到第一預定位置時，接收來自位置傳感器的信號并停止所述細長構件在第一方向上的移動。
【文檔編號】B23B31/42GK105980091SQ201580008639
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年2月12日
【發明人】王葉建, 林肯·科爾曼·威爾克斯
【申請人】艾沛克斯品牌公司