CN110636918A - 夹头机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹头机构。其包括多个基爪(11)与多个前爪(12)，多个基爪(11)设置在夹头本体(10)的前表面上且能够沿径向移动，多个前爪(12)分别安装在多个基爪(11)中相对应的基爪(11)的前表面上且能够拆卸下来。基爪(11)具有凸部(11A)，前爪(12)具有凹部(12A)，凸部(11A)与凹部(12A)彼此相接合，凸部(11A)与凹部(12A)具有由圆锥体的一部分构成的圆锥面，前爪(12)具有由圆柱体的一部分构成的夹持面(13)，在夹持工件时，基爪(11)与前爪(12)的各圆锥面(11a，11b，12a，12b)中夹持一侧的圆锥面(11a，12a)的中心线与夹持面(13)的中心线全部与夹头本体的旋转轴一致。

Description

夹头机构

技术领域

本发明涉及一种夹持工作物(工件)的夹头机构。

背景技术

夹持工件的夹头机构具有多个基爪与多个前爪，多个基爪设置在夹头本体的前表面上且能够沿径向移动，多个前爪分别安装在多个基爪中相对应的基爪的前表面上且能够拆卸下来。

该专利文献1所公开的夹头机构在设置在夹头本体100的前表面上的基爪110上形成有凸部110A，在前爪120上形成有凹部120A，凸部110A与凹部120A彼此相接合。

如图11(a)所示，形成在基爪110上的凸部110A在径向两端部具有由圆锥体的一部分构成的圆锥面111a、111b。另一方面，如图11(b)所示，形成在前爪120上的凹部120A在径向两端部具有由圆锥体的一部分构成的圆锥面121a、121b。这样一来，通过让前爪120以圆锥体的中心线为中心旋转，即能够迅速地进行前爪120的安装或拆卸。

在凸部110A的圆锥面111a、111b与凹部120A的圆锥面121a、121b之间形成有一定的间隙(以下称为“接合间隙”)，以便让前爪120旋转而迅速地进行前爪120的安装或拆卸。在前爪120已被安装到基爪110上的位置，将设置在基爪110一侧的定位销140***形成在前爪120一侧的孔120B内来进行前爪120的定位。

专利文献1：日本公开专利公报特开平1-306106号公报

发明内容

－发明要解决的技术问题－

就专利文献1所公开的夹头机构而言，如果由前爪120夹持工件，形成在前爪120的凹部120A的圆锥面121a、121b中工件一侧的圆锥面就会被来自工件的反作用力推到形成在基爪110的凸部110A的圆锥面111a、111b上。这样一来，前爪120与基爪110就会沿径向与轴向牢固地接合在一起。然而，因为对前爪120进行定位的定位销140与孔120B之间存在一定的间隙(以下，称为“销间隙”)，所以存在以下问题。下面，参照图12(a)～12(c)说明现有技术中的夹头机构所存在的问题。

图12(a)是为俯视透视图，示意地示出夹持工件以前基爪110与前爪120的位置关系。这里，在基爪110的径向两端部形成有圆锥面111a、111b，在前爪120的径向两端部形成有圆锥面121a、121b。这里，在基爪110的圆锥面111a与前爪120的圆锥面121a、基爪110的圆锥面111b与121b之间分别存在一定的接合间隙。在定位销140与孔120B之间存在一定的销间隙。前爪120上形成有由圆柱体的一部分形成的夹持面130，具有夹持面130的圆柱体的中心线O偏离了夹头本体的旋转轴J。

如果前爪120在此状态下夹持工件，则如图12(b)所示，形成在前爪120的凹部120A的圆锥面121a会被来自工件的反作用力推到形成在基爪110的凸部110A的圆锥面111a上。此时，形成在前爪120上的夹持面130的中心线O与夹头本体的旋转轴J一致。

然而，实际上，在夹持工件以前的状态下，前爪120在径向或者旋转方向上具有自由度，所以前爪120的位置会受重力、接合间隙、销间隙等的影响而不稳定。如果前爪120在该状态下夹持工件，则如图12(c)所示，就是在形成在前爪120上的夹持面130的中心线O偏离夹头本体的旋转轴J的状态下夹持工件了。在夹持工件时，因为前爪120在具有一定的接合间隙、销间隙的状态下与工件发生碰撞，所以前爪120就会突然沿径向、旋转方向移动。其结果是，就是在形成在前爪120上的夹持面130的中心线O偏离夹头本体的旋转轴J的状态下夹持工件了。

也就是说，由于上述原因而存在工件的定位精度下降这样的问题。

本发明正是为解决上述问题而完成的。其主要目的在于：提供一种对工件的定位精度良好的夹头机构，在该夹头机构中，在基爪上形成有凸部，在前爪上形成有凹部，凸部与凹部彼此相接合，通过让基爪或前爪沿着凸部与凹部的圆锥面相对地转动来进行前爪的装卸。

－用于解决技术问题的技术方案－

本发明所涉及的夹头机构包括夹头本体、多个基爪以及多个前爪，多个基爪设置在夹头本体的前表面上且能够沿径向移动，多个前爪分别安装在多个基爪中相对应的基爪的前表面上且能够拆卸下来。基爪上具有凸部，在前爪上与基爪的轴向相对的部位具有与凸部彼此相接合的凹部。凸部与凹部分别在径向两端部具有由圆锥体的一部分形成的圆锥面，前爪具有由圆柱体的一部分形成且夹持工件的夹持面，在夹持工件时，基爪与前爪的各圆锥面中夹持一侧的圆锥面的中心线、夹持面的中心线全部与夹头本体的旋转轴一致。

－发明的效果－

根据本发明的夹头机构，在基爪上形成有凸部，在前爪上形成有凹部，凸部与凹部彼此相接合，通过让基爪或前爪沿着凸部与凹部的圆锥面相对地转动来进行前爪的装卸。故能够提供一种对工件的定位精度良好的夹头机构。

附图说明

图1是立体图，示意地示出本发明的一实施方式中夹头机构的构造。

图2是剖视图，示意地示出本发明的一实施方式中夹头机构的构造。

图3(a)是立体图，示意地示出基爪的构造；图3(b)是立体图，示意地示出前爪的构造。

图4(a)～图4(c)是俯视透视图，说明夹头机构的作用与效果。

图5是剖视图，示意地示出本发明的变形例1中基爪的构造。

图6是立体图，示意地示出变形例1中前爪的构造。

图7是俯视透视图，示出变形例1中基爪的凸部与前爪的凹部彼此接合的状态。

图8是剖视图，示意地示出本发明的变形例2中前爪的构造。

图9是剖视图，示意地示出本发明的变形例3中前爪已被用螺栓固定在基爪上的状态。

图10是示出现有技术中的夹头机构的剖视图。

图11(a)是立体图，示意地示出现有技术中的基爪；图11(b)是立体图，示意地示出现有技术中的前爪的构造。

图12(a)～图12(c)是说明现有技术下的夹头机构中所存在的问题的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式做详细的说明。需要说明的是，本发明并不限于以下实施方式，在不脱离获得本发明的效果的范围内能够进行适当的变更。

图1是立体图、图2是剖视图，示意地示出本发明的一实施方式中夹头机构的构造。图3(a)是立体图，示意地示出基爪的构造；图3(b)是立体图，示意地示出前爪的构造。需要说明的是，在本实施方式的说明中，将与夹头本体的旋转轴J平行的方向X定为“轴向”，将以旋转轴J为中心的半径方向Y定为“径向”。本实施方式中的夹头机构被固定在工作机械上，以旋转轴J为中心旋转。

如图1所示，本实施方式中的夹头机构1包括夹头本体10、多个(本实施方式中为三个)基爪11以及多个(本实施方式中为三个)前爪12。其中，多个基爪11设置在夹头本体10的前表面上且能够沿径向移动，多个前爪12分别安装在多个基爪11中相对应的基爪11的前表面上且能够拆卸下来。前爪12上还形成有夹持工件的夹持面13。

如图2所示，牵引螺母(draw nut)70以能够沿轴向移动的状态被收放在夹头本体10的内部。楔形柱塞(wedge plunger)90经柱塞80与牵引螺母70接合。楔形柱塞90上形成有倾斜于轴向的楔部90A，在基爪11的外部形成有供楔部90A嵌合的倾斜槽11B。这样一来，伴随着牵引螺母70的轴向移动，楔形柱塞90就会沿轴向移动，就能够控制基爪11在径向上的移动。

基爪11上形成有凸部11A，在前爪12上与凸部11A轴向相对的部位上形成有凹部12A。如图3(a)所示，形成在基爪11上的凸部11A在径向两端部具有由圆锥体的一部分构成的圆锥面11a、11b。另一方面，如图3(b)所示，形成在前爪12上的凹部12A在径向两端部具有由圆锥体的一部分构成的圆锥面12a、12b。前爪12具有由圆柱体的一部分构成且夹持工件的夹持面13。通过让基爪11沿着凸部11A的圆锥面11a、11b或让前爪12沿着凹部12A的圆锥面12a、12b沿圆周方向相对地转动来安装或拆卸前爪12。需要说明的是，在凸部11A的圆锥面11a与凹部12A的圆锥面12a之间、以及凸部11A的圆锥面11b与凹部12A的圆锥面12b之间分别形成有前爪12能够旋转的接合间隙。

如图2所示，在基爪11内设置有活动销20与轴30，该活动销20能够沿轴向移动，该轴30与活动销20接合。在前爪12上形成有可供活动销20***的销孔14。这里，由弹簧21沿着轴向朝外(前爪12一侧)对活动销20施加作用力。活动销20以通过轴30旋转而能够沿轴向移动的方式与轴30接合，通过轴30旋转，活动销20能够进出于销孔14。这样一来，通过在凸部11A与凹部12A已彼此接合的状态下将活动销20***销孔14内，将前爪12定位在基爪11上。需要说明的是，在活动销20与销孔14之间形成有销间隙。

在本实施方式中的夹头机构1已夹持工件的状态下，形成在基爪11的凸部11A的圆锥面11a、11b中形成在夹持一侧的圆锥面11a的中心线、前爪12的凹部12A的圆锥面12a、12b中形成在夹持一侧的圆锥面12a的中心线、形成在前爪12上的夹持面13的中心线，全都与夹头本体10的旋转轴J一致。这里，在对工件的外表面进行夹持的情况下，“夹持一侧”指的是夹头本体10的旋转轴J一侧，在对工件的内表面进行夹持的情况下，“夹持一侧”指的是与夹头本体10的旋转轴J一侧相反的一侧。圆锥面的中心线指的是构成该圆锥面的圆锥体的中心线，夹持面的中心线指的是构成该夹持面的圆柱体的中心线。

接下来，参照图4(a)～图4(c)说明本实施方式中夹头机构1的作用与效果。

图4(a)是俯视透视图，示意地示出夹持工件以前的基爪11与前爪12的位置关系。这里，形成在基爪11的夹持一侧的圆锥面11a的中心线C与形成在前爪12的夹持一侧的圆锥面12a的中心线C’分别偏离了夹头本体10的旋转轴J(图2)。需要说明的是，形成在前爪12上的夹持面13的中心线C”与形成在前爪12上的圆锥面12a的中心线C’一致。在基爪11的圆锥面11a与前爪12的圆锥面12a，以及基爪11的圆锥面11b与前爪12的圆锥面12b之间形成有一定的接合间隙。在活动销20与销孔14之间形成有一定的销间隙。需要说明的是，为便于说明，对图中所示的接合间隙与销间隙做了放大处理，不是实际尺寸。

如果前爪120在该状态下夹持工件，则如图4(b)所示，形成在前爪12的凹部12A的圆锥面12a会被来自工件的反作用力推到形成在基爪11的凸部11A的圆锥面11a上。此时，形成在基爪11的夹持一侧的圆锥面11a的中心线C与形成在前爪12的夹持一侧的圆锥面12a的中心线C’一致。基爪11的圆锥面11a形成为：在夹持工件时，该圆锥面11a的中心线C与夹头本体10的旋转轴J一致。因此，因为形成在前爪12上的夹持面13的中心线C”与形成在前爪12上的圆锥面12a的中心线C’一致，所以在夹持工件时，夹持面13的中心线C”与夹头本体10的旋转轴J一致。

然而，如在上述问题中所描述的那样，在夹持工件以前的状态下存在接合间隙与销间隙，因此在夹持工件时，前爪12会突然沿径向移动或者在圆锥面上沿圆周方向移动(前爪乱动)。此时，基爪11的圆锥面11a与前爪12的圆锥面12a由于来自工件的反作用力而紧密接触，故能够消除径向上的接合间隙。但是，却无法消除销间隙所导致的沿圆周方向的移动，故如图4(c)所示，是在前爪12已沿圆周方向有了移动的状态下对工件进行夹持的。然而，在上述情况下也是这样的，因为消除了接合间隙，所以形成在基爪11上的圆锥面11a的中心线C与形成在前爪12上的圆锥面112a的中心线C’一致的状态与图4(b)所示的情况一样。因此，因为形成在基爪11上的圆锥面11a的中心线C与夹持工件时夹头本体10的旋转轴J一致，所以夹持面13的中心线C”与夹头本体10的旋转轴J一致的状态与图4(b)所示的情况一样。

也就是说，在夹持工件时，基爪11的圆锥面11a的中心线C、前爪12的圆锥面12a的中心线C’以及夹持面13的中心线C”全部与夹头本体10的旋转轴J一致，故形成在前爪12上的夹持面13的中心线C”不会偏离夹头本体10的旋转轴J。其结果是，即使在前爪12沿圆周方向已有错位的状态下夹持工件，也不会导致工件的定位精度不良。

根据本实施方式中的夹头机构1，通过让形成在基爪11的夹持一侧的圆锥面11a的中心线C、形成在前爪12的夹持一侧的圆锥面12a的中心线C’以及形成在前爪12上的夹持面13的中心线C”全部与夹头本体10的旋转轴J一致，那么，即使在基爪11的圆锥面11a与前爪12的圆锥面12a之间、及基爪11的圆锥面11b与前爪12的圆锥面12b之间形成有一定的接合间隙，或者在活动销20与销孔14之间形成一定的销间隙，也能够得到良好的工件定位精度。

(变形例1)

在上述实施方式中，就算在前爪12以在径向和圆周方向上错位的状态安装在基爪11上的情况下，也能利用前爪12夹持工件时来自工件的反作用力让基爪11的圆锥面11a与前爪12的夹持一侧圆锥面12a紧密接触，从而防止了夹持面13的中心线偏离夹头本体10的旋转轴。

本变形例1中公开了以下方法：在夹持工件以前，就让前爪12的夹持一侧的圆锥面12a与基爪11的圆锥面11a紧密接触。

图5是剖视图，示意地示出本变形例1中基爪11的构造。需要说明的是，图5中省略了图2所示的活动销20和轴30。

如图5所示，第一推销40A、40B经弹簧50收放在基爪11的凸部11A中。这里，弹簧50对第一推销40A、40B施加作用力，以使该第一推销40A的外端部41A从圆锥面11a朝外突出，该第一推销40B的外端部41B从圆锥面11a朝外突出。

图6是立体图，示意地示出本变形例1中前爪12的构造。

如图6所示，在前爪12上且夹持一侧的圆锥面12a上形成有槽部16，第一推销40A的外端部41A能够***该槽部16中。

图7是俯视透视图，示出基爪11的凸部11A与前爪12的凹部12A彼此接合的状态。

如图7所示，由弹簧50将第一推销40B的自基爪11的与夹持一侧相反一侧的圆锥面11b突出的外端部41B推压到前爪12的圆锥面12b上。另一方面，基爪11的夹持一侧的圆锥面11a被来自前爪12的圆锥面12b的反作用力推到前爪12的圆锥面12a上。此时，第一推销40A的自基爪11的夹持一侧的圆锥面11a突出的外端部41A能够插在前爪12的槽部16内，故基爪11的圆锥面11a与前爪12的圆锥面12a彼此紧密接触。需要说明的是，此时，因为外端部41A没有与前爪12接触，所以该外端部41A没有承受弹簧50的作用力。

因此，在本变形例1中，在夹持工件以前，就能够让前爪12的夹持一侧的圆锥面12a与基爪11的圆锥面11a紧密接触。这样一来，在夹持工件时，前爪12不会承受来自工件的反作用力而突然移动，故能够更加稳定地对工件进行夹持。因为能够将前爪12安装在与设置在夹头本体10的前表面上的多个基爪11相同的位置处，所以能够稳定工件的位置，从而能够以较高的精度进行夹持。

(变形例2)

在上述变形例1中，第一推销40A、40B收放在基爪11的凸部11A内，对第一推销40A、40B施加作用力，以使该第一推销40A的外端部41A从圆锥面11a朝外突出，该第一推销40B的外端部41B从圆锥面11a朝外突出，但是还可以将一样的推销收放在前爪12的凹部12A内。

图8是剖视图，示意地示出本变形例2中前爪12的构造。

如图8所示，在前爪12的凹部12A，第二推销60收放在槽19内，对第二推销60施加作用力，以使该第二推销60的外端部60A自前爪12的与夹持一侧相反一侧的圆锥面12b朝外突出。这里作为第二推销60能够使用例如弹簧柱塞等。

在本变形例2中，当以让基爪11的凸部11A与前爪12的凹部12A彼此接合的状态将前爪12安装在基爪11上时，第二推销60的自前爪12的与夹持一侧相反一侧的圆锥面12b突出的外端部60A就会推压基爪11的圆锥面11b上。此时，基爪11的夹持一侧的圆锥面11a承受来自第二推销60的推力被推到前爪12的圆锥面12a上。这样一来，基爪11的圆锥面11a就会与前爪12的圆锥面12a彼此紧密接触。其结果是，在夹持工件时，前爪12不会承受来自工件的反作用力而突然移动，故能够更加稳定地夹持工件。因为能够将前爪12安装在与设置在夹头本体10的前表面上的多个基爪11相同的位置处，所以能够稳定工件的位置，从而能够以较高的精度进行夹持。只要将第二推销60设置在前爪12的与夹持一侧相反一侧的凹部12A上即可，故用一简单的构造即能够实现。

(变形例3)

就上述实施方式中的夹头机构而言，当前爪12夹持工件时，前爪12的圆锥面12a就会承受来自工件的反作用力而被推到基爪11的圆锥面11a上。因此，即使在基爪11的圆锥面11a与前爪12的圆锥面12a之间、及基爪11的圆锥面11b与前爪12的圆锥面12b之间形成有一定的接合间隙，也能够让前爪12牢固地与基爪11接合。

在本变形例3中，公开的是用螺栓将前爪12固定到基爪11上的这种情况。

图9是剖视图，示意地示出在本变形例3中，基爪11的凸部11A与前爪12的凹部12A彼此接合且用螺栓65固定好的状态。

如图9所示，螺栓65插在形成在前爪12上的锪孔66中，而将前爪12固定到基爪11上，但是在螺栓65与锪孔66之间形成有一定的间隙。因此会出现以下情况：前爪12在已沿径向与圆周方向相对于基爪11错位了的状态下被固定在基爪11上。此时，形成在前爪12上的夹持面13的中心线会偏离夹头本体10的旋转轴。

在本变形例3中，一边推而使前爪12的夹持一侧的圆锥面12a与基爪11的圆锥面11a紧密接触，一边用螺栓65将前爪12固定到基爪11上。这样一来，就能够将前爪12固定到基爪11上，并保证在夹持工件时实现形成在前爪12上的夹持面13的中心线与夹头本体10的旋转轴一致的状态。其结果是，能够得到良好的工件定位精度。

以上利用适宜的实施方式对本发明做了说明，但以上所述并非限定事项，当然可以对本发明做各种各样的改变。例如，在上述实施方式、变形例1、2中，假定的是夹持工件的外表面，而在前爪12的旋转轴一侧的部位形成了夹持工件的夹持面13。但是在夹持工件的内径的情况下，只要让夹持面13形成在前爪12的与旋转轴相反一侧的部位即可。在该情况下，在夹持工件时，让基爪11的圆锥面11b与前爪12的夹持一侧的圆锥面12b的中心线、夹持面13的中心线全部与夹头本体10的旋转轴一致，即能够收到同样的效果。还可以在前爪12上形成用于夹持外表面与夹持内表面的一对夹持面13。

在上述实施方式中，通过将设置在基爪11上的活动销20插在形成在前爪12上的销孔14中，对前爪12进行了定位，但并非一定需要设置上述定位机构。特别是，在上述变形例1、2中，通过将推销40B的外端部推压到前爪12圆锥面上、或60的外端部推压到基爪11的圆锥面上，就能够对前爪12进行定位，因此也可以不设置上述实施方式中所公开的定位机构。

在上述变形例1、2中，作为推压基爪11的圆锥面的部件公开的是第一推销40A、40B，作为推压前爪12的圆锥面的部件公开的是第二推销60，但并不限于此，还可以采用各种各样的推压部件。例如，在变形例2中，作为第二推销60示例出的是弹簧柱塞，但作为第二推销还可以使用定位螺钉等。

－符号说明－

1 夹头机构

10 夹头本体

11 基爪

11A 凸部

11a、11b 圆锥面

12 前爪

12A 凹部

12a、12b 圆锥面

13 夹持面

14 销孔

16 槽部

20 活动销

40A、40B 第一推销(推压部件)

41A、41B 外端部

60 第二推销(推压部件)

60A 外端部

Claims (5)

1.一种夹头机构，其包括夹头本体、多个基爪以及多个前爪，多个所述基爪设置在所述夹头本体的前表面上且能够沿径向移动，多个所述前爪分别安装在多个所述基爪中相对应的所述基爪的前表面上且能够拆卸下来，该夹头机构的特征在于：

所述基爪上具有凸部，在所述前爪上与所述基爪的轴向相对的部位具有与凸部彼此相接合的凹部，

所述凸部与所述凹部分别在径向两端部具有由圆锥体的一部分形成的圆锥面，

所述前爪具有由圆柱体的一部分构成且夹持工件的夹持面，

在夹持工件时，所述基爪的各圆锥面中夹持一侧的圆锥面的中心线、所述前爪的各圆锥面中夹持一侧的圆锥面的中心线以及所述夹持面的中心线全部与所述夹头本体的旋转轴一致。

2.根据权利要求1所述的夹头机构，其特征在于：

让所述基爪或所述前爪沿着所述凸部与所述凹部的圆锥面沿圆周方向相对地转动，由此来进行所述前爪的装卸。

3.根据权利要求1或2所述的夹头机构，其特征在于：

在所述基爪内设置有能够沿轴向移动的活动销，

在所述前爪上形成有可供所述活动销***的销孔，

在所述凸部与所述凹部已彼此接合的状态下将所述活动销插在所述销孔内，由此将所述前爪定位在所述基爪上。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的夹头机构，其特征在于：

在所述基爪的凸部中收放有第一推压部件，对所述第一推压部件施加作用力，以使所述第一推压部件的外端部自径向两端部的各个圆锥面朝外突出，

在所述前爪上且夹持一侧的圆锥面上形成有槽部，所述第一推压部件能够***所述槽部中，

在所述凸部与所述凹部已彼此接合的状态下，所述第一推压部件的自所述基爪的与夹持一侧相反一侧的圆锥面突出的外端部被推压到所述前爪的圆锥面上，并且在所述第一推压部件的自所述基爪的夹持一侧的圆锥面突出的外端部插在所述前爪的所述槽部中的状态下，所述基爪与所述前爪的圆锥面彼此紧密接触。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的夹头机构，其特征在于：

在所述前爪的凹部中收放有第二推压部件，对所述第二推压部件施加作用力，以使所述第二推压部件的外端部自所述前爪的与夹持一侧相反一侧的圆锥面朝外突出，

在所述凸部与所述凹部已彼此接合的状态下，所述第二推压部件的自所述前爪的与夹持一侧相反一侧的圆锥面突出的外端部被推压到所述基爪的圆锥面上，并且所述基爪的夹持一侧的圆锥面与所述前爪的夹持一侧的圆锥面彼此紧密接触。