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1、10申请公布号CN102019558A43申请公布日20110420CN102019558ACN102019558A21申请号201010540615522申请日2010090261/23909520090902US12/85387420100810USB23Q3/0620060171申请人通用汽车环球科技运作公司地址美国密执安州72发明人K帕瓦B霍尔姆斯74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人薛峰杨楷54发明名称用于加工操作的灵活夹具系统57摘要本发明涉及用于加工操作的灵活夹具系统。具体地，一种用于CNC机床的灵活夹具系统，其联接到固定夹具。灵活夹具包括与固定夹具连接的快速连。
2、接部，从而允许液压流体、空气和水从基座夹具连通至灵活夹具系统。灵活夹具系统包括在CNC机床内可操作以保持工件的特征。灵活夹具系统是模块化的，并可替换成不同灵活夹具，以允许在工件上进行其它操作。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图5页CN102019572A1/2页21一种夹具系统，其用于在加工操作中接合工件，所述夹具系统包括流体或气体中至少一种的源；基座夹具，其具有前面，至少一个附接装置放置在所述前面上，并且多个快速连接部放置在所述前面上，其中所述多个快速连接部构造成与流体或气体中至少一种的源连通；以及模块化夹具，其可选择地附。
3、接到所述基座夹具上，所述模块化夹具具有后面、接收所述工件的控制面、放置在所述后面上的至少一个附接装置、放置在所述后面上的多个快速连接部、以及放置在所述控制面上的多个控制特征，所述多个控制特征与所述多个快速连接部连通，并构造成支撑所述工件并在所述工件上进行操作；其中所述基座夹具的附接装置与所述模块化夹具的附接装置相连接，以将所述模块化夹具固定到所述基座夹具上，所述基座夹具的多个快速连接部中的至少一个或多个与所述模块化夹具的多个快速连接部中的至少一个相连接，从而当所述模块化夹具附接到所述基座夹具时，提供从流体或气体中至少一种的源到所述模块化夹具的多个控制特征的连通。2根据权利要求1所述的夹具系统，。
4、其中所述基座夹具的附接装置为液压致动公夹持部，所述模块化夹具的附接装置为母夹持部，所述母夹持部构造成当所述模块化夹具固定到所述基座夹具上时由所述公夹持部夹持。3根据权利要求1所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括液压夹持快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包括液压夹持快速连接部，所述液压夹持快速连接部与多个控制特征中的一个连通，其构造成在接收到来自流体或气体中至少一种的源的夹持液压流体信号后夹持所述工件。4根据权利要求3所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括液压松开夹持快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包括液压松开夹持快速连接部，所述液压松开夹持快速连。
5、接部与多个控制特征中的一个连通，其构造成在接收到来自流体或气体中至少一种的源的松开夹持液压流体信号后松开夹持所述工件。5根据权利要求4所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括气动夹持验证快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包括气动夹持验证快速连接部，所述气动夹持验证快速连接部与多个控制特征中的一个连通，其构造成在接收到夹持液压流体信号后夹持所述工件，其中气动信号经由所述气动夹持验证快速连接部发送，以验证所述控制特征已经在接收到所述夹持液压信号后夹持。6根据权利要求5所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括气动松开夹持验证快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包。
6、括气动松开夹持验证快速连接部，所述气动松开夹持验证快速连接部与多个控制特征中的一个连通，其构造成在接收到所述松开夹持液压流体信号后松开夹持所述工件，其中气动信号经由所述气动松开夹持验证快速连接部发送，以验证所述控制特征已经在接收到夹持液压信号后松开夹持。7根据权利要求1所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括液压插座快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包括液压夹具插座快速连接部，其中所述液压插座快速连接部从流体或气体中至少一种的源提供液压流体以致动控制特征，权利要求书CN102019558ACN102019572A2/2页3所述控制特征用于支撑所述工件，以避免在加工时工件的任。
7、何摇动。8根据权利要求1所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括水快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包括水快速连接部，其中所述水快速连接部从流体或气体中至少一种的源向所述模块化夹具提供水，以在加工过程中冷却所述模块化夹具。9根据权利要求1所述的夹具系统，其中所述基座夹具进一步包括贯穿所述基座夹具放置的多个流体通道，其与流体或气体中至少一种的液压源连通，并与所述基座夹具的附接装置以及所述基座夹具的多个快速连接部连通，从而将流体信号或气体信号从流体或气体中至少一种的源连通至所述基座夹具的所述附接装置和多个快速连接部。10根据权利要求1所述的夹具系统，其中所述模块化夹具进一步包括。
8、贯穿所述基座夹具放置的多个流体通道，其与所述基座夹具的附接装置、所述基座夹具的多个快速连接部和多个控制特征连通，从而将流体信号或气体信号从流体或气体中至少一种的源连通至所述控制特征。权利要求书CN102019558ACN102019572A1/6页4用于加工操作的灵活夹具系统0001相关申请的交叉引用0002本申请要求申请日为2009年9月2日的美国临时申请NO61/239095的优先权，在此通过引用将其全部内容包括在内。技术领域0003本发明总体涉及一种用于加工工件的灵活夹具系统，特别是涉及在加工操作中可适用于基座夹具的灵活夹具系统。背景技术0004这部分内容仅仅提供与本公开相关的背景技术信。
9、息，它们可能构成现有技术，也可能不构成。0005计算机数控CNC机床在制造过程中用以产生金属或其它固体材料的复杂外形。例如，CNC机床用于在汽车应用中加工变速箱和阀体。CNC机床具有许多尺寸和类型，如垂直式和水平式，并能进行多种操作，如铣、钻、攻和铰。一般地，CNC机床包括保持工作部件或工件的基座夹具。工具与工件相对定位，工具可包括例如钻头、丝锥、铰头、钻具、切槽工具和铣刀等。然后控制器控制夹具和/或工具的位置来对工件进行加工操作。根据使用的CNC机床的类型，可采用工具相对于基座夹具的二到五运动轴的任何位置。0006根据要进行的加工操作的复杂程度，基座夹具可能是重的且复杂的。例如，在具有垂直和。
10、水平基座夹具的CNC机床中，这些基座夹具通常包括复杂的液压和气动控制来与工具以及夹持部相互作用以便在保持工件就位。典型地，CNC机床专用于使用专门基座夹具的特殊部件或操作。但是，CNC机床上基座夹具的更换需要很多时间和昂贵的设置。在零件体积要求低以及小批量加工的应用中，更换基座夹具的所需时间和设置尤其显得效率低。相应地，在现有技术中，系统还有改变CNC机床适应多个零件及操作能力的空间，而不需要更换基座夹具。发明内容0007本发明提供一种CNC机床的灵活夹具系统。CNC机床包括基座夹具，其具有快速变换夹持部和液压及气动快速变换连接部。灵活夹具系统联接到基座夹具。灵活夹具包括快速连接部，其与基座夹。
11、具连接从而允许液压流体、空气和水从基座夹具连通到灵活夹具系统。灵活夹具系统包括可操作以在CNC机床内保持工件的特征。灵活夹具系统是模块化的，并可换成不同的灵活夹具从而允许在工件上进行其他操作。0008在本发明的一个示例中，灵活夹具经由4个液压夹持部连接到基座夹具。0009在本发明的另一示例中，灵活夹具包括液压通道，其与快速连接夹具连接。0010在本发明的另一示例中，辅助装置用于移除和替换基座夹具上的灵活夹具系统。说明书CN102019558ACN102019572A2/6页50011通过参照以下的描述和附图将明了本发明的其他特征，方面以及优点，其中相同的附图标记指代相同的部件、元件或特征。00。
12、12本发明还提供了以下方案00131一种夹具系统，其用于在加工操作中接合工件，所述夹具系统包括0014流体或气体中至少一种的源；0015基座夹具，其具有前面，至少一个附接装置放置在所述前面上，并且多个快速连接部放置在所述前面上，其中所述多个快速连接部构造成与流体或气体中至少一种的源连通；以及0016模块化夹具，其可选择地附接到所述基座夹具上，所述模块化夹具具有后面、接收所述工件的控制面、放置在所述后面上的至少一个附接装置、放置在所述后面上的多个快速连接部、以及放置在所述控制面上的多个控制特征，所述多个控制特征与所述多个快速连接部连通，并构造成支撑所述工件并在所述工件上进行操作；0017其中所述。
13、基座夹具的附接装置与所述模块化夹具的附接装置相连接，以将所述模块化夹具固定到所述基座夹具上，所述基座夹具的多个快速连接部中的至少一个或多个与所述模块化夹具的多个快速连接部中的至少一个相连接，从而当所述模块化夹具附接到所述基座夹具时，提供从流体或气体中至少一种的源到所述模块化夹具的多个控制特征的连通。00182根据方案1所述的夹具系统，其中所述基座夹具的附接装置为液压致动公夹持部，所述模块化夹具的附接装置为母夹持部，所述母夹持部构造成当所述模块化夹具固定到所述基座夹具上时由所述公夹持部夹持。00193根据方案1所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括液压夹持快速连接部，所述模块化夹具。
14、的多个快速连接部包括液压夹持快速连接部，所述液压夹持快速连接部与多个控制特征中的一个连通，其构造成在接收到来自流体或气体中至少一种的源的夹持液压流体信号后夹持所述工件。00204根据方案3所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括液压松开夹持快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包括液压松开夹持快速连接部，所述液压松开夹持快速连接部与多个控制特征中的一个连通，其构造成在接收到来自流体或气体中至少一种的源的松开夹持液压流体信号后松开夹持所述工件。00215根据方案4所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括气动夹持验证快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包括气动夹持。
15、验证快速连接部，所述气动夹持验证快速连接部与多个控制特征中的一个连通，其构造成在接收到夹持液压流体信号后夹持所述工件，其中气动信号经由所述气动夹持验证快速连接部发送，以验证所述控制特征已经在接收到所述夹持液压信号后夹持。00226根据方案5所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括气动松开夹持验证快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包括气动松开夹持验证快速连接部，所述气动松开夹持验证快速连接部与多个控制特征中的一个连通，其构造成在接收到所述松开夹持液压流体信号后松开夹持所述工件，其中气动信号经由所述气动松开夹持验证快速连接部发送，以验证所述控制特征已经在接收到夹持液压信号后松开。
16、夹持。说明书CN102019558ACN102019572A3/6页600237根据方案1所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括液压插座快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包括液压夹具插座快速连接部，其中所述液压插座快速连接部从流体或气体中至少一种的源提供液压流体以致动控制特征，所述控制特征用于支撑所述工件，以避免在加工时工件的任何摇动。00248根据方案1所述的夹具系统，其中所述基座夹具的多个快速连接部包括水快速连接部，所述模块化夹具的多个快速连接部包括水快速连接部，其中所述水快速连接部从流体或气体中至少一种的源向所述模块化夹具提供水，以在加工过程中冷却所述模块化夹具。0。
17、0259根据方案1所述的夹具系统，其中所述基座夹具进一步包括贯穿所述基座夹具放置的多个流体通道，其与流体或气体中至少一种的液压源连通，并与所述基座夹具的附接装置以及所述基座夹具的多个快速连接部连通，从而将流体信号或气体信号从流体或气体中至少一种的源连通至所述基座夹具的所述附接装置和多个快速连接部。002610根据方案1所述的夹具系统，其中所述模块化夹具进一步包括贯穿所述基座夹具放置的多个流体通道，其与所述基座夹具的附接装置、所述基座夹具的多个快速连接部和多个控制特征连通，从而将流体信号或气体信号从流体或气体中至少一种的源连通至所述控制特征。002711根据方案1所述的夹具系统，其中所述基座夹具。
18、包括前面上的至少一个延伸构件，其与所述模块化夹具的后面上的至少一个槽配合连接，以在所述模块化夹具附接到所述基座夹具时支撑所述模块化夹具。002812根据方案1所述的夹具系统，其中所述基座夹具是垂直式基座夹具。002913根据方案1所述的夹具系统，其中所述基座夹具是水平式基座夹具。003014一种夹具系统，其用于在计算机数控加工操作中接合工件，所述夹具系统包括0031流体或气体中至少一种的源；0032基座夹具，其具有前面，至少一个附接装置放置在所述前面上，其与流体或气体中至少一种的源连通，并且第一多个快速连接部放置在所述前面上，其中所述多个快速连接部构造成与流体或气体的源连通；以及0033模块化。
19、夹具，其可选择地附接到所述基座夹具上，所述模块化夹具具有后面、接收所述工件的控制面、放置在所述后面上的至少一个附接装置、放置在所述后面上的第二多个快速连接部、多个控制特征，所述多个控制特征与所述第二多个快速连接部连通，并构造成支撑所述工件并在所述工件上进行操作；0034其中所述基座夹具的附接装置与所述模块化夹具的附接装置相连接，以将所述模块化夹具固定到所述基座夹具上，所述第一多个快速连接部中的至少一个或多个与所述第二多个快速连接部中的至少一个相连接，从而当所述模块化夹具附接到所述基座夹具时，提供从流体或气体的源到所述模块化夹具的多个控制特征的连通。003515根据方案14所述的夹具系统，其中所。
20、述基座夹具的附接装置为液压致动公夹持部，所述模块化夹具的附接装置为母夹持部，所述母夹持部构造成当所述模块化夹具固定到所述基座夹具上时由所述公夹持部夹持。003616根据方案14所述的夹具系统，其中当所述模块化夹具附接到所述基座夹具说明书CN102019558ACN102019572A4/6页7时，所述第一多个快速连接部与所述第二多个快速连接部对齐并连接。003717根据方案14所述的夹具系统，其中所述第一和第二多个快速连接部从公和母快速连接部中选择。003818根据方案14所述的夹具系统，其中所述基座夹具包括前面上的至少一个延伸构件，其与所述模块化夹具的后面上的至少一个槽配合连接，以在所述模块。
21、化夹具附接到所述基座夹具时支撑所述模块化夹具。附图说明0039在此描述的附图仅为示例说明作用，并不在任何方面限制本发明公开的范围。0040图1为根据本发明原理的示例CNC机床的侧视图；0041图2A为根据本发明原理的示例基座夹具的前视图；0042图2B为根据本发明原理的基座夹具的侧视图；0043图3为示出根据本发明原理的灵活夹具系统的后视图；以及0044图4为与本发明的灵活夹具系统一起使用的组装辅助装置的侧示意图。具体实施方式0045以下描述本质上仅为示例，并无意于限制本公开、应用和用途。0046结合参照附图1，示意性示出了示例CNC机床，并大致标记为附图标记10。CNC机床10用于加工示例工。
22、件12。CNC机床10能在工件12上进行操作的例子包括铣、钻、攻和铰，但并不仅限于这些。在所提供的例子中，工件12示出为变速箱。但是，应认识到只要不脱离本发明的范围，工件12可采用各种形式。CNC机床10包括工具14，其可操作以在工件12上进行操作。只要不脱离本发明的范围，工具14可采用不同的形式。工具14的例子包括但不限于心轴、钻头、磨具、刀具等。根据本发明的原理，工件12通过基座夹具16和灵活夹具20相对于工具14保持固定。0047转向图2A和2B，基座夹具16包括前面18。4个液压致动的公夹持部22布置于前面18上。在所提供的例子中，4个夹持部22优选为日本的PASCALCORPORAT。
23、ION出售的PAL系统夹持部。但是，应认识到只要不脱离本发明的范围，可采用其它类型的液压夹持部。夹持部22可操作以保持和接合灵活夹具20，以下将更详细描述。两个延伸构件24从前面18延伸出。延伸构件24用于帮助支撑灵活夹具20。0048基座夹具16进一步包括布置在前面18中的多个快速连接部或夹具，其将液压流体如油、空气和水连通至灵活夹具20。例如，液压夹持快速连接部26布置于前面18上的基座夹具16底部附近。液压夹持快速连接部26可操作以提供液压流体来命令夹持操作。液压松开夹持快速连接部28可操作以提供液压流体来命令松开夹持操作。液压夹具插座JACK或快速连接部30可操作以提供液压流体来致动控。
24、制特征，其被采用来支撑工件12以避免加工时工件12的任何摇动。气动松开夹持验证快速连接部32可操作以验证控制特征已在收到液压松开夹持信号后松开夹持。气动撑垫RESTPAD控制和夹持验证快速连接部34可操作以控制撑垫未示出，并验证控制特征已在收到夹持液压信号后夹持。最后，水快速连接特征36可操作以提供用于冷却的水到灵活夹具20。基座夹具进一步包括多个流体通道39，其布置成贯穿基座夹具，其与液压流体、空气和水的源说明书CN102019558ACN102019572A5/6页837连通，并且与液压夹持部22和快速连接夹具2836连通。在不脱离本发明范围的情况下，流体通道39可具有任何形状或横截面，并。
25、可具有任何数量的分支。流体通道39可操作以使液压流体、空气或水从液压流体、空气和水的源连通至液压夹持部22和快速连接夹具2836。虽然在所提供的例子中，基座夹具16为垂直式基座夹具，应认识到在不脱离本发明范围的情况下，基座夹具16可为水平式基座夹具。0049转向图3，并继续参照图1、2A和2B，现在将更详细地描述灵活夹具20。灵活夹具20是用于容纳特定工件12的模块化夹具，从而CNC机床10可在工件12上进行特定操作。灵活夹具20的尺寸设计成由基座夹具16支撑和夹持。灵活夹具20能够根据要使用的工件12类型和要进行的加工操作类型，快速简单地由其他灵活夹具20替换。灵活夹具20为盘形，并包括用于。
26、接合基座夹具16的前面18的后表面38，和控制表面或前表面40，其具有用于保持和接合工件12的控制特征41。应认识到对于任何给定的工件12和要进行的加工操作，控制特征41在灵活夹具20上可变化。0050灵活夹具20包括布置于后表面38上的多个夹持部和快速连接部，其可操作以接合基座夹具16上的夹持部和快速连接部。相应地，灵活夹具20包括4个液压致动的母夹持部42，其可操作以与基座夹具16的4个夹持部22接合。4个夹持部42最好采用来自日本PASCAL公司的PAL系统夹持部。但是，在不脱离本发明范围的情况下，能够理解可以采用其他形式的液压夹持部。两个槽44延伸穿过灵活夹具20，其尺寸适于容纳基座夹。
27、具16上的两个延伸单元24。延伸单元24用于帮助支撑灵活夹具20。0051液压夹持快速连接部46可操作以与基座夹具16的液压夹持快速连接部26相连接，从而命令灵活夹具20上的控制特征41接合或夹持工件12。液压松开夹持快速连接部48可操作以与基座夹具16上的液压松开夹持快速连接部28连接，从而命令灵活夹具20上的控制特征41接合或夹持工件12。液压夹具插座或快速连接部50可操作以与基座夹具16上的液压夹具插座或快速连接部30相连接，从而命令控制特征41支撑工件12，以避免工件12在加工时的任何摇动。另外，与液压插座快速连接部30相关的控制特征41用于将工件12相对于工件基准面定位。气动松开夹持。
28、验证快速连接部52可操作以与气动松开夹持验证快速连接部32连接，以验证控制特征41是否已经在接收到松开夹持命令后松开夹持。气动撑垫控制和夹持验证快速连接部54可操作以与基座夹具16的气动撑垫控制和夹持验证快速连接部34相连接，以验证控制特征41是否已经在接收到夹持命令后夹持。这些气动验证控制部与夹持部42和夹持特征41的空气传感器连通，从而确保公夹持部在母底座上的正确落座。该防误差特征用于确保灵活夹具20和基座夹具16的正确水平布置。最后，水快速连接特征56可操作以与基座夹具16的水快速连接特征36相连接。0052灵活夹具20包括形成在灵活夹具20内的多个流体通道60，其在控制特征41和快速连。
29、接特征4656之间连通。在不脱离本发明范围的情况下，流体通道60可具有任何形状或横截面，并可具有任何数量的分支。流体通道60可操作以将液压流体、空气或水从快速连接特征4656连通至控制特征41。多个止动部62沿着灵活夹具20的周边布置在流体通道60内，以用于密封流体通道60，并防止液压流体、空气和水从灵活夹具20中泄露出。0053转向图4，组装辅助装置大致示为附图标记70。辅助装置70用于快速和有效地说明书CN102019558ACN102019572A6/6页9将灵活夹具20从基座夹具16上移除和替换。辅助装置70包括基座车72，其具有多个可锁定轮74。垂直臂76从基座车72向上延伸。水平臂。
30、78可滑动地放置在垂直臂76上。活塞筒80连接到水平臂78和垂直臂76上。活塞筒80用于相对于垂直臂76提升或降低水平臂78。0054支架80可滑动地放置在水平臂78上。支架80放置在水平臂78之下。支架80构造为要么在垂直位置，要么在水平位置接合灵活夹具20。优选地，采用螺栓将灵活夹具20连接至支架80，然而只要不脱离本发明范围，也可以采用其他手段将灵活夹具20连接至支架80。组装辅助装置70可操作以将灵活夹具20置换为直至并超过450磅。尽管组装辅助装置70在所提供的例子中为手动操作装置，但在应认识到不脱离本发明范围的情况下，辅助装置70可为自动辅助装置。0055本发明的描述本质上仅为示例的，不脱离本发明要旨的变化应也属于本发明范围内。这种变化不能认为背离本发明的精神和范围。说明书CN102019558ACN102019572A1/5页10图1说明书附图CN102019558ACN102019572A2/5页11图2A说明书附图CN102019558ACN102019572A3/5页12图2B说明书附图CN102019558ACN102019572A4/5页13图3说明书附图CN102019558ACN102019572A5/5页14图4说明书附图CN102019558A。