CN103785871A - 一种棒料自动夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种棒料自动夹紧装置，包括：固定板、主轴壳、主轴、轴承、端盖、弹簧夹头、套筒、推力杆、止动器、夹紧电机、电机支架组件和主轴驱动模块；主轴壳和电机支架组件分别安装在固定板上；主轴穿过主轴壳安装在主轴壳的内部，主轴与主轴壳之间安装有轴承；端盖盖装于主轴的前端；弹簧夹头位于主轴的前端，弹簧夹头的前端面为平面且与端盖贴合；套筒套设于弹簧夹头的外围；推力杆安装于主轴内部，推力杆中部设有外螺纹与主轴的内螺纹配合，推力杆前端抵住套筒的后端；推力杆后端通过止动器与夹紧电机连接；夹紧电机安装于电机支架组件上；主轴驱动模块与主轴连接。本发明具有夹紧精度高，夹紧稳定，同时夹紧电机过载保护的特点。

Description

一种棒料自动夹紧装置

技术领域

本发明涉及机械装备技术领域，具体涉及一种棒料自动夹紧装置。

背景技术

夹紧装置是工业上常用的机械设备，在机械加工机床上极为常见。棒料的自动夹紧装置多见于数控车床。

现有技术中的棒料自动夹紧装置，采用弹簧夹头夹紧棒料。弹簧夹头的夹紧控制方式，是采用轴向拉动弹簧夹头的方式，使弹簧夹头向后移动，在套筒的内锥面与弹簧夹头的外锥面的配合下，迫使弹簧夹头的夹爪径向收缩，达到夹紧目的。然而在此夹紧过程中，弹簧夹头发生了轴向的位移，从而影响了棒料夹紧的位置，使夹紧的精度无法保证。且弹簧夹头的轴向移动多用气缸控制，自锁能力较差，夹紧效果大大降低。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种棒料自动夹紧装置，具有夹紧精度高，夹紧稳定，同时夹紧电机过载保护的特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种棒料自动夹紧装置，包括：固定板、主轴壳、主轴、轴承、端盖、弹簧夹头、套筒、推力杆、止动器、夹紧电机、电机支架组件和主轴驱动模块；主轴壳和电机支架组件分别安装在固定板上；主轴呈中空管状，内部设有内螺纹，主轴穿过主轴壳安装在主轴壳的内部，主轴与主轴壳之间安装有轴承；端盖设有中心孔，端盖盖装于主轴的前端；弹簧夹头设有外锥面，弹簧夹头位于主轴的前端，弹簧夹头的前端面为平面且与端盖贴合；套筒套设于弹簧夹头的外围，套筒前端设有内锥面与弹簧夹头的外锥面贴合；推力杆安装于主轴内部，推力杆中部设有外螺纹与主轴的内螺纹配合，推力杆前端抵住套筒的后端；推力杆后端通过止动器与夹紧电机连接；夹紧电机安装于电机支架组件上；主轴驱动模块与主轴连接。

进一步的，所述止动器包括：止动盘、止动轮、钢球、弹簧和紧定螺钉；止动盘呈圆形，中心设有中心孔，止动盘圆周外部沿径向设有多个贯通至中心孔的通孔，止动盘与推力杆同轴固定连接；止动轮呈圆形，中心设有连接孔，止动轮圆周外部设有与止动盘的通孔数量相等的凹槽，止动轮嵌于止动盘的中心孔内，止动轮的外径与止动盘的中心孔间隙配合，止动轮的凹槽与止动盘的通孔位置一一对应，夹紧电机通过止动轮的连接孔与止动轮连接；每组对应的凹槽与通孔之间卡设有一个钢球；止动盘圆周外部每个通孔设有紧定螺钉，紧定螺钉与通孔螺纹连接；每个钢球与紧定螺钉之间设有一个弹簧。

进一步的，所述电机支架组件包括：电机安装座和电机安装板；电机安装座安装在固定板上，电机安装座与电机安装板通过一滑动副连接，夹紧电机安装于电机安装板上。

进一步的，所述滑动副包括：设置在电机安装座上的燕尾槽和设置在电机安装板上的燕尾凸块；燕尾凸块可滑动地嵌入燕尾槽内。

进一步的，所述夹紧电机上设有减速器。

进一步的，所述主轴驱动模块包括：电机座、主轴电机、同步带轮和同步带；电机座安装于固定板上；主轴电机安装于电机座上；同步带轮与主轴电机连接；同步带绕接于同步带轮与主轴之上，带动主轴转动。

进一步的，所述主轴电机上设有减速器。

本发明所提供的一种棒料自动夹紧装置，采用推动套筒压迫弹簧夹头的夹紧控制方式，使弹簧夹头夹紧，从而避免了弹簧夹头的轴向位移，提高夹紧精度。推力杆采用螺纹推动，自锁能力强，夹紧稳定。同时采用止动器对夹紧电机进行过载保护，防止夹紧电机烧坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种棒料自动夹紧装置的内部结构示意图。

图2为本发明止动器的结构示意图。

图3为本发明主轴驱动模块的结构示意图。

附图标记说明：

1、固定板       2、主轴壳

3、主轴         4、弹簧夹头

5、端盖         6、套筒

7、轴承         8、同步带轮

9、同步带       10、电机座

11、主轴电机    12、推力杆

13、止动盘      14、止动轮

15、钢球        16、弹簧

17、紧定螺钉    18、夹紧电机

19、电机安装座  20、电机安装板

21、止动器      22、主轴驱动模块

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1和图3，一种棒料自动夹紧装置，包括：固定板1、主轴壳2、主轴3、轴承7、端盖5、弹簧夹头4、套筒6、推力杆12、止动器21、夹紧电机18、电机支架组件和主轴驱动模块22。

固定板1用于为设备整体提供支撑底座。

主轴壳2用于充当夹紧装置的外壳，保护夹紧装置内部的各个部件；主轴壳2安装在固定板1上。

主轴3用于搭载其内部的夹紧部件，主轴3是可以绕轴向旋转运动的，承担夹紧装置的运动功能；主轴3呈中空管状，内部设有内螺纹，主轴3穿过主轴壳2安装在主轴壳2的内部，主轴3与主轴壳2之间安装有轴承7。轴承7减小了主轴3和主轴壳2之间的滑动摩擦力，从而使主轴3旋转时更顺畅稳定，减小噪音，也减小了主轴3的磨损，保障了主轴3的使用寿命。

端盖5用于封装主轴3的前端，并为弹簧夹头4提供轴向定位；端盖5设有中心孔，端盖5盖装于主轴3的前端。夹紧装置工作时，棒料从夹紧装置前端进入，端盖5的中心孔用于放入棒料。

弹簧夹头4用于夹紧棒料，是发挥夹持功能的重要部件；弹簧夹头4设有外锥面，弹簧夹头4位于主轴3的前端，弹簧夹头4的前端面为平面且与端盖5贴合。弹簧夹头4是夹持设备中常用的标准部件，其自身材料具有一定的弹性。弹簧夹头4顺着圆周方向排列着多个夹爪，当外锥面受到轴向压力时，会产生径向的分力，迫使圆周上排列的多个夹爪向径向弹性变形，由此对位于弹簧夹头4中部的工件进行夹持。当外锥面不再受到轴向压力时，径向的分力也随之消除，根据弹簧夹头4自身材料的弹性，排列在圆周上的多个夹爪弹性复位，由此松开位于弹簧夹头4中部的工件。

套筒6用于轴向压迫弹簧夹头4，控制弹簧夹头4的夹紧与松开；套筒6套设于弹簧夹头4的外围，套筒6前端设有内锥面与弹簧夹头4的外锥面贴合。为了确保套筒6轴向运动顺畅，套筒6与主轴3之间间隙配合。

推力杆12用于控制套筒6的轴向运动，从而控制弹簧夹头4的夹紧与松开；推力杆12安装于主轴3内部，推力杆12中部设有外螺纹与主轴3的内螺纹配合，推力杆12前端抵住套筒6的后端。当推力杆12旋转时，通过推力杆12的外螺纹与主轴3的内螺纹配合，推力杆12能在轴向上发生位移。根据螺纹的自锁特性，轴向上的载荷不能使推力杆12发生轴向位移。因而套筒6对推力杆12的反作用力不会使推力杆12向后移动，使夹紧装置在夹紧状态下具有极强的自锁能力。

请参阅图2，止动器21用于连接推力杆12与夹紧电机18，同时对夹紧电机18起到过载保护的作用。所述止动器21包括：止动盘13、止动轮14、钢球15、弹簧16和紧定螺钉17；止动盘13呈圆形，中心设有中心孔，止动盘13圆周外部沿径向设有多个贯通至中心孔的通孔，止动盘13与推力杆12同轴固定连接；止动轮14呈圆形，中心设有连接孔，止动轮14圆周外部设有与止动盘13的通孔数量相等的凹槽，止动轮14嵌于止动盘13的中心孔内，止动轮14的外径与止动盘13的中心孔间隙配合，止动轮14的凹槽与止动盘13的通孔位置一一对应，夹紧电机18通过止动轮14的连接孔与止动轮14连接；每组对应的凹槽与通孔之间卡设有一个钢球15；止动盘13圆周外部每个通孔设有紧定螺钉17，紧定螺钉17与通孔螺纹连接；每个钢球15与紧定螺钉17之间设有一个弹簧16。

止动器21正常工作时，夹紧电机18将扭矩传递至止动轮14，止动轮14通过钢球15将扭矩传递到止动盘13，再由止动盘13带动推力杆12旋转。当弹簧夹头4夹紧后，套筒6无法再进一步向前移动，因而对推力杆12产生较强的反作用力，阻止推力杆12继续向前旋转推进。此时阻力矩通过止动盘13传递至钢球15，然而止动轮14依然传递着夹紧电机18的驱动力矩，在止动轮14的凹槽的作用下，钢球15产生径向跳动，抵抗弹簧16的压紧力沿径向向外位移，脱离止动轮14的凹槽移动至止动盘13的通孔中。钢球15不再卡设于止动盘13的通孔与止动轮14的凹槽之间，因而不再对止动盘13与止动轮14传递力矩，止动盘13与止动轮14之间出现打滑现象。打滑过程中任凭夹紧电机18继续带动止动轮14转动，止动盘13的阻力矩也不会传递至夹紧电机18，继而对夹紧电机18产生了保护作用，防止夹紧电机18烧坏。直到止动盘13与止动轮14之间的阻力矩减小，钢球15才会在弹簧16的压力作用下回到止动轮14的凹槽上，继续在止动轮14与止动盘13之间传递力矩。需要说明的是，紧定螺钉17具有控制止动轮14与止动盘13之间传递扭矩的临界值的作用。当紧定螺钉17沿径向向内旋紧，弹簧16受到的压力增大，从而增加对钢球15的压力，使钢球15不容易脱离止动轮14的凹槽，难以发生打滑现象；当紧定螺钉17沿径向向外松开，弹簧16受到的压力减小，对钢球15的压力也减小，使钢球15较容易脱离止动轮14的凹槽，较易发生打滑现象。即，沿径向向内旋紧紧定螺钉17，可使止动轮14与止动盘13之间可传递的扭矩临界值增大；反之，沿径向向外松开紧定螺钉17，可使止动轮14与止动盘13之间可传递的扭矩临界值减小。止动轮14与止动盘13之间可传递的扭矩临界值的大小，根据实际情况调节。

电机支架组件用于安装夹紧电机18，并且在推力杆12运动的过程中对夹紧电机18作轴向位移补偿；电机支架组件安装在固定板1上。所述电机支架组件包括：电机安装座19和电机安装板20；电机安装座19安装在固定板1上，电机安装座19与电机安装板20通过一滑动副连接，夹紧电机18安装于电机安装板20上。

通过连接于电机安装座19与电机安装板20之间的滑动副，安装在电机安装板20上的夹紧电机18能在推力杆12的轴向方向上进行滑动。当夹紧电机18旋转，带动推力杆12运动时，推力杆12在螺纹的作用下会在轴向方向上发生位移，与之连接的夹紧电机18也需要跟随推力杆12进行轴向方向的位移补偿。推力杆12与夹紧电机18通过止动器21连接，通过推力杆12的带动，夹紧电机18在滑动副的作用下做直线滑动，完成推力杆12轴向方向的位移补偿。作为优选，在本实施例中，所述滑动副包括：设置在电机安装座19上的燕尾槽和设置在电机安装板20上的燕尾凸块；燕尾凸块可滑动地嵌入燕尾槽内。

夹紧电机18用于驱动推力杆12运动，从而控制夹紧装置的夹紧与松开；夹紧电机18安装于电机支架组件上。夹紧电机18自身为伺服电机，转速较快。为了提高夹紧装置自身的控制精度，提高夹紧电机18转矩，作为优选，所述夹紧电机18上设有减速器。

请参阅图3，所述棒料自动夹紧装置还包括主轴驱动模块22；主轴驱动模块22用于驱动主轴3旋转，从而带动棒料做旋转运动。所述主轴驱动模块22包括电机座10、主轴电机11、同步带轮8和同步带9；电机座10安装于固定板1上；主轴电机11安装于电机座10上；同步带轮8与主轴电机11连接；同步带9绕接于同步带轮8与主轴3之上，带动主轴3转动。由于主轴电机11自身转速较快，扭矩较小，为降低转速，提高扭矩，作为优选，所述主轴电机11上设有减速器。

在主轴驱动模块22带动主轴3转动的过程中，推力杆12与主轴3做同向等速转动，根据相对运动的原理，推力杆12与主轴3相对静止，夹紧装置的夹紧或松开状态保持不变。当夹紧装置有需要夹紧或松开棒料时，只需要改变夹紧电机18的转速，使推力杆12与主轴3产生相对运动，即可控制弹簧夹头4的夹紧与松开。

本发明所提供的一种棒料自动夹紧装置，采用推力杆12推动套筒6压迫弹簧夹头4的方式控制夹紧与松开。相对于现有技术中，用拉动弹簧夹头4使弹簧夹头4受套筒6压力夹紧的控制方式，本发明的技术方案避免了弹簧夹头4的轴向位移，保持弹簧夹头4在夹紧的过程中轴向固定，大大提高了夹紧精度。推力杆12采用螺纹推动，利用螺纹的自锁特性，使夹紧装置的自锁能力大大增强。相对于现有技术中，采用气动元件或液压元件进行推动的技术方案，本发明采用螺纹推动的技术方案具有更高的夹持稳定性，且结构简单，无需额外设计气动或液压回路。为了配合螺纹推动的运动方式，本发明采用止动器21将推力杆12与夹紧电机18连接，对夹紧电机18进行过载保护，防止夹紧电机18烧坏。本发明用在数控车床主轴3中可以自动夹紧与松开的零件，也可以用在背轴中实现双主轴3的对接加工，实现生产加工自动化。本发明夹持精度高，结构简单实用、结构紧凑、安装方便。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种棒料自动夹紧装置，其特征在于，包括：固定板、主轴壳、主轴、轴承、端盖、弹簧夹头、套筒、推力杆、止动器、夹紧电机、电机支架组件和主轴驱动模块；主轴壳和电机支架组件分别安装在固定板上；主轴呈中空管状，内部设有内螺纹，主轴穿过主轴壳安装在主轴壳的内部，主轴与主轴壳之间安装有轴承；端盖设有中心孔，端盖盖装于主轴的前端；弹簧夹头设有外锥面，弹簧夹头位于主轴的前端，弹簧夹头的前端面为平面且与端盖贴合；套筒套设于弹簧夹头的外围，套筒前端设有内锥面与弹簧夹头的外锥面贴合；推力杆安装于主轴内部，推力杆中部设有外螺纹与主轴的内螺纹配合，推力杆前端抵住套筒的后端；推力杆后端通过止动器与夹紧电机连接；夹紧电机安装于电机支架组件上；主轴驱动模块与主轴连接。

2.根据权利要求1所述的棒料自动夹紧装置，其特征在于，所述止动器包括：止动盘、止动轮、钢球、弹簧和紧定螺钉；止动盘呈圆形，中心设有中心孔，止动盘圆周外部沿径向设有多个贯通至中心孔的通孔，止动盘与推力杆同轴固定连接；止动轮呈圆形，中心设有连接孔，止动轮圆周外部设有与止动盘的通孔数量相等的凹槽，止动轮嵌于止动盘的中心孔内，止动轮的外径与止动盘的中心孔间隙配合，止动轮的凹槽与止动盘的通孔位置一一对应，夹紧电机通过止动轮的连接孔与止动轮连接；每组对应的凹槽与通孔之间卡设有一个钢球；止动盘圆周外部每个通孔设有紧定螺钉，紧定螺钉与通孔螺纹连接；每个钢球与紧定螺钉之间设有一个弹簧。

3.根据权利要求1所述的棒料自动夹紧装置，其特征在于，所述电机支架组件包括：电机安装座和电机安装板；电机安装座安装在固定板上，电机安装座与电机安装板通过一滑动副连接，夹紧电机安装于电机安装板上。

4.根据权利要求3所述的棒料自动夹紧装置，其特征在于，所述滑动副包括：设置在电机安装座上的燕尾槽和设置在电机安装板上的燕尾凸块；燕尾凸块可滑动地嵌入燕尾槽内。

5.根据权利要求1所述的棒料自动夹紧装置，其特征在于：所述夹紧电机上设有减速器。

6.根据权利要求1所述的棒料自动夹紧装置，其特征在于，所述主轴驱动模块包括：电机座、主轴电机、同步带轮和同步带；电机座安装于固定板上；主轴电机安装于电机座上；同步带轮与主轴电机连接；同步带绕接于同步带轮与主轴之上，带动主轴转动。

7.根据权利要求6所述的棒料自动夹紧装置，其特征在于：所述主轴电机上设有减速器。

Images