CN105563216B - 一种孔用机械紧口装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种孔用机械紧口装置，包括箱体、凸轮、平底从动件、夹头装置、动力装置和复位装置。由伺服电机输入动力，经减速器传递至平底凸轮机构。凸轮旋转一周，有推程、远休止、回程、近休止四个阶段。其中平底从动件向上运动，因分瓣夹头的外锥面与平底从动件上端的内锥面的配合，从而将分瓣夹头合拢夹紧，对工件两端进行紧口，然后待夹紧工序完成后进入回程阶段，在弹力和重力作用下，使得分瓣夹头复位，通过凸轮的转动使得紧口动作不断重复。本发明的孔用机械紧口装置可实现自动化生产，使用于不同工件的紧口要求，是一种全自动、可调节、低成本的孔用机械紧口装置。

Description

一种孔用机械紧口装置

技术领域

本发明涉及机械设备制造技术领域，具体涉及一种孔用机械紧口装置。

背景技术

近几年来，我国制造业的快速发展推动着工具制造业的前进，许多行业都进入了大批量生产时代。尤其是在大批量加工或处理杆件、管件、瓶状工件、索状工件等时，需要每隔一定时间间隔进行一次紧口操作，完成相应送料工序。对于不同材质的工件，人工紧口无法实现标准化，影响紧口质量。因此，全自动、可调节、成本低的紧口装置是一个技术难题。

发明内容

本发明的目的是针对杆件、管件、瓶状工件、索状工件的紧口标准化程度低，操作繁琐的问题，提供一种全自动、可调节、成本低的紧口装置。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种孔用机械紧口装置，包括箱体、凸轮、平底从动件、夹头装置、动力装置和复位装置。

所述箱体的顶部外侧具有一个凸起的圆筒，该圆筒的上端面为环形平面，下端与箱体的内腔连通。所述凸轮、平底从动件、动力装置和复位装置位于箱体内。所述动力装置的输出轴上安装凸轮。所述凸轮与上方的平底从动件接触。

所述平底从动件由平板和圆柱杆组成。所述圆柱杆垂直于平板。所述圆柱杆空心，它的外侧具有一圈环形凸缘。所述圆柱杆的上端面钻有一个倒圆台状的凹槽。所述复位装置内具有弹性元件，该弹性元件支撑在环形凸缘与箱体的顶部之间。所述平底从动件上升时，复位装置的弹性元件被压缩。

所述夹头装置位于圆筒内。所述夹头装置包括定位板、限位杆、六爪夹头、定位螺栓和复位弹簧。

所述定位板的下部分为圆柱，上部分为倒圆台。所述定位板的倒圆台上开有六个呈环形阵列分布的通孔。所述定位板的轴线上开有贯穿其上下表面的阶梯型通孔，这个阶梯型通孔的底端小孔内刻有一段螺纹使得柱状的限位杆安装在孔内。

所述定位板上安装六爪夹头。所述六爪夹头分为六瓣夹头单元，这六瓣夹头单元组合在一起呈倒圆台状，其中心围成一个圆柱型空腔。所述限位杆的上端伸入这个圆柱型空腔中。所述六爪夹头外围的锥度与平底从动件上端的凹槽相契合。每瓣夹头单元上开有贯穿其上下表面的长槽孔。相邻的夹头单元之间连有复位弹簧，这些复位弹簧的轴线处于同一水平位置。所述六爪夹头的每瓣夹头单元通过定位螺栓限制在定位板上。每根定位螺栓贯穿夹头单元上的长槽孔，并从定位板的倒圆台下表面伸出。所述定位螺栓的下端带有一段螺纹，通过旋入螺母将定位螺栓与定位板固定在一起。

工作时，所述夹头装置位于平底从动件上端的凹槽内，所述六爪夹头的上表面顶住圆筒的内部顶面。所述圆筒上端面中心有通孔，这个通孔周围开有六个呈环形阵列分布的小孔，供定位螺栓插入。通过平底从动件的上下移动使得夹头装置间断地产生夹紧力。

进一步，所述动力装置包括伺服电机和减速器。所述伺服电机的输出轴与减速器的输入轴连接。所述减速器的输出轴上安装凸轮。

进一步，所述六爪夹头的每瓣夹头单元的内侧面上设置有凹陷的槽或凸起的齿。

进一步，所述箱体的顶部内侧具有一个防尘圆筒。所述防尘圆筒与平底从动件的环形凸缘之间留有缝隙，用于调节防尘圆筒内部的压强。所述防尘圆筒位于圆筒的下方。所述复位装置位于防尘圆筒内部。

进一步，所述复位装置包括六根弹簧限位杆和六个弹簧。所述平底从动件的环形凸缘上开有六个呈环形阵列分布的阶梯孔。所述弹簧限位杆的上端刻有一段螺纹，通过螺母与箱体固连在一起。所述弹簧限位杆的下端贯穿环形凸缘的阶梯孔。所述弹簧穿套在弹簧限位杆上。所述弹簧的下端与环形凸缘的阶梯孔内台阶面接触，上端与箱体内侧顶部的台阶面接触。

需要说明的是，本发明的紧口装置由伺服电机输入动力，经行星减速器传递至平底凸轮机构。凸轮旋转一周，有推程、远休止、回程、近休止四个阶段。推程阶段：平底从动件向上运动，因夹头装置的外锥面与平底从动件上端凹槽的内锥面配合，从而将分瓣夹头合拢夹紧，对工件两端进行紧口，分瓣夹头径向及轴向定位由安装在每瓣夹头单元中的定位螺栓来保证。平底从动件上升到指定位置后，进入远休止阶段：夹头装置保持夹紧状态。夹紧工序完成后，进入回程阶段：工件紧口完成后，分瓣夹头的复位通过安装在各夹头单元间的复位弹簧完成，而平底从动件在重力和复位装置的弹力作用下作回程运动。近休止阶段：平底从动件保持不动，一次紧口工作完成，随着凸轮的运动，重复紧口动作。

本发明的技术方案与现有技术相比，具有如下的有益效果：

1、设计方案中的电机采用低转速伺服电机，可控制输出扭矩和转速，以适应不同型号工件的紧口。减速器采用行星传动方式，减速比大，结构紧凑，传动平稳，可有效控制噪声。

2、本发明技术方案采用的凸轮机构是一种高副机构，具有结构简单、紧凑、工作可靠等特点，通过设计凸轮的轮廓曲线，推动平底从动件精确的实现预期的运动规律，使夹头装置完成夹紧工作，不需要反转伺服电机，即能实现第二次紧口，可实现自动化生产，大幅度提高生产效率。

3、在凸轮转速一定的情况下，凸轮机构各个阶段的时间可以确定。从而，可确定夹紧周期以及夹紧工件的送料时间间隔。

4、夹头装置采用分瓣设计，可以有效的避免疲劳破坏，便于加工。

5、采用定位螺栓，可以有效的避免由于采用分瓣设计带来的定位精度问题，保证分瓣夹头轴向及径向夹紧精度。

6、在各瓣夹头单元之间添加复位弹簧，从而使六爪夹头复位。

7、限位杆与定位板采用螺纹连接，这样便于更换，同时满足夹紧不同工件的要求。

8、采用弹簧限位杆可以有效防止弹簧偏斜或弯曲，保证弹簧复位的精度。

附图说明

图1为本发明的孔用机械紧口装置示意图；

图2为图1中A-A处的剖视图；

图3为图2中Q处的局部放大图；

图4为包括圆筒在内的夹头装置俯视图；

图5为图4中B-B处的剖视图；

图6为图4中复位弹簧轴线所在平面的剖视图；

图7为夹头装置的整体结构示意图；

图8为每瓣夹头单元示意图；

图9为定位板与限位杆的组合示意图；

图10为图9的剖面示意图；

图11为凸轮的s-t曲线图。

图中：伺服电机1、箱体2、防尘圆筒201、圆筒202、减速器3、凸轮4、平底从动件5、弹簧限位杆6、弹簧7、夹头装置8、定位板801、限位杆802、六爪夹头803、定位螺栓804、复位弹簧805。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

参见图1至图11，一种孔用机械紧口装置，包括伺服电机1、箱体2、减速器3、凸轮4、平底从动件5、弹簧限位杆6、弹簧7和夹头装置8。

所述箱体2的顶面外侧具有一个凸起的圆筒202，该圆筒202的上端面为环形平面，下端与箱体2的内腔连通。所述圆筒202的下方具有一个防尘圆筒201。所述防尘圆筒201固定在箱体2的顶部内侧。所述防尘圆筒201与平底从动件5的环形凸缘之间留有缝隙，用于调节防尘圆筒201内部的压强。

所述伺服电机1、减速器3、凸轮4、平底从动件5、弹簧限位杆6和弹簧7位于箱体2内，且弹簧限位杆6和弹簧7还处于防尘圆筒201内。所述伺服电机1的输出轴与减速器3的输入轴连接。所述减速器3采用行星轮减速器，具有体积小、传动比大、工作平稳的特性。通过伺服电机1控制输入转矩，传递至减速器3，降低转速以增大扭矩，并传递给凸轮机构。所述减速器3的输出轴上安装凸轮4。所述凸轮4与上方的平底从动件5接触，使得平底从动件5可以有规律地上下移动。

所述平底从动件5由平板和圆柱杆组成。所述圆柱杆垂直于平板。所述圆柱杆的中部具有一圈环形凸缘。所述平底从动件5的环形凸缘上开有六个呈环形阵列分布的阶梯孔。所述圆柱杆空心，以减轻平底从动件5的质量。所述平底从动件5的上端钻有一个倒圆台状的凹槽，该凹槽的内锥面的回转直径从槽底到槽口逐渐增大。即所述圆柱杆的上端类似为锥套形状，若沿竖直平面剖开，这个凹槽的外壁呈楔形。

所述弹簧限位杆6和弹簧7配套使用，它们的数量都是六个。所述弹簧限位杆6的上端刻有一段螺纹，通过螺母与箱体2固连在一起。所述弹簧限位杆6的下端贯穿环形凸缘的阶梯孔。所述弹簧7穿套在弹簧限位杆6上。所述弹簧7的下端与环形凸缘的阶梯孔内台阶面接触，上端与箱体2内侧顶部的台阶面接触。所述平底从动件5上升时，所述弹簧7被压缩。而平底从动件5在下降时，所述弹簧7可以保证其顺利归位。

所述夹头装置8位于圆筒202内。所述夹头装置8包括定位板801、限位杆802、六爪夹头803、定位螺栓804和复位弹簧805。

所述定位板801的下部分为圆柱，上部分为倒圆台。所述定位板801的倒圆台上开有六个呈环形阵列分布的通孔。所述定位板801的轴线上开有贯穿其上下表面的阶梯型通孔，这个阶梯型通孔的底端小孔内刻有一段螺纹使得柱状的限位杆802安装在孔内。

所述定位板801上安装六爪夹头803。所述六爪夹头803分为六瓣夹头单元，这六瓣夹头单元组合在一起呈倒圆台状，其中心围成一个圆柱型空腔。所述限位杆802的上端伸入这个圆柱型空腔中。每瓣夹头单元内侧面上设置有若干凹陷的槽或凸起的齿，便于提供较大的摩擦力来夹紧工件。所述六爪夹头803外围的锥度与平底从动件5上端的凹槽相契合。每瓣夹头单元上开有贯穿其上下表面的长槽孔。相邻的夹头单元之间连有复位弹簧805，这些复位弹簧805的轴线处于同一水平位置。所述六爪夹头803的每瓣夹头单元通过定位螺栓804限制在定位板801上。每根定位螺栓804贯穿夹头单元上的长槽孔，并从定位板801的倒圆台下表面伸出。所述定位螺栓804的下端带有一小段螺纹，通过旋入螺母将定位螺栓804与定位板801固定在一起。

工作时，所述夹头装置8位于平底从动件5上端的凹槽内，所述六爪夹头803的上表面顶住圆筒202的内部顶面。所述圆筒202的上端面中心有通孔，这个通孔周围开有六个呈环形阵列分布的小孔，供定位螺栓804插入。通过平底从动件5的上下移动使得夹头装置8间断地产生夹紧力。

其具体的操作过程如下：首先测量完成正常夹紧工作所需的夹紧力，经受力分析，可确定伺服电机1的选型及减速器3的传动比。在凸轮4转速一定的情况下，设计工程实际需要的凸轮轮廓曲线(参见图11)，进而确定凸轮机构各个阶段的时间。推程阶段，平底从动件5向上运动的时间t₁可由推程角确定；远休止阶段，使夹头装置8保持夹紧状态的时间t₂可由远休止角确定；回程阶段，回程时间t₃可由回程角确定；近休止阶段，平底从动件5归位后保持不动的时间t₄可由近休止角确定。从而，可确定夹紧周期。在设计的时候应注意夹头模具的增力角,增力角的值越小，增力效果越好，驱动的行程相对较长,可以根据实际工程需要进行适当的调节。

Claims (5)

1.一种孔用机械紧口装置，其特征在于：包括箱体(2)、凸轮(4)、平底从动件(5)、夹头装置(8)、动力装置和复位装置；

所述箱体(2)的顶部外侧具有一个凸起的圆筒(202)，该圆筒(202)的上端面为环形平面，下端与箱体(2)的内腔连通；所述凸轮(4)、平底从动件(5)、动力装置和复位装置位于箱体(2)内；所述动力装置的输出轴上安装凸轮(4)；所述凸轮(4)与上方的平底从动件(5)接触；

所述平底从动件(5)由平板和圆柱杆组成；所述圆柱杆垂直于平板；所述圆柱杆空心，它的外侧具有一圈环形凸缘；所述圆柱杆的上端面钻有一个倒圆台状的凹槽；所述复位装置内具有弹性元件，该弹性元件支撑在环形凸缘与箱体(2)的顶部之间；所述平底从动件(5)上升时，复位装置的弹性元件被压缩；

所述夹头装置(8)位于圆筒(202)内；所述夹头装置(8)包括定位板(801)、限位杆(802)、六爪夹头(803)、定位螺栓(804)和复位弹簧(805)；

所述定位板(801)的下部分为圆柱，上部分为倒圆台；所述定位板(801)的倒圆台上开有六个呈环形阵列分布的通孔；所述定位板(801)的轴线上开有贯穿其上下表面的阶梯型通孔，这个阶梯型通孔的底端小孔内刻有一段螺纹使得柱状的限位杆(802)安装在孔内；

所述定位板(801)上安装六爪夹头(803)；所述六爪夹头(803)分为六瓣夹头单元，这六瓣夹头单元组合在一起呈倒圆台状，其中心围成一个圆柱型空腔；所述限位杆(802)的上端伸入这个圆柱型空腔中；所述六爪夹头(803)外围的锥度与平底从动件(5)上端的凹槽相契合；每瓣夹头单元上开有贯穿其上下表面的长槽孔；相邻的夹头单元之间连有复位弹簧(805)，这些复位弹簧(805)的轴线处于同一水平位置；所述六爪夹头(803)的每瓣夹头单元通过定位螺栓(804)限制在定位板(801)上；每根定位螺栓(804)贯穿夹头单元上的长槽孔，并从定位板(801)的倒圆台下表面伸出；所述定位螺栓(804)的下端带有一段螺纹，通过旋入螺母将定位螺栓(804)与定位板(801)固定在一起；

工作时，所述夹头装置(8)位于平底从动件(5)上端的凹槽内，所述六爪夹头(803)的上表面顶住圆筒(202)的内部顶面；所述圆筒(202)上端面中心有通孔，这个通孔周围开有六个呈环形阵列分布的小孔，供定位螺栓(804)插入；通过平底从动件(5)的上下移动使得夹头装置(8)间断地产生夹紧力。

2.根据权利要求1所述的一种孔用机械紧口装置，其特征在于：所述动力装置包括伺服电机(1)和减速器(3)；所述伺服电机(1)的输出轴与减速器(3)的输入轴连接；所述减速器(3)的输出轴上安装凸轮(4)。

3.根据权利要求1所述的一种孔用机械紧口装置，其特征在于：所述六爪夹头(803)的每瓣夹头单元的内侧面上设置有凹陷的槽或凸起的齿。

4.根据权利要求1所述的一种孔用机械紧口装置，其特征在于：所述箱体(2)的顶部内侧具有一个防尘圆筒(201)；所述防尘圆筒(201)与平底从动件(5)的环形凸缘之间留有缝隙，用于调节防尘圆筒(201)内部的压强；所述防尘圆筒(201)位于圆筒(202)的下方；所述复位装置位于防尘圆筒(201)内部。

5.根据权利要求1所述的一种孔用机械紧口装置，其特征在于：所述复位装置包括六根弹簧限位杆(6)和六个弹簧(7)；所述复位装置内的弹性元件即是该六个弹簧(7)；所述平底从动件(5)的环形凸缘上开有六个呈环形阵列分布的阶梯孔；所述弹簧限位杆(6)的上端刻有一段螺纹，通过螺母与箱体(2)固连在一起；所述弹簧限位杆(6)的下端贯穿环形凸缘的阶梯孔；

所述弹簧(7)穿套在弹簧限位杆(6)上；所述弹簧(7)的下端与环形凸缘的阶梯孔内台阶面接触，上端与箱体(2)内侧顶部的台阶面接触。