CN105666190A - 一种工件夹持装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工件夹持装置，包括设置有中心夹孔的环状支撑体，中心夹孔用于穿过待夹紧的工件，环状支撑体的内周设置有三组或三组以上的夹紧单元，每组夹紧单元包括动力组件和由动力组件驱动的转换组件，转换组件包括转换中轴和设置于转换中轴一端的压块，转换中轴设置有旋转转换结构，能够将周向的转动转化为轴向的进给运动，通过轴向的进给运动能够将压块顶紧于工件的外周和环状支撑体的内周。通过转动驱动转换组件，通过旋转转换结构将旋转转化为轴向的进给运动，并以此驱动压块产生动作夹紧工件，由此将工件与环状支撑体之间的周向相对位置固定牢固，以达成将工件稳固固定的技术目的，也避免了工件质量大时加持造成工件表面损坏。

Description

一种工件夹持装置
技术领域
本发明涉及机械加工制造、建筑施工、工业无损检测、交通运输等领域，更具体地说，涉及一种工件夹持装置。
背景技术
柱体或类圆柱体工件的装夹固定在日常的工业生产中应用普遍，需求量大。比如广泛适用于机械加工、设备安装固定、检测、运输等方面的夹装固定设备。随着科学技术的发展，越来越多较大型的圆柱体或近似圆柱体工件及设备的整体装夹需求越来越突出，传统的小工件或常规工件的定心装夹已很难满足，譬如在需要夹紧并能实现较大型(直径大、重量大)工件旋转运动时，亦很难有较好的办法实现工件的同步夹紧，要么工装不同夹紧点的夹紧不能同步，要么整体的工装设备体积或结构重量上比较大、笨重，操作不灵活，成本高，制造周期长，质量不稳定。尤其是在被装夹工件表面本身又要求有特定的保护或限制时条件时，会更难以实现。
综上所述，如何有效地解决工件夹装设备难以对大尺寸的柱形工件进行稳固而又结构简单的夹持等技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工件夹持装置，该工件夹持装置的结构设计可以有效地解决工件夹装设备难以对大尺寸的柱形工件进行稳固而又结构简单的夹持等技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种工件夹持装置，包括设置有中心夹孔的环状支撑体，所述中心夹孔用于穿过待夹紧的工件，所述环状支撑体的内周设置有三组或三组以上的夹紧单元，每组所述夹紧单元包括动力组件和由所述动力组件驱动的转换组件，所述转换组件包括转换中轴和设置于所述转换中轴一端的压块，所述转换中轴设置有旋转转换结构，能够将周向的转动转化为轴向的进给运动，通过轴向的进给运动能够将压块顶紧于所述工件的外周和所述环状支撑体的内周。
优选的，上述工件夹持装置中，所述转换中轴外周设置螺纹，所述环状支撑体的中心夹孔的周围设置有与所述转换中轴螺纹配合的螺母通孔，所述转换中轴的端部与所述压块可转动连接。
优选的，上述工件夹持装置中，所述转动动力组件包括可转动安装于所述环状支撑体上的动力中轴，所述动力中轴上安装有传动齿轮，所述转换中轴上也设置有传动齿轮，所述动力中轴通过所述传动齿轮输出转动。
优选的，上述工件夹持装置中，所述动力中轴上安装有力矩限制器，所述力矩限制器为离合式结构，其内部设有调节输出力矩阈值的力矩调节结构。
优选的，上述工件夹持装置中，所述动力中轴上套装有同步结构，用于将各个所述夹紧单元的动力中轴转动同步。
优选的，上述工件夹持装置中，所述同步结构具体包括套设于所述力矩限制器外周的同步带轮和联动各个所述同步带轮的同步带。
优选的，上述工件夹持装置中，所述每组所述夹紧单元的转换组件都设置有自锁结构，所述自锁结构包括所述转换中轴外侧和所述螺母通孔内侧设置的相互配合的自锁螺纹。
优选的，上述工件夹持装置中，所述环状支撑体上中心夹孔的内侧设置有安装所述压块的压块容纳槽，所述压块为楔形压块，所述压块容纳槽的形状与所述楔形压块配合。
优选的，上述工件夹持装置中，所述自锁结构还包括所述楔形压块外侧的自锁外倒角面，和与其配合的设置于所述压块容纳槽内侧的内自锁倒角面。
优选的，上述工件夹持装置中，所述环状支撑体外周还安装有外支架，所述外支架与所述环状支撑体轴向固定、周向可转动连接，所述外支架与所述环状支撑体之间设置有旋转传动结构，通过所述旋转传动结构驱动所述环状支撑体整体转动。
本发明提供的工件夹持装置，包括设置有中心夹孔的环状支撑体，所述中心夹孔用于穿过待夹紧的工件，所述环状支撑体的内周设置有三组或三组以上的夹紧单元，每组所述夹紧单元包括动力组件和由所述动力组件驱动的转换组件，所述转换组件包括转换中轴和设置于所述转换中轴一端的压块，所述转换中轴设置有旋转转换结构，能够将周向的转动转化为轴向的进给运动，通过轴向的进给运动能够将压块顶紧于所述工件的外周和所述环状支撑体的内周。通过转动动力组件提供较为容易执行的转动运动，并由此驱动转换组件，将转换中轴通过旋转转换结构将旋转运动转化为轴向的进给运动，并以此驱动压块产生动作，压块通过自身外部体积提供沿工件外周的周向夹紧工件的作用力，由此将工件与环状支撑体之间的周向相对位置固定牢固，以达成将工件稳固固定的技术目的，这种夹紧工件的结构相对简单，执行容易仅需提供转动的动力即可，并且通过转动实现夹紧可控性好，容易即时转换夹紧或者松开的状态及夹紧的作用力大小。
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工件夹持装置的夹紧单元的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的工件夹持装置的夹紧单元的剖视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的工件夹持装置的整体装置结构示意图。
附图中标记如下：
外支架1、工件2、驱动齿轮轴3、环状支撑体4、压块5、转换中轴6、传动齿轮7、动力中轴8、同步带轮9、带轮导向结构10、力矩限制器11、旋转传动结构12。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种工件夹持装置，以解决工件夹装设备难以对大尺寸的柱形工件进行稳固而又结构简单的夹持等技术问题。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
请参阅图1、图2，图1为本发明实施例提供的工件夹持装置的夹紧单元的结构示意图；图2为本发明实施例提供的工件夹持装置的夹紧单元的剖视结构示意图。
本发明提供的工件夹持装置，包括设置有中心夹孔的环状支撑体4，所述中心夹孔用于穿过待夹紧的工件2，所述环状支撑体4的内周设置有三组或三组以上的夹紧单元，每组所述夹紧单元包括动力组件和由所述动力组件驱动的转换组件，所述转换组件包括转换中轴6和设置于所述转换中轴6一端的压块5，所述转换中轴6设置有旋转转换结构，能够将周向的转动转化为轴向的进给运动，通过轴向的进给运动能够将压块5顶紧于所述工件2的外周和所述环状支撑体4的内周。
环状支撑体为固定于中心夹孔内周的刚性环状结构，用于提供工件的固定空间及设置夹紧工件所需的转动动力组件及动力转换组件；其中优选的技术方案是动力组件及转换组件各自的中轴结构都采用可转动的结构安装于环状支撑件上。
在此基础上优选的，在环状支撑体的中心夹孔的周围设置多个用于固定夹紧单元的安装孔，可为长孔结构，以便于根据工件的需求将夹紧单元安装在与中心夹孔距离合适的位置。
通过转动动力组件提供较为容易执行的转动运动，并由此驱动转换组件，将转换中轴通过旋转转换结构将旋转运动转化为轴向的进给运动，并以此驱动压块产生动作，压块通过自身外部体积提供沿工件外周的周向夹紧工件的作用力，由此将工件与环状支撑体之间的周向相对位置固定牢固，以达成将工件稳固固定的技术目的，这种夹紧工件的结构相对简单，执行容易仅需提供转动的动力即可，并且通过转动实现夹紧可控性好，容易即时转换夹紧或者松开的状态及夹紧的作用力大小。
此外当使用工件夹持装置夹持质量和尺寸较大的工件时，采用传统的工件夹持方式需要对应的使用尺寸较大的卡爪结构，夹持实施的机械结构相对应的，在垂直工件轴向的方向上也需要具有较大的尺寸，造成夹持设备体积过大，占用相对较多的设备空间，不利于生产环境的布置；此外由于采用的工件卡爪结构尺寸大，在夹持时为了稳定质量很大的工件容易造成夹紧力过大，导致工件表面损坏，而本实施例提供的多组靠转动产生夹紧的夹紧单元，可以多点均匀分布于工件外周表面，且由于通过转动实现夹紧，而不是直接通过径向施压，执行夹紧的机械结构也就无需在垂直工件轴向的方向上做的过大。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述工件夹持装置中，所述转换中轴6外周设置螺纹，所述环状支撑体4的中心夹孔的周围设置有与所述转换中轴6螺纹配合的螺母通孔，所述转换中轴6的端部与所述压块5可转动连接。
本实施例提供的技术方案采用螺母丝杠的技术方案，使转换中轴作为丝杠，螺母通孔作为配合的螺母传动工作，从而将周向的旋转运动转化为轴向的进给运动，结构简单可靠适合本实施例的技术方案。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述工件夹持装置中，所述转动动力组件包括可转动安装于所述环状支撑体4上的动力中轴8，所述动力中轴8上安装有传动齿轮7，所述转换中轴上也设置有传动齿轮7，所述动力中轴8通过所述传动齿轮7输出转动。
本实施例提供的技术方案通过齿轮啮合的方式传递转动运动，这种传动方式传动稳定，并且可以有效传递转矩，提供压块顶紧工件的夹紧作用力，且结构简单实施容易。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述工件夹持装置中，所述动力中轴8上安装有力矩限制器11，所述力矩限制器11为离合式结构，其内部设有调节输出力矩阈值的力矩调节结构。
本实施例提供的技术方案设置力矩限制器，可达到调整每组夹紧单元的夹紧力，可达到每组夹紧单元的压块在工作时，夹紧动作的行程可以不同(根据工件表面形状适应性调整)，而夹紧力统一一致，以达到对工件外表面均匀施压防止压坏工件表面。当然由于可以具体调节每组夹紧单元的最大夹紧力，此处也可令不同夹紧单元之间的夹紧力具有固定的差值以达到特殊的技术目的，使用更加灵活，可以适应多种不同的工况。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述工件夹持装置中，所述动力中轴8上套装有同步结构，用于将各个所述夹紧单元的动力中轴8转动同步。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述工件夹持装置中，所述同步结构具体包括套设于所述力矩限制器11外周的同步带轮9和联动各个所述同步带轮9的同步带。
优选的，可在每组夹紧单元中设置带轮导向结构10，以便令各个夹紧单元之间的同步带的传动角度准确，令联动更加流畅的执行。本实施例提供的技术方案通过设置相互配合的同步带轮和同步带，以达到将装置上的各个夹紧单元的工作动作同步联动，这样就可以通过仅仅设置一个动力输出机构(如步进电机等)，就可以驱动装置上的所有夹紧单元实现同步的夹紧或松脱的动作，实施简单方便节约零件成本；其中同步带轮和同步带可以为相互配合的皮带轮、皮带或相互配合的链轮链条等结构。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述工件夹持装置中，所述每组所述夹紧单元的转换组件都设置有自锁结构，所述自锁结构包括所述转换中轴6外侧和所述螺母通孔内侧设置的相互配合的自锁螺纹。
本实施例提供的技术方案提供了一种自锁结构，通过将转换中轴上的外螺纹和螺母通孔上的内螺纹设置成自锁螺纹实现，这种结构可以达到的技术效果是当通过转动驱动压块压紧工件后，即使停止夹紧动力的输入，也可以保证压块与工件之间处于夹紧状态，而不至于因为撤消夹紧力输入而马上将工件松脱，很好地保证了工件加紧动作的稳定性和工作的连贯性。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述工件夹持装置中，所述环状支撑体4上中心夹孔的内侧设置有安装所述压块5的压块容纳槽，所述压块5为楔形压块，所述压块容纳槽的形状与所述楔形压块配合。
采用楔形压块的技术方案可以有效地在转换中轴转动行进的过程中令压块顶紧力度越来越大，有效令压块将工件夹紧防止松脱，楔形压块并配合压块容纳槽的技术方案可以更好传递压块的夹紧力度，令工件的夹紧和松脱动作进行更加迅速和流畅。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述工件夹持装置中，所述自锁结构还包括所述楔形压块外侧的自锁外倒角面，和与其配合的设置于所述压块容纳槽内侧的内自锁倒角面。
与之前的实施例道理相同，本实施例提供的这种技术方案通过相互配合的自锁倒角面实现装置不输入夹紧力情况下的保持夹紧效果，通过转动驱动压块压紧工件后，即使停止夹紧动力的输入，也可以保证压块与工件之间处于夹紧状态，而不至于因为撤消夹紧力输入而马上将工件松脱，很好地保证了工件加紧动作的稳定性和工作的连贯性。
请参阅图3，图3为本发明实施例提供的工件夹持装置的整体装置结构示意图。
为进一步优化上述技术方案，在上述实施例的基础上优选的，上述工件夹持装置中，所述环状支撑体4外周还安装有外支架1，所述外支架1与所述环状支撑体4轴向固定、周向可转动连接，所述外支架1与所述环状支撑体4之间设置有旋转传动结构12，通过所述旋转传动结构12驱动所述环状支撑体4整体转动。
其中优选的，旋转传动结构为在环状支撑体的外周设置有传动齿，外支架上设置有驱动环状支撑体转动的驱动齿轮轴3，驱动齿轮轴3为主动动力轴，通过其连接的步进电机等主动动力机构将转动输出给环状支撑体带动工件同步转动。
工业CT无损检测过程中，尤其是第三代工业CT检测中，需要工件本身能够做高精度旋转运动，即是在扫描过程中，工件在射线范围内自身旋转运动，通过采集数据和特定的算法，以一定的图像呈现检测结果。本实施例提供的装置中，可以完美实现驱动工件的高精度旋转运动，解决了工业CT领域的大型工件的装夹难题。此外，本设计装置也可适用于其他行业，比如航天系统的发射固定，大型钻井石油平台的钻井固定旋转，大型建筑件的施工脚手架固定、大型设备的安装固定等等领域。
通过环状支撑体与工件的整体结构一体的进行旋转达到在夹紧工件的同时可以保证工件的自由旋转以满足以上各种工件使用需求，通过传动齿轮之间的驱动动作保证了环状支撑体的稳定转动，能够承受相对较大的工作应力，令工件的转动动作更加平稳，保证了传动不易出现滑移错位等问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种工件夹持装置，其特征在于，包括设置有中心夹孔的环状支撑体(4)，所述中心夹孔用于穿过待夹紧的工件(2)，所述环状支撑体(4)的内周设置有三组或三组以上的夹紧单元，每组所述夹紧单元包括动力组件和由所述动力组件驱动的转换组件，所述转换组件包括转换中轴(6)和设置于所述转换中轴(6)一端的压块(5)，所述转换中轴(6)设置有旋转转换结构，能够将周向的转动转化为轴向的进给运动，通过轴向的进给运动能够将压块(5)顶紧于所述工件(2)的外周和所述环状支撑体(4)的内周。
2.根据权利要求1所述的工件夹持装置，其特征在于，所述转换中轴(6)外周设置螺纹，所述环状支撑体(4)的中心夹孔的周围设置有与所述转换中轴(6)螺纹配合的螺母通孔，所述转换中轴(6)的端部与所述压块(5)可转动连接。
3.根据权利要求2所述的工件夹持装置，其特征在于，所述转动动力组件包括可转动安装于所述环状支撑体(4)上的动力中轴(8)，所述动力中轴(8)上安装有传动齿轮(7)，所述转换中轴(6)上也设置有传动齿轮(7)，所述动力中轴(8)通过所述传动齿轮(7)输出转动。
4.根据权利要求3所述的工件夹持装置，其特征在于，所述动力中轴(8)上安装有力矩限制器(11)，所述力矩限制器(11)为离合式结构，其内部设有调节输出力矩阈值的力矩调节结构。
5.根据权利要求4所述的工件夹持装置，其特征在于，所述动力中轴(8)上套装有同步结构，用于将各个所述夹紧单元的动力中轴(8)转动同步。
6.根据权利要求5所述的工件夹持装置，其特征在于，所述同步结构具体包括套设于所述力矩限制器(11)外周的同步带轮(9)和联动各个所述同步带轮(9)的同步带。
7.根据权利要求2至6任一项所述的工件夹持装置，其特征在于，所述每组所述夹紧单元的转换组件都设置有自锁结构，所述自锁结构包括所述转换中轴(6)外侧和所述螺母通孔内侧设置的相互配合的自锁螺纹。
8.根据权利要求7所述的工件夹持装置，其特征在于，所述环状支撑体(4)上中心夹孔的内侧设置有安装所述压块(5)的压块容纳槽，所述压块(5)为楔形压块，所述压块容纳槽的形状与所述楔形压块配合。
9.根据权利要求8所述的工件夹持装置，其特征在于，所述自锁结构还包括所述楔形压块外侧的自锁外倒角面，和与其配合的设置于所述压块容纳槽内侧的内自锁倒角面。
10.根据权利要求1所述的工件夹持装置，其特征在于，所述环状支撑体(4)外周还安装有外支架(1)，所述外支架(1)与所述环状支撑体(4)轴向固定、周向可转动连接，所述外支架(1)与所述环状支撑体(4)之间设置有旋转传动结构(12)，通过所述旋转传动结构(12)驱动所述环状支撑体(4)整体转动。
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