CN106238929B - 一种切割方管的自定心夹头及切割装置 - Google Patents

一种切割方管的自定心夹头及切割装置 Download PDF

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宋强
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济南大学
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    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702Auxiliary equipment

Abstract

本发明公开了一种切割方管的自定心夹头及切割装置,包括由内向外依次同轴安装的内套、外套和空心主轴,内套与外套、外套与空心主轴均间隙配合;空心主轴在驱动装置的驱动下沿其轴线旋转;内套和外套的外圆柱面上,一端各自连接驱动其沿着空心主轴的轴线方向移动的驱动气缸,另一端各自与过渡齿轮啮合,过渡齿轮固定在空心主轴上,与空心主轴同步转动;同时,过渡齿轮与齿条啮合,齿条安装在空心主轴的径向方向上,与空心主轴的轴线方向垂直,且齿条带动与其相连的滑板沿着空心主轴的径向方向运动,在滑板上安装有对工件进行夹紧的夹紧装置。

Description

一种切割方管的自定心夹头及切割装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种方管切割装置,具体涉及一种切割方管的自定心夹头及切割装 置。
背景技术
[0002]用激光切割机在长矩形管材上打孔、切割异形表面或切断下料时,管材要有2个夹 头配合工作,工件尾部有一个死夹头将工件夹紧,进给系统使工件长度方^伺服送进,该夹 头回转自由度不限制,可以自由转动;在切割工作区还要求有一个活动自定心夹头,该夹头 自带动力驱动工件旋转,切割时将工件夹紧,工件需要进给移动时,夹紧机构需要松开,工 件移动到位时,再夹紧工件且能够自动定心。由于夹紧机构要随转动装置旋转,通常动力源 也要随夹具转动,一般需要电枢或旋转接头等部件,导致夹具结构复杂、体积庞大,制造成 本高。
发明内容
[0003] 为了解决现有技术中存在的夹具结构复杂、体积庞大,制造成本高等问题,本发明 公开了一种切割方管的自定心夹头以及切割装置,本发明用气缸作驱动装置,气缸位置不 变化,顾不需使用旋转接头,本夹头用于激光切割管材,可夹持工件旋转运动,并且2对卡爪 径向位移自动定心,夹紧或松开工件。
[0004] 本发明采用的技术方案如下:
[0005] 一种切割方管的自定心夹头,包括由内向外依次同轴安装的内套、外套和空心主 轴,所述内套与外套、外套与空心主轴均间隙配合;所述的空心主轴在驱动装置的驱动下沿 其轴线旋转;所述内套和外套的外圆柱面上,一端各自连接驱动其沿着空心主轴的轴线方 向移动的驱动气缸,另一端各自与过渡齿轮啮合,所述的过渡齿轮固定在空心主轴上,与空 心主轴同步转动;同时,所述的过渡齿轮与齿条啮合,所述的齿条安装在空心主轴的径向方 向上,与空心主轴的轴线方向垂直,且齿条带动与其相连的滑板沿着空心主轴的径向方向 运动,在滑板上安装有对工件进行夹紧的夹紧装置。
[0006] 进一步的,所述的外套和内套的形状相似,均为一个空心轴套结构。
[0007] 进一步的,所述外套和内套的外圆柱面上,其一端各自与至少两个拨盘相连,另一 端各自对称的设有至少两个与过渡齿轮啮合的齿条。
[0008] 进一步的,每个所述的拨盘各自与一个驱动气缸的活塞杆相连,且所述的拨盘与 活塞杆之间可以相对转动。
[0009] 进一步的,一个齿条各自对应一个滑板,多个滑板均匀的设置在空心主轴的径向 方向上。
[0010] 进一步的,在每个所述的滑板上都安装有夹紧装置,所述的夹紧装置包括滚轮架, 在所述的滚轮架上安装有滚轮卡爪。
[0011] 进一步的,所述的空心主轴的外圈与一个输入齿轮相连,所述的输入齿轮与主轴 齿轮啮合,所述的主轴齿轮由一个伺服电机驱动;
[0012]进一步的,所述的空心主轴由轴承定位固定在夹具壳体上。
[0013] —种方管切割装置,包括前面所述的自定心夹头。
[0014] 工作过程如下:
[0015] 1)卡爪旋转运动
[0016] 空心主轴由轴承定位,固定在夹具壳体上,伺服电机经输入齿轮与主轴齿轮传动, 带动空心主轴伺服转动;由于整个运动转换机构、夹紧机构都装在空心主轴上,空心主轴的 转动即是卡爪旋转运动;
[0017] 2)运动方向转换机构
[0018] 过渡齿轮安装在空心主轴上,与空心主轴同步转动,其本身也可自转;过渡齿轮分 别与内套及外套前端齿条啮合,使得内套及外套可与空心主轴同步转动,但可分别轴向移 动。
[0019] 作为夹紧动力源的多个气缸安装在尾部固定支架上,其中一部分气缸驱动内套, 另外一部分气缸驱动外套,保持受力平衡。当汽缸杆动作时,拨盘推动内套或者外套向前移 动,由于内套或者外套前端的齿条与过渡齿轮啮合,因此驱动过渡齿轮旋转,所述的过渡齿 轮又与齿条啮合,因此驱动齿条沿着与空心主轴垂直且远离空心主轴的方向移动,且齿条 与有导向导轨的滑板连接在一起,因此滑板沿着与空心主轴垂直且远离空心主轴的方向移 动,而滑板上又安装滚轮架及滚轮卡爪,因此,气缸的活塞杆的轴向运动可以转变为滚轮卡 爪的径向运动,将工件夹紧或松开。由于位移范围的限制,工件尺寸变化较大时,可改变滚 轮架滑板上的位置。
[0020] 拨盘与活塞杆之间有轴承,允许相对转动,因此当内套或外套转动时,汽缸杆并不 需转动,省去了旋转接头等元件。
[0021] 本发明的有益效果如下:
[0022] 1.应用范围广。多个均匀分布的滚轮卡爪分别同步移动实现自定心,可用于矩形、 方形及圆形管材夹紧;
[0023] 2.结构简单。气缸不需转动,不需旋转接头,故障少、造价低;
[0024] 3.结构尺寸小型化。气缸不随工件转动,夹头径向尺寸小;
[0025] 4.使用范围大。空心主轴通孔能通过大尺寸管件。
附图说明
[0026] 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。
[0027] 图1本发明的主视图;
[0028] 图2为图1的A-A视图;
[0029] 图中:1内套,2外套,3空心主轴,4主轴齿轮,5过渡齿轮,6齿条,7滑 板,
[0030] 8滚轮卡爪,9滚轮架,10滑板,11输入齿轮,12拨盘,13气缸。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0032] 实施例1
[0033] 切割方管的自定心夹头,包括由内向外依次同轴安装的内套、外套和空心主轴,内 套与外套、外套与空心主轴均间隙配合;空心主轴在驱动装置的驱动下沿其轴线旋转;所述 内套和外套的外圆柱面上,一端各自连接驱动其沿着空心主轴的轴线方向移动的驱动气 缸,另一端各自与过渡齿轮啮合,所述的过渡齿轮固定在空心主轴上,与空心主轴同步转 动;同时,所述的过渡齿轮与安装在滑板上的齿条啮合,所述的滑板安装在空心主轴的径向 方向上,与空心主轴的轴线方向垂直,所述的齿条的轴向方向与空心主轴的轴线方向也垂 直。且在所述的滑板上安装有对工件进行夹紧的夹紧装置;
[0034] 进一步的,外套和内套的形状相似,均为一个空心轴套结构。
[0035]进一步的,外套和内套的外圆柱面上,其一端各自与至少两个拨盘相连,另一端各 自对称的设有至少两个与过渡齿轮啮合的齿条。
[0036]进一步的,每个所述的拨盘各自与一个驱动气缸的活塞杆相连,且所述的拨盘与 活塞杆之间可以相对转动。
[0037] 进一步的,一个齿条各自对应一个滑板,多个滑板均匀的设置在空心主轴的径向 方向上。
[0038]进一步的,在每个所述的滑板上都安装有夹紧装置,所述的夹紧装置包括滚轮架, 在所述的滚轮架上安装有滚轮卡爪。
[0039] 进一步的,空心主轴的外圈与一个输入齿轮相连,所述的输入齿轮与主轴齿轮啮 合,所述的主轴齿轮由一个伺服电机驱动;
[0040] 进一步的,空心主轴由轴承定位固定在夹具壳体上。
[0041]具体的如图1、2所示,包括内套1、外套2和空心主轴3,内套1的外圆柱面上,其一端 两个拨盘相连,另一端对称的设有两个与过渡齿轮啮合的齿条;外套的结构与内套1相似, 与也与两个拨盘12相连,另一端对称的设有两个与过渡齿轮啮合的齿条;两个拨盘12各自 与一个驱动气缸13相连;
[0042]四个驱动气缸均匀的设置在空心主轴的径向方向上;
[0043]空心主轴3在伺服电机、主动齿轮4、过渡齿轮5的驱动下,沿着其轴线方向旋转,在 空心主轴上安装有四个过渡齿轮5,四个过渡齿轮5外圈一方面分别与四个安装在外套和内 套的齿条啮合,另一方面与四个安装在滑板上的齿条6啮合;齿条6安装在空心主轴的径向 方向上,与空心主轴的轴线方向垂直,且齿条带动与其相连的滑板沿着空心主轴的径向方 向运动;
[0044]四个过渡齿轮5均匀的分布设置在空心主轴的径向方向上;四个滑板均匀的分布 设置在空心主轴的径向方向上;四个齿条均匀的分布设置在空心主轴的径向方向上;
[0045]在滑板7上安装有对工件进行夹紧的滚轮卡爪8,滚轮卡爪8安装在滚轮架9上。
[0046] 具体的工作过程如下:
[0047] 1)卡爪旋转运动
[0048]法兰盘式空心主轴3由轴承定位,固定在夹具壳体上,伺服电机经输入齿轮丨丨与主 钿凶牝4传功,市功£心主轴3伺服转动;由于整个运动转换机构、夹紧机构都装在空心主轴 3上,空心主轴3的转动即是卡爪旋转运动。
[0049] 2)运动方向转换机构
[0050]内套1及外套2形状相似,前端外圆柱面对称分布2条齿条,可与2个过渡齿轮5啮 合,外套2的内圆与空心、主轴3内孔间隙配合;内套1外圆与外套2内孔间隙配合;空心主轴3 可将过渡齿轮安装在空心主轴上,与空心主轴同步转动,其本身也可自转;过渡齿轮5分别 与内套1及外套2前端齿条啮合,使得内套1及外套2可与空心主轴3同步转动,但可分别轴向 移动。
[0051]作为夹紧动力源的4个气缸安装在尾部固定支架上,2个气缸驱动内套1,另外2个 气缸驱动外套2,保持受力平衡。当汽缸杆动作时,拨盘推动内套或者外套向前移动,由于内 套或者外套前端的齿条与过渡齿轮啮合,因此驱动过渡齿轮旋转,所述的过渡齿轮又与齿 条啮合,因此驱动齿条沿着与空心主轴垂直且远离空心主轴的方向移动,且齿条与有导向 导轨的滑板连接在一起,因此滑板沿着与空心主轴垂直且远离空心主轴的方向移动,而滑 板上又安装滚轮架及滚轮卡爪,因此,气缸的活塞杆的轴向运动可以转变为滚轮卡爪的径 向运动,将工件夹紧或松开。由于位移范围的限制,工件尺寸变化较大时,可改变滚轮架滑 板上的位置。
[0052]拨盘与活塞杆之间有轴承,允许相对转动,因此当内套1或外套2转动时,汽缸杆并 不需转动,省去了旋转接头等元件。
[0053] 实施例2
[0054] 一种方管切割装置,包括实施例1中所述的自定心夹头。
[0055]上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范 围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1. 一种切割方管的自定心夹头,其特征在于:包括由内向外依次同轴安装的内套、外套 和空心主轴,所述内套与外套、外套与空心主轴均间隙配合;所述的空心主轴在驱动装置的 驱动下沿其轴线旋转;所述内套和外套的外圆柱面上,一端各自连接驱动其沿着空心主轴 的轴线方向移动的驱动气缸,另一端各自与过渡齿轮啮合,所述的过渡齿轮固定在空心主 轴上,与空心主轴同步转动;同时,所述的过渡齿轮与齿条啮合,所述的齿条安装在空心主 轴的径向方向上,与空心主轴的轴线方向垂直,且齿条带动与其相连的滑板沿着空心主轴 的径向方向运动,在滑板上安装有对工件进行夹紧的夹紧装置。
2. 如权利要求1所述的切割方管的自定心夹头,其特征在于:所述的外套和内套的形状 相似,均为一个空心轴套结构。
3.如权利要求1所述的切割方管的自定心夹头,其特征在于:所述外套和内套一端的外 圆柱面上各自与至少两个拨盘相连,另一端的外圆柱面上各自对称的设有至少两个与过渡 齿轮哨合的齿条。
4.如权利要求3所述的切割方管的自定心夹头,其特征在于:每个所述的拨盘各自与一 个驱动气缸的活塞杆相连,且所述的拨盘与活塞杆之间可以相对转动。
5.如权利要求3所述的切割方管的自定心夹头,其特征在于:多个所述的滑板均匀的设 置在空心主轴的径向方向上。
6.如权利要求5所述的切割方管的自定心夹头,其特征在于:在每个所述的滑板上都安 装有夹紧装置。
7.如权利要求6所述的切割方管的自定心夹头,其特征在于:所述的夹紧装置包括滚轮 架,在所述的滚轮架上安装有滚轮卡爪。
8.如权利要求1所述的切割方管的自定心夹头,其特征在于:所述的空心主轴的外圈与 一个输入齿轮相连,所述的输入齿轮与主轴齿轮啮合,所述的主轴齿轮由一个伺服电机驱 动。
9.如权利要求1所述的切割方管的自定心夹头,其特征在于:所述的空心主轴由轴承定 位固定在夹具壳体上。
10. ~'种方s切割装置,包括权利要求任一项所述的自定心夹头。
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