CN106514011A - 一种自动对中电动旋转夹头 - Google Patents

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Abstract

一种自动对中电动旋转夹头，包括底座，底座上设有轴承座，轴承座内设有轴承，轴承内圈与滚芯连接，滚芯一端连接有滚芯驱动装置，另一端滚芯端壁上设有呈十字形设置的两组夹爪机构，上下对称设置的两个夹爪机构为第一组夹爪机构，左右对称设置的两个夹爪机构为第二组夹爪机构，每组夹爪机构中的至少一个夹爪机构上设有传感器，滚芯中心设有通孔，滚芯壁内设有第一空腔和第二空腔，第一空腔内设有导电滑环，第二空腔内设有两套分别驱动第一组夹爪机构和第二组夹爪机构的夹爪驱动机构，导电滑环通过导线与夹爪驱动机构连接。它具有通孔夹紧、两组夹爪、自动对中、对中可靠、整圈旋转等优点。

Description

一种自动对中电动旋转夹头
技术领域：
本发明涉及旋转夹头技术领域，具体涉及一种自动对中电动旋转夹头。
背景技术：
旋转夹头是切管机最重要的部件之一，管件型材加工时通常由两个夹头夹持切割,切割时两夹头进行同步旋转,其中一个夹头可延轴向平移,与激光切割头配合完成X、Y、Z三轴联动，满足我们所需要的切割形状,现有切管机基本都是采用上述工作原理。现有切管机采用的两个夹头分别为旋转夹头和滑动夹头，旋转夹头通常为四爪盲孔旋转夹头，滑动夹头为通孔夹头，滑动夹头上设有切割管材的激光头，采用四爪盲孔旋转夹头存在以下不足，一是必然导致切管机机身的增长，其长度必然大于管件长度；其二现有四爪盲孔旋转夹头不能自动对中，需要人工对中，对中难度大，这就导致工件安装时间远远大于一根管件加工时间，加工效率低；三是现有旋转夹头为了扩大变径行程通常设有辅助夹具，因夹头变径行程不能一次到位，通常还需要调整辅助夹具，对中难度进一步增大；四是现有旋转夹头内部设有电路或气路的夹头一般不能整圈旋转，其主要原因是无法解决内部线路或气路因整圈旋转造成的缠绕问题；五是现有旋转夹头由于四个爪是同步进行夹紧，因此主要适于夹紧圆形、方形等管件，对于矩形、不规则的管件不适于夹紧。
针对上述问题，不少科研工作人员投入其中，其中做出了一些成果，例如专利名称为旋转夹头及激光切管机(申请号：201510513625.2)的专利公开了一种旋转夹头，该旋转夹头是通孔旋转夹头，其对管件的夹紧主要是依靠卷簧的弹力带动夹爪块转动对管件进行夹紧，虽然在一定程度上解决了盲孔旋转夹头存在的一些问题，但不足之处也非常明显，由于采用卷簧作为驱动夹紧动力，这必然导致夹紧不可控制，而且由于管件自身重力的原因导致下部的卷簧受力大，很容易导致对中不准或偏心，加工精度难以保证；还有卷簧长时间使用后很容易疲劳，导致夹紧力下降，偏心问题会更加严重，而且管件旋转过程中由于离心作用，导致加工精度进一步降低，该专利还是没有彻底解决管件自动对中的问题，因此有必要设计一种可控的自动对中通孔旋转夹头。
发明内容：
本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种自动对中电动旋转夹头，它具有通孔夹紧、两组夹爪、自动对中、对中可靠、整圈旋转等优点。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种自动对中电动旋转夹头，包括底座，底座上设有轴承座，轴承座内设有轴承，轴承内圈与滚芯连接，滚芯一端连接有滚芯驱动装置，另一端滚芯端壁上设有呈十字形设置的两组夹爪机构，上下对称设置的两个夹爪机构为第一组夹爪机构，左右对称设置的两个夹爪机构为第二组夹爪机构，每组夹爪机构中的至少一个夹爪机构上设有传感器，滚芯中心设有通孔，滚芯壁内设有第一空腔和第二空腔，第一空腔内设有导电滑环，第二空腔内设有两套分别驱动第一组夹爪机构和第二组夹爪机构的夹爪驱动机构，导电滑环通过导线与夹爪驱动机构连接。
所述夹爪机构包括夹爪底座，夹爪底座上设有轨道，轨道上设有滑块，滑块侧面设有齿条，滑块端部转动设有夹爪，每组夹爪机构中的两个夹爪机构上的齿条安装位置相同。
所述夹爪驱动机构包括驱动电机、同步齿圈和传动齿轮，驱动电机与活动设置在第二空腔内壁上的同步齿圈连接，同步齿圈上对称设有两个传动齿轮，每个传动齿轮再通过设置在滚芯端壁上的传动轴与夹爪齿轮连接，夹爪齿轮与夹爪机构中的齿条连接，每一套夹爪驱动机构对应连接一组夹爪机构，驱动电机通过导线与导电滑环连接，驱动电机和传感器通过导线分别与控制器连接。
所述驱动电机与蜗杆连接，蜗杆与涡轮连接，涡轮通转轴与驱动齿轮连接，驱动齿轮与同步齿圈连接。
所述滚芯驱动装置包括设置在滚芯一端的同步带轮，同步带轮通过同步带与外部伺服电机连接。
所述导电滑环包括定子和转子，定子安装在轴承座上，转子安装在滚芯上，定子通过导线与外部电源连接，转子通过导线与驱动电机连接。
所述夹爪底座上设有刻度尺。
所述第一组夹爪机构和第二组夹爪机构沿轴向方向错位设置。
两套所述夹爪驱动机构对称设置在滚芯第二空腔内。
所述传感器为接触传感器或压力传感器。
所述驱动电机为伺服电机。
所述轴承沿轴向设有两个。
所述控制器设置在轴承座外部，通过无线信号与驱动电机和传感器连接。
所述控制器设置在滚芯内，通过导电滑环与控制器连接供电，控制器通过导线与驱动电机和传感器连接。
本发明采用上述方案，针对现有切管机旋转夹头使用时存在的技术问题，设计了一种自动对中电动旋转夹头，通过设计轴承、轴承内设有滚芯、导电滑环、夹爪驱动机构和夹爪机构，实现旋转夹头为通孔夹头，能够精确快速的实现自动对中；通过设计导电滑环解决滚芯内部电机、控制器的用电问题；通过设计两组夹爪机构，且两组夹爪机构错位设置，实现两组夹爪机构独立夹紧，能够夹紧更多类型的管件，同时独立夹紧控制更加方便快捷；通过设计夹爪驱动机构，实现一套夹爪驱动机构精确控制一组夹爪机构的相向运动或背向运动；通过设计涡轮蜗杆传动方式，具有单级速比大、噪音小、振动小、可以垂直设置有效节约空间，更重要的是能够防止逆转，从而保证夹爪夹紧的可靠性；通过设计齿轮齿条传动，确保夹爪机构运动的准确；通过设计齿圈，实现一个驱动轮能够同时带动两个夹爪机构同时做相向运动或背向运动，同步性能好。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明图1的A-A方向的剖视图；
图3是本发明部分结构的立体结构示意图；
其中，1、底座，2、轴承座，3、轴承，4、滚芯，5、同步带轮，6、夹爪机构，7、第一组夹爪机构，8、第二组夹爪机构，9、通孔，10、第一空腔，11、第二空腔，12、导电滑环，13、夹爪驱动机构，14、驱动电机，15、同步齿圈，16、传动齿轮，17、滚芯端壁，18、传动轴，19、夹爪齿轮，20、齿条，21、同步带，22、外部伺服电机，23、蜗杆，24、涡轮，25、转轴，26、驱动齿轮，27、夹爪底座，28、轨道，29、滑块，30、夹爪，31、刻度尺，32、传感器，33、机架，34、滑动夹头，35、驱动机构。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
如图1-3所示，一种自动对中电动旋转夹头，包括底座1，底座1上设有轴承座2，轴承座2内设有轴承3，轴承3内圈与滚芯4连接，滚芯4一端连接有滚芯驱动装置，另一端滚芯端壁上设有呈十字形设置的两组夹爪机构6，上下对称设置的两个夹爪机构6为第一组夹爪机构7，左右对称设置的两个夹爪机构6为第二组夹爪机构8，每组夹爪机构中的至少一个夹爪机构6上设有传感器32，滚芯4中心设有通孔9，滚芯4壁内设有第一空腔10和第二空腔11，第一空腔10内设有导电滑环12，第二空腔11内设有两套分别驱动第一组夹爪机构7和第二组夹爪机构8的夹爪驱动机构13，导电滑环12通过导线与夹爪驱动机构13连接，通过设计轴承3、轴承3内设有滚芯4、导电滑环12、夹爪驱动机构13和夹爪机构6，实现旋转夹头为通孔夹头，能够精确快速的实现自动对中。
夹爪机构6包括夹爪底座27，夹爪底座27上设有轨道28，轨道28上设有滑块29，滑块29侧面设有齿条20，滑块29端部转动设有夹爪30，每组夹爪机构中的两个夹爪机构6上的齿条20安装位置相同。
夹爪驱动机构13包括驱动电机14、同步齿圈15和传动齿轮16，驱动电机14与活动设置在第二空腔内壁上的同步齿圈15连接，同步齿圈15上对称设有两个传动齿轮16，每个传动齿轮16再通过设置在滚芯端壁17上的传动轴18与夹爪齿轮19连接，夹爪齿轮19与夹爪机构6中的齿条20连接，每一套夹爪驱动机构13对应驱动一组夹爪机构6，驱动电机14通过导线与导电滑环12连接，驱动电机14和传感器32通过导线分别与控制器连接，通过设计齿圈15，实现一个传动齿轮16能够同时带动两个夹爪机构6同时做相向运动或背向运动，同步性能好。
驱动电机14与蜗杆23连接，蜗杆23与涡轮24连接，涡轮24通转轴25与驱动齿轮26连接，驱动齿轮26与同步齿圈15连接，通过设计涡轮蜗杆传动方式，具有单级速比大、噪音小、振动小、可以垂直设置有效节约空间，更重要的是能够防止逆转，从而保证夹爪30夹紧的可靠性。
滚芯驱动装置包括设置在滚芯一端的同步带轮5，同步带轮5通过同步带21与外部伺服电机22连接。
滚芯驱动装置包括设置在滚芯一端的链轮，链轮通过链条与外部伺服电机22连接。
导电滑环12包括定子和转子，定子安装在轴承座2上，转子安装在滚芯4上，定子通过导线与外部电源连接，转子通过导线与驱动电机14连接，通过设计导电滑环解决滚芯4内部供电问题。
夹爪底座27上设有刻度尺31。
第一组夹爪机构7和第二组夹爪机构8沿轴向方向错位设置，通过错位设置，实现对管材夹紧更加可靠，同时能够夹紧直径更小的管材，进一步扩大夹紧对中范围。
两套所述夹爪驱动机构13对称设置在滚芯4第二空腔11内，对称设计运转更加平稳。
传感器32为接触传感器或压力传感器。
驱动电机14为伺服电机。
轴承3沿轴向设有两个，支撑效果更好。
控制器设置在轴承座2外部，通过无线信号与驱动电机26和传感器32连接；或者控制器设置在滚芯4内，通过导电滑环12与控制器连接供电，控制器通过导线与驱动电机26和传感器32连接。
本发明的工作原理如下：
首先，将待加工管件一端放置在本发明旋转夹头的通孔9内，另一端放置在滑动夹头上，启动旋转夹头上的两套夹爪驱动机构13，驱动电机14通过蜗杆涡轮传动将动力传递给同步齿圈15，同步齿圈15在通过传动齿轮16将动力传递给夹爪齿轮19，夹爪齿轮19转动带动齿条20移动，从而带动同一组上的夹爪机构7做相向运动，使夹爪30对待加工管件自带对中，对中完成后，传感器32将检测信号发送给控制器，驱动电机14停止工作，然后外部伺服电机22通过同步带21带动同步带轮5转动，同步带轮5在带动滚芯4转动，进而带动待加工管件转动，滑动夹头上的激光切割头对待加工管件进行加工，加工完成后通过驱动电机14反正，带动同一组夹头机构6背向运动，然后卸载加工完成的管件，本发明的旋转夹头具有自动对中，缩短机身长度，对中可靠等优点。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种自动对中电动旋转夹头，其特征在于：包括底座，底座上设有轴承座，轴承座内设有轴承，轴承内圈与滚芯连接，滚芯一端连接有滚芯驱动装置，另一端滚芯端壁上设有呈十字形设置的两组夹爪机构，上下对称设置的两个夹爪机构为第一组夹爪机构，左右对称设置的两个夹爪机构为第二组夹爪机构，每组夹爪机构中的至少一个夹爪机构上设有传感器，滚芯中心设有通孔，滚芯壁内设有第一空腔和第二空腔，第一空腔内设有导电滑环，第二空腔内设有两套分别驱动第一组夹爪机构和第二组夹爪机构的夹爪驱动机构，导电环通过导线与夹爪驱动机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动对中电动旋转夹头，其特征在于：所述夹爪机构包括夹爪底座，夹爪底座上设有轨道，轨道上设有滑块，滑块侧面设有齿条，滑块端部转动设有夹爪，每组夹爪机构中的两个夹爪机构上的齿条安装位置相同。
3.根据权利要求1所述的一种自动对中电动旋转夹头，其特征在于：所述夹爪驱动机构包括驱动电机、同步齿圈和传动齿轮，驱动电机设置在滚芯第二空腔内壁上，驱动电机与活动设置在第二空腔内壁上的同步齿圈连接，同步齿圈上对称设有两个传动齿轮，每个传动齿轮再通过设置在滚芯端壁上的传动轴与夹爪齿轮连接，夹爪齿轮与夹爪机构连接，每一套夹爪驱动机构对应连接一组夹爪机构，驱动电机通过导线与导电滑环连接，驱动电机和传感器通过导线分别与控制器连接。
4.根据权利要求3所述的一种自动对中电动旋转夹头，其特征在于：所述驱动电机与蜗杆连接，蜗杆与涡轮连接，涡轮通转轴与驱动齿轮连接，驱动齿轮与同步齿圈连接。
5.根据权利要求1所述的一种自动对中电动旋转夹头，其特征在于：所述滚芯驱动装置包括设置在滚芯一端的同步带轮，同步带轮通过同步带与外部伺服电机连接。
6.根据权利要求1所述的一种自动对中电动旋转夹头，其特征在于：所述导电滑环包括定子和转子，定子安装在轴承座上，转子安装在滚芯上，定子通过导线与外部电源连接，转子通过导线与驱动电机连接。
7.根据权利要求2所述的一种自动对中电动旋转夹头，其特征在于：所述夹爪底座上设有刻度尺。
8.根据权利要求1所述的一种自动对中电动旋转夹头，其特征在于：所述第一组夹爪机构和第二组夹爪机构沿轴向方向错位设置。
9.根据权利要求1所述的一种自动对中电动旋转夹头，其特征在于：两套所述夹爪驱动机构对称设置在滚芯第二空腔内。
10.根据权利要求1所述的一种自动对中电动旋转夹头，其特征在于：所述传感器为接触传感器或压力传感器。
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