CN107228796A - 一种平推楔形夹紧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平推楔形夹紧装置，属于试验机夹具领域，其执行机构由楔块体及楔块组成，试验时楔块体及夹具体受力，楔块体前端为楔形机构，故夹持力可以随着试样所受拉伸力的增加而增大，试样不易打滑，对试样实施夹紧可靠；同时操作简单方便，相比楔形夹具夹持范围大，而且楔块对试样平移夹紧没有任何轴向附加力。本方案具有以压缩空气为动力源，介质清洁，能源供应方便，夹紧松开迅速，试验时间短，工作效率高，劳动强度低等优点，还具有初始夹紧力小、可夹持非对称试样等诸多优点。采用本装置可以使试验机行业迈上一个新的台阶，同时可以进一步实现夹紧过程的自动化，增强可控性，为进一步实现材料试验的全自动化奠定坚实的基础。
Description
技术领域
本发明属于试验机夹具技术领域，具体涉及一种夹紧试样的平推楔形夹紧装置。
背景技术
在材料拉伸试验中，夹具对试样夹持是否牢靠决定着试验数据是否准确。
为了夹持牢靠、减小夹块与试样的滑移，试验机上广泛使用斜楔式夹紧方式，如图1所示为手动楔形夹具，它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧试样的，斜楔式夹紧具有初始夹紧力小、夹持力可以随着试样所受拉伸力的增加而增大的特点，能有效避免试样存在的打滑现象。
但在斜楔式拉伸夹具夹持试样的过程中，需要对楔块施加一个轴向推力，在这个推力的作用下，楔块沿轴向运动，进而对试样施加夹紧力，这种斜楔式拉伸夹具通过楔块上下运动来调整试样安装空间，调整范围小，试样尺寸系列差别较大时需频繁更换楔块；同时楔块轴向运动夹紧试样的同时会对试样产生一个轴向附加力，使试样在试验开始之前就承受外力；同时这种手动式楔形夹紧装置夹紧缓慢，影响生产效率；劳动条件差，工人操作频繁，容易疲劳；夹紧力离散性大，并且难以产生较大的夹紧力。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种平推楔形夹紧装置，夹持可靠、试样与夹具不打滑、夹持范围大，不需频繁更换夹块且夹紧过程中试样不承受任何轴向附加力。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种平推楔形夹紧装置，包括执行机构、夹具体、驱动单元和传动机构；
所述执行机构包括设置在所述夹具体内的第一楔块体、第一楔块、第二楔块体和第二楔块；所述第一楔块体和所述第一楔块通过楔形结构配合；所述第二楔块体和所述第二楔块通过楔形结构配合；所述第一楔块和所述第二楔块这两者的夹紧面相对布置；
所述驱动单元能够通过所述传动机构使得所述第一楔块体和所述第二楔块体之间的距离减小，进而使得所述第一楔块和所述第二楔块之间的距离减小。
优选的，所述传动机构包括第一丝杠和第二丝杠；
所述第一楔块体与所述第一丝杠螺纹配合；所述第二楔块体与所述第二丝杠螺纹配合。
优选的，所述传动机构还包括同旋向传动机构；所述驱动单元能够通过所述同旋向传动机构驱使所述第一丝杠和所述第二丝杠同向旋转；所述第一丝杠和所述第二丝杠平行且螺纹方向相反。
优选的，所述同旋向传动机构包括齿轮轴、第一齿轮组和第二齿轮组；
所述第一齿轮组设置在所述齿轮轴和所述第一丝杠之间；
所述第二齿轮组设置在所述齿轮轴和所述第二丝杠之间。
优选的，所述齿轮轴包括第一齿轮轴、第二齿轮轴和连接在两者之间的轴套；
所述第一齿轮组包括：固定在所述第一齿轮轴上的第一小齿轮，和固定在所述第一丝杠上与所述第一小齿轮啮合的第一大齿轮；
所述第二齿轮组包括：固定在所述第二齿轮轴上的第二小齿轮，和固定在所述第二丝杠上与所述第二小齿轮啮合的第二大齿轮。
优选的，所述传动机构还包括小带轮、同步带和大带轮；
所述小带轮通过所述同步带与所述大带轮连接，所述大带轮与所述齿轮轴连接用于传递动力。
优选的，还包括单侧操作机构；所述单侧操作机构包括：用于驱使第二丝杠转动的大手轮，和用于锁死所述第二齿轮轴的小手轮。
优选的，所述执行机构还包括设置在楔块体和其相应楔块之间的贴紧连接机构；
所述贴紧连接机构包括螺纹销、第一压缩弹簧、第一锁紧销、第二锁紧销和定位销；
所述楔块上开定位槽，所述楔块体上开孔，二者之间通过所述定位销定位；
所述楔块体上开贴紧槽，所述螺纹销、所述第一压缩弹簧、所述第一锁紧销和所述第二锁紧销顺序布置在所述贴紧槽内，所述螺纹销与所述第一压缩弹簧之间平面接触，所述第一压缩弹簧和所述第一锁紧销之间平面接触，所述锁紧销与所述螺纹销之间不接触保留足够间隙，所述第一锁紧销及所述第二锁紧销之间锥面接触，所述第二锁紧销与所述楔块固定连接，螺纹销与所述楔块体螺纹连接。
优选的，还包括丝杠间隙消除机构；
所述丝杠间隙消除机构包括弹簧挡块和第三压缩弹簧；
所述弹簧挡块固定连接于楔块体，所述夹具体上开设弹簧安装槽，所述第三压缩弹簧放置于所述夹具体的弹簧安装槽内，所述第三压缩弹簧(的活动端与所述弹簧挡块接触。
优选的，所述驱动单元为气动、电动、液压或手动。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的平推楔形夹紧装置，试验时楔块体及夹具体受力，楔块体前端为楔形机构，故夹持力可以随着试样所受拉伸力的增加而增大，试样不易打滑，对试样实施夹紧可靠；同时操作简单方便，平推夹具相比楔形夹具夹持范围大，不必因试样尺寸系列变化大而频繁更换楔块，而且楔块对试样平移夹紧没有任何轴向附加力。
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为现有技术中手动楔形夹具的结构简图；
图2本发明实施例提供的驱动单元连接的结构示意图；
图3本发明实施例提供的传动单元的结构示意图；
图4本发明实施例提供的楔块与楔块体连接的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的气动平推楔形夹紧装置非对称试样夹持原理结构示意图。
其中，1为气动马达，2为小带轮，3为同步带，4为大带轮，5为第一齿轮轴，6为第一小齿轮，7为轴套，8为夹具体，9为大手轮，10为第二大齿轮，11为第二丝杠，12为第二楔块体，13为第二楔块，14为第一楔块，15为第一楔块体，16为第一丝杠，17为第一大齿轮，18为第二小齿轮，19为小手轮，20为第二齿轮轴，21为螺纹销，22为第一压缩弹簧，23为第一锁紧销，24为第二锁紧销，25为定位销，26为第二压缩弹簧，27为弹簧挡块，28为第三压缩弹簧。
具体实施方式
本发明公开了一种平推楔形夹紧装置，该装置夹持试样可靠，不打滑，操作简单方便，夹持范围大，夹紧过程中试样不承受轴向附加力，同时还可以夹持非对称试样。
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。
本发明实施例提供的平推楔形夹紧装置，其核心改进点在于，包括执行机构、夹具体8、驱动单元和传动机构；
其中，执行机构包括设置在夹具体8内的第一楔块体15、第一楔块14、第二楔块体12和第二楔块13；第一楔块体15和第一楔块14通过楔形结构配合；第二楔块体12和第二楔块13通过楔形结构配合；第一楔块14和第二楔块13这两者的夹紧面相对布置；其具体结构可以参照图3所示，夹具体8与第一楔块体15和第二楔块体12间隙配合，两个楔块体的前端均为楔形结构分别与第一楔块14和第二楔块13连接，楔块的夹紧面为平面；
驱动单元能够通过传动机构使得楔块体15和第二楔块体12之间的距离减小，进而使得第一楔块14和第二楔块13之间的距离减小，运动方向垂直于其夹紧平面，即为平推，实现对试样两侧夹紧。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的平推楔形夹紧装置，试验时楔块体及夹具体受力，楔块体前端为楔形机构，故夹持力可以随着试样所受拉伸力的增加而增大，试样不易打滑，对试样实施夹紧可靠；同时操作简单方便，平推夹具相比楔形夹具夹持范围大，不必因试样尺寸系列变化大而频繁更换楔块，而且楔块对试样平移夹紧没有任何轴向附加力。
作为优选，传动机构包括第一丝杠16和第二丝杠11；
第一楔块体15与第一丝杠16螺纹配合；第二楔块体12与第二丝杠11螺纹配合。通过驱动单元驱使丝杠转动，从而带动楔块体(丝母)前后移动。采用丝杠螺母方式的传动机构效率和精度高，能够实现微进给。具体的，驱动单元能够驱使两根丝杠带着两个楔块体及楔块相向或相背运动，实现对试样两侧同时夹紧与放松；还可以单独驱使某个丝杠带着其楔块体及楔块运动，夹持非对称试样。当然，传动机构还可以采用蜗轮蜗杆、曲柄滑块或者齿轮齿条等形式。
为了进一步优化上述的技术方案，传动机构还包括同旋向传动机构；驱动单元能够通过同旋向传动机构驱使第一丝杠16和第二丝杠11同向旋转；第一丝杠16和第二丝杠11共轴线且螺纹方向相反，其具体结构可以参照图3所示，楔块体、楔块和丝杠在夹具体8内对称布置。同旋向传动机构传递给第一丝杠16与第二丝杠11运动的方向相同，由于两根丝杠分别为左右旋结构，故第一楔块14和第二楔块13同时向夹具体8中间或者两端运动，实现试样的夹紧与放松。同旋向方式有利于精简传动结构，使整个装置紧凑。
在本设计提供的具体实施例中，同旋向传动机构包括齿轮轴、第一齿轮组和第二齿轮组；第一齿轮组设置在齿轮轴和第一丝杠16之间；第二齿轮组设置在齿轮轴和第二丝杠11之间。齿轮传动方式精准可靠效率高，结构紧凑。
如图2和图3所示，齿轮轴包括第一齿轮轴5、第二齿轮轴20和连接在两者之间的轴套7，保证传动紧固；
第一齿轮组包括：固定在第一齿轮轴5上的第一小齿轮6，和固定在第一丝杠16上与第一小齿轮6啮合的第一大齿轮17，起到减速增力作用，下同；
第二齿轮组包括：固定在第二齿轮轴20上的第二小齿轮18，和固定在第二丝杠11上与第二小齿轮18啮合的第二大齿轮10。
作为优选，传动机构还包括小带轮2、同步带3和大带轮4，其结构可以参照图2所示；
小带轮2通过同步带3与大带轮4连接，起到减速增力作用，大带轮4与齿轮轴连接并传递动力。这种方式的传动机构方便其各部件的合理布设，有利于减小整个装置的体积。
本发明实施例提供的平推楔形夹紧装置，还包括单侧操作机构；该单侧操作机构包括：用于驱使第二丝杠11转动的大手轮9，和用于锁死第二齿轮轴20的小手轮19。对非对称试样的夹持可以通过松开小手轮19上锁紧螺钉，把小手轮19移动至第二齿轮轴20的轴端锁死，再通过按压第二齿轮轴20和小手轮19使第二小齿轮18和第二大齿轮10脱开啮合，这时旋转大手轮9带动第二丝杠11转动，使第二楔块体12及第二楔块13前后移动，实现非对称试样夹紧空间的调整，并且这一过程中通过第二楔块体12上刻度线保证试样的中心通过试验机及夹具中心。进一步的，传动机构还包括作用于第二齿轮轴20的复位机构，具体可以为如图5所示的第二压缩弹簧26，待第二楔块体12及第二楔块13移动到指定位置后松开第二齿轮轴20，该第二齿轮轴20在第二压缩弹簧26回复力作用下使第二小齿轮18和第二大齿轮10重新进入啮合，之后驱动单元工作实现非对称试样的夹持。
为了进一步优化上述的技术方案，执行机构还包括设置在楔块体和其相应楔块之间的贴紧连接机构，即可应用于第一楔块体15和第一楔块14之间，亦可为第二楔块体12和第二楔块13之间；
该贴紧连接机构包括螺纹销21、第一压缩弹簧22、第一锁紧销23、第二锁紧销24和定位销25，其结构可以参照图4所示；
楔块两侧开定位槽，楔块体上开孔，二者之间通过定位销25定位；
同时楔块体上开贴紧槽，螺纹销21、第一压缩弹簧22、第一锁紧销23和第二锁紧销24由外至内依次布置在贴紧槽内；最外的螺纹销21与第一压缩弹簧22之间平面接触，第一压缩弹簧22和第一锁紧销23之间平面接触，锁紧销23与螺纹销21之间不接触保留足够间隙，第一锁紧销23及第二锁紧销24之间锥面接触，最内的第二锁紧销24与楔块螺纹连接，最外的螺纹销21与楔块体螺纹连接。试验时通过旋紧螺纹销21推动第一压缩弹簧22进一步推动第一锁紧销23压紧第二锁紧销24，使楔块紧贴在楔块体上。
本发明实施例提供的平推楔形夹紧装置，还包括丝杠间隙消除机构；
该丝杠间隙消除机构包括弹簧挡块27和第三压缩弹簧28；
弹簧挡块27固定连接于楔块体(图5所示为第二楔块体12，另一侧同理)，夹具体8上加工弹簧安装槽，第三压缩弹簧28放置于夹具体8的弹簧安装槽内(一端固定在其中)，第三压缩弹簧28的另一侧活动端与弹簧挡块27相抵接触。安装时弹簧挡块27使第三压缩弹簧28发生形变，并且第三压缩弹簧28大于楔块体及楔块自重，这样可以消除梯形第二丝杠11与第二楔块体12(丝母)之间间隙。
驱动单元可以为气动、电动、液压或手动。在此具体为气动，包括气源及气动马达1，介质清洁，能源供应方便。
下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
本发明实施例提供的平推楔形夹紧装置，包括执行机构、夹具体8、驱动单元和传动机构；其中，传动机构包括齿轮轴、大小齿轮及丝杠；执行机构包括楔块体及楔块，传动机构和执行机构均对称布置在夹具体8内部；
气动马达1输出轴固定有小带轮2，小带轮2通过同步带3与大带轮4连接，大带轮4与第一齿轮轴5连接并传递动力；同时第一齿轮轴5通过轴套7与第二齿轮轴20相连接；第一齿轮轴5及第二齿轮轴20上分别固定有第一小齿轮6和第二小齿轮18，两个小齿轮分别与固定在第一丝杠16和第二丝杠11上的第一大齿轮17和第二大齿轮10相啮合，两根丝杠前端分别与第一楔块体15和第二楔块体12连接，楔块体前端为楔形结构分别与第一楔块14和第二楔块13连接；试验时气源驱动气动马达1转动，气动马达1带动小带轮2转动，通过同步皮带3与大带轮4带动第一齿轮轴5同向转动，进而通过齿轮配合带动丝杠转动，丝杠转动使其前端楔块体(丝母)前后移动，由于两根丝杠分别为左右旋结构，故两个楔块同时向夹具体8中间或者两端运动，最后带动楔块前后移动实现试样的夹紧与放松。
综上所述，本发明实施例公开了一种夹紧试样的平推楔形夹紧装置，属于试验机夹具领域，本发明解决了现有气动夹具夹紧力小、试验过程中试样易打滑及现有楔形夹具夹持范围小、试样夹紧过程中承受轴向附加力等问题，同时对非对称试样也可以通过简单的操作实现夹紧，并且保证试样的中心通过试验机及夹具中心。该装置主要包括驱动单元、传动机构、执行机构及夹具体等零部件；驱动单元通过传动机构将作用力传递到执行机构，传动机构及执行机构在夹具体内对称布置，执行机构受到传动机构传递过来的动力后分别向中间或两端平移运动实现试样的夹紧与松开。本发明的执行机构由楔块体及楔块组成，试验时楔块体及夹具体受力，楔块体前端为楔形机构，故夹持力可以随着试样所受拉伸力的增加而增大，试样不易打滑，对试样实施夹紧可靠；同时操作简单方便，相比楔形夹具夹持范围大，而且楔块对试样平移夹紧没有任何轴向附加力。
本方案具有以压缩空气为动力源，介质清洁，能源供应方便，夹紧松开迅速，操作方便，试验时间短，工作效率高，劳动强度低等优点，还具有初始夹紧力小、夹持力可以随着试样所受拉伸力的增大而增大，能有效避免试样打滑的优点，还有平推夹具夹持范围大，不必因试样尺寸系列变化大而频繁更换楔块、楔块对试样平移夹紧没有任何轴向附加力及可夹持非对称试样等诸多优点。因此采用本发明的气动平推楔形夹紧装置可以使试验机行业迈上一个新的台阶，同时可以进一步实现夹紧过程的自动化，增强可控性，为进一步实现材料试验的全自动化奠定坚实的基础。
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)
1.一种平推楔形夹紧装置，其特征在于，包括执行机构、夹具体(8)、驱动单元和传动机构；
所述执行机构包括设置在所述夹具体(8)内的第一楔块体(15)、第一楔块(14)、第二楔块体(12)和第二楔块(13)；所述第一楔块体(15)和所述第一楔块(14)通过楔形结构配合；所述第二楔块体(12)和所述第二楔块(13)通过楔形结构配合；所述第一楔块(14)和所述第二楔块(13)这两者的夹紧面相对布置；
所述驱动单元能够通过所述传动机构使得所述第一楔块体(15)和所述第二楔块体(12)之间的距离减小，进而使得所述第一楔块(14)和所述第二楔块(13)之间的距离减小。
2.根据权利要求1所述的平推楔形夹紧装置，其特征在于，所述传动机构包括第一丝杠(16)和第二丝杠(11)；
所述第一楔块体(15)与所述第一丝杠(16)螺纹配合；所述第二楔块体(12)与所述第二丝杠(11)螺纹配合。
3.根据权利要求2所述的平推楔形夹紧装置，其特征在于，所述传动机构还包括同旋向传动机构；所述驱动单元能够通过所述同旋向传动机构驱使所述第一丝杠(16)和所述第二丝杠(11)同向旋转；所述第一丝杠(16)和所述第二丝杠(11)平行且螺纹方向相反。
4.根据权利要求3所述的平推楔形夹紧装置，其特征在于，所述同旋向传动机构包括齿轮轴、第一齿轮组和第二齿轮组；
所述第一齿轮组设置在所述齿轮轴和所述第一丝杠(16)之间；
所述第二齿轮组设置在所述齿轮轴和所述第二丝杠(11)之间。
5.根据权利要求4所述的平推楔形夹紧装置，其特征在于，所述齿轮轴包括第一齿轮轴(5)、第二齿轮轴(20)和连接在两者之间的轴套(7)；
所述第一齿轮组包括：固定在所述第一齿轮轴(5)上的第一小齿轮(6)，和固定在所述第一丝杠(16)上与所述第一小齿轮(6)啮合的第一大齿轮(17)；
所述第二齿轮组包括：固定在所述第二齿轮轴(20)上的第二小齿轮(18)，和固定在所述第二丝杠(11)上与所述第二小齿轮(18)啮合的第二大齿轮(10)。
6.根据权利要求4所述的平推楔形夹紧装置，其特征在于，所述传动机构还包括小带轮(2)、同步带(3)和大带轮(4)；
所述小带轮(2)通过所述同步带(3)与所述大带轮(4)连接，所述大带轮(4)与所述齿轮轴连接用于传递动力。
7.根据权利要求5所述的平推楔形夹紧装置，其特征在于，还包括单侧操作机构；所述单侧操作机构包括：用于驱使第二丝杠(11)转动的大手轮(9)，和用于锁死所述第二齿轮轴(20)的小手轮(19)。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的平推楔形夹紧装置，其特征在于，所述执行机构还包括设置在楔块体和其相应楔块之间的贴紧连接机构；
所述贴紧连接机构包括螺纹销(21)、第一压缩弹簧(22)、第一锁紧销(23)、第二锁紧销(24)和定位销(25)；
所述楔块上开定位槽，所述楔块体上开孔，二者之间通过所述定位销(25)定位；
所述楔块体上开贴紧槽，所述螺纹销(21)、所述第一压缩弹簧(22)、所述第一锁紧销(23)和所述第二锁紧销(24)顺序布置在所述贴紧槽内，所述螺纹销(21)与所述第一压缩弹簧(22)之间平面接触，所述第一压缩弹簧(22)和所述第一锁紧销(23)之间平面接触，所述锁紧销(23)与所述螺纹销(21)之间不接触保留足够间隙，所述第一锁紧销(23)及所述第二锁紧销(24)之间锥面接触，所述第二锁紧销(24)与所述楔块固定连接，螺纹销(21)与所述楔块体螺纹连接。
9.根据权利要求2-7任意一项所述的平推楔形夹紧装置，其特征在于，还包括丝杠间隙消除机构；
所述丝杠间隙消除机构包括弹簧挡块(27)和第三压缩弹簧(28)；
所述弹簧挡块(27)固定连接于楔块体，所述夹具体(8)上开设弹簧安装槽，所述第三压缩弹簧(28)放置于所述夹具体(8)的弹簧安装槽内，所述第三压缩弹簧(28)的活动端与所述弹簧挡块(27)接触。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的平推楔形夹紧装置，其特征在于，所述驱动单元为气动、电动、液压或手动。
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