CN108637496B - 气动卡盘及激光切割机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动卡盘及激光切割机，该气动卡盘包括支架、主轴、旋转机构及夹紧机构，所述夹紧机构包括转盘、至少两个滑块及动力组件，所述滑块滑设于所述转盘，所述动力组件包括同步环、气缸及多个连接杆，所述同步环套设于所述主轴，所述同步环开设有若干圆弧槽和若干开口，所述连接杆一端连接于其中一个所述滑块，另一端滑设于所述圆弧槽，所述气缸一端穿过所述开口并连接于所述转盘，另一端连接于所述同步环，其中，所述连接杆沿所述圆弧槽滑动时，所述滑块在所述连接杆的带动下能够沿所述转盘的径向运动。上述气动卡盘的夹持力的大小可通过气缸能够实现精准控制。

Description

气动卡盘及激光切割机

技术领域

本发明涉及机床夹具技术领域，特别是涉及一种气动卡盘及激光切割机。

背景技术

卡盘是激光切割机的核心部件，用于夹持管材末端并进行旋转而方便切割。现有卡盘多通过人工操作，卡盘的夹持力的大小需要通过人力掌控，容易夹坏工件，无法满足使用要求。

发明内容

基于此，有必要针对现有卡盘的夹持力大小不易控制的问题，提供一种气动卡盘及激光切割机。

一种气动卡盘，包括支架、主轴、旋转机构及夹紧机构，所述主轴穿设所述支架并连接于所述夹紧机构，所述旋转机构用于驱动所述主轴旋转，以使所述夹紧机构在所述主轴带动下发生转动，所述夹紧机构包括转盘、至少两个滑块及动力组件，所述滑块滑设于所述转盘，所述动力组件包括同步环、气缸及多个连接杆，所述同步环套设于所述主轴，所述同步环开设有若干圆弧槽和若干开口，所述连接杆一端连接于其中一个所述滑块，另一端滑设于所述圆弧槽，所述气缸一端穿过所述开口并连接于所述转盘，另一端连接于所述同步环，其中，所述连接杆沿所述圆弧槽滑动时，所述滑块在所述连接杆的带动下能够沿所述转盘的径向运动。

上述气动卡盘，通过气缸推动同步环相对转盘转动，同步环上设有圆弧槽，其中圆弧槽的形状可分解为圆弧段和沿同步环径向的直线段，由于圆弧槽的设置使得连接杆在同步环的带动下产生沿转盘径向的位移，进而推动滑块朝靠近或远离转盘圆心的方向移动，使得工件被夹紧或松开。工件所受夹持力的大小可通过气缸能够实现精准控制，同时实现了自动化控制，有效提高了生产效率。

在其中一个实施例中，所述夹紧机构还包括若干夹爪和若干压板，所述转盘沿径向开设有若干呈辐射状分布的凹槽，每一所述滑块放置于一所述凹槽中，每一所述夹爪与一所述滑块连接，所述压板设于所述凹槽的两侧壁以对所述滑块进行限位。

在其中一个实施例中，每一所述滑块形成有凸块，每一所述夹爪的底部开设有与所述凸块相配合的滑槽，所述滑块的端部弯折延伸有支撑板，所述夹紧机构还包括若干调节件，所述调节件一端可旋转地连接于所述支撑板，另一端螺纹连接于所述夹爪。

在其中一个实施例中，每一所述夹爪包括安装座和连接于所述安装座的加长杆，所述加长杆上形成有夹持部，所述夹持部间隔开设有若干避让槽。

在其中一个实施例中，所述主轴开设有第一气道和第二气道，所述气缸的进气端连接于所述第一气道，所述气缸的出气端连接于所述第二气道。

在其中一个实施例中，所述气动卡盘还包括配气环，所述配气环套设于所述主轴的末端，所述配气环的内壁的周向开设有沿所述配气环轴向依次分布的第一安装槽、第一气槽、第二安装槽、第二气槽及第三安装槽，所述主轴的外壁沿周向分别开设有第三气槽和第四气槽，所述第三气槽与所述第一气道连通且与所述第一气槽构成第一环形气道，所述第四气槽与所述第二气道连通且与所述第二气槽构成第二环形气道，所述第一安装槽、所述第二安装槽及所述第三安装槽用于放置密封圈。

在其中一个实施例中，所述气动卡盘还包括固定架，所述配气环通过所述固定架连接于所述支架。

在其中一个实施例中，所述旋转机构包括动力元件、减速机及传动组件，所述动力元件通过所述减速机和所述传动组件带动所述主轴转动。

在其中一个实施例中，所述传动组件包括相互啮合的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮设于所述主轴，所述小齿轮与所述减速机同轴设置。

一种激光切割机，包括所述气动卡盘。

附图说明

图1为一实施例中气动卡盘的爆炸结构示意图；

图2为图1所示气动卡盘中支架的结构示意图；

图3为图1所示气动卡盘中主轴的结构示意图；

图4为图1所示气动卡盘中配气环的剖视图；

图5为图3所示主轴和图4所示配气环装配后的剖视图；

图6为图1所示气动卡盘的组装结构示意图；

图7为图6所示气动卡盘中夹紧机构的爆炸图；

图8为图7中A处的放大图；

图9为图6所示气动卡盘中夹爪的结构示意图；

图10为图7所示夹紧机构的组装结构示意图；

图11为图10所示夹紧机构中第一同步环/第二同步环的结构示意图；

图12为另一实施例中气动卡盘的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，一种气动卡盘100包括支架10、主轴20、旋转机构30及夹紧机构40，主轴20穿设支架10并连接于夹紧机构40，旋转机构30驱动主轴20转动，主轴20带动夹紧机构40旋转。具体的，主轴20通过两个圆锥滚子轴承与支架10连接。

请参阅图2，支架10设有第一安装面11、主基准面12、侧基准面13及轴承安装孔14，轴承安装孔14的轴线与主基准面12和侧基准面13需要同时满足尺寸精度要求和平行度要求，以保证气动卡盘100的安装精度。支架10为焊接结构件，并在支架10上设置第一安装面11，使得整体结构紧凑，刚性强，且能够降低成本。

请参阅图3和图5，主轴20整体呈圆柱形，主轴20外周形成有法兰盘25，以便与夹紧机构40连接。主轴20中部形成有通孔26，当工件为细长管时，能够穿过该通孔26而被夹紧机构40夹持，防止细长管在加工过程中因为重力下沉而引起甩动。

主轴20开设有第一气道21和第二气道22，第一气道21和第二气道22均包括相连通的轴向气道和径向气道。

请参阅图4和图5，气动卡盘100还包括配气环50，配气环50套设于主轴20的末端，配气环50的内壁沿周向分别开设有第一安装槽531、第一气槽51、第二安装槽532、第二气槽52及第三安装槽533，第一安装槽531、第一气槽51、第二安装槽532、第二气槽52、第三安装槽533沿配气环50的轴向依次分布，主轴20的外壁开设有第三气槽23和第四气槽24，第三气槽23与第一气道21连通，且第三气槽23与第一气槽51构成第一环形气道，第四气槽24与第二气道22连通，且第四气槽24与第二气槽52构成第二环形气道。

需要说明的是，配气环50的外壁开设有进气口54和排气口55，以与外部气体管路连通。其中，进气口54与第二气槽52连通，外部气体由进气口54进入第二气道22，第二气道22的末端与气缸(第一气缸453或第二气缸454)的进气端连通，第一气缸453的出气端与第一气道21的端部连通，第一气缸453排出的气体经由第一气道21和排气口55进入外部气体管路。

进一步地，主轴20上第一气道21和第二气道22的轴向气道的末端设有气塞，以与外部空气隔绝。

第一安装槽531、第二安装槽532及第三安装槽533分别放置有密封圈，使得第一环形气道和第二环形气道相互隔离且与外部大气隔离。

配气环50的设置确保外部气体管路不会随主轴20一起转动。该配气环50分别设置第一气槽51、第二气槽52和三个安装槽，三个安装槽具体为第一安装槽531、第二安装槽532和第三安装槽533，第一安装槽531、第二安装槽532和第三安装槽533中分别放置有密封圈，实现进气通道和出气通道的独立密封，第一安装槽531、第二安装槽532和第三安装槽533与第一气槽51、第二气槽52独立设置，避免将密封圈放置于第一气槽51或第二气槽52中，防止通入气体时气体的反作用力将密封圈顶起而导致进气通道和排气通道窜气。需要说明的是，密封圈可选用格莱圈，具有较佳的旋转密封效果和较长的使用寿命。

请参阅图1，气动卡盘100还包括固定架60，配气环50通过固定架60连接于支架10。固定架60呈三脚支架状，中部开有孔，以供主轴20穿过，配气环50的一端面固定于固定架60上，固定架60的三个支脚固定于支架10上。

请参阅图1和图6，旋转机构30包括动力元件31、减速机32及传动组件33，动力元件31通过减速机32和传动组件33带动主轴20转动。针对不同厚度和重量的工件(管状)，可通过减速机32调整不同速比，以提供夹紧机构40所需的转动扭矩，增强气动卡盘100的适应性。

请参阅图1，传动组件33包括相互啮合的大齿轮331和小齿轮332，大齿轮331设于主轴20，小齿轮332与减速机32同轴设置。大齿轮331与主轴20为平键配合，并通过圆螺母轴向固定，小齿轮332通过涨紧套与减速机32的输出轴固定。传动组件33还包括偏心轮333，减速机32的法兰面与偏心盘333通过螺栓固定，偏心盘333还通过螺栓与支架10上的第一安装面11连接。传动组件33采用一级齿轮传动，传动精度高，有效降低旋转噪音，且能够提供足够的操作空间用于转动偏心盘以调整大齿轮331和小齿轮332的间隙。

请参阅图7，夹紧机构40包括转盘41、若干滑块42、若干夹爪43、若干压板44及动力组件45，转盘41沿径向开设有若干呈辐射状分布的凹槽411，每一滑块42放置于一凹槽411中，每一夹爪43与一滑块42连接，压板44设于凹槽411的两侧壁以对滑块42进行限位，动力组件45推动滑块42沿凹槽411滑动并带动夹爪43靠近转盘41的圆心，以夹紧工件。

转盘41上开设有凹槽411，滑块42放置于凹槽411中，并通过固定于凹槽411侧壁的压板44对滑块42进行限位，这样便能够通过压板44配磨方式将滑块42和压板44的间隙调整至适宜范围，既保证了滑块42运行顺畅，同时有效提高了该气动卡盘100的自定心精度。夹爪43工作时主要承受径向的作用力，长时间使用过程中，夹爪43不断夹紧或松开工件，滑块42和压板44容易发生磨损，而滑块42成本较高，通过将压板44与转盘设置为可拆卸连接，便可以通过更换压板44来解决滑块42磨损问题，有效降低成本，且更换操作方便快捷。

请参阅图9，每一夹爪43包括安装座431和连接于安装座431的加长杆432，加长杆432上形成有夹持部432a，夹持部432a间隔开设有若干避让槽432b。加长杆432的设置方便夹持细长管，而在夹持部432a上开设避让槽432b，方便对细长管分段夹持，避免出现由于细长管不圆或弯曲等因素而通过线接触夹紧进而导致甩动，避让槽432b的设置，使得细长管与夹持部432a尽可能通过面接触夹紧，夹持更牢固。

需要说明的是，夹爪43加工过程中，安装座431与加长杆432通过螺栓连接，而后对安装座431和加长杆432连接处进行焊接，以使安装座431和加长杆432牢固连接，增加夹爪43的结构刚性。夹爪43的安装座431上开设有若干腰形孔431a，当夹爪43和滑块42的位置调整完毕后，若干连接件穿过上述腰形孔431a并连接于滑块42，以使得夹爪43和滑块42牢固连接。

进一步地，夹持部432a表面形成有滚花，以增大与工件之间的摩擦力。多个夹爪43相向表面设置夹持部432a可以内夹持方式实现较小直径的管材的夹紧，而多个夹爪43背离表面设置夹持部432a可以外撑方式实现对较大直径的管材的夹持，增强气动卡盘100对不同管材的适用性。

请参阅7和图8，每一滑块42形成有凸块421，每一夹爪43的底部(即安装座431朝向转盘的一侧)开设有与凸块421相配合的滑槽431b，滑块42的端部弯折延伸有支撑板422，夹紧机构40还包括若干调节件46，调节件46一端可旋转地连接于支撑板422，另一端螺纹连接于夹爪43，从而旋转调节件46时，可以驱动夹爪43沿滑块42移动，调节夹爪43与滑块42的相对位置。该实施方式中，通过调节件46能够实现气动卡盘100自定心精度的微调，此外，在需要对不同直径工件进行夹持时，也可通过调节件46调节不同夹爪43的间距。

在一实施例中，调节件46为调节螺杆，支撑板422上开设有U型槽，该调节螺杆穿设U型槽，调节螺杆上还设有一螺母将调节螺杆与支撑板422固定。

在一实施例中，请参阅图10和图11，同步环和气缸的个数均为两个，滑块42和夹爪43的个数均为四个，具体的，动力组件45包括第一同步环451、第二同步环452、第一气缸453、第二气缸454及四个连接杆455，第一同步环451和第二同步环452均套设于主轴20，第一同步环451与转盘41相邻设置，其中，主轴20上套设有铜石墨轴承，第一同步环451和第二同步环452均套设于铜石墨轴承上，且转盘41和第一同步环451之间由隔环隔开，第一同步环451和第二同步环452之间由隔环隔开，使得转盘41、第一同步环451及第二同步环452之间的动作状态相互独立，避免产生相互干扰。

第一气缸453带动其中两个相对设置的滑块42运动，第二气缸454带动其余两个相对设置的滑块42运动，第一气缸453和第二气缸454的动作可以同步，也可以不同步，能够夹持具有不规则截面形状的工件。

第一同步环451开设有两个第一圆弧槽451a和两个第一开口451b，第二同步环452开设有两个第二圆弧槽452a和两个第二开口452b，每一连接杆455一端连接于其中一个滑块42，另一端滑设于第一圆弧槽451a或第二圆弧槽452a，第一气缸453一端穿过第二开口452b和第一开口451b并连接于转盘41，另一端连接于第一同步环451，第二气缸454一端穿过第二开口452b和第一开口451b并连接于转盘41，另一端连接于第二同步环452，外部气路向第一气缸453和第二气缸454通入气体时，第一圆弧槽451a和第二圆弧槽452a的形状相同，其中第一圆弧槽451a的形状可分解为圆弧段和沿第一同步环451径向的直线段，由于第一圆弧槽451a和第二圆弧槽452a的设置，使得连接杆455在第一同步环451和第二同步环452的带动下产生沿转盘41径向的位移，进而推动滑块42朝靠近或远离转盘41圆心的方向移动，以使夹爪43夹紧或松开工件。

需要说明的是，第一气缸453和第二气缸454均包括气缸和连接于气缸的推动杆，其中，第一气缸453和第二气缸454的气缸一端连接于转盘41，第一气缸453的推动杆连接于第一同步环451，第二气缸454的推动杆连接于第二同步环452，第一气缸453和第二气缸454的放置方向相反。此外，第一气缸453和第二气缸454的进气端均连接于第一气道21，第一气缸453和第二气缸454的出气端均连接于第二气道22。

在其他实施例中，同步环和气缸的个数也可以是一个，滑块42和夹爪43的个数均为三个，同步环开设有三个圆弧槽和一个开口，圆弧槽的形状可分解为圆弧段和沿同步环径向的直线段，连接杆一端连接于其中一个滑块，另一端滑设于圆弧槽，气缸一端穿过开口并连接于转盘41，另一端连接于同步环。气缸推动同步环与转盘41发生相对转动，通过连接杆455与同步环上开设的圆弧槽的相互配合，将同步环的旋转运动转化为滑块42的径向移动，从而推动夹爪43夹紧或松开工件。

请参阅12，气动卡盘100还包括前罩70和后盖80，前罩70设于支架10朝向旋转机构30的表面，防止大齿轮331和小齿轮332等暴露于空气中。后盖80设于支架10朝向夹紧机构40的表面，第一同步环451、第二同步环452、第一气缸453和第二气缸454等均容纳于后盖80、转盘41和支架10围合形成的容纳腔中。

气动卡盘100可应用于激光切割机，方便对细长管进行分段式切割。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种气动卡盘，其特征在于，包括支架、主轴、旋转机构及夹紧机构，所述主轴穿设所述支架并连接于所述夹紧机构，所述旋转机构用于驱动所述主轴旋转，以使所述夹紧机构在所述主轴带动下发生转动，所述夹紧机构包括转盘、至少两个滑块及动力组件，所述滑块滑设于所述转盘，所述动力组件包括同步环、气缸及多个连接杆，所述同步环套设于所述主轴，所述同步环开设有若干圆弧槽和若干开口，所述连接杆一端连接于其中一个所述滑块，另一端滑设于所述圆弧槽，所述气缸一端穿过所述开口并连接于所述转盘，另一端连接于所述同步环，其中，所述连接杆沿所述圆弧槽滑动时，所述滑块在所述连接杆的带动下能够沿所述转盘的径向运动。

2.根据权利要求1所述的气动卡盘，其特征在于，所述夹紧机构还包括若干夹爪和若干压板，所述转盘沿径向开设有若干呈辐射状分布的凹槽，每一所述滑块放置于一所述凹槽中，每一所述夹爪与一所述滑块连接，所述压板设于所述凹槽的两侧壁以对所述滑块进行限位。

3.根据权利要求2所述的气动卡盘，其特征在于，每一所述滑块形成有凸块，每一所述夹爪的底部开设有与所述凸块相配合的滑槽，所述滑块的端部弯折延伸有支撑板，所述夹紧机构还包括若干调节件，所述调节件一端可旋转地连接于所述支撑板，另一端螺纹连接于所述夹爪。

4.根据权利要求2所述的气动卡盘，其特征在于，每一所述夹爪包括安装座和连接于所述安装座的加长杆，所述加长杆上形成有夹持部，所述夹持部间隔开设有若干避让槽。

5.根据权利要求1所述的气动卡盘，其特征在于，所述主轴开设有第一气道和第二气道，所述气缸的进气端连接于所述第一气道，所述气缸的出气端连接于所述第二气道。

6.根据权利要求5所述的气动卡盘，其特征在于，所述气动卡盘还包括配气环，所述配气环套设于所述主轴的末端，所述配气环的内壁的周向开设有沿所述配气环轴向依次分布的第一安装槽、第一气槽、第二安装槽、第二气槽及第三安装槽，所述主轴的外壁沿周向分别开设有第三气槽和第四气槽，所述第三气槽与所述第一气道连通且与所述第一气槽构成第一环形气道，所述第四气槽与所述第二气道连通且与所述第二气槽构成第二环形气道，所述第一安装槽、所述第二安装槽及所述第三安装槽用于放置密封圈。

7.根据权利要求6所述的气动卡盘，其特征在于，所述气动卡盘还包括固定架，所述配气环通过所述固定架连接于所述支架。

8.根据权利要求1-7任一项所述的气动卡盘，其特征在于，所述旋转机构包括动力元件、减速机及传动组件，所述动力元件通过所述减速机和所述传动组件带动所述主轴转动。

9.根据权利要求8所述的气动卡盘，其特征在于，所述传动组件包括相互啮合的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮设于所述主轴上，所述小齿轮与所述减速机同轴设置。

10.一种激光切割机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的气动卡盘。

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