CN109262497A - 一种夹持圆形物品的夹具结构及夹具轮廓曲线制作方法 - Google Patents

Abstract

一种夹持圆形物品的夹具结构及夹具轮廓曲线制作方法，两个夹手的其中一端分别装有转轴和齿轮，且两齿轮相互啮合，两夹手的中部相互交错设置，而两夹手另一端的相邻侧面为向内凹陷的曲面，该曲面的横截面轮廓为使所有圆形物品的轴线均位于同一位置的形状。通过夹手曲面形状的设置，使得设定直径范围内的圆形物品在夹持于夹具上时，圆形物品的轴线均位于同一位置，从而提高夹持物品的便利性和物品移动过程中的稳定性，并可以减少夹具配备种类以及节省更换夹具的所需，同时降低生产成本并提高工作效率。

Description

一种夹持圆形物品的夹具结构及夹具轮廓曲线制作方法

技术领域

本发明涉及夹持物品的夹具，特别是一种用于夹持横截面外轮廓线为圆形的物品的夹具结构，以及制作夹具轮廓曲线的方法。

背景技术

夹具是指机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。夹具广泛应用于各种各样的不同制造行业中，而夹具所需夹持的物品则具有更广的多样化，这些不同的物品具有的不同形状或尺寸。在一般的生产条件下，同一形状但尺寸不一的物品通常采用同一种类型结构的夹具，但若物品尺寸的差异较大，夹具也需要更换为对应的尺寸，导致生产效率受到影响；另外，同一夹具在夹持不同尺寸的物品时，物品重心的空间位置也很容易发生变化，此时则必须使生产设备进行相适应的调节，才可使生产顺利进行，但却不可避免地影响到生产设备的结构或布局设置，同时也影响了生产设备的适用范围。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种夹持圆形物品的夹具结构及夹具轮廓曲线制作方法，以使其适用于不同尺寸圆形物品的夹持需要，并减小不同尺寸圆形物品被夹持后的重心空间位置变化。

本发明所述的夹持圆形物品的夹具结构，包括对称设置的两个夹手，两夹手的其中一端固定安装有可转动的转轴，且两夹手安装有转轴的端部设有相互啮合的齿轮；两夹手的中部相互交错设置，两夹手另一端的相邻侧面为向内凹陷的曲面。

所述的夹持圆形物品的夹具结构，曲面的横截面轮廓为使所有圆形物品的轴线均位于同一位置的形状。

夹具轮廓曲线制作方法，如下：

设定：以其中一个夹具的转动面作为坐标平面，夹具上的转轴的轴线位置为坐标点O(0，0)，夹具可夹持圆形物品的直径范围为Dmin~Dmax，且夹具夹持直径为Dmin圆形物品时的张开角度为0，且该张开角度为0的射线为OM；

再设：有两个直径分别为D₁、D₂的圆形物品，两圆形物品的圆心坐标点分别为O₁(O₁x，O₁y)、O₂(O₂x，O₂y)，坐标点O与O₁、O₂间的距离均为L，夹具夹持两个圆形物品时的张开角度分别为K₁、K₂；

两圆形物品的外公切线为AB、CD，其中，点A、C位于圆心为O₁的圆形物品上，另外，过O₁作直线O₂B的垂线O₁P，其中P为垂点，同时，过O₁向点O一侧作与射线OM相平行的射线O₁N，J1=∠O₂O₁P，J2=∠O₂O₁N；

两圆形物品的圆心坐标即为：

O₁(O₁x，O₁y)=O₁(L*sinK₁，L*cosK₁)

O₂(O₂x，O₂y)=O₂(L*sinK₂，L*cosK₂)

O₁与O₂的距离为：

a=[(O₂y-O₁y)^2+(O₂x-O₁x)^2]^0.5

那么：

J₁=arcsin[(D₂-D₂)/2*a]

J₂=arcsin[(O₂y–O₁y)/a]

两圆形物品外公切线的切点坐标为：

A( O₁x+(D₁/2)*Cos(90°-J₁-J₂)，O₁y+(D₁/2)*Sin(90°-J₁-J₂) )

B( O₂x+(D₂/2)*Cos(90°-J₁-J₂)，O₂y+(D₂/2)*Sin(90°-J₁-J₂) )

C( O₁x-(D₁/2)*Cos(90°+J₁-J₂)，O₁y-(D₁/2)*Sin(90°+J₁-J₂) )

D( O₂x-(D₂/2)*Cos(90°+J₁-J₂)，O₂y-(D₂/2)*Sin(90°+J₁-J₂) )

然后，将范围Dmin~Dmax分割为N等份，并通过上述方法得出相邻等分点的坐标（圆形物品的切点坐标），所得的曲线即为夹具的轮廓曲线。

本发明所述的夹持圆形物品的夹具结构及夹具轮廓曲线制作方法，夹具夹持不同直径大小的圆形物品时，圆形物品的中心（圆心）固定，夹块将绕转轴转动对应的角度。而由于移动是相对的，所以可以将上述过程假定为：夹块固定不动，而圆形物品绕转轴旋转对应的角度。夹具（或圆形物品）在旋转的前后，圆形物品是两个不同直径的两个圆形，作两圆形的两条外公切线，两圆形以及外公切线所组成的轮廓可满足此两种圆形物品的夹持需要。通过上述夹具轮廓曲线制作方法拟合成的的夹具轮廓曲线，即可夹持范围内任意大小的圆形物品，且所得方法中的N值越大，所拟合的曲线轮廓越接近理想曲线轮廓。通过该种结构夹具的使用，可以在夹持的过程中使物品的重心位置不会发生变化，从而提高夹持物品的便利性和物品移动过程中的稳定性，并可以减少夹具配备种类以及节省更换夹具的所需，同时降低生产成本并提高工作效率。

附图说明

图1是夹持圆形物品的夹具结构的结构示意图。

图2是夹具的工作状态示意图。

图3、4是夹具轮廓曲线的计算方法示意图。

具体实施方式

一种夹持圆形物品的夹具结构，包括对称设置的两个夹手1，两夹手的其中一端固定安装有可转动的转轴2，且两夹手安装有转轴的端部设有相互啮合的齿轮3；两夹手的中部相互交错设置，两夹手另一端的相邻侧面为向内凹陷的曲面4。

所述的夹持圆形物品的夹具结构，曲面的横截面轮廓为使所有圆形物品的轴线均位于同一位置的形状。

所述的夹持圆形物品的夹具结构，转轮3为夹手1端部沿周向设置的扇形齿条，这有利于简化结构，降低生产成本。

夹具轮廓曲线制作方法，如下：

设定：以其中一个夹具的转动面作为坐标平面，夹具上的转轴的轴线位置为坐标点O(0，0)，夹具可夹持圆形物品的直径范围为Dmin~Dmax，且夹具夹持直径为Dmin圆形物品时的张开角度为0，且该张开角度为0的射线为OM；

再设：有两个直径分别为D₁、D₂的圆形物品，两圆形物品的圆心坐标点分别为O₁(O₁x，O₁y)、O₂(O₂x，O₂y)，坐标点O与O₁、O₂间的距离均为L，夹具夹持两个圆形物品时的张开角度分别为K₁、K₂；

两圆形物品的外公切线为AB、CD，其中，点A、C位于圆心为O₁的圆形物品上，另外，过O₁作直线O₂B的垂线O₁P，其中P为垂点，同时，过O₁向点O一侧作与射线OM相平行的射线O₁N，J1=∠O₂O₁P，J2=∠O₂O₁N；

两圆形物品的圆心坐标即为：

O₁(O₁x，O₁y)=O₁(L*sinK₁，L*cosK₁)

O₂(O₂x，O₂y)=O₂(L*sinK₂，L*cosK₂)

O₁与O₂的距离为：

a=[(O₂y-O₁y)^2+(O₂x-O₁x)^2]^0.5

那么：

J₁=arcsin[(D₂-D₂)/2*a]

J₂=arcsin[(O₂y–O₁y)/a]

两圆形物品外公切线的切点坐标为：

A( O₁x+(D₁/2)*Cos(90°-J₁-J₂)，O₁y+(D₁/2)*Sin(90°-J₁-J₂) )

B( O₂x+(D₂/2)*Cos(90°-J₁-J₂)，O₂y+(D₂/2)*Sin(90°-J₁-J₂) )

C( O₁x-(D₁/2)*Cos(90°+J₁-J₂)，O₁y-(D₁/2)*Sin(90°+J₁-J₂) )

D( O₂x-(D₂/2)*Cos(90°+J₁-J₂)，O₂y-(D₂/2)*Sin(90°+J₁-J₂) )

然后，将范围Dmin~Dmax分割为N等份，并通过上述方法得出相邻等分点的坐标（圆形物品的切点坐标），所得的曲线即为夹具的轮廓曲线。

如图1-4所示，附图标号10为被夹持的圆形物品，夹具的两个夹手分别绕其转轴转动而将圆形物品夹持于其上，且通过夹手曲面形状的设置，使得设定直径范围内的圆形物品在夹持于夹具上时，圆形物品的轴线均位于同一位置，从而提高夹持物品的便利性和物品移动过程中的稳定性，并可以减少夹具配备种类以及节省更换夹具的所需，同时降低生产成本并提高工作效率。

图3、4中的两个圆形分别是两个直径不一的圆形物品，夹具在在夹持这两个圆形物品时将会绕转轴转动，而由于移动是相对的，所以可以将上述过程假定为：夹块固定不动，而圆形物品绕转轴旋转对应的角度。此时，作两圆形的两条外公切线，两圆形以及外公切线所组成的轮廓可满足此两种圆形物品的夹持需要。通过上述夹具轮廓曲线制作方法拟合成的的夹具轮廓曲线，即可夹持范围内任意大小的圆形物品，且所得方法中的N值越大，所拟合的曲线轮廓越接近理想曲线轮廓。

Claims (4)

1.一种夹持圆形物品的夹具结构，包括对称设置的两个夹手（1），其特征在于：两夹手的其中一端固定安装有可转动的转轴（2），且两夹手安装有转轴的端部设有相互啮合的齿轮（3）；两夹手的中部相互交错设置，两夹手另一端的相邻侧面为向内凹陷的曲面（4）。

2.根据权利要求1所述的夹持圆形物品的夹具结构，其特征在于：曲面的横截面轮廓为使所有圆形物品的轴线均位于同一位置的形状。

3.根据权利要求1所述的夹持圆形物品的夹具结构，其特征在于：转轮（3）为夹手（1）端部沿周向设置的扇形齿条。

4.夹具轮廓曲线制作方法，其特征在于：

设定：以其中一个夹具的转动面作为坐标平面，夹具上的转轴的轴线位置为坐标点O(0，0)，夹具可夹持圆形物品的直径范围为Dmin~Dmax，且夹具夹持直径为Dmin圆形物品时的张开角度为0，且该张开角度为0的射线为OM；

再设：有两个直径分别为D₁、D₂的圆形物品，两圆形物品的圆心坐标点分别为O₁(O₁x，O₁y)、O₂(O₂x，O₂y)，坐标点O与O₁、O₂间的距离均为L，夹具夹持两个圆形物品时的张开角度分别为K₁、K₂；

两圆形物品的外公切线为AB、CD，其中，点A、C位于圆心为O₁的圆形物品上，另外，过O₁作直线O₂B的垂线O₁P，其中P为垂点，同时，过O₁向点O一侧作与射线OM相平行的射线O₁N，J1=∠O₂O₁P，J2=∠O₂O₁N；

两圆形物品的圆心坐标即为：

O₁(O₁x，O₁y)=O₁(L*sinK₁，L*cosK₁)

O₂(O₂x，O₂y)=O₂(L*sinK₂，L*cosK₂)

O₁与O₂的距离为：

a=[(O₂y-O₁y)^2+(O₂x-O₁x)^2]^0.5

那么：

J₁=arcsin[(D₂-D₂)/2*a]

J₂=arcsin[(O₂y–O₁y)/a]

两圆形物品外公切线的切点坐标为：

A( O₁x+(D₁/2)*Cos(90°-J₁-J₂)，O₁y+(D₁/2)*Sin(90°-J₁-J₂) )

B( O₂x+(D₂/2)*Cos(90°-J₁-J₂)，O₂y+(D₂/2)*Sin(90°-J₁-J₂) )

C( O₁x-(D₁/2)*Cos(90°+J₁-J₂)，O₁y-(D₁/2)*Sin(90°+J₁-J₂) )

D( O₂x-(D₂/2)*Cos(90°+J₁-J₂)，O₂y-(D₂/2)*Sin(90°+J₁-J₂) )

然后，将范围Dmin~Dmax分割为N等份，并通过上述方法得出相邻等分点的坐标（圆形物品的切点坐标），所得的曲线即为夹具的轮廓曲线。