CN109702588A - 一种夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种夹具，包括设有多限位台阶面的竖直空腔用以实现工件固定的工件轴套，所述工件轴套的下部套设在凸球面轴套中，所述凸球面轴套的下部设有用以实现与凹球面轴套的圆弧面贴合的凸球面本体，所述凹球面轴套套设在用以与模仁旋转轴同轴转动的底座中，所述底座上设有一端与所述凹球面轴套的侧壁相抵的直杆机构以实现工件轴线的粗/微调节。上述夹具具有高精度、多自由度的优点，能够对多种标准口径规格的工件进行固定，在夹紧的同时进行位置校正，提高了产品质量，使用方便，价格低廉。

Description

一种夹具

技术领域

本发明涉及抛光设备技术领域，特别涉及一种夹具。

背景技术

目前，各种光学系统在军事、民用等领域都起着不可替代的作用，而日益突出的重要作用使得光学系统对光学元件的精度要求也越来越高。

在超精密加工领域，抛光是光学元件生产加工中最为关键的一道加工工序，其加工的效果会严重影响元件的光学性能。在精密五轴光学非球面抛光机床加工模仁的过程中，因为人工进行抛光作业时，将待加工的工件吸附在磁力卡盘上，通过千分表，确定机床的初始加工位置，使工件中心刚好到达加工的初始位置。操作过程中容易导致抛光工件的表面抛光程度与设定的参数不一致，出现废品。显然，人工操作抛光设备摆放待加工模仁的方式已经远远不能满足精密抛光的要求，而且加工效率低，不适用批量生产，不能够满足生产的需求。因此，如何能够提供一种高精度多自由度、能够在夹紧的同时进行位置校正、提高产品质量并且使用方便价格低廉的夹具是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种夹具，该夹具高精度多自由度，能够在夹紧的同时进行位置校正、提高产品质量并且使用方便价格低廉。

为实现上述目的，本发明提供一种夹具，包括设有竖直空腔用以实现工件的固定的工件轴套，所述工件轴套的下部套设在凸球面轴套中，所述凸球面轴套的下部设有用以实现与凹球面轴套的圆弧面贴合的凸球面本体，所述凹球面轴套套设在用以与模仁旋转轴同轴转动的底座中，所述底座上设有一端与所述凹球面轴套的侧壁相抵的直杆机构以实现工件的轴线调节。

优选地，沿所述竖直空腔的延伸方向设有渐缩的限位台阶面以实现工件的平放。

优选地，所述限位台阶面上设有贯穿所述工件轴套的侧壁的内六角止动螺丝以实现对工件的固定。

优选地，所述凸球面轴套设有贯穿腔室，所述贯穿腔室中设有台面以实现所述工件轴套的竖向套接。

优选地，还包括贯穿所述凸球面轴套的侧壁的内六角螺塞，所述内六角螺塞与所述工件轴套的外周相抵以实现对所述工件轴套在所述凸球面轴套中的水平偏移调节。

优选地，所述凸球面轴套的外周设有与所述凹球面轴套的外周相连的内六角圆柱头螺栓以实现所述凸球面轴套在所述凹球面轴套中的水平倾角调节。

优选地，在所述凸球面轴套的周向均匀分布设置四个所述内六角圆柱头螺栓与所述凹球面轴套相连，沿所述内六角圆柱头螺栓的延伸方向在所述凸球面轴套与所述凹球面轴套之间设有竖直弹簧。

优选地，所述直杆机构包括直杆以及延伸方向与所述直杆垂直的旋转轴，所述直杆与所述旋转轴通过旋转换向组件相连，所述直杆穿入所述底座并与所述凹球面轴套的侧壁相抵，所述旋转轴设于所述底座外侧用于实现转动所述旋转轴时所述直杆推动所述凹球面轴套以调节工件的轴线位置。

优选地，所述旋转轴的尾端设有轴承，所述旋转轴的轴壁上设有与齿轮啮合的齿牙，所述齿轮套设在所述直杆上，所述齿轮的内侧设有与所述直杆配套的螺纹；

当转动所述旋转轴时，所述旋转轴带动所述齿轮旋转，所述直杆在所述齿轮的带动下，通过转动时螺纹的推力向外伸出以实现所述凹球面轴套的水平偏移调节。

优选地，还包括设于所述直杆机构外侧的外壳，所述直杆和所述旋转轴从所述外壳中伸出，在所述外壳中沿所述直杆的运动方向设有水平弹簧以实现所述直杆的运动减速。

相对于上述背景技术，本发明所提供的夹具包括设有供工件固定的竖直空腔的工件轴套，工件轴套的下部套设在凸球面轴套中，凸球面轴套的下部设有和凹球面轴套的圆弧面贴合的凸球面本体，凹球面轴套套设在底座中，底座与模仁旋转轴同轴转动，底座上设有用于调节凹球面轴套水平位置的直杆机构，该夹具通过在工件轴套中设置竖直空腔以实现工件在工件轴套中的安装与固定，通过将工件轴套装设在凸球面轴套中以实现工件轴套在凸球面轴套中的调节即对工件的调节，通过设置凸球面本体以实现凸球面轴套和凹球面轴套在圆弧面的贴合即凸球面轴套和凹球面轴套在圆弧面做相应的空间旋转动作，通过将底座装在模仁旋转轴上以实现底座随模仁旋转轴的旋转，通过在底座上设置与凹球面轴套的侧壁相抵的直杆机构以实现对套设于底座中的凹球面轴套的水平位置的调节，综上，通过具有高精度多自由度的夹具的调节，以实现工件与抛光轴和模仁旋转轴的同轴即实现对工件的抛光加工。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的夹具的结构示意图；

图2为图1中沿内六角止动螺丝的剖面示意图；

图3为图1中沿内六角螺塞的剖面示意图；

图4为本发明实施例所提供的直杆机构的结构示意图；

图5为图4中沿直杆的剖面示意图；

图6为图4中沿旋转轴的剖面示意图。

其中：

1-工件轴套、2-内六角止动螺丝、3-内六角圆柱头螺栓、4-凸球面轴套、5-内六角螺塞、6-直杆机构、7-凹球面轴套、8-底座、9-竖直弹簧、10-齿轮、11-直杆、12-水平弹簧、13-轴承、14-外壳、15-旋转轴。

具体实施方式

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图6，其中，图1为本发明实施例所提供的夹具的结构示意图，图2为图1中沿内六角止动螺丝的剖面示意图，图3为图1中沿内六角螺塞的剖面示意图，图4为本发明实施例所提供的直杆机构的结构示意图，图5为图4中沿直杆的剖面示意图，图6为图4中沿旋转轴的剖面示意图。

在第一种具体的实施方式中，本发明提供的夹具包括设有竖直空腔的工件轴套1，工件轴套1的下部套设在凸球面轴套4中，凸球面轴套4的下部设有用以实现与凹球面轴套7的圆弧面贴合的凸球面本体，凹球面轴套7套设在用以与模仁旋转轴同轴转动的底座8中，底座8上设有用以与凹球面轴套7的侧壁相抵的直杆机构6以实现对凹球面轴套7的水平位置的调节即对工件的轴线调节。该工件通过在工件轴套1中设置竖直空腔以实现工件轴套1对工件的安装固定，工件轴套1的下部套设在凸球面轴套4中通过调整工件轴套1在凸球面轴套4中的位置以实现对工件的调节，凸球面轴套4的下部与凹球面轴套7的上部贴合，具体而言，凸球面轴套4的下部设有具有凸球面的凸球面本体，凹球面轴套7的上部设有包覆凸球面的凹球面，所述凸球面轴套4和凹球面轴套7在圆弧面处贴合，凹球面轴套7套设在底座8中，底座8设于模仁旋转轴上并随模仁旋转轴同轴转动，通过调节直杆机构6，直杆机构6推动凹球面轴套7在底座8中做水平调节以实现对工件的轴线调节。

为了更好的技术效果，沿工件轴套1的竖直空腔的延伸方向设有渐缩的限位台阶面，具体而言，在竖直空腔中较低处的限位台阶面具有径向较小的沉孔，较高处的限位台阶面具有径向较大的沉孔，通过高低不同大小不同的限位台阶面以实现工件在工件轴套1中的安装。除此以外，限位台阶上设有贯穿工件轴套1的侧壁的内六角止动螺丝2以实现对工件的固定，具体而言，每一限位台阶面上对应设有内六角止动螺丝2，工件竖直放入工件轴套1中，内六角止动螺丝2作用于工件的侧周面，通过调节对应的限位台阶面的径向上的内六角螺丝2以实现工件在工件轴套1中的安装与固定。在本实施例中，通过设置渐缩的限位台阶面，能够将多种标准口径规格的工件设置在工件轴套1中以进一步实现多种标准口径规格的工件的安装与固定。需要说明的是，这里所指的多种标准口径规格的工件即工件的标准口径规格不仅一种，可以根据渐缩的限位台阶面设置至少两种的多种标准口径规格，至于标准口径规格应取决于技术方案的特定应用和设计的约束条件，这里具体为渐缩的限位台阶面的设置方式，即根据不同的实用场景和用户需求而选用多种标准口径规格的工件以满足在该工件轴套1中的安装与固定。

在本实施例中，凸球面轴套4设有贯穿腔室，贯穿腔室中设有台面以实现工件轴套1的竖向套接，具体而言，工件轴套1具有圆形截面，凸球面轴套4具有形状相似的圆形截面，凸球面轴套4的贯穿腔室具有稍大于工件轴套1下部的圆形截面以实现工件轴套1在凸球面轴套4中的竖向套接。为了更好的技术效果，在凸球面轴套4的侧壁上设有贯穿凸球面轴套4的内六角螺塞5，所述内六角螺塞5向内并与工件轴套1的外周相抵，通过调节内六角螺塞5向内的伸入伸出量以调节工件轴套1在凸球面轴套4中的水平偏移即工件的水平偏移调节。

为了更好的技术效果，凸球面轴套4的外周设有和凹球面轴套7的外周相连的内六角圆柱头螺栓3，需要说明的是，凸球面轴套4和凹球面轴套7在圆弧面贴合，凸球面轴套4和凹球面轴套7在外周处通过内六角圆柱头螺栓3相连，通过调节内六角圆柱头螺栓3可以使凸球面轴套4和凹球面轴套7做相应的空间旋转运动，以此保证水平。为了更好的技术效果，沿内六角圆柱头螺栓3的延伸方向在凸球面轴套4和凹球面轴套7之间设有竖直弹簧9，当旋拧内六角圆柱头螺栓3以改变凸球面轴套4和凹球面轴套7之间的距离时，竖直弹簧9向内六角圆柱头螺栓3施加相反方向的阻力以阻碍调整时的力度，提高调节的精确度，减少调整水平过程中的误差。具体而言，在凸球面轴套4和凹球面轴套7的周向上均匀设置四个内六角圆柱头螺栓3，当凸球面轴套4相较于凹球面轴套7的水平面出现倾斜时，通过调节倾斜方向上对应的内六角圆柱头螺栓3以调节凸球面轴套4相较于凹球面轴套7的倾斜，也即通过设于凸球面轴套4外周上的四个内六角圆柱头螺栓3以实现凸球面轴套4的水平倾角调节。

在另一种具体的实施方式中，本发明还提供了夹具中的直杆机构6的一种设置方式。直杆机构6包括直杆11以及延伸方向和直杆11垂直的旋转轴15，直杆11和旋转轴15通过旋转换向组件相连，直杆11穿入底座8并与凹球面轴套7的侧壁相抵，旋转轴15设于底座8外侧用于实现通过转动旋转轴15以实现直杆11推动凹球面轴套7以调节工件的轴线位置。具体而言，旋转换向组件包括轴承13和齿轮10，旋转轴15的尾端设有套设并可供旋转轴15绕轴转动的轴承13，旋转轴15的轴壁上设有与齿轮10相啮合的齿牙，齿轮10套设在直杆11上，齿轮10的内侧设有和直杆11配套的螺纹，当需要通过旋拧旋转轴15以实现直杆11对凹球面轴套7的水平偏移调节时，旋拧旋转轴15，旋转轴15通过其轴壁上的齿牙带动与之啮合的齿轮10绕平行于旋转轴15的轴线旋转，通过齿轮10的转动，设于齿轮10中并与齿轮10内侧的螺纹啮合的直杆11在旋转动力以及螺纹的作用下沿齿轮10的轴线平移，综上，通过旋转换向组件将旋转轴15的旋转动力转化为平动方向与旋转轴15的轴线垂直的直杆11的平动，也即，通过旋转轴15转动，直杆11推动并调节与之相抵的凹球面轴套7在底座8中的水平位置，以实现凹球面轴套7的水平偏移调节，即工件的轴线调节。为了更好的技术效果，还包括设于直杆机构6外侧的外壳14，直杆11和旋转轴15分别从外壳14中伸出，在外壳14中沿直杆11的运动方向设有用以实现直杆11的运动减速的水平弹簧12，通过水平弹簧12的弹性阻力提高直杆11调节过程中的精准度。更进一步的，旋转轴15的齿牙与齿轮10具有一定的比例关系，通过直杆11的微小进给以实现高精度的调节，进一步的，在底座8的四周均匀设置四个直杆机构6以实现对凹球面轴套7在底座8中所在平面的全平面调节。

在本实施例中，底座8和模仁旋转轴固定在一起由伺服电机带动并一同旋转；通过工件轴套1中的内六角止动螺丝2以实现对工件的安装与固定，对于同一系列的工件，直接通过拧动内六角止动螺丝2取下已加工好的工件并换上下一个待加工工件即可，无需变动夹具的位置和角度，具有较高的加工效率；通过拧动凸球面轴套4上的内六角螺塞5，调节工件轴套1在凸球面轴套4中的水平位置即水平偏移调节，进一步调节工件的水平位置即水平偏移调节以实现工件与家具同心；通过拧动凸球面轴套4和凹球面轴套7之间设置的内六角圆柱头螺栓3，调节凸球面轴套4和凹球面轴套7之间的倾斜角度即水平倾斜调节，进一步实现凸球面轴套4和凹球面轴套7做相应的空间旋转运动，保证工作平台的水平，通过竖直弹簧9提供的弹性阻力，减小调整水平过程中的误差，使调节更加简单；操作过程中用千分表检测待加工工件与抛光轴和模仁旋转轴是否同轴，如果不同轴，通过调节底座8上的四个直杆机构6进行修正，具体而言通过旋拧对应位置的直杆机构6的旋转轴15，使得对应直杆11推动并调节底座8中的凹球面轴套7，进一步实现工件与抛光轴位于同一周线上。综上，上述夹具通过工件轴套1、凸球面轴套4、凹球面轴套7和底座8的连接关系，通过设置在上述连接关系之间的内六角止动螺丝2、内六角圆柱头螺栓3、内六角螺塞5和直杆机构6，以实现具有多自由度机械结构的夹具对工件的水平偏移调节、水平倾角调节和同轴度调节。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二、竖直和水平之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的夹具进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种夹具，其特征在于，包括设有竖直空腔用以实现工件的固定的工件轴套(1)，所述工件轴套(1)的下部套设在凸球面轴套(4)中，所述凸球面轴套(4)的下部设有用以实现与凹球面轴套(7)的圆弧面贴合的凸球面本体，所述凹球面轴套(7)套设在用以与模仁旋转轴同轴转动的底座(8)中，所述底座(8)上设有一端与所述凹球面轴套(7)的侧壁相抵的直杆机构(6)以实现工件的轴线调节。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，沿所述竖直空腔的延伸方向设有渐缩的限位台阶面以实现工件的平放。

3.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述限位台阶面上设有贯穿所述工件轴套(1)的侧壁的内六角止动螺丝(2)以实现对工件的固定。

4.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述凸球面轴套(4)设有贯穿腔室，所述贯穿腔室中设有台面以实现所述工件轴套(1)的竖向套接。

5.根据权利要求4所述的夹具，其特征在于，还包括贯穿所述凸球面轴套(4)的侧壁的内六角螺塞(5)，所述内六角螺塞(5)与所述工件轴套(1)的外周相抵以实现对所述工件轴套(1)在所述凸球面轴套(4)中的水平偏移调节。

6.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述凸球面轴套(4)的外周设有与所述凹球面轴套(7)的外周相连的内六角圆柱头螺栓(3)以实现所述凸球面轴套(4)在所述凹球面轴套(7)中的水平倾角调节。

7.根据权利要求6所述的夹具，其特征在于，在所述凸球面轴套(4)的周向均匀分布设置四个所述内六角圆柱头螺栓(3)与所述凹球面轴套(7)相连，沿所述内六角圆柱头螺栓(3)的延伸方向在所述凸球面轴套(4)与所述凹球面轴套(7)之间设有竖直弹簧(9)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的夹具，其特征在于，所述直杆机构(6)包括直杆(11)以及延伸方向与所述直杆(11)垂直的旋转轴(15)，所述直杆(11)与所述旋转轴(15)通过旋转换向组件相连，所述直杆(11)穿入所述底座(8)并与所述凹球面轴套(7)的侧壁相抵，所述旋转轴(15)设于所述底座(8)外侧用于实现转动所述旋转轴(15)时所述直杆(11)推动所述凹球面轴套(7)以调节工件的轴线位置。

9.根据权利要求8所述的夹具，其特征在于，所述旋转轴(15)的尾端设有轴承(13)，所述旋转轴(15)的轴壁上设有与齿轮(10)啮合的齿牙，所述齿轮(10)套设在所述直杆(11)上，所述齿轮(10)的内侧设有与所述直杆(11)配套的螺纹；

当转动所述旋转轴(15)时，所述旋转轴(15)带动所述齿轮(10)旋转，所述直杆(11)在所述齿轮(10)的带动下，通过转动时螺纹的推力向外伸出以实现所述凹球面轴套(7)的水平偏移调节。

10.根据权利要求9所述的夹具，其特征在于，还包括设于所述直杆机构(6)外侧的外壳(14)，所述直杆(11)和所述旋转轴(15)从所述外壳(14)中伸出，在所述外壳(14)中沿所述直杆(11)的运动方向设有水平弹簧(12)以实现所述直杆(11)的运动减速。