CN109805071A - 一种机械夹紧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械夹紧装置，包括夹具外壳、滑块、夹紧元件和顶推杆，夹具外壳的内壁竖直设置有导向面；滑块上设置有两个导向滑槽；夹紧元件包括左右对称设置的两个摆动单元，每个摆动单元均包括、摆动铰轴和滑动销轴，摆动臂通过摆动铰轴铰接在夹具外壳上，摆动臂固定安装滑动销轴上；顶推杆竖直设置并且其上端伸入夹具外壳后与滑块连接。本发明采用在可上下直线运动的滑块上设置对称的导向滑槽，滑块往复直线运动过程中带动两个摆动臂实现夹紧和松开动作，从而实现了直线运动向夹紧和松开动作的转化，而且结构简单可靠，解决了传统方式通过齿轮或连杆传动等方式实现同样动作组成复杂、零件多、成本高、不便维护等问题。
Description
技术领域
本发明属于夹具领域，更具体地，涉及一种机械夹紧装置。
背景技术
目前，机械制程领域用到的机械夹紧装置通常由定位元件(确定工件在夹具中的正确位置)、夹紧单元、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置(使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类)、连接元件以及夹具体(夹具底座)等组成，但是这些机械夹紧装置一般存在体积大、零件多且复杂、制作成本较高的缺陷，而且零件之间的配合过程也比较复杂。
此外，在传统的需要机械联动的机械夹紧装置里，大部分的联动动力都是通过固定行程的动作驱动，其采用了较多的刚性连接支撑，这种连接支撑方式得到的转化动作也是刚性的，如果待夹持的物料尺寸较大或较硬，则夹紧单元的两个摆动臂在运动夹物料的过程中会与该类物料产生刚性碰撞从而产生比较大的冲击，这种冲击会损坏机械夹紧装置内的零部件，此外，如果摆动臂在夹住物料后，分度装置还是继续工作的话，还会加重机械装置的损坏，而且会降低机械夹紧装置的使用寿命。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种机械夹紧装置，实现了直线运动向夹紧动作的转化，结构简单可靠，解决了传统方式通过齿轮或连杆传动等方式实现同样动作组成复杂、零件多、成本高、不便维护等问题，可应用于各种需要实现联动夹紧同时对设备成本及效率有较高限制的设备中。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种机械夹紧装置，其特征在于，包括夹具外壳、滑块、夹紧元件和顶推杆，其中，
所述滑块套装在所述夹具外壳内，并且所述夹具外壳的内壁竖直设置有便于所述滑块上下移动的导向面；
所述滑块上设置有两个导向滑槽并且它们左右对称设置，每个所述导向滑槽分别相对于水平面倾斜设置；
所述夹紧元件包括左右对称设置的两个摆动单元，并且每个所述摆动单元均包括摆动臂、摆动铰轴和滑动销轴，其中，所述摆动铰轴和滑动销轴均水平设置且相互平行，所述摆动臂通过所述摆动铰轴铰接在所述夹具外壳上，所述摆动臂在对应于所述导向滑槽的位置固定安装所述滑动销轴，所述滑动销轴位于所述摆动铰轴的斜上方或者斜下方；
每个所述滑动销轴分别伸入一对应位置处的所述导向滑槽内并可在所述导向滑槽内滑动；
所述顶推杆竖直设置并且其上端伸入所述夹具外壳后与所述滑块连接，以用于带动所述滑块沿所述导向面上下滑动，从而带动所述滑动销轴在所述导向滑槽内滑动及带动所述摆动臂绕所述摆动铰轴的中心线摆动，进而实现两个所述摆动臂对物料的夹持或松开。
优选地，所述顶推杆通过中间连接架与所述滑块连接。
优选地，所述中间连接架位于所述夹具外壳内，并且该中间连接架包括连接块和导杆，所述顶推杆的上端伸入所述夹具外壳后与所述连接块固定连接，所述顶推杆的下端外露于所述夹具外壳，并且所述顶推杆可相对于夹具外壳上下移动，所述连接块活动穿装在所述导杆上并且所述导杆竖直设置，所述导杆的上端固定连接所述滑块；此外，所述连接块与所述滑块之间还竖直设置有缓冲弹簧。
优选地，所述导杆的数量为两根以上，每根所述导杆上分别穿装一所述缓冲弹簧。
优选地，所述缓冲弹簧穿装在所述导杆上，并且该缓冲弹簧有预紧力施加在所述滑块和所述连接块上。
优选地，所述夹具外壳包括可拆卸连接在一起的壳本体和侧面盖板。
优选地，所述滑块包括滑块本体及设置在所述滑块本体侧面的耐磨件，所述耐磨件与所述导向面接触。
优选地，所述滑块呈中空的壳体结构，并且其上端敞口，所述摆动臂的下端伸入所述滑块内并且连接所述滑动销轴。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1)本发明采用在可上下直线运动的滑块上设置对称的导向滑槽，滑块往复直线运动过程中带动两个摆动臂实现夹紧和松开动作，从而实现了直线运动向夹紧和松开动作的转化，而且结构简单可靠，解决了传统方式通过齿轮或连杆传动等方式实现同样动作组成复杂、零件多、成本高、不便维护等问题，可应用于各种需要实现联动夹紧同时对设备成本及效率有较高限制的设备中；
2)当被夹取物料尺寸或硬度大于夹具设定的夹取值时，设置于连接块和滑块之间的缓冲弹簧会发生弹性变形，而摆动臂可以不摆动，即此时连接块和弹簧动而摆动臂不动，相当于顶推杆的直线运动为不对摆动臂做功的空行程，从而可将机械夹紧装置内部的刚性连接运动转化为缓冲弹簧的柔性运动，还可以保护物料不会被摆动臂夹坏，而且也避免了机械夹紧装置内部的零部件受到冲击，巧妙的利用缓冲弹簧实现固定行程动力驱动下夹具的自适应性问题，弥补了传统的固定行程夹具无法适应不用尺寸物料的缺陷。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的夹具外壳撤除侧面盖板后的结构示意图；
图3是本发明中簧片的结构示意图；
图4是两套夹紧装置配合工作时的结构示意图；
图5是两套夹紧装置配合工作时的主视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1～图5所示，一种机械夹紧装置，包括夹具外壳10、滑块20、夹紧元件30和顶推杆40，其中，
所述滑块20套装在所述夹具外壳10内，并且所述夹具外壳10的内壁竖直设置有便于所述滑块20上下移动的导向面；所述导向面可以设置多个，以便于保持滑块20移动的平稳；优选地，所述夹具外壳10包括可拆卸连接在一起的壳本体101和侧面盖板102，这样将侧面盖板102取下以后，就可以很方便地将滑块20放入壳本体101内；
所述滑块20上设置有两个导向滑槽203并且它们左右对称设置，每个所述导向滑槽203分别相对于水平面倾斜设置；
所述夹紧元件30包括左右对称设置的两个摆动单元300，并且每个所述摆动单元300均包括摆动臂301、摆动铰轴302和滑动销轴303，其中，所述摆动铰轴302和滑动销轴303均水平设置且相互平行，所述摆动臂301通过所述摆动铰轴302铰接在所述夹具外壳10上，所述摆动臂301在对应于所述导向滑槽203的位置固定安装所述滑动销轴303，所述滑动销轴303位于所述摆动铰轴302的斜上方或者斜下方；
每个所述滑动销轴303分别伸入一对应位置处的所述导向滑槽203内并可在所述导向滑槽203内滑动；
所述顶推杆40竖直设置并且其上端伸入所述夹具外壳10后与所述滑块20连接，以用于带动所述滑块20沿所述导向面上下滑动，从而带动所述滑动销轴303在所述导向滑槽203内滑动及带动所述摆动臂301绕所述摆动铰轴302的中心线摆动，进而实现两个所述摆动臂301对物料的夹持或松开。
进一步，所述顶推杆40通过中间连接架50与所述滑块20连接，所述中间连接架50位于所述夹具外壳10内，并且该中间连接架50包括连接块501和导杆502，所述顶推杆40的上端伸入所述夹具外壳10后与所述连接块501固定连接，所述顶推杆40的下端外露于所述夹具外壳10，并且所述顶推杆40可相对于夹具外壳10上下移动，所述连接块501活动穿装在所述导杆502上并且所述导杆502竖直设置，所述导杆502的上端固定连接所述滑块20；此外，所述连接块501与所述滑块20之间还竖直设置有缓冲弹簧503。
作为一种优选，所述滑块20呈中空的壳体结构，并且其上端敞口，所述摆动臂301的下端伸入所述滑块20内并且连接所述滑动销轴303，所述摆动铰轴302位于所述滑动销轴303的斜上方，则此时两个导向滑槽203呈八字形布置，其中一个摆动臂301上的摆动铰轴302和滑动销轴303的连线与另一个摆动臂301上的摆动铰轴302和滑动销轴303的连线也呈八字形布置，当采用这种布置方式时，缓冲弹簧503为压缩弹簧，滑块20向上移动时，两个摆动臂301配合夹紧物料，滑块20向下移动时，两个摆动臂301配合松开物料。
当然，两个导向滑槽203也可以呈倒八字形布置，其中一个摆动臂301上的摆动铰轴302和滑动销轴303的连线与另一个摆动臂301上的摆动铰轴302和滑动销轴303的连线可以呈倒八字形布置。
前述的这些八字形布置和倒八字形布置可以进行组合，则视实际布置情况，顶推杆40的上升或下降可能带动两个摆动臂301夹紧或松开物料，缓冲弹簧503也可视实际情况采用压缩弹簧或拉伸弹簧。
本发明中缓冲弹簧503对于降低零部件碰撞损伤及提高机械夹紧装置的寿命的作用是非常重要的，如果没有缓冲弹簧503，则本发明的各零部件之间的连接也是刚性的，在夹到尺寸比较大的物料时，也会产生刚性碰撞，但是设置了缓冲弹簧503后，则遇到夹取尺寸过大或硬度过大的超过设定值的物料时，顶推杆40、连接块501和导杆502等零部件之间不会产生刚性碰撞了，这是因为在摆动臂301夹紧时，连接块501使缓冲弹簧503发生弹性变形，而摆动臂301和滑块20都不会动(缓冲弹簧503的弹力带不动摆动臂301运动来继续夹紧物料)，这样可以将刚性连接转化为缓冲弹簧503的柔性连接，从而避免了刚性碰撞而损失零部件的问题。
进一步，所述导杆502的数量为两根以上，每根所述导杆502上分别穿装一所述缓冲弹簧503，则这样可以保证滑块20多点受力，合理布置位置的话也有助于保持滑块20的平稳移动。
进一步，所述缓冲弹簧503穿装在所述导杆502上，并且该缓冲弹簧503有预紧力施加在所述滑块20和所述连接块501上(如果视情况采用了压缩弹簧，则导杆502的下端螺纹连接限位块504，所述限位块504位于所述连接块501的下方，拧动限位块504，限位块504推动连接块501向上移动，则连接块501可以挤压缓冲弹簧503，从而可以调整缓冲弹簧503的预紧力；如果采用了拉伸弹簧，则导杆502上螺纹连接限位块504，所述限位块504位于所述连接块501的上方，拧动限位块504，限位块504推动连接块501向下移动，则连接块501可以拉长缓冲弹簧503，从而可以调整缓冲弹簧503的预紧力)，则缓冲弹簧503先有预紧力在滑块20和连接块501，顶推杆40在上下移动时，可以使得滑块20和摆动臂301快速响应来进行运动。
进一步，所述滑块20包括滑块本体201及设置在所述滑块本体201侧面的耐磨件202，所述耐磨件202与所述导向面接触，设置耐磨件202可以有效地延长滑块20的使用寿命。
本发明通过顶推杆40带动滑块20上下移动(顶推杆40可以通过各种现有的动力推进单元来进行带动进行上下移动)，又通过滑块20上的导向滑槽203与摆动臂301上的滑动销轴303配合来带动摆动臂301摆动，从而可以实现两个摆动臂301对物料的夹紧或松开，结构和配合关系比较简单，而且带动顶推杆40上下移动的动力单元的选择方式也比较灵活，而且本发明在滑块20与连接块501之间还比较巧妙地设置了缓冲弹簧503，可以将刚性连接转化为柔性连接，避免了刚性碰撞而损坏零部件。
本发明的机械夹紧装置可以用来夹持譬如小龙虾这样的物料，由于小龙虾的个头尺寸大小不一，而且虾壳的硬度不一，因此在夹到尺寸较小和/或硬度合适的小龙虾时，连接块501不会使缓冲弹簧503发生弹性变形，如果夹到尺寸较大和/或硬度较大的小龙虾时，则连接块501会使缓冲弹簧503发生弹性变形，这样在夹紧装置内部不会产生刚性冲击。
每个所述摆动臂301均具有用于夹持物料的夹持部3011，所述夹持部3011靠近物料的一侧为夹持面，所述摆动单元300还包括簧片60，其中，
每个所述夹持部3011上均设置所述簧片60，优选地，所述簧片60为弹簧钢，其具有良好的弹性和高的疲劳强度，并且所述簧片60通过折弯形成多段，该簧片60包括依次连接在一起的连接段601、夹料段602和弹料段603，所述连接段601固定连接在所述夹持部3011上，连接段601的形状可以多样，只要能将簧片60固定在夹具上即可，所述夹料段602对应设置于所述夹持部3011的夹持面处，以用于夹持物料，所述夹料段602整体呈弧形并且其相对于所述夹持面拱起，这样小龙虾在夹持过程中可以将夹料段602向夹持部3011的夹持面挤压，使夹料段602贴在夹持面上，从而使夹料段602也发生弹性变形，所述弹料段603相对于所述夹持面倾斜设置，这样物料还可以挤压弹料段603，让弹料段603也发生弹性变形；
所述夹持部3011的夹持面上设置有插针604，所述夹料段602在相对于所述插针604的位置设置有通孔605，所述插针604穿过所述通孔605，这样在夹持过程中，插针604可以刺入物料内部，让物料不容易滑出，优选地，所述插针604的数量为多根，相应地，所述通孔605的数量也为多个，这样对物料的固定效果会更好。
进一步，所述弹料段603设置于所述夹持部3011靠近夹具底座的一端，并且所述弹料段603与所述夹持面的夹角为钝角，这样使得物料更容易挤压弹料段603，让弹料段603快速发生弹性变形。
在对小龙虾进行加工时，可以将小龙虾放到本夹紧装置上，让两个摆动臂301配合夹紧小龙虾，在夹紧的过程中，插针604会刺破小龙虾的外壳而刺入小龙虾体内，从而实现对小龙虾的初步固定，这样在两个摆动臂301继续夹紧的过程中小龙虾不容易滑出；而且夹紧过程中小龙虾挤压夹料段602和弹料段603，会让夹料段602和弹料段603发生弹性变形，在加工完成后，夹紧装置运动至倒立状态，两个摆动臂301松开小龙虾，则夹料段602和弹料段603会施加弹力让小龙虾自动弹出，这样使得夹紧过程中，固定和弹出小龙虾的过程都比较可靠。
所述顶推杆40的下端通过一斜面块401承接，所述斜面块401上设置有相对于水平面倾斜的斜面402，以用于控制所述顶推杆40的上下移动；顶推杆40在斜面402上的移动可以使得顶推杆40上下移动，这样就能推动所述滑块20沿所述导向面上下滑动，也能带动所述滑动销轴303在所述导向滑槽203内滑动及带动所述摆动臂301绕所述摆动铰轴302的中心线摆动，进而实现两个所述摆动臂301对物料的夹持或松开。
所述夹具外壳10上安装有可纵向移动(沿该该水平推杆90的纵向的移动)的水平推杆90，水平推杆90的一端伸入连接所述斜面块401，以用于与可推动水平推杆90纵向移动的结构配合来推动斜面块401水平移动；
进一步，所述斜面块401在对应于所述斜面402的上下两端的位置还分别设置有水平滑动面403，这样可以容许本分离装置的各零部件有一定的配合容差，即其他结构带动顶推杆40和斜面块401移动时，可以允许顶推杆40在斜面块401的水平滑动面403上先移动一小段距离，此时摆动臂301不动作，这样使得装配不需要那么精确，有利于降低制造和装配成本。
参照图4、图5，两套本机械夹紧装置200共同配合可以实现对小龙虾的虾身虾尾的分离，组成一套虾身虾尾分离机构。至少其中一套机械夹紧装置200的夹具外壳10可移动安装在支撑架100上，至少其中一套所述夹紧装置的所述夹具外壳10上安装有可纵向移动的水平移动轴80(可沿该水平移动轴80的纵向的移动)，以用于带动两个所述夹紧装置相互靠近或相互远离。优选地，所述水平移动轴80与所述水平推杆90平行；水平移动轴80与水平推杆90的纵向移动可以采用现有的任何推进机构来实现。两套夹紧装置分别夹紧小龙虾的虾身和虾尾后，水平移动轴80可以带动两套机械夹紧装置200相互远离，在远离的过程中可以实现虾身和虾尾的自动分离，分离比较方便，然后两套机械夹紧装置200又相互靠近，再放入小龙虾，再分离，以此方式，可以对虾身虾尾实现快速分离。
进一步，所述支撑架100与可通过水平移动轴80推动的所述夹具外壳10之间设置有回位弹簧70，以用于让夹具外壳10自动回位，这样只需要采用推进结构推动其中一个夹具外壳10远离另一个夹具外壳10，而夹具外壳10远离后的回位(两个夹具外壳10的靠近)则依靠回位弹簧70的弹力来实现即可。此外，在支撑架100上还水平设置有导向轴701，回位弹簧70可以安装在该导向轴701上，可通过水平移动轴80推动的所述夹具外壳10可移动安装在该导向轴701上并且所述夹具外壳10上安装有滑动轴承，水平移动轴80穿过另一个夹具外壳10。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种机械夹紧装置，其特征在于，包括夹具外壳、滑块、夹紧元件和顶推杆，其中，
所述滑块套装在所述夹具外壳内，并且所述夹具外壳的内壁竖直设置有便于所述滑块上下移动的导向面；
所述滑块上设置有两个导向滑槽并且它们左右对称设置，每个所述导向滑槽分别相对于水平面倾斜设置；
所述夹紧元件包括左右对称设置的两个摆动单元，并且每个所述摆动单元均包括摆动臂、摆动铰轴和滑动销轴，其中，所述摆动铰轴和滑动销轴均水平设置且相互平行，所述摆动臂通过所述摆动铰轴铰接在所述夹具外壳上，所述摆动臂在对应于所述导向滑槽的位置固定安装所述滑动销轴，所述滑动销轴位于所述摆动铰轴的斜上方或者斜下方；
每个所述滑动销轴分别伸入一对应位置处的所述导向滑槽内并可在所述导向滑槽内滑动；
所述顶推杆竖直设置并且其上端伸入所述夹具外壳后与所述滑块连接，以用于带动所述滑块沿所述导向面上下滑动，从而带动所述滑动销轴在所述导向滑槽内滑动及带动所述摆动臂绕所述摆动铰轴的中心线摆动，进而实现两个所述摆动臂对物料的夹持或松开。
2.根据权利要求1所述的一种机械夹紧装置，其特征在于，所述顶推杆通过中间连接架与所述滑块连接。
3.根据权利要求2所述的一种机械夹紧装置，其特征在于，所述中间连接架位于所述夹具外壳内，并且该中间连接架包括连接块和导杆，所述顶推杆的上端伸入所述夹具外壳后与所述连接块固定连接，所述顶推杆的下端外露于所述夹具外壳，并且所述顶推杆可相对于夹具外壳上下移动，所述连接块活动穿装在所述导杆上并且所述导杆竖直设置，所述导杆的上端固定连接所述滑块；此外，所述连接块与所述滑块之间还竖直设置有缓冲弹簧。
4.根据权利要求3所述的一种机械夹紧装置，其特征在于，所述导杆的数量为两根以上，每根所述导杆上分别穿装一所述缓冲弹簧。
5.根据权利要求3所述的一种机械夹紧装置，其特征在于，所述缓冲弹簧穿装在所述导杆上，并且该缓冲弹簧有预紧力施加在所述滑块和所述连接块上。
6.根据权利要求1所述的一种机械夹紧装置，其特征在于，所述夹具外壳包括可拆卸连接在一起的壳本体和侧面盖板。
7.根据权利要求1所述的一种机械夹紧装置，其特征在于，所述滑块包括滑块本体及设置在所述滑块本体侧面的耐磨件，所述耐磨件与所述导向面接触。
8.根据权利要求1所述的一种机械夹紧装置，其特征在于，所述滑块呈中空的壳体结构，并且其上端敞口，所述摆动臂的下端伸入所述滑块内并且连接所述滑动销轴。
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