CN110014315A - 一种重力自定心自锁夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重力自定心自锁夹具，由底盘、承载结构和两个或两个以上的夹持单元组成，夹持单元由夹杆、抬杆、夹臂和立柱组成，立柱与底盘固定，夹臂固定在立柱上，并可沿着立柱做转动，夹杆固定在夹臂的顶端，抬杆固定在夹臂的底端；承载结构由弹簧和载盘组成，弹簧与底盘接触，载盘与抬杆固定连接；采用模块化设计，通过杠杆原理将重力与弹力结合，实现产品放入夹具时自动夹持，产品从夹具取出时自动释放，同时具有自动定心，自锁保持的效果。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种用生产流水线上的重力自定心自锁夹具。
背景技术
夹具，是一种加工过程中常用的工具，是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。它用于固定待加工的材料或部件，确保其在加工过程中不会发生移动与偏移，避免待加工物品的偏移影响加工作业的精度与准确。从广义上说，在加工工艺过程的任何工序中，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具，例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。
为了提高产品生产率，降低时耗，越来越多的产品的生产线进行了修改，变成了流水线生产方式。在流水线生产方式中，会运用到传送带来将待加工的零件传送到的各个加工设备下，进行加工。而传送带上，零件被加工时如果没有夹具固定住，很容易产生加工尺寸不合格的产品，增加废品率。因此通常会人工手动按住待加工零件，避免零件移动，但这种手动压紧零件的操作不仅增加了工人的劳动强度，且压紧零件的力不好把控。
专利CN109318137A公开了一种用于自动化流水线的定位装置，包括：至少三组固定设置的平面度确定组件；顶升解锁机构，该顶升解锁机构设于平面度确定组件的正下方，其中，顶升解锁机构包括：顶升组件；以及解锁组件，该解锁组件设于顶升组件的正上方，解锁组件的上表面设有定位治具，解锁组件由顶升组件所支撑并且在该顶升组件的驱动下沿竖直方向选择性升降，从而将定位治具选择性地顶升至平面度确定组件的下表面；该技术方案在提高自动化程度的同时，提高了顶升解锁动作的响应速度，进而提高了顶升解锁动作与后续将要进行的定位动作的匹配度，但其采用电机和齿轮组结合，后期需增加控制器控制，成本较高，结构复杂，维护专业要求较高，依靠控制器提高精度，系统较复杂，对电的依赖性强，耗能；另外，该技术方案采用弹性材料（压块）和非弹性材料来压紧稳固跳动的零件，依靠材料自身的较小的形变，容易压伤工件。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提出一种重力自定心自锁夹具，采用模块化设计，通过杠杆原理将重力与弹力结合，实现工件放入夹具时自动夹持，工件从夹具取出时自动释放，同时具有自动定心，自锁保持的效果。
本发明提出的技术方案如下：
一种重力自定心自锁夹具，由底盘、承载结构和两个或两个以上的夹持单元组成，夹持单元围着承载结构可移动地固定在底盘上，夹持单元之间的距离相等且与承载结构的距离也相等，夹持单元由夹杆、抬杆、夹臂和立柱组成，立柱与底盘固定，夹臂固定在立柱上，并可沿着立柱做转动，夹杆固定在夹臂的顶端，抬杆固定在夹臂的底端；承载结构由弹簧和载盘组成，弹簧与底盘接触，载盘与抬杆固定连接。
优选地，立柱由支撑杆Ⅰ和两个支撑杆Ⅱ组成，两个支撑Ⅱ平行且垂直地固定在支撑杆Ⅰ上，夹臂通过轴固定在两个支撑Ⅱ之间，并可沿着轴在两个支撑Ⅱ之间做转动。
更优选地，支撑杆Ⅰ的底部设有一个或若干个定位销，底盘上与夹持单元固定的位置，设有若干排平行分布孔组，孔组的数目与定位销的数目相同，孔组之间的距离与支撑杆Ⅰ底部的定位销之间的距离相同，在若干排孔组中，处于同一行上的孔与其上下两行上的孔之间呈平行设置，孔的大小与定位销的大小相配合。
优选地，底盘上设置有圆形沉槽，弹簧放置在圆形沉槽内，圆形沉槽顶部敞口，底部设置有弹簧板，弹簧板与底座固定连接，以将弹簧固定在圆形沉槽内；圆形沉槽的高度小于弹簧自然状态下的长度。
优选地，载盘上的边缘处设置有与夹持单元数目相等的U形缺口，U形缺口的两边的载盘上设有与之相通的孔道；抬杆的一侧设置有水平方向上相通的滑槽Ⅰ，滑槽Ⅰ放置在U形缺口中，限位销穿过孔道和滑槽Ⅰ，将载盘与夹持单元固定。
更优选地，抬杆的另一侧设置有垂直方向上相通的滑槽Ⅱ，夹臂的底部设有抬杆螺纹孔；还包括一螺丝，螺丝穿过滑槽Ⅱ，旋进抬杆螺纹孔中，将抬杆与夹臂固定；夹臂的底部还设有一抬杆限位销孔，抬杆限位销穿过滑槽Ⅱ，过盈配合地伸入抬杆限位销孔中，抬杆限位销的长度大于抬杆限位销孔的深度。
优选地，夹杆上设置有垂直方向上相通的滑槽Ⅲ，夹臂的顶部设有夹杆螺纹孔；还包括一螺丝，螺丝穿过滑槽Ⅲ，旋进夹杆螺纹孔中，将夹杆与夹臂固定；夹臂的顶部还设有一夹杆限位销孔，夹杆限位销穿过滑槽Ⅲ，过盈配合地伸入夹杆限位销孔中，夹杆限位销的长度大于夹杆限位销孔的深度。
更优选地，支撑杆Ⅰ和底盘均由铁材料制得，支撑杆Ⅰ的底部嵌有强磁块，以加强支撑杆Ⅰ和底盘的连接牢固度。
优选地，两个支撑杆Ⅱ与夹臂接触的一侧设有垫片。
与现有技术，本发明具有以下技术优势：
（1）本发明通过杠杆原理，并结合重力和弹力，可有效实现工件的放入时，重力转化为夹持力，夹具自动夹持，工件取出时，重力消失，夹具自动释放；夹持单元围绕载承结构对称等分均布，当夹杆向中心内收运动时，可自动确定中心，则形成对工件的自定心，即便工件放置偏离中心，亦可自动修正，便于夹取；即使工件为不规则、不对称形，只需调整好夹持单元中夹杆向中心伸出的长度，亦可完成对工件的自动夹持；
（2）本发明可适合不同尺寸大小、不同外形规格的工件的夹持，底盘上设置若干个与定位销相配合的孔，只需根据工件的不同大小和形状移动夹持单元，并手动调整夹杆和抬杆向中心伸出的长度即可，通用性强，结构简单；
（3）本发明利用工件的自身重力，将其转化为对工件的夹持力，通过弹簧蓄能与释放蓄能的转变，实现对工件的自动夹持和自动释放，夹持与释放的过程自动完成，整个过程为纯机械式操作，无需电力、气动等外力辅助，便可实现自动化的效果；
（4）本发明中的支撑杆Ⅰ的底部嵌有强磁块，可加强支撑杆Ⅰ和底盘的连接牢固度，在移动夹持单元时，只需直接用力将夹持单元从底座上取下即可，使用方便，且操作简单；
（5）本发明在夹臂内分别设置有抬杆限位销和夹杆限位销，对夹臂与抬杆、夹杆之间的连接，有着双重固定的作用；同时在两个支撑杆Ⅱ与夹臂接触的一侧设有垫片，可有效消除支撑杆Ⅱ与夹臂之间的间隙，减少摩擦面。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图
图2为本发明中夹持单元的结构示意图
图3为本发明中夹持单元的剖视结构示意图
图4为本发明的剖视结构示意图
图5为本发明中承载结构与底盘结构示意图
图6为本发明中未放置工件的结构示意图
图7为本发明中放置工件的结构示意图
其中：1.底盘 2.弹簧板 3.弹簧 4.限位销 5.载盘 6.强磁块 7.立柱 8.抬杆 9.抬杆限位销 10.夹臂 11.轴 12.夹杆 13.夹杆限位销 14.螺丝 15.垫片 16.定位销 17. 支撑杆Ⅰ 18.支撑杆Ⅱ 19.圆形通孔Ⅰ 20.圆形通孔Ⅱ 21.孔 22.圆形沉槽 23.U形缺口 24.孔道 25.滑槽Ⅰ 26.滑槽Ⅱ 27.抬杆螺纹孔 28.抬杆限位销孔 29.滑槽Ⅲ 30.夹杆螺纹孔31.夹杆限位销孔。
具体实施例
现结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1~图5所示，本发明公开了一种重力自定心自锁夹具，由底盘1、承载结构和四个夹持单元组成，底盘1为圆柱形状，夹持单元围着承载结构可移动地固定在底盘1上，夹持单元之间的距离相等且与承载结构的距离也相等，夹持单元由夹杆12、抬杆8、夹臂10和立柱7组成，立柱7由支撑杆Ⅰ17和两个支撑杆Ⅱ18组成，两个支撑Ⅱ18平行且垂直地固定在支撑杆Ⅰ17上，夹臂10中间位置设有圆形通孔Ⅰ19，两个支撑杆Ⅱ18上各设有一个圆形通孔Ⅱ20，圆形通孔Ⅰ19和圆形通孔Ⅱ20同轴心重合，轴11穿入圆形通孔Ⅰ19和圆形通孔Ⅱ20，夹臂10通过轴11固定在两个支撑Ⅱ18之间，并可沿着轴11在两个支撑Ⅱ18之间做转动，两个支撑杆Ⅱ18与夹臂10接触的一侧各设有一个垫片15；轴11伸出支撑杆Ⅱ18的两末端上旋有螺母，将轴11与立柱7相固定。支撑杆Ⅰ17的底部设有两个定位销16，底盘1上与夹持单元固定的位置，设有两排平行分布孔组，孔组之间的距离与支撑杆Ⅰ17底部的定位销16之间的距离相同，在若干排孔组中，处于同一行上的孔21与其上下两行上的孔21之间呈平行设置，孔21的大小与定位销16的大小相配合；支撑杆Ⅰ17和底盘1均由钢铁材料制得，支撑杆Ⅰ17的底部、两个定位销16之间的位置嵌有强磁块6，可加强支撑杆Ⅰ17和底盘1的连接牢固度。
承载结构由弹簧3和载盘5组成，底盘1中心的位置上设置有圆形沉槽22，弹簧3放置在圆形沉槽22内，圆形沉槽22的高度小于弹簧3自然状态下的长度，圆形沉槽22顶部敞口，底部设置有弹簧板2，弹簧板2与底座1固定连接；载盘5为圆柱形状，其边缘处设置有四个U形缺口23，每个U形缺口23的两边的载盘5上设有与之相通的孔道24；夹持单元上的抬杆8的一侧设置有水平方向上相通的滑槽Ⅰ25，滑槽Ⅰ25放置在U形缺口23中，限位销4穿过孔道24和滑槽Ⅰ25，将载盘5与抬杆8限定；抬杆8的另一侧设置有垂直方向上相通的滑槽Ⅱ26，夹臂10的底部设有抬杆螺纹孔27，螺丝14穿过滑槽Ⅱ26，旋进抬杆螺纹孔27中，将抬杆8与夹臂10限定；为加强抬杆8与夹臂10的固定力度，以及安装调节时导向，在夹臂10的底部设有一抬杆限位销孔28，抬杆限位销9穿过滑槽Ⅱ26，过盈配合地嵌入抬杆限位销孔28中，抬杆限位销9的长度大于抬杆限位销孔28的深度；夹杆12上设置有垂直方向上相通的滑槽Ⅲ29，夹臂10的顶部设有夹杆螺纹孔30；螺丝14穿过滑槽Ⅲ29，旋进夹杆螺纹孔30中，将夹杆12与夹臂10限定；为加强夹杆12与夹臂10的固定力度，以及安装调节时导向，在夹臂10的顶部设有一夹杆限位销孔31，夹杆限位销13穿过滑槽Ⅲ29，过盈配合地嵌入夹杆限位销孔31中，夹杆限位销13的长度大于夹杆限位销孔31的深度。
本发明中的夹具在实际安装时，抬杆8的水平高度低于载盘5的水平高度，高于圆形沉槽22的高度，弹簧3与载盘5接触但不连接，在夹持单元分别与底盘1、载盘5安装完毕后，从底盘1的底部将弹簧3放入圆形沉槽22中，在盖上弹簧板2，弹簧板2通过螺丝固定在底盘1的底部，使弹簧3限定在圆形沉槽22内，弹簧3与弹簧板2接触但不连接，故在未放置工件时，如图6所示，抬杆8上与载盘5的连接末端呈抬起的状态，载盘5不压缩弹簧3，对应地，与抬杆8在同一侧的夹杆12末端亦呈抬起状态，当在载盘5上放置工件时，如图7所示，工件的重量带动载盘5向下运动，载盘5下压弹簧3，弹簧3被压缩，弹性势能积蓄；载盘5带动抬杆8的滑槽Ⅰ25端向下运动，由于抬杆8、夹臂10、夹杆12被抬杆限位销9、夹杆限位销13、螺丝14限位紧固形成整体，故当抬杆8被限位销4下压时，夹臂10绕轴11转动，四组夹持单元的夹杆同时向中心内收运动，形成对工件的夹持；工件的重量是持续存在的，故重量对载盘5的作用力是持续的，则夹杆对工件的夹持力亦是持续的。
当工件被取出时，施加在载盘5上的重量消失，弹簧3积蓄的弹性势能释放，将载盘5向上推动，限位销4同样向上运动推动抬杆8，使得夹臂10绕轴11转动，夹杆12向外运动，自动释放对工件的夹持约束，工件失去夹杆12对其约束得以顺畅取出。
本发明中的重力自定心自锁夹具所利用的力学理论主要分为两大部分，其一是物体的质量，即物体的重量，因在地球上重力是由质量m与重力系数g决定的，质量不会凭空消失，故重力不会凭空消失；其二是弹性，弹性势能是弹性的具体表达，由弹性系数k和压缩距离x决定，重力作用于弹簧3上，弹簧3压缩蓄能，重力从弹簧3上撤销，被压缩的弹簧3恢复原状，同时释放蓄能。本发明主要利用这两个力学方面公知的知识理论，加以适合的条件应用于方便生产生活中，在此基础之上发明的重力自定心自锁夹具。
Claims (9)
1.一种重力自定心自锁夹具，由底盘、承载结构和两个或两个以上的夹持单元组成，夹持单元围着承载结构可移动地固定在底盘上，夹持单元之间的距离相等且与承载结构的距离也相等，其特征在于：夹持单元由夹杆、抬杆、夹臂和立柱组成，立柱与底盘固定，夹臂固定在立柱上，并可沿着立柱做转动，夹杆固定在夹臂的顶端，抬杆固定在夹臂的底端；承载结构由弹簧和载盘组成，弹簧与底盘接触，载盘与抬杆固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种重力自定心自锁夹具，其特征在于：立柱由支撑杆Ⅰ和两个支撑杆Ⅱ组成，两个支撑Ⅱ平行且垂直地固定在支撑杆Ⅰ上，夹臂通过轴固定在两个支撑Ⅱ之间，并可沿着轴在两个支撑Ⅱ之间做转动。
3.根据权利要求2所述的一种重力自定心自锁夹具，其特征在于：支撑杆Ⅰ的底部设有一个或若干个定位销，底盘上与夹持单元固定的位置，设有若干排平行分布孔组，孔组的数目与定位销的数目相同，孔组之间的距离与支撑杆Ⅰ底部的定位销之间的距离相同，在若干排孔组中，处于同一行上的孔与其上下两行上的孔之间呈平行设置，孔的大小与定位销的大小相配合。
4.根据权利要求1所述的一种重力自定心自锁夹具，其特征在于：底盘上设置有圆形沉槽，弹簧放置在圆形沉槽内，圆形沉槽顶部敞口，底部设置有弹簧板，弹簧板与底座固定连接，以将弹簧固定在圆形沉槽内；圆形沉槽的高度小于弹簧自然状态下的长度。
5.根据权利要求1所述的一种重力自定心自锁夹具，其特征在于：载盘上的边缘处设置有与夹持单元数目相等的U形缺口，U形缺口的两边的载盘上设有与之相通的孔道；抬杆的一侧设置有水平方向上相通的滑槽Ⅰ，滑槽Ⅰ放置在U形缺口中，限位销穿过孔道和滑槽Ⅰ，将载盘与夹持单元固定。
6.根据权利要求5所述的一种重力自定心自锁夹具，其特征在于：抬杆的另一侧设置有垂直方向上相通的滑槽Ⅱ，夹臂的底部设有抬杆螺纹孔；还包括一螺丝，螺丝穿过滑槽Ⅱ，旋进抬杆螺纹孔中，将抬杆与夹臂固定；夹臂的底部还设有一抬杆限位销孔，抬杆限位销穿过滑槽Ⅱ，过盈配合地伸入抬杆限位销孔中，抬杆限位销的长度大于抬杆限位销孔的深度。
7.根据权利要求1所述的一种重力自定心自锁夹具，其特征在于：夹杆上设置有垂直方向上相通的滑槽Ⅲ，夹臂的顶部设有夹杆螺纹孔；还包括一螺丝，螺丝穿过滑槽Ⅲ，旋进夹杆螺纹孔中，将夹杆与夹臂固定；夹臂的顶部还设有一夹杆限位销孔，夹杆限位销穿过滑槽Ⅲ，过盈配合地伸入夹杆限位销孔中，夹杆限位销的长度大于夹杆限位销孔的深度。
8.根据权利要求2所述的一种重力自定心自锁夹具，其特征在于：支撑杆Ⅰ和底盘均由铁材料制得，支撑杆Ⅰ的底部嵌有强磁块，以加强支撑杆Ⅰ和底盘的连接牢固度。
9.根据权利要求1所述的一种重力自定心自锁夹具，其特征在于：两个支撑杆Ⅱ与夹臂接触的一侧设有垫片。
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