CN111590352A - 一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，包括底架、支撑台、对心机构、定位夹持机构和压紧机构。本发明的对心机构能够快速地对轴承圈工件实现对中定心并初步夹紧；定位夹持机构的六个定位卡爪均匀的夹持在工件的六个方向，并采用同步同动加单步微调的方式使工件受力均匀，实现了工件在水平方向上的定位夹紧；压紧机构的三个压紧夹爪实现了工件在垂直方向上的最终压紧固定，从对心机构到定位夹持机构再到压紧机构的动作，能够有效地保证工件加工时的准确位置，再加上伺服电机的运用，使得装夹精度得到明显提高，且本发明整体结构紧凑、安装方便、性能稳定可靠，重复定位精度高，可以大大减轻操作工人劳动强度、提高工作效率。

Description

一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置
技术领域
本发明涉及机械夹具技术领域，特别是一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置。
背景技术
轴承是机械设备中常用的零部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。其中的轴承圈是组成轴承的重要零件，其作用非常的重要，由于轴承的品种繁多，使得不同类型轴承的轴承圈尺寸、结构、制造使用的设备、工艺方法等各不相同，再加上轴承圈加工工序多、工艺复杂、加工精度要求高，所以轴承圈的装夹加工质量对轴承的精度、使用寿命和性能有着重要的影响。
然而，对于大中型轴承圈工件的装夹，在大多数工厂现有技术中，通常情况下是将工件用压板固定在工作台上，然后使用测量仪表等辅助工具手动逐渐调整工件的中心，这种工件装夹方式，每次装夹工件都需要校正工件的加工中心，每次装夹并校正工件的加工中心需要花费大量的时间，工作效率低，操作工人的劳动强度大，并且对工件加工中心校正精度与操作工人的经验技术水平密切相关，那么工件的加工精度必然受到操作工人的经验技术水平的影响而不能得到有效保证。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明要提供一种能够减轻操作工人劳动强度、提高工作效率、保证装夹精度的大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，包括底架、支撑台、对心机构、定位夹持机构和压紧机构；
所述对心机构包括一个主动锥齿轮、三个从动锥齿轮、第一伺服电机、第一传动丝杠、移动滑座、对心卡爪、第一导轨副滑块和第一导轨副直线导轨；所述主动锥齿轮安装在固定底板的中心，主动锥齿轮的轴端朝下并与第一伺服电机连接，主动锥齿轮的齿端与三个从动锥齿轮的齿端啮合；所述从动锥齿轮的轴端与第一传动丝杠连接，第一传动丝杠上设有移动滑座，所述移动滑座的上部与对心卡爪连接、下部与第一导轨副滑块固定连接；所述第一导轨副滑块沿第一导轨副直线导轨滑动连接，所述第一导轨副直线导轨安装在固定底板上；第一伺服电机经主动锥齿轮驱动三个从动锥齿轮，三个从动锥齿轮经各自的第一传动丝杠和从动锥齿轮、带动各自的对心卡爪实现对心或分离运动；所述固定底板紧贴安装在上基座上；
所述定位夹持机构包括上基座、下基座、回转支撑齿轮、主动齿轮传动件、从动齿轮传动件、定位卡爪和微调电机，所述上基座和下基座之间设有回转支撑齿轮，所述回转支撑齿轮同时与一个主动齿轮传动件的下齿轮和五个从动齿轮传动件的下齿轮啮合，所述主动齿轮传动件的下轴端与减速电机连接、主动齿轮传动件的上齿轮与齿条啮合、每个从动齿轮传动件的上齿轮与各自的对应的齿条啮合，所述齿条上固定安装定位卡爪；所述减速电机带动主动齿轮传动件转动、主动齿轮传动件再通过回转支撑齿轮带动五个从动齿轮传动件转动，主动齿轮传动件和五个从动齿轮传动件通过齿条带动六个定位卡爪同步伸缩；
所述定位卡爪包括活动卡爪块、卡爪基座、螺旋导杆和微调电机，所述活动卡爪块安装在卡爪基座上，活动卡爪块的外端通过螺旋导杆与微调电机连接，所述微调电机通过螺旋导杆驱动活动卡爪块进行伸缩运动；
所述压紧机构包括固定支撑架、第二传动丝杠、第二伺服电机、压紧夹爪、第二导轨副滑块和第二导轨副直线导轨，所述固定支撑架固定安装在活动卡爪块上，所述第二伺服电机固定安装在固定支撑架的上部，所述第二导轨副直线导轨固定安装在固定支撑架的内侧，所述第二传动丝杠的上端与第二伺服电机输出端连接，所述第二传动丝杠上安装压紧夹爪，压紧夹爪与第二导轨副滑块固定连接，第二导轨副滑块与第二导轨副直线导轨滑动连接；第二伺服电机通过第二传动丝杠驱动压紧夹爪上下运动。
进一步地，所述主动锥齿轮和三个从动锥齿轮尺寸相同，三个从动锥齿轮沿主动锥齿轮周向均匀分布，三个对心卡爪沿周向均匀分布，且每个对心卡爪均沿径向布置。
进一步地，所述定位夹持机构中的一个主动齿轮传动件和五个从动齿轮传动件共六个齿轮传动件在上基座上沿周向均匀分布，所述主动齿轮传动件和从动齿轮传动件均包括上齿轮和下齿轮，上齿轮和下齿轮通过传动轴连接。
进一步地，所述定位夹持机构中的齿条有六个，每个齿条的结构和尺寸相同，在上基座上沿周向均匀分布；所述定位卡爪有六个，六个定位卡爪沿回转支撑齿轮的周向均匀分布，每个定位卡爪均沿回转支撑齿轮的径向布置；六个定位卡爪的活动卡爪块的端部设置夹持口。
进一步地，所述定位卡爪的卡爪基座通过螺钉固定在齿条上。
进一步地，所述压紧机构有三个，沿支撑台中心周向均匀分布。
进一步地，所述底架为框架式结构，底架的上部安装下基座，所述上基座通过四角的立柱安装在下基座的上方，上基座和下基座之间构成回转支撑齿轮的安装空间；所述支撑台通过多个立柱安装在上基座的上方，支撑台和上基座之间构成定位夹持机构的安装空间。
进一步地，所述对心机构的三个对心卡爪和三个压紧机构沿周向交替设置在支撑台上，且沿支撑台中心周向均匀布置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明针对大型轴承圈工件的装夹时，对心机构能够快速地对轴承圈工件实现对中定心并初步夹紧；定位夹持机构的六个定位卡爪均匀的夹持在工件的六个方向，并采用同步同动加单步微调的方式使工件受力均匀，避免了轴承圈工件因受力不均而变形或损伤，实现了工件在水平方向上的定位夹紧；压紧机构的三个压紧夹爪实现了工件在垂直方向上的最终压紧固定，从对心机构到定位夹持机构再到压紧机构的动作，能够有效地保证工件加工时的准确位置，再加上伺服电机的运用，使得装夹精度得到明显提高，且本发明整体结构紧凑、安装方便、性能稳定可靠，重复定位精度高，可以大大减轻操作工人劳动强度、提高工作效率。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明的对心机构示意图。
图3为本发明的定位夹持机构示意图。
图4为本发明的定位卡爪示意图。
图5为本发明的压紧机构示意图。
图中：1-底架，2-下基座，3-上基座，4-支撑台，5-减速电机，6-主动齿轮传动件，7-回转支撑齿轮，8-从动齿轮传动件，9-齿条，10-活动卡爪块，11-卡爪基座，12-螺旋导杆，13-微调电机，14-第一伺服电机，15-固定底板，16-主动锥齿轮，17-从动锥齿轮，18-第一传动丝杠，19-移动滑座，20-对心卡爪，21-第一导轨副滑块，22-第一导轨副直线导轨，23-固定支撑架，24-第二伺服电机，25-第二传动丝杠，26-压紧夹爪，27-第二导轨副滑块，28-第二导轨副直线导轨，29-轴承圈工件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1～5所示，一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，包括底架1、支撑台4、对心机构、定位夹持机构和压紧机构；
所述对心机构包括一个主动锥齿轮16、三个从动锥齿轮17、第一伺服电机14、第一传动丝杠18、移动滑座19、对心卡爪20、第一导轨副滑块21和第一导轨副直线导轨22；所述主动锥齿轮16安装在固定底板15的中心，主动锥齿轮16的轴端朝下并与第一伺服电机14连接，主动锥齿轮16的齿端与三个从动锥齿轮17的齿端啮合；所述从动锥齿轮17的轴端与第一传动丝杠18连接，第一传动丝杠18上设有移动滑座19，所述移动滑座19的上部与对心卡爪20连接、下部与第一导轨副滑块21固定连接；所述第一导轨副滑块21沿第一导轨副直线导轨22滑动连接，所述第一导轨副直线导轨22安装在固定底板15上；第一伺服电机14经主动锥齿轮16驱动三个从动锥齿轮17，三个从动锥齿轮17经各自的第一传动丝杠18和从动锥齿轮17、带动各自的对心卡爪20实现对心或分离运动；所述固定底板15紧贴安装在上基座3上；
所述定位夹持机构包括上基座3、下基座2、回转支撑齿轮7、主动齿轮传动件6、从动齿轮传动件8、定位卡爪和微调电机13，所述上基座3和下基座2之间设有回转支撑齿轮7，所述回转支撑齿轮7同时与一个主动齿轮传动件6的下齿轮和五个从动齿轮传动件8的下齿轮啮合，所述主动齿轮传动件6的下轴端与减速电机5连接、主动齿轮传动件6的上齿轮与齿条9啮合、每个从动齿轮传动件8的上齿轮与各自的对应的齿条9啮合，所述齿条9上固定安装定位卡爪；所述减速电机5带动主动齿轮传动件6转动、主动齿轮传动件6再通过回转支撑齿轮7带动五个从动齿轮传动件8转动，主动齿轮传动件6和五个从动齿轮传动件8通过齿条9带动六个定位卡爪同步伸缩；
所述定位卡爪包括活动卡爪块10、卡爪基座11、螺旋导杆12和微调电机13，所述活动卡爪块10安装在卡爪基座11上，活动卡爪块10的外端通过螺旋导杆12与微调电机13连接，所述微调电机13通过螺旋导杆12驱动活动卡爪块10进行伸缩运动；
所述压紧机构包括固定支撑架23、第二传动丝杠25、第二伺服电机24、压紧夹爪26、第二导轨副滑块27和第二导轨副直线导轨28，所述固定支撑架23固定安装在活动卡爪块10上，所述第二伺服电机24固定安装在固定支撑架23的上部，所述第二导轨副直线导轨28固定安装在固定支撑架23的内侧，所述第二传动丝杠25的上端与第二伺服电机24输出端连接，所述第二传动丝杠25上安装压紧夹爪26，压紧夹爪26与第二导轨副滑块27固定连接，第二导轨副滑块27与第二导轨副直线导轨28滑动连接；第二伺服电机24通过第二传动丝杠25驱动压紧夹爪26上下运动。
进一步地，所述主动锥齿轮16和三个从动锥齿轮17尺寸相同，三个从动锥齿轮17沿主动锥齿轮16周向均匀分布，三个对心卡爪20沿周向均匀分布，且每个对心卡爪20均沿径向布置。
进一步地，所述定位夹持机构中的一个主动齿轮传动件6和五个从动齿轮传动件8共六个齿轮传动件在上基座3上沿周向均匀分布，所述主动齿轮传动件6和从动齿轮传动件8均包括上齿轮和下齿轮，上齿轮和下齿轮通过传动轴连接。
进一步地，所述定位夹持机构中的齿条9有六个，每个齿条9的结构和尺寸相同，在上基座3上沿周向均匀分布；所述定位卡爪有六个，六个定位卡爪沿回转支撑齿轮7的周向均匀分布，每个定位卡爪均沿回转支撑齿轮7的径向布置；六个定位卡爪的活动卡爪块10的端部设置夹持口。
进一步地，所述定位卡爪的卡爪基座11通过螺钉固定在齿条9上。
进一步地，所述压紧机构有三个，沿支撑台4中心周向均匀分布。
进一步地，所述底架1为框架式结构，底架1的上部安装下基座2，所述上基座3通过四角的立柱安装在下基座2的上方，上基座3和下基座2之间构成回转支撑齿轮7的安装空间；所述支撑台4通过多个立柱安装在上基座3的上方，支撑台4和上基座3之间构成定位夹持机构的安装空间。
进一步地，所述对心机构的三个对心卡爪20和三个压紧机构沿周向交替设置在支撑台4上，且沿支撑台4中心周向均匀布置。
本发明的工作原理如下：
当轴承圈工件29放置在支撑台4上，首先，正转启动对心机构的第一伺服电机14时，主动锥齿轮16在第一伺服电机14的扭矩驱动下转动，主动锥齿轮16的转动同时带动三个从动锥齿轮17转动，三个从动锥齿轮17的转动带动对应的第一传动丝杠18转动，第一传动丝杠18的转动使得连接在移动滑座19上的对心卡爪20在第一导轨副滑块21的引导下，在第一导轨副直线导轨22上作对中定心夹紧；然后，正转启动定位夹紧机构的减速电机5时，主动齿轮传动件6在减速电机5的扭矩驱动下转动，主动齿轮传动件6的下齿轮带动回转支承齿轮7转动，回转支承齿轮7的转动同时又带动了与之啮合的五个从动齿轮传动件的下齿轮转动，一个主动齿轮传动件6和五个从动齿轮传动件8的下齿轮同时带动一个主动齿轮传动件6和五个从动齿轮传动件8的上齿轮转动，一个主动齿轮传动件6和五个从动齿轮传动件8的上齿轮转动，同时带动与之啮合的六个齿条9同时运动，齿条9的同时运动带动其上固定连接的定位卡爪同时对轴承圈工件29实现水平定位夹紧，若此时轴承圈工件29水平夹紧仍不牢，则正转启动微调电机13，螺旋导杆12在微调电机13的扭矩转动下，驱动卡爪活动10块对轴承圈工件29进行微调整，直至实现有效水平定位夹紧，水平定位夹紧后反转启动对心机构的第一伺服电机14，释放分离对心机构的对心卡爪20；最后，正转启动压紧机构的第二伺服电机24，第二传动丝杠25在第二伺服电机24的扭矩驱动下，带动第二传动丝杠25上的压紧夹爪26在第二导轨副滑块27的引导下，沿着第二导轨副直线导轨28作向下压紧，直至在轴承圈工件29的垂直方向实现最终的有效压紧固定。此外，夹紧力可通过对上述第一伺服电机14、第二伺服电机24以及微调电机13的控制来作调整。如此以来，本发明一整套定心夹紧动作便完成了。相反地，同理可以实现轴承圈工件的夹紧释放分离。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，其特征在于：包括底架(1)、支撑台(4)、对心机构、定位夹持机构和压紧机构；
所述对心机构包括一个主动锥齿轮(16)、三个从动锥齿轮(17)、第一伺服电机(14)、第一传动丝杠(18)、移动滑座(19)、对心卡爪(20)、第一导轨副滑块(21)和第一导轨副直线导轨(22)；所述主动锥齿轮(16)安装在固定底板(15)的中心，主动锥齿轮(16)的轴端朝下并与第一伺服电机(14)连接，主动锥齿轮(16)的齿端与三个从动锥齿轮(17)的齿端啮合；所述从动锥齿轮(17)的轴端与第一传动丝杠(18)连接，第一传动丝杠(18)上设有移动滑座(19)，所述移动滑座(19)的上部与对心卡爪(20)连接、下部与第一导轨副滑块(21)固定连接；所述第一导轨副滑块(21)沿第一导轨副直线导轨(22)滑动连接，所述第一导轨副直线导轨(22)安装在固定底板(15)上；第一伺服电机(14)经主动锥齿轮(16)驱动三个从动锥齿轮(17)，三个从动锥齿轮(17)经各自的第一传动丝杠(18)和从动锥齿轮(17)、带动各自的对心卡爪(20)实现对心或分离运动；所述固定底板(15)紧贴安装在上基座(3)上；
所述定位夹持机构包括上基座(3)、下基座(2)、回转支撑齿轮(7)、主动齿轮传动件(6)、从动齿轮传动件(8)、定位卡爪和微调电机(13)，所述上基座(3)和下基座(2)之间设有回转支撑齿轮(7)，所述回转支撑齿轮(7)同时与一个主动齿轮传动件(6)的下齿轮和五个从动齿轮传动件(8)的下齿轮啮合，所述主动齿轮传动件(6)的下轴端与减速电机(5)连接、主动齿轮传动件(6)的上齿轮与齿条(9)啮合、每个从动齿轮传动件(8)的上齿轮与各自的对应的齿条(9)啮合，所述齿条(9)上固定安装定位卡爪；所述减速电机(5)带动主动齿轮传动件(6)转动、主动齿轮传动件(6)再通过回转支撑齿轮(7)带动五个从动齿轮传动件(8)转动，主动齿轮传动件(6)和五个从动齿轮传动件(8)通过齿条(9)带动六个定位卡爪同步伸缩；
所述定位卡爪包括活动卡爪块(10)、卡爪基座(11)、螺旋导杆(12)和微调电机(13)，所述活动卡爪块(10)安装在卡爪基座(11)上，活动卡爪块(10)的外端通过螺旋导杆(12)与微调电机(13)连接，所述微调电机(13)通过螺旋导杆(12)驱动活动卡爪块(10)进行伸缩运动；
所述压紧机构包括固定支撑架(23)、第二传动丝杠(25)、第二伺服电机(24)、压紧夹爪(26)、第二导轨副滑块(27)和第二导轨副直线导轨(28)，所述固定支撑架(23)固定安装在活动卡爪块(10)上，所述第二伺服电机(24)固定安装在固定支撑架(23)的上部，所述第二导轨副直线导轨(28)固定安装在固定支撑架(23)的内侧，所述第二传动丝杠(25)的上端与第二伺服电机(24)输出端连接，所述第二传动丝杠(25)上安装压紧夹爪(26)，压紧夹爪(26)与第二导轨副滑块(27)固定连接，第二导轨副滑块(27)与第二导轨副直线导轨(28)滑动连接；第二伺服电机(24)通过第二传动丝杠(25)驱动压紧夹爪(26)上下运动。
2.根据权利要求1所述的一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，其特征在于：所述主动锥齿轮(16)和三个从动锥齿轮(17)尺寸相同，三个从动锥齿轮(17)沿主动锥齿轮(16)周向均匀分布，三个对心卡爪(20)沿周向均匀分布，且每个对心卡爪(20)均沿径向布置。
3.根据权利要求1所述的一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，其特征在于：所述定位夹持机构中的一个主动齿轮传动件(6)和五个从动齿轮传动件(8)共六个齿轮传动件在上基座(3)上沿周向均匀分布，所述主动齿轮传动件(6)和从动齿轮传动件(8)均包括上齿轮和下齿轮，上齿轮和下齿轮通过传动轴连接。
4.根据权利要求1所述的一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，其特征在于：所述定位夹持机构中的齿条(9)有六个，每个齿条(9)的结构和尺寸相同，在上基座(3)上沿周向均匀分布；所述定位卡爪有六个，六个定位卡爪沿回转支撑齿轮(7)的周向均匀分布，每个定位卡爪均沿回转支撑齿轮(7)的径向布置；六个定位卡爪的活动卡爪块(10)的端部设置夹持口。
5.根据权利要求1所述的一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，其特征在于：所述定位卡爪的卡爪基座(11)通过螺钉固定在齿条(9)上。
6.根据权利要求1所述的一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，其特征在于：所述压紧机构有三个，沿支撑台(4)中心周向均匀分布。
7.根据权利要求1所述的一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，其特征在于：所述底架(1)为框架式结构，底架(1)的上部安装下基座(2)，所述上基座(3)通过四角的立柱安装在下基座(2)的上方，上基座(3)和下基座(2)之间构成回转支撑齿轮(7)的安装空间；所述支撑台(4)通过多个立柱安装在上基座(3)的上方，支撑台(4)和上基座(3)之间构成定位夹持机构的安装空间。
8.根据权利要求1所述的一种大型轴承圈工件的快速自定心夹紧装置，其特征在于：所述对心机构的三个对心卡爪(20)和三个压紧机构沿周向交替设置在支撑台(4)上，且沿支撑台(4)中心周向均匀布置。
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