CN113441743A - 一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，属于机床领域，一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，包括安装座、端盖和夹持组件，夹持组件包括滑块，端盖的一侧设有滑块相匹配的滑槽，滑槽内通过轴承结构转动连接有蜗杆，滑块的一侧通过转轴转动连接设有与蜗杆相匹配的蜗轮，蜗轮的两侧对称固定有调节齿轮，滑块一侧通过转轴转动设有两个镜像对称设置的平行夹板，本发明可有效夹持锥形薄壁管体配合机床进行加工作业，相对于传统的卡盘结构，夹持同心度高，在夹持过程中可自找圆心，加工效率高，且可有效保护锥形薄壁管体不发生形变，加工良品率高，具有市场前景，适合推广。

Description

一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘

技术领域

本发明涉及机床领域，更具体地说，涉及一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘。

背景技术

随着自动化生产能力的提高，现代工厂中出现需要组合机床的场合越来越多，组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。它一般采用多轴，多刀，多工序，多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。

卡盘是机床上用来夹紧工件的机械装置。利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动，把工件夹紧和定位的机床附件，卡盘一般由卡盘体、活动卡爪和卡爪驱动机构三部分组成，现有的卡盘由于采用外撑或内夹的方式固定工件，对于薄壁管体易发生端口形变的现象，同时针对于锥形薄壁管体工件，现有卡盘无法实现夹持或快速同轴夹持，为此我们提出一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘来解决以上问题。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，可以通过带有滑块、调节球、蜗杆、同步齿轮、蜗轮、调节齿轮、平行夹板的夹持组件与带有往复装置、直径调节盘的安装座间的相互配合，在使用时，将安装座同轴调试安装在机床的主轴上，通过机床的PLC控制箱控制往复装置运行，使第二冠齿轮与对合齿槽对合，此时在伺服电机的驱动下，由花键轴带动花键套旋转，进而带动直径调节盘旋转，在旋转的过程中，涡线槽驱动调节球沿滑槽移动，进而使夹持组件的间距达到需夹持的锥形薄壁管体的端口直径，此时由往复装置驱动第一冠齿轮与同步齿轮对合，在伺服电机的驱动下，由蜗杆驱动蜗轮旋转，进而使调节齿轮带动两个与其相啮合的从动齿轮运行，达到平行夹板角度的调节，满足需夹持的锥形薄壁管体的锥度，本发明可有效夹持锥形薄壁管体配合机床进行加工作业，相对于传统的卡盘结构，夹持同心度高，在夹持过程中可自找圆心，加工效率高，且可有效保护锥形薄壁管体不发生形变，加工良品率高，具有市场前景，适合推广。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，包括相互对合的安装座和端盖，以及安装在端盖一侧的夹持组件，三个所述夹持组件等角度均分设置，所述夹持组件包括滑块，所述端盖的一侧设有滑块相匹配的滑槽，所述滑槽内通过轴承结构转动连接有蜗杆，所述滑块的一侧通过转轴转动连接设有与蜗杆相匹配的蜗轮，所述蜗轮的两侧对称固定有调节齿轮，所述滑块一侧通过转轴转动设有两个镜像对称设置的平行夹板，所述平行夹板的转轴一侧均固定有与调节齿轮相啮合的从动齿轮，所述安装座内固定有伺服电机，所述安装座与端盖的连接节点间转动连接有直径调节盘，所述直径调节盘的一侧设有三个等角度均分排布的涡线槽，所述滑块的一侧固定有与涡线槽相匹配的调节球，所述伺服电机的输出端固定有花键轴，所述花键轴上滑动套接有花键套，所述花键套上固定有第一冠齿轮和第二冠齿轮，所述蜗杆的一端固定有与第一冠齿轮相匹配的同步齿轮，所述直径调节盘的一侧设有与第二冠齿轮相匹配的对合齿槽，所述安装座上设有驱动花键套沿花键轴轴线方向往复运行的往复装置。本发明通过带有滑块、调节球、蜗杆、同步齿轮、蜗轮、调节齿轮、平行夹板的夹持组件与带有往复装置、直径调节盘的安装座间的相互配合，在使用时，将安装座同轴调试安装在机床的主轴上，通过机床的PLC控制箱控制往复装置运行，使第二冠齿轮与对合齿槽对合，此时在伺服电机的驱动下，由花键轴带动花键套旋转，进而带动直径调节盘旋转，在旋转的过程中，涡线槽驱动调节球沿滑槽移动，进而使夹持组件的间距达到需夹持的锥形薄壁管体的端口直径，此时由往复装置驱动第一冠齿轮与同步齿轮对合，在伺服电机的驱动下，由蜗杆驱动蜗轮旋转，进而使调节齿轮带动两个与其相啮合的从动齿轮运行，达到平行夹板角度的调节，满足需夹持的锥形薄壁管体的锥度，本发明可有效夹持锥形薄壁管体配合机床进行加工作业，相对于传统的卡盘结构，夹持同心度高，在夹持过程中可自找圆心，加工效率高，且可有效保护锥形薄壁管体不发生形变，加工良品率高，具有市场前景，适合推广。

进一步的，所述往复装置包括转动连接在花键套上的锁紧盘，所述锁紧盘一侧固定有永磁环，所述安装座内固定有与永磁环相匹配的电磁圈。

进一步的，所述电磁圈与永磁环的磁性相同，所述锁紧盘与安装座内壁间夹接固定有复位弹簧。

进一步的，所述复位弹簧为高强度抗疲劳弹簧，所述复位弹簧具有驱使锁紧盘远离直径调节盘的弹力，所述复位弹簧在自由状态下，所述第二冠齿轮与对合齿槽相对合且第一冠齿轮与同步齿轮相脱离，所述电磁圈排斥永磁环时，所述第二冠齿轮与对合齿槽相脱离且第一冠齿轮与同步齿轮相对合。

进一步的，所述锁紧盘一侧固定有耐磨板，所述直径调节盘一侧设有与耐磨板相匹配的摩擦片，所述耐磨板上设有多条径向设置的防滑纹路。通过带有复位弹簧、耐磨板、永磁环的锁紧盘与带有摩擦片的直径调节盘，在使用时，利用复位弹簧的弹力，使第二冠齿轮与对合齿槽相对合且第一冠齿轮与同步齿轮相脱离，达到伺服电机单独驱动直径调节盘的目的，当完成夹持组件的间距调节后，通过使电磁圈通电，利用电磁圈对永磁环的排斥力，使锁紧盘克服复位弹簧的弹力靠近直径调节盘，并使耐磨板与摩擦片贴合，达到锁紧直径调节盘的目的，同时在锁紧盘的位移驱动下，第二冠齿轮与对合齿槽相脱离且第一冠齿轮与同步齿轮相对合，使伺服电机单独驱动蜗杆同步旋转，达到调节平行夹板角度的目的（既调节夹持锥度），本发明采用单一电机驱动双机构的目的，结构简单，运行成本低。

进一步的，两个所述平行夹板相远离的一侧均通过螺栓可拆卸式连接有阶梯卡爪。通过阶梯卡爪的设置，使本夹具同时正常夹持圆管或其他加工件，有效提升了功能多样性。

进一步的，两个所述平行夹板相对的一侧均设有夹持气囊。

进一步的，两个所述夹持气囊相对的一侧均设有三个平行设置的条形凸起，所述条形凸起上设有防滑槽，所述夹持气囊固定在平行夹板内部，所述平行夹板的外壁设有与条形凸起相对应的条形槽。

进一步的，所述夹持气囊通过旋转导气接头外接外部气源。

进一步的，所述伺服电机及往复装置中的永磁环均通过导电滑环结构外接外部电源和控制信号源。通过带有条形凸起的夹持气囊与带有条形槽的平行夹板间的相互配合，一方面通过向夹持气囊施加气压，可使夹持气囊较柔和的夹持锥形薄壁管体，提升了保护性，另一方面，结合条形凸起从条形槽的凸起，可维持锥形薄壁管体的夹持端口锥度，进一步提升保护性能。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明通过带有滑块、调节球、蜗杆、同步齿轮、蜗轮、调节齿轮、平行夹板的夹持组件与带有往复装置、直径调节盘的安装座间的相互配合，在使用时，将安装座同轴调试安装在机床的主轴上，通过机床的PLC控制箱控制往复装置运行，使第二冠齿轮与对合齿槽对合，此时在伺服电机的驱动下，由花键轴带动花键套旋转，进而带动直径调节盘旋转，在旋转的过程中，涡线槽驱动调节球沿滑槽移动，进而使夹持组件的间距达到需夹持的锥形薄壁管体的端口直径，此时由往复装置驱动第一冠齿轮与同步齿轮对合，在伺服电机的驱动下，由蜗杆驱动蜗轮旋转，进而使调节齿轮带动两个与其相啮合的从动齿轮运行，达到平行夹板角度的调节，满足需夹持的锥形薄壁管体的锥度，本发明可有效夹持锥形薄壁管体配合机床进行加工作业，相对于传统的卡盘结构，夹持同心度高，在夹持过程中可自找圆心，加工效率高，且可有效保护锥形薄壁管体不发生形变，加工良品率高，具有市场前景，适合推广。

（2）通过带有复位弹簧、耐磨板、永磁环的锁紧盘与带有摩擦片的直径调节盘，在使用时，利用复位弹簧的弹力，使第二冠齿轮与对合齿槽相对合且第一冠齿轮与同步齿轮相脱离，达到伺服电机单独驱动直径调节盘的目的，当完成夹持组件的间距调节后，通过使电磁圈通电，利用电磁圈对永磁环的排斥力，使锁紧盘克服复位弹簧的弹力靠近直径调节盘，并使耐磨板与摩擦片贴合，达到锁紧直径调节盘的目的，同时在锁紧盘的位移驱动下，第二冠齿轮与对合齿槽相脱离且第一冠齿轮与同步齿轮相对合，使伺服电机单独驱动蜗杆同步旋转，达到调节平行夹板角度的目的（既调节夹持锥度），本发明采用单一电机驱动双机构的目的，结构简单，运行成本低。

（3）通过阶梯卡爪的设置，使本夹具同时正常夹持圆管或其他加工件，有效提升了功能多样性。

（4）通过带有条形凸起的夹持气囊与带有条形槽的平行夹板间的相互配合，一方面通过向夹持气囊施加气压，可使夹持气囊较柔和的夹持锥形薄壁管体，提升了保护性，另一方面，结合条形凸起从条形槽的凸起，可维持锥形薄壁管体的夹持端口锥度，进一步提升保护性能。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的背面结构示意图；

图3为本发明的剖面结构示意图；

图4为图3中A部的放大结构示意图；

图5为图3中B部的放大结构示意图；

图6为本发明的爆炸结构的正面示意图；

图7为本发明的爆炸结构的背面示意图；

图8为本发明中提出的夹持组件的结构示意图；

图9为本发明中提出的夹持组件的爆炸结构示意图；

图10为本发明中提出的条形槽和条形凸起的结构示意图。

图中标号说明：

安装座1、电磁圈11、端盖2、滑槽21、夹持组件3、滑块31、调节球311、蜗杆32、同步齿轮321、蜗轮33、调节齿轮34、平行夹板35、条形槽351、阶梯卡爪36、夹持气囊37、条形凸起371、防滑槽372、从动齿轮38、伺服电机4、花键轴41、花键套42、第一冠齿轮421、第二冠齿轮422、锁紧盘5、复位弹簧51、耐磨板52、永磁环53、直径调节盘6、涡线槽61、摩擦片62、对合齿槽63。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-9，一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，包括相互对合的安装座1和端盖2，以及安装在端盖2一侧的夹持组件3，三个夹持组件3等角度均分设置，夹持组件3包括滑块31，端盖2的一侧设有滑块31相匹配的滑槽21，滑槽21内通过轴承结构转动连接有蜗杆32，滑块31的一侧通过转轴转动连接设有与蜗杆32相匹配的蜗轮33，蜗轮33的两侧对称固定有调节齿轮34，滑块31一侧通过转轴转动设有两个镜像对称设置的平行夹板35，平行夹板35的转轴一侧均固定有与调节齿轮34相啮合的从动齿轮38，安装座1内固定有伺服电机4，述安装座1与端盖2的连接节点间转动连接有直径调节盘6，直径调节盘6的一侧设有三个等角度均分排布的涡线槽61，滑块31的一侧固定有与涡线槽61相匹配的调节球311，伺服电机4的输出端固定有花键轴41，花键轴41上滑动套接有花键套42，花键套42上固定有第一冠齿轮421和第二冠齿轮422，蜗杆32的一端固定有与第一冠齿轮421相匹配的同步齿轮321，直径调节盘6的一侧设有与第二冠齿轮422相匹配的对合齿槽63，安装座1上设有驱动花键套42沿花键轴41轴线方向往复运行的往复装置。本发明通过带有滑块31、调节球311、蜗杆32、同步齿轮321、蜗轮33、调节齿轮34、平行夹板35的夹持组件3与带有往复装置、直径调节盘6的安装座1间的相互配合，在使用时，将安装座1同轴调试安装在机床的主轴上，通过机床的PLC控制箱控制往复装置运行，使第二冠齿轮422与对合齿槽63对合，此时在伺服电机4的驱动下，由花键轴41带动花键套42旋转，进而带动直径调节盘6旋转，在旋转的过程中，涡线槽61驱动调节球311沿滑槽21移动，进而使夹持组件3的间距达到需夹持的锥形薄壁管体的端口直径，此时由往复装置驱动第一冠齿轮421与同步齿轮321对合，在伺服电机4的驱动下，由蜗杆32驱动蜗轮33旋转，进而使调节齿轮34带动两个与其相啮合的从动齿轮38运行，达到平行夹板35角度的调节，满足需夹持的锥形薄壁管体的锥度，本发明可有效夹持锥形薄壁管体配合机床进行加工作业，相对于传统的卡盘结构，夹持同心度高，在夹持过程中可自找圆心，加工效率高，且可有效保护锥形薄壁管体不发生形变，加工良品率高，具有市场前景，适合推广。

请参阅图3-5，往复装置包括转动连接在花键套42上的锁紧盘5，锁紧盘5一侧固定有永磁环53，伺服电机4及往复装置中的永磁环53均通过导电滑环结构外接外部电源和控制信号源，安装座1内固定有与永磁环53相匹配的电磁圈11，电磁圈11与永磁环53的磁性相同，锁紧盘5与安装座1内壁间夹接固定有复位弹簧51，复位弹簧51为高强度抗疲劳弹簧，复位弹簧51具有驱使锁紧盘5远离直径调节盘6的弹力，复位弹簧51在自由状态下，第二冠齿轮422与对合齿槽63相对合且第一冠齿轮421与同步齿轮321相脱离，电磁圈11排斥永磁环53时，第二冠齿轮422与对合齿槽63相脱离且第一冠齿轮421与同步齿轮321相对合，锁紧盘5一侧固定有耐磨板52，直径调节盘6一侧设有与耐磨板52相匹配的摩擦片62，耐磨板52上设有多条径向设置的防滑纹路。通过带有复位弹簧51、耐磨板52、永磁环53的锁紧盘5与带有摩擦片62的直径调节盘6，在使用时，利用复位弹簧51的弹力，使第二冠齿轮422与对合齿槽63相对合且第一冠齿轮421与同步齿轮321相脱离，达到伺服电机4单独驱动直径调节盘6的目的，当完成夹持组件3的间距调节后，通过使电磁圈11通电，利用电磁圈11对永磁环53的排斥力，使锁紧盘5克服复位弹簧51的弹力靠近直径调节盘6，并使耐磨板52与摩擦片62贴合，达到锁紧直径调节盘6的目的，同时在锁紧盘5的位移驱动下，第二冠齿轮422与对合齿槽63相脱离且第一冠齿轮421与同步齿轮321相对合，使伺服电机4单独驱动蜗杆32同步旋转，达到调节平行夹板35角度的目的（既调节夹持锥度），本发明采用单一电机驱动双机构的目的，结构简单，运行成本低。

请参阅图8-9，两个平行夹板35相远离的一侧均通过螺栓可拆卸式连接有阶梯卡爪36。通过阶梯卡爪36的设置，使本夹具同时正常夹持圆管或其他加工件，有效提升了功能多样性。

请参阅图8-10，两个平行夹板35相对的一侧均设有夹持气囊37，两个夹持气囊37相对的一侧均设有三个平行设置的条形凸起371，条形凸起371上设有防滑槽372，夹持气囊37固定在平行夹板35内部，平行夹板35的外壁设有与条形凸起371相对应的条形槽351，夹持气囊37通过旋转导气接头外接外部气源。通过带有条形凸起371的夹持气囊37与带有条形槽351的平行夹板35间的相互配合，一方面通过向夹持气囊37施加气压，可使夹持气囊37较柔和的夹持锥形薄壁管体，提升了保护性，另一方面，结合条形凸起371从条形槽351的凸起，可维持锥形薄壁管体的夹持端口锥度，进一步提升保护性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，包括相互对合的安装座（1）和端盖（2），以及安装在端盖（2）一侧的夹持组件（3），其特征在于：三个所述夹持组件（3）等角度均分设置，所述夹持组件（3）包括滑块（31），所述端盖（2）的一侧设有滑块（31）相匹配的滑槽（21），所述滑槽（21）内通过轴承结构转动连接有蜗杆（32），所述滑块（31）的一侧通过转轴转动连接设有与蜗杆（32）相匹配的蜗轮（33），所述蜗轮（33）的两侧对称固定有调节齿轮（34），所述滑块（31）一侧通过转轴转动设有两个镜像对称设置的平行夹板（35），所述平行夹板（35）的转轴一侧均固定有与调节齿轮（34）相啮合的从动齿轮（38），所述安装座（1）内固定有伺服电机（4），所述安装座（1）与端盖（2）的连接节点间转动连接有直径调节盘（6），所述直径调节盘（6）的一侧设有三个等角度均分排布的涡线槽（61），所述滑块（31）的一侧固定有与涡线槽（61）相匹配的调节球（311），所述伺服电机（4）的输出端固定有花键轴（41），所述花键轴（41）上滑动套接有花键套（42），所述花键套（42）上固定有第一冠齿轮（421）和第二冠齿轮（422），所述蜗杆（32）的一端固定有与第一冠齿轮（421）相匹配的同步齿轮（321），所述直径调节盘（6）的一侧设有与第二冠齿轮（422）相匹配的对合齿槽（63），所述安装座（1）上设有驱动花键套（42）沿花键轴（41）轴线方向往复运行的往复装置。

2.根据权利要求1所述的一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，其特征在于：所述往复装置包括转动连接在花键套（42）上的锁紧盘（5），所述锁紧盘（5）一侧固定有永磁环（53），所述安装座（1）内固定有与永磁环（53）相匹配的电磁圈（11）。

3.根据权利要求2所述的一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，其特征在于：所述电磁圈（11）与永磁环（53）的磁性相同，所述锁紧盘（5）与安装座（1）内壁间夹接固定有复位弹簧（51）。

4.根据权利要求3所述的一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，其特征在于：所述复位弹簧（51）为高强度抗疲劳弹簧，所述复位弹簧（51）具有驱使锁紧盘（5）远离直径调节盘（6）的弹力，所述复位弹簧（51）在自由状态下，所述第二冠齿轮（422）与对合齿槽（63）相对合且第一冠齿轮（421）与同步齿轮（321）相脱离，所述电磁圈（11）排斥永磁环（53）时，所述第二冠齿轮（422）与对合齿槽（63）相脱离且第一冠齿轮（421）与同步齿轮（321）相对合。

5.根据权利要求2所述的一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，其特征在于：所述锁紧盘（5）一侧固定有耐磨板（52），所述直径调节盘（6）一侧设有与耐磨板（52）相匹配的摩擦片（62），所述耐磨板（52）上设有多条径向设置的防滑纹路。

6.根据权利要求1所述的一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，其特征在于：两个所述平行夹板（35）相远离的一侧均通过螺栓可拆卸式连接有阶梯卡爪（36）。

7.根据权利要求1所述的一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，其特征在于：两个所述平行夹板（35）相对的一侧均设有夹持气囊（37）。

8.根据权利要求7所述的一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，其特征在于：两个所述夹持气囊（37）相对的一侧均设有三个平行设置的条形凸起（371），所述条形凸起（371）上设有防滑槽（372），所述夹持气囊（37）固定在平行夹板（35）内部，所述平行夹板（35）的外壁设有与条形凸起（371）相对应的条形槽（351）。

9.根据权利要求7所述的一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，其特征在于：所述夹持气囊（37）通过旋转导气接头外接外部气源。

10.根据权利要求1所述的一种用于夹持锥形薄壁管体的多功能机床卡盘，其特征在于：所述伺服电机（4）及往复装置中的永磁环（53）均通过导电滑环结构外接外部电源和控制信号源。

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