CN114535637A - 导轨式卡盘机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开导轨式卡盘机构，包括卡盘组件、多个卡爪组件、卡盘驱动机构，多个卡爪组件呈正多边形结构，所述卡爪组件包括卡爪本体、卡爪滑块、卡爪导轨，所述卡爪滑块的一侧连接所述卡爪本体，所述卡爪滑块的另一侧连接所述卡爪导轨，所述卡爪滑块滑动连接所述卡盘组件，相邻所述卡爪组件的卡爪滑块联动，所述卡盘驱动机构连接其中一个所述卡爪组件的卡爪导轨，所述卡盘驱动机构将与之连接的卡爪组件相对或相背正多边形结构的圆心移动时，所有的卡爪组件均相对或相背正多边形结构的圆心移动。本发明的有益效果：精确快速控制多个卡爪组件同步张开或缩合，自动定心，结构简单、制造工艺简单。

Description

导轨式卡盘机构

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备领域，尤其涉及的是一种卡盘机构。

背景技术

三爪卡盘机构通常作为机床的夹持装置，三爪卡盘机构在机床上的安装通常具有两种形式，一种是三爪卡盘安装到机床主轴端部上，刀具固定，三爪卡盘夹持工件绕着机床主轴转动来完成加工，另一种是三爪卡盘夹持着工件固定在工作台面上，刀具绕着工件来完成加工；三爪卡盘同样也可像台钳一样安装在工作台上，夹持棒料，应用于各类钳工操作。

三爪卡盘机构分为气动式、液压式、平面螺纹式、楔形齿轮式等形式的三爪卡盘机构，液压式、气动式三爪卡盘机构是通过压缩空气或液压油来驱动活塞的移动，从而实现卡爪的张缩，但是此类三爪卡盘需要增设液压或气压装置，存在制造成本高，维护修理复杂，使用过程中存在漏油或漏气问题，而且会增加三爪卡盘的体积和重量。

平面螺纹式三爪卡盘机构是机床上最常用的三爪卡盘，三爪卡盘由卡盘组件、卡盘驱动机构、活动卡爪等组成，三个小锥齿轮与大锥齿轮啮合，大锥齿轮背面的平面螺纹与三个底部带有螺纹的活动卡爪相啮合，用扳手转动其中一个小锥齿轮，或者如申请号201921857135.4，一种电动驱动的三爪卡盘，通过电机驱动，便能实现三个活动卡爪沿径向张开或缩合，该三爪卡盘具有两类啮合传动，平面螺纹的加工精度要求高，啮合的齿容易发生磨损，装夹大直径棒料后三爪卡盘的平面螺纹会外露出来，加工时产生的切屑会进入三爪卡盘内部的间隙，切屑会使啮合齿拉毛、磨损，严重会导致三爪卡盘咬死无法装夹，从而影响三爪卡盘的使用寿命。而常用的防止切屑进入三爪卡盘内的方法是用回丝、黄油、橡胶堵块、弹性工装堵住三爪卡盘中心槽口，但该方式会降低了劳动生产率。

楔形齿轮式三爪卡盘机构是由中心大齿轮、楔形平面齿、活动卡爪、螺杆等组成，中心大齿轮与三个楔形平面齿的侧边齿条啮合，楔形平面齿上端的平面齿与底部带有螺纹的活动卡爪啮合，螺杆与楔形平面齿组成螺旋副，用扳手转动螺杆，便能实现三个活动卡爪沿径向张开或缩合，同样该类三爪卡盘也具有两类啮合传动，结构设置复杂，各类齿的加工精度要求高，而且使用时容易发生磨损，三个活动卡爪的行程范围较小。

公布号为“N106216725”的专利文献公开了一种多用三爪卡盘，包括卡盘前端盖、卡盘后端盖、定位座、盖板、连接块、定位螺杆、调节螺杆、同步齿轮、档位手柄和多个卡爪，卡盘前端盖和卡盘后端盖相互匹配，卡盘前端盖的侧面有扳手插孔，多个卡爪均布安装在卡盘前端盖上，定位座连接在卡盘前端盖和卡盘后端盖之间，盖板固定在定位座上，连接块与卡盘前端盖相连，定位螺杆装在定位座上，调节螺杆的数量与卡爪的数量对应，每个卡爪均与对应的调节螺杆相配合，调节螺杆与同步齿轮啮合，档位手柄在卡盘前端盖上。

该机构为齿轮式三爪卡盘，调节螺杆的转动需要在前端面操作，操作时容易与工件干涉，具有齿轮与齿轮、齿轮与齿条两类啮合齿，整体结构设置复杂，各类齿的加工精度要求高，使用时容易发生磨损，防屑能力较差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中卡盘实现开合的方式结构复杂的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

导轨式卡盘机构，包括卡盘组件、多个卡爪组件、卡盘驱动机构，多个卡爪组件呈正多边形结构，所述卡爪组件包括卡爪本体、卡爪滑块、卡爪导轨，所述卡爪滑块的一侧连接所述卡爪本体，所述卡爪滑块的另一侧连接所述卡爪导轨，所述卡爪滑块滑动连接所述卡盘组件，相邻所述卡爪组件的卡爪滑块联动，所述卡盘驱动机构连接其中一个所述卡爪组件的卡爪导轨，所述卡盘驱动机构将与之连接的卡爪组件相对或相背正多边形结构的圆心移动时，所有的卡爪组件均相对或相背正多边形结构的圆心移动。

本发明通过卡盘驱动机构将将与之连接的卡爪组件相对或相背正多边形结构的圆心移动时，所有的卡爪组件均相对或相背正多边形结构的圆心移动，实现多个卡爪组件同步联动；多个卡爪组件在卡盘组件均匀布置，受力均衡，卡爪组件滑动平稳结构简单，布局合理紧凑；摒弃了现有采用平面螺纹，制造工艺简单；精确快速控制多个卡爪组件同步张开或缩合，可以自动定心，可作为机床的夹持装置用，也可安装在工作台面上作为夹持机构。

优选的，所述卡盘组件包括卡盘体、卡盘盖板，所述卡盘体为顶端开口的圆柱形腔体，所述卡盘盖板连接所述卡盘体的顶端，所述卡盘体的底端具有多个滑槽，所述卡爪滑块滑动连接所述滑槽，所述卡爪本体位于所述卡盘组件外部，所述卡爪导轨位于所述卡盘组件的内部。

优选的，所述卡盘体的开口端的内部具有多个固定凸台，所述卡盘盖板通过螺栓连接所述固定凸台，所述卡盘盖板的顶面与所述卡盘体的顶面齐平，所述卡盘体的顶面具有与外部连接的螺纹孔。

优选的，所述卡爪滑块具有向多边形圆心方向延伸的第一防屑卡板，沿顺时针或逆时针方向的所述卡爪滑块的第一防屑卡板依次叠加。

优选的，所述卡盘组件的内部底面具有多个防屑卡槽、以及多个防屑盖板，所述防屑卡槽圆周阵列，所述防屑盖板盖接在所述防屑卡槽上，所述第一防屑卡板滑动连接所述防屑卡槽。

优选的，还包括第二防屑卡板，所述第二防屑卡板连接所述卡盘组件内侧面，并位于所述滑槽远离中心的端部，多个所述第二防屑卡板沿圆心阵列，当卡爪本体位于远离圆心的位置时，所述第二防屑卡板插入所述卡爪滑块与所述卡爪导轨之间的空隙。

第一防屑卡板与第二防屑卡板的使用，使得卡盘机构始终处在封闭状态下同步张开或缩合，防止机构内部进入材料切屑，从而保证了加工件的装夹精度和加工精度。所述卡爪滑块与所述卡爪导轨之间的空隙构成第二防屑卡板让位缺口，当第二防屑卡板接触卡盘体的第二防屑卡板让位缺口时，可对卡爪组件的同步张开进行限位；三个卡爪本体相互接触时，可对卡爪组件的同步缩合进行限位。

优选的，所述卡爪导轨为圆柱形柱状结构，所述卡爪导轨包括导柱、导柱孔，所述导柱为沿所述卡爪导轨径向延伸的圆柱形柱状结构，所述导柱孔为沿所述卡爪导轨径向设置的圆柱孔，相邻所述卡爪导轨的导柱连接所述导柱孔，所述导柱与所述导柱孔之间的夹角为180°/N，N为正多边形的边数，N大于等于3。

优选的，所述卡爪组件包括第一卡爪组件、第二卡爪组件、第三卡爪组件，所述第一卡爪组件、所述第二卡爪组件、所述第三卡爪组件呈正三角形结构，所述第一卡爪组件的导柱连接所述第二卡爪组件的导柱孔，所述所述第二卡爪组件的导柱连接所述第三卡爪组件的导柱孔，所述第三卡爪组件的导柱连接所述第一卡爪组件的导柱孔。

优选的，所述卡盘驱动机构包括驱动螺杆、连接块，所述驱动螺杆能够转动连接所述卡盘组件的侧面上，所述驱动螺杆的直径位于所述卡盘组件的直径所在的竖直面上，所述连接块连接其中一个所述卡爪组件上，所述驱动螺杆螺纹连接所述连接块。

优选的，所述驱动螺杆的中部为梯形螺纹，所述驱动螺杆的两端通过轴承连接所述卡盘组件，所述驱动螺杆的两端设有方型孔。

梯形螺旋副具有自锁功能，其螺纹升角小于静摩擦角，三个卡爪组件可精确定位到行程范围内的任意位置。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过卡盘驱动机构将将与之连接的卡爪组件相对或相背正多边形结构的圆心移动时，所有的卡爪组件均相对或相背正多边形结构的圆心移动，实现多个卡爪组件同步联动；多个卡爪组件在卡盘组件均匀布置，受力均衡，卡爪组件滑动平稳结构简单，布局合理紧凑；摒弃了现有采用平面螺纹，制造工艺简单；精确快速控制多个卡爪组件同步张开或缩合，可以自动定心，可作为机床的夹持装置用，也可安装在工作台面上作为夹持机构；

(2)第一防屑卡板与第二防屑卡板的使用，使得卡盘机构始终处在封闭状态下同步张开或缩合，防止机构内部进入材料切屑，从而保证了加工件的装夹精度和加工精度。所述卡爪滑块与所述卡爪导轨之间的空隙构成第二防屑卡板让位缺口，当第二防屑卡板接触卡盘体的第二防屑卡板让位缺口时，可对卡爪组件的同步张开进行限位；三个卡爪本体相互接触时，可对卡爪组件的同步缩合进行限位；

(3)梯形螺旋副具有自锁功能，其螺纹升角小于静摩擦角，三个卡爪组件可精确定位到行程范围内的任意位置；

(4)卡爪本体为梯形块，可以与卡爪滑块能够拆卸的连接，当高度较高的一端为夹持面时，夹持的棒料的直径较小，高度较小的一端为夹持面时，卡盘机构夹持的棒料的直径较大，该方式可增大导轨式三爪卡盘机构夹持棒料的直径范围。

附图说明

图1是本发明实施例导轨式卡盘机构的结构示意图；

图2是本发明实施例卡盘组件的爆炸示意图；

图3是本发明实施例卡盘体与卡爪组件(隐藏卡爪导轨)连接的俯视图；

图4是本发明实施例卡爪组件的结构示意图；

图5是本发明实施例卡爪组件的结构示意图；

图6是本发明实施例第一卡爪组件的结构示意图；

图7是本发明实施例第一卡爪组件的仰视图；

图8是图7中A-A处的剖视图；

图9是本发明实施例第二卡爪组件的结构示意图；

图10是本发明实施例第三卡爪组件的结构示意图；

图11是本发明实施例三个卡爪组件位于向边缘分散后的示意图；

图12是本发明实施例三个卡爪组件位于向中心靠拢后的示意图；

图13是本发明实施例卡盘驱动机构的结构示意图；

图14是本发明实施例卡盘驱动机构的结构示意图；

图15是本发明实施例卡盘驱动机构的剖视图；

图16是本发明实施例卡爪本体正装时、夹持直径最大时轴侧示意图；

图17是本发明实施例卡爪本体正装时、夹持直径最小时轴侧示意图；

图18是本发明实施例卡爪本体反装时、夹持直径最大时轴侧示意图；

图中标号：

1、卡盘组件；11、卡盘体；12、卡盘盖板；13、固定凸台；14、滑槽；15、螺纹孔；16、防屑卡槽；17、防屑盖板；18、第二防屑卡板；19、轴承盖；

2、卡爪组件；21、卡爪本体；211、沉头孔；212、螺钉通孔；213、方形凸起；22、卡爪滑块；221、第一防屑卡板；222、防干涉缺口；223、方形凹槽；224、腰型凹槽；23、卡爪导轨；231、导柱；232、导柱孔；233、腰型柱；

3、卡盘驱动机构；31、驱动螺杆；311、方型孔；32、连接块；321、梯形螺纹孔；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。

实施例一：

如图1所示，导轨式卡盘机构，包括卡盘组件1、多个卡爪组件2、卡盘驱动机构3，卡盘组件1为圆柱形腔体，多个卡爪组件2呈正多边形结构，卡盘驱动机构3连接其中一个卡爪组件2。本实施例中，卡爪组件2为三个，三个卡爪组件2呈正三角形结构，正三角形的中心与卡盘组件1的圆心重合。

如图2所示，所述卡盘组件1包括卡盘体11、卡盘盖板12、固定凸台13、滑槽14、螺纹孔15，所述卡盘体11为顶端开口的圆柱形腔体，所述卡盘体11的底端具有三个滑槽14，滑槽14为贯穿底部的结构，三个滑槽14在中心处相通，滑槽14的截面为矩形，为保证滑动的可靠性，矩形面的两侧具有向内凹陷的槽，与卡爪组件2两侧的凸起适配，三个滑槽14均与卡盘体11的外侧圆柱面相通，便于卡爪组件2中的卡爪滑块22从卡盘体11的径向外侧开口处滑入卡盘体11内；卡盘体11的开口端的内表面具有多个圆周阵列的固定凸台13，本实施例为六个，所述卡盘盖板12通过螺钉或螺栓连接所述卡盘体11顶部的固定凸台13，固定凸台13为块状，固定凸台13具有轴向螺钉孔，所述卡盘盖板12的顶面与所述卡盘体11的顶面齐平，所述卡盘体11的顶面具有与外部连接的螺纹孔15；其中两个螺纹孔15可以带定位台阶孔，用于精确定位于机床主轴端部或工作台面。

卡盘体11与卡盘盖板12连接后内的腔体用于容纳卡爪滑块22、卡爪导轨23。

如图1、图3所示，所述卡爪组件2包括卡爪本体21、卡爪滑块22、卡爪导轨23，所述卡爪滑块22的一侧通过螺栓连接所述卡爪本体21，所述卡爪滑块22的另一侧连接所述卡爪导轨23，所述卡爪滑块22为长条型结构，其两侧具有凸起，能够滑动连接所述滑槽14内，相邻所述卡爪组件2的卡爪滑块22能够联动。所述卡爪滑块22滑动连接所述滑槽14，所述卡爪本体21位于所述卡盘组件1外部，所述卡爪导轨23位于所述卡盘组件1的内部。

卡爪本体21包括沉头孔211、螺钉通孔212、方形凸起213，卡爪本体21整体呈台阶状结构，卡爪本体21可以与卡爪滑块22能够拆卸的连接，当高度较高的一端为夹持面时，夹持的棒料的直径较小，高度较小的一端为夹持面时，卡盘机构夹持的棒料的直径较大，该方式可增大导轨式三爪卡盘机构夹持棒料的直径范围。具体的，卡爪本体21为三台阶条形长块，三个所述卡爪本体21尺寸大小均一致；其中的高台阶块在条形方向两端均倒角收口，并在宽度方向上设置有沿高度方向上均布的有利于棒料夹持的条形缺口，设置条形缺口有利于增大夹持棒料的摩擦力；参考图6所示，高、低台阶块上设置有用于所述卡爪本体21安装的沉头孔211，中台阶块上设置有两个贯穿螺钉头的螺钉通孔212；所述卡爪本体21与卡爪滑块22连接面上还设有方形凸起213。

参考图6、图7、图8所示，所述卡爪滑块22包括第一防屑卡板221、防干涉缺口222、方形凹槽223、腰型凹槽224，所述卡爪滑块22整体结构为条形滑块，条形滑块在长度方向的一端倒角收口，条形滑块在宽度方向两端中部设置有长条形凸起，长条形凸起与所述滑槽14组成导轨副；所述卡爪滑块22具有向多边形圆心方向延伸的第一防屑卡板221，第一防屑卡板221为长方形的薄型板，沿顺时针或逆时针方向的所述卡爪滑块22的第一防屑卡板221依次叠加；卡爪滑块22在高度方向的底端设置有用于定位于所述卡爪本体21的方形凹槽223，方形凸起213与方形凹槽223卡接，起到定位作用；卡爪滑块22的顶端设置有用于定位于所述卡爪导轨23的腰型凹槽224；参考图3所示，腰型凹槽224两侧的水平面与条形滑块的长度方向成30°，腰型凹槽224内设置有过螺钉杆的通孔。

本实施例，还设置了容纳第一防屑卡板221的容纳空间。如图2所示，所述卡盘组件1的内部底面具有多个防屑卡槽16、以及多个防屑盖板17，所述防屑卡槽16圆周阵列，防屑卡槽16与圆心处贯穿，三个防屑卡槽16深度不同，所述防屑盖板17盖接在所述防屑卡槽16上，可以采用焊接的方式进行，所述第一防屑卡板221滑动连接所述防屑卡槽16，第一防屑卡板221在向圆心移动时，第一防屑卡板221插入防屑卡槽16，第一防屑卡板221在背向圆心移动时，第一防屑卡板221抽出防屑卡槽16，需要说明的是，防屑卡槽16的宽度与第一防屑卡板221的宽度能够适配(间隙配合)，防屑卡槽16的长度保证三个卡爪组件2夹紧情况(相邻卡爪本体21离的最近)下时，任能够容纳第一防屑卡板221，而三个防屑卡槽16的深度不同。

如图6、图7所示，卡爪导轨23为圆柱形柱状结构，所述卡爪导轨23包括导柱231、导柱孔232、腰型柱233；所述导柱231为沿所述卡爪导轨23径向延伸的圆柱形柱状结构，导柱231的端部为半圆形，所述导柱孔232为沿所述卡爪导轨23径向设置的圆柱孔，相邻所述卡爪导轨23的导柱231连接所述导柱孔232，所述导柱231与所述导柱孔232之间的夹角为180°/N，N为正多边形的边数，N大于等于3。所有卡爪导轨23的导柱231与导柱孔232均位于同一水平面内。卡爪导轨23的底部具有腰型柱233，与卡爪滑块22的顶部的腰型凹槽224，提高连接的定位和限位作用。

本实施例中，导柱231、导柱孔232的过卡爪导轨径向的中心轴面重合，导柱231、导柱孔232的中心轴在重合面上的夹角呈60°，第一防屑卡板221位于导柱231、导柱孔232之间，第一防屑卡板221与二者在重合面上的投影呈30°夹角，而腰型凹槽224两侧的水平面与条形滑块的长度方向成30°，这样设置，可精确保证三个卡爪导轨23的相对位置。

参考图4、图5所示，本实施例中，卡爪组件2为三个，具体包括顺时针分布的第一卡爪组件2′、第二卡爪组件2″、第三卡爪组件2′″，所述第一卡爪组件2′、所述第二卡爪组件2″、所述第三卡爪组件2′″呈正三角形结构，所述第一卡爪组件2′的导柱231′插入所述第二卡爪组件2″的导柱孔232″，所述所述第二卡爪组件2″的导柱231″连接所述第三卡爪组件2′″的导柱孔232′″，所述第三卡爪组件2′″的导柱231′″连接所述第一卡爪组件2′的导柱孔232′。

第一卡爪组件2′的第一防屑卡板221′插入防屑卡槽16′，第二卡爪组件2″的第一防屑卡板221″插入防屑卡槽16″，第三卡爪组件2′″的第一防屑卡板221′″插入防屑卡槽16′″。

同时参考图6-图10所示，基于第一防屑卡板221为叠加形式，三个卡爪组件2的第一防屑卡板221的厚度相同，因此，第一卡爪组件2′、第二卡爪组件2″、第三卡爪组件2′″的第一防屑卡板221位于卡爪滑块22上的高度不同；第一卡爪组件2′的第一防屑卡板221′位于最顶端，第二卡爪组件2″的第一防屑卡板221″位于中间，第三卡爪组件2′″的第一防屑卡板221′″位于最低处；因此，与第一防屑卡板221适配的防屑卡槽16深度也不同，防屑卡槽16′、防屑卡槽16″、防屑卡槽16′″的深度依次增加，如防屑卡槽16′的深度为第一防屑卡板221的厚度，防屑卡槽16″的深度为两倍第一防屑卡板221的厚度，防屑卡槽16′″的深度为三倍第一防屑卡板221的厚度。当为了保证防屑卡槽16与防屑盖板17之间的厚度等于第一防屑卡板221的厚度，防屑卡槽16″与防屑卡槽16′″的两侧还开设连接翼槽，防屑盖板17的两侧焊接在翼槽内，防屑卡槽16″的翼槽的深度可以等于第一防屑卡板221的厚度，防屑卡槽16′″的翼槽的深度可以等于两倍第一防屑卡板221的厚度；保证防屑卡槽16与防屑盖板17之间的厚度始终等于第一防屑卡板221的厚度，保证第一防屑卡板221始终沿防屑卡槽16与防屑盖板17之间的空隙运动。当然为了保证第一防屑卡板221的顺利移动，防屑卡槽16与防屑盖板17之间的空隙保留一定的余量，可以略大于第一防屑卡板221的厚度。

为防止相邻的第一防屑卡板221在夹紧时互相干涉，所述卡爪滑块22在第一防屑卡板221的根部设有防干涉缺口222，防干涉缺口222为凹槽。

如图6所示，第一卡爪组件2′的第一防屑卡板221′位于整个卡爪滑块22′的最高处，第一防屑卡板221′的下方为防干涉缺口222′；如图9所示，第二卡爪组件2″的第一防屑卡板221″相较于第一防屑卡板221′的位置偏低，第一防屑卡板221″的上方和下方为防干涉缺口222″；如图10所示，第三卡爪组件2′″的第一防屑卡板221′″相较于第一防屑卡板221″的位置偏低，第一防屑卡板221′″的上方为防干涉缺口222′″。三个卡爪滑块22的厚度相同，只是第一防屑卡板221的高度不同。

如图2、或图3所示，所述卡盘组件1还包括三个第二防屑卡板18，第二防屑卡板18为薄型方形板，三个所述第二防屑卡板18连接所述卡盘体11的内侧面，并位于所述滑槽14远离中心的端部，多个所述第二防屑卡板18沿圆心阵列，当卡爪本体21位于远离圆心的位置时，所述第二防屑卡板18插入所述卡爪滑块22与所述卡爪导轨23之间的空隙，该空隙起到限位的作用。所述卡爪滑块22与所述卡爪导轨23之间的空隙构成第二防屑卡板18让位缺口，当第二防屑卡板18接触卡爪组件2的第二防屑卡板让位缺口时，第二防屑卡板让位缺口可对同步张开后的卡爪组件2进行限位；三个卡爪本体21相互接触时，防干涉缺口222可对同步缩合后的卡爪组件2进行接触限位。

第一防屑卡板221与第二防屑卡板18的使用，使得卡盘机构始终处在封闭状态下同步张开或缩合，防止机构内部进入材料切屑，从而保证了加工件的装夹精度和加工精度。

如图11所示，所述卡盘驱动机构3连接其中一个所述卡爪组件2的卡爪导轨23，所述卡盘驱动机构3将与之连接的卡爪组件2相对或相背正多边形结构的圆心移动时，所有的卡爪组件2均相对或相背正多边形结构的圆心移动。

本实施例的工作过程：

如图11、图12所示，通过卡盘驱动机构3将与之连接的卡爪组件2相对或相背正多边形结构的圆心移动时，所有的卡爪组件2在相互之间的制约下，均相对或相背正多边形结构的圆心移动，实现多个卡爪组件2同步联动。具体的，三个所述卡爪滑块22在对应的滑槽14内沿卡盘体11径向向内或向外同步滑动的过程中，三个第一防屑卡板221将滑槽14产生的空间遮住，第二防屑卡板18在卡爪滑块22向中心移动后端产生的空间遮住，始终使得导轨式三爪卡盘机构处于封闭状态，防止内部进入材料切屑；卡爪滑块22的第一防屑卡板221尾端始终在对应的由防屑卡槽16与防屑盖板17之间组成空间内，防止第一防屑卡板221悬臂。

本实施例导轨式三爪卡盘机构采用双层导轨副实现卡爪组件2的同步张开或缩合，其中一层导轨副为卡爪滑块22与滑槽14组成的矩形导轨副，滑动平稳结构简单，布局合理紧凑；另一层导轨副为卡爪组件2间相互嵌套组成的圆柱导轨副，两层导轨副均在卡盘体11上均匀布置，受力均衡，卡爪组件2滑动平稳。摒弃了现有采用平面螺纹，制造工艺简单；精确快速控制多个卡爪组件2同步张开或缩合，可以自动定心，可作为机床的夹持装置用，也可安装在工作台面上作为夹持机构。

实施例二：

如图13、图6所示，本实施例在实施例一的基础上，所述卡盘驱动机构3包括驱动螺杆31、连接块32，对应的，其中一个所述卡爪组件2的顶端与连接块32连接，本实施例，连接块32连接第一卡爪组件2′，本实施例连接块32与卡爪导轨23′的顶端为一体式结构，当然，也可以是分体式结构，通过螺栓等方式连接。

该连接块32为截面是腰型的柱状块结构，在水平面上具有贯穿的梯形螺纹孔321，驱动螺杆31与梯形螺纹孔321连接。

如图14、图15所示，所述驱动螺杆31的两端为安装段，安装段通过轴承转动连接卡盘体11的圆柱面上，螺纹段与安装段之间为过渡段，驱动螺杆31的中部为右旋梯形螺纹，螺纹升角为4°～4.43°，安装段和过渡段的直径均小于梯形螺纹孔321的小径尺寸，过渡段一侧作为轴承内圈的轴肩；驱动螺杆31的竖直对称面与卡盘体11的竖直对称面重合，所述驱动螺杆31的两端设有方型孔311，可通过扳手进行操作。

卡盘体11的圆柱面上具有用于安装轴承的轴承孔，驱动螺杆31安装段连接轴承的内圈，轴承的外圈与轴承孔连接，轴承孔可以为台阶状，便于安装轴承盖19，轴承盖19与轴承对接的一端为平面，另一端为同卡盘体11外圆柱面等径的圆柱面，轴承盖19轴心处设置贯穿孔，贯穿孔为了方型孔311可以与外部相通，便于扳手操作，轴承盖19的贯穿孔与轴承的安装段间隙配合，便于驱动螺杆31的转动，贯穿孔的外围具有四个螺钉孔，用于轴承盖19与卡盘体11连接。

梯形螺旋副具有自锁功能，其螺纹升角小于静摩擦角，三个卡爪组件2可精确定位到行程范围内的任意位置。

再者，本实施例中，卡爪本体21的高台阶块可与卡爪滑块22的第一防屑卡板221同侧或异侧安装，同侧安装时导轨式三爪卡盘机构夹持的棒料的最大直径小于异侧安装时导轨式三爪卡盘机构夹持的棒料的直径，可根据装夹的棒料的直径大小选择是同侧安装还是异侧安装。图16所示，为卡爪本体21正装时，导轨式三爪卡盘机构夹持直径最大时，卡爪本体21的轴侧示意图，图17所示，为卡爪本体21正装时，导轨式三爪卡盘机构夹持直径最小时，卡爪本体21的轴侧示意图，图18为为卡爪本体21反装时，导轨式三爪卡盘机构夹持直径最大时，卡爪本体21的轴侧示意图。

如图1-图10所示，本实施例中，首先将卡爪滑块22′、卡爪滑块22″、卡爪滑块22′″从卡盘体11的径向外侧开口处推入卡盘体11的相应滑槽14内，使得三个卡爪滑块22的倒角端在卡盘体11的中心处相互接触，所对应的滑槽14径向正对侧的第一防屑卡板221在卡盘体11腔底部依次叠加，第一防屑卡板221′、第一防屑卡板221″、第一防屑卡板221′″在卡盘体11中心处依次搭叠，并且尾端均在对应的由防屑卡槽16与防屑盖板17之间组成空间内；同时将上一个卡爪组件2的导柱231插入下一个卡爪组件2的导柱孔232内，即：所述第一卡爪组件2′的导柱231′插入所述第二卡爪组件2″的导柱孔232″，所述第二卡爪组件2″的导柱231″连接所述第三卡爪组件2′″的导柱孔232′″，所述第三卡爪组件2′″的导柱231′″连接所述第一卡爪组件2′的导柱孔232′；三个相互嵌套的卡爪导轨23组成正三角形的圆柱导轨组件，推动其中一个导柱231在下一个导柱孔232内滑动，另两个导柱231也跟随联动；适当调整三个导柱231的相对位置，将正三角形的圆柱导轨组件通过腰型柱233，与卡爪滑块22的顶部的腰型凹槽224连接，并保证第一卡爪组件2′的卡爪导轨23′与第一卡爪组件2′的卡爪滑块22′连接，将三个卡爪本体21分别与三个卡爪滑块22通过方形凸起213与方形凹槽223对应连接；将驱动螺杆31从卡盘体11的一端的轴承孔旋入连接块32的梯形螺纹孔321内，调整到适当位置，再将两个轴承套入驱动螺杆31的轴承安装段，轴承的内圈内端面一直抵到驱动螺杆31的轴肩，轴承的外圈外端面同卡盘体11的轴承盖孔端面平齐，再将两轴承盖19穿过驱动螺杆31的轴端固定在卡盘体11的轴承盖孔端面上。最后将卡盘盖板12通过螺钉或螺栓连接所述卡盘体11顶部的固定凸台13上，完成导轨式卡盘机构的安装。

本实施例导轨式三爪卡盘机构的工作原理是：

用扳手通过方型孔311顺时针转动驱动螺杆31，驱动螺杆31的转动带动与其组成螺旋副的第一卡爪组件2′在对应的滑槽14内沿卡盘体11径向向外侧滑动，同时第一卡爪组件2′通过相互嵌套的圆柱导轨副带动第二卡爪组件2″和第三卡爪组件2′″在对应的滑槽14内沿卡盘体11径向向外侧滑动，实现三个卡爪组件2的联动张开；用扳手通过方型孔311逆时针转动驱动螺杆31，三个卡爪组件2在对应的滑槽14内沿卡盘体11径向向内侧滑动，实现三个卡爪组件2的联动缩合。

三个相互嵌套的卡爪组件2组成正三角形的卡爪组件，推动其中一个卡爪组件2的导柱231在下一个卡爪组件2的导柱孔232内滑动，另两个卡爪组件2也跟随联动，正三角形的卡爪组件2始终是正三角形形状，三个卡爪导轨23的轴心线与导柱231的轴心线的交点相当于正三角形的三个角点，卡盘体11的轴心线与导柱231所在的中心面的交点相当于正三角形的中心，第一卡爪组件2′在卡盘体11的方形滑槽14内沿卡盘体11径向滑动，相当于正三角形其中的一个点在其中线上移动，此点在移动过程中，正三角形要保证还是正三角形，另外两点必然同样也同时沿着对应的中线移动，正三角形的三个角点距正三角形的中心的距离同时扩大或缩小，即三个角点等距移动。

对直径30mm的铝棒径向装夹过程如下：

将导轨式三爪卡盘机构利用卡盘体11安装在机床主轴端部，然后将卡爪本体21正装，利用扳手通过方型孔311顺时针转动驱动螺杆31，三个卡爪组件2联动张开，张开到一定位置时，将直径30mm的铝棒放到三个卡爪组件2之间，铝棒的轴线与卡盘体11端面垂直，再次利用扳手通过方型孔311逆时针转动驱动螺杆31，三个卡爪组件2联动缩合，拧紧到一定程度后，铝棒被三个卡爪组件2夹持紧，开启车床的启动按钮，利用车床对铝棒进行车削，完成铝棒的加工后利用扳手通过方型孔311顺时针转动驱动螺杆31，三个卡爪组件2的联动张开，取下已加工完成的铝棒。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.导轨式卡盘机构，其特征在于，包括卡盘组件、多个卡爪组件、卡盘驱动机构，多个卡爪组件呈正多边形结构，所述卡爪组件包括卡爪本体、卡爪滑块、卡爪导轨，所述卡爪滑块的一侧连接所述卡爪本体，所述卡爪滑块的另一侧连接所述卡爪导轨，所述卡爪滑块滑动连接所述卡盘组件，相邻所述卡爪组件的卡爪滑块联动，所述卡盘驱动机构连接其中一个所述卡爪组件的卡爪导轨，所述卡盘驱动机构将与之连接的卡爪组件相对或相背正多边形结构的圆心移动时，所有的卡爪组件均相对或相背正多边形结构的圆心移动。

2.根据权利要求1所述的导轨式卡盘机构，其特征在于，所述卡盘组件包括卡盘体、卡盘盖板，所述卡盘体为顶端开口的圆柱形腔体，所述卡盘盖板连接所述卡盘体的顶端，所述卡盘体的底端具有多个滑槽，所述卡爪滑块滑动连接所述滑槽，所述卡爪本体位于所述卡盘组件外部，所述卡爪导轨位于所述卡盘组件的内部。

3.根据权利要求2所述的导轨式卡盘机构，其特征在于，所述卡盘体的开口端的内部具有多个固定凸台，所述卡盘盖板通过螺栓连接所述固定凸台，所述卡盘盖板的顶面与所述卡盘体的顶面齐平，所述卡盘体的顶面具有与外部连接的螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的导轨式卡盘机构，其特征在于，所述卡爪滑块具有向多边形圆心方向延伸的第一防屑卡板，沿顺时针或逆时针方向的所述卡爪滑块的第一防屑卡板依次叠加。

5.根据权利要求4所述的导轨式卡盘机构，其特征在于，所述卡盘组件的内部底面具有多个防屑卡槽、以及多个防屑盖板，所述防屑卡槽圆周阵列，所述防屑盖板盖接在所述防屑卡槽上，所述第一防屑卡板滑动连接所述防屑卡槽。

6.根据权利要求2所述的导轨式卡盘机构，其特征在于，还包括第二防屑卡板，所述第二防屑卡板连接所述卡盘组件内侧面，并位于所述滑槽远离中心的端部，多个所述第二防屑卡板沿圆心阵列，当卡爪本体位于远离圆心的位置时，所述第二防屑卡板插入所述卡爪滑块与所述卡爪导轨之间的空隙。

7.根据权利要求1所述的导轨式卡盘机构，其特征在于，所述卡爪导轨为圆柱形柱状结构，所述卡爪导轨包括导柱、导柱孔，所述导柱为沿所述卡爪导轨径向延伸的圆柱形柱状结构，所述导柱孔为沿所述卡爪导轨径向设置的圆柱孔，相邻所述卡爪导轨的导柱连接所述导柱孔，所述导柱与所述导柱孔之间的夹角为180°/N，N为正多边形的边数。

8.根据权利要求7所述的导轨式卡盘机构，其特征在于，所述卡爪组件包括第一卡爪组件、第二卡爪组件、第三卡爪组件，所述第一卡爪组件、所述第二卡爪组件、所述第三卡爪组件呈正三角形结构，所述第一卡爪组件的导柱连接所述第二卡爪组件的导柱孔，所述所述第二卡爪组件的导柱连接所述第三卡爪组件的导柱孔，所述第三卡爪组件的导柱连接所述第一卡爪组件的导柱孔。

9.根据权利要求1所述的导轨式卡盘机构，其特征在于，所述卡盘驱动机构包括驱动螺杆、连接块，所述驱动螺杆能够转动连接所述卡盘组件的侧面上，所述驱动螺杆的直径位于所述卡盘组件的直径所在的竖直面上，所述连接块连接其中一个所述卡爪组件上，所述驱动螺杆螺纹连接所述连接块。

10.根据权利要求9所述的导轨式卡盘机构，其特征在于，所述驱动螺杆的中部为梯形螺纹，所述驱动螺杆的两端通过轴承连接所述卡盘组件，所述驱动螺杆的两端设有方型孔。

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