CN114571271A - 一种数控机床用工件夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控机床用工件夹持装置，包括截面为开口朝上凹字形的承托块，所述承托块上表面通过轴承转动连接有安装块，所述安装块处设置有用于夹持工件的夹持机构；所述夹持机构包括开设在安装块上的第一滑动槽，所述第一滑动槽内滑动连接有两个第一板件，所述第一滑动槽相对的两个内侧壁均通过轴承转动连接有第一螺杆，所述第一螺杆与对应的第一板件螺纹连接，两个所述第一板件相对一侧的侧壁均固定连接有储液块，所述储液块内侧壁固定连接有弹性橡胶皮。优点在于：本发明可以自动对不规则工件进行有效的夹持，使得装置可以适用于各种不规则物体的夹持，大大提高了加工效率，且可以快捷且高精度的调节工件的角度与位置。

Description

一种数控机床用工件夹持装置

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种数控机床用工件夹持装置。

背景技术

机床是常见的加工工具之一，数控机床则是机床中的一种，是一种装有程序控制系统的自动化机床，其通过对程序的编制，使得机床可以自动进行工件的加工，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来，而夹持装置则是机床中的固定工具，其将工件固定，并通过机床的各种刀具对工件进行加工。

现有技术中，现有的机床夹持装置结构都较为简单，特别是非规则的零件的夹持，都需要事先设计或者添加辅助夹持组件，且对于夹持工件的角度和夹持位置都需要手动调整，调节精度低，夹持操作麻烦，从而大大降低了加工效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中夹持效果一般、调节繁琐、效率低等问题，而提出的一种数控机床用工件夹持装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种数控机床用工件夹持装置，包括截面为开口朝上凹字形的承托块，所述承托块上表面通过轴承转动连接有安装块，所述安装块处设置有用于夹持工件的夹持机构；

所述夹持机构包括开设在安装块上的第一滑动槽，所述第一滑动槽内滑动连接有两个第一板件，所述第一滑动槽相对的两个内侧壁均通过轴承转动连接有第一螺杆，所述第一螺杆与对应的第一板件螺纹连接，两个所述第一板件相对一侧的侧壁均固定连接有储液块，所述储液块内侧壁固定连接有弹性橡胶皮，所述储液块与第一板件共同贯穿固定连接有第一管件，所述安装块内开设有两个安装槽，所述安装槽内侧壁密封滑动连接有第一导电块、第二板件，所述第二板件靠近第一导电块一侧的侧壁固定连接有第二导电块，所述第一导电块与安装槽内侧壁之间固定连接有若干第一弹簧，所述安装块贯穿固定连接有两个第二管件，所述第二管件一段贯穿延伸至对应的安装槽内，另一端贯穿延伸至所述安装块外部，所述第二管件与对应的第一管件之间固定连接有波纹管，所述第一导电块与对应的弹性橡胶皮之间填充有电流变液。

进一步，所述夹持机构还包括与安装块上表面固定连接的置物板，所述置物板滑动套接有滑套，所述滑套通过花键滑动连接有第一杆件，所述第一杆件与所述安装块、承托块通过轴承贯穿转动连接，所述滑套过盈配合有第一锥齿轮，两个所述第一螺杆相对的一端均过盈配合有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合，所述滑套第一杆件底端固定连接有伺服电机。

进一步，所述夹持机构还包括开设在安装块内的两个通孔，所述通孔连通对应的所述安装槽与第一滑动槽，所述通孔内密封滑动套接有顶块，所述顶块上表面与滑套下表面相抵，所述第二板件靠近第一杆件一侧的侧壁固定连接有橡胶块。

进一步，所述承托块相对的两个侧壁均固定连接有圆盘，两个所述圆盘均通过轴承贯穿转动连接有竖板，所述竖板下表面共同固定连接有底座，其中一个所述圆盘与承托块侧壁共同螺纹连接有第二螺杆，所述第二螺杆一端固定连接有第四板件，另一端固定连接有转轮，所述底座上设置有用于调节角度的角度调节机构。

进一步，所述角度调节机构包括弧形块，所述弧形块与底座上表面固定连接，所述弧形块远离底座一侧的侧壁固定连接有若干固定柱，所述承托块下表面通过轴承转动连接有转动环，所述转动环下表面通过第二杆件固定连接有第三板件，所述伺服电机与第三板件固定连接，所述第三板件下表面固定连接有第三杆件，所述第三杆件过盈配合有齿轮。

进一步，所述第四板件为圆弧形，其圆心与安装块的圆心一致，所述第四板件靠近安装块一侧的侧壁设置有橡胶垫，所述转轮外壁雕刻有防滑纹路。

进一步，所述安装槽内顶壁与内底壁均开设有第二滑动槽，所述第二板件通过第二滑动槽与安装槽滑动套接，所述第二板件与第二滑动槽内侧壁之间固定连接有第二弹簧。

进一步，所述通孔内侧壁开设有若干限位槽，所述限位槽内密封滑动套接有限位块，所述限位块共同与顶块固定连接。

本发明具有以下优点：

1、夹持过程中，通过弹性橡胶皮与工件接触并形变至与工件侧边一致，而后使得电流变液通电，由液态转变与固态，使得弹性橡胶皮形状固定，从而将工件固定夹持，使得装置可以适用于各种不规则物体的夹持，尤其是边角凸起的工件，都具有较好的夹持效果；

2、可以直接对不规则物体进行夹持，避免了事先设计或者添加辅助夹持组件，从而大大提高了加工效率；

3、夹持固定完成后，电流变液通电由液态变为固态，体积发生膨胀，从而使得顶块将滑套顶起，使得第一锥齿轮与第二锥齿轮脱离啮合，同时使得第二板件带动橡胶块与第一杆件接触并夹紧，从而使得此时开启伺服电机即可使得安装块转动，使得安装块带动工件转动，从而调节工件的位置；

4、转动转轮使得第四板件与安装块接触并抵紧，将安装块锁止后，此时启动伺服电机可以调节工件的倾斜角度，方便选取合适夹持角度；

5、通过伺服电机对角度以及位置进行调节，相较于现有技术通过手动调节，其调节精度更高；

6、本发明仅通过一个伺服电机即可完成工件的夹持以及工件角度和位置的调节，操作更加简便，且装置的制造成本更低。

附图说明

图1为本发明提出的一种数控机床用工件夹持装置的结构示意图；

图2为图1中的局部放大图；

图3为图2中的A处放大图；

图4为图2中的B处放大图；

图5为图1中的C处放大图；

图6为图1中的D处放大图；

图7为图1中E-E处局部剖面图；

图8为图1中F-F处剖面图；

图9为本发明提出的一种数控机床用工件夹持装置的俯视图；

图10为本发明提出的一种数控机床用工件夹持装置中滑套与第一杆件的结构示意图；

图11为本发明提出的一种数控机床用工件夹持装置中角度调节机构的结构示意图。

具体实施方式

参照图1-11，一种数控机床用工件夹持装置，包括截面为开口朝上凹字形的承托块103，承托块103上表面通过轴承转动连接有安装块2，如图9所示，安装块2为圆柱形，安装块2处设置有用于夹持工件的夹持机构；

夹持机构包括开设在安装块2上的第一滑动槽201，第一滑动槽201内滑动连接有两个第一板件202，第一滑动槽201相对的两个内侧壁均通过轴承转动连接有第一螺杆207，第一螺杆207与对应的第一板件202螺纹连接，第一螺杆207的螺纹升角小于第一螺杆207与第一板件202组成螺旋副的当量摩擦角，从而使得螺纹连接实现自锁，避免螺纹连接处出现晃动，影响夹持的稳固，通过两个第一螺杆207的转动，使得两个第一板件202相互靠近，并将工件夹持，两个第一板件202相对一侧的侧壁均固定连接有储液块208，如图5所示，储液块208的截面为开口朝下一侧的凹字形，储液块208内侧壁固定连接有弹性橡胶皮209，弹性橡胶皮209可以在于工件接触的过程中，形变至与工件夹持侧形状一致的形状，储液块208与第一板件202共同贯穿固定连接有第一管件210，安装块2内开设有两个安装槽213，安装槽213内侧壁密封滑动连接有第一导电块214、第二板件216，第二板件216靠近第一导电块214一侧的侧壁固定连接有第二导电块217，第二导电块217与外部电源连接，当第一导电块214与第二导电块217接触时，二者导通，从而使得第一导电块214带电，第一导电块214与安装槽213内侧壁之间固定连接有若干第一弹簧215，安装块2贯穿固定连接有两个第二管件212，第二管件212一段贯穿延伸至对应的安装槽213内，另一端贯穿延伸至安装块2外部，第二管件212与对应的第一管件210之间固定连接有波纹管211，波纹管211的长度可以任意改变，从而使得第一板件202在带动储液块208运动时，时刻保持储液块208通过第一管件210、波纹管211、第二管件212的连接与对应的安装槽213连通，第一导电块214与对应的弹性橡胶皮209之间填充有电流变液218，电流变液在通常条件下是一种悬浮液，它在电场的作用下可发生液体—固体的转变，从而在夹持过程中，随着储液块208带动弹性橡胶皮209与工件侧壁接触，并形变至与工件形状一致，从而使得内部电流变液218受到挤压，通过第一管件210、波纹管211、第二管件212挤压入安装槽213内，从而使得第一导电块214运动至与第二导电块217接触，从而使得电流通入电流变液218内，使得电流变液218又液态转变为固态，从而使得弹性橡胶皮209的形状固定，对不规则工件提供更好的夹持，使得装置可以适用于各种不规则物体的夹持，尤其是边角凸起的工件，都具有较好的夹持效果，可以直接对不规则物体进行夹持，避免了事先设计或者添加辅助夹持组件，从而大大提高了加工效率。

参照图1-4，夹持机构还包括与安装块2上表面固定连接的置物板220，置物板220滑动套接有滑套204，置物板220下表面开设有凹槽，滑套204通过凹槽与置物板220滑动套接，滑套204通过花键304滑动连接有第一杆件203，花键304的连接使得滑套204与第一杆件203之间既能相对滑动，第一杆件203又能带动滑套204一同转动，第一杆件203与安装块2、承托块103通过轴承贯穿转动连接，滑套204过盈配合有第一锥齿轮205，两个第一螺杆207相对的一端均过盈配合有第二锥齿轮206，第二锥齿轮206与第一锥齿轮205啮合，通过两个第二锥齿轮206对称与第一锥齿轮205啮合，且两个第一螺杆207的螺纹旋向一致，从而使得第一锥齿轮205转动带动两个第二锥齿轮206向相反反向转动，从而使得两个第一板件202向相运动，将工件夹持，第一杆件203底端固定连接有伺服电机219，通过伺服电机219进行驱动，可以精确的控制伺服电机219的转动角度，相较于通过手动调节，其对位置与角度的调节更加精准。

参照图2-4，夹持机构还包括开设在安装块2内的两个通孔3，通孔3连通对应的安装槽213与第一滑动槽201，通孔3内密封滑动套接有顶块301，顶块301的截面为T字形，顶块301上表面与滑套204下表面相抵，第二板件216靠近第一杆件203一侧的侧壁固定连接有橡胶块303，橡胶块303靠近第一杆件203一侧的侧壁为弧形，其可以与第一杆件203完全贴合，将第一杆件203锁止，电流变液25的体积与流经的电流强度成正比，电流变液218在通电后由液态转变为固态时，其体积增大，从而使得顶块301向上运动，从而将滑套204顶起，使得滑套204与第一杆件203脱离，此时第一杆件203无法再带动滑套204转动，使得第一锥齿轮205与第二锥齿轮206脱离啮合，与此同时，电流变液218体积的膨胀使得第二板件216继续向第一杆件203方向运动，从而通过橡胶块303将第一杆件203夹紧锁止，此时第一杆件203可以视为与安装块2固定连接，从而使得此时控制伺服电机219转动即可使得安装块2转动，调节夹持工件的位置。

参照图1与图6，承托块103相对的两个侧壁均固定连接有圆盘102，两个圆盘102均通过轴承贯穿转动连接有竖板101，竖板101下表面共同固定连接有底座1，其中一个圆盘102与承托块103侧壁共同螺纹连接有第二螺杆407，第二螺杆407的螺纹升角小于第二螺杆407与圆盘102、承托块103组成螺旋副的当量摩擦角，从而使得螺纹连接实现自锁，从而避免螺纹连接处出现晃动，影响锁止效果，第二螺杆407一端固定连接有第四板件408，另一端固定连接有转轮409，转动转轮409即可使得第二螺杆407带动第四板件408与安装块2接触并将其锁止，底座1上设置有用于调节角度的角度调节机构。

参照图1、图8与图11，角度调节机构包括弧形块405，弧形块405与底座1上表面固定连接，弧形块405远离底座1一侧的侧壁固定连接有若干固定柱406，固定柱406均匀分布，每两个固定柱406之间的距离一致，承托块103下表面通过轴承转动连接有转动环4，转动环4下表面通过第二杆件401固定连接有第三板件402，伺服电机219与第三板件402固定连接，第三板件402下表面固定连接有第三杆件403，第三杆件403过盈配合有齿轮404，齿轮404与固定柱406配合，固定柱406位于齿轮404的齿间隙内，从而使得将安装块2锁止后，此时开启伺服电机219，由于第一杆件203被锁止无法转动，伺服电机219自身发生转动，从而带动第三板件402转动，并通过第三杆件403带动齿轮404转动，从而通过齿轮404与固定柱406之间的配合，使得整个承托块103带动圆盘102转动，从而改变工件角度。

第四板件408为圆弧形，其圆心与安装块2的圆心一致，使得第四板件408在于安装块2接触时，可以完全与其外壁贴合，第四板件408靠近安装块2一侧的侧壁设置有橡胶垫，通过橡胶垫增加第四板件408与安装块2侧壁的摩擦力，从而使得第四板件408与安装块2侧壁相抵后，通过摩擦力将其锁止，转轮409外壁雕刻有防滑纹路。

安装槽213内顶壁与内底壁均开设有第二滑动槽6，第二板件216通过第二滑动槽6与安装槽213滑动套接，第二板件216与第二滑动槽6内侧壁之间固定连接有第二弹簧601，通过第二滑动槽6对第二板件216进行一定的限位，且通过第二弹簧601使得在解除夹持时，第二板件216可以恢复原位，解除对第一杆件203的夹紧固定。

通孔3内侧壁开设有若干限位槽5，限位槽5内密封滑动套接有限位块501，限位块501共同与顶块301固定连接，通过限位槽5与限位块501的配合，对顶块301进行限位，限制其向上滑动的距离，从而避免其过度向上滑动，滑动至第二锥齿轮206处，并与其相抵，对其产生影响。

本发明中，将待加工工件置于置物板220上，开启伺服电机219，伺服电机219带动第一杆件203转动，从而通过花键304带动滑套204转动，使得与滑套204过盈配合的第一锥齿轮205转动，第一锥齿轮205带动与其啮合的两个第二锥齿轮206朝相反方向转动，从而使得与第二锥齿轮206带动与其过盈配合的第一螺杆207转动，通过第一螺杆207与第一板件202的螺纹连接，使得两个第一板件202向相运动，带动储液块208与弹性橡胶皮209逐渐靠近工件侧壁，直至与工件侧壁接触，并时弹性橡胶皮209被顶至形变，从而形变至与工件侧壁一致的形状，此时，储液块208内多余的电流变液218通过第一管件210、波纹管211以及第二管件212被压入对应的安装槽213内，从而使得第一导电块214向第二导电块217方向移动，直至二者接触，部分电流变液218流入通孔3内，第一导电块214带电后，电流通过第一导电块214流入电流变液218中，从而使得电流变液218由液态转变为固态，从而使得弹性橡胶皮209的形状固定，将工件夹持；

弹性橡胶皮209形状固定的同时，由于电流变液218的体积与流经的电流强度成正比，电流变液218在通电后由液态转变为固态时，其体积增大，通孔3内的电流变液218体积增大，从而使得顶块301向上运动，从而将滑套204顶起，使得滑套204与第一杆件203脱离连接，此时第一杆件203无法再带动滑套204转动，使得第一锥齿轮205与第二锥齿轮206脱离啮合，与此同时，电流变液218体积的膨胀使得第二板件216继续向第一杆件203方向运动，从而通过橡胶块303将第一杆件203夹紧锁止，此时第一杆件203可以视为与安装块2固定连接，从而使得此时控制伺服电机219转动即可使得安装块2转动，调节夹持工件的位置，此时控制伺服电机219转动，将工件调节至合适位置；

当需要调节角度时，转动转轮409，使得第二螺杆407转动，通过螺纹连接使得第四板件408与安装块2侧壁紧紧相抵后，将安装块2的位置锁止，此时开启伺服电机219，由于第一杆件203此时为锁止状态，其无法发生转动，伺服电机219开启后，其自身发生转动，从而带动第三板件402转动，通过第三杆件403带动齿轮404转动，从而使得齿轮404的转动通过与固定柱406的配合，带动整个承托块103与圆盘102转动，从而调节工件角度；

加工完成后，将工件位置恢复至初始位置，同时使得第二导电块217断电，此时电流变液218断电由固态变为液态，同时体积减小，使得第二板件216在第二弹簧601的弹力下复位，解除橡胶块303对第一杆件203的锁止，同时，顶块301在重力作用下复位，使得滑套204向下滑动，与第一杆件203连接，同时使得第一锥齿轮205与第二锥齿轮206恢复啮合，此时开启伺服电机219，使得两个第一板件202相悖运动，带动储液块208与弹性橡胶皮209远离工件，此时将工件取下即可。

Claims (8)

1.一种数控机床用工件夹持装置，包括截面为开口朝上凹字形的承托块(103)，其特征在于，所述承托块(103)上表面通过轴承转动连接有安装块(2)，所述安装块(2)处设置有用于夹持工件的夹持机构；

所述夹持机构包括开设在安装块(2)上的第一滑动槽(201)，所述第一滑动槽(201)内滑动连接有两个第一板件(202)，所述第一滑动槽(201)相对的两个内侧壁均通过轴承转动连接有第一螺杆(207)，所述第一螺杆(207)与对应的第一板件(202)螺纹连接，两个所述第一板件(202)相对一侧的侧壁均固定连接有储液块(208)，所述储液块(208)内侧壁固定连接有弹性橡胶皮(209)，所述储液块(208)与第一板件(202)共同贯穿固定连接有第一管件(210)，所述安装块(2)内开设有两个安装槽(213)，所述安装槽(213)内侧壁密封滑动连接有第一导电块(214)、第二板件(216)，所述第二板件(216)靠近第一导电块(214)一侧的侧壁固定连接有第二导电块(217)，所述第一导电块(214)与安装槽(213)内侧壁之间固定连接有若干第一弹簧(215)，所述安装块(2)贯穿固定连接有两个第二管件(212)，所述第二管件(212)一段贯穿延伸至对应的安装槽(213)内，另一端贯穿延伸至所述安装块(2)外部，所述第二管件(212)与对应的第一管件(210)之间固定连接有波纹管(211)，所述第一导电块(214)与对应的弹性橡胶皮(209)之间填充有电流变液(218)。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床用工件夹持装置，其特征在于，所述夹持机构还包括与安装块(2)上表面固定连接的置物板(220)，所述置物板(220)滑动套接有滑套(204)，所述滑套(204)通过花键(304)滑动连接有第一杆件(203)，所述第一杆件(203)与所述安装块(2)、承托块(103)通过轴承贯穿转动连接，所述滑套(204)过盈配合有第一锥齿轮(205)，两个所述第一螺杆(207)相对的一端均过盈配合有第二锥齿轮(206)，所述第二锥齿轮(206)与第一锥齿轮(205)啮合，所述滑套第一杆件(203)底端固定连接有伺服电机(219)。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床用工件夹持装置，其特征在于，所述夹持机构还包括开设在安装块(2)内的两个通孔(3)，所述通孔(3)连通对应的所述安装槽(213)与第一滑动槽(201)，所述通孔(3)内密封滑动套接有顶块(301)，所述顶块(301)上表面与滑套(204)下表面相抵，所述第二板件(216)靠近第一杆件(203)一侧的侧壁固定连接有橡胶块(303)。

4.根据权利要求2所述的一种数控机床用工件夹持装置，其特征在于，所述承托块(103)相对的两个侧壁均固定连接有圆盘(102)，两个所述圆盘(102)均通过轴承贯穿转动连接有竖板(101)，所述竖板(101)下表面共同固定连接有底座(1)，其中一个所述圆盘(102)与承托块(103)侧壁共同螺纹连接有第二螺杆(407)，所述第二螺杆(407)一端固定连接有第四板件(408)，另一端固定连接有转轮(409)，所述底座(1)上设置有用于调节角度的角度调节机构。

5.根据权利要求4所述的一种数控机床用工件夹持装置，其特征在于，所述角度调节机构包括弧形块(405)，所述弧形块(405)与底座(1)上表面固定连接，所述弧形块(405)远离底座(1)一侧的侧壁固定连接有若干固定柱(406)，所述承托块(103)下表面通过轴承转动连接有转动环(4)，所述转动环(4)下表面通过第二杆件(401)固定连接有第三板件(402)，所述伺服电机(219)与第三板件(402)固定连接，所述第三板件(402)下表面固定连接有第三杆件(403)，所述第三杆件(403)过盈配合有齿轮(404)。

6.根据权利要求4所述的一种数控机床用工件夹持装置，其特征在于，所述第四板件(408)为圆弧形，其圆心与安装块(2)的圆心一致，所述第四板件(408)靠近安装块(2)一侧的侧壁设置有橡胶垫，所述转轮(409)外壁雕刻有防滑纹路。

7.根据权利要求1所述的一种数控机床用工件夹持装置，其特征在于，所述安装槽(213)内顶壁与内底壁均开设有第二滑动槽(6)，所述第二板件(216)通过第二滑动槽(6)与安装槽(213)滑动套接，所述第二板件(216)与第二滑动槽(6)内侧壁之间固定连接有第二弹簧(601)。

8.根据权利要求3所述的一种数控机床用工件夹持装置，其特征在于，所述通孔(3)内侧壁开设有若干限位槽(5)，所述限位槽(5)内密封滑动套接有限位块(501)，所述限位块(501)共同与顶块(301)固定连接。

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