CN114643373A - 一种用于大直径柱形工件的夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出用于大直径柱形工件的夹紧装置，包括：两套夹紧机构，每套夹紧机构包括驱动机构、固定支架、锁紧外圈、锁紧内圈、导向组件和锁紧组件，锁紧内圈站立固定在固定支架上，锁紧外圈通过导向组件套在锁紧内圈的外侧并可沿其轴向移动，锁紧组件可伸缩的限制在锁紧内圈的内侧，并伸入至锁紧外圈内，且随着锁紧外圈的轴向移动使锁紧组件顶出或缩进；驱动机构驱动锁紧外圈沿其轴向移动。本发明的夹紧装置提高夹紧精度，省事省力。

Description

一种用于大直径柱形工件的夹紧装置

技术领域

本发明涉及夹紧装置领域，特别涉及一种用于大直径柱形工件的夹紧装置。

背景技术

夹紧装置应用于很多行业的机加车间，管件行业、炭素行业、机械行业等多种行业。对于大直径柱形工件在加工时需要夹紧定位，比如直径超过一米或不足一米的石墨电极需经过车外圆、镗孔铣端面、加工螺纹等精加工工序，每道工序中需要夹紧定位后操作，这种大直径柱形工件相对一般工件对夹紧装置提出更为严格的要求。

目前应用于大直径柱形工件的夹紧装置是利用底部托辊支撑装置和两侧双向夹紧装置实现夹紧定位，利用电机减速机通过两侧双向夹紧装置带动整体工件实现旋转。这种夹紧装置无法提高工件在精加工过程中的精度，即加工精度很大程度来源于工件自身精度。而且，对于加工不同规格的工件，即不同直径范围的工件，需要精确调整底部托辊支撑装置或者两侧双向夹紧装置，耗费工时，使用耗时耗力。

发明内容

为解决现有技术中应用于大直径柱形工件的夹紧装置的夹紧精度和调节耗时的问题，本发明提出一种用于大直径柱形工件的夹紧装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于大直径柱形工件的夹紧装置，包括：两套夹紧机构，每套夹紧机构包括驱动机构、固定支架、锁紧外圈、锁紧内圈、导向组件和锁紧组件，锁紧内圈站立固定在固定支架上，锁紧外圈通过导向组件套在锁紧内圈的外侧并可沿其轴向移动，锁紧组件可伸缩的限制在锁紧内圈的内侧，并伸入至锁紧外圈内，且随着锁紧外圈的轴向移动使锁紧组件顶出或缩进；驱动机构驱动锁紧外圈沿其轴向移动。

优选的是，所述导向组件包括至少三个导向柱和三个导向套，每个导向套的截面设置为半圆形或小半圆形；所述锁紧内圈的外端均匀设置有沿其轴向的半圆形或大半圆形的弧形槽，一个导向柱固定在一个弧形槽内；所述锁紧外圈的内端均匀设置有沿其轴向的半圆形或小半圆形的拱形槽，一个导向套固定在一个拱形槽内；

每个导向套套在位于弧形槽外的对应的导向柱上，锁紧外圈的内端套在锁紧内圈的外端。

优选的是，所述锁紧组件包括至少三组构件，每组构件包括三爪压盘、导向楔块、连接杆体和压缩弹簧，所述导向楔块的顶端设置为倾斜面限位凸，连接杆体的一端连接导向楔块，另一端连接三爪压盘；

所述锁紧内圈上设置有至少三个柱形腔体，且在对应的锁紧外圈上具有至少三个顶端为倾斜面的柱形槽体，任一组构件的导向楔块限位在一个柱形腔体内，且导向楔块的顶端伸入对应的锁紧外圈的一个柱形槽体内，导向楔块的倾斜面与柱形槽体的倾斜面对应，所述压缩弹簧套在导向楔块上，并限位于柱形腔体内，三爪压盘位于锁紧内圈的内端。

优选的是，所述的用于大直径柱形工件的夹紧装置中，还包括外端外圈和连接组件，所述锁紧外圈的外端沿其轴向设置为阶梯状，所述外端外圈固定在锁紧外圈一侧的低阶处，并与锁紧外圈形成一圈截面为倒梯形状的凹槽，所述连接组件位于所述凹槽内，并与所述驱动机构连接。

优选的是，所述锁紧内圈的一侧设置有法兰外沿，锁紧内圈的两侧上均设置有若干个小孔；所述锁紧外圈沿着法兰外沿的方向移动。

优选的是，所述连接杆体的中部设置有限位沿，且连接杆体的限位沿的一侧设置有外螺纹部；所述导向楔块的底端具有内螺纹孔，连接杆体的外螺纹部与导向楔块的内螺纹孔连接。

优选的是，所述三爪压盘的靠近导向楔块的一端中心设置有限位环，所述限位环限定在导向楔块与锁紧内圈之间；所述三爪压盘和所述锁紧内圈的接触面设置为阶梯状；所述三爪压盘和所述连接杆体之间通过连接螺栓连接。

优选的是，所述连接组件包括至少两套机构，每套机构包括支撑板、行走轮、连接件和导向轮，所述支撑板的截面为倒梯形状，支撑板的下方前后各安装一个所述行走轮，行走轮位于所述凹槽的底部；支撑板的下方安装一个或两个所述导向轮，每个导向轮的轮面接触所述凹槽两侧的内侧壁；所述连接件固定在支撑板的上方，用于连接驱动机构。

优选的是，所述驱动机构包括至少两个液压油缸或至少两个气动油缸或至少两个驱动电机，一个液压油缸或一个气动油缸或一个驱动电机与连接组件的一个连接件连接，所有的液压油缸或气动油缸或驱动电机固定在固定支架上。

优选的是，所述导向楔块靠近其顶端的外侧设置有限位凸，限位凸限位在柱形腔体内；每个所述柱形腔体内靠近其内端的位置设置有一圈卡沿，所述压缩弹簧位于所述限位凸和卡沿之间。

本发明的有益效果为：本发明的用于大直径柱形工件的夹紧装置，每套夹紧机构设计了锁紧内圈作为总体支撑，将锁紧外圈通过导向组件套在锁紧内圈内侧，导向组件既能起到限位作用同时起导向作用，避免锁紧外圈在移动时与锁紧内圈之间出现偏移，提高锁紧外圈移动的精确度。锁紧外圈通过驱动机构驱动其沿着在锁紧内圈的外侧移动，锁紧组件随着锁紧外圈的移动而顶出或缩进，每部分组件的设计非常简单而巧妙，配合使用使整体夹紧装置更加稳定精确。对于大直径柱形工件，比如炭素电极等，利用一对夹紧机构同时夹紧，一对夹紧机构同时夹紧，调整夹紧时大直径柱形工件的同轴度，整体提高夹紧装置夹紧的精确度。

另外，锁紧组件的三组机构同时移动，进一步精确调节大直径柱形工件在锁紧内圈内的精度。而且，三爪压盘与连接杆体连接，三爪压盘位于锁紧内圈的内端，三爪压盘可随时更换，可以通过更换不同厚度的三爪压盘直接实现夹紧范围的调节，三爪压盘的其他结构不变，仅仅是位于锁紧内圈外的不同厚度即可实现不同夹紧范围，更换快速方便，同时不影响其他结构，在确保高精度的前提下省时省力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种用于大直径柱形工件的夹紧装置的俯视图；

图2为图1所示A-O-A剖面结构示意图；

图3为图1所示B- O-B剖面结构示意图；

图4为图2所示A处放大示意图；

图5为图1所示连接组件的侧面结构示意图；

图6为图1所示夹紧柱形工件的A-O-B结构示意图。

图中：

1、锁紧外圈；2、锁紧内圈；3、导向组件；4、锁紧组件；5、外端外圈；6、连接组件；7、凹槽；8、液压油缸；21、卡沿；22、法兰外沿；41、三爪压盘；42、导向楔块；43、连接杆体；44、压缩弹簧；45、连接螺栓；46、限位凸；47、限位沿；48、限位环； 61、支撑板；62、行走轮；63、连接件；64、导向轮。

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：一种用于大直径柱形工件的夹紧装置，包括：两套夹紧机构，两套夹紧机构前后共同夹紧大直径柱形工件。大直径指的普通夹紧装置的夹紧范围内无法使用，包括直径1m左右的柱形工件，可以是直径在900mm—1500mm的石墨电极，也可以是其他直径范围的炭素电极。

如图1至图3所示，每套夹紧机构包括固定支架、驱动机构、锁紧外圈1、锁紧内圈2、导向组件3、锁紧组件4、外端外圈5和连接组件6，锁紧内圈2站立固定在固定支架上，锁紧外圈1通过导向组件3套在锁紧内圈2的外侧并可沿其轴向移动，锁紧组件4可伸缩的限制在锁紧内圈2的内侧，并伸入至锁紧外圈1内，且随着锁紧外圈1的轴向移动使锁紧组件4顶出或缩进；外端外圈5连接在锁紧外圈1的一侧，连接组件6位于外端外圈与锁紧外圈之间，驱动机构驱动连接组件6，连接组件6带动锁紧外圈1沿其轴向移动，锁紧外圈1在移动时，锁紧组件顶出或缩进，锁紧组件顶出时锁紧位于锁紧内圈内的大直径柱形工件，锁紧组件缩进时松开位于锁紧内圈内的大直径柱形工件。两套夹紧机构可调节所夹紧的大直径柱形工件的同轴度，增加夹紧的精确度，更有利于提升大直径柱形工件在后续加工中的精确度。

如图1所示，导向组件4包括至少三个导向柱和三个导向套，每个导向套的截面设置为半圆形或小半圆形；锁紧内圈2的外端均匀设置有沿其轴向的半圆形或大半圆形的弧形槽，一个导向柱固定在一个弧形槽内；锁紧外圈1的内端均匀设置有沿其轴向的半圆形或小半圆形的拱形槽，一个导向套固定在一个拱形槽内；每个导向套套在位于弧形槽外的对应的导向柱上，锁紧外圈的内端套在锁紧内圈的外端。

导向组件的导向套固定在锁紧外圈，导向组件的导向柱固定在锁紧内圈，导向套套在导向柱上，锁紧外圈套在锁紧内圈上。导向组件可以是四个或五个或六个，数量可根据导向柱的直径或/和锁紧内圈的直径进行调整。若导向套的截面是半圆形，导向柱伸出锁紧内圈的部分是半圆柱形；若导向套的截面是小半圆形，导向柱伸出锁紧内圈的部分是小半圆柱形，导向套的截面与导向柱外露出锁紧内圈的截面相配合，同时使得锁紧外圈与锁紧内圈配合，锁紧外圈套在锁紧内圈上。锁紧外圈和锁紧内圈稳定配合，锁紧外圈需要驱动机构驱动才能进行移动，导向组件既能起到导向功能，同时具有限位功能，避免锁紧外圈相对锁紧内圈转动，同时避免锁紧外圈在移动的时候发生偏移。

如图1所示，锁紧组件4包括至少三组构件。如图2和图4所示，每组构件包括三爪压盘41、导向楔块42、连接杆体43和压缩弹簧44，导向楔块42的顶端设置为倾斜面，其靠近顶端的外侧设置一圈限位凸46，连接杆体43的一端连接导向楔块42，另一端连接三爪压盘41；锁紧内圈2上设置有至少三个柱形腔体，且在对应的锁紧外圈1上具有至少三个顶端为倾斜面的柱形槽体，每个柱形腔体内靠近其内端的位置设置有一圈卡沿21；任一组构件的导向楔块42位于一个柱形腔体内，且导向楔块42的顶端伸入对应的锁紧外圈1的一个柱形槽体内，导向楔块42的倾斜面与柱形槽体的倾斜面对应，压缩弹簧44套在导向楔块42上，限位在柱形腔体内的限位凸46和卡沿21之间，三爪压盘41位于锁紧内圈的内端。压缩弹簧44限位在柱形腔体内，促使导向楔块复位。导向楔块限位在柱形腔体内，同时与柱形槽体配合，用于使锁紧外圈的作用力通过导向楔块传递至三爪压盘施加在待锁紧的大直径柱形工件上。

锁紧组件4的三组构件环绕所夹紧的大直径柱形工件形成三个夹紧位置，三个夹紧位置形成夹紧圆圈，整体夹紧更加稳定。锁紧组件4靠锁紧外圈1沿着其轴向移动进而推动导向楔块，以使导向楔块沿着锁紧内圈的柱形腔体向锁紧内圈的轴心顶出，导向楔块顶出时克服压缩弹簧的作用力，导向楔块带动三爪压盘顶出，三爪压盘直接作用于所夹紧的大直径柱形工件。对于不同直径的大直径柱形工件夹紧，直接更换不同厚度的三爪压盘即可实现夹紧，不需要调节其他结构。锁紧内圈和外端外圈是直径大且重量重的装置，制造安装成本高，针对不同直径的大直径柱形工件，仅仅只需调换不同厚度的三爪压盘，更换成本非常低，同时更换非常方便，也不影响其他结构。三爪压盘仅仅是厚度不同，其他结构均相同，非常便于加工和选取应用。

如图4所示，连接杆体43的中部设置有限位沿47，且连接杆体的限位沿的一侧设置有外螺纹部；导向楔块42的底端具有内螺纹孔，连接杆体43的外螺纹部与导向楔块的内螺纹孔连接。三爪压盘41的连接导向楔块42的一端中心设置有限位环48，限位环48限定在导向楔块与锁紧内圈之间；三爪压盘和锁紧内圈的接触面设置为阶梯状；三爪压盘和连接杆体之间通过连接螺栓45连接。

连接杆体43中部的限位沿47既能够限定其与导向楔块连接的位置，同时还能够限定其与三爪压盘连接的位置。三爪压盘与连接杆体通过连接螺栓连接，便于三爪压盘和连接杆体的连接和拆卸。三爪压盘上的限位环48和端面结构设计，使三爪压盘在顶出或缩进过程中更为平稳，提高三爪压盘夹紧的精确度，提高整体夹紧的精确度。

如图4所示，锁紧外圈1的外端沿其轴向设置为阶梯状，外端外圈5固定在锁紧外圈一侧的低阶处，并与锁紧外圈形成一圈截面为倒梯形状的凹槽7，用以设置连接组件6。连接组件6直接限制在锁紧外圈1和外端外圈5形成的倒梯形状的凹槽内，省却其他连接机构，并且不破坏外端外圈和锁紧外圈的强度

如图4所示，锁紧内圈2的一侧设置有法兰外沿22，锁紧内圈的两侧上均设置有若干个小孔；锁紧外圈沿着法兰外沿的方向移动，法兰外沿能够稳定的支撑外端外圈，使整体结构更加稳定。

如图1所示，连接组件6包括四套机构。如图5所示，每套机构包括支撑板61、行走轮62、连接件63和导向轮64，支撑板61的截面为倒梯形状，支撑板61的下方前后各安装一个行走轮62，行走轮62位于凹槽的底部；支撑板61的下方安装一个或两个导向轮64，每个导向轮的轮面接触凹槽两侧的内侧壁，连接件64固定在支撑板的上方，用于连接驱动机构。导向轮64将支撑板61限位在凹槽7内，导向轮可沿着凹槽7的一对内侧壁转动，并将支撑板61限位在凹槽7内；行走轮可沿着凹槽7的底端行走。连接组件非常稳定的限定在外端外圈5和锁紧外圈1之间，从而在驱动机构推动连接组件时，连接组件稳定的推动锁紧外圈和外端外圈移动。导向轮的设计使得连接组件不需要通过其他连接部件连接在凹槽内，破坏凹槽的结构强度，连接组件的设计既提高了连接的稳定性，同时避免对其他结构的强度造成破坏。

驱动机构包括四个液压油缸8或四个气动油缸或四个驱动电机，一个液压油缸或一个气动油缸或一个驱动电机与连接组件的一个连接件连接，所有的液压油缸或气动油缸或驱动电机固定在固定支架上。驱动机构的数量与连接组件的机构数量相对应。

安装时，锁紧内圈上具有柱形腔体，锁紧外圈上具有柱形槽体，将导向组件分别安装在锁紧内圈和锁紧外圈上；将锁紧内圈固定在固定支架上，固定支架可以是车床本体，也可是其他支撑支架；将锁紧组件的导向楔块和压缩弹簧安装在锁紧内圈内的柱形腔体上，将锁紧组件的连接杆体连接在导向楔块和三爪压盘上；将锁紧外圈对应套在锁紧内圈上，锁紧内圈上的导向楔块伸入锁紧外圈的柱形槽体内；将连接组件放置在锁紧外圈内，将外端外圈利用螺栓连接在锁紧外圈上，将连接组件限制在外端外圈与锁紧外圈形成的凹槽内；连接组件连接液压油缸，液压油缸固定在固定支架上。

如图6所示，使用时，将大直径柱形工件置入两套夹紧机构内，每一套的液压油缸8驱动连接组件6进而带动锁紧外圈沿着其轴向移动，锁紧外圈移动时，导向楔块的倾斜面被锁紧外圈推动，从而使导向楔块推动三爪压盘顶出，所有锁紧组件的三爪压盘同时顶出将大直径柱形工件稳定夹紧。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于大直径柱形工件的夹紧装置，其特征在于，包括：两套夹紧机构，每套夹紧机构包括驱动机构、固定支架、锁紧外圈、锁紧内圈、导向组件和锁紧组件，锁紧内圈站立固定在固定支架上，锁紧外圈通过导向组件套在锁紧内圈的外侧并可沿其轴向移动，锁紧组件可伸缩的限制在锁紧内圈的内侧，并伸入至锁紧外圈内，且随着锁紧外圈的轴向移动使锁紧组件顶出或缩进；驱动机构驱动锁紧外圈沿其轴向移动。

2.根据权利要求1所述的用于大直径柱形工件的夹紧装置，其特征在于，所述导向组件包括至少三个导向柱和三个导向套，每个导向套的截面设置为半圆形或小半圆形；所述锁紧内圈的外端均匀设置有沿其轴向的半圆形或大半圆形的弧形槽，一个导向柱固定在一个弧形槽内；所述锁紧外圈的内端均匀设置有沿其轴向的半圆形或小半圆形的拱形槽，一个导向套固定在一个拱形槽内；

每个导向套套在位于弧形槽外的对应的导向柱上，锁紧外圈的内端套在锁紧内圈的外端。

3.根据权利要求1所述的用于大直径柱形工件的夹紧装置，其特征在于，所述锁紧组件包括至少三组构件，每组构件包括三爪压盘、导向楔块、连接杆体和压缩弹簧，所述导向楔块的顶端设置为倾斜面限位凸，连接杆体的一端连接导向楔块，另一端连接三爪压盘；

所述锁紧内圈上设置有至少三个柱形腔体，且在对应的锁紧外圈上具有至少三个顶端为倾斜面的柱形槽体，任一组构件的导向楔块限位在一个柱形腔体内，且导向楔块的顶端伸入对应的锁紧外圈的一个柱形槽体内，导向楔块的倾斜面与柱形槽体的倾斜面对应，所述压缩弹簧套在导向楔块上，并限位于柱形腔体内，三爪压盘位于锁紧内圈的内端。

4.根据权利要求1所述的用于大直径柱形工件的夹紧装置，其特征在于，还包括外端外圈和连接组件，所述锁紧外圈的外端沿其轴向设置为阶梯状，所述外端外圈固定在锁紧外圈一侧的低阶处，并与锁紧外圈形成一圈截面为倒梯形状的凹槽，所述连接组件位于所述凹槽内，并与所述驱动机构连接。

5.根据权利要求1所述的用于大直径柱形工件的夹紧装置，其特征在于，所述锁紧内圈的一侧设置有法兰外沿，锁紧内圈的两侧上均设置有若干个小孔；所述锁紧外圈沿着法兰外沿的方向移动。

6.根据权利要求3所述的用于大直径柱形工件的夹紧装置，其特征在于，所述连接杆体的中部设置有限位沿，且连接杆体的限位沿的一侧设置有外螺纹部；所述导向楔块的底端具有内螺纹孔，连接杆体的外螺纹部与导向楔块的内螺纹孔连接。

7.根据权利要求3所述的用于大直径柱形工件的夹紧装置，其特征在于，所述三爪压盘的靠近导向楔块的一端中心设置有限位环，所述限位环限定在导向楔块与锁紧内圈之间；所述三爪压盘和所述锁紧内圈的接触面设置为阶梯状；所述三爪压盘和所述连接杆体之间通过连接螺栓连接。

8.根据权利要求4所述的用于大直径柱形工件的夹紧装置，其特征在于，所述连接组件包括至少两套机构，每套机构包括支撑板、行走轮、连接件和导向轮，所述支撑板的截面为倒梯形状，支撑板的下方前后各安装一个所述行走轮，行走轮位于所述凹槽的底部；支撑板的下方安装一个或两个所述导向轮，每个导向轮的轮面接触所述凹槽两侧的内侧壁；所述连接件固定在支撑板的上方，用于连接驱动机构。

9.根据权利要求8所述的用于大直径柱形工件的夹紧装置，其特征在于，所述驱动机构包括至少两个液压油缸或至少两个气动油缸或至少两个驱动电机，一个液压油缸或一个气动油缸或一个驱动电机与连接组件的一个连接件连接，所有的液压油缸或气动油缸或驱动电机固定在固定支架上。

10.根据权利要求7所述的用于大直径柱形工件的夹紧装置，其特征在于，所述导向楔块靠近其顶端的外侧设置有限位凸，限位凸限位在柱形腔体内；每个所述柱形腔体内靠近其内端的位置设置有一圈卡沿，所述压缩弹簧位于所述限位凸和卡沿之间。

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