CN115041984A - 一种圆形工件柔性仿形夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床夹具领域，具体涉及一种圆形工件柔性仿形夹具，包括连接座、夹紧装置、仿形装置以及控制装置；连接座安装于机床，夹紧装置包括两个夹持臂，两个夹持臂上均设置有移动安装架；仿形装置有两组，分别设置于一个移动安装架且左右对称，仿形装置包括多个竖直延伸的夹持辊，多个夹持辊沿前后并排设置且上下两端均通过多个第一铰接杆相互铰接，第一铰接杆可同步上下滑动；控制装置用于控制第一铰接杆上下移动。本发明在工件与仿形装置对中时第一铰接杆将夹持辊锁死，提高夹持可靠性，在工件与仿形装置相对偏心时第一铰接杆允许夹持辊自转，实现快速精准纠偏。

Description

一种圆形工件柔性仿形夹具

技术领域

本发明涉及机床夹具领域，具体涉及一种圆形工件柔性仿形夹具。

背景技术

机床夹具是机床上常用的部件或者附件，具体是指机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，又称卡具或工件夹紧装置。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。

在机械生产中对于不同形状的工件通常会使用不同的专用夹具进行夹持，例如圆形的工件可以采用仿形夹具进行夹持。申请号为202010696787.5的中国专利文献就公开了一种柔性仿形夹具，该仿形夹具设置了多个柔性辊子，多个柔性辊子通过链条相连接，在夹持工件时，多个辊子环绕工件的外形将工件抱合，以实现对工件的柔性夹持，同时利用辊子的转动在工件出现夹偏的情况下对工件进行纠偏，但是该方案中辊子的转动虽然可以实现纠偏，确无法保证工件的夹持可靠，容易造成工件晃动。

发明内容

根据现有技术的不足之处，本发明提出了一种圆形工件柔性仿形夹具，以解决现有的仿形夹具纠偏时无法兼顾夹持可靠的问题。

本发明的一种圆形工件柔性仿形夹具采用如下技术方案：包括连接座、夹紧装置、仿形装置以及控制装置；连接座安装于机床，夹紧装置包括两个夹持臂，两个夹持臂左右对称且可同步反向移动的设置于连接座；两个夹持臂上均设置有左右对称的移动安装架，移动安装架可沿夹持臂前后滑动且能够与夹持臂锁死；

仿形装置有两组，分别设置于一个移动安装架且左右对称，仿形装置包括多个竖直延伸的夹持辊、两个定位杆以及两个支撑架，两个定位杆设置于移动安装架的中部且上下对称，两个支撑架沿前后方向可反向同步滑动的设置于移动安装架且关于定位杆对称，每个支撑架与移动安装架之间均设置有连接压簧；多个夹持辊沿前后并排设置且上下两端均通过多个第一铰接杆相互铰接，第一铰接杆可同步上下滑动且第一铰接杆与夹持辊的端面接触时能够与夹持辊相互锁止；位于中间的夹持辊上下两端与相应定位杆铰接，位于前后两侧的夹持辊的上下两端与相应支撑架铰接；

控制装置用于控制第一铰接杆上下移动，且控制装置配置成在工件处于多个夹持辊的中间位置时，使第一铰接杆移动至将夹持辊锁死，阻碍夹持辊转动，以及在工件的中心与多个夹持辊的中间位置相对偏心时，使第一铰接杆处于初始高度，允许夹持辊自转。

可选地，夹持辊的上下两端面均设置有若干卡槽，卡槽沿径向延伸且沿圆周方向均布，第一铰接杆靠近夹持辊的端面设置有卡块，卡块可与卡槽滑动插接。

可选地，多个夹持辊的上下两端还通过多个第二铰接杆相互铰接，第二铰接杆位于第一铰接杆的外侧，第二铰接杆在竖直方向的位置相对固定。

可选地，控制装置包括限位环，限位环可转动地设置于定位杆悬臂端远离夹持辊的端面；

与中间夹持辊连接的两个第一铰接杆上均设置有一个限位杆，两个限位杆分别位于中间夹持辊转轴的前后两侧，两个限位杆沿圆周方向可转动预设角度，中间夹持辊的转轴以及限位杆从靠近夹持辊至远离夹持辊依次穿过定位杆和限位环且与限位环同轴设置；

限位环的内周壁面左右两侧设置有支撑柱，相邻的支撑柱和限位杆之间连接有调节压簧；

限位环的内侧壁设置有两个限位凸块以及若干锁止滑块，限位凸块位于同一径向线且初始处于前后方向并与相应限位杆卡接，锁止滑块沿径向可滑动且贯穿限位环的内侧壁，若干锁止滑块位于两个限位凸块之间靠近工件的圆弧段且均匀间隔；限位杆的外周壁面设置有环状缺口，用于与限位凸块和锁止滑块配合卡接；

限位环靠近夹持辊的端面设置有安装环槽，安装环槽内插装有可上下滑动的解锁滑环，解锁滑环初始与锁止滑块脱离，解锁滑环向远离夹持辊的方向移动时止挡在锁止滑块的外端与安装环槽的外周壁面之间，阻碍锁止滑块向外移动；

限位环和定位杆之间通过连接结构连接，连接结构用于在限位环和定位杆相对转动时带动解锁滑环上下滑动；定位杆的靠近夹持辊的端面前后两侧均通过弹性件连接有压板，两个压板分别与中间夹持辊上的一个第一铰接杆抵触。

可选地，连接结构包括设置于解锁滑环的圆柱凸起以及设置于定位杆的凹坑，圆柱凸起位于解锁滑环靠近夹持辊的端面，凹坑位于定位杆远离夹持辊的端面，初始圆柱凸起位于凹坑内，圆柱凸起的末端棱边倒圆角，凹坑与定位杆端面的交界处设置锥形倒角。

可选地，中间夹持辊的转轴上下两端均插装有转动杆，转动杆相对于该转轴可单向转动，且上下两个转动杆的转动方向相反；两个支撑柱远离定位杆的一端通过横杆连接，横杆位于转动杆的外侧，横杆和转动杆之间连接有扭簧。

可选地，连接座内部设置有第一齿轮，两个夹持臂上均设置有第一齿条，两个第一齿条均与第一齿轮啮合且分别位于第一齿轮的前后两侧，以在第一齿轮的带动下同步反向移动。

可选地，移动安装架上设置有第二齿轮，每个支撑架上均设置有第二齿条，两个第二齿条均与第二齿轮啮合且分别位于第二齿轮的上下两侧，以使两个支撑架同步反向移动，对工件进行仿形夹持。

本发明的有益效果是：本发明的一种圆形工件柔性仿形夹具中设置了夹紧装置、仿形装置以及控制装置，仿形装置中的多个夹持辊通过第一铰接杆相互铰接，夹持工件时多个夹持辊逐渐与工件的外周壁贴合并环抱住工件实现工件的仿形夹持，同时在夹持工件时通过控制装置控制第一铰接杆动作，如果工件相对于仿形装置的中间位置出现偏心，夹持辊可转动，进而助力于移动安装架相对于工件移动，使工件处于中心位置，实现快速精准的纠偏，当工件对正时，第一铰接杆将夹持辊锁死，确保工件夹持可靠，避免工件晃动。

进一步的，在夹持过程中，如果工件偏心，限位环偏转时带动转动杆转动，进而带动中间位置的夹持辊转动，夹持辊主动转动使得移动安装架能够更快速的移动，进而使工件更快的处于仿形装置的中心位置，提高纠偏效率和纠偏效果。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。

图1为本发明一种圆形工件柔性仿形夹具的整体结构示意图；

图2为本发明中单个夹持臂及其上部分零部件的结构示意图；

图3为本发明中仿形装置以及仿形装置与移动安装架的连接示意图；

图4为图3中A处放大图；

图5为本发明处于中间的夹持辊及其上零部件的结构示意图；

图6为本发明中与中间的夹持辊连接的第一铰接杆的结构示意图；

图7为本发明中限位环及其上零部件的结构示意图。

图中：100、连接座；200、夹紧装置；210、第一齿条；220、夹持臂；230、移动安装架；240、支撑架；241、第二齿条；250、定位杆；260、第二齿轮；270、连接压簧；280、锁定架；290、压板；300、仿形装置；310、夹持辊；320、第一铰接杆；330、第二铰接杆；340、限位环；341、解锁滑环；342、锁止滑块；343、支撑柱；344、横杆；345、圆柱凸起；350、限位杆；360、转动杆；370、调节压簧；380、扭簧。

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的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。

如图1至图7所示，本发明的一种圆形工件柔性仿形夹具包括连接座100、夹紧装置200、仿形装置300以及控制装置。连接座100安装于机床上的预设位置，夹紧装置200包括两个夹持臂220，两个夹持臂220左右对称且可同步反向移动的设置于连接座100；两个夹持臂220上均设置有左右对称的移动安装架230，移动安装架230可沿夹持臂220前后滑动且能够与夹持臂220锁死，移动安装架230上设置有两个定位杆250和两个支撑架240，两个定位杆250位于移动安装架230的中部且上下对称，两个支撑架240沿前后方向可反向同步滑动的设置于移动安装架230且关于定位杆250对称，每个支撑架240与移动安装架230之间均设置有连接压簧270。

仿形装置300有两组，分别设置于一个移动安装架230且左右对称，仿形装置300包括多个竖直延伸的夹持辊310；多个夹持辊310沿前后并排设置且上下两端均通过多个第一铰接杆320相互铰接，第一铰接杆320可同步上下滑动且第一铰接杆320与夹持辊310的端面接触时能够与夹持辊310相互锁止；位于中间的夹持辊310上下两端与相应定位杆250铰接，位于前后两侧的夹持辊310的上下两端与相应支撑架240铰接。

控制装置用于控制第一铰接杆320上下移动，且控制装置配置成在工件处于多个夹持辊310的中间位置时，使第一铰接杆320移动至将夹持辊310锁死，阻碍夹持辊310转动，以及在工件的中心与多个夹持辊310的中间位置相对偏心时，使第一铰接杆320处于初始高度，允许夹持辊310自转。

使用时，将圆形工件放置于两组仿形装置300之间，两个夹持臂220相互靠近为工件提供夹持力，进而使夹持辊310压紧在工件的侧壁，随着夹持臂220的相互靠近，支撑架240也相互靠近，夹持辊310逐渐围成圆弧的形状并抱住工件。

当工件没有处于仿形装置300的中间位置时，也就是工件偏心时，工件偏向哪一侧，哪一侧受到的横向压力较大，在横向压力的推挤下，工件向哪一侧偏心，移动安装架230相对于工件向哪一侧移动（也就是向偏心侧移动），同时在控制装置的作用下夹持辊310可自由转动，可减小夹持辊310与工件之间的摩擦力，进而使工件处于仿形装置300的中间，达到快速纠偏的目的，且因为移动时摩擦阻力小，纠偏效果好。当工件处于中心时，夹持辊310锁定，防止加工的过程中工件发生晃动，提高夹持可靠性。通过以上，本发明可以在偏心时快速准确的纠偏，对中时锁死，有效防止工件掉落。移动安装架230上设置有锁定架280，在工件处于仿形装置300的中间位置之后（也就是对中后），通过锁止螺栓将锁定架280与夹持臂220锁止，进而实现移动安装架230与夹持臂220的锁止，即可开始对工件进行加工。

在进一步的实施例中，如图4所示，夹持辊310的上下两端面均设置有若干卡槽，卡槽沿径向延伸且沿圆周方向均布，第一铰接杆320靠近夹持辊310的端面设置有卡块，卡块可与卡槽滑动插接以实现第一铰接杆320与夹持辊310的锁止。

在进一步的实施例中，如图3和图4所示，多个夹持辊310的上下两端还通过多个第二铰接杆330相互铰接，第二铰接杆330位于第一铰接杆320的外侧，（上下方向中靠近夹持辊310中心为内侧、远离夹持辊310中心为外侧），第二铰接杆330在竖直方向的位置相对固定，以使多个夹持辊310连接可靠。

在进一步的实施例中，如图5、图6和图7所示，控制装置包括限位环340，限位环340可转动地设置于定位杆250悬臂端远离夹持辊310的端面。

位于中间的夹持辊310的转轴从靠近夹持辊310至远离夹持辊310依次穿过定位杆250以及限位环340且与限位环340同轴设置，该转轴上安装的两个第一铰接杆320上均设置有一个限位杆350，限位杆350从靠近夹持辊310至远离夹持辊310依次穿过定位杆250以及限位环340，且两个限位杆350分别位于该转轴的前后两侧，两个限位杆350沿圆周方向可转动预设角度。

限位环340的内周壁面左右两侧设置有支撑柱343，相邻的支撑柱343和限位杆350之间连接有调节压簧370；限位环340的内侧壁设置有两个限位凸块（图中未示出）以及若干锁止滑块342，限位凸块位于同一径向线且初始处于前后方向并与相应限位杆350卡接，锁止滑块342沿径向可滑动且贯穿限位环340的内侧壁，若干锁止滑块342位于两个限位凸块之间靠近工件的圆弧段且均匀间隔；限位杆350的外周壁面设置有环状缺口，用于与限位凸块和锁止滑块342配合卡接。

限位环340靠近夹持辊310的端面设置有安装环槽，安装环槽内插装有可上下滑动的解锁滑环341，解锁滑环341初始与锁止滑块342脱离，解锁滑环341向远离夹持辊310的方向移动时止挡在锁止滑块342的外端与安装环槽的外周壁面之间，阻碍锁止滑块342向外移动（径向方向上靠近圆心为内、远离圆心为外）。

限位环340和定位杆250之间通过连接结构连接，连接结构用于在限位环340和定位杆250相对转动时带动解锁滑环341上下滑动。

定位杆250的靠近夹持辊310的端面前后两侧均通过弹性件连接有压板290，两个压板290分别与中间夹持辊310上的一个第一铰接杆320抵触，也就是初始弹性件促使压板290向靠近夹持辊310的方向运动，进而使得第一铰接杆320有向靠近夹持辊310运动的趋势。

需要说明的是，解锁滑环341靠近限位环340的端面内端靠近夹持辊310、外端远离夹持辊310倾斜设置，锁止滑块342外端靠近夹持辊310一侧的棱边设置有倒角，便于解锁滑环341对锁止滑块342进行顶推。

进一步的，如图7所示，连接结构包括设置于解锁滑环341的圆柱凸起345以及设置于定位杆250的凹坑（图中未示出），圆柱凸起345位于解锁滑环341靠近夹持辊310的端面，凹坑位于定位杆250远离夹持辊310的端面，初始圆柱凸起345位于凹坑内，圆柱凸起345的末端棱边倒圆角，凹坑与定位杆250端面的交界处设置锥形倒角。

初始，第一铰接杆320和第二铰接杆330沿前后方向水平延伸（不偏转），两个限位杆350与限位凸块卡接无法移动。使用的过程中，如果工件没有处于仿形装置300的中间位置，在定位杆250上安装的夹持辊310上的两个第一铰接杆320转动角度不对称，因此会挤压限位环340上的调节压簧370进而带动限位环340转动，限位环340转动的过程中，圆柱凸起345逐渐从定位杆250的凹坑内脱离，解锁滑环341在定位杆250的顶推下向远离夹持辊310的方向移动，进而对锁止滑块342的外端进行阻挡，阻碍锁止滑块342退入限位环340的侧壁，此时限位杆350随第一铰接杆320转动时与锁止滑块342卡接，无法上下移动，进而阻碍压板290推动第一铰接杆320移动，也就是第一铰接杆320无法与夹持辊310锁止，夹持辊310可自由转动。

当工件处于仿形装置300的中间位置，在定位杆250上安装的夹持辊310上的两个第一铰接杆320转动角度相同且对称，限位环340处于原位，锁止滑块342可退回至限位环340的侧壁，限位杆350随第一铰接杆320转动至与锁止滑块342接触时锁止滑块342不会将阻碍限位杆350移动（锁止滑块342的内端面为圆弧面），第一铰接杆320在压板290的压动下向靠近夹持辊310的方向移动，并与夹持辊310的端面接触将夹持辊310锁死使其不能转动。需要说明的是，为便于安装，定位杆250上设置有中心孔，处于中间位置的夹持辊310的转轴设置于中心孔内，中心孔的前后两侧对称设置有弧形孔，限位杆350设置于弧形孔，定位杆250远离夹持辊310的表面上设置有两个安装卡块，两个安装卡块位于弧形孔外侧且前后对称，限位环340与安装卡块转动连接，安装卡块用于限制限位环340的位置。

在进一步的实施例中，如图5所示，中间夹持辊310的转轴上下两端均插装有转动杆360，转动杆360相对于该转轴可单向转动，且上下两个转动杆360的转动方向相反。

两个支撑柱343远离定位杆250的一端通过横杆344连接，横杆344位于转动杆360的外侧，横杆344和转动杆360之间连接有扭簧380。

限位环340转动的过程中带动横杆344转动，横杆344通过扭簧380带动转动杆360转动，转动杆360带动处于中间位置的夹持辊310转动，中间位置的夹持辊310主动转动可以提高工件和移动安装架230的相对转动速度，使工件快速对中，进而提高对工件的纠偏效果。因转动杆360单向转动，所以设置上下两个转动杆360的转动方向相反，两个转动杆360可以控制不同的偏心方向，也就是工件朝一边偏心时，其中一个转动杆360动作，工件朝另一边偏心时，另一个转动杆360动作。

在进一步的实施例中，如图2所示，连接座100内部设置有第一齿轮（图中未示出），两个夹持臂220上均设置有第一齿条210，两个第一齿条210均与第一齿轮啮合且分别位于第一齿轮的前后两侧，以在第一齿轮的带动下同步反向移动，进而对工件施加夹紧力。连接座100上还设置有电机，以控制第一齿轮的转动。

如图3所示，移动安装架230上设置有第二齿轮260，每个支撑架240上均设置有第二齿条241，两个第二齿条241均与第二齿轮260啮合且分别位于第二齿轮260的上下两侧，以使两个支撑架240同步反向移动，对工件进行仿形夹持。

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 (6)

1.一种圆形工件柔性仿形夹具，其特征在于：包括连接座、夹紧装置、仿形装置以及控制装置；连接座安装于机床，夹紧装置包括两个夹持臂，两个夹持臂左右对称且可同步反向移动的设置于连接座；两个夹持臂上均设置有左右对称的移动安装架，移动安装架可沿夹持臂前后滑动且能够与夹持臂锁死；

仿形装置有两组，分别设置于一个移动安装架且左右对称，仿形装置包括多个竖直延伸的夹持辊、两个定位杆以及两个支撑架，两个定位杆设置于移动安装架的中部且上下对称，两个支撑架沿前后方向可反向同步滑动的设置于移动安装架且关于定位杆对称，每个支撑架与移动安装架之间均设置有连接压簧；多个夹持辊沿前后并排设置且上下两端均通过多个第一铰接杆相互铰接，第一铰接杆可同步上下滑动且第一铰接杆与夹持辊的端面接触时能够与夹持辊相互锁止；位于中间的夹持辊上下两端与相应定位杆铰接，位于前后两侧的夹持辊的上下两端与相应支撑架铰接；

控制装置用于控制第一铰接杆上下移动，且控制装置配置成在工件处于多个夹持辊的中间位置时，使第一铰接杆移动至将夹持辊锁死，阻碍夹持辊转动，以及在工件的中心与多个夹持辊的中间位置相对偏心时，使第一铰接杆处于初始高度，允许夹持辊自转；

控制装置包括限位环，限位环可转动地设置于定位杆悬臂端远离夹持辊的端面；与中间夹持辊连接的两个第一铰接杆上均设置有一个限位杆，两个限位杆分别位于中间夹持辊转轴的前后两侧，两个限位杆沿圆周方向可转动预设角度，中间夹持辊的转轴以及限位杆从靠近夹持辊至远离夹持辊依次穿过定位杆和限位环且与限位环同轴设置；限位环的内周壁面左右两侧设置有支撑柱，相邻的支撑柱和限位杆之间连接有调节压簧；

限位环的内侧壁设置有两个限位凸块以及若干锁止滑块，限位凸块位于同一径向线且初始处于前后方向并与相应限位杆卡接，锁止滑块沿径向可滑动且贯穿限位环的内侧壁，若干锁止滑块位于两个限位凸块之间靠近工件的圆弧段且均匀间隔；限位杆的外周壁面设置有环状缺口，用于与限位凸块和锁止滑块配合卡接；

限位环靠近夹持辊的端面设置有安装环槽，安装环槽内插装有可上下滑动的解锁滑环，解锁滑环初始与锁止滑块脱离，解锁滑环向远离夹持辊的方向移动时止挡在锁止滑块的外端与安装环槽的外周壁面之间，阻碍锁止滑块向外移动；

限位环和定位杆之间通过连接结构连接，连接结构用于在限位环和定位杆相对转动时带动解锁滑环上下滑动，连接结构包括设置于解锁滑环的圆柱凸起以及设置于定位杆的凹坑，圆柱凸起位于解锁滑环靠近夹持辊的端面，凹坑位于定位杆远离夹持辊的端面，初始圆柱凸起位于凹坑内，圆柱凸起的末端棱边倒圆角，凹坑与定位杆端面的交界处设置锥形倒角；

定位杆的靠近夹持辊的端面前后两侧均通过弹性件连接有压板，两个压板分别与中间夹持辊上的一个第一铰接杆抵触。

2.根据权利要求1所述的一种圆形工件柔性仿形夹具，其特征在于：夹持辊的上下两端面均设置有若干卡槽，卡槽沿径向延伸且沿圆周方向均布，第一铰接杆靠近夹持辊的端面设置有卡块，卡块可与卡槽滑动插接。

3.根据权利要求1所述的一种圆形工件柔性仿形夹具，其特征在于：多个夹持辊的上下两端还通过多个第二铰接杆相互铰接，第二铰接杆位于第一铰接杆的外侧，第二铰接杆在竖直方向的位置相对固定。

4.根据权利要求1所述的一种圆形工件柔性仿形夹具，其特征在于：中间夹持辊的转轴上下两端均插装有转动杆，转动杆相对于该转轴可单向转动，且上下两个转动杆的转动方向相反；两个支撑柱远离定位杆的一端通过横杆连接，横杆位于转动杆的外侧，横杆和转动杆之间连接有扭簧。

5.根据权利要求1所述的一种圆形工件柔性仿形夹具，其特征在于：连接座内部设置有第一齿轮，两个夹持臂上均设置有第一齿条，两个第一齿条均与第一齿轮啮合且分别位于第一齿轮的前后两侧，以在第一齿轮的带动下同步反向移动。

6.根据权利要求1所述的一种圆形工件柔性仿形夹具，其特征在于：移动安装架上设置有第二齿轮，每个支撑架上均设置有第二齿条，两个第二齿条均与第二齿轮啮合且分别位于第二齿轮的上下两侧，以使两个支撑架同步反向移动，对工件进行仿形夹持。

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