CN115139243B - 一种通用球体自定心夹具及其夹持方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通用球体自定心夹具及其夹持方法，包括机架，所述机架开设有贯穿口；抱紧机构，所述抱紧机构为穿过所述贯穿口并在同一高度沿周向作中心对称设置的三组剪叉式结构，用于对球体进行抱紧；三组剪叉式结构能够将待装夹的球体抱紧或松开，而球体心位置始终不变，提高了球体的加工效率与加工精度。

Description

一种通用球体自定心夹具及其夹持方法

技术领域

本发明涉及机械夹具技术领域，更具体涉及一种通用球体自定心夹具及其夹持方法。

背景技术

在球体类零件的加工中需要将球体进行定位装夹，一般的装夹方法采用固定尺寸的V形块或圆锥孔等常规定位，这些定位方法定位误差大，球体的直径不同，导致球体的中心位置发生变化，同一批球体也会因直径误差而导致中心位置不稳定，不仅降低了加工精度，也影响了加工效率。对于以球体的中心为基准的加工项目中，确保在定位时球体的中心稳定是非常必要的。

有鉴于此，有必要对现有技术中的夹具予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开一种通用球体自定心夹具，解决了现有技术中的球体夹具存在定位误差大，球体在夹持状态下的球体心位置受球体径大小发生变化的问题，保证不同球体径的球体在夹具夹紧状态下的球体心位置保持不变。

为实现上述目的，本发明提供了一种通用球体自定心夹具，包括：

机架，所述机架开设有贯穿口；

抱紧机构，所述抱紧机构为穿过所述贯穿口并在同一高度沿球体周向作中心对称设置的三组剪叉式结构，用于对球体进行抱紧；

每组所述剪叉式结构包括：

安装架，固定连接于所述机架下方；

第一固定轴，固定安装在所述安装架的上部；

压杆，一端与所述第一固定轴的一端铰接，另一端向待装夹的球体方向延伸；

托杆，一端与所述第一固定轴的另一端铰接，另一端向待装夹的球体方向延伸；

以及锥齿轮传动组，安装在所述安装架上且位于所述压杆和托杆之间；

承台，设置在三根托杆的内侧所围成的区域中，所述承台的周边设有导槽；所述托杆的中段内侧设有滑动/滚动设置在所述导槽中的导向连接部；

驱动单元，用于驱动所述承台在高度方向上、下移动，通过所述承台移动配合所述导向连接部带动所述托杆上升或下降，在所述锥齿轮传动组的作用下，所述压杆与所述托杆以等速相反的方向下降或上升，三组剪叉式结构将待装夹的球体抱紧或松开，而球体心位置始终不变。

作为本发明的进一步改进，所述锥齿轮传动组包括一个水平锥齿轮和两个对称布置在所述水平锥齿轮两侧与所述水平锥齿轮相啮合的竖向锥齿轮，分别是第一竖向锥齿轮和第二竖向锥齿轮，所述第一竖向锥齿轮的轴孔穿过所述固定第一固定轴端后第一竖向锥齿轮的内侧端面与所述压杆底端的外侧面固定连接；所述第二竖向锥齿轮的轴孔穿过所述固定轴另一端后第二竖向锥齿轮的内侧端面与所述托杆底端的外侧面固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述压杆向球体心方向延伸的端部设有压辊；

所述托杆向球体心方向延伸的端部设有第二固定轴，第二固定轴上设有托辊；所述压辊和托辊能够对球体形成对向夹持，且夹持方向过球体的球体心。

作为本发明的进一步改进，所述机架为面板结构，所述贯穿口为人字形结构。

作为本发明的进一步改进，所述安装架为U形结构，并通过螺栓固定安装在面板结构底部且位于人字形结构的所述贯穿口的端部。

作为本发明的进一步改进，所述竖向锥齿轮均为扇形结构。

作为本发明的进一步改进，所述承台呈三棱块状，所述导向连接部为滑块或导轮。

作为本发明的进一步改进，所述驱动单元为气缸。

本发明还公开了一种通用球体自定心夹具的夹持方法，包括以下步骤：

S1，所述夹具作松开动作，通过所述驱动单元驱动所述承台向下移动，导向连接部沿导槽的开口轨迹向所述托杆的铰接端滑动，同步带动三组所述托杆向下方摆动，通过所述锥齿轮传动组的传动，使所述压杆向上方摆动，进而使所述压杆与所述托杆之间的开合角变大，方便将球体放入；

S2，所述夹具作收紧对位动作，通过所述驱动单元驱动所述承台上升，导向连接部沿导槽的开口轨迹向所述托杆的铰接端滑动，同步带动三组所述托杆向上方摆动，通过所述锥齿轮传动组的传动，使所述压杆向下方摆动，进而使得所述托杆与压杆对球体作夹紧固定动作；

所述S1和S2中，球体心位置始终不变。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一．一种通用球体自定心夹具，通过驱动单元控制抱紧机构对球体作抱紧动作或松开动作，实现对球体作自定心夹持，确保球体在加工时的中心稳定。

第二．本发明利用共轴铰接的托杆与压杆，锥齿轮传动组、承台和驱动单元；其中，通过驱动单元驱动承台向下移动，导向连接部沿导槽的开口轨迹向托杆的铰接端滑动，同步带动三组托杆向下方摆动，通过锥齿轮传动组的传动，使压杆向上方摆动，进而使压杆与托杆之间的开合角变大，方便将不同直径的待加工球体放入；通过驱动单元驱动承台上升，导向连接部沿导槽的开口轨迹向托杆的铰接端滑动，同步带动三组托杆向上方摆动，通过锥齿轮传动组的传动，使压杆向下方摆动，进而使得托杆与压杆对球体作夹紧固定动作；所述步骤S1和步骤S2中，球体心位置始终不变。

附图说明

图1为本发明一种通用球体自定心夹具的立体结构示意图；

图2为本发明一种通用球体自定心夹具的局部剖视示意图；

图3为本发明一种通用球体自定心夹具在主视图下的局部剖视示意图；

图4为本发明一种通用球体自定心夹具在俯视图下的局部剖视示意图；

图5为本发明一种通用球体自定心夹具中抱紧机构的结构示意图，且图中示意出了连接件与导轮；

图6为本发明一种通用球体自定心夹具中承台的结构示意图。

图中：10、机架；20、安装架；30、驱动单元；40、托杆；50、第一竖向锥齿轮；60、第二竖向锥齿轮；70、水平锥齿轮；80、压杆；90、承台； 21、第一固定轴；22、销轴；41、第二固定轴；42、托辊；43、导向连接件；44、导轮；81、压辊；91、导槽；01、球体。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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申请和简化描述，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申请保护范围的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

请参图1至图6所示出的本发明一种通用球体自定心夹具的一种具体实施方式。

参图1-4所示，一种通用球体自定心夹具，由面板10、三套周边均布的剪叉式抱紧机构组成。

面板大致呈正六边形，见附图1，中部设有人字形孔，供三套托杆40和压杆80穿过。

在面板的周边均布设有三套剪叉式抱紧机构。每套剪叉式抱紧机构由安装架20、托杆40、锥齿轮传动组及压杆80等组成，见附图5，锥齿轮传动组包括第一竖向锥齿轮50、第二竖向锥齿轮60及水平锥齿轮70。

控制单元包括承台90及驱动单元30（见附图2、6）。

安装架20均布固定设置在面板的周边下面，与面板上的人字形孔的缺口相对应。第一固定轴21水平固定安装在安装架20的上部，两端固定在安装架20的两侧边。

压杆80的一端与第一固定轴21一端活动铰接，在压杆80的该铰接端还固定设有第二竖向锥齿轮60，第二竖向锥齿轮60只保留了部分齿。压杆80的另一端向待装夹的球体01方向弯曲，在压杆末端设有压辊81。夹具的中心线与各压杆80的对称中心面共面。

托杆40的一端与第一固定轴21另一端活动铰接，在托杆40的该铰接端还固定设有第一竖向锥齿轮50，第一竖向锥齿轮50只保留了部分齿，第一竖向锥齿轮50与第二竖向锥齿轮60的模数齿数等参数相同，同时与转动安装在安装架20底板上的水平锥齿轮70啮合。

托杆40的另一端向待装夹的球体01方向弯曲，在托杆40的末端侧面固定设有第二固定轴41，在第二固定轴41上设有托辊42。托辊42的中心轴中间的垂直面与压辊81的中心轴中间的垂直面共面，都通过被压紧的球体心。

托辊42的中心轴到第一固定轴21的距离R与压辊81的中心轴到第一固定轴21的距离R相等，见附图3。

各托辊42的轴线构成一个共面的三角形，三个托辊42可以将待装夹的球体01托起。

三根托杆40的内侧围成三角形。在托杆40的中段内侧固定设有导向连接件43，在导向连接件43上转动设有导轮44或者滑块。

承台90大致呈三边形，滑动设置在三根托杆40的内侧所围成的三角形内。在承台90的周边设有导槽91。导向连接件滑动设置在承台90的导槽91内。承台90固定设置在驱动单元30的活塞杆31端。

理论上，各托辊42与各压辊81可以同心，其原点O即为待装夹的各球体的球体心，与球体的大小无关。

驱动单元30的活塞杆31带动承台90向上升起或向下收回，通过导轮44带动各托杆40上升或下降，在锥齿轮传动组的作用下，各根压杆80与各托杆40以等速相反的方向下降或上升。将待装夹的各球体抱紧或松开，而球体心位置始终不变。

本发明还公开了一种通用球体自定心夹具的夹持方法，驱动单元采用气缸驱动，包括以下步骤：

S1，夹具作松开动作，通过驱动单元驱动承台向下移动，导向连接部沿导槽的开口轨迹向托杆的铰接端滑动，同步带动三组托杆向下方摆动，通过锥齿轮传动组的传动，使压杆向上方摆动，进而使压杆与托杆之间的开合角变大，方便将球体放入；

S2，夹具作收紧对位动作，通过驱动单元驱动承台上升，导向连接部沿导槽的开口轨迹向托杆的铰接端滑动，同步带动三组托杆向上方摆动，通过锥齿轮传动组的传动，使压杆向下方摆动，进而使得托杆与压杆对球体作夹紧固定动作；

步骤S1和步骤S2中，球体心位置始终不变。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种通用球体自定心夹具，其特征在于，包括：

机架，所述机架开设有贯穿口；

抱紧机构，所述抱紧机构为穿过所述贯穿口并在同一高度沿球体周向作中心对称设置的三组剪叉式结构，用于对球体进行抱紧；

每组所述剪叉式结构包括：

安装架，固定连接于所述机架下方；

第一固定轴，固定安装在所述安装架的上部；

压杆，一端与所述第一固定轴的一端铰接，另一端向待装夹的球体方向延伸；

托杆，一端与所述第一固定轴的另一端铰接，另一端向待装夹的球体方向延伸；

以及锥齿轮传动组，安装在所述安装架上且位于所述压杆和托杆之间；

承台，设置在三根托杆的内侧所围成的区域中，所述承台的周边设有导槽；所述托杆的中段内侧设有滑动/滚动设置在所述导槽中的导向连接部；

驱动单元，用于驱动所述承台在高度方向上、下移动，通过所述承台移动配合所述导向连接部带动所述托杆上升或下降，在所述锥齿轮传动组的作用下，所述压杆与所述托杆以等速相反的方向下降或上升，三组剪叉式结构将待装夹的球体抱紧或松开，而球体心位置始终不变；

所述锥齿轮传动组包括一个水平锥齿轮和两个对称布置在所述水平锥齿轮两侧与所述水平锥齿轮相啮合的竖向锥齿轮，分别是第一竖向锥齿轮和第二竖向锥齿轮，所述第一竖向锥齿轮的轴孔穿过所述固定第一固定轴端后第一竖向锥齿轮的内侧端面与所述压杆底端的外侧面固定连接；所述第二竖向锥齿轮的轴孔穿过所述固定轴另一端后第二竖向锥齿轮的内侧端面与所述托杆底端的外侧面固定连接。

2.根据权利要求1所述的通用球体自定心夹具，其特征在于，

所述压杆向球体心方向延伸的端部设有压辊；

所述托杆向球体心方向延伸的端部设有第二固定轴，第二固定轴上设有托辊；所述压辊和托辊能够对球体形成对向夹持，且夹持方向过球体的球体心。

3.根据权利要求1所述的一种通用球体自定心夹具，其特征在于，所述机架为面板结构，所述贯穿口为人字形结构。

4.根据权利要求3所述的一种通用球体自定心夹具，其特征在于，所述安装架为U形结构，并通过螺栓固定安装在面板结构底部且位于人字形结构的所述贯穿口的端部。

5.根据权利要求1所述的一种通用球体自定心夹具，其特征在于，所述竖向锥齿轮均为扇形结构。

6.根据权利要求1所述的一种通用球体自定心夹具，其特征在于，所述承台呈三棱块状，所述导向连接部为滑块或导轮。

7.根据权利要求1所述的一种通用球体自定心夹具，其特征在于，所述驱动单元为气缸。

8.基于权利要求1所述的一种通用球体自定心夹具的夹持方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，所述夹具作松开动作，通过所述驱动单元驱动所述承台向下移动，导向连接部沿导槽的开口轨迹向所述托杆的铰接端滑动，同步带动三组所述托杆向下方摆动，通过所述锥齿轮传动组的传动，使所述压杆向上方摆动，进而使所述压杆与所述托杆之间的开合角变大，方便将球体放入；

S2，所述夹具作收紧对位动作，通过所述驱动单元驱动所述承台上升，导向连接部沿导槽的开口轨迹向所述托杆的铰接端滑动，同步带动三组所述托杆向上方摆动，通过所述锥齿轮传动组的传动，使所述压杆向下方摆动，进而使得所述托杆与压杆对球体作夹紧固定动作；

所述S1和S2中，球体心位置始终不变。

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