CN116441762A - 齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，包括前盖和后盖，将前盖和后盖固定连接的连接轴，用于夹管的两对卡爪，用于提供动力源的作动缸，用于将作动缸的驱动力同步传递给卡爪的同步驱动机构，以及对同步驱动机构的行程进行限位从而相应对卡爪的行程进行限位的防夹扁机构；同步驱动机构包括与作动缸连接的耳座，与耳座连接的推杆，与推杆传动连接的同步驱动大齿轮，与同步驱动大齿轮啮合的4个从动齿轮，每个从动齿轮上各固定设置1个的拨爪，以及在前盖上可滑动地设置4个的滑块；4个拨爪各与1个滑块传动连接；卡爪在每个滑块上各固定设置1只。本发明传动效率和同步精度高，适用被加工管件尺寸范围大，能有效用于夹持薄管或易碎管件。

Description

齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘

技术领域

本发明涉及激光切管辅助工器具技术领域，具体涉及一种齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘。

背景技术

激光切割机在切割加工管件时，通常需要利用卡盘将管件夹持固定。现有卡盘一般包括作为安装基础的前盖和后盖，用于夹紧被加工管件的上下向和左右向共2组、每组2只卡爪，为2组卡爪动作提供动力的作动缸（也称动力源，一般采用气缸），设于作动缸与两组夹爪之间的传动机构以及用于使得2组夹爪分别同步运动的同步机构。现有卡盘根据传动方式的不同有齿轮齿条传动卡盘、挠性传动卡盘、拔叉传动卡盘等不同传动方式的卡盘；而现有卡盘的同步机构一般相对于驱动机构另外设置，如授权公告号为CN106984842B的中国专利文献公开的一种轻型割管卡盘即采用了一种4连杆作为同步机构，此类卡盘同步机构和夹持机构分别设置，在使用时占用卡盘上的管件通过孔的空间，从而使得适用的管材尺寸受限，性价比不高并且同步性精度有限。授权公告号为CN214684838U的中国专利文献公开则公开了一种驱动机构和同步机构集成的拨叉式传动卡盘，其气缸动力通过拔爪、连接杆、滑块驱动卡爪运动，同时气缸动力通过拔爪、传动杆驱动第二转动盘依托第一转动盘转动实现卡爪间的运动同步，其存在的问题是：驱动和同步机构均采用拔爪上设置的相应槽孔分别与传动杆和连接杆配合的槽拨销结构，一方面其拨爪形状结构相对复杂且由于功能需要安装位置较高导致传动杆和连接杆较长，使用过程中存在卡涩和动作死点，且同步精度不高；另一方面拨爪使用过程中与第二转动盘（即同步环）有干涉，使得同步环尺寸受限，导致卡盘中间用于置放被加工管件的圆孔不能做大，若做成方孔则只能尺寸更小，在外形尺寸不变的前提下其适用的管件尺寸范围相对较小，影响卡盘的性价比；此外，其作为同步机构的第一和第二转动盘与空心轴为滑动摩擦，使得传动效率不够高，并且为了增加第一转动盘的耐磨性，通常需要将第一转动盘由常用的铝制件改为钢制件，大幅增加了卡盘的重量。

常见的卡盘一般为2组卡爪能够分别对合的全行程卡盘，其在用于夹紧薄管或易碎管件时，2组卡爪的行程不易控制，夹松则管件易掉落，夹紧时则易将被加工管件夹扁或者夹碎造成被加工管件报废。为解决这一问题，申请公布号为CN107790904A的中国专利文献公开则公开了一种激光切管机卡爪的驱动装置及夹持机构，能避免夹伤工件，但其气缸和气路系统结构复杂，成本较高；公布号为CN111618456A的中国专利文献公开了一种智能气动卡盘，其通过设置包括位移传感器、电脑板在内的电气检测机构来防止被加工管件被夹扁或者被夹碎，其虽然能解决上述问题，但其结构相对复杂，增加设备成本，并且卡盘在使用时振动较大，工作环境恶劣，极易对电气构件造成干扰，影响检测机构的工作可靠性。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种传动效率和同步精度高、在相同外形尺寸的前提下适用的被加工管件尺寸范围大、且能有效用于夹持薄管或易碎管件的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘。

本发明的技术方案是：本发明的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，包括作为安装基础的前盖和后盖，将上述前盖和后盖固定连接的连接轴，使用时用于夹持管件的一对上下向卡爪和一对左右向卡爪，用于提供上述卡爪运动的动力源的作动缸，其结构特点是：还包括用于将上述作动缸的驱动力同步传递给上述卡爪的包括同步驱动大齿轮和4个从动齿轮的同步驱动机构，以及对上述同步驱动机构的行程进行限位从而相应对卡爪的行程进行限位的防夹扁机构。

进一步的方案是：上述同步驱动机构还包括与上述作动缸具有的活塞杆的外端固定连接的耳座，与上述耳座固定连接的推杆，在每个从动齿轮上各固定设置1个的拨爪，以及在上述前盖上可滑动地设置4个的滑块；上述4个从动齿轮可旋转地设于上述连接轴上并均与上述同步驱动大齿轮啮合，上述推杆与同步驱动大齿轮传动连接；4个拨爪各与1个滑块传动连接；上述卡爪在每个滑块上各固定设置1只。

进一步的方案是：上述同步驱动大齿轮包括圆环形的本体以及与本体一体或固定连接并向外突出的2个以上的连接耳，本体的外周间隔设有4段传动齿，连接耳上设有连接孔；同步驱动大齿轮由其连接耳的连接孔相应与上述推杆套接；同步驱动大齿轮由其4段传动齿各与1个从动齿轮啮合。

进一步的方案是：上述拨爪包括拨动臂和设于拨动臂内端并向前伸出的拨杆，拨爪由其拨动臂的外侧固定设于上述从动齿轮上并可随同从动齿轮转动，每个拨爪由其拨杆各与1个滑块传动连接。

进一步的方案是：上述前盖上均匀间隔设有4个滑槽，每个滑槽的两侧设有滑轨，每个滑槽内设有1个拨杆通过孔；上述滑块在前盖的4个滑槽内分别设置1个并与相应的滑轨滑动配合连接，滑块的外侧后端设有向前凹入的拨杆容纳槽，上述拨爪的拨杆穿过前盖的拨杆通过孔后插入在滑块的拨杆容纳槽内。

进一步的方案是：上述同步驱动机构还包括固定设于上述前盖的后端面上且位于上述同步驱动大齿轮的本体内侧的3套以上的旋转支撑轴承组件，上述旋转支撑轴承组件包括固定设于前盖后端面上的芯轴，与芯轴套接并可依托芯轴旋转的轴承，以及固定设于前盖后端面上且位于同步驱动大齿轮的本体后端对同步驱动大齿轮进行限位的压盖；轴承的外圈与同步驱动大齿轮的本体的内侧相接触。

进一步的方案是：上述防夹扁机构包括相互呈镜像设置的左安装座和右安装座，两端分别可转动地设于上述左安装座和右安装座上的螺杆，两端分别与左安装座和右安装座固定连接的直线导向滑轨，可滑动地设于上述直线导向滑轨上的滑动块，与上述滑动块固定连接且与上述螺杆螺纹连接的限位件，以及使用中当上述限位件在螺杆上调整移动到设定位置时与上述左安装座或者右安装座固定连接将螺杆锁紧的螺杆锁紧块；防夹扁机构的设置数量不大于上述作动缸的数量。

进一步的方案是：上述作动缸在上述前盖的后端面上固定设置2台或4台，上述防夹扁机构在后盖的前端面上与作动缸相配合的位置相应固定设置2套或4套，每套防夹扁机构由其限位件对上述同步驱动机构的耳座的行程进行刚性限位。

进一步的方案是：上述防夹扁机构的限位件由连接部和设于连接部上的限位块一体或固定连接组成；上述连接部内设有螺纹通孔；限位件由其连接部的螺纹通孔与上述螺杆螺纹配合连接，限位件由其连接部与上述滑动块固定连接；限位件由其限位块对上述同步驱动机构的耳座的行程进行刚性限位。

进一步的方案是：上述前盖的中间处设有管件容纳孔，上述管件容纳孔为方形孔，或者为圆形孔。

本发明具有积极的效果：（1）本发明通过包括圆环形的同步驱动大齿轮带动4个从动齿轮在内的同步驱动机构的整体结构设计，使其相对于现有技术的同类机构，在使用时，运转顺畅传动效率高，并且1套同步驱动机构能够使得2组4只卡爪在工作时能够精确同步，同步精度较现有技术大幅提高。（2）本发明通过同步驱动机构的整体结构设计，与现有技术中同类卡盘相比，在卡盘外形尺寸不变的前提下，本发明的管件容纳孔做成方孔时，方孔的对边尺寸可做到比现有技术的圆孔直径还要大，若管件容纳孔做成圆孔则比现有技术的圆孔直径更为明显地增大，从而在相同外形尺寸的前提下适用的被加工管件尺寸范围明显增大，显著提升了本发明的卡盘的性价比。（3）本发明所设计的防夹扁机构通过整体的结构设计，在卡盘上安装方便，使用时通过旋转螺杆可方便地调整限位件的位置，在调整好限位件至设定位置后，工作中利用限位件的限位块对传动机构进行行程限位，从而相应对卡盘的2组卡爪进行行程限位，在保证2组卡爪夹紧被加工管件基础上不能继续相对运动，从而保证了被加工的薄壁管件或易碎管件在被夹紧的基础上却不会被夹扁变形或夹碎。（4）本发明的防夹扁机构整体结构简单，成本较低，并且采用纯机械结构，能适用于卡盘的恶劣工作环境，工作可靠高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中的前盖的结构示意图；

图3为去掉图1中的后盖、前盖以及卡爪后，本发明的一种实施例的结构示意图；

图4为图3中同步驱动机构的同步驱动大齿轮及旋转支撑轴承组件的结构示意图；

图5为从图4的后方观察时的结构示意图；

图6为图3中防夹扁机构的结构示意图；

图7为与图6不同方向观察时防夹扁机构的结构示意图；

图8为去掉图1中的后盖并从后方观察时本发明的另一种实施例的结构示意图。

上述附图中的附图标记如下：

卡爪1，上下向卡爪11，左右向卡爪12；前盖2，管件容纳孔21，滑槽22，滑轨23，拨杆通过孔24；连接轴3；后盖4；作动缸5，安装柱51；

同步驱动机构6，耳座61，推杆62，同步驱动大齿轮63，本体63-1，传动齿63-1-1，连接耳63-2，连接孔63-2-1，旋转支撑轴承组件64，芯轴64-1，轴承64-2，压盖64-3，从动齿轮65，拨爪66，拨动臂66-1，拨杆66-2，滑块67，拨杆容纳槽67-1；

防夹扁机构7，左安装座71，右安装座72，螺杆73，直线导向滑轨74，滑动块75，限位件76，连接部76-1，限位块76-2，螺杆锁紧块77，锁紧螺钉77-1。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

（实施例1）

本实施例在进行方位描述时，以图1所朝向的方向为描述中的前方，以背对图1所朝向的方向为描述中的后方，图1中的上下和左右方向仍为描述中的上下和左右方向。

见图1至图3，本实施例的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其主要由卡爪1、前盖2、连接轴3、后盖4、作动缸5、同步驱动机构6以及防夹扁机构7组成。

卡爪1可采用现有技术中滚筒式或非滚筒式卡爪。卡爪1包括2只上下向卡爪11和2只左右向卡爪12；卡爪1为现有技术，其结构不作详述。

参见图2，前盖2为整体呈圆饼状的结构件，前盖2的中间处设有前后向贯通的管件容纳孔21，管件容纳孔21可以是方孔，也可以是圆孔，本实施例中采用方孔；前盖2上分上下、左右设有4个滑槽22，每个滑槽22的两侧设有滑轨23。本实施例中，在每个滑槽22内设有拨杆通过孔24，本实施例中，拨杆通过孔24优选采用弧形通孔。后盖4为整体呈圆饼状的结构件，后盖的外周大小与前盖2基本相同。

参见图3，连接轴3为整体呈圆柱形的结构件，连接轴3设有4根，4根连接轴3的前后两端分别与前盖2和后盖4固定连接，从而将前盖2和后盖4装配在一起。作动缸5作为驱动卡爪1运动的动力源，作动缸5可采用气缸、液压缸，本实施例中作动缸5优选采用气缸。本实施例中，作动缸5设置2台，2台作动缸5分别通过配设的安装柱51固定安装在前盖2的后端面上。

仍见图3，同步驱动机构6用于将作动缸5输出的动力同步传递给4个卡爪1以驱动4个卡爪1同步运动。同步驱动机构6包括耳座61、推杆62、同步驱动大齿轮63、旋转支撑轴承组件64、从动齿轮65、拨爪66和滑块67。耳座61与作动缸5具有的活塞杆的外端头固定连接，推杆62与耳座61固定连接。每台作动缸5配设1套耳座61与推杆62。

参见图4和图5，同步驱动大齿轮63包括圆环形的本体63-1以及与本体63-1一体或固定连接并向外突出的2个以上的连接耳63-2，本体63-1的外周设有传动齿63-1-1，优选地，传动齿63-1-1在本体63-1的外周分4段间隔设置；连接耳63-2上设有连接孔63-2-1，同步驱动大齿轮63由其连接耳63-2的连接孔63-2-1相应与推杆62套接。旋转支撑轴承组件64作为优选方式设置，旋转支撑轴承组件64用于使得同步驱动大齿轮63旋转更为顺畅；旋转支撑轴承组件64包括固定设于前盖2后端面上的芯轴64-1，与芯轴64-1套接并可依托芯轴64-1旋转的轴承64-2，以及固定设于前盖2后端面上且位于同步驱动大齿轮63的本体63-1后端对同步驱动大齿轮63进行限位的压盖64-3；轴承64-2的外圈与同步驱动大齿轮63的本体63-1的内侧相接触。旋转支撑轴承组件64均匀间隔设置3套以上，本实施例中设置8套。同步驱动大齿轮63在作动缸5经耳座61和推杆62的推动下，可依托并相对于各旋转支撑轴承组件64旋转。

仍见图3，从动齿轮65在4根连接轴4分别可旋转地设置1个且位于连接轴3的前侧，拨爪66在每个从动齿轮65上各固定设置1个且位于从动齿轮65的前侧，滑块67在前盖2的4个滑槽22内分别设置1个并与相应的滑轨23滑动配合连接。拨爪66包括拨动臂66-1和设于拨动臂66-1内端并向前伸出的拨杆66-2，拨爪66由其拨动臂66-1的外侧固定设于从动齿轮65上并可随同从动齿轮65转动；滑块67的外侧后端设有向前凹入的拨杆容纳槽67-1，拨爪66的拨杆66-2穿过前盖2的拨杆通过孔24后插入在滑块67的拨杆容纳槽67-1内。前述的4只卡爪1分别在4个滑块65的前端面上各固定安装1只。

参见图6和图7，防夹扁机构7主要由左安装座71、右安装座72、螺杆73、直线导向滑轨74、滑动块75、限位件76以及螺杆锁紧块77组成。

左安装座71和右安装座72的结构相同相互呈镜像设置。螺杆73为两端设有杆头且中间段设有外螺纹的杆体件，螺杆73的两端可转动地设于左安装座71和右安装座72上。直线导向滑轨74的左右两端分别与左安装座71以及右安装座72固定连接，且直线导向滑轨74的下端面与左安装座71和右安装座72的下端面平齐。滑动块75为与直线导向滑轨74相配合的块状结构件；滑动块75可滑动地设于直线导向滑轨74上。限位件76主要由连接部76-1和设于连接部76-1上的限位块76-2一体或固定连接组成。连接部76-1内设有螺纹通孔；限位件76由其连接部76-1的螺纹通孔与螺杆73螺纹配合连接，限位件76由其连接部76-1与滑动块75固定连接。使用过程中，用扳手旋转螺杆73，可使得与螺杆73螺纹配合的限位件76运动以调节位置，与限位件76固定连接的滑动块75在直线导向滑轨74上与限位件76同步运动，对限位件76的运动起导向和支撑作用。螺杆锁紧块77用于限位件76在螺杆73上调整到位后将螺杆73锁紧，以防止在使用过程中因振动造成限位件76的移位。

仍见图3，防夹扁机构7的设置数量不大于作动缸5的数量，本实施例中，防夹扁机构7的设置数量可以为1套，也可以为2套，优选设置2套。2套防夹扁机构7固定设于后盖4上，且位于与固定设于前盖2后端面上的作动缸5相配合的位置，使用时，防夹扁机构7由其限位件76的限位块76-2对与作动缸5的活塞杆固定连接的同步驱动机构6的耳座61的行程进行限位，从而对作动缸5经同步驱动机构6驱动的2只上下向卡爪11和2只左右向卡爪12的行程进行限位，以实现对被加工管件防夹扁或夹碎的目的。使用前，根据被加工的薄管或易碎管件的外周尺寸，依据现有行业经验，相应调节限位件76的位置至设定值后，利用螺杆锁紧块77将螺杆73锁紧。

本实施例的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其工作原理和过程简述如下。

2只作动缸5（以气缸为例）同步进气时，各作动缸5的活塞杆向外伸出，经同步驱动机构6的耳座61和推杆62，推动同步驱动大齿轮63依托各旋转支撑轴承组件64旋转，同步驱动大齿轮64的旋转同步带动4个从动齿轮65旋转，并使得固定设于从动齿轮65上的拨爪66同步旋转，拨爪66的拨杆66-2在前盖2的拨杆通过孔24内作轨迹呈弧形的转动，经滑块67的拨杆容纳槽67-1的配合使得各滑块67同步依托相应的前盖2的滑轨23做向心的直线运动，从而使得固定设于各滑块67上的2只上下向卡爪11和2只左右向卡爪12同步做向心的夹紧运动，当同步驱动机构6的耳座61运动至与防夹扁机构7的限位件76的限位块76-2相抵接时，2只上下向卡爪11和2只左右向卡爪12已将被加工的管件夹紧，由于2套防夹扁机构7对2个耳座61的行程的刚性限位，使得2只上下向卡爪11和2只左右向卡爪12不能继续向心运动，从而实现对被加工管件防夹扁或夹碎的目的。2台作动缸5同步出气时，同步驱动机构6做与作动缸5进气时相反动作，使得2只上下向卡爪11和2只左右向卡爪12同步做背离中心的相背运动，从而松开被加工的管件。

（实施例2）

参见图8，本实施例的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其它方面与实施例1相同，不同之处在于：本实施例中作动缸5设置4台，同步驱动机构6的耳座61和推杆62各设置4件，防夹扁机构7可以设有2套，也可以设有4套，优选设置4套。与实施例1相比，本实施例中单台作动缸5的功率可小于实施例1，并且能够使得同步驱动大齿轮63的旋转更加平稳顺畅，增加2套防夹扁机构7能够使得对卡爪1的行程限位更加可靠。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，包括作为安装基础的前盖和后盖，将所述前盖和后盖固定连接的连接轴，使用时用于夹持管件的一对上下向卡爪和一对左右向卡爪，用于提供所述卡爪运动的动力源的作动缸，其特征在于：还包括用于将所述作动缸的驱动力同步传递给所述卡爪的包括同步驱动大齿轮和4个从动齿轮的同步驱动机构，以及对所述同步驱动机构的行程进行限位从而相应对卡爪的行程进行限位的防夹扁机构。

2.根据权利要求1所述的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其特征在于：所述同步驱动机构还包括与所述作动缸具有的活塞杆的外端固定连接的耳座，与所述耳座固定连接的推杆，在每个从动齿轮上各固定设置1个的拨爪，以及在所述前盖上可滑动地设置4个的滑块；所述4个从动齿轮可旋转地设于所述连接轴上并均与所述同步驱动大齿轮啮合，所述推杆与同步驱动大齿轮传动连接；4个拨爪各与1个滑块传动连接；所述卡爪在每个滑块上各固定设置1只。

3.根据权利要求2所述的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其特征在于：所述同步驱动大齿轮包括圆环形的本体以及与本体一体或固定连接并向外突出的2个以上的连接耳，本体的外周间隔设有4段传动齿，连接耳上设有连接孔；同步驱动大齿轮由其连接耳的连接孔相应与所述推杆套接；同步驱动大齿轮由其4段传动齿各与1个从动齿轮啮合。

4.根据权利要求2所述的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其特征在于：所述拨爪包括拨动臂和设于拨动臂内端并向前伸出的拨杆，拨爪由其拨动臂的外侧固定设于所述从动齿轮上并可随同从动齿轮转动，每个拨爪由其拨杆各与1个滑块传动连接。

5.根据权利要求4所述的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其特征在于：所述前盖上均匀间隔设有4个滑槽，每个滑槽的两侧设有滑轨，每个滑槽内设有1个拨杆通过孔；所述滑块在前盖的4个滑槽内分别设置1个并与相应的滑轨滑动配合连接，滑块的外侧后端设有向前凹入的拨杆容纳槽，所述拨爪的拨杆穿过前盖的拨杆通过孔后插入在滑块的拨杆容纳槽内。

6.根据权利要求3～5任一所述的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其特征在于：所述同步驱动机构还包括固定设于所述前盖的后端面上且位于所述同步驱动大齿轮的本体内侧的3套以上的旋转支撑轴承组件，所述旋转支撑轴承组件包括固定设于前盖后端面上的芯轴，与芯轴套接并可依托芯轴旋转的轴承，以及固定设于前盖后端面上且位于同步驱动大齿轮的本体后端对同步驱动大齿轮进行限位的压盖；轴承的外圈与同步驱动大齿轮的本体的内侧相接触。

7.根据权利要求2所述的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其特征在于：所述防夹扁机构包括相互呈镜像设置的左安装座和右安装座，两端分别可转动地设于所述左安装座和右安装座上的螺杆，两端分别与左安装座和右安装座固定连接的直线导向滑轨，可滑动地设于所述直线导向滑轨上的滑动块，与所述滑动块固定连接且与所述螺杆螺纹连接的限位件，以及使用中当所述限位件在螺杆上调整移动到设定位置时与所述左安装座或者右安装座固定连接将螺杆锁紧的螺杆锁紧块；防夹扁机构的设置数量不大于所述作动缸的数量。

8.根据权利要求7所述的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其特征在于：所述作动缸在所述前盖的后端面上固定设置2台或4台，所述防夹扁机构在后盖的前端面上与作动缸相配合的位置相应固定设置2套或4套，每套防夹扁机构由其限位件对所述同步驱动机构的耳座的行程进行刚性限位。

9.根据权利要求8所述的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其特征在于：所述防夹扁机构的限位件由连接部和设于连接部上的限位块一体或固定连接组成；所述连接部内设有螺纹通孔；限位件由其连接部的螺纹通孔与所述螺杆螺纹配合连接，限位件由其连接部与所述滑动块固定连接；限位件由其限位块对所述同步驱动机构的耳座的行程进行刚性限位。

10.根据权利要求1所述的齿轮同步传动防夹扁激光切管卡盘，其特征在于：所述前盖的中间处设有管件容纳孔，所述管件容纳孔为方形孔，或者为圆形孔。