CN203900901U - 双工位气动夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双工位气动夹具，由气泵、气动肌腱、两套推杆机构和两个夹紧元件组成，其中气动肌腱为充入压缩空气后具径向膨胀、轴向收缩能力的驱动源且气动肌腱一端固定、另一端接设有同轴向伸缩的活塞杆，活塞杆底部固定设有复位弹簧，任一套推杆机构包括各自一端相铰接的肘杆和恒増力杠杆，肘杆的另一端铰接于活塞杆，恒増力杠杆的另一端固定且恒增力杠杆的中段处通过连杆外接夹紧元件；活塞杆的力输出方向与夹紧方向一致。本实用新型的气动夹具结构简单，利用柔性好、输出力与直径比大、输出力与重量比高的气动肌腱以及肘杆和恒増力杠杆的角度和长度力放大效应，实现了夹具结构紧凑性的要求，同时提升了夹紧效果。

Description

双工位气动夹具

技术领域

本实用新型涉及一种气动驱动的双工位夹具，尤其涉及一种输出力较大、夹紧效果良好的双工位夹具。

背景技术

机床夹具是工艺系统的组成部分之一，在其设计中，基本要求就是输出的夹紧力要足够大，在加工过程中不能松动，可根据实际需求借助不同的增力机构来满足。同时，实际生产中，很多零件需要进行批量生产，这种情况下如果能同时夹紧多个工件势必会提高生产效率。

现有一种双工位夹具原理如图1所示，而作为机床夹具的夹紧力来源F_i有手动、液压、气动、电磁、真空、离心力等多种形式。其中，液压系统由于输出效果好且技术成熟得到广泛使用。但当前，随着“绿色环保、健康作业”口号的提出，很多情况下用运动速度快、动作平稳、成本较低、无污染的气动装置来代替污染严重的液压传动。但气压传动的明显缺点是其系统工作压力低(一般P＝0.4～0.7MPa)，因而为达到夹紧效果易使夹具体积过大。这种以牺牲气缸体积为代价的夹紧效果，造成机床整体占空的庞大，且能耗无法降低。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提出一种双工位气压夹具，解决传统机床作业中夹紧效果与气缸体积的矛盾及环保问题。

本实用新型的上述目的，其得以实现的技术解决方案是：双工位气动夹具，其特征在于所述夹具由气泵、气动肌腱、两套推杆机构和两个夹紧元件组成，其中所述气动肌腱为充入压缩空气后具径向膨胀、轴向收缩能力的驱动源且气动肌腱一端固定、另一端接设有同轴向伸缩的活塞杆，活塞杆底部固定设有复位弹簧，任一套所述推杆机构包括各自一端相铰接的肘杆和恒増力杠杆，所述肘杆的另一端铰接于活塞杆，所述恒増力杠杆的另一端固定且恒增力杠杆的中段处通过连杆外接夹紧元件；活塞杆的力输出方向与夹紧方向一致。

进一步地，所述恒増力杠杆自固定端至铰接端的三分之一处外接夹紧元件。

进一步地，所述恒増力杠杆自固定端至铰接端的二分之一处外接夹紧元件。

应用本实用新型的夹具，其显著优点体现为：该气动夹具结构简单，利用柔性好、输出力与直径比大、输出力与重量比高的气动肌腱以及肘杆和恒増力杠杆的角度和长度力放大效应，实现了夹具结构紧凑性的要求，同时提升了夹紧效果。

附图说明

图1是现有一种双工位夹具的原理结构示意图。

图2是本实用新型双工位气动夹具的原理结构示意图。

具体实施方式

本实用新型创新提出了一种双工位气压夹具，解决气动夹具夹紧压力与气缸体积的矛盾与难题。

如图2所示，该双工位气动夹具，由气泵(未图示)、气动肌腱4、两套推杆机构和两个夹紧元件3组成，上述气泵与气动肌腱间还设有用于输出控制的二位四通阀2。其中该气动肌腱4为充入压缩空气后具径向膨胀、轴向收缩能力的驱动源且气动肌腱一端固定、另一端接设有同轴向伸缩的活塞杆41，而活塞杆底部固定设有复位弹簧42。通过在气动肌腱中充入压缩空气，继而气动肌腱便产生轴向的拉伸力。为满足双工位作业的要求，该气动夹具设有与活塞杆分别相连的两套推杆机构及其相连接的夹紧元件，该任一套推杆机构包括各自一端通过铰链副相铰接的肘杆51和恒増力杠杆52，肘杆51的另一端通过铰链副铰接于活塞杆，而恒増力杠杆52的另一端可以固定于地面或其它设备支架上。并且上述夹紧元件3外接于该恒增力杠杆的中段处，活塞杆的力输出方向与夹紧方向一致。

图2所示实施例的气动夹具在实际工作时，当压缩空气通过二位四通阀的左工位充入气动肌腱内部后，气动肌腱内部的橡胶管在气压作用下开始变形，并产生径向膨胀，使栅格中的纤维网格夹角变大，在轴向方向产生收缩，气动肌腱便产生轴向的拉伸力，拉动活塞杆向下运动，活塞杆同时推动两边推杆机构，利用其角度效应将力放大后带动两个恒增力杠杆转动，并在连杆6的作用下带动夹紧元件朝向两个工位同时夹紧。通过建立力学模型，来进一步了解图1和图2所示两种双工位夹具的力学性能。图1和图2中所示夹具的理论増力系数和实际増力系数的计算公式分别为：(1)、(2)。式中，i_t为夹紧元件理论增力系数；i_o为夹紧元件实际增力系数；l₁为杠杆主动臂长度；l₂为杠杆被动臂长度；α为活塞杆力输出方向与肘杆间夹角；为铰链副的当量摩擦角；(l为两铰链间中心距；r为铰链轴的半径；f为铰链轴与孔间的摩擦系数)；η₂为杠杆效率，常取0.97；η₃为肘杆效率，常取0.9。对应夹具的理论输出夹紧力F_t＝F_i×i_t；而实际输出夹紧力Fo＝Fi×i_o。在满足夹紧力的要求下，当然可选图1的直线气缸作为驱动方式来减少污染。但图2中的气动肌腱可以看作是一个单作用驱动执行元件，输出力10倍于相同直径气缸所产生的力，初始收缩时收缩力最大，随着收缩率的增大而减小，而重量仅为普通单作用气缸的几分之一。同时，在产生相等力的情况下，它的耗气量仅为普通气缸的40％。可见，利用气动肌腱可大大减少系统的体积及系统的功率消耗。另外，气动肌腱在抗尘、抗污、抗沙方面能力显著，可应用在一些环境比较恶劣的场合。

由此可见，本实用新型的夹具结构简单，利用柔性好、输出力与直径比大、输出力与重量比高的气动肌腱以及肘杆和恒増力杠杆的角度和长度力放大效应，实现了夹具结构紧凑性的要求，同时提升了夹紧效果。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (3)

1.双工位气动夹具，其特征在于所述夹具由气泵、气动肌腱、两套推杆机构和两个夹紧元件组成，其中所述气动肌腱为充入压缩空气后具径向膨胀、轴向收缩能力的驱动源且气动肌腱一端固定、另一端接设有同轴向伸缩的活塞杆，活塞杆底部固定设有复位弹簧，任一套所述推杆机构包括各自一端相铰接的肘杆和恒増力杠杆，所述肘杆的另一端铰接于活塞杆，所述恒増力杠杆的另一端固定且恒增力杠杆的中段处通过连杆外接夹紧元件；活塞杆的力输出方向与夹紧方向一致。

2.根据权利要求1所述双工位气动夹具，其特征在于：所述恒増力杠杆自固定端至铰接端的三分之一处外接夹紧元件。

3.根据权利要求1所述双工位气动夹具，其特征在于：所述恒増力杠杆自固定端至铰接端的二分之一处外接夹紧元件。