CN206339434U - 一种装配滚轴的u型夹具 - Google Patents

Abstract

一种装配滚轴的U型夹具，属夹固装置领域。包括U型夹具和铰链销，其U型夹具的销孔由内侧孔和外侧孔相接构成；内侧孔设置在U型夹具侧边臂的内侧面侧；外侧孔设置在U型夹具侧边臂的外侧面侧；外侧孔内径大于内侧孔内径，外侧孔与内侧孔组合构成一个带有台阶状结构的通孔；在每个外侧孔中分别设置有一个轴承；铰链销贯穿两个轴承设置；铰链销经两个轴承及对应的外侧孔，与两个U型夹具的侧边臂分别对应固定连接。该技术方案将铰链销与销孔内表面之间的滑动摩擦，变为铰链销和轴承之间的滚动摩擦，可降低铰链销与两个侧边臂之间的运动摩擦阻力，能较好地解决摩擦阻力对试验数据影响的问题。可广泛用于对骨科植入物夹紧装置的设计制造领域。

Description

一种装配滚轴的U型夹具

技术领域

本实用新型属于工件的夹固、定位装置领域，尤其涉及一种用于对脊柱植入物组件进行试验的夹紧装置。

背景技术

在脊柱外科手术中，脊柱钉棒系统通常作为内固定系统使用，脊柱钉棒系统主要由骨螺钉、螺塞、连接棒组成，其使用方法是：先将骨螺钉植入脊柱各节段的指定位置，然后通过器械将连接棒置入各骨螺钉钉座的凹槽中，并使用螺塞与骨螺钉的钉座螺纹配合，通过螺纹的拧紧力矩使螺塞紧固地将连接棒压在骨螺钉的钉座上，使连接棒与各骨螺钉完全固联，如此完成脊柱钉棒系统的植入，进而维持手术后各脊柱节段间的稳定，代替脊柱承受载荷。

由国家食品药品监督管理局于2011年12月31日发布，自2013年06月01日开始实施的《脊柱植入物组件试验方法》(YY/T 0857-2011)，规定了推体切除模型中脊柱植入物组件静态和疲劳试验的材料及方法。

大多数脊柱植入物部件组合的试验材料取决于预期的脊柱植入部位和应用方法。这些试验方法旨在为脊柱植入物组件的力学性能比较提供依据，允许对预期应用部位和应用方法不同的脊柱植入物结构进行比较。

这些试验方法为加载类型和加载方法提供了指导，为脊柱植入物组件的比较评价，规定了三种静态试验方法和一种疲劳试验方法。这些试验方法为测量位移、确定屈服载荷以及评定脊柱植入物组件的刚度及强度建立了原则。

目前，现有钉棒系统的试验夹具为U型夹具，在U型夹具开口端的两个侧边臂上，对应开设有两个贯穿的销孔，U型夹具两个侧边臂上的贯穿式圆孔(即用于穿过铰链销的销孔)直径大小为9.6mm和12.8mm两种，分别对应了同等大小直径的铰链销。其中，颈椎结构使用9.6mm的铰链销，胸腰椎、腰椎和腰骶椎结构使用12.8mm铰链销。

整个U型夹具组装好后，铰链销贯穿两个销孔设置，U型夹具的铰链销、两个侧边臂及连接两个侧边臂的底边臂，围成一个用于夹持待测钉棒系统的夹持空间或夹持腔；U型夹具下端的底边臂上设置有螺纹孔，目的是和其他连接装置紧固固定在试验机上。

实际试验时，用铰链销将待测的钉棒系统安装、夹持在U型夹具上，操作试验机运转，对钉棒系统进行拉弯、压弯、扭转以及疲劳试验。

但是在实际的试验或测试过程中发现，上述这种现有U型夹具的两个侧边臂和铰链销之间存在有摩擦力(实际上是在铰链销外表面与销孔内表面两个接触面之间，存在一个接触面的滑动摩擦力)，且这个摩擦力在整个试验过程中是不稳定或不恒定的；由于待测钉棒系统的受力方向及受力大小的变化，上述滑动摩擦力的大小也会不断变化，且这种变化无一定的规律性，从而影响了试验数据的准确性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种装配滚轴的U型夹具，其利用滚动摩擦力小于滑动摩擦力的原理，提供了一种改进型的U型夹具，能够解决摩擦力对试验数据影响的问题；其在铰链销和U型夹具之间设置由轴承构成的支撑、连接结构，将铰链销和U型夹具上销孔内表面之间的滑动摩擦力，变为铰链销和轴承之间的滚动摩擦力来代替，从而达到减小摩擦力的目的，可明显降低摩擦力对试验数据的影响的效果。

本实用新型的技术方案是：提供一种装配滚轴的U型夹具，包括U型夹具和铰链销；所述的U型夹具由两个平行设置的侧边臂和一个横向设置的底边臂组成；在U型夹具的下部，两个侧边臂的下端经底边臂联结为一体，构成U型夹具的封闭端；在U型夹具的上部，两个侧边臂的上端构成U型夹具的开口端；在U型夹具开口端的两个侧边臂上，对应开设有两个贯穿的销孔，所述的铰链销贯穿所述的两个销孔设置；所述的U型夹具和铰链销，构成一个用于夹持待测钉棒系统的夹持空间或夹持腔；其特征是：

所述的每个销孔由内侧孔和外侧孔相接构成；

所述的内侧孔设置在两个侧边臂的相对面侧或内侧面侧；所述的外侧孔设置在两个侧边臂的相背面侧或外侧面侧；

所述内侧孔的内径大于所述铰链销的外径；所述外侧孔的内径大于所述内侧孔的内径；

所述外侧孔与内侧孔同中心轴线设置；所述的外侧孔与内侧孔组合在一起，构成一个带有台阶状结构的通孔；

在每个所述的外侧孔中，分别设置有一个轴承；

所述的铰链销，贯穿两个所述的轴承设置；

所述的铰链销，经两个轴承及对应的外侧孔，与两个侧边臂分别对应固定连接。

具体的，所述轴承的纵向高度或厚度，小于外侧孔的纵向高度或厚度。

进一步的，在两个所述轴承的外侧，分别对应设置有一个卡紧环。

其所述卡紧环的外周与外侧孔的内壁弹性接触，将轴承卡箍固定在外侧孔中。

或者，在所述外侧孔内壁的外侧端，设置有卡槽，所述的卡紧环卡嵌在外侧孔的卡槽中，将轴承限位和固定在外侧孔中。

进一步的，在所述铰链销的末端，设置有开口销。

本技术方案所述的铰链销、轴承及所述的外侧孔内壁，构成一个转动运动副或滚动运动副。

其中，所述轴承的内径与所述内侧孔的内径相等。

与现有技术比较，本实用新型的优点是：

1、在U型夹具两个侧边臂与铰链销之间，设置轴承支撑结构，使得铰链销与两个侧边臂之间，由“面对面接触”的滑动运动副结构变为“点对面接触”的滚动运动副结构；大大降低了铰链销与两个侧边臂之间的运动摩擦阻力，可显著减少各个构件之间的摩擦力对试验数据的影响，能够较好地解决摩擦力对试验数据影响的问题。

2、采用卡紧环结构将轴承限位和固定在外侧孔中，由于卡紧环是弹性开口结构，取装方便，便于整个U型夹具的整体组装和个别零部件的更换。

3、采用卡槽—卡紧环结构将轴承限位和固定在外侧孔中，则对于不同厚度尺寸的轴承，可以通过增加或减少在轴承和卡紧环之间设置的薄垫片的数量，来达到最佳的卡紧固定效果，进而降低了对轴承纵向厚度或高度尺寸的严格要求，扩展了所使用轴承之型号或种类的适用范围。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型侧边臂上内侧孔与外侧孔结构的局部剖视图。

图中1为铰链销，2为卡紧环，3为轴承，4为U型夹具，4-1为侧边臂，4-2为底边臂，5为开口销，6-1为内侧孔，6-2为外侧孔，7为卡槽，D1为内侧孔的内径，D2为外侧孔的内径，D3为轴承内圈的内径。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1中，U型夹具4由两个平行设置的侧边臂4-1和一个横向设置的底边臂4-2构成；在U型夹具的下部，两个侧边臂的下端经底边臂联结为一体，构成U型夹具的封闭端；在U型夹具的上部，两个侧边臂的上端构成U型夹具的开口端；在U型夹具开口端的两个侧边臂上，对应开设有两个贯穿的销孔，所述的铰链销1贯穿所述的两个销孔设置；所述的两个侧边臂、底边臂和铰链销，围成一个用于夹持待测钉棒系统的夹持空间或夹持腔。

本技术方案的发明点在于：

每个销孔由内侧孔6-1和外侧孔6-2相接构成，外侧孔与内侧孔同轴线设置；每组外侧孔与内侧孔组合在一起，构成一个带有台阶状结构的通孔(其剖视结构可参见图2中所示)；两组外侧孔与内侧孔组合在一起，在U型夹具开口端的两个侧边臂上，对应构成了两个贯穿的、结构改进后的销孔。

其中，内侧孔设置在两个侧边臂的相对面侧或内侧面侧；外侧孔设置在两个侧边臂的相背面侧或外侧面侧；

在每个外侧孔中，分别设置有一个轴承3(亦称滚轴)；

铰链销1贯穿两个轴承设置；

所述的铰链销，经两个轴承及对应的外侧孔，与两个侧边臂分别对应固定连接。

在两个所述轴承的外侧，分别对应设置有卡紧环2，用于将轴承固定在外侧孔中。

在铰链销的末端，还设置有开口销5。

本技术方案中，铰链销经过轴承与外侧孔内壁之间，构成一个转动运动副或滚动运动副，使得铰链销与U型夹具的两个侧边臂之间(实际是与两个侧边臂上的销孔之间)的接触，由“面对面接触”的滑动运动副结构，改变为“点对面接触”的滚动运动副结构；从而大大降低了铰链销与两个侧边臂销孔之间的运动摩擦阻力，可显著减少各个构件之间的摩擦力对试验数据的影响，能够较好地解决摩擦力对试验数据影响的问题。

图2中，外侧孔6-2的内径D2大于内侧孔6-1的内径D1，轴承3的内径D3与内侧孔的内径相等。

其外侧孔与内侧孔同中心轴线设置，则外侧孔与内侧孔组合在一起，在构成一个带有台阶状结构的通孔。

具体的，每个轴承的纵向高度或厚度(在图2中以每个轴承的横向宽度来表示)，小于外侧孔的纵向高度或厚度。

实际组装时，轴承3和卡紧环2按照里外的顺序分别安装在U型夹具两端外侧孔的内、外侧，铰链销1插入到U型夹具圆孔中，并由开口销5锁紧。

作为最简单的结构和应用，可以采用弹性卡紧环，卡紧环的外周与外侧孔的内壁弹性接触，将轴承卡箍固定在外侧孔中。

本技术方案中，采用卡紧环将轴承限位和固定在外侧孔中，由于卡紧环是弹性开口结构，取装方便，便于整个U型夹具的整体组装和个别零部件的更换。

作为进一步的改进，可以如图2中所示，在外侧孔6-2内壁的外侧端，设置一个卡槽7，将卡紧环卡嵌在外侧孔的卡槽中，将轴承限位和固定在外侧孔中。

在本技术方案中，轴承(亦称滚轴)的内径大小和内侧孔相一致；滚轴的宽度小于外侧孔的宽度。当上述步骤完成后，在外层圆孔的外边缘嵌入一个卡紧环，其目的是限制滚轴在圆孔内横向的自由移动。

采用卡槽—卡紧环结构将轴承限位和固定在外侧孔中，则对于不同厚度尺寸的轴承，可以通过增加或减少在轴承和卡紧环之间设置的薄垫片的数量，来达到最佳的卡紧、固定效果，进而降低了对轴承纵向厚度或高度尺寸的严格要求，扩展了所适用轴承之型号或种类的范围。

实际使用和试验时，在试验机上安装U型夹具，通过铰链销将钉棒系统安装在试验机上，铰链销和U型夹具之间的一部分摩擦力由铰链销和滚轴之间的滚动摩擦力代替了原本的滑动摩擦力，从而降低了摩擦力对试验数据的影响，且滑动摩擦力越大，其代替作用更有效。

由于本实用新型采用轴承支撑结构，使得铰链销与两个侧边臂之间，由“面对面接触”的滑动运动副结构变为“点对面接触”的滚动运动副结构；大大降低了铰链销与两个侧边臂之间的运动摩擦阻力，可显著减少各个构件之间的摩擦力对试验数据的影响，能够较好地解决摩擦力对试验数据影响的问题。

本实用新型可广泛用于对脊柱植入物组件夹紧装置的设计和制造领域。

Claims (8)

1.一种装配滚轴的U型夹具，包括U型夹具和铰链销；所述的U型夹具由两个平行设置的侧边臂和一个横向设置的底边臂组成；在U型夹具的下部，两个侧边臂的下端经底边臂联结为一体，构成U型夹具的封闭端；在U型夹具的上部，两个侧边臂的上端构成U型夹具的开口端；在U型夹具开口端的两个侧边臂上，对应开设有两个贯穿的销孔，所述的铰链销贯穿所述的两个销孔设置；所述的U型夹具和铰链销，构成一个用于夹持待测钉棒系统的夹持空间或夹持腔；其特征是：

所述的每个销孔由内侧孔和外侧孔相接构成；

所述的内侧孔设置在两个侧边臂的相对面侧或内侧面侧；所述的外侧孔设置在两个侧边臂的相背面侧或外侧面侧；所述内侧孔的内径大于所述铰链销的外径；所述外侧孔的内径大于所述内侧孔的内径；

所述外侧孔与内侧孔同中心轴线设置；所述的外侧孔与内侧孔组合在一起，构成一个带有台阶状结构的通孔；

在每个所述的外侧孔中，分别设置有一个轴承；

所述的铰链销，贯穿两个所述的轴承设置；

所述的铰链销，经两个轴承及对应的外侧孔，与两个侧边臂分别对应固定连接。

2.按照权利要求1所述的装配滚轴的U型夹具，其特征是所述轴承的纵向高度或厚度，小于外侧孔的纵向高度或厚度。

3.按照权利要求1所述的装配滚轴的U型夹具，其特征是在两个所述轴承的外侧，分别对应设置有一个卡紧环。

4.按照权利要求3所述的装配滚轴的U型夹具，其特征是所述卡紧环的外周与外侧孔的内壁弹性接触，将轴承卡箍固定在外侧孔中。

5.按照权利要求3所述的装配滚轴的U型夹具，其特征是在所述外侧孔内壁的外侧端，设置有卡槽，所述的卡紧环卡嵌在外侧孔的卡槽中，将轴承限位和固定在外侧孔中。

6.按照权利要求1所述的装配滚轴的U型夹具，其特征是在所述铰链销的末端，设置有开口销。

7.按照权利要求1所述的装配滚轴的U型夹具，其特征是所述的铰链销、轴承及所述的外侧孔内壁，构成一个转动运动付或滚动运动付。

8.按照权利要求1所述的装配滚轴的U型夹具，其特征是所述轴承的内径与所述内侧孔的内径相等。