CN212421032U - 一种自适应夹紧装置及具有其的夹紧螺钉、夹紧缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自适应夹紧装置及具有其的夹紧螺钉、夹紧缸，该自适应夹紧装置包括驱动杆、安装在驱动杆端部上的工作头，驱动杆的端部上开设有安装孔，安装孔中固设有具有第一安装面的安装座，第一安装面具有第一配合部；工作头具有连接端部与夹紧端部，连接端部的外侧周部与安装孔的周向孔壁之间通过密封圈密封连接，连接端部上设有具有第二配合部的第二安装面，第二配合部抵靠在第一配合部上而使得工作头能够相对安装座万向转动地连接，且第二安装面与第一安装面之间形成密封内腔。本实用新型的夹紧装置，其结构简单，装置内滑动摩擦副与外界密封，避免了外界异物进入，使用寿命较长，其适用性广，能够实现模块化和批量生产，成本较低。

Description

一种自适应夹紧装置及具有其的夹紧螺钉、夹紧缸

技术领域

本实用新型涉及一种自适应夹紧装置，以及具有该自适应夹紧装置的夹紧螺钉与夹紧缸。

背景技术

在机械制造业中，当需要对表面为倾斜面的工件进行夹紧时，如附图1所示，若施加竖直方向上的夹紧力，则工件与夹紧元件之间为点接触夹紧，接触面积较小，接触区域应力集中，夹紧元件受到法向的反作用力，夹紧效果较差且影响夹紧元件的使用寿命。相对于点接触夹紧，平面自适应夹紧机构能够自动适应工件倾斜表面，使得工件与夹紧元件之间为面接触夹紧，其具有接触面积大、接触区域应力小、夹紧元件受力状态好、使用寿命长等突出优点。

但是，已有的平面自适应夹紧装置中，夹紧元件的保持机构都是机械式的，如GB/T2173-91圆压块、美国杰根斯(jergens)公司的自适应夹紧螺钉、《制造技术与机床》杂志1999年第3期发表的“夹紧螺钉及压板的结构改进与创新”中公开的夹紧螺钉，都是采用机械式的保持机构，以保证夹紧元件在工作过程中不至于脱离驱动元件。该类机械式保持机构的缺点是不稳定，滑动配合面之间容易进入粉尘等异物，不仅影响使用寿命，甚至会造成机械故障。

此外，现有的夹紧缸，极少采用平面自适应夹紧机构。这对于夹紧力较大的液压夹紧缸来说，显然是技术指标方面的重大缺陷。

还有一个非常重要的方面，现有的平面自适应夹紧装置，都是采用非模块化的针对性设计，品种繁多，离散度大。由于形不成较大的生产批量，造成生产成本居高不下。

综上所述，现代制造业迫切需要高性能、低成本、适应场合广泛的模块化平面自适应夹紧装置，本发明的目的就是为了满足这一需求。

发明内容

本实用新型的第一目的是提供一种自适应夹紧装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种自适应夹紧装置，包括驱动杆，所述夹紧装置还包括安装在所述驱动杆端部上的工作头，所述驱动杆的端部上开设有供所述工作头沿轴向插入的安装孔，所述安装孔中固设有安装座，所述安装座上设有第一安装面，所述第一安装面至少具有第一配合部，所述工作头具有分设于自身轴向相异两端的连接端部与夹紧端部，所述连接端部的外侧周部与所述安装孔的周向孔壁之间通过密封圈密封连接，所述连接端部上设有第二安装面，所述第二安装面至少具有第二配合部，所述第二配合部配合地抵靠在所述第一配合部上而使得所述工作头能够相对所述安装座万向转动地连接，且所述第二安装面、所述第一安装面及所述安装孔的内周孔壁之间形成密封内腔。

优选地，所述工作头上开设有沿其轴向延伸的螺纹孔，所述螺纹孔与所述密封内腔相连通，所述工作头还包括设于所述夹紧端部上的密封螺钉，所述密封螺钉螺纹配合地连接在所述螺纹孔中。

进一步优选地，所述密封螺钉的外端面构成所述工作头的压紧端面。

优选地，所述第一安装面还包括与所述第一配合部相接的第一端面，所述第二安装面还包括位于所述工作头端部并与所述第二配合部相接的第二端面，所述第一配合部与所述第二配合部之间配合时，所述第一端面与所述第二端面之间具有间距。

优选地，所述第一配合部、所述第二配合部之间采用内球面—外球面、内球面-外锥面、内锥面—外球面中的一种配合方式连接。

进一步优选地，所述第一配合部为内球面，所述第二配合部为外球面。

优选地，所述安装座与所述驱动杆一体设置；或者，所述安装座可拆卸地安装在所述安装孔中。

本实用新型的第二目的是提供一种具有上述自适应夹紧装置的夹紧螺钉。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种夹紧螺钉，具有如上述的自适应夹紧装置，其中，所述驱动杆为螺钉杆体，所述工作头安装在所述螺钉杆体的其中一个端部上。

优选地，所述夹紧螺钉还包括用于固定安装所述螺钉杆体的工作臂，以及用于驱使所述工作臂平移-旋转复合运动的驱动机构。

本实用新型的第三目的是提供一种具有上述自适应夹紧装置的夹紧螺钉。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种夹紧缸，具有如上述的自适应夹紧装置，所述夹紧缸还包括用于输出直线运动的液压/气压缸，所述液压/气压缸的活塞杆构成所述的驱动杆，所述工作头安装在所述活塞杆的外端部上。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型的自适应夹紧装置在用于对工件进行夹紧时，其能够自动地根据工件表面的倾斜角度进行调整，使得夹紧装置与工件之间形成面接触夹紧；

2、本实用新型的自适应夹紧装置上，工作头安装在驱动杆上时滑动摩擦副处能够与外界隔绝，能够避免外界异物进入，使用寿命长，不易发生故障，同时该密封内腔能够形成一真空吸附力而避免工作头发生脱离，提高了工作头的使用稳定性与可靠性；

3、本实用新型的自适应夹紧装置，其能够适应不同的驱动元件，能够加载在如夹紧螺钉、液压/气压缸的活塞杆等装置上使用，相较于现有的采用非模块化设计的平面自适应夹紧元件，能够形成较大的生产批量，因而生产成本能够大幅度地降低。

附图说明

附图1为现有技术点接触夹紧斜面工件的夹紧装置结构示意图；

附图2为本实用新型的自适应夹紧装置的工作头的剖视图；

附图3为本实用新型的自适应夹紧装置的工作头与安装座配合的剖视图；

附图4为本实用新型的自适应夹紧装置实施例1的剖视图；

附图5为实施例1的自适应夹紧装置应用在工件夹紧时的剖视图；

附图6为实施例2的自适应夹紧装置应用在工件夹紧时的剖视图；

附图7为实施例3的自适应夹紧装置应用在工件夹紧时的剖视图；

其中：1、驱动杆；11、安装孔；20、机架；2、安装座；21、第一安装面；22、第一配合部；23、第一端面；3、工作头；31、连接端部；32、夹紧端部；33、第二安装面；34、第二配合部；35、第二端面；36、螺纹孔；37、密封螺钉；4、密封圈；5、密封内腔；6、工作臂；7、驱动机构；8、液压/气压缸；81、活塞杆；81a、滑杆部；81b、限位端头；81c、柱塞端头；82、缸体；83、筒体；84、复位弹簧；100、工件；101、工件待夹紧面；10、螺钉杆体。

具体实施方式

下面结合附图来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

参见图2至图7所示，一种自适应夹紧装置，其包括驱动杆1和安装在驱动杆1端部上的工作头3，其中：驱动杆1的端部上开设有供工作头3沿轴向插入的安装孔11，安装孔11中固设有安装座2，安装座2上设有第一安装面21，该第一安装面21至少具有第一配合部22。

工作头3具有分设于自身轴向相异两端的连接端部31与夹紧端部32，连接端部31插设在安装孔11中，且连接端部31的外侧周部与安装孔11的周向孔壁之间通过密封圈4密封连接，连接端部31上设有第二安装面33，该第二安装面33至少具有第二配合部34，该第二配合部34配合地抵靠在第一配合部22上而使得工作头3能够相对安装座2万向转动地连接。同时，由于密封圈4的设置，第一安装面21、第二安装面33与安装孔11的内周孔壁之间形成密封内腔5，该密封内腔5与外界密封隔绝，当工作头3向安装孔11外滑动时，密封内腔5内外的气压差形成对工作头3的吸附力，从而阻止工作头3继续从安装孔11中滑出，避免工作头3从驱动杆1上脱离。

具体地，工作头3上开设有沿其轴向延伸的螺纹孔36，该螺纹孔36与密封内腔5相连通，工作头3还包括设于夹紧端部32上的密封螺钉37，该密封螺钉37螺纹配合地连接在螺纹孔36中。密封螺钉37的外端面构成工作头3的压紧端面38。这样，一方面，由于夹紧装置与工件接触的部位最容易产生磨损，且由于密封螺钉37的加工难度和成本比工作头3更低，此处设置可拆卸的密封螺钉37，并将密封螺钉37的外端面作为压紧端面38而与待夹紧的工件直接接触，能够避免工作头3直接与待夹紧的工件接触而造成工作头3的磨损，更有利于降低夹紧装置的维护成本；另一方面，在安装时，在将带有密封圈4的工作头3安装至安装孔11中，此时由于螺纹孔36的存在，密封内腔5尚未密封，不会在工作头3推入的过程中形成正压差阻碍装配；随后再将密封螺钉37拧入工作头3上的螺纹孔36中，在密封螺钉37拧入的过程中，密封内腔5空气从螺纹间的缝隙中逐渐溢出，当密封螺钉37拧紧后，密封内腔5完全密封，从而能够起到保持工作头3不会从安装孔11中脱离的作用。同时，外界的粉尘等异物不会进入密封内腔5中，保证了第一配合部22和第二配合部34之间滑动摩擦副的平稳运行。

参见图2、图3所示，设置时，第一配合部22、第二配合部34之间优选采用内球面—外球面的配合方式连接，在其他的实施例中，也可以采用内球面-外锥面、内锥面—外球面中的任一种配合方式连接，使得工作头3与安装座2之间形成具有分别绕X、Y、Z轴转动的3个自由度的滑动摩擦副。

第一安装面21还包括与第一配合部22相接的第一端面23，第二安装面33还包括位于工作头3端部并与第二配合部34相接的第二端面35，亦即，第一安装面21与第二安装面33均为局部球面或锥面，第一配合部22与第二配合部34之间配合时，第一端面23与第二端面35之间具有间距，这样主要是为了确保密封内腔5的形成。

安装座2可以与驱动杆1一体设置，也可以设置为可拆卸地安装在驱动杆1的安装孔11中，这样做的好处在于：独立的安装座2便于热处理，以增强其耐磨性和表面强度。

以下结合具体的实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述与说明：

实施例1

参见图4和图5所示，本实施例的自适应夹紧装置，其具体为夹紧螺钉，该夹紧螺钉具有螺钉杆体,10，该螺钉杆体10构成驱动杆1，安装孔11设置在螺钉杆体10的螺纹端，安装座2独立于螺钉杆体10设置，带有密封圈4的工作头3插设在安装孔11中并与安装座2相配合，密封螺钉37拧设在工作头3的螺纹孔36中。

如图5所示为本实施例的夹紧螺钉用于对斜面工件100进行夹紧的工作示意图，其中，螺钉杆体10固定地设于机架20上，密封螺钉37上的压紧端面38抵压在工件待夹紧面101。由于工件待夹紧面101与密封螺钉37轴向不垂直，第一配合部22与第二配合部34之间发生相对滑动，自动调整密封螺钉37的轴心线至与工件待夹紧面101垂直的位置，使得压紧端面38与工件待夹紧面101面接触地夹紧。

实施例2

参见图6所示，与实施例1类似，本实施例的夹紧螺钉上，螺钉杆体10也构成驱动杆1，但本实施例中安装孔11设置在螺钉杆体10的大端，将螺钉杆体10固定地安装在工作臂6上，并通过驱动机构7驱使工作臂6作平移-旋转复合运动，驱动机构7可采用下拉式气缸或液压缸，从而提供夹紧螺钉以夹紧力。

实施例3

参见图7所示的夹紧缸，其上附加有自适应夹紧装置，具体地，该夹紧缸包括输出直线运动的液压/气压缸8，该液压/气压缸8的活塞杆81构成驱动杆1，工作头3安装在活塞杆81的前端部上。液压/气压缸8加压时，活塞杆81向前推出，工作头83自动调整角度以适应工件待夹紧面101，对工件100形成面接触夹紧。

本实施例的夹紧缸，其包括具有中空内腔的缸体82和具有中空筒腔的筒体83，筒体83的后端固定地插设在缸体82中；活塞杆81包括滑杆部81a、收容在缸体82的中空腔体中的限位端头81b，以及能够沿轴向滑动配合地设于缸筒83的中空筒腔中的柱塞端头81c，柱塞端头81c与缸筒83的中空筒腔之间动密封地配合，滑杆部81a上还套设有复位弹簧84，该复位弹簧84的两端分别抵挡在限位端头81b上和缸筒83上。前述的安装座2与工作头3均安装在柱塞端头81c的前端部上。

综上，本实用新型提供的自适应夹紧装置，其能够加载在如夹紧螺钉、液压/气压缸的活塞杆等装置上使用，且在对工件进行夹紧时能够自动地根据工件表面的倾斜角度进行调整，使得夹紧装置与工件之间形成面接触夹紧。该自适应夹紧装置的结构简单，加工也很方便，由于其能够适应不同的驱动元件，相较于现有的采用非模块化设计的平面自适应夹紧元件，能够形成较大的生产批量，因而生产成本能够大幅度地降低。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应夹紧装置，包括驱动杆，其特征在于：所述夹紧装置还包括安装在所述驱动杆端部上的工作头，所述驱动杆的端部上开设有供所述工作头沿轴向插入的安装孔，所述安装孔中固设有安装座，所述安装座上设有第一安装面，所述第一安装面至少具有第一配合部，所述工作头具有分设于自身轴向相异两端的连接端部与夹紧端部，所述连接端部的外侧周部与所述安装孔的周向孔壁之间通过密封圈密封连接，所述连接端部上设有第二安装面，所述第二安装面至少具有第二配合部，所述第二配合部配合地抵靠在所述第一配合部上而使得所述工作头能够相对所述安装座万向转动地连接，且所述第二安装面、所述第一安装面及所述安装孔的内周孔壁之间形成密封内腔。

2.根据权利要求1所述的自适应夹紧装置，其特征在于：所述工作头上开设有沿其轴向延伸的螺纹孔，所述螺纹孔与所述密封内腔相连通，所述工作头还包括设于所述夹紧端部上的密封螺钉，所述密封螺钉螺纹配合地连接在所述螺纹孔中。

3.根据权利要求2所述的自适应夹紧装置，其特征在于：所述密封螺钉的外端面构成所述工作头的压紧端面。

4.根据权利要求1所述的自适应夹紧装置，其特征在于：所述第一安装面还包括与所述第一配合部相接的第一端面，所述第二安装面还包括位于所述工作头端部并与所述第二配合部相接的第二端面，所述第一配合部与所述第二配合部之间配合时，所述第一端面与所述第二端面之间具有间距。

5.根据权利要求1所述的自适应夹紧装置，其特征在于：所述第一配合部、所述第二配合部之间采用内球面—外球面、内球面-外锥面、内锥面—外球面中的一种配合方式连接。

6.根据权利要求5所述的自适应夹紧装置，其特征在于：所述第一配合部为内球面，所述第二配合部为外球面。

7.根据权利要求1所述的自适应夹紧装置，其特征在于：所述安装座与所述驱动杆一体设置；或者，所述安装座可拆卸地安装在所述安装孔中。

8.一种夹紧螺钉，其特征在于，具有如权利要求1至7任一项所述的自适应夹紧装置，其中，所述驱动杆为螺钉杆体，所述工作头安装在所述螺钉杆体的其中一个端部上。

9.根据权利要求8所述的夹紧螺钉，其特征在于：所述夹紧螺钉还包括用于固定安装所述螺钉杆体的工作臂，以及用于驱使所述工作臂平移-旋转复合运动的驱动机构。

10.一种夹紧缸，其特征在于：具有如权利要求1至7任一项所述的自适应夹紧装置，所述夹紧缸还包括用于输出直线运动的液压/气压缸，所述液压/气压缸的活塞杆构成所述的驱动杆，所述工作头安装在所述活塞杆的外端部上。

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