CN102862077A - 组合式气动卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合式气动卡盘，尤其是涉及一种用于同时固定多个自动化伊诺瓦电极的卡盘。主要包括底座（2）、卡持机构（4）和气动机构，其中卡持机构（4）是由滚珠（9）、内定位环（7）、外定位环（6）和弹簧（8）等组成。本发明工作时，利用外定位环（6）的重力及弹簧（8）的弹力作用向下，挤压滚珠（9）卡滞在内定位环（7）的滚珠安装孔（16）中，达到紧锁电极的目的；通气时气体抬升外定位环（6）及弹簧（8）后，滚珠（9）后退，消除对电极的紧锁状态，达到拆件的目的。本发明方便电极的装夹和拆卸，能够保证电极的加工精度，提高机器利用率，降低工时损耗。

Description

组合式气动卡盘

技术领域

本发明涉及一种气动卡盘机构，尤其是涉及一种组合式气动卡盘，可以用于同时固定多个自动化伊诺瓦电极。

背景技术

卡盘是常用于数控铣床加工电极的固定工具，其品质好坏直接影响电极的加工精度。目前在本领域内通常做法是手动将电极在卡盘上锁紧，依靠操作人员手部的感知和力量完成锁紧电极的操作。手动锁紧的劣势显而易见，主要在于卡盘的锁紧程度会因个体差异而不同，操作时可能会导致部分电极在加工过程中因为没有足够的紧锁而松动，产生不良品；同时，手动锁紧也无法保证所有电极加工精度的同一性。

另外，目前在本领域中，卡盘的使用是以单个为单位，即在电极加工过程中只能单个加工，每一个电极加工的间隙机器需要停机装夹另一个电极，这种情况造成了机器的利用率降低、工时的损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够同时固定多个自动化伊诺瓦电极的气动卡盘，并且能够实现自动锁紧和气拆电极的功能。

为了解决上述问题，本发明包括:一底座；固定安装在所述底座上的一个以上卡持机构，所述卡持机构包括：内定位环，其环壁上设有用于容置滚珠的滚珠安装孔；外定位环，其套装在所述内定位环上，并可沿轴向在所述内定位环上的第一工作位置和第二工作位置之间往返移动，其中，在第一工作位置时，所述外定位环上的选定区域顶推所述滚珠，并使所述滚珠上的设定区域伸入内定位环的内腔中，而在第二工作位置时，所述外定位环上的选定区域与所述滚珠脱离，并使所述滚珠上的设定区域从内定位环的内腔中退出；以及，用于驱动外定位环的气动机构，所述气动机构包括设于底座内的气道系统，所述气道系统与气源连通。

作为优选方案之一，所述底座上还设有一壳体，所述壳体与内定位环之间设有容置空间，且至少所述外定位环下部设于所述容置空间内，并分别与所述壳体内壁和内定位环外壁密封配合，从而在所述容置空间内形成容积可变化的气密腔室，所述气密腔室与所述气道系统连通。

作为优选方案之一，所述气道系统包括分布在底座上端面的气槽和分布于底座中的气道，所述气槽经气道与气源连通，且所述气槽设于所述气密腔室内。

作为优选方案之一，所述外定位环和内定位环均设于所述壳体内，且所述外定位环、内定位环与壳体同心设置。

作为优选方案之一，所述气槽采用与所述外定位环和内定位环同心设置的环柱体气槽，且所述气槽的环径大于所述气道出口的直径。

作为优选方案之一，所述壳体下端面与底座上端面之间还设有一个以上密封条，所述密封条环绕设置于所述气槽周围。

作为优选方案之一，所述外定位环上端部还设有至少一容置槽，所述容置槽内设有至少一弹簧，所述弹簧上端与所述壳体内壁接触，且至少在所述外定位环位于第二工作位置时，所述弹簧呈现压缩状态。

作为优选方案之一，所述壳体内壁上设有一安装槽，所述弹簧上部置于所述安装槽内，下部置于所述容置槽内。

作为优选方案之一，所述滚珠安装孔具有锥形截面，其内端孔径小于滚珠的直径，外端孔径大于或等于滚珠的直径。

作为优选方案之一，所述外定位环内壁上设有与所述滚珠配合的弧线形区段以及可容置所述滚珠的局部区域的凹槽，所述凹槽的一侧内壁为斜面结构，该斜面结构与弧线形区段的一端部连接。

本发明包括一底座、固定安装在底座上的一个以上卡持机构和一气动机构。多个卡持机构的设置可以保证在机器不停机的情况下，对要加工的工件进行夹装和拆卸。

优选的，底座上设有一壳体，卡持机构包括内定位环和外定位环，内定位环和外定位环均设于壳体内，且内定位环、外定位环与壳体同心设置。其中在内定位环的环壁上设有用于容置滚珠的滚珠安装孔，其具有锥形截面，内端孔径小于滚珠的直径，外端孔径大于或等于滚珠的直径，这样实现卡滞滚珠推进、防止其滑入内定位环中的作用。外定位环套装在内定位环上，并可沿轴向在内定位环上的第一工作位置和第二工作位置之间往返移动。在第一工作位置时，外定位环上的选定区域顶推滚珠，并使滚珠上的设定区域伸入内定位环的内腔中，达到自动锁紧的目的；在第二工作位置时，外定位环上的选定区域与滚珠脱离，并使滚珠上的设定区域从内定位环的内腔中退出，达到拆离的目的。

优选的，底座上设有一壳体，壳体与内定位环之间设有容置空间，且至少外定位环下部设于容置空间内，并分别与壳体内壁和内定位环外壁密封配合，从而在容置空间内形成容积可变化的气密腔室，气密腔室与气动机构中的气道系统连通。

优选的，在外定位环上端部设有容置槽，壳体内壁上设有安装槽，容置槽内设有弹簧，弹簧的上部置于安装槽内与壳体内壁接触，下部置于容置槽内，在外定位环位于第二工作位置时，弹簧呈现压缩状态。

优选的，在外定位环的内壁上还设有与滚珠配合的弧线形区段以及可容置滚珠的局部区域的凹槽，凹槽的一侧内壁为斜面结构，该斜面结构与弧线形区段的一端部连接。

优选的，气动机构用于驱动外定位环，包括了设于底座内的气道系统，气道系统与外界气源连通。气道系统包括分布在底座上端面的气槽和分布于底座中的气道，其中气槽设于气密腔室内，其形状是采用与外定位环和内定位环同心设置的环柱体，且其环径大于气道出口的直径，这样就可以保证由气道进入气槽中的高压气体更为均匀的驱动外定位环。同时，在壳体下端面与底座上端面之间还设有一个以上密封条，密封条环绕设置于气槽周围，以达到保证气密性的作用。

本发明在工作时通过以下方式进行：  

当把电极放入一个卡持机构中，电极进入到内定位环的内腔，在内定位环的滚珠因为受到电极的挤压而沿径向向外侧运动；同时，外定位环由自身重力及弹簧压缩弹力作用而向下运动，在外定位环上容置滚珠的局部凹槽和弧形线区段也随之向下，挤压滚珠沿径向向内运动，此时内定位环上的滚珠安装孔因为其内径小于滚珠的直径，可以起到卡紧滚珠的作用。这样，滚珠在径向上受到相反方向的两个力，这两个力作用的结果是使滚珠卡滞、固定电极，达到紧锁电极不动的目的。当需要对电极进行拆卸时，通过气源接通进气口进气。气体进入气道中，通过气槽扩大外定位环的受力面积，利用气体的抬升力将外定位环抬升。在外定位环内壁上的局部凹槽和弧线形区段也向上抬升，滚珠通过弧线形区段的斜面获得凹槽内更大的空间，向着远离内定位环上滚珠安装孔的方向运动，消除对内定位环内腔中容置的电极的挤压，方便电极取出。

为更有利于外定位环的复位，还可在外定位环上设置弹簧，当向气道系统中进气使外定位环抬升时，弹簧被压缩，而当气道系统中放气时，弹簧复形，并推动外定位环下行。

这就实现了利用外定位环重力及弹簧弹力作用自动进行工件的装夹卡固，利用气压进行拆卸的目的。这种自动式的卡盘装置在装夹工件后，加工工件能够达到2丝的精度，保证了所有工件加工的精准和一致，也节省了工时、提高了机器利用率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明一较佳实施例作进一步详细的说明。

图1是本发明一较佳实施例的立体图。

图2是本发明一较佳实施例的卡持机构的透视图。

图3是本发明一较佳实施例的卡持机构的主视图。

图4是本发明一较佳实施例的卡持机构沿A-A面剖视图。

图5是本发明一较佳实施例的外定位环的主视图。

图6是本发明一较佳实施例的外定位环沿B-B面剖视图。

图7是本发明一较佳实施例的内定位环的主视图。

附图标记说明：1 功能板、2 底座、3 气道工艺孔、4 卡持机构、5 气道进气口、6 外定位环、7 内定位环、8 弹簧、9 滚珠、10 密封条、11 气道、12 气槽、13 弧线形区段、14 容置槽、15 凹槽、16 滚珠安装孔。

具体实施方式

为了具体说明本发明的具体实施方式，下面结合附图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7进行具体说明。

本发明包括功能板1、底座2和卡持机构4等三部分。参阅附图1所示，底座2是数控铣床的一部分，在底座2的侧边上设置有气道进气口5，同时，还有专门为加工气道11而设置的若干气道工艺孔5。在功能板1上设置有若干个相同的卡持机构4，可以保证在机器不停机的情况下，对电极进行夹装和拆卸。

本发明包括一底座2、固定安装在底座2上的一个以上卡持机构4和一气动机构。多个卡持机构4的设置可以保证在机器不停机的情况下，对要加工的工件进行夹装和拆卸。

优选的，底座2上设有一壳体，卡持机构4包括外定位环6和内定位环7，外定位环6和内定位环7均设于壳体内，且外定位环6、内定位环7与壳体同心设置。参见附图7，其中在内定位环7的环壁上设有用于容置滚珠9的滚珠安装孔16，其具有锥形截面，内端孔径小于滚珠9的直径，外端孔径大于或等于滚珠9的直径，这样实现卡滞滚珠9推进、防止其滑入内定位环7中的作用。参见附图2，外定位环6套装在内定位环7上，并可沿轴向在内定位环7上的第一工作位置和第二工作位置之间往返移动。在第一工作位置时，外定位环7上的选定区域顶推滚珠9，并使滚珠9上的设定区域伸入内定位环7的内腔中，达到自动锁紧的目的；在第二工作位置时，外定位环6上的选定区域与滚珠9脱离，并使滚珠9上的设定区域从内定位环7的内腔中退出，达到拆离的目的。

参见附图4，优选的，底座2上设有一壳体，壳体与内定位环7之间设有容置空间，且至少外定位环6下部设于容置空间内，并分别与壳体内壁和内定位环7外壁密封配合，从而在容置空间内形成容积可变化的气密腔室，气密腔室与气动机构中的气道系统连通。

参见附图4，优选的，在外定位环6上端部设有容置槽14，壳体内壁上设有安装槽，容置槽14内设有弹簧8，弹簧8的上部置于安装槽内与壳体内壁接触，下部置于容置槽14内，在外定位环6位于第二工作位置时，弹簧8呈现压缩状态。

参见附图6，优选的，在外定位环6的内壁上还设有与滚珠9配合的弧线形区段13以及可容置滚珠9的局部区域的凹槽15，凹槽15的一侧内壁为斜面结构，该斜面结构与弧线形区段13的一端部连接。

参见附1和图4，优选的，气动机构用于驱动外定位环6，包括了设于底座2内的气道系统，气道系统与外界气源连通，还有专门为加工气道11而设置的若干气道工艺孔5。气道系统包括分布在底座上端面的气槽12和分布于底座2中的气道11，其中气槽12设于气密腔室内，其形状是采用与外定位环6和内定位环7同心设置的环柱体，且其环径大于气道11出口的直径，这样就可以保证由气道11进入气槽12中的高压气体更为均匀地驱动外定位环6。同时，在壳体下端面与底座2上端面之间还设有一个以上密封条10，密封条10环绕设置于气槽12周围，以达到保证气密性的作用。

本发明在工作时通过以下方式进行：  

当把电极放入任一个卡持机构4中，电极进入到内定位环7的内腔，在内定位环7内侧的滚珠9因为受到电极的挤压而沿径向向外定位环6的方向运动；同时，外定位环6及其上表面容置的弹簧8，因为受到重力作用而向下运动，在外定位环6上用于容置滚珠9局部区域的凹槽15也随之向下，挤压滚珠9沿径向向内定位环7内腔方向运动。这样，滚珠9受到相反方向两个力的作用，滚珠9进入内定位环7上的滚珠安装孔16，因为滚珠安装孔16的内径小于滚珠9的直径，外径大于滚珠9的直径，因此，滚珠9不能完全通过滚珠安装孔16，并受到滚珠安装孔16的挤压力。这几个力作用的结果是使滚珠9卡滞于滚珠安装孔16中并固定住电极，达到紧锁电极的目的。滚珠安装孔16的数目与滚珠9的数目相同，每个滚珠安装孔16可以对每一个滚珠9施加作用力。

当需要对电极进行拆卸时，通过气道进气口5进气。气体进入气道11中，通过气槽12扩大外定位环6的受力面积，因为气槽12的环径厚度小于外定位环6的环径厚度，可以将高压气体抬升力完全作用于外定位环6上，这样外定位环6及弹簧8利用高压气体的抬升力同时抬升。在外定位环6内壁的弧线形区段13和凹槽15也向上抬升，滚珠9通过弧线形区段13的斜面结构获得弧线形区段13内更大的空间，由内定位环7沿径向向外定位环6方向运动，从而消除对内定位环7内腔所容置的电极的挤压，方便电极取出，也就是说利用了气压拆卸工件。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合式气动卡盘，其特征在于，它包括：

一底座（2），

固定安装在所述底座（2）上的一个以上卡持机构，所述卡持机构包括：

内定位环（7），其环壁上设有用于容置滚珠（9）的滚珠安装孔（16）；

外定位环（6），其套装在所述内定位环（7）上，并可沿轴向在所述内定位环（7）上的第一工作位置和第二工作位置之间往返移动， 

其中，在第一工作位置时，所述外定位环（6）上的选定区域顶推所述滚珠（9），并使所述滚珠（9）上的设定区域伸入内定位环（7）的内腔中，

而在第二工作位置时，所述外定位环（6）上的选定区域与所述滚珠（9）脱离，并使所述滚珠（9）上的设定区域从内定位环（7）的内腔中退出；

以及，用于驱动外定位环（6）的气动机构，所述气动机构包括设于底座（2）内的气道系统，所述气道系统与气源连通。

2.根据权利要求1所述的组合式气动卡盘，其特征在于，所述底座（2）上还设有一壳体，所述壳体与内定位环（7）之间设有容置空间，且至少所述外定位环（6）下部设于所述容置空间内，并分别与所述壳体内壁和内定位环（7）外壁密封配合，从而在所述容置空间内形成容积可变化的气密腔室，所述气密腔室与所述气道系统连通。

3.根据权利要求2所述的组合式气动卡盘，其特征在于，所述气道系统包括分布在底座（2）上端面的气槽（12）和分布于底座（2）中的气道（11），所述气槽（12）经气道（11）与气源连通，且所述气槽（12）设于所述气密腔室内。

4.根据权利要求2或3所述的组合式气动卡盘，其特征在于，所述外定位环（6）和内定位环（7）均设于所述壳体内，且所述外定位环（6）、内定位环（7）与壳体同心设置。

5.根据权利要求3所述的组合式气动卡盘，其特征在于，所述气槽（12）采用与所述外定位环（6）和内定位环（7）同心设置的环柱体气槽，且所述气槽（12）的环径大于所述气道（11）出口的直径。

6.根据权利要求3或5所述的组合式气动卡盘，其特征在于，所述壳体下端面与底座（2）上端面之间还设有一个以上密封条（10），所述密封条（10）环绕设置于所述气槽（12）周围。

7.根据权利要求2或3所述的组合式气动卡盘，其特征在于，所述外定位环（6）上端部还设有至少一容置槽（14），所述容置槽（14）内设有至少一弹簧（8），所述弹簧（8）上端与所述壳体内壁接触，且至少在所述外定位环（6）位于第二工作位置时，所述弹簧（8）呈现压缩状态。

8.根据权利要求2或3所述的组合式气动卡盘，其特征在于，所述壳体内壁上设有一安装槽，所述所述弹簧（8）上部置于所述安装槽内，下部置于所述容置槽（14）内。

9.根据权利要求1或2或3所述的组合式气动卡盘，其特征在于，所述滚珠安装孔（16）具有锥形截面，其内端孔径小于滚珠（9）的直径，外端孔径大于或等于滚珠（9）的直径。

10.根据权利要求1或2或3所述的组合式气动卡盘，其特征在于，所述外定位环（6）内壁上设有与所述滚珠（9）配合的弧线形区段（13）以及可容置所述滚珠（9）的局部区域的凹槽（15），所述凹槽（15）的一侧内壁为斜面结构，该斜面结构与弧线形区段（13）的一端部连接。

Images