CN116174927A - 激光切管卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光切管卡盘，包括前盖、4只夹爪，用于相应驱动4只夹爪运动的2组且每组各2套的驱动装置，后盖，用于将前盖和后盖固定连接的连接座，机架，设于机架上用于驱动4只夹爪旋转的旋转驱动机构，固定设于前盖后端分别用于对2组驱动装置中同一组中的2套驱动装置的运动同步性进行刚性约束的2套齿轮齿条式的同步机构；同步机构包括分别与同一组的2套驱动装置固定连接的2根同步驱动齿条，可转动地设于前盖上且分别与2根同步驱动齿条对应啮合的2个同步齿轮，以及两端分别与2个同步齿轮啮合的同步连接件。该卡盘使用时能够使得上下和左右两组夹爪运动过程中实现精确同步，且驱动装置和同步机构工作时运行平滑无干涉，工作可靠。

Description

激光切管卡盘

技术领域

本发明涉及激光切管机配套工器具技术领域，具体涉及一种激光切管卡盘。

背景技术

卡盘是激光切管机对管材进行切割等加工时必备的辅助器具，卡盘用于加工时将管材夹持固定，有时还需要夹紧管材后进行旋转加工。现有的卡盘，一般采用气缸作为动力，通过传动机构驱动安装在前盖前端的2组夹爪运动以夹紧被加工的管件，2组夹爪中，一组为上下运动的2只夹爪，另一组为左右向运动的2只夹爪，2组夹爪在夹管过程中，各自同步夹紧管件的同步精度对于激光切割加工管件的精度有着重要的影响，两组夹爪的同步精度越高越好。为此，近年来的卡盘一般均设有两组夹爪运动的同步机构，以提高两组夹爪卡夹管材的同步性，现有卡盘夹爪同步机构一般采用连杆式结构，如公开号为CN101439454A、名称为“一种用于激光切管机的连杆式卡盘”以及授权公告号为CN106984842B、名称为“轻型割管卡盘”的中国专利文献分别公开一种利用2连杆和4连杆同步机构以提高夹爪卡夹管材同步性的卡盘。前述2连杆或4连杆的同步机构提高夹管同步性精度的效果有限，且使用过程中连接销磨损松动产生间隙会严重影响同步精度；目前市场上也出现了链条式同步机构，其同样存在同步精度需要提高的问题，此外使用过程中易产生卡涩现象。

发明内容

本发明的目的是：为提高现有卡盘2组夹爪使用时夹管同步精度，提供一种利用齿轮齿条实现2组夹爪同步的激光切管卡盘，其在使用过程中同步精度高，运行平滑可靠。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种激光切管卡盘，包括中间设有管件通过孔且设有4个滑槽的前盖，可活动地设于上述前盖前端的2组共4只夹爪，设于前盖后端上用于相应驱动4只夹爪运动的2组且每组各2套的驱动装置，固定设于前盖后侧的后盖，用于将上述前盖和后盖固定连接的连接座，用于安装连接的机架，设于机架上用于驱动4只夹爪旋转的旋转驱动机构，其结构特点是：还包括固定设于前盖后端上，分别用于对2组驱动装置中同一组中的2套驱动装置的运动同步性进行刚性约束的2套齿轮齿条式的同步机构；上述同步机构包括分别与同一组的2套驱动装置固定连接的2根同步驱动齿条，可转动地设于前盖上且分别与2根同步驱动齿条对应啮合的2个同步齿轮，以及两端分别与2个同步齿轮啮合的同步连接件。该卡盘通过设置2套同步机构，其中1套同步机构通过对驱动上下向2只夹爪运动的2套驱动装置的运动同步性进行刚性约束，另1套同步机构通过对驱动左右向2只夹爪运动的2套驱动装置的运动同步性进行刚性约束，从而能够使得上下向2只夹爪以及左右向2只夹爪在做夹紧和松开被加工管件的运动过程中实现精确同步。

进一步的方案是：上述同步机构的同步连接件包括连接板，分别与上述连接板的两端固定连接的第一齿条和第二齿条；上述同步齿轮为由齿轮轴、分别设于上述齿轮轴前端和后端外侧的主动齿部和从动齿部一体组成的异形齿轮，2个同步齿轮分别由其主动齿部与上述2根同步驱动齿条对应啮合，2个同步齿轮分别由其从动齿部分别与上述同步连接件的第一齿条和第二齿条啮合。同步连接件能够有效实现2个同步齿轮间的动作一致，进而实现对2套驱动装置动作同步的刚性约束。

进一步的方案是：上述连接座为前后两端开口的中空结构件，连接座的中空部分与上述前盖的管件通过孔相通；作为优选方式，上述同步机构的同步连接件还包括固定设于上述连接座上的同步滑轨，固定设于上述连接板上且与上述同步滑轨滑动配合的同步滑块。同步滑轨和同步滑块起着导向和支承作用，能够保证第一齿条和第二齿条与2个同步齿轮啮合更为准确，进一步提高同步精度。

进一步的方案是：上述前盖的管件通过孔为方孔；上述连接座的前后开口的端面呈方形。

进一步的方案是：上述驱动装置包括固定设于前盖上的气缸，在上述前盖上位于气缸两侧各固定设置1根的驱动板滑轨，可滑动地设于上述驱动板滑轨上的驱动板滑块，后端面与上述驱动板滑块固定连接且前端面斜向设有一条驱动沉孔的驱动板，前后两端分别与上述驱动板以及气缸具有的活塞杆固定连接的活塞杆连接件，可转动地设于上述驱动板的驱动沉孔内的传动轴承，可活动地设于前盖的滑槽内且与1只夹爪固定的传动滑块，以及后端与传动轴承套接、前端与传动滑块固定连接的传动轴；同一组的2套驱动装置各自的气缸的活塞杆安装方向相反；上述同步机构的2根同步驱动齿条在同一组的2套驱动装置各自的驱动板上各固定安装1根。驱动装置采用如此的结构设计，能够使其在工作时运行平稳无干涉，驱动响应快，效率高。

进一步的方案是：上述激光切管卡盘还包括防尘组件，防尘组件包括4个风琴式防尘罩和1个防尘罩壳；4个风琴式防尘罩在上述前盖的4个滑槽处各设置1个；防尘罩壳为圆筒形结构件，防尘罩壳固定设于前盖与后盖之间的外周。通过设置防尘组件能够防止尘屑进入卡盘内部，从而使得激光切管卡盘工作可靠性好，使用寿命长。

进一步的方案是：上述旋转驱动机构包括固定设于所述机架上的齿轮箱体、设于齿轮箱体内的主动齿轮和从动齿轮以及固定设于机架内的轴承；所述从动齿轮与主动齿轮啮合，从动齿轮与轴承的内圈套接并与所述后盖固定连接。旋转驱动机构的设置使得使用需要时能够实现夹爪的旋转。此种旋转驱动机构结构简单，安装紧凑。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的激光切管卡盘，其通过同步机构的结构设计以及同步机构与驱动装置间的配合设计，分别利用1套同步机构对同1组的2套驱动装置的运动同步性进行刚性约束，使得由2组驱动装置分别驱动的2组夹爪在做相向运动夹紧管件以及相背运动松开管件的过程中，能够做到精确同步，较之于现有技术卡盘的同步机构，能够大幅提高同步精度，利于提升激光切割加工管件的精度。（2）本发明的激光切管卡盘，相对于现有技术，其通过同步机构和驱动装置各自的结构设计，使其在工作过程中运行平稳无干涉，驱动响应快，效率高，工作可靠性好。（3）本发明的激光切管卡盘，其通过设置防尘组件，能够防止尘屑进入卡盘内部，从而使得激光切管卡盘工作可靠性好，使用寿命长。（4）本发明的激光切管卡盘，其通过旋转驱动机构的结构设计，能够在使用需要时实现夹爪的旋转，旋转驱动机构结构简单，安装紧凑。

附图说明

图1为本发明从前方观察时的立体结构示意图；

图2为本发明从后方观察时的立体结构示意图；

图3为图2的半剖结构示意图；

图4为去掉图1中的后盖、机架、旋转驱动机构以及防尘组件后的立体结构示意图；

图5为从图4的右后方观察时的平面结构示意图；

图6为图5的立体结构示意图；

图7为去掉图5中的4个气缸后的结构示意图；

图8为图7的立体结构示意图；

图9为图4中驱动装置的传动滑块、传动轴和传动轴承的立体结构示意图；

图10为图5中驱动装置的驱动板从后端面观察时的平面结构示意图；

图11为图5中驱动装置的驱动板从前端面观察时的平面结构示意图；

图12为驱动板的立体结构示意图；

图13为图5中同步机构的同步齿轮的立体结构示意图；

图14为图5中同步机构的同步连接件的立体结构示意图。

上述附图中的附图标记如下：

前盖1，管件通过孔11，滑槽12；夹爪2；连接座3；

驱动装置4，气缸41，气缸安装柱41-1，驱动板滑轨42，驱动板滑块43，驱动板44，第一滑块连接部44-1，第二滑块连接部44-2，气缸动力连接部44-3，同步驱动齿条连接部44-4，驱动沉孔44-5；活塞杆连接件45，传动滑块46，传动轴47，传动轴承48；

同步机构5，同步驱动齿条51，同步齿轮52，齿轮轴52-1，主动齿部52-2，从动齿部52-3，同步连接件53，连接板53-1，第一齿条53-2，第二齿条53-3，同步滑轨53-4，同步滑块53-5；

后盖6；机架7；

旋转驱动机构8，齿轮箱体81，主动齿轮82，从动齿轮83，轴承84；

防尘组件9，风琴式防尘罩91，防尘罩壳92。

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）

本实施例中，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的方向为描述中的后方，图1的上下、左右方向仍为描述中的上下、左右方向。

见图1至图5，本实施例的激光切管卡盘，其主要由前盖1、夹爪2、连接座3、驱动装置4、同步机构5、后盖6、机架7、旋转驱动机构8以及防尘组件9组成。

前盖1为整体呈圆饼状的结构件，前盖1的中间处设有使用时用于被夹持管件通过的管件通过孔11，前盖1的管件通过孔11可以是方孔，也可以是圆孔，本实施例中，前盖1的管件通过孔11为方孔。前盖1上设有4个滑槽12，其中2个滑槽12上下向设置，另2个滑槽12左右向设置，如图4所示。前盖1的结构为现有技术，不作详述。

夹爪2分上下向和左右向设有2组。每组各设置2只夹爪2，同一组的2只夹爪2相对设置。夹爪2的结构及设置方式为现有技术，不作详述。

连接座3用于安装连接。连接座3为前后两端开口的方形管状结构件，与前盖1的管件通过孔11设为方孔相适应，连接座3中空部位也呈方形；连接座3固定设于前盖1的后端面上，且连接座3的中空部分与前盖1中间处的管件通过孔11相通。

见图4至图8，驱动装置4在前盖1的后端面上分上下左右设置结构相同的4套，每套驱动装置4驱动1只夹爪2运动。与夹爪2依上下向和左右向分为2组相适应，4套驱动装置4也相应区分为上下向2套驱动装置4为一组，左右向两套驱动装置4为另一组。

驱动装置4主要由气缸41、驱动板滑轨42、驱动板滑块43、驱动板44、活塞杆连接件45、传动滑块46、传动轴47和传动轴承48组成。

气缸41作为动力源，气缸41通过配设的气缸安装柱41-1固定设于前盖1上，气缸41具有输出动力的活塞杆。同一组的两套驱动装置4各自的气缸41的活塞杆安装方向相反。驱动板滑轨42在前盖1上位于气缸41的前端分别上下各固定设置1根，2根驱动板滑轨42上配设有可依托驱动板滑轨42滑动的驱动板滑块43。驱动板44为异形板体件，驱动板44的后端面上各部位依连接的构件区分设有第一滑块连接部44-1、第二滑块连接部44-2、气缸动力连接部44-3和同步驱动齿条连接部44-4，驱动板44的前端面上斜向设有一条驱动沉孔44-5，驱动板44的结构如图10至图12所示。驱动板44由其第一滑块连接部44-1和第二滑块连接部44-2分别与2根驱动板滑轨42上的驱动板滑块43的前端固定连接；驱动板44由其气缸动力连接部44-3与活塞杆连接件45的前端固定连接，活塞杆连接件45的后端与气缸41的活塞杆固定连接，从而在气缸41的驱动和活塞杆连接件45的传动作用下，使得驱动板44依托2根驱动板滑轨42及其上的驱动板滑块43可平稳顺滑地运动。

参见图9，传动滑块46为与前盖1的滑槽12相配合的结构件，传动轴47的前端与传动滑块46固定连接，传动轴47的后端套接传动轴承48；传动轴承48可活动地设于驱动板44的驱动沉孔44-5内。

仍见图4，4套驱动装置4各由其传动滑块46与前盖1的1个滑槽12滑动配合连接，4只夹爪2在每个传动滑块46上各固定设置1只。

工作时，气缸41的驱动力使得驱动板44运动，传动轴承48在驱动板44斜向的驱动沉孔44-5内滚动通过传动轴47的传动，使得传动滑块46在前盖1的滑槽12内做直线运动，进而使得固定安装在传动滑块46上的夹爪2做上下向或左右向的直线运动。

本实施例的驱动装置4的上述结构设计，使其在工作时运行平稳无干涉，驱动响应快，效率高。

见图5至图8，同步机构5在前盖1的后端设有结构相同的2套，其中1套同步机构5用于实现上下向2套驱动装置4的同步驱动进而实现上下向的2只夹爪间的同步运动；另1套同步机构5用于实现左右向2套驱动装置4的同步驱动进而实现左右向的2只夹爪2间的同步运动。

同步机构5主要由2根同步驱动齿条51、2个同步齿轮52和同步连接件53组成。2根同步驱动齿条51在同一组2套驱动装置4各自的驱动板44的同步驱动齿条连接部44-4处各固定设置1根，2根同步驱动齿条51向同一方向伸出于相应的驱动板44，且2根同步驱动齿条51的齿部相对设置。同步齿轮52为异形结构的齿轮，其结构如图13所示，同步齿轮52由齿轮轴52-1、设于齿轮轴52-1前端外侧的主动齿部52-2和设于齿轮轴52-1后端外侧的从动齿部52-3一体组成，2个同步齿轮52分别与2根同步驱动齿条51位置配合可转动地设于前盖1上，2根同步驱动齿条51各与1个同步齿轮52的主动齿部52-2啮合，从而在驱动装置4的驱动板44运动时带动同步驱动齿条51运动使得同步齿轮52转动。

同步连接件53用于实现2个同步齿轮52的动配合连接，同步连接件53的结构参见图14，其主要由连接板53-1、分别与连接板53-1的两端固定连接的第一齿条53-2和第二齿条53-3、设于连接板53-1内侧的同步滑轨53-4、固定设于连接板53-1上且与同步滑轨53-4滑动配合的同步滑块53-5组成。同步连接件53的同步滑轨53-4固定设于连接座3的外端面上，同步连接件53的第一齿条53-2和第二齿条53-3各与1个同步齿轮52的从动齿部52-3啮合。同步滑轨53-4和同步滑块53-5作为优选方式设置，同步滑轨53-4和同步滑块53-5起着导向和支承作用，保证第一齿条53-2和第二齿条53-3与2个同步齿轮52啮合更为准确。

工作时，通过同步连接件53的约束，使得2个同步齿轮52同步转动，再通过2根同步驱动齿条51的约束，使得与2根同步驱动齿条51分别固定连接的同一组2套驱动装置4各自的驱动板44的运动同步，进而使得受同一组2套驱动装置4分别驱动的2只夹爪2做同步运动。

由前述可见，本实施例的同步机构5的上述结构设计，使其在工作时能够有效保证同一组2套驱动装置4的运动精确同步，进而使得受同一组2套驱动装置4分别驱动的2只夹爪2做精确同步运动，较之于现有技术的卡盘的同步机构，其同步精度更高；并且其采用齿轮齿条配合加之同步滑轨53-4和同步滑块53-5的辅助，使同步机构5在工作时运行平滑无干涉，工作可靠性高。

仍见图1至图3，后盖6为中间设有方孔的圆形板体件，后盖6与连接座3固定连接，设于连接座3的后端面上。

机架7作为安装连接基础件，其结构同于现有技术，不作详述。

旋转驱动机构8用于驱动前述的前盖1、夹爪2、连接座3、驱动装置4、同步机构5和后盖6一起整体旋转。旋转驱动机构8包括固定设于机架7上的齿轮箱体81、设于齿轮箱体81内的主动齿轮82和从动齿轮83以及固定设于机架7内的轴承84；从动齿轮83与主动齿轮82啮合，从动齿轮83与轴承84的内圈套接并与后盖6固定连接。使用时，主动齿轮82与配设的动力源电机（图中未显示）传动连接。

防尘组件9作为优选方式设置。防尘组件9包括4个风琴式防尘罩91和1个防尘罩壳92。4个风琴式防尘罩91在前盖1的4个滑槽12处各设置1个；防尘罩壳92为圆筒形结构件，防尘罩壳92固定设于前盖1与后盖6之间的外周，以实现对安装在前盖1上的连接座3、驱动装置4、同步机构5的遮蔽。通过设置防尘组件9能够防止尘屑进入卡盘内部，从而使得本实施例的卡盘工作可靠性好，使用寿命长。

本实施例的激光切管卡盘工作原理和过程简述如下：

以上下向运动的2只夹爪2为例，工作时，为同一组的上下向的2套驱动装置4各自的气缸41同时进气，2个气缸41的活塞杆向相反方向伸出，分别通过相应的活塞杆连接件45使得相应的驱动板44依托相应的驱动板滑块43和驱动板滑轨42运动，且2块驱动板44的运动方向相反，2块驱动板44的反向运动各通过传动轴承48和传动轴47的传动，使得相应的2个传动滑块46在前盖1的上下向2个滑槽12内均作向心的直线滑动从而带动上下向2只夹爪2做相向运动以夹紧插入前盖1的管件通过孔11内的被加工管件；在2套驱动装置4驱动2只夹爪2做相向夹紧动作的同时，2块反向运动的驱动板44一推一拉，使得固定设于2块驱动板44上的2根同步驱动齿条51做反向运动，2根同步驱动齿条51的运动使得2个同步齿轮52做同向转动，两端分别与2个同步齿轮52啮合的同步连接件53对2个同步齿轮52的同向转动的同步性进行刚性约束，从而通过同步机构5对2块反向运动的驱动板44的运动同步性进行刚性约束，进而保证上下向2只夹爪2在做相向夹紧运动过程中的精确同步。而当上下向的2套驱动装置4各自的气缸41同时出气时，2套驱动装置4、同步机构5以及2只夹爪2的动作则与进气时相反，2只夹爪2做相背离运动以松开被加工管件，运动过程中同步机构5同理保证2只夹爪2做上下向相背离运动过程中的同步性。同理，左右向运动的2只夹爪2工作原理和过程基本相同，不作赘述。

使用过程中当需要夹爪2旋转时，开启旋转驱动机构8中与主动齿轮82传动连接的电机，主动齿轮82带动从动齿轮83依托轴承84和机架7旋转，从动齿轮83旋转带动与其固定连接的后盖旋转，后盖旋转带动与后盖固定连接的连接座3旋转，连接座3旋转带动前盖1、夹爪2、驱动装置4、同步机构5一起整体旋转，从而实现夹爪2的旋转功能。

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 (7)

1.一种激光切管卡盘，包括中间设有管件通过孔且设有4个滑槽的前盖，可活动地设于所述前盖前端的2组共4只夹爪，设于前盖后端上用于相应驱动4只夹爪运动的2组且每组各2套的驱动装置，固定设于前盖后侧的后盖，用于将所述前盖和后盖固定连接的连接座，用于安装连接的机架，设于机架上用于驱动4只夹爪旋转的旋转驱动机构，其特征在于：还包括固定设于前盖后端上，分别用于对2组驱动装置中同一组中的2套驱动装置的运动同步性进行刚性约束的2套齿轮齿条式的同步机构；所述同步机构包括分别与同一组的2套驱动装置固定连接的2根同步驱动齿条，可转动地设于前盖上且分别与2根同步驱动齿条对应啮合的2个同步齿轮，以及两端分别与2个同步齿轮啮合的同步连接件。

2.根据权利要求1所述的激光切管卡盘，其特征在于：所述同步机构的同步连接件包括连接板，分别与所述连接板的两端固定连接的第一齿条和第二齿条；所述同步齿轮为由齿轮轴、分别设于所述齿轮轴前端和后端外侧的主动齿部和从动齿部一体组成的异形齿轮，2个同步齿轮分别由其主动齿部与所述2根同步驱动齿条对应啮合，2个同步齿轮分别由其从动齿部分别与所述同步连接件的第一齿条和第二齿条啮合。

3.根据权利要求2所述的激光切管卡盘，其特征在于：所述连接座为前后两端开口的中空结构件，连接座的中空部分与所述前盖的管件通过孔相通；所述同步机构的同步连接件还包括固定设于所述连接座上的同步滑轨，固定设于所述连接板上且与所述同步滑轨滑动配合的同步滑块。

4.根据权利要求3所述的激光切管卡盘，其特征在于：所述前盖的管件通过孔为方孔；所述连接座的前后开口的端面呈方形。

5.根据权利要求1～4任一所述的激光切管卡盘，其特征在于：所述驱动装置包括固定设于前盖上的气缸，在所述前盖上位于气缸两侧各固定设置1根的驱动板滑轨，可滑动地设于所述驱动板滑轨上的驱动板滑块，后端面与所述驱动板滑块固定连接且前端面斜向设有一条驱动沉孔的驱动板，前后两端分别与所述驱动板以及气缸具有的活塞杆固定连接的活塞杆连接件，可转动地设于所述驱动板的驱动沉孔内的传动轴承，可活动地设于前盖的滑槽内且与1只夹爪固定的传动滑块，以及后端与传动轴承套接、前端与传动滑块固定连接的传动轴；同一组的2套驱动装置各自的气缸的活塞杆安装方向相反；所述同步机构的2根同步驱动齿条在同一组的2套驱动装置各自的驱动板上各固定安装1根。

6.根据权利要求1所述的激光切管卡盘，其特征在于：还包括防尘组件，所述防尘组件包括4个风琴式防尘罩和1个防尘罩壳；所述4个风琴式防尘罩在所述前盖的4个滑槽处各设置1个；防尘罩壳为圆筒形结构件，防尘罩壳固定设于前盖与后盖之间的外周。

7.根据权利要求1所述的激光切管卡盘，其特征在于：所述旋转驱动机构包括固定设于所述机架上的齿轮箱体、设于齿轮箱体内的主动齿轮和从动齿轮以及固定设于机架内的轴承；所述从动齿轮与主动齿轮啮合，从动齿轮与轴承的内圈套接并与所述后盖固定连接。

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