CN116967816B - 一种回转轴抱紧装置及抱紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转轴抱紧装置及抱紧方法，包括夹紧体和缸体本体，所述夹紧体与轴体固定连接，且夹紧体一侧设置有缸体本体，所述夹紧体两侧设置有半圆环槽，所述缸体本体包括缸体固定端和缸体运动端，所述缸体固定端一侧固定连接有固定座套。本发明通过推动缸体运动端对夹紧体进行顶推，加上在夹紧体两侧设置半圆环槽，保证夹紧体的外环面可以平行向外扩张，根据力的分解可知夹紧体作用于固定座套内圈的正压力，即竖直方向的力远大于水平方向的力，因而夹紧体具有很大的增力作用，可以使夹紧块与固定座套进行稳定的抱紧，这使得该结构能够获得比油缸直推的结构具有更大的摩擦力矩，便于对轴体进行稳定抱紧固定。

Description

一种回转轴抱紧装置及抱紧方法

技术领域

本发明涉及回转轴抱紧技术领域，具体为一种回转轴抱紧装置及抱紧方法。

背景技术

回转轴抱紧装置是一种用于固定和控制回转轴的装置，它的主要作用是确保回转轴在工作过程中保持稳定和可靠的旋转，防止轴向移动或松动，常用于数控机床回转轴的锁死抱紧，可以实现回转轴的固定，限制其相对转动。

现有技术中，如公开号为：CN102554677A的“一种数控机床回转轴的制动方法”，其在数控机床的回转轴上安装电磁制动器衔铁，并在旋转轴箱体上安装电磁制动器激磁线圈，激磁线圈在通电时产生电磁吸力，使电磁制动器线圈与回转轴上的电磁制动器衔铁相互压紧，产生静摩擦力，并抱紧回转轴，以实现回转轴的制动。

但现有技术中，采用电磁吸力为制动动力时，由于机床结构大多都为磁性材料，磁吸力在机构之间的传递容易发生相互干扰，导致制动、抱紧的作用力变弱，造成制动、抱紧不牢固。

同时，常用的回转轴抱紧还有液压直推式抱紧和气压膨胀式抱紧等。其中液压抱紧存在液压油因密封不牢导致抱紧效果减弱的问题，并且为了能够泄压后松开抱紧，通常需要与碟簧一起使用，结构复杂。而气压膨胀式抱紧，其抱紧力有限并且制造难度高，导致整体的生产成本增高。

所以我们提出了一种回转轴抱紧装置及抱紧方法，以便于解决上述所提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回转轴抱紧装置及抱紧方法，以解决上述背景技术提出的采用电磁吸力为制动动力时，制动和抱紧不牢固，采用液压直推式抱紧存在液压油因密封不牢导致抱紧效果弱，以及因碟簧的使用使得结构复杂，采用气压膨胀式抱紧的抱紧力有限并且制造难度高，导致整体的生产成本增高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种回转轴抱紧装置，包括夹紧体和缸体本体；所述夹紧体中部固定连接有轴体，且夹紧体一侧设置有所述缸体本体，所述夹紧体两侧分别对应设置有半圆环槽；所述缸体本体包括缸体固定端和缸体运动端，所述缸体固定端外侧固定连接有固定座套，所述固定座套外套合于夹紧体和缸体运动端；所述固定座套与夹紧体在未抱紧状态下，所述固定座套与夹紧体之间留有微小间隙；所述缸体固定端一侧固定连接有环形弹性膜片，所述环形弹性膜片一侧固定连接所述缸体运动端。

优选地，所述夹紧体一侧设置有多个第一螺钉，多个所述第一螺钉呈环形分布在夹紧体侧面，所述夹紧体与轴体通过第一螺钉相互固定。

优选地，所述第一螺钉与夹紧体螺纹连接，且第一螺钉贯穿夹紧体与轴体螺纹连接。

优选地，所述夹紧体的两侧分别各设有两道所述半圆环槽，四道所述半圆环槽在夹紧体轴向剖面上呈平行四边形分布，且夹紧体侧面的半圆环槽组成的平行四边形的长边与端面之间形成微小夹角。

优选地，所述夹紧体包括外侧的夹紧块，所述夹紧块之间设置有间隔槽，所述夹紧块呈周向均匀间隔设置，所述夹紧块的外侧壁与固定座套的内侧壁之间留有0.03-0.05mm所述微小间隙；所述夹紧体中部设置有环腔。

优选地，所述缸体本体一侧设置有多个第二螺钉，多个所述第二螺钉呈环形分布在缸体本体侧面，所述缸体本体与固定座套通过第二螺钉相互固定；所述第二螺钉与缸体本体螺纹连接，且第二螺钉贯穿缸体本体与固定座套螺纹连接。

优选地，所述轴体装于机床的回转轴上；所述固定座套安装于机床的固定载体上。

优选地，所述缸体本体表面设置螺纹连接孔，所述缸体本体通过螺纹连接孔与液压站的油管连接，所述轴体一端位于缸体固定端和缸体运动端中心位置，且轴体分别贯穿缸体固定端和缸体运动端，所述缸体运动端位于靠近夹紧块一侧的位置，所述缸体固定端位于缸体运动端远离夹紧块一侧的位置。

优选地，所述环形弹性膜片设置两片，该两片均位于缸体固定端和缸体运动端之间，其中一片靠近缸体本体的外端，另一片靠近缸体本体的根部，两片环形弹性膜片之间形成油腔。

本发明还提供一种回转轴抱紧装置的使用方法，本方法使用了上述的回转轴抱紧装置，包括以下步骤：

S1、将轴体安装在机床的回转轴上，同时将固定座套安装在机床的固定载体上；

S2、再将液压站的油管通过螺纹连接孔与缸体本体进行连接；

S3、当需要使轴体停止转动时，通过液压站向缸体本体内通入带有压力的液压油后，使缸体本体一侧的缸体运动端向夹紧块一侧移动并挤压夹紧体，使得夹紧体向外平行扩张，使夹紧块与固定座套进行挤压实现抱紧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过推动缸体运动端对夹紧体进行顶推，使夹紧体向外平行扩张，通过在夹紧体两侧设置半圆环槽，保证夹紧体的外环面可以平行向外扩张，此时液压推力的水平方向的力可以进行分解，由图8可知夹角α为夹紧体侧面半圆环槽组成的平行四边形的长边与端面的微小夹角，因为角度α很小，根据力的分解可知夹紧体作用于固定座套内圈的正压力，即竖直方向的力远大于水平方向的力，因而夹紧体具有很大的增力作用，可以使夹紧块与固定座套进行稳定的抱紧，这使得该结构能够获得比油缸直推的结构具有更大的摩擦力矩，便于对轴体进行稳定抱紧固定；

2、本发明中，将轴体安装在机床的回转轴上，同时将固定座套安装在机床的固定载体上，再将液压站的油管通过螺纹连接孔与缸体本体进行连接，当需要使轴体停止转动时，通过液压站向缸体本体内通入带有压力的液压油后，使缸体本体一侧的缸体运动端向夹紧块一侧进行移动，对夹紧体进行挤压，并使得夹紧体向外平行扩张，使夹紧块与固定座套进行挤压，达到抱紧的目的，本装置采用简单的机械构件就可以对轴体进行牢固的抱紧，便于对轴体进行稳定的固定，同时机械构件简洁，可有效降低制作难度，降低生产成本；

3、本发明中，在夹紧块与夹紧块之间设置间隔槽，可使得夹紧体在外侧获得较好的弹性，以有效提升抱紧作业效果，而夹紧体内的环腔设置后可有效获得夹紧体向外平行扩张的趋势；同时在夹紧块与固定座套进行抱紧作业时，夹紧块首先会与缸体运动端进行摩擦，随后与固定座套内壁产生摩擦，摩擦会产生大量的热能，通过夹紧体内部设置的环腔和夹紧块之间设置的间隔槽可以将热量快速散去，避免高温使各结构之间的强度减弱，影响抱紧效果；

4、环形弹性膜片采用固定连接的方式与缸体运动端及缸体固定端进行连接，整体连接牢固，不易出现连接松脱而导致泄露的问题。

附图说明

图1为本发明一种回转轴抱紧装置的第一立体图；

图2为本发明一种回转轴抱紧装置的第二立体图；

图3为本发明一种回转轴抱紧装置的剖面结构立体图；

图4为本发明一种回转轴抱紧装置的剖面正视结构示意图；

图5为本发明一种回转轴抱紧装置中夹紧体的立体结构示意图；

图6为本发明一种回转轴抱紧装置中夹紧体的剖面结构立体图；

图7为本发明一种回转轴抱紧装置中夹紧体的剖面正视结构示意图；

图8为本发明一种回转轴抱紧装置中夹紧体的受力分析结构示意图。

图9为本发明一种回转轴抱紧装置中夹紧体的半圆环槽于轴向剖面上所形成的类似平行四边形分布的示意图。

图中：1、夹紧体；11、半圆环槽；12、夹紧块；13、间隔槽；14、环腔；2、缸体本体；21、缸体固定端；22、环形弹性膜片；23、缸体运动端；24、螺纹连接孔；3、轴体；4、第一螺钉；5、第二螺钉；6、固定座套；7、油腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所提供的一种回转轴抱紧装置及抱紧方法，通过液压站向缸体本体内通入带有压力的液压油后，使缸体本体一侧的缸体运动端向夹紧块一侧进行移动，对夹紧体进行挤压，并使得夹紧体向外平行扩张，使夹紧块与固定座套进行挤压，达到抱紧的目的。本装置采用简单的机械构件就可以对轴体进行牢固的抱紧，便于对轴体进行稳定的固定。

下面以具体实施例对本发明的回转轴抱紧装置及抱紧方法进行详细阐述。

实施例

请参阅图1-图8，在本实施例中，所述回转轴抱紧装置包括一夹紧体1、一缸体本体2和一固定座套6。其中夹紧体1和缸体本体2的中部均设置通孔(未标记)以套设在一轴体3上，且两者并排设置，即类似图4中的一左一右并排套设于轴体3上。

作为夹紧体1，在本实施例中，其固定连接在轴体3上。为实现固定连接，夹紧体1的一侧设置有多个第一螺钉4，多个第一螺钉4呈环形分布在夹紧体1侧面，夹紧体1与轴体3通过第一螺钉4相互固定。具体地，第一螺钉4与夹紧体1螺纹连接，且第一螺钉4贯穿夹紧体1与轴体3螺纹连接。由此实现夹紧体1与轴体3的固定连接，而轴体3又固定安装在机床的回转轴上，由此可实现夹紧体1、轴体3、机床回转轴三者的联动，故而在抱紧状态下，实现三者的同步抱紧。

在本实施例中，对于夹紧体1的具体结构设计，夹紧体1采用钢制弹性体制作而成，夹紧体1的左右两侧均设置有对应的半圆环槽11，每一半圆环槽11均绕夹紧体1一圈设置。具体地，夹紧体1的左右侧壁上均设置有两道半圆环槽11，这样一个夹紧体1上则共形成有四道半圆环槽11。每道半圆环槽11在夹紧体1的轴向剖面上呈半圆弧状。夹紧体1上于同一侧壁上的两道半圆环槽1，其中一道靠近夹紧体1的外侧设置，另一道靠近夹紧体1的根部设置。且四道所述半圆环槽11在夹紧体1轴向剖面上呈平行四边形分布，形成一个平行四边形P1P2P3P4，详见附图9。由于平行四边形机构的特性，使得夹紧体1在其外环端面上受力后可以实现其外环面平行向外扩张。

进一步地，夹紧体1侧面的半圆环槽11组成的平行四边形的长边与端面之间形成微小夹角，该夹角α的角度值很小，也就是夹紧体1的侧面与端面之间夹角很小，即形成很小的倾斜角度，具体详见图8。此处的端面可以理解为图8所示的竖直端面。此处的微小夹角指的是角度很小的夹角，该夹角大小可根据摩擦角确定，角度略大于摩擦角。

对于缸体本体2的具体结构，所述缸体本体2包括缸体固定端21和缸体运动端23，缸体固定端21外侧固定连接有固定座套6，且缸体固定端21一侧固定连接有环形弹性膜片22，环形弹性膜片22一侧固定连接有所述缸体运动端23。

在本实施例中，所述环形弹性膜片22设置两片，该两片均位于缸体固定端21和缸体运动端23之间，其中一片靠近缸体本体2的外端，另一片靠近缸体本体2的根部，两片环形弹性膜片22之间形成油腔7。环形弹性膜片22在本实施例中可采用弹性钢片制作而成，具体地，在固定连接后，形成凸顶朝向油腔7中心的构造。由此，不仅能实现可靠地密封，同时还能实现很好的弹性回缩功能。

在本实施例中，缸体本体2侧面设置螺纹连接孔24，缸体本体2通过螺纹连接孔24与液压站的油管连接。由此，液压油可通过油管而进入到油腔7中。

轴体3一端位于缸体固定端21和缸体运动端23中心位置，且轴体3分别贯穿缸体固定端21和缸体运动端23。在本实施例中，缸体运动端23位于靠近夹紧体1一侧的位置，缸体固定端21位于缸体运动端23远离夹紧体1一侧的位置。

缸体本体2的缸体固定端21的一侧设置有多个第二螺钉5，多个第二螺钉5呈环形分布在缸体固定端21的侧面，缸体固定端21与固定座套6通过第二螺钉5相互固定。具体地，第二螺钉5与缸体固定端21螺纹连接，且第二螺钉5贯穿缸体固定端21与固定座套6螺纹连接。由此使得缸体固定端21固定在固定座套6上，而固定座套6安装在机床的固定在载体上，轴体3则安装在机床的回转轴上。由此在回转轴带动轴体3转动时，固定座套6、缸体固定端21处于固定不动状态。

在本实施例中，所述固定座套6还外套合于夹紧体1和缸体运动端23。所述固定座套6与夹紧体1在未抱紧状态下，所述固定座套6与夹紧体1之间留有微小间隙。此处需要说明的是，微小间隙指的是很小的间隙，该间隙满足在未抱紧状态下夹紧体1能在轴体3带动下顺畅转动，而在抱紧时又能实现夹紧体1与固定座套6之间的抱紧状态。

在本实施例中，所述夹紧体1包括外侧的夹紧块12，所述夹紧块12之间设置有间隔槽13。所述夹紧块12呈周向均匀间隔设置，所述夹紧块12的外侧壁与固定座套6的内侧壁之间留有0.03-0.05mm上述微小间隙，该微小间隙也即上述固定座套6与夹紧体1在未抱紧状态下，所述固定座套6与夹紧体1之间留有的微小间隙。同时在本实施例中，所述夹紧体1中部还设置有环腔14，需要说明的是环腔14在夹紧体1的轴向剖面上也呈类似平行四边形。

所述夹紧块12作为夹紧体1的一部分与夹紧体1为一体式结构，夹紧块12之间间隔槽13的设置不仅可起到有效的散热效果，同时使得整圈设置的夹紧快12并未连接成一个整体，间隔设置后，使得夹紧体1的弹性效果更好，特别是在外侧，即外环面处可获得良好的弹性效果。而环腔14在夹紧体1的中部形成环状设置，一方面有效减轻了夹紧体1的整体重量，有效节约成本，还能提升散热的效果，更重要的是也类似平行四边形的构造，在受压时还可促进夹紧体1更易于获得平行向外扩张的趋势。

使用时，将轴体3安装在机床回转轴上，同时将固定座套6于机床的固定载体上进行安装固定，再将液压站的油管通过螺纹连接孔24与缸体本体2的缸体固定端21进行连接。当需要使轴体3停止转动时，通过液压站向缸体本体2内通入带有压力的液压油后，使缸体本体2一侧的缸体运动端23向夹紧块12一侧移动，并挤压夹紧体1的端面，使得夹紧体1向外平行扩张，使夹紧块12与固定座套6进行挤压。

在向缸体本体2内部通入带有压力的液压油后，环形弹性膜片22产生弹性形变，同时推动缸体运动端23对夹紧体1进行顶推，使夹紧体1向外平行扩张，通过在夹紧体1两侧设置半圆环槽11，保证夹紧体1的环面可以平行向外扩张。此时液压推力的水平方向的力可以进行分解。由图8可知夹角α为夹紧体1一侧半圆环槽11组成的平行四边形的长边与端面的微小夹角，因为角度α很小，根据力的分解可知N＝F/tanα，其中N为夹紧体1作用于固定座套6内圈的正压力，而F为水平方向的力，因为α角度很小，所以N远大于F，因而夹紧体1具有很大的增力作用，可以使夹紧块12与固定座套6进行稳定的抱紧，这使得该结构能够获得比油缸直推的结构具有更大的摩擦力矩，便于对轴体3进行稳定抱紧固定。

当需要轴体3进行转动时，通过液压站将缸体本体2内部的液压油排出，此时环形弹性膜片22恢复形变，同时夹紧体1恢复形变，将夹紧块12复位，使夹紧块12与固定座套6脱离。

在夹紧块12与固定座套6进行抱紧作业时，夹紧块12首先会与缸体运动端23进行摩擦，随后与固定座套6内壁产生摩擦，摩擦会产生大量的热能，通过夹紧体1内部设置的环腔14和夹紧块12之间设置的间隔槽13可以将热量进行快速的散去，避免高温使各结构之间的强度减弱，影响抱紧效果。

本实施例的工作原理：将轴体3安装在机床的回转轴上，同时将固定座套6安装在机床的固定载体上，再将液压站油管通过螺纹连接孔24与缸体本体2进行连接，当需要使轴体3停止转动时，通过液压站向缸体本体2内通入带有压力的液压油后，使缸体本体2一侧的缸体运动端23向夹紧块12一侧进行移动，夹紧体1向外平行扩张，使夹紧块12与固定座套6进行挤压；

在向缸体本体2内部通入带有压力的液压油后，环形弹性膜片22产生弹性形变，同时推动缸体运动端23对夹紧体1进行顶推，使夹紧体1向外平行扩张；

当需要轴体3进行转动时，通过液压站将缸体本体2内部的液压油排出，此时环形弹性膜片22恢复形变，同时夹紧体1恢复形变，将夹紧块12复位，使夹紧块12与固定座套6脱离。在夹紧块12与固定座套6进行抱紧作业时，夹紧块12首先会与缸体运动端23进行摩擦，随后与固定座套6内壁产生摩擦，摩擦会产生大量的热能，通过夹紧体1内部设置的环腔14和夹紧块12之间设置的间隔槽13可以将热量进行快速的散去。

本发明的回转轴抱紧装置还提供一种回转轴抱紧装置的使用方法，主要包括以下步骤：

S1、将轴体3安装在机床的回转轴上，同时将固定座套6安装固定在机床的固定载体上；

S2、再将液压站油管通过螺纹连接孔24与缸体本体2进行连接；

S3、当需要使轴体3停止转动时，通过液压站向缸体本体2内通入带有压力的液压油后，使缸体本体2一侧的缸体运动端23向夹紧块12一侧进行移动，使得夹紧体1向外平行扩张，使夹紧块12与固定座套6进行挤压，达到抱紧的目的。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种回转轴抱紧装置，其特征在于：包括夹紧体（1）和缸体本体（2）；

所述夹紧体（1）中部固定连接有轴体（3），且夹紧体（1）一侧设置有所述缸体本体（2），所述夹紧体（1）两侧分别对应设置有半圆环槽（11）；

所述缸体本体（2）包括缸体固定端（21）和缸体运动端（23），所述缸体固定端（21）外侧固定连接有固定座套（6），所述固定座套（6）外套合于夹紧体（1）和缸体运动端（23）；所述固定座套（6）与夹紧体（1）在未抱紧状态下，所述固定座套（6）与夹紧体（1）之间留有微小间隙；

所述缸体固定端（21）一侧固定连接有环形弹性膜片（22），所述环形弹性膜片（22）一侧固定连接所述缸体运动端（23）；

所述夹紧体（1）的两侧分别各设有两道所述半圆环槽（11），四道所述半圆环槽（11）在夹紧体（1）轴向剖面上呈平行四边形分布，且夹紧体（1）侧面的半圆环槽（11）组成的平行四边形的长边与端面之间形成微小夹角；

所述夹紧体（1）包括外侧的夹紧块（12），所述夹紧块（12）之间设置有间隔槽（13），所述夹紧块（12）呈周向均匀间隔设置，所述夹紧体（1）中部设置有环腔（14）；

所述缸体本体（2）表面设置螺纹连接孔（24），所述缸体本体（2）通过螺纹连接孔（24）连接液压站油管，所述轴体（3）一端位于缸体固定端（21）和缸体运动端（23）中心位置。

2.根据权利要求1所述的一种回转轴抱紧装置，其特征在于：所述夹紧体（1）一侧设置有多个第一螺钉（4），多个所述第一螺钉（4）呈环形分布在夹紧体（1）侧面，所述夹紧体（1）与轴体（3）通过第一螺钉（4）相互固定。

3.根据权利要求2所述的一种回转轴抱紧装置，其特征在于：所述第一螺钉（4）与夹紧体（1）螺纹连接，且第一螺钉（4）贯穿夹紧体（1）与轴体（3）螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种回转轴抱紧装置，其特征在于：所述夹紧块（12）的外侧壁与固定座套（6）的内侧壁之间留有0.03-0.05mm所述微小间隙。

5.根据权利要求1或4所述的一种回转轴抱紧装置，其特征在于：所述缸体本体（2）一侧设置有多个第二螺钉（5），多个所述第二螺钉（5）呈环形分布在缸体本体（2）侧面，所述缸体本体（2）与固定座套（6）通过第二螺钉（5）相互固定；所述第二螺钉（5）与缸体本体（2）螺纹连接，且第二螺钉（5）贯穿缸体本体（2）与固定座套（6）螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的一种回转轴抱紧装置，其特征在于：所述轴体（3）装于机床的回转轴上；所述固定座套（6）安装于机床的固定载体上。

7.根据权利要求4所述的一种回转轴抱紧装置，其特征在于：轴体（3）分别贯穿缸体固定端（21）和缸体运动端（23），所述缸体运动端（23）位于靠近夹紧块（12）一侧的位置，所述缸体固定端（21）位于缸体运动端（23）远离夹紧块（12）一侧的位置。

8.根据权利要求1或7所述的一种回转轴抱紧装置，其特征在于：所述环形弹性膜片（22）设置两片，该两片环形弹性膜片（22）均位于缸体固定端（21）和缸体运动端（23）之间，其中一片环形弹性膜片（22）靠近缸体本体（2）的外端，另一片环形弹性膜片（22）靠近缸体本体（2）的根部，两片环形弹性膜片（22）之间形成油腔（7）。

9.一种回转轴抱紧装置的使用方法，其特征在于，使用了权利要求1-8中任一项所述的回转轴抱紧装置，包括以下步骤：

S1、将轴体（3）安装在机床的回转轴上，同时将固定座套（6）安装在机床的固定载体上；

S2、再将液压站的油管通过螺纹连接孔（24）与缸体本体（2）进行连接；

S3、当需要使轴体（3）停止转动时，通过液压站向缸体本体（2）内通入带有压力的液压油后，使缸体本体（2）一侧的缸体运动端（23）向夹紧块（12）一侧移动并挤压夹紧体（1），使得夹紧体（1）向外平行扩张，使夹紧块（12）与固定座套（6）进行挤压实现抱紧。