本發(fā)明屬于機械技術(shù)領(lǐng)域，涉及中空機電夾緊裝置。

背景技術(shù)：

內(nèi)拉式彈簧夾頭是一種用來夾持待加工工件的夾具，內(nèi)拉式彈簧夾頭的典型結(jié)構(gòu)是帶有外錐面的頭部沿軸向開有長槽，形成可以向心收縮的夾爪，夾爪中間形成與被夾持工件形狀相適應(yīng)的內(nèi)孔。內(nèi)拉式彈簧夾頭沿軸向運動，夾爪形變使內(nèi)孔變小或者增大，實現(xiàn)對工件的夾緊和松開。內(nèi)拉式彈簧夾頭可以配備于數(shù)控車床或?qū)Ｓ脵C床上使用，現(xiàn)有技術(shù)中，內(nèi)拉式彈簧夾頭的軸向運動通常采用氣動、液壓驅(qū)動或者氣動和液壓雙驅(qū)動。

例如，中國專利【申請?zhí)?01420820059.0；授權(quán)公告號CN 204339405U】公開的一種主軸的浮動打刀機構(gòu)包括彈性裝置、動力缸組件和拉桿行程調(diào)節(jié)裝置，彈性裝置包括碟簧安裝座、碟形彈簧、壓板、擋圈和壓蓋，碟簧安裝座內(nèi)自前向后依次安裝有套設(shè)在拉桿外周的碟形彈簧、壓板和壓蓋，動力缸組件包括動力缸體前端蓋、前活塞、動力缸體、后活塞和動力缸體后端蓋，動力缸體前端蓋和動力缸體后端蓋分別安裝在動力缸體的前后兩側(cè)，前活塞內(nèi)側(cè)套設(shè)在碟簧安裝座外周且前活塞部分伸出動力缸體前端蓋端面，拉桿行程調(diào)節(jié)裝置包括安裝板、調(diào)節(jié)螺母和螺紋套。

上述主軸的浮動打刀機構(gòu)實際上也是一種夾緊裝置，通過將氣缸或者液壓缸集成于主軸箱內(nèi)，帶動拉桿運動，從而控制彈簧夾頭夾緊或松開工件。該裝置存在的問題是：1、將氣缸或液壓缸集成于主軸箱內(nèi)，主軸箱的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對密封性的要求高，拆裝和維修不方便，并且容易發(fā)生泄漏影響車間環(huán)境；2、需要增加氣源或者液壓油循環(huán)系統(tǒng)，氣路和油路的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了運行成本和故障率；3、主軸高速轉(zhuǎn)動時容易產(chǎn)生振動，影響加工精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了中空機電夾緊裝置，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是替代傳統(tǒng)氣動、液壓驅(qū)動或者同時采用氣動和液壓驅(qū)動的夾緊裝置。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：中空機電夾緊裝置，機床包括主軸箱和內(nèi)部中空的主軸，本夾緊裝置包括彈簧夾頭和拉管，所述拉管穿設(shè)在主軸內(nèi)，所述彈簧夾頭與拉管的一端螺紋連接，其特征在于，所述拉管為中空結(jié)構(gòu)并與彈簧夾頭的內(nèi)孔連通，所述拉管伸出主軸的另一端上設(shè)置有碟簧組總成，所述碟簧組總成固定在主軸上，所述碟簧組總成包括設(shè)置在碟簧組總成內(nèi)部安裝腔內(nèi)的碟簧組，所述安裝腔內(nèi)設(shè)置有碟簧壓蓋，所述碟簧壓蓋一端抵靠在碟簧組上，另一端伸出安裝腔并與拉管軸向定位，所述碟簧組的彈性力作用在碟簧壓蓋上使拉管帶動彈簧夾頭夾緊；本夾緊裝置還包括電機，所述電機通過絲桿傳動機構(gòu)將電機的輸出軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為直線運動并通過杠桿傳動機構(gòu)帶動碟簧壓蓋軸向運動克服碟簧組的彈性力使拉管軸向運動帶動彈簧夾頭松開。

本中空機電夾緊裝置采用電機通過絲桿傳動機構(gòu)和杠桿傳動機構(gòu)帶動碟簧壓蓋運動，加上碟簧組總成內(nèi)的碟簧組的彈性力作用，使拉管軸向運動帶動彈簧夾頭夾緊或松開工件，實現(xiàn)了用電機驅(qū)動的方式替代傳統(tǒng)氣動、液壓驅(qū)動或者氣動和液壓驅(qū)動雙驅(qū)動的方式。采用電機作為動力源，無需單獨設(shè)置供氣系統(tǒng)或供油系統(tǒng)，更為節(jié)能環(huán)保，降低了成本。

在上述的中空機電夾緊裝置中，所述絲桿傳動機構(gòu)包括內(nèi)部具有安裝孔的底座，所述電機固定在底座上，所述安裝孔內(nèi)設(shè)置有聯(lián)軸器、絲桿和球頭軸，所述電機的輸出軸伸入安裝孔內(nèi)并通過聯(lián)軸器和絲桿的一端相連，所述絲桿的另一端與球頭軸通過螺紋傳動配合，所述球頭軸還通過底座上的導(dǎo)向塊周向定位。電機輸出軸通過聯(lián)軸器帶動絲桿轉(zhuǎn)動，導(dǎo)向塊限制了球頭軸的周向運動，使球頭軸做直線運動，實現(xiàn)了將電機輸出軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為球頭軸的直線運動。

作為優(yōu)選，在上述的中空機電夾緊裝置中，所述安裝孔內(nèi)設(shè)置有軸承一，所述絲桿上通過螺紋連接有一鎖緊螺母，所述鎖緊螺母抵靠在軸承一的端面上。鎖緊螺母對絲桿起到軸向限位作用，使得絲桿的轉(zhuǎn)動更為平穩(wěn)。

在上述的中空機電夾緊裝置中，所述杠桿傳動機構(gòu)包括撥叉，所述碟簧壓蓋伸出安裝腔的部分套設(shè)有軸承二，所述碟簧壓蓋內(nèi)端具有供軸承二抵靠的抵靠部，所述軸承二的外圈套設(shè)有撥動環(huán)，所述撥動環(huán)與軸承二的外圈緊配合，所述底座上具有撥叉支架，所述撥叉的中部鉸接在上述撥叉支架上形成撥叉轉(zhuǎn)動的支點，所述撥叉的一端通過球頭連接結(jié)構(gòu)與球頭軸相連，另一端鉸接在撥動環(huán)上。撥叉通過撥動環(huán)帶動軸承二軸向運動，軸承的內(nèi)圈與碟簧壓蓋端面接觸帶動碟簧壓蓋運動，此時碟簧壓蓋隨著主軸轉(zhuǎn)動會帶動軸承的內(nèi)圈相對于外圈轉(zhuǎn)動，而使撥動環(huán)和撥叉保持靜止；撥叉復(fù)位后，軸承的內(nèi)圈不與碟簧壓蓋的端面接觸，碟簧壓蓋與撥叉之間沒有力和振動的傳遞，使得主軸的轉(zhuǎn)動和拉管的拉緊、松開的動作互不干涉，提高了夾緊動作的穩(wěn)定性和切削加工的精度。

在上述的中空機電夾緊裝置中，所述撥叉與撥動環(huán)鉸接的一端為半環(huán)形的連接部一，所述撥動環(huán)上具有外圓溝槽，所述連接部一的兩側(cè)分別通過緊定螺釘圓柱與撥動環(huán)上的外圓溝槽配合，且所述連接部一能繞緊定螺釘圓柱轉(zhuǎn)動，所述撥叉與球頭軸相連接的一端為呈桿狀的連接部二，所述連接部二靠近球頭軸的端部具有球形的連接槽，所述球頭軸的端部為球頭，所述球頭位于連接槽內(nèi)，且球頭的球面緊貼在連接槽的內(nèi)壁上。撥叉和撥動環(huán)通過外圓溝槽和緊定螺釘圓柱的配合，允許撥叉和撥動環(huán)的連接處在周向上相對運動，避免出現(xiàn)卡死的情況損壞零部件，使得夾緊裝置的工作更穩(wěn)定。

作為另一種方案，在上述的中空機電夾緊裝置中，所述杠桿傳動機構(gòu)包括撥叉，所述底座上具有撥叉支架，所述撥叉的中部鉸接在上述撥叉支架上形成支點，所述撥叉的一端通過球頭連接結(jié)構(gòu)與球頭軸相連，另一端設(shè)置有滾輪，所述滾輪能抵靠在碟簧壓蓋伸出安裝腔的端面上。撥叉通過滾輪對碟簧壓蓋施加作用力，帶動碟簧壓蓋運動；當(dāng)彈簧夾頭夾緊工件時，滾輪不與碟簧壓蓋接觸，碟簧壓蓋與撥叉之間沒有力和振動的傳遞。

在上述的中空機電夾緊裝置中，所述拉管上螺紋連接有調(diào)節(jié)螺母，所述調(diào)節(jié)螺母與碟簧壓蓋固定連接。通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母能夠調(diào)整碟簧壓蓋和拉管的相對位置，改變碟簧組的壓縮量，從而起到調(diào)整夾緊力的作用。

在上述的中空機電夾緊裝置中，所述碟簧組總成還包括碟簧組外殼、外殼法蘭盤、碟簧組導(dǎo)管，所述外殼法蘭盤固定在主軸上，所述碟簧組導(dǎo)管套設(shè)在拉管外并與外殼法蘭盤固定，所述碟簧組外殼固定在外殼法蘭盤上并與碟簧組導(dǎo)管形成所述安裝腔，所述碟簧組外殼端部具有供碟簧壓蓋伸出安裝腔的開口，所述碟簧壓蓋上具有能抵靠在開口內(nèi)端面的擋沿。碟簧組設(shè)置在碟簧組總成的安裝腔內(nèi)，通過碟簧組導(dǎo)管支撐，避免碟簧組與拉管之間的摩擦，碟簧組以同心方式傳遞的彈性力能夠更好的作用在碟簧壓蓋上，通過設(shè)置擋沿能避免碟簧壓蓋脫離碟簧組總成；此外，碟簧組還具有尺寸小、承載能力強、所需安裝空間小、使用壽命長和工作溫度區(qū)間廣等優(yōu)點。

在上述的中空機電夾緊裝置中，所述碟簧組外殼上具有沿周向設(shè)置的平衡槽，所述平衡槽的橫截面呈燕尾形，通過在平衡槽內(nèi)嵌設(shè)至少一個平衡塊能調(diào)整主軸的重心，每個所述平衡塊包括單元塊一和單元塊二，單元塊一和單元塊二拼合之后能使平衡塊卡在平衡槽內(nèi)并通過固定螺釘鎖緊。通過設(shè)置調(diào)整平衡塊，能夠快速調(diào)整主軸的動平衡，特別是針對高速主軸機床，能夠顯著提高加工性能；平衡槽采用燕尾形結(jié)構(gòu)，當(dāng)單元塊一和單元塊二安裝到位后，平衡塊就無法脫離平衡槽，再安裝固定螺釘，平衡塊在主軸高速轉(zhuǎn)動時不會被甩出或者發(fā)生位移。

在上述的中空機電夾緊裝置中，所述電機為三相微型減速電機。三相微型減速電機具有體積小、功率低的優(yōu)點，與機床本身的動力源相一致，無需單獨設(shè)置供氣系統(tǒng)或供油系統(tǒng)，更為節(jié)能環(huán)保，工作更穩(wěn)定，運轉(zhuǎn)成本和維護成本更低，三相微型減速電機相應(yīng)時間更短，能夠在最短1秒鐘時間內(nèi)實現(xiàn)夾緊和松開。

在上述的中空機電夾緊裝置中，所述工件夾緊裝置還包括接近開關(guān)、開關(guān)座、接觸器和繼電器。接近開關(guān)、開關(guān)座設(shè)置在底座上，接觸器和繼電器等電器元件均設(shè)置在機床的控制箱內(nèi)，用于實現(xiàn)對夾緊裝置的控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本中空機電夾緊裝置的優(yōu)點在于，采用電機驅(qū)動替代傳統(tǒng)氣動、液壓驅(qū)動或者同時采用氣動和液壓驅(qū)動，通過絲桿傳動機構(gòu)將電機輸出軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為直線運動，再通過杠桿傳動機構(gòu)帶動碟簧壓蓋運動，使拉管隨著碟簧壓蓋運動控制彈簧夾頭夾緊或松開工件，結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、工作穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快。運轉(zhuǎn)過程中，拉管也能夠周向運動帶動彈簧夾頭夾緊或松開，實現(xiàn)不停機裝夾和卸料，提高生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1是本中空機電夾緊裝置的裝配結(jié)構(gòu)立體示意圖。

圖2是圖1中第Ⅰ處的局部放大圖。

圖3是實施例一中本中空機電夾緊裝置的裝配結(jié)構(gòu)左視示意圖。

圖4是圖3中A-A方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是實施例二中本中空機電夾緊裝置的裝配結(jié)構(gòu)左視示意圖。

圖中，1、主軸箱；2、主軸；3、彈簧夾頭；4、拉管；5、碟簧組總成；51、安裝腔；52、碟簧組外殼；521、平衡槽；53、外殼法蘭盤；54、碟簧組導(dǎo)管；6、碟簧組；7、碟簧壓蓋；8、電機；81、輸出軸；9、底座；91、安裝孔；10、聯(lián)軸器；11、絲桿；12、球頭軸；121、球頭；13、軸承一；14、鎖緊螺母；15、撥叉；151、連接部一；152、連接部二；16、軸承二；17、撥動環(huán)；171、外圓溝槽；18、撥叉支架；19、緊定螺釘圓柱；20、調(diào)節(jié)螺母；21、平衡塊；211、單元塊一；212、單元塊二；22、固定螺釘；23、滾輪；24、鎖緊螺釘；25、鎖緊彈簧；26、彈簧座；27、導(dǎo)向塊。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

實施例一：

機床包括主軸箱1和主軸2，本中空機電夾緊裝置包括彈簧夾頭3、拉管4、碟簧組總成5、碟簧組6、碟簧壓蓋7、電機8、絲桿傳動機構(gòu)和杠桿傳動機構(gòu)。

具體來說，如圖1、圖3和圖4所示，機床的主軸2為中空結(jié)構(gòu)，主軸2設(shè)置在主軸箱1內(nèi)。拉管4穿設(shè)在主軸2內(nèi)，彈簧夾頭3與拉管4的一端螺紋連接，拉管4的另一端伸出主軸2，碟簧組總成5套設(shè)于該端上。主軸2端部具有一內(nèi)錐面，彈簧夾頭3的外錐面抵靠在內(nèi)錐面上，當(dāng)拉管4拉動彈簧夾頭3向后運動時，內(nèi)錐面擠壓彈簧夾頭3的外錐面，使彈簧夾頭3夾緊。本實施例中，碟簧組總成5包括碟簧組外殼52、外殼法蘭盤53、碟簧組導(dǎo)管54，外殼法蘭盤53套設(shè)在主軸2上并與主軸2尾端固定，碟簧組導(dǎo)管54套設(shè)在拉管4外并與外殼法蘭盤53固定，碟簧組外殼52固定在外殼法蘭盤53上并與碟簧組導(dǎo)管54形成安裝腔51。若干個碟形彈簧組合而成的碟簧組6設(shè)置在安裝腔51內(nèi)，并通過碟簧組導(dǎo)管54支撐，碟簧組總成5隨著主軸2一起轉(zhuǎn)動。

如圖4所示，拉管4為中空結(jié)構(gòu)并與彈簧夾頭3的內(nèi)孔連通，長棒料可以從彈簧夾頭3伸入穿過中空的拉管4并從拉管4后端穿出，使得機床能夠加工棒料等較長的工件。

如圖3和圖4所示，碟簧壓蓋7設(shè)置在安裝腔51內(nèi)，碟簧壓蓋7一端抵靠在碟簧組6上，碟簧組外殼52端部具有供碟簧壓蓋7伸出安裝腔51的開口，碟簧壓蓋7的另一端伸出安裝腔51并與拉管4軸向定位，碟簧組6的彈性力作用在碟簧壓蓋7上使拉管4帶動彈簧夾頭3夾緊。碟簧壓蓋7上具有能抵靠在開口內(nèi)端面的擋沿，防止碟簧壓蓋7脫離安裝腔51。本實施例中，拉管4上螺紋連接有調(diào)節(jié)螺母20，調(diào)節(jié)螺母20與碟簧壓蓋7固定連接。

作為優(yōu)選方案，如圖2和圖4所示，碟簧組外殼52上具有沿周向設(shè)置的平衡槽521，平衡槽521的橫截面呈燕尾形，通過在平衡槽521內(nèi)嵌設(shè)至少一個平衡塊21能調(diào)整主軸2的重心。每個平衡塊21包括單元塊一211和單元塊二212，單元塊一211和單元塊二212拼合之后能使平衡塊21卡在平衡槽521內(nèi)，單元塊一211和單元塊二212對應(yīng)位置處有騎縫螺紋孔，擰入固定螺釘22將平衡塊21鎖緊在平衡槽521內(nèi)。

如圖1所示，絲桿傳動機構(gòu)包括固定在主軸箱1上的底座9，電機8安裝在底座9上并通過底座9與主軸箱1固定，底座9內(nèi)部具有安裝孔91。本實施例中，電機8為三相微型減速電機，如圖3和圖4所示，安裝孔91內(nèi)設(shè)置有聯(lián)軸器10、絲桿11和球頭軸12，電機8的輸出軸81通過聯(lián)軸器10和絲桿11的一端相連，絲桿11的另一端與球頭軸12通過螺紋傳動配合。

作為優(yōu)選方案，安裝孔91內(nèi)設(shè)置有至少一個軸承一13，絲桿11上通過螺紋連接有一鎖緊螺母14，鎖緊螺母14抵靠在軸承一13的端面上。球頭軸12還可以通過底座9上的導(dǎo)向塊27周向定位。

絲桿傳動機構(gòu)將電機8的輸出軸81的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為直線運動，并通過杠桿傳動機構(gòu)帶動碟簧壓蓋7軸向運動克服碟簧組6的彈性力使拉管4軸向運動帶動彈簧夾頭3松開。本實施例中，如圖1和圖2所示，杠桿傳動機構(gòu)包括撥叉15，碟簧壓蓋7伸出安裝腔51的部分套設(shè)有軸承二16，碟簧壓蓋7內(nèi)端具有供軸承二16抵靠的抵靠部，軸承二16的外圈套設(shè)有撥動環(huán)17，撥動環(huán)17與軸承二16的外圈緊配合，底座9上具有撥叉支架18，撥叉15的中部鉸接在撥叉支架18上形成撥叉15轉(zhuǎn)動的支點，撥叉15的一端通過球頭連接結(jié)構(gòu)與球頭軸12相連，另一端鉸接在撥動環(huán)17上。

如圖3所示，撥叉15與撥動環(huán)17鉸接的一端為半環(huán)形的連接部一151，撥動環(huán)17上具有外圓溝槽171，連接部一151的兩側(cè)分別通過緊定螺釘圓柱19與撥動環(huán)17上的外圓溝槽171配合，且連接部一151能繞緊定螺釘圓柱19轉(zhuǎn)動，撥叉15與球頭軸12相連接的一端為呈桿狀的連接部二152，連接部二152靠近球頭軸12的端部具有球形的連接槽，球頭軸12的端部為球頭121，球頭121位于連接槽內(nèi)。連接部二152與連接槽相對的一側(cè)具有連通連接槽的鎖緊孔，鎖緊孔內(nèi)設(shè)置有鎖緊螺釘24，鎖緊孔的內(nèi)徑大于鎖緊螺釘24的直徑。鎖緊螺釘24穿過鎖緊孔固定在球頭121上，鎖緊螺釘24上還設(shè)置有鎖緊彈簧25，鎖緊彈簧25一端抵靠在鎖緊孔內(nèi)的臺階上，另一端通過彈簧座26抵靠在鎖緊螺釘24的頭部，使球頭121的球面始終緊貼連接槽的內(nèi)壁。

工件夾緊裝置還包括接近開關(guān)、開關(guān)座、接觸器和繼電器。接近開關(guān)、開關(guān)座設(shè)置在底座9上，接觸器和繼電器等電器元件均設(shè)置在機床的控制箱內(nèi)，用于實現(xiàn)對夾緊裝置的控制。

本中空機電夾緊裝置的工作過程是：加工準(zhǔn)備階段，電機8正轉(zhuǎn)時，球頭軸12伸出使撥叉15繞支點轉(zhuǎn)動一定的角度，撥叉15的另一端作用在撥動環(huán)17使撥動環(huán)17沿軸向向內(nèi)運動，軸承二16隨著撥叉15向內(nèi)運動并通過擠壓抵靠部帶動碟簧壓蓋7也向內(nèi)運動，拉管4隨著碟簧壓蓋7運動并使彈簧夾頭3處于松開狀態(tài)，可將工件裝入彈簧夾頭3內(nèi)。

工件裝入后，電機8反轉(zhuǎn)，球頭軸12帶動撥叉15復(fù)位，使撥動環(huán)17和軸承二16一起復(fù)位位并與碟簧壓蓋7脫離接觸，在撥動環(huán)17和軸承二16復(fù)位的同時，碟簧壓蓋7也在碟簧組6的彈性力作用下向外運動，直至工件被夾緊，碟簧組6對碟簧壓蓋7施加的彈性力使得拉管4保持拉緊狀態(tài)，彈簧夾頭3保持對工件的夾緊。在主軸2轉(zhuǎn)動過程中，拉管4也能夠周向運動帶動彈簧夾頭3夾緊或松開，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動過程中，也能夠裝夾和取下工件。

實施例二：

本實施例中的技術(shù)方案與實施例一中的技術(shù)方案基本相同，不同之處在于，如圖5所示，本實施例中的杠桿傳動機構(gòu)沒有設(shè)置撥動環(huán)17和軸承二16，而通過在撥叉15靠近碟簧壓蓋7的一端設(shè)置滾輪23，且滾輪23能抵靠在碟簧壓蓋7伸出安裝腔51的端面上。

杠桿傳動機構(gòu)的工作原理是：當(dāng)電機8正轉(zhuǎn)時，撥叉15上的滾輪23向內(nèi)運動抵靠在碟簧壓蓋7的端面上，并通過推力帶動碟簧壓蓋7也向內(nèi)運動；當(dāng)電機8反轉(zhuǎn)時，球頭軸12帶動撥叉15復(fù)位，碟簧壓蓋7也在碟簧組6的彈性力作用下向外運動，工件被夾緊后碟簧壓蓋7無法繼續(xù)運動，撥叉15復(fù)位后，滾輪23脫離碟簧壓蓋7的端面。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。