CN101134323B - 数控立体雕刻机的工件夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数控立体雕刻机的工件夹持装置，属于雕刻机技术领域。它解决了现有的雕刻机大都只能在平木板上雕刻出凹凸形状的工艺品，无法全方位的雕刻。本数控立体雕刻机的工件夹持装置包括机架和电机，所述的机架上设有转盘和能够与转盘形成夹持住工件且能够在转盘轴线方向上伸缩的顶尖，顶尖正对转盘的中心且设置在一个能够在转盘的轴线方向上来回移动的滑动机构，在所述的转盘和电机之间设有可使转盘转动的转动机构。本数控立体雕刻机的工件夹持装置具有结构简单、能够按工步旋转工件且能够适用加工大型和小型的工艺品的特点。

Description

数控立体雕刻机的工件夹持装置

技术领域

本发明属于雕刻机技术领域，涉及一种数控立体雕刻机，特别是一种数控立体雕刻机上的工件夹持装置。

背景技术

木制的工艺品由于外形美观和价格较低被人们所接受。市面上流行的工艺品一般有雕刻在平木板上的平面工艺品和具有立体造型的立体工艺品。由于立体工艺品更具有观赏价值，但是由于没有足够的货源而越来越不能满足人们的需求。为此，设计一种数控立体雕刻机用来制作立体工艺品成为一种趋势。但是，现有的雕刻机大都只能在平木板上雕刻出凹凸形状的工艺品，无法全方位的雕刻。

因此，中国专利号为95226290.8公开一种“自由轨迹智能数控雕刻机”，这种雕刻机的底座内装有饲服电机驱动器，机座上有饲服电机与变速箱相接，纵横拖板之间有燕尾导轨，蜗轮变速箱装于横拖板左侧，并有三爪卡盘，顶尖位于右侧，立柱上端面有升降拖板，雕刻机底座以导线与计算机相连。

该雕刻机将工件用三爪卡盘和顶尖卡住，这样工件就可以根据程序设定的步骤转动工件，但这种结构中的三爪卡盘和顶尖的相对的位置是固定的，对于加工大型的工艺品显得极为不适用。采用三爪卡盘也只能固定一定直径的原材料。因此该雕刻机只能加工单一尺寸的工艺品，使用范围小。

有的雕刻机能加工大型的工艺品，但由于其结构上的原因而无法加工小型的工艺品。

发明内容

本发明的目的是针对现有的数控立体雕刻机存在的上述的问题，提供一种数控立体雕刻机的工件夹持装置，它具有结构简单、能够按工步旋转工件且能够适用加工大型和小型的工艺品的特点。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种数控立体雕刻机的工件夹持装置，包括机架和电机，其特征在于，所述的机架上设有转盘和能够与转盘形成夹持住工件且能够在转盘轴线方向上伸缩的顶尖，顶尖正对转盘的中心且设置在一个能够在转盘的轴线方向上来回移动的滑动机构，在所述的转盘和电机之间设有可使转盘转动的转动机构。

本数控立体雕刻机的工件夹持装置可以在电机的带动下使工件旋转而实现立体加工。这里的电机一般采用饲服电机或者步进电机，这样可以按照设定的角度转动。在加工的时候，首先将工件圆木条一端顶在转盘上，另一端由顶尖向转盘伸出将工件顶住，这里要说明的是顶尖在顶住工件后，顶尖插进了工件内，靠转盘和顶尖相互的顶压将工件夹住；加工完后，缩回顶尖，工件就可以卸下来。而顶尖是设置在滑动机构上，在加工大尺寸的工件时，通过滑动机构使转盘和顶尖的距离拉大后再放置工件；反之，加工小尺寸工件时，反向移动滑动机构。这样，本数控立体雕刻机的工件夹持装置使用的范围变大。本装置可以设计成水平放置的，也可以设计成垂直放置的，这两种情况可根据实际的需要来确定。

作为滑动机构的第一种方案，在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的滑动机构包括设置在机架底部的导轨座板，在导轨座板上有沿转盘轴线方向设置的导轨，在导轨上连接有能够在导轨上来回移动的顶尖。移动顶尖，拉开转盘和顶尖的距离使长工件能够装在转盘和顶尖之间，再调整顶尖伸出将工件夹住。反之，在加工短尺寸，反向移动顶尖即可。

作为滑动机构的第二种方案，在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的滑动机构包括设置在机架底部能够沿转盘的轴线方向上来回移动的横梁，横梁两端和其所处的机架之间以导轨连接，导轨沿转盘的轴线方向设置，顶尖连接在横梁上。移动横梁，先将横梁和转盘的距离拉长使长工件能够装在转盘和顶尖之间，再用顶尖进行微调将工件顶住。反之，在加工短尺寸，反向移动横梁即可。

这两种方案都能实现将顶尖与转盘的距离根据实际的需要做出相应的调整以适应不同尺寸的加工。这里要说明的是，这两种方案中所说的导轨都采用燕尾形状的导轨。第一种方案适用加工小工件，第二种方案由于没有导轨座板的限制可适用于大工件的加工。

在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的导轨座板和顶尖之间设置可以使顶尖与导轨座板之间的距离增大的垫板，垫板底部连接在导轨上，顶尖固定在垫板的上部。由于加工工件时需要旋转工件，尺寸大的工件会与导轨座板发生干涉，设置垫板可解决此问题。

在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的垫板的两侧设置若干螺栓，螺栓穿过垫板抵顶在导轨上。这样在加工时就可以通过螺栓将垫板固定在导轨座板上。

为了进一步对垫板进行固定，在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的导轨座板沿转盘轴线上有定位孔，上述的垫板上通过销钉固定在导轨座板上。在加工的时候将垫板固定住使之不能移动，保证加工的正常的进行。

在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的横梁端面的两侧设置若干螺栓，螺栓穿过横梁端面抵顶在导轨上。这样在加工时就可以通过螺栓将横梁固定在机架上。

在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，横梁两端所处的机架各开有定位孔，上述的横梁的两端通过销钉固定在机架上。在加工的时候将横梁固定住使之不能移动，保证加工的正常的进行。

在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的转动机构包括蜗轮蜗杆减速器，其输出轴与转盘固连，输入轴与上述的电机的输出轴相连接。采用蜗轮蜗杆减速器是因为这种减速器的输入输出轴相互垂直，这样使本工件夹持装置结构紧凑，同样，也可以方便扩展。

在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的转盘上均匀分布着若干尖刺，该尖刺固定在转盘上。由于工件是木头，在转盘上固定尖刺，在夹持住工件后可以让尖刺刺入工件中对工件起到很好的固定作用。

在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的顶尖设置在顶尖座内，在顶尖座上还设有手柄，顶尖前端呈锥形，在顶尖和手柄之间设置使顶尖向顶尖座伸出或缩回的丝杠传动机构。摇动手柄，通过丝杠传动机构使顶尖伸出或缩回顶尖座内。

在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的转盘的数量为1～10个，所述的顶尖与转盘一一对应设置。为了提高生产效率，一般情况下是将多个工件同时加工。这里经过实践，三组转盘和顶尖是最佳的选择。

在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的蜗轮蜗杆减速器与转盘的个数相同，每个减速器的输出轴与转盘固连，减速器的输入轴联成一轴线且与电机的转轴相连接。在采用多个工件同时加工时，需要转盘同时同步同速转动，因此，将各个蜗轮蜗杆减速器的输入轴连成一轴线，再用同一个电机驱动。

作为另一种方案，在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的电机与转盘的个数相同，电机和转盘之间通过减速器连接，每个减速器的输出轴与转盘固连，每个减速器的输入轴与电机的转轴相连接，各个电机由控制电路控制同时启动停止。由控制电路实现电机同时启动，使转盘同时同步转动。

在上述的数控立体雕刻机的工件夹持装置中，所述的转动机构包裹在一个箱体内，上述的减速器的输出轴穿出箱体与转盘连接。这样可以防止工件的屑末进入，起到保护的作用。

与现有技术相比，本数控立体雕刻机的工件夹持装置具有以下的优点：

1、本数控立体雕刻机的工件夹持装置采用转盘和顶尖将工件夹持住，然后利用电机带动转盘转动，使工件可以进行立体加工，而转盘上均匀分布着若干尖刺，使工件牢固的固定起来，结构简单，保证了转动时的可靠性。

2、本数控立体雕刻机的工件夹持装置中采用可以移动的横梁来解决加工工件尺寸大小的问题，提高使用的范围。

3、采用多个工件同时加工时，将各个蜗轮蜗杆减速器的输入轴连成一轴线，再用同一个电机驱动，提高了生产的效率，也提高了产品的合格率。

附图说明

图1是实施例1中本数控立体雕刻机的工件夹持装置的立体结构示意图。

图2是实施例2中本数控立体雕刻机的工件夹持装置的立体结构示意图。

图3是本数控立体雕刻机的工件夹持装置中转盘和顶尖的结构示意图。

图4是本数控立体雕刻机的工件夹持装置中转动机构的剖视结构示意图。

图5是本工件夹持装置中另一种转动机构的结构示意图。

图中，1、机架；2、电机；3、转盘；31、尖刺；32、轴线方向；4、顶尖；41、顶尖座；42、手柄；5、横梁；6、定位孔；7、销钉；8、蜗轮蜗杆减速器；9、箱体；10、导轨座板；11、导轨；12、垫板；13、螺栓。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：

如图1、图3和图4所示，本数控立体雕刻机的工件夹持装置，包括机架1、电机2、转盘3和顶尖4，机架1上设置三个并列垂直安装的转盘3，在转盘3前面的机架1上有与转盘3一一对应设置的顶尖4，该顶尖4能够在转盘3轴线方向32上伸缩而且能够与转盘3合力而将工件夹持住，顶尖4正对转盘3的中心且设置在一个能够在转盘3的轴线方向32上来回移动的滑动机构，在转盘3和电机2之间设有可使转盘3转动的转动机构。

具体来说，顶尖4设置在顶尖座41内，在顶尖座41上还设有手柄42，在顶尖4和手柄42之间设置使顶尖向顶尖座伸出或缩回的丝杠传动机构。摇动手柄，通过丝杠传动机构使顶尖4伸出或缩回顶尖座41内。滑动机构包括设置在机架1底部的均布有三条导轨座板10，这三条导轨座板10每条对应一个顶尖4，在导轨座板10上有沿转盘轴线32方向设置的燕尾形的导轨11，在导轨11上连接有能够在导轨11上来回移动的顶尖4。为了防止加工工件时旋转尺寸大的工件会与导轨座板10之间发生干涉，导轨座板10和顶尖4之间设置可以使顶尖4与导轨座板10之间的距离增大的垫板12，该垫板12为空心的长方体，在垫板12底部连接在导轨11上，顶尖座41固定在垫板12的上部。垫板12的两侧设置若干螺栓13，螺栓13穿过垫板12抵顶在导轨11上。这样在加工时就可以通过螺栓13将垫板12固定在导轨座板10上。为了进一步对垫板12进行固定，导轨座板10沿转盘轴线32上在导轨11的两侧各设有一排定位孔6，垫板12上通过销钉7固定在导轨座板10上。在加工长尺寸工件时，沿着导轨11移动垫板12上的顶尖4，拉开转盘3和顶尖4的距离使长工件能够装在转盘3和顶尖4之间，再调整顶尖4伸出将工件夹住，然后用销钉7将垫板12固定住。反之，在加工短尺寸，反向移动顶尖4即可。为了能够更好的固定木质的工件，在转盘3的端面上均匀分布着若干尖刺31，该尖刺31固定在转盘3上，而顶尖4的前端也制成锥形，因此，在夹持住工件后可以让尖刺31刺入工件中，同时，顶尖4也刺入工件中，对工件起到很好的固定作用。转盘3在转动机构的带动下转动，由于尖刺31的刺入，工件也可以跟随转盘3一起转动，也不会出现移位现象。

转动机构包括三个蜗轮蜗杆减速器8，每个蜗轮蜗杆减速器8的输出轴与转盘3固连，由于采用三个工件同时加工时，需要转盘3同时同步同速转动，因此，输入轴联成一轴线后与电机2的输出轴相连接。用同一个电机2驱动，三个转盘3就能够同时转动。采用蜗轮蜗杆减速器8是因为这种减速器的输出输入轴相互垂直，这样本工件夹持装置结构紧凑。转动机构包裹在一个箱体9内，蜗轮蜗杆减速器8的输出轴穿出箱体9与转盘3连接。这样可以防止工件的屑末进入，起到保护的作用。

在加工的时候，首先将工件圆木条一端顶在转盘3上，转动手柄42将顶尖伸出顶在工件圆木条的另一端，如果工件较长可以移动垫板12，拉开转盘3和顶尖4的距离使长工件能够装在转盘3和顶尖4之间，再调整顶尖4伸出将工件夹住，然后用销钉7将垫板12固定住。将固定好后，转盘3在电机2的带动下使工件旋转，在控制电路的作用下，到刀具按照程序设定的步骤移动工作，本工件夹持装置中的步进电机2，也按照设定的角度转动。加工完后，转动手柄42缩回顶尖4，工件即可卸下来。

实施例2：

如图2所示，实施2的内容基本同实施例1相同，不同的是实施例2中滑动机构包括设置在机架1底部能够沿转盘3的轴线方向32上来回移动的的横梁5，横梁5两端和其所处的机架1之间以导轨11连接，导轨11沿转盘3的轴线方向32设置，顶尖4连接在横梁5上。具体来说，横梁5端面的两侧设置若干螺栓13，螺栓13穿过横梁5端面抵顶在导轨11上。这样在加工时就可以通过螺栓将横梁固定在机架1上。为了进一步对横梁5进行固定，横梁5两端所处的机架1的两条导轨11的两侧各开有一排定位孔6，在加工工件的时候，横梁5的两端通过销钉7固定在机架1上。在加工的时候将横梁5固定住使之不能移动，保证加工的正常的进行。移动横梁5，先将横梁5和转盘3的距离拉长使长工件能够装在转盘3和顶尖4之间，再用顶尖4进行微调将工件顶住。反之，在加工短尺寸，反向移动横梁5即可。

实施例3：

如图5所示，实施例3的内容基本同实施例1或实施例2相同，不同是电机2与转盘3的个数相同，电机2和转盘3之间通过减速器连接，每个减速器的输出轴与转盘3固连，每个减速器的输入轴与电机2的转轴相连接，各个电机2由控制电路控制同时启动停止。由控制电路实现多个电机同时启动，使转盘同时同步转动。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了机架1、电机2、转盘3、尖刺31、轴线方向32、顶尖4、顶尖座41、手柄42、横梁5、定位孔6、销钉7、蜗轮蜗杆减速器8、箱体9、导轨座板10、导轨11、垫板12等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种数控立体雕刻机的工件夹持装置，包括机架(1)和电机(2)，其特征在于，所述的机架(1)上设有转盘(3)和能够与转盘(3)形成夹持住工件且能够在转盘(3)轴线方向(32)上伸缩的顶尖(4)，顶尖(4)正对转盘(3)的中心且设置在一个能够在转盘(3)的轴线方向(32)上来回移动的滑动机构上，在所述的转盘(3)和电机(2)之间设有使转盘(3)转动的转动机构，所述的滑动机构包括设置在机架(1)底部能够沿转盘(3)的轴线方向(32)上来回移动的横梁(5)，横梁(5)两端和其所处的机架(1)之间以导轨(11)连接，导轨(11)沿转盘(3)的轴线方向(32)设置，顶尖(4)连接在横梁(5)上，横梁(5)端面的两侧设置若干螺栓(13)，螺栓(13)穿过横梁(5)端面抵顶在导轨(11)上，所述的横梁(5)两端所处的机架(1)处各开有定位孔(6)，上述的横梁(5)的两端通过销轴固定在机架(1)上。

2.根据权利要求1所述的数控立体雕刻机的工件夹持装置，其特征在于，所述的转动机构包括蜗轮蜗杆减速器(8)，其输出轴与转盘(3)固连，输入轴与上述的电机(2)的输出轴相连接。

3.根据权利要求2所述的数控立体雕刻机的工件夹持装置，其特征在于，所述的转盘(3)上均匀分布着若干尖刺(31)，该尖刺(31)固定在转盘(3)上。

4.根据权利要求1或2或3所述的数控立体雕刻机的工件夹持装置，其特征在于，所述的顶尖(4)设置在顶尖座(41)内，在顶尖座(41)上还设有手柄(42)，顶尖(4)前端呈锥形，在顶尖(4)和手柄(42)之间设置使顶尖(4)向顶尖座(41)伸出或缩回的丝杠传动机构。

5.根据权利要求1或2或3所述的数控立体雕刻机的工件夹持装置，其特征在于，所述的转盘(3)的数量为1～10个，所述的顶尖(4)与转盘(3)一一对应设置。

6.根据权利要求2所述的数控立体雕刻机的工件夹持装置，其特征在于，所述的蜗轮蜗杆减速器(8)与转盘(3)的个数相同，每个蜗轮蜗杆减速器(8)的输出轴与转盘(3)固连，蜗轮蜗杆减速器(8)的输入轴联成一轴线且与电机(2)的输出轴相连接。

7.根据权利要求2或3所述的数控立体雕刻机的工件夹持装置，其特征在于，所述的电机(2)与转盘(3)的个数相同，电机(2)和转盘(3)之间通过蜗轮蜗杆减速器(8)连接，每个蜗轮蜗杆减速器(8)的输出轴与转盘(3)固连，每个蜗轮蜗杆减速器(8)的输入轴与电机(2)的输出轴相连接，各个电机(2)由控制电路控制同时启动停止。

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