CN102862133A - 基于丝杠-铰杆增力机构的机械夹紧装置 - Google Patents

Abstract

一种机械夹紧装置，包括丝杠驱动装置、绞杆增力装置，以及压盘，所述绞杆增力装置包括增力杆和施力杆，两者通过一连接片在水平方向能动地铰接于所述丝杠驱动装置上，所述压盘铰接在所述施力杆上，该压盘在竖直方向能动地设置于一竖直导轨中，并露出该压盘的夹紧面。通过增加一套绞杆增力装置，将原本丝杠上的力进行了二次放大，增加了机械夹紧的可靠程度。

Description

基于丝杠-铰杆增力机构的机械夹紧装置

技术领域

本发明涉及一种机械夹紧装置，主要是一种基于丝杠-绞杆增力机构的机械夹紧装置。

背景技术

目前的机械夹紧装置中，作为提供夹紧力的驱动装置，主要是以液动、气动和机械驱动为主。液动的一个主要缺点是液压油液介质泄露造成环境污染；气动的主要缺点是***压强较低，一般只能达到0.5MPa-0.7MPa；机械驱动夹紧装置存在的主要技术问题是：自动化水平较低，而且机构中用到的元件较多，从而使得整体机构显得很复杂。

随着自动化程度高等因素，绿色环保型的机械夹紧装置越来越受到人们的青睐，人们开始想办法解决上述机械夹紧装置中存在的缺点。

有人提出一种基于丝杠机构的夹紧装置。请参见图1，图1是一种现有的丝杠型机械驱动夹紧装置，该夹紧装置包括丝杠1、伺服电机2和压盘3，其中伺服电机2提供驱动力，通过旋转丝杠1使压盘3移动，从而使得压盘3能够夹紧或松开被压物件。这种丝杠机构的夹紧装置，优点是结构简单，控制方便，只需控制伺服电机2的旋转速度和时间，就能精确控制夹紧装置的按压空间的力度。缺点是由于只有丝杠这一种增力机构，所以输出的夹紧力较小，一般用于工件较小时的场合。

为解决上述问题，设计一种输出夹紧力大、自动化程度高且经济环保的机械夹紧装置，对于提高机械制造水平有着重要的意义。

有鉴于此，本发明使用丝杠机构和铰杆增力机构以及伺服电机设计了一种新型的机械夹紧装置。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种以丝杠为主的机械夹紧双边装置，通过对结构进行改进，稳定性好、夹紧输出力较大、且经济环保，并且可以双边同时夹紧两个工件，提高生产效率。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种机械夹紧装置，包括丝杠驱动装置、绞杆增力装置，以及压盘，所述绞杆增力装置包括增力杆和施力杆，两者通过一连接片在水平方向能动地铰接于所述丝杠驱动装置上，所述压盘铰接在所述施力杆上，该压盘在竖直方向能动地设置于一竖直导轨中，并露出该压盘的夹紧面。

进一步地，所述增力杆的一端铰接在一固定面上，形成定点旋转结构。

进一步地，所述丝杠驱动装置包括伺服电机、联轴器、丝杠和丝杠螺母，所述丝杠通过联轴器连接在伺服电机上，该丝杠和所述丝杠螺母通过螺纹穿插连接，该丝杠螺母同时铰接在连接片上。

进一步地，所述丝杠螺母在水平方向能动地设置于一水平导轨中。

进一步地，该机械夹紧装置还包括电机控制装置，连接在所述伺服电机上。

进一步地，上述的机械夹紧装置也可以设计成双边的夹紧装置，此时该机械双边夹紧装置包括丝杠驱动装置，以及两套左右对称的设置于所述丝杠驱动装置两侧的绞杆增力装置和压盘，所述每一侧的绞杆增力装置包括增力杆和施力杆，两者通过一连接片在水平方向能动地铰接于所述丝杠驱动装置上，所述压盘铰接在所述施力杆上，该压盘在竖直方向能动地设置于一竖直导轨中，并露出该压盘的夹紧面。

进一步地，所述丝杠驱动装置包括伺服电机、以及两套左右对称的设置于所述伺服电机两侧的联轴器、丝杠和丝杠螺母，所述每一侧的丝杠通过联轴器连接在伺服电机上，该丝杠和所述丝杠螺母通过螺纹穿插连接，该丝杠螺母同时铰接在对应一侧的连接片上。

进一步地，所述左右对称的两个丝杠分别为左旋丝杠和右旋丝杠。

本发明的机械夹紧装置的工作过程如下：

（1）电机控制装置向伺服电机发出一个指令，电机开始转动，通过联轴器带动丝杠同时转动；

（2）两个丝杠在联轴器的作用下分别左旋和右旋运动，其本身也进行第一次力放大作用；

（3）输出力通过连杆的传递，传导给增力铰杆机构，此时压力角α逐渐变小，增力杆进行第二次力放大作用；

（4）增力杆将力通过施力杆传递到压盘上，压盘对工件进行作业；

（5）工作完成后，电机控制装置发出指令，伺服电机迅速反转，所有元件均复位，完成一个加工过程。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明采用伺服旋转电机为动力源，与液压、气压传动相比，具有绿色无污染的有点，而且与电机控制装置连接，易于实现自动化。

2．本发明运用丝杠，与电机控制装置一起提高了机械夹紧装置的同步性，而且与增力铰杆几个复合运用，提高了装置的夹紧力。

3．本发明中使用了增力铰杆机构和丝杠机构等增力装置，提高了机械夹紧装置的夹紧力。

4．本发明中，左右丝杠采用左旋和右旋，保证了左右同时直线运动，增力铰杆机构采用对称布置，使的机械夹紧装置对称美观。

5.采用双边结构，可以同时夹紧两个工件，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的一种丝杠驱动的机械加紧装置；

图2是本发明第一实施方式的机械夹紧装置；

图3是本发明第二实施方式的机械夹紧装置。

具体实施方式

实施例一

请参见图2，图2是本发明第一实施方式的机械夹紧装置。如图所示，本实施方式首先揭露的是一种单边的机械夹紧装置，该机械夹紧装置包括用于提供机械夹紧力的驱动***和用于将机械夹紧力作用到工件上的压盘30。驱动***包括丝杠驱动装置和绞杆增力装置，该丝杠驱动装置主要提供力源，该绞杆增力装置则起到将力源提供的力进行放大。其中，丝杠驱动装置包括伺服电机21、联轴器22、丝杠23和丝杠螺母24，丝杠23通过联轴器22连接在伺服电机上21，丝杠23上设有螺纹，该丝杠23和丝杠螺母24通过螺纹穿插连接，丝杠螺母24设置在一水平导轨25中，并且可以在该水平导轨25中做水平方向上的左右移动。伺服电机21连接有一外部的电机控制装置（图中未示出），该电机控制装置输出给伺服电机21启动和关闭信号。当伺服电机21接受到启动信号时，电机开始转动，带动丝杠23转动。丝杠23通过螺纹的左旋（或右旋）推动丝杠螺母24在水平方向上左右移动。

绞杆增力装置包括增力杆11和施力杆12，两者通过一连接片13在水平方向能动地铰接于所述丝杠驱动装置上。增力杆11的一端铰接在一固定面上，形成定点旋转结构，该增力杆11以该定点旋转时，与竖直方向上的夹角形成压力角α。施力杆12的一端铰接压盘30，该压盘30在竖直方向能动地设置于一竖直导轨31中，并露出该压盘30的夹紧面32。增力杆11和施力杆12的铰接端同时又与连接片15铰接，而连接片15则又铰接在丝杠螺母24上。当丝杠螺母24在丝杠23的带动下于水平方向运动时，增力杆11被带动绕定点旋转，压力角α也随之增大或减小，施力杆12在连接片15和增力杆11的联合作用下推动压盘30向下或上升。

本实施方式的具体工作过程如下所述：

（1）伺服电机处于断电状态，铰杆增力机构处于压力角α最大状态，压盘30处于初始状态；

（2）电机控制装置发出工作指令给伺服电机21，此时电机开始旋转，通过联轴器22带动丝杠23开始旋转，丝杠23将力矩转变为输出力；

（3）丝杠驱动装置将横向力通过丝杠螺母24传递给连接片15，连接片15将力输出到增力杆11和施力杆12上，推动铰杆增力机构向外运动；

（4）增力杆11向外运动时，压力角α逐渐变小，铰杆增力机构进行了第二次力放大作用，然后输出力传递到施力杆12上，此时，施力杆12带动压盘30，快速向下夹紧工件，完成夹紧工作过程；

（5）当完成工作过程后，电机控制装置发出指令，伺服电机21反转，此时，丝杠23也开始反转，带动丝杠螺母24向里运动；

（6）通过丝杠螺母24带动两个铰杆机构，压力角α慢慢变大，带动施力杆12压盘30慢慢复位。完成一个完整的工作过程。

实施例二

请参见图3，图3是本发明第二实施方式的机械夹紧装置。如图所示，本实施方式揭露的是一种双边的机械夹紧装置，包括丝杠驱动装置以及两套左右对称的设置于所述丝杠驱动装置两侧的绞杆增力装置和压盘30、30’。与实施方式一相同的是，丝杠驱动装置负责提供力源，绞杆增力装置负责将力源的力放大并提供给压盘，压盘再将受到的力作用到工件上，从而起到加紧的效果。

其中丝杠驱动装置包括伺服电机21、以及两套左右对称的设置于所述伺服电机21两侧的联轴器22、22’、丝杠23、23’和丝杠螺母24，24’。以左侧为例，丝杠23通过联轴器22连接在伺服电机上21，丝杠23上设有螺纹，该丝杠23和丝杠螺母24通过螺纹穿插连接，丝杠螺母24设置在一水平导轨25中，并且可以在该水平导轨25中做水平方向上的左右移动，该丝杠螺母24同时铰接在对应一侧的连接片15上。伺服电机21连接有一外部的电机控制装置（图中未示出），该电机控制装置输出给伺服电机21启动和关闭信号。当伺服电机21接受到启动信号时，电机开始转动，带动丝杠23转动。丝杠23通过螺纹的左旋（或右旋）推动丝杠螺母24在水平方向上左右移动。右侧的联轴器22’、丝杠23’、丝杠螺母24’和水平导轨25’与左侧的对称设置，此处不再赘述。需要指出的是，左侧的丝杠23和右侧的丝杠23’上的螺纹分别为左旋丝杠和右旋丝杠，这样在伺服电机21转动时，通过使得左右两个压盘具有同步的上升或下降动作。

左右两套绞杆增力装置分别包括增力杆11、11’和施力杆12、12’，以左侧为例，增力杆11和施力杆12通过连接片15在水平方向能动地铰接于所述丝杠驱动装置上。增力杆11的一端铰接在一固定面上，形成定点旋转结构，该增力杆11以该定点旋转时，与竖直方向上的夹角形成压力角α。施力杆12的一端铰接压盘30，该压盘30在竖直方向能动地设置于一竖直导轨31中，并露出该压盘30的夹紧面32。增力杆11和施力杆12的铰接端同时又与连接片15铰接，而连接片15则又铰接在丝杠螺母24上。当丝杠螺母24在丝杠23的带动下于水平方向运动时，增力杆11被带动绕定点旋转，压力角α也随之增大或减小，施力杆12在连接片15和增力杆11的联合作用下推动压盘30向下或上升。而右侧的增力杆11’、施力杆12’、连接片15’以及压盘30’和竖直导轨31’的连接方式与左侧对称，此处不再赘述。

本实施方式的具体工作过程如下所述：

（1）伺服电机处于断电状态，铰杆增力机构处于压力角α最大状态，压盘30、30’处于初始状态；

（2）电机控制装置发出工作指令给伺服电机21，此时伺服电机21开始旋转，通过联轴器22、22’带动丝杠23、23’开始旋转，丝杠23、23’将力矩转变为输出力；

（3）丝杠驱动装置将横向力通过丝杠螺母24、24’传递给连接片15、15’，连接片15、15’将力输出到左右两个增力杆11、11’和施力杆12、12’，推动两个铰杆增力机构向外运动；

（4）增力杆11、11’向外运动时，压力角α逐渐变小，铰杆增力机构进行了第二次力放大作用，然后输出力传递到施力杆12、12’上，此时，施力杆12、12’带动压盘30、30’，快速向下夹紧工件，完成夹紧工作过程；

（5）当完成工作过程后，电机控制装置发出指令，伺服电机21反转，此时，丝杠23、23’也开始反转，带动丝杠螺母24、24’向里运动；

（6）通过丝杠螺母24、24’带动两个铰杆增力机构，压力角α慢慢变大，带动施力杆12、12’和压盘30、30’慢慢复位。完成一个完整的工作过程。

综上所述，本发明提出了一种丝杠驱动的机械加紧装置，通过增加一套绞杆增力装置，将原本丝杠上的力进行了二次放大，增加了机械加紧的可靠程度。与现有技术相比，本发明的有点如下：

1．本发明采用伺服旋转电机为动力源，与液压、气压传动相比，具有绿色无污染的有点，而且与电机控制装置连接，易于实现自动化。

2．本发明运用丝杠，与电机控制装置一起提高了机械夹紧装置的同步性，而且与增力铰杆几个复合运用，提高了装置的夹紧力。

3．本发明中使用了增力铰杆机构和丝杠机构等增力装置，提高了机械夹紧装置的夹紧力。

4．本发明中，左右丝杠采用左旋和右旋，保证了左右同时直线运动，增力铰杆机构采用对称布置，使的机械夹紧装置对称美观。

5.采用双边结构，可以同时夹紧两个工件，提高生产效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种机械夹紧装置，其特征在于：包括丝杠驱动装置、绞杆增力装置，以及压盘，所述绞杆增力装置包括增力杆和施力杆，两者通过一连接片在水平方向能动地铰接于所述丝杠驱动装置上，所述压盘铰接在所述施力杆上，该压盘在竖直方向能动地设置于一竖直导轨中，并露出该压盘的夹紧面。

2.如权利要求1所述的机械夹紧装置，其特征在于：所述增力杆的一端铰接在一固定面上，形成定点旋转结构。

3.如权利要求1所述的机械夹紧装置，其特征在于：所述丝杠驱动装置包括伺服电机、联轴器、丝杠和丝杠螺母，所述丝杠通过联轴器连接在伺服电机上，该丝杠和所述丝杠螺母通过螺纹穿插连接，该丝杠螺母同时铰接在连接片上。

4.如权利要求3所述的机械夹紧装置，其特征在于：所述丝杠螺母在水平方向能动地设置于一水平导轨中。

5.如权利要求3所述的机械夹紧装置，其特征在于：进一步包括电机控制装置，连接在所述伺服电机上。

6.一种机械双边夹紧装置，其特征在于：包括丝杠驱动装置，以及两套左右对称的设置于所述丝杠驱动装置两侧的绞杆增力装置和压盘，所述每一侧的绞杆增力装置包括增力杆和施力杆，两者通过一连接片在水平方向能动地铰接于所述丝杠驱动装置上，所述压盘铰接在所述施力杆上，该压盘在竖直方向能动地设置于一竖直导轨中，并露出该压盘的夹紧面。

7.如权利要求6所述的机械双边夹紧装置，其特征在于：所述增力杆的一端铰接在一固定面上，形成定点旋转结构。

8.如权利要求6所述的机械夹紧装置，其特征在于：所述丝杠驱动装置包括伺服电机、以及两套左右对称的设置于所述伺服电机两侧的联轴器、丝杠和丝杠螺母，所述每一侧的丝杠通过联轴器连接在伺服电机上，该丝杠和所述丝杠螺母通过螺纹穿插连接，该丝杠螺母同时铰接在对应一侧的连接片上。

9.如权利要求8所述的机械夹紧装置，其特征在于：所述左右对称的两个丝杠分别为左旋丝杠和右旋丝杠。

10.如权利要求8所述的机械夹紧装置，其特征在于：所述丝杠螺母在水平方向能动地设置于一水平导轨中。

Images