CN111230529A - 平衡夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开的平衡夹具，包括液压平衡部，其包括：缸体，其上形成有相互连通的工作腔与储液腔，工作腔在缸体上具有腔上开口；活塞，其配合地设置于工作腔内；夹具载体，其经腔上开口连接到活塞。本发明的平衡夹具，通过其自身设置的液压平衡结构，有效地提高了机加工生产的效率，无需为了实现夹具的液压平衡而额外地配置液压设备，简化了设备。

Description

平衡夹具

技术领域

本发明属于机加工夹具技术领域，具体涉及一种液压自平衡的平衡夹具。

背景技术

机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，又称卡具(qiǎjǜ)。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好(定位)、夹牢(夹紧)。

这些夹具在加工大型零件时，为了避免零件受力不均而发生形变，通常会采用液压装置为其提供平衡支撑。为了实现这一点，现有技术方案是通过在夹具上额外地配置液压泵，以获取液压支撑，这就需要在加工设备外额外地连接一套液压***，不仅仅增加了整体***的结构和规模，也因为需要设置额外的整套的液压设备，使得成本有较大的增加。此外因为是额外设置的液压设备，一旦其出现故障就需要进行维护，无形中增加了生产加工的成本，并且影响效率。

发明内容

本发明公开的平衡夹具，其夹具自身通过设置的工作腔与液压腔的配合，可以实现自身的液压平衡，从而起到简化结构，通过直接维护替换，可以有效提升生产加工和设备维护的效率，降低成本的目的，还便于维护，有利于大规模扩展应有。

本发明公开的平衡夹具，包括液压平衡部，其包括：

缸体，其上形成有相互连通的工作腔与储液腔，工作腔在缸体上具有腔上开口；

活塞，其配合地设置于工作腔内；

夹具载体，其经腔上开口连接到活塞。(用于将直接支持或夹持工件的部分通过该夹具载体连接到活塞，这就使得夹具载体其部分可以经腔上开口暴露)。更进一步地，缸体上部对应于腔上开口还设置有顶封，顶封上具有顶封口，其与腔上开口配合，使夹具载体至少其载台可以由该顶封口暴露，而便于夹持或者支持工件，该顶封用于限定夹具载体。

更进一步地，有关缸体限定为：工作腔贯通缸体并且其一对对面上形成开口，即腔上开口和腔下开口，储液腔在该一对对面中的一个面上具有开口，可以与腔上开口在同侧，工作腔与储液腔的底部连通。

优选地，工作腔与储液腔相邻设置且两者向缸体内的凹陷方向相同。优选地，储液腔与工作腔相邻的侧壁至少部分与工作腔的对应侧壁平行。

优选地，缸体上还形成有压力腔，压力腔其一端开口位于缸体的侧壁，压力腔另一端向缸体内延伸，工作腔与储液腔均连通到压力腔。

优选地，压力腔形成于储液腔下方。

优选地，缸体上还形成有外接管Ⅰ和外接管Ⅱ，外接管Ⅰ和外接管Ⅱ相邻设置于压力腔位于缸体上远离工作腔的一侧，外接管Ⅰ和外接管Ⅱ均与压力腔连通。

优选地，外接管Ⅰ和外接管Ⅱ分别与压力腔的交汇形成有过渡段Ⅱ和过渡段Ⅲ。

优选地，过渡段Ⅲ形成于储液腔下部且连通到储液腔底部。

优选地，储液腔底部还形成有下沉部，下沉部由储液腔底面向压力腔的方向凹陷并连通到过渡段Ⅲ。

优选地，下沉部底部还设置有过渡管，过渡管连通在过渡段Ⅲ与下沉部之间。

优选地，工作腔还连通有过渡段Ⅰ，过渡段Ⅰ与过渡段Ⅱ连通。

本发明公开的平衡夹具的一种改进，夹具载体包括载台和凸体，载台其具有用于支持工件的工作面(该工作面对工件的支持可以为直接将工件安置到其上，也可以为通过其它或者连接件将工作间接地限定，该工作面可以为一个平面的平台结构，也可以为为配合工件形状而设计的限制结构，如为了配合工件上的凸出部分而设置具有的槽或者台阶等等，也可以为为了夹持设置的具有卡合臂的卡夹结构，如通过可以调节位置的卡合臂将工件夹持其间等)，凸体偏离工作面地(这种偏离工作面是为了降低凸体对工作面的占据，从而尽量获得更大的承载空间)连接到载台并向载台外侧凸出；

活塞还包括安装孔，凸体配合地设置于安装孔。

本发明公开的平衡夹具的一种改进，载台和凸体均为柱结构，载台的最大径大于凸体的最大径，载台的顶面为工作面，载台的底面连接有凸体。

本发明公开的平衡夹具的一种改进，活塞的安装孔沿活塞的对称轴贯通活塞。

本发明公开的平衡夹具的一种改进，凸体上远离载台的另一侧还形成有限制体。

本发明公开的平衡夹具的一种改进，液压平衡部还包括弹簧，弹簧其设置于工作腔内，并且至少一端套设在限制体外侧并对夹具载体形成弹性支持。

本发明公开的平衡夹具的一种改进，工作腔贯穿缸体并在其一对面上分别形成腔上开口和腔下开口。

本发明公开的平衡夹具的一种改进，液压平衡部还包括封底，封底与腔下开口之间成密封的连接。进一步地，封底其边沿还设置有密封槽Ⅱ，所述密封槽Ⅱ还匹配地设置有密封件Ⅱ，通过该配合设置于密封槽Ⅱ中的密封件Ⅱ，以实现了在非拆卸状态下，也就是封底对腔下开口有效封闭的状态下，实现了封底与腔下开口两者之间的紧密配合，以防在非工作状态或者工作状态下出现泄漏。

本发明公开的平衡夹具的一种改进，弹簧的另一端支持到封底并对夹具载体形成弹性支持。

本发明公开的平衡夹具的一种改进，为了实现夹具载体受到活塞的压力驱动，也就是活塞在工作腔中受液压力而进行移动，还可以设置以气缸或者电机等动力源的动力装置，可以用来调节缸体中液压介质的压力，也就是通过该压力的调节来调整工作腔中活塞的移动，从而驱动夹具载体对工件的支撑或者夹持。这里动力装置设置有用于与压力腔配合的压力轴，其设置于压力腔内并与压力腔内壁形成紧密的配合，通过压力轴在压力腔内沿压力轴延伸方向的移动，也就是调整压力轴在压力腔内的深度，即调整对压力腔中液压介质的施压程度，而实现对夹具载体的支持。进一步地，为了驱动压力轴，其可以连接到气缸，这里可以直接选择往复直线气缸，通过该气缸的往复活塞连接驱动压力轴，而通过该往复活塞的运动而带动压力轴在压力腔中的运动。当然这里的驱动也可以由电机驱动的直线行程丝杆实现，也就是可以由电机驱动的并列咬合的两个配合螺杆实现的，其中一个螺杆由电机转轴驱动在限定的位置旋转，而另一个螺杆则在咬合螺纹的配合驱动下实现该另一个螺杆在其旋转轴的延伸方向移动，从而将电机的转动转变为直线运动。进一步地，为了提高压力轴与压力腔之间的密封配合性，压力轴上还设置有压力密封圈。更进一步地，压力密封圈设置于压力轴的密封位，该密封可以为向压力轴内凹陷的环形槽。进一步地，为了限定压力轴，以使其与压力腔获得更好的配合，还可以设置压力轴座，其上具有与压力轴配合的压力轴孔，通过该压力轴座将压力轴限定于缸体，以实现其限定与连接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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是本发明平衡夹具的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明平衡夹具的缸体的一种实施例立体示意图；

图3是图2实施例的又一个方向的立体示意图；

图4是图2实施例的内部水平方向内部管路的结构示意图；

图5是图2实施例的内部竖直方向与出液腔连接的内部管路的结构示意图；

图6是本发明平衡夹具的液压平衡部的一种实施例的结构示意图；

图7是本发明平衡夹具的动力装置的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

如图1所示，本发明的平衡夹具，其自身形成了一个结果简单的液压平衡整体结构，也就是可以如图所示的直接由液压平衡部100与动力装置200形成，这里最重要的就是，在液压平衡部的缸体中形成有类似液压缸的工作腔和类似于油箱的储液腔，由此再在动力源如气缸的作用下，对夹具的缸体内部的介质压力，如液压油的压力进行调节，进而在机加工时，对夹持或者安置于载台117上的工件受力进行缓冲。

如图2-图5所示，作为液压平衡部的一种实施方式：

缸体101形成有工作腔105和储液腔106，其中工作腔105主要用于实现对工件的液压支撑，主要通过设置于其中的活塞112进行支持，而储液腔106主要用于实现对液压介质的存储，通过两者在缸体101上的连通配合，实现了工作腔105与储液腔106之间的液压力平衡，从而满足自平衡的要求。工作腔105贯通缸体101并且其一对对面上形成开口，储液腔106在该一对对面中的一个面上具有开口，该开口通常处于密封封闭状态，此时工作腔105与储液腔106的底部连通，可以获得有效的平衡缓冲状态，工作腔105在同侧的开口则用于设置由液压活塞112支撑的夹具部分，该部件用于支撑夹持工件，在工作状态时，活塞112在工作腔105内发生液压缓冲，而工作腔105的另外一个开口则在常规状态下予以封闭，该开口主要方便用于加工、检修、安装等。此时，可以进一步地设置，工作腔105与储液腔106相邻设置且两者向缸体101内的凹陷方向相同，如图1所示情形，这就使得缸体的缸体101在加工性以及工作腔105和储液腔106之间的连接和控制具有较高的便利性。优选地，储液腔106与工作腔105相邻的侧壁至少部分与工作腔105的对应侧壁平行，这就使得储液腔106具有更多的工作介质储备能力，满足在工作中的缓冲要求。缸体上部对应于腔上开口还设置有顶封111，顶封111上具有顶封口，其与腔上开口配合，使夹具载体至少其载台可以由该顶封口暴露，而便于夹持或者支持工件，该顶封用于限定夹具载体

为了承载待加工的工件，活塞112上还设置有夹具载体，其经腔上开口连接到活塞112。为了提高活塞112与工作腔之间的密闭性，活塞112上还可以设置有密封圈Ⅰ113，当然为了使密封圈Ⅰ113良好地限定到活塞112上，在活塞112主体还可以环周向设置安装槽，密封圈Ⅰ113就可以设置于该安装槽内。在图中，密封圈Ⅰ113和匹配的安装槽可以对应地设置有三组，当然也设置为其它的数量组合。此时，有了密封圈的配合，活塞112的最大外径可以稍小于工作腔的内径。夹具载体包括载台117和凸体110，载台117其具有用于支持工件的工作面(该工作面对工件的支持可以为直接将工件安置到其上，即可以为如图6中所展示的平台形式，也可以为通过其它或者连接件将工作间接地限定，该工作面可以为一个平面的平台结构，也可以为为配合工件形状而设计的限制结构，如为了配合工件上的凸出部分而设置具有的槽或者台阶等，通过该凹槽或者台阶等对相应部位的支撑，从而起到限定支撑工件的作用，也可以为为了夹持设置的具有卡合臂的卡夹结构，如通过可以调节位置的卡合臂将工件夹持其间等)，凸体110偏离工作面地(这种偏离工作面是为了降低凸体110对工作面的占据，从而尽量获得更大的承载空间)连接到载台117并向载台117外侧凸出。如图6所示的，展示了凸体110在载台117的工作面另一侧凸出的情形，这就是一种近T形台的结构，是满足本方案要求的。此时为了满足夹具载体与活塞112的配合，活塞112还可以设置贯通活塞112的安装孔，以将凸体110配合地设置于安装孔内，此时凸体110与活塞112可以同轴设置，并且可以满足凸体110与安装孔之间紧密地密封配合，从而有效地满足液压需求。如图中所展示的情形，这里的载台117和凸体110可以均为柱结构，特别是同轴设置的圆柱结构，并且为了获得承载能力，载台117的最大径大于凸体110的最大径，载台117的顶面为工作面，载台117的底面连接有凸体110。

当然液压平衡部还可以设置弹簧116，以使夹具载体获得弹性恢复以及复位能力，弹簧116其设置于工作腔内，并且至少一端套设在限制体外侧并对夹具载体形成弹性支持，此时夹具载体在使用时，也就是图中的载台117承载工件后，就会使活塞112在受到液压支撑的同时，还受通弹簧116的弹性支持，并且在加工完成的工件移除后，弹簧116则会进一步推动活塞112复位，也就使夹具载体复位。当然为是夹具载体与弹簧116具有更好的配合性能，凸体110上远离载台117的另一侧还形成有限制体，限制体用于限制到弹簧116的一端，从而可以固定弹簧116的连接，并且该凸出的限制体也可以起到限定和导向受力的作用，避免在允许过程中发生受力便宜，而影响工作腔寿命，图中的弹簧116为套设到限制体上。

当然为了获得良好的加工以及维护性能，这里的工作腔可以贯穿缸体并在其一对面上分别形成腔上开口和腔下开口，在一般情况下，腔下开口由封底进行封闭，封底与腔下开口之间成密封的连接。进一步地，封底其边沿还设置有密封槽Ⅱ，密封槽Ⅱ还匹配地设置有密封件Ⅱ115，通过该配合设置于密封槽Ⅱ中的密封件Ⅱ115，以实现了在非拆卸状态下，也就是封底对腔下开口有效封闭的状态下，实现了封底与腔下开口两者之间的紧密配合，以防在非工作状态或者工作状态下出现泄漏。

在设置了封底114后，弹簧116的另一端支持到封底114并对夹具载体形成弹性支持，在一般形态下，特别是工作状态下，夹具承载了工件后，受压的夹具载体就与封底从弹簧116的两端限制使其处于压缩状态，即在图中夹具载体受压下移，而在加工完成工件移除后，弹簧116发生恢复而是夹具载体上移复位。当然为了进一步地将封底限定到缸体下部，可以在缸体底部进一步地限定有底座118，这就使得封底114能更好地被限定到缸体101底部。底座118可以通过螺丝穿过底座118上的通孔而连接到缸体底部的螺孔上。

缸体101上还形成有压力腔102，这是为了与动力装置配合，通过调节压力腔102的压力而进一步地调整工作腔105的压力，从而调节对工件的承载能力，压力腔102其一端具有开口位于缸体101的侧壁，压力腔102另一端向缸体101内延伸，成封闭结构，工作腔105与储液腔106均连通到压力腔102，主要用于外界动力源提供压力并至少向工作腔105传递压力。这里的压力腔102是为了与气缸等动力源配合，为工作腔105提供足够的工作液压力，这种压力同样会在工作腔105与储液腔106之间传递。进一步地，压力腔102形成于储液腔106下方。

缸体101上还形成有外接管Ⅰ104和外接管Ⅱ103，该两者在工作状态下通常处于封闭状态，外接管Ⅰ104和外接管Ⅱ103相邻设置于压力腔102位于缸体101上远离工作腔105的一侧，外接管Ⅰ104和外接管Ⅱ103均与压力腔102连通。进一步地，外接管Ⅰ104和外接管Ⅱ103分别与压力腔102的交汇形成有过渡段Ⅲ1021和过渡段Ⅲ1022。此时，过渡段Ⅲ1022形成于储液腔106下部且连通到储液腔106底部。

如图2，储液腔106底部还形成有下沉部107，下沉部107由储液腔106底面向压力腔102的方向凹陷并连通到过渡段Ⅲ1022。

下沉部107底部还设置有过渡管108，过渡管108连通在过渡段Ⅲ1022与下沉部107之间。

工作腔105还连通有过渡段Ⅰ1031，过渡段Ⅰ1031与过渡段Ⅲ1021连通。在图3中，过渡段Ⅰ1031与外接管Ⅱ103的中心线重合，也就是两者的延伸方向相同。在一般状态下外接管Ⅰ104和外接管Ⅱ103均有封堵件120进行封闭。

为了实现夹具载体受到活塞112的压力驱动，也就是活塞112在工作腔中受液压力而进行移动，还可以设置以气缸201或者电机等动力源的动力装置，可以用来调节缸体中液压介质的压力，也就是通过该压力的调节来调整工作腔中活塞112的移动，从而驱动夹具载体对工件的支撑或者夹持。这里动力装置设置有用于与压力腔配合的压力轴，其设置于压力腔内并与压力腔内壁形成紧密的配合，通过压力轴在压力腔内沿压力轴延伸方向的移动，也就是调整压力轴在压力腔内的深度，即调整对压力腔中液压介质的施压程度，而实现对夹具载体的支持。为了驱动压力轴，其可以连接到气缸，这里可以直接选择往复直线气缸，通过该气缸的往复活塞连接驱动自身的动力轴202，而通过该动力轴202的运动而带动压力轴205在压力腔中的运动。当然这里的驱动也可以由电机驱动的直线行程丝杆实现，也就是可以由电机驱动的并列啮合的两个配合螺杆实现的，其中一个螺杆由电机转轴驱动在限定的位置旋转，而另一个螺杆则在咬合螺纹的配合驱动下实现该另一个螺杆在其旋转轴的延伸方向移动，从而将电机的转动转变为直线运动。

为了提高压力轴与压力腔之间的密封配合性，压力轴205上还设置有压力密封圈206。压力密封圈设置于压力轴的密封位，该密封可以为向压力轴内凹陷的环形槽，如图7所示的，这里的压力轴和密封为可以设置有多组配合，图中即设置有两组。

此外，为了限定压力轴，以使其与压力腔获得更好的配合，并且具有更好的稳定性，还可以设置压力轴座203，其上具有与压力轴配合的压力轴孔204，也就是压力轴205穿过压力轴孔204进而限定地进入到压力腔，通过该压力轴座将压力轴限定于缸体，以实现其限定与连接。

在工作时，采用气缸为动力源时，气缸的轴将动力传导到压力轴为压力腔102内的液压介质进行加压，此时，工作腔105中的介质经过渡段Ⅰ1031与过渡段Ⅲ1021中介质的压力传递受到压力，而使工作腔105的活塞112受力而支持其上的夹具载体对工件进行支持，同时由于工作腔105与储液腔106是通过过渡段Ⅰ1031、过渡段Ⅲ1021、过渡段Ⅲ1022、过渡管108以及下沉部107之间连通进行压力传递的，故而工件安置到夹具载体上而经由工件腔活塞112给予的压力可以传递到储液腔106以及反馈到压力腔102进行缓冲，同时连接到凸体110的弹簧116也通过弹簧116缓冲对夹具载体的收到的工件压力进行缓冲，从而避免出现无缓冲的刚性冲击，也避免对额外的液压***的需求，从而从根本上实现了夹具自身***平衡，简化加工设备的结构。在加工结束，工件移除夹具载体，也就是移出载台117上后，工作腔压力释放，随之储液腔以及压力腔的液压介质的压力同样被释放，弹簧116支持夹具载体进行复位，气缸即可实施反向操作，即将压力轴抽出压力腔，从而进一步地释放介质压力，使夹具液压平衡***恢复到非工作状态。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.平衡夹具，包括液压平衡部，其包括：

缸体，其上形成有相互连通的工作腔与储液腔，所述工作腔在缸体上具有腔上开口；

活塞，其配合地设置于工作腔内；

夹具载体，其经腔上开口连接到活塞。

2.根据权利要求1所述的平衡夹具，其特征在于，所述夹具载体包括载台和凸体，所述载台其具有用于支持工件的工作面，所述凸体偏离工作面地连接到载台并向载台外侧凸出；

所述活塞还包括安装孔，所述凸体配合地设置于安装孔。

3.根据权利要求2所述的平衡夹具，其特征在于，所述载台和凸体均为柱结构，所述载台的最大径大于凸体的最大径，所述载台的顶面为工作面，所述载台的底面连接有凸体。

4.根据权利要求2所述的平衡夹具，其特征在于，所述活塞的安装孔沿活塞的对称轴贯通活塞。

5.根据权利要求4所述的平衡夹具，其特征在于，所述凸体上远离载台的另一侧还形成有限制体。

6.根据权利要求1-5任一所述的平衡夹具，其特征在于，所述液压平衡部还包括弹簧，所述弹簧其设置于工作腔内，并且至少一端套设在限制体外侧并对夹具载体形成弹性支持。

7.根据权利要求6所述的平衡夹具，其特征在于，所述工作腔贯穿缸体并在其一对面上分别形成腔上开口和腔下开口。

8.根据权利要求7所述的平衡夹具，其特征在于，所述液压平衡部还包括封底，所述封底与腔下开口之间成密封的连接。

9.根据权利要求8所述的平衡夹具，其特征在于，所述弹簧的另一端支持到封底并对夹具载体形成弹性支持。

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