CN207272530U - 一体式气动夹紧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式气动夹紧器，包括缸体组件、连杆组件和夹臂组件，其中，所述连杆组件设置在所述缸体组件内，其包括活塞以及用于将所述活塞的往复直线运动转换为旋转运动的连杆传动机构；所述夹臂组件设置在所述缸体组件外并与所述连杆传动机构相连，以在所述连杆传动机构的带动下旋转；所述缸体组件内还设有用于与所述连杆传动机构配合的自锁机构。本实用新型的一体式气动夹紧器带自锁功能、夹紧力大且精确可靠、采用了标准模块化结构、采用了全封闭一体式设计，保证了内部结构的安全。

Description

一体式气动夹紧器

技术领域

本实用新型涉及工件夹紧领域，具体涉及一种一体式气动夹紧器。

背景技术

自动化控制领域，特别是汽车焊接装配行业，通常在夹具及抓手上采用夹紧器/机构，以实现对车身件的夹紧。

传统汽车焊接装配制造业对夹紧器/机构的基本要求如下：

1、夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。

2、夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损坏零件表面质量。

3、夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调的。

4、结构力求简单，便于制造和维修。

目前传统汽车焊接装配制造业使用的夹紧器是拉杆式气缸，拉杆式气缸普遍存在几个不足：

1、一般无自锁功能，安全性能不够完善。

2、夹紧力小，而且会随气源波动而波动，采用的杠杆结构，容易造成压力过紧或空压，对冲压件的形变补偿不能保证一致性，影响焊接质量。

3、非模块化设计，零配件多且没有统一的标准，易造成设计繁琐，非标件数量较多，增加用户备件压力，且不易安装调试，长期使用后连接件易磨损松动，需要经常维护，大大增加了维护成本。

4、非封闭式设计，最主要的活塞杆运动机构长期暴露在外，容易受到焊渣侵蚀，导致气缸损坏。

5、没有统一的标准规定信号输出端口位置，易造成夹具布局混乱，为今后的正常生产和设备维修留下隐患，且感应元件外置，信息可靠性和防外力损伤能力有限。

6、打开角度调节需在设计时就确定，且无法实现无极可调，无法应对现场突发需要调角度的需求。

7、圆形缸体，容易发生自转，且气缸行程长，导致夹具占用空间多。

8、气缸打开无缓冲，内部活塞杆部件长期与下盖撞击，使用寿命无法保障。

9、无手柄设置，无法在现场突发断气后，实现手动对工件的夹紧。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一体式气动夹紧器，该夹紧器具有自锁功能、夹紧力大且精确可靠、标准模块化结构、全封闭一体式设计。

为实现上述目的，本实用新型提供一种一体式气动夹紧器，包括缸体组件、连杆组件和夹臂组件，其中，

所述连杆组件设置在所述缸体组件内，其包括活塞以及用于将所述活塞的往复直线运动转换为旋转运动的连杆传动机构；

所述夹臂组件设置在所述缸体组件外并与所述连杆传动机构相连，以在所述连杆传动机构的带动下旋转；

所述缸体组件内还设有用于与所述连杆传动机构配合的自锁机构。

进一步地，所述缸体组件由上至下包括壳体、上盖、缸体和下盖，所述上盖和下盖上分别设置有气孔，所述活塞容纳于缸体中，所述连杆传动机构穿过上盖的气孔与所述活塞相连。

优选地，所述连杆传动机包括与所述活塞相连的活塞杆，所述活塞杆中容纳有丝杆，所述活塞杆和丝杆穿过上盖与一容纳于壳体中的叉形件相连，所述叉形件通过一连接块与一安装在壳体上的转动轴相连。

优选地，所述活塞杆与所述丝杆和叉形件螺纹连接。

优选地，所述自锁机构包括纵向设置在所述壳体顶部的回位销以及设置在所述壳体内部上方的加强钢片，所述叉形件与所述连接块通过一连接块滚针轴承连接，当活塞运动至行程顶部时，所述连接块滚针轴承与加强钢片过盈配合且将所述连接块将回位销顶起以实现自锁。

进一步地，所述活塞通过一纵向设置的调节螺丝与活塞杆相连，所述下盖上设置有与调节螺丝位置对应的缓冲圈。

优选地，所述连杆组件上设有感应件，所述缸体组件外侧设有用于检测所述感应件的位置的传感器组件。

进一步地，所述传感器组件包括固定在所述缸体组件外侧的传感器支架以及固定在该传感器支架上的传感器。

优选地，所述缸体为扁缸。

进一步地，所述夹臂组件包括两个固定连接于所述转动轴两端的夹臂。

相较而言，本实用新型的一体式气动夹紧器，具有如下优点：

1、增设了自锁机构，使夹臂组件在夹紧位置自动锁死，即使失去工作气压，工件也能被安全夹紧，安全性高。

2、通过采用连杆组件，用相对较小的工作气压就可以产生较大的夹紧力；在消耗同等的压缩空气的情况下，该夹紧器比普通拉杆式气缸产生的压力要大4～6倍，且夹紧力大，恒定，不受气源波动的影响，内置机械限位，转动部件有轴承，保证其夹紧重复精度及夹紧力。

3、标准模块化结构，输出扭矩值固定，方便夹具设计及型号选择，并可大大降低最终用户的备件需求，约降低80％的备件量，由于其高度集成，可快速维护，十分便利。

4、全封闭一体式设计，即连杆组件设置在缸体组件内部，防止焊接过程中，焊渣飞溅对气缸活塞杆的损伤，降低维修需求。

5、感应件集成在缸体组件内部，抗干扰能力强，信息检测准确可靠，特别适合于要求高的自动化线。

6、活塞杆行程可调，从而使夹臂组件打开角度无极可调，一款气缸即可实现5°～135°的调节。

7、缸体组件中的缸体为扁缸设计，可有效防止自转。

8、下盖上设有缓冲垫，打开时末端位置经过缓冲，运动平稳，不产生冲击，有效的保证了气缸的使用寿命。

附图说明

图1A是本实用新型的一体式气动夹紧器的主视图；

图1B是沿图1A中A-A线的剖视图；

图1C是本实用新型的一体式气动夹紧器的立体图；

图2A是本实用新型的一体式气动夹紧器的缸体组件的主视图；

图2B是沿图2A中B-B线的剖视图；

图3A是本实用新型的一体式气动夹紧器的连杆组件的侧面剖视图；

图3B是本实用新型的一体式气动夹紧器的连杆组件的主视图；

图3C是本实用新型的一体式气动夹紧器的连杆组件的立体图；

图3D是图3A-3C的连杆组件中的转动轴的示意图；

图4A是本实用新型的一体式气动夹紧器的传感器组件的主视图；

图4B是本实用新型的一体式气动夹紧器的传感器组件的侧视图；

图5A是本实用新型的一体式气动夹紧器的夹臂组件的剖视图；

图5B是本实用新型的一体式气动夹紧器的夹臂组件的俯视图；

图5C是本实用新型的一体式气动夹紧器的夹臂组件的立体图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本实用新型的功能、特点。

如图1A-图1C所示，本实用新型的一体式气动夹紧器包括：缸体组件、连杆组件、传感器组件和夹臂组件。其中，连杆组件设置于缸体组件内部，其中包括用于在缸体组件中作往复运动的活塞1以及用于将活塞1的往复直线运动转换为旋转运动的连杆传动机构，连杆传动机构上设有感应件。传感器组件设置于缸体组件外侧，用于检测连杆传动机构上的感应元件的位置。夹臂组件设置于缸体组件外侧，与连杆传动机构相连，并在连杆传动机构的带动下在一夹紧位置与一放开位置之间旋转，从而夹紧或放开工件。

结合图1A-1C及图2A-2B所示，缸体组件由上至下包括壳体23、上盖16、缸体20和下盖17。其中，壳体23为铝合金材料，结构紧凑，美观且重量轻，也可采用其他可防焊渣的金属材料，用于保护内部组件不受外部焊渣飞溅而损坏。壳体23分为左右两半，两半之间由三个螺栓及两个销钉进行连接。壳体23内部上方设置有夹臂连接孔，夹臂连接孔内容纳有壳体滚针轴承18，此外还设置有加强钢片11，用于与连杆组件配合以实现自锁。一回位销10纵向设置在壳体23顶部的圆孔内，当夹紧器处于自锁状态时，回位销10会顶起，解除自锁状态后，回位销10落下。上盖16中设置有供气体进出的气孔，气孔内设置有防尘圈24及杆用密封圈25，上盖16上表面通过销钉与壳体23进行连接。缸体20优选为扁缸，其固定在上盖16和下盖17的U形槽内。下盖17同样设置有供气体进出的气孔，该气孔可通过螺纹塞30封闭，气孔内设置有缓冲圈27，且上盖16、下盖17的U行槽内均设置有O型圈26。四根螺杆分别穿过下盖17与上盖16的四个通孔，最终与壳体23下方的螺纹孔进行连接，从而将壳体23、上盖16、缸体20和下盖17固定在一起。

结合图1A-1C及图3A-图3C所示，连杆组件主要包括活塞1及由调节螺丝2、活塞杆7、丝杆6、叉形件3、连接块14、转动轴15构成的连杆传动机构。其中，调节螺丝2穿过活塞1上的螺丝孔与活塞杆7以销钉形式进行连接，活塞1材料为铝合金，活塞1的螺丝孔两侧分别设有一个槽，每个槽内分别设置一弹簧29和一钢珠28，钢珠28最终与调节螺丝2的螺丝头顶面上的半圆槽相接触，可有效避免夹紧器在调好角度后，角度自动发生改变。活塞密封圈32设置在活塞1的***，与缸体20接触，在活塞1往复运动时，起到密封作用，防止气体漏出。活塞杆7中容纳有丝杆6，活塞杆7的内部螺纹与丝杆6的外部螺纹配合连接，通过调节两者之间的螺纹连接长度，从而可改变活塞1的行程。活塞杆7和丝杆6穿过上盖17与容纳于壳体29中的向上分叉的叉形件3相连，丝杆6的上端容纳于叉形件3底部的孔内并用销钉进行连接，活塞杆7与叉形件3之间通过细牙螺纹连接，通过调节螺纹连接长度，也可改变活塞1的行程，从而实现整个夹紧器的无极可调。叉形件3通过连接块14与转动轴15相连，从而将活塞1的往复运动转换为转动轴15的旋转运动。具体的，连接块14的一端置于叉形件3的两个叉臂之间，一长销钉13穿过叉形件3的两个叉臂及连接块14，以螺钉进行连接，且长销钉13两端分别套设有连接块滚针轴承19。当活塞1运动至行程顶部时，叉形件3随之运动至加强钢片11处，连接块滚针轴承19与加强钢片11过盈接触后仍继续向上运动一段距离，使连接块14与叉形件3形成一定夹角，最后连接块14将回位销10顶起，从而实现自锁，保证工件在去工作气压时仍处于夹紧状态。连杆组件本身存在增力效果，可用较小工作气压产生较大夹紧力。连接块14的另一端置于转动轴15(转动轴见图3D)的两个连接臂之间形成的凹槽内，短销钉12穿过转动轴15的两个连接臂及连接块14的另一端，并以弹性圆柱销进行连接固定。转动轴15穿过设置于壳体23上的壳体滚针轴承18，被左右两半壳体23压紧。此外，叉形件3上设置有叉形件感应片4，用螺栓固定，活塞杆7上设置有活塞杆感应片5，置于活塞杆7的卡槽内。

结合图1A-1C及图4A-图4B所示，传感器组件包括传感器33、传感器支架22和防尘盖板9。其中，传感器支架22以螺丝固定在壳体23外侧，传感器33的感应头穿过传感器支架22中间的方孔，以螺丝锁紧在传感器支架22上下两边，用来感应活塞杆感应片5与叉形件感应片4的位置，由此判断夹紧器的工作状态，例如处于打开还是夹紧位置。防尘盖板9设置于壳体侧面，对壳体内部起到防护作用。

结合图1A-1C及图5A-图5C所示，夹臂组件包括两个一端连接在一起的夹臂21，每个夹臂的另一端均设有一个棱形孔。其中，两个夹臂21的棱形型孔与转动轴15的两端四周相接触，螺丝穿过棱形孔将夹臂21锁死在转动轴15的四周，从而使得夹臂21能够在转动轴15带动下旋转运动以实现对工件的夹紧和放开。通过调节活塞杆7与丝杆6、叉形件3之间的螺纹连接长度，改变活塞1的行程，从而实现整个夹紧器的打开角度无极可调，使得夹臂21的打开位置与夹紧位置之间的夹角在5°～135°范围内无极可调。在本实施例中，夹臂21由一夹臂本体和一V形块8构成，该夹臂本体的末端设有一V形槽，该V形槽与V形块8的V形槽相对设置，即形成前述棱形孔。

下面结合具体实施例，详细阐述本实用新型的一体式气动夹紧器的工作原理。

气动夹紧过程：

压缩空气从下盖16侧面的气孔进入缸体20，缸体上腔的空气从上盖17侧面的气孔排出，推动活塞1向上运动，从而带动叉形件3向上运动，通过连接块14转换为转动轴15的旋转运动，进而带动夹臂21旋转，使压缩空气的压力转换为夹臂21对工件的夹紧力，在夹紧点产生增力，同时产生自锁，使工件夹紧。

气动打开过程：

压缩空气从上盖17的气孔进入缸体20，缸体下腔的空气从下盖16的气孔排出，推动活塞1向下运动，从而带动叉形件3向下运动，通过连接块14转换为转动轴15的旋转运动，进而带动夹臂21反向旋转，夹臂打开。当活塞1向下运动至行程末端时，与其相连的调节螺丝2向下运动至与之对应的缓冲圈27处，从而在缸体20中形成一个缓冲腔，致使压缩空气只能从下盖16上的缓冲孔处缓慢排出，从而使得气动打开过程的末端运动平稳，不产生冲击，起到缓冲作用，有效保证了气缸的使用寿命。

相较而言，本实用新型的一体式气动夹紧器，拥有如下优点：

1、在夹紧位置自动锁死，即使失去工作气压，工件也能被安全夹紧，安全性高，安全是生产工作的重中之重。

2、通过采用连杆组件，用相对较小的工作气压就可以产生较大的夹紧力；在消耗同等的压缩空气的情况下，该夹紧器比普通拉杆式气缸产生的压力要大4～6倍，且夹紧力大，恒定，不受气源波动的影响，内置机械限位，转动部件有轴承，保证其夹紧重复精度及夹紧力。

3、标准模块化结构，输出的扭矩值固定，方便夹具设计及型号选择，并可大大降低最终用户的备件需求，约降低80％的备件量，由于其高度集成，可快速维护，十分便利。

4、连杆组件设置在缸体组件内部，防止焊接过程中，焊渣飞溅对气缸活塞杆的损伤，降低维修需求。

5、位置感应元件集成在缸体组件内部，抗干扰能力强，信息检测准确可靠，特别适合于要求高的自动化线。

6、打开角度无极可调，一款气缸即可实现5°～135°的调节。

7、缸体组件中的缸体为扁缸设计，可有效防止自转。

8、打开时末端位置采用缓冲设计，运动平稳，不产生冲击，有效的保证了气缸的使用寿命。

以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种一体式气动夹紧器，其特征在于，包括缸体组件、连杆组件和夹臂组件，其中，

所述连杆组件设置在所述缸体组件内，其包括活塞以及用于将所述活塞的往复直线运动转换为旋转运动的连杆传动机构；

所述夹臂组件设置在所述缸体组件外并与所述连杆传动机构相连，以在所述连杆传动机构的带动下旋转；

所述缸体组件内还设有用于与所述连杆传动机构配合的自锁机构。

2.如权利要求1所述的一体式气动夹紧器，其特征在于，所述缸体组件由上至下包括壳体、上盖、缸体和下盖，所述上盖和下盖上分别设置有气孔，所述活塞容纳于缸体中，所述连杆传动机构穿过上盖的气孔与所述活塞相连。

3.如权利要求2所述的一体式气动夹紧器，其特征在于，所述连杆传动机包括与所述活塞相连的活塞杆，所述活塞杆中容纳有丝杆，所述活塞杆和丝杆穿过上盖与一容纳于壳体中的叉形件相连，所述叉形件通过一连接块与一安装在壳体上的转动轴相连。

4.如权利要求3所述的一体式气动夹紧器，其特征在于，所述活塞杆与所述丝杆和叉形件螺纹连接。

5.如权利要求3所述的一体式气动夹紧器，其特征在于，所述自锁机构包括纵向设置在所述壳体顶部的回位销以及设置在所述壳体内部上方的加强钢片，所述叉形件与所述连接块通过一连接块滚针轴承连接，当活塞运动至行程顶部时，所述连接块滚针轴承与加强钢片过盈配合且所述连接块将回位销顶起以实现自锁。

6.如权利要求3所述的一体式气动夹紧器，其特征在于，所述活塞通过一纵向设置的调节螺丝与活塞杆相连，所述下盖上设置有与调节螺丝位置对应的缓冲圈。

7.如权利要求1所述的一体式气动夹紧器，其特征在于，所述连杆组件上设有感应件，所述缸体组件外侧设有用于检测所述感应件的位置的传感器组件。

8.如权利要求7所述的一体式气动夹紧器，其特征在于，所述传感器组件包括固定在所述缸体组件外侧的传感器支架以及固定在该传感器支架上的传感器。

9.如权利要求1所述的一体式气动夹紧器，其特征在于，所述缸体为扁缸。

10.如权利要求3所述的一体式气动夹紧器，其特征在于，所述夹臂组件包括两个固定连接于所述转动轴两端的夹臂。