卡盘装置的制作方法

本发明涉及激光切割加工技术领域，特别是涉及一种卡盘装置。

背景技术：

在管材加工中，经常需要使用卡盘来夹紧定位。现有的卡盘多使用气缸或液压缸来驱动实现工件的夹紧，不同的夹持范围的卡盘，其气缸或液压缸需定制。

气缸或液压缸装置工作时必须和卡盘一起旋转，气缸或液压缸使用旋转密封装置来实现压力的持续供给，旋转密封装置必须和旋转主轴同轴安装。为了适应工件穿过卡盘的情况，旋转密封装置需做成环形或空心的结构，旋转密封装置密封性差且对结构及安装精度要求高，在工件加工过程中，灰尘和金属渣比较多，容易进入旋转密封圈内，使旋转密封圈易磨损并失效，导致机器的故障率高，加工成本高。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种安装方便且加工成本低的卡盘装置。

一种卡盘装置，包括：

卡盘架；

旋转支撑件，设置在所述卡盘架上，所述旋转支撑件为中空且两端具有开口；

滑环，所述滑环嵌设在所述旋转支撑件内且可沿所述旋转支撑件的轴向运动；

驱动机构，连接设置于所述卡盘架上以驱动所述滑环沿所述旋转支撑件的轴向运动；

卡爪机构，包括对称设置在所述旋转支撑件上且可沿所述旋转支撑件的径向运动的至少两个卡爪；

连接件，所述连接件的一端与所述滑环连接、另一端与所述卡爪机构连接，所述滑环沿所述旋转支撑件的轴向运动时带动所述连接件转动以驱动所述卡爪沿径向移动，实现对穿过所述旋转支撑件的工件的夹紧或松开。

在其中一个实施例中，所述旋转支撑件包括外圈、嵌设于所述外圈内且固定于所述卡盘架的内圈，所述外圈可相对于所述内圈转动，所述连接件设置在所述外圈与所述内圈之间，所述卡爪机构的一侧与所述外圈连接固定。

在其中一个实施例中，所述滑环内侧开设有环形槽，所述环形槽内嵌设有轴承，所述轴承可相对于所述滑环转动，所述轴承随所述滑环的轴向移动而移动。

在其中一个实施例中，所述连接件包括连接固定于所述滑环的内圆周壁的滑座、连接设置在所述滑座与所述卡爪之间的杠杆，所述滑座随所述滑环轴向移动时带动所述杠杆转动，所述杠杆驱动所述卡爪沿径向移动。

在其中一个实施例中，所述杠杆包括一体设置的第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂与所述第二连接臂之间具有夹角，所述第一连接臂与所述第二连接臂形成有折弯，所述折弯处穿设有连接固定于所述外圈的固定轴，所述杠杆能绕所述固定轴转动，所述第一连接臂与所述卡爪活动连接，所述第二连接臂与所述滑座活动连接。

在其中一个实施例中，所述卡爪包括与所述外圈连接固定的连接座、滑动设置在所述连接座上的滑块、设置在所述滑块远离所述外圈的一侧的卡持件，所述第一连接臂与所述滑块活动连接。

在其中一个实施例中，所述滑块远离所述内圈的一侧开设有缺口，所述卡持件设置于所述缺口处，所述卡持件沿径向方向一侧突伸于所述缺口或与所述缺口平齐。

在其中一个实施例中，所述卡持件为转动设置于所述滑块上的滚筒。

在其中一个实施例中，所述滑块的底部开设有第一容置槽，所述滑座与所述杠杆相对的一侧设置有第二容置槽，所述第一连接臂的端头与所述第一容置槽形成万向节结构，所述第二连接臂的端头与所述第二容置槽且形成万向节结构。

在其中一个实施例中，所述外圈包括基座、与所述基座连接的套筒，所述基座的外圆周设置有用于配合驱动所述外圈转动的外轮齿；所述套筒的圆周壁开设有条形孔，所述滑环的外圆周壁沿径向延伸设置有连接轴，所述连接轴穿过所述条形孔，所述驱动机构为通用气缸，所述通用气缸通过球形铰支座铰接于所述卡盘架，所述通用气缸的驱动杆通过铰接轴与所述连接轴连接，所述通用气缸通过所述球形铰支座可从第一位置转动至第二位置，所述通用气缸位于所述第一位置时所述铰接轴与所述连接轴连接，所述通用气缸位于所述第二位置时所述铰接轴与所述连接轴分开。

在其中一个实施例中，所述卡爪机构包括第一组卡爪机构和第二组卡爪机构，每组卡爪机构具有两个所述卡爪，所述第一卡爪机构上的两个卡爪与所述第二卡爪机构上的两个卡爪的布设方向垂直。

上述卡盘装置，由于在旋转支撑件内设置有滑环和连接件，滑环轴向移动时可通过连接件带动卡爪机构的卡爪运动，使相对设置的卡爪相向运动和相背离运动，以实现对穿过旋转支撑件的工件的夹紧或松开，整体结构简单、安装方便，能有效地将工件进行夹紧，加工成本低。

上述卡盘装置，连接件采用杠杆形状，驱动机构推动滑环时，滑环沿轴向移动并带动杠杆旋转，使滑环的轴向运动转换成滚筒的径向运动，操作非常便捷，维护成本低，通过改变杠杆的两个连接臂的长度，可实现卡爪移动行程的放大、缩小或夹紧力的缩小、放大。

附图说明

图1为本发明卡盘装置实施例的立体结构示意图；

图2为图1所示卡盘装置移除外壳的立体结构示意图；

图3为图2所示卡盘装置移除套筒的立体结构示意图；

图4为图2所示卡盘装置的纵剖视图；

图5为图2所示卡盘装置移除套筒和滑环的侧视结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1、图2、图4，本发明提供的卡盘装置10，用于夹紧工件，如钢材或管材等，卡盘装置10包括卡盘架600、旋转支撑件100、滑环200、驱动机构500、卡爪机构400和连接件300。

具体的，卡盘架600竖直安装固定于机床上，例如安装在激光切割机床上。旋转支撑件100整体为中空结构并且两端具有开口，以使工件可穿透旋转支撑件100。滑环200也呈中空结构，滑环200嵌设在旋转支撑件100内且可相对于旋转支撑件100能做轴向运动。驱动机构500与滑环200连接用以驱动滑环200沿旋转支撑件100的轴向运动，驱动机构500连接设置于卡盘架600上，旋转支撑件100旋转时驱动机构500固定不动。卡爪机构400连接设置于旋转支撑件100上，卡爪机构400包括对称设置在旋转支撑件100上的至少两个卡爪，卡爪可沿旋转支撑件100的径向运动。连接件300的一端与滑环200连接，连接件300的另一端与卡爪机构400连接，滑环200沿旋转支撑件100的轴向运动时可带动连接件300转动，从而带动卡爪机构400相对的卡持件430做相向运动或相背离的运动，以实现对穿过旋转支撑件100的工件的夹紧或松开的目的。

请参阅图1、图4，本发明中的卡盘装置10允许工件穿过旋转支撑件100，可适用于有穿透夹紧要求的机床。驱动机构500可采用通用气缸，通用气缸在工件的切割加工中固定于卡盘架600上，便于拆卸安装、维修、更换，通用气缸不需要跟着旋转支撑件100的旋转中心轴做旋转运动，且不需要旋转密封装置实现气压传递，对气路要求不高，也不会出现因旋转密封圈受损而发生的漏气现象，整体结构稳定可靠，实现了旋转运动与通用气缸的分离。

请结合参阅图2、图4，在一实施例中，采用电机驱动旋转支撑件100旋转，电机连接有减速机710。旋转支撑件100包括外圈110和内圈120，内圈120嵌设在外圈110内且一端固定于卡盘架600上，外圈110可相对于内圈120转动，连接件300及滑环200均设置在外圈110与内圈120之间。

外圈110包括基座111及与基座111连接的套筒112，套筒112具有开口，套筒112外可套设保护壳70，减速机710安装于保护壳70内壁，基座111的外圆周沿轴向方向设置有用于配合驱动外圈110转动的外轮齿，套筒112开设有供外轮齿配合驱动的开口103，卡爪机构400的一侧与外圈110刚性连接，外圈110通过外轮齿旋转时，卡爪机构400和连接件300随外圈110的转动而转动。内圈120包括基部121及从基部121延伸且向内部倾斜的延伸部122，基部121位于靠近卡盘架600的一侧，该延伸部122的一部分具有弯折部，以增加连接件300的运动空间。

请参阅图3、图4，滑环200的内侧开设有环形槽210，该环形槽210内嵌设有轴承220，轴承220可相对于滑环200转动，轴承220随滑环200的轴向移动而移动，旋转支撑件100的外圈110、内圈120、滑环200及轴承220的回转中心轴线重合。切割加工时，轴承220将在滑环200的环形槽210中转动，轴承220转动的同时还能实现夹紧力的传递。滑环200包括两部分，滑环200包括第一滑环201和与第一滑环201连接的第二滑环202，第一滑环201靠近卡盘架600，环形槽210设置在第一滑环201或第二滑环202内。

请参阅图2、图4，套筒112的圆周壁开设有第一条形孔101，滑环200的外圆周壁沿径向延伸设置有连接轴230，该连接轴230穿过第一条形孔101，通用气缸通过球形铰支座520铰接于卡盘架600，通用气缸的驱动杆通过铰接轴510与滑环200的连接轴230连接，通用气缸通过球形铰支座520可从第一位置转动至第二位置，通用气缸位于第一位置时，铰接轴510与连接轴230连接，通用气缸位于第二位置时铰接轴510与连接轴230分开。也就是说，在夹紧操作时，通用气缸调节旋转至第一位置，此时启动通用气缸，可驱动滑环200沿轴向移动至合适位置，使卡爪夹紧工件，通用气缸调节旋转至第二位置，此时铰接轴510与连接轴230分开，通用气缸和铰接轴510固定于卡盘架600上，不随外圈110旋转。

套筒112还设置有第二条形孔102，滑座310通过连接轴240与外圈110的套筒112连接固定，该连接轴240穿过滑环200和第二条形孔102，第二条形孔102与第一条形孔101垂直布设，第二条形孔102的布设方向与旋转支撑件100的轴向方向具有夹角。

请参阅图2、图4在一实施例中，连接件300包括滑座310及杠杆320，滑座310连接固定于滑环200的内圆周壁，杠杆320连接设置在滑座310与卡爪之间，滑座310随滑环200轴向移动时能带动杠杆320转动，进而使杠杆320驱动卡爪沿径向移动。还可以设置一滑轨312，该滑轨312与套筒112连接固定，滑座310与滑轨312配合使用，滑座310可在滑轨312沿旋转支撑件100的轴向滑动。

请参阅图4，具体的，杠杆320包括一体设置的第一连接臂321和第二连接臂322，两连接臂之间具有夹角，第一连接臂321与卡爪活动连接，第二连接臂322与滑座310活动连接。第一连接臂321与第二连接臂322之间具有夹角，第一连接臂321和第二连接臂322形成有折弯，该折弯处穿设有连接固定于套筒112的固定轴323，该固定轴323形成支点，杠杆320可绕固定轴323旋转。通过改变杠杆320的两个连接臂的长度，可实现卡爪移动行程的放大、缩小或夹紧力的缩小、放大。

请结合参阅图3、图4，卡爪包括连接座410、滑块420和卡持件430，连接座410与外圈110连接固定，滑块420滑动设置在连接座410上，卡持件430设置在滑块420远离套筒112的一侧，第一连接臂321与滑块420活动连接。

在一实施例中，卡持件430为一滚筒，滑块420远离内圈120的一侧开设有缺口421，滚筒设置在缺口421处，并且滚筒沿径向方向一侧突伸于缺口421或与缺口421平齐。滚筒可以固定设置于滑块420上，也可以转动设置在滑块420上。

卡持件430也可以是其它形状，如外形适配于待切割的工件的外形，工件为椭圆管时，各卡持件430与工件相对的一侧的形状分别适配于工件对应侧的弧形状，工件为D形管时，其中一个卡持件430可以采用滚筒，滚筒对应的另一个卡持件430的外形为弧形状，适配于D形管的弧形面。

请参阅图4，在一实施例中，滑块420的底部开设有第一容置槽422，滑座310与杠杆320相对的一侧设置有第二容置槽311，第一连接臂321的端头活动嵌设于第一容置槽422中且形成有万向节结构，第二连接臂322的端头活动嵌设于第二容置槽311中且形成有万向节结构。使用万向节结构，杠杆320的两个连接臂在绕固定轴323旋转的同时，可防止第一连接臂321和第二连接臂322的端头从对应的容置槽中滑出。

当然，也可以采用其它结构来实现防滑出的目的，例如，将杠杆320的第二连接臂322与滑座310相铰接、第一连接臂321与滑块420相铰接。

杠杆320与内圈120之间具有间隙，为使杠杆320在转动的过程中两个连接臂不触碰到内圈120，将内圈120的延伸部122的弯折处设置为弧形，内圈120对应出形成弧面，该弧面的曲率大于两个连接臂的弯折处的弧面的曲率。

请结合参阅图5，在一实施例中，卡爪机构400设置有两组，该两组卡爪机构400包括第一组卡爪机构401和第二组卡爪机构402，每组卡爪机构400具有两个卡爪，第一卡爪机构400上的两个卡爪与第二卡爪机构400上的两个卡爪的布设方向垂直。总共有四个卡爪，四卡爪的布设结构不仅可以夹紧传统的圆管，还可以夹紧各种形状的工件，如矩形或方形管、槽钢、H型钢，采用四卡爪的结构可以很方便地将工件的旋转中心定位。第一组卡爪机构401的布设方向与第二组卡爪机构402的布设方向垂直，也可以根据工件的具体形状来布设两组卡爪机构400。

两组卡爪机构400都可以采用滚筒，两组卡爪机构400中的滚筒所在竖直面可以设置为重合，也可以是间隔设置，即错位设置。两组卡爪机构400为独立设置，具有独立的通用气缸和杠杆320驱动。对工件进行夹紧操作时，可先使第一组卡爪机构401中的卡持件430与工件相接触并卡紧，再调节与第二组卡爪机构402连接的通用气缸，使该第二组卡爪机构402的卡持件也与工件相接触并卡紧，整个夹紧操作非常便捷，能适应于不同形状的工件的夹紧操作。

上述卡盘装置，由于在旋转支撑件内设置有滑环和连接件，滑环轴向移动时可通过连接件带动卡爪机构的卡爪运动，使相对设置的卡爪相向运动和相背离运动，以实现对穿过旋转支撑件的工件的夹紧或松开，整体结构简单、安装方便，能有效地将工件进行夹紧，加工成本低。

上述卡盘装置，连接件采用杠杆形状，驱动机构推动滑环时，滑环沿轴向移动并带动杠杆旋转，使滑环的轴向运动转换成滚筒的径向运动，操作非常便捷，维护成本低，通过改变杠杆的两个连接臂的长度，可实现卡爪移动行程的放大、缩小或夹紧力的缩小、放大。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。