多轴数控抛光交叉旋转夹具的制作方法

本发明涉及抛光夹具技术领域，具体而言，涉及一种多轴数控抛光交叉旋转夹具。

背景技术：

抛光技术广泛应用于对表面质量及外观要求较高的产品中，特别是诸如水龙头等金属卫浴产品，通过抛光等工艺来得到低粗糙度和高光泽度的表面。然而，由于产品表面的形状比较复杂，传统的抛光主要依靠工人利用砂带抛光机来进行手工抛光，这样，抛光的质量依赖于工人的技术水平，并且，存在抛光质量不稳定、抛光效率低和工人劳动强度大等问题，同时抛光产生的粉尘还会对工人的身体造成严重伤害，严重者会患上尘肺病等职业病。

因此，诸如多轴数控抛光机床等自动化抛光设备的研发意义重大。但是，由于金属卫浴产品的形状复杂并且不易被夹持，相应的工装夹具难以与机床配合以实现多轴联动。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多轴数控抛光交叉旋转夹具，所述多轴数控抛光交叉旋转夹具具有抛光质量好、效率高、易于实现自动化等优点。

根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具，包括：支座组件和夹头装配体；第一驱动装置，所述第一驱动装置与所述支座组件传动相连以驱动所述支座组件中的第一竖轴绕竖直轴旋转；第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述支座组件传动相连以驱动所述支座组件中的第二竖轴绕竖直轴旋转；变向传动机构，所述变向传动机构分别与所述支座组件和所述夹头装配体传动相连，所述变向传动机构将所述第一竖轴的绕竖直轴的旋转传递至所述夹头装配体，且将所述第二竖轴的绕竖直轴的旋转转变为所述夹头装配体的绕水平轴的旋转。

根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具，既可以满足定位夹紧的需求，又可以实现多轴联动，从而抛光质量好、效率高、易于实现自动化。

另外，根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述第一竖轴中空且分别与所述第一驱动装置和所述变向传动机构传动相连，所述第二竖轴设在所述第一竖轴内且分别与所述第二驱动装置和所述变向传动机构传动相连，所述第一竖轴的中心轴线和所述第二竖轴的中心轴线分别沿竖直方向定向。

根据本发明的一些实施例，所述变向传动机构包括：锥齿轮传动机构，所述锥齿轮传动机构与所述支座组件传动相连；直齿轮传动机构，所述直齿轮传动机构分别与所述锥齿轮传动机构和所述夹头装配体传动相连。

进一步地，所述锥齿轮传动机构包括：锥齿轮箱体，所述锥齿轮箱体安装在所述支座组件上；竖直锥齿轮，所述竖直锥齿轮安装在所述锥齿轮箱体内且与所述支座组件传动相连；水平锥齿轮，所述水平锥齿轮安装在所述锥齿轮箱体内且分别与所述竖直锥齿轮和所述直齿轮传动机构传动相连。

在本发明的一些实施例中，所述直齿轮传动机构包括：直齿轮箱体，所述直齿轮箱体安装在所述锥齿轮箱体上；第一直齿轮，所述第一直齿轮安装在所述直齿轮箱体内且与所述水平锥齿轮传动相连；第二直齿轮，所述第二直齿轮安装在所述直齿轮箱体内且分别与所述第一直齿轮和所述夹头装配体传动相连。

根据本发明的一些实施例，所述夹头装配体包括：夹头体，所述夹头体与所述变向传动机构传动相连；夹头，所述夹头设在所述夹头体上且具有沿所述夹头的周向间隔开的多个夹爪；导杆，所述导杆在张开位置和收拢位置之间可移动地设在所述夹头内，所述导杆被构造成在所述张开位置使所述多个夹爪分别沿所述夹头的径向向外张开且在所述收拢位置允许所述多个夹爪分别沿所述夹头的径向向内收拢。

有利地，所述导杆具有顶推端，所述多个夹爪在所述收拢位置分别配合在所述顶推端的外周面上，所述顶推端的横截面积沿从所述夹爪的自由端至固定端的方向逐渐减小。

可选地，所述夹头装配体还包括用于将所述导杆常驱向所述收拢位置的第一弹性件，所述第一弹性件分别与所述导杆和所述夹头相连。

在本发明的一些具体实施例中，所述多轴数控抛光交叉旋转夹具还包括用于将所述导杆驱动至所述张开位置且允许所述导杆移动至所述收拢位置的气缸组件，所述气缸组件设在所述变向传动机构上且与所述导杆传动相连。

进一步地，所述气缸组件包括：气缸，所述气缸设在所述变向传动机构上；推杆机构，所述推杆机构分别与所述气缸和所述导杆传动相连，所述推杆机构在所述气缸的驱动下带动所述导杆移动至所述张开位置且允许所述导杆移动至所述收拢位置。

更进一步地，所述推杆机构包括：推杆，所述推杆分别与所述气缸和所述导杆传动相连；用于将所述推杆常驱向所述收拢位置的第二弹性件，所述第二弹性件分别与所述推杆和所述变向传动机构相连。

可选地，所述推杆机构还包括自润滑轴承，所述自润滑轴承设在所述变向传动机构上且所述推杆设在所述自润滑轴承上，所述第二弹性件分别与所述推杆和所述自润滑轴承相连。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具的立体图；

图2是根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具的交叉旋转原理示意图；

图3是根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具的第二竖轴和竖直锥齿轮的装配示意图；

图4是根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具的定位夹紧原理示意图；

图5是根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具的夹头装配体的立体图；

图6是根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具的夹头装配体的剖视图。

附图标记：

多轴数控抛光交叉旋转夹具100，

第一驱动装置1，第二驱动装置2，支座组件3，锥齿轮传动机构4，夹头装配体5，直齿轮传动机构6，气缸支架7，气缸8，推杆机构9，

第一电机11，第一齿轮箱12，主动带轮13，同步带14，从动带轮15，

第二电机21，第二齿轮箱22，

支座体31，第一下轴承32，第一竖轴33，第一上轴承34，第二竖轴35，第二上轴承36，第二下轴承37，

锥齿轮箱体41，竖直锥齿轮42，水平锥齿轮43，

夹头体51，定位销52，夹头53，紧固件54，第一弹性件55，导杆56，

直齿轮箱体61，上支承左轴承62，第二直齿轮63，上水平轴64，上支承右轴承65，下支承右轴承66，下水平轴67，第一直齿轮68，下支承左轴承69，

第二弹性件91，推杆92，自润滑轴承93。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具100。

如图1-图6所示，根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具100安装在机架上且包括第一驱动装置1、第二驱动装置2、支座组件3、变向传动机构、夹头装配体5和气缸组件。

第一驱动装置1由第一电机11、第一齿轮箱12、主动带轮13、同步带14和从动带轮15组成。第一齿轮箱12固定于机架上，第一电机11和主动带轮13安装在第一齿轮箱12上。第二驱动装置2由第二电机21和第二齿轮箱22组成。第二齿轮箱22固定于机架上，第二电机21和从动带轮15安装在第二齿轮箱22上。同步带14安装于主动带轮13和从动带轮15上，调节主动带轮13和从动带轮15的相对位置可以使同步带14张紧。其中，第一电机11和第二电机21均为伺服电机。

支座组件3包括支座体31、第一竖轴33、第一下轴承32、第一上轴承34、第二竖轴35、第二上轴承36和第二下轴承37。支座体31中空且固定于机架上，支座体31的中心轴线沿上下方向定向。第一下轴承32和第一上轴承34分别固定于支座体31内部，第一竖轴33支承于第一下轴承32和第一上轴承34上，第一下轴承32的中心轴线、第一上轴承34的中心轴线和支座体31的中心轴线重合，即，第一竖轴33的中心轴线与支座体31的中心轴线重合。

第二上轴承36和第二下轴承37分别固定于第一竖轴33内部，第二竖轴35支承于第二上轴承36和第二下轴承37上，第二上轴承36的中心轴线、第二下轴承37的中心轴线和支座体31的中心轴线重合，即，第二竖轴35的中心轴线和支座体31的中心轴线重合。

其中，从动带轮15与第一竖轴33传动相连，这样，第一电机11驱动主动带轮13转动，主动带轮13的转动通过同步带14传递至从动带轮15，从而可以驱动第一竖轴33旋转。第二齿轮箱22与第二竖轴35传动相连，这样，第二电机21可以直接驱动第二竖轴35旋转。换句话说，第一竖轴33可以相对于支座体31绕支座体31的中心轴线旋转，第二竖轴35可以相对于支座体31绕支座体31的中心轴线旋转。

需要说明的是，在本发明的描述中，“竖直轴”指的是平行于竖直方向(例如，图中示出的上下方向)的轴线，“水平轴”指的是平行于水平方向(例如，图中示出的左右方向)的轴线。例如，支座体31的中心轴线应当理解为竖直轴。

变向传动机构包括锥齿轮传动机构4和直齿轮传动机构6。具体地，锥齿轮传动机构4包括锥齿轮箱体41、竖直锥齿轮42和水平锥齿轮43。锥齿轮箱体41安装于第一竖轴33的上端。竖直锥齿轮42的中心轴线沿上下方向定向且水平锥齿轮43的中心轴线沿左右方向定向，即，竖直锥齿轮42的中心轴线和水平锥齿轮43的中心轴线相互垂直。

直齿轮传动机构6包括直齿轮箱体61、上支承左轴承62、第二直齿轮63、上水平轴64、上支承右轴承65、下支承右轴承66、下水平轴67、第一直齿轮68和下支承左轴承69。直齿轮箱体61连接于锥齿轮箱体41上，上支承左轴承62、上支承右轴承65、下支承右轴承66和下支承左轴承69均固定于直齿轮箱体61内，上水平轴64支承于上支承左轴承62和上支承右轴承65上，下水平轴67支承于下支承右轴承66和下支承左轴承69上。这里，上水平轴64的中心轴线和下水平轴67的中心轴线分别沿左右方向定向。

第二直齿轮63固定于上水平轴64上，第一直齿轮68固定于下水平轴67上，第二直齿轮63和第一直齿轮68相互啮合。竖直锥齿轮42固定于第二竖轴35上，水平锥齿轮43固定于下水平轴67上，竖直锥齿轮42和水平锥齿轮43相互啮合。夹头装配体5连接于上水平轴64上。

如此，第二竖轴35旋转时带动竖直锥齿轮42绕竖直轴(即第二竖轴35的中心轴线)旋转，竖直锥齿轮42和水平锥齿轮43的啮合作用使得水平锥齿轮43绕水平轴(即下水平轴67的中心轴线)旋转，这样，下水平轴67可以相对于直齿轮箱体61绕其自身轴线(即水平轴)旋转，从而带动第一直齿轮68旋转；接着，第一直齿轮68和第二直齿轮63的啮合作用使得第二直齿轮63旋转，进而带动上水平轴64旋转，即，上水平轴64可以相对于直齿轮箱体61绕其自身轴线(即水平轴)旋转。

由此，第一竖轴33旋转时带动变向传动机构整体绕竖直轴旋转，从而可以实现夹头装配体5绕竖直轴的旋转，并且，第二竖轴35旋转时带动上水平轴64绕水平轴旋转，从而可以实现夹头装配体5绕水平轴的旋转。

夹头装配体5包括夹头体51、定位销52、夹头53、紧固件54、第一弹性件55和导杆56。夹头体51连接在上水平轴64的左端，紧固件54将夹头53固定于夹头体51上，紧固件54可以为紧固螺栓。夹头53具有多个夹爪(例如，夹爪为四个)，多个夹爪沿夹头53的周向间隔开，并且多个夹爪可以分别沿夹头53的径向向外张开和向内收拢。

导杆56在张开位置和收拢位置之间可移动地设在夹头53内，导杆56在张开位置使多个夹爪向外张开且在收拢位置允许多个夹爪向内收拢。并且，导杆56的左端构造成顶推端，顶推端的横截面积沿从夹爪的自由端至固定端的方向逐渐减小，也就是说，顶推端的直径沿从夹爪的自由端至固定端的方向逐渐减小，即，顶推端为截圆锥体形。

每个夹爪的内表面为与顶推端的外周面相适配的锥形面，在收拢位置多个夹爪的内表面分别与顶推端的外周面相贴合。当顶推端与多个夹爪在导杆56的轴向上的相对位置发生变化时，多个夹爪会相应地张开和收拢。

第一弹性件55套设在导杆56上，第一弹性件55的左端与夹头53相连且右端与导杆56相连。这样，当导杆56向左推进时，第一弹性件55会被压缩，此时，第一弹性件55具有将导杆56常驱向收拢位置的力。

气缸组件包括气缸支架7、气缸8和推杆机构9。气缸支架7连接于直齿轮箱体61上，气缸8连接于气缸支架7上。推杆机构9包括第二弹性件91、推杆92和两个自润滑轴承93。两个自润滑轴承93分别固定于直齿轮箱体61内部，推杆92支承于两个自润滑轴承93上，推杆92可以相对自润滑轴承93沿推杆92的轴向移动，推杆92的左端与导杆56传动相连且右端与气缸8传动相连。

第二弹性件91套设在推杆92上，第二弹性件91的左端与推杆92相连，第二弹性件91的右端与左侧的自润滑轴承93相连。当推杆92的左端和左侧的自润滑轴承93在推杆92的轴向上的相对位置变大时，第二弹性件91会被拉长，此时，第二弹性件91具有将推杆92常驱向收拢位置的力。有利地，第一弹性件55和第二弹性件91均为弹簧。

下面参照附图描述根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具100的交叉旋转原理。

第一驱动装置1驱动第一竖轴33绕第一竖轴33的中心轴线旋转，然后带动分别与第一竖轴33固定连接的锥齿轮传动机构4、夹头装配体5、直齿轮传动机构6和气缸组件一起绕竖直轴旋转。

第二驱动装置2驱动第二竖轴35绕第二竖轴35的中心轴线旋转，通过锥齿轮副(即竖直锥齿轮42和水平锥齿轮43)将运动传递给下水平轴67，然后通过直齿轮副(第一直齿轮68和第二直齿轮63)将运动传递给上水平轴64，使上水平轴64绕上水平轴64的中心轴线旋转，进而带动夹头装配体5绕水平轴的旋转。由此，实现了夹头装配体5绕垂直相交的两轴线(即水平轴和竖直轴)的旋转运动。

下面参照附图描述根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具100的定位加紧原理。

定位销52固定于导杆56的顶推端。定位销52插入工件的定位销孔内，夹爪插入工件的定位孔中，并且，夹爪的自由端顶住工件，如此，实现工件的定位。

气缸8动作时，推动推杆92向左移动，推杆92的左端顶住导杆56的右端，以推动导杆56沿着导杆56的轴向移动，使得导杆56的顶推端相对于夹爪向左移动至张开位置，利用楔面加紧原理，多个夹爪会向外张开并顶住工件的定位孔的侧壁，从而实现对工件的加紧。

气缸8的推力卸掉时，推杆92和导杆56分别在第二弹性件91和第一弹性件55的力的作用下退回到收拢位置，多个夹爪向内收拢，夹紧力消失，此时可以取下工件。

综上所述，根据本发明实施例的多轴数控抛光交叉旋转夹具100，既可以满足工件定位夹紧的需求，又可以实现工件绕交叉轴线(即竖直轴和水平轴)的旋转，从而可以实现与多轴数控抛光机床的多轴联动，抛光质量好、效率高、易于实现自动化，并且减轻了工人的劳动强度，利于保障工人的人身健康。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。