专利名称：用于夹具的可自锁的连杆机构和具有该连杆机构的夹具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于夹具的可自锁的连杆机构和具有该连杆机构的夹具。
背景技术：
现代机械加工、测量设备上广泛采用以气缸作为执行元件的夹具。但是，由于气缸使用压缩空气作为工作介质，而压缩空气具有很大的可压缩性，气缸的活塞杆在工作时受到外力作用时容易运动，进而影响夹具的工作稳定性。以车床上使用的夹具为例，所述夹具包括用于提供支撑的夹具体、用于提供动力的气缸和用于夹紧工件的卡爪，其中卡爪可在夹具体上滑动，所述气缸的活塞杆和卡爪之间通过连杆连接，气缸在压缩气体作用下带动活塞杆伸缩，活塞杆通过连杆带动卡爪朝向或远离工件运动，从而夹紧或松开工件。由于气缸内的压缩气体的弹性较大，在切削时，刀具作用在工件上的切削力的一部分会通过卡爪及连杆反作用在气缸的活塞杆上，推动活塞杆在其轴向运动，降低了卡爪的夹紧力，使卡爪松动，导致待加工的工件松动窜位。锁紧气缸是以普通型的双作用气缸为基础，在其端部增加锁紧装置，使活塞杆在不同的位置及状态下保持锁定，即活塞杆被锁紧不能自由活动。锁紧气缸分别有气压释放弹簧锁紧、气压锁紧以及气压弹簧锁紧等多种形式(详见《汽车科技》，2005年9月第5期， 第 43-45 页)。现有技术的缺陷在于，现有的机床及测量设备上的夹具均采用普通气缸作为执行元件，作用在工件上的外力会传递到活塞杆上，使活塞杆沿其轴向运动，进而导致夹具上的卡爪松动。
实用新型内容针对现有技术存在的上述缺陷，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种用于夹具的可自锁的连杆机构，在工件受到外力作用时，保持自锁状态，即气缸的活塞杆不发生轴向运动，夹具的卡爪不发生松动。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于夹具的可自锁的连杆机构，所述夹具包括用于提供支撑的夹具体、与所述连杆机构连接并用于夹紧工件的卡爪和用于驱动所述连杆机构运动进而带动所述卡爪夹紧或松开所述工件的气缸，所述连杆机构包括一端与所述活塞杆铰接的第一连杆、一端与所述卡爪固定连接的第二连杆和两端分别与所述第一连杆与第二连杆的另一端铰接的第三连杆；所述第二连杆的中部铰接在所述夹具体上，所述活塞杆带动所述第一连杆、第三连杆与第二连杆转动至所述第一连杆与第三连杆位于与所述活塞杆垂直的同一直线上。作为优选，所述气缸为锁紧气缸。作为进一步的优选，所述锁紧气缸为气压释放弹簧锁紧式的锁紧气缸。本实用新型还提供了一种夹具，包括用于提供支撑的夹具体、用于提供动力的气缸、用于夹紧工件的卡爪，还包括如上所述的任意一种用于夹具的可自锁的连杆机构，所述气缸的活塞杆与所述卡爪通过所述的可自锁的连杆机构连接。作为优选，所述气缸的活塞杆的端部通过轴承设有圆盘，所述第一连杆铰接在所述圆盘的边缘上。作为优选，所述气缸为锁紧气缸。作为进一步的优选，所述锁紧气缸为气压释放弹簧锁紧式的锁紧气缸。本实用新型的可自锁的连杆机构以及带有该连杆机构的夹具在卡爪夹紧工件时使与卡爪连接的第二连杆和活塞杆之间通过相互铰接的第一连杆和第三连杆形成自锁状态，使作用在第二连杆上的力不能推动活塞杆沿轴向运动，从而保证卡爪不发生松动，夹具
工作稳定。
图1为本实用新型的用于夹具的可自锁的连杆机构的结构原理示意图(卡爪处于松开状态)；图2为图1所示的用于夹具的可自锁的连杆机构处于自锁状态的结构原理示意图 (卡爪处于卡紧状态)；图3为本实用新型的夹具的一个实施例的结构示意图(连杆机构处于未自锁状态)；图4为图3所示的夹具中的连杆机构处于自锁状态时的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本实用新型的实施方式。以下结合图1和图2详细说明实用新型的用于夹具的可自锁的连杆机构的结构以
及其工作原理。图1与图2示出了本实用新型的用于夹具的可自锁的连杆机构的结构原理。如图 1所示，该夹具包括用于提供支撑的夹具体7 (图中未全部示出)、与连杆机构连接并用于夹紧工件的卡爪5和用于驱动所述连杆机构运动进而带动所述卡爪5夹紧或松开工件(图中未示出)的气缸100。所述连杆机构包括一端与气缸100的活塞杆101铰接的第一连杆1， 一端与卡爪固定连接的第二连杆2和两端分别与第一连杆1与第二连杆2的另一端铰接的第三连杆3。如图1、图2所示，第二连杆2的中部铰接在夹具体7上，能绕其铰接处的支点转动。参照图1、图2，第二连杆2形成一个杠杆结构，当卡爪5处于松开状态时，活塞杆 101处于伸出气缸100的状态，第一连杆1与第三连杆3之间形成一定的夹角。如图1所示，当卡爪5需要夹紧工件时，活塞杆101在压缩气体的作用下，沿着图示的箭头方向缩回气缸，带动第一连杆1、第三连杆3做转动与平移的复合运动，第三连杆3带动第二连杆2按如图1的箭头方向转做逆时针转动，带动第二连杆2 —端上的卡爪5靠近并卡紧工件(图 1中，工件位于卡爪5的上方，图中未示出)。直至如图2所示的第一连杆1与第三连杆3 位于同一直线上，并且此时第一连杆1与活塞杆101垂直状态，此时的连杆机构处于自锁状态。通过调节连杆机构与卡爪的几何关系，使此时卡爪卡紧工件。以下解释本实施例的连杆机构如何自锁的，如图2所示，在卡爪5处于夹紧状态时，第一连杆1与第三连杆3刚好位于与活塞杆101垂直的同一直线上，此时通过卡爪5作用在第二连杆2的一端上的作用力使第二连杆2有绕支点顺时针转动的趋势，第二连杆2给第三连杆3以作用力。由于第二连杆2与第三连杆3通过铰接连接，如图2所示，第二连杆2作用在第三连杆3上的作用力N沿第三连杆3与第一连杆1的轴向作用，保证第一连杆1和第三连杆3不会发生转动， 进一步把作用力传递到活塞杆101上。由于活塞杆101与第一连杆1垂直，作用在活塞杆 101的轴向上的力为零，活塞杆101不会发生轴向运动，连杆机构处于自锁状态，此时，第二连杆2与第三连杆3相铰接的一端由于受到第三连杆3的反作用力，第二连杆2保持平衡状态，即第二连杆2不会因为作用在卡爪5上的作用力而转动，进而保证卡爪5不发生松动， 使夹具可靠正常地工作。如图1、图2所示，为了使卡爪5处于夹紧状态时，该连杆机构能处于自锁状态，需要使活塞杆101与第一连杆1、第三连杆3、第二连杆2及放置工件的位置之间满足如下的几何关系在活塞杆101缩回气缸100，并且卡爪夹紧工件时，活塞杆101与第一连杆1垂直，并且第一连杆1与第三连杆3处于同一直线上。为了更一步增加该连杆机构的锁紧效果和工作可靠性，作为优选，本实施例中气缸100采用锁紧气缸，并且采用气压释放弹簧锁紧式的锁紧气缸。气压释放弹簧锁紧式的锁紧气缸采用弹簧锁紧活塞杆101，在气缸100端部的锁紧装置(图中未示出)内充入压缩气体时，弹簧松开活塞杆101，活塞杆101可沿轴向运动，停止输入压缩气体时，弹簧抱紧活塞杆101，使其不能自由运动。锁紧气缸可选用日本SMC公司的CDNAFN等型号的气缸，当然本领域的技术人员还可以选用其他形式的锁紧气缸。图3和图4示出了本实用新型的用于夹具的可自锁的连杆机构和使用该可自锁的连杆机构的夹具在机床上的应用，以下结合图3和图4详细说明其工作过程。如图3所示，本实施例的夹具，包括用于提供支撑的夹具体7、用于提供动力的气缸100、用于夹紧工件10的卡爪5，及上述的可自锁的连杆机构，气缸100的活塞杆101与卡爪5通过所述的可自锁的连杆机构连接。气缸100固定在车床9上，车床9的旋转主轴 8为空心轴，气缸100的活塞杆101从旋转主轴8中穿过。作为优选，本实施例还包括通过轴承固定在气缸100的活塞杆101端部的圆盘6，第一连杆1铰接在所述圆盘6的边缘上。 通过设置圆盘6便于使连杆机构可以随圆盘转动，又可以随圆盘6和活塞杆101 —起沿活塞杆101的轴向运动。卡爪5活动连接在夹具体7上，可以在夹具体7上滑动，以夹紧或松开工件10。活塞杆101与卡爪5之间通过本实用新型的连杆机构进行连接。本实施例中， 作为优选，为了保证卡爪5的工作稳定性，采用两个平行的第二连杆2来连接第三连杆3与卡爪5。活塞杆101带动圆盘6 —起沿其轴向运动，第一连杆1、第三连杆3随其摆动，从而带动第二连杆2绕其支点转动，通过杠杆作用，使固定在第二连杆2 —端上的卡爪5夹紧或松开工件10。为了使连杆机构具有自锁功能，当卡爪5夹紧工件10时，第一连杆1与第三连杆3位于同一直线上，并且第一连杆1与活塞杆101垂直。如图3所示，当活塞杆101伸出时，通过圆盘6运动和连杆机构带动卡爪5向外 (以机床的旋转主轴8为参考，下同)运动，使卡爪5处于松开位置。如图4所示，当活塞杆 101缩回气缸100时，通过圆盘6和连杆机构带动卡爪5向内运动，使卡爪5夹紧工件10。 此时，第一连杆1与第三连杆3位于与活塞杆101垂直的同一直线上，连杆机构处于自锁状态。刀具作用在工件10上的切削力使第二连杆2有绕其支点转动的趋势，由于第二连杆2与第三连杆3为铰接连接，第二连杆2的另一端就沿第三连杆3的轴向压紧第三连杆3，此作用力通过第一连杆1沿着与活塞杆101垂直的方向作用在圆盘6上，并不能使活塞杆101 发生轴向移动，即处于自锁状态，所以能保证第二连杆2不发生转动，进而保证了卡爪5作用在工件10上的夹紧力。为了更一步增加该连杆机构的锁紧效果和工作可靠性，作为优选方案，本实施例中，气缸100还可以采用锁紧气缸，并且采用气压释放弹簧锁紧式的锁紧气缸，此种锁紧气缸采用弹簧锁紧活塞杆101，在向气缸100端部的锁紧装置(图中未示出)内充入压缩气体时，弹簧松开，活塞杆101可沿轴向运动。锁紧气缸优选日本SMC公司的CDNAFN型号的气缸，当然本领域的技术人员还可以选用其他形式的锁紧气缸。在本实施例中，采用锁紧气缸和用于夹具的可自锁的连杆机构达到双重锁紧的目的，保证卡爪不被外力带动，保证了其夹紧力，确保夹具的工作可靠性。此外，本实施例的用于夹具的可自锁的连杆机构及夹具还可以应用在铣床、钻床或测量工作台等加工设备上，此时将待加工的工件固定在加工设备即可，由于工件并不旋转，此时夹具也固定在加工设备上。对本领域的技术人员来说，这种转用是显而易见的，在此不再赘述。当然，以上所述是本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于夹具的可自锁的连杆机构，其特征在于，所述夹具包括用于提供支撑的夹具体、与所述连杆机构连接并用于夹紧工件的卡爪和用于驱动所述连杆机构运动进而带动所述卡爪夹紧或松开所述工件的气缸，所述连杆机构包括一端与所述活塞杆铰接的第一连杆、一端与所述卡爪固定连接的第二连杆和两端分别与所述第一连杆与第二连杆的另一端铰接的第三连杆；所述第二连杆的中部铰接在所述夹具体上，所述活塞杆带动所述第一连杆、第三连杆与第二连杆转动至所述第一连杆与第三连杆位于与所述活塞杆垂直的同一直线上。
2.如权利要求1所述的用于夹具的可自锁的连杆机构，其特征在于，所述气缸为锁紧气缸。
3.如权利要求2所述的用于夹具的可自锁的连杆机构，其特征在于，所述锁紧气缸为气压释放弹簧锁紧式的锁紧气缸。
4.一种夹具，包括用于提供支撑的夹具体、用于提供动力的气缸、用于夹紧工件的卡爪，其特征在于，还包括如权利要求1所述的用于夹具的可自锁的连杆机构，所述气缸的活塞杆与所述卡爪通过所述的可自锁的连杆机构连接。
5.如权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述气缸的活塞杆的端部通过轴承设有圆盘，所述第一连杆铰接在所述圆盘的边缘上。
6.如权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述气缸为锁紧气缸。
7.如权利要求6所述的夹具，其特征在于，所述锁紧气缸为气压释放弹簧锁紧式的锁紧气紅。
专利摘要本实用新型公开了一种用于夹具的可自锁的连杆机构和具有该连杆机构的夹具。该夹具包括用于提供支撑的夹具体、与连杆机构连接并用于夹紧工件的卡爪和用于驱动连杆机构运动进而带动卡爪夹紧或松开工件的气缸，连杆机构包括一端与活塞杆铰接的第一连杆、一端与卡爪固定连接的第二连杆和两端分别与第一连杆与第二连杆的另一端铰接的第三连杆；第二连杆的中部铰接在夹具体上，活塞杆带动第一、第三与第二连杆转动至第一连杆与第三连杆位于与活塞杆垂直的同一直线上。所述夹具包括如上所述的可自锁的连杆机构。本实用新型的连杆机构及夹具在卡爪夹紧工件时自锁，作用在工件上的力不能推动活塞杆沿轴向运动，保证卡爪不发生松动，夹具工作稳定。
文档编号B25B11/00GK202062322SQ20112009367
公开日2011年12月7日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者古青艳, 吕彤, 姜豪增, 李占鑫, 王立达, 王进军, 类衍明 申请人:廊坊市北方天宇机电技术有限公司