一种直线驱动机构以及应用其的环形工件夹持装置的制作方法

本发明涉及一种直线驱动机构以及应用其的环形工件夹持装置，属于环形工件加工设备技术领域。

背景技术：

现有的直线驱动机构，一般通过气缸或磁钢或直线电机或带有滚珠丝杠组件的旋转电机来实现直线运动，其横向驱动力直接取决于驱动源的功率大小，一些场合需要较大的横向驱动力，只能选用大功率的驱动源，导致用户使用成本增加，并且一般驱动源的体积与其功率成正比，用大功率的驱动源，将导致设备的体积较大，占用较多空间。

进一步，为提高环形工件的加工效率，一般需要设置直线驱动机构，对环形工件进行夹持以及下料。为了能有效夹取环形工件，在申请日2014年12月21是，申请号为201410798742.3的中国发明专利公开了一种用于环形工件的自动定心夹具，包括支架，与支架螺钉连接的电动机，通过第二联轴器和支架螺纹连接的第一进给丝杠，与第一进给丝杠平行的第二进给丝杠，螺纹连接第一进给丝杠左右两端的第一联轴器,还包括第一导板、第二导板；一导板和第二导板的下端分别焊接两个滑座，两个滑座分别与第一进给丝杠和第二进给丝杠螺纹连接，第一导板上焊接有锥形管状的芯轴和长杆状的定位柱，芯轴左大右小，定位柱位于芯轴的中心位置；第二导板上开有圆孔，定位柱穿过圆孔并与第一进给丝杠平行。

使用时，将环形工件从定位柱远离第一导板的一端套进定位柱上，再将定位柱穿过第二导板的圆孔，开动电动机，第一进给丝杠将电动机产生的旋转运动变换为第一导板和第二导板的直线移动，第一导板和第二导板同时移动相等距离，第一导板和第二导板做相对直线运动，带动第一导板上的芯轴和定位柱与第二导板做相对运动。直到第二导板将环形工件抵紧，环形工件的内圆卡紧在芯轴上，使第一导板和第二导板不能再继续做相对直线运动，关闭电动机，此时环形工件被自动定心和夹紧。

此技术方案为确保芯轴能够带动环形工件有效移动，芯轴的外表面必须与环形工件的内孔紧密贴合，并且圆台状的芯轴必须有足够长度伸入环形工件，设置电动机驱动丝杠组件往复移动，进而带动芯轴伸入环形工件内孔中，需要电动机提供足够大的驱动力，对电动机要求高，常规电动机无法满足要求，如果电动机进行特殊定制，将导致夹具的制造成本高。

并且此技术方案虽然能用于环形工件夹紧，但是只适用于通过内孔进行对环形工件的夹紧，无法通过环形工件的外环壁面，对环形工件进行夹紧，导致用于环形工件的夹具适用范围窄。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种利用小功率驱动源实现大驱动力的结构紧凑、制造成本低的直线驱动机构，进一步，提供一种对驱动源要求低的制造成本低的能够通过环形工件的外环壁面对环形工件进行夹紧的适用范围广的环形工件夹持装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种直线驱动机构，包括驱动源以及倾斜布置的移动件，所述驱动源设置竖向往复移动的推杆，所述推杆与移动件转动连接，两者延长线的夹角大于或等于90度，竖向移动的推杆驱动倾斜布置的移动件一端竖向移动，移动件在推杆的限位下，其另一端横向移动，进而对待推件产生横向驱动力，所述的推杆与移动件设置为两组，对称设置在待推件的两侧。

本发明的移动件倾斜布置，一端可与放置在横向滑道上的待推件相抵触，抵触点形成杠杆支点，另一端与推杆转动连接，避免产生转矩，两者连接处形成杠杆受力点，整个移动件为杠杆力臂。

驱动源驱动推杆向下移动，进而推杆推动移动件的端部即杠杆移动端向下移动，由于两者之间转动连接，使得移动件只位置高度下降，没有扭矩产生。进而待推件与推杆的横向距离逐渐变短，但是移动件的长度不会变，同时推杆无法向待推件的反方向横向移动或者只能移动微小距离，导致移动件的另一端只能向左移动，进而推动待推件横向移动。移动件的横向驱动力大小与驱动源的竖向推动力大小没有直接关系，由于移动件相当于杠杆力臂，驱动源可以以较小的驱动力推动移动件一端部向下移动，同时移动件与推杆相连接的一端在推杆的阻挡下，无法向右移动，只要移动件足够坚韧，推杆与驱动源连接处足够稳固，移动件即获得理论上无穷大的横向驱动力，驱动移动件往左横向移动，从而实现了利用小功率驱动源实现大驱动力的情况，本发明构思巧妙，结构紧凑，制造成本低。所述驱动源可以为气缸或者人工驱动，通过移动件形成的杠杆结构，能够极大节省驱动源的做功，进而可以通过人工驱动或者小功率驱动源得到较大横向驱动力。

作为优选技术措施，所述移动件远离推杆的一端转动连接一只能横向移动的推动件，所述推动件抵触待推件并推动待推件移动。推动件可以套设在横向布置的滑轨上或者放置于横向滑道上。移动件与推动件转动连接，避免移动件传递转矩以及竖向力给推动件，使得推动件只获得横向的驱动力，避免推动件承受过大的压力损坏，进而推动件只把横向驱动力传递给待推件，使得待推件横向移动。同时移动件两端都是转动连接，使得移动件在一端下移的过程中，另一端快速作出反应，调整端部的指向，从而产生更大的横向形变力，进而转化为待推件的横向驱动力。所述推动件的形状与待推件的形状相匹配，使得待推件受力均匀，避免待推件局部受力损坏。

作为优选技术措施，所述驱动源移动端的下表面开设凹形槽口，所述推杆上端部伸入槽口中与驱动源单向摆动连接，增加推杆移动自由度，使得推杆更具有灵活性。

作为优选技术措施，所述移动件包括用于推动待推件向一侧移动的正移动件、向另一侧移动的负移动件，所述正移动件、负移动件上端与推杆转动连接，进一步，增加移动件的横向驱动力以及横移量，使得待推件获得更大的横移量。

作为优选技术措施，相邻负移动件设置一挡部，推杆向下移动带动负移动件下端横向移动抵触挡部上，由于挡部与负推动件紧邻，负移动件只能向右移动微小量，此时推杆继续推动负移动件左端下移，因此导致负移动件左端反向推动推杆向正移动件横移方向摆动，进一步，增加移动件的横向驱动力以及横移量，使得待推件获得更大的横移量。

应用直线驱动机构的环形工件夹持装置，包括具有中空腔体的固定座、用于抵触环形工件外壁面的弹性夹头件，弹性夹头件安装于固定座的中空腔体中，所述弹性夹头件为腔体结构，其一端为圆台状结构，直线驱动机构驱动弹性夹头件在固定座内移动，改变圆台状结构的容纳半径，夹紧环形工件。

环形工件放入本发明弹性夹头件的圆台状结构里面，驱动源驱动推杆向下移动，推杆向下移动带动移动件右端向下移动，其左端向左移动，进而其左端移动件带动弹性夹头件向左移动，此时弹性夹头件会承受移动件的横向拉动力，在直线驱动机构的杠杆作用下，移动件会产生较大横向驱动力，使得弹性夹头件向左移动，圆台状结构进入固定座7的中空腔体内，圆台状结构进入固定座的中空腔体内，中空腔体的内部尺寸固定，使得弹性夹头件的圆台状结构端部产生一定径向形变，进而使得圆台状结构的内壁面抵触于环形工件的外环壁面上，从而夹紧环形工件，结构便于制造，方案切实可行。

作为优选技术措施，所述直线驱动机构通过一支架架设于弹性夹头件上方，便于产生竖向驱动力，推杆的重力可以转化为一部分竖向驱动力，同时当推杆与移动件呈90度夹角时，锁死移动件的位置，进而即使驱动源不做功，也可以保证弹性夹头件夹紧环形工件。移动件与弹性夹头件可以直接转动连接也可以通过其他零部件间接连接，同时也可以抵触连接，移动件驱动弹性夹头件向中空腔体内移动，结构简单实用。

作为优选技术措施，弹性夹头件远离环形工件的一端固定连接紧固件，所述紧固件凸出于弹性夹头件；移动件包括正移动件、负移动件，所述正移动件、负移动件分别转动连接一正推动件、负推动件，正推动件与紧固件相邻，负推动件与固定座相邻，推杆向下移动带动正移动件右端向下移动，其左端向左移动，进而其左端驱动正推动件抵触紧固件上，带动紧固件以及弹性夹头件向左移动，同时负移动件左端向下移动，其右端向右移动，带动负推动件抵触于固定座上，负移动件左端反向推动推杆向正移动件横移方向摆动，增大固件以及弹性夹头件向左移动的距离。

作为优选技术措施，还包括用于驱动环形工件下料的下料机构，所述下料机构包括穿设于弹性夹头件的下料杆、用于驱动下料杆往复移动的下料驱动源，当需要下料时，下料杆伸出推动环形工件落下，完成下料，结构简单实用。

作为优选技术措施，所述下料驱动源为气缸，其活塞杆一端与下料杆相连接，另一端设置伸出于气缸本体的延长杆，相邻延长杆设置一定位座，所述定位座螺接一用于限制延长杆移动位置的定位柱，所述定位柱设置刻度，便于观察定位柱的伸出距离。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的移动件倾斜布置，一端可与放置在横向滑道上的待推件相抵触，抵触点形成杠杆支点，另一端与推杆转动连接，避免产生转矩，两者连接处形成杠杆受力点，整个移动件为杠杆力臂。

驱动源驱动推杆向下移动，进而推杆推动移动件的端部即杠杆移动端向下移动，由于两者之间转动连接，使得移动件只位置高度下降，没有扭矩产生。进而待推件与推杆的横向距离逐渐变短，但是移动件的长度不会变，同时推杆无法向待推件的反方向横向移动或者只能移动微小距离，导致移动件的另一端只能向左移动，进而推动待推件横向移动。移动件的横向驱动力大小与驱动源的竖向推动力大小没有直接关系，由于移动件相当于杠杆力臂，驱动源可以以较小的驱动力推动移动件一端部向下移动，同时移动件与推杆相连接的一端在推杆的阻挡下，无法向右移动，只要移动件足够坚韧，推杆与驱动源连接处足够稳固，移动件即获得理论上无穷大的横向驱动力，驱动移动件往左横向移动，从而实现了利用小功率驱动源实现大驱动力的情况，本发明构思巧妙，结构紧凑，制造成本低。

环形工件放入本发明弹性夹头件的圆台状结构里面，驱动源驱动推杆向下移动，推杆向下移动带动移动件右端向下移动，其左端向左移动，进而其左端移动件带动弹性夹头件向左移动，此时弹性夹头件会承受移动件的横向拉动力，在直线驱动机构的杠杆作用下，移动件会产生较大横向驱动力，使得弹性夹头件向左移动，圆台状结构进入固定座7的中空腔体内，圆台状结构进入固定座的中空腔体内，中空腔体的内部尺寸固定，使得弹性夹头件的圆台状结构端部产生一定径向形变，进而使得圆台状结构的内壁面抵触于环形工件的外环壁面上，从而夹紧环形工件，本发明适用范围广，结构便于制造，方案切实可行。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明剖视图。

图3为本发明背面结构示意图。

图4为本发明俯视图。

图5为本发明正面图。

附图标记说明：1-驱动源，11-移动端，12-支架，2-移动件，21-正移动件，22-负移动件，3-推杆，4-推动件，41-正推动件，42-负推动件，5-紧固件，51-第一紧固件，52-第二紧固件，6-弹性夹头件，61-拉杆，7-固定座，8-下料机构，81-下料驱动源，82-下料杆，83-定位柱，84-定位座，85-活塞杆，9-环形工件， A-杠杆支点，B-杠杆移动端。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。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。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。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。本文所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

本发明的待推件或者环形工件放置于右侧，直线驱动机构放置于其左上方，故有上述方案的左右移动变化，如果待推件放置左侧，直线驱动机构放置于其右上方，上述方案的左右移动变化相反。进一步，直线驱动机构也可以放置于待推件下方，或者待推件竖向放置，直线驱动结构也可以横向放置，工作原理与上述方案相似，这里不再赘述。

如图1-2所示，一种直线驱动机构，包括驱动源1以及倾斜布置的移动件2，所述驱动源1设置竖向往复移动的推杆3，所述推杆3与移动件2转动连接，两者延长线的夹角大于或等于90度。本发明的移动件2倾斜布置，一端可与放置在横向滑道上的待推件相抵触，抵触点形成杠杆支点A，另一端与推杆3转动连接，避免产生转矩，连接处形成杠杆移动端B，整个移动件2为杠杆力臂。

推杆3与移动件2设置为两组，对称设置在待推件的两侧。驱动源1驱动推杆3向下移动，进而推杆3推动移动件2的端部即杠杆移动端B向下移动，由于两者之间转动连接，使得移动件2只位置高度下降，没有扭矩产生。进而待推件与推杆3的横向距离逐渐变短，但是移动件2的长度不会变，同时推杆3无法向待推件的反方向横向移动或者只能移动微小距离，导致移动件2的另一端只能向左移动，进而推动待推件横向移动。移动件2的横向驱动力大小与驱动源1的竖向推动力大小没有直接关系，由于移动件2相当于杠杆力臂，驱动源1可以以较小的驱动力推动移动件2一端部向下移动，同时移动件2与推杆3相连接的一端在推杆3的阻挡下，无法向右移动，只要移动件2足够坚韧，推杆3与驱动源1连接处足够稳固，移动件2即获得理论上无穷大的横向驱动力，驱动移动件2往左横向移动，从而实现了利用小功率驱动源1实现大驱动力的情况，本发明构思巧妙，结构紧凑，制造成本低。

本发明设置用于直接抵触待推件的推动件的实施例：所述移动件2远离推杆3的一端转动连接一只能横向移动的推动件4，移动件2与推动件的连接点形成杠杆支点A，所述推动件4抵触待推件并推动待推件移动。推动件4可以套设在横向布置的滑轨上或者放置于横向滑道上。移动件2与推动件4转动连接，避免移动件2传递转矩以及竖向力给推动件4，使得推动件4只获得横向的驱动力，避免推动件4承受过大的压力损坏，进而推动件4只把横向驱动力传递给待推件，使得待推件横向移动。同时移动件2两端都是转动连接，使得移动件2在一端下移的过程中，另一端快速作出反应，调整端部的指向，从而产生更大的横向形变力，进而转化为待推件的横向驱动力。所述推动件4的形状与待推件的形状相匹配，使得待推件受力均匀，避免待推件局部受力损坏。

本发明产生双倍横移量的实施例：如图3-5所示，所述驱动源1移动端11的下表面开设凹形槽口，所述推杆3上端部伸入槽口中与驱动源1单向摆动连接。所述移动件2包括用于推动待推件向一侧移动的正移动件21、向另一侧移动的负移动件22，所述正移动件21、负移动件22上端与推杆3转动连接。相邻负移动件22设置一挡部，推杆3向下移动带动负移动件22下端横向移动抵触挡部上，由于挡部与负推动件紧邻，负移动件只能向右移动微小量，此时推杆继续推动负移动件左端下移，因此导致负移动件22左端反向推动推杆3向正移动件21横移方向摆动，进一步，增加移动件2的横向驱动力以及横移量，使得待推件获得更大的横移量。

应用直线驱动机构的环形工件夹持装置，包括具有中空腔体的固定座7、用于抵触环形工件9外壁面的弹性夹头件6、用于驱动环形工件9下料的下料机构8。所述下料机构8包括穿设于弹性夹头件6的下料杆82、用于驱动下料杆82往复移动的下料驱动源81。所述直线驱动机构通过一支架12架设于弹性夹头件6上方，移动件2与弹性夹头件6相连接，移动件2驱动弹性夹头件6向中空腔体内移动。

弹性夹头件6安装于固定座7的中空腔体中所述弹性夹头件6为腔体结构，其一端为圆台状结构，直线驱动机构驱动弹性夹头件6在固定座7内移动，改变圆台状结构的容纳半径，夹紧环形工件9。所述固定座7的中空腔体与所述圆台状结构相配合的一端开设圆台状空腔，所述圆台状结构沿着轴线方向开设若干便于形变的形变槽，使得圆台状结构具有一定形变能力，进而使得弹性夹头件6具有弹性。

本发明环形工件夹持装置一种便于安装的实施例：弹性夹头件6连接一圆筒状的拉杆61，所述拉杆61长度可根据需要灵活选择。拉杆61远离环形工件9的一端固定连接紧固件5，所述紧固件5包括第一紧固件51、第二紧固件52，第一紧固件51、第二紧固件52依次螺接于拉杆的端部，形成互锁结构，避免紧固件5从拉杆61的端部脱落，第一紧固件51、第二紧固件52可以为螺母，便于采购。所述第一紧固件51凸出于拉杆61，便于推动件与其抵触。移动件2包括正移动件21、负移动件22，所述正移动件21、负移动件22分别转动连接一正推动件41、负推动件42，正推动件41与紧固件5相邻，负推动件42与固定座7相邻，并且固定座7上边缘凸出于负推动件42，形成负推动件42的挡部，限制负推动件42的横向移动位置。

推杆3向下移动带动正移动件21右端向下移动，其左端向左移动，进而其左端驱动正推动件41抵触紧固件5上，带动紧固件5以及弹性夹头件6向左移动，同时负移动件22左端向下移动，其右端向右移动，带动负推动件42抵触于固定座7上，负移动件22左端反向推动推杆3向正移动件21横移方向摆动，增大紧固件5以及弹性夹头件6向左移动的距离。

所述下料驱动源81为气缸，其活塞杆85一端与下料杆82相连接，另一端设置伸出于气缸本体的延长杆，相邻延长杆设置一定位座84，所述定位座84螺接一用于限制延长杆移动位置的定位柱83，所述定位柱83设置刻度，便于观察定位柱83的伸出距离。

本发明的工作原理：环形工件9放入本发明弹性夹头件6的圆台状结构里面，驱动源1驱动推杆3向下移动，推杆3向下移动带动正移动件21右端向下移动，其左端向左移动，进而其左端驱动正推动件41抵触紧固件5上，带动紧固件5以及弹性夹头件6向左移动，同时负移动件22左端向下移动，其右端向右移动，带动负推动件42抵触于固定座7上，由于固定座与负推动件紧邻，负移动件只能向右移动微小量，此时推杆继续推动负移动件左端下移，因此导致负移动件22左端反向推动推杆3向正移动件21横移方向摆动，增大紧固件5以及拉杆61向左移动的距离。此时弹性夹头件6会承受拉杆61较大的横向拉动力，弹性夹头件6向左移动，圆台状结构进入固定座7的中空腔体内，中空腔体的内部尺寸固定，使得弹性夹头件6的圆台状结构端部产生一定径向形变，进而使得圆台状结构的内壁面抵触于环形工件9的外环壁面上，从而夹紧环形工件9。

当需要下料时，驱动源1驱动移动件一端向上移动，解除弹性夹头件6的锁定状态，弹性夹头件6在圆台状结构的弹性形变力驱动下，弹性夹头件6复位，然右下料驱动源81驱动下料杆82向右移动，把环形工件9推出，完成环形工件9下料。本发明能够对环形工件9夹紧、下料，结构便于制造，适用范围广，方案切实可行。

上面结合附图对本发明实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，对于本领域普通技术人员来说，还可以在不脱离本发明的前提下作若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。