气动快换夹具的制作方法

本实用新型涉及一种夹具，特别涉及一种气动快换夹具。

背景技术：

当工件需要变化加工方位和操作机位时，采用人工操作和换装工位的方式效率低下，操作困难。为了解决这一问题，引入了由机器人替代人工的自动换装方式，其通过机器人上固定连接的主动部与固定连接在工件上的换装部之间的气动快换结构实现快速换装，从而通过机器人带动工件运动实现产品在加工设备上的装夹，或随机器人的设定运动轨迹运动实现打磨、焊接等加工目的；并利用换装部与不同工件连接实现工件更换目的。现有气动快换结构通常采用胀紧或夹紧两种结构形式，由设在主动部上的气动胀紧或夹紧构件与换装部上的胀紧孔或夹持轴颈形成胀紧或夹紧固定连接。在胀紧结构中大致包括弹性胀套结构和滚珠卡合结构，胀套结构适用于工件质量大，相主动部和换装部结构尺寸大的情形，滚珠卡合结构由于换装部上的张紧孔为直孔，且与钢珠接触面小，大多只用于重量较轻，主动部和换装部结构尺寸相对较小的情形。相对而言滚珠卡合结构的主动部和换装部之间的连接和分离响应时间更短，换装速度更快，效率更高，更符合于机器人作业的高效、快捷要求。因此，基于滚珠卡合结构响应速度优势，将其应用于大中型工件的气动快换夹具中，已成为行业中亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术中滚珠卡合结构不适于大中型气动快换夹具的不足，提供一种主动部与换装部连接牢固的滚珠卡合式气动快换夹具。

为了实现上述发明目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种气动快换夹具，包括主动部和换装部，主动部和换装部之间通过主动部上多个圆周分布的滚珠与换装部上的配合孔形成气动卡合连接；配合孔的孔壁上形成有接纳滚珠的环形圆弧凹槽。

采用上述技术方案的本实用新型，由于配合孔的孔壁上形成有接纳滚珠的环形圆弧凹槽，主动部和换装部连接时，滚珠在气压动力作用下径向伸出，其悬出主动部的前端抵靠在凹槽槽底，以在二者形成自动定心的同时也形成了轴向位置的相对固定，并且凹槽与滚珠之间形成了具有径向重叠的搭接部分，在气压力足够时，滚珠与换装部之间不仅具有由正压力生成的摩擦阻力，还通过径向的重叠部分承载工件和换装部的重力形成的轴向力。因此，本方案可显著增大快换夹具的载荷，能够满足大中型零部件使用要求，且结构简单、加工方便。

进一步地，主动部和换装部均呈圆环结构，主动部上具有包括活塞的气缸结构，主动部包括圆环本体，圆环本体的一侧形成有环形凸起，环形凸起和圆环本体共同形成气缸的缸体；滚珠通过环形凸起上径向延伸的滚珠滑道设置，滚珠滑道与设置活塞的气缸内腔连通，活塞通过斜楔面推动滚珠径向伸出；换装部的圆环内构成孔配合孔。主动部和换装部均呈圆环结构可有效减轻结构重量，适用于大中型工件的大尺寸快换夹具；其中，气缸的内腔和活塞均呈环状结构，气缸内腔在通入压力气体后，推动活塞轴向前进，活塞通过斜楔面推动滚珠径向外伸，继而在环形圆弧凹槽阻止下与换装部形成胀紧式固定连接；在气体卸压后，滚珠失去支撑，可在凹槽内壁弧面推动下回缩，从而解除与主动部与换装部之间的固定连接状态；斜楔面可以是倾斜的平面，也可以是圆锥面。

进一步地，活塞呈具有外锥的圆锥套结构，活塞的外圆锥面构成斜楔面。圆锥面可方便的通过车削或磨削加工完成，且多个与滚珠接触的部位尺寸精度一致性好，利于胀紧时形成高精度的自动定心。

进一步地，气缸内腔具有与活塞的外锥面相契合的内锥面，该内锥面位于外锥面的小端部。以形成对活塞推动钢珠运行的限位，避免过载造成钢珠或换装部内孔损坏。

进一步地，滚珠滑道的出口端直径小于滚珠直径。以有效防止主动部和换装部分离状态滚珠掉落，确保可靠性。

进一步地，滚珠和环形凸起还通过弹性拉拽构件连接。以利用弹性拉拽构件的弹性拉力将滚珠向内拉拽，以在活塞的推动载荷卸载过程中，或卸载后滚珠自动回缩，加快二者分离的响应速度。其中，弹性拉拽构件可以是橡皮筋、橡胶绳或拉伸弹簧，每个滚珠对应连接一个。

进一步地，弹性拉拽构件为拉伸弹簧。可直接采购商品化产品，降低制造成本，且使用寿命长。

进一步地，主动部和换装部之间设有包括两个定位销的销孔配合的定位结构。以使主动部和换装部之间形成圆周方向的相位固定，便于通讯接口之间的连接。

进一步地，定位销为圆锥销。进一步提高定位精度，同时，锥销具有导向功能，可利用导向功能提高连接的快速性。

进一步地，圆环本体还设有凸出的第一通信接口，换装部上设有与之配合的第二通信接口。在主动部与换装部合拢时，第二通信接口与第一通信接口连通，便于机械手判断主动部是否与换装部相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：配合孔的孔壁上形成有接纳滚珠的环形圆弧凹槽，在气压力足够时，滚珠与换装部之间不仅具有由正压力生成的摩擦阻力，还通过径向的重叠部分承载工件和换装部的重力形成的轴向力；可显著增大快换夹具的载荷，能够满足大中型零部件使用要求，且结构简单、加工方便。

附图说明：

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出本实用新型主动部的主视图。

图2示出了图1的俯视图。

图3示出了图1的a-a处的剖视图。

图4示出了图3的b处的结构放大图。

图5示出本实用新型换装部的主视图。

图6示出了图5的c-c处的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1主动部；1a圆环本体；1b气缸内腔；1c滚珠；1d活塞；1e弹性拉拽构件；1f定位销；1g第一通信接口；1h进气接口；1i出气接口；1j第一电源接口；1k第三通信接口；1l第一安装面；1m滚珠滑道；1n环形凸起；

2换装部；2a配合孔；2b环形圆弧凹槽；2c定位孔；2d第二通信接口；2e第四通信接口；2f第二电源接口；2g第二安装面。

具体实施方式

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1至图6，一种气动快换夹具，包括主动部1和换装部2，主动部1和换装部2之间通过主动部1上多个圆周分布的滚珠1c与换装部2上的配合孔2a形成气动卡合连接；配合孔2a的孔壁上形成有接纳滚珠1c的环形圆弧凹槽2b。

如图3，优选的，主动部1和换装部2均呈圆环结构，主动部1上具有包括活塞1d的气缸结构；主动部包2包括圆环本体1a，圆环本体1a的一侧形成有环形凸起1n，环形凸起1n和圆环本体1a共同形成气缸的缸体；滚珠1c通过环形凸起1n上径向延伸的滚珠滑道1m设置，滚珠滑道1m与设置活塞1d的气缸内腔1b连通，活塞1d通过斜楔面推动滚珠1c径向伸出；换装部2的圆环内构成孔配合孔。

如图3，优选的，活塞1d呈具有外锥的圆锥套结构，活塞1d的外圆锥面构成斜楔面。

如图3，优选的，气缸内腔1b具有与活塞1d的外锥面相契合的内锥面，该内锥面位于外锥面的小端部。

如图3与图4，优选的，滚珠滑道1m的出口端直径小于滚珠1c直径。

优选的，滚珠1c和环形凸起1n还通过弹性拉拽构件1e连接。

优选的，弹性拉拽构件1e为拉伸弹簧。

优选的，主动部1和换装部2之间设有包括两个定位销1f的销孔配合的定位结构。

优选的，定位销1f为圆锥销。

优选的，圆环本体1a还设有凸出的第一通信接口1g，换装部2上设有与之配合的第二通信接口2d。

本实施例中，滚珠1c在环形凸起1n的周向均匀排布且数量为9个。

具体地，主动部1周向连接有进气接口1h和出气接口1i，且二者相邻设置，进气接口1h和出气接口1i与气缸内腔1b连通；主动部1周向还设有第一电源接口1j和第三通信接口1k；换装部2的周向设有第二电源接口2f和第四通信接口2e。

具体地，将换装部2安装在工件上，主动部1与机器人手臂固定连接；活塞1d处于缩回状态，滚珠1c可全部回缩滚珠滑道1m内；工件更换时，主动部1随机器人手臂运动至环形凸起1n对正换装部2的第二卡合部2a中，两个定位销1f对正对应定位孔2c，第一通信接口1g对正第二通信接口2d；继而主动部1朝向逐渐接近换装部2的轴向移动，环形凸起1n插入配合孔2a中，定位销1f插入定位孔2c中，直至主动部1上的第一安装面1l与换装部2上的第二安装面2g基本贴合，第一通信接口1g与第二通信接口2d形成接插连接关系；之后，活塞1d在气压作用下向锥度小端移动，活塞1d通过圆锥面将滚珠1c径向向外推压，使滚珠1c前端部分伸出环形凸起1n，直至滚珠1c周壁卡合在换装部2的环形圆弧凹槽2b内，使主动部1和换装部2形成固定连接。待工件转运到设定工位，或在机器人上加工完成并放置到设定工位后，压力气体推动活塞1d回缩，滚珠1c在弹性拉拽构件1e作用下部分或全部回退至滚珠滑道1m内，解除主动部1和换装部2的固定连接状态，再主动部1朝远离换装部2方向移动，直至环形凸起1n与配合孔2a、定位销1f与定位孔2c，第一通信接口1g与第二通信接口2d完全脱开，从而形成分离状态。

本实施例中，滚珠1c和弹性拉拽构件1e处于自由状态时，滚珠1c可部分突出环形凸起1n，也可完全缩进滚珠滑道1m内。

定位销1f也可一体形成在主动部1上，也可一体形成在换装部2上。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。