一种多工位自旋转夹具控制装置

1、一种多工位自旋转夹具控制装置周永良1 ，刘桂芝21. 南京数控机床有限公司江苏南京2. 南京工程学院江苏南京摘要：介绍了一种多工位转台自旋转夹具的夹紧、松开控制装置，该结构装置巧妙简化了传统的配气环装置。关键词：多工位；自旋转夹具；控制装置Multi-station Rotational Clamp Control UnitZHOU Yong-liang1 ，LIU Gui-zhi2（1. Nanjing CNC Machine Tool CO.，LTD.JS Nanjing 211100 ,China；2.Nanjing Institute Technology，JS Nanjing 211

2、167，China）Abstract：In this paper, a multi-station rotational clamp control unit was introduced and explained the unit how to grip and release. This structure simplified the traditional distributing ring device.Key Words：multi-station; rotational clamp; control unit专用机床或自动化加工设备实现零件多工序加工，通常采用回转工作台（即转台

3、）结构形式，转台上根据加工工序的要求布置多个夹具，转台每个工序夹具外侧的固定工作台上相应布置有零件和各工序的加工设备。一个工序加工完成后，夹具及零件跟随转台转至下一个工序，转台最后一个工位是装卸工位（取下加工好的零件，同时放上未加工零件）。对于特别的加工工序要求，例如回转体零件磨削、外表抛光处理，零件需要在夹具的带动下旋转，这样零件及夹具除了跟随转台转动外（公转）外还有自转。零件装夹在夹具上，夹紧松开的方式有手动和自动两种。手动夹紧的夹具因操作不便，已用得越来越少。自动夹紧通常采用气动夹紧的方式，对于自旋转的夹具（气缸）而言，夹紧、松开各有一个进气口，按照常规的设计理念，每个夹具需要配气环装置

4、（两路旋转接头）。如果回转工作台有六个工位，则固定工作台要向回转工作台同时输入十二个进气口，也就是说固定工作台和回转工作台之间要配置复杂的配气环装置（亦称多路旋转接头）。配气环结构复杂，安装空间大，成本高。本文介绍一种回转工作台上简单可靠的多工位自旋转夹具控制装置。1 结构介绍多工位自旋转夹具控制装置结构如图所示。其中左边视图表示转台上某一工位夹具处于夹紧、自旋转的工作状态，右边视图表示某一工位夹具处于停止自转、夹具松开的装卸工位状态。图中省略了回转工作台和固定工作台之间定位关系及装有平面推力轴承的结构，省略了回转工作台旋转驱动机构（驱动电机安装在固定工作台上，电机轴上的齿轮驱动内齿圈，内齿圈

5、固定在回转工作台上），省略了齿形皮带旋转驱动及皮带张紧机构，省略了夹具下方齿形带轮与齿形皮带啮合及脱离啮合的控制机构等。如图所示：定子3由螺钉固定在固定工作台1上，转子5由螺钉固定在回转工作台2上，定子3和转子5之间有轴承4，中空的定子3下方连接总进气管，中空的转子5根据转台夹具工位数分出多个出气口，并和各夹具的阀座13之间用气管和接头6联通起来。夹具17（气动三爪卡盘）通过螺钉固定在阀体14上，阀体14与主轴10通过螺纹连接并紧为一体，主轴10通过主轴轴承11、齿形帯轮8及锁紧螺母9安装在阀座13上、其中主轴10与齿形帯轮8通过键连接在一起，阀座13用螺钉固定在回转工作台2上。这样，齿形皮带

6、7带动齿形帯轮8、主轴10、阀体14、夹具17及零件一起旋转。顶杆12在主轴10中间的孔内滑动。为了简化气路连接，夹具（气动三爪卡盘）17采用端面进气的结构形式，而阀体14的控制口也放在与夹具连接的顶面。阀芯15圆柱体外表面有三道沟槽，由密封圈与阀体14內孔隔成三个腔，阀芯中间进气孔与中间一个腔贯通。在阀芯15上方与阀体14内孔的顶面之间装有使阀芯复位的弹簧16。凸台18用螺钉及定位销安装在固定工作台1上，其具体位置在转台夹具装夹那个工位下方，凸台18顺着顶杆运动轨迹有上、下两个斜坡，中间有一段平面，平面长度控制夹具（气动三爪卡盘）松开时间。2 工作原理如图左边视图所示：工件及夹具在齿形皮带7

7、的驱动下不停地转动，而主轴10內孔的顶杆12处于自由状态，阀芯15在弹簧16的作用下处于下方位置。此时，压缩空气经由定子3和转子5及气管和接头6进入阀座13，再经由主轴10內孔及阀芯15的中间环腔到达工作口A，控制夹具夹紧零件；而夹具（气动三爪卡盘）另一端排出的压缩空气由工作口B进入阀体14，经由阀芯15最上面的环型腔通到排气口C排出阀体。如图右边视图所示：齿形帯轮8与齿形皮带脱离啮合，工件及夹具停止自转，顶杆12处于工作状态，即顶杆12被凸台18顶起，阀芯15在顶杆12的作用下克服弹簧16的压力被顶到上方位置。此时，压缩空气经由定子3和转子5及气管和接头6进入阀座13，再经由主轴10內孔及阀

8、芯15的中间环腔到达工作口B，控制夹具松开；而夹具（气动三爪卡盘）另一端排出的压缩空气由工作口A进入阀体14，经由阀芯15最下面的环型腔通到排气口D排出阀体。3 实际应用效果夹具（气动三爪卡盘）在回转工作台转动时，夹具下方的顶杆在通过凸台时顶起阀芯，实现控制气路换向，夹具松开。由于用凸台和顶杆控制气动三爪卡盘夹紧松开，因此每个阀座只要有一个进气口，转台上各夹具（气动三爪卡盘）可以通过一个共用的总进气口（定子）经中转环节（转子）分配至各阀座进气口，这大大简化了配气环装置。如果回转工作台上夹具没有自转运动，夹紧松开控制结构可以大大简化，而且可以实现多工位夹紧松开控制。可以在一般的回转工作台专用设备上推广应用。此装置巧妙地解决了回转工作台上自旋转夹具的夹紧松开控制。在某公司的自动化专用设备上通过实际应用，取得了较好的效果。本夹具控制装置已申请并获得国家实用新型专利，专利号：ZL200820035940.4。参考文献：1 机床设计手册（3）“部件、机构及总体设计”M北京：机械工业出版社，19862 机械设计手册单行本气压传动与控制 M北京：机械工业出版社，20073 金属切削机床夹具设计手册 M北京：机械工业出版社，1984作者简介：周永良 男 1966年8月生，1989年8月毕业于合肥工业大学机械设计及制造专业，