一种激光切割机用气动后卡盘的制作方法

1.本发明涉及夹紧装置技术领域，尤其涉及一种激光切割机用气动后卡盘。


背景技术：

2.激光切割作为一种新型热切割技术，具有切割速度快、生产效率高以及热影响区小等优点，已经成为金属板材和管材的主要切割方式之一，在市场上得到了广泛应用。激光切管机是一种管材加工设备，其通过卡盘带动管材旋转，激光头进行切割，其中管材的夹紧和旋转由卡盘带动，因此卡盘是激光切管机非常重要的零部件。
3.现有技术中，卡盘包括固定座、气缸、固定架、推动块、第一卡爪单元和第二卡爪单元，气缸设置在固定座腔体内，且气缸的推杆伸出固定座并与推动块连接，推动块驱动第一卡爪单元和第二卡爪单元实现抓紧和松开动作，采用一个气缸同时驱动第一卡爪单元和第二卡爪单元，保证了第一卡爪单元和第二卡爪单元的同步运动，但是由于气缸在低速运动时摩擦力占推力的比例较大，使第一卡爪单元和第二卡爪单元的夹紧力得不到保证，从而导致卡爪的定位精度低和对中性较差。
4.鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种激光切割机用气动后卡盘，使其更具有实用性。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光切割机用气动后卡盘，实现卡爪同步联动，保证卡爪的夹紧力，提高卡爪的定位精度和对中精度。
6.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种激光切割机用气动后卡盘，包括：卡盘本体，固定设置在激光切割机上；前端壳体，固定在所述卡盘本体前侧，其内部设有滑动腔；盘面，沿所述滑动腔的滑动方向固定在所述前端壳体上，且远离所述前端壳体的一面设有呈十字状的t型滑槽；驱动组件，包括大活塞和小活塞，所述大活塞滑动设置在所述滑动腔内，所述小活塞滑动设置在所述大活塞的内部空腔内，且靠近所述盘面一侧的滑杆延伸出所述大活塞；卡爪，所述卡爪滑动设置在所述t型滑槽内，所述小活塞的所述滑杆端部设有用于驱动所述卡爪的第一连杆，所述大活塞的端部设有用于驱动所述卡爪的第二连杆；其中，所述小活塞在所述大活塞内形成第一腔体和第二腔体，所述大活塞上开设有与所述第一腔体连通的第一气道及与所述第二腔体连通的第二气道，设置在所述卡盘本体上的进气组件与所述第一气道和所述第二气道连通。
7.进一步地，所述卡爪包括可调节爪和底爪；所述底爪上设有与所述t型滑槽配合的t型凸台，所述可调节爪和所述底爪上设有相互配合的榫接结构，且所述底爪上设有至少两个可供所述可调节爪沿滑动方向调节的固
定槽。
8.进一步地，所述可调节爪沿滑动方向上的内侧面和外侧面上均设有锯齿结构；且所述可调节爪的内侧面呈台阶状。
9.进一步地，所述第一连杆和所述第二连杆均包括铰接部、驱动部和拨动部；所述铰接部和所述驱动部的连线与所述驱动部和所述拨动部的连线呈一定夹角设置，所述拨动部嵌入所述卡爪的拨槽内，且与所述拨槽接触的两接触面呈弧形结构，所述铰接部与所述盘面转动连接；所述第一连杆的所述驱动部与所述小活塞的所述滑杆活动连接；所述第二连杆的所述驱动部端部铰接有过渡杆，所述过渡杆与所述大活塞端面铰接连接。
10.进一步地，所述盘面靠近所述大活塞的一面设有与所述t型滑槽相对应的放置槽，所述第一连杆和所述第二连杆嵌入所述放置槽内，伸出所述放置槽的所述拨动部与所述卡爪连接；且所述盘面的外圆柱面上沿圆周方向的相邻所述放置槽之间设有扇形槽，垂直于两扇形面的两侧面相互垂直，固定在两相邻所述扇形槽之间的销轴与所述铰接部连接。
11.进一步地，所述滑杆外圆柱面上靠近所述卡爪一端对称设有卡槽，所述驱动部嵌入所述卡槽内。
12.进一步地，所述进气组件包括进气座和进气圈，所述进气座固定在所述卡盘本体的后侧，所述进气圈转动套设在所述进气座上，所述进气圈上设有两个进气嘴，所述进气座的外圆柱面上沿轴向设有两个环形槽，两个所述环形槽与两个所述进气嘴一一对应，所述进气座沿轴向设有与两个所述环形槽连通的主通道和副通道，所述主通道和所述副通道通过气管接头分别与所述第一气道和所述第二气道连通。
13.进一步地，所述进气圈与所述进气座设有用于密封两个所述环形槽的密封圈。
14.进一步地，所述大活塞包括主套体及设置在所述主套体端部的盖板，所述盖板和所述主套体固定连接，所述盖板靠近所述主套体一侧设有凸台，与所述主套体的内部空腔接触的所述凸台外圆柱面上设有密封垫，在所述主套体和所述盖板位于所述第一气道的过渡处设有密封槽；且所述主套体上靠近所述盖板一侧外圆面上设有台阶面。
15.进一步地，所述前端壳体内部的所述滑动腔设有台阶环槽，所述盘面上设有嵌入所述滑动腔的限位台。
16.本发明的有益效果为：本发明中在大活塞中设置的第一气道和第二气道，使大活塞滑动设置在前端壳体的滑动腔内，小活塞滑动设置在大活塞的腔体内，双活塞同步驱动盘面上卡爪沿t型滑槽滑动，实现卡爪同步联动的夹紧或松脱，其结构更加紧凑，减少了摩擦力对推力的影响，保证了卡爪的夹紧力，提高了卡爪的定位精度和对中精度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，
还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例中激光切割机用气动后卡盘的爆炸结构示意图；图2为本发明实施例中卡爪的夹紧动作示意图；图3为本发明实施例中卡爪的松开动作示意图；图4为本发明实施例中大活塞和小活塞与卡爪连接关系示意图；图5为本发明实施例中前端壳体和盘面的内部驱动示意图；图6为本发明实施例中卡爪的结构示意图；图7为本发明实施例中第一连杆和第二连杆的结构示意图；图8为本发明实施例中盘面的后轴测视图；图9为图2的a处局部放大视图；图10为图2的b-b剖视图；图11为本发明实施例中大活塞的结构示意图。
19.附图标记：1、卡盘本体；2、前端壳体；21、滑动腔；22、台阶环槽；3、盘面；31、t型滑槽；32、放置槽；33、扇形槽；34、限位台；4、驱动组件；41、大活塞；411、第一气道；412、第二气道；413、主套体；414、盖板；415、密封槽；42、小活塞；421、滑杆；5、卡爪；51、可调节爪；511、内侧面；512、外侧面；52、底爪；521、固定槽；522、拨槽；6、第一连杆；61、铰接部；62、驱动部；63、拨动部；7、第二连杆；8、过渡杆；9、第一腔体；10、第二腔体；11、进气组件；111、进气座；1111、环形槽；1112、主通道；1113、副通道；112、进气圈；113、密封圈；12、销轴；13、进气嘴。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
22.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。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
23.如图1至图11所示的激光切割机用气动后卡盘，包括卡盘本体1固定设置在激光切割机上；前端壳体2固定在卡盘本体1前侧，其内部设有滑动腔21；盘面3沿滑动腔21的滑动方向固定在前端壳体2上，且远离前端壳体2的一面沿圆周方向设有呈十字状的t型滑槽31；驱动组件4包括大活塞41和小活塞42，大活塞41滑动设置在滑动腔21内，小活塞42滑动设置在大活塞41的内部空腔内，且靠近盘面3一侧的滑杆421延伸出大活塞41；卡爪5滑动设置在t型滑槽31内，小活塞42的滑杆421端部设有用于驱动卡爪5的第一连杆6，大活塞41的端部设有用于驱动卡爪5的第二连杆7；其中，小活塞42在大活塞41内形成第一腔体9和第二腔体10，大活塞41上开设有与第一腔体9连通的第一气道411及与第二腔体10连通的第二气道412，设置在卡盘本体1上的进气组件11与第一气道411和第二气道412连通。
24.本发明优选实施例实施过程，进气组件11经气管接头与第一气道411和第二气道412连通，当气源通过第一气道411进入第一腔体9内时，气压使小活塞42朝向卡盘本体1后侧水平滑动，而大活塞41在反向力作用下在滑动腔21内朝向卡盘本体1前侧滑动，大活塞41和小活塞42同步动作压缩第二腔体10，使第二腔体10内的空气通过第二气道412排出，四个卡爪5在t型滑槽31同步朝着靠近盘面3圆心方向滑动，实现卡爪5的夹紧动作；当第一腔体9内停止进气，第二腔体10开始进气时，气压使小活塞42朝向前侧滑动，大活塞41朝向后侧滑动，第一腔体9内的气体经第一气道411排出，实现卡爪5的松开动作，需要说明的是卡盘本体1前侧指的是卡爪5所在一侧，卡盘本体1后侧指的是远离卡爪5的一侧，第一气道411在加工过程中的开设的工艺孔均用堵头封堵，从而保证第一气道411的密封性。
25.本发明中在大活塞41中设置的第一气道411和第二气道412，使大活塞41滑动设置在前端壳体2的滑动腔21内，小活塞42滑动设置在大活塞41的腔体内，双活塞同步驱动盘面3上卡爪5沿t型滑槽31滑动，实现卡爪5同步联动的夹紧或松脱，其结构更加紧凑，减少了摩擦力对推力的影响，保证了卡爪5的夹紧力，提高了卡爪5的定位精度和对中精度。
26.本发明优选实施例中，为了适应装夹不同尺寸的夹持件，提高卡爪5的通用便捷性，如图6所示，卡爪5包括可调节爪51和底爪52；底爪52上设有与t型滑槽31配合的t型凸台，可调节爪51和底爪52上设有相互配合的榫接结构，且底爪52上设有至少两个可供可调节爪51沿滑动方向调节的固定槽521。
27.具体地，底爪52上固定槽521的设置，便于调节可调节爪51装夹的直径，提高了卡爪5的通用性。
28.在上述实施例基础上，可调节爪51沿滑动方向上的内侧面511和外侧面512上均设有锯齿结构；且可调节爪51的内侧面511呈台阶状。
29.具体地，由于安装卡爪5的盘面3在加工过程中会随着卡盘本体1旋转，为了保证装夹的可靠性，卡爪5与加工件接触面上设置锯齿结构，增大了两者间的摩擦，提高了工件在卡爪5上的稳定性，另外内侧面511的台阶，增加了卡爪5的装夹规格，同一卡爪5上多种装夹规格的设置降低了卡爪5的制作成本，提高了卡爪5整体的实用性。
30.本发明优选实施例中，如图7所示，第一连杆6和第二连杆7均包括铰接部61、驱动部62和拨动部63；铰接部61和驱动部62的连线与驱动部62和拨动部63的连线呈一定夹角设置，拨动部63嵌入卡爪5的拨槽522内，且与拨槽522接触的两接触面呈弧形结构，铰接部61与盘面3转动连接，第一连杆6的驱动部62与小活塞42的滑杆421活动连接；第二连杆7的驱动部62的端部铰接有过渡杆8，过渡杆8与大活塞41的端面铰接连接。
31.具体地，驱动部62和拨动部63通过铰接部61形成杠杆结构，且铰接部61和驱动部62的连线与驱动部62和拨动部63的连线呈一定夹角设置，当驱动部62受到驱动力时，驱动部62以铰接部61为圆心，并以驱动部62到铰接部61的距离为半径旋转，而拨动部63跟随驱动部62同步转动，其拨动部63的转动半径大于驱动部62的转动半径，保证拨动部63对卡爪5驱动距离的同时减少了大活塞41的运动距离，进一步减少了活塞的占用空间，使结构更加紧凑，另外通过过渡杆8的设置，增加了大活塞41的驱动距离，保证了传动的可实施性，为了保证卡爪5滑动的稳定性，拨动部63与拨槽522接触的两接触面设置成弧形结构。
32.为了提高卡爪5在盘面3上滑动的可靠性，如图8和图10所示，盘面3靠近大活塞41的一面设有与t型滑槽31相对应的放置槽32，第一连杆6和第二连杆7嵌入放置槽32内，且伸
出放置槽32的一端与卡爪5连接；且盘面3的外圆柱面上沿圆周方向的相邻两放置槽32之间设有扇形槽33，垂直于两扇形面的两侧面相互垂直，固定在两相邻扇形槽33之间的销轴12与铰接部连接。
33.具体地，盘面3采用整体结构，保证了盘面3整体受力，增加了盘面3旋转时的抗扭矩能力，从而避免了卡爪5出现卡死现象，放置槽32和扇形槽33的设置，减少了装配误差，减少了第一连杆6和第二连杆7占用空间，使结构更加紧凑，有效地保证了双活塞传动的可靠性。
34.在上述实施例基础上，滑杆421外圆柱面上靠近卡爪5一端对称设有卡槽，驱动部62嵌入卡槽内，减少了连接部的设置，增加了小活塞42与第一连杆6连接的可靠性。
35.本发明优选实施例中，如图9所示，进气组件11包括进气座111和进气圈112，进气座111固定在卡盘本体1的后侧，进气圈112转动套设在进气座111上，进气圈112上设有两个进气嘴13，进气座111的外圆柱面上沿轴向设有两个环形槽1111，两个环形槽1111与两个进气嘴13一一对应，进气座111沿轴向设有与两个环形槽1111连通的主通道1112和副通道1113，主通道1112和副通道1113通过气管接头分别与第一气道411和第二气道412连通。
36.具体地，进气座111和进气圈112的设置，使主通道1112和副通道1113与第一气道411和第二气道412在卡盘本体1的内部实现连通，减少了外部气管的排布，提高了后卡盘使用的便捷性。
37.在上述实施例基础上，进气圈112与进气座111设有用于密封两个环形槽1111的密封圈113，避免了主通道1112和副通道1113中气体的混流，便于控制双活塞的运动方向，进一步保证了双活塞运动的稳定性。
38.本发明优选实施例中，如图11所示，大活塞41包括主套体413及设置在主套体413端部的盖板414，盖板414和主套体413固定连接，盖板414靠近主套体413一侧设有凸台，与主套体413的内部空腔接触的凸台外圆柱面上设有密封垫，在主套体413和盖板414位于第一气道411的过渡处设有密封槽415；具体地，大活塞41采用分体式结构，便于小活塞42的安装，且凸台上密封垫与位于第一气道411过渡处的密封槽415，保证了大活塞41内部的密封性，有效地保证了大活塞41和小活塞42传动的可实施性，主套体413上靠近盖板414一侧设有台阶面，减少了大活塞41与前端壳体2内腔的滑动摩擦力，进一步保证了大活塞41和小活塞42运动的同步性。
39.为了保证大活塞41在有效距离内稳定滑动，前端壳体2内部的滑动腔21设有台阶环槽22，盘面3上设有嵌入滑动腔21的限位台34，台阶环槽的设置，避免了锁紧件与大活塞的直接接触，保证了前端壳体2与卡盘主体1连接同时对大活塞41起到一定的保护作用，限位台34保证了盘面3与前端壳体2的精度，从而进一步保证了卡爪5对中精度。
40.本发明实施过程，主通道1112和副通道1113经气管接头与第一气道411和第二气道412连通，气源通过一个环形槽1111进入主通道1112后，内设的气管将气源送至第一气道411直至进入第一腔体9内，气压使小活塞42朝向卡盘本体1后侧水平滑动，而大活塞41在反向力作用下在滑动腔21内朝向卡盘本体1前侧滑动，大活塞41和小活塞42同步动作压缩第二腔体10，使第二腔体10内的空气通过第二气道412排出，第一连杆6和第二连杆7带动四个卡爪5在t型滑槽31内同步朝着靠近盘面3圆心方向滑动，实现卡爪5的夹紧动作；气源通过另一个环形槽1111进入副通道1113后，内设的气管将气源经第二气道412送入至第二腔体
10内，此时第一腔体9内停止进气，气压使小活塞42朝向前侧滑动，大活塞41朝向后侧滑动，第一腔体9内的气体经第一气道411排出，第一连杆6和第二连杆7带动四个卡爪5在t型滑槽31内同步朝着远离盘面3圆心方向滑动，实现卡爪5的松开动作，需要说明的是卡盘本体1前侧指的是卡爪5所在一侧，卡盘本体1后侧指的是远离卡爪5的一侧。本发明中在大活塞41中设置的第一气道411和第二气道412，使大活塞41滑动设置在前端壳体2的滑动腔21内，小活塞42滑动设置在大活塞41的腔体内，双活塞同步驱动盘面3上卡爪5沿t型滑槽31滑动，实现卡爪5同步联动的夹紧或松脱，其结构更加紧凑，减少了摩擦力对推力的影响，保证了卡爪5的夹紧力，提高了卡爪5的定位精度和对中精度。
41.本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。