一种齿轮传动的卡盘的制作方法

1.本实用新型涉及激光切管夹管工器具技术领域，具体涉及一种齿轮传动的卡盘。


背景技术：

2.气动卡盘是利用利用激光切割机加工管材的必要辅助装置。现有此类气动卡盘根据气缸与夹爪间传动方式的不同主要有连杆机构式、杠杆结构式以及凸轮机构气动卡盘。如授权公告号为cn211438165u的中国专利文献公开了一种连杆机构式气动卡盘，其存在的问题是：运动副多，使用时运动精度低，累积误差大，工作过程中产生动载荷（惯性力）且不易平衡，难以实现精确的轨迹。授权公告号为cn211438166u的中国专利文献公开了一种杠杆式气动卡盘，其存在的问题是：采用杠杆原理的夹爪其输出压力和线速度一直处于变化中，且杠杆运动过程中与动力源和终端执行机构都是滑动摩擦，传动效率较低，容易磨损，精度保持性较差，寿命短。维护成本高；授权公告号为cn108637496b的中国专利文献公开了一种凸轮机构气动卡盘，其存在的问题是：凸轮为高副接触（点或线）压力较大，点、线接触易磨损；凸轮轮廓加工困难，费用较高；行程受盘体尺寸限制，行程大时，影响卡盘外形尺寸。此外，现有此类气动卡盘一般没有有效的防尘屑结构，使用时包括管件加工碎屑在内的尘屑易进入卡盘内部造成机构卡涩影响工作的可靠性和加工精度以及卡盘的使用寿命，严重时甚至直接造成卡盘故障不能工作。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是：为解决现有技术中存在的问题，提供一种采用完全不同于现有技术中所用的连杆机构式、杠杆结构式或凸轮机构等常见传动方式的齿轮传动的卡盘。
4.本实用新型的技术方案是：本实用新型的齿轮传动的卡盘，包括作动缸、夹爪安装盘、第一夹爪和第二夹爪，上述作动缸包括缸筒、左端盖、右端盖、可活动设于缸筒内并从右端盖向右伸出的第一活塞杆和第二活塞杆，夹爪安装盘上分上下向和前后向分别对称设有2组共4个滑槽，夹爪安装盘固定设于作动缸的右端盖上；上述第一夹爪在夹爪安装盘的上下向的滑槽上各可活动地设置1个，第二夹爪在夹爪安装盘的前后向的滑槽上各可活动地设置1个，其结构特点是：还包括用于实现上述第一活塞杆与2个第一夹爪间同步传动的第一齿轮传动机构，用于实现上述第二活塞杆与2个第二夹爪间同步传动的第二齿轮传动机构。
5.进一步的方案是：上述第一活塞杆为中空的圆管形结构件，第一活塞杆的右端设有由右向左凹入且前后向贯通的让位槽，第一活塞杆的右端上下两侧分别设有传动齿排；第二活塞杆可活动地穿设于第一活塞杆的中空部位。
6.进一步的方案是：上述第一齿轮传动机构包括2个第一传动齿轮、2个第一驱动齿轮和2个第一带齿滑块；上述2个第一传动齿轮和2个第一驱动齿轮各分上下可转动地设于上述作动缸的右端盖上，且上下2个第一传动齿轮相应与第一活塞杆的右端上下两侧的传
动齿排啮合；第一带齿滑块为一侧设有传动齿排的整体呈长方体形的结构件；2个第一带齿滑块在上述夹爪安装盘的2个上下向的滑槽中各可活动地设置1个，2个第一带齿滑块各与1个第一夹爪固定连接；2个第一驱动齿轮分别与相应的1个第一传动齿轮和第一带齿滑块啮合。
7.进一步的方案是：上述第一驱动齿轮为左半边尺寸小于右半边尺寸且左半边和右半边连接处的外周无齿的不规则齿轮。
8.进一步的方案是：上述第二齿轮传动机构包括传动端子、2个第二传动齿轮、2个第二驱动齿轮和2个第二带齿滑块；上述传动端子为与第一活塞杆右端的让位槽配合设计的前后两侧分别设有传动齿排的结构件，传动端子与第二活塞杆的右端固定连接；传动端子前后两侧的齿排露出于第一活塞杆的让位槽；第二传动齿轮、第二驱动齿轮和第二带齿滑块分别与上述第一传动齿轮、第一驱动齿轮和第一带齿滑块的结构对应相同；2个第二传动齿轮和2个第二驱动齿轮各分前后可转动地设于作动缸的右端盖上，且前后2个第二传动齿轮相应与传动端子前后两侧的传动齿排啮合；2个第二带齿滑块在夹爪安装盘的2个前后向的滑槽中各可活动地设置1个，2个第二带齿滑块各与1个第二夹爪固定连接；2个第二驱动齿轮分别与相应的1个第二传动齿轮和第二带齿滑块啮合。
9.进一步的方案是：还包括防尘组件，上述防尘组件包括防尘盖板和防尘罩；上述防尘盖板为与上述夹爪安装盘的外周尺寸相配合的圆饼状结构件，防尘盖板在与夹爪安装盘的4个滑槽处相应开设有4个让位槽；防尘盖板固定安装在夹爪安装盘的右端面上，且使得防尘盖板的4个让位槽与夹爪安装盘的4个滑槽逐一对应设置；上述防尘罩为圆筒形结构件，防尘罩固定设于上述作动缸的右端盖与夹爪安装盘之间的外周。
10.进一步的方案是：还包括作为安装基础的机架，以及设于上述机架上的旋转驱动机构；上述旋转驱动机构包括主动齿轮、转动轴、从动齿轮和轴承；上述主动齿轮可旋转地设于机架上，轴承设于机架内，转动轴与轴承套接并可依托轴承转动，从动齿轮与主动齿轮啮合并与转动轴的一端固定连接，转动轴的另一端与上述作动缸的左端盖固定连接。
11.进一步的方案还有：上述作动缸为气缸，或者为液压缸。
12.本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的齿轮传动的卡盘，其通过采用第一齿轮传动机构和第二齿轮传动机构来实现作动缸的2个活塞杆与上下向的1对夹爪和前后向的1对夹爪间的传动，传动效率较高基本能够达到0.99左右；同时齿轮传动在使用时工作平稳，整个工作行程范围内两对夹爪的输出压力恒定不变，输出线速度与作动缸动力保持固定比例关系，2组夹爪在夹紧过程中平稳无冲击，并且工作可靠性高，使用寿命长，维护简单方便。（2）本实用新型的齿轮传动的卡盘，其2套齿轮传动机构中的第一驱动齿轮和第一驱动齿轮通过采用左半边尺寸小于右半边尺寸且左半边和右半边连接处的外周无齿的不规则齿轮，能够节约安装空间，并在不增加两根活塞杆行程的前提下能够增加2组带齿滑块的行程。（3）本实用新型的齿轮传动的卡盘，其通过设置包括防尘盖板和防尘罩的防尘组件，使其在使用时能够有效防止包括管件加工碎屑在内的尘屑进入本实用新型的齿轮传动的卡盘内部，使其工作可靠性好，使用寿命长。
附图说明
13.图1为本实用新型的一种实施例的结构示意图；
14.图2为从图1的右侧正面观察时的结构示意图；
15.图3为图1的轴侧剖视图；
16.图4为沿图1的中轴线所在的纵向平面剖切后的剖视图；
17.图5为沿图1的中轴线所在的水平平面剖切后的剖视图；
18.图6为本实用新型的另一种实施例的结构示意图；
19.图7为从图6的左后方观察时的结构示意图；
20.图8为图7的轴侧剖视图。
21.上述附图中的附图标记如下：
22.作动缸1，缸筒11，左端盖12，第一活塞13，第一活塞杆14，第二活塞15，第二活塞杆16，右端盖17；
23.夹爪安装盘2；第一夹爪3；第二夹爪4；
24.第一齿轮传动机构5，第一传动齿轮51，第一驱动齿轮52，第一带齿滑块53；
25.第二齿轮传动机构6，传动端子61，第二传动齿轮62，第二驱动齿轮63，第二带齿滑块64；
26.防尘组件7，防尘盖板71，防尘罩72；
27.机架8，
28.旋转驱动机构9，主动齿轮91，转动轴92，从动齿轮93，轴承94。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
30.（实施例1）
31.本实施例中，在进行方位描述时，以图1所朝向的方向为描述中的前方，以背对图1所朝向的方向为描述中的后方，图1中的上下、左右方向仍为描述中上下、左右方向。
32.见图1至图5，本实施例的齿轮传动的卡盘，其主要由作动缸1、夹爪安装盘2、第一夹爪3、第二夹爪4、第一齿轮传动机构5、第二齿轮传动机构6和防尘组件7组成。
33.作动缸1用于提供第一夹爪3和第二夹爪4运动的动力源，作动缸1可采用气缸，也可采用液压缸。作动缸1主要由缸筒11、左端盖12、第一活塞13、第一活塞杆14、第二活塞15、第二活塞杆16和右端盖17组成。
34.缸筒11为整体呈圆筒形的结构件，左端盖12设于缸筒11的左侧用于将缸筒11的左端封闭；右端盖17固定设于缸筒11的右侧。第一活塞13和第一活塞杆14设于缸筒11内，第一活塞杆14的左端与第一活塞13一体或固定连接，第一活塞杆14的右端向右伸出于右端盖17；第一活塞杆14为中空的圆管形结构件，第一活塞杆14的右端设有由右向左凹入且前后向贯通的让位槽，第一活塞杆14的右端上下两侧分别设有传动齿排。第二活塞15和第二活塞杆16设于缸筒11内，第二活塞杆16的左端与第二活塞15一体或固定连接；第二活塞15位于第一活塞13的左侧，第二活塞杆16可活动地向右穿设于第一活塞杆14的中空部位，第二活塞杆16的右端设有由右向左凹入的连接用的螺孔。
35.夹爪安装盘2为整体呈圆环形的结构件，夹爪安装盘2上均匀间隔设有4个滑槽；4个滑槽中的2个滑槽上下向对称设置，4个滑槽中的另2个滑槽前后向对称设置，各滑槽均从夹爪安装盘2的外周边向夹爪安装盘2的中空部位贯通。夹爪安装盘2以其滑槽的槽口朝向
右侧的方式固定设于作动缸1的右端盖17上且位于右端盖17的右侧。
36.第一夹爪3和第二夹爪4分别各设有2个，2个第一夹爪3分上下镜像设置；2个第二夹爪4分前后镜像设置；第一夹爪3和第二夹爪4的结构均为现有技术，不作详述。
37.第一齿轮传动机构5用于实现第一活塞杆14与2个第一夹爪3间的传动。第一齿轮传动机构5包括2个第一传动齿轮51、2个第一驱动齿轮52和2个第一带齿滑块53。第一传动齿轮51为常见的满齿的圆形齿轮，2个第一传动齿轮51和2个第一驱动齿轮52各分上下可转动地设于作动缸1的右端盖17上，且上下2个第一传动齿轮51相应与第一活塞杆14的右端上下两侧的传动齿排啮合。第一带齿滑块53为一侧设有传动齿排的整体呈长方体形的结构件；2个第一带齿滑块53在夹爪安装盘2的2个上下向的滑槽中各可活动地设置1个，2个第一带齿滑块53各与1个第一夹爪3固定连接；2个第一驱动齿轮52分别与相应的1个第一传动齿轮51和第一带齿滑块53啮合。从而通过第一齿轮传动机构5实现第一活塞杆14与2个第一夹爪3间的传动。作为优选方式，第一驱动齿轮52优选采用左半边（也即与第一传动齿轮51啮合的一边）尺寸小而右半边（也即与第一带齿滑块53啮合的一边）尺寸大且左半边和右半边连接处的外周无齿的不规则齿轮，以节约安装空间并在不增加第一活塞杆14行程的情况下能够增加第一带齿滑块53的行程。
38.第二齿轮传动机构6用于实现第二活塞杆16与2个第二夹爪4间的传动。第二齿轮传动机构6包括传动端子61、2个第二传动齿轮62、2个第二驱动齿轮63和2个第二带齿滑块64。传动端子61为与第一活塞杆14右端的让位槽配合设计的结构件，传动端子61的前后两侧分别设有传动齿排，传动端子61与第二活塞杆16的右端固定连接，优选采用螺钉固定连接；传动端子61前后两侧的齿排露出于第一活塞杆14的让位槽；第二传动齿轮62、第二驱动齿轮63和第二带齿滑块64分别与第一传动齿轮51、第一驱动齿轮52和第一带齿滑块53的结构对应相同；2个第二传动齿轮62和2个第二驱动齿轮63各分前后可转动地设于作动缸1的右端盖17上，且前后2个第二传动齿轮62相应与传动端子61前后两侧的传动齿排啮合；2个第二带齿滑块64在夹爪安装盘2的2个前后向的滑槽中各可活动地设置1个，2个第二带齿滑块64各与1个第二夹爪4固定连接；2个第二驱动齿轮63分别与相应的1个第二传动齿轮62和第二带齿滑块64啮合。从而通过第二齿轮传动机构6实现第二活塞杆16与2个第二夹爪4间的传动。
39.防尘组件7作为优选方式设置。防尘组件7包括防尘盖板71和防尘罩72。防尘盖板71为与夹爪安装盘2的外周尺寸相配合的圆饼状结构件，防尘盖板7在与夹爪安装盘2的4个滑槽处相应开设有4个让位槽；防尘盖板7固定安装在夹爪安装盘2的右端面上，且使得防尘盖板7的4个让位槽与夹爪安装盘2的4个滑槽逐一对应设置。防尘罩72为圆筒形结构件，防尘罩72固定设于作动缸1的右端盖17与夹爪安装盘2之间的外周。通过加装防尘盖板71可将夹爪安装盘2的中空部位封闭，从而在使用时能够有效防止包括管件加工碎屑在内的尘屑轴向进入卡盘内部，通过设置防尘罩72能够防止尘屑径向进入卡盘内部，从而使得本实施例的卡盘工作可靠性好，使用寿命长。
40.本实施例的齿轮传动的卡盘，其工作原理和过程简述如下：
41.本实施例的齿轮传动的卡盘在工作时，以作动缸1采用气缸通过进气和出气驱动上下向的两个第一夹爪3作同步夹紧和放松动作为例进行说明：作动缸1进气，推动第一活塞13向右运动带动第一活塞杆14向右做直线运动，第一活塞杆14右端上下两侧的传动齿排
同步带动与其啮合的第一齿轮传动机构5的2个第一传动齿轮51旋转，2个第一传动齿轮51分别带动与其啮合的第一驱动齿轮52旋转，2个第一驱动齿轮52旋转带动与其啮合的第一带齿滑块53同步做相向运动，从而使得与2个带齿滑块53分别固连的2个第一夹爪3作相向运动，实现2个第一夹爪3做同步夹紧运动，反之，作动缸1出气，与上述同作相反，2个第一夹爪3做相背运动，实现同步放松动作。作动缸1通过进气和出气驱动前后向的两个第二夹爪4作同步夹紧和放松动作如前述同理，不再赘述。作动缸1采用液压缸通过进油和回油工作原理类似。
42.由前述可知，本实施例的齿轮传动的卡盘，其通过采用第一齿轮传动机构5和第二齿轮传动机构6来实现作动缸与上下向的1对夹爪和前后向的1对夹爪间的传动，传动效率较高，传动效率基本能够达到0.99左右；同时齿轮传动在使用时工作平稳，整个工作行程范围内执行机构的输出压力恒定不变，输出线速度与作动缸动力保持固定比例关系，2组夹爪在夹紧过程中平稳无冲击；并且工作可靠性高，使用寿命长，维护简单方便。此外，本实用新型的齿轮传动的卡盘，其通过设置防尘组件7，使其在使用时能够有效防止包括管件加工碎屑在内的尘屑进入本实施例的齿轮传动的卡盘内部，使其工作可靠性好，使用寿命长。
43.（实施例2）
44.见图6至图8，本实施例的齿轮传动的卡盘，其他方面与实施例1相同，不同之处在于，本实施例的齿轮传动的卡盘在实施例1的基础上，还增加了作为安装基础的机架8以及设于机架8上用于使用时驱动实施例1的齿轮传动的卡盘整体旋转的旋转驱动机构9。
45.旋转驱动机构9包括主动齿轮91、转动轴92、从动齿轮93和轴承94。主动齿轮91可旋转地设于机架8上，轴承94设于机架8内，转动轴92与轴承94套接并可依托轴承94转动，从动齿轮93与主动齿轮91啮合并与转动轴92的一端固定连接，转动轴92的另一端与实施例中作动缸1的左端盖12固定连接。
46.当实施例1的齿轮传动的卡盘使用过程中需要转动时，通过配设的动力源（图中未显示）驱动主动齿轮91旋转带动与其啮合的从动齿轮93旋转，使得与从动齿轮93固定连接的转动轴92旋转，转动轴92旋转带动与其固定连接的实施例1的齿轮传动的卡盘整体旋转。
47.以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。