专利名称：一种圆柱面快速夹紧装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种快速夹紧装置，尤其是一种用于圆柱面的快速夹紧装置。
背景技术：
在某些检测或试验装置中，需要对圆柱面的工件或试件进行夹紧，车床的三爪卡盘是一种典型的用于圆柱面夹紧的装置，其特点是工件直径适应范围较大，夹紧力较大并具有自定心作用。但三爪卡盘结构尺寸较大，且需专用方头伏打扳手旋转三个锥齿轮带动平面矩形螺纹并带动三爪同时向心移动夹紧工件。在一些批量生产线的检测设备上，需要对具有圆柱表面的工件或试件进行快速夹紧和松开，其特点是所需夹紧力并不很大，不能损伤被夹工件表面，直径不变或变化范围较小，且并要求不严格定心，但要求夹紧松开操作快速便捷。目前传统的夹紧装置是采用具有剖分夹套的螺钉直接夹紧方式，其结构简单，但是需要应用扳手工具进行夹紧或松开，并且扳手往往要扳转多次才能夹紧和松开，效率不 高。因此开发一种无需附加工具且夹紧和松开快速的圆柱面夹具对于生产效率要求高的场合具有较好的应用前景和实用价值。
发明内容
本发明提供了一种圆柱面快速夹紧装置，采用的技术方案如下一种圆柱面快速夹紧装置，其特征在于包括上夹体I、三个半齿半凸轮2、内齿套
3、六个钢球4、三个上球座5、三个下球座6、下夹体7、螺纹套8、一对夹紧手把9、三个销钉
11、三个轴承12和剖分夹套15 ;所述上夹体I为圆柱形结构，下端面中心轴线处依次设有三段直径由大到小的阶梯沉孔并在下端面以轴心为圆心的同一圆周上均布设置了三个同直径同深度的沉孔，上端面中心处设有一螺纹通孔；所述上球座5为下端中心设有圆锥沉孔的圆柱体结构，外圆与上夹体I下端圆周均布的沉孔直径相同并置于该沉孔内；所述三个半齿半凸轮2外圆具有半圈齿轮2a半圈凸轮面2b的结构，上下两端面回转轴线处各设有一相同的圆锥沉孔，两端的圆锥沉孔之间设有通孔；所述内齿套3内圆为整圈内齿轮外圆为圆柱面结构，在下端面设有一直径略大于内齿轮齿根圆直径的沉孔，在外圆柱面对称设有一对夹紧手把9;所述下夹体7为中心设有通孔的圆柱形结构，外圆由上而下依次设有上小下大的四段阶梯圆柱面，上端小圆柱面短凸圆7c与上夹体I底部大沉孔配合定位，扇形凸台7e端面与上夹体I下端面贴紧通过螺钉连接，第二段圆柱面直径小于内齿套3内齿轮的齿顶圆直径，第三段较短圆柱面为配合面7d，与内齿套3下端面沉孔配合径向定位，下夹体7下端圆柱面圆周均布位置设有与轴线平行的三个小平面，在各小平面等高位置设有一个销钉螺孔7g，销钉螺孔7g内各装有用于安装轴承12的销钉11 ;所述下夹体7上端沿中心轴线方向切去了三个相同且圆周均布的扇形槽7a,在三个扇形槽7a底部各设有与上夹体I下端面圆周分布的三个沉孔分别同轴线的球座沉孔7b，在下夹体7的下端面还设有螺纹沉孔，所述螺纹套8安装于该螺纹沉孔内；所述3个下球座6外圆直径与下夹体7的球座沉孔7b直径相同，分别设于这3个球座沉孔7b内，下球座6上端各设有相同的圆锥沉孔；所述六个钢球4分别设于半齿半凸轮2上下两端圆锥沉孔与上球座5圆锥沉孔和下球座6圆锥沉孔之间；所述剖分夹套15为在套壁设有一贯通开口和若干不贯通开口的薄壁空心圆柱套，安置与上夹体I下端第二沉孔和下夹体7的通孔内，剖分夹套15下端通过螺纹套8封口定位。所述半齿半凸轮2上下端面分别与上夹体I下端面和下夹体7扇形槽7a底面之间保持间隙δ。所述下夹体7的下端面与上端面3个沉孔同轴线处设有螺纹孔，螺纹孔内设有紧定螺钉16，用于调节半齿半凸轮2与钢球4之间的配合间隙。所述上夹体I内齿套3上方的外圆设有限位螺钉14用于防止内齿套3脱离与半齿半凸轮2的啮合。本发明的特点和有益效果是通过将圆周均布的三个具有半圈齿轮半圈凸轮面的 半齿半凸轮设置于下夹体的三个扇形槽内，采用钢球定心并同时承受轴向力和径向力，并在每个下球座下方设置紧定螺钉调整钢球与半齿半凸轮中心处圆锥面之间的配合间隙。通过一对夹紧手把转动内齿套同时与三个半齿半凸轮的齿轮啮合驱动凸轮面并通过剖分夹套对具有圆柱表面的试件实施夹紧和松开。操作简单，结构紧凑，无需附加工具，提供了一种适用生产线快节拍需求的对圆柱表面试件进行快速夹紧和松开的装置。
附图I是本发明的外形立体图；附图2是图I的A向立体视图；附图3是图I的沿中心轴线剖视图(夹紧状态)；附图4是图3的B-B剖视图；附图5是图I拆除上夹体后的视图；附图6为图I中下夹体立体图；图中1、上夹体，2、半齿半凸轮，2a、齿轮，2b、凸轮面，3、内齿套，4、钢球，5、上球座，6、下球座,7、下夹体,7a、扇形槽,7b、球座沉孔,7c、凸圆,7d、配合面,7e、扇形凸台，7f、螺钉孔，7g、销钉螺孔，8、螺纹套，9、夹紧手把，10、隔套，11、销钉，12、轴承，13、连接螺钉、14、限位螺钉，15、剖分夹套，16、紧定螺钉，17、试件。
具体实施例方式下面通过本明用于摩托车前减震器装配线在线示功试验台的活塞杆管筒夹紧装置为例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例图I为是本发明的外形立体图，外部可见部分包括上夹体I、内齿套3、下夹体7、一对夹紧手把9、位于内齿套3下方的圆周均布的三个销钉11和三个轴承以及位于内齿套3上方的限位螺钉。由图2可见图I底部的结构，包括三个用于连接上夹套I和下夹套7的连接螺钉13、三个用于下球座6轴向间隙调节的紧定螺钉16、位于下夹体内的剖分夹套15和封住剖分夹套15的螺纹套8。图3为图I的沿中心轴线剖视图，显示了本装置所有零件的结构组成及轴向和径向的位置关系，结合图4 (图3的B-B剖视图)、图5 (图I拆除上夹体I后)和图6 (下夹体7立体图)，能进一步详细表达各组成结构的细节特征。上夹体I的上端螺孔提供与外部的安装接口，上夹体I与下夹体7之间通过下夹体7上端的凸圆7c与上夹体I下端的大沉孔实现同心定位，并通过三个连接螺钉13使上夹体I下端面与下夹体7上部扇形凸台7e端面紧靠连成一体。在下夹体7上端圆周均布 的三个扇形槽7a内各设有一个半齿半凸轮2,三个半齿半凸轮2的回转中心位于与上夹体I和下夹体7中心轴线等距离的圆周上，径向位置由上夹体I下端面圆周均布沉孔内上球座5的下端圆锥沉孔和下夹体7扇形槽7a底部圆周均布球座沉孔7b内下球座6上端圆锥沉孔的中心确定,在上球座5和半齿半凸轮2之间以及下球座6和半齿半凸轮2之间各设有一个钢球4，上球座5下方钢球4与上球座5下端圆锥沉孔和半齿半凸轮2上端圆锥沉孔保持接触，下球座6上方钢球4与半齿半凸轮2的下端圆锥沉孔和下球座6上端圆锥沉孔保持接触，钢球4在上球座5下端圆锥沉孔和下球座6上端圆锥沉孔的限制下对半齿半凸轮2进行径向和轴向定位，同时承受来自半齿半凸轮2传递的径向力和轴向力。为了使钢球4与上下圆锥沉孔之间保持合适的转动间隙，在三个下球座6下方各设有紧定螺钉16，用于调节钢球4与上下圆锥沉孔之间留有微小的间隙，使半齿半凸轮2可以在上下钢球4之间转动。内齿套3内圆为内齿轮，内齿套3套装在下夹体7上，通过内齿套3内齿轮的下面设有的一段内圆柱面与下夹体7外圆的配合面7d配合实现径向定位，内齿套3内齿轮与三个半齿半凸轮2的齿轮同时啮合且啮合位置相同。在下夹体7下部外圆同一水平面的圆周上均布设置了三个小平面及各小平面上的销钉螺孔7g，销钉螺孔7g内设有套装了轴承12销钉11，在销钉11上的轴承12与下夹体7小平面之间设置了隔套10使轴承12外圈只与内齿套3下端面接触，三个轴承12对内齿套3进行轴向定位并承担通过夹紧手把9带动内齿套3转动时产生的下压分力。当内齿套3套装于下夹体7后，通过旋入限位螺钉14可防止内齿套3在轴向脱离与半齿半凸轮2的啮合，内齿套3带动半齿半凸轮2转动时由半齿半凸轮2上半圈齿轮两端碰到剖分夹套15实现限位以避免齿轮与内齿套3的内齿脱离啮合。在下夹体7的内孔中设置了剖分夹套15，剖分夹套15为薄壁空心圆柱套，在套壁设有一贯通开口和若干不贯通开口以削弱其径向刚度，由于半齿半凸轮2的外表面进行了淬火，直接对试件外圆施压可能会造成表面损伤，而剖分夹套15的作用是改善夹紧时试件17表面的受力分布，此外可通过改变剖分夹套15的壁厚来适应试件17外圆直径的小范围变化。在下夹体7的下端的螺纹沉孔内设有螺纹套8封住剖分夹套15的下口并使剖分夹套15上下端面与上夹体I沉孔底部和螺纹套8上端面保持微小间隙使得夹紧时剖分夹套15可以径向收缩。具体操作时，将试件17自下方由人工用手扶持插入，由于本实施例中是夹持摩托车前减震器活塞外筒，在其内部的弹簧作用下活塞外筒会顶入上夹体I的沉孔内，然后用双手转动夹紧手把8转动约60-90°就可实现夹紧，反向转动夹紧手把9即可松开并取出试件。在本实施例中，所夹持的试件外圆直径为31mm、32mm和33mm三种,可通过更换剖分夹套15来适应试件直径的变化，由于生产线的检测设备节拍要求较高需要尽可能缩短装夹的辅助时间，本装置操作简单快捷，结构紧凑，无需附加工具。
权利要求
1.一种圆柱面快速夹紧装置，其特征在于包括上夹体(I)、三个半齿半凸轮(2)、内齿套(3)、六个钢球(4)、三个上球座(5)、三个下球座(6)、下夹体(7)、螺纹套(8)、一对夹紧手把(9)、三个销钉(11)、三个轴承(12)和剖分夹套(15);所述上夹体(I)为圆柱形结构，下端面中心轴线处依次设有三段直径由大到小的阶梯沉孔并在下端面以轴心为圆心的同一圆周上均布设置了三个同直径同深度的沉孔，上端面中心处设有一螺纹通孔；所述上球座(5)为下端中心设有圆锥沉孔的圆柱体结构，外圆与上夹体(I)下端圆周均布的沉孔直径相同并置于该沉孔内；所述三个半齿半凸轮(2)外圆具有半圈齿轮(2a)半圈凸轮面(2b)的结构，上下两端面回转轴线处各设有一相同的圆锥沉孔，两端的圆锥沉孔之间设有通孔；所述内齿套(3)内圆为整圈内齿轮外圆为圆柱面结构，在下端面设有一直径略大于内齿轮齿根圆直径的沉孔，在外圆柱面对称设有一对夹紧手把(9);所述下夹体(7)为中心设有通孔的圆柱形结构，外圆由上而下依次设有上小下大的四段阶梯圆柱面，上端小圆柱面短凸圆(7c)与上夹体(I)底部大沉孔配合定位，扇形凸台(7e)端面与上夹体(I)下端面贴紧通过螺钉连接，第二段圆柱面直径小于内齿套(3)内齿轮的齿顶圆直径，第三段较短圆柱面为配合面(7d)，与内齿套(3)下端面沉孔配合径向定位，下夹体(7)下端圆柱面圆周均布设有与轴线平行的三个小平面，在各小平面等高位置设有一个销钉螺孔(7g)，销钉螺孔(7g)内各装有用于安装轴承(12)的销钉(11);所述下夹体(7)上端沿中心轴线方向切去了三个相同且圆周均布的扇形槽(7a),在三个扇形槽(7a)底部各设有与上夹体(I)下端面圆周分布的三个沉孔分别同轴线的球座沉孔(7b)，在下夹体(7)的下端面还设有螺纹沉孔，所述螺纹套(8)安装于该螺纹沉孔内；所述3个下球座(6)外圆直径与下夹体(7)的球座沉孔(7b)直径相同，分别设于这3个球座沉孔(7b)内，下球座(6)上端各设有相同的圆锥沉孔；所述六个钢球(4)分别设于半齿半凸轮(2)上下两端圆锥沉孔与上球座(5)圆锥沉孔和下球座(6)圆锥沉孔之间；所述剖分夹套(15)为在套壁设有一贯通开口和若干不贯通开口的薄壁空心圆柱套，上夹体(I)下端第二沉孔和下夹体(7)的通孔内的剖分夹套(15)下端通过螺纹套(8)封口定位。
2.根据权利要求I所述的一种圆柱面快速夹紧装置，其特征在于所述半齿半凸轮(2)上下端面分别与上夹体(I)下端面和下夹体(7)扇形槽(7a)底面之间保持间隙δ。
3.根据权利要求I所述的一种圆柱面快速夹紧装置，其特征在于所述下夹体(7)的下端面与上端面3个沉孔同轴线处设有螺纹孔，螺纹孔内设有紧定螺钉(16)，用于调节半齿半凸轮(2)与钢球(4)之间的配合间隙。
4.根据权利要求I所述的一种圆柱面快速夹紧装置，其特征在于所述上夹体(I)内齿套(3)上方的外圆设有限位螺钉(14)用于防止内齿套(3)脱离与半齿半凸轮(2)的啮合。
全文摘要
本发明提供了一种圆柱面快速夹紧装置，包括上夹体、三个半齿半凸轮、内齿套、六个钢球、三个上球座、三个下球座、下夹体、螺纹套、一对夹紧手把、剖分夹套等。通过将圆周均布的三个具有半圈齿轮半圈凸轮的半齿半凸轮设置于下夹体的三个扇形槽内，采用钢球定心并同时承受轴向力和径向力，并在每个下球座下方设置紧定螺钉调整钢球与半齿半凸轮中心处圆锥面之间的配合间隙。通过一对夹紧手把转动内齿套同时与三个半齿半凸轮的齿轮啮合驱动凸轮面并通过剖分夹套对具有圆柱表面的试件实施夹紧和松开。特点是操作简单，结构紧凑，无需附加工具，提供了一种适用生产线快节拍需求的对圆柱表面试件进行快速夹紧和松开的装置。
文档编号B25B11/00GK102922449SQ201210453578
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者张冰蔚, 唐炜, 鄢华林, 朱鹏程 申请人:江苏科技大学