本实用新型涉及激光切割机部件，尤其是一种前置式气动卡盘。
背景技术：
激光切割是激光加工行业中最量要的一项应用技术，由于具有速度快、精度高、工件不会出现变形等诸多特点，已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等领域。近年来，激光切割技术发展很快，国际上每年都以20％～30％的速度增长。我国自1985年以来，更以每年25％以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差，激光加工技术的应用尚不普遍，激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距，相信随着激光加工技术的不断进步，这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21世纪不可缺少的重要的管材加工手段。激光切割加工广阔的应用市场，加上现代科学技术的迅猛发展，使得国内外科技工作者对激光切割加工技术进行不断探入的研究，推动着激光切割技术不断地向前发展。
随着激光切管机市场的日益扩大，气动卡盘的使用也越来越多，但激光整机厂目前使用气动卡盘普遍存在切割尾料长的问题，急需一款性能优越的卡盘来替换目前无法充分满足切割目标的简陋卡盘。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种前置式气动卡盘，有效缩短气动卡盘的切割尾料。
实现本实用新型目的的技术方案是：
一种前置式气动卡盘，包括底座，固定在底座上的轴承，以及依次固定连接的卡盘本体、内套、配气环组件和从动齿轮；所述内套固定在轴承的内圈中；所述卡盘本体由铝材制成；所述卡盘本体前端设有卡爪组件；所述卡盘还包括设于卡盘本体和配气环组件之间并安装在配气环组件上的驱动机构，所述驱动机构包括齿轮组件和气动组件；所述气动组件通过配气环组件连通外部气源并适于驱动卡爪组件运动。
进一步地，所述卡盘本体前端均匀分布有四个滑动部；所述卡爪组件包括两对滑动块和卡爪机构；所述滑动块滑动安装在滑动部，所述卡爪机构可拆卸的安装在滑动块上。
进一步地，所述滑动块与滑动部之间设有不锈钢材质的镶件，由于卡盘本体由铝材制成，相较于钢制材料的卡盘本体，重量大大减轻，但是同时表面硬度较低，采用不锈钢材质的镶件，可以有效避免滑动块在滑动的过程中磨损卡盘本体。
进一步地，所述滑动块的前端面设有两个定位键槽；所述滑动块的后部对称设有向外延伸的凸台，所述一侧凸台的外侧设有延长度方向的分布的齿槽；所述滑动块沿移动方向的两端分别设有刮屑板。
进一步的，所述滑动块的两侧设有固定连接在卡盘本体上的横截面为l型的压条，从而限制滑动块只能沿卡盘径向移动。
进一步地，所述压条靠近滑动块的一侧设有凹槽，所述凹槽内设有毛毡条，提高滑动摩擦的密封性，从而起到防尘效果。
进一步地，所述齿轮组件包括依次套设在内套上的第一齿盘和第二齿盘以及一对第一过桥齿轮组件和一对第二过桥齿轮组件；所述齿轮组件还包括多个固定安装在卡盘本体后端的支撑件，所述第一过桥齿轮组件和第二过桥齿轮组件分别转动安装在支撑件上；所述第一齿盘和一对滑动块的齿槽分别与第一过桥齿轮组件相啮合；所述第二齿盘和另一对滑动块的齿槽分别与第二过桥齿轮组件相啮合。
进一步地，所述第一齿盘和第二齿盘与内套之间设有滚针，大大减小了齿盘与内套之间的摩擦力。
进一步地，所述内套前部与第一齿盘和第二齿盘对应位置设有油路。
进一步地，所述卡盘本体上设有与所述油路相通的油孔，可直接从卡盘外部给齿盘处的滚针添加润滑油，维护方便。
进一步地，所述第一过桥齿轮组件包括第一转轴以及同轴固定安装在第一转轴上的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮分别与第一齿盘和滑动块的齿槽相啮合；所述第二过桥齿轮组件包括第二转轴以及同轴固定安装在第二转轴上的第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮和第四齿轮分别与第二齿盘和滑动块的齿槽相啮合。
进一步地，所述气动组件包括第一气缸组件和第二气缸组件；所述第一气缸组件包括第一气缸、第一安装销、第一连接块、第一导向销和第一侧耳；所述第一气缸转动连接在第一安装销上；所述第一安装销的两端分别安装在配气环组件的前端面和卡盘本体的后端面上；所述第一导向销通过第一连接块与第一气缸转动连接；所述第一侧耳的一端与第一齿盘固定连接，另一端与第一导向销固定连接；所述第二气缸组件包括第二气缸、第二安装销、第二连接块、第二导向销和第二侧耳；所述第二气缸转动连接在第二安装销上；所述第二安装销的两端分别安装在配气环组件的前端面和卡盘本体的后端面上；所述第二导向销通过第二连接块与第二气缸转动连接；所述第二侧耳的一端与第二齿盘固定连接，另一端与第二导向销固定连接。
进一步地，所述配气环组件包括气密封盘、密封支撑环和密封压盖；所述气密封盘的两端分别与内套的后端和从动齿轮的前端固定相连；所述气密封盘设有凸缘部；所述密封支撑环转动套设在气密封盘上；所述密封压盖固定套设在气密封盘上；所述凸缘部和密封压盖分别设于密封支撑环的两侧；所述密封支撑环外周面上设有连通外部气源的进气口和出气口。
进一步地，所述密封支撑环的两侧设有气路槽，所述气路槽内设有沿轴向间隙配合的密封圈，所述密封圈上均匀分布有多个气孔；所述气密封盘上设有透过所述气孔和一侧气路槽相连通的第一气道；所述密封压盖上设有透过所述气孔和另一侧气路槽相连通的第二气道；所述气密封盘上还设有与第二气道相连通的第三气道。
进一步地，所述密封支撑环的两侧还设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有滚珠，所述密封支撑环的内孔与气密封盘之间设有滚针，可保证密封支撑环与密封压盖和气密封盘相互转动时摩擦力小，转动更加顺畅。
进一步地，所述密封支撑环的外周面上设有适于给内孔的滚针自动补油的油杯，使用方便。
进一步地，所述从动齿轮上沿周向均匀分布有多个通孔。
进一步地，所述底座上设有与轴承相配合的凹槽。
进一步地，所述轴承的外圈固定安装在底座的凹槽内，轴承的内圈前后端面分别与卡盘本体和气密封盘固定连接。
进一步地，所述底座的一侧设有过滤装置。
进一步地，所述底座的底部中间位置设有贯穿前后的定位凹槽，方便与激光切割机安装。
进一步地，所述底座的后端面对称设有限位板，所述限位板通过螺栓与密封支撑环固定连接，防止密封支撑环跟随机床主轴一起转动。
进一步地，所述底座的后端面上固定设有接近开关，所述密封压盖的外周面上设有与接近开关相配合的螺栓，可感应卡盘旋转角度，便于满足需特殊旋转角度的加工需求。
采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：
1、本实用新型卡盘沿轴向依次固定设置有卡盘本体、内套、配气环组件和从动齿轮，卡盘本体后端设有同轴套设在内套上的轴承；卡盘还包括设于卡盘本体、内套、配气环组件和轴承所形成的环形空腔内的驱动机构，本实用新型结构设计紧凑，使得卡盘整体轴向尺寸减小，有效缩短了气动卡盘的切割尾料。
2、本实用新型卡盘本体由铝材制成，相对于一般的钢制卡盘重量大大减小，减少了卡盘体的惯量，同时铸铝加工周期短，生产效率快，且通过精密铝铸造，也可以减少加工余量，提高卡盘体的产出。
3、本实用新型卡爪机构可拆卸的安装在滑动块，可实现卡爪机构的位置调节，满足更多加工行程的使用需求。
4、本实用新型滑动块的前端面设有两个定位键槽，便于卡爪机构的定位安装。
5、本实用新型滑动块沿移动方向的两端分别设有刮屑板，在滑动块移动的同时能及时清除管材加工过程中遗留在滑动部上的碎屑，保证滑动块移动顺滑。
6、本实用新型驱动组件包括气动组件以及气动组件驱动的齿轮组件，通过齿轮传动带动卡爪组件运动，传动稳定，控制精确，实现四个卡爪机构两两联动自定心，又不相互干涉动作。
7、本实用新型采用配气环进气结构，在装夹零件时卡盘不能转动；夹紧零件后通过外部气路中的逆止阀，实现气路单向保压，保压时间可长达12小时以上，可使产品加工时不受突然断气影响。
8、本实用新型从动齿轮上沿周向均匀分布有多个通孔，进一步减轻了卡盘整体的重量，从而减少了卡盘体的惯量，提高卡盘加工零件的精度。
9、本实用新型底座设有与轴承相配合的凹槽，便于轴承的定位安装。
10、本实用新型设有过滤装置，有效过滤管路中的气体杂质，提高气动组件的使用寿命。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的俯视图。
图3为本实用新型的驱动组件结构示意图。
图4为本实用新型的内部结构示意图。
图5为a处局部放大图。
图6为b处局部放大图。
图7为本实用新型内套结构示意图。
附图中的标号为：
卡盘本体1、滑动部11、镶件12、油孔13；
内套2、油路21；
配气环组件3、气密封盘31、凸缘部311、第一气道312、第三气道313、密封支撑环32、进气口321、出气口322、气路槽323、密封圈324、密封压盖33、第二气道331；
卡爪组件4、滑动块41、定位键槽411、凸台412、齿槽413、卡爪机构42、刮屑板43、压条44、毛毡条45；
轴承5；
底座6、过滤装置61；
齿轮组件7、第一齿盘71、第二齿盘72、第一过桥齿轮组件73、第一转轴731、第一齿轮732、第二齿轮733、第二过桥齿轮组件74、第二转轴741、第三齿轮742、第四齿轮743、支撑件75；
气动组件8、第一气缸组件81、第一气缸811、第一安装销812、第一连接块813、第一导向销814、第一侧耳815、第二气缸组件82、第二气缸821、第二安装销822、第二连接块823、第二导向销824、第二侧耳825；
从动齿轮9。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
(实施例1)
见图1至图7，本实施例的前置式气动卡盘，包括底座6，固定在底座上的轴承5，以及依次固定连接的卡盘本体1、内套2、配气环组件3和从动齿轮9；卡盘本体1采用铸铝件，相对于一般的钢制卡盘重量大大减小，减少了卡盘体的惯量，同时铸铝加工周期短，生产效率快，且通过精密铝铸造，也可以减少加工余量，提高卡盘体的产出。卡盘本体1前端设有卡爪组件4；卡盘还包括设于卡盘本体1、内套2、配气环组件3和轴承5所形成的环形空腔内的驱动机构，驱动机构适于驱动卡爪组件4运动，包括齿轮组件7以及驱动齿轮组件7转动的气动组件8。本实施例结构设计紧凑，使得卡盘整体轴向尺寸减小，有效缩短了气动卡盘的切割尾料。
卡盘本体1前端均匀分布有四个滑动部11；卡爪组件4包括两对滑动块41和卡爪机构42；滑动块41滑动安装在滑动部11，滑动块41的前端面设有两个定位键槽411，卡爪机构42通过两个定位键槽411可拆卸的安装在滑动块41上，可实现卡爪机构42的位置调节，满足更多加工行程的使用需求。滑动块41的后部对称设有向外延伸的凸台412，其中一侧凸台412的外侧设有延长度方向的分布的齿槽413；滑动块41沿移动方向的两端分别设有刮屑板43，在滑动块41移动的同时能及时清除管材加工过程中遗留在滑动部11上的碎屑，保证滑动块41移动顺滑。滑动块41与滑动部11之间设有不锈钢材质的镶件12，由于卡盘本体1采用铸铝件，相较于钢制材料的卡盘本体，重量大大减轻，但是同时表面硬度较低，采用不锈钢材质的镶件12，可以有效避免滑动块41在滑动的过程中磨损卡盘本体1。滑动块41的两侧设有固定连接在卡盘本体1上的横截面为l型的压条44，从而限制滑动块41只能沿卡盘本体1的径向移动。压条44靠近滑动块41的一侧设有凹槽，凹槽内设有毛毡条45，提高滑动摩擦的密封性，从而起到防尘效果。
本实例采用配气环进气结构，在装夹零件时卡盘不能转动；夹紧零件后通过外部气路中的逆止阀，实现气路单向保压，保压时间可长达12小时以上，可使产品加工时不受突然断气影响，具体结构如下：配气环组件3分别连通外部气源和气动组件8，其中配气环组件3包括气密封盘31、密封支撑环32和密封压盖33；气密封盘31设有凸缘部311；密封支撑环32和密封压盖33依次套设在气密封盘31上；凸缘部311和密封压盖33分别设于密封支撑环32的两侧；气密封盘31固定安装在内套2的后端，密封压盖33固定连接在气密封盘31上；密封支撑环32外周面上设有连通外部气源的进气口321和出气口322。密封支撑环32的两侧设有气路槽323，气路槽323内设有沿轴向间隙配合的密封圈324，如当左侧气路槽323进气时，密封圈324在气压作用沿气路槽323向左移动，从而和密封支撑环32左侧的气密封盘31的凸缘部311紧密贴合，实现密封功能，从而保证气路换向的密封性。密封圈324上均匀分布有多个气孔；气密封盘31上设有透过气孔和一侧气路槽323相连通的第一气道312；密封压盖33上设有透过所述气孔和另一侧气路槽323相连通的第二气道331；气密封盘31上还设有与第二气道331相连通的第三气道313。
底座6上设有与轴承5相配合的凹槽，便于轴承5的定位安装。底座6的一侧设有过滤装置61，有效过滤管路中的气体杂质，提高气动组件8的使用寿命。底座6的底部中间位置设有贯穿前后的定位凹槽，方便与激光切割机安装。底座6的后端面对称设有限位板，限位板通过螺栓与密封支撑环固定连接，防止密封支撑环跟随机床主轴一起转动。底座6的后端面上固定设有接近开关，密封压盖33的外周面上设有与接近开关相配合的螺栓，可感应卡盘旋转角度，便于满足需特殊旋转角度的加工需求。
本实施例通过齿轮传动带动卡爪组件运动，传动稳定，控制精确，实现四个卡爪机构42两两联动自定心，又不相互干涉动作，具体结构如下：齿轮组件7包括依次套设在内套2上的第一齿盘71和第二齿盘72以及一对第一过桥齿轮组件73和一对第二过桥齿轮组件74；所述齿轮组件还包括多个固定安装在卡盘本体1的后端支撑件75，所述第一过桥齿轮组件73和第二过桥齿轮组件74分别转动安装在支撑件75。第一过桥齿轮组件73包括第一转轴731以及同轴固定安装在第一转轴731上的第一齿轮732和第二齿轮733，第一齿轮732和第二齿轮733分别与第一齿盘71和一个滑动块41的齿槽413相啮合；第二过桥齿轮组件74包括第二转轴741以及同轴固定安装在第二转轴741上的第三齿轮742和第四齿轮743，第三齿轮742和第四齿轮743分别与第二齿盘72和另一个滑动块41的齿槽413相啮合。第一齿盘71和第二齿盘72与内套2之间设有滚针，大大减小了齿盘与内套2之间的摩擦力。内套2前部与第一齿盘71和第二齿盘72对应位置设有油路21。卡盘本体1上设有与油路21相通的油孔13，可直接从卡盘外部给齿盘处的滚针添加润滑油，维护方便。
气动组件8包括第一气缸组件81和第二气缸组件82；所述第一气缸组件81包括第一气缸811、第一安装销812、第一连接块813、第一导向销814和第一侧耳815；第一气缸811转动连接在第一安装销812上；第一安装销812的两端分别安装在配气环组件3的前端面和卡盘本体1的后端面上；第一导向销814通过第一连接块813与第一气缸811转动连接；第一侧耳815的一端与第一齿盘71固定连接，另一端与第一导向销814固定连接；第二气缸组件82包括第二气缸821、第二安装销822、第二连接块823、第二导向销824和第二侧耳825；第二气缸821转动连接在第二安装销822上；第二安装销822的两端分别安装在配气环组件3的前端面和卡盘本体1的后端面上；第二导向销824通过第二连接块823与第二气缸821转动连接；第二侧耳825的一端与第二齿盘72固定连接，另一端与第二导向销824固定连接。
从动齿轮9固定安装在气密封盘31的后端；从动齿轮9上沿周向均匀分布有12个通孔，进一步减轻了卡盘整体的重量，从而减少了卡盘体的惯量，提高卡盘加工零件的精度。
本实用新型的工作原理：进气时，外部气源的进气管通过过滤装置61与密封支撑环32的进气口321进入左侧气路槽321，并沿着第一气道312通过气管连通两个气缸，从而为气缸运动提供动力；排气时，气缸通过气管连通第三气道313，经第三气道313和密封压盖33的第二气道331进入密封支撑环32的右侧气路槽321，再经出气口322连通过滤装置61，进而连接外部气源。需要说明的是，进气口321和出气口322是相对的，气可以从进气口321进，也可以从出气口322进，从而实现气缸的往复运动，气流的换向由外部气路的电磁阀控制。
将卡盘安装在激光切割机上，激光切割机上的减速机驱动从动齿轮9旋转，从而带动气密封盘31、轴承5的内圈、内套2及卡盘本体1旋转。在装夹零件时，卡盘不旋转。第一气缸811驱动第一导向销814运动从而带动与第一侧耳815连接的第一齿盘71旋转，第一齿盘71驱动一对第一过桥齿轮组件73的第一齿轮732旋转，进而带动与第一齿轮732同轴固定安装在第一转轴731上的第二齿轮733旋转，进而带动滑动块41沿卡盘本体1的滑动部11滑动，实现一对卡爪机构的运动；同理，第二气缸821驱动第二导向销824运动从而带动第二齿盘72旋转，通过第二过桥齿轮组件74带动另一对卡爪组件4的滑动块41移动，从而实现另一对卡爪机构42的运动，进而实现零件的装夹。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种前置式气动卡盘，其特征在于：包括底座(6)，固定在底座(6)上的轴承(5)，以及依次固定连接的卡盘本体(1)、内套(2)、配气环组件(3)和从动齿轮(9)；所述内套(2)固定在轴承(5)的内圈中；所述卡盘本体(1)由铝材制成；所述卡盘本体(1)前端设有卡爪组件(4)；所述卡盘还包括设于卡盘本体(1)和配气环组件(3)之间并安装在配气环组件(3)上的驱动机构，所述驱动机构包括齿轮组件(7)和气动组件(8)；所述气动组件(8)通过配气环组件(3)连通外部气源并适于驱动卡爪组件(4)运动。
2.根据权利要求1所述的一种前置式气动卡盘，其特征在于：所述卡盘本体(1)前端均匀分布有四个滑动部(11)；所述卡爪组件(4)包括两对滑动块(41)和卡爪机构(42)；所述滑动块(41)滑动安装在滑动部(11)，所述卡爪机构(42)可拆卸的安装在滑动块(41)上。
3.根据权利要求2所述的一种前置式气动卡盘，其特征在于：所述滑动块(41)的前端面设有两个定位键槽(411)；所述滑动块(41)的后部对称设有向外延伸的凸台(412)，所述凸台(412)的外侧设有延长度方向分布的齿槽；所述滑动块(41)沿移动方向的两端分别设有刮屑板(413)。
4.根据权利要求1所述的一种前置式气动卡盘，其特征在于：所述齿轮组件(7)包括依次套设在内套(2)上的第一齿盘(71)和第二齿盘(72)以及一对第一过桥齿轮组件(73)和一对第二过桥齿轮组件(74)；所述齿轮组件还包括多个固定安装在卡盘本体(1)后端的支撑件(75)，所述第一过桥齿轮组件(73)和第二过桥齿轮组件(74)分别转动安装在支撑件(75)上；所述第一齿盘(71)和一对滑动块(41)的齿槽分别与第一过桥齿轮组件(73)相啮合；所述第二齿盘和另一对滑动块(41)的齿槽分别与第二过桥齿轮组件(74)相啮合。
5.根据权利要求1所述的一种前置式气动卡盘，其特征在于：所述气动组件(8)包括第一气缸组件(81)和第二气缸组件(82)；所述第一气缸组件(81)包括第一气缸(811)、第一安装销(812)、第一连接块(813)、第一导向销(814)和第一侧耳(815)；所述第一气缸(811)转动连接在第一安装销(812)上；所述第一安装销(812)的两端分别安装在配气环组件(3)的前端面和卡盘本体(1)的后端面上；所述第一导向销(814)通过第一连接块(813)与第一气缸(811)转动连接；所述第一侧耳(815)的一端与第一齿盘(71)固定连接，另一端与第一导向销(814)固定连接；所述第二气缸组件(82)包括第二气缸(821)、第二安装销(822)、第二连接块(823)、第二导向销(824)和第二侧耳(825)；所述第二气缸(821)转动连接在第二安装销(822)上；所述第二安装销(822)的两端分别安装在配气环组件(3)的前端面和卡盘本体(1)的后端面上；所述第二导向销(824)通过第二连接块(823)与第二气缸(821)转动连接；所述第二侧耳(825)的一端与第二齿盘(72)固定连接，另一端与第二导向销(824)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种前置式气动卡盘，其特征在于：所述配气环组件(3)包括气密封盘(31)、密封支撑环(32)和密封压盖(33)；所述气密封盘(31)的两端分别与内套(2)的后端和从动齿轮(9)的前端固定相连；所述气密封盘(31)设有凸缘部(311)；所述密封支撑环(32)转动套设在气密封盘(31)上；所述密封压盖(33)固定套设在气密封盘(31)上；所述凸缘部(311)和密封压盖(33)分别设于密封支撑环(32)的两侧；所述密封支撑环(32)外周面上设有连通外部气源的进气口(321)和出气口(322)。
7.根据权利要求6所述的一种前置式气动卡盘，其特征在于：所述密封支撑环(32)的两侧设有气路槽(323)，所述气路槽(323)内设有沿轴向间隙配合的密封圈(324)，所述密封圈(324)上均匀分布有多个气孔；所述气密封盘(31)上设有透过所述气孔和一侧气路槽(323)相连通的第一气道(312)；所述密封压盖(33)上设有透过所述气孔和另一侧气路槽(323)相连通的第二气道(331)；所述气密封盘(31)上还设有与第二气道(331)相连通的第三气道(313)。
8.根据权利要求1所述的一种前置式气动卡盘，其特征在于：所述从动齿轮(9)上沿周向均匀分布有多个通孔。
9.根据权利要求1所述的一种前置式气动卡盘，其特征在于：所述底座(6)上设有与轴承(5)相配合的凹槽。
10.根据权利要求1或9所述的一种前置式气动卡盘，其特征在于：所述底座(6)的一侧设有过滤装置(61)。
技术总结