CN105171324A - 三爪自定心卡盘夹紧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三爪自定心卡盘夹紧装置，该装置由呈三角形排布的三个定心卡盘组成，三个定心卡盘由同一动力驱动并同步联动，实现自定心功能。本发明采用定心卡盘，因此特别适合一些两边均具有法兰的接管与法兰的自动打底焊接，该类工件在焊接完成后可沿着该卡盘的直接吊离。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于圆形工件的自动焊接以及火焰开孔下料等的工装工具，特别是一些较长的管件以及管件两端都带有法兰的工件的自动焊接使用的三爪自定心卡盘夹紧装置，属于机械加工工艺工装技术领域。
背景技术
在石油、天然气、化工等行业中，需要对圆形工件进行加工，如管子的切割、开孔、焊接等。由于需要加工的工件种类规格较多，尺寸不一，给加工带了诸多不便。一般来说是采用滚轮架等简单工装固定，人工进行切割、开孔、焊接等，这种固定方式由于施力不均匀，有可能在加工过程中意外脱落，而且使得工件的中心精度无法保证，加工出的工件质量差，并且加工效率低，成本高。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种三爪自定心卡盘夹紧装置，能够对工件进行中心精确定位，实现对于工件的自动夹紧与松开；提高工件的有效夹持率和生产效率。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种三爪自定心卡盘夹紧装置，该装置由呈三角形排布的三个定心卡盘组成，三个定心卡盘由同一动力驱动并同步联动，实现自定心功能。
以下是本发明对上述方案的进一步优化：
三个定心卡盘位于同一平面上间隔120度均匀分布。可很好的保证定心卡盘的可靠性，且使三个定心卡盘的定心精度达到很高的程度。
进一步优化：其中一个定心卡盘为主卡盘，另外两个为副卡盘，主卡盘与两个副卡盘之间分别通过连接杆传动连接；通过同一动力驱动，用于驱动主卡盘和两个副卡盘上的卡爪进行同步松紧。
主卡盘内还设置有与卡爪相啮合并用于驱动卡爪动作的伞齿轮，该伞齿轮与卡盘动力装置传动连接。
进一步优化：卡盘动力装置包括一可上下移动的卡盘传动杆，所述卡盘传动杆靠近主卡盘的端部设置有可与伞齿轮进行插接并啮合传动的传动杆连接头。
进一步优化：卡盘传动杆上连接有用于驱动卡盘传动杆进行上下位移的推进装置和用于驱动卡盘传动杆转动的紧固装置，推进装置与紧固装置配合动作。
进一步优化：推进装置包括安装在卡盘传动杆端部的气缸，该气缸与外部动力气源连通。
进一步优化：紧固装置包括预紧装置，该预紧装置包括一体连接的伺服电机和减速机，所述减速机的动力输出轴上安装有减速机齿轮，所述卡盘传动杆上与减速机齿轮相对应的位置安装有传动杆齿轮，传动杆齿轮与减速机齿轮啮合。
进一步优化：紧固装置还包括深紧装置，深紧装置包括安装在卡盘传动杆一侧的气扳机，气扳机上安装有气扳机齿轮，该气扳机齿轮与传动杆齿轮啮合。
工作时，由气缸带动卡盘传动杆上下移动实现与主卡盘的伞齿轮的连接与脱开，当传动杆连接头与伞齿轮连接上后由伺服电机驱动减速机旋转，通过减速机齿轮和传动杆齿轮带动卡盘传动杆连续旋转，从而带动卡爪移动，实现对于工件的自动夹紧与松开；
当伺服电机带动夹紧杆夹紧工件之后，再由气扳机通过气扳机齿轮冲击卡盘传动杆，依靠冲击力实现夹紧杆可靠的夹紧工件,可保证工件的有效夹持率在99%以上。
定心卡盘具有自锁功能，因此当夹紧杆夹紧工件之后便会保持夹紧，可有效防止定心卡盘夹持住工件之后工件意外脱落。
本发明采用上述方案，其工作原理是：
夹紧杆向外打开，放入工件，气缸将卡盘传动杆推动插入伞齿轮，伺服电机驱动传动杆齿轮旋转，从而带动伞齿轮转动，驱动卡爪运动，从而使夹紧杆夹紧工件，然后由气扳机冲击传动，驱使夹紧杆将工件夹持更加牢靠。
本发明采用定心卡盘，因此特别适合一些两边均具有法兰的接管与法兰的自动打底焊接，该类工件在焊接完成后可沿着该卡盘的直接吊离。
也很适合一些较长的圆形工件的自动焊接、开孔、切割等，避免了将较长工件在中心具有通孔的回转卡盘设备上作业时必须从一端插入的工作模式，采用该设备可直接将较长工件自上而下的放置在设备上，可减少不必要的工时浪费，提高设备的工作效率，以及减少设备的整体长度。
本发明采用上述方案，三爪卡盘夹紧工件旋转的径向跳动可达到Φ300直径上跳动0.2mm。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1为本发明实施例中的自定心卡盘装置的结构示意图；
附图2为附图1的主视图；
附图3为附图2中的A-A向剖视图；
附图4为附图2中的B-B向剖视图。
图中：1A-主卡盘；2、3-副卡盘；4-夹紧杆；5-连接杆；6-刚性联轴器；7-传动杆齿轮；8-减速机齿轮；9-减速机；10-伺服电机；11-气扳机；12-气扳机固定座；13-气缸；14-气扳机齿轮；15-连接头；16-卡盘传动杆；16A-伞齿轮；17-卡爪；18-传动杆连接头；19-蝶形齿轮。
具体实施方式
实施例，如图1、图2所示，一种三爪自定心卡盘夹紧装置，该装置由呈三角形排布的三个定心卡盘组成，三个定心卡盘由同一动力驱动并同步联动，实现自定心功能。
三个定心卡盘包括在同一平面上120度均匀分布的主卡盘1A、副卡盘2、副卡盘3；每个卡盘上都设置有夹紧杆4。
夹紧杆4与卡爪17是通过螺纹连接的，更换不同长度的夹紧杆4可实现大范围不同直径的管件的夹持。
主卡盘1A与副卡盘2、副卡盘3之间分别通过连接杆5连接；连接杆5的两端分别通过刚性联轴器6连接有连接头15；
靠近副卡盘2、副卡盘3的连接头15分别插入到副卡盘2、副卡盘3中，并与副卡盘2、副卡盘3中的伞齿轮传动连接，用于驱动副卡盘2、副卡盘3上的卡爪进行松紧。
如图4所示，靠近主卡盘1A的两个连接头15分别插入到主卡盘1A内并与安装在主卡盘1A内的蝶形齿轮19传动连接；
该蝶形齿轮19与设置在主卡盘1A上的卡爪17传动；
主卡盘1A内还设置有与卡爪17相啮合并用于驱动卡爪17动作的伞齿轮16A，该伞齿轮16A与卡盘动力装置传动连接。
卡盘动力装置包括一可上下移动的卡盘传动杆16，所述卡盘传动杆16靠近主卡盘1A的端部设置有可与伞齿轮16A进行插接并啮合传动的传动杆连接头18。
卡盘传动杆16上连接有用于驱动卡盘传动杆16进行上下位移的推进装置和用于驱动卡盘传动杆16转动的紧固装置。推进装置与紧固装置配合动作。
推进装置包括安装在卡盘传动杆16端部的气缸13，该气缸13与外部动力气源连通。
紧固装置由预紧装置和深紧装置组成，预紧装置包括一体连接的伺服电机10和减速机9，所述减速机9的动力输出轴上安装有减速机齿轮8，所述卡盘传动杆16上与减速机齿轮8相对应的位置安装有传动杆齿轮7，传动杆齿轮7与卡盘传动杆16键连接并可沿卡盘传动杆16轴向移动，减速机齿轮8与传动杆齿轮7啮合。
深紧装置包括安装在卡盘传动杆16一侧的气扳机11，所述气扳机11安装在一气扳机固定座12上，气扳机11上安装有气扳机齿轮14，气扳机齿轮14与传动杆齿轮7啮合。
工作时，由气缸13带动卡盘传动杆16上下移动实现与主卡盘1A的伞齿轮16A的连接与脱开，当传动杆连接头18与伞齿轮16A连接上后由伺服电机10驱动减速机9旋转，通过减速机齿轮8和传动杆齿轮7带动卡盘传动杆16连续旋转，从而带动卡爪17移动，实现定心卡盘对于工件的自动夹紧与松开；
当伺服电机10带动夹紧杆4夹紧工件之后，再由气扳机11通过气扳机齿轮14冲击卡盘传动杆16，依靠冲击力实现夹紧杆4可靠的夹紧工件,可保证工件的有效夹持率在99%以上，超过其他定心回转装置及工装。
定心卡盘具有自锁功能，因此当夹紧杆4夹紧工件之后便会保持夹紧，可有效防止的定心卡盘夹持住工件之后工件意外脱落。
伺服电机10在该场合使用时是采用力矩模式，这样可防止夹紧杆4夹紧工件之后堵转而烧毁电机。
Claims (9)
1.一种三爪自定心卡盘夹紧装置，其特征在于：该装置由呈三角形排布的三个定心卡盘组成，三个定心卡盘由同一动力驱动并同步联动，实现自定心功能。
2.根据权利要求1所述的三爪自定心卡盘夹紧装置，其特征在于：
三个定心卡盘位于同一平面上间隔120度均匀分布。
3.根据权利要求2所述的三爪自定心卡盘夹紧装置，其特征在于：
其中一个定心卡盘为主卡盘（1A），另外两个为副卡盘（2、3），主卡盘（1A）与两个副卡盘（2、3）之间分别通过连接杆（5）传动连接；通过同一动力驱动，用于驱动主卡盘（1A）和两个副卡盘（2、3）上的卡爪（17）进行同步松紧。
4.根据权利要求3所述的三爪自定心卡盘夹紧装置，其特征在于：
主卡盘（1A）内还设置有与卡爪（17）相啮合并用于驱动卡爪（17）动作的伞齿轮（16A），该伞齿轮（16A）与卡盘动力装置传动连接。
5.根据权利要求4所述的三爪自定心卡盘夹紧装置，其特征在于：
卡盘动力装置包括一可上下移动的卡盘传动杆（16），所述卡盘传动杆（16）靠近主卡盘（1A）的端部设置有可与伞齿轮（16A）进行插接并啮合传动的传动杆连接头（18）。
6.根据权利要求5所述的三爪自定心卡盘夹紧装置，其特征在于：
卡盘传动杆（16）上连接有用于驱动卡盘传动杆（16）进行上下位移的推进装置和用于驱动卡盘传动杆（16）转动的紧固装置，推进装置与紧固装置配合动作。
7.根据权利要求6所述的三爪自定心卡盘夹紧装置，其特征在于：
推进装置包括安装在卡盘传动杆（16）端部的气缸（13），该气缸（13）与外部动力气源连通。
8.根据权利要求7所述的三爪自定心卡盘夹紧装置，其特征在于：
紧固装置包括预紧装置，该预紧装置包括一与动力装置传动连接的减速机齿轮（8），所述卡盘传动杆（16）上与减速机齿轮（8）相对应的位置安装有传动杆齿轮（7），传动杆齿轮（7）与减速机齿轮（8）啮合。
9.根据权利要求8所述的三爪自定心卡盘夹紧装置，其特征在于：
紧固装置还包括深紧装置，深紧装置包括安装在卡盘传动杆（16）一侧的气扳机（11），气扳机（11）上安装有气扳机齿轮（14），该气扳机齿轮（14）与传动杆齿轮（7）啮合。
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