CN106181203A - 矩管智能夹持旋转切割装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能制造设备技术领域,涉及一种矩管智能夹持旋转切割装置,巧妙地逆向使用中间液压缸筒与平移旋转活塞杆组成的液压缸,把施加在它上面的推或拉的机械力转变成液压能传递到前X向液压缸、前Y向液压缸、后X向液压缸和后Y向液压缸,它们都同时随着转筒组件旋转,它们之间通过液压管连通,与其它部位不需要液压管连通,避免了液压管拧转在一起,使转筒组件带动矩管可以无限制地连续旋转;配合分流集流阀,使卡爪同步进退,卡住矩管时与转筒组件的旋转中心线重合。本发明可以切割复杂的图形、镂空图案或文字;智能装卸,节省人力,切割速度快,尺寸精确,没有毛刺,热影响区域小,切口变形小,在使用时不需要再修整,提高工作效率。

Description

矩管智能夹持旋转切割装置
技术领域
本发明属于智能制造设备技术领域,涉及一种切割矩管的自动化夹具,具体涉及一种矩管智能夹持旋转切割装置。
背景技术
传统的切割矩管的方式是人工切割,把矩管放在地面上,工人手持火焰切割枪,先切割朝上的一面,完成后把朝下的一面人工翻转至朝上的方位,继续切割,直到这一段材料从此处完全分开,切割完毕。这种方式工人的劳动强度较大,切割效率较低,切割边不整齐,长度尺寸不好控制,切割口容易受热变形和产生毛刺,在后期使用过程中有时需要重新修整长度和打磨毛刺,仅使用在小批量生产或野外作业。
还有一种方式是使用砂轮片式的切割机,人工把矩管装夹在切割机上,启动电源,人工扳动切割机手柄,使高速旋转的砂轮片不断靠在材料上,砂轮片不断把靠近它的材料打磨掉,直到完全切断为止。这种方式的切割效率也比较低,需要人工装夹,长度尺寸控制不精确,需要打磨毛刺,在工作中产生很大的噪声,影响工人的身体健康。这些切割方式只适用于粗犷型的加工,在机械设备制造中,经常要求我们做一些很精确或者很复杂的快速切割,比如切割出较复杂的截面形状,比如切割出两件不同直径的圆管沿某个夹角相贯穿时的交线,比如切割出镂空的图案或文字等,传统的切割和装夹设备不能胜任这样的任务。
激光切割加工技术的出现大幅提高了切割精度和速度,切口平滑,加工成本低,将逐渐改进或取代传统的金属切割工艺设备。激光刀头的机械部分与工件无接触,在工作中不会对工件表面造成划伤;激光切割速度快,切口光滑平整,一般无需后续加工;切割热影响区小,板材变形小,切缝窄(0.1mm~0.3mm);切口没有机械应力,无剪切毛刺;加工精度高,重复性好,不损伤材料表面。
等离子切割技术也是一种优良的切割技术,配合不同的工作气体可以切割多种氧气切割难以完成的金属切割任务,尤其是对于有色金属(不锈钢、铝、铜、钛、镍)切割效果更佳,热变形区域小,材料表面颜色不变;切割厚度不大的金属时,等离子切割速度非常快,尤其在切割普通碳素钢薄板时,速度可达氧气切割的5~6倍,并且切割面光洁、热变形小、热影响区少。
激光切割技术或等离子切割技术,配合数控编程移动工作平台或智能工作设备(比如机器人),在钢板切割技术领域已得到广泛的使用,可加工较复杂平面图形或者文字,可以对幅面很大的整板切割,无需开模具,经济省时。然而,该技术在矩管切割领域还没有得到推广使用,主要是因为还没有合适的可编程控制装夹和变位设备,该技术领域还是一片空白。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,适应现实需要,提供一种可以通过编程序控制、能自动定心的矩管智能夹持旋转切割装置,可以和智能工作设备、激光切割设备或等离子切割设备配合工作,加工较复杂的工件。
本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种矩管智能夹持旋转切割装置,包括箱体组件、转筒组件、Y向动力板、X向动力板、多个定槽轮组件、多个平移轴套、多个平移旋转轴套和多个转槽轮组件;
箱体组件包括箱体;
转筒组件包括前面板、后面板和筒体,前面板和后面板是圆环形,两者轴心线重合,筒体位于两者中间,三者固定连接;前面板的外圆柱面是前面板轨道面,后面板的外圆柱面是后面板轨道面;
定槽轮组件包括定槽轮轴和定槽轮,定槽轮轴和定槽轮组成旋转副,定槽轮边缘上有定轮槽;定槽轮轴和箱体固定连接;前面板周围布置多个均匀分布的定槽轮组件,前面板轨道面嵌在定槽轮内,定槽轮滚压前面板轨道面,定槽轮组件允许前面板绕轴心线旋转,并限制住了前面板其它的自由度;后面板周围布置多个均匀分布的定槽轮组件,后面板轨道面嵌在定槽轮内,定槽轮滚压后面板轨道面,定槽轮组件允许后面板绕轴心线旋转,并限制住了后面板其它的自由度;即转筒组件和箱体是通过旋转副相连;
箱体组件还包括驱动装置和主动齿轮,驱动装置的固定法兰和箱体固定连接,主动齿轮和驱动装置的输出轴固定连接;转筒组件包括齿轮圈,齿轮圈和后面板固定连接,齿轮圈上有齿轮齿,齿轮齿和主动齿轮啮合,当驱动装置通电旋转时,通过主动齿轮带动齿轮圈和整个转筒组件旋转;
Y向动力板包括Y向内圈和Y向外圈,Y向内圈是圆环形,外圆柱面是Y向圆轨道,Y向外圈上设置有多个均匀分布的转槽轮组件;转槽轮组件包括转槽轮轴和转槽轮,转槽轮轴和转槽轮组成旋转副,转槽轮边缘上有转轮槽;转槽轮轴和Y向外圈固定连接;Y向圆轨道嵌在转轮槽内,动槽轮滚压Y向圆轨道,动槽轮组件允许Y向内圈绕它的轴心线旋转,并限制住了Y向内圈其它的自由度;
箱体上设置多个平移导杆,Y向外圈上设置有平移轴套;通过平移轴套和平移导杆配合,Y向外圈与箱体组件之间组成移动副;
箱体上设有Y向平移液压筒,Y向动力板上设有Y向平移活塞杆,Y向平移液压筒和Y向平移活塞杆组成液压缸,当液压缸通上液压油伸缩时,带动Y向动力板沿平移导杆平移;
Y向内圈上设置有多个平移旋转轴套,转筒组件上设有转筒导杆,通过平移旋转轴套与转筒导杆配合,Y向内圈与转筒组件了移动副;转筒组件旋转时带动Y向内圈一起旋转;
Y向内圈上设有Y向平移旋转活塞杆,转筒组件上设有Y向中间液压缸筒,Y向平移旋转活塞杆与Y向中间液压缸筒组成液压缸;
X向动力板包括X向内圈和X向外圈,X向内圈是圆环形,外圆柱面是X向圆轨道,X向外圈上设置有多个转槽轮组件;转槽轮轴和X向外圈固定连接;X向圆轨道嵌在转轮槽内,动槽轮滚压X向圆轨道,动槽轮组件允许X向内圈旋转,并限制住了X向内圈其它的自由度;
X向外圈上设置有平移轴套;通过平移轴套和平移导杆配合,X向外圈与箱体组件之间组成移动副;
箱体上设有X向平移液压筒,X向动力板上设有X向平移活塞杆,X向平移液压筒和X向平移活塞杆组成液压缸,当液压缸通上液压油伸缩时,带动X向动力板沿平移导杆平移;
X向内圈上设置有多个平移旋转轴套,转筒组件上设有转筒导杆,通过平移旋转轴套与转筒导杆配合,X向内圈与转筒组件了移动副;转筒组件旋转时带动X向内圈一起旋转;
X向内圈上设有X向平移旋转活塞杆,转筒组件上设有X向中间液压缸筒,X向平移旋转活塞杆与X向中间液压缸筒组成液压缸;
转筒组件还包括前X向卡爪、前Y向卡爪、前X向液压缸、前Y向液压缸、前X向直线导轨和前Y向直线导轨;前X向卡爪通过前X向直线导轨与前面板组成移动副,前X向液压缸的缸杆和缸筒分别连接前面板和前X向卡爪;前Y向卡爪通过前Y向直线导轨与前面板组成移动副,前Y向液压缸的缸杆和缸筒分别连接前面板和前Y向卡爪;
转筒组件还包括后X向卡爪、后Y向卡爪、后X向液压缸、后Y向液压缸、后X向直线导轨和后Y向直线导轨;后X向卡爪通过后X向直线导轨与后面板组成移动副,后X向液压缸的缸杆和缸筒分别连接后X向卡爪和后面板;后Y向卡爪通过后Y向直线导轨与后面板组成移动副,后Y向液压缸的缸筒和缸杆分别连接后面板和后Y向卡爪;
前X向液压缸和后X向液压缸的缸径相等,前Y向液压缸和后Y向液压缸的缸径相等;
X向平移旋转活塞杆与X向中间液压缸筒组成的液压缸、前X向液压缸和后X向液压缸三者的有杆腔通过管路相连通;
还包括X向分流集流阀,上面有X向A工作口、X向B工作口和X向压力口,X向平移旋转活塞杆和X向中间液压缸筒组成的液压缸的无杆腔与X向压力口相连通,前X向液压缸与X向A工作口相连通,后X向液压缸与X向B工作口相连通;
Y向平移旋转活塞杆与Y向中间液压缸筒组成的液压缸、前Y向液压缸和后Y向液压缸三者的有杆腔通过管路相连通;
还包括Y向分流集流阀,上面有Y向A工作口、Y向B工作口和Y向压力口,Y向平移旋转活塞杆和Y向中间液压缸筒组成的液压缸的无杆腔与Y向压力口相连通,前Y向液压缸与Y向A工作口相连通,后Y向液压缸与Y向B工作口相连通。
液压油是流体,在受挤压时体积不变。
本发明巧妙地逆向使用X向中间液压缸筒与X向平移旋转活塞杆组成的液压缸和Y向中间液压缸筒与Y向平移旋转活塞杆组成的液压缸,把施加在它上面的推或拉的机械力转变成液压能传递到前X向液压缸、前Y向液压缸、后X向液压缸和后Y向液压缸,它们都同时随着转筒组件旋转,它们之间通过液压管连通,与其它部位不需要液压管连通,避免了液压管拧转在一起,使转筒组件带动矩管可以无限制地连续旋转,使用非常方便。
以上所述的X向和Y向以及各专业名称中所述的X向和Y向是指相互垂直的两个方向,两个方向都是沿着转筒组件的径向,前X向卡爪和后X向卡爪运动方向相平行,成对出现,前Y向卡爪和后Y向卡爪运动方向相平行,成对出现,X向的成对卡爪同步进退,Y向的卡爪同步进退,当卡住矩管时,矩管的中心线与转筒组件的旋转中心线重合。
以上所述的驱动装置是指伺服电机、步进电机、伺服电机-减速机的组合或者步进电机-减速机的组合,可以通过编程序控制的方式控制它们的转向和转速,适合于本发明的使用。
以上所述的前面板周围布置多个定槽轮组件,是指布置3至6个,一般是沿圆周均匀分布。
以上所述的后面板周围布置多个定槽轮组件,是指布置3至6个,一般是沿圆周均匀分布。
以上所述的X向外圈周围设置多个转槽轮组件,是指布置3至6个,一般是沿圆周均匀分布。
以上所述的Y向外圈周围设置多个转槽轮组件,是指布置3至6个,一般是沿圆周均匀分布。
卡爪,包括前X向卡爪、前Y向卡爪、后X向卡爪和后Y向卡爪,是直接与工件相接触的零件,不可避免地会和工件磕碰,要求其夹持面不得轻易变形,否则所夹持的工件的形心就会偏离回转组件的轴心线,切割时会产生较大误差,所以卡爪宜选用表面硬度大、有弹性的材质,通常选用弹簧钢65Mn,在830±10℃的温度下淬火,油冷却,然后在540℃±10℃温度回火,油冷却,得到弹性极限和屈服极限较高的组织,并有一定的韧性,有效好的经济性和实用性,综合使用效果较好。还可以使用合金钢60Si2MnA或50CrVA,进行淬火、回火处理后表面硬度达到42~52HRC范围内,具有较高的弹性极限、屈服极限、耐冲击性能和足够大的塑性变形性能,有更好的使用性能。本发明的工作过程:
1) X向平移液缸筒通液压油使X向平移活塞杆缩进,则拉动X向动力板沿平移导杆平移;X向平移旋转活塞杆在拉力作用下被从X向中间液压缸筒中拉出一段距离,X向中间液压缸筒有杆腔的液压油受到挤压通过管路流向前X向液压缸的有杆腔和后X向液压缸的有杆腔,前X向液压缸的活塞杆和后X向液压缸的活塞杆被推动缩进缸筒内一段距离,前X向液压缸的无杆腔的液压油流入X向A工作口,后X向液压缸的无杆腔的液压油等量地流入X向B工作口,经过X向分流集流阀的等量集流作用,从X向压力口流出,流向X向中间液压缸筒的无杆腔,因为前X向液压缸和后X向液压缸缸径相等且X向分流集流阀有等量集流的作用,所以前X向卡爪和后X向卡爪同步远离中心线。
2) Y向平移液缸筒通液压油使Y向平移活塞杆缩进,则拉动Y向动力板沿平移导杆平移;Y向平移旋转活塞杆在拉力作用下被从Y向中间液压缸筒中拉出一段距离,Y向中间液压缸筒有杆腔的液压油受到挤压通过管路流向前Y向液压缸的有杆腔和后Y向液压缸的有杆腔,前Y向液压缸的活塞杆和后Y向液压缸的活塞杆被推动缩进缸筒内一段距离,前Y向液压缸的无杆腔的液压油流入Y向A工作口,后Y向液压缸的无杆腔的液压油等量地流入Y向B工作口,经过Y向分流集流阀的等量集流作用,从Y向压力口流出,流向Y向中间液压缸筒的无杆腔,因为前Y向液压缸和后Y向液压缸缸径相等且Y向分流集流阀有等量集流的作用,所以前Y向卡爪和后Y向卡爪同步远离中心线。
3)把矩管放在前X向卡爪、后X向卡爪、前Y向卡爪和后Y向卡爪之间的空间。
4)X向平移液缸筒通液压油使X向平移活塞杆伸出,则推动X向动力板沿平移导杆反方向平移;X向平移旋转活塞杆在拉力作用下被压入X向中间液压缸筒中一段距离,X向中间液压缸筒无杆腔的液压油受挤压流入X向压力口,受到分流集流阀的等量分流作用,等量地分别经过X向A工作口和X向B工作口流入前X向液压缸的无杆腔和后X向液压缸的无杆腔,前X向液压缸的有杆腔和后X向液压缸的有杆腔内的液压油被动地通过管路流入X向中间液压缸筒的有杆腔,因为前X向液压缸和后X向液压缸缸径相等且X向分流集流阀有等量分流的作用,所以前X向卡爪和后X向卡爪同步移向中心线,直至夹紧矩管才停止移动。
5)Y向平移液缸筒通液压油使Y向平移活塞杆伸出,则推动Y向动力板沿平移导杆反方向平移;Y向平移旋转活塞杆在拉力作用下被压入Y向中间液压缸筒中一段距离,Y向中间液压缸筒无杆腔的液压油受挤压流入Y向压力口,受到分流集流阀的等量分流作用,等量地分别经过Y向A工作口和Y向B工作口流入前Y向液压缸的无杆腔和后Y向液压缸的无杆腔,前Y向液压缸的有杆腔和后Y向液压缸的有杆腔内的液压油被动地通过管路流入Y向中间液压缸筒的无杆腔,因为前Y向液压缸和后Y向液压缸缸径相等且Y向分流集流阀有等量分流的作用,所以前Y向卡爪和后Y向卡爪同步移向中心线,直至夹紧矩管才停止移动。
矩管在X向和Y向分别被夹紧,并且矩管的中心线与前面板轨道面或后面板轨道面的轴心线相重合。
6)启动驱动装置,则驱动装置的输出轴带动主动齿轮,通过带动齿轮圈带动转筒组件旋转,这时就可以配合机器人旋转,数控程序控制其转速,可以变换速度大小和方向;这时智能切割设备持激光切割枪或等离子切割枪,就可以切割了,通过控制中心的程序控制,使矩管的转速与智能设备的动作相互协调,可以简单地沿着横截面或斜面切割,也可以切割出圆孔、椭圆孔、复杂图案或文字,或者切割出矩管与其它几何形状相贯穿的复杂交线,传统的人工搬运或夹持器具很难完成这样的工作;7)切割完毕,重复步骤1)和2),则矩管被解除夹紧,取下来。
本发明的有益效果:
能程序控制,与智能工作设备相互配合,可以简单地沿着横截面或斜面切割,可以切割出与其它几何形状相贯穿时的复杂交线,可以切割出圆孔、椭圆孔等简单孔,也可以切割出复杂的镂空图案或文字;可以使用智能设备装卸,本发明自动装夹、翻转和变位,不需人工,节省人力;切割速度快,尺寸精确,没有毛刺,热影响区域小,切口变形小,在使用时不需要再修整,提高工作效率;八个卡爪分组联动,定心夹紧,方便于编程序,方便建立柱坐标系而不需要座标变换,相对于偏心式的夹紧方式使用更方便。
附图说明
图1是本发明实施例的三维结构示意图,第一视角的状况;
图2是本发明实施例的三维结构示意图,第二视角的状况;
图3是转筒组件2的三维结构示意图,第三视角的状况;
图4是转筒组件2的三维结构示意图,第四视角的状况;
图5是Y向动力板3的三维结构示意图,第五视角的状况;
图6是Y向动力板3的三维结构示意图,第六视角的状况;
图7是X向动力板4的三维结构示意图,第七视角的状况;
图8是X向动力板4的三维结构示意图,第八视角的状况;
图9是箱体组件1的三维结构示意图,第九视角的状况;
图10是箱体组件1的三维结构示意图,第十视角的状况;
图11是定槽轮组件6的三维结构局部剖视示意图;
图12是转槽轮组件9的三维结构局部剖视示意图;
图13是X向夹紧中各个液压缸通过管路连通的状况示意图;
图14是Y向夹紧中各个液压缸通过管路连通的状况示意图;
图中所示:1.箱体组件;11.平移导杆;12X.X向平移液缸筒;12Y.Y向平移液缸筒;13.伺服电机;14.主动齿轮;15.箱体;2.转筒组件;21.前面板;211X.前X向卡爪;211Y.前Y向卡爪;212X.前X向液压缸;212Y.前Y向液压缸;213X.前X向直线导轨;213Y.前Y向直线导轨;214.前面板轨道面;22.后面板;221X.后X向卡爪;221Y.后Y向卡爪;222X.后X向液压缸;222Y.后Y向液压缸;223X.后X向直线导轨;223Y.后Y向直线导轨;224.后面板轨道面;23.齿轮圈;24.筒体;25X.X向中间液压缸筒;25Y.Y向中间液压缸筒;26.转筒导杆;3.Y向动力板;31.Y向内圈;32.Y向外圈;33.Y向圆轨道;34.Y向平移活塞杆;35.Y向平移旋转活塞杆;4.X向动力板;41.X向内圈;42.X向外圈;43.X向圆轨道;44.X向平移活塞杆;45.X向平移旋转活塞杆;5.矩管;6.定槽轮组件;61.定槽轮轴;62.定槽轮;63.定轮槽;7.平移轴套;8.平移旋转轴套;9.转槽轮组件;91.转槽轮轴;92.转槽轮;93.转轮槽;100X.X向分流集流阀;AX.X向A工作口;BX.X向B工作口;PX.X向压力口;100Y.Y向分流集流阀;AY.Y向A工作口;BY.Y向B工作口;PY.Y向压力口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
实施例:参见图1至图14。
一种矩管智能夹持旋转切割装置,包括箱体组件1、转筒组件2、Y向动力板3、X向动力板4、多个定槽轮组件6、多个平移轴套7、多个平移旋转轴套8和多个转槽轮组件9;
箱体组件1包括箱体15;
转筒组件2包括前面板21、后面板22和筒体24,前面板21和后面板22是圆环形,两者轴心线重合,筒体24位于两者中间,三者固定连接;前面板21的外圆柱面是前面板轨道面214,后面板22的外圆柱面是后面板轨道面224;
定槽轮组件6包括定槽轮轴61和定槽轮62,定槽轮轴61和定槽轮62组成旋转副,定槽轮62边缘上有定轮槽63;定槽轮轴62和箱体15固定连接;前面板21周围布置四个均匀分布的定槽轮组件6,前面板轨道面214嵌在定槽轮62内,定槽轮62辊压前面板轨道面214,定槽轮组件6允许前面板21绕轴心线旋转,并限制住了前面板21其它的自由度;后面板22周围布置四个均匀分布的定槽轮组件6,后面板轨道面224嵌在定槽轮62内,定槽轮62辊压后面板轨道面224,定槽轮组件6允许后面板22绕轴心线旋转,并限制住了后面板22其它的自由度;即转筒组件2和箱体1是通过旋转副相连;
箱体组件1还包括伺服电机13和主动齿轮14,伺服电机13的固定法兰和箱体15固定连接,主动齿轮14和伺服电机13的输出轴固定连接;转筒组件2包括齿轮圈23,齿轮圈23和后面板22固定连接,齿轮圈23上有齿轮齿,齿轮齿和主动齿轮14啮合,当伺服电机13通电旋转时,通过主动齿轮14带动齿轮圈23和整个转筒组件2旋转;
Y向动力板3包括Y向内圈31和Y向外圈32,Y向内圈31是圆环形,外圆柱面是Y向圆轨道33,Y向外圈32上设置有4个均匀分布的转槽轮组件9;转槽轮组件9包括转槽轮轴91和转槽轮92,转槽轮轴91和转槽轮92组成旋转副,转槽轮92边缘上有转轮槽93;转槽轮轴92和Y向外圈32固转连接;Y向圆轨道33嵌在转轮槽93内,动槽轮92辊压Y向圆轨道33,动槽轮组件9允许Y向内圈31绕它的轴心线旋转,并限制住了Y向内圈31其它的自由度;
箱体15上设置多个平移导杆11,Y向外圈32上设置有平移轴套7;通过平移轴套7和平移导杆11配合,Y向外圈32与箱体组件1之间组成平移副;
箱体15上设有Y向平移液压筒12Y,Y向动力板3上设有Y向平移活塞杆34,Y向平移液压筒12Y和Y向平移活塞杆34组成液压缸,当液压缸通上液压油伸缩时,带动Y向动力板3沿平移导杆11平移;
Y向内圈31上设置有多个平移旋转轴套8,转筒组件2上设有转筒导杆26,通过平移旋转轴套8与转筒导杆26配合,Y向内圈31与转筒组件2组成了移动副;转筒组件2旋转时带动Y向内圈31一起旋转;
Y向内圈31上设有Y向平移旋转活塞杆35,转筒组件2上设有Y向中间液压缸筒25Y,Y向平移旋转活塞杆35与Y向中间液压缸筒25Y组成液压缸;
X向动力板4包括X向内圈41和X向外圈42,X向内圈41是圆环形,外圆柱面是X向圆轨道43,X向外圈42上设置有多个转槽轮组件9;转槽轮轴92和X向外圈42固转连接;X向圆轨道43嵌在转轮槽93内,动槽轮92辊压X向圆轨道43,动槽轮组件9允许X向内圈41旋转,并限制住了X向内圈41其它的自由度;
X向外圈42上设置有平移轴套7;通过平移轴套7和平移导杆11配合,X向外圈42与箱体组件1之间组成平移副;
箱体15上设有X向平移液压筒12X,X向动力板4上设有X向平移活塞杆44,X向平移液压筒12X和X向平移活塞杆44组成液压缸,当液压缸通上液压油伸缩时,带动X向动力板4沿平移导杆11平移;
X向内圈41上设置有多个平移旋转轴套8,转筒组件2上设有转筒导杆26,通过平移旋转轴套8与转筒导杆26配合,X向内圈41与转筒组件2组成了移动副;转筒组件2旋转时带动X向内圈41一起旋转;
X向内圈41上设有X向平移旋转活塞杆45,转筒组件2上设有X向中间液压缸筒25X,X向平移旋转活塞杆45与X向中间液压缸筒25X组成液压缸;
转筒组件2还包括前X向卡爪211X、前Y向卡爪211Y、前X向液压缸212X、前Y向液压缸212Y、前X向直线导轨213X和前Y向直线导轨213Y;前X向卡爪211X通过前X向直线导轨213X与前面板21组成移动副,前X向液压缸212X的缸杆和缸筒分别连接前面板21和前X向卡爪211X,当液压缸212X通液压油伸缩时,对称布置的两个前X向卡爪211X同步相向或背离移动;前Y向卡爪211Y通过前Y向直线导轨213Y与前面板21组成移动副,前Y向液压缸212Y的缸杆和缸筒分别连接前面板21和前Y向卡爪211Y,当液压缸212Y通液压油伸缩时,对称布置的两个前Y向卡爪211Y同步相向或背离移动;
转筒组件2还包括后X向卡爪221X、后Y向卡爪221Y、后X向液压缸222X、后Y向液压缸222Y、后X向直线导轨223X和后Y向直线导轨223Y;后X向卡爪221X通过后X向直线导轨223X与后面板22组成移动副,后X向液压缸222X的缸杆和缸筒分别连接后X向卡爪221X和后面板22,当液压缸222X通液压油伸缩时,对称布置的两个后X向卡爪221X同步相向或背离移动;后Y向卡爪221Y通过后Y向直线导轨223Y与后面板22组成移动副,后Y向液压缸222Y的缸筒和缸杆分别连接后面板22和后Y向卡爪221Y,当后Y向液压缸222Y通液压油伸缩时,对称布置的两个后Y向卡爪221Y同步相向或背离移动;
前X向液压缸212X和后X向液压缸222X的缸径相等,前Y向液压缸212Y和后Y向液压缸222Y的缸径相等;
如图13所示,X向平移旋转活塞杆45与X向中间液压缸筒25X组成的液压缸、前X向液压缸212X和后X向液压缸222X三者的有杆腔通过管路相连通;
还包括X向分流集流阀100X,上面有X向A工作口AX、X向B工作口BX和X向压力口PX,X向平移旋转活塞杆45和X向中间液压缸筒25X组成的液压缸的无杆腔与X向压力口PX相连通,前X向液压缸212X与X向A工作口AX相连通,后X向液压缸222X与X向B工作口BX相连通;
如图14所示,Y向平移旋转活塞杆35与Y向中间液压缸筒25Y组成的液压缸、前Y向液压缸212Y和后Y向液压缸222Y三者的有杆腔通过管路相连通;
还包括Y向分流集流阀100Y,上面有Y向A工作口AY、Y向B工作口BY和Y向压力口PY,Y向平移旋转活塞杆35和Y向中间液压缸筒25Y组成的液压缸的无杆腔与Y向压力口PY相连通,前Y向液压缸212Y与Y向A工作口AY相连通,后Y向液压缸222Y与Y向B工作口BY相连通。
液压油是流体,在受挤压时体积不变。
本实施例巧妙地逆向使用X向中间液压缸筒25X与X向平移旋转活塞杆45组成的液压缸和Y向中间液压缸筒25Y与Y向平移旋转活塞杆35组成的液压缸,把施加在它上面的推或拉的机械力转变成液压能传递到前X向液压缸212X、前Y向液压缸212Y、后X向液压缸222X和后Y向液压缸222Y,它们都同时随着转筒组件2旋转,它们之间通过液压管连通,与其它部位不需要液压管连通,避免了液压管拧转在一起,使转筒组件2带动矩管5可以无限制地连续旋转。
以上所述的X向和Y向以及各专业名称中所述的X向和Y向是指相互垂直的两个方向,两个方向都是沿着转筒组件2的径向,前X向卡爪211X和后X向卡爪221X运动方向相平行,成对出现,前Y向卡爪211Y和后Y向卡爪221Y运动方向相平行,成对出现,X向的成对卡爪同步进退,Y向的卡爪同步进退,当卡住矩管5时,矩管5的中心线与转筒组件2的旋转中心线重合。
以上所述的伺服电机13可以通过编程序控制的方式控制它们的转向和转速,适合于本实施例使用。卡爪,包括前X向卡爪211X、前Y向卡爪211Y、后X向卡爪221X和后Y向卡爪221Y,是直接与工件相接触的零件,不可避免地会和工件磕碰,要求其夹持面不得轻易变形,否则所夹持的工件的形心就会偏离回转组件的轴心线,切割时会产生较大误差,所以卡爪宜选用表面硬度大、有弹性的材质,通常选用弹簧钢65Mn,在830±10℃的温度下淬火,油冷却,然后在540℃±10℃温度回火,油冷却,得到弹性极限和屈服极限较高的组织,并有一定的韧性,有效好的经济性和实用性,综合使用效果较好。还可以使用合金钢60Si2MnA或50CrVA,进行淬火、回火处理后表面硬度达到42~52HRC范围内,具有较高的弹性极限、屈服极限、耐冲击性能和足够大的塑性变形性能,有更好的使用性能。 本实施例的工作过程:
1) X向平移液缸筒12X通液压油使X向平移活塞杆44缩进,则拉动X向动力板4沿平移导杆11平移;如图13所示,X向平移旋转活塞杆45在拉力作用下被从X向中间液压缸筒25X中拉出一段距离,X向中间液压缸筒25X有杆腔的液压油受到挤压通过管路流向前X向液压缸212X的有杆腔和后X向液压缸222X的有杆腔,前X向液压缸212X的活塞杆和后X向液压缸222X的活塞杆被推动缩进缸筒内一段距离,前X向液压缸212X的无杆腔的液压油流入X向A工作口AX,后X向液压缸222X的无杆腔的液压油等量地流入X向B工作口BX,经过X向分流集流阀100X的等量集流作用,从X向压力口PX流出,流向X向中间液压缸筒25X的无杆腔,因为前X向液压缸212X和后X向液压缸222X缸径相等且X向分流集流阀100X有等量集流的作用,所以前X向卡爪211X和后X向卡爪221X同步远离中心线。
2) Y向平移液缸筒12Y通液压油使Y向平移活塞杆34缩进,则拉动Y向动力板3沿平移导杆11平移;如图14所示,Y向平移旋转活塞杆35在拉力作用下被从Y向中间液压缸筒25Y中拉出一段距离,Y向中间液压缸筒25Y有杆腔的液压油受到挤压通过管路流向前Y向液压缸212Y的有杆腔和后Y向液压缸222Y的有杆腔,前Y向液压缸212Y的活塞杆和后Y向液压缸222Y的活塞杆被推动缩进缸筒内一段距离,前Y向液压缸212Y的无杆腔的液压油流入Y向A工作口AY,后Y向液压缸222Y的无杆腔的液压油等量地流入Y向B工作口BY,经过Y向分流集流阀100Y的等量集流作用,从Y向压力口PY流出,流向Y向中间液压缸筒25Y的无杆腔,因为前Y向液压缸212Y和后Y向液压缸222Y缸径相等且Y向分流集流阀100Y有等量集流的作用,所以前Y向卡爪211Y和后Y向卡爪221Y同步远离中心线。
3)把矩管5放在前X向卡爪211X、后X向卡爪221X、前Y向卡爪211Y和后Y向卡爪221Y之间的空间。
4)X向平移液缸筒12X通液压油使X向平移活塞杆44伸出,则推动X向动力板4沿平移导杆11反方向平移;如图13所示,X向平移旋转活塞杆45在拉力作用下被压入X向中间液压缸筒25X中一段距离,X向中间液压缸筒25X无杆腔的液压油受挤压流入X向压力口PX,受到分流集流阀100X的等量分流作用,等量地分别经过X向A工作口AX和X向B工作口BX流入前X向液压缸212X的无杆腔和后X向液压缸222X的无杆腔,前X向液压缸212X的有杆腔和后X向液压缸222X的有杆腔内的液压油被动地通过管路流入X向中间液压缸筒25X的有杆腔,因为前X向液压缸212X和后X向液压缸222X缸径相等且X向分流集流阀100X有等量分流的作用,所以前X向卡爪211X和后X向卡爪221X同步移向中心线,直至夹紧矩管5才停止移动。
5)Y向平移液缸筒12Y通液压油使Y向平移活塞杆34伸出,则推动Y向动力板3沿平移导杆11反方向平移;如图14所示,Y向平移旋转活塞杆35在拉力作用下被压入Y向中间液压缸筒25Y中一段距离,Y向中间液压缸筒25Y无杆腔的液压油受挤压流入Y向压力口PY,受到分流集流阀100Y的等量分流作用,等量地分别经过Y向A工作口AY和Y向B工作口BY流入前Y向液压缸212Y的无杆腔和后Y向液压缸222Y的无杆腔,前Y向液压缸212Y的有杆腔和后Y向液压缸222Y的有杆腔内的液压油被动地通过管路流入Y向中间液压缸筒25Y的无杆腔,因为前Y向液压缸212Y和后Y向液压缸222Y缸径相等且Y向分流集流阀100Y有等量分流的作用,所以前Y向卡爪211Y和后Y向卡爪221Y同步移向中心线,直至夹紧矩管5才停止移动。
矩管5在X向和Y向分别被夹紧,并且矩管5的中心线与前面板轨道面214或后面板轨道面224的轴心线相重合。
6)启动伺服电机13,则伺服电机13的输出轴带动主动齿轮14,通过带动齿轮圈23带动转筒组件2旋转,这时就可以配合机器人旋转,数控程序控制其转速,可以变换速度大小和方向;这时智能切割设备持激光切割枪或等离子切割枪,就可以切割了,通过控制中心的程序控制,使矩管的转速与智能设备的动作相互协调,可以简单地沿着横截面或斜面切割,也可以切割出圆孔、椭圆孔、复杂图案或文字,或者切割出矩管与其它几何形状相贯穿的复杂交线,传统的人工搬运或夹持器具很难完成这样的工作;7)切割完毕,重复步骤1)和2),则矩管5被解除夹紧,取下来。
本实施例的有益效果:
能程序控制,与智能工作设备相互配合,可以简单地沿着横截面或斜面切割,可以切割出与其它几何形状相贯穿时的复杂交线,可以切割出圆孔、椭圆孔等简单孔,也可以切割出复杂的镂空图案或文字;
可以使用智能设备装卸,本实施例自动装夹、翻转和变位,不需人工,节省人力;
切割速度快,尺寸精确,没有毛刺,热影响区域小,切口变形小,在使用时不需要再修整,提高工作效率;
八个卡爪分组联动,定心夹紧,方便于编程序,方便建立柱坐标系而不需要座标变换,相对于偏心式的夹紧方式使用更方便。

Claims (7)

1.一种矩管智能夹持旋转切割装置,其特征在于,
包括箱体组件、转筒组件、Y向动力板、X向动力板、多个定槽轮组件、多个平移轴套、多个平移旋转轴套和多个转槽轮组件;
箱体组件包括箱体;
转筒组件包括前面板、后面板和筒体,前面板和后面板是圆环形,两者轴心线重合,筒体位于两者中间,三者固定连接;前面板的外圆柱面是前面板轨道面,后面板的外圆柱面是后面板轨道面;
定槽轮组件包括定槽轮轴和定槽轮,定槽轮轴和定槽轮组成旋转副,定槽轮边缘上有定轮槽;定槽轮轴和箱体固定连接;前面板周围布置多个定槽轮组件,前面板轨道面嵌在定槽轮内,定槽轮滚压前面板轨道面;后面板周围布置多个定槽轮组件,后面板轨道面嵌在定槽轮内,定槽轮滚压后面板轨道面;
箱体组件还包括驱动装置和主动齿轮,驱动装置的固定法兰和箱体固定连接,主动齿轮和驱动装置的输出轴固定连接;转筒组件包括齿轮圈,齿轮圈和后面板固定连接,齿轮圈上有齿轮齿,齿轮齿和主动齿轮啮合;
Y向动力板包括Y向内圈和Y向外圈,Y向内圈是圆环形,外圆柱面是Y向圆轨道,Y向外圈上设置有多个均匀分布的转槽轮组件;转槽轮组件包括转槽轮轴和转槽轮,转槽轮轴和转槽轮组成旋转副,转槽轮边缘上有转轮槽;转槽轮轴和Y向外圈固定连接;Y向圆轨道嵌在转轮槽内,动槽轮滚压Y向圆轨道;
箱体上设置多个平移导杆,Y向外圈上设置有平移轴套;通过平移轴套和平移导杆配合,Y向外圈与箱体组件之间组成移动副;
箱体上设有Y向平移液压筒,Y向动力板上设有Y向平移活塞杆,Y向平移液压筒和Y向平移活塞杆组成液压缸;
Y向内圈上设置有多个平移旋转轴套,转筒组件上设有转筒导杆,通过平移旋转轴套与转筒导杆配合,Y向内圈与转筒组件移动副;
Y向内圈上设有Y向平移旋转活塞杆,转筒组件上设有Y向中间液压缸筒,Y向平移旋转活塞杆与Y向中间液压缸筒组成液压缸;
X向动力板包括X向内圈和X向外圈,X向内圈是圆环形,外圆柱面是X向圆轨道,X向外圈上设置有多个转槽轮组件;转槽轮轴和X向外圈固定连接;X向圆轨道嵌在转轮槽内;
X向外圈上设置有平移轴套;通过平移轴套和平移导杆配合,X向外圈与箱体组件之间组成移动副;
箱体上设有X向平移液压筒,X向动力板上设有X向平移活塞杆,X向平移液压筒和X向平移活塞杆组成液压缸;
X向内圈上设置有多个平移旋转轴套,转筒组件上设有转筒导杆,通过平移旋转轴套与转筒导杆配合,X向内圈与转筒组件了移动副;
X向内圈上设有X向平移旋转活塞杆,转筒组件上设有X向中间液压缸筒,X向平移旋转活塞杆与X向中间液压缸筒组成液压缸;
转筒组件还包括前X向卡爪、前Y向卡爪、前X向液压缸、前Y向液压缸、前X向直线导轨和前Y向直线导轨;前X向卡爪通过前X向直线导轨与前面板组成移动副,前X向液压缸的缸杆和缸筒分别连接前面板和前X向卡爪;前Y向卡爪通过前Y向直线导轨与前面板组成移动副,前Y向液压缸的缸杆和缸筒分别连接前面板和前Y向卡爪;
转筒组件还包括后X向卡爪、后Y向卡爪、后X向液压缸、后Y向液压缸、后X向直线导轨和后Y向直线导轨;后X向卡爪通过后X向直线导轨与后面板组成移动副,后X向液压缸的缸杆和缸筒分别连接后X向卡爪和后面板;后Y向卡爪通过后Y向直线导轨与后面板组成移动副,后Y向液压缸的缸筒和缸杆分别连接后面板和后Y向卡爪;
前X向液压缸和后X向液压缸的缸径相等,前Y向液压缸和后Y向液压缸的缸径相等;
X向平移旋转活塞杆与X向中间液压缸筒组成的液压缸、前X向液压缸和后X向液压缸三者的有杆腔通过管路相连通;
还包括X向分流集流阀,上面有X向A工作口、X向B工作口和X向压力口,X向平移旋转活塞杆和X向中间液压缸筒组成的液压缸的无杆腔与X向压力口相连通,前X向液压缸与X向A工作口相连通,后X向液压缸与X向B工作口相连通;
Y向平移旋转活塞杆与Y向中间液压缸筒组成的液压缸、前Y向液压缸和后Y向液压缸三者的有杆腔通过管路相连通;
还包括Y向分流集流阀,上面有Y向A工作口、Y向B工作口和Y向压力口,Y向平移旋转活塞杆和Y向中间液压缸筒组成的液压缸的无杆腔与Y向压力口相连通,前Y向液压缸与Y向A工作口相连通,后Y向液压缸与Y向B工作口相连通。
2.根据权利要求1所述的矩管智能夹持旋转切割装置,其特征在于所述的驱动装置是指伺服电机、步进电机、伺服电机-减速机的组合或者步进电机-减速机的组合。
3.根据权利要求1或2所述的矩管智能夹持旋转切割装置,其特征在于所述的前面板周围布置多个定槽轮组件,是指布置3至6个。
4.根据权利要求1或2所述的矩管智能夹持旋转切割装置,其特征在于所述的后面板周围布置多个定槽轮组件,是指布置3至6个。
5.根据权利要求1或2所述的矩管智能夹持旋转切割装置,其特征在于所述的Y向外圈上设置多个转槽轮组件,是指布置3至6个。
6.根据权利要求1或2所述的矩管智能夹持旋转切割装置,其特征在于所述的X向外圈上设置多个转槽轮组件,是指布置3至6个。
7.根据权利要求1或2所述的矩管智能夹持旋转切割装置,其特征在于卡爪,包括前X向卡爪、前Y向卡爪、后X向卡爪和后Y向卡爪,其制造材料是弹簧钢65Mn、合金钢60Si2MnA或50CrVA。
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