CN106256480A - 复合结构内撑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合结构内撑装置,包括竖直设置的法兰轴,所述法兰轴包括轴体和位于轴体顶部的法兰,所述轴体上穿套有支座和软爪卡盘,其中支座底部与轴体底部平齐并与轴体固定连接,支座上表面与软爪卡盘连接,还包括一连杆式涨圈和一楔块式涨圈。本发明适合于隧道接头这一类结构的焊接,内撑装置结构紧凑,操作简单方便,产品装卡快捷可靠,可满足产品批量自动焊接生产需要。本发明中,连杆式涨圈和楔块式涨圈都可以利用机构的行程差,实现了单个操作动作即可控制大、小弧块不同的动作顺序,消除了运动干涉。
Description
技术领域
本发明涉及一种内撑装置,尤其涉及一种复合结构内撑装置。
背景技术
隧道接头是贮箱箱底的重要组成部件,由筒、大法兰盘、小法兰盘及锥口四部分组成,一般通过焊接成型。由于传统的手工焊生产方式劳动强度大,生产效率不高,无法适应高密度、高强度生产任务需要,国内厂家近年来纷纷开展相关自动焊工艺研究工作。而隧道接头自动焊接生产过程中缺乏夹具是一个很明显的问题。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题,适合于隧道接头这一类结构的焊接,内撑装置结构紧凑,操作简单方便,产品装卡快捷可靠,可满足产品批量自动焊接生产需要的复合结构内撑装置。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是这样的:一种复合结构内撑装置,包括竖直设置的法兰轴,所述法兰轴包括轴体和位于轴体顶部的法兰,所述轴体上穿套有支座和软爪卡盘,其中支座底部与轴体底部平齐并与轴体固定连接,支座上表面与软爪卡盘连接,还包括一连杆式涨圈和一楔块式涨圈;
所述连杆式涨圈包括第一涨圈本体,和控制其涨缩的第一控制机构,所述第一控制机构包括中心轴,中心轴顶部连接手轮,底部连接第一涨圈本体,由中心轴旋转控制第一涨圈本体涨缩;所述大涨圈本体底部与法兰轴的法兰连接;
所述楔块式涨圈包括第二涨圈本体和控制其涨缩的第二控制机构,所述楔块式涨圈穿套在中心轴上,第二涨圈本体底部与第一涨圈本体顶部连接。
作为优选:所述第一涨圈本体包括两个通过轴承穿套在中心轴上的连接盘,两连接盘间设有立柱,位于下方的连接盘底部与中心轴底部平齐,位于上方的连接盘下表面同轴设置一涨圈结构;
所述涨圈结构包括一环形的涨圈座,涨圈座下表面沿其径向设有数条滑轨,滑轨内设有滑块,滑块下表面连接一弧形块,所述弧形块水平设置,且远离底座圆心的一面为弧形面,当滑块靠近滑轨内侧时,弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周,所述弧形块尺寸不同、分为大弧块和小弧块,且大、小弧块交错分布,弧形块下表面设有定铰座;
两连接盘间的中心轴上螺纹连接一推撑螺母,且当中心轴转动时,推撑螺母上下移动,所述推撑螺母上下两端分别设有上端盖和下端盖,推撑螺母侧面设有竖滑槽,竖滑槽内连接能沿竖滑槽上下滑动的动铰座,定铰座和动铰座一一对应设置,大弧块上的定铰座与其对应动铰座间设有短连杆,其余定铰座与对应动铰座间设有长连杆;
上端盖上设有能与连接长连杆的动铰座顶部接触的顶紧机构,下端盖上设有能与连接短连杆的动铰座底部接触的顶紧机构。
作为优选:第二涨圈本体包括螺塞,螺塞下部收缩成圆台形,螺塞上部外壁螺纹连接一梯形螺母,并与该梯形螺母构成左旋梯形螺纹副,螺塞底部设有底板,并通过防转销与底板固定连接,底板中心设有与螺塞同轴同尺寸的通孔,底板上表面从下到上依次固定连接有一涨圈结构、上封板和压盖,所述梯形螺母上水平设有绕其外壁凸台,且凸台位于上封板和压盖间;
所述涨圈结构包括一环形的涨圈座,涨圈座下表面沿其径向设有数条滑轨,滑轨内设有滑块,滑块下表面连接一弧形块,所述弧形块水平设置,且远离底座圆心的一面为弧形面,当滑块靠近滑轨内侧时,弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周,所述弧形块尺寸不同、分为大弧块和小弧块,且大、小弧块交错分布;
弧形块和滑轨朝向螺塞中心的一面设有一内锥块,所述内锥块与弧形块固定连接,并与滑轨间有间隙,内锥块朝向滑轨的一面设有水平的沉孔,滑轨和内锥块间设有水平的导向螺钉,导向螺钉一端固定在滑轨上,另一端伸入沉孔中并与沉孔大间隙配合,导向螺钉上穿套有复位弹簧,所述第二控制机构为设置在梯形螺母外壁驱动其旋转的手柄。
作为优选:所述软爪卡盘包括三个软爪。
作为优选:所述顶紧机构包括带弹簧的调整螺钉和顶块,调整螺钉固定在上端盖或下端盖上,弹簧一端固定在调整螺钉上,另一端连接顶块,上端盖上的顶块厚,下端盖的顶块薄。
作为优选:对应小弧块的复位弹簧预紧力大,对应大弧块的复位弹簧预紧力小。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明尤其适合隧道接头这类贮箱箱底的焊接成型使用,并且为复合结构,对于包含不同直径的待焊接产品,可以实现一个产品多点的快速撑紧或松弛动作,且各组件的撑开关系独立、互不干涉,本发明与变位机连接,通过数控程序控制实现产品多条焊缝的自动焊接,具有结构紧凑,操作简单方便,产品装卡快捷可靠,可满足产品批量自动焊接生产需要。
涨圈结构的工作原理为:由于滑轨是沿着涨圈座径向设置,所以滑轨内的滑块也沿涨圈座径向移动,从而带动弧形块沿涨圈座径向移动,当滑块靠近滑轨内侧的时候,涨圈结构收缩,反之,涨圈结构撑开。滑轨两端设置余量,滑块无法滑动到滑轨的最内侧和最外侧,而当滑块回缩至弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周时,此时为涨圈的原始工作位置。涨圈工作时为撑开状态,回缩后为装拆待焊产品的准备状态,撑开后,可以对内壁是圆形的结构进行支撑。
将弧形块按尺寸不同分为大弧块和小弧块,结合不同的驱动结构,可以实现分批次撑开、收缩控制。
连杆式涨圈的传动及工作原理为:当中心轴旋转时,带动推撑螺母上下运动。假设撑紧动作时,顺时针旋动中心轴,中心轴通过梯形螺纹驱动推撑螺母向上移动,下端盖的顶紧机构先工作,其顶块在弹簧预紧力的作用下,首先带动对应短连杆的动铰座运动,进而推动大弧块先于小弧块沿径向向外移动;由于长连杆对应的动铰座有一段空行程,因此动作将滞后于短连杆,即当下端盖的上端面接触到长连杆对应的动铰座后,才带动长连杆推动小弧块沿径向向外移动,最终将产品撑紧。
松弛动作与撑紧动作正好相反。逆时针旋动中心轴,驱动推撑螺母向下移动,上端盖的顶紧机构工作,其顶块在预紧弹簧的作用下首先带动对应长连杆的动铰座动作,进而推动小弧块先于大弧块回缩;由于短连杆对应的动铰座有一段空行程,因此回缩动作将滞后于长连杆,即当上端盖下端面接触短连杆对应的动铰座后,才带动短连杆推动大弧块回缩,最终完全松弛产品。
连杆式涨圈最大的特点就是利用机构的行程差,实现了单个操作动作即可控制大、小弧块不同的动作顺序,消除了运动干涉。手轮用于转动中心轴。
楔块式涨圈的工作原理为:撑紧动作时,顺时针旋动梯形螺母上的手柄,通过左旋梯形螺纹驱动螺塞向下移动,由于螺塞底部收缩成圆台形,螺塞向下移动,直径相对逐渐变大,进而推动内锥块沿径向向外扩张直至各弧块将产品撑紧。其传动关系是:内锥块推动弧形块,弧形块带动弧形块。
由于内锥块与弧形块固定连接,并与滑轨间有间隙,所以内锥块能推动弧形块与滑轨形成相对位移。
松弛操作时,逆时针旋动手柄,带动螺塞向上移动,螺塞下部锥面与内锥块锥面间产生一定间隙后,在复位弹簧的作用下,复位弹簧推动内锥块向螺塞圆心位置移动,内锥块连带各弧块沿径向回缩,直至产品完全松弛。由于小弧块复位弹簧的预压紧力大于大弧块复位弹簧的预压紧力,可实现小弧块先于大弧块回缩。其特点也是利用机构的行程差,实现了单个操作动作即可控制大、小弧块不同的动作顺序,消除了运动干涉。
附图说明
图1为现有技术中一种隧道接头结构示意图;
图2为本发明结构示意图;
图3为图2的剖视图;
图4为连杆式涨圈的结构示意图;
图5是图4的A局部放大图;
图6为楔块式涨圈的结构示意图;
图7为楔块式涨圈的另一角度剖视图;
图8为软爪卡盘结构示意图;
图9为法兰轴结构示意图;
图10为涨圈结构的仰视角度的立体图。
图中:1、支座;2、法兰轴;3、软爪卡盘;4、连杆式涨圈; 5、楔块式涨圈;6、隧道接头;7、涨圈结构;201、法兰;202、轴体;301、标准卡盘;302、软爪;401、中心轴;402、连接盘;403、立柱;404、定铰座;405、动铰座;406、推撑螺母;407、上端盖;408、下端盖;409、轴承;410、短连杆;411、长连杆;412、顶紧机构;413、手轮;501、梯形螺母;502、压盖;503、封板;504、底板;505、复位弹簧;506、螺塞;507、内锥块;508、手柄;509、防转销;601、小法兰;602、锥口;603、筒;604、大法兰;701、涨圈座;702、滑轨;703、滑块;704、大弧块;705、小弧块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1:参见图1到图10,一种复合结构内撑装置,包括竖直设置的法兰轴2,所述法兰轴2包括轴体202和位于轴体202顶部的法兰201,所述轴体202上穿套有支座1和软爪卡盘3,其中支座1底部与轴体202底部平齐并与轴体202固定连接,支座1上表面与软爪卡盘3连接,所述软爪卡盘3包括标准卡盘301和3个软爪302。还包括一连杆式涨圈4和一楔块式涨圈5;所述连杆式涨圈4包括第一涨圈本体,和控制其涨缩的第一控制机构,所述第一控制机构包括中心轴401,中心轴401顶部连接手轮413,底部连接第一涨圈本体,由中心轴401旋转控制第一涨圈本体涨缩;所述大涨圈本体底部与法兰轴2的法兰201连接;
所述楔块式涨圈5包括第二涨圈本体和控制其涨缩的第二控制机构,所述楔块式涨圈5穿套在中心轴401上,第二涨圈本体底部与第一涨圈本体顶部连接。
本实施例中:所述第一涨圈本体包括两个通过轴承409穿套在中心轴401上的连接盘402,两连接盘402间设有立柱403,位于下方的连接盘402底部与中心轴401底部平齐,位于上方的连接盘402下表面同轴设置一涨圈结构7;所述涨圈结构7包括一环形的涨圈座701,涨圈座701下表面沿其径向设有数条滑轨702,滑轨702内设有滑块703,滑块703下表面连接一弧形块,所述弧形块水平设置,且远离底座圆心的一面为弧形面,当滑块703靠近滑轨702内侧时,弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周,所述弧形块尺寸不同、分为大弧块704和小弧块705,且大、小弧块705交错分布,弧形块下表面设有定铰座404;两连接盘402间的中心轴401上螺纹连接一推撑螺母406,且当中心轴401转动时,推撑螺母406上下移动,所述推撑螺母406上下两端分别设有上端盖407和下端盖408,推撑螺母406侧面设有竖滑槽,竖滑槽内连接能沿竖滑槽上下滑动的动铰座405,定铰座404和动铰座405一一对应设置,大弧块704上的定铰座404与其对应动铰座405间设有短连杆410,其余定铰座404与对应动铰座405间设有长连杆411;上端盖407上设有能与连接长连杆411的动铰座405顶部接触的顶紧机构412,下端盖408上设有能与连接短连杆410的动铰座405底部接触的顶紧机构412。所述顶紧机构412包括带弹簧的调整螺钉和顶块,调整螺钉固定在上端盖407或下端盖408上,弹簧一端固定在调整螺钉上,另一端连接顶块,上端盖407上的顶块厚,下端盖408的顶块薄。
第二涨圈本体包括螺塞506,螺塞506下部收缩成圆台形,螺塞506上部外壁螺纹连接一梯形螺母501,并与该梯形螺母501构成左旋梯形螺纹副,螺塞506底部设有底板504,并通过防转销509与底板504固定连接,底板504中心设有与螺塞506同轴同尺寸的通孔,底板504上表面从下到上依次固定连接有一涨圈结构7、上封板503和压盖502,所述梯形螺母501上水平设有绕其外壁凸台,且凸台位于上封板503和压盖502间;所述涨圈结构7包括一环形的涨圈座701,涨圈座701下表面沿其径向设有数条滑轨702,滑轨702内设有滑块703,滑块703下表面连接一弧形块,所述弧形块水平设置,且远离底座圆心的一面为弧形面,当滑块703靠近滑轨702内侧时,弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周,所述弧形块尺寸不同、分为大弧块704和小弧块705,且大、小弧块705交错分布;弧形块和滑轨702朝向螺塞506中心的一面设有一内锥块507,所述内锥块507与弧形块固定连接,并与滑轨702间有间隙,内锥块507朝向滑轨702的一面设有水平的沉孔,滑轨702和内锥块507间设有水平的导向螺钉,导向螺钉一端固定在滑轨702上,另一端伸入沉孔中并与沉孔大间隙配合,导向螺钉上穿套有复位弹簧505,所述第二控制机构为设置在梯形螺母501外壁驱动其旋转的手柄508。并且,对应小弧块705的复位弹簧505预紧力大,对应大弧块704的复位弹簧505预紧力小。
内锥块507与弧形块固定连接,我们采用内六角螺钉进行连接,而复位弹簧505一端与滑轨702接触,另一端位于沉孔内,与沉孔平面或增加的调整垫平面接触。
由于本发明为复合结构,结构相对复杂,结合附图可以看出,其装配和连接关系具体为:法兰轴2底部插入支座1中,并与支座1固定连接,软爪卡盘3套在法兰轴2中,并与支座1固定。连杆式涨圈4的下方的连接盘402,与法兰轴2顶部的法兰201固定,楔块式涨圈5穿套在连杆式涨圈4的中心轴401上,楔块式涨圈5的底板504与连杆式涨圈4上方的连接盘402固定。
本发明用于隧道接头6焊接时,先将本发明通过支座1定位并连接到变位机上,然后旋动手轮413,利用连杆式涨圈4将筒603及大法兰604撑紧,同时操作卡盘扳手,利用软爪302对筒603下段进行辅助支撑,装卡完成后可进行第一条环形焊缝的自动焊接;翻转产品后,利用连杆式涨圈4将筒603及锥口602大端撑紧,同时利用软爪卡盘3对筒603段进行辅助支撑,之后可进行第二条环形焊缝的自动焊接;最后,利用楔块式涨圈5将锥口602小端及小法兰601撑紧,下部同样采用软爪卡盘3进行辅助支撑,装卡完成后焊第三条环缝。软爪卡盘3由标准卡盘301及软爪302组成。将标准卡盘301的顶爪拆除,然后将软爪302连接在基爪上,车修支撑直径后即可用于筒603段支撑,使用方法与标准卡盘301一致,用专用扳手操作即可控制软爪302的撑紧及回缩。
Claims (6)
1.一种复合结构内撑装置,其特征在于:包括竖直设置的法兰轴,所述法兰轴包括轴体和位于轴体顶部的法兰,所述轴体上穿套有支座和软爪卡盘,其中支座底部与轴体底部平齐并与轴体固定连接,支座上表面与软爪卡盘连接,还包括一连杆式涨圈和一楔块式涨圈;
所述连杆式涨圈包括第一涨圈本体和控制其涨缩的第一控制机构,所述第一控制机构包括中心轴,中心轴顶部连接手轮,底部连接第一涨圈本体,由中心轴旋转控制第一涨圈本体涨缩;所述大涨圈本体底部与法兰轴的法兰连接;
所述楔块式涨圈包括第二涨圈本体和控制其涨缩的第二控制机构,所述楔块式涨圈穿套在中心轴上,第二涨圈本体底部与第一涨圈本体顶部连接。
2.根据权利要求1所述的复合结构内撑装置,其特征在于:所述第一涨圈本体包括两个通过轴承穿套在中心轴上的连接盘,两连接盘间设有立柱,位于下方的连接盘底部与中心轴底部平齐,位于上方的连接盘下表面同轴设置一涨圈结构;
所述涨圈结构包括一环形的涨圈座,涨圈座下表面沿其径向设有数条滑轨,滑轨内设有滑块,滑块下表面连接一弧形块,所述弧形块水平设置,且远离底座圆心的一面为弧形面,当滑块靠近滑轨内侧时,弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周,所述弧形块尺寸不同、分为大弧块和小弧块,且大、小弧块交错分布,弧形块下表面设有定铰座;
两连接盘间的中心轴上螺纹连接一推撑螺母,且当中心轴转动时,推撑螺母上下移动,所述推撑螺母上下两端分别设有上端盖和下端盖,推撑螺母侧面设有竖滑槽,竖滑槽内连接能沿竖滑槽上下滑动的动铰座,定铰座和动铰座一一对应设置,大弧块上的定铰座与其对应动铰座间设有短连杆,其余定铰座与对应动铰座间设有长连杆;
上端盖上设有能与连接长连杆的动铰座顶部接触的顶紧机构,下端盖上设有能与连接短连杆的动铰座底部接触的顶紧机构。
3.根据权利要求1或2所述的复合结构内撑装置,其特征在于:第二涨圈本体包括螺塞,螺塞下部收缩成圆台形,螺塞上部外壁螺纹连接一梯形螺母,并与该梯形螺母构成左旋梯形螺纹副,螺塞底部设有底板,并通过防转销与底板固定连接,底板中心设有与螺塞同轴同尺寸的通孔,底板上表面从下到上依次固定连接有一涨圈结构、上封板和压盖,所述梯形螺母上水平设有绕其外壁凸台,且凸台位于上封板和压盖间;
所述涨圈结构包括一环形的涨圈座,涨圈座下表面沿其径向设有数条滑轨,滑轨内设有滑块,滑块下表面连接一弧形块,所述弧形块水平设置,且远离底座圆心的一面为弧形面,当滑块靠近滑轨内侧时,弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周,所述弧形块尺寸不同、分为大弧块和小弧块,且大、小弧块交错分布;
弧形块和滑轨朝向螺塞中心的一面设有一内锥块,所述内锥块与弧形块固定连接,并与滑轨间有间隙,内锥块朝向滑轨的一面设有水平的沉孔,滑轨和内锥块间设有水平的导向螺钉,导向螺钉一端固定在滑轨上,另一端伸入沉孔中并与沉孔大间隙配合,导向螺钉上穿套有复位弹簧,所述第二控制机构为设置在梯形螺母外壁驱动其旋转的手柄。
4.根据权利要求1所述的复合结构内撑装置,其特征在于:所述软爪卡盘包括三个软爪。
5.根据权利要求2所述的复合结构内撑装置,其特征在于:所述顶紧机构包括带弹簧的调整螺钉和顶块,调整螺钉固定在上端盖或下端盖上,弹簧一端固定在调整螺钉上,另一端连接顶块,上端盖上的顶块厚,下端盖的顶块薄。
6.根据权利要求3所述的复合结构内撑装置,其特征在于:对应小弧块的复位弹簧预紧力大,对应大弧块的复位弹簧预紧力小。
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