CN107855670A - 矩管或圆管智能对中夹持旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能制造设备技术领域，涉及一种矩管或圆管智能对中夹持旋转装置。本发明巧妙地把压力液压油通过相互绕转的两个零件之间形成的密封通油槽通到旋转的系统内，避免了液压软管拧转在一起，使旋转部可以无限制地连续旋转，使用非常方便。本发明巧妙地使用一个介齿轮带动两个齿条同步反向平移，使矩管的中心线能很好地与圆环转盘的中心线重合，对于智能切割设备的示教或编程非常有利，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。本发明配合智能工作设备可以切割出交线如圆孔、椭圆孔等，也可以切割出复杂的镂空图案或文字。本发明自动装夹、翻转和变位，不需人工，节省人力。

Description

矩管或圆管智能对中夹持旋转装置

技术领域

本发明属于智能制造设备技术领域，涉及一种切割矩管或圆管的自动化夹具，具体涉及一种矩管或圆管智能对中夹持旋转装置。

背景技术

传统的切割矩管或圆管的方式是人工切割，把矩管或圆管放在地面上，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，生产效率较低，制造精度较差，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，人工把矩管或圆管装夹在切割机上，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，该技术在矩管或圆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

本发明的目的在于改进现有技术的不足之处，提供一种能避免液压软管拧转在一起、使旋转部可以无限制地连续旋转、使矩管或圆管的中心线能很好地与圆环转盘的中心线重合、可以切割出与其它几何形状相贯穿时的复杂交线、也可以切割出复杂的镂空图案或文字、自动装夹、翻转和变位、不需人工、节省人力的矩管或圆管智能对中夹持旋转装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种矩管或圆管智能对中夹持旋转装置，包括两个对中夹紧器和一个底座组件；

对中夹紧器包括旋转部和平移部，平移部包括平移支架、平移电机、平移齿轮和平移滑块，平移电机的外壳法兰和平移滑块分别与平移支架固定连接，平移齿轮和平移电机的输出轴固定连接；底座组件包括底座、底座导轨和底座齿条，底座导轨和底座齿条分别与底座固定连接；平移滑块与底座导轨组成直线导轨副，平移齿轮与底座齿条啮合，平移电机通过平移齿轮-底座齿条的组合驱动平移部沿直线导轨平移；

平移部还包括四个排列成圆形的槽滚轮、旋转电机和旋转齿轮；槽滚轮与平移支架通过转动副相连，四个槽滚轮的轴心线分别平行，槽滚轮上有带挡沿的槽形滚道；旋转电机的外壳法兰和平移支架固定连接，旋转齿轮和旋转电机的输出轴固定连接；旋转部包括圆环形的圆环转盘、圆筒状的转筒和转筒齿轮，圆环转盘有转盘正面和转盘背面两个端面，转筒的一端和转盘背面固定连接，转筒齿轮套在转筒的外围并与转筒固定连接，圆环转盘、转筒和转筒齿轮三者的轴心线重合；四个槽滚轮围绕在圆环转盘的周围，槽滚轮的槽形滚道与圆环转盘的外圆周面成相切的状态，槽滚轮的两个挡沿分别挡住转盘正面和转盘背面的边缘，圆环转盘在四个槽滚轮的共同约束作用下只能旋转运动，即圆环转盘与平移部之间组成了转动副；旋转齿轮和转筒齿轮啮合，旋转电机通电旋转时，通过旋转齿轮-转筒齿轮的组合驱动旋转部转动；

平移部还包括正面内槽环、正面槽环接头、正面密封圈、背面槽环接头、背面密封圈和背面内槽环，正面内槽环和背面内槽环分别与平移支架固定连接；

正面内槽环是一个圆环，正面内槽环的内侧沿圆周方向设有一个正面通油槽和两个正面密封槽，两个正面密封槽位于正面通油槽的两侧，正面内槽环套在转筒的外围，两个正面密封圈分别嵌在两个正面密封槽内，正面密封圈被嵌在正面密封槽和转筒的外圆柱面之间形成两对环形的密封面，正面通油槽形成与外界密封隔绝的空间；正面内槽环的外圆柱表面上还设有正面槽环接头，正面槽环接头透过正面内槽环的壁与正面通油槽连通，正面槽环接头连接在正面内槽环上，随着平移部平移，不做任何旋转运动；转筒的内圆柱面上还设有正面液缸接头，正面液缸接头透过转筒的壁与正面通油槽连通，正面液缸接头随着旋转部一起旋转；

背面内槽环是一个圆环，背面内槽环的内侧沿圆周方向设有一个背面通油槽和两个背面密封槽，两个背面密封槽位于背面通油槽的两侧，背面内槽环套在转筒的外围，两个背面密封圈分别嵌在两个背面密封槽内，背面密封圈被嵌在背面密封槽和转筒的外圆柱面之间形成两对环形的密封面，背面通油槽形成与外界密封隔绝的空间；背面内槽环的外圆柱表面上还设有背面槽环接头，背面槽环接头透过背面内槽环的壁与背面通油槽连通，背面槽环接头连接在背面内槽环上，随着平移部平移，不做任何旋转运动；转筒的内圆柱面上还设有背面液缸接头，背面液缸接头透过转筒的壁与背面通油槽连通，背面液缸接头随着旋转部一起旋转；

旋转部还包括设置在转盘正面的正面主动部、正面被动部和正面介齿轮；正面主动部包括正面主动夹、正面主动滑块、正面主动导轨、正面主动齿条和正面液压缸，正面主动导轨与转盘正面固定连接，正面主动导轨与圆环转盘的一个半径重合，正面主动滑块和正面主动导轨组成直线导轨副，正面主动夹、正面主动齿条和正面液压缸的活塞杆末端分别和正面主动滑块固定连接，正面液压缸的缸体和转盘正面固定连接，正面介齿轮通过转动副和转盘正面连接，正面主动齿条和正面介齿轮啮合；正面被动部包括正面被动夹、正面被动滑块、正面被动导轨和正面被动齿条，正面被动导轨与转盘正面固定连接，正面被动导轨与圆环转盘的一个半径重合，正面被动导轨与正面主动导轨隔着圆环转盘的圆心相对，正面被动导轨与正面主动导轨位于圆环转盘的同一条直径上，正面被动滑块和正面被动导轨组成直线导轨副，正面被动夹和正面被动齿条分别和正面被动滑块固定连接，正面被动齿条和正面介齿轮啮合，正面被动齿条的齿和正面主动齿条的齿相对，即正面被动齿条和正面主动齿条分布于正面介齿轮的两侧；当正面液压缸通入压力液压油，驱动正面主动滑块沿正面主动导轨向圆环转盘的圆心方向平移时，正面主动夹、正面主动齿条随着一起平移，正面主动夹也移向圆心方向，正面主动齿条通过正面介齿轮驱动正面被动齿条沿相反的方向平移，被动齿条又驱动正面被动夹和正面被动滑块沿正面被动导轨向圆环转盘的圆心方向平移，即正面主动夹和正面被动夹同步相向平移，如果中间有矩管或圆管则被夹持；

旋转部还包括设置在转盘背面的背面主动部、背面被动部和背面介齿轮；背面主动部包括背面主动夹、背面主动滑块、背面主动导轨、背面主动齿条和背面液压缸，背面主动导轨与转盘背面固定连接，背面主动导轨与圆环转盘的一个半径重合，并且和正面主动导轨的方向相垂直，背面主动滑块和背面主动导轨组成直线导轨副，背面主动夹、背面主动齿条和背面液压缸的活塞杆末端分别和背面主动滑块固定连接，背面液压缸的缸体和转盘背面固定连接，背面介齿轮通过转动副和转盘背面连接，背面主动齿条和背面介齿轮啮合；背面被动部包括背面被动夹、背面被动滑块、背面被动导轨和背面被动齿条，背面被动导轨与转盘背面固定连接，背面被动导轨与圆环转盘的一个半径重合，背面被动导轨与背面主动导轨隔着圆环转盘的圆心相对，背面被动导轨与背面主动导轨位于圆环转盘的同一条直径上，背面被动滑块和背面被动导轨组成直线导轨副，背面被动夹和背面被动齿条分别和背面被动滑块固定连接，背面被动齿条和背面介齿轮啮合，背面被动齿条的齿和背面主动齿条的齿相对，即背面被动齿条和背面主动齿条分布于背面介齿轮的两侧；当背面液压缸通入压力液压油，驱动背面主动滑块沿背面主动导轨向圆环转盘的圆心方向平移时，背面主动夹、背面主动齿条随着一起平移，背面主动夹也移向圆心方向，背面主动齿条通过背面介齿轮驱动背面被动齿条沿相反的方向平移，被动齿条又驱动背面被动夹和背面被动滑块沿背面被动导轨向圆心方向平移，即背面主动夹和背面被动夹同步相向平移，如果中间有矩管或圆管则被夹持，并且矩管或圆管的中心线正好和圆环转盘的中心线重合；

以上所述的正面液压缸和背面液压缸是单作用液压缸，在自然状态下在弹簧的作用下活塞杆处于伸出状态，向液压缸的有杆腔通入压力液压油时驱动活塞杆缩进缸体内；

正面液压缸的前腔通过液压软管和正面液缸接头与正面通油槽连通；平移部还包括二位三通电磁阀I，二位三通电磁阀I包括电磁阀I工作口、电磁阀I压力口、电磁阀I回油口和电磁阀I电磁铁，电磁阀I工作口通过液压软管和正面槽环接头与正面通油槽连通，电磁阀I压力口与液压油源相接；电磁阀I工作口与电磁阀I压力口之间断开，或者在电磁阀I电磁铁通电后电磁阀I工作口与电磁阀I压力口连通；

背面液压缸的前腔通过液压软管和背面液缸接头与背面通油槽连通；平移部还包括二位三通电磁阀II，二位三通电磁阀II包括电磁阀II工作口I、电磁阀II压力口、电磁阀II回油口和电磁阀II电磁铁，电磁阀II工作口通过液压软管和背面槽环接头与背面通油槽连通，电磁阀II压力口与液压油源相接；电磁阀II工作口与电磁阀II压力口之间断开，或者在电磁阀II电磁铁通电后电磁阀II工作口与电磁阀II压力口连通。

以夹持矩管为例说明本发明的工作过程。

1)两个平移电机分别通过平移齿轮-底座齿条的组合驱动两个对中夹紧器沿底座导轨朝相互远离的方向平移，然后通过其它吊装搬运设备比如起重机或者搬运机器人把待加工的矩管悬在中间。

2)两个对中夹紧器在平移电机的驱动下相对平移，直到矩管的两端分别插入到正面主动夹、正面被动夹、背面主动夹和背面被动夹的包围范围内。

3)同时使电磁阀I电磁铁和电磁阀II电磁铁通电。

4)电磁阀I通电后驱动二位三通电磁阀I换向，则电磁阀I工作口与电磁阀I压力口之间由断开状态变换成连通状态，压力液压油由液压油源通过电磁阀I压力口、电磁阀I工作口、正面槽环接头进入到正面通油槽，不管转筒旋转到什么角度，压力液压油总是能流到正面液缸接头，然后进入正面液压缸的前腔。同时，压力液压油也在经过电磁阀II压力口、电磁阀II工作口、背面槽环接头、背面通油槽、背面液缸接头进入背面液压缸的前腔。

5)压力液压油驱动正面液压缸的活塞杆平移，正面主动滑块和正面主动夹沿正面主动导轨向圆环转盘的圆心方向平移，正面主动齿条随着一起平移，正面主动齿条通过正面介齿轮驱动正面被动齿条沿相反的方向平移，正面被动齿条又驱动正面被动夹和正面被动滑块沿正面被动导轨向圆环转盘的圆心方向平移，即正面主动夹和正面被动夹同步相向平移，把矩管的一端夹在正中间。同理背面主动夹和背面被动夹也同样地在相垂直的方向上把矩管的这一端夹在正中间。这时矩管的中心线和圆环转盘的中心线正好重合。同时矩管的另一端也被另一个对中夹紧器夹住，矩管的中心线和圆环转盘的中心线也正好重合。

6)启动切割设备开始切割，在必要的时候，启动旋转电机，则通过旋转齿轮和转筒齿轮驱动圆环转盘旋转，矩管也随着一起旋转，把矩管上待切割的位置翻转到朝上最方便切割的角度。在旋转的过程中，正面密封圈嵌在正面密封槽和转筒的外圆柱面之间形成的两对环形密封面和背面密封圈嵌在背面密封槽和转筒的外圆柱面之间形成的两对环形的密封面相互摩擦但是始终处于密封状态，压力液压油不会从结合面泄漏，所以矩管也能保持被夹紧的状态。

本发明的有益效果：

本发明巧妙地把压力液压油通入到旋转的系统内，避免了液压软管拧转在一起，使旋转部可以无限制地连续旋转，使用非常方便。

本发明巧妙地使用一个介齿轮带动两个齿条同步反向平移，使矩管或圆管的中心线能很好地与圆环转盘的中心线重合，对于智能切割设备的示教或编程非常有利，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。

本发明能程序控制，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。

附图说明

图1是本发明实施例的三维结构示意图；

图2是对中夹紧器1的正视图；

图3是图2中沿A-A线的剖视图；

图4是图3中B向视图；

图5是平移部12的三维结构示意图；

图6是正面内槽环126的三维结构示意图；

图7是背面内槽环127的三维结构示意图；

图8是旋转部11从正面观察的三维结构示意图；

图9是旋转部11从背面观察的局部剖视三维结构示意图；

图10是正面主动部111的三维结构示意图；

图11是正面被动部112的三维结构示意图；

图12是背面主动部113的三维结构示意图；

图13是背面被动部114的三维结构示意图；

图14是正面液压缸1115的液压原理图；

图15是背面液压缸1135的液压原理图；

图中所示：1.对中夹紧器；11.旋转部；111.正面主动部；1111.正面主动夹；1112.正面主动滑块；1113.正面主动导轨；1114.正面主动齿条；1115.正面液压缸；112.正面被动部；1121.正面被动夹；1122.正面被动滑块；1123.正面被动导轨；1124.正面被动齿条；113.背面主动部；1131.背面主动夹；1132.背面主动滑块；1133.背面主动导轨；1134.背面主动齿条；1135.背面液压缸；114.背面被动部；1141.背面被动夹；1142.背面被动滑块；1143.背面被动导轨；1144.背面被动齿条；115.圆环转盘；1151.转盘正面；1152.转盘背面；116.转筒齿轮；117.转筒；1171.正面液缸接头；1172.背面液缸接头；1181.正面介齿轮；1182.背面介齿轮；12.平移部；121.平移支架；122.槽滚轮；1231.旋转电机；1232.旋转齿轮；1241.平移电机；1242.平移齿轮；125.平移滑块；126.正面内槽环；1261.正面槽环接头；1262.正面通油槽；1263.正面密封槽；1264.正面密封圈；127.背面内槽环；1271.背面槽环接头；1272.背面通油槽；1273.背面密封槽；1274.背面密封圈；2.底座组件；21.底座；22.底座导轨；23.底座齿条；3.矩管；4.二位三通电磁阀I；AI.电磁阀I工作口；PI.电磁阀I压力口；TI.电磁阀I回油口；YI.电磁阀I电磁铁；5.二位三通电磁阀II；AII.电磁阀II工作口；PII.电磁阀II压力口；TII.电磁阀II回油口；YII.电磁阀II电磁铁；6.液压油源。

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15。

一种矩管或圆管智能对中夹持旋转装置，包括两个对中夹紧器1和一个底座组件2；

对中夹紧器1包括旋转部11和平移部12，平移部12包括平移支架121、平移电机1241、平移齿轮1242和平移滑块125，平移电机1241的外壳法兰和平移滑块125分别与平移支架121固定连接，平移齿轮1242和平移电机1241的输出轴固定连接；底座组件2包括底座21、底座导轨22和底座齿条23，底座导轨22和底座齿条23分别与底座21固定连接；平移滑块125与底座导轨22组成直线导轨副，平移齿轮1242与底座齿条23啮合，平移电机1241通过平移齿轮1242-底座齿条23的组合驱动平移部12沿直线导轨平移；

平移部12还包括四个排列成圆形的槽滚轮122、旋转电机1231和旋转齿轮1232；槽滚轮122与平移支架121通过转动副相连，四个槽滚轮122的轴心线分别平行，槽滚轮122上有带挡沿的槽形滚道；旋转电机1231的外壳法兰和平移支架121固定连接，旋转齿轮1232和旋转电机1231的输出轴固定连接；旋转部11包括圆环形的圆环转盘115、圆筒状的转筒117和转筒齿轮116，圆环转盘115有转盘正面1151和转盘背面1152两个端面，转筒117的一端和转盘背面1152固定连接，转筒齿轮116套在转筒117的外围并与转筒117固定连接，圆环转盘115、转筒117和转筒齿轮116三者的轴心线重合；四个槽滚轮122围绕在圆环转盘115的周围，槽滚轮122的槽形滚道与圆环转盘115的外圆周面成相切的状态，槽滚轮122的两个挡沿分别挡住转盘正面1151和转盘背面1152的边缘，圆环转盘115在四个槽滚轮122的共同约束作用下只能旋转运动，即圆环转盘115与平移部12之间组成了转动副；旋转齿轮1232和转筒齿轮116啮合，旋转电机1231通电旋转时，通过旋转齿轮1232-转筒齿轮116的组合驱动旋转部11转动；

平移部12还包括正面内槽环126、正面槽环接头1261、正面密封圈1264、背面槽环接头1271、背面密封圈1274和背面内槽环127，正面内槽环126和背面内槽环127分别与平移支架121固定连接；

正面内槽环126是一个圆环，正面内槽环126的内侧沿圆周方向设有一个正面通油槽1262和两个正面密封槽1263，两个正面密封槽1263位于正面通油槽1262的两侧，正面内槽环126套在转筒117的外围，两个正面密封圈1264分别嵌在两个正面密封槽1263内，正面密封圈1264被嵌在正面密封槽1263和转筒117的外圆柱面之间形成两对环形的密封面，正面通油槽1262形成与外界密封隔绝的空间；正面内槽环126的外圆柱表面上还设有正面槽环接头1261，正面槽环接头1261透过正面内槽环126的壁与正面通油槽1262连通，正面槽环接头1261连接在正面内槽环126上，随着平移部12平移，不做任何旋转运动；转筒117的内圆柱面上还设有正面液缸接头1171，正面液缸接头1171透过转筒117的壁与正面通油槽1262连通，正面液缸接头1171随着旋转部11一起旋转；

背面内槽环127是一个圆环，背面内槽环127的内侧沿圆周方向设有一个背面通油槽1272和两个背面密封槽1273，两个背面密封槽1273位于背面通油槽1272的两侧，背面内槽环127套在转筒117的外围，两个背面密封圈1274分别嵌在两个背面密封槽1273内，背面密封圈1274被嵌在背面密封槽1273和转筒117的外圆柱面之间形成两对环形的密封面，背面通油槽1272形成与外界密封隔绝的空间；背面内槽环127的外圆柱表面上还设有背面槽环接头1271，背面槽环接头1271透过背面内槽环127的壁与背面通油槽1272连通，背面槽环接头1271连接在背面内槽环127上，随着平移部12平移，不做任何旋转运动；转筒117的内圆柱面上还设有背面液缸接头1171，背面液缸接头1171透过转筒117的壁与背面通油槽1272连通，背面液缸接头1171随着旋转部11一起旋转；

旋转部11还包括设置在转盘正面1151的正面主动部111、正面被动部112和正面介齿轮1181；正面主动部111包括正面主动夹1111、正面主动滑块1112、正面主动导轨1113、正面主动齿条1114和正面液压缸1115，正面主动导轨1113与转盘正面1151固定连接，正面主动导轨1113与圆环转盘115的一个半径重合，正面主动滑块1112和正面主动导轨1113组成直线导轨副，正面主动夹1111、正面主动齿条1114和正面液压缸1115的活塞杆末端分别和正面主动滑块1112固定连接，正面液压缸1115的缸体和转盘正面1151固定连接，正面介齿轮1181通过转动副和转盘正面1151连接，正面主动齿条1114和正面介齿轮1181啮合；正面被动部112包括正面被动夹1121、正面被动滑块1122、正面被动导轨1123和正面被动齿条1124，正面被动导轨1123与转盘正面1151固定连接，正面被动导轨1123与圆环转盘115的一个半径重合，正面被动导轨1123与正面主动导轨1113隔着圆环转盘115的圆心相对，正面被动导轨1123与正面主动导轨1113位于圆环转盘115的同一条直径上，正面被动滑块1122和正面被动导轨1123组成直线导轨副，正面被动夹1121和正面被动齿条1124分别和正面被动滑块1122固定连接，正面被动齿条1124和正面介齿轮1181啮合，正面被动齿条1124的齿和正面主动齿条1114的齿相对，即正面被动齿条1124和正面主动齿条1114分布于正面介齿轮1181的两侧；当正面液压缸1115通入压力液压油，驱动正面主动滑块1112沿正面主动导轨1113向圆心方向平移时，正面主动夹1111、正面主动齿条1114随着一起平移，正面主动夹1111也移向圆环转盘115的圆心方向，正面主动齿条1114通过正面介齿轮1181驱动正面被动齿条1124沿相反的方向平移，被动齿条1124又驱动正面被动夹1121和正面被动滑块1122沿正面被动导轨1123向圆环转盘115的圆心方向平移，即正面主动夹1111和正面被动夹1121同步相向平移，如果中间有矩管或圆管则被夹持；

旋转部11还包括设置在转盘背面1152的背面主动部113、背面被动部114和背面介齿轮1182；背面主动部113包括背面主动夹1131、背面主动滑块1132、背面主动导轨1133、背面主动齿条1134和背面液压缸1135，背面主动导轨1133与转盘背面1152固定连接，背面主动导轨1133与圆环转盘115的一个半径重合，并且和正面主动导轨1113相垂直，背面主动滑块1132和背面主动导轨1133组成直线导轨副，背面主动夹1131、背面主动齿条1134和背面液压缸1135的活塞杆末端分别和背面主动滑块1132固定连接，背面液压缸1135的缸体和转盘背面1152固定连接，背面介齿轮1182通过转动副和转盘背面1152连接，背面主动齿条1134和背面介齿轮1182啮合；背面被动部114包括背面被动夹1141、背面被动滑块1142、背面被动导轨1143和背面被动齿条1144，背面被动导轨1143与转盘背面1152固定连接，背面被动导轨1143与圆环转盘115的一个半径重合，背面被动导轨1143与背面主动导轨1133隔着圆环转盘115的圆心相对，背面被动导轨1143与背面主动导轨1133位于圆环转盘115的同一条直径上，背面被动滑块1142和背面被动导轨1143组成直线导轨副，背面被动夹1141和背面被动齿条1144分别和背面被动滑块1142固定连接，背面被动齿条1144和背面介齿轮1182啮合，背面被动齿条1144的齿和背面主动齿条1134的齿相对，即背面被动齿条1144和背面主动齿条1134分布于背面介齿轮1182的两侧；当背面液压缸1135通入压力液压油，驱动背面主动滑块1132沿背面主动导轨1133向圆环转盘115的圆心方向平移时，背面主动夹1131、背面主动齿条1134随着一起平移，背面主动夹1131也移向圆心方向，背面主动齿条1134通过背面介齿轮1182驱动背面被动齿条1144沿相反的方向平移，被动齿条1144又驱动背面被动夹1141和背面被动滑块1142沿背面被动导轨1143向圆环转盘115的圆心方向平移，即背面主动夹1131和背面被动夹1141同步相向平移，如果中间有矩管或圆管则被夹持，并且矩管的中心线正好和圆环转盘的中心线重合；

以上所述的正面液压缸1115和背面液压缸1135是单作用液压缸，在自然状态下在弹簧的作用下活塞杆处于伸出状态，向液压缸的有杆腔通入压力液压油时驱动活塞杆缩进缸体内；

正面液压缸1115的前腔通过液压软管和正面液缸接头1171与正面通油槽1262连通；平移部12还包括二位三通电磁阀I 4，二位三通电磁阀I 4包括电磁阀I工作口AI、电磁阀I压力口PI、电磁阀I回油口TI和电磁阀I电磁铁YI，电磁阀I工作口AI通过液压软管和正面槽环接头1261与正面通油槽1262连通，电磁阀I压力口PI与液压油源6相接；电磁阀I工作口AI与电磁阀I压力口PI之间断开，或者在电磁阀I电磁铁YI通电后电磁阀I工作口AI与电磁阀I压力口PI连通；

背面液压缸1135的前腔通过液压软管和背面液缸接头1172与背面通油槽1272连通；平移部12还包括二位三通电磁阀II 5，二位三通电磁阀II 5包括电磁阀II工作口AII、电磁阀II压力口PII、电磁阀II回油口TII和电磁阀II电磁铁YII，电磁阀II工作口AII通过液压软管和背面槽环接头1271与背面通油槽1272连通，电磁阀II压力口PII与液压油源6相接；电磁阀II工作口AII与电磁阀II压力口PII之间断开，或者在电磁阀II电磁铁YII通电后电磁阀II工作口AII与电磁阀II压力口PII连通。

本实施例的工作过程是这样的。

1)两个平移电机1241分别通过平移齿轮1242-底座齿条23的组合驱动两个对中夹紧器1沿底座导轨22朝相互远离的方向平移，然后通过其它吊装搬运设备比如起重机或者搬运机器人把待加工的矩管3悬在中间。

2)两个对中夹紧器1在平移电机1241的驱动下相对平移，直到矩管3的两端分别插入到正面主动夹1111、正面被动夹1121、背面主动夹1131和背面被动夹1141的包围范围内。

3)同时使电磁阀I电磁铁YI和电磁阀II电磁铁YII通电。

4)电磁阀I通电后驱动二位三通电磁阀I 4换向，则电磁阀I工作口AI与电磁阀I压力口PI之间由断开状态变换成连通状态，压力液压油由液压油源6通过电磁阀I压力口PI、电磁阀I工作口AI、正面槽环接头1261进入到正面通油槽1262，不管转筒117旋转到什么角度，压力液压油总是能流到正面液缸接头1171，然后进入正面液压缸1115的前腔。同时，压力液压油也在经过电磁阀II压力口PII、电磁阀II工作口AII、背面槽环接头1271、背面通油槽1272、背面液缸接头1172进入背面液压缸1135的前腔。

5)压力液压油驱动正面液压缸1115的活塞杆平移，正面主动滑块1112和正面主动夹1111沿正面主动导轨1113向圆心方向平移，正面主动齿条1114随着一起平移，正面主动齿条1114通过正面介齿轮1181驱动正面被动齿条1124沿相反的方向平移，正面被动齿条1124又驱动正面被动夹1121和正面被动滑块1122沿正面被动导轨1123向圆环转盘的圆心方向平移，即正面主动夹1111和正面被动夹1121同步相向平移，把矩管3的一端夹在正中间。同理背面主动夹1131和背面被动夹1141也同样地在相垂直的方向上把矩管3的这一端夹在正中间。这时矩管3的中心线和圆环转盘115的中心线正好重合。同时矩管3的另一端也被另一个对中夹紧器1夹住，矩管3的中心线和圆环转盘115的中心线也正好重合。

6)启动切割设备开始切割，在必要的时候，启动旋转电机1231，则通过旋转齿轮1232和转筒齿轮116驱动圆环转盘115旋转，矩管3也随着一起旋转，把矩管3上待切割的位置翻转到朝上最方便切割的角度。在旋转的过程中，正面密封圈1264嵌在正面密封槽1263和转筒117的外圆柱面之间形成的两对环形的密封面和背面密封圈1274嵌在背面密封槽1273和转筒117的外圆柱面之间形成的两对环形的密封面相互摩擦但是始终处于密封状态，压力液压油不会从结合面泄漏，所以矩管3也能保持被夹紧的状态。

本实施例的有益效果：

本实施例巧妙地把压力液压油通入到旋转的系统内，避免了液压软管拧转在一起，使旋转部11可以无限制地连续旋转，使用非常方便。

本实施例巧妙地使用一个介齿轮带动两个齿条同步反向平移，使矩管3的中心线能很好地与圆环转盘115的中心线重合，对于智能切割设备的示教或编程非常有利，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。

本实施例能程序控制，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。

Claims (1)

1.一种矩管或圆管智能对中夹持旋转装置，其特征在于，包括两个对中夹紧器和一个底座组件；

对中夹紧器包括旋转部和平移部，平移部包括平移支架、平移电机、平移齿轮和平移滑块，平移电机的外壳法兰和平移滑块分别与平移支架固定连接，平移齿轮和平移电机的输出轴固定连接；底座组件包括底座、底座导轨和底座齿条，底座导轨和底座齿条分别与底座固定连接；平移滑块与底座导轨组成直线导轨副，平移齿轮与底座齿条啮合，平移电机通过平移齿轮-底座齿条的组合驱动平移部沿直线导轨平移；

平移部还包括四个排列成圆形的槽滚轮、旋转电机和旋转齿轮；槽滚轮与平移支架通过转动副相连，四个槽滚轮的轴心线分别平行，槽滚轮上有带挡沿的槽形滚道；旋转电机的外壳法兰和平移支架固定连接，旋转齿轮和旋转电机的输出轴固定连接；旋转部包括圆环形的圆环转盘、圆筒状的转筒和转筒齿轮，圆环转盘有转盘正面和转盘背面两个端面，转筒的一端和转盘背面固定连接，转筒齿轮套在转筒的外围并与转筒固定连接，圆环转盘、转筒和转筒齿轮三者的轴心线重合；四个槽滚轮围绕在圆环转盘的周围，槽滚轮的槽形滚道与圆环转盘的外圆周面靠紧成相切的状态，槽滚轮的两个挡沿分别挡住转盘正面和转盘背面的边缘，即圆环转盘与平移部之间组成了转动副；旋转齿轮和转筒齿轮啮合，旋转电机通过旋转齿轮-转筒齿轮的组合驱动旋转部转动；

平移部还包括正面内槽环、正面槽环接头、正面密封圈、背面槽环接头、背面密封圈和背面内槽环，正面内槽环和背面内槽环分别与平移支架固定连接；

正面内槽环是一个圆环，正面内槽环的内侧沿圆周方向设有一个正面通油槽和两个正面密封槽，两个正面密封槽位于正面通油槽的两侧，正面内槽环套在转筒的外围，两个正面密封圈分别嵌在两个正面密封槽内，正面密封圈被嵌在正面密封槽和转筒的外圆柱面之间形成两对环形的密封面，正面通油槽形成与外界密封隔绝的空间；正面内槽环的外圆柱表面上还设有正面槽环接头，正面槽环接头透过正面内槽环的壁与正面通油槽连通，正面槽环接头连接在正面内槽环上；转筒的内圆柱面上还设有正面液缸接头，正面液缸接头透过转筒的壁与正面通油槽连通；

背面内槽环是一个圆环，背面内槽环的内侧沿圆周方向设有一个背面通油槽和两个背面密封槽，两个背面密封槽位于背面通油槽的两侧，背面内槽环套在转筒的外围，两个背面密封圈分别嵌在两个背面密封槽内，背面密封圈被嵌在背面密封槽和转筒的外圆柱面之间形成两对环形的密封面，背面通油槽形成与外界密封隔绝的空间；背面内槽环的外圆柱表面上还设有背面槽环接头，背面槽环接头透过背面内槽环的壁与背面通油槽连通，背面槽环接头连接在背面内槽环上；转筒的内圆柱面上还设有背面液缸接头，背面液缸接头透过转筒的壁与背面通油槽连通；

旋转部还包括设置在转盘正面的正面主动部、正面被动部和正面介齿轮；正面主动部包括正面主动夹、正面主动滑块、正面主动导轨、正面主动齿条和正面液压缸，正面主动导轨与转盘正面固定连接，正面主动导轨与圆环转盘的一个半径重合，正面主动滑块和正面主动导轨组成直线导轨副，正面主动夹、正面主动齿条和正面液压缸的活塞杆末端分别和正面主动滑块固定连接，正面液压缸的缸体和转盘正面固定连接，正面介齿轮通过转动副和转盘正面连接，正面主动齿条和正面介齿轮啮合；正面被动部包括正面被动夹、正面被动滑块、正面被动导轨和正面被动齿条，正面被动导轨与转盘正面固定连接，正面被动导轨与圆环转盘的一个半径重合，正面被动导轨与正面主动导轨隔着圆环转盘的圆心相对，正面被动导轨与正面主动导轨位于圆环转盘的同一条直径上，正面被动滑块和正面被动导轨组成直线导轨副，正面被动夹和正面被动齿条分别和正面被动滑块固定连接，正面被动齿条和正面介齿轮啮合，正面被动齿条的齿和正面主动齿条的齿相对，即正面被动齿条和正面主动齿条分布于正面介齿轮的两侧；正面液压缸驱动正面主动滑块沿正面主动导轨向圆环转盘的圆心方向平移，正面主动夹、正面主动齿条随着一起平移，正面主动夹也移向圆心方向，正面主动齿条通过正面介齿轮驱动正面被动齿条沿相反的方向平移，被动齿条驱动正面被动夹和正面被动滑块沿正面被动导轨向圆环转盘的圆心方向平移；

旋转部还包括设置在转盘背面的背面主动部、背面被动部和背面介齿轮；背面主动部包括背面主动夹、背面主动滑块、背面主动导轨、背面主动齿条和背面液压缸，背面主动导轨与转盘背面固定连接，背面主动导轨与圆环转盘的一个半径重合，并且和正面主动导轨的方向相垂直，背面主动滑块和背面主动导轨组成直线导轨副，背面主动夹、背面主动齿条和背面液压缸的活塞杆末端分别和背面主动滑块固定连接，背面液压缸的缸体和转盘背面固定连接，背面介齿轮通过转动副和转盘背面连接，背面主动齿条和背面介齿轮啮合；背面被动部包括背面被动夹、背面被动滑块、背面被动导轨和背面被动齿条，背面被动导轨与转盘背面固定连接，背面被动导轨与圆环转盘的一个半径重合，背面被动导轨与背面主动导轨隔着圆环转盘的圆心相对，背面被动导轨与背面主动导轨位于圆环转盘的同一条直径上，背面被动滑块和背面被动导轨组成直线导轨副，背面被动夹和背面被动齿条分别和背面被动滑块固定连接，背面被动齿条和背面介齿轮啮合，背面被动齿条的齿和背面主动齿条的齿相对，即背面被动齿条和背面主动齿条分布于背面介齿轮的两侧；背面液压缸驱动背面主动滑块沿背面主动导轨向圆环转盘的圆心方向平移，背面主动夹、背面主动齿条随着一起平移，背面主动夹也移向圆心方向，背面主动齿条通过背面介齿轮驱动背面被动齿条沿相反的方向平移，被动齿条又驱动背面被动夹和背面被动滑块沿背面被动导轨向圆心方向平移；

以上所述的正面液压缸和背面液压缸是单作用液压缸，在自然状态下在弹簧的作用下活塞杆处于伸出状态；

正面液压缸的前腔通过液压软管和正面液缸接头与正面通油槽连通；平移部还包括二位三通电磁阀I，二位三通电磁阀I包括电磁阀I工作口、电磁阀I压力口、电磁阀I回油口和电磁阀I电磁铁，电磁阀I工作口通过液压软管和正面槽环接头与正面通油槽连通，电磁阀I压力口与液压油源相接；电磁阀I工作口与电磁阀I压力口之间断开，或者在电磁阀I电磁铁通电后电磁阀I工作口与电磁阀I压力口连通；

背面液压缸的前腔通过液压软管和背面液缸接头与背面通油槽连通；平移部还包括二位三通电磁阀II，二位三通电磁阀II包括电磁阀II工作口、电磁阀II压力口、电磁阀II回油口和电磁阀II电磁铁，电磁阀II工作口通过液压软管和背面槽环接头与背面通油槽连通，电磁阀II压力口与液压油源相接；电磁阀II工作口与电磁阀II压力口之间断开，或者在电磁阀II电磁铁通电后电磁阀II工作口与电磁阀II压力口连通。