CN109304567A - 一种用于环形零件焊接的柔性工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于环形零件焊接的柔性工装，属于机械工装领域。柔性工装包括第一工装和第二工装，第一工装包括装夹部和套筒，第二工装包括装夹部和螺柱，两个装夹部均包括外壳、驱动机构、传动机构和固定组件，驱动机构固定安装在外壳上，传动机构包括锥齿盘、锥齿轮和与螺杆，驱动机构与锥齿盘传动连接，各锥齿轮分别同轴安装在各自对应的螺杆的一端，每个锥齿轮均与锥齿盘相啮合，固定组件包括固定块，各固定块均与各自对应的螺杆螺纹配合，外壳上设置有与各螺杆一一对应的滑槽，各滑槽均沿各自对应的螺杆的轴向延伸，各固定块分别可滑动地设置在各自对应的滑槽中，螺柱同轴插装在套筒内。本发明可以适用于多种规格的环形零件焊接。

Description

一种用于环形零件焊接的柔性工装

技术领域

本发明属于机械工装领域，特别涉及一种用于环形零件焊接的柔性工装。

背景技术

对于一些特定的环形零件来说，为了保证其焊接质量、防止焊接变形，一般需要单独设计专用的焊接工装。但是由于该类零件产量通常较小，所以导致专用焊接工装的重复利用率非常低，并且该类零件一旦不再生产，专用的焊接工装也将随之废弃，造成大量的浪费。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于环形零件焊接的柔性工装，可以适用于多种规格的环形零件。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种用于环形零件焊接的柔性工装，所述柔性工装包括第一工装、第二工装和内撑机构，所述第一工装包括装夹部和套筒，所述第二工装包括装夹部和螺柱，两个所述装夹部均包括外壳、驱动机构、传动机构和固定组件，对于任一个所述装夹部，所述驱动机构固定安装在所述外壳上，所述传动机构包括锥齿盘、至少三个锥齿轮和与各所述锥齿轮一一对应的螺杆，所述锥齿盘可转动地安装在所述外壳内，所述驱动机构与所述锥齿盘传动连接，每个所述螺杆均可转动地设置在所述外壳内，每个所述螺杆均垂直于所述锥齿盘的轴线，且每相邻两个所述螺杆之间的夹角相同，各所述锥齿轮分别同轴安装在各自对应的所述螺杆的一端，每个所述锥齿轮均与所述锥齿盘相啮合，所述固定组件包括与各所述螺杆一一对应的固定块，各所述固定块分别套装在各自对应的所述螺杆上，且各固定块均与各自对应的所述螺杆螺纹配合，所述外壳上设置有与各所述螺杆一一对应的滑槽，各所述滑槽均沿各自对应的所述螺杆的轴向延伸，各所述固定块分别可滑动地设置在各自对应的所述滑槽中；

所述套筒的一端固定安装在所述第一工装的外壳上，所述套筒的另一端内壁上同轴设置有环槽，所述环槽内同轴装嵌有螺纹锁紧环，所述螺纹锁紧环的内周壁上周向设置有内螺纹和锁紧弹圈，所述螺柱的一端固定安装在所述第二工装的外壳上，所述螺柱的另一端同轴插装在所述套筒的另一端内，且所述螺柱与所述套筒之间螺纹配合，所述螺纹锁紧环通过内螺纹与所述螺柱螺纹配合，所述锁紧弹圈套装在所述螺柱上；

所述内撑机构包括支撑座和多个内撑组件，所述支撑座同轴套装在所述套筒外，且所述支撑座与所述套筒螺纹配合，每个所述内撑组件均包括丝杆、第一锁紧螺母、第二锁紧螺母和撑块，对于任一个所述内撑组件，所述丝杆可轴向滑动地插装在所述支撑座的外壁上，所述丝杆的轴线与所述套筒的轴线相交且垂直，所述第一锁紧螺母和所述第二锁紧螺母均与所述丝杆螺纹配合，所述第一锁紧螺母和所述第二锁紧螺母分别位于所述支撑座的外壁的相反两侧，所述撑块固定安装在所述丝杆的远离所述套筒的一端上。

在本发明的一种实现方式中，每个所述固定块均包括滑座和涨块，对于任一个所述固定块，所述滑座可滑动地安装在对应的所述滑槽内，所述涨块可拆卸地安装在所述滑座上，且所述涨块凸出于所述滑槽的开口。

在本发明的另一种实现方式中，每个所述滑槽的两侧均设置有导向凹槽，两个所述导向凹槽均沿所述螺杆的长度方向布置，每个所述滑座的两侧均设置有导向凸起，两个所述导向凸起分别可滑动地插装在各自对应的所述导向凹槽内。

在本发明的又一种实现方式中，所述涨块远离所述锥齿盘的一侧面为外凸的弧面。

在本发明的又一种实现方式中，各所述涨块均通过螺栓可拆卸地安装在对应的所述滑座上。

在本发明的又一种实现方式中，所述锥齿盘的一侧同轴安装有棘轮，所述外壳内安装有棘爪，所述棘爪用于与所述棘轮相啮合。

在本发明的又一种实现方式中，所述棘轮的外径大于所述锥齿盘的外径。

在本发明的又一种实现方式中，所述外壳的中部设置有支撑圆环，所述支撑圆环的侧壁上周向设有与各所述螺杆一一对应的通孔，各所述螺杆可转动地插装在所述通孔内。

在本发明的又一种实现方式中，每个所述螺杆靠近所述锥齿轮的一端均同轴设置有轴套，所述轴套的外周壁与对应的所述通孔的内周壁转动配合。

在本发明的又一种实现方式中，所述驱动机构包括电机，所述电机固定安装在所述外壳上，所述电机的输出轴与所述锥齿盘同轴固定连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在通过本发明实施例所提供的柔性工装装夹环形零件时，首先起动第一工装和第二工装的驱动机构，以向传动机构提供动力，使得锥齿盘转动，从而使得每个螺杆均在各自对应的锥齿轮的带动下旋转，进而驱动与螺杆螺纹配合的固定块在滑槽中移动至与环形零件两端的尺寸相较合适的位置；接着将环形零件设置在外壳上，并通过螺柱和套筒之间的相对转动，来调节第一工装和第二工装之间的间距，以适应环形零件的轴向长度；然后调节第一锁紧螺母和第二锁紧螺母在对应的丝杆上的位置，使得丝杆可以轴向移动，以调节丝杆相对于支撑座的位置，从而能够使得每个撑块均与环形零件的内壁相抵，在每个撑块均能与环形零件的内壁相抵后，调节第一锁紧螺母和第二锁紧螺母，使得第一锁紧螺母和第二锁紧螺母分别夹紧在支撑座的外壁的相反两侧，进而实现丝杆在支撑座上的锁紧定位；最后再次通过上述过程驱动固定块在滑槽中移动，直至环形零件的一端在第一工装的多个固定块的作用下被固定在外壳上，环形零件的另一端在第二工装的多个固定块的作用下被固定在外壳上，从而实现了环形零件的夹持固定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的柔性工装的剖视图；

图2是本发明实施例提供的柔性工装的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的柔性工装的A-A向剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种用于环形零件焊接的柔性工装，如图1所示，柔性工装包括第一工装A、第二工装B和内撑机构C，第一工装A包括装夹部100和套筒200，第二工装B包括装夹部100和螺柱300。

继续参见图1，两个装夹部100均包括外壳1、驱动机构2、传动机构3和固定组件4。

驱动机构2固定安装在外壳1上，传动机构3包括锥齿盘31、至少三个锥齿轮32和与各锥齿轮32一一对应的螺杆33，锥齿盘31可转动地安装在外壳1内，驱动机构2与锥齿盘31传动连接，每个螺杆33均可转动地设置在外壳1内，每个螺杆33均垂直于锥齿盘31的轴线，且每相邻两个螺杆33之间的夹角相同，各锥齿轮32分别同轴安装在各自对应的螺杆33的一端，每个锥齿轮32均与锥齿盘31相啮合。

固定组件4包括与各螺杆33一一对应的固定块41，各固定块41分别套装在各自对应的螺杆33上，且各固定块41均与各自对应的螺杆33螺纹配合，外壳1上设置有与各螺杆33一一对应的滑槽11，各滑槽11均沿各自对应的螺杆33的轴向延伸，各固定块41分别可滑动地设置在各自对应的滑槽11中。

再次参见图1，套筒200的一端固定安装在第一工装的外壳1上，套筒200的另一端内壁上同轴设置有环槽210，环槽210内同轴装嵌有螺纹锁紧环400，螺纹锁紧环400的内周壁上周向设置有内螺纹410和锁紧弹圈420，螺柱300的一端固定安装在第二工装的外壳1上，螺柱300的另一端同轴插装在套筒200的另一端内，且螺柱300与套筒200之间螺纹配合，螺纹锁紧环400通过内螺纹410与螺柱300螺纹配合，锁紧弹圈420套装在螺柱300上。

图2为柔性工装的结构示意图，结合图2，具体地，内撑机构C包括支撑座510和多个内撑组件520，支撑座510同轴套装在套筒200外，且支撑座510与套筒200螺纹配合，每个内撑组件520均包括丝杆521、第一锁紧螺母522、第二锁紧螺母523和撑块524，对于任一个内撑组件520，丝杆521可轴向滑动地插装在支撑座510的外壁上，丝杆521的轴线与套筒200的轴线相交且垂直，第一锁紧螺母522和第二锁紧螺母523均与丝杆521螺纹配合，第一锁紧螺母和第二锁紧螺母分别位于支撑座510的外壁的相反两侧，撑块524固定安装在丝杆521的远离套筒200的一端上。

在通过本发明实施例所提供的柔性工装装夹环形零件时，首先起动第一工装和第二工装的驱动机构，以向传动机构提供动力，使得锥齿盘转动，从而使得每个螺杆均在各自对应的锥齿轮的带动下旋转，进而驱动与螺杆螺纹配合的固定块在滑槽中移动至与环形零件两端的尺寸相较合适的位置；接着将环形零件设置在外壳上，并通过螺柱和套筒之间的相对转动，来调节第一工装和第二工装之间的间距，以适应环形零件的轴向长度；然后调节第一锁紧螺母和第二锁紧螺母在对应的丝杆上的位置，使得丝杆可以轴向移动，以调节丝杆相对于支撑座的位置，从而能够使得每个撑块均与环形零件的内壁相抵，在每个撑块均能与环形零件的内壁相抵后，调节第一锁紧螺母和第二锁紧螺母，使得第一锁紧螺母和第二锁紧螺母分别夹紧在支撑座的外壁的相反两侧，进而实现丝杆在支撑座上的锁紧定位；最后再次通过上述过程驱动固定块在滑槽中移动，直至环形零件的一端在第一工装的多个固定块的作用下被固定在外壳上，环形零件的另一端在第二工装的多个固定块的作用下被固定在外壳上，从而实现了环形零件的夹持固定。

在本实施例中，螺纹锁紧环400用于对螺柱300和套筒200的相对位置进行锁定。具体地，锁紧弹圈420的内径小于内螺纹410的内径，当锁紧弹圈420与螺柱300上的外螺纹接触后，螺柱300上的外螺纹会挤压锁紧弹圈420，使得在锁紧弹圈420的弹性势能作用下，螺纹锁紧环400与螺柱300之间的摩擦力得到提高，从而实现了螺柱300和套筒200之间锁紧。

可选地，锁紧弹圈420上也可以设置有与螺纹锁紧环400上的内螺纹410齿形相同的内螺纹，以便于锁紧弹圈420沿螺柱300做轴向移动。

可选地，锁紧弹圈420可以为橡胶结构件，从而可以利用橡胶的弹性使得锁紧弹圈420和螺柱300紧密的套装在一起。

在本实施例中，柔性工装包括四个固定块41，相应地，传动机构3包括四个螺杆33和四个锥齿轮32，相邻两个螺杆33之间的的夹角为90°(参见图3)。这样，可以实现对环形零件的稳固装夹。

在本实施例中，驱动机构2包括电机21，电机21固定安装在外壳1上，电机21的输出轴与锥齿盘31同轴固定连接。

在上述实现方式中，通过电机21实现了对锥齿盘31的驱动，使得锥齿盘31能够在外壳1中以自身的轴线为轴转动，从而通过各锥齿轮32和螺杆33实现了各固定块41的同步移动，进而保证了柔性工装对环形零件的稳固夹持。

继续参见图1，在本实施例中，每个固定块41均包括滑座411和涨块412，对于任一个固定块41，滑座411可滑动地安装在对应的滑槽11内，涨块412可拆卸地安装在滑座411上，且涨块412凸出于滑槽11的开口。

在上述实现方式中，滑座411上设置有螺纹孔，以与螺杆33螺纹配合，滑座411的外轮廓与滑槽11之间滑动配合，以避免滑座411在滑槽11内出现不必要的摆动。涨块412安装在滑座411的顶部，凸出于滑槽11的开口的涨块412可以与环形零件的内壁相抵，从而起到固定装夹环形零件的作用。

需要说明的是，在其他实施例中，如果需要夹紧环形零件的外壁，那么固定块41还可以包括夹块，夹块的安装方式与涨块412相同，同样也是安装在滑座411上。凸出于滑槽11的开口的夹块可以与环形零件的外壁相抵，从而起到固定装夹环形零件的作用。当然，为了避免涨块412和夹块之间产生干涉，通常在滑座411上仅安装涨块412和夹块中的一种。

具体地，每个滑槽11的两侧均设置有导向凹槽12(参见图2)，两个导向凹槽12均沿螺杆33的长度方向布置，每个滑座411的两侧均设置有导向凸起413，两个导向凸起413分别可滑动地插装在各自对应的导向凹槽12内。

在上述实现方式中，导向凸起413可以为长条状结构，导向凸起413和导向凹槽12滑动配合，以实现对滑座411的导向，并且还进一步地避免了滑座411在螺杆33的带动下产生不必要的旋转。

可选地，涨块412远离锥齿盘31的一侧面为外凸的弧面，从而可以更好的与环形零件的内壁相配合。

需要说明的是，夹块朝向锥齿盘31的一侧面为内凹的弧面，从而可以更好的与环形零件的外壁相配合。

可选地，各涨块412均通过螺栓414可拆卸地安装在对应的滑座411上，从而可以便于涨块412的拆装更换，以使得柔性工装可以适用于更多尺寸的环形零件。

相应的，各夹块均通过螺栓414可拆卸地安装在对应的滑座411上，从而可以便于夹块的拆装更换，以使得柔性工装可以适用于更多尺寸的环形零件

再次参见图1，在本实施例中，锥齿盘31的一侧同轴安装有棘轮51，外壳1内安装有棘爪52，棘爪52用于与棘轮51相啮合。

在上述实现方式中，当需要锥齿盘31转动时，棘爪52与棘轮51之间为脱开状态，棘轮51可以随着锥齿盘31一同转动；当需要锁死锥齿盘31时，棘爪52与棘轮51之间为啮合状态，棘爪52限制棘轮51转动，从而同时限制了锥齿盘31的转动。

可选地，棘爪52可以通过微型电机拨动，微型电机设置在外壳1内，微型电机的输出轴与棘爪52传动连接，以实现柔性工装的自动化工作。

可选地，棘轮51的外径大于锥齿盘31的外径，从而使得棘轮51的力矩较大，以更稳固的限制锥齿盘31的转动。

在本实施例中，外壳1的中部设置有支撑圆环13，支撑圆环13的侧壁上周向设有与各螺杆33一一对应的通孔，各螺杆33可转动地插装在通孔内。

在上述实现方式中，由于螺杆33较长，所以需要通过支撑圆环13对螺杆33进行支撑，以提高柔性工装的稳定性。

可选地，每个螺杆33靠近锥齿轮32的一端均同轴设置有轴套331，轴套331的外周壁与对应的通孔的内周壁转动配合，从而进一步地提高了螺杆33的安装稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于环形零件焊接的柔性工装，其特征在于，所述柔性工装包括第一工装、第二工装和内撑机构，所述第一工装包括装夹部和套筒，所述第二工装包括装夹部和螺柱，两个所述装夹部均包括外壳、驱动机构、传动机构和固定组件，对于任一个所述装夹部，所述驱动机构固定安装在所述外壳上，所述传动机构包括锥齿盘、至少三个锥齿轮和与各所述锥齿轮一一对应的螺杆，所述锥齿盘可转动地安装在所述外壳内，所述驱动机构与所述锥齿盘传动连接，每个所述螺杆均可转动地设置在所述外壳内，每个所述螺杆均垂直于所述锥齿盘的轴线，且每相邻两个所述螺杆之间的夹角相同，各所述锥齿轮分别同轴安装在各自对应的所述螺杆的一端，每个所述锥齿轮均与所述锥齿盘相啮合，所述固定组件包括与各所述螺杆一一对应的固定块，各所述固定块分别套装在各自对应的所述螺杆上，且各固定块均与各自对应的所述螺杆螺纹配合，所述外壳上设置有与各所述螺杆一一对应的滑槽，各所述滑槽均沿各自对应的所述螺杆的轴向延伸，各所述固定块分别可滑动地设置在各自对应的所述滑槽中；

所述套筒的一端固定安装在所述第一工装的外壳上，所述套筒的另一端内壁上同轴设置有环槽，所述环槽内同轴装嵌有螺纹锁紧环，所述螺纹锁紧环的内周壁上周向设置有内螺纹和锁紧弹圈，所述螺柱的一端固定安装在所述第二工装的外壳上，所述螺柱的另一端同轴插装在所述套筒的另一端内，且所述螺柱与所述套筒之间螺纹配合，所述螺纹锁紧环通过内螺纹与所述螺柱螺纹配合，所述锁紧弹圈套装在所述螺柱上；

所述内撑机构包括支撑座和多个内撑组件，所述支撑座同轴套装在所述套筒外，且所述支撑座与所述套筒螺纹配合，每个所述内撑组件均包括丝杆、第一锁紧螺母、第二锁紧螺母和撑块，对于任一个所述内撑组件，所述丝杆可轴向滑动地插装在所述支撑座的外壁上，所述丝杆的轴线与所述套筒的轴线相交且垂直，所述第一锁紧螺母和所述第二锁紧螺母均与所述丝杆螺纹配合，所述第一锁紧螺母和所述第二锁紧螺母分别位于所述支撑座的外壁的相反两侧，所述撑块固定安装在所述丝杆的远离所述套筒的一端上。

2.根据权利要求1所述的柔性工装，其特征在于，每个所述固定块均包括滑座和涨块，对于任一个所述固定块，所述滑座可滑动地安装在对应的所述滑槽内，所述涨块可拆卸地安装在所述滑座上，且所述涨块凸出于所述滑槽的开口。

3.根据权利要求2所述的柔性工装，其特征在于，每个所述滑槽的两侧均设置有导向凹槽，两个所述导向凹槽均沿所述螺杆的长度方向布置，每个所述滑座的两侧均设置有导向凸起，两个所述导向凸起分别可滑动地插装在各自对应的所述导向凹槽内。

4.根据权利要求2所述的柔性工装，其特征在于，所述涨块远离所述锥齿盘的一侧面为外凸的弧面。

5.根据权利要求2所述的柔性工装，其特征在于，各所述涨块均通过螺栓可拆卸地安装在对应的所述滑座上。

6.根据权利要求1所述的柔性工装，其特征在于，所述锥齿盘的一侧同轴安装有棘轮，所述外壳内安装有棘爪，所述棘爪用于与所述棘轮相啮合。

7.根据权利要求6所述的柔性工装，其特征在于，所述棘轮的外径大于所述锥齿盘的外径。

8.根据权利要求1所述的柔性工装，其特征在于，所述外壳的中部设置有支撑圆环，所述支撑圆环的侧壁上周向设有与各所述螺杆一一对应的通孔，各所述螺杆可转动地插装在所述通孔内。

9.根据权利要求8所述的柔性工装，其特征在于，每个所述螺杆靠近所述锥齿轮的一端均同轴设置有轴套，所述轴套的外周壁与对应的所述通孔的内周壁转动配合。

10.根据权利要求1所述的柔性工装，其特征在于，所述驱动机构包括电机，所述电机固定安装在所述外壳上，所述电机的输出轴与所述锥齿盘同轴固定连接。