CN109822285B - 一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置及其使用方法，其技术方案要点是：一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置，包括中心悬臂机架，中心悬臂机架设置有用于支撑环形构件内壁的径向支撑机构、用于驱动径向支撑结构外撑运动的中心径向驱动机构、用于收缩或展开径向支撑机构的辅助支撑机构，中心径向驱动机构设置于中心悬臂机架末端并与径向支撑机构连接辅助支撑机构一端连接于中心悬臂机架上，另一端连接于径向支撑机构。本发明达到在一定阶段实现分步支撑，以现均匀外撑环形构件，同时利用校形块翻转机构使支撑平面与工艺平面同面，提高了支撑刚度，通过自动展开与收缩的一体式免拆卸方式，能使制造工艺的时间大大缩短。

Description

一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及构件连接领域，尤其涉及到一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置及其使用方法。

背景技术

工业界中，封闭环形构件(二维或者三维封闭)，比如燃料贮箱，压力容器或者其他的环形构件，在航空航天和化工等各个领域都广泛运用。该类构件加工成形的工艺多种多样，但是在一些特殊的场景，例如变直径，变曲率等封闭构件连接，通常是采用焊接的形式，而构件焊接的过程中不可避免的需要内外支撑工装夹具对其进行定位与固定。

针对贮箱焊接过程中的工艺进行剖析，焊接一般采用外部焊接的形式，故需要设置内部支撑工装去承受外部工艺负载。而在很多加工工艺场景中，内部支撑工装受到极大的空间限制，对其安装的形式进行约束，例如燃料贮箱和压力容器的封闭环缝焊接工艺，就受到极大的贮箱孔口的尺寸限制。

经过对现有专利的检索发现，中国专利号CN104785999A，公开日为2015年7月22日，公开了一种5M级贮箱环缝内撑装置，该支撑装置包括内支撑环，外支撑环和多个支撑机构，支撑机构包括支撑块和顶升机构，通过丝杠式传动方式对外撑紧实现内部支撑，但该装置需要手工对每个杆件进行安装与调节，人工拆卸式工艺把各个杆件从较小的人形孔中移出，对工人要求高，重复精度难以保证。中国专利号CN 105773040A，公开日为2016年7月20日，公开了一种环形构件内部折展夹具，该装置能克服了上述方案中的可拆卸式精度与效率问题，实现了自动化折展，但是该装置的校形块与支撑杆并不在同一支撑面上，在承受外部载荷时，将承受附加的弯矩，其支撑刚度收到了一定程度的削弱。

因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一体式内撑装卡装置及其使用方法，达到在一定阶段实现分步支撑，以现均匀外撑环形构件，同时利用校形块翻转机构使支撑平面与工艺平面同面，提高了支撑刚度，通过自动展开与收缩的一体式免拆卸方式，能使制造工艺的时间大大缩短。

本发明的上述技术目的是用过以下技术方案实现的：一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置，其特征在于：包括中心悬臂机架，所述中心悬臂机架设置有用于支撑环形构件内壁的径向支撑机构、用于驱动径向支撑结构外撑运动的中心径向驱动机构、用于收缩或展开径向支撑机构的辅助支撑机构，中心径向驱动机构设置于中心悬臂机架末端并与所述径向支撑机构连接所述辅助支撑机构一端连接于中心悬臂机架上，另一端连接于径向支撑机构；所述径向支撑机构包括若干组呈间隔排列的支撑组件A、支撑组件B，支撑组件A、支撑组件B呈环绕中心悬臂机架分布，所述支撑组件A包括连接于中心径向驱动机构的主支撑杆A、连接于所述主支撑杆A远离中心悬臂机架一端的校形块A，所述校形块A呈弧形设置且可抵接于环形构件内壁，所述支撑组件B包括连接于中心径向驱动机构的主支撑杆B、连接于所述主支撑杆B远离中心悬臂机架一端的校形块B，所述校形块B呈弧形设置且可抵接于环形构件内壁，且所述校形块B侧壁可贴合于校形块A侧壁，所述支撑组件A及支撑组件B均设置有控制对应校形块A或校形块B翻转的校形块翻转机构，所述校形块A与相邻校形块B之间设置有保持校形块A与校形块B连接的末端电磁锁定机构；所述中心径向驱动机构包括两组呈对称设置的驱动组件A、驱动组件B，驱动组件A与驱动组件B沿中心悬臂机架长度方向排列，所述驱动组件A包括连接于中心悬臂机架的电机固定支架A、固定于电机固定支架A且输出轴沿中心悬臂机架长度方向设置的伺服电机A、连接于伺服电机A输出轴的梯形丝杠A、螺纹连接于所述梯形丝杠A的驱动块A、若干个一端铰接于驱动块A的连接杆A、若干个铰接于连接杆A另一端的支撑座A，所述支撑座A沿所述中心悬臂机架的径向滑移，所述主支撑杆A转动连接于所述支撑座A；所述驱动组件B包括连接于中心悬臂机架的电机固定支架B、固定于电机固定支架B的伺服电机B、连接于伺服电机B输出轴的梯形丝杠B、螺纹连接于所述梯形丝杠B的驱动块B、若干个一端铰接于驱动块B的连接杆B、若干个铰接于连接杆B另一端的支撑座B，所述支撑座B沿所述中心悬臂机架的径向滑移，所述主支撑杆B转动连接于所述支撑座B，所述伺服电机A与伺服电机B输出轴呈相向设置。

本发明的进一步设置为：所述辅助支撑机构设置为两组分别与支撑组件A及支撑组件B连接的辅助组件A、辅助组件B，所述辅助组件A包括沿中心悬臂机架长度方向滑动连接于中心悬臂机架的辅助驱动平台A、若干一端铰接于所述辅助驱动平台A侧壁的辅助中间杆A、一端铰接于中心悬臂机架及另一端活动连接于所述主支撑杆A的辅助支撑杆A，所述主支撑杆A开设有供所述辅助支撑杆A端面滑移的槽A，槽A沿主支撑杆长度方向设置，所述辅助中间杆A另一端铰接于所述辅助支撑杆A中心，当驱动辅助驱动平台A背离中心径向驱动机构移动时，通过辅助中间杆A及辅助支撑杆A带动主支撑杆A转动；所述辅助组件B包括沿中心悬臂机架长度方向滑动连接于中心悬臂机架的辅助驱动平台B、若干一端铰接于所述辅助驱动平台B侧壁的辅助中间杆B、一端铰接于中心悬臂机架及另一端活动连接于所述主支撑杆B的辅助支撑杆B，所述主支撑杆B开设有供所述辅助支撑杆B端面滑移的槽B，槽B沿主支撑杆B长度方向设置，所述辅助中间杆B另一端铰接于所述辅助支撑杆B中心，当驱动辅助驱动平台B背离中心径向驱动机构移动时，通过辅助中间杆B辅助支撑杆B带动主支撑杆B转动。

本发明的进一步设置为：所述校形块翻转机构包括设置于对应校形块A或校形块B中段位置的末端旋转块、两分别转动连接于对应主支撑杆A或主支撑杆B的连接座、两端分别连接于所述末端旋转块及连接座的上翻转连杆、滑动连接于所述连接座的直拉杆、两端分别连接于所述直拉杆及末端旋转块的下翻转连接杆、一端铰接于所述连接座的斜拉杆、铰接于所述斜拉杆另一端并带动直拉杆相对于连接座滑移的三角拉杆、铰接于所述三角拉杆并沿对应主支撑杆A或主支撑杆B长度方向滑移的水平拉杆、固定于对应主支撑杆A或主支撑杆B并驱动所述水平拉杆滑移的驱动气缸；所述上翻转连杆与所述末端旋转块连接端可相对于末端旋转块轴向滑移，且所述上翻转连杆与下翻转连杆转动连接，所述上翻转连杆与末端旋转块、连接座、下翻转连杆转动连接端呈三角形设置，所述下翻转连杆与末端旋转块、直拉杆、上翻转连接端呈三角形设置，所述直拉杆与所述斜拉杆转动连接，且所述直拉杆与所述斜拉杆转动连接端位于所述斜拉杆中段位置，所述直拉杆滑移方向与所述连接座滑移方向呈倾斜设置，所述校形块A及校形块B分别对应主支撑杆A或主支撑杆B的端面；所述驱动气缸通过水平拉杆及三角拉杆驱动直拉杆相对连接座滑移，所述直拉杆通过下翻转连杆及上翻转连杆驱动末端转动块及对应校形块A或校形块B翻转并抵接与主支撑杆A或主支撑杆B的表面。

本发明的进一步设置为：所述末端旋转块转动连接于对应校形块A或校形块B，所述末端旋转块相对于校形块A或校形块B转动轴向沿中心悬臂机架轴向设置，所述连接座沿对应主支撑杆A或主支撑杆B长度方向滑动连接于对应主支撑杆A或主支撑杆B，所述驱动气缸为双行程气缸，所述校形块A与主支撑杆A之间以及校形块B与主支撑杆B之间均设置有控制对应校形块A或校形块B旋转的齿轮结构，所述齿轮结构包括固定于校形块A或校形块B抵接于对应主支撑杆A或主支撑杆B表面的外齿、固定于对应主支撑杆A或主支撑杆B并于外齿啮合的齿条，所述驱动气缸驱动对应校形块A或校形块B翻转后并继续拉动水平拉杆移动时，所述连接座带动对应校形块A及校形块B跟随水平拉杆滑移，并通过齿条及外齿驱动对应校形块A或校形块B旋转。

本发明的进一步设置为：末端电磁锁定机构包括固定于校形块B的固定支架、设置于所述固定支架的电磁线圈、穿设于所述校形块B侧壁的插销、设置于所述固定支架与插销之间并推动所述插销突出于所述校形块B侧壁的弹簧、开设于所述校形块A侧壁并供所述插销插入的连接孔，所述弹簧与所述插销固定连接，所述弹簧手电磁线圈磁力作用收缩带动所述插销滑移。

本发明的进一步设置为：一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤a)收缩状态的内撑装卡装置进入贮箱筒段中，到达准备展开的空间位置；

步骤b)控制辅助驱动平台A和辅助驱动平台B朝向中心径向驱动机构方向移动，移动量为全部行程的二分之一，表现为径向支撑机构展开一半角度；

步骤c)通过主支撑杆A内的驱动气缸输出轴伸长使连接座滑移，并通过外齿及齿条驱动所有校形块A旋转，校形块A能够在沿主支撑杆A直线运动过程中进行95°的转动，完成从内部收起状态运动至主支撑杆A的边缘；

步骤d)继续通过主支撑杆A内的驱动气缸输出轴伸长，使校形块A完成从主支撑杆A上方翻转180°，使校形块A和主支撑杆A在同一支撑平面内；

步骤e)继续驱动辅助驱动平台A移动，使其走完所有预设的行程；

步骤f)中心径向驱动机构中的伺服电机A驱动梯形丝杠A转动并驱动驱动块A移动，从而使支撑组件A完成外撑外部筒段的动作；

步骤g)通过主支撑杆B内的驱动气缸输出轴伸长使对应连接座滑移，并通过外齿及齿条驱动所有校形块B旋转，校形块B能够在沿主支撑杆B直线运动过程中进行95°的转动，完成从内部收起状态运动至主支撑杆B的边缘；

步骤h)继续通过主支撑杆B内的驱动气缸输出轴伸长，使校形块B完成从主支撑杆B上方翻转180°，使校形块B和主支撑杆B在同一支撑平面内；

步骤i)继续驱动辅助驱动平台B移动，使其走完所有预设的行程；

步骤j)中心径向驱动机构中的伺服电机B驱动梯形丝杠B转动并驱动驱动块B移动，从而使支撑组件B完成外撑外部筒段的动作，同时末端电磁锁定机构断电使插销插入销孔中，至此，完成了装置从折叠状态展开到撑起外筒段的全部过程，要是焊接工艺完成之后，依次按上面反向的顺序完成即可。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1)当驱动辅助驱动平台A背离中心径向驱动机构移动时，辅助中间杆A带动辅助支撑杆A转动，同时辅助支撑杆A与槽A连接端沿槽A滑移，辅助支撑杆A带动主支撑杆A转动，并使主支撑杆A转动至垂直于中心悬臂机架，起到展开主支撑杆A的作用；当驱动辅助驱动平台A背离中心径向驱动机构移动时，辅助中间杆A带动辅助支撑杆A转动，同时辅助支撑杆A与槽A连接端沿槽A滑移，辅助支撑杆A带动主支撑杆A转动，并使主支撑杆A转动至垂直于中心悬臂机架；

2)将垂直放置的伺服电机A通过旋转形式将运动转换为支撑座A径向移动运动，通过辅助组件A驱动支撑组件A展开至支撑平面时，支撑组件A是不接触环形构件内壁的，需要中心径向驱动机构3使其向外撑起，达到主支撑杆A及校形块A沿中心悬臂机架径向移动，使校形块A支撑环形构件内壁；并且驱动组件A及驱动组件B驱动对应的驱动块A及驱动块B相向移动，并使支撑组件A及支撑组件B径向移动并支撑环形构件内壁；

3)驱动气缸通过水平拉杆及三角拉杆驱动直拉杆相对连接座滑移，直拉杆拉动下翻转连杆，并通过下翻转杆驱动上翻转杆转动，上翻转杆以上翻转杆与连接座的连接端为支点带动末端旋转块翻转，末端旋转块带动对应校形块A同步翻转，是校形块A由主支撑杆A端面翻转至主支撑杆表面；驱动气缸驱动对应校形块A翻转后并继续拉动水平拉杆移动时，连接座带动对应校形块A跟随水平拉杆滑移，并通过齿条及外齿驱动对应校形块A旋转95°，使校形块A转动至与主支撑杆A近似平行，缩小本发明的体积；

4)末端电磁锁定机构通过电磁驱动形式，完成末端插销自锁，提高周向校形块整体性；整体结构实现了径向支撑结构支撑外构件的负载。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的两组支撑机构的结构图；

图3为本发明的中心径向驱动机构的分解结构图；

图4为本发明的中心径向驱动机构的完整结构图；

图5为本发明的辅助支撑机构的结构图；

图6为本发明的中心悬臂机架的结构图；

图7为本发明的校形块翻转机构的结构图；

图8为本发明的校形块翻转机构的爆炸图；

图9为本发明的校形块A与主支撑杆A位置示意图，用于表现外齿及齿条；

图10为本发明的翻转机构运动示意图；

图11为本发明的末端电磁锁定机构的结构图；

图12为环形构件环缝焊接的分步式内撑的示意图。

图中数字所表示的相应部件名称：1末端电磁锁定机构、2校形块翻转机构、3中心径向驱动机构、4径向支撑机构、5辅助支撑机构、6中心悬臂机架、101固定支架、102电磁线圈、103预紧弹簧、104插销、201末端旋转块、202上翻转连杆、203下翻转连杆、204连接座、205直拉杆、206三角拉杆、207斜拉杆、208水平拉杆、209驱动气缸、301伺服电机A、302电机固定支架A、303联轴器A、304梯形丝杠A、305驱动块A、306连接杆A、307支撑座A、310支撑座B、309连接杆B、308驱动块B、311梯形丝杠B、312联轴器B、313电机固定支架B、314伺服电机B、401校形块B、402主支撑杆B、403校形块A、404主支撑杆A、405外齿、406齿条、501辅助支撑杆A、502辅助中间杆A、503辅助驱动平台A、504辅助中间杆B、505辅助支撑杆B、506辅助驱动平台B。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例一：如图1至12所示，本发明提出的一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置，包括中心悬臂机架6，中心悬臂机架6呈竖直设置，中心悬臂机架6设置有径向支撑机构4、中心径向驱动机构3以及辅助支撑机构5，中心径向驱动机构3设置于中心悬臂机架6末端并与所述径向支撑机构4连接所述辅助支撑机构5一端连接于中心悬臂机架6上，另一端连接于径向支撑机构4。

径向支撑机构4包括四组支撑组件A和四组支撑组件B，支撑组件A与支撑组件B呈间隔排列且环绕中心悬臂机架6设置。支撑组件A包括连接于中心径向驱动机构3的主支撑杆A404、连接于主支撑杆A404远离中心悬臂机架6一端的校形块A403，校形块A403呈弧形设置且可抵接于环形构件内壁，并且校形块A403抵接于主支撑杆A404端面，并通过主支撑杆A404支撑校形块A403并确保校形块支撑抵接于环形构件内壁。支撑组件B包括连接于中心径向驱动机构3的主支撑杆B402、连接于主支撑杆B402远离中心悬臂机架6一端的校形块B401，校形块B401呈弧形设置且可抵接于环形构件内壁，且校形块B401侧壁可贴合于校形块A403侧壁，并且四个校形块A403与四个校形块B401的侧壁首尾相接，并呈环形从而达到支撑环形构件内壁。

中心径向驱动机构3包括两组呈对称设置的驱动组件A、驱动组件B，驱动组件A与驱动组件B沿中心悬臂机架6长度方向排列，并且驱动组件A与支撑组件A连接，驱动组件B与支撑组件B连接。驱动组件A包括固定连接于中心悬臂机架6的电机固定支架A302、固定于电机固定支架A302且输出轴沿中心悬臂机架6长度方向设置的伺服电机A301、通过联轴器A303连接于伺服电机A301输出轴的梯形丝杠A304、螺纹连接于梯形丝杠A304的驱动块A305、四个一端铰接于驱动块A305的连接杆A306、铰接于连接杆A306另一端的支撑座A307，支撑座A307沿中心悬臂机架6的径向滑移，主支撑杆A404转动连接于支撑座A307，并且支撑座A307与对应的主支撑杆A404端面转动连接，且其中连接杆A306转动轴向呈水平设置；上述构件依次相连，将垂直放置的伺服电机A301通过旋转形式将运动转换为支撑座A307径向移动运动，在支撑组件A展开至支撑平面时，支撑组件A是不接触环形构件内壁的，需要中心径向驱动机构3使其向外撑起，达到主支撑杆A404及校形块A403沿中心悬臂机架6径向移动，使校形块A403支撑环形构件内壁。

驱动组件B包括连接于中心悬臂机架6的电机固定支架B313、固定于电机固定支架B313的伺服电机B314、通过设置联轴器B312连接于伺服电机B314输出轴的梯形丝杠B311、螺纹连接于梯形丝杠B311的驱动块B308、四个一端铰接于驱动块B308的连接杆B309、四个铰接于连接杆B309另一端的支撑座B310，支撑座B310沿中心悬臂机架6的径向滑移，主支撑杆B402转动连接于所述支撑座B310，并且支撑座A307与对应的主支撑杆A404端面转动连接，且其中连接杆A306转动轴向呈水平设置，伺服电机A301与伺服电机B314输出轴呈相向设置，四个支撑座A307与四个支撑座B310相互交错沿中心轴对称布置。这样驱动组件A及驱动组件B驱动对应的驱动块A305及驱动块B308相向移动，并使支撑组件A及支撑组件B径向移动并支撑环形构件内壁。

辅助支撑机构5设置为两组分别与支撑组件A及支撑组件B连接的辅助组件A、辅助组件B。辅助组件A包括沿中心悬臂机架6长度方向滑动连接于中心悬臂机架6的辅助驱动平台A503、四组一端铰接于辅助驱动平台A503侧壁的辅助中间杆A502、一端铰接于中心悬臂机架6及另一端活动连接于主支撑杆A404的辅助支撑杆A501，主支撑杆A404开设有供辅助支撑杆A501端面滑移的槽A，槽A沿主支撑杆长度方向设置，辅助中间杆A502另一端铰接于所述辅助支撑杆A501中心；当驱动辅助驱动平台A503背离中心径向驱动机构3移动时，辅助中间杆A502带动辅助支撑杆A501转动，同时辅助支撑杆A501与槽A连接端沿槽A滑移，辅助支撑杆A501带动主支撑杆A404转动，并使主支撑杆A404转动至垂直于中心悬臂机架6。

辅助组件B包括沿中心悬臂机架6长度方向滑动连接于中心悬臂机架6的辅助驱动平台B506、若干一端铰接于辅助驱动平台B506侧壁的辅助中间杆B504、一端铰接于中心悬臂机架6及另一端活动连接于所述主支撑杆B402的辅助支撑杆B505，主支撑杆B402开设有供所述辅助支撑杆B505端面滑移的槽B，槽B沿主支撑杆B402长度方向设置，辅助中间杆B504另一端铰接于辅助支撑杆B505中心；当驱动辅助驱动平台A503背离中心径向驱动机构3移动时，辅助中间杆A502带动辅助支撑杆A501转动，同时辅助支撑杆A501与槽A连接端沿槽A滑移，辅助支撑杆A501带动主支撑杆A404转动，并使主支撑杆A404转动至垂直于中心悬臂机架6。

并且辅助驱动平台A503与辅助驱动平台B506呈上下排列，辅助驱动平台A503和辅助驱动平台B506的直线驱动可以通过绳索驱动形式将驱动部件设置在结构外部，在这里，这部分驱动结构不做详细论述。

为方便校形块A403及校形块B401翻转，支撑组件A及支撑组件B均设置有控制对应校形块A403或校形块B401翻转的校形块翻转机构2，在本实施例中以支撑组件A与校形块A403之间的校形块翻转机构2进行说明。校形块翻转机构2包括安装于对应校形块A403中段位置的末端旋转块201、两分别转动连接于对应主支撑杆A404的连接座204、两端分别连接于末端旋转块201及连接座204的上翻转连杆202、滑动连接于连接座204的直拉杆205、两端分别连接于直拉杆205及末端旋转块201的下翻转连杆203、一端铰接于连接座204的斜拉杆207、铰接于斜拉杆207另一端并带动直拉杆205相对于连接座204滑移的三角拉杆206、铰接于三角拉杆206并沿对应主支撑杆A404或主支撑杆B402长度方向滑移的水平拉杆208、固定于对应主支撑杆A404或主支撑杆B402并驱动所述水平拉杆208滑移的驱动气缸209。上翻转连杆202与末端旋转块201连接端可相对于末端旋转块201轴向滑移，及末端旋转块201开设有供上翻转连杆202端面滑移的槽，且上翻转连杆202与下翻转连杆203转动连接，上翻转连杆202与末端旋转块201、连接座204、下翻转连杆203转动连接端呈三角形设置，下翻转连杆203与末端旋转块201、直拉杆205、上翻转连接端呈三角形设置，直拉杆205与所述斜拉杆207转动连接，且直拉杆205与斜拉杆207转动连接端位于斜拉杆207中段位置，直拉杆205滑移方向与连接座204滑移方向呈倾斜设置，校形块A403及校形块B401分别对应主支撑杆A404或主支撑杆B402的端面。驱动气缸209通过水平拉杆208及三角拉杆206驱动直拉杆205相对连接座204滑移，直拉杆205拉动下翻转连杆203，并通过下翻转杆驱动上翻转杆转动，上翻转杆以上翻转杆与连接座204的连接端为支点带动末端旋转块201翻转，末端旋转块201带动对应校形块A403同步翻转，是校形块A403由主支撑杆A404端面翻转至主支撑杆表面。

为方便校形块A403或校形块B401沿中心悬臂机架6轴线旋转，末端旋转块201转动连接于对应校形块A403或校形块B401，末端旋转块201相对于校形块A403或校形块B401转动轴向沿中心悬臂机架6轴向设置，连接座204沿对应主支撑杆A404或主支撑杆B402长度方向滑动连接于对应主支撑杆A404或主支撑杆B402，驱动气缸209为双行程气缸，校形块A403与主支撑杆A404之间以及校形块B401与主支撑杆B402之间均设置有控制对应校形块A403或校形块B401旋转的齿轮结构，在本实施例中以支撑组件A与校形块A403之间的校形块翻转机构2进行说明。齿轮结构包括固定于校形块A403抵接于对应主支撑杆A404表面的外齿405、固定于对应主支撑杆A404并与外齿405啮合的齿条406。驱动气缸209驱动对应校形块A403翻转后并继续拉动水平拉杆208移动时，连接座204带动对应校形块A403跟随水平拉杆208滑移，并通过齿条406及外齿405驱动对应校形块A403旋转95°，使校形块A403转动至与主支撑杆A404近似平行，缩小本发明的体积。

为方便校形块A403与校形块B401连接，并增加校形块A403与校形块B401的连接强度，末端电磁锁定机构1包括固定于校形块B401的固定支架101、设置于固定支架101的电磁线圈102、穿设于校形块B401侧壁的插销104、设置于固定支架101与插销104之间并推动插销104突出于校形块B401侧壁的预紧弹簧103、开设于校形块A403侧壁并供插销104插入的连接孔，预紧弹簧103与插销104固定连接，预紧弹簧103受电磁线圈102磁力作用收缩带动插销104滑移。当校形块A403与校形块B401均抵接并支撑环形构件内壁时，通过断开与电磁线圈102的电路，预紧弹簧103推动插销104移动并突出于校形块B401的侧壁，从而使插销104插入连接孔内，进而固定校形块A403与校形块B401位置，当需要分离校形块A403与校形块B401时，通过电磁线圈102的磁力作用吸引预紧弹簧103，并驱动预紧弹簧103收缩，预紧弹簧103拉动插销104移动，并使插销104与连接孔分离，从而方便查分矫形块A、校形块B401，末端电磁锁定机构1通过电磁驱动形式，完成末端插销104自锁，提高周向校形块整体性；整体结构实现了径向支撑结构支撑外构件的负载。

校形块A403与校形块B401相贴合的侧壁呈倾斜设置，所述校形块A403的侧壁朝向所述中心悬臂机架6设置，即校形块A403两侧向内为凹状，校形块B401两侧向内为凸状；达到有效提高校形块A403与校形块B401支撑环形构件的强度。

实施例二：一种利用实施例一所述的一体式内撑装卡装置的使用方法，如图12所示，包括如下步骤：

步骤a)收缩状态的内撑装卡装置进入贮箱环形构件中，到达准备展开的空间位置；

步骤b)控制辅助驱动平台A503和辅助驱动平台B506朝向中心径向驱动机构3方向移动，移动量为全部行程的二分之一，表现为径向支撑机构4展开一半角度；

步骤c)通过主支撑杆A404内的驱动气缸209输出轴伸长使连接座204滑移，并通过外齿405及齿条406驱动所有校形块A403旋转，校形块A403能够在沿主支撑杆A404直线运动过程中进行95°的转动，完成从内部收起状态运动至主支撑杆A404的边缘；

步骤d)继续通过主支撑杆A404内的驱动气缸209输出轴伸长，使校形块A403完成从主支撑杆A404上方翻转180°，使校形块A403和主支撑杆A404在同一支撑平面内；

步骤e)继续驱动辅助驱动平台A503移动，使其走完所有预设的行程；

步骤f)中心径向驱动机构3中的伺服电机A301驱动梯形丝杠A304转动并驱动驱动块A305移动，从而使支撑组件A完成外撑外部环形构件的动作；

步骤g)通过主支撑杆B402内的驱动气缸209输出轴伸长使对应连接座204滑移，并通过外齿405及齿条406驱动所有校形块B401旋转，校形块B401能够在沿主支撑杆B402直线运动过程中进行95°的转动，完成从内部收起状态运动至主支撑杆B402的边缘；

步骤h)继续通过主支撑杆B402内的驱动气缸209输出轴伸长，使校形块B401完成从主支撑杆B402上方翻转180°，使校形块B401和主支撑杆B402在同一支撑平面内；

步骤i)继续驱动辅助驱动平台B506移动，使其走完所有预设的行程；

步骤j)中心径向驱动机构3中的伺服电机B314驱动梯形丝杠B311转动并驱动驱动块B308移动，从而使支撑组件B完成外撑外部环形构件的动作，同时末端电磁锁定机构1断电使插销104插入销孔中，至此，完成了装置从折叠状态展开到撑起外环形构件的全部过程，要是焊接工艺完成之后，依次按上面反向的顺序完成即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置，其特征在于：包括中心悬臂机架(6)，所述中心悬臂机架(6)设置有用于支撑环形构件内壁的径向支撑机构(4)、用于驱动径向支撑结构外撑运动的中心径向驱动机构(3)、用于收缩或展开径向支撑机构(4)的辅助支撑机构(5)，中心径向驱动机构(3)设置于中心悬臂机架(6)末端并与所述径向支撑机构(4)连接，所述辅助支撑机构(5)一端连接于中心悬臂机架(6)上，另一端连接于径向支撑机构(4)；

所述径向支撑机构(4)包括若干组呈间隔排列的支撑组件A、支撑组件B，支撑组件A、支撑组件B呈环绕中心悬臂机架(6)分布，所述支撑组件A包括连接于中心径向驱动机构(3)的主支撑杆A(404)、连接于所述主支撑杆A(404)远离中心悬臂机架(6)一端的校形块A(403)，所述校形块A(403)呈弧形设置且可抵接于环形构件内壁，所述支撑组件B包括连接于中心径向驱动机构(3)的主支撑杆B(402)、连接于所述主支撑杆B(402)远离中心悬臂机架(6)一端的校形块B(401)，所述校形块B(401)呈弧形设置且可抵接于环形构件内壁，且所述校形块B(401)侧壁贴合于校形块A(403)侧壁，所述支撑组件A及支撑组件B均设置有控制对应校形块A(403)或校形块B(401)翻转的校形块翻转机构(2)，所述校形块A(403)与相邻校形块B(401)之间设置有保持校形块A(403)与校形块B(401)连接的末端电磁锁定机构(1)；

所述中心径向驱动机构(3)包括两组呈对称设置的驱动组件A、驱动组件B，驱动组件A与驱动组件B沿中心悬臂机架(6)长度方向排列，所述驱动组件A包括连接于中心悬臂机架(6)的电机固定支架A(302)、固定于电机固定支架A(302)且输出轴沿中心悬臂机架(6)长度方向设置的伺服电机A(301)、连接于伺服电机A(301)输出轴的梯形丝杠A(304)、螺纹连接于所述梯形丝杠A(304)的驱动块A(305)、若干个一端铰接于驱动块A(305)的连接杆A(306)、若干个铰接于连接杆A(306)另一端的支撑座A(307)，所述支撑座A(307)沿所述中心悬臂机架(6)的径向滑移，所述主支撑杆A(404)转动连接于所述支撑座A(307)；所述驱动组件B包括连接于中心悬臂机架(6)的电机固定支架B(313)、固定于电机固定支架B(313)的伺服电机B(314)、连接于伺服电机B(314)输出轴的梯形丝杠B(311)、螺纹连接于所述梯形丝杠B(311)的驱动块B(308)、若干个一端铰接于驱动块B(308)的连接杆B(309)、若干个铰接于连接杆B(309)另一端的支撑座B(310)，所述支撑座B(310)沿所述中心悬臂机架(6)的径向滑移，所述主支撑杆B(402)转动连接于所述支撑座B(310)，所述伺服电机A(301)与伺服电机B(314)输出轴呈相向设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置，其特征在于：所述辅助支撑机构(5)设置为两组分别与支撑组件A及支撑组件B连接的辅助组件A、辅助组件B，所述辅助组件A包括沿中心悬臂机架(6)长度方向滑动连接于中心悬臂机架(6)的辅助驱动平台A(503)、若干一端铰接于所述辅助驱动平台A(503)侧壁的辅助中间杆A(502)、一端铰接于中心悬臂机架(6)及另一端活动连接于所述主支撑杆A(404)的辅助支撑杆A(501)，所述主支撑杆A(404)开设有供所述辅助支撑杆A(501)端面滑移的槽A，槽A沿主支撑杆长度方向设置，所述辅助中间杆A(502)另一端铰接于所述辅助支撑杆A(501)中心，当驱动辅助驱动平台A(503)背离中心径向驱动机构(3)移动时，通过辅助中间杆A(502)及辅助支撑杆A(501)带动主支撑杆A(404)转动；所述辅助组件B包括沿中心悬臂机架(6)长度方向滑动连接于中心悬臂机架(6)的辅助驱动平台B(506)、若干一端铰接于所述辅助驱动平台B(506)侧壁的辅助中间杆B(504)、一端铰接于中心悬臂机架(6)及另一端活动连接于所述主支撑杆B(402)的辅助支撑杆B(505)，所述主支撑杆B(402)开设有供所述辅助支撑杆B(505)端面滑移的槽B，槽B沿主支撑杆B(402)长度方向设置，所述辅助中间杆B(504)另一端铰接于所述辅助支撑杆B(505)中心，当驱动辅助驱动平台B(506)背离中心径向驱动机构(3)移动时，通过辅助中间杆B(504)辅助支撑杆B(505)带动主支撑杆B(402)转动。

3.根据权利要求1所述的一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置，其特征在于：所述校形块翻转机构(2)包括设置于对应校形块A(403)或校形块B(401)中段位置的末端旋转块(201)、两个分别转动连接于对应主支撑杆A(404)或主支撑杆B(402)的连接座(204)、两端分别连接于所述末端旋转块(201)及连接座(204)的上翻转连杆(202)、滑动连接于所述连接座(204)的直拉杆(205)、两端分别连接于所述直拉杆(205)及末端旋转块(201)的下翻转连杆(203)、一端铰接于所述连接座(204)的斜拉杆(207)、铰接于所述斜拉杆(207)另一端并带动直拉杆(205)相对于连接座(204)滑移的三角拉杆(206)、铰接于所述三角拉杆(206)并沿对应主支撑杆A(404)或主支撑杆B(402)长度方向滑移的水平拉杆(208)、固定于对应主支撑杆A(404)或主支撑杆B(402)并驱动所述水平拉杆(208)滑移的驱动气缸(209)；所述上翻转连杆(202)与所述末端旋转块(201)连接端可相对于末端旋转块(201)轴向滑移，且所述上翻转连杆(202)与下翻转连杆(203)转动连接，所述上翻转连杆(202)与末端旋转块(201)、连接座(204)、下翻转连杆(203)转动连接端呈三角形设置，所述下翻转连杆(203)与末端旋转块(201)、直拉杆(205)、上翻转连杆(202)呈三角形设置，所述直拉杆(205)与所述斜拉杆(207)转动连接，且所述直拉杆(205)与所述斜拉杆(207)转动连接端位于所述斜拉杆(207)中段位置，所述直拉杆(205)滑移方向与所述连接座(204)滑移方向呈倾斜设置，所述校形块A(403)及校形块B(401)分别对应主支撑杆A(404)或主支撑杆B(402)的端面；所述驱动气缸(209)通过水平拉杆(208)及三角拉杆(206)驱动直拉杆(205)相对连接座(204)滑移，所述直拉杆(205)通过下翻转连杆(203)及上翻转连杆(202)驱动末端旋转块(201)及对应校形块A(403)或校形块B(401)翻转并抵接于主支撑杆A(404)或主支撑杆B(402)的表面。

4.根据权利要求3所述的一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置，其特征在于：所述末端旋转块(201)转动连接于对应校形块A(403)或校形块B(401)，所述末端旋转块(201)相对于校形块A(403)或校形块B(401)转动的转动轴向沿中心悬臂机架(6)轴向设置，所述连接座(204)沿对应主支撑杆A(404)或主支撑杆B(402)长度方向滑动连接于对应主支撑杆A(404)或主支撑杆B(402)，所述驱动气缸(209)为双行程气缸，所述校形块A(403)与主支撑杆A(404)之间以及校形块B(401)与主支撑杆B(402)之间均设置有控制对应校形块A(403)或校形块B(401)旋转的齿轮结构，所述齿轮结构包括固定于校形块A(403)或校形块B(401)抵接于对应主支撑杆A(404)或主支撑杆B(402)表面的外齿(405)、固定于对应主支撑杆A(404)或主支撑杆B(402)并与外齿(405)啮合的齿条(406)，所述驱动气缸(209)驱动对应校形块A(403)或校形块B(401)翻转后并继续拉动水平拉杆(208)移动时，所述连接座(204)带动对应校形块A(403)及校形块B(401)跟随水平拉杆(208)滑移，并通过齿条(406)及外齿(405)驱动对应校形块A(403)或校形块B(401)旋转。

5.根据权利要求1所述的一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置，其特征在于：末端电磁锁定机构(1)包括固定于校形块B(401)的固定支架(101)、设置于所述固定支架(101)的电磁线圈(102)、穿设于所述校形块B(401)侧壁的插销(104)、设置于所述固定支架(101)与插销(104)之间并推动所述插销(104)突出于所述校形块B(401)侧壁的预紧弹簧(103)、开设于所述校形块A(403)侧壁并供所述插销(104)插入的连接孔，所述预紧弹簧(103)与所述插销(104)固定连接，所述预紧弹簧(103)受电磁线圈(102)磁力作用收缩带动所述插销(104)滑移。

6.根据权利要求1所述的一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置，其特征在于：所述校形块A(403)与校形块B(401)相贴合的侧壁呈倾斜设置，所述校形块A(403)的侧壁朝向所述中心悬臂机架(6)设置。

7.一种用于环形构件的一体式内撑装卡装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤a)收缩状态的内撑装卡装置进入贮箱环形构件中，到达准备展开的空间位置；

步骤b)控制辅助驱动平台A(503)和辅助驱动平台B(506)朝向中心径向驱动机构(3)方向移动，移动量为全部行程的二分之一，表现为径向支撑机构(4)展开一半角度；

步骤c)通过主支撑杆A(404)内的驱动气缸(209)输出轴伸长使连接座(204)滑移，并通过外齿(405)及齿条(406)驱动所有校形块A(403)旋转，校形块A(403)能够在沿主支撑杆A(404)直线运动过程中进行95°的转动，完成从内部收起状态运动至主支撑杆A(404)的边缘；

步骤d)继续通过主支撑杆A(404)内的驱动气缸(209)输出轴伸长，使校形块A(403)完成从主支撑杆A(404)上方翻转180°，使校形块A(403)和主支撑杆A(404)在同一支撑平面内；

步骤e)继续驱动辅助驱动平台A(503)移动，使其走完所有预设的行程；

步骤f)中心径向驱动机构(3)中的伺服电机A(301)驱动梯形丝杠A(304)转动并驱动驱动块A(305)移动，从而使支撑组件A完成外撑外部环形构件的动作；

步骤g)通过主支撑杆B(402)内的驱动气缸(209)输出轴伸长使对应连接座(204)滑移，并通过外齿(405)及齿条(406)驱动所有校形块B(401)旋转，校形块B(401)能够在沿主支撑杆B(402)直线运动过程中进行95°的转动，完成从内部收起状态运动至主支撑杆B(402)的边缘；

步骤h)继续通过主支撑杆B(402)内的驱动气缸(209)输出轴伸长，使校形块B(401)完成从主支撑杆B(402)上方翻转180°，使校形块B(401)和主支撑杆B(402)在同一支撑平面内；

步骤i)继续驱动辅助驱动平台B(506)移动，使其走完所有预设的行程；

步骤j)中心径向驱动机构(3)中的伺服电机B(314)驱动梯形丝杠B(311)转动并驱动驱动块B(308)移动，从而使支撑组件B完成外撑外部环形构件的动作，同时末端电磁锁定机构(1)断电使插销(104)插入连接孔中，至此，完成了装置从折叠状态展开到撑起外环形构件的全部过程，要是焊接工艺完成之后，依次按上面反向的顺序完成即可。

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