CN110682238A - 一种用于汽车零件空心管夹持机构及其夹持方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于汽车零件空心管夹持机构及其夹持方法，解决的问题是目前空心管固定时半圆式工装制作要求高，适应性差，零件尺寸误差较大时，难以固定，兼容性差，空心管容易过度受力而发生变形，后期装配时滑动力超差，造成残次品的出现。本发明包括底板、底板上方设有固定盘和旋转环，旋转环与固定盘之间设有中间环，底板和固定盘的中间设有夹持孔，旋转环外侧设有动力系统，所述的固定盘上设有导向槽和固定槽，与导向槽相配合设有若干个夹持杆，固定槽上设有固定板。本发明用于汽车转向系统中间轴的滑动空心管的加工及装配，主要用于空心管的夹持，空心管夹持后不变形，力保持性优，加工制作简单，更换方便。

Description

一种用于汽车零件空心管夹持机构及其夹持方法

技术领域

本发明涉及汽车零件加工领域，具体涉及一种用于汽车零件空心管夹持机构及其夹持方法。

背景技术

汽车零件用空心管用于汽车转向系统中转向管柱与转向机之间连接的中间轴，中间轴的作用是满足转向管柱上下调节时仍能可靠连接。目前空心管固定时，需要用夹持设备将其夹紧固定，目前用于夹持空心管的夹持设备是采用半圆式工装夹紧，空心管卡在半圆型的槽内，这种半圆式工装制作要求高，适应性差，零件尺寸误差较大时，难以固定，兼容性差；且空心管固定后，夹持设备采用液压缸将空心管夹紧，空心管的受力方向与动力源方向一致，均是指向零件的，而空心管夹紧位置的调整只能在活塞杆处调节，力保持会受液压系统影响；且液压缸的夹紧力对空心管的控制有滞后性，空心管容易过度受力而发生变形，后期装配时滑动力超差，造成残次品的出现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是目前空心管固定时半圆式工装制作要求高，适应性差，零件尺寸误差较大时，难以固定，兼容性差，心管容易过度受力而发生变形，后期装配时滑动力超差，造成残次品的出现，提供一种用于汽车零件空心管夹持机构及其夹持方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种用于汽车零件空心管夹持机构，包括底板、底板上方设有固定盘和旋转环，旋转环与固定盘之间设有中间环，底板和固定盘的中间设有夹持孔，旋转环外侧设有动力系统，所述的固定盘上设有导向槽和固定槽，与导向槽相配合设有若干个夹持杆，固定槽上设有固定板。

所述的旋转环内侧设有顶块，旋转环中间设有导向盘，所述的导向盘上设有弧形槽。

所述的顶块有四块，四块顶块的内侧面为弧形面，内侧面的弧形轨迹为阿基米德螺旋线。

所述的夹持杆一端设有外弧形面、另一端设有夹持面，夹持杆的上部设有导向轮，导向轮伸进弧形槽内；所述的外弧形面与顶块的内侧面相配合。

所述的导向盘上的弧形槽包括外环槽和内环槽，外环槽和内环槽之间通过过渡槽连接，所述的内环槽的弧形轨迹为阿基米德螺旋线。

所述的动力系统包括伺服电机，伺服电机上设有联轴器，与联轴器相连设有丝杆，丝杆上套设有螺母，螺母通过摆臂与旋转环连接。

所述的底板下部设有防异物掉落装置，所述的防异物掉入装置包括滑轨、挡板和气缸，挡板两侧与滑轨滑动配合，气缸的活塞杆与挡板连接。

所述的固定板一侧卡在固定槽内、另一侧伸至中间环上方。

一种用于汽车零件空心管夹持机构的夹持方法，包括以下步骤：①将空心管伸进夹持孔内；

②伺服电机通过联轴器将扭矩传递到丝杆上，丝杆旋转带动螺母沿丝杆向前移动，进而将摆臂向前推动；

③摆臂前进时旋转环顺时针转动，带动导向盘顺时针转动，使夹持杆的导向轮从外环槽经过过渡槽滑至内环槽内；

④导向轮进入内环槽内后，摆臂继续前进，空心管被夹紧。

步骤④所述的导向轮在内环槽内，夹持杆在顶块的推动下向内侧移动，导向轮的在内环槽内滑动，四个夹持杆对空心管达到同时夹紧的效果；松开空心管时，旋转环逆时针旋转，导向轮从内环槽瞬间滑至外环槽内，实现快进式对空心管的同时松开。

本发明用于汽车转向系统中间轴的滑动空心管的加工及装配，主要用于空心管的夹持，空心管夹持后不变形，力保持性优，加工制作简单，更换方便；采用伺服电机控制夹持力度，空心管的夹持位置及受力大小可控，受力方向与动力源方向不在同一方向，并采用阿基米德螺旋线原理，夹紧过程中空行程采用快进模式，受力及力保持采用螺旋线渐进式夹紧，使得空心管受力方向为同心受力，摆臂作为力臂，力臂较长，可减少动力源能耗。

附图说明

图1是本发明爆炸状态结构示意图；

图2是本发明组装状态结构示意图；

图3是图1的局部放大状态结构示意图；

图4是本发明夹持杆从开状态时的导向板内部结构示意图；

图5是本发明螺母移动至夹持杆夹紧状态时的导向板内部结构示意图；

图6是本发明导向板内部放大结构示意图；

图7是本发明横截面结构示意图；

图8是本发明背面防异物掉入装置结构示意图；

图9是本发明固定盘结构示意图；

图10是本发明旋转环结构示意图；

图11是本发明导向盘态结构示意图；

图12是本发明顶块结构示意图；

图13是本发明夹持杆的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图13所示，一种用于汽车零件空心管夹持机构，包括底板1、底板1上方设有固定盘2和旋转环3，旋转环3与固定盘2之间设有中间环8，底板1和固定盘2的中间设有夹持孔6，旋转环3外侧设有动力系统4，所述的固定盘2上设有导向槽21和固定槽22，与导向槽21相配合设有若干个夹持杆23，固定槽22上设有固定板24。本发明使用时，空心管从夹持孔6内穿出，动力系统4带动旋转环3旋转，旋转环3推动夹持杆23向内侧移动，进而空心管被夹紧。底板1外侧设有轴套孔，用于与其他设备的连接。

所述的旋转环3内侧设有顶块31，旋转环3中间设有导向盘5，所述的导向盘5上设有弧形槽51。旋转环3、导向盘5、顶块31与旋转环3均为固定连接，随着旋转环3的旋转而旋转，固定盘2为固定在底板上，工作过程为保持静止的状态，夹持杆23在导向槽21内做直线运动，夹持杆23有四个，四个夹持杆23均向内侧移动时，可以同时将夹持孔6内的空心管夹紧，四个夹持杆23均向外侧移动时，同时将夹持孔6内的空心管松开。

所述的顶块31有四块，四块顶块31的内侧面311为弧形面，内侧面311的弧形轨迹为阿基米德螺旋线。四块顶块31的结构相同，随着顶块31的内侧面与夹持杆23接触，夹持杆23被逐渐向内侧推进，实现对空心管的夹紧。

根据阿基米德螺旋公式：

式中：半径r，圆周速度v，直线运动速度w；

根据这一公式，当圆周速度与直线速度同时增大一倍时，阿基米德螺旋的形状是不会发生变化的，因此，阿基米德螺旋属于等速度比螺旋，同时由于它在每个旋转周期内是等距离外扩的，故又可称它为等距螺旋。

本发明采用阿基米德螺旋线原理，在机构中，导向盘5上的弧形槽51带动导向轮实现快进快退，夹持杆23快进到外弧形面233与顶块内侧弧面接触时，夹紧力开始有效，并随旋转环3匀速转动缓慢将空心管夹紧，使得四个夹持杆23对空心管实现同时夹紧和同时松开，使得空心管受力方向为同心受力，摆臂作为力臂，力臂较长，可减少动力源能耗。

所述的夹持杆23一端设有外弧形面233、另一端设有夹持面232，夹持杆23的上部设有导向轮231，导向轮231伸进弧形槽51内；所述的外弧形面233与顶块31的内侧面311相配合。导向轮231与弧形槽51相配合，四个夹持面232相配合，用于夹持空心管的外壁。夹持面232为弧形，夹持面232的弧形面与空心管的弧面相配合，可兼容误差在一定范围内的零件，使用范围广。

所述的导向盘5上的弧形槽51包括外环槽511和内环槽512，外环槽511和内环槽512之间通过过渡槽513连接，所述的内环槽512的弧形轨迹为阿基米德螺旋线；内环槽512的弧形轨迹与顶块31内侧面的弧形轨迹相配合。所述的内环槽(513)的弧形轨迹为快速前进和快速后退路径阿基米德螺旋线，初始位置时，导向轮231位于外环槽511内，随着旋转环3顺时针旋转，导向轮231经过过渡槽513瞬间滑至内环槽512内，实现快进式对空心管的同时夹紧；在内环槽512内，夹持杆在顶块的推动下向内侧移动，导向轮231的在内环槽512内滑动，由于内环槽512的弧形轨迹为阿基米德螺旋线，四个夹持杆对空心管零件达到同时夹紧的效果；松开空心管时，旋转环3逆时针旋转，导向轮231从内环槽512瞬间瞬间滑至外环槽511内，实现快进式对空心管的同时松开。

所述的动力系统4包括伺服电机41，伺服电机41上设有联轴器42，与联轴器42相连设有丝杆43，丝杆43上套设有螺母44，螺母通过摆臂46与旋转环3连接。本发明伺服电机41通过联轴器42将扭矩传递到丝杆43上，丝杆43旋转带动螺母44沿丝杆43前后移动，进而将摆臂前动，摆臂前进时旋转环3顺时针转动，快速将四个夹持杆23的夹持面232移动至被夹持的空心管上，摆臂继续前进，旋转环3内部的顶块31与夹持杆23的外弧形面233接触，摆臂再次继续前进，直到夹持杆23的夹持面将空心管夹紧。本发明通过伺服电机控制螺母的位置可控制夹持杆23对空心管夹紧力的大小，并控制夹紧力稳定保持。

采用伺服电机夹持，夹持位置及受力大小可控，受力方向与动力源方向不在同一方向，采用阿基米德螺旋线原理，夹紧过程中空行程采用快进，受力及力保持采用螺旋线渐进式夹紧。

所述的底板1下部设有防异物掉入装置7，所述的防异物掉入装置7包括滑轨71、挡板72和气缸73，挡板72两侧与滑轨71滑动配合，气缸73的活塞杆731与挡板72连接。本发明是与其他设备配套使用的，本发明的防异物掉入装置7使用时是安装底板上部，设置挡板72是防止设备上其他零部件掉落至夹持孔6内，影响设备的正常运行。本发明不用使用时，防异物掉入装置7的气缸将挡板72向前推动，至夹持孔6被遮住，防止周边物品落入夹持孔，影响工装的正常使用。

所述的固定板24一侧卡在固定槽22内、另一侧伸至中间环8上方。固定板24通过螺旋固定在固定槽22的底面上，固定板24对中间环8起到限位作用，防止中间环8向上移动。

一种用于汽车零件空心管夹持机构的夹持方法，包括以下步骤：①将空心管伸进夹持孔6内；②伺服电机41通过联轴器42将扭矩传递到丝杆43上，丝杆43旋转带动螺母44沿丝杆43向前移动，进而将摆臂向前推动；③摆臂前进时旋转环3顺时针转动，带动导向盘5顺时针转动，使夹持杆的导向轮231从外环槽511经过过渡槽513滑至内环槽512内；④导向轮231进入内环槽512内后，外弧形面233与顶块31的内侧面311接触，摆臂继续前进，空心管被夹紧。

步骤④所述的导向轮231在内环槽512内，夹持杆在顶块的推动下向内侧移动，导向轮231的在内环槽512内滑动，四个夹持杆对空心管达到同时夹紧的效果；松开空心管时，旋转环3逆时针旋转，导向轮231从内环槽512瞬间滑至外环槽511内，实现快进式对空心管的同时松开。

Claims (10)

1.一种用于汽车零件空心管夹持机构，其特征在于：包括底板（1）、底板（1）上方设有固定盘（2）和旋转环（3），旋转环（3）与固定盘（2）之间设有中间环（8），底板（1）和固定盘（2）的中间设有夹持孔（6），旋转环（3）外侧设有动力系统（4），所述的固定盘（2）上设有导向槽（21）和固定槽（22），与导向槽（21）相配合设有若干个夹持杆（23），固定槽（22）上设有固定板（24）。

2.根据权利要求1所述的用于汽车零件空心管夹持机构，其特征在于：所述的旋转环（3）内侧设有顶块（31），旋转环（3）中间设有导向盘（5），所述的导向盘（5）上设有弧形槽（51）。

3.根据权利要求2所述的用于汽车零件空心管夹持机构，其特征在于：所述的顶块（31）有四块，四块顶块（31）的内侧面（311）为弧形面，内侧面（311）的弧形轨迹为阿基米德螺旋线。

4.根据权利要求2所述的用于汽车零件空心管夹持机构，其特征在于：所述的夹持杆（23）一端设有外弧形面（233）、另一端设有夹持面（232），夹持杆（23）的上部设有导向轮（231），导向轮（231）伸进弧形槽（51）内；所述的外弧形面（233）与顶块（31）的内侧面（311）相配合。

5.根据权利要求4所述的用于汽车零件空心管夹持机构，其特征在于：所述的导向盘（5）上的弧形槽（51）包括外环槽（511）和内环槽（512），外环槽（511）和内环槽（512）之间通过过渡槽（513）连接，所述的内环槽（513）的弧形轨迹为阿基米德螺旋线。

6.根据权利要求1所述的用于汽车零件空心管夹持机构，其特征在于：所述的动力系统（4）包括伺服电机（41），伺服电机（41）上设有联轴器（42），与联轴器（42）相连设有丝杆（43），丝杆（43）上套设有螺母（44），螺母通过摆臂（46）与旋转环（3）连接。

7.根据权利要求1所述的用于汽车零件空心管夹持机构，其特征在于：所述的底板（1）下部设有防异物掉入装置（7），所述的防异物掉入装置（7）包括滑轨（71）、挡板（72）和气缸（73），挡板（72）两侧与滑轨（71）滑动配合，气缸（73）的活塞杆（731）与挡板（72）连接。

8.根据权利要求1所述的用于汽车零件空心管夹持机构，其特征在于：所述的固定板（24）一侧卡在固定槽（22）内、另一侧伸至中间环（8）上方。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于汽车零件空心管夹持机构的夹持方法，其特征在于包括以下步骤：①将空心管伸进夹持孔（6）内；

②伺服电机（41）通过联轴器（42）将扭矩传递到丝杆（43）上，丝杆（43）旋转带动螺母（44）沿丝杆（43）向前移动，进而将摆臂向前推动；

③摆臂前进时旋转环（3）顺时针转动，带动导向盘（5）顺时针转动，使夹持杆的导向轮（231）从外环槽（511）经过过渡槽（513）滑至内环槽（512）内；

④导向轮（231）进入内环槽（512）内后，摆臂继续前进，空心管被夹紧。

10.根据权利要求1-8任一项所述的用于汽车零件空心管夹持机构的夹持方法，其特征在于：步骤④所述的导向轮（231）在内环槽（512）内，夹持杆在顶块的推动下向内侧移动，导向轮（231）的在内环槽（512）内滑动，四个夹持杆对空心管达到同时夹紧的效果；松开空心管时，旋转环（3）逆时针旋转，导向轮（231）从内环槽（512）瞬间滑至外环槽（511）内，实现快进式对空心管的同时松开。

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