CN111230537A - 一种曲面零件数字化辅助夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲面零件数字化辅助夹持装置，涉及夹具技术领域，包括主板和导轨；所述主板上两侧平行设置有导轨；支架设置在导轨上且支架可沿导轨滑动；所述支架上设置有自适应夹持单元，且自适应夹持单元可沿支架上下滑动；所述自适应夹持单元用来夹持工件，所述工件设置主板上且置于导轨之间。本发明中支架和自适应夹持单元的数量、工况监测系统中传感器的数量均可以进行合理调整，从而可以适应不同长度，不同工况的曲面零件，从而提高了曲面的加工精度。

Description

一种曲面零件数字化辅助夹持装置

技术领域

本发明属于夹具技术领域，特别涉及到一种曲面零件数字化辅助夹持装置。

背景技术

夹具在机械制造过程中用来固定夹紧加工对象，使之保持正确的位置，以接受施工或检测的装置；在工艺过程中的任何工序，夹具是可以用来迅速、方便、安全地安装工件的装置；夹具的制造及其装配精度的高低直接影响工件的加工质量及成品质量。而许多薄壁曲面零件在进行铣削加工时，由于其工件本身较薄，通用铣床工装难以适应其夹持需求，加工过程中极易发生颤振，使得工件发生严重的变形，极大地影响了成品的加工精度与表面质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种曲面零件数字化辅助夹持装置，以解决当前薄壁曲面零件在使用通用工装加工时，极易发生颤振，导致加工精度不高，表面质量差的问题。

一种曲面零件数字化辅助夹持装置，包括主板和导轨；所述主板上两侧平行设置有导轨；支架设置在导轨上且支架可沿导轨滑动；所述支架上设置有自适应夹持单元，且自适应夹持单元可沿支架上下滑动；所述自适应夹持单元用来夹持工件，所述工件设置主板上且置于导轨之间。

进一步的，所述支架有数个并均布在导轨上。

进一步的，所述自适应夹持单元包括支撑结构和支柱；所述支撑结构上设置有伺服电机可驱动滚珠丝杠，从而使支柱沿滚珠丝杠直线移动；所述支柱端部连接有球状触头装置。

进一步的，所述支撑结构设置在支架上并可沿支架上下滑动，支柱与支架垂直，通过球状触头装置夹持工件。

进一步的，所述伺服电机的输出端通过联轴器与滚珠丝杠的一端连接，滚珠丝杠通过轴承支撑，滚珠丝杠的另一端设置有固定块，固定块固定设置在支柱内，所述支柱上设置有法兰盘，所述法兰盘通过螺栓与球状触头装置连接。

进一步的，所述伺服电机有数个且上面均连接有滚珠丝杠。

进一步的，所述导轨上设置有距离传感器；所述支架上设置有距离传感器和力传感器。

进一步的，还包括数字化控制系统，数字化控制系统上安装有控制器，可根据工况监测系统传输的数据进行处理反馈，对整个装置的伺服电机进行控制，根据导轨上的距离传感器的信号来控制支架的左右移动，通过支架上的距离传感器和力传感器的信号来控制自适应夹持单元中滚珠丝杠的伸缩，以确保夹持力保持在合理的数值，并控制自适应夹持单元的上下移动。

进一步的，所述球状触头装置包括球头和球座，球头可在球座中自由滚动。

进一步的，所述支架有四个，每个导轨上设置两个支架。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.发明装置是在通用的铣床工装基础上进行了加装支架、导轨、自适应夹持单元、工况监测系统、数字化控制系统，保留了原有工装定位准确的优点，在此基础上通过辅助夹持装置增大了整体工装的刚度。

2.本装置中，支架，导轨，自适应夹持单元之间均通过螺旋传动装置进行连接，可以实现x，y，z全方位的位移，灵活性高，且具有较高的刚度；自适应夹持单元的夹持部位采用球状触头装置，球状触头装置包括球头和球座，球头可在球座中自由滚动，以适应不同曲率的曲面，且方便了在加工过程中夹持位置的在线调整，每个自适应夹持单元上共具备四根可伸缩的滚珠丝杠，具有更大的强度与稳定性，且每一根滚珠丝杠可以伸缩不同的长度，以满足不同曲率的工件表面；对于不同大小的薄壁曲面零件，需求的自适应夹持单元数量不同，本装置可以在导轨上安装不同数量的支架和自适应夹持单元，由此可以适应各种类型的薄壁曲面零件。

3.本装置还集成了工况监测系统和数字化控制系统，导轨上布有数个距离传感器，在所述支架上装有传感器安装架，其上布有数个距离传感器和力传感器，传感器之间通过连接线传输数据，最终通过中间变换器处理信号传输到终端控制系统中，控制系统从而对整体装置的运动状况进行反馈控制，所有的运动由数字化系统进行控制，根据导轨上的距离传感器的信号来控制支架的左右移动，通过支架上的距离传感器和力传感器的信号来控制自适应夹持单元中滚珠丝杠的伸缩，以确保夹持力保持在合理的数值，并控制自适应夹持单元的上下移动，数字化系统事先根据薄壁曲面零件的造型，计算出不同加工位置最佳夹持点，在加工过程中实现自动调节，从而使得任意时刻均可以取得最佳的减振效果。

附图说明

图1是本发明的整体结构的主视示意图；

图2是是本发明的整体结构的俯视示意图

图3是本发明图1中涉及到的自适应夹持单元整体示意图；

图4是本发明图3中涉及到的单个自适应夹持单元内部结构图。

附图标记如下：

1.主板；2.支架；3.导轨；4.自适应夹持单元；401.支撑结构；402.球状触头装置；403.法兰盘；404.支柱；405.固定块；406.滚珠丝杠；407.轴承；408.联轴器；409.伺服电机；5.工况监测系统；6.数字化控制系统；7.工件前部定位夹紧装置；701.螺纹螺栓；8.工件后部定位夹紧装置；9.距离传感器；10.力传感器；11.中间变换器；12.连接线；13.传感器安装架；14.螺钉；15.工件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的

一种曲面零件数字化辅助夹持装置，包括主板1和导轨3；所述主板1上两侧平行设置有导轨3；支架2设置在导轨3上且支架2可沿导轨3滑动；所述支架2上设置有自适应夹持单元4，且自适应夹持单元4可沿支架2上下滑动；所述自适应夹持单元4用来夹持工件15，设置四个支架2并均布在导轨3上；

其中，所述自适应夹持单元4包括支撑结构401和支柱404；所述支撑结构401上设置有伺服电机409可驱动滚珠丝杠406，从而使支柱404沿滚珠丝杠406直线移动；所述支柱404端部连接有球状触头装置402；所述支撑结构401设置在支架2上并可沿支架2上下滑动，支柱404与支架2垂直，通过球状触头装置402加持工件15，所述工件15设置主板1上且置于导轨3之间；所述伺服电机409的输出端通过联轴器408与滚珠丝杠406的一端连接，滚珠丝杠406通过轴承407支撑，滚珠丝杠406的另一端设置有固定块405，固定块405固定设置在支柱404内，所述支柱404上设置有法兰盘403，所述法兰盘403通过螺栓与球状触头装置402连接；所述伺服电机409有数个且上面均连接有滚珠丝杠406。

所述导轨3上设置有距离传感器9；所述支架2上设置有距离传感器9和力传感器10，数字化控制系统5上安装有控制器，可根据工况监测系统5传输的数据进行处理反馈，对整个装置的伺服电机409进行控制，根据导轨3上的距离传感器9的信号来控制支架2的左右移动，通过支架2上的距离传感器9和力传感器10的信号来控制自适应夹持单元4中滚珠丝杠406的伸缩，以确保夹持力保持在合理的数值，并控制自适应夹持单元4的上下移动；所述球状触头装置402包括球头和球座，球头可在球座中自由滚动，以适应不同曲率的曲面，且方便了在加工过程中夹持位置的在线调整。

结合附图1至图4所示，主板1为矩形结构，主板1左端以螺纹螺栓701的方式与工件前部定位夹紧装置7连接，主板1右端以斜面配合的方式与工件后部定位夹紧装置8连接；工件前部定位夹紧装置7和工件后部定位夹紧装置8用来固定连接在工件到主板1上；导轨3共四根，每两根为一组采用双导轨的布局方式设置在主板1的两侧，所述支架2由伺服电机驱动，可沿导轨3滑动；所述工况监测系统5包括数个传感器单元，在所述导轨3上布有数个距离传感器9，在所述支架2上装有传感器安装架13，其上布有数个距离传感器9和力传感器10，其通过连接线12传输数据，最终通过中间变换器11处理信号传输到终端控制系统6中；所述传感器安装架13具有左右伸缩功能，可适应不同宽度的支架2，其上通过螺钉14进行紧固；所述数字化控制系统5，其根据曲面零件造型，可以提前计算不同加工位置的最佳夹持部位，在加工过程中进行在线自动控制柔性夹持装置移动。该该曲面零件数字化辅助夹持装置，支架2和自适应夹持单元4的数量、工况监测系统5中传感器的数量可以进行合理调整，以适应不同长度，不同工况的曲面零件。

结合附图3、图4所示，所述自适应夹持单元4，其通过支撑结构401安装在支架2上，可沿支架2进行上下运动，自由调整夹持部位，其上通过伺服电机409连接联轴器408和轴承407来驱动滚珠丝杠406，可沿支柱404进行伸缩运动，其通过固定块405进行连接；夹持部位为球状触头装置402，通过法兰盘403连接在支柱上，其由球头和球座组成，球头可在球座中自由滚动，以适应不同曲率的曲面，且方便了在加工过程中夹持位置的在线调整，每组自适应夹持单元4共具备四根可伸缩的滚珠丝杠406，具有更大的强度与稳定性，且每一根滚珠丝杠406各自通过伺服电机驱动从而可以伸缩不同的长度，以满足不同曲率的工件表面。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种曲面零件数字化辅助夹持装置，其特征在于，包括主板(1)和导轨(3)；所述主板(1)上两侧平行设置有导轨(3)；支架(2)设置在导轨(3)上且支架(2)可沿导轨(3)滑动；所述支架(2)上设置有自适应夹持单元(4)，且自适应夹持单元(4)可沿支架(2)上下滑动；所述自适应夹持单元(4)用来辅助夹持工件(15)；所述工件(15)设置主板(1)上且置于导轨(3)之间。

2.根据权利要求1所述的曲面零件数字化辅助夹持装置，其特征在于，所述支架(2)有数个并均布在导轨(3)上。

3.根据权利要求1所述的曲面零件数字化辅助夹持装置，其特征在于，所述自适应夹持单元(4)包括支撑结构(401)和支柱(404)；所述支撑结构(401)上设置有伺服电机(409)可驱动滚珠丝杠(406)，从而使支柱(404)沿滚珠丝杠(406)直线移动；所述支柱(404)端部连接有球状触头装置(402)。

4.根据权利要求3所述的曲面零件数字化辅助夹持装置，其特征在于，所述支撑结构(401)设置在支架(2)上并可沿支架(2)上下滑动，支柱(404)与支架(2)垂直，通过球状触头装置(402)夹持工件(15)。

5.根据权利要求3或者4任一项所述的曲面零件数字化辅助夹持装置，其特征在于，所述伺服电机(409)的输出端通过联轴器(408)与滚珠丝杠(406)的一端连接，滚珠丝杠(406)通过轴承(407)支撑，滚珠丝杠(406)的另一端设置有固定块(405)，固定块(405)固定设置在支柱(404)内，所述支柱(404)上设置有法兰盘(403)，所述法兰盘(403)通过螺栓与球状触头装置(402)连接。

6.根据权利要求5所述的曲面零件数字化辅助夹持装置，其特征在于，所述伺服电机(409)有数个且上面均连接有滚珠丝杠(406)。

7.根据权利要求1所述的曲面零件数字化辅助夹持装置，其特征在于，所述导轨(3)上设置有距离传感器(9)；所述支架(2)上设置有距离传感器(9)和力传感器(10)。

8.根据权利要求7所述的曲面零件数字化辅助夹持装置，其特征在于，还包括数字化控制系统(5)，数字化控制系统(5)上安装有控制器，可根据工况监测系统(5)传输的数据进行处理反馈，对整个装置的伺服电机(409)进行控制，根据导轨(3)上的距离传感器(9)的信号来控制支架(2)的左右移动，通过支架(2)上的距离传感器(9)和力传感器(10)的信号来控制自适应夹持单元(4)中滚珠丝杠(406)的伸缩，以确保夹持力保持在合理的数值，并控制自适应夹持单元(4)的上下移动。

9.根据权利要求3所述的曲面零件数字化辅助夹持装置，其特征在于，所述球状触头装置(402)包括球头和球座，球头可在球座中自由滚动。

10.根据权利要求1所述的曲面零件数字化辅助夹持装置，其特征在于，所述支架(2)有四个，每个导轨(3)上设置两个支架(2)。

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