CN111390309B - 便携式自适应弧形阀盖加工机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式自适应弧形阀盖加工机械手，包括帽形壳体、位移驱动件、偏心补偿座、自适应加工整形机构；自适应加工整形机构包括旋转电机、滑动补偿块、旋转座、电机安装座、电极变径电机、液压驱动缸、定心基座、齿条拉杆、电极变径调节杆、滑块导向轨、齿条滑块、变径齿轮和循迹电极组件，滑动补偿块通过压缩弹簧与偏心补偿座连接，齿轮拉杆与液压驱动缸的活塞连接，定心基座上铰接有三个呈三角分布定心摆臂，定心摆臂与齿条拉杆啮合，变径齿轮与电极变径调节杆的下端通过拉簧柔性连接，循迹电极组件设于齿条滑块；本发明实现对孔交线为非对称结构的孔口进行加工整形，代替人工作业，不易损伤阀盖的内表面，提高阀盖加工处理的效率。

Description

便携式自适应弧形阀盖加工机械手

技术领域

本发明涉及一种便携式自适应弧形阀盖加工机械手。

背景技术

对于弧形阀盖，由于其内表面为曲面结构，使得阀盖上圆孔的内端与阀盖内表面的交线（即孔交线）存在有非平面对称结构，如此导致对孔交线上粘连的碎屑进行加工时难度较大，一般为人工加工处理，效率低下，且容易损伤阀盖的内表面。

发明内容

本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种便携式自适应弧形阀盖加工机械手。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种便携式自适应弧形阀盖加工机械手，包括帽形壳体、固定安装在帽形壳体内顶上的位移驱动件、固定安装在位移驱动件上的偏心补偿座、弹性安装在偏心补偿座上的自适应加工整形机构，所述位移驱动件固定在帽形壳体的内顶；

所述自适应加工整形机构包括旋转电机、滑动补偿块、旋转座、电机安装座、电极变径电机、液压驱动缸、定心基座、齿条拉杆、电极变径调节杆、滑块导向轨、齿条滑块、变径齿轮和循迹电极组件，所述滑动补偿块设于偏心补偿座的中心孔内、且通过四个呈十字形分布的压缩弹簧与偏心补偿座连接，所述旋转电机固定滑动补偿块的顶面上，所述旋转座转动连接于滑动补偿块的底面上、并与旋转电机的输出端连接，所述电机安装座固定设于旋转座，所述电极变径电机固定设于电机安装座的顶面并位于旋转座内，所述液压驱动缸固定设于电机安装座的底面，所述定心基座固定设于液压驱动缸上，所述齿条拉杆设于定心基座内、且其上端贯穿液压驱动缸内后伸入电机安装座内，所述齿轮拉杆还与液压驱动缸的活塞固定连接，所述定心基座上沿周向设有三个呈三角分布并具有齿牙端的定心摆臂，所述定心摆臂的齿牙端铰接在定心基座上并与齿条拉杆啮合，所述电极变径调节杆活动穿设于齿条拉杆内，所述电极变径调节杆的上端与电极变径电机的输出端连接，所述滑块导向轨的上端沿定心基座的轴向套接于定心基座内，所述齿条滑块滑动连接于滑块导向轨内，所述变径齿轮沿定心基座的轴向活动设置于滑块导向轨内、且与齿条滑块啮合，所述变径齿轮的轴颈活动贯穿滑块导向轨后与电极变径调节杆的下端通过拉簧柔性连接，所述循迹电极组件固定安装在齿条滑块的端部。

其中，所述循迹电极组件包括呈L形的循迹支架、循迹杆、循迹球轮和加工电极，所述循迹支架的纵臂固定在齿条滑块上，所述循迹杆垂直安装在循迹支架的横臂，所述循迹球轮固定在循迹杆的上端，所述加工电极垂直安装在循迹支架的纵臂。

其中，所述定心摆臂的自由端嵌设有定心球轮。

其中，所述电极变径调节杆的下端沿其轴向设置有多边形内孔，所述变径齿轮的轴颈为与多边形内孔相匹配的多边形结构，所述变径齿轮的轴颈活动伸入多边形内孔内，所述拉簧设于多边形内孔内、且其两端分别抵接在电机变径调节杆和变径齿轮上。

其中，还包括设置在帽形壳体上的外固定机构，所述外固定机构包括夹紧定位电机、圆环状的夹紧定位座、圆环状且具有螺纹槽的平面螺纹盘和三组呈三角分布在夹紧定位座上的夹持组件，所述夹紧定位电机固定在帽形壳体外侧面上，所述夹紧定位座固定安装于帽形壳体底部，所述平面螺纹盘活动嵌设于帽形壳体与夹紧定位座之间，所述夹紧定位电机的输出端伸入帽形壳体内并通过圆锥齿轮传动件与平面螺纹盘传动连接，三组所述夹持组件均沿径向滑动连接在夹紧定位座上、且均穿过夹紧定位座后与平面螺纹盘的螺纹槽连接。

其中，所述夹持组件包括外夹紧滑块和内夹持块，所述外夹紧滑块滑动连接在夹紧定位座上，所述外夹紧滑块向上凸设有连接柱，所述连接柱嵌入平面螺纹盘的螺纹槽内，所述夹紧定位座对应设有供连接柱移动的避让条形孔，所述内夹持块固定在外夹紧滑块的内侧，所述内夹持块的内侧呈等腰梯形结构设置。

本发明的有益效果为：与现有技术相比，本发明利用齿轮拉杆与三个呈三角分布设置的定心摆臂联动，实现自适应加工整形机构与阀盖上圆孔的自定心，以自适应不同规格的圆孔，操作方便，通用性强，然后利用电极变径调节杆经由变径齿轮与齿条滑块配合带动循迹电极组件实现变径以适应圆孔的孔径，同时利用拉簧的拉伸力使得循迹电极组件做循迹运动，从而能够实现对孔交线为非对称结构的孔口进行碎屑清除处理以及倒钝整形，机械化操作，代替人工作业，不易损伤阀盖的内表面，提高阀盖加工处理的效率，且整体体积小，方便携带。

附图说明

图1是使用本发明定位在突出圆柱上并对圆孔加工整形的剖视图；

图2是本发明的剖面示意图；

图3是本发明的自适应加工整形机构的剖面示意图；

图4是本发明的外固定机构的剖面示意图；

附图标记说明：1-帽形壳体；2-位移驱动件；3-偏心补偿座；4-自适应加工整形机构；4a-旋转电机；4b-滑动补偿块；4c-旋转座；4d-电机安装座；4e-电极变径电机；4f-液压驱动缸；4g-定心基座；4h-齿条拉杆；4i-电极变径调节杆；4j-滑块导向轨；4k-齿条滑块；4m-变径齿轮；4n-循迹电极组件；4n1-循迹支架；4n2-循迹杆；4n3-循迹球轮；4n4-加工电极；4p-定心摆臂；4q-拉簧；4r-定心球轮；5-外固定机构；5a-夹紧定位电机；5b-夹紧定位座；5c-平面螺纹盘；5d-夹持组件；5d1-外夹紧滑块；5d2-内夹持块；6-压缩弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。

如图1至图4所示，本实施例所述的一种便携式自适应弧形阀盖加工机械手，包括帽形壳体1、固定安装在帽形壳体1内顶上的位移驱动件2、固定安装在位移驱动件2上的偏心补偿座3、弹性安装在偏心补偿座3上的自适应加工整形机构4，所述位移驱动件2固定在帽形壳体1的内顶；

所述自适应加工整形机构4包括旋转电机4a、滑动补偿块4b、旋转座4c、电机安装座4d、电极变径电机4e、液压驱动缸4f、定心基座4g、齿条拉杆4h、电极变径调节杆4i、滑块导向轨4j、齿条滑块4k、变径齿轮4m和循迹电极组件4n，所述滑动补偿块4b设于偏心补偿座3的中心孔内、且通过四个呈十字形分布的压缩弹簧6与偏心补偿座3连接，所述旋转电机4a固定滑动补偿块4b的顶面上，所述旋转座4c转动连接于滑动补偿块4b的底面上、并与旋转电机4a的输出端连接，所述电机安装座4d固定设于旋转座4c，所述电极变径电机4e固定设于电机安装座4d的顶面并位于旋转座4c内，所述液压驱动缸4f固定设于电机安装座4d的底面，所述定心基座4g固定设于液压驱动缸4f上，所述齿条拉杆4h设于定心基座4g内、且其上端贯穿液压驱动缸4f内后伸入电机安装座4d内，所述齿轮拉杆还与液压驱动缸4f的活塞固定连接，所述定心基座4g上沿周向设有三个呈三角分布并具有齿牙端的定心摆臂4p，所述定心摆臂4p的齿牙端铰接在定心基座4g上并与齿条拉杆4h啮合，所述电极变径调节杆4i活动穿设于齿条拉杆4h内，所述电极变径调节杆4i的上端与电极变径电机4e的输出端连接，所述滑块导向轨4j的上端沿定心基座4g的轴向套接于定心基座4g内，所述齿条滑块4k滑动连接于滑块导向轨4j内，所述变径齿轮4m沿定心基座4g的轴向活动设置于滑块导向轨4j内、且与齿条滑块4k啮合，所述变径齿轮4m的轴颈活动贯穿滑块导向轨4j后与电极变径调节杆4i的下端通过拉簧4q柔性连接，所述循迹电极组件4n固定安装在齿条滑块4k的端部。本实施例中，所述位移驱动件2为微型直线电机，体积小。

本实施例的工作方式是：工作时，将本实施例的加工器具对位阀盖上的圆孔后定位在阀盖上，使得自定向加工整形机构伸入圆孔内，接着位移驱动件2驱动自适应加工整形机构4下探，直至循迹电极组件4n超出孔交线，然后在为液压驱动缸4f供油的外界齿轮泵的驱动下，液压驱动缸4f工作，液压驱动缸4f的活塞经由齿条拉杆4h驱动三个定心摆臂4p向外扩张，直至顶住圆孔的孔壁，实现定心工作，同时，当自适应加工整形机构4的轴线与圆孔的轴线不重合时，滑动补偿块4b滑动以使自适应加工整形机构4的轴线与圆孔的轴线重合，从而保证自适应加工整形机构4与圆孔同轴，确保孔交线加工时的同轴度，降低放置加工器具放置在阀盖上的位移精度，与此同时，外界齿轮泵将泵油量数据传输至外界控制单元，外界控制单元根据液压油泵出量计算出该圆孔的孔径大小，然后外界控制单元控制电极变径电机4e工作，电极变径电机4e驱动电极变径调节杆4i旋转，电极变径调节杆4i经由变径齿轮4m驱动齿条滑块4k相对滑块导向轨4j滑动，齿条滑块4k带动循迹电极组件4n移动，进而调整循迹电极组件4n回转运动的工作半径，以适应该圆孔的孔径，调整完成后，位移驱动件2带动自适应加工整形机构4上移，直至循迹电极组件4n的外端部分与阀盖的内表面紧贴，此时由于循迹电极组件4n在上移过程中受到阀盖内表面的阻挡，使得滑块导向块相对定心基座4g下移、同时齿条相对电极变径调节杆4i下移，进而将拉簧4q拉伸，拉簧4q为循迹电极组件4n提供向上的拉伸力，接着电极变径电机4e再次工作，调整好循迹电极组件4n与孔交线之间的放电间隙，然后旋转电机4a驱动旋转座4c转动，旋转座4c带动循迹电极组件4n做回转运动，而在拉簧4q联动下，循迹电极组件4n沿着孔口边沿的内表面做循迹运动，同时循迹电极组件4n对孔交线位置上粘连的碎屑进行清除，以及对孔口进行倒钝加工，避免锐角形孔口对流体产生剪切作用，导致阀盖内流体通过阻力增大，如此便完成一个圆孔的加工处理；重复上述过程中，可以连续对阀盖上所有圆孔进行加工整形处理。

本实施例利用齿轮拉杆与三个呈三角分布设置的定心摆臂4p联动，实现自适应加工整形机构4与阀盖上圆孔的自定心，以自适应不同规格的圆孔，操作方便，通用性强，然后利用电极变径调节杆4i经由变径齿轮4m与齿条滑块4k配合带动循迹电极组件4n实现变径以适应圆孔的孔径，同时利用拉簧4q的拉伸力使得循迹电极组件4n做循迹运动，从而能够实现对孔交线为非对称结构的孔口进行碎屑清除处理以及倒钝整形，机械化操作，代替人工作业，不易损伤阀盖的内表面，提高阀盖加工处理的效率，且整体体积小，方便携带。

本实施例还利用偏心补偿座3与滑动补偿块4b通过压缩弹簧6配合，形成弹性浮动偏心补偿，从而可以补偿自适应加工整形机构4的轴线与阀盖上圆孔的轴线之间的位置偏差，大大提高阀盖上圆孔的加工处理精度。

如图1至图3所示，基于上述实施例的基础上，进一步地，所述循迹电极组件4n包括呈L形的循迹支架4n1、循迹杆4n2、循迹球轮4n3和加工电极4n4，所述循迹支架4n1的纵臂固定在齿条滑块4k上，所述循迹杆4n2垂直安装在循迹支架4n1的横臂，所述循迹球轮4n3固定在循迹杆4n2的上端，所述加工电极4n4垂直安装在循迹支架4n1的纵臂。在调整循迹电极组件4n回转运动的工作半径时，齿条滑块4k带动循迹电极组件4n移动，使得加工电极4n4回转运动的半径略小于圆孔半径，且循迹球轮4n3回转运动的半径大于圆孔半径，调整完成后，位移驱动件2带动自适应加工整形机构4上移，直至循迹电极组件4n上的循迹球轮4n3与阀盖的内表面紧贴，使得滑块导向轨4j相对定心基座4g下移、齿条滑块4k相对电极变径调节杆4i下移，进而将拉簧4q拉伸，接着电极变径电机4e再次工作，调整好加工电极4n4与孔交线之间的放电间隙，然后旋转电机4a驱动旋转座4c转动，旋转座4c带动整个循迹电极组件4n做回转运动，而在拉簧4q联动下，循迹球轮4n3沿着孔口边沿的内表面做循迹运动，使得加工电极4n4沿着孔交线的轨迹做循迹运动，即在旋转运动过程中，加工电极4n4与孔交线位于同一个平面上，从而完成对孔交线上粘连的碎屑进行清除，同时利用加工电极4n4产生的电弧完成对圆孔的孔口进行倒钝加工，实现对非对称式曲面孔交线的孔口加工处理。

如图2和图3所示，基于上述实施例的基础上，进一步地，所述定心摆臂4p的自由端嵌设有定心球轮4r。如此设置，利用定心球轮4r与孔壁接触，能够更好地保护圆孔的孔壁表面，不易损伤孔壁。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述电极变径调节杆4i的下端沿其轴向设置有多边形内孔，优选地，为六边形内孔或花键槽，所述变径齿轮4m的轴颈为与多边形内孔相匹配的多边形结构，对应地，多边形结构为六棱柱体或花键结构，所述变径齿轮4m的轴颈活动伸入多边形内孔内，所述拉簧4q设于多边形内孔内、且其两端分别抵接在电机变径调节杆和变径齿轮4m上。如此设置，能够防止电极变径电机4e驱动电极变径调节杆4i旋转时，电极变径调节杆4i与变径齿轮4m之间产生相对旋转运动，影响循迹电极组件4n的调节精度，使得变径齿轮4m随着电极变径调节杆4i同步旋转运动。

如图1、图2和图4所示，基于上述实施例的基础上，进一步地，还包括设置在帽形壳体1上的外固定机构5，所述外固定机构5包括夹紧定位电机5a、圆环状的夹紧定位座5b、圆环状且具有螺纹槽的平面螺纹盘5c和三组呈三角分布在夹紧定位座5b上的夹持组件5d，所述夹紧定位电机5a固定在帽形壳体1外侧面上，所述夹紧定位座5b固定安装于帽形壳体1底部，所述平面螺纹盘5c活动嵌设于帽形壳体1与夹紧定位座5b之间，所述夹紧定位电机5a的输出端伸入帽形壳体1内并通过圆锥齿轮传动件与平面螺纹盘5c传动连接，三组所述夹持组件5d均沿径向滑动连接在夹紧定位座5b上、且均穿过夹紧定位座5b后与平面螺纹盘5c的螺纹槽连接。

实际使用时，将本实施例的加工器具套于阀盖上圆孔向阀盖外表面突出的突出圆柱上，然后夹紧定位电机5a经由圆锥齿轮传动件带动平面螺纹盘5c旋转，平面螺纹盘5c同时推动三组夹持组件5d相对夹紧定位座5b做向心运动，三组夹持组件5d共同夹持在突出圆柱上，从而实现整个加工器具的固定定位，操作简单快捷。

基于上述实施例的基础上，进一步地，所述夹持组件5d包括外夹紧滑块5d1和内夹持块5d2，所述外夹紧滑块5d1滑动连接在夹紧定位座5b上，所述外夹紧滑块5d1向上凸设有连接柱，所述连接柱嵌入平面螺纹盘5c的螺纹槽内，所述夹紧定位座5b对应设有供连接柱移动的避让条形孔，所述内夹持块5d2固定在外夹紧滑块5d1的内侧，所述内夹持块5d2的内侧呈等腰梯形结构设置。实际使用时，平面螺纹盘5c旋转运动过程中，外夹紧滑块5d1上的连接柱在平面螺纹盘5c的螺纹槽内滑动，使得外夹紧滑块5d1相对夹紧定位座5b滑动，外夹紧滑块5d1带动内夹持块5d2移动，从而实现夹持在突出圆柱上，起到固定加工器具的目的。

以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (5)

1.一种便携式自适应弧形阀盖加工机械手，其特征在于，包括帽形壳体（1）、固定安装在帽形壳体（1）内顶上的位移驱动件（2）、固定安装在位移驱动件（2）上的偏心补偿座（3）、弹性安装在偏心补偿座（3）上的自适应加工整形机构（4），所述位移驱动件（2）固定在帽形壳体（1）的内顶；

所述自适应加工整形机构（4）包括旋转电机（4a）、滑动补偿块（4b）、旋转座（4c）、电机安装座（4d）、电极变径电机（4e）、液压驱动缸（4f）、定心基座（4g）、齿条拉杆（4h）、电极变径调节杆（4i）、滑块导向轨（4j）、齿条滑块（4k）、变径齿轮（4m）和循迹电极组件（4n），所述滑动补偿块（4b）设于偏心补偿座（3）的中心孔内、且通过四个呈十字形分布的压缩弹簧（6）与偏心补偿座（3）连接，所述旋转电机（4a）固定滑动补偿块（4b）的顶面上，所述旋转座（4c）转动连接于滑动补偿块（4b）的底面上、并与旋转电机（4a）的输出端连接，所述电机安装座（4d）固定设于旋转座（4c），所述电极变径电机（4e）固定设于电机安装座（4d）的顶面并位于旋转座（4c）内，所述液压驱动缸（4f）固定设于电机安装座（4d）的底面，所述定心基座（4g）固定设于液压驱动缸（4f）上，所述齿条拉杆（4h）设于定心基座（4g）内、且其上端贯穿液压驱动缸（4f）内后伸入电机安装座（4d）内，所述齿轮拉杆还与液压驱动缸（4f）的活塞固定连接，所述定心基座（4g）上沿周向设有三个呈三角分布并具有齿牙端的定心摆臂（4p），所述定心摆臂（4p）的齿牙端铰接在定心基座（4g）上并与齿条拉杆（4h）啮合，所述电极变径调节杆（4i）活动穿设于齿条拉杆（4h）内，所述电极变径调节杆（4i）的上端与电极变径电机（4e）的输出端连接，所述滑块导向轨（4j）的上端沿定心基座（4g）的轴向套接于定心基座（4g）内，所述齿条滑块（4k）滑动连接于滑块导向轨（4j）内，所述变径齿轮（4m）沿定心基座（4g）的轴向活动设置于滑块导向轨（4j）内、且与齿条滑块（4k）啮合，所述变径齿轮（4m）的轴颈活动贯穿滑块导向轨（4j）后与电极变径调节杆（4i）的下端通过拉簧（4q）柔性连接，所述循迹电极组件（4n）固定安装在齿条滑块（4k）的端部；所述循迹电极组件（4n）包括呈L形的循迹支架（4n1）、循迹杆（4n2）、循迹球轮（4n3）和加工电极（4n4），所述循迹支架（4n1）的纵臂固定在齿条滑块（4k）上，所述循迹杆（4n2）垂直安装在循迹支架（4n1）的横臂，所述循迹球轮（4n3）固定在循迹杆（4n2）的上端，所述加工电极（4n4）垂直安装在循迹支架（4n1）的纵臂。

2.根据权利要求1所述的一种便携式自适应弧形阀盖加工机械手，其特征在于，所述定心摆臂（4p）的自由端嵌设有定心球轮（4r）。

3.根据权利要求1所述的一种便携式自适应弧形阀盖加工机械手，其特征在于，所述电极变径调节杆（4i）的下端沿其轴向设置有多边形内孔，所述变径齿轮（4m）的轴颈为与多边形内孔相匹配的多边形结构，所述变径齿轮（4m）的轴颈活动伸入多边形内孔内，所述拉簧（4q）设于多边形内孔内、且其两端分别抵接在电机变径调节杆和变径齿轮（4m）上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种便携式自适应弧形阀盖加工机械手，其特征在于，还包括设置在帽形壳体（1）上的外固定机构（5），所述外固定机构（5）包括夹紧定位电机（5a）、圆环状的夹紧定位座（5b）、圆环状且具有螺纹槽的平面螺纹盘（5c）和三组呈三角分布在夹紧定位座（5b）上的夹持组件（5d），所述夹紧定位电机（5a）固定在帽形壳体（1）外侧面上，所述夹紧定位座（5b）固定安装于帽形壳体（1）底部，所述平面螺纹盘（5c）活动嵌设于帽形壳体（1）与夹紧定位座（5b）之间，所述夹紧定位电机（5a）的输出端伸入帽形壳体（1）内并通过圆锥齿轮传动件与平面螺纹盘（5c）传动连接，三组所述夹持组件（5d）均沿径向滑动连接在夹紧定位座（5b）上、且均穿过夹紧定位座（5b）后与平面螺纹盘（5c）的螺纹槽连接。

5.根据权利要求4所述的一种便携式自适应弧形阀盖加工机械手，其特征在于，所述夹持组件（5d）包括外夹紧滑块（5d1）和内夹持块（5d2），所述外夹紧滑块（5d1）滑动连接在夹紧定位座（5b）上，所述外夹紧滑块（5d1）向上凸设有连接柱，所述连接柱嵌入平面螺纹盘（5c）的螺纹槽内，所述夹紧定位座（5b）对应设有供连接柱移动的避让条形孔，所述内夹持块（5d2）固定在外夹紧滑块（5d1）的内侧，所述内夹持块（5d2）的内侧呈等腰梯形结构设置。

Images