CN114131272A - 一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械制造领域,尤其是一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法,针对现有技术手段不足的问题,现提出如下方案,其包括底座、主臂、支臂和锁机构,所述底座包括支座、带油槽转动轴套和带肩螺母,所述底座通过带油槽转动轴套与主臂的一端连接,主臂的另一端呈U形开口,支臂的一端及锁机构被包裹在主臂的U形开口中,全新工艺装备的设计体现机械/非机械交互需求,为机械臂在工作状态下提供气动锁紧和机械锁紧两种模式的切换,消除机械臂在压紧工件后的失效风险,降低工件加工过程中人为操作风险。该套工艺装备经车间使用验证后效果明显,满足产品的制造要求。

Description

一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法
技术领域
本发明涉及机械制造技术领域,尤其涉及一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法。
背景技术
机械加工业中,定位和压紧是工件在加工成型过程中不可缺少的工艺手段。工件在精确定位后,需要通过压紧方式保证加工过程中连续性、稳定性和持久性,可有效避免因刀具振颤或其他人为因素引起的加工错误甚至报废。对于复杂结构或大尺寸的工件,在生产过程中常常受操作空间所限,施工通路狭窄或人力难以到达,因此合理有效的装夹也成为机械加工业的技术难点之一。
工件的压紧方式按夹紧方式可分为机械式压紧和非机械式压紧(包括抽真空、气动压紧、液压压紧、电磁压紧等),针对工件的材料、结构、加工环境、设备和工艺要求等进行择。其中,具备快速响应、装夹便捷的压紧方式是提高工件加工效率的方式之一。
例如在连接焊接设备的工作平台上,针对工件在焊接过程中的压紧,高效的压紧装置对于提高工件焊接效率尤为突出。焊接过程中,通常采取的压紧方式是选择压板配合螺旋副压紧工件,或者通过楔形结构压紧工件,在实际生产中存在几方面不足:工件在压紧过程需要人工施力,过程繁琐压紧点不稳定,易导致工件在压紧过程中产生微小位移不易测量;(2)对于大尺寸工件压紧点较多,加工前需要装夹压板时操作难度较大,至少需要两至三人协同配合,对操作工的经验依赖度高、劳动强度大;(3)对于复杂结构的焊接工件,焊接前和焊接后均需要通过人工拆卸压紧元件,生产效率低,同时装夹过程中没有防护,工人操作存在、一定危险性;(4)工件的固定压紧完全由人力控制,受操作熟练度影响,工件表面受力不均匀易产生变形或压痕。(5)工件在长时间加工过程中,螺旋副夹紧元件易受刀具或设备振颤影响,夹紧力无法保持恒定且有脱出风险。
因此需要一种具备快速响应、装夹便捷、持续恒力的压紧装置来解决现有装夹压紧方式带来的缺点,提高工件在机械加工过程中的稳定性、连续性和可控性,同时有效减轻劳动强度,提高生产效率;
发明内容
本发明的目的是为了现有技术手段的不足,而提出的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法,包括底座、主臂、支臂和锁机构,所述底座包括支座、带油槽转动轴套和带肩螺母,所述底座通过带油槽转动轴套与主臂的一端连接,主臂的另一端呈U形开口,支臂的一端及锁机构被包裹在主臂的U形开口中,所述主臂包括承力臂、转接座、气缸连接板、活节、长距气缸和调节螺钉,所述承力臂由套筒和口字型支架焊接而成,两者选用高强度结构钢,焊接后整体刚性和强度为整套机构在工作时的承力提供保证,承力臂的套筒一端与带油槽转动轴套连接,口字型支架一端与支臂连接,口字型文架的上部连接转接转接座,口字型支架的下部安装两个调节螺钉,转接座通过气缸连接板和活节与长距气缸构成直线运动机构,为支臂在Z轴方向实现-°翻转提供动力输入,其推杆的直线行程为-mm,便于工件在设备工作台的上架和下架
优选的,所述支臂由翻转臂、接头座、螺纹接头、下压气缸、压头、衬圈、螺纹护套、螺栓、绞链轴、平垫圈和弹性挡圈组成,翻转臂的远端配有下压气缸及压头,为工件在加工状态时提供下行压紧力,下压气缸的直线行程为Omm-50mm,同时在支臂的一侧设有带环扣快卸插销,能够满足机械臂气动和机械两种锁紧模式的自主切换,翻转臂的上部连接接头座和螺纹接头,翻转臂的内部连接锁机构,且翻转臂的外部与主臂连接,三者形成嵌顿结构。
优选的,所述锁机构由连接板、短距气缸、定位板、锁钩、舌扣、螺柱、螺钉、螺母、销钉共同组成。
优选的,所述底座为号钢焊接结构,底部采用方形块,方形块上开设有孔,所述孔内设有主轴,方形块四角上开设四个腰形孔,通过腰形孔长度的调整,使底座可在加工设备上滑动起到微调作用,主轴为变直径带肩固定轴,肩部安装有带油槽转动轴套,顶部配合带肩螺母进行锁紧,带油槽转动轴套为锡青铜料,具有优良的耐磨性和耐蚀性,所述带油槽转动轴套的内圈设置有圈储油下陷槽,且带油槽转动轴套的外圈与主臂过盈配合连接。
优选的,所述带油槽转动轴套内圈可以加注润滑液,通过带油槽转动轴套与支座的精密小间隙配合,使油液密封其中形成油膜,保证主臂在水平平面旋转过程中的极小磨损,替代高精密轴承,避免工件在加工过程中,主臂受轴向力作用脱出。
本发明中,采用多种规格气缸,取代传统的螺旋副压紧工件,使工件的装夹简单快捷、缩短加工准备时间,降低工人劳动强度。
本发明可精确控制产品的单点压紧,也可用于操作空间狭小部位的工件压紧需求,部分替代人工操作使工件在加工过程中可控、平稳,压紧点控制精确无失稳风险,降低对操作工技术水平依赖度,工件的压紧快捷简单,明显改善劳动强度,提高生产效率,降低生产成本。由原来的2-3人协同操作改为单人操作完成,工件夹紧时间可由20-30min缩短至10-15min。
全新工艺装备的设计体现机械/非机械交互需求,为机械臂在工作状态下提供气动锁紧和机械锁紧两种模式的切换,消除机械臂在压紧工件后的失效风险,降低工件加工过程中人为操作风险。该套工艺装备经车间使用验证后效果明显,满足产品的制造要求。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法的结构示意图;
图2为本发明提出的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法的底座结构示意图;
图3为本发明提出的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法的主臂结构示意图;
图4为本发明提出的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法的支臂结构示意图;
图5为本发明提出的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法的明锁机构示意图;
图6为本发明提出的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法在工件加工时应用示意图。
图中:1.底座;2.主臂;3.支臂;4.锁机构;5.支座;6.带油槽轴套;7.带肩螺母;8.承力臂;9.转接座;10.气缸连接板;11.活节;12.长距气缸;13.调节螺钉;34.转轴;35.带肩衬套;36.轴套;37.圆衬套;38.平垫圈;39.弹性挡圈;40.快卸插销;14.翻转臂;15.接头座;16.螺纹接头;17.下压气缸;18.压头;19.衬圈;20.螺纹护套;21.螺栓;22.绞链轴;23.平垫圈;24弹性挡圈;25.连接板;26.短距气缸;27.定位板;28.锁钩;29.舌扣;30.双头螺柱;31.螺钉;32.螺母;33.销钉;41.连接销;42.连接螺钉;43.设备工作平台;44.工件。
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。
实施例
参照图1-6,一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法,包括底座1、主臂2、支臂3和锁机构4,其特征在于,所述底座1包括支座5、带油槽转动轴套6和带肩螺母7,所述底座1通过带油槽转动轴套6与主臂2的一端连接,主臂2的另一端呈U形开口,支臂3的一端及锁机构4被包裹在主臂2的U形开口中,所述主臂2包括承力臂8、转接座9、气缸连接板10、活节11、长距气缸12和调节螺钉13,所述承力臂8由套筒和口字型支架焊接而成,两者选用高强度结构钢,焊接后整体刚性和强度为整套机构在工作时的承力提供保证,承力臂8的套筒一端与带油槽转动轴套6连接,口字型支架一端与支臂3连接,口字型文架的上部连接转接转接座9,口字型支架的下部安装两个调节螺钉13,转接座9通过气缸连接板10和活节11与长距气缸12构成直线运动机构,为支臂3在Z轴方向实现0-90°翻转提供动力输入,其推杆的直线行程为0-320mm,便于工件在设备工作台的上架和下架
本实施例中,所述支臂3由翻转臂14、接头座15、螺纹接头16、下压气缸17、压头18、衬圈19、螺纹护套20、螺栓21、绞链轴22、平垫圈23和弹性挡圈24组成,翻转臂14的远端配有下压气缸17及压头18,为工件在加工状态时提供下行压紧力,下压气缸17的直线行程为Omm-50mm,同时在支臂3的一侧设有带环扣快卸插销40,能够满足机械臂气动和机械两种锁紧模式的自主切换,翻转臂14的上部连接接头座15和螺纹接头16,翻转臂14的内部连接锁机构4,且翻转臂14的外部与主臂2连接,三者形成嵌顿结构,其作用:(a)节省操作空间,气缸及附属成品件、线路的布置均在翻转臂14内完成连接装配,保证外部空间开敞,避免线路缠绕;(b)车间生产环境往往较为恶劣,气缸长期处于粉尘、油污环境下易锈蚀损坏,嵌入翻转臂14内具有一定防尘保护作用;(c)设置具备自动夹紧的锁机构4,降低工人劳动强度与依赖性;(d)有效消除螺旋副。
本实施例中,所述锁机构4由连接板25、短距气缸26、定位板27、锁钩28、舌扣29、螺柱30、螺钉31、螺母32、销钉33共同组成。
本实施例中,所述底座1为45号钢焊接结构,底部采用方形块,方形块上开设有孔,所述孔内设有主轴,方形块四角上开设四个腰形孔,通过腰形孔长度的调整,使底座1可在加工设备上滑动起到微调作用,主轴为变直径带肩固定轴,肩部安装有带油槽转动轴套6,顶部配合带肩螺母进行锁紧,带油槽转动轴套6为锡青铜料,具有优良的耐磨性和耐蚀性,所述带油槽转动轴套6的内圈设置有圈储油下陷槽5,且带油槽转动轴套6的外圈与主臂2过盈配合连接。
本实施例中,所述带油槽转动轴套6内圈可以加注润滑液,通过带油槽转动轴套6与支座5的精密小间隙配合,使油液密封其中形成油膜,保证主臂2在水平平面旋转过程中的极小磨损,替代高精密轴承,避免工件在加工过程中,主臂2受轴向力作用脱出。
根据车间工件加工时的操作工艺规程,首先确保设备工作平台在工作状态下外接气路通畅,气压表正常运行。然后启动主臂2上的长距气缸12,使支臂3延Z轴方向进行。0-90°翻转,同时主臂2可在设备工作平台内沿顺时针或逆时针进行360°自由旋转,为工件在工作平台的上架提供通路,保证施工开敞性。工件在工作平台定位后,调整机械臂与工件相对位置,确定压紧点位并保证与工件、加工设备之间无干涉。校正后启动下压气缸17及短距气缸26,完成工件的压紧及支臂3的锁紧,在承力臂8的侧边提供机械锁紧的快卸插销40,满足气动和机械两种锁紧模式的自主切换。确定工件压紧状态后用带肩螺母7锁紧主臂2,工件加工过程中所有气缸处于工作状态,自动保压与压紧工件,无需操作人员干预。加工完成后首先启动长距气缸12,使支臂3向上进行翻转,便于操作工检查工件的加工质量,并为工件的下架提供通路。工件从工作平台下架后即可关闭气路,支臂3恢复零位,工件完整加工工序完成。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法,包括底座(1)、主臂(2)、支臂(3)和锁机构(4),其特征在于,所述底座(1)包括支座(5)、带油槽转动轴套(6)和带肩螺母(7),所述底座(1)通过带油槽转动轴套(6)与主臂(2)的一端连接,主臂(2)的另一端呈U形开口,支臂(3)的一端及锁机构(4)被包裹在主臂(2)的U形开口中,所述主臂(2)包括承力臂(8)、转接座(9)、气缸连接板(10)、活节(11)、长距气缸(12)和调节螺钉(13),所述承力臂(8)由套筒和口字型支架焊接而成,两者选用高强度结构钢,焊接后整体刚性和强度为整套机构在工作时的承力提供保证,承力臂(8)的套筒一端与带油槽转动轴套(6)连接,口字型支架一端与支臂(3)连接,口字型文架的上部连接转接转接座(9),口字型支架的下部安装两个调节螺钉(13),转接座(9)通过气缸连接板(10)和活节(11)与长距气缸(12)构成直线运动机构,为支臂(3)在Z轴方向实现0-90°翻转提供动力输入,其推杆的直线行程为0-320mm,便于工件在设备工作台的上架和下架。
2.根据权利要求1所述的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法,其特征在于,所述支臂(3)由翻转臂(14)、接头座(15)、螺纹接头(16)、下压气缸(17)、压头(18)、衬圈(19)、螺纹护套(20)、螺栓(21)、绞链轴(22)、平垫圈(23)和弹性挡圈(24)组成,翻转臂(14)的远端配有下压气缸(17)及压头(18),为工件在加工状态时提供下行压紧力,下压气缸(17)的直线行程为Omm-50mm,同时在支臂(3)的一侧设有带环扣快卸插销(40),能够满足机械臂气动和机械两种锁紧模式的自主切换,翻转臂(14)的上部连接接头座(15)和螺纹接头(16),翻转臂(14)的内部连接锁机构(4),且翻转臂(14)的外部与主臂(2)连接,三者形成嵌顿结构。
3.根据权利要求1所述的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法,其特征在于,所述锁机构(4)由连接板(25)、短距气缸(26)、定位板(27)、锁钩(28)、舌扣(29)、螺柱(30)、螺钉(31)、螺母(32)、销钉(33)共同组成。
4.根据权利要求1所述的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法,其特征在于,所述底座(1)为45号钢焊接结构,底部采用方形块,方形块上开设有孔,所述孔内设有主轴,方形块四角上开设四个腰形孔,主轴为变直径带肩固定轴,肩部安装有带油槽转动轴套(6),顶部配合带肩螺母进行锁紧,带油槽转动轴套(6)为锡青铜料,具有优良的耐磨性和耐蚀性,所述带油槽转动轴套(6)的内圈设置有圈储油下陷槽(5),且带油槽转动轴套(6)的外圈与主臂(2)过盈配合连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于压紧的重型可调式旋转机械臂及方法,其特征在于,所述带油槽转动轴套(6)内圈可以加注润滑液,通过带油槽转动轴套(6)与支座(5)的精密小间隙配合,使油液密封其中形成油膜,保证主臂(2)在水平平面旋转过程中的极小磨损,替代高精密轴承,避免工件在加工过程中,主臂(2)受轴向力作用脱出。
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