CN114800073B - 用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法及装置，该方法采用两个相对运动的夹持座对管件进行夹持，两个夹持座的夹持面上分布有多个顶杆组件，且均通过驱动机构带动顶杆组件进行伸长，将两个夹持座相互移动靠近，直到顶杆组件抵到管件最外围点，此时驱动结构带动所有的顶杆组件进行伸长，而与管件相抵的顶杆组件作打滑运动不再伸长，其他位置的顶杆组件继续在驱动机构的带动下进行伸长，直至所有的顶杆组件与管件外表面都抵靠后，保持对管件的稳定夹持。本发明方法延伸了管件端部夹持的适用种类，实现了无伤夹持，提高了生产效率。

Description

用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法及装置

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，更具体地说，是涉及一种用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法及装置。

背景技术

在飞机、火箭等航空航天飞行器上，都有数以万计的配件，很多配件之间都由金属管件连接，例如在火箭箭体和发动机上有很多金属导管，用于传输各种流体，支持火箭飞行的各项任务，是火箭上是极其重要的零件。《火箭推进/Journal of Rocket Propulsion》2018年03期中的《液体火箭发动机管路断裂失效分析及动力优化》一文说明了：液体火箭发动机管路系统的安全性与可靠性已成为发动机能否安全工作的关键。

用于航空航天的管件为了配合整体布局要求，通常截面被设计各种形状，故用于航空航天的管件加工存在管件种类繁多，管件形状多样性的特点，同时存在着小批量、多规格管件的生产任务；不管在手动或者自动管件加工过程中，都需要对加工管件进行可靠夹持，以适应在其相关生产线自动加工中的运行，同时还需保护管件外表面不被夹伤。

现阶段运用于管件加工夹持的方式，由于其调整结构采用机械固定式设计，其结构存在着一定的制约性，导致适用夹持的管件种类非常单一，各种类规格的管件夹持模具切换需要停机人工介入进行手动调整更换相关工装夹具，其管件夹持的单一性极大制约着生产效率的提升与操作人员工作量的增加。

由于产品包含多种类管件的情况，如圆管、方管、椭圆管等不同种类，而设备加工的夹持模具覆盖面单一，由于管件外形轮廓的差异，导致原有夹持机构适用性单一，需要根据相关管类规格设计制造一套相匹配的夹持模具，导致一批管件加工后，产生许多不同种类的夹持模具，造成物料的管理难度与管件加工的配套成本，同时由于经常需要人工的介入更换夹持模具极大影响生产加工的节拍。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个目的在于提供一种用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法，该方法适用种类广，且在保证可靠夹持的前提下实现了无伤夹持。本发明的第二个目的在于提供供一种用于航空航天的多种类管件自适应夹持装置。

为了实现上述第一个发明目的，本发明采用以下技术方案：

用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法，采用两个相对运动的夹持座对管件进行夹持，两个夹持座的夹持面上分布有多个顶杆组件，且均通过驱动机构带动顶杆组件进行伸长，将两个夹持座相互移动靠近，直到顶杆组件抵到管件最外围点，此时驱动结构带动所有的顶杆组件进行伸长，而与管件相抵的顶杆组件作打滑运动不再伸长，其他位置的顶杆组件继续在驱动机构的带动下进行伸长，直至所有的顶杆组件与管件外表面都抵靠后，保持对管件的稳定夹持。

作为优选方案：所述顶杆组件作打滑运动采用以下结构及步骤：顶杆组件包括螺纹连接的传动螺套和顶紧螺杆，所述驱动机构通过皮带带动传动螺套转动，进而使得顶紧螺杆向前伸出，且顶紧螺杆在抵住管件后，皮带与传动螺套发生打滑，使得顶紧螺杆保持当前位置。

作为优选方案：所述顶紧螺杆与管件接触的一端还设有弹性橡胶块。

作为优选方案：所述驱动机构带动多个顶杆组件运动采用以下结构及步骤：所述传动螺套上空套有齿轮，且齿轮的端面上还固定有多个用于使得齿轮和传动螺套同步运动或脱离的同步块，多个顶杆组件通过齿轮啮合传动，且其中一个顶杆组件上还设有同步轮，同步轮与该顶杆组件上的齿轮固定，所述驱动机构通过同步带带动同步轮转动，与同步轮固定的齿轮带动其他相互啮合的齿轮相应转动。

作为优选方案：所述同步块包括壳体、顶针和弹簧，所述顶针设置在壳体中，所述弹簧套设在顶针上，且弹簧使得顶针伸出壳体。

作为优选方案：所述传动螺套的外壁上与顶针相对应的位置还设有凹槽，所述顶针在弹簧的作用下插入凹槽，所述凹槽整体呈弧面，所述顶针的端部也成弧面。

作为优选方案：两个夹持座之间设置有无料检测开关；当管件进入两个夹持座之间，且被有无料检测开关检测到后，两个夹持座相互移动靠近。

作为优选方案：两个夹持座之间的运动采用以下结构及步骤：两个夹持座滑动设置在基座上，所述基座的两端还固定有端板，所述端板上固定有伺服电机，且伺服电机的输出轴连接有双头螺杆，两个夹持座上均设有螺纹孔，且两个夹持座的螺纹孔分别位于双头螺杆上螺纹相反的两段，所述伺服电机驱动双头螺杆转动时，便能使得两个夹持座相互靠近或者远离。

作为优选方案：夹持座与基座之间的滑动连接采用以下结构及步骤：所述夹持座底部设有倒T形的卡块，所述基座上开设有截面成倒T形的通槽，倒T形的卡块滑动设置在倒T形的通槽内，进而使得夹持座与基座滑动设置。

为了实现上述第二个发明目的，本发明采用以下技术方案：

用于航空航天的多种类管件自适应夹持装置，该装置用于执行上述任意一项所述的夹持方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明方法采用可活动顶杆组件设计使得夹持的轮廓弧度分散为多点可靠夹持，更好贴合管件外壁，有效杜绝出现管件夹持不可靠现象；本发明方法解决了提升管件加工在实际运用中夹持的适应性、灵活性、可靠性等问题，延伸管件端部夹持的适用种类，实现无伤夹持，减少多种类管件打磨过程中工装夹具的更换频率，降低操作人员工作强度，提高生产效率的目的。

本发明方法可实现通过数字化控制实现多种类管件的自动夹持，提升其配套设备在管件生产线加工中的适用性；通过自适应夹持的运用，达到更多复杂管件、更多规格管件的适用性效果，并提升了其夹持的可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明的夹持装置的正面结构示意图；

图2为本发明的夹持装置的整体结构示意图；

图3为本发明的夹持装置的俯视结构示意图；

图4为本发明的夹持装置的爆炸结构示意图；

图5为本发明的夹持座、顶杆组件与驱动电机的安装结构示意图；

图6为本发明的顶杆组件的结构示意图；

图7为本发明的顶杆组件的剖面结构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。

此外，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”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法，采用两个相对运动的夹持座15对管件5进行夹持，两个夹持座15的夹持面上分布有多个顶杆组件153，且均通过驱动机构带动顶杆组件153进行伸长，将两个夹持座15相互移动靠近，直到顶杆组件153抵到管件5最外围点，此时驱动结构带动所有的顶杆组件153进行伸长，而与管件5相抵的顶杆组件153作打滑运动不再伸长，其他位置的顶杆组件153继续在驱动机构的带动下进行伸长，直至所有的顶杆组件153与管件5外表面都抵靠后，保持对管件5的稳定夹持。

一种用于航空航天的多种类管件自适应夹持装置，如图1至图4所示，该装置结构包括基座12以及两个滑动设置在基座12上的夹持座15，所述基座12通过固定台固定在机架上，两个夹持座15通过电驱动机构或者液压驱动机构驱动相互靠近或者远离，两个夹持座15相对的一面上分布有多个顶杆组件153，所述夹持座15上还设有用来驱动顶杆组件153伸缩的驱动电机151，在驱动电机151的带动下可以使得多个顶杆组件153根据管件形状伸出不同的长度(即位于管件不同位置处的顶杆组件伸出的长度不同)，从而使得每个顶杆组件153均能与管件外表面顶紧，实现了自适应夹取各种不同形状管件的目的。

如图5至图7所示，本实施中的顶杆组件153包括传动螺套1532和顶紧螺杆1533，所述传动螺套1532的两端还固定有耐磨铜套1534，且耐磨铜套1534外通过轴承转动设置在夹持座15内，所述传动螺套1532上还空套有齿轮1531，且齿轮1531的端面上还固定有多个用于使得齿轮1531和传动螺套1532同步运动或者脱离的同步块1535，所述顶紧螺杆1533设置在传动螺套1532内，与传动螺套1532螺纹连接，且顶紧螺杆1533与管件接触的一端还设有弹性橡胶块。

多个顶杆组件153通过齿轮1531啮合传动，且其中一个顶杆组件153上还设有同步轮，所述驱动电机151通过同步带152带动同步轮转动，进而驱动所有的顶杆组件153中的传动螺套1532转动，使得顶紧螺杆1533伸出，驱动电机反转时还能使得所有顶紧螺杆1533缩回。

如图7所示，所述同步块包括壳体、顶针1536和弹簧，所述顶针1536设置在壳体中，所述弹簧套设在顶针1536上，且弹簧使得顶针1536伸出壳体，所述传动螺套1532的外壁上与顶针1536相对应的位置还设有凹槽，所述顶针1536在弹簧的作用下插入凹槽，所述凹槽整体呈弧面，所述顶针1536的端部也成弧面。当顶针插入凹槽后，齿轮与传动螺套同步运动，当传动螺套遇到阻力时(顶紧螺杆抵靠管件表面后)，齿轮再转动会使得顶针克服弹簧的力进而滑划出凹槽，此时齿轮转动时不会再带动传动螺套，进而顶紧螺杆1533的位置也不在发生变化，始终与管件表面相抵。

上述结构将管件的轮廓弧度分散为多点可靠夹持，更好贴合管件外壁，有效杜绝出现管件夹持不可靠现象；同时夹持顶紧螺杆顶部与管件接触的表面安装有弹性橡胶装置，从而实现增加夹持面与管件无伤夹持。

本实施例中的电驱动组件包括伺服电机13和双头螺杆14，所述基座12的两端还固定有端板16，所述伺服电机固定在端板16上，所述夹持座15底部设有倒T形的卡块154，所述基座12上开设有截面成倒T形的通槽，两个夹持座15通过卡块154与通槽的配合滑动设置，所述卡块154上还开设有螺纹孔，所述螺纹孔与双头螺杆14连接，两个夹持座的螺纹孔分别位于双头螺杆14上螺纹相反的两段，所述伺服电机13驱动双头螺杆14转动时，便能使得两个夹持座相互靠近或者远离。

两个夹持座15之间还设有有无料检测开关，当有无料检测开关检测到夹持座内有管件放入时，用于对中夹持的伺服电机工作，驱动双头螺杆带动左右夹持座同步靠内夹持，当顶紧螺杆到管件最外围点后，左右夹持座上的驱动电机各自驱动同步轮转动，驱动内部的齿轮转动，再经齿轮带动传动螺套驱动顶紧螺杆作轴向伸缩运动，直至顶紧螺杆全部顶住管件表面后弹性顶针弹出，齿轮与传动螺套间开始作打滑传动，从而实现了对不同种类不同外表面轮廓的自适应夹持；顶紧螺杆顶部与管件接触点采用柔性橡胶设计，在对夹持管件表面不造成损伤的前提下可通过增加夹持力与夹持接触面积来保证夹持的可靠性。

另外电驱动组件还可以采用齿轮、齿条配合形式或者连杆机构的形式，且电驱动组件还可以采用液压缸或者气缸等部件替换。

本发明设计有对中自适应夹持装置，该装置采用电机驱动可活动顶针设计并采用弹性支撑点，使得夹持的轮廓弧度分散为多点可靠夹持，更好贴合管件外壁，有效杜绝出现管件夹持不可靠现象；同时夹持顶紧螺杆顶部与管件接触的表面安装有弹性橡胶装置，从而实现增加夹持面与管件无伤夹持。

本发明解决了提升管件加工在实际运用中夹持的适应性、灵活性、可靠性等问题，延伸管件端部夹持的适用种类，实现无伤夹持，减少多种类管件打磨过程中工装夹具的更换频率，降低操作人员工作强度，提高生产效率的目的。

本发明可实现通过数字化控制实现多种类管件的自动夹持，提升其配套设备在管件生产线加工中的适用性；通过自适应夹持的运用，达到更多复杂管件、更多规格管件的适用性效果，并提升了其夹持的可靠性。

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，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法，其特征在于：采用两个相对运动的夹持座(15)对管件(5)进行夹持，两个夹持座(15)的夹持面上分布有多个顶杆组件(153)，且均通过驱动机构带动顶杆组件(153)进行伸长，将两个夹持座(15)相互移动靠近，直到顶杆组件(153)抵到管件(5)最外围点，此时驱动结构带动所有的顶杆组件(153)进行伸长，而与管件(5)相抵的顶杆组件(153)作打滑运动不再伸长，其他位置的顶杆组件(153)继续在驱动机构的带动下进行伸长，直至所有的顶杆组件(153)与管件(5)外表面都抵靠后，保持对管件(5)的稳定夹持；所述驱动机构带动多个顶杆组件运动采用以下结构及步骤：顶杆组件(153)包括螺纹连接的传动螺套(1532)和顶紧螺杆(1533)，所述传动螺套(1532)上空套有齿轮(1531)，且齿轮(1531)的端面上还固定有多个用于使得齿轮(1531)和传动螺套(1532)同步运动或脱离的同步块(1535)，多个顶杆组件(153)通过齿轮(1531)啮合传动，且其中一个顶杆组件(153)上还设有同步轮，同步轮与该顶杆组件(153)上的齿轮(1531)固定，所述驱动机构通过同步带(152)带动同步轮转动，与同步轮固定的齿轮(1531)带动其他相互啮合的齿轮(1531)相应转动，所述同步块包括壳体、顶针(1536)和弹簧，所述顶针(1536)设置在壳体中，所述弹簧套设在顶针(1536)上，且弹簧使得顶针(1536)伸出壳体，所述传动螺套(1532)的外壁上与顶针(1536)相对应的位置还设有凹槽，所述顶针(1536)在弹簧的作用下插入凹槽，所述凹槽整体呈弧面，所述顶针(1536)的端部也成弧面；当顶针(1536)插入凹槽后，齿轮(1531)与传动螺套(1532)同步运动，当顶紧螺杆(1533)抵靠管件表面后，齿轮(1531)再转动会使得顶针(1536)克服弹簧的力进而滑划出凹槽，此时齿轮(1531)转动时不会再带动传动螺套(1532)，进而顶紧螺杆(1533)的位置也不在发生变化，始终与管件表面相抵。

2.根据权利要求1所述的用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法，其特征在于：所述顶紧螺杆(1533)与管件(5)接触的一端还设有弹性橡胶块。

3.根据权利要求1所述的用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法，其特征在于：两个夹持座(15)之间设置有无料检测开关；当管件(5)进入两个夹持座(15)之间，且被有无料检测开关检测到后，两个夹持座(15)相互移动靠近。

4.根据权利要求1所述的用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法，其特征在于：两个夹持座(15)之间的运动采用以下结构及步骤：两个夹持座(15)滑动设置在基座(12)上，所述基座(12)的两端还固定有端板(16)，所述端板(16)上固定有伺服电机(13)，且伺服电机(13)的输出轴连接有双头螺杆(14)，两个夹持座(15)上均设有螺纹孔，且两个夹持座(15)的螺纹孔分别位于双头螺杆(14)上螺纹相反的两段，所述伺服电机(13)驱动双头螺杆(14)转动时，便能使得两个夹持座相互靠近或者远离。

5.根据权利要求1所述的用于航空航天的多种类管件自适应夹持方法，其特征在于：夹持座(15)与基座(12)之间的滑动连接采用以下结构及步骤：所述夹持座(15)底部设有倒T形的卡块(154)，所述基座(12)上开设有截面成倒T形的通槽，倒T形的卡块(154)滑动设置在倒T形的通槽内，进而使得夹持座(15)与基座(12)滑动设置。

6.用于航空航天的多种类管件自适应夹持装置，其特征在于：该装置用于执行上述权利要求1至5中任意一项所述的夹持方法。

Images