CN115008215A - 一种步进式旋转装卡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种步进式旋转装卡装置，包括支承筒和设置于支承筒上的旋转装置，旋转装置包括：支承板，固定于支承筒；旋转盘，可转动的设置于支承板的上表面，旋转盘上设置有用于固定待加工工件的工件压紧装置；旋转驱动装置，用于驱动旋转盘转动；转换盘，与旋转盘同轴设置，且同步转动，转换盘的外周面上设置有与待加工工件的待加工孔位置角度一一对应的锁紧孔，转换盘的直径小于旋转盘的直径；步进锁紧装置，设置于支承板上，步进锁紧装置包括与锁紧孔锁紧配合的弹簧销以及控制弹簧销退出锁紧孔的手柄。本发明设计巧妙、可实现步进式旋转，具有效率高，精度高，自动化程度高等诸多特点，解决了需频繁找正装卡，效率低下的问题。

Description

一种步进式旋转装卡装置

技术领域

本发明涉及机加工技术领域，尤其涉及一种步进式旋转装卡装置。

背景技术

第四代核电高温气冷堆可以提供温度高达750℃的一回路核热介质，其除发电之外，在工艺领域的应用也十分广阔，包括石油精炼、乙烯和甲醇生产、稠油热采、合成氨及化肥生产、煤的气化、金属冶炼等。我国首座球床模块式高温气冷堆核电示范工程2012年12月在山东省荣成市开工建设，至2021年底已实现并网发电。

高温气冷堆余热排出系统的水冷壁设备用于吸收反应堆压力容器表面释放的能量，并通过水冷壁内的冷却水将热量带出反应堆舱室，保证反应堆压力容器与混凝土舱室温度不超过规定限制。水冷壁的关键零件环形上联箱、环形下联箱，数量各3个，为环形管结构，圆环直径为

管子规格为

其上有100个

法兰孔均布；水冷壁的关键零件环形筋板，数量为1个，为环形法兰结构，规格为

其上有300个

法兰孔均布，在其他核电设备或石化容器中具有类似结构的零部件很多。

环形管或环形法兰上均布的法兰孔理想的机加方法是：环形工件一次装卡固定，每加工完一个法兰孔，工件可实现自动旋转或移位至下一孔位置，继续机加，效率较高。如实现以上加工方案，一般采用数控镗铣床或龙门铣床机加，并需龙门铣床跨度大于工件外径，数控镗铣床旋转平台规格大于工件外径。

由于工件直径较大(高温气冷堆的水冷壁环形联箱直径在

以上)，一般厂家现有龙门铣床的跨度无法满足工件装卡要求；数控镗铣床很少具有8m×8m以上旋转平台，即使有，也需要大量时间将环形管或环形法兰调至与旋转平台同轴，且法兰孔机加需大量占用镗铣床资源。

鉴于以上情况，现有车间的机加方法：每加工一个或几个孔后，需要调整机床或工件位置，重新装卡，机加效率较低，且涉及多次装卡、找正，影响法兰孔的加工精度。

因此，如何在一次装夹后，无需再找正工件位置，提高机加工效率，提高法兰孔的加工精度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种步进式旋转装卡装置，以在一次装夹后，无需再找正工件位置，提高机加工效率，提高法兰孔的加工精度。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种步进式旋转装卡装置，包括支承筒和设置于所述支承筒上的旋转装置，所述旋转装置包括：

支承板，固定于所述支承筒，且与所述支承筒的内孔壁之间围成有安装腔；

旋转盘，可转动的设置于所述支承板的上表面，所述旋转盘的上表面为用于固定待加工工件的工件固定面，所述旋转盘上设置有用于固定所述待加工工件的工件压紧装置；

旋转驱动装置，设置于所述安装腔内，用于驱动所述旋转盘转动；

转换盘，与所述旋转盘同轴设置，且同步转动，所述转换盘的外周面上设置有与所述待加工工件的待加工孔位置角度一一对应的锁紧孔，所述转换盘的直径小于所述旋转盘的直径；

步进锁紧装置，设置于所述支承板上，所述步进锁紧装置包括与所述锁紧孔锁紧配合的弹簧销以及控制所述弹簧销退出所述锁紧孔的手柄。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述旋转驱动装置包括：

直线运动驱动件，设置于所述支承板；

直线旋转运动转换组件，与所述直线运动驱动件相连，且受所述直线运动驱动件驱动，以带动所述转换盘和所述旋转盘转动。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述直线旋转运动转换组件包括：

转换装置，包括可滑动的设置于所述支承板上的滑板以及与所述滑板连接的转换拨槽，所述转换拨槽的延伸方向与所述滑板的滑动方向存在0°～180°之间的夹角；

转换拨块，偏心设置于所述转换盘上，且与所述转换拨槽滑动配合，所述转换拨槽的长度能够保证所述转换盘旋转一周。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述支承板上设置有滑道，所述滑道上设置有滑板滑槽，所述滑板通过与所述滑板滑槽的滑动配合可滑动的设置于所述支承板上；和/或，

所述转换拨槽的延伸方向与所述滑板的滑动方向存在90°夹角；和/或，

所述转换拨槽沿所述滑板的滑动方向的两侧均设置有所述滑板；和/或，

所述直线运动驱动件为活塞缸；和/或，

所述转换拨块通过螺纹配合的方式设置于所述转换盘上。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述转换盘与所述旋转盘通过旋转轴连接，所述转换盘、所述旋转盘和旋转轴的轴线相同；

所述旋转轴可转动的设置于所述支承板上。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述步进锁紧装置包括：

支承块，设置于所述支承板上，所述支承块上设置有顶杆滑槽；

所述弹簧销，包括与所述顶杆滑槽滑动配合的顶杆和嵌于所述顶杆滑槽内以驱动所述顶杆的第一端伸出所述顶杆滑槽的第一复位弹性件，所述顶杆的第一端用于与所述锁紧孔锁紧配合；

所述手柄，连接于所述顶杆的第二端，且所述手柄位于所述顶杆滑槽外部。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述顶杆包括同轴布置的大径杆和小径杆；

所述顶杆滑槽包括与所述大径杆滑动配合的大径滑槽以及与所述小径杆滑动配合的小径滑槽，所述大径杆外伸于所述大径滑槽的一端为所述顶杆的第一端；

所述第一复位弹性件套设于所述小径杆上，且一端与所述大径杆的端面抵接，另一端与所述大径滑槽的端面抵接。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述小径杆的远离所述大径杆的一端为用于与所述手柄螺纹连接的螺纹端；和/或，

所述大径杆外伸于所述大径滑槽的一端为球头端。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述工件压紧装置包括：

底座，设置于所述旋转盘上；

压板，可摆动的设置于所述底座上，且所述压板的一端为用于压紧所述待加工工件的压紧端，另一端为用于驱动所述压紧端压紧所述待加工工件的驱动端；

锁紧板，可转动地设置于所述底座，用于推动所述驱动端向上摆动，以使得所述压紧端向下摆动压紧所述待加工工件。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，还包括限位杆，所述压板设置有滑动孔，所述滑动孔沿靠近和远离所述待加工工件的方向延伸；

所述限位杆穿过所述滑动孔并固定于所述底座上，所述限位杆的顶部设置有用于限制所述压板的高度的限位部。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述压板设置有拨动孔，所述锁紧板包括与所述拨动孔配合以拨动所述压板沿所述滑动孔的延伸方向滑动的推板，以及抵接于所述压板的下表面，以推动所述驱动端向上摆动的凸轮，所述凸轮的外轮廓面为曲面，且由靠近所述推板的一端向远离所述推板的方向上，所述凸轮的外轮廓面距离所述锁紧板的转动中心由小至大逐渐过渡；

在所述推板脱离所述拨动孔时，所述压紧端位于所述待加工工件的上方，且所述凸轮与所述压板的下表面抵接。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述锁紧板连接有用于驱动所述锁紧板转动的把手；和/或，

所述限位杆上套设有第二复位弹性件，所述第二复位弹性件的一端抵接于所述底座，另一端抵接于所述压板的下表面；和/或，

所述限位杆为螺纹配合于所述底座上的螺栓，所述螺栓的螺帽为所述限位部。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，还包括快速锁紧装置，所述快速锁紧装置包括：

转盘，可转动地设置于所述支承筒上，所述转盘与所述旋转盘同轴布置；

锁紧杆，为多个，且铰接于所述支承筒上，所述锁紧杆的一端为锁紧端，另一端为拨动端；

档杆，固定于所述转盘，以推动所述拨动端，使得所述锁紧端抵紧所述旋转盘；

锁紧驱动件，驱动所述转盘转动。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述转盘包括套设于所述支承筒外侧的转环和设置于所述转环一侧的限位环，所述限位环扣合于所述支承筒的上表面。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述支承筒的上表面设置有环形槽，所述环形槽内嵌装有滚珠，所述限位环与所述滚珠滚动配合。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述锁紧杆的锁紧端为圆柱头，所述圆柱头的圆周面用于抵紧所述旋转盘；和/或，

所述锁紧杆上开设有拨动槽，所述档杆穿设于所述拨动槽。

可选地，在上述步进式旋转装卡装置中，所述锁紧驱动件为活塞缸，所述转盘上设置有抵板，所述锁紧驱动件的活塞杆用于推动所述抵板。

本发明提供的步进式旋转装卡装置，支承筒为步进式旋转装卡装置的其他部件的安装定位的基础，可使用车间现有的压板将其装卡在T型槽平台上。旋转盘可相对支承板转动，其上表面用于固定待加工工件，在旋转盘转动时，可带动待加工工件转动。转换盘与旋转盘同轴设置且同步转动，因此可通过控制转换盘的转动角度。调节旋转盘的转动角度，继而调节待加工工件的转动角度。由于转换盘的直径小于旋转盘的直径，因此控制转换盘的转动角度较控制旋转盘的转动角度更容易实现。步进锁紧装置设置于支承板上，通过弹簧销插入转换盘的锁紧孔内，可加工待加工工件上的孔，在加工完成后，通过旋转驱动装置驱动旋转盘转动，待转换盘转动至下一个锁紧孔与弹簧销对齐后，弹簧销插入转换盘的锁紧孔内，旋转盘停止转动，可加工待加工工件上的下一个孔，直至加工完成待加工工件上的所有孔。本发明不需要反复装夹、找正待加工工件，提高了机加工效率。

本发明可用于制造环形法兰、环形管等圆环形工件机加法兰孔时的装卡固定，本发明设计巧妙、可实现步进式旋转，具有效率高，精度高，自动化程度高等诸多特点，解决了车间现有机床机加环形法兰、环形管等圆环形工件的法兰孔时，需频繁找正装卡，效率低下的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的步进式旋转装卡装置的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的旋转装置的结构示意图；

图3为图2沿A-A的剖视图；

图4为本发明实施例公开的支承板的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的旋转盘的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的转换装置的结构示意图；

图7为本发明实施例公开的转换盘的结构示意图；

图8为本发明实施例公开的步进锁紧装置的剖视图；

图9为本发明实施例公开的顶杆的结构示意图；

图10为本发明实施例公开的支承块的剖视图；

图11为本发明实施例公开的滑道的结构示意图；

图12为本发明实施例公开的支承筒的结构示意图；

图13为图12沿A-A的剖视图；

图14为图12中C的局部放大图；

图15为图13中B的局部放大图；

图16为本发明实施例公开的工件压紧装置松开状态时的结构示意图；

图17为本发明实施例公开的工件压紧装置锁紧状态时的结构示意图；

图18为本发明实施例公开的工件压紧装置的结构示意图；

图19为本发明实施例公开的锁紧板的结构示意图；

图20为本发明实施例公开的压板的结构示意图；

图21为图20沿A-A的剖视图；

图22为本发明实施例公开的底座的结构示意图；

图23为本发明实施例公开的快速锁紧装置的结构示意图；

图24为图23中A的局部放大图；

图25为本发明实施例公开的快速锁紧装置与支承筒的配合图；

图26为本发明实施例公开的转盘的结构示意图；

图27为图26沿A-A的剖视图；

图28为本发明实施例公开的锁紧杆的结构示意图。

图1至图28中的各项附图标记的含义如下：

1为支承筒，2为旋转装置，3为工件压紧装置，4为快速锁紧装置，5为待加工工件，6为T型槽平台，7为压板；

11为环形槽，111为滚珠，12为开口，13为螺纹孔；

21为支承板，211为轴承孔，22为旋转盘，221为第一固定孔，23为直线运动驱动件，24为转换装置，241为滑板，242为转换拨槽，25为转换盘，251为锁紧孔，252为螺纹孔，253为第二固定孔，26为旋转轴，27为转换拨块，28为步进锁紧装置，281为顶杆，2811为大径杆，2812为螺纹端，2813为小径杆，282为支承块，2821为大径滑槽，2822为小径滑槽，283为第一复位弹性件，284为手柄，29为滑道，291为滑板滑槽，30为轴承；

31为底座，311为螺纹孔，312为第一铰接孔，32为压板，321为滑动孔，322为拨动孔，323为后壁，33为限位杆，34为第二复位弹性件，35为锁紧板，351为推板，352为凸轮，353为第二铰接孔，354为螺纹孔，36为铰接轴，37为把手；

41为转盘，411为限位环，412为螺纹孔，42为抵板，43为锁紧驱动件，44为锁紧杆，441为圆柱头，442为铰接孔，443为拨动槽，45为铰轴，46为档杆。

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做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。

为解决环形管或环形法兰均布开孔机加效率低下技术难题，设计制造一款设计巧妙、可实现步进式旋转，可快速装卡锁紧并松开工件，效率高、自动化程度高的步步进式旋转装卡装置十分必要。

本申请发明人通过锐意进取，设计的此步进式旋转装卡装置可实现大型环形法兰/环形管等圆环形工件一次装卡，配合普通摇臂钻床、镗铣床完成所有法兰孔机加，机加效率高、精度高、自动化程度高度，可推广应用，同时提供此类装卡工装的设计思路。

如图1-图3所示，本发明实施例公开了一种步进式旋转装卡装置包括支承筒1和设置于支承筒1上的旋转装置2。

支承筒1可以由钢板卷制而成，需具有足够的强度，可在外侧焊接筋板加固，防止装卡时发生变形。使用时，可利用车间现有的压板7将其装卡在T型槽平台6上，支承筒1的直径根据待加工工件5的直径确定，支承筒1的高度不宜过高，高度选取150～300mm为宜，否则加工过程易发生振动。需要说明的是，支承筒1的加工方式以及尺寸，只是为了便于理解，而列举的一种实施方式，并不能对本申请的保护范围造成限定。

旋转装置2是使待加工工件5旋转运动的关键部件，其动力来自于旋转驱动装置，旋转装置2包括支承板21、旋转盘22、旋转驱动装置、转换盘25和步进锁紧装置28。

支承板21固定于支承筒1，且与支承筒1的内孔壁之间围成有安装腔。支承板21可由钢板拼焊而成，钢板需要具有足够强度和刚性，避免在使用过程中发生变形。支承板21用于为旋转盘22提供安装基础。需要说明的是，支承板21的加工方式，只是为了便于理解，而列举的一种实施方式，并不能对本申请的保护范围造成限定。

支承板21可以与支承筒1通过焊接连接，也可通过其他方式与支承筒1进行固定。旋转盘22可转动的设置于支承板21的上表面，旋转盘22的上表面为用于固定待加工工件5的工件固定面，旋转盘22上设置有用于固定待加工工件5的工件压紧装置3。在本实施例中，旋转盘22可由钢板拼焊而成，拼焊后进行消应力热处理，旋转盘22的外径根据待加工工件5和工件压紧装置3的尺寸确定，保证待加工工件5有足够的安装空间。工件压紧装置3的数量应根据待加工工件5的尺寸进行设置，待加工工件5的尺寸越大，需要的工件压紧装置3的数量越多，待加工工件5为多个，且沿旋转盘22的圆周方向均匀布置。需要说明的是，旋转盘22的加工方式，只是为了便于理解，而列举的一种实施方式，并不能对本申请的保护范围造成限定。

如图7所示，旋转驱动装置设置于安装腔内，用于驱动旋转盘22转动，旋转驱动装置可固定于支承板21上。转换盘25与旋转盘22同轴设置，且同步转动，转换盘25的外周面上设置有与待加工工件5的待加工孔位置角度一一对应的锁紧孔251，转换盘25每转动一次，加工一个孔，实现步进式旋转，效率和精度极高。转换盘25的直径小于旋转盘22的直径，更容易实现对旋转角度的控制。

如图8所示，步进锁紧装置28设置于支承板21上，步进锁紧装置28包括与锁紧孔251锁紧配合的弹簧销以及控制弹簧销退出锁紧孔251的手柄284。弹簧销可在弹力作用下插入锁紧孔251内，以锁定待加工工件5的孔的加工位置；在需要加工下一孔时，需要通过手柄284将弹簧销由锁紧孔251拔出。

本发明提供的步进式旋转装卡装置，支承筒1为步进式旋转装卡装置的其他部件的安装定位的基础，可使用车间现有的压板7将其装卡在T型槽平台6上。旋转盘22可相对支承板21转动，其上表面用于固定待加工工件5，在旋转盘22转动时，可带动待加工工件5转动。转换盘25与旋转盘22同轴设置且同步转动，因此可通过控制转换盘25的转动角度。调节旋转盘22的转动角度，继而调节待加工工件5的转动角度。由于转换盘25的直径小于旋转盘22的直径，因此控制转换盘25的转动角度较控制旋转盘22的转动角度更容易实现。

步进锁紧装置设置于支承板21上，通过弹簧销插入转换盘25的锁紧孔251内，可加工待加工工件5上的孔，在加工完成后，通过旋转驱动装置驱动旋转盘22转动，待转换盘25转动至下一个锁紧孔251与弹簧销对齐后，弹簧销插入转换盘25的锁紧孔251内，旋转盘22停止转动，可加工待加工工件5上的下一个孔，直至加工完成待加工工件5上的所有孔。本发明不需要反复装夹、找正待加工工件5，提高了机加工效率。

本发明可用于制造环形法兰、环形管等圆环形工件机加法兰孔时的装卡固定，本发明设计巧妙、可实现步进式旋转，具有效率高，精度高，自动化程度高等诸多特点，解决了车间现有机床机加环形法兰、环形管等圆环形工件的法兰孔时，需频繁找正装卡，效率低下的问题。

在本发明一具体实施例中，旋转驱动装置包括直线运动驱动件23和直线旋转运动转换组件。直线运动驱动件23设置于支承板21，直线运动驱动件23可以为活塞缸，例如千斤顶，千斤顶为外购件，需要保证其行程足够大，能够完成转换盘25旋转一周。

直线旋转运动转换组件与直线运动驱动件23相连，且受直线运动驱动件23驱动，以带动转换盘25和旋转盘22转动。现有技术中的直线旋转运动转换组件较多，例如一些连杆机构等。

在本发明一具体实施例中，直线旋转运动转换组件可包括转换装置24和转换拨块27。如图6所示，转换装置24包括可滑动的设置于支承板21上的滑板241以及与滑板241连接的转换拨槽242，转换拨槽242的延伸方向与滑板241的滑动方向存在0°～180°之间的夹角，在本实施例中，转换拨槽242的延伸方向与滑板241的滑动方向存在90°夹角，如此设置能够保证直线运动驱动件23在最小运动行程下，可以使得转换盘25旋转一周。

转换拨块27偏心设置于转换盘25上，且与转换拨槽242滑动配合，转换拨槽242的长度能够保证转换盘25旋转一周。直线运动驱动件23推动转换装置24做直线运动，需保证转换盘25旋转过程中，转换拨块27在转换拨槽242的最远点和最近点移动时，均在直线运动驱动件23的行程范围内；直线运动驱动件23与支承板21可通过螺栓连接或焊接连接。

如图11所示，支承板21上可设置有滑道29，滑道29上设置有滑板滑槽291，滑板241通过与滑板滑槽291的滑动配合可滑动的设置于支承板21上。

转换装置24可由钢板线切割并磨床磨制而成，需要保证各部分的平面度及尺寸精度；滑板241处的结构尺寸与滑道29的滑板滑槽291相配，两者间隙控制在0.2～0.3mm范围内，使其可以顺畅滑动且不会发生晃动；转换拨槽242的开槽宽度与转换拨块27的尺寸相配，两者间隙控制在0.5～1mm范围内，转换拨槽242的开槽长度需保证在转换盘25转动过程中，不与转换拨块27发生干涉。需要说明的是，转换装置24的加工方式以及与其他部件的配合尺寸关系，只是为了便于理解，而列举的一种实施方式，并不能对本申请的保护范围造成限定。

直线运动驱动件23推动转换装置24沿滑道29的滑板滑槽291滑动，在转换装置24位移过程中，转换拨槽242推动转换拨块27发生位移，在转换拨块27位移的过程中，推动转换盘25转动，转换拨槽242的延伸长度为转换拨块27的空间位移提供自由度。

具体地，转换拨槽242沿滑板241的滑动方向的两侧均设置有滑板241，转换拨槽242两侧的滑板241均与滑板滑槽291滑动配合，以使得转换装置24滑动时更加稳定。

具体地，转换拨块27可通过螺纹配合的方式设置于转换盘25上，如图7所示，即相应的在转换盘25上设置螺纹孔252，转换拨块27的端部设置与螺纹孔252螺纹配合的外螺纹即可。

具体地，滑道29与支承板21课采用焊接连接或螺栓连接(推荐采用螺栓连接，防止焊接变形，导致滑动不顺畅)。转换装置24与滑道29安装后再进行滑道29与支承板21的连接，连接后检验滑动是否顺畅。

如图3所示，在本发明一具体实施例中，转换盘25与旋转盘22通过旋转轴26连接，转换盘25、旋转盘22和旋转轴26的轴线相同。如图5所示，旋转盘22设置有第一固定孔221，如图7所示，转换盘25设置有第二固定孔253。旋转轴26可以与第一固定孔221和第二固定孔253过盈配合或者焊接或者键连接，只要能够通过旋转轴26将扭矩传递给转换盘25和旋转盘22即可。

旋转轴26可转动的设置于支承板21上，如图4所示，支承板21上可开设轴承孔211，该轴承孔211尽量在支承板21与支承筒1焊接(或其他方式固定后)后，在进行加工，保证轴承孔211与支承筒1同轴度控制在

以内，轴承30的外圈与轴承孔211采取过盈配合，轴承30在条件允许范围内，尽量选直径大的，轴承30的内圈与旋转轴26过盈配合。

如图8-图10所示，在本发明一具体实施例中，步进锁紧装置28可包括支承块282、弹簧销和手柄284。其中，支承块282设置于支承板21上，支承块282上设置有顶杆滑槽。

弹簧销包括与顶杆滑槽滑动配合的顶杆281和嵌于顶杆滑槽内以驱动顶杆281的第一端伸出顶杆滑槽的第一复位弹性件283，顶杆281的第一端用于与锁紧孔251锁紧配合。手柄284连接于顶杆281的第二端，且手柄284位于顶杆滑槽外部。

支承块282可与支承板21焊接连接(当然也可采用其他固定方式，只要能够实现支承块282与支承板21的相对固定即可)，其焊接位置需能保证顶杆281可插入转换盘25的锁紧孔251内，当转换盘25旋转时，向外拔出手柄284，顶杆281压缩第一复位弹性件283并回缩，使转换盘25能够转动。

进一步地，如图9所示，在本实施例中，顶杆281可包括同轴布置的大径杆2811和小径杆2813；如图10所示，顶杆滑槽可包括与大径杆2811滑动配合的大径滑槽2821以及与小径杆2813滑动配合的小径滑槽2822。

大径杆2811外伸于大径滑槽2821的一端为顶杆281的第一端，小径杆2813外伸于大径滑槽2821的一端为顶杆281的第二端，手柄284固定于小径杆2813上。第一复位弹性件283优选为套设于小径杆2813上的弹簧，且一端与大径杆2811的端面抵接，另一端与大径滑槽2821的端面抵接。大径滑槽2821的深度需考虑第一复位弹性件283的压缩量。

大径杆2811与大径滑槽2821的直径相配，两者间隙可控制在0.5mm范围内，以保证滑动顺畅。小径杆2813与小径滑槽2822直径相配，两者间隙控制在0.5mm范围内，以保证滑动顺畅。

进一步地，小径杆2813的远离大径杆2811的一端为用于与手柄284螺纹连接的螺纹端2812，手柄284上可开设相应的螺纹孔，以安装在小径杆2813的螺纹端2812上。大径杆2811外伸于大径滑槽2821的一端为球头端，以方便插入锁紧孔251内。

如图16-图22所示，在本发明一具体实施例中，工件压紧装置3可包括底座31、压板32和锁紧板35。

其中，底座31设置于旋转盘22上，底座31(如图22所示)可由钢板线切割而成，也可通过铸造或者其他加工方式制成，本实施例对底座31的加工方式不做限定。底座31是工件压紧装置3的其他部件的安装定位基础，底座31可通过螺栓连接或焊接连接的方式固定在旋转盘22上。

压板32可摆动的设置于底座31上，且压板32的一端为用于压紧待加工工件5的压紧端，另一端为用于驱动压紧端压紧待加工工件5的驱动端，例如通过向上推动驱动端，使得压板32绕其摆动轴摆动，使得位于摆动轴另一侧的压紧端向下移动，继而实现对待加工工件5的压紧固定。

锁紧板35可转动地设置于底座31，用于推动驱动端向上摆动，以使得压紧端向下摆动压紧待加工工件5。在将待加工工件5吊装到位后，可通过驱动锁紧板35转动，继而推动压板32实现对待加工工件5的压紧。

进一步的，本实施例中，工件压紧装置3还可包括限位杆33，压板32设置有滑动孔321，滑动孔321沿靠近和远离待加工工件5的方向延伸，滑动孔321可以为腰型孔。限位杆33穿过滑动孔321并固定于底座31上，限位杆33的顶部设置有用于限制压板32的高度的限位部。

进一步地，如图19、图20和图21所示，压板32设置有拨动孔322，锁紧板35包括与拨动孔322配合以拨动压板32沿滑动孔321的延伸方向滑动的推板351，以及抵接于压板32的下表面，以推动驱动端向上摆动的凸轮352，凸轮352的外轮廓面为曲面，且由靠近推板351的一端向远离推板351的方向上，凸轮352的外轮廓面距离锁紧板35的转动中心由小至大逐渐过渡。为了保证推板351能够在拨动孔322内滑入滑出，可在拨动孔322上设置斜面，当然也可通过将拨动孔322的内径做大来实现，只要能够保证推板351能够在拨动孔322内滑出，反转时能够滑入即可。

在推板351脱离拨动孔322时，压紧端位于待加工工件5的上方，且凸轮352与压板32的下表面抵接。在本实施例中，通过锁紧板35的转动除了能够实现控制压紧端向下移动以压紧待加工工件5之外，还可向前(即向靠近旋转盘22的中心的方向)或者向后(即向远离旋转盘22的中心的方向)拨动压板32。

如图16所示，通过控制锁紧板35逆时针转动，使得推板351拨动拨动孔322的前壁(即靠近旋转盘22的中心的侧壁)，推动压板32向前移动，直至移动至图17示出的位置，使得压板32的压紧端位于待加工工件5的上方。继续逆时针转动锁紧板35，凸轮352的外轮廓面与压板32的下表面接触，随着锁紧板35继续转动，凸轮352逐渐向上抬起压板32的驱动端，使得压紧端向下摆动以压紧待加工工件5。在需要拆卸待加工工件5时，顺时针转动锁紧板35，凸轮352逐渐放下压板32的驱动端，使得压紧端放松待加工工件5，随着继续转动锁紧板35，推板351逐渐插入拨动孔322内，并推动拨动孔322的后壁323(即远离旋转盘22的中心的侧壁)，向后推动压板32，使得压板32的压紧端让开待加工工件5的上部，可通过吊具起吊待加工工件5即可。

滑动孔321的宽度比限位杆33的外径大，例如可以大1～2mm，但比限位部要小，保证限位杆33可相对滑动孔321滑动，且限位部可以压住压板32。滑动孔321的长度与锁紧板35插入拨动孔322的深度有关，可略长，尺寸不做严格要求。

为了方便转动锁紧板35，在本实施例中，锁紧板35连接有用于驱动锁紧板35转动的把手37。具体的，可在锁紧板35上设置螺纹孔354，把手37的端部设置有外螺纹，通过螺纹配合的方式实现把手37的安装。

限位杆33上可以套设有第二复位弹性件34，第二复位弹性件34的一端抵接于底座31，另一端抵接于压板32的下表面，在第二复位弹性件34的弹力作用下，使得压板32始终抵接于限位杆33的限位部上。限位杆33可以为螺纹配合于底座31上的螺栓，螺栓的螺帽为限位部，底座31上设置有与螺栓配合的螺纹孔311。使用时，调节螺栓拧入底座31的深度，使锁紧板35可在旋转过程中实现锁紧和放松。

底座31上还设置有铰支座，铰支座上设置有第一铰接孔312，相应的锁紧板35上设置有与第一铰接孔312同轴的第二铰接孔353，通过铰接轴36分别穿过第一铰接孔312和第二铰接孔353，实现锁紧板35的转动连接。

如图23和图24所示，为了在加工孔时，保持旋转盘22和待加工工件5的稳定，在本发明一具体实施例中，步进式旋转装卡装置还可包括快速锁紧装置4，快速锁紧装置4包括转盘41、锁紧杆44、档杆46和锁紧驱动件43。

其中，转盘41可转动地设置于支承筒1上，转盘41与旋转盘22同轴布置。锁紧杆44为多个，且通过铰轴45铰接于支承筒1上，锁紧杆44上开设有与铰轴45转动配合的铰接孔442，锁紧杆44的具体数量可根据实际需求设定，锁紧杆44沿支承筒1的圆周方向均匀布置。锁紧杆44的一端为锁紧端，另一端为拨动端。支承筒1上设置有螺纹孔13，铰轴45可与螺纹孔13螺纹配合，以装配于支承筒1上。

档杆46固定于转盘41，具体的可在转盘41上设置用于与档杆46螺纹配合的螺纹孔，来装配档杆46，以推动拨动端，使得锁紧端抵紧旋转盘22，在转盘41转动时，会带动档杆46转动，而锁紧杆44的铰轴45固定于支承筒1上，位置固定不动。档杆46会推动锁紧杆44的拨动端，使得锁紧杆44绕铰轴45转动，继而使得锁紧端抵紧旋转盘22。铰轴45距离锁紧端端部的距离应大于铰轴45距离旋转盘22的距离，使得至少在存在一个位置使得锁紧端能够抵紧旋转盘22。

锁紧驱动件43用于驱动转盘41转动，锁紧驱动件43可以为活塞缸，例如千斤顶，转盘41上设置有抵板42，锁紧驱动件43的活塞杆用于推动抵板42，以带动转盘41转动。锁紧驱动件43使用时可固定在T型槽平台6上上。

如图25-图27所示，进一步地，转盘41包括套设于支承筒1外侧的转环和设置于转环一侧的限位环411，限位环411扣合于支承筒1的上表面。即将转盘41设计成台阶结构，使其可以扣在支承筒1上，以避免发生偏斜。

如图12-图15所示，支承筒1的上表面设置有环形槽11，环形槽11内嵌装有滚珠111，限位环411与滚珠111滚动配合。将转盘41与支承筒1的滑动摩擦设计为滚动摩擦，降低了摩擦力，使得转盘41更容易转动。

具体地，支承筒1的端面上可加工4～8个环形槽11，也可加工成整圈环形槽。环形槽11的形状见图14和图15，选择合适直径的滚珠111，使其可以从环形槽11的上的开口12处进入环形槽11中，且不能从环形槽11处滚出，滚珠111只有部分露出环形槽11，且可以在环形槽11中滚动，滚珠111需要装满环形槽11，可提前在环形槽11中涂润滑油。快速锁紧装置4与滚珠111之间形成滚动摩擦，使快速锁紧装置4旋转更顺畅。

如图28所示，锁紧杆44的锁紧端为圆柱头441，圆柱头441的圆周面用于抵紧旋转盘22，本实施例中圆柱头441的圆周面与旋转盘22配合，可以降低锁紧杆44对旋转盘22外周面的破坏。

锁紧杆44上开设有拨动槽443，档杆46穿设于拨动槽443，拨动槽443可为腰型孔，拨动槽443与档杆46相配，档杆46在拨动槽443内滑动，千斤顶(锁紧驱动件43)升压时，推动转盘41转动，档杆46在拨动槽443内滑动，推动锁紧杆44绕铰轴45转动，圆柱头441与旋转盘22接触并实现锁紧，千斤顶不再升压。

下面对使用本发明实施例公开的步进式旋转装卡装置，进行环管、环形法兰开孔机加时的加工过程进行描述，包括以下步骤：

步骤1，在T型槽平台6或其他机加平台上使用压板7等常规卡具装卡支承筒1；

步骤2，将待加工环管或环形法兰等工件吊至旋转盘22上，打百分表进行找正工作(待加工工件上已提前划好开孔位置线)，使待加工工件与旋转盘22同轴，偏差控制在0.2mm以内(或根据待加工工件要求精度调整)，同时利用镗铣床或摇臂钻床(根据车间资源选择相应机床)对工件找平，并对开孔位置进行验证(待加工工件上已提前划好开孔位置线)；

步骤3，向上转动把手37，带动锁紧板35转动，推板351推动压板32向前运动到工件上方，凸轮352随之顶住压板32，随着手柄37转动加压，压板32可压紧工件；

步骤4，使用机加机床(镗铣床或摇臂钻床等)对准工件其中一个待加工孔位置后，快速锁紧装置4的锁紧驱动件43施压，顶动抵板42，进而带动转盘41转动，转盘41上的档杆46推动锁紧杆44绕铰轴45转动，锁紧杆44与旋转盘22接触并压紧后，锁紧驱动件43停止施压，此时旋转盘22被锁紧；

步骤5，机加工件开孔；

步骤6，当加工完一个孔后，锁紧驱动件43泄压，松开旋转盘22；

步骤7，旋转装置2的直线运动驱动件23升压/降压，推动转换装置24左右往复运动，通过转换拨块27带动转换盘25转动，进而带动旋转盘22和工件转动(工件与旋转盘22通过工件压紧装置3装卡固定，直至机加结束)，进行工件下一位置开孔机加；

步骤8，由于步进锁紧装置28的设置(其焊接或螺栓连接在支承板21上)及转换盘25的锁紧孔251的结构设计，转换盘25旋转时，顶杆281会插入转换盘25的锁紧孔251内，使其不再继续转动，实现步进式转动；转换盘25的锁紧孔251的位置角度与工件待加工孔位置角度一一对应，每转动一次，加工一个孔；

步骤9，重复步骤4，使用快速锁紧装置4锁紧工件；

步骤10，机加开孔，以此类推，直至工件上所有开孔机加完成；

步骤11，向下转动把手37，带动锁紧板35转动，凸轮352与压板32分离，推板351顶住拨动孔322的后壁323处向后运动，使压板32撤出工件上方，将工件吊走。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，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。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (17)

1.一种步进式旋转装卡装置，其特征在于，包括支承筒(1)和设置于所述支承筒(1)上的旋转装置(2)，所述旋转装置(2)包括：

支承板(21)，固定于所述支承筒(1)，且与所述支承筒(1)的内孔壁之间围成有安装腔；

旋转盘(22)，可转动的设置于所述支承板(21)的上表面，所述旋转盘(22)的上表面为用于固定待加工工件(5)的工件固定面，所述旋转盘(22)上设置有用于固定所述待加工工件(5)的工件压紧装置(3)；

旋转驱动装置，设置于所述安装腔内，用于驱动所述旋转盘(22)转动；

转换盘(25)，与所述旋转盘(22)同轴设置，且同步转动，所述转换盘(25)的外周面上设置有与所述待加工工件(5)的待加工孔位置角度一一对应的锁紧孔(251)，所述转换盘(25)的直径小于所述旋转盘(22)的直径；

步进锁紧装置(28)，设置于所述支承板(21)上，所述步进锁紧装置(28)包括与所述锁紧孔(251)锁紧配合的弹簧销以及控制所述弹簧销退出所述锁紧孔(251)的手柄(284)。

2.根据权利要求1所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述旋转驱动装置包括：

直线运动驱动件(23)，设置于所述支承板(21)；

直线旋转运动转换组件，与所述直线运动驱动件(23)相连，且受所述直线运动驱动件(23)驱动，以带动所述转换盘(25)和所述旋转盘(22)转动。

3.根据权利要求2所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述直线旋转运动转换组件包括：

转换装置(24)，包括可滑动的设置于所述支承板(21)上的滑板(241)以及与所述滑板(241)连接的转换拨槽(242)，所述转换拨槽(242)的延伸方向与所述滑板(241)的滑动方向存在0°～180°之间的夹角；

转换拨块(27)，偏心设置于所述转换盘(25)上，且与所述转换拨槽(242)滑动配合，所述转换拨槽(242)的长度能够保证所述转换盘(25)旋转一周。

4.根据权利要求3所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述支承板(21)上设置有滑道(29)，所述滑道(29)上设置有滑板滑槽(291)，所述滑板(241)通过与所述滑板滑槽(291)的滑动配合可滑动的设置于所述支承板(21)上；和/或，

所述转换拨槽(242)的延伸方向与所述滑板(241)的滑动方向存在90°夹角；和/或，

所述转换拨槽(242)沿所述滑板(241)的滑动方向的两侧均设置有所述滑板(241)；和/或，

所述直线运动驱动件(23)为活塞缸；和/或，

所述转换拨块(27)通过螺纹配合的方式设置于所述转换盘(25)上。

5.根据权利要求1所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述转换盘(25)与所述旋转盘(22)通过旋转轴(26)连接，所述转换盘(25)、所述旋转盘(22)和旋转轴(26)的轴线相同；

所述旋转轴(26)可转动的设置于所述支承板(21)上。

6.根据权利要求1所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述步进锁紧装置(28)包括：

支承块(282)，设置于所述支承板(21)上，所述支承块(282)上设置有顶杆滑槽；

所述弹簧销，包括与所述顶杆滑槽滑动配合的顶杆(281)和嵌于所述顶杆滑槽内以驱动所述顶杆(281)的第一端伸出所述顶杆滑槽的第一复位弹性件(283)，所述顶杆(281)的第一端用于与所述锁紧孔(251)锁紧配合；

所述手柄(284)，连接于所述顶杆(281)的第二端，且所述手柄(284)位于所述顶杆滑槽外部。

7.根据权利要求6所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述顶杆(281)包括同轴布置的大径杆(2811)和小径杆(2813)；

所述顶杆滑槽包括与所述大径杆(2811)滑动配合的大径滑槽(2821)以及与所述小径杆(2813)滑动配合的小径滑槽(2822)，所述大径杆(2811)外伸于所述大径滑槽(2821)的一端为所述顶杆(281)的第一端；

所述第一复位弹性件(283)套设于所述小径杆(2813)上，且一端与所述大径杆(2811)的端面抵接，另一端与所述大径滑槽(2821)的端面抵接。

8.根据权利要求7所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述小径杆(2813)的远离所述大径杆(2811)的一端为用于与所述手柄(284)螺纹连接的螺纹端(2812)；和/或，

所述大径杆(2811)外伸于所述大径滑槽(2821)的一端为球头端。

9.根据权利要求1-8任一项所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述工件压紧装置(3)包括：

底座(31)，设置于所述旋转盘(22)上；

压板(32)，可摆动的设置于所述底座(31)上，且所述压板(32)的一端为用于压紧所述待加工工件(5)的压紧端，另一端为用于驱动所述压紧端压紧所述待加工工件(5)的驱动端；

锁紧板(35)，可转动地设置于所述底座(31)，用于推动所述驱动端向上摆动，以使得所述压紧端向下摆动压紧所述待加工工件(5)。

10.根据权利要求9所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，还包括限位杆(33)，所述压板(32)设置有滑动孔(321)，所述滑动孔(321)沿靠近和远离所述待加工工件(5)的方向延伸；

所述限位杆(33)穿过所述滑动孔(321)并固定于所述底座(31)上，所述限位杆(33)的顶部设置有用于限制所述压板(32)的高度的限位部。

11.根据权利要求10所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述压板(32)设置有拨动孔(322)，所述锁紧板(35)包括与所述拨动孔(322)配合以拨动所述压板(32)沿所述滑动孔(321)的延伸方向滑动的推板(351)，以及抵接于所述压板(32)的下表面，以推动所述驱动端向上摆动的凸轮(352)，所述凸轮(352)的外轮廓面为曲面，且由靠近所述推板(351)的一端向远离所述推板(351)的方向上，所述凸轮(352)的外轮廓面距离所述锁紧板(35)的转动中心由小至大逐渐过渡；

在所述推板(351)脱离所述拨动孔(322)时，所述压紧端位于所述待加工工件(5)的上方，且所述凸轮(352)与所述压板(32)的下表面抵接。

12.根据权利要求10所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述锁紧板(35)连接有用于驱动所述锁紧板(35)转动的把手(37)；和/或，

所述限位杆(33)上套设有第二复位弹性件(34)，所述第二复位弹性件(34)的一端抵接于所述底座(31)，另一端抵接于所述压板(32)的下表面；和/或，

所述限位杆(33)为螺纹配合于所述底座(31)上的螺栓，所述螺栓的螺帽为所述限位部。

13.根据权利要求1-8任一项所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，还包括快速锁紧装置(4)，所述快速锁紧装置(4)包括：

转盘(41)，可转动地设置于所述支承筒(1)上，所述转盘(41)与所述旋转盘(22)同轴布置；

锁紧杆(44)，为多个，且铰接于所述支承筒(1)上，所述锁紧杆(44)的一端为锁紧端，另一端为拨动端；

档杆(46)，固定于所述转盘(41)，以推动所述拨动端，使得所述锁紧端抵紧所述旋转盘(22)；

锁紧驱动件(43)，驱动所述转盘(41)转动。

14.根据权利要求13所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述转盘(41)包括套设于所述支承筒(1)外侧的转环和设置于所述转环一侧的限位环(411)，所述限位环(411)扣合于所述支承筒(1)的上表面。

15.根据权利要求14所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述支承筒(1)的上表面设置有环形槽(11)，所述环形槽(11)内嵌装有滚珠(111)，所述限位环(411)与所述滚珠(111)滚动配合。

16.根据权利要求13所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述锁紧杆(44)的锁紧端为圆柱头(441)，所述圆柱头(441)的圆周面用于抵紧所述旋转盘(22)；和/或，

所述锁紧杆(44)上开设有拨动槽(443)，所述档杆(46)穿设于所述拨动槽(443)。

17.根据权利要求13所述的步进式旋转装卡装置，其特征在于，所述锁紧驱动件(43)为活塞缸，所述转盘(41)上设置有抵板(42)，所述锁紧驱动件(43)的活塞杆用于推动所述抵板(42)。

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