CN115106955B - 一种筒体同步自定心外抱装置 - Google Patents

一种筒体同步自定心外抱装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种筒体同步自定心外抱装置,包括对称竖直固定的第一基座,所述第一基座的内侧面依次安装有第二基座、第三基座、外抱机构沿工件对缝处对称分布夹持,配合外抱机构内侧面同轴安装的内撑机构实现工件强迫装配。本发明能有效解决现有筒体外抱装置的不足,解决现有装置的装夹定位精度、同步性较差,提升装配可靠性、一致性,可实现若干压爪的同步控制,同时以较高的定位精度保证定心效果、多级减速实现提高驱输出力矩保证压爪的夹紧力,来满足大尺寸铝合金弱刚性筒体的外抱夹紧需求。

Description

一种筒体同步自定心外抱装置
技术领域
本发明涉及一种筒体同步自定心外抱装置。
背景技术
近年来,筒体结构主要广泛应用于航空航天、石油装备、高压输变线路、国防军事等各种制造领域,随着技术的发展,对于大尺寸铝合金筒体的高效、高质量、快速的制造有着迫切需求。尤其是航空航天、国防军事等精密加工、搅拌摩擦焊等技术应用,对于工件的尺寸公差、形位公差等要求较高,大尺寸的铝合金筒体由于自身刚性较弱,需要采用强迫装配的方式进行圆度、直线度的刚性校正,而普通的加工辅助装夹装置往往采用气压、液压等方式,但这两种方式存在致命缺陷:1、由于动力源为气、液介质,均不能完全保证外圆整圈若干压爪的同步性、一致性,进而不能保证工件装夹的直线度及圆度;2、气体作为介质在安全使用前提下一般不超过0.8Mpa,则单个压爪提供夹持力极其有限,不能使得工件圆周起到校圆作用;3、液压作为介质在管线连连接处胶套密封老化后易产生漏液,污染铝合金工件表面。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种筒体同步自定心外抱装置,该筒体同步自定心外抱装置能有效解决上述筒体外抱装置的不足,解决现有装置的装夹定位精度较差,提升装配可靠性、一致性,可实现若干压爪的同步控制,同时以较高的定位精度保证定心效果、多级减速实现提高驱输出力矩保证压爪的夹紧力,来满足大尺寸铝合金弱刚性筒体的外抱夹紧需求。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种筒体同步自定心外抱装置,包括对称竖直固定的第一基座,所述第一基座的内侧面依次安装有第二基座、第三基座、外抱机构沿工件对缝处对称分布夹持,外抱机构内侧面有内撑机构同轴安装并和工件强迫装配。
所述第三基座上沿工件径向有导向槽,外抱机构上有压爪可沿导向槽夹持工件。
所述外抱机构由驱动机构、传动机构、卡爪夹持机构组成,驱动机构通过传动机构带动卡爪夹持机构夹持工件。
所述驱动机构由驱动电机、减速机、第一铰接座组成,驱动电机连接带动减速机,第一铰接座安装于第二基座内,减速机固定在减速机固定座中,减速机固定座连接减速机和第一铰接座。
所述减速机输出轴通过联轴器连接梯形丝杠,有丝杠螺母配合梯形丝杠组成移动副,丝杠螺母还在侧向有转动轴连接于第二铰接座,第二铰接座分别通过转轴与法兰连接丝杠螺母和传动机构。
所述传动机构由内齿圈组成,内齿圈通过整圈布置的齿圈固定座固定于第二基座内,内齿圈外圈加工导向环,可在齿圈固定座导向凹槽中转动,同时外圈与驱动机构通过螺钉相连,内齿圈啮合传动第一齿轮,第一齿轮带动卡爪夹持机构。
所述第一齿轮固定在传动轴上,传动轴另一端固定有第二齿轮,传动轴通过靠近两端的第一轴套和第二轴套限位安装在第二基座内,第二齿轮啮合于卡爪夹持机构。
所述卡爪夹持机构由卡爪主体组成,卡爪主体上有导向槽配合第三基座上的导向轨道,替换压板通过螺接方式固定于卡爪主体上,卡爪主体上还有齿条啮合于传动机构。
本发明的有益效果在于:能有效解决现有筒体外抱装置的不足,解决现有装置的装夹定位精度、同步性较差,提升装配可靠性、一致性,可实现若干压爪的同步控制,同时以较高的定位精度保证定心效果、多级减速实现提高驱输出力矩保证压爪的夹紧力,来满足大尺寸铝合金弱刚性筒体的外抱夹紧需求。
附图说明
图1为本发明提供的一种强力自动化筒体同步自定心外抱装置的立体结构示意图;
图2为图1的主视图;
图3为图2中去掉部分第一基座后的结构示意图;
图4为图1的侧向爆炸视图;
图5为图3中驱动机构结构示意图;
图6为图3中传动机构结构示意图;
图7为图6中A处的结构放大图;
图8为图3中卡爪夹持机构结构示意图
图中:1-第一基座,2-第二基座,3-第三基座,4-外抱机构,5-工件,6-内撑机构,7-驱动机构,8-传动机构,9-卡爪夹持机构,701-驱动电机,702-减速机,703-第一铰接座,704-减速机固定座,705-联轴器,706-丝杠螺母,707-第二铰接座,708-梯形丝杠,801-内齿圈,802-齿圈固定座,803-第一齿轮,804-传动轴,805-第二齿轮,806-第一轴套,807-第二轴套,901-卡爪主体,902-替换压板,903-齿条。
实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案,但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例
如图1至图8所示的一种筒体同步自定心外抱装置,包括对称竖直固定的第一基座1,所述第一基座1的内侧面依次安装有第二基座2、第三基座3、外抱机构4沿工件5对缝处对称分布夹持,外抱机构4内侧面有内撑机构6同轴安装并和工件5强迫装配。
实施例
基于实施例1,所述第三基座3上沿工件5径向有导向槽,外抱机构4上有压爪可沿导向槽夹持工件5。
实施例
基于实施例1,所述外抱机构4由驱动机构7、传动机构8、卡爪夹持机构9组成,驱动机构7通过传动机构8带动卡爪夹持机构9夹持工件5。
实施例
基于实施例3,所述驱动机构7由驱动电机701、减速机702、第一铰接座703组成,驱动电机701连接带动减速机702,第一铰接座703安装于第二基座2内,减速机702固定在减速机固定座704中,减速机固定座704连接减速机702和第一铰接座703。
实施例
基于实施例4,所述减速机702输出轴通过联轴器705连接梯形丝杠708,有丝杠螺母706配合梯形丝杠708组成移动副,丝杠螺母706还在侧向有转动轴连接于第二铰接座707,第二铰接座707分别通过转轴与法兰连接丝杠螺母706和传动机构8。
实施例
基于实施例3,所述传动机构8由内齿圈801组成,内齿圈801通过整圈布置的齿圈固定座802固定于第二基座2内,内齿圈801外圈加工导向环,可在齿圈固定座802导向凹槽中转动,同时外圈与驱动机构7通过螺钉相连,内齿圈801啮合传动第一齿轮803,第一齿轮803带动卡爪夹持机构9。
实施例
基于实施例6,所述第一齿轮803固定在传动轴804上,传动轴804另一端固定有第二齿轮805,传动轴804通过靠近两端的第一轴套806和第二轴套807限位安装在第二基座2内,第二齿轮805啮合于卡爪夹持机构9。
实施例
基于实施例3,所述卡爪夹持机构9由卡爪主体901组成,卡爪主体901上有导向槽配合第三基座3上的导向轨道,替换压板通过螺接方式固定于卡爪主体上,通过更换不同曲率的替换压板实现筒体的柔性夹持,卡爪主体901上还有齿条903啮合于传动机构8。
实施例
基于上述实施例,包括:第一基座1、第二基座2、第三基座3以及外抱机构4;此四个机构沿工件对缝处对称分布夹持,配合内撑机构6与外抱机构4同轴心安装共同作用于工件5组成强迫装配体,进行圆度、直线度的刚性校正;所述第一基座1为整个装置的基座,设置于地面;所述第二基座2通过螺钉与定位销孔、定位面与第一基座1同轴心安装;所述基座第三基座3通过螺钉与定位销孔、定位面与第二基座2同轴心安装,第三基座3设置有沿工件5径向的的导向槽,外抱机构4中压爪可沿导向槽夹持工件5;所述外抱机构4包括驱动机构7、传动机构8以及卡爪夹持机构9,设置于第二基座2与第三基座3内部。
外抱机构4中驱动机构7包括:驱动电机701、减速机702、第一铰接座703、减速机固定座704、联轴器705、丝杠螺母706、第二铰接座707、梯形丝杠708;所述驱动电机701与减速机702相连,为整个机构提供动力输入;所述第一铰接座703安装于第二基座2内部,可实现驱动机构7的偏摆;所述减速机固定座704用于通过法兰盘及转轴分别与减速机702和连接第一铰接座703相连;所述联轴器705用于连接减速机702输出轴与梯形丝杠708;所述丝杠螺母706与梯形丝杠708组成移动副,同时需在侧向加工转轴与第二铰接座707相连;所述第二铰接座707分别与通过转轴及法兰与丝杠螺母706及内齿圈801相连;所述梯形丝杠708主要为螺母副提供提升力同时梯形丝杠自锁保证整个机构在电机失电后夹持不发生退让。
外抱机构4中传动机构8包括内齿圈801、齿圈固定座802、第一齿轮803、传动轴804、第二齿轮805、第一轴套806、第二轴套807;所述内齿圈801通过整圈布置的齿圈固定座802固定于第二基座2内,内齿圈801外圈加工导向环,可在齿圈固定座802导向凹槽中转动,同时外圈与第二铰接座707通过螺钉相连,动力通过铰链将丝杠螺母副直线运动转化为齿圈环形运动,内部加工整圈齿,与圆周设置的若干第一齿轮803驱动齿啮合,实现卡爪夹持机构9的同步驱动;所述传动轴804为连接第一齿轮803与第二齿轮805动力传递轴,由于夹持机构中部往往会设置加工装置,空间极其有限,通过传动轴可将动力输入装置安装于距夹持中心较远的第二基座2内部;所述第二齿轮805与卡爪夹持机构9中齿条相啮合,实现卡爪的定心夹持,所述第一轴套806、第二轴套807为传动轴804在第二基座2固定并实现自由转动功能,采用过盈配合消除间隙。
外抱机构4中卡爪夹持机构9在第三基座3设置沿圆周设置若干,包括卡爪主体901、替换压板902、齿条903;所述卡爪主体901为卡爪夹持机构9的主要结构件,加工导向槽,与第三基座3导向轨道配合沿工件径向运动,若干卡爪同步运动可实现自定心外抱夹持作用;所述替换压板902由于为适应柔性夹持需要,需根据工件外径尺寸加工弧度,且为避免产生压痕需采用硬度小于工件材料,为了便于更换,采用插销固定于卡爪主体901;所述齿条903与第二齿轮805啮合,将动力转化为卡爪直线往复运动。
本发明中,减速机702及梯形丝杠708以及内齿圈801与第一齿轮803啮合的高齿比,多级传动获得较高减速比,以及内齿圈与多个第一齿轮803啮合驱动圆周多卡爪,由伺服电机控制,可实现唯一动力源的自动化多输出强力自定心外抱夹持效果。
由此,本发明:
(1)对弱刚性筒体工件夹持时,由于采用了大齿圈同步驱动若干小齿轮的传动方式,保证了卡爪夹持的同步性、定心一致性从而保证了工件装夹的直线度及圆度,装夹精度大大提升;
(2)采用纯机械传动设计,采用传动链采用减速机、丝杠、大齿轮小齿轮,获得了极大的减速比,为每个压爪提供了较大的夹持力,且丝杠采用了梯形丝杠保证了机构自锁、不发生退让,保证夹持整个过程可靠性,同时纯机械设计不会产生液压漏液污染工件等情况,极大提升了市面上其他装置的使用长年限后带来的维护问题。

Claims (4)

1.一种筒体同步自定心外抱装置,包括对称竖直固定的第一基座(1),其特征在于:所述第一基座(1)的内侧面依次安装有第二基座(2)、第三基座(3)、外抱机构(4)沿工件(5)对缝处对称分布夹持,外抱机构(4)内侧面有内撑机构(6)同轴安装并和工件(5)强迫装配;
所述外抱机构(4)由驱动机构(7)、传动机构(8)、卡爪夹持机构(9)组成,驱动机构(7)通过传动机构(8)带动卡爪夹持机构(9)夹持工件(5);
所述驱动机构(7)由驱动电机(701)、减速机(702)、第一铰接座(703)组成,驱动电机(701)连接带动减速机(702),第一铰接座(703)安装于第二基座(2)内,减速机(702)固定在减速机固定座(704)中,减速机固定座(704)连接减速机(702)和第一铰接座(703);
所述减速机(702)输出轴通过联轴器(705)连接梯形丝杠(708),有丝杠螺母(706)配合梯形丝杠(708)组成移动副,丝杠螺母(706)还在侧向有转动轴连接于第二铰接座(707),第二铰接座(707)分别通过转轴与法兰连接丝杠螺母(706)和传动机构(8);
所述传动机构(8)由内齿圈(801)组成,内齿圈(801)通过整圈布置的齿圈固定座(802)固定于第二基座(2)内,内齿圈(801)外圈加工导向环,可在齿圈固定座(802)导向凹槽中转动,同时外圈与驱动机构(7)通过螺钉相连,内齿圈(801)啮合传动第一齿轮(803),第一齿轮(803)带动卡爪夹持机构(9)。
2.如权利要求1所述的筒体同步自定心外抱装置,其特征在于:所述第三基座(3)上沿工件(5)径向有导向槽,外抱机构(4)上有压爪可沿导向槽夹持工件(5)。
3.如权利要求1所述的筒体同步自定心外抱装置,其特征在于:所述第一齿轮(803)固定在传动轴(804)上,传动轴(804)另一端固定有第二齿轮(805),传动轴(804)通过靠近两端的第一轴套(806)和第二轴套(807)限位安装在第二基座(2)内,第二齿轮(805)啮合于卡爪夹持机构(9)。
4.如权利要求1所述的筒体同步自定心外抱装置,其特征在于:所述卡爪夹持机构(9)由卡爪主体(901)组成,卡爪主体(901)上有导向槽配合第三基座(3)上的导向轨道,替换压板(902)通过螺接方式固定于卡爪主体(901)上,卡爪主体(901)上还有齿条(903)啮合于传动机构(8)。
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