CN115139050A - 一种具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构，主要包括固定结构部分和可动结构部分，固定结构部分主要包括基座，分别固定设置在基座两端上部的两个安装支架和下部的两个的连接支座，设置在基座中间位置的驱动件安装座，分别设置在支架两根直立方柱外侧的两个导向件以及分别设置在支架两根直立方柱内侧的导轨；可动结构部分包括高度调节构件和侧向推力构件，底部同步夹持构件、两侧同步夹紧构件。本发明可动结构部分做夹持动作时下方与两侧偏上方的夹持部件为同时动作，解锁也同样在动力源驱动下自行完成没有附加多余动作，这样设计的动力源少，电控部分也就少，执行动作的操作步骤得到简化，稳定性更高。

Description

一种具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构

技术领域

本发明属于圆管装夹技术领域，具体涉及一种具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构。

背景技术

薄壁圆管表面在加工时需要对圆管进行装夹，现有的装夹工装较少有模块化，也就是基本都是一体式的设计，这样对大长度加上大直径的圆管其工装就需要专门制作，其弊端是投入成本大、通用性小，还有圆管焊接工装通常都需要多角度夹持，多角度夹持时很难做到动作一致的同步性以及提供机械式的锁定保护，夹持动作不同步和容易对薄壁圆管形成扭曲的挤压夹紧，从而对加工产生不良影响，而欠缺锁定保护则在类似焊接加工具有强大热变应力下接触部位易发生移位而影响焊接质量。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构，该夹紧装置在一定范围内具备线性的调节夹持范围具有较好的通用性，并提供了机械式的锁定保护，以保证夹紧位置稳定。

本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的：一种具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构，主要包括固定结构部分和可动结构部分，固定结构部分主要包括基座，分别固定设置在基座两端上部的两个安装支架和下部的两个的连接支座，设置在基座中间位置的驱动件安装座，分别设置在支架两根直立方柱外侧的两个导向件以及分别设置在支架两根直立方柱内侧的导轨；可动结构部分包括高度调节构件和侧向推力构件，底部同步夹持构件、两侧同步夹紧构件。

作为优选，高度调节构件包括安装在驱动件安装座上的驱动气缸，安装在驱动气缸输出轴端的活动座，分别设置在活动座两端底部的固定座，与导轨滑动配合的导轨槽，成对对称安装在活动座的上端面中心线两侧的两组滚轮柱；固定座外侧面与导轨槽固定连接，使导轨槽和活动座沿着导轨同步移动，底部同步夹持构件对称安装在活动座中心线两侧。

作为优选，底部同步夹持构件包括固定在活动座上的夹持动力气缸，固连在夹持动力气缸的输出轴端的驱动轴套，通过销轴铰接在活动座上的夹持板，套装在夹持动力气缸的输出轴上的推拉杆；夹持板分置在活动座中心线两侧，每侧两块，夹持板的受力点由销柱铰接在驱动轴套的上部扁平端，每个夹持板的夹持面上分别嵌装两个滚轮，用以承载工件，方便工件锁定前的圆管周向转动，推拉杆的升降，通过斜面滑动连接的方式向侧向推力构件传递动力。

作为优选，侧向推力构件包括与推拉杆倾斜滑动连接的传递件，分别铰接在传递件上的解锁件、推力件，安装在推力件沉槽内的压簧、齿条。

作为优选，两侧同步夹紧构件包括与导轨滑动配合的支座，通过支轴铰接在支座上的夹臂，设置在夹臂中可拆卸固定连接的定位制动片，设置在定位制动片上方的与定位制动片可锁定配合的制动闸，可滑移的套合在制动闸上的两根导向杆，设置在两根导向杆之间的锁杆，一端固定在导轨槽侧边另一端固定在支座侧边的同步固定板以及位置可调地固定在夹臂的工作面的压轮。

作为优选，两根导向杆分布在夹臂两侧对称，夹臂下端头加工成齿轮状，呈夹臂齿轮，与齿条啮合，以同步固定板使活动座和支座能够同步移动，定位制动片与夹臂位置拆卸后可移动固定由此来匹配不同规格圆管时调节位置，导向杆上端套装有复位弹簧，下端插装在导向件内，通过在复位弹簧上端设置弹簧挡板来控制弹簧的有效做功长度，解锁件中设有锁定槽。

综上，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明为单个模块，根据实际需求组合排列适当数量安装至工装中使用，整体主要包括固定结构部分和可动结构部分，可动结构部分做夹持动作时下方与两侧偏上方的夹持部件为同时动作，这种一致性的设计能够尽量的避免圆管工件发生偏位，并在夹紧以后可动结构部分中的自锁部件通过与固定结构部分的配合实现自锁，这种机械方式的自锁抵抗工件反弹的阻力来自于整体架构的刚性比单纯依靠气压等动力的锁定要可靠，解锁也同样在动力源驱动下自行完成没有附加多余动作，这样设计的动力源少，电控部分也就少，执行动作的操作步骤得到简化，稳定性更高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明单侧的一部分结构示意图；

图3为本发明单侧隐藏了座体、活动座后的局部示意图；

图4为推力件的结构示意图；

图5为齿条的结构示意图；

图6为图3中A处的局部放大图；

图7为本发明在应用中的示意图；

图8为工作台与夹持驱动气缸以及侧向推力构件组合后的结构示意图；

图9为本发明简化版的结构示意图。

图中标记：基座111、安装支架112、连接支座113、驱动件安装座114、导向件115、导轨116、高度调节构件130、侧向推力构件150、传递件151、解锁件152、推力件153、压簧154、齿条155、底部同步夹持构件140、两侧同步夹紧构件160、夹臂161、支轴162、支座163、定位制动片164、制动闸165、弹簧挡板166、复位弹簧167、导向杆168、锁杆169、压轮171、驱动气缸131、活动座132、固定座133、导轨槽134、滚轮柱135、夹持动力气缸141、驱动轴套142、夹持板143、推拉杆147、夹臂齿轮302、同步固定板173、锁定槽303、连接板181、升降轴182、滑动轴套183。

具体实施方式

下面结合附图所表示的实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

如图1-9所示，一种具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构，该机构是以单个模块的方式根据实际需求排列安装至工装中使用，其主要包括固定结构部分和可动结构部分，可动结构部分做夹持动作时在下方与侧上方同时动作，并在夹紧以后通过与固定结构部分的配合实现自锁，解锁也同样在动力源驱动下自行完成，由此整体的夹持在自锁下工件反弹的作用力被刚性抵压，夹持就能够更加可靠，另外，设计的动力源少，电控部分也就少，执行动作的操作步骤得到简化，稳定性更高。

固定结构部分主要包括基座111，分别固定设置在基座111两端上部的两个安装支架112和下部的两个的连接支座113，设置在基座111中间位置的驱动件安装座114，分别设置在支架112两根直立方柱外侧的两个导向件115以及分别设置在支架112两根直立方柱内侧的导轨116；以上各零件是工装的稳定部分，为工装的可动部分的安装接入确定了基础。

可动结构部分包括高度调节构件130和侧向推力构件150，底部同步夹持构件140、两侧同步夹紧构件160，各夹持机构通过气动驱动对工件夹持锁紧。

高度调节构件130包括安装在驱动件安装座114上的驱动气缸131，安装在驱动气缸131输出轴端的活动座132，分别设置在活动座132两端底部的固定座133，与导轨116滑动配合的导轨槽134，成对对称安装在活动座132的上端面中心线两侧的两组滚轮柱135，固定座133外侧面与导轨槽134固定连接，使导轨槽134和活动座132沿着导轨116同步移动，底部同步夹持构件140对称安装在活动座132中心线两侧。

底部同步夹持构件140包括固定在活动座132上的夹持动力气缸141，固连在夹持动力气缸141的输出轴端的驱动轴套142，通过销轴144铰接在活动座132上的夹持板143，套装在夹持动力气缸141的输出轴上的推拉杆147；夹持板143分置在活动座132中心线两侧，每侧两块，夹持板143的受力点由销柱146铰接在驱动轴套142的上部扁平端，每个夹持板143的夹持面上分别嵌装两个滚轮145，用以承载工件，方便工件锁定前的圆管周向转动，推拉杆147的升降，通过斜面滑动连接的方式向侧向推力构件150传递动力。

侧向推力构件150包括与推拉杆147倾斜滑动连接的传递件151，分别铰接在传递件151上的解锁件152、推力件153，安装在推力件153沉槽内的压簧154、齿条155，因推动夹持板143上升的纵向位移和推力件153传递给两侧同步夹紧构件160外伸的横向位移不一定同步到位，为确保横向位移跟纵向位移不干涉，利用压簧154的伸缩性能消化吸收推力件153多余的横向外伸。

两侧同步夹紧构件160包括与导轨116滑动配合的支座163，通过支轴162铰接在支座163上的夹臂161，设置在夹臂161中可拆卸固定连接的定位制动片164，设置在定位制动片164上方的与定位制动片164可锁定配合的制动闸165，可滑移的套合在制动闸165上的两根导向杆168，设置在两根导向杆168之间的锁杆169，一端固定在导轨槽134侧边另一端固定在支座163侧边的同步固定板173以及位置可调地固定在夹臂161的工作面的压轮171；定位制动片164在本实施例中设置的结构是两侧为阵列的间隔设置的齿形外凸状，制动闸165则是匹配相邻两个齿形外凸状的间距设置外凸，当制动闸165下落时落在间隔位置，使定位制动片164得到锁定。定位制动片164和制动闸165也可以是任意其他形式的结构。

两根导向杆168分布在夹臂161两侧对称，夹臂161下端头加工成齿轮状，呈夹臂齿轮302，与齿条155啮合，以同步固定板173使活动座132和支座163能够同步移动，定位制动片164与夹臂161位置拆卸后可移动固定由此来匹配不同规格圆管时调节位置，导向杆168上端套装有复位弹簧167，下端插装在导向件115内，通过在复位弹簧167上端设置弹簧挡板166来控制弹簧的有效做功长度，解锁件152中设有锁定槽303，在解锁件152没有动作时锁杆169沉没在锁定槽303中，压轮171作为夹持工件时的接触点，以便校准焊缝时圆管可以周向移动。需要注意，锁定槽303的设置位置即锁定槽303与解锁件152的锥体之间的距离需要与待焊接非标圆管的直径规格相匹配，鉴于解锁件152整体结构小制作成本低，因此可以根据实际情况按需要规格制备。

工作原理：启动底部同步夹持构件140，夹持动力气缸141输出轴上升，带动驱动轴套142一起上升，将安装在驱动轴套142上端的夹持板143顶起成V形状，由滚轮145与工件接触，将工件托抱住，同时，固定在夹持动力气缸141的输出轴上的推拉杆147同步上升，在传递件151的斜面配合作用下，传递件151向外移动，带动连接其上的解锁件152、推力件153一起外伸，解锁件152外伸时，利用其头部的锥体斜角将锁杆169顶起，带动与锁杆169固定连接的升降杆168上升，推开卡抱在定位制动片164上的制动闸165，两侧同步夹紧构件160解锁，进入工作状态，解锁件152解锁的同时，安装在推力件153内的齿条155推动与其啮合的夹臂齿轮302转动，推动夹臂161自由端做半圆运动，压向工件，由压轮171与工件接触，将工件夹持固定，此刻锁定槽303已移至锁杆169下方，在复位弹簧167的压迫下，升降杆下移，锁杆169沉入锁定槽303，定位制动片164再次被制动闸165卡抱，夹臂161被固定锁死。

复位时，动作步骤需将两侧同步夹紧构件160的复位设置在制动闸165解锁之后，为此，齿条155为具有一段滑移距离的设置在推力件153中且远离升降杆168的一端设有压簧154，这样在启动回退的时候，先使其齿条滑移的压缩压簧154也就是两者初始啮合无效，当制动闸165随推力件153的移动得到解锁后，齿条在压簧154的反弹下将两侧同步夹紧构件复位。

实施例2

本实施例是放弃了高度调节，但能夹持的范围不变，由此减少了一些部件，如图9所示，用螺栓锁死导轨槽134，使活动座132在某个高度被锁定。增加零件连接板181，升降轴182，滑动轴套183。连接板181固定在驱动气缸131的输出轴端，滑动轴套183安装在活动座132上（实施例1安装夹持动力气缸141的位置），升降轴182穿过滑动轴套183安装，一端与连接板181固定连接，一端与驱动轴套142固定安装，两侧同步夹紧构件160的设置与实施例1相同，使用时参照实施例1的工作程序进行。

文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构，主要包括固定结构部分和可动结构部分，其特征在于，固定结构部分主要包括基座（111），分别固定设置在基座（111）两端上部的两个安装支架（112）和下部的两个的连接支座113，设置在基座（111）中间位置的驱动件安装座（114），分别设置在支架（112）两根直立方柱外侧的两个导向件（115）以及分别设置在支架（112）两根直立方柱内侧的导轨（116）；可动结构部分包括高度调节构件（130）和侧向推力构件（150），底部同步夹持构件（140）、两侧同步夹紧构件（160）。

2.根据权利要求1所述的具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构，其特征在于，所述高度调节构件（130）包括安装在驱动件安装座（114）上的驱动气缸（131），安装在驱动气缸（131）输出轴端的活动座（132），分别设置在活动座（132）两端底部的固定座（133），与导轨（116）滑动配合的导轨槽（134），成对对称安装在活动座（132）的上端面中心线两侧的两组滚轮柱（135）；固定座（133）外侧面与导轨槽（134）固定连接，使导轨槽（134）和活动座（132）沿着导轨（116）同步移动，底部同步夹持构件（140）对称安装在活动座（132）中心线两侧。

3.根据权利要求2所述的具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构，其特征在于，所述底部同步夹持构件（140）包括固定在活动座（132）上的夹持动力气缸（141），固连在夹持动力气缸（141）的输出轴端的驱动轴套（142），通过销轴（144）铰接在活动座（132）上的夹持板（143），套装在夹持动力气缸（141）的输出轴上的推拉杆（147）；夹持板（143）分置在活动座（132）中心线两侧，每侧两块，夹持板（143）的受力点由销柱（146）铰接在驱动轴套（142）的上部扁平端，每个夹持板（143）的夹持面上分别嵌装两个滚轮（145），用以承载工件，方便工件锁定前的圆管周向转动，推拉杆（147）的升降，通过斜面滑动连接的方式向侧向推力构件（150）传递动力。

4.根据权利要求3所述的具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构，其特征在于，所述侧向推力构件（150）包括与推拉杆（147）倾斜滑动连接的传递件（151），分别铰接在传递件（151）上的解锁件（152）、推力件（153），安装在推力件（153）沉槽内的压簧（154）、齿条（155）。

5.根据权利要求4所述的具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构，其特征在于，所述两侧同步夹紧构件（160）包括与导轨（116）滑动配合的支座（163），通过支轴（162）铰接在支座（163）上的夹臂（161），设置在夹臂（161）中可拆卸固定连接的定位制动片（164），设置在定位制动片（164）上方的与定位制动片（164）可锁定配合的制动闸（165），可滑移的套合在制动闸（165）上的两根导向杆（168），设置在两根导向杆（168）之间的锁杆（169），一端固定在导轨槽（134）侧边另一端固定在支座（163）侧边的同步固定板173以及位置可调地固定在夹臂（161）的工作面的压轮（171）。

6.根据权利要求5所述的具有自锁功能的模块化圆管夹紧机构，其特征在于，所述两根导向杆（168）分布在夹臂（161）两侧对称，夹臂（161）下端头加工成齿轮状，呈夹臂齿轮（302），与齿条（155）啮合，以同步固定板173使活动座（132）和支座（163）能够同步移动，定位制动片（164）与夹臂（161）位置拆卸后可移动固定由此来匹配不同规格圆管时调节位置，导向杆（168）上端套装有复位弹簧（167），下端插装在导向件（115）内，通过在复位弹簧（167）上端设置弹簧挡板（166）来控制弹簧的有效做功长度，解锁件（152）中设有锁定槽（303）。

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