CN201342647Y - 一种球形夹紧装置 - Google Patents

Abstract

一种球形夹紧装置，具有夹具体，夹具体侧面的夹紧液压缸与移动斜楔相连接，移动斜楔上部为滚柱，滚柱支撑两个顶杆，顶杆通过圆柱销钉连接一个卡爪，卡爪与夹具体之间由圆柱销钉连接，夹具体上部倒锥型腔内有工艺球头，夹具体上部型腔内部设有力传感器，夹具体上设有顶盖。本实用新型的优点在于：(1)能够实现无附加应力的夹紧和放松；(2)能够实现入位状态检测和力控制，保证工作可靠；(3)夹紧时具有自锁特性。

Description

一种球形夹紧装置

技术领域

本发明涉及一种球形夹紧装置。

背景技术

在军事、航空、航天、船舶等领域的大型部件通常采用分段模块化方式进行组织，各部件装配完成之后，进行部件之间的对合装配。对合时要求各个部件具有正确的位置和空间姿态，这就需要对部件的位姿进行调节。鉴于并联机构在机床、天文望远镜空间姿态调整以及飞行模拟器等领域的成功应用，大型部件数字化装配系统中提出了一种基于三点支撑或四点支撑的方式对大部件进行自动化位姿调整的方法。支撑点处的调姿单元除了要在X、Y、Z三个方向具有平移自由度外，它们与调姿部件之间必须构成球铰联接，实现自由转动，这样才能使调姿机构具有空间6自由度调节的功能。在姿态调整完成以后，需要进行部件之间的对合及后面的精加工工序，这些工艺过程又要求部件固持稳定，不能产生回转；这就与调姿过程相对立起来。因此就出现了如何便于大部件的吊装入位并进行调姿，以及满足对合及精加工工艺要求的支撑连接问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种球形夹紧装置。

它具有夹具体，夹具体侧面的夹紧液压缸与移动斜楔相连接，移动斜楔上部为滚柱，滚柱支撑两个顶杆，顶杆通过圆柱销钉连接一个卡爪，卡爪与夹具体之间由圆柱销钉连接，夹具体上部倒锥型腔内有工艺球头，夹具体上部型腔内部设有力传感器，夹具体上设有顶盖。所述的夹具体上部为倒锥型腔，与工艺球头组成一个球铰连接。工作时，通过夹紧液压缸推动移动斜楔运动，推动滚柱沿移动斜楔上的斜面运动，从而带动两个顶杆移动，使卡爪转动实现夹紧，放松过程与之相反。一个滚柱带动两个顶杆和两个卡爪实现夹紧，使得机构具有一定的浮动夹紧的特性，夹紧时不破坏当前姿态。所述的移动斜楔与滚柱之间在锁紧状态时满足自锁要求，保证夹紧液压缸卸荷后工艺球头夹紧状态不发生变化。所述的移动斜楔的工作斜面是由几部分组成的复合面，工作斜面的第一部分是与滚柱直径相同的曲面片；第二部分的平面升角在10°～15°之间；第三部分平面的升角在3°～5°之间，用来夹紧并保持自锁。所述的卡爪在夹紧端具有与工艺球头外形相同的型片。所述的力传感器型号为LORENZ的K-14。所述的夹紧液压缸可以用气缸代替。

本发明的优点：(1)夹具体上部的倒锥型腔具有引导入位作用，便于大部件吊装；(2)该装置能够实现部件支撑的夹紧和放松，尤其适用于角度定位夹紧；(3)工艺球头与夹具体上的倒锥型腔构成一个球铰连接，可以实现自由回转，并进行角度定位夹紧；(4)采用一个移动斜楔与滚柱带动两个顶杆的夹紧工作原理，具有一定浮动夹紧的能力，且工作可靠；(5)具有自锁特性，夹紧后夹紧液压缸卸荷，能够继续保持工艺球头处于夹紧状态；(6)顶盖可以防止灰尘落入，并且采用尼龙材料，可以减轻装置的重量；(7)倒锥型腔底部的力传感器可以判断工艺球头是否进入型腔并正常接触；(8)该装置便于与其他工装配合使用，针对不同的应用场合，易于实现不同尺寸不同型号的系列化设计。

附图说明

图1(a)一种球形夹紧装置结构主视图。

图1(b)一种球形夹紧装置结构侧视图。

图1(c)一种球形夹紧装置结构俯视图。

图中，夹具体1、移动斜楔2、滚柱3、顶杆4、卡爪5、顶盖6、工艺球头7、力传感器8、夹紧液压缸9。

具体实施方式

如附图1所示，一种球形夹紧装置具有夹具体1，夹具体侧面的夹紧液压缸9与移动斜楔2相连接，移动斜楔上部为滚柱3，滚柱支撑两个顶杆4，顶杆通过圆柱销钉连接一个卡爪5，卡爪5与夹具体1之间由圆柱销钉连接，夹具体上部倒锥型腔内有工艺球头7，夹具体上部型腔内部设有力传感器8，夹具体上设有顶盖6。

使用球形夹紧装置时，根据调姿单元或者其他结构的接口形式，设计特定的过渡法兰与夹具体连接，并将工艺球头安装到被调姿的大部件上。吊装前，先根据工艺球头在大部件上安装的理论位置来配置调姿单元的构形，然后利用球形夹紧装置顶部的倒锥形型腔引导入位，并进行位姿调整，此时工艺球头可以在夹具体内不受约束地自由旋转。调姿完成以后，夹紧液压缸推动移动斜楔，通过滚柱和顶杆使卡爪回转，夹紧工艺球头，以保证其姿态不在变化，增加固持的稳定性。

工艺球头所需要的夹紧力与液压缸或气缸推力之间的关系可以采用以下公式简化计算：

$F_{R1}=\frac{F_1{L}_1}{L_2}---\left(6\right)$

$F_{R2}=\frac{F_2{L}_1}{L_2}---\left(7\right)$

其中：

Q-液压缸推力；

-夹具体与移动斜楔间摩擦角

-移动斜楔与滚柱间摩擦角

α-斜楔升角

2θ-顶杆间夹角

-顶杆与导向套间摩擦角

D，d-顶杆直径

L_N-顶杆与滚珠的接触点到导杆中心线间的距离

L_F-夹具体对顶杆的支反力间的距离

L₁-顶杆推力臂

L₂-夹紧力臂

F_R1-液压缸异侧卡爪夹紧力

F_R1-液压缸同侧卡爪夹紧力

使用本发明实施例的步骤如下：

1)将安装底板固定在调姿单元上，工艺球头固定在调姿大部件的支撑位置；

2)调姿大部件(安装有工艺球头)吊装入位；

3)大部件进行位姿调整；

4)夹紧液压缸工作，对调姿大部件进行固持；

5)完成对合或其他工序；

6)夹紧液压缸放松，调姿大部件吊离或进行再调姿。

Claims (9)

1.一种球形夹紧装置，其特征在于包括夹具体(1)、移动斜楔(2)、滚柱(3)、顶杆(4)、卡爪(5)、顶盖(6)、工艺球头(7)、力传感器(8)、夹紧液压缸(9)，夹具体(1)侧面的夹紧液压缸(9)与移动斜楔(2)相连接，移动斜楔(2)上部为滚柱(3)，滚柱(3)支撑两个顶杆(4)，顶杆(4)通过圆柱销钉连接一个卡爪(5)，卡爪(5)与夹具体(1)之间由圆柱销钉连接，夹具体(1)上部倒锥型腔内有工艺球头(7)，夹具体(1)上部型腔内部设有力传感器(8)，夹具体(1)上设有顶盖(6)。

2.根据权利要求1所述的一种球形夹紧装置，其特征在于，所述的夹具体(1)上部为倒锥型腔，与工艺球头(7)组成一个球铰连接。

3.根据权利要求1所述的一种球形夹紧装置，其特征在于，通过夹紧液压缸(9)推动移动斜楔(2)运动，从而推动滚柱(3)沿移动斜楔(2)上的斜面运动，从而带动两个顶杆(4)移动，使卡爪(5)转动实现夹紧，放松过程与之相反。

4.根据权利要求1所述的一种球形夹紧装置，其特征在于，一个滚柱(3)带动两个顶杆(4)和两个卡爪(5)实现夹紧，使得机构具有一定的浮动夹紧的特性，夹紧时不破坏当前姿态。

5.根据权利要求1所述的一种球形夹紧装置，其特征在于，移动斜楔(2)与滚柱(3)之间在锁紧状态时满足自锁要求，保证夹紧液压缸卸荷后工艺球头夹紧状态不发生变化。

6.根据权利要求1所述的一种球形夹紧装置，其特征在于，所述的移动斜楔(2)的工作斜面是由几部分组成的复合面，工作斜面的第一部分是与滚柱(3)直径相同的曲面片；第二部分的平面升角在10°～15°之间；第三部分平面的升角在3°～5°之间，用来夹紧并保持自锁。

7.根据权利要求1所述的一种球形夹紧装置，其特征在于，所述的卡爪(5)在夹紧端具有与工艺球头外形相同的型片。

8.根据权利要求1所述的一种球形夹紧装置，其特征在于，所述的力传感器(8)型号为LORENZ的K-14。

9.根据权利要求1所述的一种球形夹紧装置，其特征在于，所述的夹紧液压缸(9)可以用气缸代替。

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