一种适用于不同大小的筒型零件自动夹持工装

技术领域

本发明涉及焊接工装设备领域，具体涉及一种适用于不同大小的筒型零件自动夹持工装。

背景技术

零件在焊接之前通常都需要采用定位工装对其进行夹持固定，防止在焊接作业过程中零件产生移动影响焊接质量。在面对筒型零件时，现有技术中通常都会选择采用环形分布的夹持机构对其进行夹持定位，几个环形分布的夹持机构同步的向零件的圆周面移动，这样不仅能实现零件的夹持定位，而且还能自动对中，人员安装零件较为方便。同时为了能够满足对更多不同大小直径的零件进行焊接，通常都会将夹持机构本身设计成可调节式（类似于伸缩结构），通过改变夹持机构本身相对于零件的距离来提升整个工装的适用范围，但是每个夹持机构都是独立动作的，如果改变夹持机构相对于零件的距离，那么所有的夹持机构就需要同步进行，否则就无法对零件对中夹持，最终造成的影响就是零件无法被固定住，如果每个夹持机构的都由一套驱动装置来驱动动作，那么整个夹持工作的制作以及维护成本都会剧增，并且所有的驱动装置还需要配套控制系统，进一步的会增加成本。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种适用于不同大小的筒型零件自动夹持工装。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于不同大小的筒型零件自动夹持工装，包括有呈正方形结构的工作台，工作台以其中心为圆心环形分布有数个导向滑槽，每个导向滑槽均朝向工作台的中心设置，导向滑槽内均滑动导向装配有规格相同的第一滑块，第一滑块的顶部安装有第二滑块，第二滑块上端朝向工作台中心的一侧沿竖直方向固定有夹持辊，所有的第二滑块均能相对于第一滑块沿其长度方向滑动以调节夹持辊的夹持范围，并且所有的第二滑块均通过一套动力传动系统同步的滑动，第二滑块在调节夹持辊的夹持范围过程中相对于第一滑块进行滑动，在对零件定位夹持时两者保持相对不动。

优选的，工作台内转动安装有齿盘，第一滑块的内部沿其长度方向形成有限位槽，并且该限位槽沿竖直方向贯穿整个第一滑块，限位槽的内部沿竖直方向设置有转动杆，转动杆的底部转动安装在工作台上，顶部向上延伸至限位槽外部后固定连接有扇形齿轮，第二滑块的上方沿其长度方向布置有移动架，移动架的一端滑动套接在夹持辊底部的连接轴上，另一端通过支撑杆支撑于安装板上；每个转动杆上均固定套接有与齿盘相啮合的齿轮，移动架的内部连接有与扇形齿轮相啮合的直线齿条，通过齿盘的旋转驱使所有的转动杆同步旋转，并带动移动架周期性的相对于第一滑块进行移动；第二电机、齿盘、转动杆、齿轮、扇形齿轮以及移动架构成驱动第二滑块滑动的动力传动系统。

优选的，第二滑块上对应转动杆的位置处形成有开口槽。

优选的，安装板的顶部对应支撑杆的滑动路径上开设有调节槽，调节槽沿其长度方向的两侧对称的开设有多组插槽，支撑杆靠近其底部的圆周面上连接有两个与插槽相适配的限位插板；以转动杆每旋转360°为一个周期，在一个周期内，支撑杆的底部首先是在调节槽内沿竖直方向向上运动，以使限位插板从对应的插槽中脱离，然后支撑杆底部在调节槽内沿水平方向滑动，使得限位插板滑动至相邻的一组插槽上方，最后支撑杆再次沿竖直方向向下运动，使限位插板插入至对应的插槽中形成卡接结构。

优选的，支撑杆的底部沿径向向外延伸形成有挡板，调节槽底部的宽度与支撑杆底部的挡板直径一致，顶部的宽度则与支撑杆直径相同。

优选的，转动杆靠近其顶部的圆周面上套接有限位框，限位框通过固定架固定在工作台上，并且限位框在第二滑块所处的水平面之上；限位框的内部嵌套有升降块，转动杆依次穿过限位框、升降块设置，升降块的一侧一体成型连接有顶升板，顶升板在初始状态时抵在移动架底部；转动杆每旋转一个周期内，升降块相对于限位框在竖直方向上往复升降，使移动架完成一次升降。

优选的，升降块内部的圆周面上沿周向分别开设有第一弧形滑槽和第二弧形滑槽，第一弧形滑槽和第二弧形滑槽沿升降块的高度方向错落分布，其中第一弧形滑槽的圆心角为180°，第二弧形滑槽的圆心角为60°，第一弧形滑槽和第二弧形滑槽的两端分别通过规格相同的螺旋滑槽相连，第一弧形滑槽、螺旋滑槽和第二弧形滑槽的槽径保持一致；转动杆的圆周面上连接有与第一弧形滑槽、螺旋滑槽和第二弧形滑槽相适配的限位珠。

优选的，工作台内部还转动安装有圆盘，每个第一滑块朝向圆盘的一端沿其长度方向固定连接有连杆，每个连杆的延伸端通过铰接杆与圆盘的下端面铰接相连。

优选的，工作台的上端设置有支撑板，支撑板上对应四个导向滑槽的位置处形成有与之相配合的避让槽，该避让槽贯穿支撑板的板面，通过支撑板沿竖直方向移动带动零件上下移动，使夹持辊能在夹持零件内壁和外壁之间切换。

优选的，工作台的外部设置有底座,工作台通过支架坐落在底座上，底座侧壁的内侧沿竖直方向分别布置有螺纹杆和导向杆，其中螺纹杆与底座内壁上的衬座转动相连，导向杆则固定连接于沿竖直方向设置的两个衬座之间；支撑板的一端螺纹套接在螺纹杆上，另一端滑动套接在导向杆上。

优选的，导向滑槽共计有四个，并且四个均分布在工作台的四个角上。

优选的，工作台内部呈中空状，齿盘安装于工作台内侧的底部，齿盘通过安装在工作台底部的第二电机所驱动。

优选的，圆盘转动安装于工作台内部的顶端，圆盘通过铰接在工作台上的油缸驱动进行旋转。

与现有技术相比，本发明提供了一种适用于不同大小的筒型零件自动夹持工装，具备以下有益效果：

（1）本发明提出的夹持工装，当四个第一滑块在导向滑槽内同步移动时，四个夹持辊同步的朝向零件的圆周面靠近，并且最终四个夹持辊均匀的夹持住零件，当需要调整夹持辊的夹持范围时，通过第二电机驱动齿盘进行旋转，齿盘转动的同时会带动四个转动杆同步转动，转动杆转动时则又能周期性的驱动移动架相对于第一滑块进行移动，并且移动架在运动时，先向上运动使限位插板和插槽脱离，然后在水平方向上移动，转动杆每旋转一周，移动架就相对于第一滑块移动一个单元，通过转动杆的旋转圈数可控制移动架的移动距离，并且移动架、第二滑块在调整完毕后，第一滑块和第二滑块又能保持相对不动，保证第一滑块在导向滑槽内正常滑动，通过本发明的结构可实现四个夹持辊的同步调节，无需投入更多的电气设备，在保证了夹持定位需要的同时，又能将整个工装的成本有效降低。

（2）另外，本发明在工作台上设置有可进行升降的支撑板，待焊接的零件放置在该支撑板上，支撑板带动零件在竖直方向上进行移动，并且配合四个夹持辊的移动可快速地实现对零件内外壁夹持的切换，便于技术工人操作。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为实施例中整个自动夹持工装的轴测方向示意图；

图2为实施例中整个自动夹持工装的正视图；

图3为实施例中四个夹持辊在工作台上的分布示意图；

图4为实施例中工作台的结构示意图；

图5为实施例中第一滑块和第二滑块的装配示意图；

图6为图5中另一角度的示意图；

图7为图5中A处的局部放大结构示意图；

图8为实施例中移动架的结构示意图；

图9为实施例中安装板内部调节槽的分布示意图；

图10为实施例中工作台内部齿盘的装配示意图；

图11为实施例中工作台内部圆盘的装配示意图；

图12为实施例中转动杆和升降块的连接示意图；

图13为实施例中升降块的三维剖面示意图；

图14为实施例中升降块在限位框内部的安装示意图；

图15为实施例中支撑板处于上升状态时的示意图。

图中：1、底座；2、支撑板；3、工作台；4、夹持辊；5、第一电机；6、衬座；7、螺纹杆；8、导向杆；9、第二电机；10、圆盘；11、齿盘；12、安装板；13、第二滑块；14、导向滑槽；15、第一滑块；16、转动杆；17、齿轮；18、移动架；19、限位槽；20、支撑杆；21、直线齿条；22、固定架；23、扇形齿轮；24、升降块；25、限位框；26、顶升板；27、限位插板；28、调节槽；29、插槽；30、连杆；31、铰接杆；32、油缸；33、限位珠；34、第一弧形滑槽；35、螺旋滑槽；36、第二弧形滑槽。

实施方式

下面将结合本发明的实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

本实施例提出一种适用于不同大小的筒型零件自动夹持工装，主要是用于对筒型零件焊接时进行定位，具体的如图1至图15所示，包括有呈正方形结构的工作台3，工作台3的内部呈中空状，其四个角上形成有导向滑槽14，并且四个导向滑槽14以工作台3的几何中心为圆心呈环形分布，每个导向滑槽14内均滑动导向装配有规格相同的第一滑块15，而第一滑块15的顶部则安装有第二滑块13，第二滑块13上端朝向工作台3中心的一侧沿竖直方向固定有夹持辊4，当需要对零件进行夹持固定时，四个夹持辊4同步的朝向工作台3几何中心处运动至与零件的外圆周面接触即可实现夹持固定。

由于零件呈筒型结构，因此在焊接时，零件会出现内外壁均需要焊接的情况，此时就需要对零件的夹持部位进行切换（主要是考虑到夹持辊4的位置无法进行焊接），当需要对零件外壁进行焊接时，夹持辊4可以对零件的内壁进行夹持，而当需要对零件的内壁进行焊接时，则可以通过夹持辊4对零件外壁进行夹持固定。为了达到此目的，本发明在工作台3的外部设置有底座1,工作台3通过支架坐落在底座1上，底座1侧壁的内侧沿竖直方向分别布置有螺纹杆7和导向杆8，其中螺纹杆7与底座1内壁上的衬座6转动相连，而导向杆8则固定连接于沿竖直方向设置的两个衬座6之间，底座1的底部还安装有第一电机5，该第一电机5的电机轴穿过相对应的衬座6后与螺纹杆7固定相连。工作台3的上端面则设置有一支撑板2,支撑板2的一端螺纹套接在螺纹杆7上，另一端则滑动套接在导向杆8上，这样通过第一电机5可驱动支撑板2在竖直方向上进行直线运动。

支撑板2上对应四个导向滑槽14的位置处则形成有与之相配合的避让槽，该避让槽贯穿支撑板2的板面，并且避让槽的宽度大于第一滑块15，其长度也能保证当夹持辊4向工作台3中心运动至极限位置时，支撑板2在竖直方向上运动不会与夹持辊4产生干涉。初始状态时，支撑板2贴合在工作台3的上端面，如果先对零件的内壁进行焊接，则调节夹持辊4向远离工作台3中心的方向运动以使零件能够放入至支撑板2上，随后将待焊接的零件放置在支撑板2上，此时四个夹持辊4同步的朝向支撑板2中心处移动，由于四个夹持辊4呈环形分布且同步运动，当四个夹持辊4全部和零件的外壁接触后即可完成定位（四个夹持辊4做上述动作可实现零件的自动对中）。当零件的内壁完成焊接后，此时启动第一电机5驱动支撑板2带动零件向上运动，当支撑板2向上运动至最高位置时，其下端面位于夹持辊4顶部的上方，那么此时四个夹持辊4同步的向工作台3中心处移动，待夹持辊4在水平面内移动至零件的内部后，此时再次启动第一电机5反向旋转驱动支撑板2向下运动，支撑板2向下运动至其上端面和夹持辊4底部持平，停止第一电机5，随后四个夹持辊4朝向远离工作台3中心的方向运动以对零件内壁形成夹持。当零件内壁完成焊接后，四个夹持辊4朝向工作台3中心处移动释放零件，支撑板2通过第一电机5驱动向上运动即可将零件顶升至脱离夹持辊4。

上述方案中，工作台3内部的顶端转动安装有圆盘10，并且该圆盘10通过铰接在工作台3上的油缸32所驱动进行旋转，每个第一滑块15朝向圆盘10的一端沿其长度方向固定连接有连杆30，每个连杆30的延伸端则通过铰接杆31与圆盘10的下端面铰接相连，通过油缸32驱动圆盘10进行旋转，圆盘10旋转时则会带动铰接杆31进行摆动，铰接杆31摆动则会驱动第一滑块15在相对应的导向滑槽14内进行滑动，从而实现四个夹持辊4的同步运动。

在实际的工作中，因零件的类型不同，其管径大小也不一致，虽然第一滑块15在导向滑槽14内部进行滑动能够适用于不同管径大小的零件，但是为了进一步提升该工装的适用范围，将第二滑块13滑动设置在第一滑块15上，通过第二滑块13相对于第一滑块15滑动可改变夹持辊4的初始位置，当第二滑块13和第一滑块15的位置调整好之后两者再相对保持不动，这样就能正常的再次对零件进行夹持定位。现有技术中通常是通过在第一滑块15上安装一个驱动装置（电动推杆或者气缸）来驱动第二滑块13相对于第一滑块15进行滑动，以此来实现对夹持辊4的夹持范围调整，但是由于本发明中有四个夹持辊4，如果全部都采用驱动装置来驱动第二滑块13进行运动，那么整个工装的制作成本会比较大，另外四个夹持辊4的同步性也无法得到保障（如果采用控制系统来控制所有的驱动装置动作，无疑又增大工装的成本），基于此，本发明工作台3内侧的底部转动安装有齿盘11，该齿盘11通过安装在工作台3底部的第二电机9所驱动。第一滑块15的内部沿其长度方向形成有限位槽19，并且该限位槽19沿竖直方向贯穿整个第一滑块15，限位槽19的内部沿竖直方向设置有转动杆16，转动杆16的底部转动安装在工作台3上，顶部则向上延伸至限位槽19外部后固定连接有扇形齿轮23，第二滑块13的上方则沿其长度方向布置有移动架18，移动架18的一端滑动套接在夹持辊4底部的连接轴上，另一端则通过支撑杆20支撑于安装板12上，移动架18的内部连接有与扇形齿轮23相啮合的直线齿条21，当需要调节夹持辊4的夹持范围时，通过第二电机9驱动齿盘11旋转，每个转动杆16上固定套接有与齿盘11相啮合的齿轮17,齿盘11旋转时与齿轮17啮合进而会驱使所有的转动杆16同步旋转，转动杆16顶部的扇形齿轮23一并旋转并与直线齿条21进行啮合，进而使移动架18带动第二滑块13相对于第一滑块15进行滑动，而第二滑块13上对应转动杆16的位置处同样也形成有开口槽，第二滑块13上的开口槽可避免转动杆16与之形成干涉，使第二滑块13能够相对于第一滑块15滑动较大的距离。需要特别指出的是，限位槽19的长度需要和转动杆16所在的位置相适宜，即当第一滑块15在导向滑槽14内部朝向工作台3中心滑动至极限位置的过程中，转动杆16不会对第一滑块15形成阻挡。

上述方案中，扇形齿轮23在初始状态时不与直线齿条21接触，当需要调节第二滑块13相对于第一滑块15的位置时，扇形齿轮23开始旋转并与直线齿条21啮合驱使第二滑块13进行移动，当调节完毕后，扇形齿轮23需要回复至初始位置，保证第一滑块15能够在导向滑槽14内部正常的滑动（扇形齿轮23如果和直线齿条21相啮合就会卡住第二滑块13，第二滑块13和第一滑块15无法正常进行滑动）。

本发明调节第二滑块13相对于第一滑块15的位置具体设计为：转动杆16靠近其顶部的圆周面上套接有限位框25，该限位框25通过固定架22固定在工作台3上，并且保证限位框25在第二滑块13所处的水平面之上，避免对第二滑块13的滑动形成干涉，限位框25的内部则嵌套有升降块24，转动杆16依次穿过限位框25、升降块24设置，其中升降块24内部的圆周面上沿周向分别开设有第一弧形滑槽34和第二弧形滑槽36，第一弧形滑槽34和第二弧形滑槽36沿升降块24的高度方向错落分布，其中第一弧形滑槽34的圆心角为180°，第二弧形滑槽36的圆心角为60°，第一弧形滑槽34和第二弧形滑槽36的两端分别通过规格相同的螺旋滑槽35相连，第一弧形滑槽34、螺旋滑槽35和第二弧形滑槽36的槽径保持一致，而转动杆16的圆周面上连接有与第一弧形滑槽34、螺旋滑槽35和第二弧形滑槽36相适配的限位珠33，扇形齿轮23初始状态时沿移动架18的长度方向分布，此时的限位珠33位于第一弧形滑槽34和螺旋滑槽35的连接处，当扇形齿轮23开始顺时针旋转朝向直线齿条21靠近时，限位珠33进入至螺旋滑槽35中并带动升降块24相对于限位框25向上滑动，而升降块24一侧的顶升板26（顶升板26初始状态时就抵在移动架18的下端）将移动架18顶起，当限位珠33滑动至螺旋滑槽35和第二弧形滑槽36的连通处时，升降块24向上升起至极限位置，此时的扇形齿轮23也刚好旋转60°并开始和直线齿条21接触啮合，当限位珠33在第二弧形滑槽36内部转动时，顶升板26保持对移动架18的顶起状态，而扇形齿轮23则和直线齿条21啮合驱动移动架18、第二滑块13相对于第一滑块15进行滑动，当扇形齿轮23再次旋转60°后，其与直线齿条21脱离啮合，此时的限位珠33也正好从第二弧形滑槽36中滑出并将进入至另外一个螺旋滑槽35中，限位珠33在另外一个螺旋滑槽35中滑动时又驱动升降块24相对于限位框25向下运动进行复位，此过程中移动架18也向下运动进行复位，当限位珠33再次进入至第一弧形滑槽34中后，扇形齿轮23刚好旋转了180°，移动架18和升降块24完成复位，转动杆16继续旋转180°后，限位珠33在第一弧形滑槽34内部滑动至初始位置，这样移动架18就完整的完成一次位置的调整，通过控制转动杆16的旋转圈数来调整移动架18的移动距离。

进一步的，上述方案实现了对第二滑块13位置的调整，但是第二滑块13在调整好位置后需要相对于第一滑块15进行固定，这样才能对零件形成夹持，为此，本发明在支撑杆20的底部沿径向向外延伸形成有挡板，安装板12的顶部对应支撑杆20的滑动路径上开设有调节槽28，并且该调节槽28底部的宽度与支撑杆20底部的挡板直径一致，顶部的宽度则与支撑杆20直径相同，调节槽28沿其长度方向的两侧对称的开设有多组插槽29，支撑杆20靠近其底部的圆周面上则连接有两个限位插板27，初始状态时，支撑杆20的底部置于调节槽28内，两个限位插板27置于插槽29中，当升降块24相对于限位框25向上滑动至极限位置的过程中，支撑杆20底部的挡板从调节槽28底部滑动至其顶部开口，限位插板27也完全从插槽29中脱离，然后在扇形齿轮23与直线齿条21啮合的过程中，支撑杆20在调节槽28内部滑动，当扇形齿轮23与直线齿条21刚脱离啮合时，支撑杆20上的两个限位插板27也正好滑动至下一组相邻的插槽29上方，升降块24从极限位置返回至限位框25内部的过程中，支撑杆20底部的挡板又返回至调节槽28底部，限位插板27则插入至与之相对应的插槽29中，这样通过限位插板27和插槽29的卡接结构可使第二滑块13和第一滑块15保持相对固定状态。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“另一”、“又一”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特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。