一种大直径薄壁管用防形变的内外双夹持结构

技术领域

本发明涉及焊接工装设备领域，具体涉及一种大直径薄壁管用防形变的内外双夹持结构。

背景技术

筒型零件在焊接时首先需要定位工装对其进行夹持固定，目前市面上出现了各种各样的夹持定位工装，但这些夹持结构普遍都是对零件的外壁或者内壁进行单一的夹持定位，如果所夹持的对象是大直径薄壁管零件时，单一的对外壁或内壁进行夹持很容易会造成管壁的变形，管壁如果产生变形，那么两个零件就无法准确合格的焊接在一起，即使焊在一起也无法正常使用，因此就需要对该类零件进行内外侧同步夹紧，而零件由于管壁较薄，因此在对其进行夹持时，如果夹持的位置距离焊接位置较远，那么零件由于自身重力作用也会使夹持部位产生形变，因此应该对零件整体进行支撑，并且夹持的位置最好是靠近焊接部位，这样才能保证焊接质量，对零件的外壁夹持比较容易实现，但是对零件内壁夹持并靠近焊接部位处进行夹持却难以实现，鉴于此提出本发明。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种大直径薄壁管用防形变的内外双夹持结构。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大直径薄壁管用防形变的内外双夹持结构，包括有沿竖直方向固定在底座上的背板，背板的板面上呈环形分布有数个固定框，每个固定框背离背板的一端沿背板的轴向分别一体成型形成有两个延伸柱，两个延伸柱沿背板的径向平行分布在固定框的两端，每个延伸柱的末端均转动连接有连接件，连接件垂直于延伸柱的长度向分布，并且在连接件的末端连接有与延伸柱平行分布的夹持辊，筒型零件的管壁插入至呈环形分布的两排延伸柱之间，并通过每对延伸柱上的夹持辊朝向彼此旋转180°形成对零件管壁的夹持。

优选的，位于同一个固定框上的两个延伸柱内部沿其长度方向均转动安装有转杆，转杆的一端沿其轴向延伸至延伸柱外部后与连接件固定相连，转杆的另一端延伸至固定框内部后固定套接有小齿轮，固定框的内侧转动安装有与两个小齿轮相啮合的大齿轮。

优选的，位于同一个固定框上的两个延伸柱内部沿其长度方向均转动安装有转杆，转杆的一端沿其轴向延伸至延伸柱外部后与连接件固定相连，其中一个转杆的另一端延伸至固定框内部后固定套接有小齿轮，另一个转杆的一端则设置有传动箱，该传动箱固定于延伸柱内，传动箱的内部布置有一个第一锥齿轮和两个第二锥齿轮，两个第二锥齿轮同轴设置并分别与第一锥齿轮相啮合，与传动箱相对应的转杆延伸至其内部后与第二锥齿轮固定相连，另一个第二锥齿轮的中心处则连接有传动杆，该传动杆沿轴向延伸至固定框内侧后同样固定有小齿轮，固定框的内侧转动安装有与两个小齿轮相啮合的大齿轮。

优选的，靠近零件一侧的延伸柱外侧通过支架转动安装有辅助支撑辊，当夹持辊旋转180°后，辅助支撑辊与延伸柱之间的距离和夹持辊与延伸柱之间的距离相同。

优选的，连接件选用伸缩件，伸缩件包括有和转杆固定相连的活塞筒，活塞筒的外部沿其轴向滑动套接有套管，夹持辊和套管固定相连，活塞筒内部沿其轴向滑动套接有活塞板，活塞板的中心处沿其轴向固定连接有中心柱，并且该中心柱贯穿活塞筒后与套管相连，在活塞筒内部注入有液压油，而活塞板上则是贯通开设有两个通孔，两个通孔内分别安装有单向阀，并且两个单向阀的打开方向相反。

优选的，延伸柱的外部固定套接有导向板，套管的外壁上沿垂直于其轴向的方向连接有连接杆，导向板的板面上对应连接杆的转动轨迹上形成有导向滑槽，连接杆沿其轴向贯穿导向滑槽；连接杆上连接有插杆，插杆垂直于连接杆的轴向朝向导向滑槽设置，导向板内部还安装有纤维压缩板，该纤维压缩板与导向滑槽的起始端之间的夹角为180°，夹持辊旋转180°后带动连接杆上的插杆插入至纤维压缩板中，以使套管和活塞筒两者在轴向上形成限位。

优选的，导向板上靠近纤维压缩板的位置处形成有缺口，缺口分别与导向滑槽、纤维压缩板连通，夹持辊旋转至与零件接触后，连接杆从导向滑槽中脱离并进入缺口内部进行旋转；导向板内部和缺口的连接处还形成有导向面。

优选的，连接杆上一体成型连接有两个挡板，两个挡板贴合于导向板两侧的板面上。

优选的，纤维压缩板通过十五吨的压力将纤维挤压成型，然后外圈用铁箍固定制作而成。

优选的，所有的固定框均可沿背板径向同步的进行移动。

优选的，每个固定框朝向背板的一侧均连接有两个滑条，两个滑条贯穿背板后又连接有安装板，安装板的背部安装有第二电机，第二电机的电机轴依次穿过安装板和固定框后与大齿轮的中心相连；背板的板面上对应每个滑条以及电机轴的滑动路径上分别开设有滑槽和限位导向槽。

优选的，背板的背面中心处还转动安装有转盘，每个安装板均通过摆动杆和转盘铰接相连，驱动转盘进行旋转的第一电机则安装在背板的正面。

优选的，滑槽的一侧蚀刻刻度线，安装板两侧的中心处则形成有指示牌。

与现有技术相比，本发明提供了一种大直径薄壁管用防形变的内外双夹持结构，具备以下有益效果：

本发明提出的夹持结构可对零件的内外进行夹持，并且在夹持时通过将零件插入至延伸柱中，这样夹持辊对零件所夹持的位置就能比较靠近待零件待焊接的一端，保证焊接时零件夹持的稳定性。并且本发明中的夹持辊分布在零件的内外侧，通过旋转的方向靠近零件对其形成夹持，两个夹持辊和零件外壁接触后，两者分别抵在零件同一位置处的内侧和外侧，不会使零件产生任何的形变，而且夹持辊和零件外壁接触后，两个夹持辊共同作用于伸缩件使其根据管壁的厚度进行适应性的伸缩，即能够自适应的夹持不同厚度的零件，极大的提升了整个夹持结构的使用灵活性。

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为实施例中整个夹持结构的轴测方向示意图；

图2为实施例中整个夹持结构的另一角度示意图；

图3为实施例中滑槽和限位导向槽在背板上的分布示意图；

图4为实施例中安装在固定框上各个结构的示意图；

图5为图4中固定框、安装板剖切状态时的示意图；

图6为实施例中传动箱内部的结构示意图；

图7为实施例中夹持辊和导向板的连接示意图；

图8为实施例中伸缩件剖切后内部的结构示意图；

图9为图2中A处的局部放大结构示意图；

图10为实施例中夹持辊所能夹持的最薄管壁状态时的示意图；

图11为实施例中夹持辊夹持较厚薄管壁状态时的示意图；

图12为实施例中夹持辊在复位过程中，连接杆旋转至导向面时的状态图；

图13为实施例中纤维压缩板在导向板上的安装分布示意图。

图中：1、底座；2、背板；3、第一电机；4、夹持辊；5、转盘；6、摆动杆；7、滑槽；8、限位导向槽；9、安装板；10、第二电机；11、滑条；12、固定框；13、小齿轮；14、延伸柱；15、辅助支撑辊；16、导向板；17、伸缩件；18、大齿轮；19、转杆；20、连接杆；21、导向滑槽；22、缺口；23、导向面；24、纤维压缩板；25、挡板；26、插杆；27、活塞筒；28、套管；29、中心柱；30、活塞板；31、单向阀；32、刻度线；33、指示牌；34、传动箱；35、传动杆；36、第一锥齿轮；37、第二锥齿轮。

具体实施方式

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。

本实施例提出一种大直径薄壁管用防形变的内外双夹持结构，用于对大直径薄壁管的定位夹持，使其进行顺利的焊接作业，如图1-13所示，包括有沿竖直方向固定在底座1上的背板2，背板2的板面上呈环形分布有四个固定框12，每个固定框12背离背板2的一端沿背板2的轴向分别一体成型形成有两个延伸柱14，两个延伸柱14沿背板2的径向平行分布在固定框12的两端，每个延伸柱14的内部沿其长度方向转动安装有转杆19，转杆19的一端沿其轴向延伸至延伸柱14外部后固定连接有连接件，该连接件垂直于转杆19的轴向分布，并且在连接件的末端连接有与转杆19平行分布的夹持辊4；其中一个转杆19的另一端延伸至固定框12内部后固定套接有小齿轮13，另一个转杆19的一端则设置有传动箱34，该传动箱34固定于延伸柱14内，传动箱34的内部布置有一个第一锥齿轮36和两个第二锥齿轮37，两个第二锥齿轮37同轴设置并分别与第一锥齿轮36相啮合，与传动箱34相对应的转杆19延伸至其内部后与第二锥齿轮37固定相连，另一个第二锥齿轮37的中心处则连接有传动杆35，该传动杆35沿轴向延伸至固定框12内侧后同样固定有小齿轮13，而固定框12的内侧还转动安装有与两个小齿轮13相啮合的大齿轮18，通过驱动大齿轮18进行旋转，可带动两个小齿轮13同步的进行转动，为了便于理解，以大齿轮18顺时针旋转为例，两个小齿轮13同步的进行逆时针转动，与小齿轮13直接相连的转杆19逆时针转动，该转杆19对应的夹持辊4也逆时针进行旋转，而与小齿轮13相连的传动杆35逆时针旋转会驱使第二锥齿轮37和第一锥齿轮36进行啮合，第一锥齿轮36转动的同时会带动另外一个第二锥齿轮37顺时针旋转，最终带动另外一个夹持辊4进行顺时针旋转，初始状态时，两个夹持辊4相对设置并且距离最远，当大齿轮18进行旋转时，两个夹持辊4同步的朝向彼此旋转180°后可对零件形成夹持，四个固定框12上的所有夹持辊4全部进行同样的动作可将零件稳定的夹持固定住。

本发明中两个延伸柱14的长度可根据实际作业需求（主要是零件的长度）进行相应性的设计，在使用该结构对零件进行夹持固定时，两个夹持辊4处于相对设置状态，并且两者之间的距离为最大，零件沿水平方向朝向背板2运动，零件的管壁均能插入至两个延伸柱14之间，当零件和固定框12相接触后，此时可驱动大齿轮18进行旋转，所有的夹持辊4经过上述动作后对零件形成固定，并且此时夹持辊4夹持的位置靠近零件另一端的端部（该端部为施焊的对象），另外一个零件采用相同的结构进行夹持定位后，两个零件朝向彼此的一端就可以通过焊接连接在一起。

当零件插入至两个延伸柱14之间后进行夹持前，由于零件的管壁较薄，而两个延伸柱14之间的间距相较于管壁比较大，因此零件插入至两个延伸柱14之间后处于倾斜状态，此时如果夹持辊4旋转对零件进行夹持，那么很有可能会对零件造成挤压形变，因此为了避免产生此现象，本发明在靠近零件一侧的延伸柱14外侧通过支架转动安装有辅助支撑辊15，当然该辅助支撑辊15距离延伸柱14之间的距离需要进行控制，当夹持辊4旋转180°后，辅助支撑辊15与延伸柱14之间的距离最好是和夹持辊4与延伸柱14之间的距离相同，当零件插入至两个延伸柱14之间后，零件的内壁会和辅助支撑辊15贴合，使其尽可能的和背板2保持同轴，这样能保证夹持辊4在夹持零件时不会因挤压产生形变。

在上述方案的基础上，由于不同零件的管壁厚度会不一样，为了能够实现对不同管壁厚度的零件进行夹持，本发明将连接件设置为可伸缩式结构，即伸缩件17，伸缩件17包括有和转杆19固定相连的活塞筒27，活塞筒27的外部沿其轴向滑动套接有套管28，夹持辊4和套管28固定相连，活塞筒27内部沿其轴向滑动套接有活塞板30，活塞板30的中心处沿其轴向固定连接有中心柱29，并且该中心柱29贯穿活塞筒27后与套管28相连，在活塞筒27内部注入有液压油，而活塞板30上则是贯通开设有两个通孔，两个通孔内分别安装有单向阀31，并且两个单向阀31的打开方向相反，初始状态时，套管28相对于活塞筒27伸出达到最长状态，当零件的管壁较厚时，当夹持辊4旋转还未达到180°时，其就会与零件的外壁相接触，但是由于两个夹持辊4是在旋转方向相反的情况下朝向彼此运动，因此两个夹持辊4和零件外壁接触后，两者会分别抵在零件同一位置处的内侧和外侧，随着夹持辊4的进一步旋转，两者产生的作用力会驱动套管28相对于活塞筒27进行回缩，此时活塞板30在活塞筒27内部朝向转杆19的一侧滑动，活塞板30上的单向阀31打开，活塞筒27内部的液压油经过该单向阀31流向另一侧，直至两个夹持辊4完成180°的旋转，此时套管28和活塞筒27相对不动，活塞筒27内部的液压油不再进行流动，单向阀31关闭。伸缩件17不仅能实现夹持辊4夹持不同厚度的零件，并且还能保证夹持辊4根据零件的厚度进行自适应的调整，最为重要的是，由于两个夹持辊4以伸缩件17为中心进行不同方向的旋转方式靠近彼此，当夹持辊4和零件贴合时，其分别抵在零件同一位置的内外侧，虽然两个夹持辊4在对零件进行夹持，但是并不会使其产生任何的形变。

当然，当两个夹持辊4旋转180°后，还需要套管28相对于活塞筒27保持相对不动，这样才能形成夹持效果，因此本发明还在两个延伸柱14的外部固定套接有导向板16，套管28的外壁上则沿垂直于其轴向的方向连接有连接杆20，当伸缩件17进行旋转时，连接杆20与之保持同步转动，导向板16的板面上对应连接杆20的转动轨迹上形成有导向滑槽21，连接杆20沿其轴向贯穿导向滑槽21，并且连接杆20上还一体成型连接有两个挡板25，两个挡板25贴合于导向板16两侧的板面上，另外，本发明还在两个挡板25之间的连接杆20上连接有插杆26，并且插杆26垂直于连接杆20的轴向朝向导向滑槽21设置，在夹持辊4旋转180°的过程中，连接杆20上的插杆26在导向滑槽21内滑动时不会与之产生干涉，并且最终插杆26会插入至导向板16上的纤维压缩板24中，当插杆26插入至纤维压缩板24中后，会使套管28和活塞筒27两者在轴向上形成限位，这样能使夹持辊4处于夹持状态。另外，由于本发明中的夹持辊4面对的是不同厚度的零件，因此连接杆20相对于导向板16在旋转过程中，不可能完全是圆弧形的轨迹，真实的状态是有一段圆弧形轨迹（夹持辊4与零件接触之前），接着是连接杆20相对于导向板16旋转的同时沿其径向向导向板16中心靠近，因此本发明在靠近纤维压缩板24的位置处形成有缺口22，当夹持辊4旋转至零件接触后，连接杆20开始在缺口22内部进行旋转，此时的连接杆20不会与导向板16接触，而是直接在缺口22内部旋转直至插杆26插入至纤维压缩板24上。当完成对零件的焊接后，再次驱动大齿轮18反向旋转，所有的夹持辊4需要返回至初始位置，连接杆20以伸缩件17为中心进行旋转复位的过程中，由于连接杆20首先在缺口22内部旋转，此时套管28并不会相对于活塞筒27进行滑动，随着连接杆20继续旋转，其会和导向面23相接触，在导向面23的导向作用下，套管28相对于活塞筒27伸长，此时活塞板30上另外一个单向阀31打开，当连接杆20旋转至导向滑槽21内部后，套管28重新回到至初始位置。需要说明的是，本发明中的纤维压缩板24通过超过十吨的压力将纤维挤压成型，然后外圈用铁箍固定（其制作类似于麻质的飞镖盘），无论插杆26插在纤维压缩板24上什么位置，其形成的孔都能进行一定程度的自动复原，能够适应夹持辊4对不同厚度的零件夹持。

进一步的，不同零件的不仅其管壁厚度存在差异，直径大小也会不相同，本发明为了能够使该结构适用于不同大小口径的零件，将固定框12相对于背板2设置成活动结构，即所有的固定框12均能同步的沿背板2的径向进行滑动，具体的结构设计为：每个固定框12朝向背板2的一侧均连接有两个滑条11，两个滑条11贯穿背板2后又连接有安装板9，而安装板9的背部则安装有第二电机10，第二电机10的电机轴依次穿过安装板9和固定框12后与大齿轮18的中心相连，这样通过第二电机10可驱动大齿轮18进行旋转。背板2的板面上对应每个滑条11以及电机轴的滑动路径上分别开设有滑槽7和限位导向槽8。背板2的背面中心处还转动安装有转盘5，每个安装板9均通过摆动杆6和转盘5铰接相连，驱动转盘5进行旋转的第一电机3则安装在背板2的正面，通过第一电机3驱动转盘5进行转动，转盘5在旋转的过程中通过摆动杆6对各个安装板9形成拉拽，这样能同步的改变所有固定框12的位置。

为了便于对固定框12的位置进行定位，本发明选择在滑槽7的一侧蚀刻刻度线32，而安装板9两侧的中心处则形成有指示牌33，根据零件的内外径数值对固定框12的位置进行调整，当知晓待焊接零件的内外径数值洁癖，首先要做的就是调整固定框12的位置，通过第一电机3驱动转盘5旋转，使安装板9上的指示牌33对应的刻度是内外径数值和的一半。

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。