一种用于工程机械吊臂类大工件装夹的半自动旋转夹紧装置

技术领域

本发明属于工装夹具领域，尤其涉及一种用于工程机械吊臂类大工件装夹的半自动旋转夹紧装置。

背景技术

目前市面上小型轻载型旋转夹紧器非常多，在小型工件加工制造领域发挥着很大的作用。但用于工程机械大型吊臂类工件的旋转夹具相对较少且基本属于特殊定制品，通用性不强。

工程机械大型吊臂类工件的装夹传统技术采用大型横梁横跨于吊臂上方，通过手工拧紧横梁两端锁紧结构将横梁固定在工件两侧面的立柱上，然后再通过手工拧紧横梁中部的压紧结构来压紧吊臂工件正上方。横梁长度大于两立柱间距，两立柱间距大于工件截面宽度，由于工程机械吊臂工件截面较宽,一般在500mm以上，所以横梁长度往往在1000mm以上，同时横梁需保证有足够的刚性，因此横梁及横梁中部夹紧结构总体较重，其总重一般在100Kg以上。横梁及横梁中部夹紧结构总体较重导致操作人员无法手工搬运，因此常采用天车配合来吊走横梁结构，等待工件下料、上料后再吊运横梁结构再次安装。不同吊臂产品换型时，由于产品的截面高度、宽度等外形变化，两侧立柱横梁安装高度、横梁中部夹紧点高度等变化需要进行人工调整。此传统技术的拆卸、装夹、换型等操作用时较长，工人劳动强度大，机床利用率较低，天车占用时间长。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种用于工程机械吊臂类大工件装夹的半自动旋转夹紧装置，利用横梁的水平旋转解决了横梁的频繁拆卸，利用两侧立柱上的油缸同时驱动横梁及横梁中部工件夹紧一起上下移动，来实现对工件的自动松开夹紧；使用方便，降低工人劳动强度，减少对天车的占用时间，提高机床利用率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于工程机械吊臂类大工件装夹的半自动旋转夹紧装置，包括底板组件、旋转侧压紧机构、上下移动机构、横梁组件、夹紧机构，所述底板组件安装在机床工作台上，底板组件包括底板和支撑块，所述支撑块安装在底板上用于支撑工件，前述底板的一侧设有旋转侧压紧机构，其另一侧设有上下移动机构，所述横梁组件一端可转动的连接在旋转侧压紧机构上，其另一端可拆卸的与上下移动机构连接，所述横梁组件的底面处设有夹紧机构，

所述旋转侧压紧机构包括旋转侧立柱、旋转侧导向装置、旋转侧油缸、旋转侧平台、转轴、轴承、隔套、旋转侧锁紧螺母，所述旋转侧立柱固定连接在底板上，旋转侧油缸安装在旋转侧立柱上，其活塞顶部连接有旋转侧平台，该旋转平台上设有转轴，所述转轴上设有隔套，隔套的上、下面处设有轴承，并通过旋转侧锁紧螺母将隔套与轴承锁紧，所述旋转侧导向装置包括若干旋转侧导向套和若干旋转侧导向杆，所述旋转侧导向套安装在旋转侧立柱上，所述旋转侧导向杆穿设在旋转侧导向套中，并且所有的旋转侧导向杆的端部连接在旋转侧平台上。

在上述技术方案中，所述若干旋转侧导向套和若干旋转侧导向杆中，一个旋转侧导向套为防横梁倾倒用导向套，一根旋转侧导向杆为防横梁倾倒用导向套导向杆，其余的旋转侧导向套和旋转侧导向杆的作用为防止横梁倾斜，至少有两组防止横梁倾斜的旋转侧导向杆。

在上述技术方案中，所述隔套包括内隔套和外隔套，所述内隔套两侧顶住两个轴承的内圈，所述外隔套用于顶住两个轴承的内圈，内隔套、外隔套与轴承通过旋转侧锁紧螺母锁紧组成旋转组件。

在上述技术方案中，所述旋转侧平台上设有用于限制横梁组件旋转角度的限位杆。

在上述技术方案中，所述上下移动机构包括移动立柱、移动油缸、移动平台、移动导向装置、卡槽轴、调整垫、卡槽套、卡槽套压板、移动锁紧螺母，所述移动立柱固定连接在底板上，移动油缸安装在移动立柱上，其活塞顶部连接有移动平台，该移动平台上设有卡槽轴，所述卡槽轴上从上到下依次设有卡槽套压板、卡槽套、环形调整垫，并通过移动锁紧螺母锁紧，所述移动导向装置包括移动导向套和移动导向杆，所述移动导向套安装在移动立柱上，所述移动导向杆一端连接在移动平台上，其另一端穿过移动导向套。

在上述技术方案中，所述旋转侧导向套和移动导向套上均设有润滑油路接口。

在上述技术方案中，所述横梁组件包括横梁、法兰盖、法兰调整垫、上盖板、半圆环形密封板、防脱螺杆，所述横梁的一端为圆孔套筒结构，该圆孔套筒结构套设在隔套和轴承外，所述法兰盖压紧旋转侧压紧机构中处于上方的轴承外圈，所述法兰调整垫用于调整轴承外圈与轴承距离，所述上盖板安装在法兰盖上，用于拆卸旋转侧锁紧螺母，前述横梁的另一端设有U型卡，并在U型卡上设有防脱螺杆。

在上述技术方案中，所述U型卡外侧设有把手。

在上述技术方案中，所述夹紧机构包括垫板和铜制的压板，所述垫板固定在横梁组件中间的下表面，所述压板固定在垫板的下表面。

在上述技术方案中，所述底板通过T型槽螺栓与机床工作台锁紧，机床工作台上带有通用的T型槽。

本发明的有益效果是：采用手动水平回转横梁的方式实现横梁在工件夹紧位置与上下工件料位的变换；横梁在工件夹紧位置时将横梁的非旋转端U型卡扣锁在卡槽侧立柱上的卡槽里，两侧立柱上的油缸同时驱动，使横梁及横梁中部工件夹紧一起上下移动，实现对工件的自动松开与夹紧；适用于在油缸上下移动行程范围以内且小于两侧立柱间距的所有吊臂类工件，通用性强；同时有效降低了工人劳动强度，提高了工件的装夹、换型效率，提升了机床的利用率，减少了对的天车的占用时间。

附图说明

图1为本发明的使用示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为图本发明的左视图。

图4为图2中A-A的剖视图。

图5为图2中B-B的剖视图。

图6为图2中C-C的剖视图。

图7为图1中横梁组件的结构示意图。

图8为图1中底板组件的结构示意图。

图9为图1中夹紧机构的结构示意图。

图10为图1中旋转侧压紧机构的结构示意图。

图11为旋转侧压紧机构的后视图。

图12为图1中上下移动机构的结构示意图。

图13为上下移动机构的后视图。

图14为图3中D-D的剖视图。

图15为与4中I的放大图。

图16为图4中II的放大图。

图17为图5中III的放大图。

其中：1-底部安装支撑结构；2-旋转侧上下移动水平旋转结构；3-卡槽侧上下移动结构；4-旋转横梁结构；5-夹紧机构；6-机床工作台；7-吊臂类工件；

101-底板；102-支撑块；

201-旋转侧立柱；202-旋转侧油缸；203-防横梁倾倒导向套；204-防横梁倾倒导向柱；205-旋转侧导向套；206-旋转侧导向杆；207-旋转侧平台；208-限位杆；209-转轴；210-轴承；211-外隔套；212-旋转侧锁紧螺母；213-旋转侧液压管接头；214-旋转侧润滑管接头；215-内隔套；

301-移动立柱；302-移动油缸；303-移动导向套；304-移动导向杆；305-移动平台；306-卡槽轴；307-调整垫；308-卡槽套；309-卡槽套压板；310-移动锁紧螺母；311-移动液压管接头；312-移动润滑管接头；

401-横梁；402-上盖板；403-法兰盖；404-法兰调整垫；405-防脱螺杆；406-把手；407-半圆环形密封板；

501-垫板；502-铜制压板；

701-大吊臂工件；702小吊臂工件。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图17所示的一种用于工程机械吊臂类大工件装夹的半自动旋转夹紧装置，包括底板组件1、旋转侧压紧机构2、上下移动机构3、横梁组件4、夹紧机构5，所述底板组件1安装在机床工作台6上，如图8所示，底板组件包括底板101和支撑块102，所述支撑块安装在底板上用于支撑工件，前述底板的一侧设有旋转侧压紧机构2，其另一侧设有上下移动机构3，所述横梁组件4一端可转动的连接在旋转侧压紧机构2上，其另一端可拆卸的与上下移动机构3连接，所述横梁组件4的底面处设有夹紧机构5，

如图10、11和图15、图16所示，所述旋转侧压紧机构2包括旋转侧立柱201、旋转侧导向装置、旋转侧油缸202、旋转侧平台207、转轴209、轴承210、隔套、旋转侧锁紧螺母212，所述旋转侧立柱201固定连接在底板101上，旋转侧油缸202安装在旋转侧立柱201上，其活塞顶部连接有旋转侧平台207，该旋转平台上设有转轴209，所述转轴上设有隔套，隔套的上、下面处设有轴承210，并通过旋转侧锁紧螺母212将隔套与轴承锁紧，所述旋转侧导向装置包括若干旋转侧导向套和若干旋转侧导向杆，所述旋转侧导向套安装在旋转侧立柱上，所述旋转侧导向杆穿设在旋转侧导向套中，并且所有的旋转侧导向杆的端部连接在旋转侧平台207上。

旋转侧油缸202连接有两个旋转侧液压管接头213，通过两个旋转侧液压管接头213，控制旋转侧油缸202的活塞伸出与回缩。

在上述技术方案中，所述若干旋转侧导向套和若干旋转侧导向杆中，一个旋转侧导向套为防横梁倾倒用导向套203，一根旋转侧导向杆为防横梁倾倒用导向套导向杆204，其余的旋转侧导向套205和旋转侧导向杆206的作用为防止横梁倾斜，至少有两组防止横梁倾斜的旋转侧导向杆。

在上述技术方案中，所述隔套包括内隔套215和外隔套211，所述内隔套两侧顶住两个轴承的内圈，所述外隔套用于顶住两个轴承的内圈，内隔套、外隔套与轴承通过旋转侧锁紧螺母锁紧组成旋转组件。

在上述技术方案中，所述旋转侧平台上设有用于限制横梁组件旋转角度的限位杆208。

如图12、13和图17所示，所述上下移动机构3包括移动立柱301、移动油缸302、移动平台305、移动导向装置、卡槽轴306、环形调整垫307、卡槽套308、卡槽套压板309、移动锁紧螺母310，所述移动立柱301固定连接在底板101上，移动油缸302安装在移动立柱301上，其活塞顶部连接有移动平台305，该移动平台上设有卡槽轴306，所述卡槽轴306上从上到下依次设有卡槽套压板309、卡槽套308、环形调整垫307，并通过移动锁紧螺母310锁紧，所述移动导向装置包括移动导向套303和移动导向杆304，所述移动导向套安装在移动立柱上，所述移动导向杆一端连接在移动平台上，其另一端穿过移动导向套。

移动油缸302连接有两个移动液压管接头311，通过两个移动液压管接头311，控制移动油缸302的活塞伸出与回缩。

在上述技术方案中，所述旋转侧导向套205和移动导向套303上均设有润滑油路接口，旋转侧导向套连接有旋转侧润滑管接头214，移动导向套连接有移动润滑管接头312。接入定时定量润滑油，导向结构保证上下移动机构的刚性；防横梁倾倒导向柱与直线滚动导向套的结构用于减少横梁在夹紧工位附近时倾倒，采用直线滚动导向套能降低其结构变形时其导向结合面的摩擦力，保证上下移动机构运行流畅。

如图7、图14所示，所述横梁组件4包括横梁401、法兰盖403、法兰调整垫404、上盖板402、半圆环形密封板407、防脱螺杆405，所述横梁401的一端为圆孔套筒结构，该圆孔套筒结构套设在隔套和轴承外，所述法兰盖403压紧旋转侧压紧机构中处于上方的轴承外圈，所述法兰调整垫404用于调整轴承外圈与轴承距离，所述上盖板402安装在法兰盖403上，用于拆卸旋转侧锁紧螺母，前述横梁401的另一端设有U型卡，并在U型卡上设有防脱螺杆405。防脱螺杆405安装在横梁U型卡端，用于在夹紧工位将卡槽组件限位，避免装置横梁U型卡与卡槽组件脱开。两个半圆环形密封一起使用组成一个整圆环，留出旋转间隙，起到防尘和防轴承润滑脂泄露的作用。

在上述技术方案中，所述U型卡外侧设有把手406。把手406方便推动横梁组件4旋转。

如图9所示，所述夹紧机构包括垫板501和铜制的压板502，所述垫板固定在横梁组件中间的下表面，所述压板固定在垫板的下表面。

在上述技术方案中，所述底板101通过T型槽螺栓与机床工作台锁紧，机床工作台上带有通用的T型槽。

该夹紧装置处于横梁上下料位，天车调运工程机械吊臂类大工件到装置上方，天车落下将工件放置到支撑块上，调整好工件位置；人工手动推动把手406旋转横梁组件4，旋转角度约90°，横梁401上的U型卡进入到卡槽侧卡槽结构内，人工锁紧防脱螺杆405；操作人员控制夹紧装置的液压驱动系统使得旋转横梁结构及工件夹紧结构自动向下移动，直至铜制压板502夹紧工件；工件加工至加工完毕；操作人员控制夹紧装置的液压驱动系统使得旋转横梁结构及工件夹紧结构自动向上移动，移动至夹紧位最高点；人工松开防脱螺杆405，人工手动推动把手406旋转横梁组件4，横梁的U型卡从卡槽结构内脱开，反方向旋转角度约90°，旋转横梁结构接触到移动平台上的限位杆208，旋转横梁结构处于上下料位；天车吊走工件，等待下一工件上料；重复以上循环。

采用轴承旋转结构，安装采用轴承组合好后整体装入横梁轴承孔内的形式，便于轴承旋转结构的安装与拆卸；拆卸上盖板后可以随是给轴承添加润滑脂，半圆环形密封板407防尘及防脂泄漏，使得轴承旋转结构维护时间少。

该夹紧装置采用轴承是圆锥滚子轴承背靠背布置，轴承之间安装内、外隔套形式，轴承轴向力提供夹紧装置所需的夹紧力；轴承径向力产生的力矩用于克服悬臂自身重力产生的力矩，也用于克服两油缸在上下移动过程中移动距离不同步产生的力距，也用于克服工件夹紧点偏离理想夹紧点产生的力矩。

该夹紧装置采用轴承旋转结构使得旋转摩擦力非常小，操作人员可以轻松推动旋转横梁组件，使得水平旋转时间短。

该夹紧装置的横梁组件4的的U型卡端采用了U型喇叭口结构，卡槽结构有斜角导向，有利于操作人员快速将横梁U型卡推入卡槽结构内，并用防脱螺杆锁紧。U型卡U型定位与卡槽套直径间隙大小适当，由于两侧移动机构存在移动轴线平行度误差，直径间隙过小容造成两侧移动干涉；夹紧装置结构大小有关U型卡上下面与卡槽结构间隙大小适当，间隙较小有利于实现两侧油缸同步移动。

该夹紧装置的液压油路采用两侧驱动油缸进口并联、出口并联，通过控制阀控制，使得旋转横梁结构及工件夹紧结构整体上下移动。油缸上下移动位置可以采用自动或者点动控制，对于相对较小的工件，可以点动控制，将横梁移动至相对高点即可，减少上下移动行程和移动时间。

如图3所示，尺寸比较大的大吊臂工件701和尺寸较的小吊臂工件702均可通过该装置夹紧。

该夹紧装置可以装夹截面小于两立柱间距的且工件夹紧点处于油缸移上下移动夹紧范围的所有工件，通用性强。

综上所述，该夹紧装置的半自动旋转夹紧装置，相较于传统技术拆卸吊运横梁压紧工件方式，降低了工人的劳动强度，降低了装夹操作的复杂性，降低了工件的装夹时间，杜绝了夹紧装置对天车的占用，提升了夹紧装置的自动化水平，提升了机床的效率，提升了工件的产能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。