CN107009163A - 柔性气囊滚动支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种柔性气囊滚动支撑装置，包括：顶紧气缸；气囊回转机构，气囊回转机构设置在顶紧气缸的推杆上；气囊支撑机构，气囊支撑机构设置在气囊回转机构内；其中气囊支撑机构包括：芯轴，芯轴的两端设置在气囊支撑机构内，在芯轴内设有充气孔；锁紧套，锁紧套设置在芯轴的外侧；气囊，气囊通过锁紧套连接在芯轴的外侧，气囊与充气孔连通。本发明有益效果如下：采用可在被加工工件表面滚动的柔性气囊作为镜像支撑装置，增大了支撑有效面积，将点接触变为面接触，确保了支撑区域与刀尖点的镜像位置关系，在保证支撑力和支撑刚度的同时，提高了支撑点的阻尼，可以有效降低加工件的变形，抑制加工过程中的振动，提高薄壁件镜像加工的精度和效率。

Description

柔性气囊滚动支撑装置
技术领域
本发明涉及一种柔性气囊滚动支撑装置，特别是一种用于薄壁件镜像加工的柔性气囊滚动支撑装置。
背景技术
大型薄壁工件由于尺寸大、形状复杂、弱刚性易变形等特点，导致加工制造难度很大。目前，镜像加工方法以其高效、经济、环保的特点，逐渐取代了传统大型薄壁零件加工采用的化学加工方法和机械加工方法。镜像加工是指在被加工工件两侧分别布置加工装置和支撑装置，支撑装置的支撑头跟随加工刀具做镜像运动，同时对工件的被加工位置进行支撑。
美国发明专利“US7682112B2”公开了一种薄壁零件镜像加工支撑装置，该支撑装置采用一个弹性材料制成的小球作为支撑元件，同时利用小球的弹性变形抑制加工中的振动。该装置采用单点支撑方式，支撑面积小，加工点和支撑点的镜像运动控制难度大。中国专利“CN104002161B”公开了一种多点柔性滚动支撑头，采用若干弹性支撑杆和若干柔性滚动部件实现镜像加工中的多点支撑。当薄壁工件加工一侧的刀具开始加工时，各个弹性支撑杆的中心与刀具镜像对称，减小薄壁工件的加工振动，增大了支撑有效面积，降低工件振动，该多点柔性滚动支撑头的结构复杂，利用弹簧减振性能不足，采用多点支撑方式难以解决大尺寸高精度薄壁工件镜像加工中的变形问题。中国专利“CN104589118A”公开了一种用于薄壁零件加工的多点阻尼支撑装置，该装置采用多个球状支撑头或标准滚轮支撑被加工工件，同时采用顶紧气缸作为阻尼，主动抑制振动，提高加工精度。该装置同样采用多点支撑方式，支撑装置与工件表面接触面积小，局部作用力大，同样难以解决大尺寸高精度薄壁工件镜像加工中的变形问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种降低工件变形和振动，提升薄壁件加工质量的柔性气囊滚动支撑装置。
为解决上述技术问题，本发明提供一种柔性气囊滚动支撑装置，包括：顶紧气缸；气囊回转机构，所述气囊回转机构设置在所述顶紧气缸的推杆上；气囊支撑机构，所述气囊支撑机构设置在所述气囊回转机构内；其中所述气囊支撑机构包括：芯轴，所述芯轴的两端设置在所述气囊回转机构内，在所述芯轴内设有充气孔；锁紧套，所述锁紧套设置在所述芯轴的外侧；气囊，所述气囊通过所述锁紧套连接在所述芯轴的外侧，所述气囊与所述充气孔连通。
优选地，在所述芯轴的侧部设有凹槽，所述气囊的位置与所述凹槽的位置相对应。
优选地，在所述芯轴内设有气道，所述气道的两端分别连通所述充气孔及所述凹槽。
优选地，在所述充气孔内设有单向阀。
优选地，在所述气囊与所述锁紧套之间设有弹性套。
优选地，所述气囊回转机构包括水平组件及垂直组件；其中所述水平组件设置在所述推杆上；所述垂直组件设置在所述水平组件上；所述气囊支撑机构设置在所述垂直组件上。
优选地，所述水平组件包括支架连接板及支架回转轴承，所述垂直组件包括气囊支架及芯轴回转轴承；其中所述支架连接板设置在所述推杆上，所述气囊支架通过所述支架回转轴承与所述支架连接板连接，所述支架回转轴承通过支架回转轴承端盖固定；所述芯轴回转轴承设置在所述气囊支架内，所述芯轴回转轴承通过芯轴回转轴承端盖固定。
优选地，所述顶紧气缸通过安装法兰连接在镜像移动机构上。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：采用可在被加工工件表面滚动的柔性气囊作为镜像支撑装置，增大了支撑有效面积，将点接触变为面接触，确保了支撑区域与刀尖点的镜像位置关系，在保证支撑力和支撑刚度的同时，提高了支撑点的阻尼，可以有效降低加工件的变形，抑制加工过程中的振动，提高薄壁件镜像加工的精度和效率。能够安装在不同的镜像移动机构或工业机器人末端，具有通用性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征目的和优点将会变得更明显。
图1为本发明柔性气囊滚动支撑装置等轴测图；
图2为本发明柔性气囊滚动支撑装置正视图；
图3为本发明柔性气囊滚动支撑装置侧视图；
图4为本发明柔性气囊滚动支撑装置俯视图；
图5为本发明柔性气囊滚动支撑装置剖面图。
图中：
1-气囊 2-弹性圈 3-锁紧圈
4-芯轴 5-单向阀 6-芯轴回转轴承
7-气囊支架 8-芯轴回转轴承端盖 9-支架回转轴承
10-支架连接板 11-支架回转轴承端盖 12-推杆
13-顶紧气缸本体 14-安装法兰 15-凹槽
16-气道 17-充气孔
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：柔性气囊滚动支撑装置包括括气囊支撑机构、气囊回转机构、顶紧机构等部件，气囊支撑机构与气囊回转机构连接，气囊回转机构后方连接顶紧机构，顶紧机构固定在基座上。在薄壁件镜像加工过程中，柔性气囊滚动支承装置跟随刀具在薄壁工件背面作镜像运动，气囊中充有高压气体，顶紧机构确保气囊与工件表面充分接触，气囊回转机构确保气囊在工件表面自由滚动，气囊与工件接触部位在压力作用下产生变形，同时对工件起到支撑作用。
如图1～图5所示，气囊支撑机构由气囊1、弹性套2、锁紧套3、芯轴4、单向阀5组成，气囊1安装在芯轴4上，弹性套2将气囊1紧固在芯轴4上，锁紧套3与芯轴4连接，并将气囊1和弹性套2夹紧于芯轴4和锁紧套3之间，芯轴4上设有充气孔17，单向阀5通过芯轴4上的充气孔17经由气道16与气囊1内部联通，通过单向阀5经由气道16可以向气囊1内充气，同时保持气囊1内的压力。凹槽15能给予气囊1膨胀和收缩的空间。
气囊回转机构由芯轴回转轴承6，气囊支架7，芯轴回转轴承端盖8，支架回转轴承9，支架连接板10，支架回转轴承端盖11组成。气囊支撑机构的芯轴4安装在芯轴回转轴承6中，芯轴回转轴承6安装在气囊支架7内，并通过芯轴回转轴承端盖8固定，支架连接板10与支架回转轴承9连接，支架回转轴承9安装在气囊支架7内，并通过支架回转轴承端盖11固定。
顶紧机构由顶紧气缸推杆12，顶紧气缸本体13，安装法兰14组成。顶紧气缸推杆12与支架连接板10固定，顶紧气缸本体13可以推动顶紧气缸推杆12伸缩运动，带动柔性气囊支撑机构整体进行伸缩运动，顶紧气缸本体13末端固定安装法兰14，通过安装法兰14可将柔性气囊滚动支承装置整体安装到镜像加工装备的镜像移动机构上。
采用本发明薄壁件镜像加工的柔性气囊滚动支撑装置，其支撑装置和刀具分别位于被加工工件的两侧，气囊与工件的接触区域对准加工刀具在工件上的加工区域，上述两个区域的中心在工件两侧镜像对称，工作过程如下：首先，将支撑装置固定安装到镜像加工装备的镜像移动机构上；其次，通过单向阀5向气囊1内充气，使其内部压力达到设定值；然后，将加工刀具靠近工件一侧表面，同时通过镜像移动机构将支撑装置头靠近工件另一侧表面；通过恒压气源向顶紧气缸本体13内加压，使柔性气囊与工件表面充分接触，气囊与工件接触部位在压力作用下产生变形，恒压气源压力值决定支撑头对工件的支撑力大小，与此同时可开始薄壁件的加工；加工过程中，镜像移动机构始终推动支承装置跟随加工刀具同步运动，气囊在工件表面跟随加工刀具的移动方向进行滚动，对薄壁工件的加工区域起到支撑作用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种柔性气囊滚动支撑装置，其特征在于，包括：
顶紧气缸；
气囊回转机构，所述气囊回转机构设置在所述顶紧气缸的推杆上；
气囊支撑机构，所述气囊支撑机构设置在所述气囊回转机构内；其中
所述气囊支撑机构包括：
芯轴，所述芯轴的两端设置在所述气囊支撑机构内，在所述芯轴内设有充气孔；
锁紧套，所述锁紧套设置在所述芯轴的外侧；
气囊，所述气囊通过所述锁紧套连接在所述芯轴的外侧，所述气囊与所述充气孔连通。
2.根据权利要求1所述的柔性气囊滚动支撑装置，其特征在于，在所述芯轴的侧部设有凹槽，所述气囊的位置与所述凹槽的位置相对应。
3.根据权利要求1所述的柔性气囊滚动支撑装置，其特征在于，在所述芯轴内设有气道，所述气道的两端分别连通所述充气孔及所述凹槽。
4.根据权利要求1或3所述的柔性气囊滚动支撑装置，其特征在于，在所述充气孔内设有单向阀。
5.根据权利要求1所述的柔性气囊滚动支撑装置，其特征在于，在所述气囊与所述锁紧套之间设有弹性套。
6.根据权利要求1所述的柔性气囊滚动支撑装置，其特征在于，所述气囊回转机构包括水平组件及垂直组件；其中
所述水平组件设置在所述推杆上；所述垂直组件设置在所述水平组件上；所述气囊支撑机构设置在所述垂直组件上。
7.根据权利要求6所述的柔性气囊滚动支撑装置，其特征在于，所述水平组件包括支架连接板及支架回转轴承，所述垂直组件包括气囊支架及芯轴回转轴承；其中
所述支架连接板设置在所述推杆上，所述气囊支架通过所述支架回转轴承与所述支架连接板连接，所述支架回转轴承通过支架回转轴承端盖固定；
所述芯轴回转轴承设置在所述气囊支架内，所述芯轴回转轴承通过芯轴回转轴承端盖固定。
8.根据权利要求1所述的柔性气囊滚动支撑装置，其特征在于，所述顶紧气缸通过安装法兰连接在镜像移动机构上。
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