CN109590601A - 一种内撑装置 - Google Patents

Abstract

针对现有用于贮箱焊接的内撑装置强度不高的问题，本发明提供一种内撑装置，包括支架、定位环、推力机构、涨圈机构、限位座，支架内带有轴向空腔，定位环设置于支架顶端开口的外部；推力机构包括顶升件、连接盘、滑座、楔块；涨圈机构包括花盘、弧形撑块、复位拉簧、定位盘；限位座固定设置于花盘上端。本发明提供的内撑装置，工作时，内撑装置通过中心支架安装在立式装夹设备底盘上，筒段产品套在内撑装置外，通过顶升件驱动楔块沿滑道滑动，滑动过程中推动弧形撑块沿滑槽移动，从而撑紧或松弛筒段产品。

Description

一种内撑装置

技术领域

本发明涉及内撑装置，特别是一种高刚度内撑装置。

背景技术

贮箱是一种由数个筒段和两个箱底组焊而成的箱体，传统的手工焊接生产模式由于劳动强度大、生产效率低，已无法适应需求，为此工厂开展了贮箱自动焊工艺研究。为保障贮箱自动焊工艺试验及后续产品批量生产任务顺利进行，工厂购置了由国内某厂商研制的搅拌摩擦焊设备，但由于某产品焊缝离内撑夹持端面较远，客观上存在内撑悬臂过长的问题，同时焊接时搅拌刀具对产品的作用力又较大，要求内撑装置具备较高的强度及刚度，而工厂缺乏可靠适用的内撑装置，因此决定自行研制一种新型高刚度气动内撑装置。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供一种高刚度气动内撑装置，解决贮箱环缝自动搅拌摩擦焊缺乏可靠适用的内撑装置的问题。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种内撑装置，包括支架、定位环、推力机构、涨圈机构、限位座，支架内带有轴向空腔，定位环设置于支架顶端开口的外部；

推力机构包括顶升件、连接盘、滑座、楔块；其中，连接盘固定设置于轴向空腔顶端的开口处，滑座设置于连接盘上部，滑座外部设置若干轴向延伸的滑道，楔块滑动设置于滑道上，顶升件设置于楔块下端并可驱动楔块沿滑道移动；

涨圈机构包括花盘、弧形撑块、复位拉簧、定位盘；其中，花盘固设于滑座顶部，花盘上设置与楔块位置对应并供楔块部分或全部通过的通口；花盘下端设置若干径向滑槽，滑槽的端部与通口的位置对应；弧形撑块与滑槽滑动连接并与楔块配合构成斜楔机构，楔块沿滑道轴向上升时可推动弧形撑块沿滑槽水平移动；复位拉簧的一端与弧形撑块连接，另一端与花盘靠近中心处连接；定位盘设置于环形盘下部且通过立柱与花盘连接；

限位座固定设置于花盘上端，限位座的下端设置与花盘上的通口对应的限位槽。

本发明提供的内撑装置，工作时，内撑装置通过中心支架安装在立式装夹设备底盘上，筒段产品套在内撑装置外，通过顶升件驱动楔块沿滑道滑动，滑动过程中推动弧形撑块沿滑槽移动，从而撑紧或松弛筒段产品，本发明采用楔块与弧形撑块构成具有自锁功能的斜楔机构，工作时可对产品形成满圈无缝支撑，其中的楔块用于推动弧形撑块的工作斜面从上向下依次分为前、后两段，前端为导向面，后端为工作面，导向面斜角大于工作面的斜角，工作面斜角设计为可自锁的角度，弧形撑块可相应的设置从上向下的前、后两段，前端为工作面，后端为导向面，导向面斜角大于工作面的斜角。

所述楔块顶部设置缓冲块，缓冲块通常采用具有弹性的材料制成，例如尼龙材质，楔块位于滑道轴向最低处时，缓冲块的水平高度与弧形撑块的水平高度一致，当楔块归位，弧形撑块在复位拉簧的作用下回程，缓冲块使弧形撑块不会过度回程；楔块沿滑座轴向向上滑动时，缓冲块随楔块一起轴向移动并能通过花盘上的通口，缓冲块避免楔块过度上升而与限位座相撞，从而保护装置。

进一步的，所述限位座的上端固设轴向贯穿限位槽底部的限位螺钉，楔块和缓冲块一同上升直到缓冲块上表面碰到限位螺钉下段，从而达到调节楔块向上的行程的目的。

优化的，在定位盘与弧形撑块上分别设置位置对应的定位孔，定位孔用于机加工外圆及检测。

具体的，所述弧形撑块包括间隔排列的外弧形撑与内弧形撑，当楔块位于滑道的轴向最低处时，外弧形撑与内弧形撑的弧面拼接成一个圆周，工作时，外弧形撑与内弧形撑在楔块的作用下分别沿滑槽径向外扩后对产品形成满圈无缝支撑，撑紧筒段产品时，可先控制与外弧形撑块的楔块上升以使外弧形撑块初步撑紧筒段产品，再控制内弧形撑块形块进一步撑紧筒段产品，松驰时，内弧形撑块的楔块先回程，内弧形撑块归位，接着外弧形撑块归位。优化的，所述内弧形撑的下端设置弹性拉带，弹性拉带的一端与内弧形撑连接，另一端和与内弧形撑块楔块的下端连接，通过弹性拉带与复位拉簧使内弧形撑块快速归位。可进一步的在内弧形撑块与外弧形撑块与楔块对应一端的下部设置限位块，以避免其向外滑动时脱出花盘。

定位环用于筒段产品的辅助定位，可通过螺钉将定位环固定在支架上端的端壁，优化的，在定位环的外端设置若干切口，以避让产品内部焊装的角片等零件。

具体的，所述顶升件为顶升气缸，包括缸体与设置于缸体上的活塞杆，其中的缸体固设于轴向空腔内并与连接盘的下端固连，优选法兰连接，活塞杆穿过连接盘并与楔块的下端连接，撑紧或松弛筒段产品时，启动气缸驱动活塞杆带动楔块沿滑道滑动。优化的，在所述楔块下端设置接头，接头可铰接在楔块下端，接头下端设置与活塞杆适配的对接孔，活塞杆的端部***对接孔中并与接头螺接。优化的，由于涨圈具备自锁功能，为解决涨圈回缩时楔块脱开退出可能存在困难的问题，楔块上设置贯穿楔块的腰形槽，接头上端设置U形槽，楔块插在U形槽内，接头与楔块通过穿过腰形槽且两端分别固定于U形槽的两端槽壁的销轴连接，顶升气缸驱动接头推动楔块上升，当需要回程时，气缸回缩时活塞杆前端接头上安装的销轴撞击楔块的时间滞后，速度加快也即增大对楔块的冲量，从而对楔块产生一个较大的冲击力，使楔块快速回程。

作为内撑装置支撑基体，支架采用了框架式结构，具体可由上筒段与下筒段对接形成的筒状架体，上筒段与下筒段均采用铸钢件制造，结构大体一致，可采用圆柱状，优选将上筒段与下筒段螺接构成支架，上筒段的内腔与下筒段的内腔对接形成轴向内腔，上筒段的顶端分别与连接盘和定位环连接，下筒段的底端设置与装夹设备连接的接口。优化的，在轴向内腔内设置连接上筒段与下筒段的加强筋，若干加强筋沿周向均匀排列并固定，还可以上筒段、下筒段的筒壁上设置若干减轻孔，例如方形减轻孔。

具体的，所述定位盘与花盘上分别设置位置对应的孔，所述立柱包括拄状本体，柱状本体靠近上、下两端的柱体上设置径向凸出的连接块，其中，柱状本体上、下两端分别插接于定位盘与花盘上的孔上，通过螺钉将连接块分别与定位盘、花盘固定。还可以在定位盘上端设置吊环螺钉以便于拆装，吊环螺钉可以螺接于立柱插在定位盘的一端的端面上。

本发明的有益效果为：

本发明提供的内撑装置，采用了框架式中心支架替代常规中心轴，在保证涨圈自身强度和刚性的基础上，确保内撑装置具备足够的刚度。其结构紧凑，自动化程度高，操作简单方便，功能稳定可靠，可满足产品批量化生产需要。

附图说明

图1为本发明提供的内撑装置的示意图；

图2为本发明提供的内撑装置的截面示意图；

图3为支架示意图；

图4为推力机构示意图；

图5为滑座示意图；

图6为楔块示意图；

图7为本发明提供的内撑装置俯视图；

图8为图7的A-A截面图；

图9为花盘示意图；

图10为花盘与弧形撑块安装后仰视图；

图11为花盘与定位盘安装后仰视图

图12为图11中C-C截面图；

图13为外弧形撑块示意图；

图14为内弧形撑块示意图；

图15为图11中B-B截面图；

其中，1为支架，11为轴向空腔，2为定位环，21为切口，3为推力机构，31为连接盘，32为滑座，321为滑道，33为楔块，331为导向面，332为工作面，333为腰形槽，34为顶升气缸，341为缸体，342为活塞杆，35为缓冲块，36为接头，4为涨圈机构，41为花盘，411为通口，412为滑槽，42为外弧形撑块，43为内弧形撑块，44为复位拉簧，45为弹性拉带，46为定位盘，47为限位块，5为限位座，51为限位螺钉，7为立柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1、2所示，本实施例提供一种内撑装置，包括支架1、定位环12、推力机构3、涨圈机构4、限位座5，支架1内带有轴向空腔11，如图3所示，本实施例中的支架1由圆柱状的上筒段与下筒段螺接形成，上筒段的内腔与下筒段的内腔对接形成轴向内腔，上筒段与下筒段上均设置若干加强筋，加强筋轴向内腔周向均匀排列并固定，上筒段、下筒段的筒壁上设置若干方形减轻孔；定位环12通过螺钉固定于上筒段顶端开口处的端壁上，定位环12的外端设置若干切口21；

推力机构3包括如图4所示的连接盘31、滑座32、楔块33、顶升件；本实施例中的连接盘31设置于定位环12的内环处并通过螺钉固定在上筒段顶端开口处的端壁上；滑座32位于连接盘31上部，如图5所示，滑座32为柱状件，其上端面设置与花盘41连接的接口，外部沿周向均布设置了8个矩形的轴向滑道321，下部通过凸台定位与连接盘31螺接在一起；楔块33同样有8个，分别滑动设置于滑道321上，如图6所示，楔块33用于推动弧形撑块的工作斜面从上向下依次分为前、后两段，前端为导向面331，后端为工作面332，导向面331斜角大于工作面332的斜角；楔块33顶部设置尼龙材质的缓冲块35，楔块33下端设置接头36，楔块33上设置贯穿楔块33的腰形槽333，接头36上端设置U形槽，楔块33插在U形槽内，接头36与楔块33通过穿过腰形槽333且两端分别固定于U形槽的两端槽壁的销轴连接，接头36下端设置对接孔；顶升件为顶升气缸34，包括缸体341与设置于缸体341上的活塞杆342，缸体341固设于支架1的轴向空腔11内并与连接盘31的下端法兰连接，活塞杆342穿过连接盘31后***对接孔中并与接头螺接；

涨圈机构4包括花盘41、弧形撑块、复位拉簧44、定位盘46；其花盘41固定于定位盘46上，如图7、8所示，花盘41固定于滑座32上端，限位座5固定设置于花盘41上端，限位座5的下端设置与花盘41上的通口411对应的限位槽，限位槽内螺接限位螺钉51；花盘41上如图9所示设置与楔块33位置对应并供楔块33部分或全部通过的通口411，花盘41下端设置若干径向滑槽412，滑槽412的端部与通口411的位置对应；弧形撑块与滑槽412滑动连接并与楔块33配合构成斜楔机构，楔块33沿滑道321轴向上升时可推动弧形撑块沿滑槽412水平移动；如图10所示，复位拉簧44的一端与弧形撑块连接，另一端与花盘41靠近中心处连接；如图11、12所示，定位盘46设置于花盘41下部且通过立柱7与花盘41连接，立柱7包括拄状本体，柱状本体靠近上、下两端的柱体上设置径向凸出的连接块，其中，柱状本体上、下两端分别插接于定位盘46与花盘41上的孔上，通过螺钉将连接块分别与定位盘46、花盘41固定；

如图10、11所示，本实施例中的弧形撑块包括间隔排列的外弧形撑块42与内弧形撑块43，当楔块33位于滑道321的轴向最低处时，外弧形撑块42与内弧形撑块43的弧面拼接成一个圆周；如图13、14所示，外弧形撑块42与内弧形撑块43从上向下设置与楔块33相应的前、后两段，前端为工作面332，后端为导向面331，导向面331斜角大于工作面332的斜角，如图15所示，内弧形撑块43与外弧形撑块42与楔块33对应一端的设置与滑槽412适配限位块47。

本实施例提供的内撑装置，撑紧时，将筒段产品套在内撑装置外，先启动其中的部分顶升气缸34驱动楔块33上升并推动外弧形撑块42向外滑动以将筒段产品预撑紧，然后启动另一部分的顶升气缸34驱动内弧形撑块43向外滑动以进一步撑紧筒段产品，期间，限位座5上安装的限位螺钉51通过限制缓冲块35的高度来限制楔块33的滑动行程，防止楔块33过度推动弧形撑块过度外撑。

松驰时，先控制部分顶升气缸34回程并带动与内弧形撑块43对应的楔块33向下滑动，复位拉簧44与弹性拉带45共同牵动内弧形撑块43回程，之后控制另一部分顶升气缸34回程并带动与外弧形撑块42对应的楔块33向下滑动，复位拉簧44牵动外弧形撑块42回程，

使用时将外弧形撑块42与内弧形撑块43分别撑紧和松驰，消除两组弧形撑块之间的运动干涉。该内撑装置操作简单方便、自动化程度高，功能稳定可靠，可满足产品批量化生产需要。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (11)

1.一种内撑装置，其特征在于，包括支架、定位环、推力机构、涨圈机构、限位座，支架内带有轴向空腔，定位环设置于支架顶端开口的外部；

推力机构包括连接盘、滑座、楔块、顶升件；其中，连接盘固定设置于轴向空腔顶端的开口处，滑座设置于连接盘上部，滑座外部设置若干轴向延伸的滑道，楔块滑动设置于滑道上，顶升件设置于楔块下端并可驱动楔块沿滑道移动；

涨圈机构包括花盘、弧形撑块、复位拉簧、定位盘；其中，花盘固设于滑座顶部，花盘上设置与楔块位置对应并供楔块部分或全部通过的通口；花盘下端设置若干径向滑槽，滑槽的端部与通口的位置对应；弧形撑块与滑槽滑动连接并与楔块配合构成斜楔机构，楔块沿滑道轴向上升时可推动弧形撑块沿滑槽水平移动；复位拉簧的一端与弧形撑块连接，另一端与花盘靠近中心处连接；定位盘设置于环形盘下部且通过立柱与花盘连接；

限位座固定设置于花盘上端，限位座的下端设置与花盘上的通口对应的限位槽。

2.根据权利要求1所述的气动内撑装置，其特征在于，所述楔块顶部设置缓冲块，楔块位于滑道轴向最低处时，缓冲块的水平高度与弧形撑块的水平高度一致；楔块沿滑座轴向向上滑动时，缓冲块随楔块一起轴向移动并能通过花盘上的通口。

3.根据权利要求1或2所述的气动内撑装置，其特征在于，所述限位槽内螺接限位螺钉，转动限位螺钉可调节限位螺钉***限位槽的长度。

4.根据权利要求1所述的气动内撑装置，其特征在于，所述弧形撑块包括间隔排列的外弧形撑块与内弧形撑块，当楔块位于滑道的轴向最低处时，外弧形撑块与内弧形撑块的弧面拼接成一个圆周。

5.根据权利要求4所述的气动内撑装置，其特征在于，所述内弧形撑块的下端设置弹性拉带，弹性拉带的一端与内弧形撑块连接，另一端和与内弧形撑块对应楔块的下端连接。

6.根据权利要求1所述的气动内撑装置，其特征在于，所述定位环的外端设置若干切口。

7.根据权利要求1所述的气动内撑装置，其特征在于，所述顶升件为顶升气缸，包括缸体与设置于缸体上的活塞杆，其中的缸体固设于轴向空腔内并与连接盘的下端固连，活塞杆穿过连接盘并与楔块的下端连接。

8.根据权利要求7所述的气动内撑装置，其特征在于，所述楔块下端设置接头，接头下端设置与活塞杆适配的对接孔，活塞杆的端部***对接孔中并与接头螺接。

9.根据权利要求8所述的气动内撑装置，其特征在于，所述楔块上设置贯穿楔块的腰形槽，接头上端设置U形槽，楔块插在U形槽内，接头与楔块通过穿过腰形槽且两端分别固定于U形槽的两端槽壁的销轴连接。

10.根据权利要求1所述的气动内撑装置，其特征在于，所述支架为由上筒段与下筒段对接形成的筒状架体，上筒段的内腔与下筒段的内腔对接形成轴向内腔，上筒段的顶端分别与连接盘和定位环连接，下筒段的底端设置与装夹设备连接的接口。

11.根据权利要求1所述的气动内撑装置，其特征在于，所述定位盘与花盘上分别设置位置对应的孔，所述立柱包括拄状本体，柱状本体靠近上、下两端的柱体上设置径向凸出的连接块，其中，柱状本体上、下两端分别插接于定位盘与花盘上的孔上，通过螺钉将连接块分别与定位盘、花盘固定。