CN117067140A - 一种装夹工装、调姿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装夹工装、调姿方法，涉及装配技术领域，以解决大型筒状工件无有效装夹工装以获得不同方向自由度的调整的技术问题。该装夹工装包括机架、俯仰结构、至少一个限位结构以及设在机架的至少一个卡接结构；限位结构位于机架靠近端部的位置，限位结构用于固定工件的端部；每个卡接结构包括支座以及转动设在支座的卡环，卡环为扇环，卡环用于固定工件的中间部位；俯仰结构包括第一支架、第二支架和位于第二支架的第一驱动机构，第一支架与机架铰接，第一驱动机构与机架传动连接，并且第一驱动机构用于驱动机架绕第一支架转动。本发明的装夹工装用于大型筒状工件的装夹，可以满足工件加工过程中不同方向自由度的调整，而且调姿过程简单。

Description

一种装夹工装、调姿方法

技术领域

本发明涉及装配技术领域，尤其涉及一种装夹工装、调姿方法。

背景技术

通常情况下，大型筒状工件是指长径比大于8的工件。对于该类长度跨度较大的筒状工件，在加工过程中的加工面为弧形面，存在不同方向的调姿要求。装夹过程中需要保持工件的稳定性。

相关技术中，用于大型筒状工件的装夹工装结构无法满足工装的不同方向自由度的调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装夹工装、调姿方法，以解决大型筒状工件无有效装夹工装以获得不同方向自由度的调整的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种装夹工装，用于大型筒状工件的装夹，所述工装包括机架、俯仰结构、至少一个限位结构以及设在所述机架的至少一个卡接结构；

所述限位结构位于所述机架靠近端部的位置，所述限位结构用于固定所述工件的端部；

每个所述卡接结构包括支座以及转动设在所述支座的卡环，所述卡环为扇环，所述卡环用于固定所述工件的中间部位；

所述俯仰结构包括第一支架、第二支架和位于所述第二支架的第一驱动机构，所述第一支架与所述机架铰接，所述第一驱动机构与所述机架传动连接，并且所述第一驱动机构用于驱动所述机架绕所述第一支架转动。

根据本发明的至少一个实施方式，所述工装包括多个所述卡接结构，各个所述卡接结构沿着第一方向分布，所述第一方向为所述机架的长度方向。

根据本发明的至少一个实施方式，每个所述卡环的外侧面具有齿条，所述齿条位于所述卡环的中间部位，每个所述支座具有与相应所述齿条啮合的齿轮。

根据本发明的至少一个实施方式，多个所述支座中的每一个均固定设在所述机架；

通过同轴线的传动轴，各个所述支座中的齿轮传动连接。

根据本发明的至少一个实施方式，多个所述支座中的一部分支座沿着所述第一方向滑动设在所述机架，另一部分支座固定设在所述机架；

其中，通过同轴线的传动轴，固定设在所述机架的各个所述支座中的齿轮传动连接。

根据本发明的至少一个实施方式，每个所述卡环的端部分别具有夹持部，沿着所述卡环的径向方向，每个位于所述卡环的端部的所述夹持部滑动设在所述卡环；和/或，

每个所述卡环的中间部位设有至少一个夹持部，每个位于所述卡环中间部位的所述夹持部固定设在所述卡环的内侧。

根据本发明的至少一个实施方式，所述夹持部包括弹性的垫块，所述弹性的垫块用于与所述工件的表面贴合。

根据本发明的至少一个实施方式，所述夹持部包括垫块、多个凸起部以及与每个所述凸起部相应的贴合部，所述多个凸起部均匀地分布在所述垫块的表面，每个所述贴合部位于相应所述凸起部背离所述垫块的端部；

多个所述贴合部用于匹配且贴合在所述工件的表面；

所述凸起部在所述贴合部朝向所述垫块的表面的正投影位于所述贴合部朝向所述垫块的表面内；

所述垫块、所述凸起部以及所述贴合部均为弹性材质制备而成的构件。

根据本发明的至少一个实施方式，每个所述卡环的端部还设有第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述第一夹持部传动连接。

根据本发明的至少一个实施方式，所述第一驱动机构包括直线驱动机构，所述直线驱动机构的一端与所述第二支架朝向所述第一支架的一侧铰接，所述直线驱动机构的另一端与所述机架铰接。

根据本发明的至少一个实施方式，所述直线驱动机构为电动缸、汽缸或液压缸中的一种；

当所述直线驱动机构为电动缸，所述电动缸的数量为两个，两个所述电动缸分别位于所述机架靠近侧边的底部区域；

所述第一驱动机构还包括电机，所述电机位于所述两个电动缸之间的中间部位，所述电机分别与两个所述电动缸传动连接。

根据本发明的至少一个实施方式，所述限位结构包括夹板以及滑动设在所述机架的夹紧装置，所述夹板滑动设在所述夹紧装置朝向所述工件的一侧；

所述夹紧装置在所述机架的滑动方向、所述夹板在所述夹紧装置的滑动方向均为第一方向；

所述夹板用于贴合在所述工件的一端。

根据本发明的至少一个实施方式，所述夹紧装置包括滑板以及设在所述滑板的升降机构，所述滑板滑动设在所述机架；

所述升降机构包括基座和连接于所述基座的底部的丝杆，所述丝杆活动设在所述滑板上，所述夹板滑动设在所述基座朝向所述工件的一侧；

所述升降机构还包括第三驱动机构，所述第三驱动机构与所述丝杆传动连接。

根据本发明的至少一个实施方式，所述工装还包括两个激光扫描仪，所述两个激光扫描仪中的一个位于地面，另一个位于所述机架；

当所述机架处在水平状态，所述两个激光扫描仪位于同一水平面。

第二方面，本发明还提供一种工件的调姿方法，所述工件为大型筒状工件，使用第一方面所述的工装调姿，所述方法包括：

将工件吊装至安装位置，各个固定设在机架上的卡接结构对工件夹紧；

将各个滑动设在机架上的卡接结构进行定位和夹紧工件；

将各个限位结构定位并分别固定在所述工件的两端；

获取所述工件的位置信息，对所述工件的俯仰角度及绕轴线的旋转角度进行调整。

第二方面，本发明还提供一种装夹组件，包括上述的装夹工装以及充气囊，所述充气囊用于所述工件的腔体的填充，以支撑所述工件内壁。

本发明示例性实施例中提供的一个或多个技术方案中，至少可实现如下有益效果之一。

本发明示例性实施例的用于大型筒状工件的装夹工装，通过至少一个卡接结构的卡环将工件的中间部位进行固定，同时卡环沿着支座也就是机架可转动，因此，筒状工件可以通过卡环的转动可以调整筒状工件绕其轴线转动的角度。通过将至少一个限位结构设置在工件的端部，用于避免工件沿着其轴向进行滑动，基于此，在卡接结构与限位结构的配合下，工件可以被稳定地固定在机架上。

进一步地，俯仰结构包括第一支架、第二支架和位于第二支架的第一驱动机构，通过第一驱动机构的驱动可以使得机架绕着第一支架与机架的铰接点进行转动，也就是可以调整工件的俯仰角度，由于限位结构和卡接结构的相互配合，即使工件的俯仰角度发生变化，工件也不会与装夹工装之间发生滑移，具有稳定性。相对于现有技术的装夹工装，本发明示例性实施例的工装不仅可以满足工件加工过程中不同方向自由度的调整，而且工装结构简单，整个调姿过程也简单，而且稳定性提高，使得大型工件不易产生变形。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分；

图1是根据本发明的实施方式的装夹工装的结构示意图；

图2是根据本发明的实施方式的卡接结构示意图；

图3是根据本发明的实施方式的卡环结构示意图；

图4是根据本发明的实施方式的支座结构示意图；

图5是根据本发明的实施方式的第二支架及第一驱动机构示意图；

图6是根据本发明的实施方式的第一支架结构示意图；

图7是根据本发明的实施方式的限位结构示意图；

图8是根据本发明的另一实施方式的限位结构示意图；

图9是根据本发明的另一实施方式的限位结构另一视角示意图；

图10是根据本发明的实施方式的机架结构示意图。

附图标记：10、机架；11、第一滑轨；12、第二滑轨；13、第三滑轨；20、卡接结构；21、卡环；211、齿条；22、支座；221、传动轴；222、齿轮；23、夹持部；231、垫块；232、凸起部；233、贴合部；24、第二驱动机构；30、限位结构；31、夹板；32、夹紧装置；321、基座；322、滑板；323、第三驱动机构；324、丝杆；41、第一支架；42、第二支架；43、电动缸；44、电机。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对大型筒状工件而言，在其加工过程中需要实现多个自由度的调姿以满足加工工艺要求。由于大型筒状工件长度较长，如果装夹支撑点选择不当，产生附加应力，使工件的壁面发生明显的变形。因此，需要一种装夹工装，在尽量减少工件装夹变形的基础上，在工装调姿过程中还能保证工件装夹的可靠性和稳定性。

针对上述问题，本发明示例性实施例提供的装夹工装包括机架、俯仰结构、至少一个限位结构以及设在机架的至少一个卡接结构，通过卡接结构固定住工装的中间部位，且卡接结构可以绕其自身轴线进行转动。另一方面，在工件的端部还设置有用于限位的限位结构。当工装通过俯仰结构使得工件一端上翘或下降时，工件保持在原位不滑移。从而可以保证工件在被放置到装夹工装后，在绕自身轴线转动、俯仰过程中装夹始终保持稳定且可靠。

需要说明的是，本发明示例性实施例提供的装夹工装不仅适用于大型筒状工件的固定夹持，也适用于大型柱状工件或其它类圆形截面工件的固定夹持。

图1是根据本发明的实施方式的装夹工装的结构示意图。如图1所示，本发明示例性实施例提供的工装包括机架10、俯仰结构、至少一个限位结构30以及设在机架10的至少一个卡接结构20；限位结构30位于机架10靠近端部的位置，限位结构30用于固定工件的端部；每个卡接结构20包括支座22以及转动设在支座22的卡环21，卡环21为扇环，卡环21用于固定工件的中间部位；俯仰结构包括第一支架41、第二支架42和位于第二支架42的第一驱动机构，第一支架41与机架10铰接，第一驱动机构与机架10传动连接，并且第一驱动机构用于驱动机架10绕第一支架41转动。

实际应用中，限位结构30可以为一个，当工装绕着第一支架41转动产生俯仰时，可以在工件位于较低位置的端部设置一个限位结构30，限制工件倾斜向下滑移。限位结构30也可以为两个，也就是在工件的两个端部均设置限位结构30，无论工件向两个方向中的任何一个方向俯仰，两个限位结构30可以保证工件的稳定性和可靠性。

进一步地，卡接结构20的数量可以为一个，当工件的长度跨度不大时，可以采用一个卡接结构20夹持工件的中部区域，从而完成工件的转动以及俯仰且保持稳定的夹持。卡接结构20的数量也可以为多个，当工件的长度跨度足够大，例如工件的长径比大于等于8时，可以采用如图1所示的4个卡接结构20对工件的中间部分进行夹持。多个卡接结构20的分布应沿着机架10的长度方向，也就是第一方向分布，且各个卡接结构20的具***置可以根据工件所需的支撑点进行选择，防止产生附加应力。多个卡接结构20的设置更利于对工件绕自身轴线转动。

为了适应大型筒状工件的形状对其进行夹持，卡接结构20所具有的卡环21为扇环，工件可以在扇环的缺口处安装到位。示例性地，卡环21的弧形段的圆心角大于180°可以适用于更多不同直径的工件。卡环21转动设在支座22上，此处的转动设置是指卡环21可以绕自身的中心轴线进行转动。

图2是根据本发明的实施方式的卡接结构示意图；图3是根据本发明的实施方式的卡环结构示意图；图4是根据本发明的实施方式的支座结构示意图。如图3所示，每个卡环21的外侧面具有齿条211，齿条211位于卡环21的中间部位；如图4所示，每个支座22具有与相应齿条211啮合的齿轮222。

实际应用中，齿条211的弧长根据工件实际需要绕自身轴线旋转的角度而定。齿条211位于卡环21靠近中间的部位且其弧度与卡环21的弧度相匹配。支座22内部具有与齿条211相啮合的齿轮222，通过动力装置的传动，齿轮222的转动进而带动齿条211的运动，实现卡环21的转动。

如图2-图4所示，当卡环21与支座22配合使用时，沿着卡环21的周向，支座的底部设置多个滚轮，用于贴合在卡环21的外侧面，相应的，在支座的顶部位置也设置多个滚轮贴合于卡环21的内侧面，位于卡环21内侧面和外侧面的多个滚轮配合，一方面，该种实施方式使得卡环21顺滑转动，另一方面，将卡环21限位在支座22中，以形成二者的转动配合关系。

当装夹工装具有多个卡接结构20时，考虑到多个卡接结构20进行回转的同步性，多个支座22中的每一个均固定设在机架10；通过同轴线的传动轴221，各个支座22中的齿轮222传动连接。

如图1所示，位于机架10右侧的三个卡接结构20固定设置在机架10上，从而保持卡接结构20的稳定性。同时，该三个卡接结构20的各个支座22中的齿轮222均通过一个或多个传动轴221进行传动连接，多个传动轴221之间还可通过联轴器进行连接，通过同一个伺服电机对同轴线的多个传动轴221进行驱动，从而保证该三个卡接结构20在卡环21进行回转时保持同步，从而保证工件的平稳性以及受力平衡性，降低应力集中。

如图1所示，考虑到装夹工装对多型号的工件的适应性以及支撑点的灵活性，例如对于较长跨度的工件，多个支座22中的一部分支座22沿着第一方向滑动设在机架10，另一部分支座22固定设在机架10；其中，通过同轴线的传动轴221，固定设在机架10的各个支座22中的齿轮222传动连接。例如，卡接结构20可以沿着第一方向进行滑动并定位。

图10是根据本发明的实施方式的机架结构示意图。如图1和图10所示，位于机架10最左侧的卡接结构20的支座22滑动设在机架10上的第二滑轨12上，而位于机架10右侧的三个卡接结构20的支座22则固定设在机架10上。示例性地，滑动设在机架10上的卡接结构20与固定设置在机架10上的卡接结构20在结构上基本相同，所不同的是滑动设在机架10上的卡接结构20不仅具有单独驱动支座22中的齿轮222的伺服电机，其在机架10的相应位置处设置驱动装置以推动支座22滑动，示例性地，驱动装置可以为连接在支座22上的液压缸、电动缸或其它直线运动机构，在某些实施例中不做进一步的限定。

如图1和图2所示，每个卡环21的端部分别具有夹持部23，沿着卡环21的径向方向，每个位于卡环21的端部的夹持部23滑动设在卡环21。

上述卡环21的两个端部均设置有夹持部23，且夹持部23可以沿着卡环21的径向方向可以滑动并定位。基于此，当工装的直径较大时，也可通过调整端部的两个夹持部23，使得工装可以安装到卡环21内，进而通过再次调整端部的两个夹持部23滑动距离，使得两个夹持部23在工装的两侧对工装进行固定夹持。由上可知，本发明示例性实施例的卡环21可以适应不同直径的工件，使得装夹工装的通用性更好。

为了调整位于卡环21的两个端部的夹持部23的径向位置，装夹工装在每个卡环21的端部还设有第二驱动机构24，第二驱动机构24与位于卡环21端部的相应的夹持部23传动连接。例如，第二驱动机构24可以为电动缸、液压缸或汽缸中的一种。以汽缸为例进行说明，卡环21的端部设置有固定座，其中夹持部23滑动设置在固定座上，固定座背离夹持部23的一侧设置有汽缸，为了保持夹持部23的运动平稳性及夹持的稳定性，汽缸的数量为两个，分别位于夹持部23靠近两侧的位置。其中汽缸的伸缩端与夹持部23相连接，进而驱动夹持部23靠近或远离工件。

考虑到筒状工件，尤其是大型的薄壁筒状工件容易发生变形形成应力集中。在夹持部23朝向待夹持的工件的端部设置有具有弹性的垫块231，弹性的垫块231用于与工件的表面贴合。示例性地，夹持部23包括与气缸伸缩端相连的卡板，卡板的表面设置有弹性的垫块231。例如，垫块231可以为橡胶垫块或者带有凸点的膜，通过垫块231柔性的与工件之间的贴合，避免夹持对工件产生应力集中。

在一些实施方式中，夹持部23包括垫块231、多个凸起部232以及与每个凸起部232相应的贴合部233，多个凸起部232均匀地分布在垫块231的表面，每个贴合部233位于相应凸起部232背离垫块231的端部；多个贴合部233用于匹配且贴合在工件的表面；凸起部232在贴合部233朝向垫块231的表面的正投影位于贴合部233朝向垫块231的表面内；垫块231、凸起部232以及贴合部233均为弹性材质制备而成的构件。示例性地，垫块231、凸起部232以及贴合部233均为橡胶材质，且三者可一体成型。可选地，垫块231、凸起部232可以为多点膜结构，贴合部232为带有一定厚度的柔性块设置在凸起部232的端部位置。相对于现有技术中的装夹方式，本发明示例性实施例通过在凸起部232的端部设置面积更大的贴合部233，示例性地，各个贴合部23的总面积与垫块231的表面的面积大致相同，当夹持部23夹持工件时，能保证对弧形的表面贴合完整，使得工件受力均匀，实现点力到面力的转化，从而可以实现不同直径的工件的柔性自适应装夹。可以理解的是，上述垫块231的表面可以为平面也可以为具有一定弧度的曲面。当垫块231的表面为平面时，各个凸起部232凸起于垫块231的表面的高度相同。

在另一可选的实施方式中，如图2-图3所示，每个卡环21的中间部位设有至少一个夹持部23，示例性地，卡环21靠近中间部位的位置设有两个夹持部23，该两个夹持部23示例性地对称设置在卡环21的内侧位置，用于对工件底部的支撑和夹持。由于该两个夹持部23无需进行径向调节，其均固定设置在卡环21的内侧，因此，无需滑动设置在卡环21上。该位于中间部位的两个夹持部23具体结构与位于端部的两个夹持部23的具体结构类似，其也具有卡板以及设在卡板上的垫块231组成。

示例性地，上述各个夹持部23上设置的垫块231与工件相贴合的表面为弧形的表面，以便与工件的弧形表面相贴合。可选地，垫块231可拆卸连接于夹持部23的卡板上，其可以进行更换，以便适应不同工件的表面的弧度。

图5是根据本发明的实施方式的第二支架及第一驱动机构示意图；图6是根据本发明的实施方式的第一支架结构示意图。如图5和图6所示，本发明示例性实施例的俯仰结构通过第一支架41、第一驱动机构以及第二支架42来形成对机架10的转动(俯仰)动作。其中，第一驱动机构包括直线驱动机构，直线驱动机构的一端与第二支架42朝向第一支架41的一侧铰接，直线驱动机构的另一端与机架10铰接。

示例性地，直线驱动机构包括电动缸43、汽缸或液压缸中的一种。为了描述方便，将以电动缸为例进行介绍。

示例性地，电动缸43的数量为两个，两个电动缸43分别位于机架10靠近侧边的底部区域，其中，第一驱动机构还包括电机44，电机44位于两个电动缸43之间的中间部位，电机44分别与两个电动缸43传动连接。如图5所示，每个电动缸43的固定端铰接于第二支架42朝向第一支架41的一侧，每个电动缸43的伸缩端铰接于机架10的底部，两个电动缸43分别位于机架10宽度方向的靠近两侧的位置，从而为机架10沿着第一支架41的转动提供均匀且稳定的动力。

示例性地，上述电机44设置在两个电动缸43的中间部位，并通过相应的轴与各个电动缸43进行传动连接。由于两个轴处在同一轴线位置，且两个轴的长度相同，因此，位于电机44两侧的两个电动缸43同步性好，受到的驱动力也较为均衡，因此，可以在机架10的俯仰过程中，进行稳定的转动。

如图6所示，第一支架41与机架10之间的铰接也通过位于机架10宽度方向靠近两侧的两个销轴进行铰接，由于两个铰接位置也处在同一轴线处。因此，在机架10绕着第一支架41的过程中，机架10的转动也比较平稳。

图7是根据本发明的实施方式的限位结构示意图；图8是根据本发明的另一实施方式的限位结构示意图；图9是根据本发明的另一实施方式的限位结构另一视角示意图。如图7-图8所示，限位结构30有多种形式，下面以两种不同的限位结构为例进行说明。

在一可选的实施方式中，如图7，限位结构30为高度固定的限位结构用于限定工件的端部。限位结构30包括夹板31以及滑动设在机架10的夹紧装置32，夹板31滑动设在夹紧装置32朝向工件的一侧；夹紧装置32在机架10的滑动方向、夹板31在夹紧装置32的滑动方向均为第一方向；夹板31用于贴合在工件的一端。

示例性地，如图10所示，夹紧装置32滑动设置在机架10上的第一滑轨11上，具体地，夹紧装置32通过与直线运动机构的伸缩端相连，例如汽缸、液压缸或电动缸。通过直线运动机构的控制，可以对夹紧装置32在第一滑轨11上的位置进行调整，进而将位于夹紧装置32上的夹板31贴合或远离工件的端部形成限位。示例性地，为了进一步提高夹板31与工件之间位置调整的精确性，除了采用夹紧装置32滑动设在第一滑轨11之外，夹板31也滑动设在夹紧装置32上，可以理解的是，上述夹板31的滑动方向也为第一方向，也即机架10的长度方向，以靠近或远离工件的端部。示例性地，夹板31的滑动控制机构采用具有精确调节功能的机构进行驱动，例如汽缸，在一些实施例中不做进一步的限定。

上述如图10所示的限位结构30适用于工件端部为平面，例如火箭的底端。而当工件的端部为锥形时，例如火箭的头部，使用固定高度的夹板31可能不适合对其进行限位。基于此，本发明示例性实施例提供一种夹板31可调节高度以适应不同工件待夹持部的限位结构30。从而提高装夹工装的通用性。

如图8-图9所示，本发明示例性实施例的装夹工装中，限位结构30的夹紧装置32包括滑板322以及设在滑板322的升降机构，滑板322滑动设在机架10；升降机构包括基座321和连接于基座321的底部的丝杆324，丝杆324活动设在滑板322上，夹板31滑动设在基座321朝向工件的一侧；升降机构还包括第三驱动机构323，第三驱动机构323与丝杆324传动连接。

如图8和图10所示，滑板322底部具有滑动槽，其设置在机架10的第三滑轨13上。需要说明的是，上述滑板322的驱动机构可以为汽缸或液压缸等，通过驱动机构的控制可以使得滑板322沿着第三滑轨13进行滑动并定位。可以理解的是，上述第二滑轨12与第三滑轨13可以为端部相邻的滑轨，根据实际情况确定。由于夹板31滑动设在基座321朝向工件的一侧，通过基座321的升降即可调整夹板31的高度，也就是机架10与夹板31之间的间距以适应不同工件端部的限位。该实施方式中基座321通过丝杆324活动连接于滑板322上，具体地，丝杆324的一端固定连接在基座321的底部，丝杆324的另一端贯穿滑板322。为了基座321在升降过程中保持稳定，示例性地，在基座321底部两侧的位置还设置有两个光轴，在滑板322上还设置有两个供上述光轴贯穿的孔，两个光轴可以在孔中进行滑动，从而对基座321的自由度进行限制。

如图9所示，为了控制基座321的升降，升降机构还包括第三驱动机构323，示例性地，第三驱动机构323为手摇轮，通过丝杆螺母的配合可以通过手摇轮进行丝杆324的升降，从而控制基座321的高度，进而调节夹板31的高度。通过手摇轮人工控制的方式，可以避免将升降***复杂化，例如相对于复杂的电路控制以及精确测量，人为控制更为简单而且完全可以满足夹板31对于高度的要求。

需要说明的是，上述两种限位结构30可以分别设置在机架10的两端。也可以在机架10的两端分别设置同一种限位结构30，根据实际待限位的工件的端部而定。

在一些实施方式中，为了满足工件对于精确调姿的要求，本发明示例性实施例的装夹工装还包括两个激光扫描仪，两个激光扫描仪中的一个位于地面，另一个位于机架10；当机架10处在水平状态，两个激光扫描仪位于同一水平面。

实际应用中，通过安装的两个激光扫描仪对工件位置信息进行读取并反馈到控制台，可根据工件位置信息控制装夹工装对工件进行准确位置调姿，保证了调姿精度。控制台与各个驱动装置进行通信连接，可以控制各个运动部件的相对运动，例如俯仰角度的调节，各个夹持部以及限位结构的滑动调节，以及滑动设在机架上的卡接结构等。示例性地，两个激光扫描仪中的一个安装在控制台一侧的地面，另一个安装在机架上，例如设置在两个固定设置在机架10上的卡接结构20中间的位置上，两个激光扫描仪的高度一致，从而实现在调姿过程中工件的水平和角度的检测和反馈。

本发明示例性实施例还提供一种装夹组件，包括上述的装夹工装以及充气囊，充气囊用于工件的腔体的填充，以支撑工件内壁。

当工件为筒类薄壁工件时，为了实现工件的自适应柔性装夹，防止工件在装夹过程中发生变形产生应力集中。在工件的腔体内可以放置充气囊，实现对整个工件内部的支撑，充气囊与夹持部相互配合实现对工件的固定夹紧。

在另一可选的实施方式中，在工件腔体内部充入高压气体，使得工件内部具有足够的刚性，从而在后续铣削加工等加工作业时不发生变形。例如，通过制作密封卡板，将密封卡板安装在工件的两端，从而在工件待夹持的区域形成密闭的空间，在相应的空间内进行高压充气，从而使得工件的待夹持部位的内部具有一定的支撑，与夹持部配合实现对工件的自适应柔性装夹。

本发明示例性实施例还提供一种工件的调姿方法，工件为大型筒状工件，使用上述的工装调姿，方法包括：

步骤1101：将工件吊装至安装位置，各个固定设在机架10上的卡接结构20对工件夹紧。

在工件的腔体中充入高压气体，或者在工件的腔体中放入充气囊以在内部对工件进行支撑；

通过专用吊具将工件吊装到安装位置，例如，从卡环21的开口位置处将工件吊装进卡环21固定设置在内侧的夹持部23上；

控制位于卡环21端部位置的夹持部23进行滑动并将垫块231贴合于工件的表面，进而对工件形成初步固定，拆除吊具。

步骤1102：将各个滑动设在机架10上的卡接结构20进行定位和夹紧工件。

按照设定的程序，例如根据工件的长度以及合适的支撑点的设置，将滑动设在机架10上的卡接结构20通过驱动机构的驱动，滑动到预设的位置并进行固定，进而通过控制位于卡环21端部位置的夹持部23进行滑动并将垫块231贴合于工件的表面。

步骤1103：将各个限位结构定位并分别固定在工件的两端。

通过控制台控制各个限位结构的驱动机构，将限位结构30滑动至预设的位置并固定，然后通过调整夹板31在第一方向上的位置，从而将夹板31贴合在工件的相应的端部。当工件的端部的待限位的部位高度与夹板31的高度不一致时，通过控制台控制升降机构，例如控制夹板31所在的基座321的高度，从而使得夹板31到达与工件端部对应的位置。从而在工件的两个端面上进行定位装卡。

步骤1104：获取工件的位置信息，对工件的俯仰角度及绕轴线的旋转角度进行调整。

通过两个激光扫描仪(图中未示出)对工件位置信息进行读取反馈给控制台，控制台通过对运动机构的控制，对工件的俯仰角度和绕轴线方向两自由度的状态进行调整。

由上可知，本发明的装夹工装，对于大型薄壁筒状工件实现了绕轴线旋转和俯仰两自由度的调姿，绕轴线方向调姿通过联轴器来实现各卡环之间的旋转同步性，简化了调姿难度，俯仰角度调节通过机架下方汽缸实现整个调姿工装的抬升和下降。其余各方向调姿由工装自身结构保证，可降低工装的复杂性，提高工装调姿效率和调姿精度。

进一步地，通过多个固定卡接结构和一个卡接结构相互配合可实现不同直径和长度薄壁筒状工件的装夹调姿，实现产品柔性装夹的同时可以为工件加工提供较强的装夹刚性和稳定性。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种装夹工装，其特征在于，用于大型筒状工件的装夹，所述工装包括机架、俯仰结构、至少一个限位结构以及设在所述机架的至少一个卡接结构；

所述限位结构位于所述机架靠近端部的位置，所述限位结构用于固定所述工件的端部；

每个所述卡接结构包括支座以及转动设在所述支座的卡环，所述卡环为扇环，所述卡环用于固定所述工件的中间部位；

所述俯仰结构包括第一支架、第二支架和位于所述第二支架的第一驱动机构，所述第一支架与所述机架铰接，所述第一驱动机构与所述机架传动连接，并且所述第一驱动机构用于驱动所述机架绕所述第一支架转动。

2.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，所述工装包括多个所述卡接结构，各个所述卡接结构沿着第一方向分布，所述第一方向为所述机架的长度方向。

3.根据权利要求2所述的工装，其特征在于，每个所述卡环的外侧面具有齿条，所述齿条位于所述卡环的中间部位，每个所述支座具有与相应所述齿条啮合的齿轮。

4.根据权利要求3所述的工装，其特征在于，多个所述支座中的每一个均固定设在所述机架；

通过同轴线的传动轴，各个所述支座中的齿轮传动连接。

5.根据权利要求3所述的工装，其特征在于，每个所述卡环的端部分别具有夹持部，沿着所述卡环的径向方向，每个位于所述卡环的端部的所述夹持部滑动设在所述卡环；和/或，

每个所述卡环的中间部位设有至少一个夹持部，每个位于所述卡环中间部位的所述夹持部固定设在所述卡环的内侧。

6.根据权利要求5所述的工装，其特征在于，所述夹持部包括垫块、多个凸起部以及与每个所述凸起部相应的贴合部，所述多个凸起部均匀地分布在所述垫块的表面，每个所述贴合部位于相应所述凸起部背离所述垫块的端部；

多个所述贴合部用于匹配且贴合在所述工件的表面；

所述凸起部在所述贴合部朝向所述垫块的表面的正投影位于所述贴合部朝向所述垫块的表面内；

所述垫块、所述凸起部以及所述贴合部均为弹性材质制备而成的构件。

7.根据权利要求5所述的工装，其特征在于，每个所述卡环的端部还设有第二驱动机构，所述第二驱动机构与相应的位于所述卡环的端部的所述夹持部传动连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的工装，其特征在于，所述第一驱动机构包括直线驱动机构，所述直线驱动机构的一端与所述第二支架朝向所述第一支架的一侧铰接，所述直线驱动机构的另一端与所述机架铰接。

9.根据权利要求1-7任一项所述的工装，其特征在于，所述工装还包括两个激光扫描仪，所述两个激光扫描仪中的一个位于地面，另一个位于所述机架；

当所述机架处在水平状态，所述两个激光扫描仪位于同一水平面。

10.一种工件的调姿方法，其特征在于，所述工件为大型筒状工件，使用权利要求1-9任一项所述的工装进行调姿。