一种多角度钻孔定位夹具

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一种多角度钻孔定位夹具\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种定位夹具，具体涉及一种用于圆筒状产品圆周面的多角度钻孔定位夹具。\n背景技术\n[0002] 某些圆筒状金属配件产品(如某些变频机机壳)需要在其圆周面上环向加工多个不同角度的孔(通孔或沉孔)，而现有对这种圆筒状产品的钻孔加工主要是采用预先对圆筒状产品画线定位，然后通过人工辅助简单的辅助定位工具进行定位钻孔加工，现有这种简单的方法对某些批量小、精度要求不高的圆筒状产品钻孔加工还算适用，但是其效率低、钻孔定位精度差，容易导致产品质量不稳定，其对某些大批量、且产品钻孔具有多种角度变化要求及高精度要求的产品就不能很好适用了。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于针对上述问题不足之处，提供一种多角度钻孔定位夹具，其能对圆筒状产品实现快速高精度的多角度旋转定位，提高了圆筒状产品钻孔加工的效率及质量。\n[0004] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：\n[0005] 一种多角度钻孔定位夹具，其包括：\n[0006] 底板；\n[0007] 支撑架，其竖向安装在底板上；\n[0008] 转轴，其通过轴承安装在支撑架上；\n[0009] 定位转盘，其通过键槽结构安装在转轴的前端且与转轴同步转动，该定位转盘圆周上设有与圆筒状产品的待加工孔圆周分布相对应的定位齿槽；\n[0010] 插销装置，其安装在支撑架前侧，且设有与定位齿槽相配合定位的活动插齿；\n[0011] 产品夹紧装置，其固定安装在转轴的后端且与转轴同步转动。\n[0012] 具体地，所述插销装置包括：\n[0013] 导向安装座，其安装在支撑架前侧，且该导向安装座设有导向槽；\n[0014] 活动插销，其安装在导向槽里，且其前端为与定位齿槽相配合定位的活动插齿；\n[0015] 插销气缸，其安装在支撑架前侧，且与活动插销连接。\n[0016] 进一步具体，所述产品夹紧装置包括：\n[0017] 固定圆板，其固定安装在转轴的后端，且与转轴同轴设置，所述固定圆板的直径大于圆筒状产品的直径；\n[0018] 夹紧气缸，其固定安装在固定圆板的中部；\n[0019] 内涨机构，其安装在固定圆板与夹紧气缸外部之间，且与夹紧气缸的气缸杆连接；\n[0020] 夹紧锁套，其安装在气缸杆端部，且与内涨机构连接，所述夹紧锁套设有与内涨机构连接的挡环及用于固定在气缸杆端部的套筒；\n[0021] 压板，其设有安装卡槽，且通过安装卡槽安装在套筒的端部，所述压板直径大于圆筒状产品的直径；\n[0022] 调整螺母，其安装在压板后侧的套筒端部。\n[0023] 进一步具体，所述内涨机构包括：\n[0024] 内涨外圈筒，其安装在固定圆板的环形凹槽上且与转轴同轴设置，所述内涨外圈筒的外径小于圆筒状产品的内径，且内涨外圈筒内壁端部设有外圈斜面；\n[0025] 内涨内圈筒，其安装在内涨外圈筒内，且其外壁设有与外圈斜面相适配的内圈斜面；\n[0026] 内涨压板，其滑动安装在气缸杆上，且其外周边与内涨内圈筒端壁连接，中部与夹紧锁套的挡环接触连接。\n[0027] 作为优选，所述内涨外圈筒设有与圆筒状产品的待加工孔圆周分布相适配的避让孔。\n[0028] 作为优选，所述固定圆板上设有用于标识起点位置和预夹紧圆筒状产品的定位弹片。\n[0029] 作为优选，所述转轴在定位转盘前设有一用于锁紧定位转盘的锁紧螺母。\n[0030] 进一步优选，所述压板与调整螺母之间设有一缓冲弹簧。\n[0031] 为了提高夹具的自动化工作，本发明还包括一设于支撑架之间的转轴伺服驱动装置，该转轴伺服驱动装置包括：\n[0032] 伺服电机，其通过支架安装在底板上；\n[0033] 驱动齿轮，其与伺服电机连接；\n[0034] 被动齿轮，其固定安装在转轴上，且与驱动齿轮啮合。\n[0035] 为了进一步实现与外部钻孔机械手的智能协同工作，本发明还包括一控制装置，该控制装置包括：\n[0036] 压力传感器，其安装在产品夹紧装置上；\n[0037] 角度传感器，其安装在转轴上；\n[0038] 外部设备兼容接口；\n[0039] 可编程控制器，其与压力传感器、角度传感器、外部设备兼容接口、插销装置、产品夹紧装置及转轴伺服驱动装置电连接；\n[0040] 可编程控制器根据压力传感器及角度传感器反馈的监测信息，发送执行信号至插销装置、产品夹紧装置及转轴伺服驱动装置进行配合执行动作。\n[0041] 本发明采用以上技术方案，实现对圆筒状产品实现快速高精度的多角度旋转定位，提高了圆筒状产品钻孔加工的效率、精度及质量。\n附图说明\n[0042] 图1为本发明所述的圆筒状产品立体结构示意图。\n[0043] 图2为本发明所述的圆筒状产品结构正意图。\n[0044] 图3为图2的A-A剖视图。\n[0045] 图4为本发明所述多角度钻孔定位夹具的结构正视图。\n[0046] 图5为本发明实施例1所述多角度钻孔定位夹具的结构剖视图。\n[0047] 图6为本发明实施例1所述多角度钻孔定位夹具的结构立体图一。\n[0048] 图7为本发明实施例1所述多角度钻孔定位夹具的结构立体图二。\n[0049] 图8为本发明实施例2所述多角度钻孔定位夹具的结构剖视图。\n[0050] 图9为本发明实施例3所述多角度钻孔定位夹具的结构剖视图。\n[0051] 图10为本发明实施例3所述多角度钻孔定位夹具的电气控制原理框图。\n[0052] 以下通过附图和具体实施方式来对本发明作进一步说明：\n具体实施方式\n[0053] 实施例1\n[0054] 如图1至7所示，本发明所述的多角度钻孔定位夹具，应用于对圆筒状产品10夹持并进行圆周多角度旋转定位，实现圆筒状产品10的圆周多角度精确定位钻孔。\n[0055] 本发明所述的多角度钻孔定位夹具包括：底板1、支撑架2、转轴3、定位转盘4、插销装置5及产品夹紧装置6。具体结构如下：\n[0056] 所述支撑架2竖向安装在底板1上，支撑架2具有前支撑板21和后支撑板22，前后支撑板通过四根螺栓23固定。\n[0057] 所述转轴3通过轴承24安装在支撑架2上，具体为：所述轴承24安装在前支撑板\n21和后支撑板22之间，而转轴3则安装在轴承24上。\n[0058] 所述定位转盘4通过键槽结构(图中没有画出)安装在转轴3的前端且与转轴3同步转动，即所述定位转盘4安装在支撑架2前的转轴3上，该定位转盘4圆周上设有与圆筒状产品10的待加工孔101圆周分布相对应的定位齿槽41，进一步具体，定位转盘4圆周上还设有一初始定位齿槽42。所述转轴3在定位转盘4前设有一用于锁紧定位转盘4的锁紧螺母7，本发明可以根据不同的圆筒状产品10的钻孔要求更换与之对应的定位转盘4(由于不同的产品，其钻孔数量和钻孔分布不同，所以需要不同的定位转盘)。进一步，上述定位齿槽41与待加工孔101圆周分布相对应，包括了两层意思，一是定位齿槽41与待加工孔\n101圆周分布角度完全一致，且其相位差为0°，即定位齿槽41与待加工孔101圆周分布角度完全吻合且初始位置完全吻合，此种情况为插销装置5的位置与钻孔操作的位置在圆周方位一致；二是定位齿槽41与待加工孔101圆周分布角度完全一致，但相位差为X°,即其初始位置相隔一定的角度(如90°)，如本实施例，钻孔操作的位置在圆筒状产品10垂直方向的上方，其与垂直方向的夹角为0°，而插销装置5的位置位于水平方向，其与垂直方向的夹角为90°，因此定位转盘4的定位齿槽41与待加工孔101圆周分布角度完全吻合，但相位差为90°，所述定位齿槽相41对待加工孔101在圆周方向顺时针向前移位90°。\n[0059] 所述插销装置5安装在支撑架2前侧，具体为安装在前支撑板21，且其设有与定位齿槽41相配合定位的活动插齿521；具体地，所述插销装置5包括：导向安装座51、活动插销52及插销气缸53。所述导向安装座51安装在支撑架2前侧(即前支撑板21)，且该导向安装座设有导向槽511，所述导向槽511横向水平设置；所述活动插销52安装在导向槽\n511里，且其前端为与定位齿槽相配合定位的活动插齿521；所述插销气缸53安装在支撑架\n2前侧(即前支撑板21)，且与活动插销521连接。使用时，先使插销气缸53向后缩，转动定位转盘4至所需位置，使相应的定位齿槽41对准导向槽511，开启插销气缸53使其驱动活动插销52伸出导向槽511，从而使活动插齿521插入相应的定位齿槽41，完成定位。\n[0060] 所述产品夹紧装置6固定安装在转轴3的后端且与转轴3同步转动，具体为产品夹紧装置6固定安装支撑架2后侧的转轴3端。进一步具体，所述产品夹紧装置6包括：固定圆板61、夹紧气缸62、内涨机构63、夹紧锁套64、压板65及调整螺母66。\n[0061] 所述固定圆板61固定安装在转轴3的后端，且与转轴3同轴设置，所述固定圆板\n61的直径大于圆筒状产品10的直径，所述固定圆板61上设有用于标识起点位置和预夹紧圆筒状产品10的定位弹片611，固定圆板61的边上对应定位弹片611的位置设有定位弹片槽612。所述固定圆板61用于抵挡夹持圆筒状产品10的前端。\n[0062] 所述夹紧气缸62固定安装在固定圆板61的中部。\n[0063] 所述内涨机构63安装在固定圆板61与夹紧气缸62外部之间，且与夹紧气缸62的气缸杆621连接，内涨机构63用于从圆筒状产品10内部对产品进行定心对中定位，使圆筒状产品10与转轴3同轴定位。具体为：所述内涨机构63包括：内涨外圈筒631、内涨内圈筒632及内涨压板633。所述内涨外圈筒631安装在固定圆板61的环形凹槽上且与转轴3同轴设置，所述内涨外圈筒631的外径小于圆筒状产品10的内径，且内涨外圈筒631内壁端部设有外圈斜面；所述内涨内圈筒632安装在内涨外圈筒631内，且其外壁设有与外圈斜面相适配的内圈斜面；所述内涨压板633滑动安装在气缸杆621上，且其外周边与内涨内圈筒632端壁连接，中部与夹紧锁套64的挡环641接触连接。进一步，所述内涨外圈筒631设有与圆筒状产品10的待加工孔101圆周分布相适配的避让孔6311，防止钻头在对产品钻孔时碰到内涨外圈筒631，实质使用时，可以根据不同的产品更换不同的内涨外圈筒\n631，以使内涨外圈筒631的避让孔6311与产品的加工孔对应。\n[0064] 所述夹紧锁套64安装在气缸杆621端部，且与内涨机构63连接，进一步，所述夹紧锁套64设有与内涨机构63连接的挡环641及用于固定在气缸杆端部的套筒642。\n[0065] 所述压板65设有安装卡槽651，所述安装卡槽651为U型开口卡槽，压板65通过安装卡槽651安装在套筒642的端部，所述压板65直径大于圆筒状产品10的直径。所压板65的作用是把圆筒状产品10后端面向前压紧，从而使圆筒状产品10的前端面压紧固定圆板61，实现产品的夹紧固定。\n[0066] 所述调整螺母66安装在压板后侧的套筒端部，其作用是根据圆筒状产品的长度来调整压板65安装轴向距离。\n[0067] 以下通过具体应用来对本发明作进一步描述：\n[0068] 1)先将活动插销52与定位转盘4按照图1调整好初始位置，此时定位弹片611位于上部，活动插销52插入初始定位齿槽42。\n[0069] 2)将圆筒状产品10的筋部102向上放置，并插入定位弹片槽612，使筋部102与定位弹片611对准，然后插上压板65(调整螺母与预先设好位置)，接着启动夹紧气缸62，气缸杆621回缩，使夹紧锁套64的挡环641向前推动内涨压板633，而内涨压板633向前压迫内涨内圈筒632，通过内圈斜面与外圈斜面相互作用，使内涨内圈筒632内涨支撑圆筒状产品10内壁，使圆筒状产品10与转轴3同轴，与此同时，在气缸杆621回缩的过程中，夹紧锁套64的套筒642带动调整螺母66向前，调整螺母66推动压板65向前，从而使压板65进一步压迫圆筒状产品10后端面，从而使圆筒状产品10的前端面压紧固定圆板61，实现产品的定位夹紧固定。\n[0070] 3)启动插销气缸53回缩，使活动插销52回缩，然后顺时针或逆时针转动下一个定位齿槽41，然后启动插销气缸53伸出，带动活动插销53伸出使活动插齿521插入定位齿槽\n41。圆筒状产品10的待加工孔101位置向上，然后启动钻孔加工。\n[0071] 4)每加工完一个孔位，开启插销气缸53回缩，转动至下一定位齿槽41并锁定，直到加工完成(此时，产品筋位重新向上回到初始位置)。\n[0072] 5)松开产品夹紧装置6，取出产品。\n[0073] 实施例2\n[0074] 如图8所示，本实施例所述的多角度钻孔定位夹具，其在实施例1的基础上，在压板65与调整螺母66之间增加设置一缓冲弹簧67。\n[0075] 上述实施例1中，由于夹紧气缸62同时拉动内涨机构63和压板65，内涨机构63的作用点与压板65的作用点之间的距离是固定和刚性的，因此需要内涨机构63和压板65之间的尺寸位置比较精确，否则会出现内涨机构63已经压迫产品内壁，而压板65还没有到达产品的后端，导致压板65不能压迫产品夹紧，或者压板65已经压迫到产品的后端，而内涨机构63还没有压迫到产品内壁，导致产品与转轴3不能同轴对齐。因此，本实施例在压板65与调整螺母66之间增加设置一缓冲弹簧67，在内涨机构63和压板65之间的尺寸位置存在相对较大误差的情况下，仍然可以实现内涨机构63和压板65同时作用于产品的定位与夹紧，即当出现内涨机构63已经压迫产品内壁，在缓冲弹簧67的弹力作用下压板65保持向前施压而夹紧产品后端，或者当压板65已经压迫到产品的后端，而内涨机构63还没有压迫到产品内壁时，由于缓冲弹簧67的缓冲作用，夹紧气缸62仍可向前拉动内涨机构63直至压迫产品内壁。同时缓冲弹簧67可以防止由于夹紧气缸62拉力过大而导致产品被压迫变形。\n[0076] 本实施例其他结构请参考实施例1。\n[0077] 实施例3\n[0078] 如图9和10所示，本发明所述的多角度钻孔定位夹具包括：底板1、支撑架2、转轴\n3、定位转盘4、插销装置5及产品夹紧装置6。所述支撑架2竖向安装在底板1上，支撑架\n2具有前支撑板21和后支撑板22，前后支撑板通过四根螺栓23固定。\n[0079] 为了提高本发明夹具的自动化程度和进一步实现与外部钻孔机械手(图中没有画出)的智能协同工作，本实施例在实施例1的基础上增加了转轴伺服驱动装置8及控制装置9，具体结构如下：\n[0080] 所述转轴伺服驱动装置8设于支撑架2之间，具体为，所述转轴伺服驱动装置8设于前支撑板21和后支撑板22之间，该转轴伺服驱动装置包括：伺服电机81、驱动齿轮82及被动齿轮83。所述伺服电机81通过支架84安装在底板1上；所述驱动齿轮82与伺服电机81连接；所述被动齿轮83固定安装在转轴3上，且与驱动齿轮82啮合。\n[0081] 所述控制装置9包括：压力传感器91、角度传感器92、外部设备兼容接口93及可编程控制器94。所述压力传感器91安装在产品夹紧装置6上，用于检测产品夹紧装置6的压紧压力，用于判断是否已把产品夹紧；所述角度传感器92安装在转轴3上，用于检测反馈转轴3的转动角度位置；所述外部设备兼容接口93，用于与外部设备联接，实现与外部设备钻孔机械手的联网协同工作；所述可编程控制器94与压力传感器91、角度传感器92、外部设备兼容接口93、插销装置5、产品夹紧装置6及转轴伺服驱动装置8电连接。可编程控制器根据压力传感器91及角度传感器92反馈的监测信息，发送执行信号至插销装置5、产品夹紧装置6、转轴伺服驱动装置8进行配合执行动作，同时可通过外部设备兼容接口发送执行信号至外部设备钻孔机械手协同工作。\n[0082] 以下通过具体应用来对本实施例作进一步描述：\n[0083] 先定位转盘4放置在初始位置，并由活动插销52插入定位，把产品放置在产品夹紧装置6上，然后可编程控制器94发出指令控制产品夹紧装置6进行夹紧动作，当压力传感器91检测到产品已被夹紧后，可编程控制器94控制产品夹紧装置6停止夹紧动作，角度传感器92清零设为初始位置并反馈至可编程控制器94，可编程控制器94根据预设角度数据控制定位转盘4定位，其过程是，可编程控制器94控制插销装置5回缩，然后发出指令至转轴伺服驱动装置8使转轴3按照预设的角度数据进行旋转，角度传感器92实时检测，当角度传感器92检测转轴3旋转到达预设角度时，可编程控制器94控制转轴伺服驱动装置8停止工作，并发出伸出指令至插销装置5伸出活动插销52插入定位转盘4的定位齿槽41，对定位转盘4进行位置锁定，然后可编程控制器94通过外部设备兼容接口93发送执行信号至外部设备钻孔机械手进行钻孔工作。钻孔完成后，外部设备钻孔机械手通过外部设备兼容接口93发送信号至可编程控制器94，可编程控制器94控制各传感器和执行装置进入下一工作循环，直至产品所有钻孔加工完成。