复合结构内撑装置的制作方法

本发明涉及一种内撑装置，尤其涉及一种复合结构内撑装置。

背景技术：

隧道接头是贮箱箱底的重要组成部件，由筒、大法兰盘、小法兰盘及锥口四部分组成，一般通过焊接成型。由于传统的手工焊生产方式劳动强度大，生产效率不高，无法适应高密度、高强度生产任务需要，国内厂家近年来纷纷开展相关自动焊工艺研究工作。而隧道接头自动焊接生产过程中缺乏夹具是一个很明显的问题。

技术实现要素：

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，适合于隧道接头这一类结构的焊接，内撑装置结构紧凑，操作简单方便，产品装卡快捷可靠，可满足产品批量自动焊接生产需要的复合结构内撑装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种复合结构内撑装置，包括竖直设置的法兰轴，所述法兰轴包括轴体和位于轴体顶部的法兰，所述轴体上穿套有支座和软爪卡盘，其中支座底部与轴体底部平齐并与轴体固定连接，支座上表面与软爪卡盘连接，还包括一连杆式涨圈和一楔块式涨圈；

所述连杆式涨圈包括第一涨圈本体，和控制其涨缩的第一控制机构，所述第一控制机构包括中心轴，中心轴顶部连接手轮，底部连接第一涨圈本体，由中心轴旋转控制第一涨圈本体涨缩；所述大涨圈本体底部与法兰轴的法兰连接；

所述楔块式涨圈包括第二涨圈本体和控制其涨缩的第二控制机构，所述楔块式涨圈穿套在中心轴上，第二涨圈本体底部与第一涨圈本体顶部连接。

作为优选：所述第一涨圈本体包括两个通过轴承穿套在中心轴上的连接盘，两连接盘间设有立柱，位于下方的连接盘底部与中心轴底部平齐，位于上方的连接盘下表面同轴设置一涨圈结构；

所述涨圈结构包括一环形的涨圈座，涨圈座下表面沿其径向设有数条滑轨，滑轨内设有滑块，滑块下表面连接一弧形块，所述弧形块水平设置，且远离底座圆心的一面为弧形面，当滑块靠近滑轨内侧时，弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周，所述弧形块尺寸不同、分为大弧块和小弧块，且大、小弧块交错分布，弧形块下表面设有定铰座；

两连接盘间的中心轴上螺纹连接一推撑螺母，且当中心轴转动时，推撑螺母上下移动，所述推撑螺母上下两端分别设有上端盖和下端盖，推撑螺母侧面设有竖滑槽，竖滑槽内连接能沿竖滑槽上下滑动的动铰座，定铰座和动铰座一一对应设置，大弧块上的定铰座与其对应动铰座间设有短连杆，其余定铰座与对应动铰座间设有长连杆；

上端盖上设有能与连接长连杆的动铰座顶部接触的顶紧机构，下端盖上设有能与连接短连杆的动铰座底部接触的顶紧机构。

作为优选：第二涨圈本体包括螺塞，螺塞下部收缩成圆台形，螺塞上部外壁螺纹连接一梯形螺母，并与该梯形螺母构成左旋梯形螺纹副，螺塞底部设有底板，并通过防转销与底板固定连接，底板中心设有与螺塞同轴同尺寸的通孔，底板上表面从下到上依次固定连接有一涨圈结构、上封板和压盖，所述梯形螺母上水平设有绕其外壁凸台，且凸台位于上封板和压盖间；

所述涨圈结构包括一环形的涨圈座，涨圈座下表面沿其径向设有数条滑轨，滑轨内设有滑块，滑块下表面连接一弧形块，所述弧形块水平设置，且远离底座圆心的一面为弧形面，当滑块靠近滑轨内侧时，弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周，所述弧形块尺寸不同、分为大弧块和小弧块，且大、小弧块交错分布；

弧形块和滑轨朝向螺塞中心的一面设有一内锥块，所述内锥块与弧形块固定连接，并与滑轨间有间隙，内锥块朝向滑轨的一面设有水平的沉孔，滑轨和内锥块间设有水平的导向螺钉，导向螺钉一端固定在滑轨上，另一端伸入沉孔中并与沉孔大间隙配合，导向螺钉上穿套有复位弹簧，所述第二控制机构为设置在梯形螺母外壁驱动其旋转的手柄。

作为优选：所述软爪卡盘包括三个软爪。

作为优选：所述顶紧机构包括带弹簧的调整螺钉和顶块，调整螺钉固定在上端盖或下端盖上，弹簧一端固定在调整螺钉上，另一端连接顶块，上端盖上的顶块厚，下端盖的顶块薄。

作为优选：对应小弧块的复位弹簧预紧力大，对应大弧块的复位弹簧预紧力小。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明尤其适合隧道接头这类贮箱箱底的焊接成型使用，并且为复合结构，对于包含不同直径的待焊接产品，可以实现一个产品多点的快速撑紧或松弛动作，且各组件的撑开关系独立、互不干涉，本发明与变位机连接，通过数控程序控制实现产品多条焊缝的自动焊接，具有结构紧凑，操作简单方便，产品装卡快捷可靠，可满足产品批量自动焊接生产需要。

涨圈结构的工作原理为：由于滑轨是沿着涨圈座径向设置，所以滑轨内的滑块也沿涨圈座径向移动，从而带动弧形块沿涨圈座径向移动，当滑块靠近滑轨内侧的时候，涨圈结构收缩，反之，涨圈结构撑开。滑轨两端设置余量，滑块无法滑动到滑轨的最内侧和最外侧，而当滑块回缩至弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周时，此时为涨圈的原始工作位置。涨圈工作时为撑开状态，回缩后为装拆待焊产品的准备状态，撑开后，可以对内壁是圆形的结构进行支撑。

将弧形块按尺寸不同分为大弧块和小弧块，结合不同的驱动结构，可以实现分批次撑开、收缩控制。

连杆式涨圈的传动及工作原理为：当中心轴旋转时，带动推撑螺母上下运动。假设撑紧动作时，顺时针旋动中心轴，中心轴通过梯形螺纹驱动推撑螺母向上移动，下端盖的顶紧机构先工作，其顶块在弹簧预紧力的作用下，首先带动对应短连杆的动铰座运动，进而推动大弧块先于小弧块沿径向向外移动；由于长连杆对应的动铰座有一段空行程，因此动作将滞后于短连杆，即当下端盖的上端面接触到长连杆对应的动铰座后，才带动长连杆推动小弧块沿径向向外移动，最终将产品撑紧。

松弛动作与撑紧动作正好相反。逆时针旋动中心轴，驱动推撑螺母向下移动，上端盖的顶紧机构工作，其顶块在预紧弹簧的作用下首先带动对应长连杆的动铰座动作，进而推动小弧块先于大弧块回缩；由于短连杆对应的动铰座有一段空行程，因此回缩动作将滞后于长连杆，即当上端盖下端面接触短连杆对应的动铰座后，才带动短连杆推动大弧块回缩，最终完全松弛产品。

连杆式涨圈最大的特点就是利用机构的行程差，实现了单个操作动作即可控制大、小弧块不同的动作顺序，消除了运动干涉。手轮用于转动中心轴。

楔块式涨圈的工作原理为：撑紧动作时，顺时针旋动梯形螺母上的手柄，通过左旋梯形螺纹驱动螺塞向下移动，由于螺塞底部收缩成圆台形，螺塞向下移动，直径相对逐渐变大，进而推动内锥块沿径向向外扩张直至各弧块将产品撑紧。其传动关系是：内锥块推动弧形块，弧形块带动弧形块。

由于内锥块与弧形块固定连接，并与滑轨间有间隙，所以内锥块能推动弧形块与滑轨形成相对位移。

松弛操作时，逆时针旋动手柄，带动螺塞向上移动，螺塞下部锥面与内锥块锥面间产生一定间隙后，在复位弹簧的作用下，复位弹簧推动内锥块向螺塞圆心位置移动，内锥块连带各弧块沿径向回缩，直至产品完全松弛。由于小弧块复位弹簧的预压紧力大于大弧块复位弹簧的预压紧力，可实现小弧块先于大弧块回缩。其特点也是利用机构的行程差，实现了单个操作动作即可控制大、小弧块不同的动作顺序，消除了运动干涉。

附图说明

图1为现有技术中一种隧道接头结构示意图；

图2为本发明结构示意图；

图3为图2的剖视图；

图4为连杆式涨圈的结构示意图；

图5是图4的A局部放大图；

图6为楔块式涨圈的结构示意图；

图7为楔块式涨圈的另一角度剖视图；

图8为软爪卡盘结构示意图；

图9为法兰轴结构示意图；

图10为涨圈结构的仰视角度的立体图。

图中：1、支座；2、法兰轴；3、软爪卡盘；4、连杆式涨圈； 5、楔块式涨圈；6、隧道接头；7、涨圈结构；201、法兰；202、轴体；301、标准卡盘；302、软爪；401、中心轴；402、连接盘；403、立柱；404、定铰座；405、动铰座；406、推撑螺母；407、上端盖；408、下端盖；409、轴承；410、短连杆；411、长连杆；412、顶紧机构；413、手轮；501、梯形螺母；502、压盖；503、封板；504、底板；505、复位弹簧；506、螺塞；507、内锥块；508、手柄；509、防转销；601、小法兰；602、锥口；603、筒；604、大法兰；701、涨圈座；702、滑轨；703、滑块；704、大弧块；705、小弧块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：参见图1到图10，一种复合结构内撑装置，包括竖直设置的法兰轴2，所述法兰轴2包括轴体202和位于轴体202顶部的法兰201，所述轴体202上穿套有支座1和软爪卡盘3，其中支座1底部与轴体202底部平齐并与轴体202固定连接，支座1上表面与软爪卡盘3连接，所述软爪卡盘3包括标准卡盘301和3个软爪302。还包括一连杆式涨圈4和一楔块式涨圈5；所述连杆式涨圈4包括第一涨圈本体，和控制其涨缩的第一控制机构，所述第一控制机构包括中心轴401，中心轴401顶部连接手轮413，底部连接第一涨圈本体，由中心轴401旋转控制第一涨圈本体涨缩；所述大涨圈本体底部与法兰轴2的法兰201连接；

所述楔块式涨圈5包括第二涨圈本体和控制其涨缩的第二控制机构，所述楔块式涨圈5穿套在中心轴401上，第二涨圈本体底部与第一涨圈本体顶部连接。

本实施例中：所述第一涨圈本体包括两个通过轴承409穿套在中心轴401上的连接盘402，两连接盘402间设有立柱403，位于下方的连接盘402底部与中心轴401底部平齐，位于上方的连接盘402下表面同轴设置一涨圈结构7；所述涨圈结构7包括一环形的涨圈座701，涨圈座701下表面沿其径向设有数条滑轨702，滑轨702内设有滑块703，滑块703下表面连接一弧形块，所述弧形块水平设置，且远离底座圆心的一面为弧形面，当滑块703靠近滑轨702内侧时，弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周，所述弧形块尺寸不同、分为大弧块704和小弧块705，且大、小弧块705交错分布，弧形块下表面设有定铰座404；两连接盘402间的中心轴401上螺纹连接一推撑螺母406，且当中心轴401转动时，推撑螺母406上下移动，所述推撑螺母406上下两端分别设有上端盖407和下端盖408，推撑螺母406侧面设有竖滑槽，竖滑槽内连接能沿竖滑槽上下滑动的动铰座405，定铰座404和动铰座405一一对应设置，大弧块704上的定铰座404与其对应动铰座405间设有短连杆410，其余定铰座404与对应动铰座405间设有长连杆411；上端盖407上设有能与连接长连杆411的动铰座405顶部接触的顶紧机构412，下端盖408上设有能与连接短连杆410的动铰座405底部接触的顶紧机构412。所述顶紧机构412包括带弹簧的调整螺钉和顶块，调整螺钉固定在上端盖407或下端盖408上，弹簧一端固定在调整螺钉上，另一端连接顶块，上端盖407上的顶块厚，下端盖408的顶块薄。

第二涨圈本体包括螺塞506，螺塞506下部收缩成圆台形，螺塞506上部外壁螺纹连接一梯形螺母501，并与该梯形螺母501构成左旋梯形螺纹副，螺塞506底部设有底板504，并通过防转销509与底板504固定连接，底板504中心设有与螺塞506同轴同尺寸的通孔，底板504上表面从下到上依次固定连接有一涨圈结构7、上封板503和压盖502，所述梯形螺母501上水平设有绕其外壁凸台，且凸台位于上封板503和压盖502间；所述涨圈结构7包括一环形的涨圈座701，涨圈座701下表面沿其径向设有数条滑轨702，滑轨702内设有滑块703，滑块703下表面连接一弧形块，所述弧形块水平设置，且远离底座圆心的一面为弧形面，当滑块703靠近滑轨702内侧时，弧形块的弧形面能拼接成一完整的圆周，所述弧形块尺寸不同、分为大弧块704和小弧块705，且大、小弧块705交错分布；弧形块和滑轨702朝向螺塞506中心的一面设有一内锥块507，所述内锥块507与弧形块固定连接，并与滑轨702间有间隙，内锥块507朝向滑轨702的一面设有水平的沉孔，滑轨702和内锥块507间设有水平的导向螺钉，导向螺钉一端固定在滑轨702上，另一端伸入沉孔中并与沉孔大间隙配合，导向螺钉上穿套有复位弹簧505，所述第二控制机构为设置在梯形螺母501外壁驱动其旋转的手柄508。并且，对应小弧块705的复位弹簧505预紧力大，对应大弧块704的复位弹簧505预紧力小。

内锥块507与弧形块固定连接，我们采用内六角螺钉进行连接，而复位弹簧505一端与滑轨702接触，另一端位于沉孔内，与沉孔平面或增加的调整垫平面接触。

由于本发明为复合结构，结构相对复杂，结合附图可以看出，其装配和连接关系具体为：法兰轴2底部插入支座1中，并与支座1固定连接，软爪卡盘3套在法兰轴2中，并与支座1固定。连杆式涨圈4的下方的连接盘402，与法兰轴2顶部的法兰201固定，楔块式涨圈5穿套在连杆式涨圈4的中心轴401上，楔块式涨圈5的底板504与连杆式涨圈4上方的连接盘402固定。

本发明用于隧道接头6焊接时，先将本发明通过支座1定位并连接到变位机上，然后旋动手轮413，利用连杆式涨圈4将筒603及大法兰604撑紧，同时操作卡盘扳手，利用软爪302对筒603下段进行辅助支撑，装卡完成后可进行第一条环形焊缝的自动焊接；翻转产品后，利用连杆式涨圈4将筒603及锥口602大端撑紧，同时利用软爪卡盘3对筒603段进行辅助支撑，之后可进行第二条环形焊缝的自动焊接；最后，利用楔块式涨圈5将锥口602小端及小法兰601撑紧，下部同样采用软爪卡盘3进行辅助支撑，装卡完成后焊第三条环缝。软爪卡盘3由标准卡盘301及软爪302组成。将标准卡盘301的顶爪拆除，然后将软爪302连接在基爪上，车修支撑直径后即可用于筒603段支撑，使用方法与标准卡盘301一致，用专用扳手操作即可控制软爪302的撑紧及回缩。