一种球铰链研磨用压紧装置及使用方法与流程

1.本发明属于机械制造的装配调整的技术领域，特别是涉及一种球铰链研磨用压紧装置及使用方法。


背景技术：

2.精密球铰链作为实现球面运动的万向机构，在并联机构缓冲基座、机器人中应用广泛，且数量较多。精密球铰链由球座、球轴颈、球压盖三部分组成，技术要求球轴颈在球座和球压盖组成的球面空间中，在一定的范围内实现自由转动，无卡滞、无窜动现象，球轴颈的球面与球座和球压盖的球面接触为60％-80％。现有装配调整工艺流程，需要工人师傅对球铰链进行纯手工刮研(利用圆弧刮刀对球座和球压盖的内表面进行手动刮削)，且对操作者的技能水平要求较高，极大影响了装配效率及装配精度，无法满足批量生产需求。现开发利用机器研磨的工艺方法。若实现机器自动研磨工艺需要相应的工装夹具，设计专用的工装夹具和自动研磨工艺方法是关键。该研究项目中，需将球座和球压盖固定，转动球轴颈的方法实现球面互研。为了满足这一要求，创新设计一种用于球铰链定位压紧的装置和定位压紧的方法来保证项目的进行，以此来提高后续的生产效率。


技术实现要素：

3.本发明的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种可满足球铰链自动研磨制造、利于提高加工效率的球铰链研磨用压紧装置及使用方法。
4.本发明的上述目的之一通过如下技术方案来实现：
5.一种球铰链研磨用压紧装置，其特征在于：包括底座、导向压杆、球座锁紧执行机构、电磁驱动机构、导向件、竖向支撑轴、球压盖导向压紧组件；
6.所述底座上设置有对球座的底面和圆弧侧面分别进行定位的底部定位平面和侧部定位平面；所述电磁驱动机构设置于底座的左侧外，所述电磁驱动机构与导向压杆驱动连接，用于驱动导向压杆上下移动，所述导向压杆的下端部与球座锁紧执行机构的左端部形成楔形驱动配合，驱动球座锁紧执行机构向左移动，所述驱动球座锁紧执行机构以沿左右方向可滑动的方式设置于底座的下部；所述球座锁紧执行机构的右端具有对球座的侧平面进行压紧接触的锁紧压紧块；所述导向件安装于底座的左端上部，在导向件上设置有供导向压杆通过的导向通孔；所述竖向支撑轴为空心轴，所述竖向支撑轴套设于导向压杆外，并固定安装在导向件的上方；所述球压盖导向压紧组件的左端部以可转动的方式套设在竖向支撑轴外并可上下移动，所述球压盖导向压紧组件的右端具有与球压盖上的两个销位导向孔能分别形成插装配合的两个定位销。
7.进一步的：所述电磁驱动机构包括电磁铁支架和电磁组合件；所述电磁铁支架设置于底座的左侧外，与底座的左侧壁通过螺钉固定连接；所述电磁组合件固定安装在电磁铁支架的上端，在电磁组合件靠近右侧的下端设置有沿竖向向下伸出的铁芯。
8.进一步的：所述导向压杆由杆体部分和固定在杆体部分下端的楔形作用头部分构
成，在楔形作用头的左侧设置有压紧作用斜面。
9.进一步的：所述铁芯的下端设置有插槽，并在插槽两侧设置销孔；在所述导向压杆的上端设置有扁插头，扁插头上设置销孔，所述扁插头插入插槽内，在插槽两侧的销孔内和扁插头上的销孔内插装有销轴，使铁芯和导向压杆相连。
10.进一步的：球座锁紧执行机构包括锁紧导向座、锁紧压紧块、锁紧连接轴和复位弹簧连：所述锁紧导向座嵌入到设置于底座下端的凹腔内，并与固定在底座下端的底盖板形成沿左右方向的导向配合；所述锁紧导向座由底部、设置在底部左端的左侧竖边部及设置在底座右端的右侧竖边部构成；左侧竖边部的内侧面为倾斜面，该倾斜面与楔形作用头上的压紧作用斜面形成楔形接触配合；在右侧竖边部上朝左水平固定安装有所述锁紧连接轴，所述复位弹簧套装在锁紧连接轴上，复位弹簧的右端与右侧竖边部的左侧面压紧接触，复位弹簧的左端与设置在底座上的弹簧定位面接触；所述锁紧压紧块固定安装在锁紧连接轴的左端。
11.进一步的：所述球压盖导向压紧组件包括导向套件、定位销和直线轴承组合；所述导向套件由套体部分及与套体部分的外圆面一体连接的横向支撑板部分构成；在套体部分的内孔中安装有所述直线轴承，套体部分通过直线轴承可上下滑动且可转动的方式套装在所述竖向支撑轴上；横向支撑板部分的右端设置有两个销孔，该两个销孔的中心距与球压盖上的两个导向孔的中心距一致；在横向支撑板上的两个销孔内垂直向下分别固定安装有一定位销，定位销的外径与球压盖上的两个销位导向孔的孔径一致。
12.本发明的上述目的之二通过如下技术方案来实现：
13.一种球铰链研磨用压紧装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
14.步骤1、将球铰链研磨用压紧装置组装后，将球压盖导向压紧组件向上移动，向左或向右转动90
°
，将球铰链安装的定位空间清空；
15.步骤2、安装并压紧球座：
16.2.1将球座按指定的方向和位置放置在底座上的设定位置，依靠底部定位平面支撑，侧部定位平面定位靠紧；
17.2.2电磁组合件通电启动，其铁芯端伸长向下，推动和其连接的导向压杆向下移动，导向压杆下端的压紧作用斜面与锁紧导向座左侧竖边部的内侧倾斜面滑动接触配合，推动锁紧导向座向左移动，锁紧导向座的右端带动锁紧压紧块移动，实现向左压紧球座；
18.2.3球座压紧后，将球轴颈和球压盖装到位，将球压盖导向压紧组件向上移动，并转动到球压盖的正上方，使两个定位销的下端插入到球压盖的两个销位导向孔中，利用导向压紧组件的自身重力压紧球压盖；
19.步骤3、通过设计的自动研磨设备，带动球轴颈匀速转动，对球铰链进行研磨；
20.步骤4、在整个研磨工艺流程完成后，电磁组合件断电关闭，电磁铁的铁芯端断电复位向上移动，带动导向压杆向上移动，导向压杆和锁紧导向座的接触斜面分离，在复位弹簧的作用下条，锁紧导向座受力向右移动，带动锁紧压紧块同步右移，解除对球座的压紧作用；同时，将导向压紧组件向上移动，使两个定位销与球压盖的两个销位导向孔脱离插装定位配合，完成上述操作后，就可将整个球铰链从压紧装置上移出。
21.本发明具有的优点和积极效果：
22.1、本发明通过底座上的底部定位平面和侧部定位面，实现对球座的定位，通过球
座锁紧执行机构实现对球座的锁紧固定，可实现对球座的快速夹紧固定，具有操作简单，易于实现的优点。
23.2、本发明在球座锁紧执行机构中设置复位弹簧，这样在电磁组合件断电，铁芯上行复位后，球座锁紧执行机构在复位弹簧的作用下，可实现自动右移复位，无需再进行人为复位操作，可节省操作人力，利于提高加工效率。
24.3、本发明通过可上下移动和左右小范围内转动的球压盖导向压紧组件对球压盖进行压紧，可实现在研磨过程中，球轴经的转动，球压盖随着研磨量的去除，实现球心的自动定位找正，在球铰链各结构研磨前进行安装，研磨后进行拆卸时，操作简单，方便操作者进行操作，提高效率，降低成本。
25.4、本压紧装置不受操作者的技能水平要求较高，保证了工件的装配效率及装配精度，该压紧装置配合开发设计的自动研磨设备，可实现球铰链的自动研磨加工，保证了球铰链的研磨质量和提高了加工效率。
附图说明
26.图1a是球座的结构示意图；
27.图1b是球轴颈的结构示意；
28.图1c是球压盖的结构示意图；
29.图2是球铰链的组装示意图；
30.图3是本发明压装装置的整体结构外观图；
31.图4是本发明压紧装置的剖视图。
具体实施方式
32.以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
33.一种球铰链研磨用压紧装置,请参见图1-4，其发明点为：主要包括底座6、导向压杆11、锁紧导向座17、锁紧压紧块16、锁紧连接轴15、复位弹簧14、电磁铁支架8、电磁组合件9、导向件7、竖向支撑轴4、导向套件5、定位销13和直线轴承12。
34.所述底座为压紧装置的基座，在底座的上端中部设置有支撑球座底面1.1的底部定位平面，在该底部定位平面的左侧设置有与球座侧部圆弧面1.2形状匹配的侧部定位面，实现对球座1的定位。在底座的下端中部设置有用于嵌装锁紧导向座的凹腔。另外，底座还用于支撑压紧工装的其他零部件，为压紧装置提供支撑和导向。
35.所述导向压杆由杆体部分和固定在杆体部分下端的楔形作用头部分11.1构成，在楔形作用头的左侧设置有压紧作用斜面。
36.所述电磁铁支架设置于底座的左侧外，与底座的左侧壁通过螺钉固定连接；所述电磁组合件固定安装在电磁铁支架的上端。电磁组合件的结构构成为框架推拉式电磁铁，框架推拉式电磁铁简称电磁铁，是外购成品电器件，其结构为线圈和铁芯组成，在线圈的中间装有滑动铁芯，线圈通电后产生磁场，磁场将铁芯磁化，铁芯形成叠加磁场，磁力线由一极向另一极运动时产生力，铁芯的一端可以带动一个物体做位移运动，进而实现一个功能动作。在电磁组合件靠近右侧的下端设置有沿竖向向下伸出的铁芯。铁芯的下端设置有插
槽，并在插槽两侧设置销孔，在上述导向压杆的上端设置有扁插头，扁插头上设置销孔，通过将扁插头插入插槽内，并在两者的销孔内穿装销轴10，实现导向压杆与电磁组合件的连接。电磁组合件用于给导向压杆提高驱动力，可驱动导向压杆上下移动。
37.所述锁紧导向座、锁紧压紧块、锁紧连接轴和复位弹簧连接形成对球座进行锁紧的球座锁紧执行机构，该锁紧执行机构与上述导向压杆下端的楔形作用头部分配合，实现对球座的锁紧及解锁。具体的：所述锁紧导向座嵌入到底座下端的凹腔内，并与固定在底座下端的底盖板形成沿左右方向的导向配合。所述锁紧导向座由底部、设置在底部左端的左侧竖边部及设置在底座右端的右侧竖边部构成。左侧竖边部的内侧面为倾斜面，该倾斜面与楔形作用头上的压紧作用斜面形成楔形接触配合，在导向压杆下行时，可驱动锁紧导向座向左移动。在右侧竖边部上朝左水平固定安装有所述锁紧连接轴，所述复位弹簧套装在锁紧连接轴上，复位弹簧的右端与右侧竖边部的左侧面压紧接触，复位弹簧的左端与设置在底座上的弹簧定位面接触。所述锁紧压紧块固定安装在锁紧连接轴的左端。在锁紧导向座向左移动时，锁紧压紧块的左端面与球座上的侧平面压紧，实现对球座的压紧固定。
38.所述导向件通过螺钉固定安装在底靠近右侧的上端部位，导向件主要是为导向压杆提供方位导向作用，并支撑支撑竖向支撑轴。在导向件上与锁紧导向座的左侧边部对应的位置设置有导向通孔，导向通孔与导向压杆的楔形作用头形成沿上下方向的导向配合。
39.所述竖向支撑轴为空心轴，所述竖向支撑轴以间隙配合的方式套装于导向压杆的杆体部分外，导向支撑轴的下端设置有法兰凸缘，通过螺钉连接方式，将竖向支撑轴固定安装在导向件的上端。
40.所述导向套件5、定位销和直线轴承组合，形成球压盖导向压紧组件。所述导向套件由套体部分及与套体部分的外圆面一体连接的横向支撑板部分构成。在套体部分的内孔中安装有所述直线轴承，套体部分通过直线轴承可上下滑动式套装在所述竖向支撑轴上。横向支撑板部分的右端设置有两个销孔，该两个销孔的中心距与球压盖上的两个导向孔的中心距一致。在横向支撑板上的两个销孔内垂直向下分别固定安装有一定位销，定位销的外径与球压盖上的两个销位导向孔的孔径一致。两个定位销分别插入到球压盖3上的两个销位导向孔3.1内，利用组件自身重力对球压盖实现导向、压紧的作用，实现上下的定位移动，另外，在一定范围内，可实现左右的转动，便于球铰链组件的拆装。
41.一种球铰链研磨用压紧装置的使用方法，包括如下步骤：
42.1、将球铰链研磨用压紧装置组装后，将球压盖导向压紧组件向上移动，向左或向右转动90
°
，将球铰链安装的定位空间清空；
43.2、安装并压紧球座：
44.2.1将球座按指定的方向和位置放置在底座上的设定位置，依靠底部定位平面支撑，侧部定位平面定位靠紧；
45.2.2电磁组合件通电启动，其铁芯端伸长向下，推动和其连接的导向压杆向下移动，导向压杆下端的压紧作用斜面与锁紧导向座左侧竖边部的内侧倾斜面滑动接触配合，推动锁紧导向座向左移动，锁紧导向座的右端带动锁紧压紧块移动，实现向左压紧球座的功能，复位弹簧受力压缩。这样，通过底面支撑、圆柱面定位，平面压紧，限制了球座的3个移动自由度和3个转动自由度。
46.2.3球座压紧后，将球轴颈2和球压盖装到位，将导向压紧组件向上移动，并转动到
球压盖的正上方，使两个定位销的下端插入到球压盖的两个销位导向孔中，利用导向压紧组件的自身重力压紧球压盖，实现2个水平移动自由度和3转动自由度，达到预计设计的效果。
47.3、通过设计的自动研磨设备，带动球轴颈匀速转动，对球铰链进行研磨；
48.4、在整个研磨工艺流程完成后，电磁组合件断电关闭，电磁铁的铁芯端断电复位向上移动，带动导向压杆向上移动，导向压杆和锁紧导向座的接触斜面分离，在复位弹簧的作用下条，锁紧导向座受力向右移动，带动锁紧压紧块同步右移，解除对球座的压紧作用；同时，将导向压紧组件向上移动，使两个定位销与球压盖的两个销位导向孔脱离插装定位配合，完成上述操作后，就可将整个球铰链从压紧装置上移出。
49.球铰链结构球轴颈在球座和球压盖中实现转动研磨量的去除，在研磨的过程中，球座和球压盖不能同时固定定位，否则研磨时容易出现卡死，三个结构件的球心不能同时自动找正定位，造成磨削量的增加。设计时选择球座定位固定，实现在研磨设备的位置找正，球压盖选择z向可移动并且绕z向可实现转动，利用研磨时球轴颈的转动惯量和转动速度，算出球面接触处的摩檫力，推算出球压盖向下的压力，算出球压盖压紧结构(导向套件、定位销和直线轴承)的重量，其中，直线轴承为外购件，重量固定，定位销有尺寸要求重量可得，可设计得到导向套件的重量。
50.尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。