本发明提供了一种激光精密定位的回转台卡盘通用夹具，包括回转空心轴、主支撑架、两组外面调整机构和四组内面调整机构；回转空心轴为双层套环结构的空心圆筒形状，包括内环和外环，内环和外环之间由轴承连接，内环和外环的中心轴线重合；内环和外环之间设置有锁定销结构；回转空心轴的外环沿轴向一端通过法兰盘与主支撑架固定连接，另一端的外径回转面用于夹持在回转台的三爪或多爪卡盘上；所述回转空心轴的内环内安装有双向发射激光指示器和激光测距仪，该激光测距仪在蝶板上的测量位置与蝶板的回转中心点之间有大于1mm的偏心距离。该激光精密定位的回转台卡盘通用夹具定位精准、装夹可靠、调节方便、适应性好、拆装灵活、制造简易、成本低。
1.一种激光精密定位的回转台卡盘通用夹具，其特征在于，包括回转空心轴(1)、主支撑架(2)、两组外面调整机构(30)和四组内面调整机构(40)；
所述回转空心轴(1)为双层套环结构的空心圆筒形状，包括内环(101)和外环(102)，内环(101)和外环(102)之间由轴承连接，内环(101)和外环(102)的中心轴线重合；内环(101)和外环(102)之间设置有锁定销结构；
所述回转空心轴(1)的外环(102)沿轴向一端通过法兰盘与主支撑架(2)固定连接，另一端的外径回转面用于夹持在回转台的三爪或多爪卡盘上；
所述回转空心轴(1)的内环(101)内安装有一双向发射激光指示器(17)，该双向发射激光指示器(17)能够向回转空心轴(1)的轴孔两端同时或分时发射两束激光束，其安装方位要求所发射两束激光束的光轴方向均与回转空心轴(1)的中心轴线重合；所述回转空心轴(1)的内环(101)内还安装有一激光测距仪，该激光测距仪在蝶板(19)上的测量位置与蝶板(19)的回转中心点之间有大于1mm的偏心距离；
所述主支撑架(2)由主支撑横板(7)和两块固定在主支撑横板(7)左右两端的主支撑侧板(8)组成；两块主支撑侧板(8)上均开设有螺纹通孔；所述主支撑横板(7)的内侧面设置有两条上下平行的工字型滑轨(24)；
所述主支撑横板(7)的中心位置开设有一中心通孔(22)，所述中心通孔(22)与回转空心轴(1)的轴端孔位置对应，使得双向发射激光指示器(17)发射的一束激光束能够穿过所述中心通孔(22)照射在待加工的蝶板(19)上；
两组外面调整机构(30)分别相对的设置在中心通孔(22)的左右两侧；四组内面调整机构(40)对称的设置在中心通孔(22)的外围，其中两组内面调整机构(40)位于中心通孔(22)的左侧，并分别位于左侧的外面调整机构(30)的上方和下方；另外两组内面调整机构(40)位于中心通孔(22)的右侧，并分别位于右侧的外面调整机构(30)的上方和下方。
2.根据权利要求1所述的激光精密定位的回转台卡盘通用夹具，其特征在于，所述内面调整机构(40)包括外滑块(26)、内滑块(27)、连接桥(4)、凸抵块(5)、次螺杆螺帽(9)和次横向螺杆(13)；外滑块(26)和内滑块(27)均设置在工字型滑轨(24)上，所述外滑块(26)靠近主支撑侧板(8)，所述内滑块(27)靠近中心通孔(22)；所述外滑块(26)上开设有通孔，内滑块(27)上开设有螺纹盲孔；
次横向螺杆(13)与内滑块(27)的螺纹盲孔构成螺纹配合；次横向螺杆(13)的一端设置有固定连接的次螺杆螺帽(9)，另一端穿过外滑块(26)的通孔，并与内滑块(27)的螺纹盲孔拧紧；在次螺杆螺帽(9)和外滑块(26)之间设置有次锁紧螺母，且与次横向螺杆(13)配合；
连接桥(4)竖直布置，一端与内滑块(27)固定，另一端与凸抵块(5)固定，所述凸抵块(5)用于与蝶板(19)的阀耳(23)的内面接触。
3.根据权利要求2所述的激光精密定位的回转台卡盘通用夹具，其特征在于，所述凸抵块(5)为模块化装配件，其外形与蝶板(19)的阀耳(23)外形匹配。
4.根据权利要求2所述的激光精密定位的回转台卡盘通用夹具，其特征在于，两组位于中心通孔(22)的左侧的内面调整机构(40)中的两个外滑块(26)之间设置有一个连接板条(3)，将两个外滑块(26)固定连接在一起；另外两组位于中心通孔(22)的右侧的内面调整机构(40)中的两个外滑块(26)之间也设置有一个连接板条(3)，将两个外滑块(26)固定连接在一起。
5.根据权利要求4所述的激光精密定位的回转台卡盘通用夹具，其特征在于，所述外面调整机构(30)包括主推块(6)、主横向螺杆(11)、主锁紧螺母(12)、主螺杆螺帽(10)、反向锁紧螺母(14)、盖型螺帽(15)；所述主推块(6)为设置在连接板条(3)的中间位置的块体，主推块(6)与连接板条(3)固定连接在一起，两者联动；所述主推块(6)上开设有通孔，主横向螺杆(11)与主支撑侧板(8)的螺纹通孔构成螺纹配合；主横向螺杆(11)的一端设置有固定连接的主螺杆螺帽(10)，另一端依次穿过主支撑侧板(8)上的螺纹通孔和主推块(6)上的通孔，并在最外侧安装有盖型螺帽(15)；所述盖型螺帽(15)用于抵住蝶板上的蝶板加工定位孔(20)；在主推块(6)、主支撑侧板(8)之间设置有主锁紧螺母(12)，在主推块(6)、盖型螺帽(15)之间设置有反向锁紧螺母(14)，主锁紧螺母(12)和反向锁紧螺母(14)与主横向螺杆(11)为螺纹配合。
一种激光精密定位的回转台卡盘通用夹具
技术领域
[0001] 本发明属于激光应用技术领域，具体涉及一种激光精密定位的回转台卡盘通用夹具。
背景技术
[0002] 激光熔覆工艺具有能量密度高、变形小、热影响区窄、熔覆速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、国防工业、造船、海洋工程、核电设备等领域，所涉及的材料涵盖了几乎所有的金属材料。
[0003] 在激光熔覆过程中，需要通过专用夹具将工件装夹固定，对于具有不规则外形或者偏心结构的工件来说，装夹固定一直是个难题。比如传统的三偏心蝶阀蝶板加工夹具一般都是采用使圆锥的中心线与车床的回转中心线重合的斜锥面加工专用斜模，但是这种夹具的制造精度非常难保证，且造价成本高。
发明内容
[0004] 本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种激光精密定位的回转台卡盘通用夹具；该激光精密定位的回转台卡盘通用夹具定位精准、装夹可靠、调节方便、适应性好、拆装灵活、制造简易、成本低。
[0005] 本发明是通过如下技术方案实现的：
[0006] 一种激光精密定位的回转台卡盘通用夹具，包括回转空心轴、主支撑架、两组外面调整机构和四组内面调整机构；
[0007] 所述回转空心轴为双层套环结构的空心圆筒形状，包括内环和外环，内环和外环之间由轴承连接，内环和外环的中心轴线重合；内环和外环之间设置有锁定销结构；
[0008] 所述回转空心轴的外环沿轴向一端通过法兰盘与主支撑架固定连接，另一端的外径回转面用于夹持在回转台的三爪或多爪卡盘上；
[0009] 所述回转空心轴的内环内安装有一双向发射激光指示器，该双向发射激光指示器能够向回转空心轴的轴孔两端同时或分时发射两束激光束，其安装方位要求所发射两束激光束的光轴方向均与回转空心轴的中心轴线重合；所述回转空心轴的内环内还安装有一激光测距仪，该激光测距仪在蝶板上的测量位置与蝶板的回转中心点之间有大于1mm的偏心距离；
[0010] 所述主支撑架由主支撑横板和两块固定在主支撑横板左右两端的主支撑侧板组成；两块主支撑侧板上均开设有螺纹通孔；所述主支撑横板的内侧面设置有两条上下平行的工字型滑轨；
[0011] 所述主支撑横板的中心位置开设有一中心通孔，所述中心通孔与回转空心轴的轴端孔位置对应，使得双向发射激光指示器发射的一束激光束能够穿过所述中心通孔照射在待加工的蝶板上；
[0012] 两组外面调整机构分别相对的设置在中心通孔的左右两侧；四组内面调整机构对称的设置在中心通孔的外围，其中两组内面调整机构位于中心通孔的左侧，并分别位于左侧的外面调整机构的上方和下方；另外两组内面调整机构位于中心通孔的右侧，并分别位于右侧的外面调整机构的上方和下方。
[0013] 进一步的，所述内面调整机构包括外滑块、内滑块、连接桥、凸抵块、次螺杆螺帽和次横向螺杆；外滑块和内滑块均设置在工字型滑轨上，所述外滑块靠近主支撑侧板，所述内滑块靠近中心通孔；所述外滑块上开设有通孔，内滑块上开设有螺纹盲孔；
[0014] 次横向螺杆与内滑块的螺纹盲孔构成螺纹配合；次横向螺杆的一端设置有固定连接的次螺杆螺帽，另一端穿过外滑块的通孔，并与内滑块的螺纹盲孔拧紧；在次螺杆螺帽和外滑块之间设置有次锁紧螺母，且与次横向螺杆配合；连接桥竖直布置，一端与内滑块固定，另一端与凸抵块固定，所述凸抵块用于与蝶板的阀耳的内面接触。
[0015] 进一步的，所述凸抵块为模块化装配件，其外形与蝶板的阀耳外形匹配。
[0016] 进一步的，两组位于中心通孔的左侧的内面调整机构中的两个外滑块之间设置有一个连接板条，将两个外滑块固定连接在一起；另外两组位于中心通孔的右侧的内面调整机构中的两个外滑块之间也设置有一个连接板条，将两个外滑块固定连接在一起。
[0017] 进一步的，所述外面调整机构包括主推块、主横向螺杆、主锁紧螺母、主螺杆螺帽、反向锁紧螺母、盖型螺帽；所述主推块为设置在连接板条的中间位置的块体，主推块与连接板条固定连接在一起，两者联动；所述主推块上开设有通孔，主横向螺杆与主支撑侧板的螺纹通孔构成螺纹配合；主横向螺杆的一端设置有固定连接的主螺杆螺帽，另一端依次穿过主支撑侧板上的螺纹通孔和主推块上的通孔，并在最外侧安装有盖型螺帽；所述盖型螺帽用于抵住蝶板上的蝶板加工定位孔；在主推块、主支撑侧板之间设置有主锁紧螺母，在主推块、盖型螺帽之间设置有反向锁紧螺母，主锁紧螺母和反向锁紧螺母与主横向螺杆为螺纹配合。
[0018] 本发明具有如下有益效果：
[0019] 1、本发明所述的激光精密定位的回转台卡盘通用夹具在实际使用时，保持外环不动，使得内环转动，则内环内的双向发射激光指示器和激光测距仪均随之旋转。一方面，双向发射激光指示器可以指示出外部回转台、夹具和蝶板加工件三者的回转中心点是否在一条直线上，若随着双向发射激光指示器的自身旋转使其发出的激光束在回转台或蝶板加工件的投射点呈现圆环或椭圆环轨迹，则对应的需要微调本发明所述的通用夹具，即调整夹具在回转台卡盘的装夹方位或蝶板加工件的装夹方位，使得外部回转台、夹具和蝶板加工件这三者的回转中心点保持在一条直线上，即双向发射激光指示器发出激光束在回转台和蝶板加工件的投射点固定不动。此方法解决了目前回转台卡盘式装夹难以保证回转台与工件的旋转轴线重合的定位难题，可以保证蝶板的圆面与回转台回转面的同轴度。
[0020] 2、本发明中激光测距仪的读数可以指示蝶板加工件的装夹基准平面(即工件朝夹具的那一面)是否相对于其回转轴线垂直，若激光测距仪的读数相对波动量超过了蝶板加工件的装夹基准平面的表面粗糙度数值，则说明蝶板加工件的装夹基准平面相对于其回转轴线不垂直(即工件装斜了)，对应的需要微调蝶板加工件在夹具上的装夹方位，使得激光测距仪的读数相对波动量不超过蝶板加工件的装夹基准平面的表面粗糙度数值。以上调整过程，仅内环转动，保持外环不动，即调整时蝶板加工件和夹具均不动，二者相对装夹方位的调整是简易可行的。
[0021] 3、本发明所述的激光精密定位的回转台卡盘通用夹具具有装夹可靠、调节方便、适应性好的特点。本夹具具有可移动的外面调整机构和内面调整机构，除了适用于不同规格的三偏心蝶阀蝶板，还可用于普通蝶板，并且不同蝶板夹持耳部位外形稍有差异可以安装对应合适的凸抵块即可解决。将三偏心蝶板装配好后，将蝶板的两个阀耳放在夹具内，多组机构可以夹紧双耳保证蝶板在实验过程中不会脱离夹具。
[0022] 4、本发明所述的激光精密定位的回转台卡盘通用夹具具有制造简易、拆装灵活的特点。由于本夹具基于机器人与回转工作台复合运动编程原理而设计，因此其结构不同于传统的三偏心蝶板加工工艺夹具(如车床上所用的斜锥面加工专用斜模，使圆锥的中心线与车床的回转中心线重合，夹具的制造精度非常难保证，且造价成本高)，没有任何斜锥面设计，因此夹具制造简易，拆装灵活，成本低。
[0023] 5、本发明所述的激光精密定位的回转台卡盘通用夹具采用多组动滑块的螺纹配合驱动方法，外面调整机构和内面调整机构之间通过连接板条巧妙的联结在一起，各个滑块均设置有锁紧螺母，从而实现了既可以让各个滑块组分立移动以配合装夹不同规格的蝶阀蝶板，又可以在装夹完成后强力锁紧，保证了夹持的牢固程度。
附图说明
[0024] 图1为激光精密定位的回转台卡盘通用夹具的整体结构图；
[0025] 图2为激光精密定位的回转台卡盘通用夹具的细节结构图；
[0026] 图3为回转空心轴的结构图；
[0027] 图4为激光束示意图；
[0028] 图5为三偏心蝶阀蝶板的结构图；
[0029] 图中各标号的含义如下：
[0030] 回转空心轴1、主支撑架2、连接板条3、连接桥4、凸抵块5、主推块6、主支撑横板7、主支撑侧板8、次螺杆螺帽9、主螺杆螺帽10、主横向螺杆11、主锁紧螺母12、次横向螺杆13、反向锁紧螺母14、盖型螺帽15、双向发射激光指示器17、蝶板19、蝶板加工定位孔20、中心通孔22、阀耳23、工字型滑轨24、外滑块26、内滑块27、外面调整机构30、内面调整机构40、内环101、外环102。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
[0032] 如图1-5所示，本发明提供了一种激光精密定位的回转台卡盘通用夹具，包括回转空心轴1、主支撑架2、两组外面调整机构30和四组内面调整机构40。
[0033] 所述回转空心轴1为双层套环结构的空心圆筒形状，包括内环101和外环102，内环101和外环102之间由轴承连接，即内环101和外环102可以进行相对旋转运动。内环101和外环102的中心轴线重合，本专利中将该重合的中心轴线称为回转空心轴1的中心轴线。
[0034] 内环101和外环102之间设置有锁定销结构，当未将内环101、外环102锁定时，可以让内环101单独转动、外环102不动，当将内环101、外环102锁定时，内环101、外环102联动。
[0035] 所述回转空心轴1的外环102沿轴向一端通过法兰盘与主支撑架2固定连接，另一端的外径回转面用于夹持在回转台的三爪或多爪卡盘上。
[0036] 所述回转空心轴1的内环101内安装有一双向发射激光指示器17，该双向发射激光指示器17能够向回转空心轴1的轴孔两端同时或分时发射两束激光束，其安装方位要求所发射两束激光束的光轴方向均与回转空心轴1的中心轴线重合。
[0037] 所述回转空心轴1的内环101内还安装有一激光测距仪，作用是测量激光测距仪的安装位置到蝶板19的距离，且该激光测距仪在蝶板19上的测量位置与蝶板19的回转中心点有>1mm的偏心距离。其中，蝶板19的回转中心点是指回转空心轴1的中心轴线与蝶板19的交点。所述激光测距仪优选采用无线精密激光测距仪。当内环101转动时，双向发射激光指示器17和激光测距仪均随之旋转。如图4所示，中间箭头是双向发射激光指示器17的发射的激光束，上下两个箭头代表激光测距仪自旋转时的两束测距激光束。
[0038] 所述主支撑架2由主支撑横板7和两块固定在主支撑横板7左右两端的主支撑侧板8组成。两块主支撑侧板8上均开设有螺纹通孔。所述主支撑横板7的内侧面设置有两条上下平行的工字型滑轨24。
[0039] 所述回转空心轴1的外环102通过法兰盘固定连接在主支撑横板7的外侧面，且主支撑横板7的中心位置开设有一中心通孔22，所述中心通孔22与回转空心轴1的轴端孔位置对应，使得双向发射激光指示器17发射的一束激光束能够穿过所述中心通孔22照射在待加工的蝶板19上。
[0040] 两组外面调整机构30分别相对的设置在中心通孔22的左右两侧。四组内面调整机构40对称的设置在中心通孔22的外围，其中两组内面调整机构40位于中心通孔22的左侧，并分别位于左侧的外面调整机构30的上方和下方。另外两组内面调整机构40位于中心通孔22的右侧，并分别位于右侧的外面调整机构30的上方和下方。
[0041] 所述内面调整机构40包括外滑块26、内滑块27、连接桥4、凸抵块5、次螺杆螺帽9和次横向螺杆13。外滑块26和内滑块27均设置在工字型滑轨上，所述外滑块26靠近主支撑侧板8，所述内滑块27靠近中心通孔22；在工字型滑轨24两端设置限位挡块，保证在轨道上面自由移动，且不会脱离轨道。所述外滑块26上开设有通孔，内滑块27上开设有螺纹盲孔。
[0042] 次横向螺杆13与内滑块27的螺纹盲孔构成螺纹配合；次横向螺杆13的一端设置有固定连接的次螺杆螺帽9，另一端穿过外滑块26的通孔，并与内滑块27的螺纹盲孔拧紧。当旋转次螺杆螺帽9的时候，次横向螺杆13随之旋转，根据机械装配关系，外滑块26和内滑块27将沿次横向螺杆13轴线发生相对移动；在次螺杆螺帽9和外滑块26之间设置有次锁紧螺母(图上未画出)，且与次横向螺杆13配合，作用是当外滑块26夹紧工件时，次锁紧螺母防止其向次螺杆螺帽9方向松动，即始终保持一定的工件夹紧力。连接桥4竖直布置，一端与内滑块27固定，另一端与凸抵块5固定，所述凸抵块5用于与蝶板19的阀耳23的内面接触，从而夹紧蝶板19。
[0043] 凸抵块5为模块化装配件，其外形与蝶板19的阀耳23外形匹配，不同蝶板夹持耳部位外形稍有差异可以安装对应合适的凸抵块5即可。
[0044] 两组位于中心通孔22的左侧的内面调整机构40中的两个外滑块26之间设置有一个连接板条3，将两个外滑块26固定连接在一起；另外两组位于中心通孔22的右侧的内面调整机构40中的两个外滑块26之间也设置有一个连接板条3，将两个外滑块26固定连接在一起。
[0045] 所述外面调整机构30包括主推块6、主横向螺杆11、主锁紧螺母12、主螺杆螺帽10、反向锁紧螺母14、盖型螺帽15。
[0046] 所述主推块6为设置在连接板条3的中间位置的块体，主推块6与连接板条3固定连接在一起，两者联动。
[0047] 所述主推块6上开设有通孔，主横向螺杆11与主支撑侧板8的螺纹通孔构成螺纹配合；主横向螺杆11的一端设置有固定连接的主螺杆螺帽10，另一端依次穿过主支撑侧板8上的螺纹通孔和主推块6上的通孔，并在最外侧安装有盖型螺帽15。
[0048] 所述盖型螺帽15用于抵住蝶板上的蝶板加工定位孔20。在主推块6、主支撑侧板8之间设置有主锁紧螺母12，在主推块6、盖型螺帽15之间设置有反向锁紧螺母14，主锁紧螺母12和反向锁紧螺母14与主横向螺杆11为螺纹配合，作用是当盖型螺帽15抵住蝶板工件时，主锁紧螺母12锁紧主推块6防止其向主螺杆螺帽10方向松动，反向锁紧螺母14锁紧主推块6防止其向盖型螺帽15方向松动，即始终保持一定的工件夹紧力。
[0049] 所述外面调整机构30的工作原理为：
[0050] 手动旋转主螺杆螺帽10，带动主横向螺杆11通过与主支撑侧板8的螺纹配合而旋进，进而使主推块6横向移动，使主推块6上连接的盖型螺帽15抵住阀耳23外侧面的蝶板加工孔20，从而夹紧蝶板19。
[0051] 所述内面调整机构40的工作原理为：
[0052] 手动旋转次螺杆螺帽9，次横向螺杆13通过外滑块26的螺纹配合而旋进(由于外滑块26通过连接板条3与主推块6固定连接，当主推块6被外面调整机构30锁紧位置后，外滑块26将也处于锁紧位置状态)，进而推动内滑块27沿着工字型滑轨24水平移动，内滑块27通过连接桥4带动凸抵块5移动，使凸抵块5的内平面与碟板的阀耳23的内面接触，从而夹紧蝶板
19。四组内面调整机构40可以根据蝶板19的具体结构分别调节。
[0053] 上述激光精密定位的回转台卡盘通用夹具的工作过程和原理为：
[0054] (1)将回转空心轴1的内环101和外环102位置锁定，使得两者联动，之后将外环102夹持在数控机床的三爪卡盘上，调节双向发射激光指示器17的安装方位，使得双向发射激光指示器17发射的一束激光束恰好照射在回转台台面中心。
[0055] (2)将三偏心蝶阀的蝶板19的两个阀耳23安装在夹具上。由于三偏心蝶阀的规格不一，其阀耳23间距也不一样，本发明所述的夹具可以通过手动旋转主螺杆螺帽10，带动主横向螺杆11通过与主支撑侧板8的螺纹配合而旋进，进而使主推块6横向移动，使主推块6上连接的盖型螺帽15抵住阀耳23外侧面的蝶板加工孔20，从而夹紧蝶板19。之后手动旋转次螺杆螺帽9，次横向螺杆13通过外滑块26的螺纹配合而旋进(由于外滑块26通过连接板条3与主推块6固定连接，当主推块6被外面调整机构30锁紧位置后，外滑块26将也处于锁紧位置状态)，进而推动内滑块27沿着工字型滑轨24水平移动，内滑块27通过连接桥4带动凸抵块5移动，使凸抵块5的内平面与碟板的阀耳23的内面接触，从而夹紧蝶板19。四组内面调整机构40可以根据蝶板19的具体结构分别调节。在调节的同时，还要观察双向发射激光指示器17发射的另一束激光束，要保证蝶板19夹紧固定后，指示激光束照射在蝶板工件圆心及回转台台面中心，即蝶板工件的圆心在回转工作台的旋转轴线上。
[0056] (3)将回转空心轴1的内环101和外环102解锁，使得内环101可以单独旋转，此时，手动旋转内环101一周，观察激光测距仪的读数，若激光测距仪的读数相对波动量超过了蝶板19的装夹基准平面的表面粗糙度数值，则说明蝶板加工件的装夹基准平面相对于其回转轴线不垂直，即工件装斜了。此时，需要重新调整蝶板19的装夹方位，之后再重新测距，直至激光测距仪的读数相对波动量不超过蝶板19的装夹基准平面的表面粗糙度数值，则完成装夹。
[0057] (4)将回转空心轴1的内环101和外环102位置锁定，使得两者联动，完成装夹。
[0058] 本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利要求的范围之内。
