[发明专利]一种夹紧力反馈控制的自定心导向装置及方法

说明书

本发明涉及一种夹紧力反馈控制的自定心导向装置及方法，包括步进电机、弹性联轴器、导向滑块，传动螺杆、螺母块、基座圆盘、转动圆盘、摆杆、弹簧挡圈、滚动轴承和圆料。结合已知公式，根据圆料半径确步进电机的转动圈数，能够在保证定位、定心、夹紧的条件下，通过给定的圆料尺寸参数快速确定定心导向开口的大小；此外，滚动轴承带有力传感器，可根据夹紧力大小，反馈控制步进电机转动，防止因压力过大导致圆料夹持变形。本发明具有定心精度和稳定性高，夹紧力灵活可控，不会划伤圆料表面以及进给方便等特点，还能有效克服圆料尤其是薄壁细管材的夹紧变形。

技术领域

本发明属于自定心卡盘夹紧导向领域，具体涉及一种夹紧力反馈控制的自定心导向装置及方法。

背景技术

对于圆料等几何形状对称并以对称轴线、对称平面或对称中心线为工序基准的工件加工，为保证总的定位误差为零，需要同时保证基准位移误差为零和基准不重合误差为零，不仅需要选取工件的对称轴线、对称平面或对称中心线作为其定位基准，保证定位基准不产生位移，还要对称轴线、对称平面或对称中心线是工件的工序基准，保证定位基准与工序基准重合，从而保证基准不重合误差为零。另外，圆料加工不仅需要定心，还需要实现定位与夹紧由同一元件完成，因此，一种可以将工件的定位、定心、夹紧和导向结合在一起的定心导向机构成为了加工中不可或缺的组成部分。

目前，圆料导向和定心普遍采用导套支架或滚轮组的形式，根据圆料尺寸参数和加工工艺选用不同的定心材料和结构，但这两种方式仍存在诸多不足：1)不能适应不同直径圆料的定心和导向，必须根据不同的圆料外径尺寸更换相对应的导套或滚轮孔型尺寸；2)圆料在运行过程中，圆料与导套内孔会产生摩擦，不仅会很快丢失定心精度，还会划伤圆料表面；3)一般的自动调节夹具经常会因为压力过大导致圆料夹持变形。

发明内容

本发明专利的目的在于克服上述不足，提供一种夹紧力反馈控制的自定心导向装置及方法，包括步进电机、弹性联轴器、导向滑块，传动螺杆、螺母块、基座圆盘、转动圆盘、摆杆、弹簧挡圈、滚动轴承、圆料；所述步进电机通过螺栓固定在机械设备上；所述传动螺杆通过移动副与所述导向滑块联接，所述传动螺杆既可绕所述导向滑块铰接点做少许圆周转动，又可相对导向滑块做轴向移动；所述导向滑块通过转动副与所基座圆盘联接，其余导向滑块通过转动副与所转动圆盘联接，且绕转动圆盘中心呈120°均匀分布；所述传动螺杆一端通过弹性联轴器与所述步进电机联接，所述传动螺杆另一端有螺纹，与所述螺母块联接，所述螺母块有内螺纹与传动螺杆相配合，所述传动螺杆的转动通过螺纹传动转化为螺母块绕基座圆盘中心的圆周运动；所述螺母快通过转动副与所述转动圆盘联接；所述摆杆通过移动副与所述转动圆盘上的导向滑块分别联接，所述摆杆以所述基座圆盘中心呈环形等角度阵列，所述摆杆一端与基座圆盘通过转动副联接，一端有轴肩和弹簧挡圈定位槽，与所述滚动轴承通过过盈配合联接；所述滚动轴承通过轴肩与弹簧挡圈定位，所述滚动轴承上有力传感器通过力反馈回路与步进电机联接，通过力反馈回路控制步进电机的转动与停止；所述滚动轴承与所述圆料直接接触，所述圆料被定心夹紧后可沿其轴线方向运动；所述基座圆盘与所述转动圆盘通过转动副联接，所述基座圆盘与所述转动圆盘轴线重合，转动圆盘可绕轴线转动，带动所述摆杆摆动，夹紧或松开所述圆料，。

更进一步的，当圆料半径r_bar发生变化后，通过控制步进电机的转动圈数N，可实现该装置的开口大小调整，步进电机转动圈数N通过以下公式确定：

式中，OO₁为摆杆固定铰点O₁与基座圆盘中心点O间的距离，d₀为滚动轴承外圈直径，r_bar为圆料的半径，R₀为导向滑块铰接点与基座圆盘中心点O间的距离，b为滚动轴承的宽度，P为传动螺杆的螺距。