CN104985385A - 多功能机器人轴用柔性工装定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能机器人轴用柔性工装定位系统，包括机座，机座上安装有第一滑轨和第二滑轨，第一滑轨一端安装有旋转夹紧立座，旋转夹紧立座上安装卡盘以及驱动卡盘转动的旋转驱动电机，另一端滑动安装有顶锥立座，顶锥立座上安装有顶锥，第二滑轨上滑动安装有运输合金刀座的取件滑座，取件滑座上安装有承托合金刀座的上料台，上料台上方安装有夹取合金刀座的气夹，取件滑座上还安装有连接并驱动气夹做上下往复运动的取件驱动装置。本发明结构简单，操作方便，调节灵活，具有广大的通用性，满足各种尺寸大小的工件的装夹，整体设备利用率高，节约了大量的人力与时间，提高了粉碎轴与合金刀座的定位生产效率。

Description

多功能机器人轴用柔性工装定位系统

技术领域

本发明涉及焊接设备技术领域，尤其是一种具有高度自动化的多功能机器人轴用柔性工装定位系统。

背景技术

粉碎轴是粉碎机的重要部件，一般由轴、空心管及粉碎合金刀座组成，生产时需要将轴焊接于空心管内，再将一定数量的粉碎刀片焊接于空心管的外管壁上，整体工序繁琐，且焊接工作量大，目前国内生产粉碎轴刀座一般采用人工生产，人工生产存在劳动强度大，效率低，通用性差，设备的一次性资金投入大等缺点，而且存在的生产中笨重的定位工装系统与单一的操作方式，让工装无法灵活的发挥作用，使得不同的工件需要有一套或多套相对应的工装定位系统，这样导致了需要大量的劳动力实现不同尺寸的刀座的定位需要人工装夹到不同的夹具上，而且一个工件往往需要在不同的定位夹具上进行往复的运作，这样费时费力，且多次的定位容易导致难以保证产品的加工精度。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有粉碎轴刀座焊接的加工工艺定位存在的重复定位工装，投入劳动力大，效率低，加工产品相对单一，设备利用率低，设备投入大等缺陷，提供一种高效率的多功能机器人轴用柔性工装定位系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：多功能机器人轴用柔性工装定位系统，包括机座，所述机座上设有相互平行的第一滑轨和第二滑轨，所述第一滑轨一端固定安装有旋转夹紧装置，另一端滑动安装有顶锥装置，所述机座还安装有连接并驱动所述顶锥装置向所述旋转夹紧装置作靠近或远离运动的装夹驱动装置，所述第二滑轨上设有取件装置，所述机座上还设连接并驱动所述取件装置沿所述第二滑轨做来回往复运动的输送驱动装置。所述输送驱动装置采用伺服电机带动的丝杆传动机构，所述放件驱动装置驱动所述取件滑座沿所述第二滑轨来回运动。

所述旋转夹紧装置包括旋转夹紧立座，所述旋转夹紧立座上安装有用于装夹工件一端的卡盘以及驱动所述卡盘转动的旋转驱动电机，所述顶锥装置包括滑动安装于所述第一滑轨上的顶锥立座，所述顶锥立座上安装有用于顶固工件另一端的可转动的顶锥，所述顶锥的顶尖与所述卡盘的中心位于同一高度且同轴设置，所述顶锥立座上安装有连接所述顶锥的气缸，所述气缸驱动所述顶锥向所述旋转夹紧立座方向运动以顶住工件的另一端；所述旋转夹紧立座上朝所述顶锥立座方向的一侧安装有承托工件的左承托架，所述左承托架上下滑动安装于所述旋转夹紧立座上，所述顶锥立座上朝所述旋转夹紧立座方向的一侧安装有承托工件的右承托架，所述右承托架上下滑动安装于所述顶锥立座上。

所述取件装置包括滑动安装于所述第二滑轨上的取件滑座，所述取件滑座上安装有承托合金刀座的上料台，所述上料台上方安装有夹取合金刀座的气夹，所述取件滑座上还安装有连接并驱动所述气夹做上下往复运动的取件驱动装置。所述取件驱动装置驱动所述气夹夹取合金刀座后，输送驱动装置驱动取件滑座沿所述第二滑轨方向移动，使所述气夹位于工件上方，然后所述取件驱动装置驱动所述气夹将合金刀座压在工件上表面。

所述取件驱动装置采用丝杆传动机构，包括安装于所述取件滑座上的伺服电机、丝杆和连接安装所述气夹的连接座，所述丝杆连接所述伺服电机和所述连接座，所述伺服电机驱动所述丝杆带动所述连接座做上下往复运动；所述连接座上还安装有复位弹簧和用于安装所述气夹的安装基板，所述复位弹簧沿垂直方向设置，所述复位弹簧的上端连接所述连接座，所述复位弹簧的下端连接所述安装基板，所述复位弹簧采用矩形弹簧。所述取件滑座的主要作用是将合金刀座压固在工件的上端面等待焊接，该装置由电控设备自动化生产，所述取件驱动装置驱动气夹上下运动的位移是恒定的，即当气夹下压到一定位置的时候，合金刀座与工件的间距理论为0，但是实际误差是不可避免的也避免不了，所以这时会存在压力过大（取件驱动装置实际行程超出实际间隙，容易造成机械抱死）或需要施加压力（间隙大于0不利于焊接成型）使两者接触，这时复位弹簧（柔性加压部份）就会起到作用，把每次加压个大的力用矩形弹簧缓冲掉或未加压到的工件进行补偿加压功能，预防未完全贴合与机械抱死等。通常的的机械结构，存在的加工误差问题在运行中是无法避免，利用弹簧的预压力结合伺服移动加压部份，可一充分的利用到这一点补偿负一下公差与缓冲正以上公差。

所述装夹驱动装置采用齿轮齿条传动机构，包括安装于所述机座上的齿条、安装于所述顶锥立座上的齿轮和驱动电机（或手轮），所述驱动电机（或手轮）驱动齿轮和齿条的咬合带动所述顶锥立座向所述旋转夹紧立座作靠近或远离运动。所述顶锥立座上还安装有锁定所述顶锥立座位置的锁定装置，所述锁定装置为一锁定齿条，通过凸轮结构（摆杆）带动所述锁定齿条上下运动实现所述顶锥立座在所述机座上的锁紧固定与松动。其装夹驱动装置亦可采用丝杆传动机构或气缸、液压缸传动机构。

所述旋转夹紧立座上还安装有连接并调节所述左承托架上下滑动的左调节手柄，所述顶锥立座上安装有连接并调节所述右承托架上下滑动的右调节手柄。

所述卡盘采用三转自定心卡盘，根据需要可更换气卡或油卡。

所述左承托架和所述右承托架上均安装有承托工件自由转动的一对滚轮，所述左承托架上还安装有一对平行于工件轴心的横向滚轮，方便调整工件的横向位置。

所述机座的一侧还安装有合金刀座排料台，所述刀片排料台上安装有存放合金刀座的排料器和运输刀片的自动运输带，所述自动运输带始端连接所述排料器，末端连接所述上料台。其中，所述自动运输带垂直于所述第一滑轨（即与工件的轴心在水平面内相互垂直），所述自动运输带的末端与所述顶锥的顶尖相持平，保证所述气爪抓取的合金刀座落在工件的上端面处，保证自动化生产的开展和简化了自动化生产编程难度和保证生产的精度。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：本发明的多功能机器人轴用柔性工装定位系统主要用于粉碎轴刀座的焊接加工定位，弥补了国内在农用粉碎机轴加工柔性定位的一个空缺。装夹时，人工只需调节旋转夹紧立座和顶锥立座上的调节手柄即可调节左承托架和右承托架上下滑动达到理想预定位置，以配合加工工件的空心管管径大小，最后通过调节装夹驱动装置驱动顶锥立座上的顶锥顶住工件完成装夹任务。其结构简单，操作方便，调节灵活，具有广大的通用性，满足各种尺寸大小的工件的装夹，整体设备利用率高，节约了大量的人力与时间，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构立体示意图；

图2为本发明的整体结构俯视图；

图3为图1中A标示处的放大图；

图4为图1中B标示处的放大图；

图5为图1中C标示处的放大图；

图6为本发明的取件驱动装置结构示意图；

图7为本发明的装夹驱动装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的多功能机器人轴用柔性工装定位系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。其中，文中关于方位的描述以图1作为标准。

如图1-图5所示，多功能机器人轴用柔性工装定位系统，包括机座1，所述机座1上安装有相互平行设置的第一滑轨11和第二滑轨12，所述第一滑轨11的一端固定安装有用于装夹工件8一端的旋转夹紧装置，所述第一滑轨11的另一端滑动安装有用于装夹工件(轴)8另一端的顶锥装置，所述机座1还安装有连接并驱动所述顶锥装置向所述旋转夹紧装置作靠近或远离运动的装夹驱动装置，所述第二滑轨上设有取件装置，所述机座1上还设连接并驱动所述取件装置沿所述第二滑轨做来回往复运动的输送驱动装置。

其中，所述取件装置包括滑动安装于所述第二滑轨12上的取件滑座4，所述取件滑座4上安装有承托合金刀座9的上料台41，所述上料台41上方安装有夹取合金刀座9的气夹42，所述取件滑座4上还安装有连接并驱动所述气夹42做上下往复运动的取件驱动装置，所述取件驱动装置驱动所述气夹42夹取合金刀座9后，沿所述第二滑轨12方向移动所述取件滑座4使所述气夹42位于工件8上方，所述取件驱动装置驱动所述气夹42将刀片压在工件8上表面进行焊接加工。所述旋转夹紧装置包括旋转夹紧立座2，所述旋转夹紧立座2上安装有用于装夹工件8一端的卡盘21以及驱动所述卡盘转动的旋转驱动电机，所述顶锥装置包括滑动安装于所述第一滑轨11上的顶锥立座3，所述顶锥立座3上安装有用于顶固工件8另一端的可转动的顶锥31，所述顶锥的顶尖与所述卡盘21的中心位于同一高度且同轴设置，所述顶锥立座3上安装有连接所述顶锥31的气缸32，所述气缸32驱动所述顶锥31向所述旋转夹紧立座2方向运动以顶住工件8的另一端；所述旋转夹紧立座2上朝所述顶锥立座3方向的一侧安装有承托工件8的左承托架23，所述左承托架23上下滑动安装于所述旋转夹紧立座2上，所述顶锥立座3上朝所述旋转夹紧立座2方向的一侧安装有承托工件8的右承托架33，所述右承托架33上下滑动安装于所述顶锥立座3上，所述左承托架23和所述右承托架33上均安装有承托工件8自由转动的一对滚轮5，所述左承托架23上还安装有一对平行于工件8轴心的横向滚轮6，方便调整工件8的横向位置。

所述旋转夹紧立座2上还安装有连接并调节所述左承托架23上下滑动的左调节手柄，所述顶锥立座3上安装有连接并调节所述右承托架33上下滑动的右调节手柄。

所述卡盘21采用三转自定心卡盘，根据需要可更换气卡或油卡。

所述机座1的一侧还安装有刀片排料台7，所述刀片排料台7上安装有存放刀片的排料器71和运输刀片的自动运输带72，所述自动运输带72始端连接所述排料器71，末端连接所述上料台41。其中，所述自动运输带72垂直于所述第一滑轨11（即与工件的轴心在水平面内相互垂直），所述自动运输带72的末端与所述顶锥31的顶尖相持平，保证所述气爪42抓取的合金刀座9落在工件8的上端面处，所述机座1上还安装有分别测量旋转夹紧立座2和顶锥立座3位置的光幕装置14（和15），保证自动化生产的开展和简化了自动化生产编程难度和保证生产的精度。

如图6所述，所述取件驱动装置采用丝杆传动机构，包括安装于所述取件滑座4上的伺服电机43、丝杆44和连接安装所述气夹42的连接座45，所述丝杆44连接所述伺服电机43和所述连接座45，所述伺服电机43驱动所述丝杆44带动所述连接座45做上下往复运动；所述连接座45上还安装有复位弹簧46和用于安装所述气夹42的安装基板47，所述复位弹簧46沿垂直方向设置，所述复位弹簧46的上端连接所述连接座45，所述复位弹簧46的下端连接安装基板47，所述气夹42与所述安装基板47采用螺钉连接，气夹42的安装位置可以通过长孔进行调节；所述复位弹簧46采用矩形弹簧。所述取件滑座4的主要作用是将刀片压固在工件的上端面等待焊接，该装置由电控设备自动化生产，所述取件驱动装置驱动气夹上下运动的位移是恒定的，即当气夹下压到一定位置的时候，合金刀座9与工件8的间距理论为0，但是实际误差是不可避免的也避免不了，所以这时会存在压力过大或需要施加压力使两者接触的情况，这时复位弹簧（柔性加压部份）就会起到作用，把每次加压个大的力用矩形弹簧缓冲掉或未加压到的工件进行补偿加压功能，预防未完全贴合与机械抱死等。通常的的机械结构，存在的加工误差问题在运行中是无法避免，利用弹簧的预压力结合伺服移动加压部份，可一充分的利用到这一点补偿负一下公差与缓冲正以上公差。

如图7所示，所述机座1还安装有连接并驱动所述顶锥立座3向所述旋转夹紧立座2作靠近或远离运动的装夹驱动装置34。所述装夹驱动装置34采用齿轮齿条传动机构，包括安装于所述机座1上的齿条13、安装于所述顶锥立座上的齿轮和驱动电机（或手轮341），所述驱动电机（或手轮341）驱动齿轮和齿条的咬合带动所述顶锥立座3向所述旋转夹紧立座作靠近或远离运动。所述顶锥立座3上还安装有锁定所述顶锥立座位置的锁定装置（齿条342），通过凸轮结构（摆杆343）带动所述锁定齿条上下运动实现所述顶锥立座3在所述机座1上的锁紧固定与松动。其装夹驱动装置34亦可采用丝杆传动机构或气缸、液压缸传动机构。

以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (10)

1.多功能机器人轴用柔性工装定位系统，包括机座，其特征在于，所述机座上设有相互平行的第一滑轨和第二滑轨，所述第一滑轨一端固定安装有旋转夹紧装置，所述第一滑轨另一端滑动安装有顶锥装置，所述机座还安装有连接并驱动所述顶锥装置向所述旋转夹紧装置作靠近或远离运动的装夹驱动装置，所述第二滑轨上设有取件装置。

2.根据权利要求1所述的多功能机器人轴用柔性工装定位系统，其特征在于，所述取件装置包括滑动安装于所述第二滑轨上的取件滑座，所述取件滑座上安装有承托合金刀座的上料台，所述上料台上方安装有夹取合金刀座的气夹，所述取件滑座上还安装有连接并驱动所述气夹做上下往复运动的取件驱动装置。

3.根据权利要求1所述的多功能机器人轴用柔性工装定位系统，其特征在于，所述旋转夹紧装置包括卡盘以及驱动所述卡盘转动的旋转驱动电机。

4.根据权利要求1所述的多功能机器人轴用柔性工装定位系统，其特征在于，所述顶锥装置包括可转动的顶锥和连接所述顶锥的气缸，所述气缸驱动所述顶锥向所述旋转夹紧立座方向运动以顶住工件。

5.根据权利要求3所述的多功能机器人轴用柔性工装定位系统，其特征在于，所述旋转夹紧装置还包括有固定安装于所述机座上的旋转夹紧立座，所述卡盘和所述旋转驱动电机安装于所述旋转夹紧立座上，所述旋转夹紧立座上还安装有承托工件的左承托架，所述左承托架上下滑动安装于所述旋转夹紧立座上。

6.根据权利要求4所述的多功能机器人轴用柔性工装定位系统，其特征在于，所述顶锥装置还包括有滑动安装于所述第一滑轨上的顶锥立座，

所述顶锥和气缸安装于所述顶锥立座上，所述顶锥立座上还安装有承托工件的右承托架，所述右承托架上下滑动安装于所述顶锥立座上。

7.根据权利要求4所述的多功能机器人轴用柔性工装定位系统，其特征在于，所述顶锥立座上还安装有锁定所述顶锥立座位置的锁定装置。

8.根据权利要求2所述的多功能机器人轴用柔性工装定位系统，其特征在于，所述取件驱动装置包括安装于所述取件滑座上的伺服电机、丝杆和连接安装所述气夹的连接座，所述丝杆连接所述伺服电机和所述连接座，所述伺服电机驱动所述丝杆带动所述连接座做上下往复运动。

9.根据权利要求8所述的多功能机器人轴用柔性工装定位系统，其特征在于，所述连接座上还安装有复位弹簧和用于安装所述气夹的安装基板，所述复位弹簧的一端连接所述连接座，所述复位弹簧的另一端连接所述安装基板。

10.根据权利要求2所述的多功能机器人轴用柔性工装定位系统，其特征在于，所述机座的一侧还安装有合金刀座排料台，所述合金刀座排料台上安装有存放合金刀座的排料器和运输合金刀座的自动运输带，所述自动运输带始端连接所述排料器，末端连接所述上料台。