CN109866244A - 一种电动取料夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动取料夹具，包括底座、导轨、滑块、夹件、步进电机、齿轮、齿条、绝对值码盘和读数头，所述底座为支撑机构，所述导轨、滑块、齿轮和齿条组成动力传动机构，所述步进电机提供动力，驱动所述夹件进行物料的夹取工作，并所述通过所述绝对值码盘和读数头获取步进电机的输出轴转动位置，从而精确控制夹件的运动，其具有成本低廉、适应性广、夹取精度高、体积小与稳定性高等优点。

Description

一种电动取料夹具

技术领域

本发明涉及机械自动化技术领域，特别是涉及一种电动取料夹具。

背景技术

随着经济的发展，社会不断的进步，要想不落后，不被淘汰，机械自动化是企业的发展已成为必然。在自动化设备中，夹取物料的夹具不断更新，不断完善，不断简化结构与降低成本，从而减少劳动力、降低产品成本。其中，电动夹具凭借其自身的电动控制优势，在自动化设备中广泛应用。而电动夹具是自动化设备的关键，在其中起着非常重要的作用。其中电动夹具作为自动化设备的手部，是自动化设备的核心部件。电动夹具的制造成本、适用性、夹取精度与反馈、稳定性、减少夹具体积是整个电动夹具需要解决的问题。

现有的电动夹具通常是专为工件设计且需配合外部传感器才可提供完整的取料作业，但由于配合外部传感器的安装，电动夹具的体积会较大且结构复杂，这严重地影响电动夹具的适用性，对自动化设备的整体结构和适应性方面产生很大的限制。

发明内容

基于此，本发明的目的在于解决现有技术中电动取料夹具所存在的缺陷，提供种自动化设备夹取物料的电动夹具装置，步进电机结合绝对值码盘及读数头实现造价低廉的控制及反馈系统，有利于夹具在控制下适配不同尺寸的工件的夹取，精确反馈夹具的状态。

一种电动取料夹具，包括：

底座；

导轨，所述导轨为直线导轨，固设在所述底座上；

滑块，两所述滑块对称滑动设置在所述导轨上；

夹件，成对的夹件对称设置在所述导轨上并与所述滑块固接；

步进电机，所述步进电机设置在所述底座上；

齿轮，所述齿轮固接在所述步进电机的输出轴；

齿条，两所述齿条对称设置在所述齿轮的两侧，并同时与所述齿轮啮合，所述两齿条分别与一所述滑块固接；

绝对值码盘，所述绝对值码盘固接在所述步进电机的输出轴，与所述齿轮同步转动；

读数头，所述读数头设置在所述底座上并与所述绝对值码盘相对应，用于读取所述绝对值码盘的数字码。

作为上述电动取料夹具的进一步改进，所述导轨设置在所述底座的正面，所述步进电机设置在所述底座的底面，所述步进电机的输出轴穿过所述底座并位于所述导轨的中部下方。

作为上述电动取料夹具的进一步改进，所述两齿条设置在所述导轨的两侧。

作为上述电动取料夹具的进一步改进，还包括连接架，所述两滑块上均设置有一所述连接架，所述夹件和齿条分别与所述连接架固接。

作为上述电动取料夹具的进一步改进，所述连接架设置在所述滑块的顶面，所述连接架的边缘向下弯曲，所述夹件和齿条分别与所述连接架向下弯曲的部分固接。

作为上述电动取料夹具的进一步改进，所述齿条的外侧向上竖起有连接部，所述连接部与所述连接架向下弯曲的部分固接。

作为上述电动取料夹具的进一步改进，所述夹件内侧的中部设置有圆弧凹部。

作为上述电动取料夹具的进一步改进，所述夹件的远离滑块的末端设置向对侧的夹件弯曲的尖锐部。

作为上述电动取料夹具的进一步改进，所述夹件与所述滑块的连接端为夹件宽度最大的部分。

作为上述电动取料夹具的进一步改进，所述夹件与所述滑块连接端的底部设置有避空凹位。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本发明所述电动取料夹具包括底座、导轨、滑块、夹件、步进电机、齿轮、齿条、绝对值码盘和读数头，所述底座为支撑机构，所述导轨、滑块、齿轮和齿条组成动力传动机构，所述步进电机提供动力，驱动所述夹件进行物料的夹取工作，并所述通过所述绝对值码盘和读数头获取步进电机的输出轴转动位置，从而精确控制夹件的运动，其具有成本低廉、适应性广、夹取精度高、体积小与稳定性高等优点。

2、所述导轨和步进电机分别设置在所述底座的正面和底面，能够节省整个夹具的体积更小，结构更加紧密。

3、所述夹件和齿条均通过所述连接架安装在所述滑块上，使得夹具的拆装和维修更加方便。

4、所述连接架设置在滑块的顶面，并通过向下弯曲的边缘创造出与所述夹件和齿条连接的空间，使夹具的结构更加紧凑和稳定。

5、所述夹件内侧的中部设置有圆弧凹部，能够能加稳固地夹取工件。

6、所述夹件末端的尖锐部能够进一步加强夹件夹取工件时的稳定性。

7、所述夹件与所述滑块的连接端为夹件宽度最大的部分，使夹件的刚性更强，不易变形。

8、所述夹件与所述滑块连接端的底部设置有避空凹位，能够更好地与夹具的其它部件配合连接，也减轻了夹具的重量。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明所述电动取料夹具的主视图；

图2为本发明所述电动取料夹具的后视图；

图3为本发明所述电动取料夹具的侧视图；

图4为本发明所述电动取料夹具的立体图；

图5为本发明所述电动取料夹具的另一立体图；

图6为本发明所述电动取料夹具的工作状态图。

具体实施方式

现在参看后文中的附图，更完整地描述本发明，在图中，显示了本发明的实施例。然而，本发明可体现为多种不同的形式，并且不应理解为限于本文中所提出的特定实施例。确切地说，这些实施例用于将本发明的范围传达给本领域的技术人员。

除非另外限定，否则，本文中所使用的术语(包括技术性和科学性术语)应理解为具有与本发明所属的领域中的技术人员通常所理解的意义相同的意义。而且，要理解的是，本文中所使用的术语应理解为具有与本说明书和相关领域中的意义一致的意义，并且不应通过理想的或者过度正式的意义对其进行解释，除非本文中明确这样规定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图3所示，图1为本发明所述电动取料夹具的主视图；图2为本发明所述电动取料夹具的后视图；图3为本发明所述电动取料夹具的侧视图。

本发明提供了一种电动取料夹具，底座1、导轨2、滑块3、夹件4、步进电机5、齿轮6、齿条7、绝对值码盘8和读数头9，所述底座1为支撑机构，所述导轨2、滑块3、齿轮6和齿条7组成动力传动机构，所述步进电机5提供动力，驱动所述夹件4进行物料的夹取工作，并所述通过所述绝对值码盘8和读数头9获取步进电机5的输出轴转动位置，从而精确控制夹件4的运动，其具有成本低廉、适应性广、夹取精度高、体积小与稳定性高等优点。

如图4和图5所示，图4为本发明所述电动取料夹具的立体图；图5为本发明所述电动取料夹具的另一立体图。

以下分别对本实施例电动取料夹具的各个组成部分进行详细描述。

所述底座1为基础支撑元件，本申请实施例的其余元件均在所述底座1的基础上安装。具体地，所述底座1包括导轨支撑部11和电机支撑部12，为了起到较好的支撑作用，所述导轨支撑部11与所述导轨2的形状大小大致相同，所述电机支撑部12与所述步进电机5的形状大小也较为接近。

所述导轨2为直线导轨，固设在所述底座1上。具体地，所述导轨2的两端各通过一支撑柱21与所述底座1固接，使导轨2能够稳固地安装到所述底座1上。在本实施例中，所述导轨2设置在所述底座1的正面，具体地，所述导轨2的两端均设置有一所述支撑柱21，通过所述支撑住21设置在所述导轨支撑部11上。

两所述滑块3对称滑动设置在所述导轨2上，所述两滑块3能够在所述导轨2上进行对称的直线滑动。所述滑块3用于带动所述夹件4，使所述夹件4完成工件的夹取动作。另外，所述滑块3是通过所述齿条7带动的，通过齿条7能够让滑块进行指定幅度的滑动，从而使夹件4能够进行精准的运动。

作为优选的实施例，本申请实施例包括连接架10，所述两滑块3上均设置有一所述连接架10，所述夹件4和齿条7分别与所述连接架10固接。具体地，所述连接架10设置在所述滑块3的顶面，所述连接架10的边缘向下弯曲，所述夹件4和齿条7分别与所述连接架10向下弯曲的部分固接。

所述夹件4用于与工件直接接触并实现夹持工件的工作。成对的所述夹件4对称设置在所述导轨2上并与所述滑块3固接，所述夹件4与所述滑块3一一对应设置。所述夹件4的形状呈对称设置，在本实施例中，所述夹件4内侧的中部设置有圆弧凹部41，且所述夹件4的远离滑块的末端设置向对侧的夹件弯曲的尖锐部42，该结构的夹件4能够使两相对的夹件4在夹持工件时与工件有更好的配合度，夹持更加稳固。

作为优选的实施例，所述夹件4与所述滑块3的连接端为夹件宽度最大的部分，该结构能够增强夹件4的刚性，也增大了夹件4与外部零件的接触面积，使夹件4的强度更高，安装之后更加稳固。

作为优选的实施例，所述夹件4与所述滑块3连接端的底部设置有避空凹位43，该设置能够让所述夹件4具有更好的匹配作用，避免与底座1、导轨2等零件有空间上的冲突，同时，也能够减轻夹具的整体重量。

所述步进电机5为动力元件，用于提供夹件4移动的动力，所述步进电机设置在所述底座1上，在本实施例中，所述步进电机5设置在所述底座的底面，所述步进电机5的输出轴穿过所述底座并位于所述导轨的中部下方。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。因此，采用步进电机能够与所述绝对值码盘8和读数头9配合达到精确控制夹具工作的效果。

所述齿轮6固接在所述步进电机5的输出轴，通过所述步进电机5来驱动，将步进电机5的动力传递出来。

所述齿条7用于将所述步进电机5转动转化为滑块3的直线运动，两所述齿条7对称设置在所述齿轮6的两侧，并同时与所述齿轮6啮合，所述两齿条7分别与一所述滑块固接。具体地，所述齿条7朝向所述齿轮6的一侧设置有与所述齿轮6啮合的齿牙，且所述两个齿条7的各个齿牙以齿轮6为中心对称。在本实施例中，所述齿条7的外侧向上竖起有连接部，所述连接部与所述连接架10向下弯曲的部分固接。

所述绝对值码盘8固接在所述步进电机5的输出轴，与所述齿轮6同步转动。所述绝对值码盘8上设有相应的码道，能直接给出与角位置相对应的数字码。

所述读数头9设置在所述底座1上并与所述绝对值码盘8相对应，用于读取所述绝对值码盘8的数字码。

工作原理：所述步进电机5与读数头9的通讯线将接入同一个电机驱动器，在电机驱动器的控制下，实现电动取料夹具的夹取作业。

本发明所述电动取料夹具在步进电机5通电后，步进电机5输出轴转动将驱动齿轮6转动，齿轮6转动将驱动两个齿条7相对移动，齿条7将驱动滑块3在直线导轨2上相对移动，从而实现夹件4之间相对移动。由于齿轮6与绝对值码盘8之间的位置是固定的，当齿轮6转动时，读数头9可读取绝对值码盘8上的码道，并在电机驱动器的计算下获知当前步进电机5的输出轴的位置，从而通过控制步进电机5的输出轴位置，控制两个夹件4之间的距离，提供电动取料夹具较广泛的适用性。

在夹取工件前，所述步进电机5逆时针转动，而所述滑块3及夹件4在直线导轨2上相互远离，当滑块3运动至直线导轨2的左右限位时，电机驱动器将记录下当前读数头9可读取绝对值码盘8上的码道读数作为电动取料夹具的起始位置，此时电动取料夹具的夹件4处于释放状态。

如图6所示，图6为本发明所述电动取料夹具的工作状态图。

当需夹具某尺寸的宽度的工件100时，电机驱动器将直线导轨2总行程减去工件100宽度的一半数值转换为齿轮6转动的齿数，再转换为步进电机5脉冲数，最后换算为绝对值码盘8的目标位置，控制步进电机5顺时针转动至目标位置后，保持步进电机5的通电状态与使能，从而使得电动取料夹具的夹具件4之间有力矩可以夹持住工件100，提供电动取料夹具较好的稳定性。

由于电动取料夹具采用步进电机5结合绝对值码盘8及读数头9实现控制与反馈系统，相比采用伺服电机的设计方案制造成本较为低廉。

相比于现有技术，本申请实施例电动取料夹具具有如下技术效果或者优点：

1、本发明所述电动取料夹具包括底座、导轨、滑块、夹件、步进电机、齿轮、齿条、绝对值码盘和读数头，所述底座为支撑机构，所述导轨、滑块、齿轮和齿条组成动力传动机构，所述步进电机提供动力，驱动所述夹件进行物料的夹取工作，并所述通过所述绝对值码盘和读数头获取步进电机的输出轴转动位置，从而精确控制夹件的运动，实现了造价低廉的控制及反馈系统，有利于夹具在控制下适配不同尺寸的工件的夹取，精确反馈夹具的状态，还有电动结构紧密、成本低廉、适应性广、夹取精度高、体积小与稳定性高等优点。

2、所述导轨和步进电机分别设置在所述底座的正面和底面，能够节省整个夹具的体积更小，结构更加紧密。

3、所述夹件和齿条均通过所述连接架安装在所述滑块上，使得夹具的拆装和维修更加方便。

4、所述连接架设置在滑块的顶面，并通过向下弯曲的边缘创造出与所述夹件和齿条连接的空间，使夹具的结构更加紧凑和稳定。

5、所述夹件内侧的中部设置有圆弧凹部，能够能加稳固地夹取工件。

6、所述夹件末端的尖锐部能够进一步加强夹件夹取工件时的稳定性。

7、所述夹件与所述滑块的连接端为夹件宽度最大的部分，使夹件的刚性更强，不易变形。

8、所述夹件与所述滑块连接端的底部设置有避空凹位，能够更好地与夹具的其它部件配合连接，也减轻了夹具的重量。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动取料夹具，其特征在于，包括：

底座；

导轨，所述导轨为直线导轨，固设在所述底座上；

滑块，两所述滑块对称滑动设置在所述导轨上；

夹件，成对的夹件对称设置在所述导轨上并与所述滑块固接；

步进电机，所述步进电机设置在所述底座上；

齿轮，所述齿轮固接在所述步进电机的输出轴；

齿条，两所述齿条对称设置在所述齿轮的两侧，并同时与所述齿轮啮合，所述两齿条分别与一所述滑块固接；

绝对值码盘，所述绝对值码盘固接在所述步进电机的输出轴，与所述齿轮同步转动；

读数头，所述读数头设置在所述底座上并与所述绝对值码盘相对应，用于读取所述绝对值码盘的数字码。

2.根据权利要求1所述的电动取料夹具，其特征在于：所述导轨设置在所述底座的正面，所述步进电机设置在所述底座的底面，所述步进电机的输出轴穿过所述底座并位于所述导轨的中部下方。

3.根据权利要求2所述的电动取料夹具，其特征在于：所述两齿条设置在所述导轨的两侧。

4.根据权利要求1所述的电动取料夹具，其特征在于：还包括连接架，所述两滑块上均设置有一所述连接架，所述夹件和齿条分别与所述连接架固接。

5.根据权利要求4所述的电动取料夹具，其特征在于：所述连接架设置在所述滑块的顶面，所述连接架的边缘向下弯曲，所述夹件和齿条分别与所述连接架向下弯曲的部分固接。

6.根据权利要求5所述的电动取料夹具，其特征在于：所述齿条的外侧向上竖起有连接部，所述连接部与所述连接架向下弯曲的部分固接。

7.根据权利要求1所述的电动取料夹具，其特征在于：所述夹件内侧的中部设置有圆弧凹部。

8.根据权利要求1所述的电动取料夹具，其特征在于：所述夹件的远离滑块的末端设置向对侧的夹件弯曲的尖锐部。

9.根据权利要求1所述的电动取料夹具，其特征在于：所述夹件与所述滑块的连接端为夹件宽度最大的部分。

10.根据权利要求1所述的电动取料夹具，其特征在于：所述夹件与所述滑块连接端的底部设置有避空凹位。