CN109940185B - 一种直驱式卡盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直驱式卡盘,包括基座、卡盘和直驱力矩电机;所述直驱力矩电机设置于基座上;所述卡盘固定在直驱力矩电机的输出轴上。本发明通过直驱力矩电机来直接驱动卡盘转动,没有传动结构,这样就能够消除传统卡盘传动中齿轮与齿轮之间的间隙,避免齿轮间的磨损,从而使得加工工件的精度提高,通过直驱力矩电机直接驱动卡盘转动,传动效率可达到99.99%;直驱力矩电机控制稳定性好,惯量比小,控制卡盘转动的误差小,扭转刚性好,反映迅速,能够解决传统电机的滞后性;而且直驱力矩电机中间是空心的,空心部分可以用来穿越加工工件及后卡。
Description
技术领域
本发明属于卡盘技术领域,具体涉及一种直驱式卡盘。
背景技术
各种金属材质的管料、型材的加工,广泛采用专业激光切管机或板管一体机。客户很关注管材加工时夹紧力稳定性、可靠性、工件加工精度。传统卡盘采用伺服电机、减速机、主动齿轮和被动齿轮,在加工的时候减速机、主动齿轮和被动齿轮之间因为齿与齿之间安装及本身加工问题,产生间隙,从而影响加工工件的精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种直驱式卡盘,能够消除传统卡盘传动中齿轮与齿轮之间的间隙,从而使得加工工件的精度提高。
实现本发明目的的技术方案是:
一种直驱式卡盘,包括基座、卡盘和直驱力矩电机;所述直驱力矩电机设置于基座上;所述卡盘固定在直驱力矩电机的输出轴上。
进一步地,所述直驱力矩电机包括壳体,固定于基座上;定子,设置于壳体上;转子,与输出轴相连或者与输出轴为一整体部件,用于驱动卡盘转动;编码器,设置于定子上,用于检测转子的转动信息,从而反馈卡盘的旋转的位置。
进一步地,所述卡盘的端面上设有至少一对对称设置的卡爪;所述卡盘内设有用于驱动卡爪运动的驱动机构。
进一步地,任意不同的两对卡爪之间形成高度差。
进一步地,所述驱动机构的数量至少设有一个,且一个驱动机构至少能够驱动一个或一个以上的卡爪运动。
进一步地,所述驱动机构包括至少两个滑块,均可滑动地与卡盘连接,用于安装卡爪,该滑块的底部的一端设有导向轴,且滑块的数量与卡爪的数量相同;一法兰,处于上述滑块的下方,该法兰上设有弧形导向槽和弧形容置槽,上述导向轴设置于该弧形导向槽内;一动力源,处于上述法兰的下方,该动力源的一端设有限位轴、另一端设有驱动轴;所述限位轴设置于上述弧形容置槽内,该驱动轴设置于法兰的端面上。
进一步地,所述卡爪包括卡套,设置于滑块上,该卡套的一端设有卡槽,卡槽的相对两个槽壁上均设有插孔;销轴,设置于卡槽内,且该销轴的相对两端分别设置于两个插孔内;滚轴,套设于上述销轴上;两个偏心套;分别套设于上述销轴的相对两端上,且均处于插孔内。
进一步地,所述卡套上设有两个与插孔相连通的锁紧孔,两个锁紧孔分别设置于插孔的两侧且相对设置,所述两个锁紧孔内均设有锁紧螺栓,且两个锁紧螺栓均顶紧偏心套。
进一步地,所述偏心套上设有限位槽,该限位槽的横截面呈月牙型;所述两个锁紧螺栓均顶在该限位槽的区域内。
进一步地,所述偏心套的一端设有调整块,该调整块处于卡套的外部。
采用了上述技术方案,本发明具有以下的有益效果:(1)本发明通过直驱力矩电机来直接驱动卡盘转动,没有齿轮结构,这样就能够消除传统卡盘传动中齿轮与齿轮之间的间隙,避免齿轮间的磨损,从而使得加工工件的精度提高,通过直驱力矩电机直接驱动卡盘转动,传动效率可达到99.99%;直驱力矩电机控制稳定性好,惯量比小,控制卡盘转动的误差小,扭转刚性好,反映迅速,能够解决传统电机的滞后性;而且直驱力矩电机中间是空心的,空心部分可以用来穿越加工工件及后卡。
(2)本发明中编码器采用最高性能的光学编码器,它提供数字位置反馈,具有优越的计量学,高速度和高可靠性,能够精确的反馈卡盘旋转的位置。
(3)本发明通过卡爪可以将工件加紧在卡盘上进行加工,驱动机构用于驱动卡爪,来实现卡爪加紧或松开工件。
(4)本发明中相邻两个所述卡爪之间形成高度差,这样可以保证多个卡爪都能加紧工件,避免相互干扰。
(5)本发明通过动力源使驱动轴运动,由于驱动轴处于弧形容置槽内,且在运动时会抵住弧形容置槽的一端,此时驱动轴会带动法兰转动,又由于导向轴处于弧形导向槽内,所以在法兰转动的时候,弧形导向槽迫使导向轴沿在卡盘的径向上运动,从而使得滑块子卡盘的径向上运动,即实现带动卡爪移动来加紧或松开工件。
(6)本发明的卡爪通过滚轴来夹紧工件,通过转动偏心套带动销轴转动,从而实现对滚轴的微调,从而能够调节卡爪的夹持精度。
(7)本发明通过两个锁紧螺栓和限位槽的配合,可以固定住偏心套的位置,防止在夹工件时偏心套转动。
(8)本发明通过转动调整块实现偏心套的转动,操作方便。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的主视图;
图3为图2中A-A向剖视图;
图4为本发明中驱动机构的结构示意图;
图5为本发明中驱动机构的侧视图;
图6为本发明中卡爪的结构示意图;
图7为本发明中卡爪的主视图;
图8为图7中B-B向剖视图;
图9为图7中C-C向剖视图;
图10为本发明中偏心套的结构示意图;
图11为本发明中偏心套的主视图;
图12为本发明的另一种结构示意图;
图13为图12中驱动机构的结构示意图;
图14为图13的后视图;
图15为图12中两个法兰的连接示意图。
附图中,基座1,卡盘2,直驱力矩电机3,壳体31,定子32,转子33,编码器34,卡爪4,卡套41,卡槽411,滚轴42,卡柱421,偏心套43,调整块431,限位槽432,锁紧孔44,锁紧螺栓441,销轴45,驱动机构5,滑块51,导向轴511,法兰52,弧形导向槽521,弧形容置槽522,动力源53,限位轴531,驱动轴532,通孔54,弧形位移槽55。
具体实施方式
(实施例1)
见图1至图11,本实施例的直驱式卡盘,包括基座1、卡盘2和直驱力矩电机3。基座1用来支撑卡盘2并安装在激光设备上,直驱力矩电机3设置于基座1上并且直驱力矩电机3的输出轴与卡盘2相连,用于直接驱动卡盘2转动,直驱力矩电机3具有转动惯量小,能适应高转速运转,加工效率高的特性。
本实施例中的直驱力矩电机3的中间是空心的,与卡盘2的中部相贯通,这样卡盘2上的工件可以直接贯穿至卡盘2的后方,从而便于对工件加工以及后卡。具体地,直驱力矩电机3包括壳体31、定子32、转子33和编码器34,壳体31通过螺钉固定于基座1上,定子32设置于壳体31上,转子33与输出轴相连或者与输出轴为一整体部件,用于驱动卡盘2转动,编码器34设置于定子32上,用于检测转子的转动信息,从而反馈卡盘2的旋转的位置,本实施例中的编码器34采用光学编码器,光学编码器与外部控制器通信相连,用于接受光学编码器反馈的信息,以控制直驱力矩电机3的启停,从而调整卡盘2的旋转的位置,以方便对工件的加工,从而保证加工精度。
驱动机构5的数量至少设有一个,且一个驱动机构5至少能够驱动一个或一个以上的卡爪运动。在本实施例中卡盘2的端面上安装有对称设置的两个卡爪4,卡盘2内设有一个用于驱动两个卡爪4同时运动的驱动机构5,通过驱动机构5,卡爪4可以快速调整和精准定位,适应加工不同规格的管材,适应性好。
具体地,驱动机构5包括两个滑块51、一个法兰52和一个动力源53,两个滑块51以卡盘2中心线相互对称,均可滑动地与卡盘2连接,卡盘2上设有与滑块51连接的滑轨,两个滑块51均用于安装卡爪4,且两个滑块51的底部的一端均设有导向轴511;法兰52处于上述滑块51的下方并安装在卡盘的转动轴上,该法兰52上设有弧形导向槽521和弧形容置槽522,上述导向轴511设置于该弧形导向槽521内,通过导向轴511和弧形导向槽521的相互作用,可以实现滑块51的来回滑动;动力源53处于上述法兰52的下方,动力源53为气缸或油缸,本实施例优选为气缸,该动力源53的一端设有限位轴531、另一端设有驱动轴532,限位轴531设置于上述弧形容置槽522内,该驱动轴532固定在法兰52的端面上。当动力源53的驱动轴532带动法兰52逆时针转动时,在弧形导向槽521的作用下,迫使导向轴511向卡盘2的轴心运动,此时两个滑块51就会带着卡爪4相互靠近,从而夹紧工件,当动力源53的驱动轴532带动法兰52顺时针转动时,在弧形导向槽521的作用下,迫使导向轴511背向卡盘2的轴心运动,此时两个滑块51就会带着卡爪4相互远离,从而松开工件。
要说明的是,气缸的气路采用但不限于配气环进气结构,在装夹零件时卡盘不能转动;夹紧零件后通过气路中的逆止阀,实现气路单向保压,保压时间可长达12小时以上,可使产品加工时不受突然断气影响。
卡爪4包括卡套41、销轴45、滚轴42和两个偏心套43,卡套41固定在滑块51上,且该卡套41的一端设有卡槽411,卡槽411的相对两个槽壁上均设有插孔;销轴45设置于卡槽411内,且该销轴45的相对两端分别安装在两个插孔内;滚轴42套设于上述销轴45上,滚轴42能够以销轴45的轴心转动,通过滚轴42,可使工件在连续加工状态下,动作顺畅,表面无损伤;两个偏心套43分别套设于销轴的相对两端上,且两个偏心套43均处于插孔内,偏心套43的一端设有调整块431,该调整块431处于卡套41的外部。
卡套41的两侧均设有两个与插孔相连通的锁紧孔44,两个锁紧孔44分别设置于插孔的两侧且相对设置,例如两个锁紧孔44的轴心线处于同一水平线上,两个锁紧孔44内均设有锁紧螺栓441,且两个锁紧螺栓441均顶紧偏心套43。偏心套43上设有限位槽432,该限位槽432的横截面呈月牙型;两个锁紧螺栓441均顶在该限位槽432的区域内,月牙型的限位槽432能够保证偏心套43转动至任意位置时,两个锁紧螺栓441都能将偏心套锁住,防止其发生不必要的转动,从而保证卡爪对工件的夹持精度。
当滚轴42需要调整时,只需松开锁紧螺栓441,转动调整块431来调整偏心套43,这样就可调节夹持精度;锁紧螺栓441只起防止偏心套转动的作用,夹持工件时滚轴42上的承载力作用到了偏心套43与卡爪4头端的配合面上,由原来的点支撑变成了面支撑,卡爪夹持、松开时,就可承受更大的承载力,且不会引起变形。
(实施例2)
见图12至图15,本实施例的结构与实施例1基本相同,不同之处在于:本实施例中卡爪4的数量设为四个,四个卡爪4两两对称,即为两对卡爪4,相邻两个卡爪4之间形成高度差,以保证卡爪动作互不干涉,例如一对高位卡爪4a和一对低位卡爪4b;驱动机构5设为两个,每个驱动机构5用于驱动一对卡爪,两个驱动机构相互独立,例如第一驱动机构5a驱动高位卡爪4a,第二驱动机构5b驱动低位卡爪4b。本发明夹紧定位精度高,重复定位精度高,夹持力稳定可靠的特性,卡爪两两联动,夹持范围大,卡爪可以快速调整和精准定位,适应加工不同规格的管材,适应性好。
要说明的是,第一驱动机构5a的第一法兰52a处于第二驱动机构5b的第二法兰52b的下方,为保证两个驱动机构能够相互独立工作且又互不干,第二法兰52b上开设有两个通孔54,第一法兰52a上的弧形导向槽521处于该通孔54的区域内;而第一法兰52a上设有弧形位移槽55,弧形位移槽55的结构与第二法兰52b的运动轨迹保持一致,这样第二驱动机构5b中的第二驱动轴穿过该弧形位移槽55与第二法兰52b固定连接。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种直驱式卡盘,其特征在于:包括基座(1)、卡盘(2)和直驱力矩电机(3);所述直驱力矩电机(3)设置于基座(1)上;所述卡盘(2)固定在直驱力矩电机(3)的输出轴上;所述卡盘(2)的端面上设有至少一对对称设置的卡爪(4);所述卡盘(2)内设有用于驱动卡爪(4)运动的驱动机构(5);所述驱动机构(5)的数量至少设有一个,且一个驱动机构(5)至少能够驱动一个或一个以上的卡爪(4)运动;所述卡爪(4)包括
卡套(41),设置于滑块(51)上,该卡套(41)的一端设有卡槽(411),卡槽(411)的相对两个槽壁上均设有插孔;
销轴(45),设置于卡槽(411)内,且该销轴(45)的相对两端分别设置于两个插孔内;
滚轴(42),套设于上述销轴(45)上;
两个偏心套(43);分别套设于上述销轴(45)的相对两端上,且均处于插孔内;所述偏心套(43)的一端设有调整块(431),该调整块(431)处于卡套(41)的外部;
所述卡套(41)上设有两个与插孔相连通的锁紧孔(44),两个锁紧孔(44)分别设置于插孔的两侧且相对设置,所述两个锁紧孔(44)内均设有锁紧螺栓(441),且两个锁紧螺栓(441)均顶紧偏心套(43)。
2.根据权利要求1所述的一种直驱式卡盘,其特征在于:所述直驱力矩电机(3)包括
壳体(31),固定于基座(1)上;
定子(32),设置于壳体(31)上;
转子(33),与输出轴相连或者与输出轴为一整体部件;
编码器(34),设置于定子(32)上,用于检测转子的转动信息,从而反馈卡盘(2)的旋转的位置。
3.根据权利要求1所述的一种直驱式卡盘,其特征在于:任意不同的两对卡爪(4)之间形成高度差。
4.根据权利要求1所述的一种直驱式卡盘,其特征在于:所述驱动机构(5)包括至少两个滑块(51),均可滑动地与卡盘(2)连接,用于安装卡爪(4),该滑块(51)的底部的一端设有导向轴(511),且滑块(51)的数量与卡爪(4)的数量相同;
一法兰(52),处于上述滑块(51)的下方,该法兰(52)上设有弧形导向槽(521)和弧形容置槽(522),上述导向轴(511)设置于该弧形导向槽(521)内;
一动力源(53),处于上述法兰(52)的下方,该动力源(53)的一端设有限位轴(531)、另一端设有驱动轴(532);所述限位轴(531)设置于上述弧形容置槽(522)内,该驱动轴(532)设置于法兰(52)的端面上。
5.根据权利要求1所述的一种直驱式卡盘,其特征在于:所述偏心套(43)上设有限位槽(432),该限位槽(432)的横截面呈月牙型;所述两个锁紧螺栓(441)均顶在该限位槽(432)的区域内。
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