CN110479931A - 一种用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，包括手抓式气动叶片夹具、以及与手抓式气动叶片夹具连接的空间6自由度位置调整装置；空间6自由度位置调整装置包括旋转调整机构、基座推移板组件、升降推移板组件和升降推移架组件；本发明能够实现对薄板类叶片的自动夹持，并通过位置调整装置对叶片的空间姿态进行调整，修正叶片的姿态偏差；同时根据辊轧工艺要求，位置调整装置将对叶片夹具进行位置驱动，实现叶片的连续高精度辊轧成型；在进行在辊轧工艺中，手抓式气动叶片夹具能够快速装夹叶片，尤其在大批量生产多次反复装夹中，其位置调整装置能确保叶片姿态的精确统一，极大提高产品合格率。

Description

一种用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自 由度位置调整装置

技术领域

本发明涉及辊轧机械技术领域，尤其涉及一种用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置。

背景技术

现有的辊轧机械夹具，普遍采用手动、间断装夹的叶片安装方式，由于无法连续装夹，面对大批量生产任务时，极大的影响产品的生产效率。同时针对辊轧成型工艺的精度要求，手动装夹难以保证叶片装夹位置的精准统一，常因为手动装夹导致叶片装夹位置产生横向、纵向的偏差，从而导致产品合格率的下降。另外，现有辊轧机夹具驱动装置，可实现夹具在模具啮合面的进给移动，但无法对叶片在装夹安装等工序下产生的姿态偏差进行修正，导致叶片辊轧成型合格率下降。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，能够实现对薄板类叶片的自动夹持，并通过位置调整装置对叶片的空间姿态进行调整，修正叶片的姿态偏差。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，包括手抓式气动叶片夹具、以及与手抓式气动叶片夹具连接的空间6自由度位置调整装置；所述空间6自由度位置调整装置包括旋转调整机构、基座推移板组件、升降推移板组件和升降推移架组件；

所述手抓式气动叶片夹具通过其尾部的定位销固定安装在旋转调整机构的回转柄的前端；

所述旋转调整机构通过其底端的前后向滑座固定安装在基座推移板组件的前后向导轨上；所述基座推移板组件通过其底端的侧向滑座安装在升降推移板组件的侧向导轨上；所述升降推移板组件通过其滑套和第一丝杠螺母安装在升降推移架组件的滑柱和升降丝杠上。

进一步的，所述手抓式气动叶片夹具包括底座、上夹头和下夹头，所述底座与下夹头的尾部连接，所述上夹头与下夹头的中部连接，且上夹头与下夹头采用卷簧和销轴连接。

进一步的，所述底座上设有气压缸，所述气压缸上安装有活塞杆和堵头，所述活塞杆的前端连接有推进块，所述推进块与上夹头的上表面斜面接触。

进一步的，所述旋转调整机构包括第一箱体、第二箱体和第三箱体；所述第一箱体内安装有第一回转轴、第一蜗轮、第一蜗杆和回转柄，所述第一箱体的外部设有第一电机，所述第一电机通过电机安装孔安装在第一箱体上。

进一步的，所述第二箱体内安装有第二回转轴、第二蜗轮和第二蜗杆，所述第二回转轴与第一箱体外部的回转孔连接，所述第二箱体的外部设有第二电机和回转座。

进一步的，所述第三箱体内安装有第三回转轴、第三蜗轮和第三蜗杆，所述第三回转轴将第二箱体连接在第三箱体内部的第三蜗轮上，所述第三箱体的外部设有第三电机和连接座；所述第三箱体的底部通过一安装座板安装有回转导轨，所述回转导轨与回转座连接。

进一步的，所述基座推移板组件包括推移油缸、基座底板、前后向导轨和侧向滑座；所述推移油缸通过推移油缸固定座安装在基座底板上，所述基座底板上安装有前后向导轨，所述基座底板的侧部安装有侧向滑座，所述基座底板的底部设有第一限位块和第一行程开关，用于反馈并限制旋转调整机构的移动距离。

进一步的，所述升降推移板组件包括侧向调整丝杠、侧向调整电机、升降滑座和推移底板；所述侧向调整丝杠通过第一轴承座安装在推移底板上，所述侧向调整电机通过电机安装板安装在推移底板上；所述推移底板上设有侧向导轨和滑套，所述侧向导轨与基座推移板组件的侧向滑座连接，所述推移底板的侧部设有第二限位块和第二行程开关，用于反馈并限制旋转调整机构的移动距离。

进一步的，所述升降推移架组件包括升降丝杠、升降底板、以及用于支撑升降底板的侧支撑板，所述升降丝杠通过第二轴承座和第一安装板固定安装在升降底板上，所述升降底板上安装有滑柱，且滑柱与升降推移板组件的滑套连接，所述升降底板的一侧设有第三行程开关和第二安装板，所述第三行程开关通过第二安装板安装在升降底板上，所述升降底板的底部设有升降电机，所述升降电机通过电机固定座与升降底板固定。

由上，本发明的用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，能够实现对薄板类叶片的自动夹持，并通过位置调整装置对叶片的空间姿态进行调整，修正叶片的姿态偏差；同时根据辊轧工艺要求，位置调整装置将对叶片夹具进行位置驱动，实现叶片的连续高精度辊轧成型；在进行在辊轧工艺中，手抓式气动叶片夹具能够快速装夹叶片，尤其在大批量生产多次反复装夹中，其位置调整装置能确保叶片姿态的精确统一，极大提高产品合格率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中手抓式气动叶片夹具的结构示意图；

图3为图2隐去上夹头的的结构示意图；

图4为本发明中旋转调整机构的结构示意图；

图5为图4的另一视角的结构示意图；

图6为本发明中基座推移板组件的结构示意图；

图7为本发明中升降推移板组件的结构示意图；

图8为本发明中升降推移架组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

参见图1至图8对本发明的用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置说明，本发明的通过手抓式气动叶片夹具能够实现对薄板类叶片的自动夹持，通过位置调整装置对叶片的空间姿态进行调整，修正叶片的姿态偏差。

参见图1，本发明的一种用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，包括手抓式气动叶片夹具1、以及与手抓式气动叶片夹具1连接的空间6自由度位置调整装置；空间6自由度位置调整装置包括旋转调整机构2、基座推移板组件3、升降推移板组件4和升降推移架组件5；

手抓式气动叶片夹具1通过其尾部的定位销17固定安装在旋转调整机构2的回转柄21的前端，可灵活安装、拆卸；

旋转调整机构2通过其底端的前后向滑座38固定安装在基座推移板组件3的前后向导轨47上；基座推移板组件3通过其底端的侧向滑座50安装在升降推移板组件4的侧向导轨54上；升降推移板组件4通过其滑套60和第一丝杠螺母56安装在升降推移架组件5的滑柱68和升降丝杠66上。

参见图2-3，具体的，手抓式气动叶片夹具1包括底座6、上夹头11和下夹头7，底座6与下夹头7的尾部连接，上夹头11与下夹头7的中部连接，且上夹头11与下夹头7采用卷簧10和销轴9连接；上夹头可绕销轴旋转，实现上下夹头的抓紧、松开动作。实施松开动作时，推进块缩回，卷簧推动上夹头张开；放松装置的设置极大地提高了工件装夹速度，提高了生产加工效率；

这里下夹头前端“下颚”与上夹头前端“上颚”构成颚式锁紧结构，用于实现夹持工件动作，精准确定叶片夹持位置；其中，下夹头7前端设有定位块18，并在定位块18中设有定位帽19和弹簧板20；夹持工件时，上夹头11在推进块12的推动作用下，做出抓紧闭合动作。定位块、颚式锁紧结构共同作用将叶片夹持固定，完全限制其在空间的六个自由度。

具体的，底座6上设有气压缸，气压缸上安装有活塞杆13和堵头14，活塞杆13的前端连接有推进块12，推进块12尾端与活塞杆13螺纹连接，在推进块12两侧设有能够滑行的滑道8，推进块12与上夹头11的上表面斜面接触，可将活塞杆的直线运动转换成上夹头绕销轴的旋转运动；

其中，活塞杆13和堵头14均设有进排气孔16，可通过外部气压能源装置连接，实现活塞杆的伸出缩回动作；这里的气压缸、活塞杆13、堵头14的组合是该叶片夹具的动力装置，创造性的结构设置，极大的降低了夹具的体积。

参见图4-5，具体的，旋转调整机构2包括第一箱体34、第二箱体41和第三箱体35；第一箱体34内安装有第一回转轴22、第一蜗轮23、第一蜗杆25和回转柄21，第一箱体34的外部设有第一电机24，第一电机24通过电机安装孔安装在第一箱体34上；

其中，第一电机24与第一箱体34内部的第一蜗杆25同轴连接，第一蜗轮23和第一蜗杆25采用螺纹啮合连接；第一蜗轮23通过第一回转轴22固定在第一箱体34的内部；回转柄21采用螺栓固定安装在第一蜗轮23前端；第一电机24将动力通过第一蜗杆25传递给第一蜗轮23，回转柄21将随着第一蜗轮23绕第一回转轴22做回转运动，从而实现夹具的左右旋转调整。

具体的，第二箱体41内安装有第二回转轴31、第二蜗轮32和第二蜗杆33，第二回转轴31与第一箱体34外部的回转孔连接，第二箱体41的外部设有第二电机30和回转座40；

其中，第二电机30与第二箱体41内部的第二蜗杆33同轴连接，第二蜗杆33与第二蜗轮32采用螺纹啮合连接，第二蜗轮32采用螺纹固定安装在第一箱体34的下方；第一箱体34采用第二回转轴31固定安装在第二箱体41内部；第二电机30将动力传递给第二蜗杆33后，通过第二蜗轮32，使第一箱体34俯仰旋转调整。

具体的，第三箱体35内安装有第三回转轴29、第三蜗轮28和第三蜗杆27，第三回转轴29将第二箱体41连接在第三箱体35内部的第三蜗轮28上，第三箱体35的外部设有第三电机26和连接座36；第三箱体35的底部通过一安装座板37安装有回转导轨39，回转导轨39与回转座40连接。

其中，第三电机26与第三箱体35内部的第三蜗杆27同轴连接，第三蜗杆27与第三蜗轮28采用螺纹啮合连接；第三蜗轮28通过第三回转轴29安装在第三箱体35内部；第三电机26将动力通过第三蜗杆27传递给第三蜗轮28，第三蜗轮28绕第三回转轴29做侧偏旋转调整；第三箱体35后部设有盖板和连接座，基座推移板组件3的推移油缸经由连接座和第三箱体35固定连接；安装座板37通过螺栓与第三箱体35连接，安装座板37底部设有前后向滑座38，可与基座推移板组件的前后向导轨47连接。

参见图6，具体的，基座推移板组件3包括推移油缸42、基座底板44、前后向导轨47和侧向滑座50；推移油缸42通过推移油缸固定座43安装在基座底板44上，基座底板44上安装有前后向导轨47，该前后向导轨47可与旋转调整机构底部的前后向滑座连接；基座底板44的侧部安装有侧向滑座50，该侧向滑座50可与升降推移板组件的侧向导轨连接；基座底板44的底部设有第二丝杠螺母49、第二螺母座46，第二丝杠螺母49可与升降推移板组件的侧向调整丝杠连接；基座底板44的底部设有第一限位块45和第一行程开关48，用于反馈并限制旋转调整机构2的移动距离。

参见图7，具体的，升降推移板组件4包括侧向调整丝杠53、侧向调整电机51、升降滑座55和推移底板58；侧向调整丝杠53通过第一轴承座52安装在推移底板58上，侧向调整电机51通过电机安装板安装在推移底板58上；且在推移底板58上设有第三丝杠螺母56，第一丝杠螺母56通过第一螺母座57固定安装在推移底板58上；推移底板58上设有侧向导轨54和滑套60，侧向导轨54与基座推移板组件3的侧向滑座50连接，推移底板58的侧部设有第二限位块59和第二行程开关61，用于反馈并限制旋转调整机构的移动距离。

参见图8，具体的，升降推移架组件5包括升降丝杠66、升降底板67、以及用于支撑升降底板67的侧支撑板69，升降丝杠66通过第二轴承座65和第一安装板64固定安装在升降底板67上，升降底板67上安装有滑柱68，且滑柱68与升降推移板组件4的滑套60连接，升降底板67的一侧设有第三行程开关63和第二安装板62，第三行程开关63通过第二安装板62安装在升降底板67上，升降底板67的底部设有升降电机70，升降电机70通过电机固定座71与升降底板67固定。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

初始状态时，夹具底座6气压缸中的活塞杆13处于缩回状态，上夹头11在卷簧10的作用下，处于张开状态。

首先，夹具底座6由气动装置经进排气孔16向气压缸提供动力，驱动活塞杆13伸出，由连接在活塞杆13前端的推进块12推动上夹头11使其绕销轴9转动，上夹头11与下夹头7闭合，并与下夹头7中的定位块18共同限制叶片在空间的六个自由度，完成叶片的夹持。

其次，位置调整装置对叶片在空间姿态偏差进行修正。

对叶片进行前后向位置调整：控制基座推移板组件3上的推移油缸42，使其液压杆伸出，经由连接座36，推移旋转调整机构2，使其底端前后向滑座38在前后向导轨47上滑动，从而使连接在旋转调整机构2上的回转柄21上的手抓式气动叶片夹具1在前后向调整位置，实现叶片的位置调整。

对叶片进行侧向位置调整：启动升降推移板组件4的侧向调整电机51，侧向调整电机51带动侧向调整丝杠53旋转，基座推移板3在第二丝杠螺母49的作用下，经由侧向滑座50在升降推移板4上的侧向导轨54上侧向滑行；旋转调整机构2随着基座推移板3一同做侧向位置调整，从而实现叶片的侧向位置调整。

对叶片进行竖直位置调整：启动升降推移架组件5的升降电机70，升降电机70带动升降丝杠66在第二轴承座65上做定轴转动。升降推移板4将随着第一丝杠螺母56在升降丝杠66的旋转运动下做竖直方向运动；安装在升降推移板组件4上的基座推移板组件3、旋转调整机构2、叶片夹具1将随着升降推移板组件4在竖直方向做相应的位置调整，从而实现叶片姿态的竖直位置调整。

对叶片进行偏航转动调整：启动旋转调整机构2上的第一电机24，第一电机24带动第一蜗杆25转动，第一蜗轮23在第一蜗杆25的作用下绕第一回转轴22做回转运动，连接在第一蜗轮23上的回转柄21将带动叶片夹具1将绕第一回转轴22做偏航转动；由于回转半径的影响，在叶片完成偏航角修正的同时，也产生了侧向位置偏差。因此需要做出侧向位置调整以修正叶片位置，启动侧向调整电机51，侧向调整丝杠53在侧向调整电机51的作用下，在第一轴承座52上做定轴转动，基座推移板组件3将随着第二丝杠螺母49在侧向调整丝杠53的旋转作用下做侧向位置调整，安装在基座推移板组件3上的旋转调整机构2、叶片夹具1，将随着基座推移板组件3在侧向调整位置，从而实现叶片侧向位置修正，最终完成叶片的偏航转动调整。

对叶片进行俯仰转动调整：启动旋转调整机构2上的第二电机30，第二电机30带动第二蜗杆33转动，第二蜗轮32在第二蜗杆33的作用下绕第二回转轴31做回转运动，连接在第二蜗轮32上的第一箱体34将带动叶片夹具1绕第二回转轴31做俯仰转动；由于回转半径的影响，在叶片完成俯仰角修正的同时，也产生了竖直位置偏差。因此需要做出竖直位置调整以修正叶片位置，启动升降电机70，升降丝杠66在升降电机70的作用下，在第二轴承座65上做定轴转动。升降推移板组件4将随着第一丝杠螺母56在升降丝杠66的旋转作用下做竖直位置调整，安装在升降推移板组件4上的基座推移板组件3、旋转调整机构2、叶片夹具1，将随着升降推移板组件4在竖直方向上调整位置，从而实现叶片竖直位置修正，最终完成叶片的俯仰转动调整。

对叶片进行偏转转动调整：启动旋转调整机构2上的第三电机26，第三电机26带动第三蜗杆27转动，第三蜗轮28在第三蜗杆27的作用下绕第三回转轴29做回转运动，连接在第三回转轴29上的第三箱体41将带动第一箱体34、叶片夹具1将做偏转转动，从而实现叶片偏转转动调整。

叶片空间姿态调整完成后，叶片将进行辊轧加工。

辊轧工艺结束后，叶片加工完成。气动叶片夹具的驱动活塞杆在气动装置驱动下缩回，活塞杆前端推进块恢复至初始位置，上夹头被推进块放松后，上夹头在扭簧驱动下完成张开动作，可取出辊轧成型后的叶片。

综上所述可见，本发明用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，能够实现对薄板类叶片的自动夹持，并通过位置调整装置对叶片的空间姿态进行调整，修正叶片的姿态偏差；同时根据辊轧工艺要求，位置调整装置将对叶片夹具进行位置驱动，实现叶片的连续高精度辊轧成型；在进行在辊轧工艺中，手抓式气动叶片夹具能够快速装夹叶片，尤其在大批量生产多次反复装夹中，其位置调整装置能确保叶片姿态的精确统一，极大提高产品合格率

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，其特征在于，包括手抓式气动叶片夹具(1)、以及与手抓式气动叶片夹具(1)连接的空间(6)自由度位置调整装置；所述空间6自由度位置调整装置包括旋转调整机构(2)、基座推移板组件(3)、升降推移板组件(4)和升降推移架组件(5)；

所述手抓式气动叶片夹具(1)通过其尾部的定位销(17)固定安装在旋转调整机构(2)的回转柄(21)的前端；

所述旋转调整机构(2)通过其底端的前后向滑座(38)固定安装在基座推移板组件(3)的前后向导轨(47)上；所述基座推移板组件(3)通过其底端的侧向滑座(50)安装在升降推移板组件(4)的侧向导轨(54)上；所述升降推移板组件(4)通过其滑套(60)和第一丝杠螺母(56)安装在升降推移架组件(5)的滑柱(68)和升降丝杠(66)上。

2.根据权利要求1所述的用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，其特征在于，所述手抓式气动叶片夹具(1)包括底座(6)、上夹头(11)和下夹头(7)，所述底座(6)与下夹头(7)的尾部连接，所述上夹头(11)与下夹头(7)的中部连接，且上夹头(11)与下夹头(7)采用卷簧(10)和销轴(9)连接。

3.根据权利要求2所述的用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，其特征在于，所述底座(6)上设有气压缸，所述气压缸上安装有活塞杆(13)和堵头(14)，所述活塞杆(13)的前端连接有推进块(12)，所述推进块(12)与上夹头(11)的上表面斜面接触。

4.根据权利要求1所述的用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，其特征在于，所述旋转调整机构(2)包括第一箱体(34)、第二箱体(41)和第三箱体(35)；所述第一箱体(34)内安装有第一回转轴(22)、第一蜗轮(23)、第一蜗杆(25)和回转柄(21)，所述第一箱体(34)的外部设有第一电机(24)，所述第一电机(24)通过电机安装孔安装在第一箱体(34)上。

5.根据权利要求4所述的用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，其特征在于，所述第二箱体(41)内安装有第二回转轴(31)、第二蜗轮(32)和第二蜗杆(33)，所述第二回转轴(31)与第一箱体(34)外部的回转孔连接，所述第二箱体(41)的外部设有第二电机(30)和回转座(40)。

6.根据权利要求5所述的用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，其特征在于，所述第三箱体(35)内安装有第三回转轴(29)、第三蜗轮(28)和第三蜗杆(27)，所述第三回转轴(29)将第二箱体(41)连接在第三箱体(35)内部的第三蜗轮(28)上，所述第三箱体(35)的外部设有第三电机(26)和连接座(36)；所述第三箱体(35)的底部通过一安装座板(37)安装有回转导轨(39)，所述回转导轨(39)与回转座(40)连接。

7.根据权利要求1所述的用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，其特征在于，所述基座推移板组件(3)包括推移油缸(42)、基座底板(44)、前后向导轨(47)和侧向滑座(50)；所述推移油缸(42)通过推移油缸固定座(43)安装在基座底板(44)上，所述基座底板(44)上安装有前后向导轨(47)，所述基座底板(44)的侧部安装有侧向滑座(50)，所述基座底板(44)的底部设有第一限位块(45)和第一行程开关(48)，用于反馈并限制旋转调整机构(2)的移动距离。

8.根据权利要求7所述的用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，其特征在于，所述升降推移板组件(4)包括侧向调整丝杠(53)、侧向调整电机(51)、升降滑座(55)和推移底板(58)；所述侧向调整丝杠(53)通过第一轴承座(52)安装在推移底板(58)上，所述侧向调整电机(51)通过电机安装板安装在推移底板(58)上；所述推移底板(58)上设有侧向导轨(54)和滑套(60)，所述侧向导轨(54)与基座推移板组件(3)的侧向滑座(50)连接，所述推移底板(58)的侧部设有第二限位块(59)和第二行程开关(61)，用于反馈并限制旋转调整机构的移动距离。

9.根据权利要求8所述的用于自动化辊轧机的手抓式气动叶片夹具及其空间6自由度位置调整装置，其特征在于，所述升降推移架组件(5)包括升降丝杠(66)、升降底板(67)、以及用于支撑升降底板(67)的侧支撑板(69)，所述升降丝杠(66)通过第二轴承座(65)和第一安装板(64)固定安装在升降底板(67)上，所述升降底板(67)上安装有滑柱(68)，且滑柱(68)与升降推移板组件(4)的滑套(60)连接，所述升降底板(67)的一侧设有第三行程开关(63)和第二安装板(62)，所述第三行程开关(63)通过第二安装板(62)安装在升降底板(67)上，所述升降底板(67)的底部设有升降电机(70)，所述升降电机(70)通过电机固定座(71)与升降底板(67)固定。