CN110722087B - 一种用于连续高温锻造柔性夹爪 - Google Patents

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Abstract

本发明属于锻造设备领域，具体涉及一种用于连续高温锻造柔性夹爪。包括安装法兰，安装架，夹爪油缸，夹爪和柔性机构；安装法兰和安装架通过柔性机构实现柔性连接或刚性连接，当柔性连接时，夹爪具有沿z轴的移动和转动，x轴和y轴的转动；夹爪油缸安装在安装架上，所述夹爪油缸的活塞杆通过连杆机构与夹爪转动连接，且夹爪与安装架铰接；夹爪上设有冷却水通道。本发明的夹爪整体可实现柔性和刚性切换，避免振动环境对机器人及末端执行器部件的直接影响，提高末端执行器及机器人本体的稳定性和使用寿命；且可以准确的定位夹爪的位置；冷却水循环流动，对夹爪进行冷却，使锻造夹爪保持在一个较低的温度，保证夹爪的连续工作。

Description

一种用于连续高温锻造柔性夹爪
技术领域
本发明属于锻造设备领域，具体涉及一种用于连续高温锻造柔性夹爪。
背景技术
高温锻造需要加热至易变性的高温状态，然后进行冲压成型，在成型前和成型后都需要转移，一般的机械手在高温状态下工作时间过长后，会发生变形，会导致机械手卡死或松动，导致夹料不稳、掉料等情况，且由于温度极高导致机械手使用寿命低。
另外，高温锻造引起的振动也会对夹爪产生冲击载荷，造成机械手寿命的降低。总之，现有的机械手都无法避免高温与振动环境对机器人及末端执行器部件性能的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于连续高温锻造柔性夹爪，在高温与振动环境下，实现锻造的连续性，并提高末端执行器及机器人本体的稳定性和使用寿命。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于连续高温锻造柔性夹爪，包括安装法兰，安装架，夹爪油缸，夹爪和柔性机构；
所述安装法兰和安装架通过柔性机构实现柔性连接或刚性连接，当柔性连接时，所述夹爪具有沿z轴的移动和转动，x轴和y轴的转动；
所述夹爪油缸安装在安装架上，所述夹爪油缸的活塞杆通过连杆机构与夹爪转动连接，且夹爪与安装架铰接。
进一步的，所述柔性机构包括限位轴，调心轴承，限位销和柔性油缸；
所述安装法兰包括连接法兰和轴承座，所述连接法兰和轴承座通过连杆连接为一个整体；
所述安装架包括安装夹爪油缸的安装框和连接于安装框一端的安装板，所述安装框与安装法兰连接的一侧设有连接板，所述连接板四周与安装法兰相对的一侧设有定位销孔；
所述轴承座内设有调心轴承，所述调心轴承内设有限位轴，所述限位轴与调心轴承连接的一端设有端盖，端盖的直径与调心轴承的内圈外径相同，从而实现限位轴相对安装法兰的左右滑动；所述限位轴的另一端与安装架安装框的连接板固定连接；
所述轴承座上设有与定位销孔位置相对应的限位销；
所述安装法兰和安装架外部通过柔性油缸连接。
进一步的，所述安装框的连接板中心设有阶梯孔，所述限位轴与安装板连接的一端设有环形凸缘，所述限位轴的环形凸缘和阶梯孔螺钉连接，从而实现限位轴和安装架安装框的连接板固定连接。
进一步的，所述安装法兰和安装架的侧面分别设有连接柔性油缸的连接座，柔性油缸的两端分别通过连接座与安装法兰和安装架连接，通过柔性油缸将安装法兰及安装架连接。
进一步的，所述定位销孔为锥形盲孔，所述限位销为锥形结构，从而实现限位销和定位销孔的配合。
进一步的，所述限位销与定位销孔配合部分的长度大于安装法兰和安装架分开的最大距离。
进一步的，所述夹爪的后端设有U型槽，U型槽的两侧壁长度不相等；
所述夹爪油缸的活塞杆上安装连接块，所述连接块两侧通过销轴分别和连接杆连接，所述连接杆通过销轴和夹爪U型槽中的长侧壁连接；
连接于安装框一端的安装板为上下夹层结构，所述夹爪U型槽的短侧壁与安装板中的上层铰接。
进一步的，所述夹爪上分别设有冷却水通道和水管接头，所述水管接头分别位于夹爪的上下表面，冷却水从夹爪上表面水管接头流入，流经水道从夹爪下表面水管接头流出。
进一步的，所述安装法兰的连接法兰与机械臂末端相连。
进一步的，还包括控制单元，所述控制单元用于控制柔性油缸和夹爪油缸的伸出和缩回以及冷却水的通断。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明的夹爪整体可实现柔性和刚性切换，当柔性油缸活塞杆伸出时，安装法兰和安装架分开，限位销和限位销孔分离，夹爪整体成为柔性夹爪，夹爪具有沿z轴的移动和转动、x轴和y轴的转动，夹爪具有4个自由度，避免振动环境对机器人及末端执行器部件的直接影响，提高末端执行器及机器人本体的稳定性和使用寿命；当柔性油缸活塞杆缩回时，安装法兰和安装架接触，限位销和限位销孔贴合，夹爪整体成为刚性夹爪，可以准确的定位夹爪的位置，实现对工件的准确抓取。
(2)本发明的夹爪上下表面加工有水道，冷却水从夹爪上表面水管接头流入，流经水道从夹爪下表面水管接头流出；冷却水循环流动，对夹爪进行冷却，使锻造夹爪保持在一个较低的温度，保证夹爪的连续工作。
(3)本发明的夹爪，采用液压驱动方式，可以产生较大的加持力和柔性切换力，可以满足较重工件的夹持。
附图说明
图1为本发明夹爪俯视图。
图2为本发明夹爪轴测图。
附图标记说明：
1-安装法兰，2-限位轴，3-调心轴承，4-限位销，5-柔性油缸，6-安装架，7-夹爪油缸，8-连接杆，9-连接块，10-水管接头，11-夹爪。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
如图1-2所示，一种用于连续高温锻造柔性夹爪，包括安装法兰1、限位轴2、调心轴承3、限位销4、柔性油缸5、安装架6、夹爪油缸7、连接杆8、连接块9、水管接头10、夹爪11、控制装置。
所述安装法兰1上设计轴承座，轴承座中安装调心轴承3，调心轴承中安装限位轴2，限位轴2的另一端装配在安装架6中；所述安装法兰1上装有限位销4，限位销4与安装架6的限位销孔配合；
所述安装法兰1及安装架6上设有连接柔性油缸5的连接座，通过柔性油缸5将安装法兰1及安装架6连接起来；所述安装架6上装有夹爪油缸7，夹爪油缸7的活塞杆上安装连接块9，连接块9通过销轴和连接杆8连接，连接杆通过销轴和夹爪11连接，同时夹爪11通过销轴和安装架6连接；
所述夹爪11上加工有水道，冷却水从夹爪11上表面水管接头10流入，流经水道从夹爪11下表面水管接头10流出；所述安装法兰1可固定在机械臂上；所述控制单元用于控制柔性油缸5和夹爪油缸7的伸出和缩回以及冷却水的通断。
整体夹爪设有柔性油缸5，所述柔性油缸5的两个安装耳环处装有调心轴承，当夹爪为柔性时，柔性油缸5可实现连接处的球铰副功能，满足柔性要求。
所述限位轴2具有限制安装法兰1和安装架6分开的最大距离；根据浮动夹爪4个自由度的浮动量设计限位销4和限位销孔的结构和尺寸，满足夹爪的实际生产需要。
所述限位轴2安装在调心轴承3中，并且与调心轴承3间隙配合，当手爪为柔性时，限位轴2可在调心轴承3中轴向移动，同时形成球铰副，具有沿z轴的转动、x轴和y轴的转动。
所述安装法兰1左侧设计有与机器人等机械臂末端相连的连接法兰。
所述安装法兰1和安装架6分开最大距离时，需保证限位销4和限位销孔不完全分离，有一定的重叠部分；所述限位销4和限位销孔设计成锥形结构，可以在柔性油缸缩回时，锥形结构具有一个导向作用，保证安装法兰1和安装架6贴合时的相对位置不变。
所述夹爪11上下表面加工有水道，冷却水从夹爪11上表面水管接头10流入，流经水道从夹爪11下表面水管接头10流出；冷却水循环流动，对夹爪进行冷却，使锻造夹爪保持在一个较低的温度，保证夹爪的连续工作。
本申请结合主轴锻造工艺要求，综合分析温度、冲击载荷和偏载等工况对末端执行器性能的影响，研究机器人末端执行器的高温与振动防护方法与措施，提高末端执行器及机器人本体的稳定性和使用寿命。针对大型锻件锻造过程中形状尺寸及振动时变性特点，研究基于大型锻件锻造工艺的自适应夹持机构及浮动机构，实现对锻件的空间力封闭定位与夹持，减轻冲击振动对末端执行器及机器人本体的伤害。

Claims (9)

1.一种用于连续高温锻造柔性夹爪，其特征在于，包括安装法兰(1)，安装架(6)，夹爪油缸(7)，夹爪(11)和柔性机构；
所述安装法兰(1)和安装架(6)通过柔性机构实现柔性连接或刚性连接，当柔性连接时，所述夹爪(11)具有沿z轴的移动和转动，x轴和y轴的转动；
所述夹爪油缸(7)安装在安装架(6)上，所述夹爪油缸(7)的活塞杆通过连杆机构与夹爪(11)转动连接，且夹爪(11)与安装架铰接；
所述柔性机构包括限位轴(2)，调心轴承(3)，限位销(4)和柔性油缸(5)；
所述安装法兰(1)包括连接法兰和轴承座，所述连接法兰和轴承座通过连杆连接为一个整体；
所述安装架(6)包括安装夹爪油缸的安装框和连接于安装框一端的安装板，所述安装框与安装法兰(1)连接的一侧设有连接板，所述连接板四周与安装法兰(1)相对的一侧设有定位销孔；
所述轴承座内设有调心轴承(3)，所述调心轴承(3)内设有限位轴(2)，所述限位轴(2)与调心轴承(3)连接的一端设有端盖，端盖的直径与调心轴承(3)的内圈外径相同，从而实现限位轴(2)相对安装法兰(1)的左右滑动；所述限位轴(2)的另一端与安装架(6)安装框的连接板固定连接；
所述轴承座上设有与定位销孔位置相对应的限位销(4)；
所述安装法兰(1)和安装架(6)外部通过柔性油缸(5)连接。
2.根据权利要求1所述的用于连续高温锻造柔性夹爪，其特征在于，所述安装框的连接板中心设有阶梯孔，所述限位轴(2)与连接板连接的一端设有环形凸缘，所述限位轴(2)的环形凸缘和阶梯孔螺钉连接，从而实现限位轴(2)和安装架(6)安装框的连接板固定连接。
3.根据权利要求2所述的用于连续高温锻造柔性夹爪，其特征在于，所述安装法兰(1)和安装架(6)的侧面分别设有连接柔性油缸(5)的连接座，柔性油缸(5)的两端分别通过连接座与安装法兰(1)和安装架(6)连接，通过柔性油缸(5)将安装法兰(1)及安装架(6)连接。
4.根据权利要求3所述的用于连续高温锻造柔性夹爪，其特征在于，所述定位销孔为锥形盲孔，所述限位销(4)为锥形结构，从而实现限位销(4)和定位销孔的配合。
5.根据权利要求4所述的用于连续高温锻造柔性夹爪，其特征在于，所述限位销(4)与定位销孔配合部分的长度大于安装法兰(1)和安装架(6)分开的最大距离。
6.根据权利要求5所述的用于连续高温锻造柔性夹爪，其特征在于，所述夹爪(11)的后端设有U型槽，U型槽的两侧壁长度不相等；
所述夹爪油缸(7)的活塞杆上安装连接块(9)，所述连接块(9)两侧通过销轴分别和连接杆(8)连接，所述连接杆(8)通过销轴和夹爪(11)U型槽中的长侧壁连接；
连接于安装框一端的安装板为上下夹层结构，所述夹爪(11)U型槽的短侧壁与安装板中的上层铰接。
7.根据权利要求6所述的用于连续高温锻造柔性夹爪，其特征在于，所述夹爪(11)上分别设有冷却水通道和水管接头(10)，所述水管接头(10)分别位于夹爪(11)的上下表面，冷却水从夹爪(11)上表面水管接头(10)流入，流经冷却水通道从夹爪(11)下表面水管接头(10)流出。
8.根据权利要求7所述的用于连续高温锻造柔性夹爪，其特征在于，所述安装法兰(1)的连接法兰与机械臂末端相连。
9.根据权利要求8所述的用于连续高温锻造柔性夹爪，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元用于控制柔性油缸(5)和夹爪油缸(7)的伸出和缩回以及冷却水的通断。
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