CN112453457A - 一种工业机器人部件加工用工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工业机器人部件加工用工装，本发明较好的解决了现有工装夹具因定位夹紧不同步而消耗时间的问题，使得部件加工效率大大提升，在机体上竖向转动安装有工作台且工作台竖向上端沿径向间隔环绕设有若干滑槽，若干所述滑槽转动安装有丝杠且所述丝杠螺纹配合有丝杠螺母，所述丝杠螺母上转动配合有卡爪且卡爪经第一扭簧与工作台连接，所述卡爪向两侧同轴转动安装有第一斜齿轮且斜齿轮配合有固定安装在滑槽内的斜齿条，所述滑槽滑动配合有定位板且定位板经弹簧与滑槽靠近轴心一端连接，所述丝杠靠近轴心一端套固有第一锥齿轮且第一锥齿轮啮合有竖向转动安装在转动台上的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮由第一电机驱动。

Description

一种工业机器人部件加工用工装

技术领域

本发明涉及部件加工工装领域，尤其涉及工业机器人部件加工用工装。

背景技术

随着科技的进步，社会正在从工业化往自动化方向发展，很多行业的生产制造都采用机器人进行，工业方面也不例外，工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能，工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，是由很多部件按照一定顺序安装配合组成，每一个部件在其中都起到了特定的功能，其中工业机器人机体与基座的连接部件是其中较为重要的一个，目前工业机器人使用较多的是回转式工业机器人，它的连接部件呈法兰结构；

目前法兰式部件加工时定位大多采用卡爪夹紧，通常是将工件放置到工作台上后手动利用挡块限位后固定，之后在调整卡爪的位置使其夹持在被定位的工件表面，从而实现工件的夹紧定位，但是这种分步进行的方式装夹速度较慢，耗费的时间较多，影响工件的生产效率，而且很多情况下需要人工操作，在一定程度上加剧了员工的负担，因而设计一种能在定位的同时实现工件的夹紧就较为重要了。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供工业机器人部件加工用工装，本发明较好的解决了现有工装夹具因定位夹紧不同步而消耗时间的问题，使得部件加工效率大大提升。

具体技术方案如下：

一种工业机器人部件加工用工装，包括机体，所述机体上转动安装有工作台，且工作台上端面沿径向间隔环绕设有若干滑槽；若干所述滑槽内部转动安装有丝杠，且丝杠螺纹配合有丝杠螺母；所述丝杠螺母上转动配合有卡爪，且卡爪经第一扭簧与丝杠螺母连接；所述卡爪两侧同轴转动安装有第一斜齿轮，且第一斜齿轮配合有固定安装在滑槽内的斜齿条；所述滑槽滑动配合有与丝杠间隙配合的定位板，且定位板经弹簧与滑槽靠近轴心一端连接；所述丝杠靠近轴心一端套固有第一锥齿轮，且第一锥齿轮啮合有竖向转动安装在转动台上的第二锥齿轮；所述第二锥齿轮由第一电机驱动；

所述机体上设置有工作台分度装置且工作台分度装置满足：使得工作台在每隔一定时间转动一定角度。

进一步地，所述工作台分度装置包括与工作台同轴转动的第一齿轮，且第一齿轮啮合有转动安装在机体上的第二齿轮；所述第二齿轮同轴转动安装有第一带轮，且第一带轮同轴心设有棘轮机构；所述棘轮机构能够使第二齿轮只在一个旋转方向随第一带轮转动；所述第一带轮配合有第一皮带，且第一皮带另一端配合有转动安装在机体上的第二带轮；所述第二带轮由第二电机驱动，且机体上设有与第二带轮配合的钻头升降装置。

进一步地，所述钻头升降装置包括与机体竖向滑动配合的短轴，且短轴螺纹配合有滚珠花键；所述滚珠花键同轴心固定连接有套筒，且套筒竖向两端与机体贴合；所述套筒套固有第四带轮，且第四带轮配合有第二皮带；所述第二皮带另一端配合有与第二带轮同轴安装的第三带轮。

进一步地，所述棘轮机构包括竖向转动安装在机体上的转轴，且转轴转动安装有棘爪；所述棘爪与转轴之间设有弹性块，且棘爪抵接有与第一带轮同轴心固定连接的棘轮；所述第二齿轮套固在转轴上。

进一步地，所述定位板与工作台上端面滑动配合，且定位板远离轴心一侧设有与工作台同轴心的弧形板；若干弧形板夹持工件时使得工件定位；所述丝杠螺母面向定位板一侧设有固定杆，且固定杆满足：卡爪移动时固定杆顶着定位板移动。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

（1）本发明较好的解决了部件加工时定位与夹紧分步进行的问题，在工作台内同轴心竖向转动安装有第二锥齿轮且第二锥齿轮同时啮合有若干第一锥齿轮，所述第一锥齿轮套固在沿径向转动安装在滑槽内的丝杠上且丝杠上设有卡爪，而且在卡爪与工作台轴心之间设有定位板，通过驱动第二锥齿轮就可以带动若干丝杠同时转动，使得卡爪同时往轴心聚拢，卡爪延伸部位会顶着滑动安装在工作台上表面的定位板移动，使得部件完成定位，而且卡爪两侧同轴转动安装有第一斜齿轮，当卡爪移动一段距离后，第一斜齿轮与滑槽内设置的斜齿条啮合儿时卡爪转动，最终卡爪扣在部件表面，实现夹紧；

（2）本发明将钻头的进给与工作台的转动连接在一起，少使用一个工作台的驱动电机，节约加工成本；

（3）本发明采用电机驱动，大大减轻了员工的负担，而且定位夹紧同步进行在一定程度上节约时间，提升了部件加工的效率。

附图说明

图1为本发明正面斜视示意图。

图2为本发明半剖斜视示意图。

图3为本发明俯视剖视示意图。

图4为本发明钻头升降装置示意图。

图5为本发明钻头升降装置剖视示意图。

图6为本发明 A处局部示意图。

图7为本发明B处局部示意图。

图8为本发明棘轮机构示意图。

图9为本发明工作台半剖示意图。

图10为本发明工作台限位示意图。

图中：机体1，工作台2，滑槽3，丝杠4，丝杠螺母5，卡爪6，第一扭簧7，第一斜齿轮8，斜齿条9，定位板10，弹簧11，第一锥齿轮12，第二锥齿轮13，第一电机14，第一齿轮15，第二齿轮16，第一带轮17，第一皮带18，第二带轮19，第二电机20，短轴21，滚珠花键22，套筒23，第四带轮24，第三带轮25，第二皮带26，转轴28，弹性块29，棘轮30，棘爪31，弧形板32，转筒37，固定杆38。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图10实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

工业机器人部件加工用工装，包括机体1，所述机体1上转动安装有工作台2且工作台2上端面沿径向间隔环绕设有若干滑槽3，若干所述滑槽3转动安装有丝杠4且丝杠4螺纹配合有丝杠螺母5，所述丝杠螺母5上转动配合有卡爪6且卡爪6经第一扭簧7与丝杠螺母5连接，所述卡爪6两侧同轴转动安装有第一斜齿轮8且第一斜齿轮8配合有固定安装在滑槽3内的斜齿条9，所述滑槽3滑动配合有与丝杠4间隙配合的定位板10且定位板10经弹簧11与滑槽3靠近轴心一端连接，所述丝杠4靠近轴心一端套固有第一锥齿轮12且第一锥齿轮12啮合有竖向转动安装在转动台上的第二锥齿轮13，所述第二锥齿轮13由第一电机14驱动；

所述机体1上设置有工作台分度装置且工作台分度装置满足：使得工作台2在每钻一个孔后转动一定角度。

该实施例在使用的时候，现如今各式各样的工装设备层次不穷，而对于法兰式部件大多是采用卡爪夹持，但一般情况下工业机器人连接部件尺寸较大，因此在上面钻孔时采用的是立式钻床，参照附图1所示，本发明外观类似立式钻床，在机体上1转动安装有工作台2，然后在工作台2竖向上端面沿径向间隔环绕设有若干滑槽3且滑槽3内转动安装有丝杠4，然后在丝杠4上安装有螺纹配合的丝杠螺母5且丝杠螺母5上转动安装有卡爪6，这样通过驱动丝杠4就能使得卡爪6逐渐往工作台2轴心处聚拢，参照附图6所示，在卡爪6与丝杠螺母5之间连接有第一扭簧7，在第一扭簧7的作用下，使得卡爪6在不受外力时始终保持稳定，防止机器在运转过程中卡爪6转动而不能准确完成工件夹紧，另外在卡爪6两侧同轴转动安装有第一斜齿轮8且滑槽3内设有与第一斜齿轮8对应的斜齿条9（斜齿条9与斜齿轮上的斜齿在进行啮合时，其啮合效率更高并且啮合过程也比较平稳，不会出现打齿情况的发生），并且初始状态时第一斜齿轮8与斜齿条9处于分离状态（斜齿条9长度小于滑槽3长度且放置位置靠近工作台2轴线，在本实施例中，当丝杠4停止转动时第一斜齿轮8与斜齿条9啮合并转动一定角度，而斜齿条9该段啮合长度刚好使得卡爪6完成夹紧，所以第一斜齿轮8与斜齿条9的初始啮合位置需根据实际情况设置），当卡爪6随着丝杠螺母5移动一定距离后，第一斜齿轮8才会与斜齿条9啮合，此时第一斜齿轮8会带动卡爪6转动，当丝杠4停止转动时，卡爪6延伸部分正好夹紧工件表面，而且工作台2放置工件的表面设有压力传感器（压力传感器是工业生产中最为常见的一种传感器，它能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置，将压力传感器与微控制器电性连接，工作台2内设有走线孔，使得内部元件能与外界电源连接），当卡爪6接触工件后会对工件产生一定压力，当该压力到达一定值后压力传感器控制第一电机14关闭（第一电机14连接有外接电源且第一电机14电性连接有微控制器，微控制器可以控制第一电机14正反转一定的圈数，，且正反转为一个工位，即第一次第一电机14正转，此时第一电机14转动该圈数后卡爪6卡紧工件，而下一次启动第一电机14为反转，此时第一电机14转动该圈数之后卡爪6复位），从而完成第一工件的夹紧，参照附图7所示，若干所述丝杠4靠近工作台2轴心一端套固有第一锥齿轮12且第一锥齿轮12共同啮合有竖向转动安装在工作台2上的第二锥齿轮13，而且第二锥齿轮13由第一电机14驱动，这样通过固定在工作台2内的第一电机14驱动第二锥齿轮13就能同时带动卡爪6往轴心移动；

参照附图6所示，在卡爪6与工作台2轴心之间还设有与滑槽3滑动配合的定位板10且定位板10经弹簧11与滑槽3靠近工作台2轴心一端连接，这样在弹簧11的作用下，定位板10始终在稳定在一个位置不会轻易改变，而且当加工完一个工件后，在弹簧11的作用下定位板10复位，当一个工件加工完之后，人工启动第一电机14，由于上一次第一电机14启动是正转，则此时第一电机14反转使得卡爪6反向转动而松开工件，最终回到原位，而定位板10在弹簧11的作用下也复位，而且在卡爪的背面也设有压力传感器，这样就可以取走加工好的工件为下一个工件加工做准备，另外机体1上还设有工作台2分度装置，使得工件在钻完一个孔后实现工作台2的定角度转动。

实施例2，在实施例1的基础上，所述工作台2分度装置包括与转动台同轴转动的第一齿轮15且第一齿轮15啮合有转动安装在机体上的第二齿轮16，所述第二齿轮16同轴转动安装有第一带轮17且第一带轮17同轴心设有棘轮30机构，所述棘轮30机构满足：第二齿轮16只在一个旋转方向随第一带轮17转动，所述第一带轮17配合有第一皮带18且第一皮带18另一端配合有转动安装在机体1上的第二带轮19，所述第二带轮19由第二电机20驱动且机体1上设有与第二带轮19配合的钻头升降装置。

该实施例在使用的时候，很多数控钻床内大多是含有三个伺服电机，一个用来控制主轴转动、另外两个控制工件的进给，在本实施例中针对的工件为法兰式部件，当该类结构的部件钻孔时，大多数只需要控制工作台2定角度转动以及钻头进给与复位（这是为了让短轴21内设置的钻头靠近工件，即处于加工位，防止钻头夹持位置与工件距离过长使得钻孔时钻头剧烈晃动而出现意外损坏），因此在本实施例中将工作台2转动与钻头升降连接在一起，这样就可以少使用一个伺服电机，减少了造价成本，参照附图2所示，在机体1上设有与工作台2同轴转动的第一齿轮15且第一齿轮15啮合有转动安装在机体1上的第二齿轮16，在本实施例中在钻孔时仅需要第一齿轮15即工作台2往一个方向转动，这是为了避免工作台2往复转动使得下一个钻孔位置不能到达准确位置，因此设有与第二齿轮16同轴转动安装的第一带轮17而且第一带轮17与机体1之间设有棘轮30机构，该机构使得第二齿轮16只随第一带轮17往一个方向转动，当第一带轮17往另一个方向转动时，第二齿轮16不随之转动，所述第一带轮17配合有第一皮带18且第一皮带18另一端配合有第二带轮19，第二带轮19由第二电机20驱动（第二电机20连接有外接电源且第二电机20电性连接有微控制器，通过微控制器可以控制第二电机20间隔启动，即第二电机20相隔同样的时间启动一次，且第二电机20转动的时间恒定，而且在微控制器的控制下第二电机20的正反转，第一次第二电机20正传实现钻头的进给，则下一次第二电机20反转实现钻头的复位），另外设有与第二带轮19连接的钻头升降装置，通过第二电机20控制第二带轮19与钻头升降装置共同运转；

在本实施例中，工件放置好并完成定位和夹紧后，微控制器控制第一电机14关闭，此时开始钻孔的准备工作，即钻头开始进给，此时压力传感器将压力信号传递给微控制器，微控制器控制第二电机20启动正转并驱动第三带轮转动，通过第二皮带来带动第四带轮转动切第四带轮带动套筒转动，此时在棘轮机构的作用下，第二齿轮16不会转动，即工作台2不会转动，所述套筒通过滚珠花键使得短轴沿轴向滑动，进而将钻头移动至加工初始位置，此时第二电机20关闭，钻头开始对工件加工，当该孔加工完毕时，钻头回到加工初始位置，由于第二电机20间隔启动，在到达下一次启动时间后，第二电机反转 ，在第三带轮与第四带轮的作用下钻头复位，而此时在棘轮机构的作用下，第二齿轮16被驱动，进而通过第一齿轮15带动工作台2转动，当钻头实现复位之后，第二电机关闭，此时工作台2转动一定角度，钻头对着下一个加工位置，如此往复，实现该工件的加工；

参照附图10所示，在工作台2下端面外圆面设有与工作台2转动角度对应的半圆槽34，在机体1上设置与半圆槽34对应的圆36，当工作台2转动一定角度后，人工将插销35通过槽插入圆，这样工作台2就会被限位，避免了在钻孔时工作台2晃动而使得钻孔不能达到理想效果。

实施例3，在实施例的2基础上，所述钻头升降装置包括与机体1竖向滑动配合的短轴21且短轴21螺纹配合有滚珠花键22，所述滚珠花键22同轴心固定连接有套筒23且套筒23竖向两端与机体1贴合，所述套筒23套固有第四带轮24且第四带轮24配合有第二皮带26，所述第二皮带26另一端配合有与第二带轮19同轴转动安装的第三带轮25。

该实施例在使用的时候，钻床钻头除了有一个进给与复位的过程，本实施例中将钻头复位与工作台2转动连接在一起，利用钻头复位的距离来确定工作台2转动角度，参照附图2所示，在机体1上于第二带轮19竖向上端设有与第二带轮19同轴转动安装的第三带轮25且第三带轮25配合有第二皮带26，而第二皮带26另一端配合有第四带轮24且第四带轮24驱动有钻头升降装置，这样第二电机20就能同时驱动转台与钻头升降，参照附图4所示，第四带轮24套固在套筒23上且套筒23竖向两端与机体1接触，这样就可以避免套筒23在转动过程中出现跳动的现象，从而影响传动效率，参照附图5所示，在套筒23内固定安装有滚珠花键22且滚珠花键22螺纹配合有短轴21（滚动花键副由花键轴、花键套、滚珠及循环装置组成，滚珠花键22连接特别适用于载荷作用下轮毂或外套在轴上作轴向移动，即可以把转动转化成沿轴向移动，此时，其承载能力比同样轮廓尺寸的普通花键连接高出几倍），这样第四带轮24被驱动而带动套筒23转动时，由于套筒23位置被限定，利用滚珠花键22的特性使得与滚珠花键22螺纹配合的短轴21做轴向移动，从而实现了钻头的进给与复位，而且在短轴21面向工作台2一端设有钻头、在机体1上设置钻头驱动装置，当短轴21完成进给之后该驱动装置启动，然后钻头开始对工件钻孔；

优选的，可以把这套钻头升降装置设置在第二带轮19与机体1转动连接的轴上，即在机体1上设置悬臂且悬臂上设有钻头及其工进装置，然后将悬臂与该轴螺纹配合，这样第二电机20驱动第二带轮19转动的同时就会使得该悬臂竖向移动，也能实现钻头的进给与复位。

实施例4，在实施例2的基础上，所述棘轮30机构包括竖向转动安装在机体1上的转轴28且转轴28转动安装有棘爪31，所述棘爪31与转轴28之间连接有弹性块29且棘爪31抵接有与第一带轮17同轴心固定连接的棘轮30，所述第二齿轮16套固在转轴28上。

该实施例在使用的时候，参照附图3所示，所述棘轮30机构包括竖向转动安装在机体1上的转轴28且转轴28上转动配合有第一带轮17，在第一带轮17设有同轴心的圆孔且圆孔内壁上固定安装有棘轮30，而且在转轴28侧壁上设有对称的凹槽且凹槽内转动安装有与棘轮30配合的棘爪31，并且在转轴28与棘爪31之间设有弹性块29，在弹性块29的作用下棘爪31始终有往凹槽侧壁靠近的趋势，这样当第一带轮17沿逆时针转动时棘爪31就会在棘轮30的齿的斜面上滑动、当第一带轮17反转时棘爪31就会抵接在棘轮30的齿的根部从而带动第二齿轮16转动，进而带动与第二齿轮16啮合的第一齿轮15转动，从而实现工作台2的转动。

实施例5，在实施例1的基础上，所述定位板10面向工作台2一端与工作台2竖向上端滑动配合且定位板10背离工作台2一端远离轴心一侧设有与工作台2同轴心的弧形板32，若干弧形板32满足：若干弧形板32夹持工件时使得工件定位，所述丝杠螺母5面向定位板10一侧设有固定杆38且固定杆38满足：卡爪6移动时固定杆38顶着定位板10移动。

该实施例在使用的时候，参照附图2所示，设有与滑槽3滑动配合的定位板10且定位板10与工作台2上端面接触，参照附图6所示，在定位板10与滑槽3滑动配合部分面向卡爪6一端固定安装有固定杆38，当丝杠螺母5在移动过程中接触到固定杆38后会顶着定位板10往工作台2轴心移动，所述定位板10上端面远离工作台2方向延伸有弧形板32，这样当定位板10被顶着那个工作台2轴心移动时，弧形板32将与工件侧面接触并推动工件移动，在若干弧形板32的作用下将工件转移到正确加工位置并实现工件的五点定位，之后卡爪6扣住工件，最终实现工件的定位与夹紧，而且定位板10高度与工作台2放置工件部位高度相等，这样卡爪6在夹持的过程中定位板10还能相对工件起到支撑的作用，减小了工件边缘部位被夹持受压而变形的可能。

本发明较好的解决了部件加工时定位与夹紧分步进行的问题，在工作台2内同轴心竖向转动安装有第二锥齿轮13且第二锥齿轮13同时啮合有若干第一锥齿轮12，所述第一锥齿轮12套固在沿径向转动安装在滑槽3内的丝杠4上且丝杠4上设有卡爪6，而且在卡爪6与工作台2轴心之间设有定位板10，通过驱动第二锥齿轮13就可以带动若干丝杠4同时转动，使得卡爪6同时往轴心聚拢，卡爪6延伸部位会顶着滑动安装在工作台2上表面的定位板10移动，使得部件完成定位，而且卡爪6两侧同轴转动安装有第一斜齿轮8，当卡爪6移动一段距离后，第一斜齿轮8与滑槽3内设置的斜齿条9啮合儿时卡爪6转动，最终卡爪6扣在部件表面，实现夹紧；

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (5)

1.一种工业机器人部件加工用工装，包括机体（1），其特征在于，所述机体（1）上转动安装有工作台（2），且工作台（2）上端面沿径向间隔环绕设有若干滑槽（3）；若干所述滑槽（3）内部转动安装有丝杠（4），且丝杠（4）螺纹配合有丝杠螺母（5）；所述丝杠螺母（5）上转动配合有卡爪（6），且卡爪（6）经第一扭簧（7）与丝杠螺母（5）连接；所述卡爪（6）两侧同轴转动安装有第一斜齿轮（8），且第一斜齿轮（8）配合有固定安装在滑槽（3）内的斜齿条（9）；所述滑槽（3）滑动配合有与丝杠（4）间隙配合的定位板（10），且定位板（10）经弹簧（11）与滑槽（3）靠近轴心一端连接；所述丝杠（4）靠近轴心一端套固有第一锥齿轮（12），且第一锥齿轮（12）啮合有竖向转动安装在转动台上的第二锥齿轮（13）；所述第二锥齿轮（13）由第一电机（14）驱动；；

所述机体（1）上设置有工作台分度装置且工作台分度装置满足：使得工作台（2）在每隔一定时间转动一定角度。

2.根据权利要求1所述的工业机器人部件加工用工装，其特征在于，所述工作台分度装置包括与工作台（2）同轴转动的第一齿轮（15），且第一齿轮（15）啮合有转动安装在机体（1）上的第二齿轮（16）；所述第二齿轮（16）同轴转动安装有第一带轮（17），且第一带轮（17）同轴心设有棘轮机构；所述棘轮机构能够使第二齿轮（16）只在一个旋转方向随第一带轮（17）转动；所述第一带轮（17）配合有第一皮带（18），且第一皮带（118）另一端配合有转动安装在机体（1）上的第二带轮（19）；所述第二带轮（19）由第二电机（20）驱动，且机体（1）上设有与第二带轮（19）配合的钻头升降装置。

3.根据权利要求2所述的工业机器人部件加工用工装，其特征在于，所述钻头升降装置包括与机体（1）竖向滑动配合的短轴（21），且轴（21）螺纹配合有滚珠花键（22）；所述滚珠花键（22）同轴心固定连接有套筒（23），且套筒（23）竖向两端与机体（1）贴合；所述套筒（23）套固有第四带轮（24），且第四带轮（24）配合有第二皮带（26）；所述第二皮带（26）另一端配合有与第二带轮（19）同轴安装的第三带轮（25）。

4.根据权利要求2所述的工业机器人部件加工用工装，其特征在于，所述棘轮机构包括竖向转动安装在机体（1）上的转轴（28），且转轴（28）转动安装有棘爪（31）；所述棘爪（31）与转轴（28）之间设有弹性块（29），且棘爪（31）抵接有与第一带轮（17）同轴心固定连接的棘轮（30）；所述第二齿轮（16）套固在转轴（28）上。

5.根据权利要求1所述的工业机器人部件加工用工装，其特征在于，所述定位板（10）与工作台（2）上端面滑动配合，且定位板（10）远离轴心一侧设有与工作台（2）同轴心的弧形板（32）；若干弧形板（32）夹持工件时使得工件定位；所述丝杠螺母（5）面向定位板（10）一侧设有固定杆（38），且固定杆（38）满足：卡爪（6）移动时固定杆（38）顶着定位板（10）移动。

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