CN114216413A - 回转体工件内撑外夹定位夹持装置、检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于夹持检测设备技术领域。公开了一种回转体工件内撑外夹定位夹持装置，包括固定座、装配架、驱动转盘、夹爪和顶升托盘，装配架回转设置在固定座上，在固定座上设置有回转驱动部；在装配架上设置有开合驱动部；至少三个夹爪呈圆周均布在装配架的顶部，各夹爪的底部设置有凸轮随动器，驱动转盘上开设有与各凸轮随动器对应的驱动槽，开合驱动部驱动驱动转盘转动，并带动各夹爪沿导轨同步开合动作；装配架上设置有驱动顶升托盘升降动作的升降驱动部。本申请还公开了一种回转体工件内撑外夹检测装置和回转体工件检测方法。本申请能够大大提高夹持的稳定性和检测的效率，使得回转体工件的检测设备更具实用性。

Description

回转体工件内撑外夹定位夹持装置、检测装置及方法

技术领域

本发明属于夹持检测设备技术领域，具体涉及一种回转体工件内撑外夹定位夹持装置、检测装置及方法。

背景技术

现有回转体工件生产或者检测过程中，一般需要工装夹具对工件进行定位，达到测量所需的条件。定位方式一般采用V型块或者三爪气缸或者四爪气缸进行定位。在工件换产时需要调整传感器的位置或者调整夹爪的位置，在工件种类比较多的情况下就需要按照工件尺寸分系列设置工位或者夹爪组件。

在面对工件需要内壁和外壁需要全部检测时，常常需要设置在两个工位上，由搬运机构将工件在两个工位间移动，来切换定位方式。通常所需要的空间比较大，机构比较复杂。

一般在检测工件旋转时，如果需要旋转就不会再设置夹持装置，通常采用机械定位来满足要求，使用旋转机构让工件旋转。

以上存在的问题在进行回转体工件的检测中，导致检测效率低，机械化程度不高，不能满足用户的需求，因此，需要针对回转体工件的检测进行新的夹持装置的设计，并依此对检测的方法和工艺进行相应的调整。

发明内容

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种回转体工件内撑外夹定位夹持装置、检测装置及方法，其结构设计合理，能够大大提高夹持的稳定性和检测的效率，使得回转体工件的检测设备更具实用性。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种回转体工件内撑外夹定位夹持装置，包括：

固定座；

装配架，所述装配架回转设置在所述固定座上，在所述固定座上设置有驱动所述装配架转动的回转驱动部；

驱动转盘，其设置在所述装配架的中部，在所述装配架上设置有驱动所述驱动转盘转动的开合驱动部；

夹爪，至少三个所述夹爪呈圆周均布在所述装配架的顶部，在所述装配架的顶部设置有与各所述夹爪对应的导轨，所述夹爪底部设置有与所述导轨对应的滑块，各所述夹爪的底部设置有凸轮随动器，所述驱动转盘上开设有与各所述凸轮随动器对应的驱动槽，所述开合驱动部驱动所述驱动转盘转动，并带动各夹爪沿导轨同步开合动作；以及

顶升托盘，所述装配架上设置有驱动所述顶升托盘升降动作的升降驱动部。

根据本发明回转体工件内撑外夹定位夹持装置，优选地，所述开合驱动部包括：

传动轴，所述传动轴通过轴承支撑设置在所述装配架上，所述驱动转盘装配固定设置在所述传动轴上；以及

开合电机，其固定在所述装配架上，所述开合电机与所述传动轴传动连接。

根据本发明回转体工件内撑外夹定位夹持装置，优选地，所述装配架下部设置有电气旋转接头，所述开合驱动部和升降驱动部的电气线路通过所述电气旋转接头与外部线路连接。

根据本发明回转体工件内撑外夹定位夹持装置，优选地，所述顶升托盘包括多个支撑臂，在各所述支撑臂与装配架之间均设置有升降驱动部，所述升降驱动部包括：

导向轴，所述导向轴匹配滑动设置在所述装配架上，所述导向轴的上端与对应的支撑臂连接固定；

动力推杆，其设置在所述装配架上，所述动力推杆的活动端与对应的支撑臂连接；以及

缓冲器，其设置在所述装配架的顶部，所述缓冲器的上端与支撑臂对应；

各支撑臂对应的动力推杆同步动作。

根据本发明回转体工件内撑外夹定位夹持装置，优选地，所述驱动转盘上设置有避让槽孔，所述动力推杆与所述避让槽孔对应设置，各所述支撑臂的端部均设置有连接块，所述动力推杆和缓冲器分别布设在对应的支撑臂两侧的连接块。

根据本发明回转体工件内撑外夹定位夹持装置，优选地，所述装配架包括：

下支撑板，其回转设置在所述固定座上；

上支撑板，所述下支撑板与所述上支撑板上下相对设置；以及

连接杆，其连接设置在所述上支撑板和下支撑板之间。

根据本发明回转体工件内撑外夹定位夹持装置，优选地，在所述上支撑板和下支撑板的外侧包覆设置有防护罩壳。

根据本发明回转体工件内撑外夹定位夹持装置，优选地，所述固定座上设置有回转台，所述回转驱动部为回转电机，所述回转电机与所述回转台传动连接并驱动所述装配架旋转；所述夹爪上设置有内圆夹持工位和外圆夹持工位，所述装配架上设置有与夹爪对应的位置检测传感器。

一种回转体工件内撑外夹检测装置，包括：

机架；

上述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置，其固定设置在所述机架上；

检测单元，所述检测单元用于回转体的内部或/和外部特征检测；以及

控制单元，所述控制单元控制各部件的动作。

一种回转体工件检测方法，利用上述的回转体工件内撑外夹检测装置进行回转体工件的检测，具体包括以下步骤：

根据待检测回转体工件的内外径尺寸和检测项目类别，确定内腔和外壁的检测顺序，并设定动作参数和动作程序；

将待检测回转体工件通过机械手上料，放置在顶升托盘上，通过升降驱动部调节顶升托盘和回转体工件的高度，通过开合驱动部驱动夹爪同步开合动作，实现对回转体工件的夹紧定位，进而通过检测单元完成对回转体工件的内腔或外壁的检测；

在进行回转体工件的内腔和外壁检测的切换时，通过升降驱动部顶升回转体工件、调节夹爪的加持方位后，再通过升降驱动部将回转体工件降至夹持高度，由夹爪完成夹持，在同一工位上实现外腔和外壁的检测；

当检测过程中需要回转体工件转动时，通过回转驱动部驱动装配架和回转体工件转动。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请结构设计合理，通过装配架的设置，能够使得升降和夹持的动作整合在一起，并能够随装配架同步旋转，不仅提高了产品的结构紧凑型，而且能够实现内撑外夹的功能和二者之间的切换的功能，从而使得回转体工件的内腔和外壁检测时可以在同一工位上完成，本申请能够大大提高夹持的稳定性和检测的效率，使得回转体工件的检测设备更具实用性。

本申请的夹爪通过导轨和滑块滑动支撑在装配架上，能够保证多个夹爪定向开合动作，通过驱动转盘和凸轮随动器的设置，能够使得多个夹爪同步开合动作，本申请的开合驱动部装配在装配架内，使得其能够随装配架同步回转，解决了回转体工件的夹持和回转的一体结构的设计问题；本申请的顶升托盘能够实现回转体工件的升降，能够配合夹爪实现内腔和外壁的夹持的切换，实用性更强，升降驱动部的位置布置可以避免驱动转盘与升降驱动部之间存在干涉，使得其整体结构的装配更为紧凑，且不会对各部件的动作的灵活性造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例的回转体工件内撑外夹定位夹持装置的局部剖视结构示意图，其示出了开合驱动部和夹爪的装配关系。

图2为根据本发明实施例的回转体工件内撑外夹定位夹持装置的纵剖视图，其示出了各部件的位置关系和开合驱动部的连接结构。

图3为根据本发明实施例的回转体工件内撑外夹定位夹持装置的结构示意图，其示出了升降驱动部与支撑臂的装配关系。

图4为根据本发明实施例的回转体工件内撑外夹定位夹持装置的工件内撑状态结构示意图。

图5为根据本发明实施例的回转体工件内撑外夹定位夹持装置的工件外夹状态结构示意图。

图6为根据本发明实施例的回转体工件内撑外夹定位夹持装置的工件顶升状态结构示意图。

图中序号：

100为固定座、101为回转台、102为回转电机；

200为装配架、201为导轨、202为滑块、203为动力推杆、204为位置检测传感器、206为缓冲器、207为导向轴、208为上支撑板、209为下支撑板、211为防护罩壳；

300为驱动转盘、301为驱动槽、302为避让槽孔、303为传动轴、304为开合电机、305为主动同步轮、306为从动同步轮；

400为夹爪、401为凸轮随动器；

500为顶升托盘、501为支撑臂、502为连接块；

600为电气旋转接头；

700为回转体工件。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指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；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

参见图1-图6，本发明圆柱形回转体工件检测时所需功能要求，需要自动切换内撑或者外夹，利用工件的外圆或者内圆进行定位，满足工件检测时定位要求，同时根据产品的不同，调整参数满足不同工件的定位需求，还需要保障检测过程中工件能够自由旋转。本申请公开了一种回转体工件内撑外夹定位夹持装置，包括固定座100、装配架200、驱动转盘300、夹爪400和顶升托盘500，所述装配架200回转设置在所述固定座100上，在所述固定座100上设置有驱动所述装配架200转动的回转驱动部，具体地，在固定座100上设置有回转台101，回转台包括上座体和下座体，上座体与下座体之间通过轴承装配，回转驱动部为回转电机102，所述回转电机102与所述回转台101传动连接并驱动所述装配架200旋转，可以在上座体上设置齿圈，回转电机的输出端设置与齿圈对应的齿轮，从而实现装配架的回转动作。

进一步地，本申请中的驱动转盘300设置在所述装配架200的中部，在所述装配架200上设置有驱动所述驱动转盘300转动的开合驱动部；至少三个所述夹爪400呈圆周均布在所述装配架200的顶部，在所述装配架200的顶部设置有与各所述夹爪400对应的导轨201，所述夹爪400底部设置有与所述导轨201对应的滑块202，各所述夹爪400的底部设置有凸轮随动器401，所述驱动转盘300上开设有与各所述凸轮随动器401对应的驱动槽301，所述开合驱动部驱动所述驱动转盘300转动，并带动各夹爪400沿导轨201同步开合动作，夹爪400上设置有内圆夹持工位和外圆夹持工位，装配架200上设置有与夹爪400对应的位置检测传感器204；装配架200上设置有驱动所述顶升托盘500升降动作的升降驱动部。

优选地，本申请的装配架包括下支撑板209、上支撑板208和连接杆，下支撑板209回转设置在所述固定座100上；所述下支撑板209与所述上支撑板208上下相对设置；连接杆连接设置在所述上支撑板208和下支撑板209之间，在所述上支撑板208和下支撑板209的外侧包覆设置有防护罩壳211，其能够使得装配架形成相对封闭的结构，对内部的各部件进行保护隔离，其中连接杆可以为单独设置的结构，也可以用动力推杆代替即可，即将动力推杆的外缸作为连接杆实现上支撑板和下支撑板的连接。

开合驱动部包括传动轴303和开合电机304，所述传动轴303通过轴承支撑设置在所述装配架200上，装配架呈圆柱体结构，传动轴、装配架和驱动转盘同轴设置，驱动转盘300装配固定设置在所述传动轴303上；开合电机304固定在所述装配架200上，所述开合电机304与所述传动轴303传动连接，本实施例中所采取的具体的传动方式为：在开合电机304的输出端设置有主动同步轮305，在传动轴303上设置从动同步轮306，主动同步轮和从动同步轮之间通过同步带传动连接。如图3所示，由于下支撑板上需要装配主动同步轮、从动同步轮和开合电机等结构，因此下支撑板上可以设置截面呈倒U型槽状的安装板，并将主动同步轮和从动同步轮布设在下支撑板和安装板之间，还可以在主动同步轮和从动同步轮外侧设置护罩。

如图1所示，本实施例中的夹爪采用120°均布的三爪机构。夹爪安装在导轨上，保证三个夹爪移动时的直线度和运动精度，凸轮随动器通过连接在夹爪下部，凸轮随动器在驱动转盘的驱动槽里滑动，驱动槽为弧形槽，且弧形槽第一端部位于靠近驱动转盘的中心位置，弧形槽的第二端部位于靠近驱动转盘的外缘位置，驱动转盘转动过程中，能够对凸轮随动器进行顶推动作，进而使得夹爪在导轨上进行往复移动，将驱动转盘的圆周运动变成夹爪的直线移动，凸轮随动器包括连接柱和通过轴承设置在连接柱上的轮体。驱动转盘带动夹爪移动，并保证三个夹爪移动的同步性。具体动作如下，驱动转盘转动带动凸轮随动器在驱动槽里滚动。凸轮随动器带动夹爪移动。驱动盘的正转反转带动夹爪的张开闭合。位置检测传感器为夹爪运动提供原点基准，保证开合电机移动的时候每次走的位置是确定的。

传动部分由传动轴、同步带、主动同步轮、从动同步轮、开合电机等部分组成。开合电机通过主动同步轮、从动同步轮、同步带，带动传动轴转动。传动轴再带动驱动转盘和夹爪实现夹爪的张开闭合。固定座上部为旋转部分，其自身和下部为固定部分，当需要固定座上部结构旋转时，其依靠回转电机带动回转台上部结构进行整体旋转，上下两侧的控制线及气管，通过电气旋转接头来传递，从而保证控制部分的传递不受上部旋转结构的影响。

由于装配架内的各电气元件需要随着装配架进行旋转，因此，为了便于进行电气线路的连接，在装配架200下部设置有电气旋转接头600，所述开合驱动部和升降驱动部的电气线路通过所述电气旋转接头600与外部线路连接。

进一步地，本实施例中的顶升托盘500包括多个支撑臂501，优选采用三个支撑臂，夹爪也为三个，支撑臂和夹爪将装配架的顶面六等分，从而使得其无论是在夹持过程中还是在顶升过程中均能够保持稳定性；本实施例中在各所述支撑臂501与装配架200之间均设置有升降驱动部，升降驱动部包括导向轴207、动力推杆203和缓冲器206，所述导向轴207匹配滑动设置在所述装配架200上，导向轴207的上端与对应的支撑臂501连接固定，三个支撑臂的内端部一体连接在一起，可以通过轴承设置在传动轴的顶部，使得中部也能够起到支撑效果，三个支撑臂501的三个导向轴207，能够保障支撑臂501的整体水平同步升降；动力推杆203设置在所述装配架200上，所述动力推杆的活动端与对应的支撑臂连接；缓冲器206设置在所述装配架200的顶部，所述缓冲器206的上端与支撑臂501对应；各支撑臂501对应的动力推杆203同步动作，本申请中的动力推杆可以采用电动推杆或气缸均可。

由于本申请需要将多个实现不同的动作的结构整合在装配架中，因此为了便于结构之间的协调，避免动作过程中发生干涉，本申请中的驱动转盘300上设置有避让槽孔302，所述动力推杆203与所述避让槽孔302对应设置，各所述支撑臂501的端部均设置有连接块502，所述动力推杆203和缓冲器206分别布设在对应的支撑臂501两侧的连接块502上，连接块的设置更便于导向轴、动力推杆、缓冲器与支撑臂的对位装配，能够减少支撑臂径向的空间占用，提高支撑臂所能够支撑的回转体工件的外径尺寸，适应范围更广。

本申请还公开了一种回转体工件内撑外夹检测装置，包括机架、如上述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置、检测单元和控制单元，回转体工件内撑外夹定位夹持装置通过固定板固定设置在所述机架上；所述检测单元用于回转体的内部或/和外部特征检测；所述控制单元控制各部件的动作。检测单元可以通过机械手或者其他升降横移设备对其位置和高度进行调节，从而使得其与回转体工件的内腔或外壁对位，实现自动化的对位检测。

为了便于进行上料，可以通过机械手进行夹持回转体工件，并上料至顶升托盘上，或者也可以采用人工上料，根据回转体工件的尺寸大小或者实际的工作情况进行不同的选择。对于检测单元进行检测的项目，可以进行气缸套内径特征和外径特征量测、接头箍类工件内部螺纹量测、以及回转体类零件的检测测量等。

进一步地，本申请还公开了一种回转体工件检测方法，利用上述的回转体工件内撑外夹检测装置进行回转体工件的检测，利用上述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置能够使得检测工位高效，实现内外径的转换夹持和检测，还能够对其回转过程中进行检测，保障检测的效率和效果，具体包括以下步骤：

根据待检测回转体工件的内外径尺寸和检测项目类别，确定内腔和外壁的检测顺序，并设定动作参数和动作程序；

将待检测回转体工件通过机械手上料，放置在顶升托盘上，通过升降驱动部调节顶升托盘和回转体工件的高度，通过开合驱动部驱动夹爪同步开合动作，实现对回转体工件的夹紧定位，进而通过检测单元完成对回转体工件的内腔或外壁的检测，通过上述方法实现对回转体工件的内撑或者外夹；

当回转体工件的内腔和外壁的其中一方检测完成后，需要进行另一方的检测时，需要将夹爪在回转体工件的内腔内撑和外壁外夹之间切换，切换动作具体为通过升降驱动部顶升回转体工件、并调节夹爪的加持方位后，当需要转换为内撑时，将夹爪移动至回转体工件的内腔对应位置，当需要进行外夹时，将夹爪移动至回转体工件的外壁对应的位置；然后通过升降驱动部将回转体工件降至夹持高度，由夹爪完成夹持，在同一工位上实现外腔和外壁的检测；

当检测过程中需要回转体工件转动时，通过回转驱动部驱动装配架和回转体工件转动即可，各部件之间的动作无不干扰，能够实现良好的协调动作，实用性强。

本申请能够满足回转体工件工件内撑外夹定位的工作需求，并且满足多种产品的使用要求，能够一键换产，方便使用，本申请还能够应用到更多领域，不受特定产品的限制，实用性更好。

本文中术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种回转体工件内撑外夹定位夹持装置，其特征在于，包括：

固定座；

装配架，所述装配架回转设置在所述固定座上，在所述固定座上设置有驱动所述装配架转动的回转驱动部；

驱动转盘，其设置在所述装配架的中部，在所述装配架上设置有驱动所述驱动转盘转动的开合驱动部；

夹爪，至少三个所述夹爪呈圆周均布在所述装配架的顶部，在所述装配架的顶部设置有与各所述夹爪对应的导轨，所述夹爪底部设置有与所述导轨对应的滑块，各所述夹爪的底部设置有凸轮随动器，所述驱动转盘上开设有与各所述凸轮随动器对应的驱动槽，所述开合驱动部驱动所述驱动转盘转动，并带动各夹爪沿导轨同步开合动作；以及

顶升托盘，所述装配架上设置有驱动所述顶升托盘升降动作的升降驱动部。

2.根据权利要求1所述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置，其特征在于，所述开合驱动部包括：

传动轴，所述传动轴通过轴承支撑设置在所述装配架上，所述驱动转盘装配固定设置在所述传动轴上；以及

开合电机，其固定在所述装配架上，所述开合电机与所述传动轴传动连接。

3.根据权利要求1所述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置，其特征在于，所述装配架下部设置有电气旋转接头，所述开合驱动部和升降驱动部的电气线路通过所述电气旋转接头与外部线路连接。

4.根据权利要求1所述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置，其特征在于，所述顶升托盘包括多个支撑臂，在各所述支撑臂与装配架之间均设置有升降驱动部，所述升降驱动部包括：

导向轴，所述导向轴匹配滑动设置在所述装配架上，所述导向轴的上端与对应的支撑臂连接固定；

动力推杆，其设置在所述装配架上，所述动力推杆的活动端与对应的支撑臂连接；以及

缓冲器，其设置在所述装配架的顶部，所述缓冲器的上端与支撑臂对应；

各支撑臂对应的动力推杆同步动作。

5.根据权利要求4所述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置，其特征在于，所述驱动转盘上设置有避让槽孔，所述动力推杆与所述避让槽孔对应设置，各所述支撑臂的端部均设置有连接块，所述动力推杆和缓冲器分别布设在对应的支撑臂两侧的连接块上。

6.根据权利要求1-5任一所述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置，其特征在于，所述装配架包括：

下支撑板，其回转设置在所述固定座上；

上支撑板，所述下支撑板与所述上支撑板上下相对设置；以及

连接杆，其连接设置在所述上支撑板和下支撑板之间。

7.根据权利要求6所述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置，其特征在于，在所述上支撑板和下支撑板的外侧包覆设置有防护罩壳。

8.根据权利要求1所述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置，其特征在于，所述固定座上设置有回转台，所述回转驱动部为回转电机，所述回转电机与所述回转台传动连接并驱动所述装配架旋转；所述夹爪上设置有内圆夹持工位和外圆夹持工位，所述装配架上设置有与夹爪对应的位置检测传感器。

9.一种回转体工件内撑外夹检测装置，其特征在于，包括：

机架；

如权利要求1-8任一所述的回转体工件内撑外夹定位夹持装置，其固定设置在所述机架上；

检测单元，所述检测单元用于回转体的内部或/和外部特征检测；以及

控制单元，所述控制单元控制各部件的动作。

10.一种回转体工件检测方法，其特征在于，利用权利要求9所述的回转体工件内撑外夹检测装置进行回转体工件的检测，具体包括以下步骤：

根据待检测回转体工件的内外径尺寸和检测项目类别，确定内腔和外壁的检测顺序，并设定动作参数和动作程序；

将待检测回转体工件通过机械手上料，放置在顶升托盘上，通过升降驱动部调节顶升托盘和回转体工件的高度，通过开合驱动部驱动夹爪同步开合动作，实现对回转体工件的夹紧定位，进而通过检测单元完成对回转体工件的内腔或外壁的检测；

在进行回转体工件的内腔和外壁检测的切换时，通过升降驱动部顶升回转体工件、调节夹爪的加持方位后，再通过升降驱动部将回转体工件降至夹持高度，由夹爪完成夹持，在同一工位上实现外腔和外壁的检测；

当检测过程中需要回转体工件转动时，通过回转驱动部驱动装配架和回转体工件转动。

Images