CN205129878U - 一种用于环盘类零件加工的机器人夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于环盘类零件加工的机器人夹具，主要包含底座、直线变位机构、定位机构以及夹持机构，直线变位机构采用伺服电机驱动可以提高夹具工作自动化程度，同时通过整合滚珠丝杠和线性滑轨能够实现夹具高精度、大尺寸变位；定位机构通过光电开关测量环盘类零件的尺寸及位置，使直线变位机构进行自动变位，通过极限开关保证夹具的精确动作以及运行安全；夹持机构采用电永磁铁的方式能够实现对环盘类零件快速高效、稳定可靠的夹持。本实用新型可以满足多种尺寸规格环盘类零件在机器人加工中高效、可靠的自动夹紧需要。
Description
技术领域
本实用新型属于环盘类零件加工过程中的夹持装置，涉及一种用于环盘类零件加工的机器人夹具。
背景技术
环盘类零件是一类特点明显且用途广泛的零件，其几何形状比较简单但型号多样且个体尺寸差异大，在大批量加工时工艺复杂。法兰和管桩端板是两种典型的环盘类零件，在进行机器人焊接、搬运及检测作业时，通常采用气动卡盘或机械式压合装置来实现对其径向或表面施压，以达到夹紧的目的。但是由于气动卡盘的行程限制与机械压合装置不可拆分的特性，使这两种夹具受到很大的装夹限制。当零件尺寸变化稍大时则夹持装置失效，需要机器人频繁更换不同型号的夹具以便加工，这不紧提高了环盘类零件的加工成本，同时也大大降低了加工的自动化程度与生产效率。
因此，有必要设计一种可以实现对多种尺寸环盘类零件进行自动装夹的机器人夹具。
实用新型内容
针对现有加工技术的不足，本实用新型提供一种用于机器人对环盘类零件进行焊接、搬运及检测作业时的夹具，该夹具通过侧端紧密分布的光电开关测量零件的尺寸、位置，并由直线变位机构带动夹持装置运动实现精确变位，利用极限开关对滑块进行定位、寻找启动原点以及防止超出行程，最后采用电控永磁的方式对零件表面进行夹紧。该夹具可实现对多种型号的环盘类零件的装夹，解决夹具更换频繁、自动化程度低下的问题。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种用于环盘类零件加工的机器人夹具，它主要包含底座、直线变位机构、定位机构以及夹持机构。
所述的底座包括支撑框架和机器人连接法兰，所述支撑框架四个转角处设有加强筋固定，对整个夹具体起支撑稳固作用。所述机器人连接法兰固定于支撑框架下端，用于与机器人活动端连接。
所述直线变位机构包含电机座、尾座、滑轨、滑块、双向滚珠丝杠和伺服电机。电机座与尾座分别通过螺钉固定安装于滑轨两端，电机座与尾座中心分别设有轴承座孔；滑轨通过螺栓与支撑框架固定连接，滑轨采用U型断面，U型断面两侧内壁设有滚珠珠槽；滑块上表面四个边角处有对称分布的螺纹孔，滑块长边两侧设有单排循环滚动的滚珠，滚珠直径与珠槽直径一致，滑块与滑轨通过滚珠与珠槽相配合,滑块可在滑轨上直线滑动，该设计使机器人夹具具有承受侧向负荷的能力；滑块短边侧面中心有一通孔，通孔内部有一固定滚珠螺母，双向滚珠丝杠通过滑块中心通孔与其内部固定滚珠螺母配合，两块滑块对称安装于双向滚珠丝杠的两侧；双向滚珠丝杠一端安装于电机座的中心轴承处，另一端安装于尾座的中心轴承处；伺服电机通过电机连接法兰与电机座固定连接，并通过联轴器与双向滚珠丝杠连接。伺服电机带动双向滚珠丝杠正向或逆向旋转时，两块滑块沿滑轨做相对方向直线运动，通过控制伺服电机转向与转数，实现夹具的直线精确变位。
所述定位机构包含工件定位装置与夹具定位装置。所述工件定位装置包含光电开关和光电开关安装平台，安装平台固定安装于滑轨一侧，其上有两列交错分布的光电开关安装孔，光电开关通过安装螺母固定于安装平台上；所述夹具定位装置包含极限开关安装轨道和四个极限开关，安装轨道固定安装于滑轨的另一侧，两个极限开关安装于安装轨道的两端，用于提供直线变位机构的启动原点，两个极限开关安装于安装轨道中间，用于防止直线变位机构超出行程。
所述夹持机构包含两个电永磁铁和两个固定平台，所述电永磁铁的四个边角各有一个螺栓通孔，上表面有两块磁极，电永磁铁内部采用永磁铁作为磁源，通过电控系统对磁路分布进行控制和转换，使永磁磁场在系统内部自身平衡，或释放到电永磁铁的两块磁极表面，对外表征为消磁放松或充磁夹紧状态；所述固定平台起中间连接转换作用，固定平台两侧为方形支撑结构，支撑结构表面有对称分布的四个螺栓孔，支撑结构与电永磁铁通过螺栓固定连接，固定平台中部有对称分布的安装通孔，固定平台与滑块通过螺钉固定连接。基于环盘类零件的结构特点，两个电永磁铁对工件沿直径方向表面进行夹持，可由直线变位机构改变两电永磁铁之间的距离，实现夹具对工件的变直径夹持。
本实用新型的有益效果是：直线变位机构采用伺服电机驱动可以提高夹具工作自动化程度，同时通过整合滚珠丝杠和线性滑轨能够实现夹具高精度、大尺寸变位；定位机构通过光电开关测量环盘类零件的尺寸及位置，使直线变位机构进行自动变位，通过极限开关保证夹具的精确动作以及运行安全；夹持机构采用电永磁铁的方式能够实现对环盘类零件快速高效、稳定可靠的夹持。本实用新型可以满足多种尺寸规格环盘类零件在机器人加工中高效、可靠的自动夹紧需要。
附图说明
图1是机器人夹具总体装配示意图；
图2是机器人夹具装配俯视图；
图3是轨道与滑块之间回流系统主视图；
图4是固定平台结构示意图；
图中:1支撑框架；2机器人连接法兰；3双向滚珠丝杠；4滑轨；5滑块；6电永磁铁；7固定平台；8尾座；9电机座；10伺服电机；11极限开关；12安装轨道；13光电开关；14光电开关固定平台；15防尘片；16滚珠；17珠槽；18支撑结构；19螺栓孔；20安装通孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型作进一步阐述。
本实用新型提供的夹具机构是一种用于环盘类零件加工的机器人夹具，机构结构简单，可满足多种尺寸规格环盘类零件快速、可靠的夹紧需要。现参见附图，接下来将描述所提供夹具机构的实施例。
如图1和图2所示，一种用于环盘类零件加工的机器人夹具主要包含底座、直线变位机构、夹持机构以及定位机构。
底座主要包含支撑框架1和机器人连接法兰2，支撑框架的四个转角处设有加强筋固定，对整个夹具体起支撑稳固作用。机器人连接法兰2固定于支撑框架1下端，用于与机器人活动端相连接。
直线变位机构包含电机座9、尾座8、滑轨4、滑块5、双向滚珠丝杠3和伺服电机10。电机座9与尾座8分别通过螺钉固定安装于滑轨4两端，电机座9与尾座8中心分别设有轴承座孔；滑轨4通过螺栓与支撑框架1固定连接，滑轨4采用U型断面，U型断面两侧内壁设有滚珠珠槽17；如图3所示，滑块5上表面四个边角处有对称分布的螺纹孔，滑块5长边两侧设有单排循环滚动的滚珠16，滚珠16直径与珠槽17直径一致，滑块5与滑轨4通过滚珠16与珠槽17相配合,滑块5可在滑轨4上直线滑动，该设计使机器人夹具具有承受侧向负荷的能力；滑块5短边侧面中心有一通孔，通孔内部有一固定滚珠螺母，双向滚珠丝杠3通过滑块5中心通孔与其内部固定滚珠螺母配合，两块滑块5对称安装于双向滚珠丝杠3的两侧；双向滚珠丝杠3一端安装于电机座9的中心轴承处，另一端安装于尾座8的中心轴承处；伺服电机10通过电机连接法兰与电机座9固定连接，并通过联轴器与双向滚珠丝杠3连接。伺服电机10带动双向滚珠丝杠3正向或逆向旋转时，两块滑块5沿滑轨4做相对方向直线运动，通过控制伺服电机10转向与转数，实现夹具的直线精确变位。
定位机构包含工件定位装置与夹具定位装置。
工件定位装置包含光电开关13和光电开关安装平台14，安装平台14固定安装于滑轨4一侧，其上有两列交错分布的光电开关安装孔，光电开关13通过安装螺母固定于安装平台14上。
夹具定位装置包含极限开关安装轨道12和四个极限开关11，安装轨道12固定安装于滑轨4的另一侧，两个极限开关11安装于安装轨道12的两端，用于提供直线变位机构的启动原点，两个极限开关11安装于安装轨道12的中间，用于防止直线变位机构超出行程。
夹持机构包含两个固定平台5和两个电永磁铁6，电永磁铁6的四个边角各有一个螺栓通孔，上表面有两块磁极；如图4所示，固定平台7两侧为方形支撑结构18，支撑结构18表面有对称分布的四个螺栓孔19，支撑结构18与电永磁铁6通过螺栓固定连接，固定平台7中部有对称分布的安装通孔20，固定平台7与滑块5通过螺钉固定连接。基于环盘类零件的结构特点，采用两个电永磁铁6对环盘类零件沿直径方向的表面进行夹持，在夹紧的过程中，只有夹具和工件接触的上表面存有磁力，周边不存在漏磁，可保证在抓取工件时不会出现“粘连”现象，当直线变位机构进行变位时，滑块5通过固定平台7带动电永磁铁6同步运动，实现夹具对工件的变直径夹持。
在一个实施例中，首先工件定位装置通过光电开关13测量环盘类零件尺寸、位置信息，可编程逻辑控制器(PLC)接收该信息后与机器人控制系统进行信息交互，机器人手臂将带动夹具进行位置补偿，同时控制系统将选择对应指令控制伺服电机10运转。伺服电机10带动双向滚珠丝杠3同步旋转使滑块5沿滑轨4做相对方向直线运动，同时滑块5通过固定平台7带动电永磁铁6同步运动。因此通过控制伺服电机10的转向与转数，可以实现夹具的精确变位。最后由电永磁铁的对环盘类零件的表面进行夹紧，从而实现对多种尺寸规格环盘类零件的装夹。
Claims (5)
1.一种用于环盘类零件加工的机器人夹具，其特征在于，包括底座、直线变位机构、夹持机构和定位机构；
所述的底座包括支撑框架(1)和机器人连接法兰(2)，所述支撑框架(1)的四个转角处设有加强筋固定；所述的机器人连接法兰(2)固定于支撑框架(1)下端，机器人连接法兰(2)沿圆周方向均匀分布的螺栓通孔与机器人活动端连接；
所述的直线变位机构包含电机座(9)、尾座(8)、滑轨(4)、滑块(5)、双向滚珠丝杠(3)和伺服电机(10)；电机座(9)与尾座(8)安装于滑轨(4)两端，电机座(9)与尾座(8)中心分别设有轴承座孔；滑轨(4)与支撑框架(1)通过螺栓固定连接，滑轨(4)采用U型断面，U型断面两侧内壁设有滚珠珠槽(17)；滑块(5)上表面四个边角处有对称分布的螺纹孔，滑块(5)长边两侧设有单排循环滚动的滚珠(16)，滚珠(16)直径与珠槽(17)直径一致，滑块(5)与滑轨(4)通过滚珠(16)与珠槽(17)相配合,滑块(5)可在滑轨(4)上直线滑动，该设计使机器人夹具具有承受侧向负荷的能力；滑块(5)短边侧面中心有一通孔，通孔内部有一固定滚珠螺母，双向滚珠丝杠(3)通过滑块(5)中心通孔与其内部固定滚珠螺母配合，两块滑块(5)对称安装于双向滚珠丝杠(3)的两侧；双向滚珠丝杠(3)一端安装于电机座(9)的中心轴承处，另一端安装于尾座(8)的中心轴承处；伺服电机(10)通过电机连接法兰与电机座(9)固定连接，并通过联轴器与双向滚珠丝杠(3)连接；
所述的夹持机构包括两个电永磁铁(6)和两个固定平台(7)，所述电永磁铁(6)的四个边角各有一个螺栓通孔，上表面有两块磁极；所述固定平台(7)两侧为方形支撑结构，支撑结构(18)有四个对称分布的螺栓孔(19)，支撑结构(18)与电永磁铁(6)通过螺栓固定连接，固定平台(7)中部有对称分布的安装通孔(20)，固定平台(7)与滑块(5)通过螺钉固定连接；
所述的定位机构包含工件定位装置与夹具定位装置；
所述的工件定位装置包含光电开关(13)和光电开关安装平台(14)，安装平台(14)固定安装于滑轨(4)一侧，安装平台(14)上有两列交错分布的光电开关安装孔，光电开关(13)通过安装螺母固定于安装平台(14)上；
所述的夹具定位装置包含极限开关安装轨道(12)和四个极限开关(11)，安装轨道(12)固定安装于滑轨(4)的另一侧，两个极限开关(11)安装于安装轨道(12)的两端，用于提供直线变位机构的启动原点，两个极限开关(11)安装于安装轨道(12)的中间，用于防止直线变位机构超出行程。
2.根据权利要求1所述的一种用于环盘类零件加工的机器人夹具，其特征在于，所述的滑轨(4)一侧安装有两列交错分布的光电开关(13)，通过紧密分布的关电开关(13)测量环盘类零件的尺寸、位置。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于环盘类零件加工的机器人夹具，其特征在于，所述的伺服电机(10)带动双向滚珠丝杠(3)正向或逆向旋转，两块滑块(5)沿滑轨(4)做相对方向直线滑动，通过控制伺服电机(10)转向与转数，实现夹具的直线精确变位。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于环盘类零件加工的机器人夹具，其特征在于，所述的两个电永磁铁(6)对环盘类零件表面进行夹持，直线变位机构进行变位时，滑块(5)通过固定平台(7)带动电永磁铁(6)同步运动，实现夹具对工件的变直径夹持。
5.根据权利要求3所述的一种用于环盘类零件加工的机器人夹具，其特征在于，所述的两个电永磁铁(6)对环盘类零件表面进行夹持，直线变位机构进行变位时，滑块(5)通过固定平台(7)带动电永磁铁(6)同步运动，实现夹具对工件的变直径夹持。
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