CN205394043U - 一种四自由度铣削夹具 - Google Patents
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Abstract
一种四自由度铣削夹具，属于铣削加工夹具，解决现有铣削加工夹具缺少调整自由度的问题。本实用新型由自下而上依次连接的垂直调整组件、水平调整组件、旋转调整组件、俯仰调整组件和工件夹紧组件组成。本实用新型组件化、整体结构紧凑、功能明确、调整范围大，可通过垂直、水平、旋转、俯仰四个方向的调整，使得铣削工件相对于机器人处于刚性最佳的位置和姿态，适用于大工件的机器人铣削加工。
Description
技术领域
本实用新型属于铣削加工夹具，具体涉及一种四自由度铣削夹具，适用于机器人对大工件的铣削加工。
背景技术
工业机器人是20世纪60年代在自动操作机基础上发展起来的一种能模仿人的某些动作和控制功能，并按照可变的预定程序、轨迹及其他要求操作工具、实现多种操作的自动化机械系统。工业机器人是最典型的机电一体化装备，经过多年的发展，我国的机器人的研究和应用取得了一定的成果，先后研制出点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装、码垛等各种用途的机器人，在机械、汽车、航空、航天、造船等行业具有广泛应用。
与数控加工中心等其它加工设备相比，工业机器人应用于切削加工领域具有成本低、自动化程度高、柔性好、安装空间小等优点，能方便地实现切削加工工具头在空间的各种位姿位置和姿态。更重要的是，对于一些尺寸较大的工件，普通的数控加工中心无法满足加工的需求，工业机器人加工范围大的优势则完全得到了体现。
现有的铣削加工夹具大多是以数控机床为基础进行开发，适用于小工件的三轴铣削加工。这些夹具缺少调整自由度，无法针对工业机器人的实际位姿调整工件的姿态。
发明内容
本实用新型提供一种四自由度铣削夹具，解决现有铣削加工夹具缺少调整自由度的问题，可通过垂直、水平、旋转、俯仰四个方向的调整，使得铣削工件相对于机器人处于刚性最佳的位置和姿态。
本实用新型所提供的一种四自由度铣削夹具，由自下而上依次连接的垂直调整组件、水平调整组件、旋转调整组件、俯仰调整组件和工件夹紧组件组成，其特征在于：
垂直调整组件实现工件垂直方向位移，水平调整组件安装在垂直调整组件上，实现工件水平左右方向位移，旋转调整组件安装在水平调整组件上，实现加工与测量两个工位的切换，俯仰调整组件安装在旋转调整组件的旋转台上，实现工件0度到90度的俯仰角度调整，工件夹紧组件安装在俯仰调整组件的支撑框架上，用于夹紧平板型工件；各个组件相互配合，实现工件垂直、水平、旋转、俯仰4个自由度的位姿调整及定位夹紧。
所述垂直调整组件包括底座、顶板、左支架、右支架和下液压缸，所述右支架包括前、后支撑杆，前、后支撑杆互相平行，两端分别与底座和顶板铰接；所述左支架包括前、后支撑杆，前、后支撑杆互相平行，其底端与底座铰接，顶端装有滑轮，能够沿顶板底面的滑槽滚动；所述左支架、右支架的前支撑杆及后支撑杆分别在中部铰接；
所述下液压缸一端与底座铰接，下液压缸的活塞端部与左支架的前支撑杆或后支撑杆铰接，当下液压缸活塞伸出或缩回时能够带动左支架绕其与底座的铰接点做旋转运动，从而带动顶板在垂直方向上下运动。
所述水平调整组件包括基板、前光轴、后光轴、前导轨、后导轨、运动平台、丝杠、联轴器、手轮；前光轴、前导轨、丝杠、后导轨、后光轴互相平行，在所述基板上从前至后依次排列，其中，前光轴、丝杠、后光轴的两端分别通过支撑座安装在基板上，前导轨与后导轨通过螺钉安装在基板上；所述丝杠一端通过联轴器与手轮连接；
所述运动平台底面中心固定有螺母，其与所述丝杠构成丝杠螺母付，运动平台底面从前至后通过螺钉固定有四个滑块组，每个滑块组包括左滑块和右滑块，四个滑块组分别对应前光轴、前导轨、后导轨、后光轴并与之滑动配合，前、后导轨起导向和支撑作用，前、后光轴起辅助支撑作用，
转动手轮时带动丝杠，驱使螺母做前后移动，通过丝杠螺母付与滑块的配合带动运动平台做水平左右方向的移动。
所述旋转调整组件由基座、推力滚子轴承和转台组成，基座具有轴承孔，通过螺栓螺母安装在水平调整组件的运动平台上；推力滚子轴承安装在基座的轴承孔内；转台安装在推力滚子轴承上，可以在推力滚子轴承的支撑下绕基座中心进行360°旋转运动，配合定位销进行定位可以在几个工位之间进行切换。
所述俯仰调整组件由安装底板、前液压缸、后液压缸、支撑框架、限位挡块组成，所述支撑框架为矩形框架，其两条侧边端部分别与安装底板铰接，铰接处附近固定有限位挡块；所述前液压缸和后液压缸前后平行设置，前液压缸和后液压缸的端部分别与安装底板铰接，前液压缸和后液压缸的活塞端部分别与支撑框架铰接；前液压缸和后液压缸的活塞伸出或缩回时带动支撑框架俯仰运动，根据支撑框架与安装底座垂直时的位置确定限位挡块安装位置，限制支撑框架只能在0度到90度之间进行调整。
所述工件夹紧组件包括工件固定板、定位挡块和夹片，所述工件固定板通过螺钉安装在所述支撑框架上，工件固定板表面具有互相平行的多条固定槽，各条固定槽横截面均为凸字形，所述定位挡块通过螺栓与螺母安装在工件固定板一侧边缘的固定槽上，对待固定工件起到定位作用，所述夹片通过螺栓与螺母安装在工件固定板适当位置的固定槽上，用于固定待固定工件。
与现有技术相比，本实用新型主要具备以下的有益效果：垂直调整组件通过下液压缸活塞运动使顶板在垂直方向调整高度，下液压缸负载能力强，而垂直调整组件在满足高度要求的前提下体积最小，结构紧凑；水平调整组件采用导轨和滑轨的组合形式，既保证了水平左右方向调整的精度，又保证了运动平台具有很大的承载能力；旋转调整组件在0度与90度两个特殊位置可以设置定位销限位，整个转台由推力轴承支撑，可以轻松的在加工与测量两工位之间切换；俯仰调整组件采用前、后液压缸支撑的形式，承载能力强、调节范围大，能够实现工件在0度到90度俯仰范围内的连续调节。本实用新型组件化、整体结构紧凑、功能明确、调整范围大，能够实现工件4自由度的调整，适用于大工件的机器人铣削加工。
附图说明
图1为本实用新型的正面视图；
图2为垂直调整组件的整体立体组合图；
图3为水平调整组件的整体立体组合图；
图4为旋转调整组件的立体分解图；
图5为俯仰调整组件的整体立体组合图；
图6为工件夹紧组件的整体立体组合图；
图7为本实用新型的立体示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步说明。
如图1所示，本实用新型由自下而上依次连接的垂直调整组件10、水平调整组件20、旋转调整组件30、俯仰调整组件40和工件夹紧组件50组成，其特征在于：
垂直调整组件10实现工件垂直方向位移，水平调整组件20安装在垂直调整组件10上，实现工件水平左右方向位移，旋转调整组件30安装在水平调整组件20上，实现加工与测量两个工位的切换，俯仰调整组件40安装在旋转调整组件30的旋转台上，实现工件0度到90度的俯仰角度调整，工件夹紧组件50安装在俯仰调整组件40的支撑框架上，用于夹紧平板型工件；各个组件相互配合，实现工件垂直、水平、旋转、俯仰4个自由度的位姿调整及定位夹紧。
如图2所示，所述垂直调整组件10包括底座11、顶板12、左支架13、右支架14和下液压缸15，所述右支架14包括前、后支撑杆，前、后支撑杆互相平行，两端分别与底座11和顶板12铰接；所述左支架13包括前、后支撑杆，前、后支撑杆互相平行，其底端与底座11铰接，顶端装有滑轮，能够沿顶板12底面的滑槽滚动；所述左支架13、右支架14的前支撑杆及后支撑杆分别在中部铰接；
所述下液压缸15一端与底座11铰接，下液压缸15的活塞端部与左支架13的前支撑杆或后支撑杆铰接，当下液压缸活塞伸出或缩回时能够带动左支架绕其与底座11的铰接点做旋转运动，从而带动顶板在垂直方向上下运动。
如图3所示，水平调整组件20包括基板21、前光轴22、后光轴23、前导轨24、后导轨25、运动平台26、丝杠27、联轴器28、手轮29；前光轴22、前导轨24、丝杠27、后导轨25、后光轴23互相平行，在所述基板21上从前至后依次排列，其中，前光轴22、丝杠27、后光轴23的两端分别通过支撑座安装在基板21上，前导轨24与后导轨25通过螺钉安装在基板21上；所述丝杠27一端通过联轴器28与手轮29连接；
所述运动平台26底面中心固定有螺母，其与所述丝杠构成丝杠螺母付，运动平台26底面从前至后通过螺钉固定有四个滑块组，每个滑块组包括左滑块和右滑块，四个滑块组分别对应前光轴22、前导轨24、后导轨25、后光轴23并与之滑动配合，前、后导轨起导向和支撑作用，前、后光轴起辅助支撑作用，
转动手轮29时带动丝杠，驱使螺母做前后移动，通过丝杠螺母付与滑块的配合带动运动平台做水平左右方向的移动。
如图4所示，旋转调整组件30由基座31、推力滚子轴承32和转台33组成，基座31具有轴承孔，通过螺栓螺母安装在水平调整组件的运动平台上；推力滚子轴承32安装在基座31的轴承孔内；转台33安装在推力滚子轴承上，可以在推力滚子轴承的支撑下绕基座中心进行360°旋转运动，配合定位销进行定位可以在几个工位之间进行切换。
如图5示，俯仰调整组件40由安装底板41、前液压缸42、后液压缸43、支撑框架44、限位挡块45组成，所述支撑框架44为矩形框架，其两条侧边端部分别与安装底板41铰接，铰接处附近固定有限位挡块45；所述前液压缸42和后液压缸43前后平行设置，前液压缸42和后液压缸43的端部分别与安装底板41铰接，前液压缸42和后液压缸43的活塞端部分别与支撑框架44铰接；前液压缸42和后液压缸43的活塞伸出或缩回时带动支撑框架俯仰运动，根据支撑框架与安装底座垂直时的位置确定限位挡块安装位置，限制支撑框架只能在0度到90度之间进行调整。
如图6所示，工件夹紧组件包括工件固定板51、定位挡块52和夹片53，所述工件固定板51通过螺钉安装在所述支撑框架上，工件固定板51表面具有互相平行的多条固定槽，各条固定槽横截面均为凸字形，所述定位挡块52通过螺栓与螺母安装在工件固定板51一侧边缘的固定槽上，对待固定工件54起到定位作用，所述夹片54通过螺栓与螺母安装在工件固定板51适当位置的固定槽上，用于固定待固定工件54。
如图7所示，垂直调整组件10、水平调整组件20、旋转调整组件30、俯仰调整组件40和工件夹紧组件50自下而上依次连接组成本实用新型，各个组件相互配合，实现工件垂直、水平、旋转、俯仰4个自由度的位姿调整及定位夹紧。
Claims (6)
1.一种四自由度机器人铣削夹具，由自下而上依次连接的垂直调整组件(10)、水平调整组件(20)、旋转调整组件(30)、俯仰调整组件(40)和工件夹紧组件(50)组成，其特征在于：
垂直调整组件(10)实现工件垂直方向位移，水平调整组件(20)安装在垂直调整组件(10)上，实现工件水平左右方向位移，旋转调整组件(30)安装在水平调整组件(20)上，实现加工与测量两个工位的切换，俯仰调整组件(40)安装在旋转调整组件(30)的旋转台上，实现工件0度到90度的俯仰角度调整，工件夹紧组件(50)安装在俯仰调整组件(40)的支撑框架上，用于夹紧平板型工件；各个组件相互配合，实现工件垂直、水平、旋转、俯仰4个自由度的位姿调整及定位夹紧。
2.如权利要求1所述的四自由度机器人铣削夹具，其特征在于：
所述垂直调整组件(10)包括底座(11)、顶板(12)、左支架(13)、右支架(14)和下液压缸(15)，所述右支架(14)包括前、后支撑杆，前、后支撑杆互相平行，两端分别与底座(11)和顶板(12)铰接；所述左支架(13)包括前、后支撑杆，前、后支撑杆互相平行，其底端与底座(11)铰接，顶端装有滑轮，能够沿顶板(12)底面的滑槽滚动；所述左支架(13)、右支架(14)的前支撑杆及后支撑杆分别在中部铰接；
所述下液压缸(15)一端与底座(11)铰接，下液压缸(15)的活塞端部与左支架(13)的前支撑杆或后支撑杆铰接，当下液压缸活塞伸出或缩回时能够带动左支架绕其与底座(11)的铰接点做旋转运动，从而带动顶板在垂直方向上下运动。
3.如权利要求1所述的四自由度机器人铣削夹具，其特征在于：
所述水平调整组件(20)包括基板(21)、前光轴(22)、后光轴(23)、前导轨(24)、后导轨(25)、运动平台(26)、丝杠(27)、联轴器(28)、手轮(29)；前光轴(22)、前导轨(24)、丝杠(27)、后导轨(25)、后光轴(23)互相平行，在所述基板(21)上从前至后依次排列，其中，前光轴(22)、丝杠(27)、后光轴(23)的两端分别通过支撑座安装在基板(21)上，前导轨(24)与后导轨(25)通过螺钉安装在基板(21)上；所述丝杠(27)一端通过联轴器(28)与手轮(29)连接；
所述运动平台(26)底面中心固定有螺母，其与所述丝杠构成丝杠螺母付，运动平台(26)底面从前至后通过螺钉固定有四个滑块组，每个滑块组包括左滑块和右滑块，四个滑块组分别对应前光轴(22)、前导轨(24)、后导轨(25)、后光轴(23)并与之滑动配合，前、后导轨起导向和支撑作用，前、后光轴起辅助支撑作用，
转动手轮(29)时带动丝杠，驱使螺母做前后移动，通过丝杠螺母付与滑块的配合带动运动平台做水平左右方向的移动。
4.如权利要求1所述的四自由度机器人铣削夹具，其特征在于：
所述旋转调整组件(30)由基座(31)、推力滚子轴承(32)和转台(33)组成，基座(31)具有轴承孔，通过螺栓螺母安装在水平调整组件的运动平台上；推力滚子轴承(32)安装在基座(31)的轴承孔内；转台(33)安装在推力滚子轴承上，可以在推力滚子轴承的支撑下绕基座中心进行360°旋转运动，配合定位销进行定位可以在几个工位之间进行切换。
5.如权利要求1所述的四自由度机器人铣削夹具，其特征在于：
所述俯仰调整组件(40)由安装底板(41)、前液压缸(42)、后液压缸(43)、支撑框架(44)、限位挡块(45)组成，所述支撑框架(44)为矩形框架，其两条侧边端部分别与安装底板(41)铰接，铰接处附近固定有限位挡块(45)；所述前液压缸(42)和后液压缸(43)前后平行设置，前液压缸(42)和后液压缸(43)的端部分别与安装底板(41)铰接，前液压缸(42)和后液压缸(43)的活塞端部分别与支撑框架(44)铰接；前液压缸(42)和后液压缸(43)的活塞伸出或缩回时带动支撑框架俯仰运动，根据支撑框架与安装底座垂直时的位置确定限位挡块安装位置，限制支撑框架只能在0度到90度之间进行调整。
6.如权利要求1所述的四自由度机器人铣削夹具，其特征在于：
所述工件夹紧组件包括工件固定板(51)、定位挡块(52)和夹片(53)，所述工件固定板(51)通过螺钉安装在所述支撑框架上，工件固定板(51)表面具有互相平行的多条固定槽，各条固定槽横截面均为凸字形，所述定位挡块(52)通过螺栓与螺母安装在工件固定板(51)一侧边缘的固定槽上，对待固定工件(54)起到定位作用，所述夹片(54)通过螺栓与螺母安装在工件固定板(51)适当位置的固定槽上，用于固定待固定工件(54)。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200619 Address after: No.329, Yanxin Road, Huishan Economic Development Zone, Huishan District, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee after: HUST-WUXI Research Institute Address before: 430074 Hubei Province, Wuhan city Hongshan District Luoyu Road No. 1037 Patentee before: HUAZHONG University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |
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| TR01 | Transfer of patent right |