CN205651095U - 非标件数控柔性工装夹具模块 - Google Patents

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李晓明
洪磊
嵇保健
朱美玉
蔡刚洪
钟冬平
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Nanjing Tech University
China State Construction Engineering Corp Ltd CSCEC
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China Construction Equipment and Engineering Co Ltd
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NANJING CHINA CONSTRUCTION CHEMICAL EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
Nanjing Tech University
China State Construction Engineering Corp Ltd CSCEC
China Construction Industrial Equipment Installation Co Ltd
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Abstract

一种非标件数控柔性工装夹具模块，包括若干标准夹具模块，每个标准夹具模块包括电机和一个四伸缩杆机构，所述四伸缩杆机构由四个结构相同的单伸缩杆机构组成，每个单伸缩杆机构均包括伸缩杆、运动机构和动力传输机构，所述四个单伸缩杆机构呈两行两列分布，其中一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆与电机连接由电机直接驱动，另一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆由电机通过动力传送圆轴驱动，使得各伸缩杆能够沿各自的X、Y轴方向独立运动，共控制8个不同运动，可由本实用新型多个相同结构的标准夹具模块组装成多伸缩杆柔性工装夹具，可满足实际不同形状和尺寸非标构件的加工需求，具有较强的自适应性、高度的灵活性和准确性，最终提高工作效率。

Description

非标件数控柔性工装夹具模块
技术领域
本发明涉及一种机械加工中的装夹定位装置，特别涉及一种非标件数控柔性工装夹具模块。
背景技术
目前，现代企业生产制造中除标准构件之外，还存在大量的非标构件，单件、小批量、特殊的非标构件正逐渐成为现代机械制造业新的生产需求，非标件的制造加工精度和质量直接影响着最终产品的质量。在这种需求下，要求工装夹具设备具有更好的柔性，以缩短生产准备时间、降低生产成本，所以，按单一、普通品种设计专用夹具的方法已不能满足生产发展的要求，而组合式柔性工装夹具正是适应这一生产需求的多功能工装设备。它对缩短工艺装备的设计、制造周期，以及产品换型后对原有工装夹具延续使用起到至关重要的作用。
目前已有的大多数柔性夹具装置，无论待加工件有任何改变，夹具本身是通过外部设备（如机器人）或人工来实现重构的，没有实现对夹具的直接数字控制，因此装夹定位的精度将受到外部设备控制精度或人为操作因素的限制，无法满足高精度定位的需求，针对这一缺陷，有必要设计一种可应用计算机数控的非标件实用新型夹具，以符合现代生产模式，为柔性制造系统开发新产品提供有效的手段。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种非标件数控柔性工装夹具模块，该夹具可以实现计算机数字控制，从而满足不同形状非标件的高精度装夹定位，以解决现有工装夹具重构效率低、定位精度不高的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种非标件数控柔性工装夹具模块，包括若干标准夹具模块，每个标准夹具模块包括电机1和一个四伸缩杆机构，其特征在于，所述四伸缩杆机构由四个结构相同的单伸缩杆机构组成，每个单伸缩杆机构均包括伸缩杆4、运动机构2和动力传输机构3，所述四个单伸缩杆机构呈两行两列分布，其中一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆与电机1连接由电机1直接驱动，另一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆由电机1通过动力传送圆轴驱动，使得各伸缩杆能够沿各自的X、Y轴方向独立运动，共控制8个不同运动。
所述运动机构2由两部分组成，一部分由一根螺纹轴5控制伸缩杆4沿Y轴方向运动，另一部分由一根方轴9连同一套蜗轮装置控制伸缩杆4沿X方向运动。
所述伸缩杆4安装在一个由螺纹轴5驱动的支撑板6上，伸缩杆4上有外螺纹，与蜗轮轴7上的内螺纹相啮合，所述蜗轮轴7紧密配合在蜗轮8上，蜗轮8由安装在方轴9上的蜗杆10驱动。
所述蜗轮轴5上安装推力轴承11用于抵抗夹持时的反作用力。
所述方轴9和螺纹轴5均由电机1通过动力传输机构3独立驱动。
所述动力传输机构3包括动力传递系统、轴变换系统和离合系统。
所述动力传递系统包括一个主动轮12、一个惰轮13和六个面轮，电机轴通过轴套14延伸，主动轮12固定安装在轴套14上，面轮三15固定在惰轮轴上，面轮四16、面轮五17、面轮六18、面轮七19、面轮八20分别安装在该列伸缩杆的四根驱动轴和动力传送圆轴上，当面轮三15与面轮四16、面轮五17、面轮六18、面轮七19、面轮八20中的一个相啮合时，电机1的动力将传输到相啮合面轮所对应的轴；
所述轴变换系统包括两个面轮、一个惰轮臂21和一个球头销22，其中面轮一23安装在轴套14上，面轮二24安装在惰轮臂21的一端，当面轮一23和面轮二24相啮合时，惰轮臂21旋转运动到被选轴的位置，由球头销22限定惰轮臂21继续运动；
所述离合系统由一个离合臂25和两个电磁阀开关组成，电磁开关A26用于驱动离合臂25以推动惰轮臂21施加力使面轮一23和面轮二24相啮合，电磁开关B27用于驱动离合臂25以推动惰轮臂21施加力使面轮三15和被选轴所在面轮相啮合。
与现有技术相比，可由本实用新型2个或多个相同结构的标准夹具模块组装成多伸缩杆柔性工装夹具，多样化的不同组合可以得到不同的夹具构型，通过对各个伸缩杆的运动控制来固定工件表面，可以满足实际不同形状和尺寸非标构件的加工需求，因此具有较强的自适应性。同时伸缩杆由电机驱动，位置的改变可通过计算机对电机的编程控制直接来实现，无须外部设备和人工来操纵，因此具有高度的灵活性和准确性。由此，本实用新型在确保工件的准确定位的同时，可减轻工人的劳动强度，缩短工作时间，并最终提高工作效率。
附图说明
图1是多伸缩杆夹具模块机械结构总图。
图2是图1的左视图。
图3是图1的右视图。
图4是伸缩杆运动机构机械结构图。
图5是图4的俯视图。
图6是图4的右视图。
图7是伸缩杆动力传递系统机械结构图。
图8是图7的左视图。
图9是伸缩杆轴变换系统和离合系统机械结构图。
图10是图9的左视图。
图11是多伸缩杆夹具模块应用实例图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本实用新型一种非标件数控柔性工装夹具模块，可以由若干标准夹具模块组合而成，根据实际工件的加工需求，2个或多个标准夹具模块可组装成一套夹具。
其中，如图1、图2和图3所示，每个标准夹具模块包括电机1和一个四伸缩杆机构，四伸缩杆机构由四个结构相同的单伸缩杆机构组成，每个单伸缩杆机构均包括伸缩杆4、运动机构2和动力传输机构3，运动机构2用于控制杆沿X、Y轴方向运动，动力传输机构3将电机1的动力传送到被选择的杆轴，再由运动机构2完成运动。
四个单伸缩杆机构呈两行两列分布，分L侧和R侧两部分，其中L侧的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆4-1、4-2与电机1连接由电机1直接驱动，R侧的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆4-3、4-4由电机1通过动力传送圆轴驱动，使得各伸缩杆能够沿各自的X、Y轴方向独立运动，共控制8个不同运动。伸缩杆的运动由控制计算机顺序调节。
伸缩杆4的运动由其运动机构2实现，可实现伸缩杆1沿X或Y轴两个方向的运动。运动机构2由两部分组成，一部分由一根螺纹轴5控制伸缩杆4沿Y轴方向运动，另一部分由一根方轴9连同一套蜗轮装置控制伸缩杆4沿X方向运动。L侧和R侧各有4根轴（2根方轴、2根螺纹轴）作为伸缩杆4的驱动轴。
具体地，如图4、图5和图6所示，伸缩杆4上有外螺纹，与蜗轮轴7上的内螺纹相啮合，蜗轮轴7紧密配合在蜗轮8上，蜗轮8由安装在方轴9上的蜗杆10驱动。驱动方轴9，则蜗杆10将沿Y轴旋转，使蜗轮8及其轴沿X轴旋转，带动伸缩杆4沿X轴正向或反向运动。蜗轮轴5上安装推力轴承11用于抵抗夹持时的反作用力。伸缩杆4安装在一个由螺纹轴5驱动的支撑板6上，当螺纹轴5旋转时，整个支撑板6带动伸缩杆4沿Y方向运动。驱动伸缩杆4运动的方轴9和螺纹轴5均由电机1通过动力传输机构3来独立驱动。
动力传输机构3分别安装在L侧和R侧，包括动力传递系统、轴变换系统和离合系统。L侧的动力直接由电机1提供，而R侧的动力则是由L侧通过一根圆轴来传输，该圆轴为两侧共有。
具体地，如图7和图8所示，动力传递系统包括一个主动轮12、一个惰轮13和六个面轮，电机轴通过轴套14延伸，使得所有的部件都可以装配其上。主动轮12固定安装在轴套14上，面轮三15固定在惰轮轴上，面轮四16、面轮五17、面轮六18、面轮七19、面轮八20分别安装在该侧伸缩杆的四根驱动轴和动力传送圆轴上，当面轮三15与面轮四16、面轮五17、面轮六18、面轮七19、面轮八20中的一个相啮合时，电机1的动力将传输到相啮合面轮所对应的轴；动力传递路径的先后顺序是：轴套14、主动轮12、惰轮13、面轮三15、被选轴所在的面轮，本实例是面轮五17。
如图9和图10所示，轴变换系统包括两个面轮、一个惰轮臂21和一个球头销22，其中面轮一23安装在轴套14上，面轮二24安装在惰轮臂21的一端，当该侧伸缩杆的4根驱动轴上和传送动力的圆轴被选择驱动时，惰轮臂21旋转运动到被选轴面轮二24的位置，惰轮臂21的一端与面轮二24相配合，而另一端与面轮三15相配合，而面轮三15固定在惰轮13上。电机1驱动安装在轴套14上的面轮一23，面轮一23和面轮二24相啮合时，惰轮臂21将通过电机1旋转运动到被选面轮的位置，球头销22限定惰轮臂21继续运动。
面轮之间的啮合由离合系统实现，离合系统由一个离合臂25和两个电磁阀开关组成，电磁开关A26用于驱动离合臂25以推动惰轮臂21施加力使面轮一23和面轮二24相啮合，电磁开关B27用于驱动离合臂25以推动惰轮臂21施加力使面轮三15和被选轴所在面轮相啮合。
在图11所示的一个实施应用实例中，组合夹具是由3个标准夹具模块组成，同时可添加一套可快速释放夹紧作动器28，其中2个未安装作动器的夹具模块29用于工件30的定位，安装作动器的夹具模块31用于工件30的夹紧。所有系统都由可计算机控制，各模块伸缩杆首先被驱动到确定位置已固定的工件30表面，再启动作动器28安全夹紧工件30，当工件30中有任何变化时，通过改变伸缩杆的位置，组合夹具实现自动重构。

Claims (7)

1.一种非标件数控柔性工装夹具模块，包括若干标准夹具模块，每个标准夹具模块包括电机（1）和一个四伸缩杆机构，其特征在于，所述四伸缩杆机构由四个结构相同的单伸缩杆机构组成，每个单伸缩杆机构均包括伸缩杆（4）、运动机构（2）和动力传输机构（3），所述四个单伸缩杆机构呈两行两列分布，其中一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆与电机（1）连接由电机（1）直接驱动，另一列的两个单伸缩杆机构中的伸缩杆由电机（1）通过动力传送圆轴驱动，使得各伸缩杆（4）能够沿各自的X、Y轴方向独立运动，共控制8个不同运动。
2.根据权利要求1所述非标件数控柔性工装夹具模块，其特征在于，所述运动机构（2）由两部分组成，一部分由一根螺纹轴（5）控制伸缩杆（4）沿Y轴方向运动，另一部分由一根方轴（9）连同一套蜗轮装置控制伸缩杆（4）沿X方向运动。
3.根据权利要求1所述非标件数控柔性工装夹具模块，其特征在于，所述伸缩杆（4）安装在一个由螺纹轴（5）驱动的支撑板（6）上，伸缩杆（4）上有外螺纹，与蜗轮轴（7）上的内螺纹相啮合，所述蜗轮轴（7）紧密配合在蜗轮（8）上，蜗轮（8）由安装在方轴（9）上的蜗杆（10）驱动。
4.根据权利要求3所述非标件数控柔性工装夹具模块，其特征在于，所述蜗轮轴（5）上安装推力轴承（11）用于抵抗夹持时的反作用力。
5.根据权利要求3所述非标件数控柔性工装夹具模块，其特征在于，所述方轴（9）和螺纹轴（5）均由电机（1）通过动力传输机构（3）独立驱动。
6.根据权利要求1所述非标件数控柔性工装夹具模块，其特征在于，所述动力传输机构（3）包括动力传递系统、轴变换系统和离合系统。
7.根据权利要求6所述非标件数控柔性工装夹具模块，其特征在于，所述动力传递系统包括一个主动轮（12）、一个惰轮（13）和六个面轮，电机轴通过轴套（14）延伸，主动轮（12）固定安装在轴套（14）上，面轮三（15）固定在惰轮轴上，面轮四（16）、面轮五（17）、面轮六（18）、面轮七（19）、面轮八（20）分别安装在该列伸缩杆的四根驱动轴和动力传送圆轴上，当面轮三（15）与面轮四（16）、面轮五（17）、面轮六（18）、面轮七（19）、面轮八（20）中的一个相啮合时，电机（1）的动力将传输到相啮合面轮所对应的轴；
所述轴变换系统包括两个面轮、一个惰轮臂（21）和一个球头销（22），其中面轮一（23）安装在轴套（14）上，面轮二（24）安装在惰轮臂（21）的一端，当面轮一（23）和面轮二（24）相啮合时，惰轮臂（21）旋转运动到被选轴的位置，由球头销（22）限定惰轮臂（21）继续运动；
所述离合系统由一个离合臂（25）和两个电磁阀开关组成，电磁开关A（26）用于驱动离合臂（25）以推动惰轮臂（21）施加力使面轮一（23）和面轮二（24）相啮合，电磁开关B（27）用于驱动离合臂（25）以推动惰轮臂（21）施加力使面轮三（15）和被选轴所在面轮相啮合。
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