一種用于管樁端板加工的大尺寸變直徑機器人夾具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于管粧端板加工領域，涉及一種用于管粧端板加工的大尺寸變直徑機器人夾具。
【背景技術】
[0002]管粧端板廣泛應用于高強度預應力水泥管粧的兩端，是不可或缺的環盤形金屬構件。由于預應力水泥管粧需求多樣，個體尺寸差距巨大，因此管粧端板的直徑變化很大。在對管粧端板進行機器人焊接、搬運及檢測作業時，端板夾具按裝夾方式不同可分為徑向夾緊與端面夾緊兩種類型。這兩種類型夾具分別通過氣動卡盤與機械壓合裝置實現對管粧端板的徑向或表面施壓，以達到夾緊的目的。但是由于氣動卡盤的行程限制與機械壓合裝置不可拆分的特性，使這兩種夾具受到很大的裝夾限制。當管粧端板尺寸變化稍大時則夾具失效，需要機器人頻繁更換不同型號端板夾具以便加工，這不緊提高了管粧端板加工成本，同時也大大降低了生產效率。
[0003]因此，有必要設計一種能夠實現大尺寸變直徑且裝夾穩定可靠的管粧端板夾具。
【發明內容】
[0004]針對現有加工技術的不足，本發明提供一種用于機器人對管粧端板進行焊接、搬運及檢測作業時的夾具，該夾具采用電控永磁的方式對管粧端板表面進行夾緊，并由直線變位機構帶動夾持裝置運動實現大尺寸精確變位，利用極限開關對滑塊進行定位、啟動原點以及防止超出行程，通過防塵裝置保護夾具內部工作環境，該夾具可實現對不同型號的管粧端板的裝夾，解決夾具更換頻繁、自動化程度低下的問題。
[0005]為實現上述目的，本發明的技術方案是:
[0006]—種用于管粧端板加工的大尺寸變直徑機器人夾具，它主要包含底座、直線變位機構、夾持機構、定位機構以及防塵機構。
[0007]所述的底座包括支撐框架和機器人連接法蘭，所述支撐框架的四個轉角處設有加強筋固定，對整個夾具體起支撐穩固作用。所述機器人連接法蘭固定于支撐框架下端，機器人連接法蘭沿圓周方向設有均勻分布的螺栓通孔，用于與機器人活動端連接。
[0008]所述直線變位機構包含固定裝置、傳動系統和動力系統。
[0009]所述固定裝置包括電機座和尾座，電機座與尾座分別通過螺釘固定安裝于滑軌兩端，尾座中心設有軸承座孔。
[0010]所述傳動系統包括滑軌、兩塊滑塊和雙向滾珠絲杠；所述滑軌通過螺栓與支撐框架固定連接，滑軌采用U型斷面，U型斷面兩側內壁設有滾珠珠槽；所述滑塊短邊側面中心有一通孔，通孔內部有一固定滾珠螺母，滑塊上表面四個邊角處有對稱分布的螺紋孔，兩塊滑塊對稱安裝于雙向滾珠絲杠的兩側，雙向滾珠絲杠通過滑塊中心通孔與其內部固定滾珠螺母配合，滑塊長邊兩側設有防塵片和單排循環滾動的滾珠，防塵片與滑軌緊密貼合，防止灰塵、異物進入滑軌內部，滾珠直徑與珠槽直徑一致，滑塊與滑軌通過滾珠與珠槽相配合，滑塊可在滑軌上直線滑動，該設計使機器人夾具具有承受側向負荷的能力；所述雙向滾珠絲杠一端安裝于電機座的中心軸承處，另一端安裝于尾座的中心軸承處。
[0011]所述動力系統包括聯軸器和伺服電機，伺服電機通過聯軸器與雙向滾珠絲杠連接，伺服電機通過電機連接法蘭與電機座固定連接。伺服電機帶動雙向滾珠絲杠正向或逆向旋轉時，兩塊滑塊沿滑軌做相對方向直線運動，通過控制伺服電機轉向與轉數，實現夾具的大尺寸直線精確變位。
[0012]所述夾持機構包含兩個電永磁鐵和兩個固定平臺，所述電永磁鐵的四個邊角各有一個螺栓通孔，上表面有兩塊磁極，電永磁鐵內部采用永磁鐵作為磁源，通過電控系統對磁路分布進行控制和轉換，使永磁磁場在系統內部自身平衡，或釋放到電永磁鐵的兩塊磁極表面，對外表征為消磁放松或充磁夾緊狀態；所述固定平臺起中間連接轉換作用，固定平臺兩側為方形支撐結構，支撐結構表面有對稱分布的四個螺栓孔，支撐結構與電永磁鐵通過螺栓固定連接，固定平臺中部有對稱分布的安裝通孔，固定平臺與滑塊通過螺釘固定連接，固定平臺中部四個邊角設置有防塵護套連接螺孔，固定平臺底部設置有與防塵片相配合的凹槽。基于環盤形管粧端板的結構特點，兩個電永磁鐵對管粧端板沿直徑方向表面進行夾持，可由直線變位機構改變兩電永磁鐵之間的距離，當直線變位機構進行變位時，滑塊通過固定平臺帶動電永磁鐵同步運動，實現夾具的變直徑夾持。
[0013]所述定位機構包含一個極限開關安裝軌道和四個極限開關，安裝軌道固定安裝于滑軌一側，兩個極限開關安裝于安裝軌道的兩端，用于提供直線變位機構的啟動原點，另外兩個極限開關安裝于安裝軌道中間，用于防止所述直線變位機構超出行程。
[0014]所述防塵機構包含伸縮型防塵護套A、防塵護套B和防塵護套C ;防塵護套A由螺釘固定安裝于尾座和與尾座相鄰的固定平臺之間，伸縮護套B由螺釘固定安裝于兩固定平臺之間，伸縮護套C由螺釘固定安裝于電機座和與電機座相鄰的固定平臺之間。防塵護套A、防塵護套B和防塵護套C配合滑塊上的防塵片，可以防止工作時灰塵、異物等進入滑軌內而影響其使用精度、壽命。
[0015]所述直線變位機構、夾持機構、定位機構和防塵機構共兩套，以尾座為中心對稱安裝于底座支持框架上，對兩塊管粧端板同時進行夾持。
[0016]本發明的有益效果是:直線變位機構采用伺服電機驅動可以提高夾具工作自動化程度，同時通過整合滾珠絲杠和線性滑軌能夠實現夾具高精度、大尺寸變位；夾持機構采用電永磁鐵的方式能夠實現對管粧端板快速高效、穩定可靠的夾持；定位機構通過極限開關保證夾具的精確動作以及運行安全；防塵機構采用伸縮護套可以確保夾具內部良好的工作環境。本發明可以滿足多種尺寸規格管粧端板在機器人自動加工中高效、可靠的夾緊需要。
【附圖說明】
[0017]圖1是大尺寸變直徑機器人夾具總體裝配圖；
[0018]圖2是直線變位機構與夾緊機構的分解透視圖；
[0019]圖3是軌道與滑塊之間回流系統主視圖；
[0020]圖4是固定平臺結構示意圖；
[0021]圖中:1支撐框架；2滑軌；3雙向滾珠絲杠；4滑塊；5固定平臺；6電永磁鐵；7聯軸器；8伺服電機；9電機座；10電機連接法蘭；11尾座；12機器人連接法蘭；13a防塵護套A ;13b防塵護套B ；13c防塵護套C ;14防塵片；15極限開關；16安裝軌道；17珠槽；18滾珠；19支撐結構；20螺栓孔；21安裝通孔；22防塵護套連接螺孔。
【具體實施方式】
[0022]下面結合具體實施例和說明書附圖對本發明作進一步闡述。
[0023]本發明提供的夾具機構是一種用于管粧端板加工的大尺寸變直徑機器人夾具，所述機構結構簡單，可滿足多種尺寸規格管粧端板快速、可靠的夾緊需要。現參見附圖，接下來將描述所提供夾具機構的實施例。
[0024]如圖1和圖2所示，一種用于管粧端板加工的大尺寸變直徑機器人夾具主要包含底座、直線變位機構、夾持機構、定位機構以及防塵機構。
[0025]底座主要包含支撐框架1和機器人連接法蘭12，支撐框架1截面為長方形結構，四個轉角處設有加強筋固定，對整個夾具體起支撐穩固作用。機器人連接法蘭12固定于支撐框架1下端，法蘭沿圓周方向設有均勻分布的螺栓通孔，用于與機器人活動端相連接。
[0026]所述直線變位機構包含固定裝置、傳動系統和動力系統。
[0027]固定裝置包括電機座9和尾座11，電機座9與尾座11分別通過螺釘固定安裝于滑軌2兩端，尾座11中心設有軸承座孔。
[0028]傳動系統包括滑軌2、兩塊滑塊4和雙向滾珠絲杠3，所述滑軌2與支撐框架1通過螺栓固定連接，滑軌2采用U型斷面，U型斷面兩側內壁設有滾珠珠槽17 ;如圖3所示，所述滑塊4為長方體構型，滑塊4上表面四個邊角處有對稱分布的螺紋孔，短邊側面中心有一通孔，通孔內部有一固定滾珠螺母，雙向滾珠絲杠3通過中心通孔并與其內部滾珠螺母相配合，通過此種方式，共有兩個滑塊4對稱布置于雙向滾珠絲杠3兩側；滑塊4長邊兩側設有防塵片14和單排循環滾動的滾珠18，防塵片14與滑軌2緊密貼合，防止灰塵、異物進入滑軌2內部；滑塊4與滑軌2通過滾珠18與珠槽17相配合，滑塊4在滑軌2