一種具有兩自由度同步旋轉和任意角度擺動定位的夾具裝置及采用該夾具裝置的夾具工作臺的制作方法

本發明涉及一種夾具，屬于打磨拋光設備技術領域，尤其是指一種具有兩自由度同步旋轉和任意角度擺動定位的夾具裝置及采用該夾具裝置的夾具工作臺。

背景技術：

砂帶機和拋光機可構成多工位直線式或圓盤式結構，主要用于工件表面打磨和拋光處理，在現代工業產品中被廣泛應用于汽車配件、五金和水暖件等產品的打磨與拋光，可使工件表面更光滑和增加美感。由于打磨與拋光加工工件品種繁多、形狀各異，根據工件的形狀可進行相應的砂帶機頭和拋光輪前后伸縮或左右偏擺，圓盤砂帶機和拋光機能夠有限擴大拋光工件適用范圍。但是，圓盤砂帶機和拋光機的打磨與拋光工件適用范圍主要取決其工件裝載工作臺能否實現多方向的同步旋轉。以上問題不僅僅在打磨與拋光領域中存在，在其他機械加工或者需要對工件進行標準化噴涂的設備中也存在同樣問題。

授權公告號為cn203779293u的發明專利“一種新型數控拋光機”是申請人的一份在先專利權技術方案，其公開了一種多工位數控布輪拋光設備，但是在實際應用中發現存在著一些缺陷：裝載工作臺只有水平軸和垂直軸兩個方向的同步旋轉，夾具只有水平方向運動。夾具必須在向外水平方向才能裝夾工件，然后工件向里旋轉180度才能拋光工件本體和頂面，完成工件拋光后夾具又必須在向外旋轉180度水平方向才能卸下工件，這種結構方式和工作方式減少了工件的實際拋光時間，也降低生產效率。雖然申請人在之后的另一份在先專利申請技術方案中公開了一種不僅能夠水平和垂直兩自由度同步旋轉運動、還能90度回轉擺動的夾具單元，這種結構方式允許工件在垂直方向裝夾，使得工件頂面立即可以拋光，工件回轉90度后可以拋光工件本體，完成工件拋光后夾具座回轉90度即可卸下工件，從而增加了工件的實際拋光時間，提高了生產效率。但是，這份在先申請專利技術方案中的工件裝載工作臺在實際應用中仍然存在著一些結構缺陷，例如夾具單元只有0度和90度兩種角度的擺動定位，也就是說只能處于垂直狀態或水平狀態，而沒有其它角度的轉動定位方式，這種結構形式對工件的整體拋光存在著一些局限，凡與水平方向成夾角的工件仍然無法完成整體拋光，而且兩自由度同步旋轉運動傳動結構比較復雜，零部件多，制造組裝比較麻煩，成本高而且容易出故障，因此仍然限制了整機結構的進一步發展。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷與不足，提供一種具有兩自由度同步旋轉和任意角度擺動定位的夾具裝置及采用該夾具裝置的夾具工作臺，該夾具裝置解決了現有兩自由度同步旋轉和90度回轉擺動夾具裝置的結構缺陷，具有任意角度回轉擺動定位結構方式，解決了現有拋光機對工件進行多工位拋光和機械加工等存在的生產效率低和無法完成工件整體拋光的問題，而且簡化了兩自由度同步旋轉傳動結構，降低了制造難度，可適合各種形狀的汽車配件、五金和水暖件等產品的打磨與拋光，大大擴大了圓盤砂帶機與拋光機的工件適用范圍，保證打磨與拋光質量穩定且具有一致性，可實現長時間穩定的連續工作，有效提高生產效率和經濟效益。

為了能夠實現上述目的，本發明按照以下技術方案實現：

一種具有兩自由度同步旋轉和任意角度擺動定位的夾具裝置，包括有固定式底座、位于固定式底座上方的旋轉式支座、位于旋轉式支座上方的左支撐柱和右支撐柱及懸掛于左右支撐柱之間的氣動夾具，其中，所述固定式底座內部設置有驅動旋轉式支座旋轉運動的旋動傳動組件，所述氣動夾具包括有形成一整體的夾具頭、夾具座和漲緊氣缸，所述左支撐柱中設置有驅動氣動夾具整體任意角度回轉擺動定位的氣動夾具回轉擺動組件，所述右支撐柱中設置有驅動夾具頭旋轉運動的夾具頭旋動傳動組件。

進一步，所述氣動夾具回轉擺動組件設置于左支撐柱外側壁位置，包括有左伺服電機、左減速器和左水平轉軸，其中，左伺服電機的動力輸出端與左減速器連接，左減速器固定在左支撐柱外側壁上且動力輸出端與左水平轉軸連接，左水平轉軸通過左軸承支撐件水平設置且動力輸出端穿過左支撐柱后與氣動夾具夾具座緊固連接。

進一步，所述夾具頭旋動傳動組件設置于右支撐柱外側壁位置，包括有右伺服電機、右減速器、右水平轉軸、第一傘齒輪和第二傘齒輪，其中，右伺服電機的動力輸出端與右減速器連接，右減速器固定在右支撐柱外側壁上且動力輸出端與右水平轉軸連接，右水平轉軸通過右軸承支撐件水平設置且動力輸出端穿過右支撐柱延伸至夾具座內部，第一傘齒輪固定在右水平轉軸的動力輸出端位置，第二傘齒輪固定于夾具頭內底位置且與第一傘齒輪垂直嚙合傳動連接。

進一步，所述旋動傳動組件包括有設置于底座內部的伺服電機、與伺服電機傳動連接的減速器、及與減速器傳動連接的豎直傳動軸，其中該豎直傳動軸的上端穿過固定式底座與旋轉式支座緊固連接。

進一步，所述氣動夾具的漲緊氣缸位于夾具座的下方位置，夾具頭安裝于夾具座的上方位置，漲緊氣缸的活塞桿穿過位于夾具座內部的空心軸套后與夾具頭內部的推桿緊固連接，推桿外部穿套有復位彈簧，推桿的頂端與夾具頭內部的漲緊套頂抵接觸。

進一步，所述左支撐柱的側壁設置有第一氣道，所述夾具座的側壁內部設置有彎折的且與第一氣道相通的第二氣道，其中，第一氣道的進氣口與左支撐柱側壁外部相通，第二氣道的出氣口與漲緊氣缸相接。

一種采用上述夾具裝置的夾具工作臺，其包括有固定式底座，固定式底座上方設置有若干個直線間隔布置的夾具裝置，每一夾具裝置均包括有旋轉式支座、左支撐柱和右支撐柱、氣動夾具、氣動夾具回轉擺動組件及旋轉式支座旋動傳動組件，其中：所有夾具裝置的旋轉式支座旋動傳動組件共用一個伺服電機，相鄰夾具裝置之間的減速器通過水平傳動聯軸同軸連接。

本發明與現有技術相比，其有益效果為：

1、本發明的氣動夾具整體在180度范圍內可以任意回轉擺動定位，每個擺動定位位置可適用于某種與水平方向成相應夾角的工件的部分拋光，經若干個角度擺動后完成工件整體拋光，完成與水平軸成夾角的各種異形工件整體打磨或拋光，極大地擴大了砂帶機和拋光機的加工工件適用范圍。

2、本發明可在垂直方向裝卸工件，在180度范圍內任意回轉擺動每個角度位置鎖定且工件在打磨或拋光過程不發生振動，保證異形工件打磨或拋光質量穩定，有效提高生產效率和經濟效益。

3、本發明由于可配合不同的同步旋轉驅動控制方式，適用于多工位直線式拋光機或圓盤式多工位拋光機，有利于提高與水平軸成夾角的各種異形工件拋光質量穩定一致和提高經濟效益。

4、本發明由于可配合不同的同步旋轉驅動控制方式，適用于專用(無機器人)直線排列多工位砂帶機或圓盤式多工位砂帶機，有利于提高異形工件打磨質量穩定一致、有效降低設備制造成本，提高生產效率和經濟效益。

5、本發明不僅可以適用于各類機床或生產線上，而且可以適用于各類對異形工件進行噴涂的設備，因而本發明的推廣應用必定能夠促進異形工件標準化加工技術的提升，提高企業經濟效益。

為了能更清晰的理解本發明，以下將結合附圖說明詳細闡述本發明的具體實施方式。

附圖說明

圖1是本發明四工位工作臺立體結構示意圖。

圖2是圖1的單一夾具裝置的氣動夾具90度立體示意圖。

圖3是圖2的內部局部剖面結構示意圖。

圖4是圖2中單一夾具裝置的氣動夾具剖面示意圖。

圖5是圖1中工作臺旋轉式支座旋動傳動組件的剖面示意圖

圖6是圖5中工作臺旋轉式支座旋動傳動組件的局部剖面示意圖。

具體實施方式

如圖1、5所示，本發明所述的工作臺為四工位夾具工作臺，其包括有固定式底座1，固定式底座1上方設置有四個直線間隔布置的具有兩自由度同步旋轉和任意角度回轉擺動的夾具裝置。

如圖2、3、5所示，上述每一夾具裝置包括有固定式底座1、位于固定式底座上方的旋轉式支座2、位于旋轉式支座上方的左支撐柱3和右支撐柱4及懸掛于左右支撐柱之間的氣動夾具5，其中，所述固定式底座1內部設置有驅動旋轉式支座旋轉運動的旋動傳動組件6，所述氣動夾具5包括有形成一整體的夾具頭51、夾具座52和漲緊氣缸53，所述左支撐柱3設置有驅動氣動夾具整體任意角度回轉擺動定位的氣動夾具回轉擺動組件7，所述右支撐柱4設置有驅動夾具頭旋轉運動的夾具頭旋動傳動組件8。

上述氣動夾具回轉擺動組件7設置于左支撐柱3外側壁位置，包括有左伺服電機71、左減速器72和左水平轉軸73，其中，左伺服電機71的動力輸出端與左減速器72連接，左減速器72固定在左支撐柱3外側壁上且動力輸出端與左水平轉軸73連接，左水平轉軸73通過左軸承支撐件74水平設置且動力輸出端穿過左支撐柱3后與氣動夾具夾具座52緊固連接。工作時，在cnc系統控制下，左伺服電機通過左減速器驅動左水平轉軸旋轉任意設定角度，左水平轉軸進而帶動氣動夾具整體回轉擺動任意設定角度，以適應與水平方向成夾角的工件的部分拋光需求。

上述夾具頭旋動傳動組件8設置于右支撐柱4外側壁位置，包括有右伺服電機81、右減速器82、右水平轉軸83、第一傘齒輪84和第二傘齒輪85，其中，右伺服電機81的動力輸出端與右減速器82連接，右減速器82固定在右支撐柱4外側壁上且動力輸出端與右水平轉軸83連接，右水平轉軸83通過右軸承支撐件86水平設置且動力輸出端穿過右支撐柱4延伸至夾具座52內部，第一傘齒輪84固定在右水平轉軸83的動力輸出端位置，第二傘齒輪85固定于夾具頭51內底位置且與第一傘齒輪84垂直嚙合傳動連接。工作時，在cnc系統控制下，右伺服電機通過右減速器驅動右水平轉軸旋轉，右水平轉軸尾端的第一傘齒輪進而帶動夾具頭內底的第二傘齒輪旋轉，從而驅動夾具頭在360度范圍內旋轉。

如圖5、6所示，上述旋轉式支座旋動傳動組件6包括有設置于底座內部的伺服電機61、與伺服電機傳動連接的減速器62、及與減速器傳動連接的豎直傳動軸63，其中該豎直傳動軸63的上端穿過固定式底座1與旋轉式支座2緊固連接。進一步，所述工作臺的四個夾具裝置的旋轉式支座旋動傳動組件共用一個伺服電機61，相鄰夾具裝置之間的減速器62通過水平傳動聯軸64同軸連接。工作時，伺服電機通過減速器帶動豎直傳動軸旋轉，進而帶動旋轉式支座360度旋轉，由于相鄰夾具裝置的減速器通過水平傳動連軸保證同軸聯動連接，因此所有夾具裝置的旋轉式支座保持同步運動。

如圖3、4所示，上述氣動夾具5的漲緊氣缸53位于夾具座52的下方位置，夾具頭51安裝于夾具座52的上方位置，漲緊氣缸53的活塞桿531穿過位于夾具座內部的空心軸套521后與夾具頭內部的推桿511緊固連接，推桿511外部穿套有復位彈簧512，推桿511的頂端與夾具頭內部的漲緊套513頂抵接觸。

作為上述氣動夾具的進一步優化方案，所述左支撐柱3的側壁設置有第一氣道91，所述夾具座52的側壁內部設置有彎折的且與第一氣道相通的第二氣道92，其中，第一氣道91的進氣口與左支撐柱側壁外部相通，第二氣道92的出氣口與漲緊氣缸53相接。進一步，夾具工作臺的固定式底座前側板設置有控制氣動夾具漲緊氣缸的手控閥開關。

工作時，壓縮空氣從左支撐柱側壁的第一氣道進入第二氣道，通過第二氣道進入漲緊氣缸，漲緊氣缸推動活塞桿沿空心軸套向上移動，通過克服復位彈簧的壓力，推動推桿向外伸出，驅動漲緊套漲緊工件內圓；切斷壓縮空氣后，活塞桿沿空心軸套向下移動，依靠復位彈簧復位松開工件。

本發明的工作原理如下所述：

準備拋光時，各工位的氣動夾具均處于90度垂直狀態，人工將工件安裝于各工位的夾具頭上，通過手控閥開關控制漲緊氣缸夾緊工件，數控系統cnc按照工件加工工藝路徑編制程序，旋轉式支座先旋轉到預先設定位置，先用砂帶或拋光機頭組件對工件第一部分進行打磨或拋光；再根據工藝要求工件依次回轉擺動到各個預先設定位置，在夾具頭和旋轉式支座的旋轉動作配合下，分段完成工件整體打磨或拋光工作；當完成工件打磨或拋光后，氣動夾具整體再次旋轉回到90度垂直狀態位置，通過手控閥開關控制漲緊氣缸松開工件，人工從夾具頭上卸下已經打磨或拋光完的工件，再重新裝上新的工件。如此周而復始，本實施方式一個加工周期可以同時完成四個工件的打磨或拋光。

本發明并不局限于上述具體實施方式，如果對本發明的各種改動或變型不脫離本發明的精神和范圍，倘若這些改動和變型屬于本發明的權利要求和等同技術范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型。