一种用于管桩端板加工的大尺寸变直径机器人夹具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于管粧端板加工领域，涉及一种用于管粧端板加工的大尺寸变直径机器人夹具。
【背景技术】
[0002]管粧端板广泛应用于高强度预应力水泥管粧的两端，是不可或缺的环盘形金属构件。由于预应力水泥管粧需求多样，个体尺寸差距巨大，因此管粧端板的直径变化很大。在对管粧端板进行机器人焊接、搬运及检测作业时，端板夹具按装夹方式不同可分为径向夹紧与端面夹紧两种类型。这两种类型夹具分别通过气动卡盘与机械压合装置实现对管粧端板的径向或表面施压，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。当管粧端板尺寸变化稍大时则夹具失效，需要机器人频繁更换不同型号端板夹具以便加工，这不紧提高了管粧端板加工成本，同时也大大降低了生产效率。
[0003]因此，有必要设计一种能够实现大尺寸变直径且装夹稳定可靠的管粧端板夹具。
【发明内容】
[0004]针对现有加工技术的不足，本发明提供一种用于机器人对管粧端板进行焊接、搬运及检测作业时的夹具，该夹具采用电控永磁的方式对管粧端板表面进行夹紧，并由直线变位机构带动夹持装置运动实现大尺寸精确变位，利用极限开关对滑块进行定位、启动原点以及防止超出行程，通过防尘装置保护夹具内部工作环境，该夹具可实现对不同型号的管粧端板的装夹，解决夹具更换频繁、自动化程度低下的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0006]—种用于管粧端板加工的大尺寸变直径机器人夹具，它主要包含底座、直线变位机构、夹持机构、定位机构以及防尘机构。
[0007]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。所述机器人连接法兰固定于支撑框架下端，机器人连接法兰沿圆周方向设有均匀分布的螺栓通孔，用于与机器人活动端连接。
[0008]所述直线变位机构包含固定装置、传动系统和动力系统。
[0009]所述固定装置包括电机座和尾座，电机座与尾座分别通过螺钉固定安装于滑轨两端，尾座中心设有轴承座孔。
[0010]所述传动系统包括滑轨、两块滑块和双向滚珠丝杠；所述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；所述滑块短边侧面中心有一通孔，通孔内部有一固定滚珠螺母，滑块上表面四个边角处有对称分布的螺纹孔，两块滑块对称安装于双向滚珠丝杠的两侧，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，滑块长边两侧设有防尘片和单排循环滚动的滚珠，防尘片与滑轨紧密贴合，防止灰尘、异物进入滑轨内部，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；所述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。
[0011]所述动力系统包括联轴器和伺服电机，伺服电机通过联轴器与双向滚珠丝杠连接，伺服电机通过电机连接法兰与电机座固定连接。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，实现夹具的大尺寸直线精确变位。
[0012]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，固定平台中部四个边角设置有防尘护套连接螺孔，固定平台底部设置有与防尘片相配合的凹槽。基于环盘形管粧端板的结构特点，两个电永磁铁对管粧端板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，当直线变位机构进行变位时，滑块通过固定平台带动电永磁铁同步运动，实现夹具的变直径夹持。
[0013]所述定位机构包含一个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，另外两个极限开关安装于安装轨道中间，用于防止所述直线变位机构超出行程。
[0014]所述防尘机构包含伸缩型防尘护套A、防尘护套B和防尘护套C ;防尘护套A由螺钉固定安装于尾座和与尾座相邻的固定平台之间，伸缩护套B由螺钉固定安装于两固定平台之间，伸缩护套C由螺钉固定安装于电机座和与电机座相邻的固定平台之间。防尘护套A、防尘护套B和防尘护套C配合滑块上的防尘片，可以防止工作时灰尘、异物等进入滑轨内而影响其使用精度、寿命。
[0015]所述直线变位机构、夹持机构、定位机构和防尘机构共两套，以尾座为中心对称安装于底座支持框架上，对两块管粧端板同时进行夹持。
[0016]本发明的有益效果是: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；夹持机构采用电永磁铁的方式能够实现对管粧端板快速高效、稳定可靠的夹持；定位机构通过极限开关保证夹具的精确动作以及运行安全；防尘机构采用伸缩护套可以确保夹具内部良好的工作环境。本发明可以满足多种尺寸规格管粧端板在机器人自动加工中高效、可靠的夹紧需要。
【附图说明】
[0017]图1是大尺寸变直径机器人夹具总体装配图；
[0018]图2是直线变位机构与夹紧机构的分解透视图；
[0019]图3是轨道与滑块之间回流系统主视图；
[0020]图4是固定平台结构示意图；
[0021]图中:1支撑框架；2滑轨；3双向滚珠丝杠；4滑块；5固定平台；6电永磁铁；7联轴器；8伺服电机；9电机座；10电机连接法兰；11尾座；12机器人连接法兰；13a防尘护套A ;13b防尘护套B ；13c防尘护套C ;14防尘片；15极限开关；16安装轨道；17珠槽；18滚珠；19支撑结构；20螺栓孔；21安装通孔；22防尘护套连接螺孔。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步阐述。
[0023]本发明提供的夹具机构是一种用于管粧端板加工的大尺寸变直径机器人夹具，所述机构结构简单，可满足多种尺寸规格管粧端板快速、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。
[0024]如图1和图2所示，一种用于管粧端板加工的大尺寸变直径机器人夹具主要包含底座、直线变位机构、夹持机构、定位机构以及防尘机构。
[0025]底座主要包含支撑框架1和机器人连接法兰12，支撑框架1截面为长方形结构，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12固定于支撑框架1下端，法兰沿圆周方向设有均匀分布的螺栓通孔，用于与机器人活动端相连接。
[0026]所述直线变位机构包含固定装置、传动系统和动力系统。
[0027]固定装置包括电机座9和尾座11，电机座9与尾座11分别通过螺钉固定安装于滑轨2两端，尾座11中心设有轴承座孔。
[0028]传动系统包括滑轨2、两块滑块4和双向滚珠丝杠3，所述滑轨2与支撑框架1通过螺栓固定连接，滑轨2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，所述滑块4为长方体构型，滑块4上表面四个边角处有对称分布的螺纹孔，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通过中心通孔并与其内部滚珠螺母相配合，通过此种方式，共有两个滑块4对称布置于双向滚珠丝杠3两侧；滑块4长边两侧设有防尘片14和单排循环滚动的滚珠18，防尘片14与滑轨2紧密贴合，防止灰尘、异物进入滑轨2内部；滑块4与滑轨2通过滚珠18与珠槽17相配合，滑块4在滑轨2