一种可修正补偿管材夹持中心偏差的夹持卡盘的制作方法

本实用新型涉及三维管材激光切割系统中夹持卡盘技术领域，具体地讲是一种可修正补偿管材夹持中心偏差的夹持卡盘。

背景技术：

在管材切割系统中，卡盘是保证管材在切割过程中，位置保持稳定的重要组成部分，保证了整个切割过程高速，高效的进行，进而提高了生产效率及产品质量。目前市面上的卡盘，仍存在很多问题。卡盘夹紧的一致性较差，夹紧松开后，会导致卡盘的某个卡爪与管材间留有间隙。夹紧力设置不方便，要根据不同材料设置不同的夹紧力，不够自动化。还有卡盘的惯量较大，夹紧速度慢，同轴精度差等问题。

为此设计一种可以自动切换管材夹持状态，且可修正补偿管材夹持中心偏差的，同轴精度高的夹持卡盘是十分有必要的。

技术实现要素：

本实用新型突破了现有技术的难题，设计了一种可修正补偿管材夹持中心偏差的夹持卡盘。

为了达到上述目的，本实用新型设计了一种可修正补偿管材夹持中心偏差的夹持卡盘修正方法的夹持卡盘，包括电机、减速箱、卡盘和卡爪，其特征在于：电机与减速箱相连，减速箱与传动机构一侧的下方部位相连，传动机构另一侧的上方部位与集电环的一侧相连，集电环的另一侧连接在卡盘背面，集电环套设在立柱的上方，立柱固定在底座上方；卡盘正面分布有四个卡爪，四个卡爪关于卡盘中心对称，四个卡爪对应的卡盘内部的位置均设置有卡爪驱动结构，卡爪驱动结构驱动卡爪进行移动，卡爪驱动结构主要包括丝杆、内伺服电机、内传动机构，丝杆的一侧设有原点开关，丝杆的另一侧设有内伺服电机，丝杆的一端采用内传动机构与内伺服电机相连，内伺服电机的一侧与驱动器相连。

所述驱动器之间采用导线级联，导线与集电环中的电导输入线相连通，集电环的电导输出线与外设电路相连，外设电路采用电导线与控制器相连。

所述内伺服电机中可采用绝对式编码器或增量式编码器，若采用绝对式编码器，则取消原点开关的安装；若采用增量式编码器，则维持原点开关的安装。

本实用新型与现有技术的相比，夹紧力可控。卡爪运动指定位置后进行锁定，设定好最大力矩后，在运动过程中，卡盘卡爪提供的被动力，足够维持管材不发生相对运动即可，不会由于夹紧力过大对管材造成损坏。相比传统的卡盘，只有开关两种状态，夹紧的时候夹持力过大，难调，有很大的改进，同时还能够确保了管材质心与卡盘旋转中心重合，使整个切割系统更加稳定。

附图说明

图1为本实用新型中夹持卡盘的机械结构示意图。

图2为本实用新型中夹持卡盘本体的俯视图。

图3为本实用新型中夹持卡盘本体的剖视图。

图4为本实用新型中夹持卡盘的电路拓扑图。

图5为本实用新型中实施例中偏差修正前的示意图。

图6为本实用新型中实施例中偏差修正后的示意图。

图7为本实用新型中主流程示意图。

图8为本实用新型中设置加减参数的流程示意图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型做进一步描述。

参见图1~6，本实用新型设计了一种可修正补偿管材夹持中心偏差的夹持卡盘修正方法的夹持卡盘，包括电机、减速箱、卡盘和卡爪，电机1与减速箱2相连，减速箱2与传动机构3一侧的下方部位相连，传动机构3另一侧的上方部位与集电环4的一侧相连，集电环4的另一侧连接在卡盘5背面，集电环4套设在立柱6的上方，立柱6固定在底座7上方；卡盘5正面分布有四个卡爪8，四个卡爪8关于卡盘5中心对称，四个卡爪8对应的卡盘5内部的位置均设置有卡爪驱动结构，卡爪驱动结构驱动卡爪8进行移动，卡爪驱动结构主要包括丝杆9、内伺服电机10、内传动机构11，丝杆9的一侧设有原点开关12，丝杆9的另一侧设有内伺服电机10，丝杆9的一端采用内传动机构11与内伺服电机10相连，内伺服电机10的一侧与驱动器13相连。

参见图6，本实用新型中驱动器13之间采用导线级联，导线与集电环4中的电导输入线相连通，集电环4的电导输出线与外设电路14相连，外设电路14采用电导线与控制器15相连。

本实用新型中的内伺服电机10中可采用绝对式编码器或增量式编码器，若采用绝对式编码器，则取消原点开关12的安装；若采用增量式编码器，则维持原点开关12的安装。

参见图7，本实用新型在具体实施按照如下步骤进行修正：

步骤1：管材放置到位，夹持卡盘的卡爪回到原点；

步骤2：通过数控系统测量管材夹持中心与旋转中心的偏差Δx、Δz；

步骤3：修正步骤2测得的偏差Δx、Δz；

步骤4：设置小转矩上限；

步骤5：设置加减速参数；

步骤6：夹持卡盘的卡爪同时同步相对运动；

步骤7：控制器不间断读取卡爪位置，判断卡爪位置是否保持不变，是则说明卡爪已经停止，进入下一步，否则返回步骤6，重新进入控制器读取状态，直到判断卡爪停止，进入下一步；

步骤8：控制器向卡爪驱动结构发送实际位置指令，卡爪锁定当前实际位置，进入下一步；

步骤9：设置损伤转矩上限。

步骤3中所述的修正步骤2测得的偏差的方法具体如下：根据步骤2获得的中心偏差Δx，Δz，驱动卡爪进行移动，左右卡爪左右移动补偿X向偏差，上下卡爪上下移动补偿z向偏差。

参见图8，本实用新型中步骤5中的加减速参数分为两种，分别T型加减速参数和S型加减速参数，其中T型加减速参数包括加速度、减速度、最大速度；S型加减速参数包括最大加速度、最大加加速度，最大速度。

本实用新型中步骤4中的小转矩上限大于等于待测管材的重力等效转矩。

管材放置到位后，夹持卡盘的卡爪回到原点，通过数控系统测量管材夹持中心与旋转中心的偏差Δx、Δz，因为整个卡盘是圆形的，四个卡爪最开始回原点的时候起始位置相对于原点开关都是固定的，因此原点开关的安装误差，是导致与旋转中心不重合的主要因素。以圆心为坐标建立坐标系，则圆心就是旋转中心（0，0），四个原点开关安装的坐标为Pu（0，zu），Pd（0，zd），Pl（xl，0），Pr（xr，0），这样很容易计算出夹持中心的坐标(，)，这就是夹持中心相对于旋转中心的偏移量Δx、Δz。

参见图5，右边原点开关偏离理想位置Δx，左边原点开关不偏离，下边原点开关偏离理想位置Δz，上边原点开关不偏离，之后进行矫正，左边卡爪，回原点后，先走Δx，上卡爪，回原点后，先走Δz，这时夹持中心与旋转中心就重合了，如图6所示，然后根据不同的材料及管材厚度设置小转矩上限，小转矩上限大于等于管材的重力等效转矩。

本实用新型用伺服电机进行控制的，比市面上常用的卡盘，控制更加精准。不仅能够实现上述精准的控制逻辑功能，还便于修改管理，当有新的需求时，一般只需要在软件算法上进行修改，降低了调试难度，并且操作更加的自动化，省去了之前卡盘夹紧时，人工通过侧敲，拧螺丝等方式来进行位置矫正。