一种汽车轮毂槽圈弹性夹持机构的制作方法

本实用新型属于汽车轮毂槽圈加工领域，具体涉及一种汽车轮毂槽圈弹性夹持机构。

背景技术：

随着汽车产业的发展，竞争日趋激烈。如何缩短汽车的生产周期，提高生产效率，用机器人代替人工从事重体劳动，降低生产成本已经成为汽车生产行业亟待解决的问题。轮毂槽圈是汽车轮毂的重要组成零件，轮毂槽圈需要加工外侧面、内侧面和两个端面。目前这些加工需要在两个数控车床上完成，一个加工内侧面、一个端面、并且粗加工这个端面附件的外侧面，在另一个数控车床上加工外侧面和另一个端面。加工轮毂槽圈需要人工将其放置在一个数控车床夹好，加工完成后翻转180度再放入另一个数控车床定位夹好继续加工。工件完成加工后放入放料区或者进行下一步的工序。两次放料取料并翻转，操作过程比较繁琐，浪费时间、人工劳动强度特别大、一般人难以胜任本工作岗位。为了提高汽车轮毂槽圈的质量和效率，减少人工劳动强度，简化操作过程，降低成本提高企业的竞争力。目前公司研发机器人代替人工操作机床设备，在汽车制造的自动化生产中应用越来越广泛，轮毂槽圈全部采用智能自动加工是行业发展的趋势。另外，轮毂槽圈在自动化生产过程中，夹取工件、定位工件等都需要夹具代替人工手拿上下料，提高工件加工的精度、减少误差、提高产品质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构简单、夹持精度高、定位准确、不损伤工件的汽车轮毂槽圈弹性夹持机构。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种汽车轮毂槽圈弹性夹持机构，包括设置在机器人机械臂末端的底板、底板上设置与底板滑动连接而松开或者夹紧轮毂槽圈外圆周的的至少两个夹爪，夹爪包括与轮毂槽圈接触的夹持端和设置夹持端的夹爪底座；其中夹爪底座与夹持端之间设置弹性缓冲装置或者夹持端本身为弹性体；在底板上至少两个夹爪上方设置随着夹爪一起移动的定位轮毂槽圈端面的定位装置，定位装置包括定位底座和设置在定位底座上的定位块；定位块接触轮毂槽圈端面的定位面垂直夹持端的夹持面。

夹爪底座上设置台阶槽，夹持端为与台阶槽对应的凸台，凸台较大的一端设置在台阶槽内、另一端伸出台阶槽；台阶槽上方设置夹爪盖，夹爪盖与凸台较大的一端之间设置弹簧。

夹爪盖和凸台较大的一端之间设置至少2个平行的弹簧。

夹持端的夹持面是与轮毂槽圈接触面相对应的弧面。

定位底座和定位块之间设置弹性缓冲装置或者定位块本身为弹性体。

底板上的夹爪包括第一夹爪、第二夹爪、第三夹爪；第一夹爪和第二夹爪通过滑动板相连；底板上设置直线驱动机构分别驱动第一夹爪和第二夹爪与第三夹爪之间相对或者相向移动从而松开或者夹紧轮毂槽圈。

直线驱动机构为相对设置在底板上的两个气缸，气缸的活塞杆分别连接滑动板和第三夹爪。

机械臂上3个夹爪，其中两个连在一起运动、和另一个卡爪之间组成对中夹持机构，结构简单、夹持准确，在夹持过程中能够防止工件位置发生变动。夹持机构上设置对轮毂槽圈端面进行定位的定位装置，定位装置可以使夹持角度准确，使机床上放料更方便，夹紧位置更准确、加工质量更高；另外，定位装置可以控制夹爪在轮毂槽圈上的位置，避免与卡盘干涉。夹爪和定位装置上的缓冲机构可以避免夹持过程中碰撞损伤工件或者夹持机构。

附图说明

图1是轮毂槽圈智能加工系统示意图。

图2为两个夹持机构示意图。

图3为夹爪和定位装置放大图。

图4为自动翻转机构示意图。

图5为第一卡盘主视图。

图6为第一卡爪、第一弧形卡爪支撑主视图。

图7为图6侧视图。

图8为第二卡盘主视图。

图9为第二卡爪、第二弧形卡爪支撑主视图。

图10为图9侧视图。

其中1为第一数控机床、2为第二数控机床、3为机器人、4为放料区、5为轮毂槽圈、6为自动翻转机构、7为夹持机构、8为第一卡盘、9为第二卡盘、10为底板、60为支架、61为旋转气缸、62为双行程气缸、63为夹持臂、64为夹紧单元、65为定位单元、66为支撑块；

71为第一夹爪、72为第二夹爪、73为第三夹爪、74为滑动板、75为安装架、76为第一直线驱动机构、77为导轨、78为滑块、79为定位装置；81为第一卡盘体、82为第一卡爪、83为第一弧形卡爪支撑、84为卡盘定位块；91为第二卡盘体、92为第二卡爪；93为第二弧形卡爪支撑；710为夹持端、711为夹爪底座、712为夹爪盖；790为定位底座、791为定位块、792为定位盖。

具体实施方式

如图1-10所示，重型汽车轮毂槽圈智能加工系统，包括精加工轮毂槽圈第一端面、内侧面、以及粗略加工第一端面附件外侧面的第一数控机床1，精加工轮毂槽圈第二端面、外侧面的第二数控机床2、以及放料和取料的机器人3。还包括放置工件的放料区4、将工件翻转180度的自动翻转机构6；机器人的机械臂的末端设置夹持轮毂槽圈的夹持机构7。第一数控机床1上设置夹紧工件外侧面的第二卡盘9、第二数控机床2上设置撑紧工件内侧面的第一卡盘8。其中第一数控机床1、第二数控机床2可以垂直放置，机器人3为常见的6自由度机器人。自动翻转机构6设置在第一数控机床1和第二数控机床2之间、距离都比较近的位置。放料区4放置待加工的工件和加工完成的工件。通过程序控制机器人3机械臂的取料、放料、数控机床的加工。

机器人机械臂末端设置底板10，底板10上设置夹持机构7，夹持机构7包括滑动设置在底板上的第一夹爪71、第二夹爪72和第三夹爪73。第一卡爪71和第二卡爪72通过滑动板74相连。滑动板74可以为钢板。底板10上设置第一直线驱动机构76分别驱动第一夹爪71和第二夹爪72与第三夹爪73之间相对或者相向移动从而松开或者夹紧轮毂槽圈5。第三夹爪73与第一直线驱动机构76之间也可以设置安装架75，具体机构为第一直线驱动机构76的运动端连接安装架75、安装架75上设置第三夹爪73。对中夹紧的机构在夹紧的过程中不会改变工件的位置，而且第一夹爪71和第二夹爪72通过滑动板74相连，共用一个直线驱动机构，节省了一个直线驱动机构。

第一夹爪71、第二夹爪72、第三夹爪73的中心位置分别位于等腰三角形的三个顶点，其中第一夹爪71和第二夹爪72中心位置的连线为等腰三角形的底边。夹紧状态下，第一夹爪71、第二夹爪72、第三夹爪73的中心位置优选为分别组成等腰三角形的三个顶点。这样，夹持过程中，受力均匀，夹持稳固。

第一直线驱动机构气缸76可以为相对设置在底板10上的两个气缸，一个气缸的活塞杆连接滑动板74从而驱动第一夹爪71、第二夹爪72移动，另一个气缸的活塞杆连接并驱动第三夹爪73移动。

优选为两个气缸行程一致，方便对中。气缸作为第一直线驱动机构时，只能加工同一种直径的轮毂槽圈。第一直线驱动机构76也可以为双行程气缸、气缸两边行程相同，同时运动。

底板10上可以设置导轨77、第一夹爪71、第二夹爪72和第三夹爪73上设置与导轨77配合的滑块78，或者板74和安装架75上设置滑块78与底板10上的导轨77配合。第一夹爪71、第二夹爪72和第三夹爪73与轮毂槽圈5接触的夹持端710可以设置为与轮毂槽圈接触面相对应的弧面。夹紧状态下、三个夹持端的弧面与轮毂槽圈5接触面重合。夹持端的弧度与轮毂槽圈5接触面的弧度的直径相同。

为了保证夹持机构夹持轮毂槽圈5时，工件和夹持机构都不会损坏，夹持机构可以设置为弹性夹持机构。包括设置在机器人3机械臂末端的底板10、底板10上设置与底板10滑动连接而松开或者夹紧轮毂槽圈5外侧面圆周的的至少两个夹爪。当然也可以为三个夹爪，如上文实施例中的第一夹爪71、第二夹爪72、第三夹爪73的结构。夹爪包括与轮毂槽圈5接触的夹持端710和设置夹持端710的夹爪底座711；其中夹爪底座711与夹持端710之间设置弹性缓冲装置或者夹持端710本身为弹性体。夹持端710为弹性体是指夹持端由弹性材料制成，例如塑料、PU、橡胶等。弹性缓冲装置可以为弹簧。夹爪可以使用弹性缓冲装置也可以直接使用弹性体的夹持端，具体根据实际情况确定。

夹爪底座711上设置台阶槽，夹持端710为与台阶槽对应的凸台，凸台较大的一端设置在台阶槽内、另一端伸出台阶槽；台阶槽上方设置夹爪盖712，夹爪盖712与凸台较大的一端之间设置弹簧。夹持端710的凸台一端比另一端大，凸台较大的一端卡在台阶槽较大的一端内，使夹持端710在台阶槽内移动起缓冲作用。夹爪盖712和凸台较大的一端之间设置至少2个平行的弹簧。夹持端710的夹持面可以是与轮毂槽圈5接触面相对应的弧面。

在底板10上至少两个夹爪上方设置随着夹爪一起移动的定位轮毂槽圈端面的定位装置79，定位装置79包括定位底座790和设置在定位底座上的定位块791。定位块791接触轮毂槽圈5端面的定位面垂直夹持端710的夹持面。多个定位装置79的定位块791的定位面在一个平面上。定位装置79可以使夹持角度准确，使机床上放料更方便，夹紧位置更准确、加工质量更高；另外，定位装置79可以控制夹爪在轮毂槽圈5上的位置，避免与卡盘干涉。

定位底座790和定位块791之间设置弹性缓冲装置或者定位块791本身为弹性体。比如塑料、PU、橡胶等具有一定弹性的材料。弹性缓冲装置可以与夹持端710和夹爪底座711之间的弹性缓冲结构类似。定位底座790上设置台阶槽，定位块791与台阶槽形状对应，一端卡在台阶槽内，另一端伸出对轮毂槽圈端面定位。定位块791在台阶槽内的一端与定位底座790上放的定位盖792之间设置弹簧，弹簧可以为2个且互相平行。

夹持机构7用于从放料区4取工件，将工件放入第一数控机床1的第二卡盘9上并在加工完成后取出工件自动翻转机构6进行翻转，翻转后，夹持机构7再取翻转180度之后工件放入第二数控机床2的第一卡盘8上加工，加工完成后将工件放入放料区4。机器3人机械臂的底板10上优选设置两个夹持机构7。这样，机器人3上可以夹取两个轮毂槽圈5。取料的同时，也可以放料，避免车床空等，节约时间、提高效率。

第一卡盘8包括第一卡盘体81、卡爪驱动装置和第一卡爪82，第一卡爪82端面设置与第一卡盘体81同心且外侧面直径与工件内侧面直径相同的第一弧形卡爪支撑83，第一弧形卡爪支撑83上设置定位工件第二端面的卡盘定位块84。

第二卡盘9包括第二卡盘体91、卡爪驱动装置和第二卡爪92，第二卡爪92端面设置与第二卡盘体91同心且内侧面直径与工件外侧面直径相同的第二弧形卡爪支撑93。现有的卡盘的卡爪与轮毂槽圈的接触面太小，夹持、加工的过程中工件容易变形，从而造成误差、影响精度。设置第一、第二弧形卡爪支撑，卡盘夹紧工件后，卡爪和工件的接触面比较大，工件不容易变形。三个第一卡爪82的卡盘定位块84的定位面在一个平面上且平行与第一卡盘体91的端面。第二卡盘9的第二卡爪92本身的上表面作为工件第一端面的定位面。

自动翻转机构6包括支架60，支架60上设置旋转气缸61带动夹紧装置。夹紧装置包括设置在旋转气缸61的旋转台上的双行程气缸62，双行程气缸62的两个活塞头分别连接一个竖立的夹持臂63，两个夹持臂63相向设置且相向的面上分别设置夹持轮毂槽圈5外侧面圆周的夹紧单元64。

双行程气缸62的壳体上设置定位单元65；夹紧单元65包括设置在夹持臂63上的夹紧块底座和其上设置的夹持工件的夹紧块；夹紧块底座和夹紧块之间设置弹性缓冲装置或者夹持块为弹性体。定位单元65包括支撑块和其上设置的底部定位块；底部定位块和支撑块之间设置弹性缓冲装置或者底部定位块为弹性体。具体弹性缓冲装置与夹持机构7上的弹性缓冲装置结构类似。定位单元65包括两个相对设置的倾斜的支撑块66，两个支撑块组成V型的支撑。底部定位块设置在支撑块上。夹紧装置的转动采用旋转气缸61驱动，翻转夹紧机构的夹紧采用双行程气缸62。所有的驱动都采用气源，不需要电机、油缸。气缸驱动占据空间小，整个机构环保清洁，驱动简单、容易控制。双行程气缸可以为阔型气爪。

具体实施时，系统控制机器人3运动使机械臂末端的两个夹持机构7移动到放料区4，其中一个夹持机构7的第一直线驱动机构76驱动第一夹爪71、第二夹爪72、第三夹爪73夹紧轮毂槽圈5。机器人3夹持轮毂槽圈5移动到第一数控机床1，另一个没有夹持工件的夹持机构7夹紧第二卡盘9上的加工好内侧面和第一端面的轮毂槽圈5，第二卡盘9松开，夹持机构7取走第二卡盘9上的半成品轮毂槽圈5并将从放料区4夹取的轮毂槽圈5毛坯放到第二卡盘9上。机器人3向机床1发出开始加工信号，第二卡盘9夹紧轮毂槽圈5开始加工，加工完成后待机等待下一个循环。机器人3将第二卡盘9上取下的轮毂槽圈5放入自动翻转机构6。双行程气缸62压紧轮毂槽圈5，机器人上的夹持机构7松开，旋转气缸61转动180度，夹持机构夹持翻转后的轮毂槽圈5，双行程气缸62松开，夹持机构7取走工件并移动到第二数控机床2第一卡盘8上加工轮毂槽圈5的外侧面和第二端面。第二数控机床2加工完成后待机，取走成品工件放入放料区4并夹取未加工的工件到第一数控机床1，重复以上步骤。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。