一种卡盘装置及工件加工方法与流程

1.本发明涉及卡盘领域，特别是涉及卡盘装置及工件加工方法。


背景技术：

2.现有的气动卡盘包括回转支撑内圈、充气腔体组件和旋转盘。旋转盘上设置有滚轮式夹爪组件。这种气动卡盘一般应用到两卡盘或者三卡盘激光切管机上。
3.激光切管机是一种利用激光对管件进行切割加工的设备。这种设备的不足在于：1、管材的最后一段只能裁断，加工不出复杂形状的产品，因为在对管材最后一段进行加工时，对管材夹持的卡盘上只设置有滚轮式夹爪，滚轮式夹爪无法对管材进行固定式夹持，也就无法通过卡盘来对管材进行前后进给等操作，所以无法加工出复杂形状的产品。2、不能反馈所夹持管材的外形尺寸，不能获知夹爪是否夹持到位，管材是否被夹变形。目前，是靠操作者来检查确认管材是否被夹持到位，以及管材是否被夹变形。3、设备上应用的卡盘的结构设计不够合理，整体尺寸较厚。


技术实现要素：

4.基于此，提供一种卡盘装置。该装置结构紧凑，整体尺寸较薄，且可实现对管材进行固定式夹持。
5.一种卡盘装置，包括回转支撑内圈、充气腔体组件、旋转主体和旋转齿轮，所述旋转齿轮位于充气腔体组件和回转支撑内圈之间，
6.所述旋转主体包括前旋转盘、转盘连接环和后旋转盘，所述转盘连接环的两端分别与前旋转盘和后旋转盘相连，所述前旋转盘与所述回转支撑内圈相连，所述后旋转盘与充气腔体组件接触配合，
7.所述前旋转盘上沿x向安装有两个可沿前旋转盘径向移动的滚轮式夹爪组件，所述前旋转盘上沿y向安装有两个个可沿前旋转盘径向移动的滚轮式夹爪组件，所述x向和y向相互垂直，
8.所述后旋转盘上沿x向安装有两个可沿后旋转盘径向移动的夹块式夹爪组件，所述后旋转盘上沿y向安装有两个可沿后旋转盘径向移动的夹块式夹爪组件，
9.当滚轮式夹爪组件对工件夹持时，夹块式夹爪组件与工件之间存在一定间隙，
10.所述回转支撑内圈、充气腔体组件、前旋转盘、后旋转盘、旋转齿轮与转盘连接环共同围成一个封闭的安装腔，
11.所述封闭的安装腔内设置有驱动组件，所述驱动组件用于驱动滚轮式夹爪组件和夹块式夹爪组件同步运动。
12.本技术通过对回转支撑内圈、充气腔体组件、旋转主体和旋转齿轮等结构进行合理设计和安装，将卡盘的整体结构变得紧凑，卡盘厚度可实现轻薄化。而且，卡盘的前旋转盘和后旋转盘分别设置有滚轮式夹爪组件和夹块式夹爪组件，通过滚轮式夹爪组件可方便对管材的主要部分的加工，当需要对管材最后一段进行加工时，通过夹块式夹爪组件可对
管材进行固定式夹持，这样就可通过卡盘来带动管材进行前后进给等操作，从而可在管材最后一段上加工出复杂形状的产品。
13.在其中一个实施例中，所述驱动组件包括第一驱动齿盘和第二驱动齿盘，所述第一驱动齿盘和第二驱动齿盘分别安装在所述转盘连接环上，
14.所述第一驱动齿盘的x向的两端分别设置有第一驱动齿，所述第二驱动齿盘的y向的两端分别设置有第二驱动齿，
15.每个第一驱动齿的一侧都设置有一个第一驱动气缸，所述第一驱动气缸的尾部安装在第一转轴上，所述第一驱动气缸的驱动杆与第一悬臂销铰接，所述第一悬臂销安装在第一驱动齿盘上，
16.每个第一驱动气缸的一侧都设置有一个第一复合齿轮传动组件，所述第一复合齿轮传动组件与相邻的第一驱动齿啮合，所述第一复合齿轮传动组件的两端分别与相邻的滚轮式夹爪组件和夹块式夹爪组件啮合，
17.每个第二驱动齿的一侧都设置有一个第二驱动气缸，所述第二驱动气缸的尾部安装在第二转轴上，所述第二驱动气缸的驱动杆与第二悬臂销铰接，所述第二悬臂销安装在第二驱动齿盘上，
18.每个第二驱动气缸的一侧都设置有一个第二复合齿轮传动组件，所述第二复合齿轮传动组件与相邻的第二驱动齿啮合，所述第二复合齿轮传动组件的两端分别与相邻的滚轮式夹爪组件和夹块式夹爪组件啮合。
19.在其中一个实施例中，所述封闭的安装腔内还设置有两个位置测量组件，分别为第一位置测量组件和第二位置测量组件，所述位置测量组件包括角度位移传感器和角度位移齿轮，所述角度位移齿轮与角度位移传感器相连，所述第一位置测量组件的角度位移齿轮与一个第一复合齿轮传动组件啮合，所述第二位置测量组件的角度位移齿轮与一个第二复合齿轮传动组件啮合。
20.在其中一个实施例中，所述滚轮式夹爪组件包括滑轨组件、设置在滑轨组件上的滑块组件、设置在滑块组件上的安装块以及设置在安装块上的滚轮式夹爪，所述滑块组件上设置有第一滑块齿条。
21.在其中一个实施例中，所述滚轮式夹爪与安装块可拆卸式连接，所述安装块上设置有多个安装位置。
22.在其中一个实施例中，所述夹块式夹爪组件包括滑轨组件、设置在滑轨组件上的滑块组件、设置在滑块组件上的安装块以及设置在安装块上的夹块式夹爪，所述滑块组件设置有第二滑块齿条。
23.在其中一个实施例中，所述夹块式夹爪与安装块可拆卸式连接，所述安装块上设置有多个安装位置。
24.一种工件加工方法，包括上述的卡盘装置，通过滚轮式夹爪组件对工件进行夹持并加工，加工完毕后，将工件进行轴向移动，并通过夹块式夹爪组件对工件进行夹持，然后对工件进行加工。
25.在其中一个实施例中，还包括位置测量组件，通过位置测量组件获得滚轮式夹爪组件的初始位置和最终夹持位置，通过初始位置和最终夹持位置的差值获得工件的尺寸。
26.在其中一个实施例中，还包括位置测量组件，通过位置测量组件获得夹块式夹爪
组件的初始位置和最终夹持位置，通过初始位置和最终夹持位置的差值获得工件的尺寸。
附图说明
27.图1为本技术的实施例的卡盘装置的爆炸图。
28.图2为本技术的实施例的卡盘装置的一个视角的装配图。
29.图3为本技术的实施例的卡盘装置的另一个视角的装配图。
30.图4为本技术的实施例的卡盘装置的内部的驱动组件的俯视图。
31.图5为本技术的实施例的卡盘装置的内部的驱动组件的立体图。
32.其中：
33.111、前旋转盘112、后旋转盘113、转盘连接环120、驱动组件
34.130、旋转齿轮140、充气腔体组件150、滚轮式夹爪组件
35.160、夹块式夹爪组件180、回转支撑内圈
36.171、第一驱动齿盘171a、第一驱动齿
37.172、第二驱动齿盘172a、第二驱动齿
38.151、滑轨组件152、安装块153、滚轮式夹爪
39.154、第一滑块齿条
40.161、夹块式夹爪162、第二滑块齿条
41.121、第一驱动气缸122、第二驱动气缸
42.122a、第二悬臂销122b、第二转轴
43.121a、第一悬臂销121b、第一转轴
44.123a、第一复合齿轮传动组件123b、第二复合齿轮传动组件
45.124、角度位移齿轮125、角度位移传感器。
具体实施方式
46.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
47.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
48.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
49.如图1至图3所示，本技术的实施例提供了一种卡盘装置，该卡盘装置包括回转支撑内圈180、充气腔体组件140、旋转主体和旋转齿轮130，所述旋转齿轮130位于充气腔体组件140和回转支撑内圈180之间。
50.所述旋转主体包括前旋转盘111、转盘连接环113和后旋转盘112，所述转盘连接环113的两端分别与前旋转盘111和后旋转盘112相连，所述前旋转盘111与所述回转支撑内圈
180相连，所述后旋转盘112与充气腔体组件140接触配合。
51.所述前旋转盘111上沿x向安装有两个可沿前旋转盘111径向移动的滚轮式夹爪组件150，所述前旋转盘111上沿y向安装有两个个可沿前旋转盘111径向移动的滚轮式夹爪组件150。所述x向和y向相互垂直。
52.所述后旋转盘112上沿x向安装有两个可沿后旋转盘112径向移动的夹块式夹爪组件160，所述后旋转盘112上沿y向安装有两个可沿后旋转盘112径向移动的夹块式夹爪组件160。
53.当滚轮式夹爪组件150对工件夹持时，夹块式夹爪组件160与工件之间存在一定间隙。
54.所述回转支撑内圈180、充气腔体组件140、前旋转盘111、后旋转盘112、旋转齿轮130与转盘连接环113共同围成一个封闭的安装腔。
55.所述封闭的安装腔内设置有驱动组件120，所述驱动组件120用于驱动滚轮式夹爪组件150和夹块式夹爪组件160同步运动。
56.具体的，充气腔体组件140上设置有多个充气口，各个充气口可与驱动组件120的对应的气缸连通。回转支撑内圈180上设置多个出气口，各个出气口可与驱动组件120的对应的气缸连通。
57.本技术将回转支撑内圈180、充气腔体组件140、前旋转盘111、后旋转盘112、旋转齿轮130与转盘连接环113合理组装在一起，整体结构紧凑，而且，这些元件共同形成了一个封闭的安装腔，在封闭的安装腔内设置驱动组件120，这样一方面节省了空间，另一方面有利于保护驱动组件120。
58.本技术在使用时，可安装在两卡盘激光切管机或三卡盘激光切管机上。当需要本技术的卡盘仅仅对管件进行滚动式夹持时，也就是不需要固定夹持时，可使用上述滚轮式夹爪组件150对管件进行夹持，在此状态下，管件在其它卡盘驱动下可沿本技术的卡盘的轴向进行前后移动，由于当滚轮式夹爪组件150对工件夹持时，夹块式夹爪组件160与工件之间存在一定间隙，因此夹块式夹爪组件160不会对管件的移动造成影响。
59.当需要对管件进行固定夹持时，可通过其它卡盘将管件沿轴向移动，使管件端部离开滚轮式夹爪组件150，滚轮式夹爪组件150无法对管材进行夹持，然后利用夹块式夹爪组件160对管材进行夹持，这样就可以实现对管材的固定夹持。在此状态下，管材与本技术的卡盘被固定在一起，管材会随本技术的卡盘的移动而移动，也就是管材与本技术的卡盘无法相对运动。这样就可对管材没有被夹持的一端进行加工，进而可加工出复杂的产品。
60.在其中一个实施例中，如图4和图5所示，所述驱动组件120包括叠放的第一驱动齿盘171和第二驱动齿盘172，所述第一驱动齿盘171和第二驱动齿盘172分别安装在所述转盘连接环113上。
61.所述第一驱动齿盘171的x向的两端分别设置有第一驱动齿171a，所述第二驱动齿盘172的y向的两端分别设置有第二驱动齿172a。
62.每个第一驱动齿171a的一侧都设置有一个第一驱动气缸121。所述第一驱动气缸121的尾部安装在第一转轴121b上，所述第一驱动气缸121的驱动杆与第一悬臂销121a铰接，所述第一悬臂销121a安装在第一驱动齿盘171上。
63.每个第一驱动气缸121的一侧都设置有一个第一复合齿轮传动组件123a，所述第
一复合齿轮传动组件123a与相邻的第一驱动齿171a啮合，所述第一复合齿轮传动组件123a的两端分别与相邻的滚轮式夹爪组件150和夹块式夹爪组件160啮合。
64.具体的，上述第一复合齿轮传动组包括一个传动转轴，传动转轴上依次安装有3个齿轮，位于中间的1个齿轮与第一驱动齿171a啮合，位于两端的齿轮分别与相邻的滚轮式夹爪组件150和夹块式夹爪组件160啮合。其中，滚轮式夹爪组件150上可设置用于与对应的齿轮啮合的齿条，夹块式夹爪组件160上也可设置用于与对应的齿轮啮合的齿条。
65.同理，每个第二驱动齿172a的一侧都设置有一个第二驱动气缸122，所述第二驱动气缸122的尾部安装在第二转轴122b上，所述第二驱动气缸122的驱动杆与第二悬臂销122a铰接，所述第二悬臂销122a安装在第二驱动齿盘172上。
66.每个第二驱动气缸122的一侧都设置有一个第二复合齿轮传动组件123b，所述第二复合齿轮传动组件123b与相邻的第二驱动齿172a啮合，所述第二复合齿轮传动组件123b的两端分别与相邻的滚轮式夹爪组件150和夹块式夹爪组件160啮合。
67.具体的，上述第二复合齿轮传动组包括一个传动转轴，传动转轴上依次安装有3个齿轮，位于中间的1个齿轮与第二驱动齿172a啮合，位于两端的齿轮分别与相邻的滚轮式夹爪组件150和夹块式夹爪组件160啮合。其中，滚轮式夹爪组件150上可设置用于与对应的齿轮啮合的齿条，夹块式夹爪组件160上也可设置用于与对应的齿轮啮合的齿条。
68.在其中一个实施例中，所述封闭的安装腔内还设置有两个位置测量组件，分别为第一位置测量组件和第二位置测量组件。两个位置测量组件可通过安装腔内的相应的支架进行支撑。所述位置测量组件包括角度位移传感器125和角度位移齿轮124。所述角度位移齿轮124与角度位移传感器125相连。所述第一位置测量组件的角度位移齿轮124与一个第一复合齿轮传动组件123a啮合。例如，当第一复合齿轮传动组件123a包括一个传动转轴，传动转轴上依次安装有3个齿轮，则上述第一位置测量组件的角度位移齿轮124与3个齿轮中的位于端部的一个齿轮啮合，如图5所示。类似的，所述第二位置测量组件的角度位移齿轮124与一个第二复合齿轮传动组件123b啮合。例如，当第二复合齿轮传动组件123b包括一个传动转轴，传动转轴上依次安装有3个齿轮，则上述第二位置测量组件的角度位移齿轮124与3个齿轮中的位于端部的一个齿轮啮合，如图5所示。
69.通过上述角度位移传感器125可获知对应的滚轮式夹爪组件150以及夹块式夹爪组件160的初始位置和最终的夹持位置。通过初始位置和最终夹持位置的差值可获得被夹持的工件的尺寸。
70.在其中一个实施例中，所述滚轮式夹爪组件150包括滑轨组件151、设置在滑轨组件151上的滑块组件、设置在滑块组件上的安装块152以及设置在安装块152上的滚轮式夹爪153，所述滑块组件上设置有第一滑块齿条154。例如图5所示。
71.具体的，上述滑轨组件安装在前旋转盘111上，上述滑块组件可沿滑轨组件直线移动，相应的安装块以及其上安装的滚轮式夹爪153也可沿滑轨组件直线移动。上述第一滑块齿条154可与相邻的复合齿轮传动组件上的齿轮啮合，例如，可与第一复合齿轮传动组件123a上的齿轮啮合，也可以与第二复合齿轮传动组件123b上的齿轮啮合。
72.在其中一个实施例中，所述滚轮式夹爪153与安装块可拆卸式连接，所述安装块上设置有多个安装位置。这样设置，不同安装位置可对应不同尺寸的管材，提高了本技术的通用性。
73.同理，所述夹块式夹爪组件160包括滑轨组件、设置在滑轨组件上的滑块组件、设置在滑块组件上的安装块以及设置在安装块上的夹块式夹爪161，所述滑块组件设置有第二滑块齿条162。上述夹块式夹爪161包括一个夹块，夹块的端面用于对管材等工件进行夹持。这种夹持方式为固定式夹持，管材被夹持后无法相对夹块式夹爪161相对移动。
74.具体的，上述滑轨组件安装在后旋转盘112上，上述滑块组件可沿滑轨组件直线移动，相应的安装块以及其上安装的滚轮式夹爪153也可沿滑轨组件直线移动。上述第二滑块齿条162可与相邻的复合齿轮传动组件上的齿轮啮合，例如，可与第一复合齿轮传动组件123a上的齿轮啮合，也可以与第二复合齿轮传动组件123b上的齿轮啮合。
75.在其中一个实施例中，所述夹块式夹爪161与安装块可拆卸式连接，所述安装块上设置有多个安装位置。
76.本技术还提供了一种工件加工方法，该方法包括上述的卡盘装置，通过滚轮式夹爪组件150对工件进行夹持并加工，加工完毕后，将工件进行轴向移动，并通过夹块式夹爪组件160对工件进行夹持，然后对工件进行加工。
77.在其中一个实施例中，还包括位置测量组件，通过位置测量组件获得滚轮式夹爪组件150的初始位置和最终夹持位置，通过初始位置和最终夹持位置的差值获得工件的尺寸。
78.在其中一个实施例中，还包括位置测量组件，通过位置测量组件获得夹块式夹爪组件160的初始位置和最终夹持位置，通过初始位置和最终夹持位置的差值获得工件的尺寸。
79.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。
80.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。