机器人用弹性缓冲固定刀夹的制作方法
【专利摘要】为解决现有技术机器人自动更换刀具的换刀机构存在的结构复杂且占用空间较大，制造精度要求较高，制造成本较高和液压油易污染环境等问题，本发明提出一种机器人用弹性缓冲固定刀夹，包括：刀夹座、夹紧弹簧、调节螺钉、转动螺钉、调节挡块、顶舌、卡爪、导向螺钉、直线轴承、双头螺柱、浮动块和浮动弹簧。本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹的有益技术效果是能有效缓冲机器人换刀时的运动精度误差和机械臂主轴松弛或吸持刀具产生的刚性位移，有效避免机器人本体和/或刀具的损伤。并且，结构紧凑、简单、可靠，占用空间较小，制造精度要求较低，加工成本较低，且避免了润滑油的污染。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种机械自动加工中机器人刀具固定技术，特别涉及到一种机器人 用弹性缓冲固定刀夹。 机器人用弹性缓冲固定刀夹
【背景技术】
[0002] 目前，机器人已广泛应用于机械自动加工中，在大型机械装配过程中，常采用机器 人自动制孔。然而，要实现整个制孔过程的自动化，机器人自动更换刀具是必不可少的工 序。显然，在机器人自动更换刀具时，必须考虑机器人的运动精度误差和主轴松弛或吸持刀 具产生的刚度位移，否则，自动换刀时将会对机器人本体或/和刀夹产生损坏。由于刀柄在 刀夹进出方向做直线运动，该运动是由机器人机械臂实现的，由于机器人机械臂运动存在 精度偏差，因此，需要对刀柄进出刀夹的运动偏差进行补偿。由于主轴在松弛或吸持刀具时 采用气动方式，且机器人固定不动，机械臂主轴在松弛或吸持刀具时在气压的作用下会产 生一定的刚性位移，而刀夹主体相对于机器人底座固定不动，因此，机械臂主轴松弛或吸持 刀具产生的刚性位移需要进行补偿。现有技术机器人自动更换刀具的方法是机器人负载主 轴固定不动，由机械臂驱动刀夹到位换刀，其刀夹本身为刚性体，对于机械臂主轴松弛或吸 持刀具产生的刚性位移由机械臂的液压油缸缓冲来进行补偿，同时，机器人运动存在的精 度偏差则依赖机械臂的机械结构予以保证。显然，现有技术机器人自动更换刀具的换刀机 构存在着结构复杂且占用空间较大，制造精度要求较高，制造成本较高和液压油易污染环 境等问题。
【发明内容】
[0003] 为解决现有技术机器人自动更换刀具的换刀机构存在的结构复杂且占用空间较 大，制造精度要求较高，制造成本较高和液压油易污染环境等问题，本发明提出一种机器人 用弹性缓冲固定刀夹。本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹，包括：刀夹座、夹紧弹簧、调节螺 钉、转动螺钉、调节挡块、顶舌、卡爪、导向螺钉、直线轴承、双头螺柱、浮动块和浮动弹簧；三 个直线轴承套装在刀夹座中后部呈三角形分布的三个通孔内，浮动块通过导向螺钉套装在 直线轴承内孔；在浮动块的中部设置有双头螺柱且在刀架座两侧的双头螺柱上套装有浮动 弹簧；对称设置在浮动块上部的二个卡爪通过转动螺钉铰接在浮动块上，在卡爪的后侧横 向设置有调节螺钉，且在二个卡爪之间的调节螺钉上套装有夹紧弹簧；在二个卡爪的中部 横向设置有调节挡块，在二个卡爪之间中部的空档处设置有顶舌。
[0004] 本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹的有益技术效果是能有效缓冲机器人换刀时 的运动精度误差和机械臂主轴松弛或吸持刀具产生的刚性位移，有效避免机器人本体和/ 或刀具的损伤。并且，结构紧凑、简单、可靠，占用空间较小，制造精度要求较低，加工成本较 低，且避免了润滑油的污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0005] 附图1是本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹的三维结构示意图； 附图2是本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹俯视结构示意图； 附图3为附图2的A-A剖视示意图。
[0006] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹作进一步的 说明。
【具体实施方式】
[0007] 附图1是本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹的三维结构示意图，附图2是本发明 机器人用弹性缓冲固定刀夹俯视结构示意图，附图3为附图2的A-A剖视示意图，图中，1为 刀夹座，2为夹紧弹簧，3为调节螺钉，4为转动螺钉，5为调节挡块，6为顶舌，7为卡爪8为 导向螺钉，9为直线轴承，10为双头螺柱，11为浮动块，12为浮动弹簧，A为刀柄，空心箭头为 卡爪运动示意，坚向实心箭头为刚性位移示意，横向实心箭头为刀具进出示意。由图可知， 本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹，包括：刀夹座1、夹紧弹簧2、调节螺钉3、转动螺钉4、调 节挡块5、顶舌6、卡爪7、导向螺钉8、直线轴承9、双头螺柱10、浮动块11和浮动弹簧12 ; 三个直线轴承9套装在刀夹座1中后部呈三角形分布的三个通孔内，浮动块11通过导向螺 钉8套装在直线轴承9内孔；在浮动块11的中部设置有双头螺柱10且在刀架座1两侧的 双头螺柱10上套装有浮动弹簧12 ;对称设置在浮动块11上部的二个卡爪7通过转动螺钉 4铰接在浮动块11上，在卡爪7的后侧横向设置有调节螺钉3,且在二个卡爪7之间的调节 螺钉3上套装有夹紧弹簧2 ;在二个卡爪7的中部横向设置有调节挡块5,在二个卡爪7之 间中部的空档处设置有顶舌6。当需要在本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹上安装刀具 时，机器人机械臂夹持着刀具运动到卡爪前方(如附图1横向实心箭头所示)，并按刀夹进出 方向直线前行，此时，卡爪处于封闭状态，在刀柄接触到卡爪时，左、右卡爪在刀柄的压迫下 打开，夹紧弹簧被压缩；刀柄到位后，顶舌顶住刀柄环槽，左、右卡爪的夹头在夹紧弹簧的作 用下夹住刀柄环槽，顶舌与左、右卡爪的夹头形成一个圆，刀柄被夹紧。如果此时机器人机 械臂的运动精度有误差，由于左、右卡爪可自身旋转并通过夹紧弹簧柔性连接，利用夹紧弹 簧的阻尼性实现对机器人运动精度偏差的补偿。当机器人机械臂主轴松开刀柄，刀柄在气 压的作用下推出主轴，夹持刀柄的顶舌与左、右卡爪将会沿主轴进给方向形成刚性位移。由 于顶舌与左、右卡爪均固定在浮动块上，浮动块可沿导向螺钉轴线运动(如附图1坚向实心 箭头所示)，对刚性位移进行补偿。而浮动弹簧则可保证浮动块在对刚性位移进行补偿后， 回复到预定位置。当需要从本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹上取下刀具时，机器人机械 臂移动到刀柄上方，此时，机械臂主轴轴线与刀柄轴线同轴，机械臂主轴在气压作用下将刀 柄沿主轴轴线吸入，顶舌与左、右卡爪可能会沿主轴方向形成刚性位移，同样，此刚性位移 可以通过浮动块沿导向螺钉移动进行补偿。刀柄进入到主轴上后，机器人机械臂驱动刀柄 沿刀柄在刀夹进出方向直线运动，左、右卡爪在刀柄的压迫下打开，同时，夹紧弹簧被压缩， 刀柄移出刀夹，即完成刀具取下。当刀柄完全离开左、右卡爪后，在压紧弹簧的作用下，左、 右卡爪又将处于封闭状态。如果在刀具取下过程中，机器人运动精度有误差，同样可以通过 左、右卡爪可的自身旋转和夹紧弹簧柔性连接对其进行补偿。
[0008] 显然，本发明机器人用弹性缓冲固定刀夹的有益技术效果是能有效缓冲机器人换 刀时的运动精度误差和主轴放松或固定刀具产生的刚性位移，有效避免机器人本体和/或 刀具的损伤。并且，结构紧凑、简单、可靠，占用空间较小，制造精度要求较低，加工成本较 低，且避免了润滑油的污染。
【权利要求】
1. 一种机器人用弹性缓冲固定刀夹，，其特征在于：该固定刀夹包括：刀夹座、夹紧弹 簧、调节螺钉、转动螺钉、调节挡块、顶舌、卡爪、导向螺钉、直线轴承、双头螺柱、浮动块和浮 动弹簧；三个直线轴承套装在刀夹座中后部呈三角形分布的三个通孔内，浮动块通过导向 螺钉套装在直线轴承内孔；在浮动块的中部设置有双头螺柱且在刀架座两侧的双头螺柱上 套装有浮动弹簧；对称设置在浮动块上部的二个卡爪通过转动螺钉铰接在浮动块上，在卡 爪的后侧横向设置有调节螺钉，且在二个卡爪之间的调节螺钉上套装有夹紧弹簧；在二个 卡爪的中部横向设置有调节挡块，在二个卡爪之间中部的空档处设置有顶舌。
【文档编号】B25J15/00GK104084951SQ201410310261
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】孙海龙, 杨国川, 周哲 申请人:成都飞机工业（集团）有限责任公司