用以桁架机械手和伺服转台间的浮动旋转连接机构的制作方法

本发明涉及白车身焊装技术领域，更具体地说是一种用以桁架机械手和伺服转台间的浮动旋转连接机构。

背景技术：

机械手与抓具在焊装白车身制造中起到不可替代的作用，其快速准确的特点能够满足目前快节奏的生产节拍，因此，用于连接机械手与抓具的连接机构的稳定性对白车身的制造至关重要。

目前，常用的机械手与抓具连接机构仅包含夹紧和释放两个功能，即，夹紧时机械手与抓具连接，释放后机械手与抓具完全分开。通过这种连接机构与机械手连接的抓具用在伺服转台和桁架机械手的高速滚边方案中时，会出现如下问题：

当伺服转台旋转时，机械手必须和抓具断开，然后再重新连接，这样会浪费几秒的时间，影响滚边节拍。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明提出一种用以桁架机械手和伺服转台间的浮动旋转连接机构，使机械手与抓具在夹紧与释放状态均保持连接，适用于高速滚边方案中，有助于控制生产节拍，提高生产效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用以桁架机械手和伺服转台间的浮动旋转连接机构，其结构特点是：

设置夹紧模块，所述夹紧模块以底部敞口、内部空腔的壳体为安装座，端盖封装于所述壳体的敞口端，中部向上凸出于壳体内腔中，形成凸台，于所述凸台处形成底部敞口的柱状空腔，所述凸台侧壁沿周向间隔均布多个径向通孔，所述径向通孔朝向柱状空腔的一侧具有锥形收口，与所述径向通孔孔径适配的球形滚珠内置于所述径向通孔中，两端均露出于径向通孔外，夹紧块为可移动构件，设于壳体内腔中，能够由驱动装置驱动顺着凸台的轴线方向做上下直线往复运动，使夹紧块呈圆台状结构的内壁面呈相切抵压于/脱离各球形滚珠的外侧露出端；

设置旋转模块，所述旋转模块的旋转轴由端面轴承支承，能够绕中轴回转，轴体与凸台同轴，以上端部伸入凸台的柱状空腔中，顶部呈自下向上外扩的喇叭状结构，与柱状空腔内壁沿径向保留间隙，弹簧护套套设于旋转轴外，与所述端盖之间通过所述端面轴承装配，调节螺母螺纹套装于旋转轴的下端部，弹簧套设于所述旋转轴上，处于所述旋转轴侧壁、弹簧护套内壁与调节螺母上端面围设形成的容纳腔中，上下端分别轴向抵紧于弹簧护套的内腔顶壁与调节螺母的上端面上；

向下或向上直线运动的夹紧块是以圆台状结构的内壁面呈相切抵压于/脱离所述球形滚珠的外侧露出端，使所述球形滚珠沿径向通孔朝向/背向旋转轴移动，至内侧露出端呈相切抵压于旋转轴呈喇叭状结构的顶部下沿周壁，或与旋转轴呈喇叭状结构的顶部下沿可活动地相切接触、承托于所述旋转轴，使所述旋转轴轴向顶紧于/脱离凸台的柱状空腔顶壁，分别对应形成对所述旋转轴的夹紧或释放，处于释放状态的旋转轴与柱状空腔顶壁轴向之间留有间隙；

以所述夹紧模块与旋转模块构成所述浮动旋转连接机构的整体结构，所述浮动旋转连接机构以壳体装配于桁架机械手上，以旋转轴底端装配于滚边抓具上，形成桁架机械手与滚边抓具间的连接。

本发明的结构特点也在于：

所述夹紧块呈圆台状结构的内壁面相较于竖直面的夹角为5°，所述旋转轴呈喇叭状结构的顶部下沿周壁呈45°斜面。

所述夹紧块为底部敞口的筒状结构，以敞口端朝下同轴罩设于凸台外侧，内壁下端部自上至下逐渐外扩，形成所述圆台状结构的内壁面，于所述圆台状结构的下边沿设倒角，所述夹紧块向上运动至圆台状结构的内壁面脱离所述球形滚珠时，是以下边沿倒角呈相切抵压于所述球形滚珠的外侧露出端。

所述夹紧块的上下直线往复运动是由固装于壳体内壁上的导向套导向。

所述导向套为无油衬套。

所述端盖的上端面对应于夹紧块的底边正下方位置处设有一圈环形槽，槽宽与所述夹紧块的底端部壁厚相适配。

所述驱动装置为气缸，固装于壳体内腔顶壁上，缸杆杆端固连于夹紧块的顶端中部。

所述壳体上设有泄压气孔。

所述旋转轴的下端部具有沿径向外凸的环形凸出段，所述环形凸出段上设有外螺纹，所述调节螺母螺纹套设于所述环形凸出段上，外壁径向紧邻于所述弹簧护套的内壁。

所述端面轴承为推力球轴承，所述凸台的柱状内腔沿轴向向外延伸，露出于端盖下端面外侧，形成一圈环形露出端，所述端盖以环形露出端与所述端面轴承的上座圈同轴装配，所述弹簧护套为筒状结构，顶部具有台阶孔，与所述端面轴承的下座圈同轴装配。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的浮动旋转连接机构用以连接桁架机械手与滚边抓具，通过夹紧模块切换对旋转模块中旋转轴的夹紧与释放，以巧妙的增力结构设计实现对夹紧过程中夹紧力的放大，同时，处于释放状态的旋转模块与夹紧模块没有断开连接，且旋转轴可以进行旋转。本发明使桁架机械手与滚边抓具在夹紧状态与释放状态均保持连接，而且可以不影响滚边抓具随伺服转台旋转，节省了连接所用的时间，同心度容差较大。

附图说明

图1是本发明于夹紧状态时的整体剖视结构示意图；

图2是本发明于释放状态时的整体剖视结构示意图；

图3是夹紧块的剖视结构示意图；

图4是夹紧块的俯视结构示意图；

图5是端盖的半剖立体结构示意图；

图6是端盖的俯视结构示意图；

图7是夹紧状态时球形滚珠于径向通孔内的位置示意图；

图8是释放状态时球形滚珠于径向通孔内的位置示意图；

图9是弹簧护套的剖视结构示意图；

图10是端面轴承的结构示意图。

图中，1桁架机械手；2滚边抓具；3夹紧模块；4壳体；5端盖；6凸台；7径向通孔；8球形滚珠；9环形槽；10环形露出端；11夹紧块；12圆台状结构；13倒角；14导向套；15驱动装置；16泄压气孔；17旋转模块；18旋转轴；19喇叭状结构；20环形凸出段；21弹簧；22弹簧护套；23调节螺母；24端面轴承；25上座圈；26下座圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1与图2，本实施例的用以桁架机械手和伺服转台间的浮动旋转连接机构能够应用于基于伺服转台和桁架机械手的高速滚边方案中，其结构设置如下：

设置夹紧模块3，夹紧模块3以底部敞口、内部空腔的筒状壳体4为安装座，端盖5封装于壳体4的敞口端，中部向上凸出于壳体4内腔中，形成凸台6，于凸台6处形成底部敞口的柱状空腔，凸台6侧壁沿周向间隔均布多个径向通孔7，如图5、图6所示，径向通孔7朝向柱状空腔的一侧具有锥形收口，与径向通孔7孔径适配的球形滚珠8内置于径向通孔7中，两端均露出于径向通孔7外，夹紧块11为可移动构件，设于壳体4内腔中，能够由驱动装置15驱动顺着凸台6的轴线方向做上下直线往复运动，使夹紧块11呈圆台状结构12的内壁面呈相切抵压于/脱离各球形滚珠8的外侧露出端；

设置旋转模块17，旋转模块17的旋转轴18由端面轴承24支承，能够绕中轴回转，轴体与凸台6同轴，以上端部伸入凸台6的柱状空腔中，顶部呈自下向上外扩的喇叭状结构19，与柱状空腔内壁沿径向保留间隙，弹簧护套22套设于旋转轴18外，与端盖5之间通过端面轴承24装配，调节螺母23螺纹套装于旋转轴18的下端部，弹簧21套设于旋转轴18上，处于旋转轴18侧壁、弹簧护套22内壁与调节螺母23上端面围设形成的容纳腔中，上下端分别轴向抵紧于弹簧护套22的内腔顶壁与调节螺母23的上端面上；

向下或向上直线运动的夹紧块11是以圆台状结构12的内壁面呈相切抵压于/脱离球形滚珠8的外侧露出端，使球形滚珠8沿径向通孔7朝向/背向旋转轴18移动，至内侧露出端呈相切抵压于旋转轴18呈喇叭状结构19的顶部下沿周壁，或与旋转轴18呈喇叭状结构19的顶部下沿可活动地相切接触、承托于旋转轴18，使旋转轴18轴向顶紧于/脱离凸台6的柱状空腔顶壁，分别对应形成对旋转轴18的夹紧或释放，处于释放状态的旋转轴18与柱状空腔顶壁轴向之间留有间隙。

具体实施中，相应的结构设置也包括：

结合图3与图4，夹紧块11为底部敞口的筒状结构，以敞口端朝下同轴罩设于凸台6外侧，内壁下端部自上至下逐渐外扩，形成圆台状结构12的内壁面，于圆台状结构12的下边沿设倒角13，夹紧块11向上运动至圆台状结构12的内壁面脱离球形滚珠8时，是以下边沿倒角13呈相切抵压于球形滚珠8的外侧露出端。

夹紧块11的上下直线往复运动是由固装于壳体4内壁上的导向套14导向，本实施例中，导向套14为无油衬套。

如图5至图8所示，径向通孔7朝内的末端具有锥形收口，安装时球形滚珠8从朝外的一端放入，以锥形收口保证球形滚珠8不会掉出。本实施例中，径向通孔7孔径为20mm，贯通凸台6侧壁，朝内的一侧直径渐收至19mm，形成锥形收口。

端盖5的上端面对应于夹紧块11的底边正下方位置处设有一圈环形槽9，槽宽与夹紧块11的底端部壁厚相适配，用于避让下行的夹紧块11。

驱动装置15为气缸，固装于壳体4内腔顶壁上，缸杆杆端固连于夹紧块11的顶端中部。

壳体4上设有泄压气孔16，保证由气缸驱动、由无油衬套导向的夹紧块11的直线运动的顺利进行。

旋转轴18的下端部具有沿径向外凸的环形凸出段20，环形凸出段20上设有外螺纹，调节螺母23螺纹套设于环形凸出段20上，外壁径向紧邻于弹簧护套22的内壁。通过调节螺母23可以对弹簧21力进行调整。

如图10所示，端面轴承24为推力球轴承，凸台6的柱状内腔沿轴向向外延伸，露出于端盖5下端面外侧，形成一圈环形露出端10，端盖5以环形露出端10与端面轴承24的上座圈25同轴装配，弹簧护套22为筒状结构，如图9所示，顶部具有台阶孔，与端面轴承24的下座圈26同轴装配。弹簧护套22、端盖5与端面轴承24之间均为过渡配合连接。

以夹紧模块3与旋转模块17构成浮动旋转连接机构的整体结构，可应用于基于伺服转台和桁架机械手1的高速滚边方案中，具体的，浮动旋转连接机构是以壳体4顶端同轴装配于桁架机械手1的竖梁上，以旋转轴18底端同轴装配于换枪盘上，通过换枪盘连接于滚边抓具2上，或依据实际生产需求直接装配于滚边抓具2上，形成桁架机械手1与滚边抓具2间的连接。

本机构的工作原理如下：

如图1所示，夹紧状态下，桁架机械手1与滚边抓具2通过浮动旋转连接机构固连，可以进行下件，具体过程是：

气缸驱动安装在活塞杆上的夹紧块11沿无油衬套向下伸出，夹紧块11以圆台状结构12的内壁面抵压球形滚珠8的外侧露出端，球形滚珠8被向里挤压，沿径向通孔7运动，使初始未与旋转轴18接触的内侧露出端逐渐靠近旋转轴18，直至呈相切抵压于旋转轴18喇叭状结构19的顶部下沿周壁，给旋转轴18径向和轴向的力，旋转轴18在轴向力作用下向上运动，以顶端面轴向顶紧于凸台6的柱状空腔顶壁，从而形成对旋转轴18的轴向和径向的夹紧，滚边抓具2被固定。夹紧状态球形滚珠8的位置如图7所示。

上述过程中，以夹紧块11呈圆台状结构12的内壁面为夹紧面，由于夹紧面具有锥度，属于增力机构，施加在旋转轴18的作用力也被放大，本实施例中夹紧面相较于竖直面的夹角设计为5°，旋转轴18呈喇叭状结构19的顶部下沿周壁呈45°斜面，能够起到约8倍增力的效果。

如图2所示，释放状态下，滚边抓具2可以进行旋转，进入滚边过程。此时浮动旋转连接机构的工作过程是：

气缸驱动夹紧块11沿无油衬套向上缩回，夹紧块11缩回时，不再施加作用力于球形滚珠8的外侧露出端上，球形滚珠8的外侧露出端受夹紧块11的下边沿倒角13限位，内侧露出端与旋转轴18呈喇叭状结构19的顶部下沿可活动地相切接触、承托于旋转轴18，使旋转轴18不会在重力作用或弹簧拉力作用下向下脱出于凸台6的柱状空腔外，也从而，球形滚珠8有一定释放空间，可以在径向通孔7中旋转，施加在旋转轴18上的夹紧力消失，旋转轴18下落，与凸台6柱状空腔顶壁之间出现间隙，二者不接触，减小了摩擦力，可在推力球轴承调心作用下进行旋转，不会出现干涉。释放状态球形滚珠8的位置如图8所示。

夹紧过程中弹簧21处于被压缩状态，夹紧力消失后，一直被压缩的弹簧21释放预紧力，从旋转模块17的内力转化为对滚边抓具2的压紧力。滚边抓具2旋转时，弹簧21上端顶在弹簧护套22上，不直接作用力在端面轴承24上，提高端面轴承24使用寿命，弹簧护套22装配于端面轴承24的下座圈26，可以自由旋转，不会对夹紧模块3造成磨损。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。