专利名称：三合一密封柔性下芯夹具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于铸造设备，是一种三合一密封柔性下芯夹具。
背景技术：
目前，柔性下芯设备相对较少，人工劳动占有很大的比重。手工作业放置砂芯存在位置摆放不准确，制作出来的工件薄厚不是很均匀，做出 来的产品会存在质量隐患；同时，下芯工作劳动强度大，工作环境恶劣，对工人健康危害较大。在铸造行业里下芯夹具的设计要求是很严格的，如果设计的不合理，由于工件本身存在误差，就会出现夹持不住或者砂芯的损坏情况。现有技术的夹具本身防尘效果较差，易损件更换相对频繁。由于经常是多种产品在同一生产线生产，需要不断更换夹具，如果更换卡具使得定位不准确，会造成用户使用维护困难。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种克服上述已有技术不足之处的三合一密封柔性下芯夹具。为实现以上目标，本实用新型采用如下技术方案三合一密封柔性下芯夹具，其特征在于整套夹具由一个主体安装板和摇枕砂芯夹具、侧架砂芯夹具、方框砂芯夹具三套夹具组成，主体安装板安装在机器人上，三套夹具分别安装在主体安装板的三个不同的方向，摇枕砂芯夹具和侧架砂芯夹具对称安装在主体安装板上；摇枕砂芯夹具和侧架砂芯夹具均为两套气动夹爪构成，一套安装在主体安装板上，另一套安装在密封柔性机构上；方框砂芯夹具由一个固定板安装在主体安装板上；所述的摇枕砂芯夹具包括一个固定夹爪和一个柔性夹爪，固定夹爪和柔性夹爪对称安装在主体安装板上，由气爪I作为驱动，固定夹爪和柔性夹爪上设置夹持摇枕砂芯的气爪手指I，气爪手指I设置成夹持摇枕砂芯内测加强筋位置形式，气爪I与固定板、密封柔性机构用螺钉连接并用销钉定位；所述的侧架砂芯夹具包括一个固定夹爪和一个柔性夹爪，固定夹爪和柔性夹爪对称安装在主体安装板上，由气爪II作为驱动，固定夹爪和柔性夹爪上设置夹持侧架砂芯的气爪手指II，气爪II与固定板、密封柔性机构用螺钉连接并用销钉定位；所述的方框砂芯夹具构由一个固定板安装在主体安装架上，夹具本身由气爪III作为驱动，气爪III上安装有夹持方框砂芯的气爪手指III，气爪手指III设置了适应工件拔模斜度的倾斜面。所述的密封柔性机构包括一套直线导轨、两套复位弹簧结构，直线导轨与主体安装板固定，导轨滑块与防尘安装腔固定；夹爪安装在防尘安装腔上，夹爪与主体安装板柔性连接；两侧复位弹簧上设置了顶紧螺钉；防尘安装腔与主体安装板间的凹槽内设置了密封胶圈；防尘安装腔和滑块间设置了定位顶丝。所述的复位弹簧旁边设置了正压孔，正压孔通一路正压气体，密封腔能正压防尘。[0011]所述的摇枕砂芯夹具中的气爪手指I、侧架砂芯夹具中的气爪手指II和方框砂芯夹具中的气爪手指III为砂芯的随形设计，气爪手指面与砂芯接触面完全贴合；侧架砂芯夹具和方框砂芯夹具防滑耐磨垫安装采用锥形垫圈、镶嵌套和沉头螺钉组合紧固形式。所述方框砂芯夹具的夹爪设置了适应工件拔模斜度的倾斜面；夹爪上设置了防滑耐磨软垫，防滑耐磨软垫与夹爪用锥面垫圈和沉头螺钉固定，在锥面垫圈和耐磨垫间设置了耐磨垫紧固套。所述方框砂芯夹具的夹爪上设置了一套用于检测有无砂芯的对射式传感器。气动部分设置了精密气压调节装置和气控单元。本实用新型具有以下优点第一，设计为摇枕砂芯、侧架砂芯、方框砂芯三种不同工件的三合一夹具，适应多工件同夹具的形式。提高了夹具的使用范围，降低了成本，同时也减少了换装夹具带来的定位不准等一系列问题，在使用中，可根据生产线上摇枕砂芯、侧架砂芯、方框砂芯三种不同工件的生产，选择对应的夹具作业，提高了定位精度；第二，柔性结构避免了刚性夹具与砂芯夹持时过定位现象的出现，补偿砂芯形位误差，增大夹具与砂芯的接触面积，减少对砂芯的损坏。第三，在柔性机构设计上，设置了密封防尘装置，通过密封，正压空气接入等形式，降低了环境对柔性机构的损坏，提高了夹具的使用寿命。第四，摇枕设计结构采用内部夹持的先进设计理念，大大提高了夹持稳定性。第五，防滑耐磨软垫安装采用沉头螺钉配合锥形垫圈及紧固套结构形式，有效的增加了软垫与夹爪手指安装的接触面积，有效防止了软垫拧紧时的翘曲，增强了软垫使用时的可靠性。
图I、图2分别为三合一密封柔性下芯夹具主视图、俯视图。图3、图4分别为摇枕砂芯夹具机构主视图、俯视图。图5、图6为夹具柔性单元主视图、左视图。图7、图8为侧架砂芯夹具机构主视图、仰视图。图9、图10为方框砂芯主视图、左视图。图11为图9的局部视图。图中1-主体安装板、2-摇枕砂芯夹具机构固定式夹爪、3-摇枕砂芯夹具机构柔性夹爪、4-方框砂芯夹具机构、5-侧架砂芯夹具机构固定式夹爪、6-侧架砂芯夹具机构柔性夹爪、7-气控单元、8-线缆安装架、201-摇枕砂芯夹爪防滑耐磨垫、202-气爪手指
I、203_气缸调速阀、204-气爪I、205_安装固定板、206-内定位螺钉、207-光学传感器、301-摇枕柔性单元、302-外限位板、303-内限位螺钉、30101-注油口、30102-直线导轨、30103-导轨滑块、30104-防尘安装腔、30105-复位弹簧、30106-复位调节顶丝、30107-滑块定位顶丝、30108-防尘密封胶圈、30109-正压孔、501-安装固定板、502-气爪II ,503-气爪手指II、504_垫板、505-上耐磨软垫、506-下耐磨软垫、507-夹持手指、601-侧架柔性单元、602-气缸调速阀、603-光学传感器、604-外限位板、401-气爪111、402_气爪手指111、403_气缸调速阀、404-光学传感器、405-防滑耐磨垫、406-耐磨垫紧固套、407-沉头螺钉、408-锥面垫圈。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例和附图对本实用新型做一个详细的描述。如图I所示主体安装板I上设置了 5组夹具装置，分别为摇枕砂芯夹具机构固定式夹爪2、摇枕砂芯夹具机构柔性夹爪3、方框砂芯夹具机构4、侧架砂芯夹具机构固定式夹爪5、侧架砂芯夹具机构柔性夹爪6、气控单元7、线缆安装架8。如图2、图3、图4所示摇枕砂芯夹具机构固定式夹爪2、摇枕砂芯夹具机构柔性夹爪3为摇枕砂芯 的夹爪，摇枕砂芯夹具机构固定式夹爪2、摇枕砂芯夹具机构柔性夹爪3所设置的气爪均为气爪I 204。所述两个气爪I 204分别与安装固定板205和柔性单元301固定，并固定在主体安装板I上。摇枕砂芯夹具机构固定式夹爪2、摇枕砂芯夹具机构柔性夹爪3上分别设置有4个气爪手指I 202，4个摇枕砂芯夹爪防滑耐磨垫201又分别与每个气爪手指I 202热压成型。所述摇枕砂芯夹具机构柔性夹爪3上设置有两个外限位板302和两个内限位螺钉303。如图5、图6所示摇枕柔性单元301包括注油口 30101、直线导轨30102、导轨滑块30103、防尘安装腔30104、复位弹簧30105、复位调节顶丝30106、滑块定位顶丝30107、防尘密封胶圈30108。直线导轨30102与主体安装板I用螺钉固定，导轨滑块30103与防尘安装腔30104固定，通过滑块定位顶丝30107确定导轨滑块的位置和间隙。如图6所示防尘密封胶圈30108镶嵌在防尘安装腔30104的凹槽内，并凸出一部分，形成防尘安装腔30104于主体安装板I间的密封。通过注油口 30101给导轨添加润滑油脂，通过正压孔30109给密封腔打入正压，并密封。如图7、图8所示侧架砂芯夹具机构固定式夹爪5、侧架砂芯夹具机构柔性夹爪6为侧架砂芯夹爪，两组夹爪均设置气爪II 502，两组气爪分别与固定安装板501、侧架柔性单元601固定。并固定在主体安装板I上。夹爪5、夹爪6上对称设置了气爪手指II 503和夹持手指507，4支夹持手指上均设置了垫板504、防滑耐磨垫505和506。如图9、图10所示方框砂芯夹具机构4的气爪III 401直接固定在主体安装板I上。两个气爪手指III402设置在气爪III401上。两个防滑耐磨垫405设置在气爪手指III402上，连接形式为沉头螺钉407将锥面垫圈408、耐磨垫紧固套406及防滑耐磨垫405 —起固定在气爪手指III 402上。在生产使用中，根据生产线生产产品的不同在三种夹具间进行选择，选择完成后调入相应机器人程序。以生产摇枕为例进行描述选定摇枕生产线砂芯搬运程序，启动设备。如图I所示摇枕砂芯夹具机构固定式夹爪2、摇枕砂芯夹具机构柔性夹爪3均设置在主体安装板I上，如图2所示两夹爪高度一致。在进行摇枕砂芯搬运时，两套夹爪由气动控制，冋时开闭。摇枕定位完成后，机器人将夹具运动到摇枕砂芯上方，透过摇枕砂芯中间加强筋的孔，深入到砂芯内部，两气爪同时夹紧，将砂芯上下两半同时夹起。本实用新型在气动控制上具有自锁功能，当意外断气的情况下，能够将气爪保持在原来状态，避免造成砂芯损坏或意外事故的发生。柔性单元301在作业时，能够根据工件间的误差，自动调整夹爪的位置，既避免了工件间的误差造成定位不准的情况，还能避免因过定位造成工件损坏的情况。内部抓紧形式，环形结构，减少了需要浮动定位的形式，节省了成本。复位弹簧30105和复位顶丝30106在夹具夹持中，既保证柔性单元有足够的空间消除误差，又能在工件放置后将夹爪复位。复位顶丝30106能够调整复位弹簧的位置，进而调整两夹爪的间距，使其适应砂芯夹持部位的间距。夹爪防滑耐磨垫和夹爪采用仿形设计，保证夹持时的最大接触面积，减少对砂芯的损坏。柔性单元中正压气的接入和密封胶圈的30108的设置，保证了柔性单元在铸造车间非常恶劣的环境下长时间作业的稳定性。侧架砂芯搬运、方框砂芯搬运过程与摇枕砂芯搬运过程相同，在防滑耐磨垫的安装上，采用耐磨垫内部镶套的形式，既保证了耐磨垫安装时的稳固 ，又放置在拧紧过程中耐磨垫的翘曲。在夹爪设计上，根据侧架砂芯形状制作成外八字结构，并增大砂芯与夹爪的接触面积，增大摩擦力，保证搬运机构的运行可靠性，防止因压强多大造成砂芯损坏。在三套夹具上均设置了光学传感器，检测砂芯和机器人的状态，对系统进行智能控制。
权利要求1.三合一密封柔性下芯夹具，其特征在于由一个主体安装板和摇枕砂芯夹具、侧架砂芯夹具、方框砂芯夹具三套夹具组成，主体安装板安装在机器人上，三套夹具分别安装在主体安装板的三个不同的方向，摇枕砂芯夹具和侧架砂芯夹具对称安装在主体安装板上；摇枕砂芯夹具和侧架砂芯夹具均为两套气动夹爪构成，一套安装在主体安装板上，另一套安装在密封柔性机构上；方框砂芯夹具由一个固定板安装在主体安装板上； 所述的摇枕砂芯夹具包括一个固定夹爪和一个柔性夹爪，固定夹爪和柔性夹爪对称安装在主体安装板上，由气爪I作为驱动，固定夹爪和柔性夹爪上设置夹持摇枕砂芯的气爪手指I，气爪手指I设置成夹持摇枕砂芯内测加强筋位置形式，气爪I与固定板、密封柔性机构用螺钉连接并用销钉定位； 所述的侧架砂芯夹具包括一个固定夹爪和一个柔性夹爪，固定夹爪和柔性夹爪对称安装在主体安装板上，由气爪II作为驱动，固定夹爪和柔性夹爪上设置夹持侧架砂芯的气爪手指II，气爪II与固定板、密封柔性机构用螺钉连接并用销钉定位； 所述的方框砂芯夹具构由一个固定板安装在主体安装架上，夹具本身由气爪III作为驱动，气爪III上安装有夹持方框砂芯的气爪手指III，气爪手指III设置了适应工件拔模斜度的倾斜面。
2.根据权利要求I的三合一密封柔性下芯夹具，其特征在于所述的密封柔性机构包括一套直线导轨、两套复位弹簧结构，直线导轨与主体安装板固定，导轨滑块与防尘安装腔固定；夹爪安装在防尘安装腔上，夹爪与主体安装板柔性连接；两侧复位弹簧上设置了顶紧螺钉；防尘安装腔与主体安装板间的凹槽内设置了密封胶圈；防尘安装腔和滑块间设置了定位顶丝。
3.根据权利要求2的三合一密封柔性下芯夹具，其特征在于所述的复位弹簧旁边设置了正压孔，正压孔通一路正压气体，密封腔能正压防尘。
4.根据权利要求I的三合一密封柔性下芯夹具，其特征在于所述的摇枕砂芯夹具中的气爪手指I、侧架砂芯夹具中的气爪手指II和方框砂芯夹具中的气爪手指III为砂芯的随形设计，气爪手指面与砂芯接触面完全贴合；侧架砂芯夹具和方框砂芯夹具防滑耐磨垫安装采用锥形垫圈、镶嵌套和沉头螺钉组合紧固形式。
5.根据权利要求I的三合一密封柔性下芯夹具，其特征在于所述方框砂芯夹具的夹爪设置了适应工件拔模斜度的倾斜面；夹爪上设置了防滑耐磨软垫，防滑耐磨软垫与夹爪用锥面垫圈和沉头螺钉固定,在锥面垫圈和耐磨垫间设置了耐磨垫紧固套。
6.根据权利要求I的三合一密封柔性下芯夹具，其特征在于所述方框砂芯夹具的夹爪上设置了一套用于检测有无砂芯的对射式传感器。
专利摘要三合一密封柔性下芯夹具，由摇枕砂芯夹具、侧架砂芯夹具、方框砂芯夹具三套夹具组合而成；其中摇枕砂芯夹具和侧架砂芯夹具均为两套气动夹爪构成；夹持结构形式为一套气动夹爪固定，另一套夹爪为柔性机构的形式；柔性机构设置为密封式结构，内部正压防尘，顶部注油润滑。摇枕砂芯夹具设置为夹持加强筋位置的结构较之以前结构夹具夹紧更加稳定，并且由于是内部夹紧，客户砂芯制作上减少了以前外部夹紧时需要配的活块，降低了客户制备砂芯时的成本。侧架砂芯夹具、方框砂芯夹具夹爪耐磨软垫安装方式摩擦接触面积增大，耐磨垫安装的更加牢固，夹具工作更加稳定、可靠。
文档编号B22C9/11GK202779619SQ20122027992
公开日2013年3月13日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者徐岩, 张峰, 高金锐, 徐长辉, 崔世海, 杨靖玉 申请人:长沙长泰机器人有限公司