CN112571436A - 一种用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置 - Google Patents

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李尧
万嵩林
万奎平
李瀚捷
魏朝阳
邵建达
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    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0019—End effectors other than grippers

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Abstract

一种用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置，包括供放置气缸的气缸架、连杆、气缸杆、气缸、法兰盘、电机保护壳、顶锥、三爪卡盘卡、电机轴套、供轴承放置的轴承支架和电机。借助该夹持装置可以将不同长度，不同外表面形态的管道进行装夹、转动，实现全程自动化，一次装夹可对外表面360度无死角加工。

Description

一种用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置
技术领域
本发明涉及一种用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置，通过该夹持装置可以将工件保持位置确定地、抗扭地、可旋转地、可调整姿态地、可松脱地固定在辅助夹持装置上，实现一次装夹，可对不规则管道外壁360度无死角加工。其中，夹持装置可以通过法兰盘连接在机器人上。
背景技术
已知的工业机器人，特别是串联式工业机器人目前广泛应用于搬运、焊接、打磨、抛光、喷漆等加工的第一线，大批量地制造多种产品。由于采用了自动化的工件供应，因此，这种类型的工业机器人搭配专用辅助夹持装置，能够全自动地完成各种加工任务，解放劳动力。
已知的不规则管状工件外壁加工方法，由于管道代表面复杂多变，小批量加工时难以对其制造专用的辅助夹持装置，成本高。大多数依靠人工进行加工。机器人采用气缸与气动三爪卡盘，电机构成的辅助夹持装置，不需要额外设备，可以很好的应用于机器人加工中。
管道辅助夹持装置大多采用对管道外表面进行夹持的方式进行定位，往往一次装夹能加工的表面受到辅助夹持装置限制，需要二次装夹，更换辅助夹持装置位置，重新暴露出未加工表面，进行再次加工。就形成了二次定位误差，影响加工效率的同时，影响加工精度。整体设计沉重，不可移动，为典型的传统加工设备，没有自动化加工的特征。
专利公告号CN211681757U公开了一种管状工件辅助夹持装置，包括第一夹持旋转机构、底板和第二夹持旋转机构，第一夹持旋转机构固定于底板上，所述底板上部安装一对直线导轨，导轨上滑动安装与之匹配的滑块；第二夹持旋转机构通过其下方固定的垫板与滑块连接，垫板下部设置制动器；所述底板上固定限位块和推动气缸，限位块上安装液压缸，推动气缸推动垫板向限位块方向移动，制动器为导轨钳制器,第一夹持旋转机构和第二夹持旋转机构上均安装有电机,滑块至少为4个,于固定管状工件的连接件.原理：该装置用左右两个电机带动管状工件旋转，滑道提供位移。
存在的问题：1.该装置需要两个电机来带动管状工件选装，有一个电机是冗余的，两个电机旋转很难实现同步，造成管状工件承受扭力，破坏工件。2.该装置设计重点在底板上的移动部，并未对固定管状工件的连接件进行设计，固定管状工件的连接件没有广泛适用性，换个管道尺寸就不能使用，局限性太强。3.该装置没有自动化上料设计，全程需要人工进行安装，夹紧。并没有解放劳动力。4.该装置为固定在平面上装置，需要两个电机、制动器、底板以及至少4个限位块，整体设计沉重，不可移动，为典型的传统加工设备，没有自动化加工的特征。
发明内容
本发明的目的在于能够在不规则管道外壁加工过程中，用适用性广泛的辅助夹持装置依靠机器人代替人工进行加工，辅助夹持装置具备一次装夹，可对外表面360度无死角加工，适用范围广，且具备自动抓取原料、夹紧与放松等功能。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置，其特点在于，包括供气缸放置的气缸架、连杆、气缸杆、气缸、法兰盘、电机保护壳、顶锥、三爪卡盘卡、电机轴套、供轴承放置的轴承支架和电机；
所述的气缸架上设有供连杆移动的矩形滑道，该气缸架的一侧设有法兰盘，该法兰盘用于与机器人相连，该气缸架的另一侧连接所述的电机保护壳，所述的电机放置在该电机保护壳内，所述的气缸通过气缸杆与所述的连杆的一端相连，该连杆的另一端设有圆柱体状凸起，所述的顶锥内轴承连接在该凸起上，所述的气缸杆伸缩带动连杆移动，进而调节所述的顶锥的位置；
所述的电机转轴外设有电机轴套，该电机轴套穿过所述的轴承与所述的三爪卡盘螺纹连接。
所述的轴承的轴线与所述的三爪卡盘的轴线重合。
所述的连杆为四棱柱。
所述的顶锥的顶锥角为钝角。
适应不同尺寸、不同面型的管道端面，所述顶锥内部还包括有轴承，顶锥在顶紧情况下，电机转动时，顶锥和管道之间有静摩擦力，顶锥可以和管道一起转动，不伤管道。
本装置通过法兰盘安装在机器人法兰盘上，机器人通常配备电气控制柜，作为本装置中的气缸、气动三爪卡盘、电机的动力源。
通过机器人带动本装置移动，气缸杆伸长带动顶锥移动，给不规则外表面管道留出足够空间，三爪卡盘卡爪深入待加工管道大口径一端的管道内，自定心卡紧，此时管道轴线与顶锥轴线重合，气缸杆收缩带动顶锥顶住管道另一端，气缸杆收缩遇到一定的阻力，第一次收缩完成过后，三爪卡盘稍微松开管道内壁，气缸再次收缩，此时可以保证三爪卡盘的卡爪完全深入管道大口径一端的管道内，此时三爪卡盘再次扩张，夹紧管道。即可完成对管道的定位夹紧。三爪卡盘的位置是固定的，这样，就可以确定管道的空间位置，为后续智能加工做好铺垫。
四棱柱连杆伸出气缸架滑道一定的长度，是为了保证管道中心轴线与气缸架外壁有足够的空间，可以容纳外不规则外表面尺寸更多的管道。同时，如图2所示，气缸架与电机保护壳连接处有一个三角形连接，保证电机转轴轴线与顶锥轴线重合，三角连接打了两个圆形通孔，在不影响刚度的同时减轻辅助夹持装置重量。
本装置内置电机，使被夹持管道能够进行转动，配合机器人提供辅助夹持装置的位移，可以达到仿人双臂握持的效果，能够代替人工加工。加工完成后，机器人带动辅助夹持装置移动到相应位置，气缸伸展，松开顶锥，松开三爪卡盘即可是实现管道与辅助夹持装置的脱离。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：
机器人采用本装置，实现一次夹紧，外表面360度无死角加工，由于上料下料自动化，可以完全代替人工，实现24小时不间断自动化加工，生产效率高，同一批产品性能稳定。避免了工人加工意外发生，改善加工环境，解放劳动力。
附图说明
图1是本发明用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置的结构示意图；
图2是本发明用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置的俯视图；
图3是本发明用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置的使用状态图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
先请参阅图1和图2，图1是本发明用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置的结构示意图，图2是本发明用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置的俯视图，如图所示，一种用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置，包括供气缸4放置的气缸架1、连杆2、气缸杆3、气缸4、法兰盘5、电机保护壳6、顶锥8、三爪卡盘卡9、电机轴套10、供轴承11放置的轴承支架12和电机13；所述的气缸架1上设有供连杆2移动的矩形滑道，该气缸架1的一侧设有法兰盘5，该法兰盘5用于与机器人相连，该气缸架1的另一侧连接所述的电机保护壳6，所述的电机13放置在该电机保护壳6内，所述的气缸4通过气缸杆3与所述的连杆2的一端相连，该连杆2的另一端设有圆柱体状凸起，所述的顶锥8内轴承7连接在该凸起上，所述的气缸杆3伸缩带动连杆2移动，进而调节所述的顶锥8的位置；所述的电机13转轴外设有电机轴套10，该电机轴套10穿过所述的轴承12与所述的三爪卡盘9螺纹连接。所述的轴承7的轴线与所述的三爪卡盘9的轴线重合。
图3是本发明用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置的使用状态图，如图所示，本装置的法兰盘5与机器人法兰盘通过螺栓连接，通过机器人带动本装置移动，气缸杆3伸长带动顶锥8移动，给不规则外表面管道留出足够空间，三爪卡盘9卡爪深入待加工管道大口径一端的管道内，自定心卡紧，此时管道轴线与顶锥8轴线重合，气缸杆3收缩带动顶锥8顶住管道另一端，气缸杆3收缩遇到一定的阻力，第一次收缩完成过后，三爪卡盘9稍微松开管道内壁，气缸4再次收缩，此时可以保证三爪卡盘9的卡爪完全深入管道大口径一端的管道内，此时三爪卡盘再次扩张，夹紧管道。即可完成对管道的定位夹紧。三爪卡盘9的位置是确定的，这样，就可以确定管道的空间位置，为后续智能加工做好铺垫。
本装置内置电机13，使被夹持管道能够进行转动，配合机器人提供辅助夹持装置的位移，可以达到仿人双臂握持的效果，能够代替人工加工。加工完成后，机器人带动辅助夹持装置移动到相应位置，气缸伸展，松开顶锥，松开三爪卡盘9即可是实现管道与辅助夹持装置的脱离。
其中三爪卡盘9卡爪伸入管道14内壁外扩的方式自定心夹紧不规则外表面管道的内壁，顶锥借助气缸杆3的伸缩来实现对不同长度管道的装夹。通过电机13旋转调节管道加工角度。实现全程自动化，一次装夹可对外表面360度无死角加工。

Claims (4)

1.一种用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置，其特征在于，包括供气缸(4)放置的气缸架(1)、连杆(2)、气缸杆(3)、气缸(4)、法兰盘(5)、电机保护壳(6)、顶锥(8)、三爪卡盘卡(9)、电机轴套(10)、供轴承(11)放置的轴承支架(12)和电机(13)；
所述的气缸架(1)上设有供连杆(2)移动的矩形滑道，该气缸架(1)的一侧设有法兰盘(5)，该法兰盘(5)用于与机器人相连，该气缸架(1)的另一侧连接所述的电机保护壳(6)，所述的电机(13)放置在该电机保护壳(6)内，所述的气缸(4)通过气缸杆(3)与所述的连杆(2)的一端相连，该连杆(2)的另一端设有圆柱体状凸起，所述的顶锥(8)内轴承(7)连接在该凸起上，所述的气缸杆(3)伸缩带动连杆(2)移动，进而调节所述的顶锥(8)的位置；
所述的电机(13)转轴外设有电机轴套(10)，该电机轴套(10)穿过所述的轴承(11)与所述的三爪卡盘(9)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置，其特征在于，所述的轴承(7)的轴线与所述的三爪卡盘(9)的轴线重合。
3.根据权利要求1所述的用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置，其特征在于，所述的连杆(2)为四棱柱。
4.根据权利要求1所述的用于加工不规则管道外壁的辅助夹持装置，其特征在于，所述的顶锥(8)的顶锥角为钝角。
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