CN109940185B - 一种直驱式卡盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直驱式卡盘，包括基座、卡盘和直驱力矩电机；所述直驱力矩电机设置于基座上；所述卡盘固定在直驱力矩电机的输出轴上。本发明通过直驱力矩电机来直接驱动卡盘转动，没有传动结构，这样就能够消除传统卡盘传动中齿轮与齿轮之间的间隙，避免齿轮间的磨损，从而使得加工工件的精度提高，通过直驱力矩电机直接驱动卡盘转动，传动效率可达到99.99％；直驱力矩电机控制稳定性好，惯量比小，控制卡盘转动的误差小，扭转刚性好，反映迅速，能够解决传统电机的滞后性；而且直驱力矩电机中间是空心的，空心部分可以用来穿越加工工件及后卡。

Description

一种直驱式卡盘

技术领域

本发明属于卡盘技术领域，具体涉及一种直驱式卡盘。

背景技术

各种金属材质的管料、型材的加工，广泛采用专业激光切管机或板管一体机。客户很关注管材加工时夹紧力稳定性、可靠性、工件加工精度。传统卡盘采用伺服电机、减速机、主动齿轮和被动齿轮，在加工的时候减速机、主动齿轮和被动齿轮之间因为齿与齿之间安装及本身加工问题，产生间隙，从而影响加工工件的精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种直驱式卡盘，能够消除传统卡盘传动中齿轮与齿轮之间的间隙，从而使得加工工件的精度提高。

实现本发明目的的技术方案是：

一种直驱式卡盘，包括基座、卡盘和直驱力矩电机；所述直驱力矩电机设置于基座上；所述卡盘固定在直驱力矩电机的输出轴上。

进一步地，所述直驱力矩电机包括壳体，固定于基座上；定子，设置于壳体上；转子，与输出轴相连或者与输出轴为一整体部件，用于驱动卡盘转动；编码器，设置于定子上，用于检测转子的转动信息，从而反馈卡盘的旋转的位置。

进一步地，所述卡盘的端面上设有至少一对对称设置的卡爪；所述卡盘内设有用于驱动卡爪运动的驱动机构。

进一步地，任意不同的两对卡爪之间形成高度差。

进一步地，所述驱动机构的数量至少设有一个，且一个驱动机构至少能够驱动一个或一个以上的卡爪运动。

进一步地，所述驱动机构包括至少两个滑块，均可滑动地与卡盘连接，用于安装卡爪，该滑块的底部的一端设有导向轴，且滑块的数量与卡爪的数量相同；一法兰，处于上述滑块的下方，该法兰上设有弧形导向槽和弧形容置槽，上述导向轴设置于该弧形导向槽内；一动力源，处于上述法兰的下方，该动力源的一端设有限位轴、另一端设有驱动轴；所述限位轴设置于上述弧形容置槽内，该驱动轴设置于法兰的端面上。

进一步地，所述卡爪包括卡套，设置于滑块上，该卡套的一端设有卡槽，卡槽的相对两个槽壁上均设有插孔；销轴，设置于卡槽内，且该销轴的相对两端分别设置于两个插孔内；滚轴，套设于上述销轴上；两个偏心套；分别套设于上述销轴的相对两端上，且均处于插孔内。

进一步地，所述卡套上设有两个与插孔相连通的锁紧孔，两个锁紧孔分别设置于插孔的两侧且相对设置，所述两个锁紧孔内均设有锁紧螺栓，且两个锁紧螺栓均顶紧偏心套。

进一步地，所述偏心套上设有限位槽，该限位槽的横截面呈月牙型；所述两个锁紧螺栓均顶在该限位槽的区域内。

进一步地，所述偏心套的一端设有调整块，该调整块处于卡套的外部。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明通过直驱力矩电机来直接驱动卡盘转动，没有齿轮结构，这样就能够消除传统卡盘传动中齿轮与齿轮之间的间隙，避免齿轮间的磨损，从而使得加工工件的精度提高，通过直驱力矩电机直接驱动卡盘转动，传动效率可达到99.99％；直驱力矩电机控制稳定性好，惯量比小，控制卡盘转动的误差小，扭转刚性好，反映迅速，能够解决传统电机的滞后性；而且直驱力矩电机中间是空心的，空心部分可以用来穿越加工工件及后卡。

(2)本发明中编码器采用最高性能的光学编码器，它提供数字位置反馈，具有优越的计量学，高速度和高可靠性，能够精确的反馈卡盘旋转的位置。

(3)本发明通过卡爪可以将工件加紧在卡盘上进行加工，驱动机构用于驱动卡爪，来实现卡爪加紧或松开工件。

(4)本发明中相邻两个所述卡爪之间形成高度差，这样可以保证多个卡爪都能加紧工件，避免相互干扰。

(5)本发明通过动力源使驱动轴运动，由于驱动轴处于弧形容置槽内，且在运动时会抵住弧形容置槽的一端，此时驱动轴会带动法兰转动，又由于导向轴处于弧形导向槽内，所以在法兰转动的时候，弧形导向槽迫使导向轴沿在卡盘的径向上运动，从而使得滑块子卡盘的径向上运动，即实现带动卡爪移动来加紧或松开工件。

(6)本发明的卡爪通过滚轴来夹紧工件，通过转动偏心套带动销轴转动，从而实现对滚轴的微调，从而能够调节卡爪的夹持精度。

(7)本发明通过两个锁紧螺栓和限位槽的配合，可以固定住偏心套的位置，防止在夹工件时偏心套转动。

(8)本发明通过转动调整块实现偏心套的转动，操作方便。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为本发明中驱动机构的结构示意图；

图5为本发明中驱动机构的侧视图；

图6为本发明中卡爪的结构示意图；

图7为本发明中卡爪的主视图；

图8为图7中B-B向剖视图；

图9为图7中C-C向剖视图；

图10为本发明中偏心套的结构示意图；

图11为本发明中偏心套的主视图；

图12为本发明的另一种结构示意图；

图13为图12中驱动机构的结构示意图；

图14为图13的后视图；

图15为图12中两个法兰的连接示意图。

附图中，基座1，卡盘2，直驱力矩电机3，壳体31，定子32，转子33，编码器34，卡爪4，卡套41，卡槽411，滚轴42，卡柱421，偏心套43，调整块431，限位槽432，锁紧孔44，锁紧螺栓441，销轴45，驱动机构5，滑块51，导向轴511，法兰52，弧形导向槽521，弧形容置槽522，动力源53，限位轴531，驱动轴532，通孔54，弧形位移槽55。

具体实施方式

(实施例1)

见图1至图11，本实施例的直驱式卡盘，包括基座1、卡盘2和直驱力矩电机3。基座1用来支撑卡盘2并安装在激光设备上，直驱力矩电机3设置于基座1上并且直驱力矩电机3的输出轴与卡盘2相连，用于直接驱动卡盘2转动，直驱力矩电机3具有转动惯量小，能适应高转速运转，加工效率高的特性。

本实施例中的直驱力矩电机3的中间是空心的，与卡盘2的中部相贯通，这样卡盘2上的工件可以直接贯穿至卡盘2的后方，从而便于对工件加工以及后卡。具体地，直驱力矩电机3包括壳体31、定子32、转子33和编码器34，壳体31通过螺钉固定于基座1上，定子32设置于壳体31上，转子33与输出轴相连或者与输出轴为一整体部件，用于驱动卡盘2转动，编码器34设置于定子32上，用于检测转子的转动信息，从而反馈卡盘2的旋转的位置，本实施例中的编码器34采用光学编码器，光学编码器与外部控制器通信相连，用于接受光学编码器反馈的信息，以控制直驱力矩电机3的启停，从而调整卡盘2的旋转的位置，以方便对工件的加工，从而保证加工精度。

驱动机构5的数量至少设有一个，且一个驱动机构5至少能够驱动一个或一个以上的卡爪运动。在本实施例中卡盘2的端面上安装有对称设置的两个卡爪4，卡盘2内设有一个用于驱动两个卡爪4同时运动的驱动机构5，通过驱动机构5，卡爪4可以快速调整和精准定位，适应加工不同规格的管材，适应性好。

具体地，驱动机构5包括两个滑块51、一个法兰52和一个动力源53，两个滑块51以卡盘2中心线相互对称，均可滑动地与卡盘2连接，卡盘2上设有与滑块51连接的滑轨，两个滑块51均用于安装卡爪4，且两个滑块51的底部的一端均设有导向轴511；法兰52处于上述滑块51的下方并安装在卡盘的转动轴上，该法兰52上设有弧形导向槽521和弧形容置槽522，上述导向轴511设置于该弧形导向槽521内，通过导向轴511和弧形导向槽521的相互作用，可以实现滑块51的来回滑动；动力源53处于上述法兰52的下方，动力源53为气缸或油缸，本实施例优选为气缸，该动力源53的一端设有限位轴531、另一端设有驱动轴532，限位轴531设置于上述弧形容置槽522内，该驱动轴532固定在法兰52的端面上。当动力源53的驱动轴532带动法兰52逆时针转动时，在弧形导向槽521的作用下，迫使导向轴511向卡盘2的轴心运动，此时两个滑块51就会带着卡爪4相互靠近，从而夹紧工件，当动力源53的驱动轴532带动法兰52顺时针转动时，在弧形导向槽521的作用下，迫使导向轴511背向卡盘2的轴心运动，此时两个滑块51就会带着卡爪4相互远离，从而松开工件。

要说明的是，气缸的气路采用但不限于配气环进气结构，在装夹零件时卡盘不能转动；夹紧零件后通过气路中的逆止阀，实现气路单向保压，保压时间可长达12小时以上，可使产品加工时不受突然断气影响。

卡爪4包括卡套41、销轴45、滚轴42和两个偏心套43，卡套41固定在滑块51上，且该卡套41的一端设有卡槽411，卡槽411的相对两个槽壁上均设有插孔；销轴45设置于卡槽411内，且该销轴45的相对两端分别安装在两个插孔内；滚轴42套设于上述销轴45上，滚轴42能够以销轴45的轴心转动，通过滚轴42，可使工件在连续加工状态下，动作顺畅，表面无损伤；两个偏心套43分别套设于销轴的相对两端上，且两个偏心套43均处于插孔内，偏心套43的一端设有调整块431，该调整块431处于卡套41的外部。

卡套41的两侧均设有两个与插孔相连通的锁紧孔44，两个锁紧孔44分别设置于插孔的两侧且相对设置，例如两个锁紧孔44的轴心线处于同一水平线上，两个锁紧孔44内均设有锁紧螺栓441，且两个锁紧螺栓441均顶紧偏心套43。偏心套43上设有限位槽432，该限位槽432的横截面呈月牙型；两个锁紧螺栓441均顶在该限位槽432的区域内，月牙型的限位槽432能够保证偏心套43转动至任意位置时，两个锁紧螺栓441都能将偏心套锁住，防止其发生不必要的转动，从而保证卡爪对工件的夹持精度。

当滚轴42需要调整时，只需松开锁紧螺栓441，转动调整块431来调整偏心套43，这样就可调节夹持精度；锁紧螺栓441只起防止偏心套转动的作用，夹持工件时滚轴42上的承载力作用到了偏心套43与卡爪4头端的配合面上，由原来的点支撑变成了面支撑，卡爪夹持、松开时，就可承受更大的承载力，且不会引起变形。

(实施例2)

见图12至图15，本实施例的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中卡爪4的数量设为四个，四个卡爪4两两对称，即为两对卡爪4，相邻两个卡爪4之间形成高度差，以保证卡爪动作互不干涉，例如一对高位卡爪4a和一对低位卡爪4b；驱动机构5设为两个，每个驱动机构5用于驱动一对卡爪，两个驱动机构相互独立，例如第一驱动机构5a驱动高位卡爪4a，第二驱动机构5b驱动低位卡爪4b。本发明夹紧定位精度高，重复定位精度高，夹持力稳定可靠的特性，卡爪两两联动，夹持范围大，卡爪可以快速调整和精准定位，适应加工不同规格的管材，适应性好。

要说明的是，第一驱动机构5a的第一法兰52a处于第二驱动机构5b的第二法兰52b的下方，为保证两个驱动机构能够相互独立工作且又互不干，第二法兰52b上开设有两个通孔54，第一法兰52a上的弧形导向槽521处于该通孔54的区域内；而第一法兰52a上设有弧形位移槽55，弧形位移槽55的结构与第二法兰52b的运动轨迹保持一致，这样第二驱动机构5b中的第二驱动轴穿过该弧形位移槽55与第二法兰52b固定连接。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种直驱式卡盘，其特征在于：包括基座(1)、卡盘(2)和直驱力矩电机(3)；所述直驱力矩电机(3)设置于基座(1)上；所述卡盘(2)固定在直驱力矩电机(3)的输出轴上；所述卡盘(2)的端面上设有至少一对对称设置的卡爪(4)；所述卡盘(2)内设有用于驱动卡爪(4)运动的驱动机构(5)；所述驱动机构(5)的数量至少设有一个，且一个驱动机构(5)至少能够驱动一个或一个以上的卡爪(4)运动；所述卡爪(4)包括

卡套(41)，设置于滑块(51)上，该卡套(41)的一端设有卡槽(411)，卡槽(411)的相对两个槽壁上均设有插孔；

销轴(45)，设置于卡槽(411)内，且该销轴(45)的相对两端分别设置于两个插孔内；

滚轴(42)，套设于上述销轴(45)上；

两个偏心套(43)；分别套设于上述销轴(45)的相对两端上，且均处于插孔内；所述偏心套(43)的一端设有调整块(431)，该调整块(431)处于卡套(41)的外部；

所述卡套(41)上设有两个与插孔相连通的锁紧孔(44)，两个锁紧孔(44)分别设置于插孔的两侧且相对设置，所述两个锁紧孔(44)内均设有锁紧螺栓(441)，且两个锁紧螺栓(441)均顶紧偏心套(43)。

2.根据权利要求1所述的一种直驱式卡盘，其特征在于：所述直驱力矩电机(3)包括

壳体(31)，固定于基座(1)上；

定子(32)，设置于壳体(31)上；

转子(33)，与输出轴相连或者与输出轴为一整体部件；

编码器(34)，设置于定子(32)上，用于检测转子的转动信息，从而反馈卡盘(2)的旋转的位置。

3.根据权利要求1所述的一种直驱式卡盘，其特征在于：任意不同的两对卡爪(4)之间形成高度差。

4.根据权利要求1所述的一种直驱式卡盘，其特征在于：所述驱动机构(5)包括至少两个滑块(51)，均可滑动地与卡盘(2)连接，用于安装卡爪(4)，该滑块(51)的底部的一端设有导向轴(511)，且滑块(51)的数量与卡爪(4)的数量相同；

一法兰(52)，处于上述滑块(51)的下方，该法兰(52)上设有弧形导向槽(521)和弧形容置槽(522)，上述导向轴(511)设置于该弧形导向槽(521)内；

一动力源(53)，处于上述法兰(52)的下方，该动力源(53)的一端设有限位轴(531)、另一端设有驱动轴(532)；所述限位轴(531)设置于上述弧形容置槽(522)内，该驱动轴(532)设置于法兰(52)的端面上。

5.根据权利要求1所述的一种直驱式卡盘，其特征在于：所述偏心套(43)上设有限位槽(432)，该限位槽(432)的横截面呈月牙型；所述两个锁紧螺栓(441)均顶在该限位槽(432)的区域内。