CN105598836B - 应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法，夹持装置包括用于夹持工件的夹持机构、用于驱动夹持机构在自身垂直面内旋转的垂直面内旋转驱动机构、用于驱动夹持机构在自身水平面内旋转的水平面内旋转驱动机构；由此可知：本发明可以在五金钳类工具磨削过程中对五金钳类工具起到固定作用，并且能够分别在水平面以及垂直面内进行旋转，使五金钳类工具调整到合适的位置，进行相应的表面磨削工作。

Description

应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及五金钳类工具的加工生产领域，具体涉及一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法。

背景技术

欧美国家因为文化差异、生活习惯以及社会性服务成本等原因，对各类五金工具的数量和质量的需求不断的增加；金砖四国等新兴高速发展中国家，特别是中国的长期高速发展，使得五金工具的需求呈现持续高速增长的态势。五金钳类工具从原料到成品通常需要锻外形、铣刀口、钻铰链孔、铆钉固定、表面热处理、磨削表面、套皮套等多个步骤才能制成外表光泽坚硬的五金钳类工具。

现在人口红利消耗殆尽的今天，五金工具的加工工艺还是非常的落后，大量依赖人工，加工工艺还是传统手工和部分工艺半自动化的生产相结合的方式，这种生产方式和工艺，对作业人员要求高，培训周期长，作业效率较低，加工环境对工人健康危害较大，而且磨削产生的粉尘，在一定条件下，容易产生爆炸等灾难性安全事故，尤其是这与中国制造业2025和工业4.0标准的要求相距甚远。因此，设计完成一套具有柔性的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备意义重大。

发明内容

发明目的：为了克服上述问题，本发明提供一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法。所述夹持装置可以在五金钳类工具磨削过程中对五金钳类工具起到固定作用，并且能够分别在水平面以及垂直面内进行旋转，使五金钳类工具调整到合适的位置，进行相应的表面磨削工作。

技术方案：

一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，包括用于夹持工件的夹持机构、用于驱动夹持机构在自身垂直面内旋转的垂直面内旋转驱动机构、用于驱动夹持机构在自身水平面内旋转的水平面内旋转驱动机构；其中：所述夹持机构，包括夹持安装座、安装在夹持安装座上的夹具驱动机构以及与夹具驱动机构的动力输出端连接的夹具；所述垂直面内旋转驱动机构，包括垂直面内旋转安装座以及安装在垂直面内旋转安装座上的垂直面内旋转电机，垂直面内旋转电机的动力输出端与夹持安装座连接；所述水平面内旋转驱动机构，包括水平面内旋转驱动电机，所述水平面内旋转驱动电机的动力输出端与垂直面内旋转安装座连接；所述垂直面内旋转驱动机构，在水平面内旋转驱动机构的动力输出下，带动夹持机构在自身水平面内做旋转运动；所述夹持机构，在垂直面内旋转驱动机构的动力驱动下，在自身垂直面内做旋转运动；所述夹具，在夹具驱动机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件。

作为本发明的进一步改进，所述夹具包括两块夹板，分别为上夹板和下夹板，上夹板和下夹板之间设置有两根以上的导柱，导柱的一端穿过下夹板后在端部配装盖帽，另一端则穿过上夹板后也在端部配装盖帽；上夹板、下夹板在夹具驱动机构的动力驱动下，均做升降运动；且下夹板与上夹板的运动方向相反。

作为本发明的进一步改进，垂直面内旋转电机的动力输出端通过沿着夹持机构水平方向布置的垂直面内旋转驱动轴与夹持安装座连接，该垂直面内旋转驱动轴为空心轴。

作为本发明的进一步改进，所述夹具驱动机构，包括直线往复移动驱动机构、驱动块以及杠杆机构；其中：所述驱动块，可移动地安装在夹持安装座内；具有两个对称设置的驱动面，分别为倾斜角度等于α的上驱动面和倾斜角度等于-α的下驱动面；所述杠杆机构为两组，上夹板配装一组，下夹板配装另一组；两组杠杆机构对称布置在驱动块的两侧；每一组杠杆机构均包括杠杆以及杠杆轴，杠杆轴定位支撑在夹持安装座上，杠杆则通过杠杆轴定位支撑；两组杠杆机构的杠杆之间通过弹性连接件连接，且杠杆的一端与夹板固定，另一端在弹性连接件的回复力作用下始终与驱动块的一个斜面相触；所述直线往复移动机构，安装在垂直面内旋转安装座中，其动力输出端与中心轴的一端固定连接，中心轴的另一端则穿过垂直面内旋转驱动轴的内腔后，活动地嵌装在驱动块的驱动孔中，并在弹性连接件的回复力作用下，始终与驱动块的驱动孔相触。

作为本发明的进一步改进，所述直线往复移动机构为气缸，气缸的活塞轴与中心轴固定。

作为本发明的进一步改进，所述弹性连接件为弹簧。

作为本发明的进一步改进，所述杠杆与驱动块斜面之间的接触部位设置成圆弧形，杠杆与驱动块斜面之间的接触为线接触。

作为本发明的进一步改进，所述垂直面内旋转电机的动力输出端通过带轮传动机构与垂直面内旋转驱动轴连接。

作为本发明的进一步改进，所述水平面内旋转驱动电机的动力输出端通过沿着夹持机构垂直方向布置的水平面内旋转驱动轴与垂直面内旋转安装座连接。

本发明的另一技术目的是提供一种应用于五金钳类工具磨削的夹持方法，包括以下步骤：（1）启动气缸，伸出活塞轴，带动中心轴前行，进而推动驱动块向前移动，驱动块的斜面推动杠杆转动，使得杠杆之间的弹簧压缩，同时上夹板下压，下夹板上抬，夹紧置于上夹板和下夹板之间的工件；（2）启动垂直面内旋转驱动机构、水平面内旋转驱动机构，以调整工件位置，使得工件的待磨削面所处位置满足磨削装置在磨削加工时的要求；（3）磨削加工完成后，气缸活塞轴回缩，带动中心轴后退；杠杆之间的弹簧从压缩状态向自然状态回复，促使杠杆转动，使得上夹板上抬，下夹板下压；同时杠杆的转动会推动驱动块向后移动，直至抵达预设位置，释放工件。

根据上述的技术方案，相对于现有技术而言，本发明具有如下的有益效果：

本发明所述的夹持装置，不仅能够通过夹具实现工件夹持，还能够对夹具的姿态进行调整（能够在水平面、垂直面内旋转），因此，可以满足复杂工件（五金钳类工具）在不同磨削工位上的磨削加工

本发明采用气缸的往复运动，配合楔形块以及杠杆机构对五金钳类工具进行夹持与释放；通过两个电机的转动，调整五金钳类工具的位置，以对应不同的磨削装置，因此，本发明大大提高五金钳类工具后处理的自动化程度，节约成本，提高效率，提高可靠性。

附图说明

图1为五金钳类工具夹持装置结构示意图

图2为五金钳类工具夹持装置的原理图

图3为五金钳类工具夹持装置的结构主视图

图4为五金钳类工具夹持装置的结构侧视图

图5为五金钳类工具夹持装置的结构俯视图

图中标号：1、水平面内旋转驱动机构；2、垂直面内旋转驱动机构；3、夹持机构；4、垂直面内旋转电机；5、固定板；6、水平面内旋转驱动轴；7、垂直面内驱动电机；8、同步带；9、同步带轮；10、垂直面内旋转驱动轴；11、气缸；12、中心轴；13、驱动块；14、滑动板；15、直线导轨；16、杠杆；17、杠杆轴；18、弹簧；19、夹板。

具体实施方案

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

如图1至5所示，本发明所述的应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，包括用于夹持工件的夹持机构、用于驱动夹持机构在自身垂直面内旋转的垂直面内旋转驱动机构、用于驱动夹持机构在自身水平面内旋转的水平面内旋转驱动机构；所述垂直面内旋转驱动机构，在水平面内旋转驱动机构的动力输出下，带动夹持机构在自身水平面内做旋转运动；所述夹持机构，在垂直面内旋转驱动机构的动力驱动下，在自身垂直面内做旋转运动；所述夹具，在夹具驱动机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件。其中：

所述垂直面内旋转驱动机构，如图1、图3所示，包括垂直面内旋转安装座以及安装在垂直面内旋转安装座上的垂直面内垂直面内旋转电机，垂直面内旋转电机的动力输出端通过带轮传动机构驱动沿着夹持机构水平方向放置的垂直面内旋转驱动轴，进而带动夹持安装座旋转。带轮传动机构包括两个同步带轮，一个同步带轮固定在垂直面内旋转电机的输出轴上，另一个同步带轮固定在垂直面内旋转驱动轴10上，两个同步带轮之间由同步带8相连接，因此，垂直面内驱动电机7的转动带动同步带轮转动，通过同步带的作用，带动垂直面内旋转驱动轴10转动，最终使得夹持机构转动。

所述水平面内旋转驱动机构，如图1、图3所示，包括水平面内旋转驱动电机，所述水平面内旋转驱动电机的动力输出端通过沿着夹持机构垂直方向放置的水平面内旋转驱动轴与垂直面内旋转安装座连接；且水平面内旋转驱动轴6上安装有固定板，用于将所述的夹持装置固定到旋转装置上，配装成多工位一体化五金钳类工具磨削装置中的工件装夹部分。即垂直面内旋转电机4的转动带动垂直面内旋转驱动机构2和夹持机构3组成的整体转动。垂直面内旋转电机可以正转，可以反转，旋转角度可以调节。

所述夹持机构，如图1、图2、图5所示，包括夹持安装座、安装在夹持安装座上的夹具驱动机构以及与夹具驱动机构的动力输出端连接的夹具；其中：

所述夹具，包括两块夹板，分别为上夹板和下夹板，上夹板和下夹板之间设置有两根以上的导柱，附图中为4根，每一根导柱的一端穿过下夹板后在端部配装盖帽，另一端则穿过上夹板后也在端部配装盖帽；上夹板、下夹板在夹具驱动机构的动力驱动下，均做升降运动，且下夹板与上夹板的运动方向相反，因此，两夹板相向运动时，夹持工件，相背运动时，释放工件。

夹具驱动机构，如图1、图2、图5所示，包括直线往复移动驱动机构、驱动块以及杠杆机构；其中：

所述驱动块，通过直线导轨可移动地安装在夹持安装座内；直线导轨沿着夹持机构水平方向铺设，驱动块通过滑动板可移动地安装在直线导轨上；所述驱动块，可移动地安装在夹持安装座内；具有两个对称设置的驱动面，分别为倾斜角度等于α的上驱动面和倾斜角度等于-α的下驱动面；附图中，所用的驱动块为楔形驱动块，倾斜角度α为14°；

所述杠杆机构为两组，上夹板配装一组，下夹板配装另一组；两组杠杆机构对称布置在驱动块的两侧；每一组杠杆机构均包括杠杆以及杠杆轴，杠杆轴定位支撑在夹持安装座上，杠杆则通过杠杆轴定位支撑；两组杠杆机构的杠杆之间通过弹性连接件（附图中，所采用的弹性连接件为弹簧）连接，且杠杆的一端与夹板固定，另一端在弹性连接件的回复力作用下始终与驱动块的一个斜面相触；且杠杆与驱动块斜面之间的接触部位设置成圆弧形，则杠杆与驱动块斜面之间的接触为线接触。

所述直线往复移动机构，安装在垂直面内旋转安装座中，其动力输出端与中心轴的一端固定连接，中心轴的另一端则穿过垂直面内旋转驱动轴的内腔后，活动地嵌装在驱动块的驱动孔中，并在弹性连接件的回复力作用下，始终与驱动块的驱动孔相触。附图中，所用的直线往复移动机构为气缸，气缸的活塞轴与中心轴固定。

换句话说，本发明中，中心轴12和驱动块13不是固定在一起，但驱动块13在弹簧18的作用下，和中心轴12紧紧贴在一起；同时垂直面内旋转驱动轴10和中心轴12不固定，垂直面内旋转驱动轴10转动带动整个夹持机构3转动，中心轴12不受影响。

本发明的工作原理是：当进料机构将五金钳类工具送到设定位置，控制台控制气缸轴做伸长运动，中心轴向前运动，带动驱动块向前运动，使得夹板在杠杆的作用下夹住五金钳类工具；待夹持机构夹住五金钳类工具，总控制台控制回转机构到达下一个工位，进行相应的磨削。在磨削过程中，应对不同的磨削机构，控制台控制垂直面内旋转驱动机构和水平面内旋转驱动机构做出相应的运动，以到达设定的位置。大面磨削时，垂直面内旋转驱动机构和水平面内旋转驱动机构不需要做特别的运动；斜面磨削时，需要根据五金钳类工具斜面的倾斜度，控制水平面内旋转驱动机构进行旋转运动；弧面磨削时，需要根据弧面的位置，控制垂直面内旋转驱动机构和水平面内旋转驱动机构，使得五金钳类工具到达合适的位置。待所有磨削完成，回转装置运动，将五金钳类工具运送到出料位置，控制台控制气缸收缩，中心轴后退，在弹簧的作用下，驱动块后退，夹板打开，取走打磨好的五金钳类工具。

因此，本发明所述的应用于五金钳类工具磨削的夹持方法，包括以下步骤：（1）启动气缸，伸出活塞轴，带动中心轴前行，进而推动驱动块向前移动，驱动块的斜面推动杠杆转动，使得杠杆之间的弹簧压缩，同时上夹板下压，下夹板上抬，夹紧置于上夹板和下夹板之间的工件；（2）启动垂直面内旋转驱动机构、水平面内旋转驱动机构，以调整工件位置，使得工件的待磨削面所处位置满足磨削装置在磨削加工时的要求；（3）磨削加工完成后，气缸活塞轴回缩，带动中心轴后退；杠杆之间的弹簧从压缩状态向自然状态回复，促使杠杆转动，使得上夹板上抬，下夹板下压；同时杠杆的转动会推动驱动块向后移动，直至抵达预设位置，释放工件。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，包括用于夹持工件的夹持机构、用于驱动夹持机构在自身垂直面内旋转的垂直面内旋转驱动机构、用于驱动夹持机构在自身水平面内旋转的水平面内旋转驱动机构；其中：

所述夹持机构，包括夹持安装座、安装在夹持安装座上的夹具驱动机构以及与夹具驱动机构的动力输出端连接的夹具；

所述垂直面内旋转驱动机构，包括垂直面内旋转安装座以及安装在垂直面内旋转安装座上的垂直面内旋转电机，垂直面内旋转电机的动力输出端与夹持安装座连接；

所述水平面内旋转驱动机构，包括水平面内旋转驱动电机，所述水平面内旋转驱动电机的动力输出端与垂直面内旋转安装座连接；

所述垂直面内旋转驱动机构，在水平面内旋转驱动机构的动力输出下，带动夹持机构在自身水平面内做旋转运动；

所述夹持机构，在垂直面内旋转驱动机构的动力驱动下，在自身垂直面内做旋转运动；

所述夹具，在夹具驱动机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件；

所述夹具驱动机构，包括直线往复移动机构、驱动块以及杠杆机构；其中：

所述驱动块，可移动地安装在夹持安装座内；具有两个对称设置的驱动面，分别为倾斜角度等于α的上驱动面和倾斜角度等于-α的下驱动面；

所述杠杆机构为两组，上夹板配装一组，下夹板配装另一组；两组杠杆机构对称布置在驱动块的两侧；每一组杠杆机构均包括杠杆以及杠杆轴，杠杆轴定位支撑在夹持安装座上，杠杆则通过杠杆轴定位支撑；两组杠杆机构的杠杆之间通过弹性连接件连接，且杠杆的一端与夹板固定，另一端在弹性连接件的回复力作用下始终与驱动块的驱动面相触；

所述直线往复移动机构，安装在垂直面内旋转安装座中，其动力输出端与中心轴的一端固定连接，中心轴的另一端则穿过垂直面内旋转驱动轴的内腔后，活动地嵌装在驱动块的驱动孔中，并在弹性连接件的回复力作用下，始终与驱动块的驱动孔相触。

2.根据权利要求1所述应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，所述夹具包括两块夹板，分别为上夹板和下夹板，上夹板和下夹板之间设置有两根以上的导柱，导柱的一端穿过下夹板后在端部配装盖帽，另一端则穿过上夹板后也在端部配装盖帽；上夹板、下夹板在夹具驱动机构的动力驱动下，均做升降运动；且下夹板与上夹板的运动方向相反。

3.根据权利要求2所述应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，垂直面内旋转电机的动力输出端通过沿着夹持机构水平方向布置的垂直面内旋转驱动轴与夹持安装座连接，该垂直面内旋转驱动轴为空心轴。

4.根据权利要求1所述应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，所述直线往复移动机构为气缸，气缸的活塞轴与中心轴固定。

5.根据权利要求1所述应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，所述弹性连接件为弹簧。

6.根据权利要求1所述应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，所述杠杆与驱动块斜面之间的接触部位设置成圆弧形，杠杆与驱动块斜面之间的接触为线接触。

7.根据权利要求1所述应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，所述垂直面内旋转电机的动力输出端通过带轮传动机构与垂直面内旋转驱动轴连接。

8.根据权利要求1所述应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，所述水平面内旋转驱动电机的动力输出端通过沿着夹持机构垂直方向布置的水平面内旋转驱动轴与垂直面内旋转安装座连接。

9.一种采用权利要求1所述应用于五金钳类工具磨削的夹持装置的夹持方法，其特征在于，包括以下步骤：

启动气缸，伸出活塞轴，带动中心轴前行，进而推动驱动块向前移动，驱动块的斜面推动杠杆转动，使得杠杆之间的弹簧压缩，同时上夹板下压，下夹板上抬，夹紧置于上夹板和下夹板之间的工件；

启动垂直面内旋转驱动机构、水平面内旋转驱动机构，以调整工件位置，使得工件的待磨削面所处位置满足磨削装置在磨削加工时的要求；

磨削加工完成后，气缸活塞轴回缩，带动中心轴后退；杠杆之间的弹簧从压缩状态向自然状态回复，促使杠杆转动，使得上夹板上抬，下夹板下压；同时杠杆的转动会推动驱动块向后移动，直至抵达预设位置，释放工件。