CN106078426B - 智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备及其方法，包括进料装置、磨削装置以及工装夹具；工装夹具包括支撑座、回转驱动电机、单向间隙传动机构、回转单元；回转单元包括回转传动盘、回转安装支座以及工件夹持装置；磨削装置包括精磨设备以及粗磨设备，且精磨设备、粗磨设备均包括大平面磨削装置、斜面磨削装置以及弧面磨削装置；工装夹具处于中部位置，进料装置、精磨设备以及粗磨设备则围绕着工装夹具布置。因此，本发明采用环形多工位循环加工的结构设计和工艺安排，可实现一次装夹，即可完成不同种类和用途的五金钳类工具从毛坯件到成品的所有工艺的自动化加工，产品一致性好。

Description

智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备及其方法

技术领域

本发明涉及五金类工具中各种钳类工具加工过程中的磨削加工工艺的设计和实现，具体涉及智能多工位一体化五金钳类工具磨削装备及其方法。

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。

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：本发明提供一种智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，该设备采用环形多工位循环加工的结构设计和工艺安排，结构巧妙、新颖，加工柔性强、效率高，且可实现一次装夹，即可完成不同种类和用途的五金钳类工具从毛坯件到成品的所有工艺的自动化加工，产品一致性好。

技术方案：

一种智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，包括进料装置、磨削装置以及用于装夹工件的工装夹具；所述的工装夹具包括支撑座、回转驱动电机、单向间隙传动机构以及回转单元；所述回转驱动电机的动力输出端通过单向间隙传动机构与回转单元连接；所述的回转单元包括回转传动盘、回转安装支座以及用于安装五金钳类工具的工件夹持装置；回转安装支座周向布置多个用于安装工件夹持装置的连接臂，每一个工件夹持装置对应地安装在相应的连接臂上；所述的磨削装置包括精磨设备以及粗磨设备，且精磨设备、粗磨设备均包括大平面磨削装置、斜面磨削装置以及弧面磨削装置；所述的大平面磨削装置具有大平面磨削头，能够同时磨削五金钳类工具的上平面、下平面，该大平面磨削头包括上磨削头以及位于上磨削头下方的下磨削头，五金钳类工具的一个待磨削大平面与上磨削头相贴，而另一个待磨削大平面与下磨削头相贴；所述的斜面磨削装置具有斜面磨削头，该斜面磨削头为三角状压模板式砂带磨削头，五金钳类工具的待磨削斜面与斜面磨削头相贴；所述的弧面磨削装置，具有弧面磨削头机构，该弧面磨削头机构为三角状砂带式磨削头，五金钳类工具的待磨削弧面与弧面磨削头机构相贴；所述的工装夹具处于中部位置，所述进料装置、精磨设备中的大平面磨削装置、斜面磨削装置、弧面磨削装置以及粗磨设备中的大平面磨削装置、斜面磨削装置、弧面磨削装置则围绕着工装夹具布置。

本发明的另一技术目的是提供一种基于上述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备的磨削方法，包括以下步骤：待加工五金钳类工具通过进料装置装夹到工装夹具后，在工装夹具的回转驱动电机的动力驱动下，依次经过粗磨设备的粗磨加工以及精磨设备的精磨加工后，得到成品；所述的粗磨加工和精磨加工过程中，均具有三个工序，包括斜面磨削工序、弧面磨削工序、以及大平面磨削工序；所述的斜面磨削工序，采用斜面磨削装置对五金钳类工具的待磨削斜面进行磨削加工；所述的弧面磨削工序，采用弧面磨削装置对五金钳类工具的待磨削弧面进行磨削加工；所述的大平面磨削工序，采用大平面磨削装置对五金钳类工具的上、下两个待磨削大平面同时进行磨削加工。

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：

本发明采用环形多工位循环加工的结构设计和工艺安排，结构巧妙、新颖，加工柔性强、效率高，且可实现一次装夹，即可完成不同种类和用途的五金钳类工具从毛坯件到成品的所有工艺的自动化加工，产品一致性好。

附图说明

图1是本发明所述智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备的位置示意图；

图2为图1中进料装置结构示意图，

图3为图1中进料装置主视图，

图4为图1中进料装置俯视图，

图2-4中，1-1、基座；1-2、料槽；1-3、顶板；1-4、头部压紧气缸；1-5、定位卡头；1-6、支撑气缸；1-7、支撑板；1-8、直线轴承；1-9、弹簧；1-10、导向柱；1-11、夹头；1-12、夹持驱动气缸；1-13、夹持驱动气缸的活塞轴；1-14、夹持安装盒；1-15、转轴；1-16、转动电机；1-17、滑动底座；1-18、滑轨；1-19、滑动电机；

图5为工装夹具的结构示意图；

图中，I、工件夹持装置；II、回转装置；

图6是图5中回转装置的结构示意图；

图7为图5中回转装置的俯视图；

图8为图5中回转装置的主视图；

图中，II -1、槽轮机构；II -2、支撑座；II -3、固定座；II -4、支撑轴承；II -5、定心轴；II -6、回转传动盘；II -7、回转安装支座；II -8、连接臂；II -9、固定块；

图9为图5中工件夹持装置的结构示意图；

图10为图5中工件夹持装置的原理图；

图11为图5中工件夹持装置的结构主视图；

图12为图5中工件夹持装置的结构侧视图；

图13为图5中工件夹持装置的结构俯视图；

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

图14是本发明所述大平面磨削装置的结构示意图；

图14中标号：2-1、底座；2-2、Y向移动驱动电机；2-3、联轴器；2-4a、2-4b分别为Y向移动台、X向移动台的丝杠；2-5、丝杠螺母；2-6、同步带；2-7a、2-7b为同步带轮传动机构的两个同步轮；2-8a、上磨削头的砂带；2-9a、上磨削头的从动轮；2-10a、上磨削头的张紧轮；2-8b、下磨削头的砂带；2-9b、下磨削头的从动轮；2-10b、下磨削头的张紧轮；2-11、主动轮；

图15是本发明所述斜面磨削装置的结构示意图；

图15中标号：3-1、基座；3-2、X轴滑台；3-3、Y轴滑台；3-4、Z轴滑台；3-5、磨削电机；3-6、主动轮；3-7、张紧轮；3-8、从动轮；3-9、砂带；

图16是本发明所述弧面磨削装置的立体结构示意图；

图17是本发明所述弧面磨削装置的主视图；

图18是本发明所述弧面磨削装置的俯视图；

图16-18中：4-1、XYZ轴移动平台机构；4-2、磨削头机构；4-3、底座；4-4、梯形丝杠；4-5、滚珠丝杠螺母；4-6、联轴器；4-7、电机；4-8、导轨；4-9、悬臂；4-10、旋转电机；4-11、磨削电机；4-12、扭簧；4-13、扭臂；4-14、固定杆；4-15、轮毂橡胶轮；4-16、砂带；

图19是去皮-抛光装置结构图；

图19中：5-1、支座；5-2、X轴滑台；5-3、Y轴滑台；5-4、Z轴滑台；5-5、切换电机；5-6、磨削电机；5-7、主动轮；5-8、从动轮；5-9、砂带；5-10、抛光电机；5-11、抛光履带；5-12、同步带。

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所示，公开了本发明所述智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，包括进料装置、磨削装置以及用于装夹工件的工装夹具；工装夹具处于中部位置，磨削装置、进料装置布置在工装夹具的外围。所述的工装夹具包括支撑座、回转驱动电机、单向间隙传动机构以及回转单元；所述回转驱动电机的动力输出端通过单向间隙传动机构与回转单元连接；所述的回转单元包括回转传动盘、回转安装支座以及用于安装五金钳类工具的工件夹持装置；回转安装支座周向布置多个用于安装工件夹持装置的连接臂，每一个工件夹持装置对应地安装在相应的连接臂上；所述的磨削装置包括精磨设备以及粗磨设备，且精磨设备、粗磨设备均包括大平面磨削装置、斜面磨削装置以及弧面磨削装置；所述的大平面磨削装置具有大平面磨削头，能够同时磨削五金钳类工具的上平面、下平面，该大平面磨削头包括上磨削头以及位于上磨削头下方的下磨削头，五金钳类工具的一个待磨削大平面与上磨削头相贴，而另一个待磨削大平面与下磨削头相贴；所述的斜面磨削装置具有斜面磨削头，该斜面磨削头为三角状压模板式砂带磨削头，五金钳类工具的待磨削斜面与斜面磨削头相贴；所述的弧面磨削装置，具有弧面磨削头机构，该弧面磨削头机构为三角状砂带式磨削头，五金钳类工具的待磨削弧面与弧面磨削头机构相贴；所述的工装夹具处于中部位置，所述进料装置、精磨设备中的大平面磨削装置、斜面磨削装置、弧面磨削装置以及粗磨设备中的大平面磨削装置、斜面磨削装置、弧面磨削装置则围绕着工装夹具布置。

如图2-4所示，本发明所述的进料装置，包括基座、能够将料槽中各五金钳类工件逐一输出的出料机构以及将出料机构转移来的五金钳类机构夹持住并输出的夹持输送机构；其中：

所述料槽，固定安装在基座上，置放有多层五金钳类工件；与底层五金钳类工件头部相邻的料槽侧壁，在靠近料槽底部的位置处开设有通孔a，与底层五金钳类工件尾部相邻的料槽侧壁，与通孔a对应的位置处开设有出料孔；所述通孔a、出料孔为同一结构大小的通孔；且通孔的高度略大于料槽内五金钳类工具的高度。

所述的出料机构，包括动力输出端均能够伸缩的头部顶出机构、头部压紧机构以及尾部支撑机构；其中：

所述头部顶出机构，包括固定安装在基座上的顶出电机以及与顶出电机的动力输出端连接的顶板；顶板在顶出电机的动力驱动下，能够做往复直线移动；顶板（动力输出端）面向料槽中的底层五金钳类工件头部放置，且头部顶出机构的动力输出端能够穿过通孔a后，将置于料槽中的处于底层的五金钳类工件从出料孔中推出；本发明中，顶板的宽度略小于通孔的宽度，而顶板的厚度也略小于通孔的高度。

所述头部压紧机构，包括头部压紧气缸以及与头部压紧气缸活塞轴连接的压头；头部压紧气缸的缸座固定安装在开设有出料孔的料槽侧壁的外表面，且位于出料孔上方，压头在头部压紧气缸的动力驱动下，能够做往复直线移动；五金钳类工件的头部从出料孔中推出后，能够被头部压紧机构的动力输出端（压头）压紧在基座上。

所述尾部支撑机构，通过引导方向与头部顶出机构的推动方向一致的导向构件安装在基座上，所述的尾部支撑机构能够相对于料槽沿着导向构件做往复移动；且五金钳类工件的尾部从出料孔中推出后，能够始终支撑在尾部支撑构件的动力输出端，直至五金钳类工件的头部从出料孔中推出；

导向构件为两根导向柱；每根导向柱的两端均固定安装在基座上，尾部支撑机构通过直线轴承支撑在导向柱上方，且每根导向柱的外围均套接有一根弹簧，弹簧的一端与尾部支撑机构连接，另一端则与基座连接。

尾部支撑机构包括尾部支撑气缸，所述尾部支撑气缸的缸座通过直线轴承套接在导向柱上，而尾部支撑气缸的活塞杆上则配装有一个用于卡住五金钳类工件尾部的定位卡头。

所述夹持输送机构，包括夹头、用于夹持/释放五金钳类工件的夹持驱动机构、夹持安装盒，夹持驱动机构安装在夹持安装盒内，且夹持驱动机构的动力输出端与夹头连接；夹持安装盒安装在旋转驱动机构上，而旋转驱动机构则通过移动机构安装在基座上；所述夹头能够在旋转驱动机构、移动机构的驱动下，移动至适宜于夹持头部被压紧在基座上的五金钳类工件的位置以及适宜于释放所夹持五金钳类工件的位置。

夹持驱动机构包括夹持驱动气缸，夹持驱动气缸的动力输出端与夹头连接，夹头在夹持驱动气缸的动力驱动下，能够夹持/释放五金钳类工件。

旋转驱动机构包括转动电机；移动机构包括移动滑座和滑动电机；移动滑座安装在基座上铺设的滑轨上，且移动滑座与滑动电机的动力输出端连接；转动电机安装在移动滑座上，且转动电机的输出轴与夹持安装盒连接。

工作原理

如图2、图3所示，通过顶出电机正转驱动顶板1-3运动将五金钳类工具从料槽1-2逐渐顶出，顶出过程中头部压紧气缸1-4处于收缩状态，尾部支撑气缸1-6处于伸长状态，定位卡头1-5使五金钳类工具头部按设定方向运动，顶板1-3推动五金钳类工具及定位卡头1-5、尾部支撑气缸1-6、支撑板1-7通过直线轴承1-8沿导向柱1-10向右运动到达设定位置。顶出过程中，弹簧1-9由静止状态不断被拉伸，弹簧1-9对支撑板1-7具有弹力作用。

如图2、图3所示，通过头部压紧气缸1-4气缸轴伸长将五金钳类工具末端抵压在基座1-1上，尾部支撑气缸1-6气缸轴收缩带动定位卡头1-5向下运动使五金钳类工具头部逐渐显露出来，定位卡头1-5与五金钳类工具头部完全分离，弹簧1-9弹力作用带动支撑板1-7及尾部支撑气缸1-6、定位卡头1-5通过直线轴承1-8沿导向柱1-10向左运动回到初始位置，弹簧1-9恢复静止状态；通过顶出电机反转驱动顶板1-3回到初始位置。

如图2、图3所示，通过夹持驱动气缸的活塞轴1-13伸长使夹头1-11打开，滑动电机1-19正转驱动滑动底座1-17带动夹持装置沿滑轨1-18向左运动到达设定位置，此时夹头1-11刚好可以在合拢时将五金钳类工具头部夹住；通过夹持驱动气缸的活塞轴1-13收缩使夹头1-11合拢将五金钳类工具头部夹住，头部压紧气缸1-4气缸轴收缩撤去对五金钳类工具末端的压力；通过滑动电机1-19反转驱动滑动底座1-17带动夹持装置及五金钳类工具回到初始位置，同时尾部支撑气缸6气缸轴伸长带动定位卡头1-5向上运动回到初始位置。

如图2、图3所示，通过转动电机1-15正转带动夹持装置及五金钳类工具转动180度到达设定位置，回转装置的夹持装置夹住五金钳类工具末端，夹持驱动气缸的活塞轴1-12伸长撤去对五金钳类工具头部的夹力，回转装置转动将五金钳类工具取走到达去皮工位进行相应处理，夹持驱动气缸的活塞轴1-12收缩，同时通过转动电机1-15反转带动夹持装置回到初始位置。

综上所述，本发明通过顶出电机驱动顶板将料槽中位于最底下的五金钳类工具从料槽顶出，顶出过程中通过定位卡头使五金钳类工具头部按设定方向运动；到达设定位置，通过头部压紧气缸将五金钳类工具临时固定，同时尾部支撑气缸气缸轴收缩，弹簧在弹力作用下恢复原状，通过顶出电机驱动顶板回到初始位置；通过滑动电机驱动滑动底座带动夹持装置沿滑轨向左运动，同时夹持驱动气缸的活塞轴伸长使夹头打开；到达设定位置，通过夹持驱动气缸的活塞轴收缩夹住五金钳类工具头部，同时头部压紧气缸撤去对五金钳类工具的压力，通过滑动电机驱动滑动底座带动夹持装置及五金钳类工具向右运动回到初始位置，尾部支撑气缸气缸轴伸长带动定位卡头回到初始位置；通过转动电机驱动转轴转动带动夹持装置及五金钳类工具旋转180度到达设定位置，回转装置的夹持装置夹住五金钳类工具末端，同时进料装置夹持驱动气缸的活塞轴伸长使夹头打开撤去对五金钳类工具头部的夹力，通过回转装置转动带动五金钳类工具到达去皮工位进行相应处理，同时夹持驱动气缸的活塞轴收缩使夹头合拢，转动电机反转驱动转轴转动带动夹持装置回到初始位置。周期性完成五金钳类工具顶出、头部压紧气缸固定、夹持装置夹住、转动180度配合回转装置进行五金钳类工具进料取走工作，可以稳定地、自动地进行五金钳类工具进料工作。

本发明提供的智能多工位一体化五金钳类工具磨削的进料装置及其实现方法有益效果是：利用气缸、电机等器件设计了一种智能多工位一体化五金钳类工具磨削的进料装置，采用顶出电机驱动顶板将五金钳类工具顶出并通过定位卡头定位，通过气缸驱动夹头完成五金钳类工具头部夹取工作，确保进料过程稳定可靠；通过转动电机正反转带动夹持装置完成进料和回转工作，可以确保进料装置可以周期性稳定地进行进料工作，大大提高五金钳类工具磨削的自动化程度，节约成本，提高效率，可靠性高。

本发明所述的工装夹具，如图5至13所示，本发明提供一种工装夹具，包括支撑座、回转装置以及工件夹持装置；回转装置包括回转驱动电机、单向间隙传动机构、回转单元；所述回转驱动电机的动力输出端通过单向间隙传动机构与回转单元连接；所述的回转单元包括联动连接的回转传动盘以及回转安装支座，其中：

所述的支撑座，如图5-8所示，包括一撑板，以及安装在撑板四角的支腿。

所述的单向间隙传动机构为槽轮机构，包括槽轮；所述槽轮上的径向槽数目为四个。回转驱动电机的动力输出端与槽轮机构连接，槽轮机构的输出端配装定心轴（动力输出轴），以与回转传动盘的回转中心连接。

所述的回转传动盘，如图5、图6所示，为工形结构，包括同轴设置的下支撑板、空心连接筒以及上支撑板，且上支撑板、下支撑板分别与空心连接筒的两端连接；如图5所示，本发明所述的回转传动盘通过支撑轴承定位支撑在支撑座上方；所述的支撑轴承至少为3个，呈周向均布；附图中为四个。每一个支撑轴承均包括固定座以及安装在固定座上的轴承；所述轴承的外圆面与回转安装支座之间相切。

所述回转安装支座，如图5、图6所示，包括筒状传动头以及周向均布在筒状传动头外壁的多个连接臂，每一个连接臂上均设置有用于安装工件夹持装置的连接部；本发明所述的回转安装支座采用框架式结构，主要是因为这样可以减少自重，降低损耗，提高利用率；

所述的筒状传动头，为双层筒状结构，包括内层筒体、外层筒体以及连接筋板；内层筒体、外层筒体均为两端敞口的等高设置的筒体结构，且外层筒体的断面呈10边形，而内层筒体的断面则呈圆环形，同时外层筒体的外接圆半径大于内层筒体的外径；内层筒体置于外层筒体的内侧，且内层筒体与外层筒体同轴；连接筋板垂直地安装在外层筒体和内层筒体之间，且连接筋板在外层筒体上的固定位置处于棱线上。

所述的连接臂，如图5-7所示，包括两块相互平行的三角形支撑板以及用于安装夹持装置的固定块；每一块三角形支撑板的底边紧靠着外层筒体的棱线安装，而固定块安装在两块三角形支撑板的顶部位置之间；工件夹持装置固定安装在固定块上；固定块包括上安装板、下连接板，下连接板的两端分别与两块三角形支撑板处于下侧的一组平行边连接，上安装板的两端分别与两块三角形支撑板处于上侧的一组平行边连接；且三角形支撑板呈等腰三角形，因此，本发明所述的固定块与两三角形支撑板连接的部位能够形成一楔形结构，便于与夹持装置连接固定。

空心连接筒的上端与置于筒状传动头内腔中的上支撑板固定，下端则与下支撑板固定，而筒状传动头的下端置于下支撑板上，而上端则配装盖板；单向间隙传动机构的动力输出轴穿过空心连接筒放置，且单向间隙传动机构的动力输出轴与筒状传动头的内壁之间布置有多个定心轴承，各定心轴承周向均布地定位安装在上支撑板上，且每一个定心轴承的外圆均分别与筒状传动头的内壁面、单向间隙传动机构的动力输出轴的外壁面相切；所述的单向间隙传动机构在回转驱动电机的动力驱动下，带动回转单元做带有停歇的周期性回转运动；每一个连接臂在停歇的过程中，均分别处于一个加工工位。为增加所述的定心轴承与筒状传动头的内壁面、单向间隙传动机构的动力输出轴的外壁面之间的接触面积，本发明所述的定心轴承采用上下两组同轴布置；每组至少包括3个以上周向均布的轴承。

如图9至13所示，本发明所述的工件夹持装置，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9、图10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上，两个同步带轮之间由同步带相连接，因此，垂直面内驱动电机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9、图10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的转动带动垂直面内旋转驱动机构和夹持机构组成的整体转动。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9、图10、图13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9、图10、图13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。

所述直线往复移动驱动机构，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驱动机构为气缸，气缸的活塞轴与中心轴固定。

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

本发明所述的夹具在自身垂直面内旋转驱动机构、水平面内旋转驱动电机的联合驱动下，可以使得其所夹持的工件，无论具有何种角度的待磨削面，均能够与相应磨削头相对，从而完成相应待磨削面的磨削加工；由此可知，本发明所述的磨削设备，适宜于各种类型的五金钳类工具的钳嘴部分的磨削加工；

事实上，本发明所述的大平面磨削装置完成的大平面磨削工艺，仅为五金钳类磨削加工过程中的其中一个工序；通常地，五金钳类工具的钳嘴部分，具有较为复杂的型面，为了获得高质量的加工产品，本发明的研发团队将钳嘴的型面分解成上、下对称的大平面部分、侧部的斜面部份以及端部的弧面部分；由此可知，前述的大平面部分、侧部的斜面部份以及端部的弧面部分并不处于同一平面上，在磨削加工过程中，换面加工时，仅仅依靠较为简单的三维磨削头进给机构的调整是不够的；因此，本发明通过调整工件的位置，来实现各待磨削面磨削加工的连续性，而无需更换夹具或者手动调整磨削面，从而导致加工质量下降（由于五金钳具通常都是对称件，因此，手动更换磨削面，很难保证前后的对称中心一致）；

本发明设计了一种较为巧妙的夹具驱动机构，其采用气缸提供动力，然后通过楔形斜面进行动力传递，最终采用一杠杆实现夹板的升降，由此可知，本发明只需要一个动力源，即能够实现上下两块夹板相向运动或者相背运动，减少动力源引入，节约成本；本发明采用楔形斜面进行动力传递，面接触可以有效地保证传递的可靠性。

工作原理

通过回转驱动电机转动驱动槽轮机构II-1作间歇性运动，槽轮机构II-1带动回转安装支座II-7作间歇性运动。带动各回转安装支座II-7上固定的夹持装置周期性完成运动到进料工位，进行进料工作；运动到去皮工位，进行去皮工作；运动到大平面粗磨工位，进行大平面粗磨工作；运动到斜面粗磨工位，进行斜面粗磨工作；运动到弧面粗磨工位，进行弧面粗磨工作；运动到大平面精磨工位，进行大平面精磨工作；运动到斜面精磨工位，进行斜面精磨工作；运动到弧面精磨工位，进行弧面精磨工作；运动到抛光工位，进行抛光工作；运动到出料工位，进行出料工作。十个工件夹持装置同时工作，提高工作效率。另外，支撑轴承II-4数目为四个，通过固定座II-3与支撑座II-2固定，顶部与回转安装支座II-6相切，均匀分布在定心轴II-5四周，回转安装支座II-6转动可以带动支撑轴承II-4沿固定轴转动，支撑轴承II-4对回转安装支座II-6有支撑作用，确保回转安装支座II-6随槽轮转动稳定转动。

本发明还提供一种基于上述回转装置的方法，回转安装支座上的10个工件夹持装置分别与五金钳类工具磨削的10个工位一一对应，五金钳类工具磨削的10个工位依次为：进料工位、去皮工位、大平面粗磨工位、斜面粗磨工位、弧面粗磨工位、大平面精磨工位、斜面精磨工位、弧面精磨工位、抛光工位以及出料工位；回转安装支座上的任一个回转单元，在回转驱动电机通过单向间隙驱动机构的带动下，周期性地依次间隔地停歇在上述的10个工位。

五金钳类工具的钳嘴部分，具有较为复杂的型面，为了获得高质量的加工产品，本发明的研发团队将钳嘴的型面分解成上、下对称的大平面部分、侧部的斜面部份以及面与面之间连接的弧面部分；故而，针对于大平面部分，开发出大平面磨削装置，针对于斜面部分，开发出斜面磨削装置，而针对于弧面部分，则开发出弧面磨削装置；同时，对于每一个型面，本发明的研发工作认为，至少需要依次通过粗磨、精磨才能够实现；另外，根据五金钳类工具在磨削前的型面状况，可能会需要配备去皮磨削设备，以对五金钳类工具进行去皮磨削预处理；而在精磨后，为进一步提高产品质量，可能需要对五金钳类工具进行抛光处理；就此而言，由于去皮磨削预处理、抛光处理均是针对五金钳类工具的整体进行的，因此，可以共用同一个进给设备，节约开发成本。

因此，本发明所示的磨削装置包括精磨设备以及粗磨设备，且精磨设备、粗磨设备均包括大平面磨削装置、斜面磨削装置以及弧面磨削装置；以下将结合附图详细地说明本发明所述的各磨削设备的具体构成。

所述的大平面磨削装置，如图14所示，能够同时磨削五金钳类工具的上平面、下平面，包括底座、大平面磨削头以及磨削头进给驱动机构；其中：

所述的磨削头进给驱动机构，括XY平面移动台，该XY平面移动台包括X向移动台以及Y向移动台，X向移动台铺设在底座上，而Y向移动台则与X向移动台的动力输出端连接；所述的Y向移动台包括Y向移动驱动电机以及两根Y向丝杠机构，两根Y向丝杠机构分别为第一丝杠机构、第二丝杠机构；Y向移动驱动电机的输出轴与第一丝杠机构连接，第一丝杠机构通过同步带轮机构与第二丝杠机构连接；每根丝杠机构均包括丝杠以及与丝杠配合使用的丝杠螺母；且第一丝杠机构的丝杠旋向与第二丝杠机构的丝杠旋向相反；上磨削头的安装固定板与第一丝杠机构的丝杠螺母固定，而下磨削头的安装固定板则与第二丝杠机构的丝杠螺母固定；第一丝杠机构、第二丝杠机构相对放置，上磨削头、下磨削头悬臂地置于第一丝杠机构、第二丝杠机构之间；所述的X向移动台包括X向移动驱动电机以及与X向移动驱动电机的输出轴连接的X向丝杠机构；X向丝杠机构的丝杠沿着X方向铺设在底座上，Y向移动台与X向丝杠机构的丝杠螺母连接。

所述的大平面磨削头，包括上磨削头以及位于上磨削头下方的下磨削头；上磨削头、下磨削头均采用砂带式磨削机构，包括安装固定板、磨削驱动电机、主动轮、从动轮、张紧轮以及砂带；磨削驱动电机的安装座安装在安装固定板上，且磨削驱动电机的输出轴与主动轮连接，从动轮、张紧轮定位支撑在安装固定板上，砂带绕在主动轮、从动轮的外围，并通过张紧轮张紧；主动轮、从动轮、张紧轮呈三角形式布置，上磨削头的主动轮、从动轮的轴心连线与下磨削头的主动轮、从动轮的轴心连线平行，五金钳类工具置于绕在上磨削头的主动轮、从动轮外围的砂带外侧与绕在下磨削头的主动轮、从动轮外围的砂带外侧之间；上磨削头、下磨削头的安装固定板均与Y向移动台的动力输出端连接；大平面磨削头在X向移动台的动力驱动下，沿着X向整体进行位置调整；上磨削头、下磨削头在Y向移动台的动力驱动下，沿着Y向进行反向移动，实现上磨削头砂带与下磨削头砂带之间的间隙调整；上磨削头、下磨削头在各自的磨削驱动电机驱动下，进行高速旋转。

工作原理

使用前，打开总控制台软件，进行整体参数设定（如各驱动电机工作状态、上、下磨削头初始位置、张紧轮位置、底座位置等），调节张紧轮位置使磨削操作中砂带与主动轮、从动轮、张紧轮之间相对静止为宜。

工作时，磨削头上的Y向移动驱动电机旋转配合主动轮、从动轮、张紧轮旋转带动砂带高速运动。由回转台上的夹持装置将待加工的金属钳具送至本磨削机装置正前方。X向移动驱动电机旋转带动自身的丝杠运动，实现磨削头精确定位，使待加工金属钳具的大面表面位于上、下磨削头正中。根据金属钳具表面需磨削程度，控制Y向移动驱动电机旋转带动上、下磨削头产生相对靠近，运动至砂带与金属钳具表面接触。一次磨削工作完成，控制Y向移动驱动电机旋转，带动上、下磨削头产生相对分离运动，此时通过检测装置检测加工金属钳具的大面表面是否已达到设定磨削要求。若未到，继续执行磨削工作；若达到则执行控制X向移动驱动电机旋转带动自身丝杠运动，实现磨削头后退至初始位置。由回转台控制夹持装置将达到磨削要求的加工金属钳具送入后端金属钳具各面磨削，同时回转台上的另一夹持装置将待加工金属钳具从进料机构送至金属钳具大面磨削机装置正前方，重复之前磨削操作。如此循环往复实现成批金属钳具的大面磨削操作。

本发明所述的斜面磨削装置，如图15所示，包括磨削头进给机构、斜面磨削头以及工件夹持装置；斜面磨削头与磨削头进给机构的动力输出端连接；其中：

如图15所示，磨削头进给机构为XYZ三轴联动滑台，包括联动的X轴向滑台、Y轴向滑台、Z轴向滑台；X轴向滑台包括底座以及沿X轴向布置的X向丝杠机构；Y轴向滑台包括Y向滑台以及沿Y轴向布置的Y向丝杠机构，Z轴向滑台包括Z向滑台以及沿Z轴向布置的Z向丝杠机构，Y向滑台与X向丝杠机构的丝杠螺母固定，Z向滑台与Y向丝杠机构的丝杠螺母固定；

所述斜面磨削头，如图15所示，为砂带式磨削头，包括斜面磨削头安装座、斜面磨削电机、斜面磨削砂带、主动轮、从动轮以及张紧轮；斜面磨削电机固定安装在斜面磨削头安装座上，且斜面磨削电机的动力输出端与主动轮连接，主动轮、从动轮以及张紧轮呈三角形式布置在斜面磨削头安装座上，斜面磨削砂带绕在主动轮、从动轮外围，并通过张紧轮张紧；XYZ三轴联动滑台的动力输出端与斜面磨削头安装座连接；所述斜面磨削砂带配装有压模板，所述的压模板通过连接头固定安装在斜面磨削头安装座上，且压模板的板面与斜面磨削砂带贴紧，而工件的待加工磨削面与压模板位置处的斜面磨削砂带相贴；所述的压模板包括两块，分别为相对于斜面磨削砂带呈平面设置的平面压模板以及相对于斜面磨削砂带具有内凹部位的凹面压模板。

磨削装置执行平面磨削任务时，将待处理平面紧贴平挡板处的砂带，磨削电机转动带动砂带进行磨削；磨削装置执行弧面磨削任务时，将待处理平面紧贴凹挡板处的砂带，砂带会形成一定的弧度包裹住五金钳类工具的弧面，磨削电机转动带动砂带进行磨削。

由此可知：通过控制不同的电机转动，使得XYZ三轴滑台移动到指定位置，驱动五金钳类工具表面挤压砂带；旋转电机带动砂带与五金钳类工具表面产生摩擦，实现五金钳类工具表面的快速高效磨削，提高五金钳类工具打磨的自动化水平、降低成本、提升效率。

所述的弧面磨削装置，如图16-18所示，包括XYZ三轴移动平台以及弧面磨削头机构，所述XYZ三轴移动平台的动力输出端通过悬臂与弧面磨削头机构连接；其中：

所述的XYZ三轴移动平台，包括联动的X向移动平台、Y向移动平台以及Z向移动平台；X向移动平台的动力输出端与Y向移动平台连接， Y向移动平台的动力输出端与Z向移动平台连接，而Z向移动平台的动力输出端则与悬臂连接；X向移动平台、Y向移动平台以及Z向移动平台均包括丝杠安装槽以及安装在丝杠安装槽中的丝杠机构，丝杠机构包括丝杠驱动电机、丝杠以及配合丝杠使用的丝杠螺母；所述X向移动平台的丝杠沿着X方向铺设，X向移动平台的丝杠安装槽安装在基座上，Y向移动平台的丝杠安装槽与X向移动平台的丝杠螺母固定，而Y向移动平台的丝杠沿着Y方向铺设，Z向移动平台的丝杠安装槽与Y向移动平台的丝杠螺母固定，而Z向移动平台的丝杠沿着Z方向铺设；在Z向移动平台的丝杠两侧，分别铺设有一根导轨，每一根导轨均与Z向移动平台的丝杠延伸方向平行；三个移动平台都由电机提供动力，电机正转，丝杠转动，带动平台向正方向运动；电机反转，丝杠转动，带动平台向负方向运动。

所述弧面磨削头机构，包括磨削电机、旋转电机以及砂带式弧面磨削机构；所述砂带式弧面磨削机构包括支架、弧面磨削砂带、弧面磨削主动轮、弧面磨削从动轮以及弧面磨削张紧轮，其中：弧面磨削主动轮、弧面磨削从动轮以及弧面磨削张紧轮均为轮毂橡胶轮；弧面磨削主动轮、弧面磨削从动轮以及弧面磨削张紧轮呈三角形状布置在支架上，弧面磨削砂带呈三角形状绕在弧面磨削主动轮、弧面磨削从动轮以及弧面磨削张紧轮的外围；旋转电机提供磨削头旋转的动力，固定安装在悬臂上，且旋转电机的动力输出端与支架连接，旋转电机可以正转，可以反转；磨削电机驱动磨削砂带进行弧面磨削，固定安装在支架上，且磨削电机的动力输出端与弧面磨削主动轮连接；磨削电机只能正转。

所述的支架包括固定杆、扭臂；固定杆的一端安装主动轮，固定杆的另一端则安装从动轮，且固定杆的杆体上定位安装有一根定位轴；扭臂的一端与定位轴连接，另一端则安装张紧轮，且定位轴上套接有扭簧，扭簧的两端分别与固定杆、扭臂连接。

悬臂通过连接块与Z向移动平台的丝杠螺母连接；具体地：连接块中部位置与Z向移动平台的丝杠螺母固定，连接块的两端分别与Z向移动平台的丝杠两侧相应的导轨可滑动连接。

弧面磨削头机构在XYZ三轴移动平台的动力驱动下，能够在XYZ三轴移动平台确定的三维空间内进行位置调整；支架在旋转电机的动力输出下，能够绕着旋转电机的动力输出端做旋转运动，实现弧面磨削砂带能够紧贴五金钳类工具的弧面磨削加工部位；弧面磨削砂带在磨削电机的动力驱动下，对五金钳类工具的弧面磨削加工部位进行磨削加工。

本发明中所述的总控制台负责控制五台电机，控制电机转动的角度与正反转。通过对于待磨削的五金钳类工具的形状的输入，对应的控制程序控制五个电机的转动，实现五轴联动，XYZ轴移动平台移动到合适的位置，z轴移动平台和旋转电机相配合，使整个磨削头机构的砂带紧贴五金钳类工具的圆弧表面，磨削电机一直转动，带动砂带磨削五金钳类工具的圆弧表面。

本发明所述弧面磨削的工作原理是：五金钳类工具由夹持机构固定，圆弧面对准磨削头机构，磨削头机构在XYZ轴移动平台的带动下，移动到合适的位置，圆弧面挤压磨削头机构，使得砂带紧紧贴合圆弧表面。z轴移动平台和旋转电机相配合，使整个磨削头机构的砂带紧贴五金钳类工具的圆弧表面，磨削电机一直转动，带动砂带磨削五金钳类工具的圆弧表面。

本发明所述的去皮-抛光装置，如图19所示，包括XYZ三轴联动驱动台、去皮磨削机构、抛光机构以及括能够实现去皮磨削机构、抛光机构交换工作的切换机构；所述的切换机构与XYZ三轴联动驱动台的动力输出端连接，包括切换电机；所述的去皮磨削机构、抛光机构分别安装在去皮-抛光连接座的两侧，切换电机的动力输出端与去皮-抛光连接座固定连接，且切换电机动力输出端与去皮-抛光连接座的连接位点处于去皮磨削机构、抛光机构之间；去皮-抛光连接座在切换电机的动力输出下，绕切换电机动力输出端与去皮-抛光连接座的连接位点做旋转运动，使得去皮-抛光连接座能够交换着处于以下两个工位：分别是磨削去皮工位、抛光工位：去皮-抛光连接座处于磨削去皮工位时，去皮磨削机构的磨削去皮工作头在XYZ三轴联动驱动台的动力驱动下，能够对五金钳类工具的待磨削加工面进行磨削去皮预加工处理；去皮-抛光连接座处于抛光工位时，抛光机构的抛光工作头在XYZ三轴联动驱动台的动力驱动下，能够对五金钳类工具完成磨削加工的表面进行抛光处理。本发明中，切换电机的电机轴通过同步带轮传动机构的输出轴与去皮-抛光连接座连接。

所述XYZ三轴联动驱动台，包括支座、X轴滑台、Y轴滑台以及Z轴滑台；X轴滑台安装在基座上，Y轴滑台与X轴滑台的动力输出端连接，而Z轴滑台与Y轴滑台的动力输出端连接；所述的切换机构通过连接板与Z轴滑台的动力输出端连接；所述X轴滑台、Y轴滑台以及Z轴滑台均为丝杠机构，包括驱动电机以及与驱动电机动力输出端连接的丝杠、配装在丝杠上的丝杠螺母；X轴滑台的丝杠沿X方向铺设、Y轴滑台的丝杠沿Y方向铺设，而Z轴滑台的丝杠则沿Z方向铺设；Y轴滑台与X轴滑台的丝杠螺母固定；Z轴滑台与Y轴滑台的丝杠螺母固定；切换机构通过连接板与Z轴滑台的丝杠螺母固定。X轴滑台、Y轴滑台以及Z轴滑台对应的每台电机都可以正反转，各负责驱动滑台在一个方向上的移动，实现三轴联动，三个滑台组合使用可以达到在整个空间内移动的目的。

所述的去皮磨削机构，包括磨削电机、主动轮、从动轮以及砂带；磨削电机的输出轴与主动轮连接，砂带绕在主动轮、从动轮的外围；磨削电机固定安装在去皮-抛光连接座上，而从动轮则定位支撑在去皮-抛光连接座上。磨削电机6主要应用于金属钳具的去皮工作，磨削电机6驱动主动轮7转动带动砂带9转动，与金属钳具待处理表面产生摩擦，进而对金属钳具待处理表面进行去皮工作。

所述抛光机构，为履带式抛光机构，包括抛光电机以及与抛光电机动力输出端连接的抛光履带。抛光电机10主要应用于金属钳具的抛光工作，抛光电机10直接驱动抛光履带11转动与金属钳具表面形成摩擦，进而达到抛光的目的。

所述去皮-抛光连接座为矩形结构，沿长度方向设置有三个安装部位，分别为设置在两端部的用于安装磨削电机的第一安装部、用于安装抛光电机的第二安装部以及设置在中部位置的用于与切换电机动力输出端连接的固定安装部；磨削电机、抛光电机关于固定安装部对称地安装在去皮-抛光连接座的两；所述去皮-抛光连接座包括底板以及分别安装在底板长边的两块长壁板、分别安装在底板短边的三角形安装板、矩形安装板；该三角形安装板的顶角部位设置用于安装从动轮的安装孔，第一安装部设置在三角形安装板的内壁，且第一安装部的中部位置开设用于磨削电机输出轴穿行的轴孔a，磨削电机固定安装在第一安装部，且磨削电机的输出轴穿过轴孔a后与主动轮连接；第二安装部设置在矩形安装板的内侧，且第二安装部的中部位置开设用于抛光电机输出轴穿行的轴孔b，抛光电机固定安装在第二安装部，且抛光电机的输出轴穿过轴孔b后与抛光履带连接。

本发明使用时，根据输送到去皮-抛光装置的五金钳类工具的工位不同，来控制切换电机的工况，使得去皮-抛光装置能够交换着执行以下两个工艺，分别是五金钳类工具待磨削加工面的磨削去皮预处理工艺以及五金钳类工具磨削加工完成面的抛光处理工艺；具体是：当输送到去皮-抛光装置的五金钳类工具是由进料装置输送来时，去皮-抛光装置通过去皮磨削机构执行磨削去皮预处理工艺；当输送到去皮-抛光装置的五金钳类工具是由磨削机构输送来时，去皮-抛光装置通过抛光机构执行抛光处理工艺。

本发明主要提供一整套装备，该装备由10个工位组成，通过人机交互的控制器编制每个工位的工艺动作，分别完成对不同类型五金钳工具的预处理、平面、斜面、曲面、倒角、圆弧面等不同规格的五金钳的粗磨和精磨加工，具体工位安排如下：进料—去氧化层—大面磨削（粗）—斜面磨削（粗）—弧面磨削（粗）—大面磨削（精）—斜面磨削（精）—弧面磨削（精）—抛光—出料。该系统智能化程度高，针对不同的加工面的特性，具备一定的柔性，通过对不同工位进行编程和参数化设计，可实现不同结构和加工工艺的五金工具钳的一次装夹，即可完成多个面的粗磨和精磨的加工。，即可完成所有工艺的自动化加工，产品一致性好。同时还解决了现有加工条件下，作业工人培训周期长、作业效率低下、加工环境对工人健康危害较大，而且磨削产生的粉尘，容易产生爆炸等灾难性安全事故等一系列问题。

因此，本发明所述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，具有如下特点：

1、本套智能化设备分为两大部分：装夹工件的工装夹具和磨削装置，工装夹具采用回转体圆盘状结构，在盘上等角度设计安装10个带夹持臂的装夹装置，每个夹持臂伸出端位置与加工工位一一对应。

2、回转盘上的每个夹持头同时具备以Z轴为中心，在XY平面上的转动自由度，以及以Y轴为中心的轴向转动自由度，在各个不同加工工位上通过编程设置自由度动作参数，配合加工，从而完成不同性状和尺寸的加工面的加工。

3工装夹具设计在一个环形结构上，回转环形圆盘采用特殊双层结构设计，上层为运动层，由驱动装置直接驱动，下层为固定结构，中间采用导槽中安装滚珠的结构（原理类似于轴承，但结构不同于轴承），这样结构运动灵活，驱动和制动（定位）要求动力小，能耗低，且定位控制准确。

4、磨削加工装置设计10个工位，每个工位设计一台磨削加工装置，分别是进料装置、预处理装置、平面磨削装置（粗磨和精磨两个工位）、斜面磨削装置（粗磨和精磨两个工位）、圆弧面磨削装置（粗磨和精磨两个工位）、抛光装置和出料装置。

5、控制系统配备一个带有嵌入式处理器为核心的板卡，搭载一块触摸屏，并在嵌入系统环境下设计一个人机交互的界面（HMI），通过该界面可实现系统整体加工参数的设置，如加工速度、周期设置、循环次数、停车复位等。同时也可以根据工件的不同加工需求，单独对个别工位进行加工程序设计，具有较高的柔性和智能性。

6、通过设置，所有工位同时工作，并同时进入下一个工序，工作效率高，且工件之间有连续性，加工效率高，一致性好。

7、进料装置采用一个原料盒，将毛坯件垂直堆放于盒中，然后在重力作用下，最底下一个工具钳落入装夹准备位置，在弹簧推杆的作用下将攻击推出，出料装置上的加持装置夹住五金钳的头部，在气缸的作用下旋转180度，然后将毛坯件送至回转盘的加工工位，装夹固定在回转盘的夹持装置上。

8、装夹好的五金工具钳毛坯件，在回转盘的带动下，送至预处理工位，因毛坯件表面粗糙，故设计一个预处理环节，采用抛光装置，换上粗砂，清除毛坯件的表面氧化层、毛刺等。

9、完成毛坯件表面预处理后，工件在回转盘的带动下送至平面加工装置处（该装置可完成平面粗磨和精磨，主要根据加工需求选择加工砂布带的粗细精度），该工位通过两套电机和涨紧轮设计一个具备上下两个大平面可同时加工的装置，同时根据工件尺寸和加工进给量还可以调节上下两个加工面之间的距离。

10、针对五金钳工具中的斜面，本套装备专门设计了一台装置，通过可调节涨紧轮，使得加工砂布带在垂直于XZ平面呈现不同的倾斜角度，配合装夹的五金钳的位置和角度进行斜面磨削加工（该装置可完成平面粗磨和精磨，主要根据加工需求选择加工砂布带的粗细精度）。

11、针对五金钳工具中的圆弧面、倒角面，本发明专门设计了一台装置，通过调节涨紧轮的松紧度，形成一个垂直于XZ平面的带有一定倾斜角度的加工面，不同的是砂布带的涨紧度不同，这样，在夹持装置带有一定程度作用力的情况下，加工过程中呈现出对工件的包裹加工效果，同时工件夹持头带动工件，可以做以Z轴为中心，在XY平面上的转动，或者以Y轴为中心的轴向转动，甚至是两者的结合，配合加工装置，完成加工要求。

12、本套设备粗加工和精加工工艺分离，先进行平面、斜面、圆弧面（曲面）的粗加工，然后再依次对上述加工面进行精加工，最后抛光、下料，一次装夹即可完成从毛坯件到成品的所有加工工艺流程。

13、下料完成后，装夹设备的夹持头松开，处长待夹紧状态，在回转盘的带动下送至下一个进料工位，装夹上另一个需要加工的五金钳工具毛坯件，开始下一个循环加工过程。

本发明所述智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备的工作原理：

将铸造后的五金钳毛坯件垂直方向放入工件盒内，然后将装满工件的进料盒装载到进料装置的进料位置，通过重力作用，最下面位置的五金钳落入推出槽位置，在气缸的作用下，将工件推向出料装置上的装夹头，当工件被夹持后，在气缸的作用下，夹持头转动180度，将工件转至回转盘上的装夹机构侧，然后在气缸的推动下，将工件送至回转盘上的装夹工位。

当工件装夹好后，回转盘带动装夹装置转动至下一个工位，因毛坯件表面氧化、毛刺等，需要在加工之前先预处理下，故在加工之前先设计一个预处理环节，采用和抛光工艺同样的装备，利用精度较低的粗砂布带进行去氧化层预处理。

完成预处理工艺后，在回转盘的带动下，所有工位前进一步，预处理后的工件送至平面粗磨工位，在本工位采用两套电机和涨紧轮结构的一个具备上下两个大平面可同时加工的装置，同时根据工件尺寸和加工进给量还可以调节上下两个加工面之间的距离。

完成平面粗磨工艺之后，工件在回转盘的带动下，运动到另一个工位，进行斜面的粗磨加工，加工前，已经根据要磨的斜面的结构尺寸以及加工的进给量，调节涨紧轮的位置，改变砂布带的倾斜角，然后将工件需要磨削的斜面送至砂布带处进行加工。

完成斜面的粗磨之后，工件在回转盘的带动下，运动到下一个工位，进行难度较大的圆弧面的粗磨加工，根据圆弧面的加工特点，本发明设计了一个比较巧妙的结构，通过将涨紧轮固定在一个根据张力不同而改变的活动臂上，可实现砂布带包裹着工件加工的效果，从而完成圆弧面的磨削加工，根据张力的不同，涨紧轮的位置也在变化，砂布带对工件的包裹形式也不同，进而实现不同规格的圆弧面的磨削加工。

完成了粗磨工艺之后，回转盘继续转动，将工件带至精磨加工工位，精磨加工同样要完成三个工位的精磨加工，分别为：平面精磨、斜面精磨、圆弧面精磨。加工设备的设计上，平面粗磨和平面精磨、斜面粗磨和精磨、圆弧面粗磨和精磨，同一种类型的加工面设备采用一样，区别主要在加工的砂布带的精度和磨削进给量和总的磨削量。

完成所有粗磨和精磨的工艺流程后，在回转盘的作用下，将工件运转到抛光工位上，利用预处理同样的设备，换上精度更高的砂布带，对完成粗磨和精磨的工件进行抛光。对于抛光工艺，也可以采用喷砂、等离子等方式，但是采用这种抛光加工方式成本太高。

完成抛光工艺后，五金钳工具从毛坯件到成品是所有工艺全部完成，在回转盘的带动下，运动至出料工位，出料装置在气缸的推动下将夹持头推向工件，夹住工件，回转盘上的夹持头松开对工件的夹持，将工件交给出料装置，然后出料设备的装夹装置在气缸作用下旋转180度，将成品工件转到加工区外侧，装入包装盒。

然后转入进料工位，进入下一个毛坯件的加工周期，循环往复。

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 (11)

1.一种智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，包括进料装置、磨削装置以及用于装夹工件的工装夹具；其特征在于，所述的工装夹具包括支撑座、回转驱动电机、单向间隙传动机构以及回转单元；所述回转驱动电机的动力输出端通过单向间隙传动机构与回转单元连接；所述的回转单元包括回转传动盘、回转安装支座以及用于安装五金钳类工具的工件夹持装置；回转安装支座周向布置多个用于安装工件夹持装置的连接臂，每一个工件夹持装置对应地安装在相应的连接臂上；所述的磨削装置包括精磨设备以及粗磨设备，且精磨设备、粗磨设备均包括大平面磨削装置、斜面磨削装置以及弧面磨削装置；所述的大平面磨削装置具有大平面磨削头，能够同时磨削五金钳类工具的上平面、下平面，该大平面磨削头包括上磨削头以及位于上磨削头下方的下磨削头，五金钳类工具的一个待磨削大平面与上磨削头相贴，而另一个待磨削大平面与下磨削头相贴；所述的斜面磨削装置具有斜面磨削头，该斜面磨削头为三角状压模板式砂带磨削头，五金钳类工具的待磨削斜面与斜面磨削头相贴；所述的弧面磨削装置，具有弧面磨削头机构，该弧面磨削头机构为三角状砂带式磨削头，五金钳类工具的待磨削弧面与弧面磨削头机构相贴；所述的工装夹具处于中部位置，所述进料装置、精磨设备中的大平面磨削装置、斜面磨削装置、弧面磨削装置以及粗磨设备中的大平面磨削装置、斜面磨削装置、弧面磨削装置则围绕着工装夹具布置。

2.根据权利要求1所述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，其特征在于，所述的回转传动盘包括同轴设置的下支撑板、空心连接筒以及上支撑板；所述回转安装支座包括筒状传动头以及周向均布在筒状传动头外壁的多个连接臂，每一个连接臂上均设置有用于安装工件夹持装置的连接部；下支撑板通过支撑轴承定位支撑在支撑座上方，且支撑轴承至少为3个，呈周向均布；空心连接筒的上端与置于筒状传动头内腔中的上支撑板固定，下端则与下支撑板固定，而筒状传动头的下端固定安装在下支撑板上，而上端则配装盖板；单向间隙传动机构的动力输出轴穿过空心连接筒放置，且单向间隙传动机构的动力输出轴与筒状传动头的内壁之间布置有多个定心轴承，各定心轴承周向均布地定位安装在上支撑板上，且每一个定心轴承的外圆均分别与筒状传动头的内壁面、单向间隙传动机构的动力输出轴的外壁面相切；所述的单向间隙传动机构在回转驱动电机的动力驱动下，带动回转单元做带有停歇的周期性回转运动；每一个连接臂在停歇的过程中，均分别处于一个加工工位。

3.根据权利要求1所述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，其特征在于，大平面磨削装置还包括底座以及磨削头进给驱动机构；所述的磨削头进给驱动机构包括XY平面移动台，该XY平面移动台包括X向移动台以及Y向移动台，X向移动台铺设在底座上，而Y向移动台则与X向移动台的动力输出端连接；上磨削头、下磨削头均包括安装固定板、磨削驱动电机、主动轮、从动轮、张紧轮以及砂带；磨削驱动电机的安装座安装在安装固定板上，且磨削驱动电机的输出轴与主动轮连接，从动轮、张紧轮定位支撑在安装固定板上，砂带绕在主动轮、从动轮的外围，并通过张紧轮张紧；主动轮、从动轮、张紧轮呈三角形式布置，上磨削头的主动轮、从动轮的轴心连线与下磨削头的主动轮、从动轮的轴心连线平行，五金钳类工具置于绕在上磨削头的主动轮、从动轮外围的砂带外侧与绕在下磨削头的主动轮、从动轮外围的砂带外侧之间；上磨削头、下磨削头的安装固定板均与Y向移动台的动力输出端连接；大平面磨削头在X向移动台的动力驱动下，沿着X向整体进行位置调整；上磨削头、下磨削头在Y向移动台的动力驱动下，沿着Y向进行反向移动，实现上磨削头砂带与下磨削头砂带之间的间隙调整；上磨削头、下磨削头在各自的磨削驱动电机驱动下，进行高速旋转。

4.根据权利要求1所述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，其特征在于，斜面磨削装置还包括磨削头进给机构，所述的磨削头进给机构为XYZ三轴联动滑台，所述的斜面磨削头包括斜面磨削头安装座、斜面磨削电机、斜面磨削砂带、主动轮、从动轮以及张紧轮；XYZ三轴联动滑台的动力输出端与斜面磨削头安装座连接；斜面磨削电机固定安装在斜面磨削头安装座上，且斜面磨削电机的动力输出端与主动轮连接，主动轮、从动轮以及张紧轮呈三角形式布置在斜面磨削头安装座上，斜面磨削砂带绕在主动轮、从动轮外围，并通过张紧轮张紧；所述斜面磨削砂带配装有压模板，所述的压模板通过连接头固定安装在斜面磨削头安装座上，且压模板的板面与斜面磨削砂带贴紧，而工件的待加工磨削面与压模板位置处的斜面磨削砂带相贴。

5.根据权利要求1所述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，其特征在于，弧面磨削装置还包括XYZ三轴移动平台，所述XYZ三轴移动平台的动力输出端通过悬臂与弧面磨削头机构连接；弧面磨削头机构包括磨削电机、旋转电机以及砂带式弧面磨削机构；所述砂带式弧面磨削机构包括支架、弧面磨削砂带、弧面磨削主动轮、弧面磨削从动轮以及弧面磨削张紧轮；弧面磨削主动轮、弧面磨削从动轮以及弧面磨削张紧轮呈三角形状布置在支架上，弧面磨削砂带呈三角形状绕在弧面磨削主动轮、弧面磨削从动轮以及弧面磨削张紧轮的外围；旋转电机固定安装在悬臂上，且旋转电机的动力输出端与支架连接；磨削电机固定安装在支架上，且磨削电机的动力输出端与弧面磨削主动轮连接；弧面磨削头机构在XYZ三轴移动平台的动力驱动下，能够在XYZ三轴移动平台确定的三维空间内进行位置调整；支架在旋转电机的动力输出下，能够绕着旋转电机的动力输出端做旋转运动，实现弧面磨削砂带能够紧贴五金钳类工具的弧面磨削加工部位；弧面磨削砂带在磨削电机的动力驱动下，对五金钳类工具的弧面磨削加工部位进行磨削加工。

6.根据权利要求1所述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，其特征在于，工件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；

所述工件，在水平面内旋转驱动机构、垂直面内旋转驱动机构以及夹具驱动机构的联合驱动下，调整工件的待加工磨削面；

所述斜面磨削头，在磨削头进给机构的动力驱动下，与工件的待加工磨削面相贴。

7.根据权利要求6所述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，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；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驱动面相触；

所述直线往复移动驱动机构，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。

8.根据权利要求1所述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，其特征在于，包括基座、能够将料槽中各五金钳类工件逐一输出的出料机构以及将出料机构转移来的五金钳类机构夹持住并输出的夹持输送机构；其中：

所述料槽，固定安装在基座上，置放有多层五金钳类工件；与底层五金钳类工件头部相邻的料槽侧壁，在靠近料槽底部的位置处开设有通孔a，与底层五金钳类工件尾部相邻的料槽侧壁，与通孔a对应的位置处开设有出料孔；

所述的出料机构，包括动力输出端均能够伸缩的头部顶出机构、头部压紧机构以及尾部支撑机构；

所述头部顶出机构，固定安装在基座上，动力输出端面向料槽中的底层五金钳类工件头部放置，且头部顶出机构的动力输出端能够穿过通孔a后，将置于料槽中的处于底层的五金钳类工件从出料孔中推出；

所述的尾部支撑机构，通过引导方向与头部顶出机构的推动方向一致的导向构件安装在基座上，所述的尾部支撑机构能够相对于料槽沿着导向构件做往复移动；且五金钳类工件的尾部从出料孔中推出后，能够始终支撑在尾部支撑构件的动力输出端，直至五金钳类工件的头部从出料孔中推出；

所述头部压紧机构，固定安装在开设有出料孔的料槽侧壁的外表面，且位于出料孔上方；五金钳类工件的头部从出料孔中推出后，能够被头部压紧机构的动力输出端压紧在基座上；

所述夹持输送机构，包括夹头、用于夹持/释放五金钳类工件的夹持驱动机构、夹持安装盒，夹持驱动机构安装在夹持安装盒内，且夹持驱动机构的动力输出端与夹头连接；夹持安装盒安装在旋转驱动机构上，而旋转驱动机构则通过移动机构安装在基座上；所述夹头能够在旋转驱动机构、移动机构的驱动下，移动至适宜于夹持头部被压紧在基座上的五金钳类工件的位置以及适宜于释放所夹持五金钳类工件的位置。

9.根据权利要求1所述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备，其特征在于，还包括去皮-抛光装置，该去皮-抛光装置设置在工装夹具的外围，且去皮-抛光装置包括XYZ三轴联动驱动台、去皮磨削机构、抛光机构以及能够实现去皮磨削机构、抛光机构交换工作的切换机构；所述的切换机构与XYZ三轴联动驱动台的动力输出端连接，包括切换电机，所述的去皮磨削机构、抛光机构分别安装在去皮-抛光连接座的两侧，切换电机的动力输出端与去皮-抛光连接座固定连接，且切换电机动力输出端与去皮-抛光连接座的连接位点处于去皮磨削机构、抛光机构之间；去皮-抛光连接座在切换电机的动力输出下，绕切换电机动力输出端与去皮-抛光连接座的连接位点做旋转运动，使得去皮-抛光连接座能够交换着处于以下两个工位：分别是磨削去皮工位、抛光工位：去皮-抛光连接座处于磨削去皮工位时，去皮磨削机构的磨削去皮工作头在XYZ三轴联动驱动台的动力驱动下，能够对五金钳类工具的待磨削加工面进行磨削去皮预加工处理；去皮-抛光连接座处于抛光工位时，抛光机构的抛光工作头在XYZ三轴联动驱动台的动力驱动下，能够对五金钳类工具完成磨削加工的表面进行抛光处理。

10.一种基于权利要求1所述的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备的磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：待加工五金钳类工具通过进料装置装夹到工装夹具后，在工装夹具的回转驱动电机的动力驱动下，依次经过粗磨设备的粗磨加工以及精磨设备的精磨加工后，得到成品；所述的粗磨加工和精磨加工过程中，均具有三个工序，包括斜面磨削工序、弧面磨削工序、以及大平面磨削工序；所述的斜面磨削工序，采用斜面磨削装置对五金钳类工具的待磨削斜面进行磨削加工；所述的弧面磨削工序，采用弧面磨削装置对五金钳类工具的待磨削弧面进行磨削加工；所述的大平面磨削工序，采用大平面磨削装置对五金钳类工具的上、下两个待磨削大平面同时进行磨削加工。

11.根据权利要求10所述的磨削方法，其特征在于，所述的待加工五金钳类工具在进行粗磨加工前，还需采用去皮-抛光装置的磨削去皮工作头对五金钳类工具的待磨削加工面进行磨削去皮预加工处理；而在精磨加工完成后，采用去皮-抛光装置的抛光工作头对五金钳类工具完成磨削加工的表面进行抛光处理。