CN113732741B - 一种柔性生产线液压夹具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性生产线液压夹具及其控制方法，属于柔性生产线液压夹具技术领域，包括双头液压缸一，所述双头液压缸一的两个活塞杆端部均固定安装有连接件，两个所述连接件相对立的两个侧面的顶端均固定安装有U形板，所述U形板的内部通过驱动单元转动安装有旋转轴，且旋转轴上套接安装有固定座，所述固定座的外周表面上固定有若干支撑件；通过设置可旋转的固定座，并在其上安装若干带有不同夹紧头的支撑件，再由驱动单元控制夹紧头的位置，从而使得工作人员能够根据实际生产线上工件的结构选择合适的夹紧头进行工件的夹紧作业，有效提高了夹紧头的更换速度，扩大夹具本身适用范围的同时，提高了生产线的生产效率。

Description

一种柔性生产线液压夹具及其控制方法

技术领域

本发明属于柔性生产线液压夹具技术领域，具体涉及一种柔性生产线液压夹具及其控制方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高，传统的大批量生产方式受到了挑战。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，最终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。柔性生产线是把多台可以调整的机床联结起来，配以自动运送装置组成的生产线。它依靠计算机管理，并将多种生产模式结合，从而能够减少生产成本，做到物尽其用。液压夹具是柔性生产线上非常重要的一种工件夹紧装置，它是利用液压元件代替机械零件，通过液压控制实现对工件的自动定位、支承与夹紧的夹具。

现有的液压夹具通常只具有一种夹紧头，其使用范围非常的有限，当需要夹持其他与该夹紧头不匹配的工件时，就必须对夹紧头进行更换，降低了实际的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性生产线液压夹具及其控制方法，解决了现有的液压夹具通常只具有一种夹紧头，其使用范围非常的有限，当需要夹持其他与该夹紧头不匹配的工件时，就必须对夹紧头进行更换，降低了实际的工作效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种柔性生产线液压夹具及其控制方法，包括双头液压缸一，所述双头液压缸一的两个活塞杆端部均固定安装有连接件，两个所述连接件相对立的两个侧面的顶端均固定安装有U形板，所述U形板的内部通过驱动单元转动安装有旋转轴，且旋转轴上套接安装有固定座，所述固定座的外周表面上固定有若干支撑件，所述支撑件的一端设置有夹紧头，若干所述夹紧头均不相同，所述连接件上设置有用于防止支撑件晃动的定位组件。

采用上述方案，通过设置可旋转的固定座，并在其上安装若干带有不同夹紧头的支撑件，再由驱动单元控制夹紧头的位置，从而使得工作人员能够根据实际生产线上工件的结构选择合适的夹紧头进行工件的夹紧作业，有效提高了夹紧头的更换速度，扩大夹具本身适用范围的同时，提高了生产线的生产效率。

作为一种优选的实施方式，所述驱动单元包括安装架与步进电机，所述安装架固定安装在U形板上，所述步进电机固定安装在安装架上，且步进电机的输出轴通过联轴器与旋转轴的一端固定连接。

采用上述方案，通过设置驱动单元，利用步进电机对固定座的转动进行控制，从而能够提高固定座转动的精准度，确保需要的夹紧头能够转动到合适的位置。

上述方案中，需要说明的是，所述步进电机与外接电源电性连接。

作为一种优选的实施方式，所述定位组件包括双头液压缸二、两个同步杆与两个定位杆，所述双头液压缸二安装在连接件上，两个所述同步杆的一端分别安装在双头液压缸二的两个活塞杆上，所述U形板上开设有两个通孔一，两个所述定位杆分别贯穿两个通孔一，两个所述同步杆的另一端分别与两个定位杆固定连接，所述支撑件的两侧均固定有与定位杆相匹配的定位插筒。

采用上述方案，通过设置定位组件，利用互相匹配的定位杆和定位插筒，再配合双头液压缸二对定位杆位置的控制，使得夹紧头在进行夹紧作业时，定位杆能够插接到定位插筒的内部，从而就能够保障夹紧头的稳定性，防止其在夹紧工件时出现偏移的现象。

作为一种优选的实施方式，所述支撑件包括固定筒、导向杆与缓冲弹簧，所述固定筒的一端安装有导向套，所述导向杆的一端穿过导向套并延伸至固定筒的内部且安装有滑座，且滑座滑动安装在固定筒的内部，所述夹紧头安装在导向杆的另一端，所述固定筒的另一端安装在连接件上，所述缓冲弹簧位于固定筒的内部，且缓冲弹簧的一端与滑座固定连接。

采用上述方案，通过设置由固定筒、导向杆与缓冲弹簧等结构组成的可弹性伸缩的支撑件，能够对双头液压缸一产生的夹紧力进行有效缓冲，防止该夹紧力直接作用到工件上造成工件的损坏，降低了对双头液压缸一精准度的需求，有利于降低实际的使用成本。

作为一种优选的实施方式，所述固定筒的内部滑动安装有滑块，且滑块的上下两端均固定有连接块，所述固定筒的外侧套接有外框，且固定筒的上下两侧面均开设有条形口，所述连接块穿过条形口并与外框固定连接，所述缓冲弹簧的另一端与滑块固定连接，所述固定筒上设置有用于对外框进行限位的限位机构。

采用上述方案，通过设置滑块和连接块，方便人们对缓冲弹簧的收缩进行控制，以此来控制夹紧头作用在工件上的作用力，避免了工件被损坏的情况发生。

作为一种优选的实施方式，所述限位机构包括两个限位条与两个棘齿，两个所述限位条分别安装在固定筒的两侧，所述限位条上开设有若干棘槽，所述棘齿通过铰链轴转动安装在外框的内表面，所述棘齿与棘槽为相匹配设置，所述外框的内表面固定有弹簧压片，且弹簧压片的一端压紧在棘齿上

采用上述方案，通过安装限位机构，利用棘齿与棘槽的配合，使得工作人员能够轻松的对缓冲弹簧的收缩进行控制，满足了实际的使用需求。

作为一种优选的实施方式，所述外框上开设有通孔二，且通孔二的内部贯穿有连接绳，所述连接绳的一端与棘齿固定连接，且连接绳的另一端固定连接有拉环。

采用上述方案，通过设置连接绳和拉环，可以通过拉动拉环对棘齿的位置进行控制，从而方便工作人员对外框的位置进行快速的调节，省力效果好。

作为一种优选的实施方式，所述连接件的前后两侧均设置有若干滑轨，且滑轨上滑动安装有两个滑鞍，所述连接件与滑鞍固定连接，且滑鞍的两端均安装有除尘刷，所述除尘刷的刷毛与滑轨的外表面相接触。

采用上述方案，通过设置滑轨和滑鞍，能够对连接件进行支撑，防止连接件的重量完全作用在双头液压缸一的活塞杆上，有利于延长双头液压缸一的实际使用寿命；除尘刷可以防止灰尘等进入到滑鞍与滑轨之间。

作为一种优选的实施方式，所述连接件包括方框与若干肋条片，若干所述肋条片等距安装在方框的内部，相邻的两个所述肋条片之间固定有若干支撑块。

采用上述方案，通过设置由方框与若干肋条片构成的连接件，既能够降低连接件的重量，也提高了连接件的结构强度，满足了实际的使用需求。

一种柔性生产线液压夹具的控制方法，包括以下步骤，

S1、将双头液压缸一和滑轨分别安装到指定的位置；

S2、启动步进电机，带动旋转轴以及固定座旋转，将用于夹紧工件所需要的两个夹紧头转动至合适的位置；

S3、启动双头液压缸二，带动两个定位杆向中间移动，直至定位杆的端部插接到定位插筒的内部，完成对固定座的定位；

S4、根据工件的结构调整缓冲弹簧的弹力大小，具体如下，直接向夹紧头的方向推动外框，外框在该推力的作用下克服缓冲弹簧的弹力移向夹紧头，棘齿先从该位置的棘槽中退出，且随着外框的移动在弹簧压片的压力作用下进入到下一个棘槽中，直至外框移动到合适的位置；

S5、利用柔性生产线将工件输送至两个夹紧头之间，再启动双头液压缸一，带动两个夹紧头逐渐向中间靠拢，直至缓冲弹簧收缩合适的长度，以利用缓冲弹簧收缩产生的弹力将工件稳稳夹住；

S6、利用双头液压缸一带动两个夹紧头逐渐远离加工后的工件，再利用柔性生产线将工件输送到合适的位置。

本发明的有益效果是：

该柔性生产线液压夹具及其控制方法通过设置可旋转的固定座，并在其上安装若干带有不同夹紧头的支撑件，再由驱动单元控制夹紧头的位置，从而使得工作人员能够根据实际生产线上工件的结构选择合适的夹紧头进行工件的夹紧作业，有效提高了夹紧头的更换速度，扩大夹具本身适用范围的同时，提高了生产线的生产效率；

该柔性生产线液压夹具及其控制方法通过设置定位组件，利用互相匹配的定位杆和定位插筒，再配合双头液压缸二对定位杆位置的控制，使得夹紧头在进行夹紧作业时，定位杆能够插接到定位插筒的内部，从而就能够保障夹紧头的稳定性，防止其在夹紧工件时出现偏移的现象；

该柔性生产线液压夹具及其控制方法通过设置由固定筒、导向杆与缓冲弹簧等结构组成的可弹性伸缩的支撑件，能够对双头液压缸一产生的夹紧力进行有效缓冲，防止该夹紧力直接作用到工件上造成工件的损坏，降低了对双头液压缸一精准度的需求，有利于降低实际的使用成本；

该柔性生产线液压夹具及其控制方法通过设置滑块和连接块，再配合棘齿与棘槽的作用，方便人们对缓冲弹簧的收缩进行控制，以此来控制夹紧头作用在工件上的作用力，避免了工件被损坏的情况发生；

该柔性生产线液压夹具及其控制方法通过设置滑轨和滑鞍，能够对连接件进行支撑，防止连接件的重量完全作用在双头液压缸一的活塞杆上，有利于延长双头液压缸一的实际使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体正视结构示意图；

图2为本发明U形板的俯视图；

图3为本发明固定筒的俯视剖面图；

图4为本发明图3中A处剖视放大图；

图5为本发明连接件的侧视局部结构图；

图6为本发明滑轨的截面图。

图中：1、双头液压缸一；2、连接件；3、U形板；4、旋转轴；5、固定座；6、支撑件；7、夹紧头；8、安装架；9、步进电机；10、双头液压缸二；11、同步杆；12、定位杆；13、通孔一；14、定位插筒；15、固定筒；16、导向杆；17、导向套；18、滑座；19、缓冲弹簧；20、滑块；21、连接块；22、外框；23、条形口；24、限位条；25、棘槽；26、铰链轴；27、棘齿；28、弹簧压片；29、通孔二；30、连接绳；31、拉环；32、滑轨；33、滑鞍；34、除尘刷；35、方框；36、肋条片；37、支撑块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种柔性生产线液压夹具及其控制方法，包括双头液压缸一1，双头液压缸一1的两个活塞杆端部均固定安装有连接件2，两个连接件2相对立的两个侧面的顶端均固定安装有U形板3，U形板3的内部通过驱动单元转动安装有旋转轴4，且旋转轴4上套接安装有固定座5，固定座5的外周表面上固定有若干支撑件6，支撑件6的一端设置有夹紧头7，若干夹紧头7均不相同，连接件2上设置有用于防止支撑件6晃动的定位组件；通过设置可旋转的固定座5，并在其上安装若干带有不同夹紧头7的支撑件6，再由驱动单元控制夹紧头7的位置，从而使得工作人员能够根据实际生产线上工件的结构选择合适的夹紧头7进行工件的夹紧作业，有效提高了夹紧头7的更换速度，扩大夹具本身适用范围的同时，提高了生产线的生产效率。

驱动单元包括安装架8与步进电机9，安装架8固定安装在U形板3上，步进电机9固定安装在安装架8上，且步进电机9的输出轴通过联轴器与旋转轴4的一端固定连接；通过设置驱动单元，利用步进电机9对固定座5的转动进行控制，从而能够提高固定座5转动的精准度，确保需要的夹紧头7能够转动到合适的位置。

定位组件包括双头液压缸二10、两个同步杆11与两个定位杆12，双头液压缸二10安装在连接件2上，两个同步杆11的一端分别安装在双头液压缸二10的两个活塞杆上，U形板3上开设有两个通孔一13，两个定位杆12分别贯穿两个通孔一13，两个同步杆11的另一端分别与两个定位杆12固定连接，支撑件6的两侧均固定有与定位杆12相匹配的定位插筒14；通过设置定位组件，利用互相匹配的定位杆12和定位插筒14，再配合双头液压缸二10对定位杆12位置的控制，使得夹紧头7在进行夹紧作业时，定位杆12能够插接到定位插筒14的内部，从而就能够保障夹紧头7的稳定性，防止其在夹紧工件时出现偏移的现象。

支撑件6包括固定筒15、导向杆16与缓冲弹簧19，固定筒15的一端安装有导向套17，导向杆16的一端穿过导向套17并延伸至固定筒15的内部且安装有滑座18，且滑座18滑动安装在固定筒15的内部，夹紧头7安装在导向杆16的另一端，固定筒15的另一端安装在连接件2上，缓冲弹簧19位于固定筒15的内部，且缓冲弹簧19的一端与滑座18固定连接；通过设置由固定筒15、导向杆16与缓冲弹簧19等结构组成的可弹性伸缩的支撑件6，能够对双头液压缸一1产生的夹紧力进行有效缓冲，防止该夹紧力直接作用到工件上造成工件的损坏，降低了对双头液压缸一1精准度的需求，有利于降低实际的使用成本。

固定筒15的内部滑动安装有滑块20，且滑块20的上下两端均固定有连接块21，固定筒15的外侧套接有外框22，且固定筒15的上下两侧面均开设有条形口23，连接块21穿过条形口23并与外框22固定连接，缓冲弹簧19的另一端与滑块20固定连接，固定筒15上设置有用于对外框22进行限位的限位机构；通过设置滑块20和连接块21，方便人们对缓冲弹簧19的收缩进行控制，以此来控制夹紧头7作用在工件上的作用力，避免了工件被损坏的情况发生。

限位机构包括两个限位条24与两个棘齿27，两个限位条24分别安装在固定筒15的两侧，限位条24上开设有若干棘槽25，棘齿27通过铰链轴26转动安装在外框22的内表面，棘齿27与棘槽25为相匹配设置，外框22的内表面固定有弹簧压片28，且弹簧压片28的一端压紧在棘齿27上；通过安装限位机构，利用棘齿27与棘槽25的配合，使得工作人员能够轻松的对缓冲弹簧19的收缩进行控制，满足了实际的使用需求。

外框22上开设有通孔二29，且通孔二29的内部贯穿有连接绳30，连接绳30的一端与棘齿27固定连接，且连接绳30的另一端固定连接有拉环31；通过设置连接绳30和拉环31，可以通过拉动拉环31对棘齿27的位置进行控制，从而方便工作人员对外框22的位置进行快速的调节，省力效果好。

连接件2的前后两侧均设置有若干滑轨32，且滑轨32上滑动安装有两个滑鞍33，连接件2与滑鞍33固定连接，且滑鞍33的两端均安装有除尘刷34，除尘刷34的刷毛与滑轨32的外表面相接触；通过设置滑轨32和滑鞍33，能够对连接件2进行支撑，防止连接件2的重量完全作用在双头液压缸一1的活塞杆上，有利于延长双头液压缸一1的实际使用寿命；除尘刷34可以防止灰尘等进入到滑鞍33与滑轨32之间。

连接件2包括方框35与若干肋条片36，若干肋条片36等距安装在方框35的内部，相邻的两个肋条片36之间固定有若干支撑块37；通过设置由方框35与若干肋条片36构成的连接件2，既能够降低连接件2的重量，也提高了连接件2的结构强度，满足了实际的使用需求。

一种柔性生产线液压夹具的控制方法，包括以下步骤，

S1、将双头液压缸一1和滑轨32分别安装到指定的位置；

S2、启动步进电机9，带动旋转轴4以及固定座5旋转，将用于夹紧工件所需要的两个夹紧头7转动至合适的位置；

S3、启动双头液压缸二10，带动两个定位杆12向中间移动，直至定位杆12的端部插接到定位插筒14的内部，完成对固定座5的定位；

S4、根据工件的结构调整缓冲弹簧19的弹力大小，具体如下，直接向夹紧头7的方向推动外框22，外框22在该推力的作用下克服缓冲弹簧19的弹力移向夹紧头7，棘齿27先从该位置的棘槽25中退出，且随着外框22的移动在弹簧压片28的压力作用下进入到下一个棘槽25中，直至外框22移动到合适的位置；

S5、利用柔性生产线将工件输送至两个夹紧头7之间，再启动双头液压缸一1，带动两个夹紧头7逐渐向中间靠拢，直至缓冲弹簧19收缩合适的长度，以利用缓冲弹簧19收缩产生的弹力将工件稳稳夹住；

S6、利用双头液压缸一1带动两个夹紧头7逐渐远离加工后的工件，再利用柔性生产线将工件输送到合适的位置。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种柔性生产线液压夹具，包括双头液压缸一（1），其特征在于：所述双头液压缸一（1）的两个活塞杆端部均固定安装有连接件（2），两个所述连接件（2）相对立的两个侧面的顶端均固定安装有U形板（3），所述U形板（3）的内部通过驱动单元转动安装有旋转轴（4），且旋转轴（4）上套接安装有固定座（5），所述固定座（5）的外周表面上固定有若干支撑件（6），所述支撑件（6）的一端设置有夹紧头（7），若干所述夹紧头（7）均不相同，所述连接件（2）上设置有用于防止支撑件（6）晃动的定位组件，所述定位组件包括双头液压缸二（10）、两个同步杆（11）与两个定位杆（12），所述双头液压缸二（10）安装在连接件（2）上，两个所述同步杆（11）的一端分别安装在双头液压缸二（10）的两个活塞杆上，所述U形板（3）上开设有两个通孔一（13），两个所述定位杆（12）分别贯穿两个通孔一（13），两个所述同步杆（11）的另一端分别与两个定位杆（12）固定连接，所述支撑件（6）的两侧均固定有与定位杆（12）相匹配的定位插筒（14）。

2.根据权利要求1所述的柔性生产线液压夹具，其特征在于：所述驱动单元包括安装架（8）与步进电机（9），所述安装架（8）固定安装在U形板（3）上，所述步进电机（9）固定安装在安装架（8）上，且步进电机（9）的输出轴通过联轴器与旋转轴（4）的一端固定连接。

3.根据权利要求2所述的柔性生产线液压夹具，其特征在于：所述支撑件（6）包括固定筒（15）、导向杆（16）与缓冲弹簧（19），所述固定筒（15）的一端安装有导向套（17），所述导向杆（16）的一端穿过导向套（17）并延伸至固定筒（15）的内部且安装有滑座（18），且滑座（18）滑动安装在固定筒（15）的内部，所述夹紧头（7）安装在导向杆（16）的另一端，所述固定筒（15）的另一端安装在连接件（2）上，所述缓冲弹簧（19）位于固定筒（15）的内部，且缓冲弹簧（19）的一端与滑座（18）固定连接。

4.根据权利要求3所述的柔性生产线液压夹具，其特征在于：所述固定筒（15）的内部滑动安装有滑块（20），且滑块（20）的上下两端均固定有连接块（21），所述固定筒（15）的外侧套接有外框（22），且固定筒（15）的上下两侧面均开设有条形口（23），所述连接块（21）穿过条形口（23）并与外框（22）固定连接，所述缓冲弹簧（19）的另一端与滑块（20）固定连接，所述固定筒（15）上设置有用于对外框（22）进行限位的限位机构。

5.根据权利要求4所述的柔性生产线液压夹具，其特征在于：所述限位机构包括两个限位条（24）与两个棘齿（27），两个所述限位条（24）分别安装在固定筒（15）的两侧，所述限位条（24）上开设有若干棘槽（25），所述棘齿（27）通过铰链轴（26）转动安装在外框（22）的内表面，所述棘齿（27）与棘槽（25）为相匹配设置，所述外框（22）的内表面固定有弹簧压片（28），且弹簧压片（28）的一端压紧在棘齿（27）上。

6.根据权利要求5所述的柔性生产线液压夹具，其特征在于：所述外框（22）上开设有通孔二（29），且通孔二（29）的内部贯穿有连接绳（30），所述连接绳（30）的一端与棘齿（27）固定连接，且连接绳（30）的另一端固定连接有拉环（31）。

7.根据权利要求1所述的柔性生产线液压夹具，其特征在于：所述连接件（2）的前后两侧均设置有若干滑轨（32），且滑轨（32）上滑动安装有两个滑鞍（33），所述连接件（2）与滑鞍（33）固定连接，且滑鞍（33）的两端均安装有除尘刷（34），所述除尘刷（34）的刷毛与滑轨（32）的外表面相接触。

8.根据权利要求1所述的柔性生产线液压夹具，其特征在于：所述连接件（2）包括方框（35）与若干肋条片（36），若干所述肋条片（36）等距安装在方框（35）的内部，相邻的两个所述肋条片（36）之间固定有若干支撑块（37）。

9.根据权利要求6所述的柔性生产线液压夹具的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、将双头液压缸一（1）和滑轨（32）分别安装到指定的位置；

S2、启动步进电机（9），带动旋转轴（4）以及固定座（5）旋转，将用于夹紧工件所需要的两个夹紧头（7）转动至合适的位置；

S3、启动双头液压缸二（10），带动两个定位杆（12）向中间移动，直至定位杆（12）的端部插接到定位插筒（14）的内部，完成对固定座（5）的定位；

S4、根据工件的结构调整缓冲弹簧（19）的弹力大小，具体如下，直接向夹紧头（7）的方向推动外框（22），外框（22）在该推力的作用下克服缓冲弹簧（19）的弹力移向夹紧头（7），棘齿（27）先从该位置的棘槽（25）中退出，且随着外框（22）的移动在弹簧压片（28）的压力作用下进入到下一个棘槽（25）中，直至外框（22）移动到合适的位置；

S5、利用柔性生产线将工件输送至两个夹紧头（7）之间，再启动双头液压缸一（1），带动两个夹紧头（7）逐渐向中间靠拢，直至缓冲弹簧（19）收缩合适的长度，以利用缓冲弹簧（19）收缩产生的弹力将工件稳稳夹住；

S6、利用双头液压缸一（1）带动两个夹紧头（7）逐渐远离加工后的工件，再利用柔性生产线将工件输送到合适的位置。

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