CN116117578A - 一种多工序工件夹持装置、夹持方法及自动化加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多工序工件夹持装置、夹持方法及自动化加工系统，夹持装置包括多个第一夹具、多个第二夹具和转动连接件，所述转动连接件围绕机器人的机械臂轴向转动以完成所述第一夹具或所述第二夹具在第一预设位置的切换，当所述第一夹具位于第一预设位置时用于夹取工件的上方结构；当所述第二夹具位于第一预设位置时用于夹取工件的下方结构，所述第二夹具包括第二驱动机构和第二夹爪组件，所述第二驱动机构用于在夹取工件过程中驱动对应的所述第四夹爪、所述第五夹爪和所述第六夹爪同步在第三状态和第四状态之间切换。通过第一夹具或第二夹具在夹取位置上方的切换，可以快速完成工件在多个加工位之间切换，提升了生产效率。

Description

一种多工序工件夹持装置、夹持方法及自动化加工系统

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种多工序工件夹持装置、夹持方法及自动化加工系统。

背景技术

机器人的“能干”离不开其末端一系列智能工具，尤其是在搬运分拣等应用中，更是离不开机器人，机器人的夹持装置相当于人类的手一样，可以帮助机器人抓取物品。

工件加工工序一般为多工序加工，常见的工件加工工序包括端面加工和内孔加工等工序，而现有技术中通过机器人的夹持装置进行搬运工件以实现工件的多工序加工，其存在以下缺陷：1、工件需要分成多个工序进行分工位进行加工并且需要多次变换夹持位置和夹持方式，因此按照工序排布顺序需要多套夹持装置才能完成加工，对夹持装置的投入较高；2、将工件从上一个工位切换至下一个工位进行加工时，需要切换不同的夹持装置完成不同夹持位置的夹取，生产效率低。

因此，需要提供一种可以快速完成工件在多个加工位之间切换并且可以方便操作并且减少投入成本的夹持装置来解决上述技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种多工序工件夹持装置、夹持方法及自动化加工系统，具体地：

一方面提供了一种多工序工件夹持装置，用于安装在机器人的机械臂上，包括多个第一夹具、多个第二夹具和转动连接件，所述第一夹具和所述第二夹具均和所述转动连接件的一端固定连接，所述转动连接件的另一端和所述机械臂转动连接，所述转动连接件围绕所述机械臂轴向转动以完成所述第一夹具或所述第二夹具在第一预设位置的切换，当所述第一夹具位于第一预设位置时用于夹取工件的上方结构；当所述第二夹具位于第一预设位置时用于夹取工件的下方结构，所述第一夹具包括第一驱动机构和第一夹爪组件，所述第一驱动机构和所述第一夹爪组件驱动连接，所述第一夹爪组件包括第一夹爪、第二夹爪和第三夹爪，所述第一驱动机构用于在夹取工件过程中驱动对应的所述第一夹爪、所述第二夹爪和所述第三夹爪同步在第一状态和第二状态之间切换，所述第二夹具包括第二驱动机构和第二夹爪组件，所述第二驱动机构和所述第二夹爪组件驱动连接，所述第二夹爪组件包括第四夹爪、第五夹爪和第六夹爪，所述第四夹爪、所述第五夹爪和所述第六夹爪不呈旋转对称设置，所述第二驱动机构用于在夹取工件过程中驱动对应的所述第四夹爪、所述第五夹爪和所述第六夹爪同步在第三状态和第四状态之间切换。

另一方面提供了一种多工序自动化加工系统，包括上下料机、过渡机构、加工中心、控制器和安装有上述的多工序工件夹持装置的机器人，所述控制器控制所述机器人通过所述多工序工件夹持装置带动工件在所述上下料机、所述过渡机构和所述加工中心之间移动，所述加工中心设置有第一加工位和第二加工位，所述第一加工位用于将工件竖直向上放置以完成第一道工序加工，所述第二加工位用于将工件竖直向下放置以完成第二道工序加工。

另一方面提供了一种多工序工件夹持方法，所述方法基于上述的多工序工件夹持装置实现的，包括：

当夹取到加工中心中位于第二加工位的加工完成的工件时，控制机械臂带动多工序工件夹持装置运动至待加工工件上方；

控制第一夹具切换至第一预设位置；

控制第一驱动机构驱动第一夹爪组件从第一状态切换至第二状态；

控制所述第一夹爪组件夹取待加工工件的上方结构；

控制夹取到加工中心中位于第二加工位的加工完成的工件的第二夹具将加工完成的工件放置在待加工工件被拿取后空余位置上；

控制机械臂带动夹取到待加工工件的第一夹具运动至加工中心的第一加工位上方；

当加工中心中位于第一加工位的工件的第一道工序加工完成时，控制多工序工件夹持装置旋转将另一个第一夹具切换至第一预设位置并取出第一道工序加工完成的工件；

多工序工件夹持装置旋转将夹取到待加工工件的第一夹具切换至第一预设位置并将待加工工件放置在加工中心中的第一加工位中；

控制机械臂带动多工序工件夹持装置运动至过渡机构的上方并将第一道工序加工完成的工件放置在过渡机构中；

控制第二夹具运动至过渡机构的下方夹取位于过渡机构中工件的下方结构；

当加工中心中位于第二加工位的工件的第二道工序加工完成时，控制多工序工件夹持装置旋转将另一个第二夹具切换至第一预设位置并取出第二道工序加工完成的工件；

控制夹取到第一道工序加工完成的工件的第二夹具将所述工件放置在加工中心的第二加工位中。

通过第一夹具或第二夹具在夹取位置上方的切换，可以快速完成工件在多个加工位之间切换，提升了生产效率。

本发明提供的一种多工序工件夹持装置、夹持方法及自动化加工系统，具有的有益效果为：

本发明通过在机械臂上连接有不同结构的第一夹具和第二夹具，使得第一夹具和第二夹具可以在对应的加工位上方的切换，通过第一夹具夹取加工中心的第一加工位上第一道工序加工完成的工件放置后再通过旋转转动连接件将第二夹具切换至第一预设位置并夹取工件放置在加工中心的第二加工位上，完成了件在多个加工位之间的快速切换以实现夹持工件的不同位置进行不同工序的加工，方便操作，提升了生产效率，不需要根据不同排布的工序配置多套夹持装置，减少了夹持装置的投入；同时设置第一夹具和多个第二夹具的数量分别是多个，可以实现使用没有夹取待加工工件的夹具从加工中心中拿取加工完成后通过旋转转动连接件将夹取待加工工件的夹具切换至第一预设位置并将待加工工件放置在加工中心中，提升了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其它附图。

图1是本说明书实施例提供的当第一夹具位于第一预设位置时多工序工件夹持装置夹取工件的结构示意图；

图2是本说明书实施例提供的一种多工序工件夹持装置的结构示意图；

图3是本说明书实施例提供的当第二夹具位于第一预设位置时多工序工件夹持装置夹取工件的结构示意图；

图4是本说明书实施例提供的一种多工序自动化加工系统的结构示意图；

图5是本说明书实施例提供的过渡机构承载工件时的结构示意图；

图6是本说明书实施例提供的加工中心和工件配合的结构示意图；

图7是本说明书实施例提供的加工中心的结构示意图；

图8是本说明书实施例提供的上下料机的结构示意图；

图9是本说明书实施例提供的储料机构同时承载待加工工件和加工完成工件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1、图2和图3所示，本说明书实施例提供了一种多工序工件夹持装置，用于安装在机器人4的机械臂41上，包括多个第一夹具1、多个第二夹具2和转动连接件3，第一夹具1和第二夹具2均和转动连接件3的一端固定连接，转动连接件3的另一端和机械臂41转动连接，转动连接件3围绕机械臂41轴向转动以完成第一夹具1或第二夹具2在第一预设位置的切换，第一预设位置位于机械臂41轴向正下方，当第一夹具1位于第一预设位置时用于夹取工件5的上方结构；当第二夹具2位于第一预设位置时用于夹取工件5的下方结构，第一夹具1包括第一驱动机构102和第一夹爪组件101，第一驱动机构102和第一夹爪组件101驱动连接，第一夹爪组件101包括第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013，第一驱动机构102用于在夹取工件5过程中驱动对应的第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013同步在第一状态和第二状态之间切换，第二夹具2包括第二驱动机构202和第二夹爪组件201，第二驱动机构202和第二夹爪组件201驱动连接，第二夹爪组件201包括第四夹爪2011、第五夹爪2012和第六夹爪2013，第四夹爪2011、第五夹爪2012和第六夹爪2013围绕第二夹爪组件201的中心轴不呈旋转对称设置，第二驱动机构202用于在夹取工件5过程中驱动对应的第四夹爪2011、第五夹爪2012和第六夹爪2013同步在第三状态和第四状态之间切换。

优选地，第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013围绕第一夹爪组件101的中心轴呈旋转对称设置。

需要说明的是，当第一夹具1位于第一预设位置时夹取工件5的上方结构以放置在加工中心8的第一加工位上进行第一道工序加工，本实施例中第一道工序为对工件5的上端面进行端面加工；当第二夹具2位于第一预设位置时夹取工件5的下方结构以放置在加工中心8的第二加工位上进行第二道工序加工，本实施例中第二道工序为对工件5的上方结构上定位孔51进行内孔加工。

其中，工件5的上方结构为圆形结构，因此第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013分别到第一驱动机构102中心轴的三个方向互呈120度且第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013呈旋转对称设置；工件5的是下方结构为不规则圆形结构，第六夹爪2013在工件5上对应的夹持位置设有不规则凸起结构，第四夹爪2011、第五夹爪2012和第六夹爪2013分别到第二驱动机构202中心轴的三个方向互呈120度，第四夹爪2011和第五夹爪2012到第二驱动机构202中心轴的距离相同，第六夹爪2013到第二驱动机构202中心轴的距离大于第四夹爪2011到第二驱动机构202中心轴的距离。

具体地，如图2所示，第一夹具1为两个，第二夹具2为两个，这四个夹具互呈90度，两个第一夹具1相邻设置，通过控制转动连接件3转动所述四个夹具中的一个夹具切换至第一预设位置。

具体地，多工序工件夹持装置还包括底座10，底座10设有四个端面，四个端面围绕转动连接件3的轴向互呈90度且呈旋转对称设置，四个夹具分别一一对应固定在四个端面上。

具体地，第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013的结构相同，第一夹具1还包括第一定位板，第一定位板的周围设有三个开槽，三个开槽和所述三个夹爪的尺寸匹配，三个开槽用于在夹取过程中将三个夹爪限位在对应的开槽方向上运动。

其中，第一驱动机构102设于底座10和第一夹爪组件101之间，第一夹爪组件101的初始状态为第一状态，第一夹爪组件101的第一状态为收紧状态，当第一夹爪组件101切换至第二状态时，第一夹爪组件101的第二状态为松开状态，当第一夹爪组件101处于第二状态时，第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013对应的范围大于工件5在对应夹持位置的宽度，通过机械臂41带动第一夹爪组件101向加工中心8中第一加工位中第一道工序加工完成的工件5靠近使得第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013分别位于工件5上方结构的周围，然后通过第一驱动机构102驱动第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013同时以相同的速度向内侧移动，当第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013夹紧工件5后，第一驱动机构102停止工作。

在空的第一夹具1完成对第一加工位中第一道工序加工完成的工件5的夹取后，将夹持有待加工工件5的另一个第一夹具1切换至第一预设位置，并将待加工工件5放置在第一加工位中继续进行加工。

加工中心8附近设有过渡机构7，再通过机械臂41控制多工序工件夹持装置运动至过渡机构位置7上方，将夹持有第一道工序加工完成的工件5的第一夹具1切换至第一预设位置并将所述工件5从上方放置在过渡机构7中，再通过机械臂41控制多工序工件夹持装置运动至过渡机构7的下方，通过位于转动连接件3轴向上方的第二夹具2夹取所述工件5的下方结构。

具体地，第四夹爪2011、第五夹爪2012和第六夹爪2013的结构相同，具体地，第二夹具2还包括第二定位板，第二定位板的周围设有三个开槽，三个开槽和所述三个夹爪的尺寸匹配，三个开槽用于在夹取过程中将三个夹爪限位在对应的开槽方向上运动。

其中，第二驱动机构202设于底座10和第二夹爪组件201之间，第二夹爪组件201的初始状态为第三状态，第二夹爪组件201的第三状态为收紧状态，当第二夹爪组件201切换至第四状态时，第二夹爪组件201的第四状态为松开状态，当第二夹爪组件201处于第四状态时，第四夹爪2011、第五夹爪2012和第六夹爪2013对应的范围大于工件5在对应夹持位置的宽度，通过机械臂41带动第二夹爪组件201向加工中心8中第二加工位中第二道工序加工完成的工件5靠近使得第四夹爪2011、第五夹爪2012和第六夹爪2013分别位于工件5下方结构的周围，然后通过第二驱动机构202驱动第四夹爪2011、第五夹爪2012和第六夹爪2013同时以相同的速度向内侧移动，当第四夹爪2011、第五夹爪2012和第六夹爪2013夹紧工件5后，第二驱动机构202停止工作。

在空的第二夹具2完成对第二加工位中第二道工序加工完成的工件5的夹取后，将夹持有第一道工序加工完成的工件5的另一个第二夹具2切换至第一预设位置，并将待加工工件5放置在第二加工位中继续进行加工。

优选地，第一夹爪组件101底部设有深度检测机构104，深度检测机构104包括深度销1041，深度销1041和工件5的定位孔51匹配，深度检测机构104设置为当深度销1041向上位移时检测出工件5旋转错位。

优选地，深度检测机构104还包括直线轴承和传感器1043，直线轴承固定连接于深度销1041上，传感器1043设于直线轴承靠近转动连接件3的一侧，当深度销1041向上位移时带动直线轴承向上移动至传感器1043位置时，传感器1043检测到直线轴承到位。

优选地，多工序工件夹持装置电连接有控制器，控制器用于当深度检测机构104检测到工件5旋转错位时控制第一驱动机构102停止驱动第一夹爪组件101夹取工件5。

具体地，以图1和图2中位于第一预设位置的第一夹具1为例，传感器1043位于直线轴承上方，直线轴承和传感器1043均位于第一定位板上方，当第一定位板上设有开孔，深度销1041的上端穿过所述开孔和直线轴承连接，深度销1041的外侧套设有弹簧1042，弹簧1042的下端和深度销1041的外侧固定连接，弹簧1042的上端抵接在第一定位板上。

当工件5发生旋转错位时，深度销1041和定位孔51在竖直方向上没有对准，使得在第一夹爪组件101向下夹取工件时，深度销1041没有插入到定位孔51中而被工件5顶起向上移动，此时弹簧1042进行压缩，深度销1041向上移动同时带动直线轴承向上移动至传感器1043位置时，传感器1043检测到直线轴承到位，从而检测出工件5发生旋转错位通知控制器，以控制第一驱动机构102停止驱动第一夹爪组件101夹取工件5。在停止夹取后，第一夹爪组件101向上移动，弹簧1042恢复形变，使得深度销1041回到默认状态的位置。

优选地，第一夹爪1011靠近工件5一侧固定设有第一仿形块1014，第二夹爪1012靠近工件5一侧固定设有第二仿形块1015，第三夹爪1013靠近工件5一侧固定设有第三仿形块1016，第一仿形块1014、第二仿形块1015和第三仿形块1016位于同一水平面上；第四夹爪2011靠近工件5一侧固定设有第四仿形块2014，第五夹爪2012靠近工件5一侧固定设有第五仿形块2015，第六夹爪2013靠近工件5一侧固定设有第六仿形块2016，第四仿形块2014、第五仿形块2015和第六仿形块2016位于同一水平面上。通过在第一夹爪1011、第二夹爪1012和第三夹爪1013上设置对应的仿形块，三个仿形块位于同一水平面上，使得工件5上对应的夹取位置在同一水平面上，同时搭配三个仿形块设置为仿形结构，使得在夹持过程中三个仿形块和工件5上夹取位置紧密接触，减少由于操作不当造成掉落工件5的问题，提升了两个夹爪夹取性能的稳定度。

优选地，第一仿形块1014、第二仿形块1015、第三仿形块1016、第四仿形块2014、第五仿形块2015和第六仿形块2016为非金属材料制成或靠近工件5一侧表面覆有非金属材料，非金属材料可以是硬塑料等硬质材料，优选为MC尼龙材料，确保夹爪在取放工件5的过程中不会将工件5表面划伤。

优选地，第一夹具1和第二夹具2均还包括推动件103，推动件103设于对应的夹爪组件的底部，推动件103和对应的驱动机构驱动连接，第一夹具1上的推动件103相对于第一定位板可上下运动，第二夹具2上的推动件103相对于第二定位板可上下运动，推动件103用于当放置工件5时在对应的驱动机构的驱动下推动工件5向下运动以完成工件5的放置。

具体地，第一夹具1和第二夹具2的侧面均固定设有管体9，管体9和对应的第一夹具1或所述第二夹具2的轴向平行，管体9用于在第一夹具1或第二夹具2夹取加工中心8中的加工完成的工件5前对承载座81上对应的加工位进行吹气，确保工件5加工完成后不会有碎屑残留在表面，并且在放置另一个待加工工件5后对承载座81上对应的加工位再次进行吹气，避免加工中心8中的碎屑粘在加工中心8中承载座81位置上影响加工的准确度。

本说明书实施例中还提供一种多工序工件夹持方法，方法基于实施例1中的多工序工件夹持装置实现的，包括：

当夹取到加工中心8中位于第二加工位的加工完成的工件5时，控制机械臂41带动多工序工件夹持装置运动至待加工工件5上方；

控制转动连接件3转动将第一夹具1切换至第一预设位置；

控制第一夹具1第一驱动机构102驱动第一夹爪组件101从第一状态切换至第二状态；

控制第一夹爪组件101夹取待加工工件5的上方结构；

控制夹取到加工中心8中位于第二加工位的加工完成的工件5的第二夹具2将加工完成的工件5放置在待加工工件5被拿取后空余位置上；

控制机械臂41带动夹取到待加工工件5的第一夹具1运动至加工中心8的第一加工位上方；

当加工中心8中位于第一加工位的工件5的第一道工序加工完成时，控制多工序工件夹持装置旋转将另一个第一夹具1切换至第一预设位置并取出第一道工序加工完成的工件5；

多工序工件夹持装置旋转将夹取到待加工工件5的第一夹具1切换至第一预设位置并将待加工工件5放置在加工中心8中的第一加工位中；

控制机械臂41带动多工序工件夹持装置运动至过渡机构7的上方并将第一道工序加工完成的工件5放置在过渡机构7中；

控制第二夹具2运动至过渡机构7的下方夹取位于过渡机构7中工件5的下方结构；

当加工中心8中位于第二加工位的工件5的第二道工序加工完成时，控制多工序工件夹持装置旋转将另一个第二夹具2切换至第一预设位置并取出第二道工序加工完成的工件5；

控制夹取到第一道工序加工完成的工件5的第二夹具2将工件5放置在加工中心8的第二加工位中。

通过所述多工序工件夹持方法，使得通过第一夹具1夹取加工中心8的第一加工位上第一道工序加工完成的工件5放置后再通过旋转转动连接件3将第二夹具2切换至第一预设位置并夹取所述工件5放置在加工中心8的第二加工位上，实现了工件5在多个加工位之间的快速切换，方便操作，提升了生产效率。

本说明书实施例中的控制器包括多工序工件夹持控制模块，多工序工件夹持控制模块用于当夹取到加工中心8中位于第二加工位的加工完成的工件5时，控制机械臂41带动多工序工件夹持装置运动至待加工工件5上方；控制第一夹具1切换至第一预设位置；控制第一夹具1第一驱动机构102驱动第一夹爪组件101从第一状态切换至第二状态；控制第一夹爪组件101夹取待加工工件5的上方结构；控制夹取到加工中心8中位于第二加工位的加工完成的工件5的第二夹具2将加工完成的工件5放置在待加工工件5被拿取后空余位置上；控制机械臂41带动夹取到待加工工件5的第一夹具1运动至加工中心8的第一加工位上方；当加工中心8中位于第一加工位的工件5的第一道工序加工完成时，控制多工序工件夹持装置旋转将另一个第一夹具1切换至第一预设位置并取出第一道工序加工完成的工件5；多工序工件夹持装置旋转将夹取到待加工工件5的第一夹具1切换至第一预设位置并将待加工工件5放置在加工中心8中的第一加工位中；控制机械臂41带动多工序工件夹持装置运动至过渡机构7的上方并将第一道工序加工完成的工件5放置在过渡机构7中；控制第二夹具2运动至过渡机构7的下方夹取位于过渡机构7中工件5的下方结构；当加工中心8中位于第二加工位的工件5的第二道工序加工完成时，控制多工序工件夹持装置旋转将另一个第二夹具2切换至第一预设位置并取出第二道工序加工完成的工件5；控制夹取到第一道工序加工完成的工件5的第二夹具2将工件5放置在加工中心8的第二加工位中。通过多工序工件夹持控制模块控制第一夹具1和第二夹具2在第一预设位置的切换，实现了工件5在多个加工位之间的快速搬运，提升了生产效率。

实施例2：

如图4所示，本说明书实施例提供了一种多工序自动化加工系统，包括上下料机6、加工中心8、安装有实施例1中的多工序工件夹持装置的机器人4和实施例1中的控制器和过渡机构7，控制器用于控制机器人4通过多工序工件夹持装置带动工件5在上下料机6、过渡机构7和加工中心8之间移动，加工中心8设置有第一加工位和第二加工位，第一加工位用于将工件5竖直向上放置以完成第一道工序加工，第二加工位用于将工件5竖直向下放置以完成第二道工序加工。

控制器用于当多个第一夹具1中的一个从加工中心8的第一加工位中夹取加工完成的工件5后控制夹取有待加工工件5的另一个第一夹具1切换至第一预设位置并将待加工工件5放置在第一加工位中，再控制夹取到第一加工位中夹取加工完成的工件5的第一夹具1从过渡机构7上方将工件5放置在过渡机构7中并控制第二夹具2夹取从过渡机构7下方夹取工件5到达加工中心8的第二加工位进行工件5交换，确保待加工工件5均完成第一道工序后再进行第二道工序，从而保证了工件5的有序生产，确保了工件5的生产质量，同时，使用机器人4进行作业，使得工件5的取放时间固定，使得工件5加工完成的产量稳定。

本实施例中，过渡机构7包括夹紧机构71、平移机构72和固定座73，平移机构72相对于固定座73可运动，夹紧机构71包括第一夹紧件711和第二夹紧件712，第一夹紧件711和第二夹紧件712相向设置，第一夹紧件711固定在固定座73上，第二夹紧件712和平移机构72固定连接，平移机构72用于带动第二夹紧件712在第一位置和第二位置之间移动，第一夹紧件711和第二夹紧件712的上方均固定设有第一定位销7111，第一定位销7111和工件5的定位孔51匹配，当工件5放置在第一夹紧件711和第二夹紧件712之间时，第一定位销7111插入对应的定位孔51中。

需要说明的是，本实施例中工件5的加工工序包括两道加工工序，第一道工序为对工件5的上端面进行端面加工，第二道工序为对工件5的上方结构上的定位孔51进行内孔加工，即需要去夹取工件5的上方位置将工件5的上方结构朝上放置以进行上端面的端面加工，在第一道工序加工完成后，需要变换夹持位置，即需要夹取工件5的下方结构放置在第二加工位中，此时工件5的上方结构朝下放置，上方结构的上端面平贴于加工中心8的承载座81上，以完成对上方结构的定位孔51进行内孔加工。

由于不同加工位进行不同工序的加工时需要变换夹持位置，但是夹持装置很容易因为放置位置的定位不准导致变换夹持位置后进行再次夹持时无法准确将工件放置在下一个加工位，降低工件的生产效率，并且可能影响工件的生产质量。因此，本申请中通过设置过渡机构7，使得从第一加工位夹取第一道工序加工完成的工件5后放置在过渡机构7中时，第一定位销7111插入对应的定位孔51可以实现工件5的准确定位，使得再次夹取所述工件5后可以精确放置在第二加工位进行第二道工序加工；并且设置第二夹紧件712在第一位置和第二位置之间移动，使得从过渡机构7中夹取工件5的下方结构时，第二夹紧件712可以向远离第一夹紧件711方向运动，完成从夹取上方结构到夹取下方结构的夹持位置变换，以按照加工工序的顺序依次完成对工件5各道工序的加工。

优选地，第一夹紧件711和第二夹紧件712的上方均固定设有第一定位销7111，第一定位销7111和工件5的定位孔51匹配，当工件5放置在第一夹紧件711和第二夹紧件712之间时，第一定位销7111插入对应的定位孔51中。

具体地，固定座73上还设有第三驱动机构76，第三驱动机构76设于平移机构72后端，第三驱动机构76和平移机构72驱动连接，固定座73上方还固定设有X向的直线导轨75，平移机构72可在第三驱动机构76驱动下在直线导轨75上运动，直线导轨75的前端设有限位机构74，当平移机构72滑动至抵到限位机构74时停止运动，此时第二夹紧件712和第一夹紧件711之间的距离和要放置工件5的对应夹紧位置尺寸匹配。X向为从第二夹紧件712到第一夹紧件711的方向，第二夹紧件712到第一夹紧件711的方向即为直线导轨75从后端到前端方向。

具体地，工件5在定位孔51所在位置的下端面的尺寸大于夹紧机构71中放置工件5的对应夹紧位置尺寸，使得在平移机构72滑动至抵到限位机构74时停止运动后，将工件5放置在夹紧机构71中时，第一定位销7111插入定位孔51后，定位孔51所在位置的下端面可以稳定的卡在第一夹紧件711和第二夹紧件712的上方。

将工件5放置在夹紧机构71中后，控制机器人4再从夹紧机构71的下方夹取工件5的下方结构，控制机器人4向上移动至定位孔51从第一定位销7111中脱出，再控制第三驱动机构76驱动平移机构72向远离第一夹紧件711的方向运动，同步带动第二夹紧件712向远离第一夹紧件711的方向运动，以使机器人4完成对工件5的下方结构的夹取并将其放置在加工中心8的第二加工位进行第二道工序的加工。

优选地，第一夹紧件711和第二夹紧件712均为仿形结构，第一夹紧件711和第二夹紧件712靠近工件5一侧和工件5对应位置匹配。

优选地，第一夹紧件711和第二夹紧件712靠近工件5一侧表面覆有非金属材料或第一夹紧件711和第二夹紧件712为非金属材料制成。非金属材料可以是硬塑料等硬质材料，优选为MC尼龙材料，确保在第一夹紧件711和第二夹紧件712之间取放工件5的过程中不会将工件5表面划伤。

本说明书实施例中还提供一种用于多工序自动化加工系统的过渡方法，方法基于实施例2中的过渡机构实现的，包括：

控制第三驱动机构76驱动平移机构72带动第二夹紧件712向靠近第一夹紧件711方向运动，当平移机构72抵到限位机构74时运动停止；

当加工中心8的第一加工位中工件5完成第一道工序加工时，控制机器人4从加工中心8的第一加工位中夹取第一道工序加工完成的工件5的上方结构，从夹紧机构71的上方放置在第一夹紧件711和第二夹紧件712之间，同时第一定位销7111穿过定位孔51对工件在水平方向上进行限位；

控制机器人4从夹紧机构71的下方夹住工件5的下方结构向上移动至定位孔51从第一定位销7111中脱出；

控制第三驱动机构76驱动平移机构72带动第二夹紧件712向远离第一夹紧件711方向运动；

控制机器人4将工件5放置在加工中心8的第二加工位中。

通过所述用于多工序自动化加工系统的过渡方法，使得当机器人4从第一加工位夹取第一道工序加工完成的工件5的上方结构后放置在过渡机构7中后再从过渡机构7中夹取工件5的下方结构后可以精准放置在加工中心8的第二加工位进行第二道工序的加工，实现了工件5在加工位之间的准确搬运，提升了生产效率和生产质量。

本说明书实施例中的控制器还包括过渡控制模块，过渡控制模块用于控制第三驱动机构76驱动平移机构72带动第二夹紧件712向靠近第一夹紧件711方向运动，当平移机构72抵到限位机构74时运动停止；当加工中心8的第一加工位中工件5完成第一道工序加工时，控制机器人4从加工中心8的第一加工位中夹取第一道工序加工完成的工件5的上方结构，从夹紧机构71的上方放置在第一夹紧件711和第二夹紧件712之间，同时第一定位销7111穿过定位孔51对工件在水平方向上进行限位；控制机器人4从夹紧机构71的下方夹住工件5的下方结构向上移动至定位孔51从第一定位销7111中脱出；控制第三驱动机构76驱动平移机构72带动第二夹紧件712向远离第一夹紧件711方向运动；控制机器人4将工件5放置在加工中心8的第二加工位中。通过过渡控制模块控制第三驱动机构76驱动平移机构72的运动，实现夹紧机构71的夹紧和松开，完成对工件5的准确定位，使得工件5在加工位之间可以准确搬运，提升了生产效率。

本实施例中，加工中心8用于对工件5进行多工序加工，加工中心8的承载座81上设置有第一加工位和第二加工位，机器人4用于通过第一夹具1夹取位于加工中心8的第一加工位中第一道工序加工完成的工件5的上方结构并将夹有待加工工件5的另一个第一夹具1切换至第一预设位置将对应工件5放置在第一加工位中后将第一道工序加工完成的工件5放置在过渡机构7中，再通过第二夹具2夹取过渡机构7中工件5的下方结构并将另一个第二夹具2切换至第一预设位置夹取位于加工中心8的第二加工位中第二道工序加工完成的工件5的下方结构后将从过渡机构7中夹取的工件5放置在第二加工位中。

优选地，加工中心8包括承载座81、第一定位机构82、第一摆臂下压机构83、第二定位机构84和第二摆臂下压机构85，第一定位机构82和第二定位机构84均固定设置在承载座81上，工件5竖直向上放置在承载座81的第一加工位时通过第一定位机构82进行定位，工件5竖直向下放置在承载座81的第二加工位时通过第二定位机构84进行定位，第一摆臂下压机构83和第二摆臂下压机构85均转动连接于承载座81上，第一摆臂下压机构83的转动范围所在平面和第二摆臂下压机构85的转动范围所在平面均垂直于承载座81所在平面，第一摆臂下压机构83和第二摆臂下压机构85均用于将工件5压紧在承载座81的对应位置上。

优选地，第一定位机构82和第二定位机构84均包括多个第三定位销821，第三定位销821和工件5的定位孔51匹配，第三定位销821的长度小于等定位孔51的长度。

具体地，第一摆臂下压机构83数量为一个，第一定位机构82和第一摆臂下压机构83位于承载座81上的第一加工位，第二摆臂下压机构85数量为三个，第二定位机构84和第二摆臂下压机构85位于承载座81上的第二加工位。

具体地，工件5的上方结构设有开槽52，当工件5放置在承载座81的第一加工位上后，控制第一摆臂下压机构83向下转动至水平方向将工件5压紧在第一加工位上，此时第一摆臂下压机构83穿过开槽52并且在竖直方向上第一摆臂下压机构83的最高位置低于工件5的上端面所在平面。

同时，如图6和图7所示，由于工件5的上方结构在水平方向的尺寸大于工件5的下方结构在水平方向的尺寸，为了通过位于上方结构的定位孔51实现工件5在第一加工位上的定位，承载座81在第一加工位的对应位置上还固定设有三个第一支撑柱86，各第一支撑柱86的上部均固定设有第三定位销821，当工件5竖直向上放置在承载座81的第一加工位上时，定位孔51穿过对应的第三定位销821，第一支撑柱86通过承载定位孔51所在结构的下端面来承载工件5，实现工件5在第一加工位的定位。

如图7所示，第二定位机构84包括三个第三定位销821，三个第三定位销821均固定设于承载座81上的第二加工位上，定位孔51所在结构的下端面为位于水平方向的平面，当工件5竖直向下放置在第二加工位上时，第三定位销821分别穿过工件5的三个定位孔51，再控制第二摆臂下压机构85向下转动至水平方向分别压在定位孔51对应的下端面上以将工件5压紧在第二加工位上。

具体地，本实施例中由于加工中心8的加工时间超过在过渡机构7对工件5上、下结构夹取的切换时间的两倍，因此设置加工中心8的数量为两个来提升工件5生产的产量，并且将机器人4机器人4设于两个加工中心8之间，可以实现对两个加工中心8的操作。

本实施例中，上下料机6用于放置待加工工件5和加工完成的工件5，控制器用于控制多工序工件夹持装置夹取上下料机6上待加工工件5后将加工中心8中加工完成的工件5放置在待加工工件5被拿取后空余的位置上。

优选地，上下料机6上设有可拆卸的第三定位机构61，第三定位机构61上固定设有第二定位销611，第二定位销611和工件5的定位孔51匹配，工件5放置在上下料机6上时第二定位销611穿入定位孔51中。

具体地，第三定位机构61上固定设有三个第二支撑柱612，各支撑柱612上均固定设有第二定位销611，当人工对上下料机6进行上料时，即将待加工工件5放置在对应的第三定位机构61中时，第二定位销611穿过待加工工件5上的对应的定位孔51，实现待加工工件5在上下料机6中的准确定位，以使机器人4在夹取待加工工件5后可以准确的放置在第一加工位进行加工。

同时，在第二道工序加工完成后，将加工完成的工件5放置在待加工工件5被拿取后空余的位置上，此时，定位孔51不套设第二定位销611上。

优选地，上下料机6为循环上下料机，循环上下料机包括多个位于不同高度的水平放置的储料机构62、多个平移输送机构63和举升机构64，第三定位机构61设于储料机构62上，位于最高位置的储料机构62靠近机器人4设置，举升机构64设于储料机构62下方且和储料机构62驱动连接，举升机构64用于举升储料机构62在Z向上运动，位于其他高度的储料机构62和平移输送机构63一一对应驱动连接，平移输送机构63用于驱动对应的储料机构62在Y向上运动。图4中在水平方向上与X向垂直的方向为Y向，Z向垂直于X向和Y向。

如图8所示，本实施例中，循环上下料机包括两个位于不同高度的水平放置的储料机构62，分别为第一储料机构621和第二储料机构622，第一储料机构621和第二储料机构622分别对应第一平移输送机构631和第二平移输送机构632，第一平移输送机构631用于驱动第一储料机构621在位于第一平移输送机构631所在平面的Y向导轨上沿Y向移动，第二平移输送机构632用于驱动第二储料机构622在位于第二平移输送机构632所在平面的Y向导轨上沿Y向移动，第一平移输送机构631所在平面高度低于第二平移输送机构632所在平面高度。

具体地，机器人4和人工换料位置分别位于图8中循环上下料机的左、右两端，当第一储料机构621或第二储料机构622靠近人工换料位置时，作业人员取出第一储料机构621或第二储料机构622加工完成的工件5，将待加工工件5放入第一储料机构621或第二储料机构622中完成人工换料。

具体地，第一储料机构621的下方还设有对应的举升机构64，举升机构64和第一储料机构621驱动连接，举升机构64所在平面位于第一平移输送机构631所在平面的下方，当第一储料机构621中上料完毕后，即靠近于人工换料位置的第一储料机构621中加工完成的工件5全部更换为待加工工件5时，通过第一平移输送机构631驱动第一储料机构621向靠近机器人4的方向滑动至位于举升机构64正上方时停止运动，当靠近于机器人4的第二储料机构622中待加工工件5全部加工完成时，第二储料机构622通过第二平移输送机构632驱动向远离机器人4的方向运动至靠近人工换料位置，再通过举升机构64举升第一储料机构621至最高预设位置停止举升，最高预设位置所在高度高于所述第二储料机构622所在平面高度。

当位于最高预设位置的第一储料机构621中待加工工件5全部加工完成时，通过举升机构64带动第一储料机构621下降至第一平移输送机构631所在平面时，停止下降运动，再通过第二平移输送机构632驱动第二储料机构622向靠近机器人4的方向运动至靠近机器人4位置停止运动，同时，通过第一平移输送机构631驱动第一储料机构621向靠近人工换料位置的方向滑动至靠近人工换料位置停止以便于人工对第一储料机构621进行下一次换料。通过设置循环上下料机，实现了第一储料机构621和第二储料机构622更替循环的切换至靠近机器人4位置，方便机器人4快捷进行待加工工件5的夹取和放置，节省了上、下料的时间，提升了上料和下料的速度。

本说明书实施例中提供一种循环上下料机的控制方法，方法基于实施例2中的上下料机6实现的，包括：

当靠近于机器人4的第二储料机构622中待加工工件5全部加工完成时，控制第二平移输送机构632驱动第二储料机构622向远离机器人4的方向运动至靠近人工换料位置停止运动；

控制第一平移输送机构631驱动第一储料机构621向靠近机器人4的方向滑动至位于举升机构64正上方时停止运动；

控制举升机构64举升第一储料机构621至最高预设位置停止举升，最高预设位置所在高度高于第二储料机构622所在平面高度；

当位于最高预设位置的第一储料机构621中待加工工件5全部加工完成时，控制举升机构64带动第一储料机构621下降至第一平移输送机构631所在平面时停止下降运动；

控制第一平移输送机构631驱动第一储料机构621向靠近人工换料位置的方向滑动至靠近人工换料位置停止运动；

控制第二平移输送机构632驱动第二储料机构622向靠近机器人4的方向运动至靠近机器人4位置停止运动，以使机器人4便于夹取第二储料机构622中待加工工件5。

通过所述循环上下料机的控制方法，使得第一储料机构621和第二储料机构622更替循环的切换至靠近机器人4位置，实现了上下料机6的循环上料过程，完成了上下料机6的上料和下料同步进行，节省了上、下料的时间，同时便于机器人4进行待加工工件5的夹取和放置，加快了工件加工生产的节拍。

本说明书实施例中的控制器还包括循环上下料机控制模块，循环上下料机控制模块用于当靠近于机器人4的第二储料机构622中待加工工件5全部加工完成时，控制第二平移输送机构632驱动第二储料机构622向远离机器人4的方向运动至靠近人工换料位置停止运动；控制第一平移输送机构631驱动第一储料机构621向靠近机器人4的方向滑动至位于举升机构64正上方时停止运动；控制举升机构64举升第一储料机构621至最高预设位置停止举升，最高预设位置所在高度高于第二储料机构622所在平面高度；当位于最高预设位置的第一储料机构621中待加工工件5全部加工完成时，控制举升机构64带动第一储料机构621下降至第一平移输送机构631所在平面时停止下降运动；控制第一平移输送机构631驱动第一储料机构621向靠近人工换料位置的方向滑动至靠近人工换料位置停止运动；控制第二平移输送机构632驱动第二储料机构622向靠近机器人4的方向运动至靠近机器人4位置停止运动，以使机器人4便于夹取第二储料机构622中待加工工件5。

多工序自动化加工系统的工作原理(自动控制方法)如下：

当多工序工件夹持装置夹取到加工中心8中位于第二加工位的加工完成的工件5时，控制机械臂41带动多工序工件夹持装置运动至上下料机6附近；

控制第一夹具1切换至第一预设位置；

控制第一夹具1夹取上下料机6上放置的待加工工件5的上方结构；

控制夹取到加工中心8中位于第二加工位的加工完成的工件5的第二夹具2切换至第一预设位置并将加工完成的工件5放置在待加工工件5被拿取后空余位置上；

控制机械臂41带动夹取到待加工工件5的第一夹具1运动至加工中心8的第一加工位上方；

当加工中心8中位于第一加工位的工件5的第一道工序加工完成时，控制多工序工件夹持装置旋转将另一个第一夹具1切换至第一预设位置并取出第一道工序加工完成的工件5；

控制多工序工件夹持装置旋转将夹取到待加工工件5的第一夹具1切换至第一预设位置并将待加工工件5放置在加工中心8中的第一加工位中；

控制机械臂41带动多工序工件夹持装置运动至过渡机构7的上方并将第一道工序加工完成的工件5放置在过渡机构7中；

控制第二夹具2运动至过渡机构7的下方夹取位于过渡机构7中工件5的下方结构；

当加工中心8中位于第二加工位的工件5的第二道工序加工完成时，控制多工序工件夹持装置旋转将另一个第二夹具2切换至第一预设位置并夹取出第二道工序加工完成的工件5；

控制夹取到第一道工序加工完成的工件5的第二夹具2将其夹取的工件5放置在加工中心8的第二加工位中进行第二道工序的加工。

其中，多工序自动化加工系统的工作原理中的所有动作均通过本实施例中的控制器实现。

本说明书实施例中控制器包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如上述的多工序自动化加工系统的自动控制方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多工序工件夹持装置，用于安装在机器人(4)的机械臂(41)上，其特征在于，包括多个第一夹具(1)、多个第二夹具(2)和转动连接件(3)，所述第一夹具(1)和所述第二夹具(2)均和所述转动连接件(3)的一端固定连接，所述转动连接件(3)的另一端和所述机械臂(41)转动连接，所述转动连接件(3)围绕所述机械臂(41)轴向转动以完成所述第一夹具(1)或所述第二夹具(2)在第一预设位置的切换，当所述第一夹具(1)位于第一预设位置时用于夹取工件(5)的上方结构；当所述第二夹具(2)位于第一预设位置时用于夹取工件(5)的下方结构，所述第一夹具(1)包括第一驱动机构(102)和第一夹爪组件(101)，所述第一驱动机构(102)和所述第一夹爪组件(101)驱动连接，所述第一夹爪组件(101)包括第一夹爪(1011)、第二夹爪(1012)和第三夹爪(1013)，所述第一驱动机构(102)用于在夹取工件(5)过程中驱动对应的所述第一夹爪(1011)、所述第二夹爪(1012)和所述第三夹爪(1013)同步在第一状态和第二状态之间切换，所述第二夹具(2)包括第二驱动机构(202)和第二夹爪组件(201)，所述第二驱动机构(202)和所述第二夹爪组件(201)驱动连接，所述第二夹爪组件(201)包括第四夹爪(2011)、第五夹爪(2012)和第六夹爪(2013)，所述第四夹爪(2011)、所述第五夹爪(2012)和所述第六夹爪(2013)不呈旋转对称设置，所述第二驱动机构(202)用于在夹取工件(5)过程中驱动对应的所述第四夹爪(2011)、所述第五夹爪(2012)和所述第六夹爪(2013)同步在第三状态和第四状态之间切换。

2.根据权利要求1所述的多工序工件夹持装置，其特征在于，所述第一夹爪(1011)、所述第二夹爪(1012)和所述第三夹爪(1013)围绕所述第一夹爪组件(101)的中心轴呈旋转对称设置。

3.根据权利要求1所述的多工序工件夹持装置，其特征在于，所述第一夹爪组件(101)底部设有深度检测机构(104)，所述深度检测机构(104)包括深度销(1041)，所述深度销(1041)和所述工件(5)的定位孔(51)匹配，所述深度检测机构(104)设置为当所述深度销(1041)向上位移时检测出所述工件(5)旋转错位。

4.根据权利要求3所述的多工序工件夹持装置，其特征在于，所述深度检测机构(104)还包括直线轴承和传感器(1043)，所述直线轴承固定连接于所述深度销(1041)上，所述传感器(1043)设于所述直线轴承靠近所述转动连接件(3)的一侧，当所述深度销(1041)向上位移时带动所述直线轴承向上移动至所述传感器(1043)位置时，所述传感器(1043)检测到所述直线轴承到位。

5.根据权利要求4所述的多工序工件夹持装置，其特征在于，所述多工序工件夹持装置电连接有控制器，所述控制器用于当所述深度检测机构(104)检测到工件(5)旋转错位时控制所述第一驱动机构(102)停止驱动所述第一夹爪组件(101)夹取所述工件(5)。

6.根据权利要求1所述的多工序工件夹持装置，其特征在于，所述第一夹爪(1011)靠近工件(5)一侧固定设有第一仿形块(1014)，所述第二夹爪(1012)靠近工件(5)一侧固定设有第二仿形块(1015)，所述第三夹爪(1013)靠近工件(5)一侧固定设有第三仿形块(1016)，所述第一仿形块(1014)、所述第二仿形块(1015)和所述第三仿形块(1016)位于同一水平面上；所述第四夹爪(2011)靠近工件(5)一侧固定设有第四仿形块(2014)，所述第五夹爪(2012)靠近工件(5)一侧固定设有第五仿形块(2015)，所述第六夹爪(2013)靠近工件(5)一侧固定设有第六仿形块(2016)，所述第四仿形块(2014)、所述第五仿形块(2015)和所述第六仿形块(2016)位于同一水平面上。

7.根据权利要求6所述的多工序工件夹持装置，其特征在于，所述第一仿形块(1014)、所述第二仿形块(1015)、所述第三仿形块(1016)、所述第四仿形块(2014)、所述第五仿形块(2015)和所述第六仿形块(2016)为非金属材料制成或靠近工件(5)一侧表面覆有非金属材料。

8.根据权利要求6所述的多工序工件夹持装置，其特征在于，所述第一夹具(1)和所述第二夹具(2)均还包括推动件(103)，所述推动件(103)设于对应的夹爪组件的底部，所述推动件(103)和对应的驱动机构驱动连接，所述推动件(103)用于当放置工件(5)时在对应的驱动机构的驱动下推动所述工件(5)。

9.一种多工序工件夹持方法，所述方法基于如权利要求1-8任一项所述的多工序工件夹持装置实现的，其特征在于，包括：

当夹取到加工中心(8)中位于第二加工位的加工完成的工件(5)时，控制机械臂(41)带动多工序工件夹持装置运动至待加工工件(5)上方；

控制转动连接件(3)转动将第一夹具(1)切换至第一预设位置；

控制第一夹具(1)第一驱动机构(102)驱动第一夹爪组件(101)从第一状态切换至第二状态；

控制所述第一夹爪组件(101)夹取待加工工件(5)的上方结构；

控制夹取到加工中心(8)中位于第二加工位的加工完成的工件(5)的第二夹具(2)将加工完成的工件(5)放置在待加工工件(5)被拿取后空余位置上；

控制机械臂(41)带动夹取到待加工工件(5)的第一夹具(1)运动至加工中心(8)的第一加工位上方；

当加工中心(8)中位于第一加工位的工件(5)的第一道工序加工完成时，控制多工序工件夹持装置旋转将另一个第一夹具(1)切换至第一预设位置并取出第一道工序加工完成的工件(5)；

多工序工件夹持装置旋转将夹取到待加工工件(5)的第一夹具(1)切换至第一预设位置并将待加工工件(5)放置在加工中心(8)中的第一加工位中；

控制机械臂(41)带动多工序工件夹持装置运动至过渡机构(7)的上方并将第一道工序加工完成的工件(5)放置在过渡机构(7)中；

控制第二夹具(2)运动至过渡机构(7)的下方夹取位于过渡机构(7)中工件(5)的下方结构；

当加工中心(8)中位于第二加工位的工件(5)的第二道工序加工完成时，控制多工序工件夹持装置旋转将另一个第二夹具(2)切换至第一预设位置并取出第二道工序加工完成的工件(5)；

控制夹取到第一道工序加工完成的工件(5)的第二夹具(2)将所述工件(5)放置在加工中心(8)的第二加工位中。

10.一种多工序自动化加工系统，其特征在于，包括上下料机(6)、过渡机构(7)、加工中心(8)、控制器和安装有如权利要求1-8任一项所述的多工序工件夹持装置的机器人(4)，所述控制器控制所述机器人(4)通过所述多工序工件夹持装置带动工件(5)在所述上下料机(6)、所述过渡机构(7)和所述加工中心(8)之间移动，所述加工中心(8)设置有第一加工位和第二加工位，所述第一加工位用于将工件(5)竖直向上放置以完成第一道工序加工，所述第二加工位用于将工件(5)竖直向下放置以完成第二道工序加工。

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