CN117655960B - 一种异形工件的自适应夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种异形工件的自适应夹紧装置，包括：扫描装置、底座、设置于底座上的夹紧装置和控制装置，夹紧装置包括位于底座顶部的调节机构和夹持机构，底座底部的固定机构；调节机构和固定机构磁性连接，且在底座上同步运动；采集装置分别设置在夹持机构、调节机构和固定机构上。本申请通过扫描装置获取待夹持异形工件的轮廓信息，采集装置获取各夹紧装置的初始位置，通过控制装置计算得出调节机构的相对于待夹持异形工件的相对位移，以及夹持机构的夹持角度，从而给出夹紧装置精确的给进量，使夹紧装置分布在待夹持异形工件的周侧，使夹持机构刚好卡在待夹持异形工件的上下两侧，从而提高对待夹持异形工件的夹持的稳定性。

Description

一种异形工件的自适应夹紧装置

技术领域

本申请涉及一种异形工件的自适应夹紧装置，属于夹具技术领域。

背景技术

现有的夹具，通常用于夹持具有规则形状的工件，而对于一些异型工件，由于结构不规则，如果采用常规的夹具，贴合效果差，无法稳定的将其固定，因此并不适用。现有技术中，针对异型工件的夹持，通过设置具有弹性的夹持部，夹具夹持时，弹性的夹持部会根据工件结构发生形变，贴合更好，因此，能更稳固的夹持工件。但是现有的用于异型工件的夹具，在夹持时，夹爪的给进量很难确定，当给进量大时，容易造成工件某一部位变形，而给进量小时，又存在夹持不稳。

发明内容

有鉴于此，本申请一种异形工件的自适应夹紧装置，用以解决现有的自适应夹具无法精确给出夹爪的给进量，导致夹持不稳定的问题。具体方案为：

一种异形工件的自适应夹紧装置，包括：

扫描装置，用以获取待夹持异形工件的外部轮廓数据；

底座；

夹紧装置，设置于底座上，所述夹紧装置间隔设置有若干个，所述夹紧装置包括位于底座顶部的调节机构和夹持机构，以及位于底座底部的固定机构；

所述调节机构和所述固定机构分别对应安装在所述底座的上下两侧，所述调节机构和固定机构磁性连接，所述调节机构和固定机构在底座上同步运动，进行各调节机构之间的间距的调节，使各调节机构的连线形成的轮廓与待夹持异形工件的轮廓相匹配；

所述夹持机构安装在所述调节机构远离底座的一端；

采集装置，分别设置在所述夹持机构、调节机构以及固定机构上，用以获取夹持机构、调节机构、固定机构的位置信息；

控制装置，分别连接所述扫描装置、调节机构、夹持机构、固定机构以及采集装置。

优选的，所述调节机构包括从下到上依次设置的转动件、第一伸缩件和第二伸缩件；

所述转动件安装在所述底座上，且沿着所述底座的上表面旋转；

所述第一伸缩件的底端安装在所述转动件上，所述第一伸缩件的顶端安装有第二伸缩件；

所述第二伸缩件绕着所述第一伸缩件的顶端旋转，所述第二伸缩件与所述第一伸缩件之间设置有调节杆；

所述调节杆的两端分别连接在所述第一伸缩件和所述第二伸缩件的同一侧；

所述夹持机构安装在所述第二伸缩件背向所述第一伸缩件的一端。

优选的，所述第二伸缩件与所述第一伸缩件球铰。

优选的，所述夹持机构包括安装座、设置在安装座上的夹板、以及驱动组件；

所述驱动组件包括驱动机构和驱动杆；

所述驱动杆一端与所述第二伸缩件连接，所述驱动杆的另一端穿过安装座与所述驱动机构连接；

所述驱动机构与所述安装座的形状相匹配，分别为开口朝向待夹持异形工件的类U型结构；

所述安装座包括安装板以及设置在安装板上下两侧的固定板；

所述安装板安装在所述驱动杆的固定端；

所述固定板位于所述安装板的上下两侧，与安装板形成类似于U型的夹持口，所述固定板的一端分别铰接在所述安装板上，所述固定板的另一端分别安装有所述夹板；

所述驱动机构包括连接板、位于连接板上下两侧的驱动板；

所述连接板平行设置于所述安装板朝向夹持口的一侧，所述连接板安装在所述驱动杆远离所述第二伸缩件的一端；

所述驱动板的一端分别连接在所述连接板的上下两侧，所述驱动板的另一端分别与夹板活动连接。

优选的，所述夹板相对的一侧呈圆弧状。

优选的，所述夹板为空心夹板；

所述夹板上设置有若干吸盘组件；

所述吸盘组件包括连接柱和吸盘；

所述连接柱一端垂直连接在所述夹板内，所述连接柱的另一端穿过夹板伸出夹板朝向待夹持异形工件的一侧；

所述吸盘安装在所述连接柱伸出夹板的一侧。

所述连接柱为电动伸缩杆，所述连接柱的控制器分别与所述控制装置连接。

优选的，所述底座上下两侧分别对应设置有顶部圆形轨道和底部圆形轨道；

所述转动件安装在所述顶部圆形轨道内；

所述固定机构安装在所述底部圆形轨道内。

优选的，所述固定机构包括驱动电机、连杆以及电永磁磁盘，连杆的两端分别连接所述驱动电机的输出端和所述电永磁磁盘；

所述驱动电机安装在所述底座的底部的中心位置，所述驱动电机的输出端朝下设置；

所述连杆的两端分别连接所述驱动电机的输出端和所述电永磁磁盘；

所述电永磁磁盘滑动连接在底部圆形轨道上；

所述电永磁磁盘和驱动电机的控制器分别与所述控制装置连接。

优选的，所述夹紧装置至少设置有四个。

本申请能产生的有益效果包括：

本申请通过设置的扫描装置获取待夹持异形工件的轮廓信息，通过设置在夹紧装置上的采集装置获取各夹紧装置的初始位置，并将采集到的轮廓信息和初始位置反馈给控制装置，控制装置通过系统内部计算，得出夹紧装置中的调节机构相对于待夹持异形工件的相对位移，以及各夹持机构应开合的夹持角度，然后分别给出调节机构和夹持机构精确的给进量，并驱使调节机构和夹持机构进行相应的调节，使各夹持机构分布在待夹持异形工件的周侧、使夹持机构中的两个夹板刚好卡在待夹持异形工件对应位置的上下两侧，从而实现通过精确的给进量，对夹紧装置进行精确的调节，提高夹紧装置对待夹持异形工件的夹持的稳定性；

本申请通过设置的第一伸缩件，实现整个夹持机构高度的调节，通过设置第二伸缩件，实现夹持机构与待夹持异形工件之间距离的调节，通过设置驱动杆，实现夹持机构夹持角度的调节，从而实现对不同尺寸不同形状的待夹持异形工件的夹持；

本申请通过在各夹板上设置若干吸盘组件，各吸盘组件均由控制装置单独控制，实现各夹板的夹持面的弧度与待夹持异形工件的轮廓形状更加匹配，进一步提高了夹持的精确度和稳固性。

附图说明

图1为本申请一种实施方式中一种异形工件的自适应夹紧装置的结构示意图；

图2为本申请一种实施方式中一种异形工件的自适应夹紧装置的侧视图；

图3为本申请一种实施方式中一种异形工件的自适应夹紧装置的俯视图；

图4为本申请一种实施方式中一种异形工件的自适应夹紧装置中夹持机构的结构示意图；

图5为本申请一种实施方式中一种异形工件的自适应夹紧装置中固定机构、转动件与底座的连接示意图；

图6为本申请一种实施方式中一种异形工件的自适应夹紧装置中底座的截面示意图；

图7为本申请一种实施方式中一种异形工件的自适应夹紧装置中底座的仰视图；

图8为本申请一种实施方式中一种异形工件的自适应夹紧装置的原理框架示意图。

部件和附图标记列表：

1-底座；2-顶部圆形轨道；3-转动件；4-第一伸缩件；5-调节杆；6-第二伸缩件；7-夹板；8-吸盘；9-固定板；10-驱动板；11-连接板；12-安装板；13-底部圆形轨道；14-电永磁磁盘；15-连杆；16-驱动电机；17-驱动杆；18-圆柱滑块。

具体实施方式

下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。

根据附图1-8所示的一种异形工件的自适应夹紧装置，包括：

扫描装置，用以获取待夹持异形工件的外部轮廓数据；

底座1；

夹紧装置，设置于底座上，所述夹紧装置间隔设置有若干个，所述夹紧装置包括位于底座顶部的调节机构和夹持机构，以及位于底座底部的固定机构；

所述调节机构和所述固定机构分别对应安装在所述底座的上下两侧，所述调节机构和固定机构磁性连接，所述调节机构和固定机构在底座上同步运动，进行各调节机构之间的间距的调节，使各调节机构的连线形成的轮廓与待夹持异形工件的轮廓相匹配；

所述夹持机构安装在所述调节机构远离底座的一端；

采集装置，分别安装在所述调节机构、固定机构、夹持机构以及固定机构上的电永磁磁盘上，在本申请中所述采集装置为定位器；

控制装置，分别连接所述扫描装置、调节机构和夹持机构。

进一步的，所述调节机构包括从下到上依次设置的转动件3、第一伸缩件4和第二伸缩件6；

所述转动件3安装在所述底座1上，且沿着所述底座1的上表面旋转；

所述第一伸缩件4的底端安装在所述转动件3上，所述第一伸缩件4的顶端安装有第二伸缩件6；

所述第二伸缩件6绕着所述第一伸缩件4的顶端旋转，所述第二伸缩件6与所述第一伸缩件4之间设置有调节杆5；

所述调节杆5分别连接所述第一伸缩件4和所述第二伸缩件6的同一侧。

在本申请中，第一伸缩件4和第二伸缩件6为电动液压杆，调节杆5为电动伸缩杆。

第一伸缩件4、第二伸缩件6、以及调节杆5的控制器分别与控制装置连接，通过控制装置分别控制第一伸缩件4、第二伸缩件6以及调节杆5的伸缩状态；第一伸缩件4的固定端通过螺栓/螺钉安装在转动件3上，随着转动件3在底座1上旋转。

第二伸缩件6安装在第一伸缩件4的伸缩端，通过第一伸缩件4的伸缩实现第二伸缩件6高度的调节。

由于第二伸缩件6的固定端球铰在第一伸缩件4的伸缩端，且第二伸缩件6和第一伸缩件4的同一侧设置有调节杆5，通过调节杆5的伸缩进行第二伸缩件6水平夹角的调节。

在本申请中，调节杆5的伸缩端铰接在所述第二伸缩件6的外壁，调节杆5的固定端安装在所述第一伸缩件4的外壁。

通过调节杆5的伸缩完成第二伸缩件6水平夹角的调整之后，通过第二伸缩件6自身的伸缩，进行安装在第二伸缩件6的伸缩端的夹持机构到第一伸缩件4的轴线的距离的调节，从而实现各夹持机构形成的夹持口与待夹持异形工件的轮廓的尺寸和大小相匹配。

进一步的，夹持机构安装在第二伸缩件6的伸缩端（即，所述第二伸缩件6背向所述第一伸缩件4的一端），所述夹持机构包括安装座、设置在安装座上的夹板以及驱动组件；

所述驱动组件包括驱动机构和驱动杆17；

所述驱动杆17一端与所述第二伸缩件6的伸缩端连接，所述驱动杆17的另一端穿过安装座与所述驱动机构连接，所述驱动杆17为电动伸缩杆，所述驱动杆17的控制器与所述控制装置连接。

所述驱动机构与所述安装座的形状相匹配，且开口朝向待夹持异形工件的一侧设置；

所述安装座包括安装板12，以及分别设置在安装板12上下两侧的固定板9；

所述安装板12安装在所述驱动杆17的固定端；

位于安装板12上下两侧的固定板9形成类似于U型的夹持口，所述固定板9的一端分别铰接在所述安装板12的上下两侧，所述固定板9的另一端分别安装有所述夹板7；

所述驱动机构包括连接板11、以及设置在连接板11上下两侧的驱动板10；

所述连接板11平行设置于所述安装板12朝向夹持口的一侧，所述连接板11安装在所述驱动杆17的驱动端（或伸缩端）；

驱动板10的一端分别铰接在所述连接板11的上下两侧，所述驱动板10的另一端分别与夹板7活动连接。

在本申请中通过驱动杆17的伸缩来实现同一夹紧装置中两个夹板7形成的开合角度的大小。

进一步的，所述夹板7相对的一侧呈圆弧状。

进一步的，所述夹板7为空心夹板，所述夹板7上设置有若干吸盘组件；

所述吸盘组件包括连接柱和吸盘8；

所述连接柱一端垂直连接在所述夹板7内，所述连接柱的另一端伸出夹板7，且位于夹板7朝向待夹持异形工件的一侧；

所述吸盘8安装在所述连接柱伸出夹板7的一侧。

所述连接柱为电动伸缩杆，所述连接柱的控制器分别与所述控制装置连接。

在本申请中，通过在各夹板7朝向夹持口的一侧设置若干吸盘组件，且各吸盘组件分别通过控制装置独立控制，通过控制各连接柱的伸缩，调节各吸盘8与待夹持异形工件之间的距离，使之与待夹持异形工件的夹持面的形状更加匹配，从而提高夹持的稳固性。

进一步的，所述底座上下两侧分别对应设置有顶部圆形轨道2和底部圆形轨道13；

所述转动件3与所述顶部圆形轨道2滑动连接；

固定机构包括驱动电机16、连杆15以及电永磁磁盘，连杆15的两端分别连接所述驱动电机16的输出端和所述电永磁磁盘；连杆15为伸缩杆。

电永磁磁盘滑动连接在底部圆形轨道上，电永磁磁盘和驱动电机16的控制器分别与所述控制装置连接；

所述电永磁磁盘14与所述底部圆形轨道13滑动连接，在本申请中，转动件3与固定机构一一对应设置，转动件3在顶部圆形轨道上滑动通过电永磁磁盘14来实现。其中电永磁磁盘14、连杆15、驱动电机16以及转动件3一一对应。在本申请的一个实施例中，驱动电机16设置有四个，四个驱动电机16围绕底座底部的中心均匀设置。四个驱动电机16分别安装在底座的底部。驱动电机16转动，连杆15绕着驱动电机16的输出轴在底座1上旋转，此时电永磁磁盘14在底部圆形滑轨内旋转，而转动件3与电永磁磁盘14磁性吸附随着电永磁磁盘14同步滑动；

在本申请的一个实施例中，转动件3和电永磁磁盘14分别与顶部圆形轨道2和底部圆形轨道的滑动连接，通过设置在转动件3底部和电永磁磁盘14顶部的圆柱滑块18来实现；

所述圆柱滑块18分别连接在所述转动件3的底部和电永磁磁盘14的顶部，所述圆柱滑块18的直径与顶部圆形轨道2和底部圆形轨道13的截面尺寸相匹配，所述圆柱滑块18分别滑动连接在所述顶部圆形轨道2底部圆形轨道13内；

进一步的，所述转动件和所述固定机构为磁性部件。

所述电永磁磁盘14和所述转动件3磁性连接，当转动件3滑动到顶部圆形轨道2的合适位置后，电永磁磁盘14和转动件3进行磁性吸附实现将转动件3固定在所述顶部圆形轨道2内。

转动件3的控制器分别与控制装置连接；

为提高对待夹持异形工件夹持的稳定性，在本申请中至少设置有四个所述夹紧装置。

在本申请中，首先，记录各个夹紧装置相对于扫描装置的初始位置信息（具体以转动件3的中心为参考点），扫描装置获取待夹持异形工件的轮廓扫描数据，然后将获取的轮廓扫描数据和夹紧装置的初始位置信息传输给控制装置；控制装置根据轮廓扫描数据构建出待夹持异形工件的三维立体轮廓模型、控制装置根据各夹紧装置的初始位置信息构建出各夹紧装置形成的夹持口的三维轮廓信息；然后，通过比对构建出的待夹持异形工件的三维立体轮廓模型和夹紧装置形成的夹持口的三维轮廓信息的三维坐标位移，计算出各夹紧装置应该调节的距离（包括竖直方向和水平方向的距离）、角度（这里主要是指同一夹持机构中的两个夹板形成的开合角度），以及各夹紧装置所匹配的轮廓（具体为通过调节各夹板上各连接柱的伸缩距离，使同一夹板上的吸盘形成的夹持面与待夹持异形工件的外廓面相匹配），从而分别计算出转动件3的旋转角度、第一伸缩件4的伸缩距离、第二伸缩件6的水平夹角（通过控制调节杆5的伸缩距离来实现）、各个夹持机构形成的口径的大小（通过控制第二伸缩件6的距离来实现）、同一夹持机构中两个夹板7的开合角度、以及同一夹板7上各吸盘应伸缩距离，最终完成对待夹持异形工件的夹持。

在本申请中，进行夹持之前，首先进行“归零”状态，即第一伸缩件、第二伸缩件，调节杆、驱动杆以及连接柱均处于未伸长状态，两个夹板7相互平行，第一伸缩件和第二伸缩件垂直，夹紧装置的初始位置信息的获取通过安装在第一伸缩件4上的第一定位器来实现，两个夹板7形成的夹持的开合角度通过设置在两个夹板7上的第二定位器来实现，电永磁磁盘14上安装有第三定位器，其中第一定位器、第二定位器和第三定位器分别与所述控制装置连接；

在本申请中，底座1的底部设置有支腿，支腿位于底部圆形轨道13的外侧，支腿固定连接在底座1上，支腿的高度大于电永磁磁盘14的整体厚度。

在本申请的一个实施例中，控制装置为微控制器；扫描装置为光学扫描式轮廓测量仪；转动件3为自动电动转盘；转动件3壳体和圆柱滑块18均为磁性材质。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (6)

1.一种异形工件的自适应夹紧装置，其特征在于，包括：

扫描装置，用以获取待夹持异形工件的外部轮廓数据；

底座；

夹紧装置，设置于底座上，所述夹紧装置间隔设置有若干个，所述夹紧装置包括位于底座顶部的调节机构和夹持机构，以及位于底座底部的固定机构；

所述调节机构和所述固定机构分别对应安装在所述底座的上下两侧，

所述调节机构和固定机构磁性连接，所述调节机构和固定机构在底座上同

步运动，进行各调节机构之间间距的调节，使各调节机构的连线形成的轮廓与待夹持异形工件的轮廓相匹配；

所述夹持机构安装在所述调节机构远离底座的一端；

采集装置，分别设置在所述夹持机构、调节机构以及固定机构上，用以获取夹持机构、调节机构、固定机构的位置信息；

控制装置，分别连接所述扫描装置、调节机构、夹持机构、固定机构

以及采集装置；

所述调节机构包括从下到上依次设置的转动件、第一伸缩件和第二伸缩件；

所述转动件安装在所述底座上，且沿着所述底座的上表面旋转；

所述第一伸缩件的底端安装在所述转动件上，所述第一伸缩件的顶端安装有第二伸缩件；

所述第二伸缩件绕着所述第一伸缩件的顶端旋转，所述第二伸缩件与所述第一伸缩件之间设置有调节杆；

所述调节杆的两端分别连接在所述第一伸缩件和所述第二伸缩件的同一侧；

所述夹持机构安装在所述第二伸缩件背向所述第一伸缩件的一端，所述夹持机构包括安装座、设置在安装座上的夹板、以及驱动组件；

所述驱动组件包括驱动机构和驱动杆；

所述驱动杆一端与所述第二伸缩件连接，所述驱动杆的另一端穿过安装座与所述驱动机构连接；

所述驱动机构与所述安装座的形状相匹配，分别为开口朝向待夹持异形工件的类U型结构；

所述安装座包括安装板以及设置在安装板上下两侧的固定板；

所述安装板安装在所述驱动杆的固定端；

所述固定板位于所述安装板的上下两侧，与安装板形成类似于U型的夹持口，所述固定板的一端分别铰接在所述安装板上，所述固定板的另一端分别安装有所述夹板；

所述驱动机构包括连接板、位于连接板上下两侧的驱动板；

所述连接板平行设置于所述安装板朝向夹持口的一侧，所述连接板安装在所述驱动杆远离所述第二伸缩件的一端；

所述驱动板的一端分别连接在所述连接板的上下两侧，所述驱动板的另一端分别与夹板活动连接；

所述固定机构包括驱动电机、连杆以及电永磁磁盘，连杆的两端分别连接所述驱动电机的输出端和所述电永磁磁盘；

所述驱动电机安装在所述底座的底部的中心位置，所述驱动电机的输出端朝下设置；

所述底座上下两侧分别对应设置有顶部圆形轨道和底部圆形轨道；

所述转动件安装在所述顶部圆形轨道内；

所述固定机构安装在所述底部圆形轨道内。

2.根据权利要求1所述的一种异形工件的自适应夹紧装置，其特征在于，所述第二伸缩件与所述第一伸缩件球铰。

3.根据权利要求1所述的一种异形工件的自适应夹紧装置，其特征在于，所述夹板相对的一侧呈圆弧状。

4.根据权利要求1所述的一种异形工件的自适应夹紧装置，其特征在于，所述夹板为空心夹板；

所述夹板上设置有若干吸盘组件；

所述吸盘组件包括连接柱和吸盘；

所述连接柱一端垂直连接在所述夹板内，所述连接柱的另一端穿过夹板伸出夹板朝向待夹持异形工件的一侧；

所述吸盘安装在所述连接柱伸出夹板的一侧；

所述连接柱为电动伸缩杆，所述连接柱的控制器分别与所述控制装置连接。

5.根据权利要求1所述的一种异形工件的自适应夹紧装置，其特在于，所述电永磁磁盘滑动连接在底部圆形轨道上；

所述电永磁磁盘和驱动电机的控制器分别与所述控制装置连接。

6.根据权利要求1所述的一种异形工件的自适应夹紧装置，其特征

在于，所述夹紧装置至少设置有四个。