CN117798630A - 一种轴类零件的自动快换夹具以及快换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轴类零件的自动快换夹具以及快换方法，用于对已装配轴类零件进行柔性精准装夹。其结构主要有快换接头、串口接头、电磁阀、气缸、夹指、连接板、弹簧柱塞组成。通过快换接头可以转运此夹具并连接气源，其串口接头连接上位机进行通讯。由上位机控制其中一个电磁阀的开闭，从而控制其中一个气缸的运动，进而带动上夹指的运动，上夹指中安装三个弹簧柱塞。然后再由上位机控制另一个电磁阀的开闭，来控制另一个气缸的运动，进而带动下夹指的运动。从而实现对装配完成的轴类零件进行轴向装夹。
Description
技术领域
本发明属于自动化装配领域的精密装夹的快换夹具，尤其是与自动化设备进行配合使用。
背景技术
随着自动化工业的推进，采用自动化生产加工成为必然趋势，自动化代替人工生产，提高质量的同时，还可以提高生产效率，降低人工成本。夹具是用来固定零件，使其在正确的位置，以接受下一步工序加工。而有些零件装配完成以后，其精度较高，在夹取的过程中，对夹具的要求也随之提高。现有夹具的两个夹指大部分都是同时运行的，没有先后顺序，并且两个夹指一般都是相同的,夹指同时进行夹持，容易发生已装配零件位置的偏移与错位，降低装配精度。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种轴类零件的自动快换夹具以及快换方法，自动实现轴类零件位置的快速更换。
本发明解决技术的方案是：一种轴类零件的自动快换夹具，该快换夹具包括控制组件和运动组件；运动组件包括第一气缸、第二气缸、下夹指、上夹指；上夹指与下夹指成对安装，第一气缸用于驱动下夹指运动，第二气缸用于驱动下夹指运动，控制组件用于控制第一气缸、第二气缸；
抓取轴类零件时，上夹指用于将零件沿轴线下压，通过柔性部件压紧待装配零件之后，下夹指用于将零件的沿零件轴向上夹，上夹指和下夹指相互配合，对轴类零件进行轴向柔性夹持。
优选地，所述下夹指是个长形夹指，一端与第二气缸的活塞杆末端固定连接，另一端为台阶型结构，台阶底面用于托举零件，台阶的侧壁设有半圆柱状凹槽，用于轴类零件的定位。
优选地，所述上夹指为长形夹指，一端与第一气缸的活塞杆末端固定连接，另一端为凸出来的凸台，凸台下表面有三个向下开口的螺纹孔，三个螺纹孔内安装相同的弹簧柱塞，用于轴向零件的柔性夹持。
优选地，三个螺纹孔中心点位于同一个圆上，呈120°均匀分布。
优选地，所述运动组件还包括第一气缸调速阀、第二气缸调速阀、第三气缸调速阀、第四气缸调速阀；
第一气缸调速阀，用于控制第一气缸伸出的速度，第二气缸调速阀，用于控制第一气缸收缩的速度；
第三气缸调速阀，用于控制第二气缸伸出的速度，第四气缸调速阀，用于控制第一气缸收缩的速度。
优选地，所述控制组件包括快换接头、快换串口连接器、串口、第一电磁阀、第二电磁阀；
快换接头，用于对外连接机械臂，并为第一气缸、第二气缸提供气源；
快换串口连接器与串口连接，构成串口通信链路，用于与上位机完成通讯；
第一电磁阀，由上位机控制，用于控制第一气缸的开关；
第二电磁阀、由上位机控制，用于控制第二气缸的开关。
优选地，所述控制组件还包括第一磁性开关感应线、第二磁性开关感应线、第三磁性开关感应线、第四磁性开关感应线；
第一磁性开关感应线安装在第一气缸上，用于检测第一气缸打开时是否运行到位；
第二磁性开关感应线，安装在第一气缸上，用于检测第一气缸闭合时是否运行到位。
第三磁性开关感应线，安装在第二气缸上。用于检测第二气缸打开时是否运行到位。
第四磁性开关感应线，安装在第二气缸上。用于检测第二气缸闭合时是否运行到位。
优选地，所述轴类零件为装配好的轴类零件，包括两个同轴装配的部件，且其中一个部件可以进行硬接触，另一个不能受较大压力，需要柔性夹持。
基于上述快换夹具，本发明还提供了一种轴类零件的自动快换方法，该方法包括如下步骤：
控制第二气缸处于打开状态，第一气缸处于闭合状态，此时上夹指与下夹指的开口最大；
通过机械臂带动此夹具运行到被夹取零件的位置，被夹取零件位于上夹指和下夹指之间；
控制第一气缸处于打开状态，驱动上夹指靠近被夹取零件，直到上夹指上的弹簧柱塞与待夹取零件接触，并处于压缩状态，实时检测第一气缸的运行状态并反馈至上位机；
上位机判断第一气缸打开状态运行到位之后，控制第二气缸处于闭合状态，实时检测第二气缸的运行状态并反馈至上位机；
上位机判断到第二气缸运行到位之后，完成零件的夹取。
由机械臂将夹着零件的快换夹具，运行到下一步工序的位置；
控制第二气缸处于打开状态，实时监测第二气缸(的运行状态反馈到上位机；
上位机判断第二气缸运行到位之后，控制第一气缸处于闭合状态，实时监测第一气缸的运行状态反馈到上位机；
上位机判断第一气缸运行到位之后，完成零件的位置更换。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)、本发明采用气缸带动夹指运行，进行对零件的夹持，相比于传统夹具，此快换夹具，实现了夹指的先后夹持顺序，有利于精准夹持零件。
(2)、本发明采用一个夹指上装有弹簧柱塞，另一个夹指设计成有圆弧形凹面，对实现了对零件的精准柔性夹持。
附图说明
图1是本发明实施例一种适用于自动化精密装夹的快换夹具的结构示意图。
图2(a)是本发明实施例的自动化精密装夹的快换夹具主视图。
图2(b)是本发明实施例的自动化精密装夹的快换夹具左视图。
图3是本发明实施例的上夹指的位置和放大图。
图4是本发明实施例的自动化精密装夹的快换夹具俯视图。
图5是本发明实施例的自动化精密装夹的快换夹具夹指示意图。
图6是本发明实施例的自动化精密装夹的快换夹具夹取零件的过程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。请参阅图1，图1是本发明一种适用于自动化精密装夹的快换夹具的结构示意图，从图1可以看出，本发明提供了一种适用于自动化精密装夹的快换夹具，该快换夹具包括控制组件和运动组件；控制部分与运动部分都装配在第一连接板4和第二连接板13上。
如图2(a)、图2(b)所示，运动组件包括第一气缸12、第二气缸9、下夹指10、上夹指11；上夹指11与下夹指10成对安装，第一气缸12用于驱动下夹指11运动，第二气缸9用于驱动下夹指10运动，控制组件用于控制第一气缸12、第二气缸9；第二连接板13通过螺栓固定在第一连接板4的下侧。第一气缸12与第二气缸9固定在连接板13的同一侧。下夹指10通过螺栓连接固定在气缸9上，上夹指11通过螺栓连接固定在第一气缸12上。
如图3所示抓取轴类零件时，上夹指11用于将零件沿轴线下压，通过柔性部件压紧待装配零件之后，下夹指10用于将零件的沿零件轴向上夹，上夹指11和下夹指10相互配合，对轴类零件进行轴向柔性夹持。
如图4所示，所述下夹指10是个长形夹指，一端与第二气缸9的活塞杆末端固定连接，另一端为台阶型结构，台阶底面用于托举零件，台阶的侧壁设有半圆柱状凹槽，用于轴类零件的定位。
所述上夹指11为长形夹指，一端与第一气缸12的活塞杆末端固定连接，另一端为凸出来的凸台，凸台下表面有三个向下开口的螺纹孔，三个螺纹孔内安装相同的弹簧柱塞14，用于轴向零件的柔性夹持。
优选地，三个螺纹孔中心点位于同一个圆上，呈120°均匀分布。
优选地，所述运动组件还包括第一气缸调速阀7-1、第二气缸调速阀7-2、第三气缸调速阀7-3、第四气缸调速阀7-4；
第一气缸调速阀7-1，用于控制第一气缸12伸出的速度，第二气缸调速阀7-2，用于控制第一气缸12收缩的速度；
第三气缸调速阀7-3，用于控制第二气缸9伸出的速度，第四气缸调速阀7-4，用于控制第一气缸9收缩的速度。
第一气缸调速阀7-1、第二气缸调速阀7-2固定在第一气缸12上；
第三气缸调速阀7-3、第四气缸调速阀7-4固定在第二气缸9上；
如图4所示，所述控制组件包括快换接头1、快换串口连接器2、串口3、第一电磁阀5、第二电磁阀6；快换接头1、快换串口连接器2和串口3通过螺栓固定在第一连接板4的上侧，第一电磁阀5和第二电磁阀6通过螺栓固定在第一连接板4的下侧。
快换接头1，用于对外连接机械臂，并连接气源，为第一气缸12、第二气缸9提供气源；
快换串口连接器2与串口3连接，构成串口通信链路，用于与上位机完成通讯；
第一电磁阀5，由上位机控制，用于控制第一气缸12的开关，上位机通过串口3通讯控制第一电磁阀5和第二电磁阀6，实现第一气缸9、第二气缸12的开闭。
第二电磁阀6、由上位机控制，用于控制第二气缸9的开关；
优选地，所述控制组件还包括第一磁性开关感应线8-1、第二磁性开关感应线8-2、第三磁性开关感应线8-3、第四磁性开关感应线8-4；
第一磁性开关感应线8-1安装在第一气缸12上，用于检测第一气缸12打开时是否运行到位；
第二磁性开关感应线8-2，安装在第一气缸12上，用于检测第一气缸12闭合时是否运行到位。
第三磁性开关感应线8-3，安装在第二气缸9上。用于检测第二气缸9打开时是否运行到位。
第四磁性开关感应线8-4，安装在第二气缸9上。用于检测第二气缸9闭合时是否运行到位。
快换串口连接器2和串口3是连在一起的，且快换串口连接器2是接触式连接的，在夹具需要进行夹取零件时，其快换串口连接器2与其他运动装置的串口自动连接，从而与上位机完成通讯。
优选地，所述轴类零件为装配好的轴类零件，包括两个同轴装配的部件，且其中一个部件可以进行硬接触，另一个不能受较大压力，需要柔性夹持。
所述的一种适用于自动化精密装夹的快换夹具是与其他的运行机构如机械臂一起使用的。此快换夹具可以是机械臂的快换夹具，也可以是其他运行机构的快换夹具，可以对轴类零件进行夹取，也可以夹取其他类零件。以机械臂为例，其快换接头1是可以与机械臂相互连接的，且通过快换接头1可以接通气源。快换串口连接器2和串口3可以完成与上位机的通讯。接通气源并完成与上位机的通讯之后，进一步的，可以是使用此夹具。
如图6所示，基于上述快换夹具，本发明还提供了一种适用于自动化精密装夹的快换方法，该方法包括如下步骤：
通过第一电磁阀5和第二电磁阀6，控制第二气缸9处于打开状态，第一气缸12处于闭合状态，此时上夹指11与下夹指10的开口最大；
通过机械臂带动此夹具运行到被夹取零件的位置，被夹取零件位于上夹指11和下夹指10之间；
控制第一气缸12处于打开状态，驱动上夹指11靠近被夹取零件，直到上夹指11上的弹簧柱塞14与待夹取零件接触，并处于压缩状态，实时检测第一气缸12的运行状态并反馈至上位机；可以由第一磁性开关感应线8-1反馈第一气缸12的运行状态是否到位。
上位机判断第一气缸12打开状态运行到位之后，控制第二气缸9处于闭合状态，实时检测第二气缸的运行状态并反馈至上位机；可以由第四磁性开关感应线8-4反馈气缸的运行状态是否到位。
上位机判断到第二气缸9运行到位之后，完成零件的夹取；
由机械臂将夹着零件的快换夹具，运行到下一步工序的位置；
控制第二气缸9处于打开状态，实时监测第二气缸9的运行状态反馈到上位机；可以由第三磁性开关感应线8-3反馈气缸的运行状态是否到位。
上位机判断第二气缸9运行到位之后，控制第一气缸12处于闭合状态，实时监测第一气缸12的运行状态反馈到上位机；可以由第二磁性开关感应线8-2反馈气缸的运行状态是否到位。
上位机判断第一气缸12运行到位之后，完成零件的位置更换。
综上，本发明所提供的夹具对零件的夹取是由两个气缸进行配合完成的。其中一个气缸运行到位之后，反馈到上位机，上位机再控制另一个气缸进行运动，且控制气缸开闭的电磁阀，也装在此快换夹具上。
夹指对零件的夹取过程有先后顺序，是上夹指11先下压，压住零件，然后下夹指10再上夹，对零件完成装夹。已经完成装配的零件放在料盘架子上，由上夹指先压住零件，固定其位置，然后由下夹指缓慢抬起上夹，有先后顺序的夹取，可以保持已装配零件的装配精度。
此快换夹具可以是机械臂的快换夹具，也可以是其他运行机构的快换夹具，可以对轴类零件进行夹取，也可以夹取其他类零件。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种轴类零件的自动快换夹具，其特征在于包括控制组件和运动组件；运动组件包括第一气缸(12)、第二气缸(9)、下夹指(10)、上夹指(11)；上夹指(11)与下夹指(10)成对安装，第一气缸(12)用于驱动下夹指(11)运动，第二气缸(9)用于驱动下夹指(10)运动，控制组件用于控制第一气缸(12)、第二气缸(9)；
抓取轴类零件时，上夹指(11)用于将零件沿轴线下压，通过柔性部件压紧待装配零件之后，下夹指(10)用于将零件的沿零件轴向上夹，上夹指(11)和下夹指(10)相互配合，对轴类零件进行轴向柔性夹持。
2.根据权利要求1所述的一种轴类零件的自动快换夹具，其特征在于，所述下夹指(10)是个长形夹指，一端与第二气缸(9)的活塞杆末端固定连接，另一端为台阶型结构，台阶底面用于托举零件，台阶的侧壁设有半圆柱状凹槽，用于轴类零件的定位。
3.根据权利要求1所述的一种轴类零件的自动快换夹具，其特征在于，所述上夹指(11)为长形夹指，一端与第一气缸(12)的活塞杆末端固定连接，另一端为凸出来的凸台，凸台下表面有三个向下开口的螺纹孔，三个螺纹孔内安装相同的弹簧柱塞(14)，用于轴向零件的柔性夹持。
4.根据权利要求3所述的一种轴类零件的自动快换夹具，其特征在于，三个螺纹孔中心点位于同一个圆上，呈120°均匀分布。
5.根据权利要求1所述的一种轴类零件的自动快换夹具，其特征在于所述运动组件还包括第一气缸调速阀(7-1)、第二气缸调速阀(7-2)、第三气缸调速阀(7-3)、第四气缸调速阀(7-4)；
第一气缸调速阀(7-1)，用于控制第一气缸(12)伸出的速度，第二气缸调速阀(7-2)，用于控制第一气缸(12)收缩的速度；
第三气缸调速阀(7-3)，用于控制第二气缸(9)伸出的速度，第四气缸调速阀(7-4)，用于控制第一气缸(9)收缩的速度。
6.根据权利要求1所述的一种轴类零件的自动快换夹具，其特征在于，所述控制组件包括快换接头(1)、快换串口连接器(2)、串口(3)、第一电磁阀(5)、第二电磁阀(6)；
快换接头(1)，用于对外连接机械臂，并为第一气缸(12)、第二气缸(9)提供气源；
快换串口连接器(2)与串口(3)连接，构成串口通信链路，用于与上位机完成通讯；
第一电磁阀(5)，由上位机控制，用于控制第一气缸(12)的开关；
第二电磁阀(6)、由上位机控制，用于控制第二气缸(9)的开关。
7.根据权利要求1所述的一种轴类零件的自动快换夹具，其特征在于，所述控制组件还包括第一磁性开关感应线(8-1)、第二磁性开关感应线(8-2)、第三磁性开关感应线(8-3)、第四磁性开关感应线(8-4)；
第一磁性开关感应线(8-1)安装在第一气缸(12)上，用于检测第一气缸(12)打开时是否运行到位；
第二磁性开关感应线(8-2)，安装在第一气缸(12)上，用于检测第一气缸(12)闭合时是否运行到位；
第三磁性开关感应线(8-3)，安装在第二气缸(9)上，用于检测第二气缸(9)打开时是否运行到位；
第四磁性开关感应线(8-4)，安装在第二气缸(9)上，用于检测第二气缸(9)闭合时是否运行到位。
8.根据权利要求1所述的一种轴类零件的自动快换夹具，其特征在于，所述轴类零件为装配好的轴类零件，包括两个同轴装配的部件，且其中一个部件可以进行硬接触，另一个不能受较大压力，需要柔性夹持。
9.基于权利要求7所述快换夹具的一种轴类零件的自动快换方法，其特征在于包括如下步骤：
控制第二气缸(9)处于打开状态，第一气缸(12)处于闭合状态，此时上夹指(11)与下夹指(10)的开口最大；
通过机械臂带动此夹具运行到被夹取零件的位置，被夹取零件位于上夹指(11)和下夹指(10)之间；
控制第一气缸(12)处于打开状态，驱动上夹指(11)靠近被夹取零件，直到上夹指(11)上的弹簧柱塞(14)与待夹取零件接触，并处于压缩状态，实时检测第一气缸(12)的运行状态并反馈至上位机；
上位机判断第一气缸(12)打开状态运行到位之后，控制第二气缸(9)处于闭合状态，实时检测第二气缸的运行状态并反馈至上位机；
上位机判断到第二气缸(9)运行到位之后，完成零件的夹取。
10.根据权利要求9所述的一种轴类零件的自动快换方法，其特征在于还包括如下步骤：
由机械臂将夹着零件的快换夹具，运行到下一步工序的位置；
控制第二气缸(9)处于打开状态，实时监测第二气缸(9的运行状态反馈到上位机；
上位机判断第二气缸(9)运行到位之后，控制第一气缸(12)处于闭合状态，实时监测第一气缸(12)的运行状态反馈到上位机；
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