非標(biāo)件數(shù)控柔性工裝夾具模塊的制作方法

本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工中的裝夾定位裝置，特別涉及一種非標(biāo)件數(shù)控柔性工裝夾具模塊。

背景技術(shù)：

目前，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)制造中除標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件之外，還存在大量的非標(biāo)構(gòu)件，單件、小批量、特殊的非標(biāo)構(gòu)件正逐漸成為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)新的生產(chǎn)需求，非標(biāo)件的制造加工精度和質(zhì)量直接影響著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。在這種需求下，要求工裝夾具設(shè)備具有更好的柔性，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、降低生產(chǎn)成本，所以，按單一、普通品種設(shè)計(jì)專用夾具的方法已不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求，而組合式柔性工裝夾具正是適應(yīng)這一生產(chǎn)需求的多功能工裝設(shè)備。它對(duì)縮短工藝裝備的設(shè)計(jì)、制造周期，以及產(chǎn)品換型后對(duì)原有工裝夾具延續(xù)使用起到至關(guān)重要的作用。

目前已有的大多數(shù)柔性?shī)A具裝置，無論待加工件有任何改變，夾具本身是通過外部設(shè)備（如機(jī)器人）或人工來實(shí)現(xiàn)重構(gòu)的，沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)夾具的直接數(shù)字控制，因此裝夾定位的精度將受到外部設(shè)備控制精度或人為操作因素的限制，無法滿足高精度定位的需求，針對(duì)這一缺陷，有必要設(shè)計(jì)一種可應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)控的非標(biāo)件新型夾具，以符合現(xiàn)代生產(chǎn)模式，為柔性制造系統(tǒng)開發(fā)新產(chǎn)品提供有效的手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種非標(biāo)件數(shù)控柔性工裝夾具模塊，該夾具可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，從而滿足不同形狀非標(biāo)件的高精度裝夾定位，以解決現(xiàn)有工裝夾具重構(gòu)效率低、定位精度不高的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種非標(biāo)件數(shù)控柔性工裝夾具模塊，包括若干標(biāo)準(zhǔn)夾具模塊，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)夾具模塊包括電機(jī)1和一個(gè)四伸縮桿機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述四伸縮桿機(jī)構(gòu)由四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的單伸縮桿機(jī)構(gòu)組成，每個(gè)單伸縮桿機(jī)構(gòu)均包括伸縮桿4、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2和動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)3，所述四個(gè)單伸縮桿機(jī)構(gòu)呈兩行兩列分布，其中一列的兩個(gè)單伸縮桿機(jī)構(gòu)中的伸縮桿與電機(jī)1連接由電機(jī)1直接驅(qū)動(dòng)，另一列的兩個(gè)單伸縮桿機(jī)構(gòu)中的伸縮桿由電機(jī)1通過動(dòng)力傳送圓軸驅(qū)動(dòng)，使得各伸縮桿能夠沿各自的X、Y軸方向獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，共控制8個(gè)不同運(yùn)動(dòng)。

所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2由兩部分組成，一部分由一根螺紋軸5控制伸縮桿4沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)，另一部分由一根方軸9連同一套蝸輪裝置控制伸縮桿4沿X方向運(yùn)動(dòng)。

所述伸縮桿4安裝在一個(gè)由螺紋軸5驅(qū)動(dòng)的支撐板6上，伸縮桿4上有外螺紋，與蝸輪軸7上的內(nèi)螺紋相嚙合，所述蝸輪軸7緊密配合在蝸輪8上，蝸輪8由安裝在方軸9上的蝸桿10驅(qū)動(dòng)。

所述蝸輪軸5上安裝推力軸承11用于抵抗夾持時(shí)的反作用力。

所述方軸9和螺紋軸5均由電機(jī)1通過動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)3獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。

所述動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)3包括動(dòng)力傳遞系統(tǒng)、軸變換系統(tǒng)和離合系統(tǒng)。

所述動(dòng)力傳遞系統(tǒng)包括一個(gè)主動(dòng)輪12、一個(gè)惰輪13和六個(gè)面輪，電機(jī)軸通過軸套14延伸，主動(dòng)輪12固定安裝在軸套14上，面輪三15固定在惰輪軸上，面輪四16、面輪五17、面輪六18、面輪七19、面輪八20分別安裝在該列伸縮桿的四根驅(qū)動(dòng)軸和動(dòng)力傳送圓軸上，當(dāng)面輪三15與面輪四16、面輪五17、面輪六18、面輪七19、面輪八20中的一個(gè)相嚙合時(shí)，電機(jī)1的動(dòng)力將傳輸?shù)较鄧Ш厦孑喫鶎?duì)應(yīng)的軸；

所述軸變換系統(tǒng)包括兩個(gè)面輪、一個(gè)惰輪臂21和一個(gè)球頭銷22，其中面輪一23安裝在軸套14上，面輪二24安裝在惰輪臂21的一端，當(dāng)面輪一23和面輪二24相嚙合時(shí)，惰輪臂21旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到被選軸的位置，由球頭銷22限定惰輪臂21繼續(xù)運(yùn)動(dòng)；

所述離合系統(tǒng)由一個(gè)離合臂25和兩個(gè)電磁閥開關(guān)組成，電磁開關(guān)A26用于驅(qū)動(dòng)離合臂25以推動(dòng)惰輪臂21施加力使面輪一23和面輪二24相嚙合，電磁開關(guān)B27用于驅(qū)動(dòng)離合臂25以推動(dòng)惰輪臂21施加力使面輪三15和被選軸所在面輪相嚙合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，可由本發(fā)明2個(gè)或多個(gè)相同結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)夾具模塊組裝成多伸縮桿柔性工裝夾具，多樣化的不同組合可以得到不同的夾具構(gòu)型，通過對(duì)各個(gè)伸縮桿的運(yùn)動(dòng)控制來固定工件表面，可以滿足實(shí)際不同形狀和尺寸非標(biāo)構(gòu)件的加工需求，因此具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性。同時(shí)伸縮桿由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，位置的改變可通過計(jì)算機(jī)對(duì)電機(jī)的編程控制直接來實(shí)現(xiàn)，無須外部設(shè)備和人工來操縱，因此具有高度的靈活性和準(zhǔn)確性。由此，本發(fā)明在確保工件的準(zhǔn)確定位的同時(shí)，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短工作時(shí)間，并最終提高工作效率。

附圖說明

圖1是多伸縮桿夾具模塊機(jī)械結(jié)構(gòu)總圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是圖1的右視圖。

圖4是伸縮桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。

圖5是圖4的俯視圖。

圖6是圖4的右視圖。

圖7是伸縮桿動(dòng)力傳遞系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。

圖8是圖7的左視圖。

圖9是伸縮桿軸變換系統(tǒng)和離合系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。

圖10是圖9的左視圖。

圖11是多伸縮桿夾具模塊應(yīng)用實(shí)例圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

本發(fā)明一種非標(biāo)件數(shù)控柔性工裝夾具模塊，可以由若干標(biāo)準(zhǔn)夾具模塊組合而成，根據(jù)實(shí)際工件的加工需求，2個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)夾具模塊可組裝成一套夾具。

其中，如圖1、圖2和圖3所示，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)夾具模塊包括電機(jī)1和一個(gè)四伸縮桿機(jī)構(gòu)，四伸縮桿機(jī)構(gòu)由四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的單伸縮桿機(jī)構(gòu)組成，每個(gè)單伸縮桿機(jī)構(gòu)均包括伸縮桿4、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2和動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)3，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2用于控制桿沿X、Y軸方向運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)3將電機(jī)1的動(dòng)力傳送到被選擇的桿軸，再由運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2完成運(yùn)動(dòng)。

四個(gè)單伸縮桿機(jī)構(gòu)呈兩行兩列分布，分L側(cè)和R側(cè)兩部分，其中L側(cè)的兩個(gè)單伸縮桿機(jī)構(gòu)中的伸縮桿4-1、4-2與電機(jī)1連接由電機(jī)1直接驅(qū)動(dòng)，R側(cè)的兩個(gè)單伸縮桿機(jī)構(gòu)中的伸縮桿4-3、4-4由電機(jī)1通過動(dòng)力傳送圓軸驅(qū)動(dòng)，使得各伸縮桿能夠沿各自的X、Y軸方向獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，共控制8個(gè)不同運(yùn)動(dòng)。伸縮桿的運(yùn)動(dòng)由控制計(jì)算機(jī)順序調(diào)節(jié)。

伸縮桿4的運(yùn)動(dòng)由其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)伸縮桿1沿X或Y軸兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2由兩部分組成，一部分由一根螺紋軸5控制伸縮桿4沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)，另一部分由一根方軸9連同一套蝸輪裝置控制伸縮桿4沿X方向運(yùn)動(dòng)。L側(cè)和R側(cè)各有4根軸（2根方軸、2根螺紋軸）作為伸縮桿4的驅(qū)動(dòng)軸。

具體地，如圖4、圖5和圖6所示，伸縮桿4上有外螺紋，與蝸輪軸7上的內(nèi)螺紋相嚙合，蝸輪軸7緊密配合在蝸輪8上，蝸輪8由安裝在方軸9上的蝸桿10驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方軸9，則蝸桿10將沿Y軸旋轉(zhuǎn)，使蝸輪8及其軸沿X軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)伸縮桿4沿X軸正向或反向運(yùn)動(dòng)。蝸輪軸5上安裝推力軸承11用于抵抗夾持時(shí)的反作用力。伸縮桿4安裝在一個(gè)由螺紋軸5驅(qū)動(dòng)的支撐板6上，當(dāng)螺紋軸5旋轉(zhuǎn)時(shí)，整個(gè)支撐板6帶動(dòng)伸縮桿4沿Y方向運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)伸縮桿4運(yùn)動(dòng)的方軸9和螺紋軸5均由電機(jī)1通過動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)3來獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。

動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)3分別安裝在L側(cè)和R側(cè)，包括動(dòng)力傳遞系統(tǒng)、軸變換系統(tǒng)和離合系統(tǒng)。L側(cè)的動(dòng)力直接由電機(jī)1提供，而R側(cè)的動(dòng)力則是由L側(cè)通過一根圓軸來傳輸，該圓軸為兩側(cè)共有。

具體地，如圖7和圖8所示，動(dòng)力傳遞系統(tǒng)包括一個(gè)主動(dòng)輪12、一個(gè)惰輪13和六個(gè)面輪，電機(jī)軸通過軸套14延伸，使得所有的部件都可以裝配其上。主動(dòng)輪12固定安裝在軸套14上，面輪三15固定在惰輪軸上，面輪四16、面輪五17、面輪六18、面輪七19、面輪八20分別安裝在該側(cè)伸縮桿的四根驅(qū)動(dòng)軸和動(dòng)力傳送圓軸上，當(dāng)面輪三15與面輪四16、面輪五17、面輪六18、面輪七19、面輪八20中的一個(gè)相嚙合時(shí)，電機(jī)1的動(dòng)力將傳輸?shù)较鄧Ш厦孑喫鶎?duì)應(yīng)的軸；動(dòng)力傳遞路徑的先后順序是：軸套14、主動(dòng)輪12、惰輪13、面輪三15、被選軸所在的面輪，本實(shí)例是面輪五17。

如圖9和圖10所示，軸變換系統(tǒng)包括兩個(gè)面輪、一個(gè)惰輪臂21和一個(gè)球頭銷22，其中面輪一23安裝在軸套14上，面輪二24安裝在惰輪臂21的一端，當(dāng)該側(cè)伸縮桿的4根驅(qū)動(dòng)軸上和傳送動(dòng)力的圓軸被選擇驅(qū)動(dòng)時(shí)，惰輪臂21旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到被選軸面輪二24的位置，惰輪臂21的一端與面輪二24相配合，而另一端與面輪三15相配合，而面輪三15固定在惰輪13上。電機(jī)1驅(qū)動(dòng)安裝在軸套14上的面輪一23，面輪一23和面輪二24相嚙合時(shí)，惰輪臂21將通過電機(jī)1旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到被選面輪的位置，球頭銷22限定惰輪臂21繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。

面輪之間的嚙合由離合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，離合系統(tǒng)由一個(gè)離合臂25和兩個(gè)電磁閥開關(guān)組成，電磁開關(guān)A26用于驅(qū)動(dòng)離合臂25以推動(dòng)惰輪臂21施加力使面輪一23和面輪二24相嚙合，電磁開關(guān)B27用于驅(qū)動(dòng)離合臂25以推動(dòng)惰輪臂21施加力使面輪三15和被選軸所在面輪相嚙合。

在圖11所示的一個(gè)實(shí)施應(yīng)用實(shí)例中，組合夾具是由3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)夾具模塊組成，同時(shí)可添加一套可快速釋放夾緊作動(dòng)器28，其中2個(gè)未安裝作動(dòng)器的夾具模塊29用于工件30的定位，安裝作動(dòng)器的夾具模塊31用于工件30的夾緊。所有系統(tǒng)都由可計(jì)算機(jī)控制，各模塊伸縮桿首先被驅(qū)動(dòng)到確定位置已固定的工件30表面，再啟動(dòng)作動(dòng)器28安全夾緊工件30，當(dāng)工件30中有任何變化時(shí)，通過改變伸縮桿的位置，組合夾具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重構(gòu)。