CN107253139B - 应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法。所述夹持装置可以准确的在五金钳类工具磨削过程中对五金钳类工具进行夹持旋转动作，并且使得五金钳类工具的旋转中心稳定在几何中心线上，旋转合适的角度后，将加工工件安放至感知定位夹紧综合体上，然后再进行相应表面的磨削工作。尤其是对于尖嘴钳，进行周期性旋转动作，磨削尖嘴钳的类圆锥表面。

Description

应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及五金钳类工具的加工生产领域，具体涉及一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法。

背景技术

欧美国家因为文化差异、生活习惯以及社会***成本等原因，对各类五金工具的数量和质量的需求不断的增加；金砖四国等新兴高速发展中国家，特别是中国的长期高速发展，使得五金工具的需求呈现持续高速增长的态势。五金钳类工具从原料到成品通常需要锻外形、铣刀口、钻铰链孔、铆钉固定、表面热处理、磨削表面、套皮套等多个步骤才能制成外表光泽坚硬的五金钳类工具。

现在人口红利消耗殆尽的今天，五金工具的加工工艺还是非常的落后，大量依赖人工，加工工艺还是传统手工和部分工艺半自动化的生产相结合的方式，这种生产方式和工艺，对作业人员要求高，培训周期长，作业效率较低，加工环境对工人健康危害较大，而且磨削产生的粉尘，在一定条件下，容易产生***等灾难性安全事故，尤其是这与中国制造业2025和工业4.0标准的要求相距甚远。因此，设计完成一套具有柔性的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备意义重大。

由于我国制造水平还不是特别高，生产的五金钳类工具的把手对称度不高，使得在自动化磨削装备的研制上寻找基准点成为难以突破的鸿沟。

发明内容

发明目的：为了克服上述问题，本发明提供一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法。所述夹持装置可以准确的在五金钳类工具磨削过程中对五金钳类工具进行夹持旋转动作，并且使得五金钳类工具的中心稳定在中心线上，旋转合适的角度，安放至感知定位夹紧结合体上，进行相应表面的磨削工作。特别的对于尖嘴钳，进行周期性旋转动作，磨削尖嘴钳的类圆锥表面。

技术方案：

一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，用于五金钳类工具磨削工艺中需要旋转的磨削面夹持，包括用于夹持工件把手的夹持机构、用于驱动夹持机构在自身水平面内旋转的水平面内旋转机构；其中：所述夹持机构，包括夹持安装座、夹具、夹具驱动机构、夹具抱刹机构；夹具、夹具驱动机构、夹具抱刹机构分别安装在夹持安装座上；所述旋转驱动机构，包括旋转电机；所述旋转电机的动力输出端通过同步带轮传动机构与夹持安装座连接；所述夹持机构，在水平面内旋转机构的动力驱动下，在自身水平面内做旋转运动；所述夹具，在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件。

作为本发明的进一步改进，所述夹具包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口和右夹持钳口，左夹持钳口和右夹持钳口在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件。

作为本发明的进一步改进，所述的两块夹持钳口均为仿型钳口，并在各夹持钳口的夹持部安装有橡皮块。

作为本发明的进一步改进，所述夹具驱动机构，包括直线导轨、直线轴承壳、拉杆、驱动气缸；直线轴承壳有两个，分别为左直线轴承壳、右直线轴承壳，并间隔地安装在直线导轨上；直线导轨固定在夹持安装座上，左直线轴承壳通过拉杆与驱动气缸外壳相固定，右直线轴承壳与驱动气缸的活塞轴相固定；左夹持钳口与左直线轴承壳固定，右夹持钳口与右直线轴承壳固定；左夹持钳口和右夹持钳口在驱动气缸的动力驱动下，能够沿着直线导轨平移，且左夹持钳口与右夹持钳口的运动方向相反。

作为本发明的进一步改进，所述的夹具抱刹机构，包括抱刹气缸，抱刹滑杆；抱刹气缸垂直固定于夹持安装座的左侧安装板上，抱刹滑杆安装固定于左直线轴承壳的中心；在夹持机构完成夹持动作后，抱刹气缸顶出，卡住抱刹滑杆，制停夹持机构，完成抱刹动作。

作为本发明的进一步改进，夹持安装座上悬臂安装有夹持安装臂；旋转电机的机座以及同步带轮传动机构均安装在夹持安装臂，且旋转电机的动力输出端与同步带轮传动机构的动力输入端连接，同步带轮传动机构的动力输出端通过旋转主轴与夹持安装座连接；旋转主轴通过轴承安装在夹持安装臂上。

本发明的另一技术目的是提供一种应用于五金钳类工具磨削的夹持方法，包括以下步骤：(1)在五金钳类工具需要换面磨削时，启动夹持机构，夹持五金钳类工具；(2)根据待加工磨削面的位置需求，启动旋转机构，带动五金钳类工具旋转，直至五金钳类工具的待加工磨削面处于合适位置；(3)启动夹持机构，释放五金钳类工具，继续步骤(2)所调整的待加工磨削面的磨削加工。

进一步地，所述五金钳类工具为尖嘴钳，在采用磨削机构进行尖嘴钳的类圆锥表面的磨削加工时，与步骤(2)所述的启动旋转机构，带动五金钳类工具旋转同步进行，直至完成尖嘴钳的类圆锥表面的磨削加工。

进一步地，所述的夹持机构夹持五金钳类工具的具体运动过程如下：(1)若左夹持钳口先与五金钳类工具的左侧把手接触，承压达到预设值，则通过拉杆与左夹持钳口固定的驱动气缸外壳保持不动，驱动气缸活塞轴伸出，带动右夹持钳口前进，顶到五金钳类工具的右侧把手，此时五金钳类工具被驱动气缸带动的左、右夹持钳口牢牢固定；(2)若右夹持钳口先与五金钳类工具的右侧把手先接触，承压达到预设值，则与右夹持钳口固定的气缸活塞轴位置保持不动，气缸活塞轴伸出，导致气缸外壳向右运动，带动与拉杆连接的左直线轴承壳向右前进，带动左夹持钳口向右前进，顶到五金钳类工具的左侧把手，此时五金钳类工具被驱动气缸带动的夹持钳口左、右牢牢固定；之后抱刹气缸动作，伸出抱刹气缸的活塞轴，固定此时的位置。

根据上述的技术方案，相对于现有技术而言，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明所述的夹持装置，不仅能够通过夹具实现工件夹持，而且在工件的把手不完全对称的情况下，还能够对工件进行稳定准确的夹持，并且还能进行姿态调整，因此，可以满足复杂工件(五金钳类工具)在不同磨削工位上的磨削加工。

2、本发明采用气缸的往复运动，配合拉杆和直线轴承组成的机构对五金钳类工具进行夹持与释放；通过电机的转动，调整五金钳类工具的位置，以安放至不同工位的感知定位夹紧结合体或者进行周期性旋转，来对应不同的磨削装置，因此，本发明大大提高五金钳类工具后处理的自动化程度，节约成本，提高效率，提高可靠性。

附图说明

图1为五金钳类工具夹持装置结构示意图

图2为五金钳类工具夹持装置结构示意图

图3为五金钳类工具夹持装置的夹持机构结构图示意图

图4为五金钳类工具夹持装置的夹持机构结构图示意图

图中标号：1、夹持机构；2、旋转机构；3、旋转电机；4、同步带；5、同步带轮；6、夹持安装臂；7、旋转主轴；8、轴承；9、夹持安装座；10、左夹持钳口；11、右夹持钳口；12、橡皮块；13、直线导轨；14、直线轴承壳；15、拉杆；16、驱动气缸；17、抱刹气缸；18、抱刹滑杆。

具体实施方式

本发明公开了一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，用于五金钳类工具磨削工艺中需要旋转的磨削面夹持，包括用于夹持工件把手的夹持机构、用于驱动夹持机构在自身水平面内旋转的水平面内旋转机构；其中：

所述夹持机构，包括夹持安装座、夹具、夹具驱动机构、夹具抱刹机构；夹具、夹具驱动机构、夹具抱刹机构分别安装在夹持安装座上；所述旋转驱动机构，包括旋转电机；所述旋转电机的动力输出端通过同步带轮传动机构与夹持安装座连接。

所述夹持机构，在水平面内旋转机构的动力驱动下，在自身水平面内做旋转运动；所述夹具，在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件。

所述夹具包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口和右夹持钳口，左夹持钳口和右夹持钳口在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件。所述的两块夹持钳口均为仿型钳口，并在各夹持钳口的夹持部安装有橡皮块。

所述夹具驱动机构，包括直线导轨、直线轴承壳、拉杆、驱动气缸；直线轴承壳有两个，分别为左直线轴承壳、右直线轴承壳，并间隔地安装在直线导轨上；直线导轨固定在夹持安装座上，左直线轴承壳通过拉杆与驱动气缸外壳相固定，右直线轴承壳与驱动气缸的活塞轴相固定；左夹持钳口与左直线轴承壳固定，右夹持钳口与右直线轴承壳固定；左夹持钳口和右夹持钳口在驱动气缸的动力驱动下，能够沿着直线导轨平移，且左夹持钳口与右夹持钳口的运动方向相反。

所述的夹具抱刹机构，包括抱刹气缸，抱刹滑杆；抱刹气缸垂直固定于夹持安装座的左侧安装板上，抱刹滑杆安装固定于左直线轴承壳的中心；在夹持机构完成夹持动作后，抱刹气缸顶出，卡住抱刹滑杆，制停夹持机构，完成抱刹动作。

夹持安装座上悬臂安装有夹持安装臂；旋转电机的机座以及同步带轮传动机构均安装在夹持安装臂，且旋转电机的动力输出端与同步带轮传动机构的动力输入端连接，同步带轮传动机构的动力输出端通过旋转主轴与夹持安装座连接；旋转主轴通过轴承安装在夹持安装臂上。

一种应用于五金钳类工具磨削的夹持方法，包括以下步骤：(1)在五金钳类工具需要换面磨削时，启动夹持机构，夹持五金钳类工具；(2)根据待加工磨削面的位置需求，启动旋转机构，带动五金钳类工具旋转，直至五金钳类工具的待加工磨削面处于合适位置；(3)启动夹持机构，释放五金钳类工具，继续步骤(2)所调整的待加工磨削面的磨削加工。

所述五金钳类工具为尖嘴钳，在采用磨削机构进行尖嘴钳的类圆锥表面的磨削加工时，与步骤(2)所述的启动旋转机构，带动五金钳类工具旋转同步进行，直至完成尖嘴钳的类圆锥表面的磨削加工。

所述的夹持机构夹持五金钳类工具的具体运动过程如下：(1)若左夹持钳口先与五金钳类工具的左侧把手接触，承压达到预设值，则通过拉杆与左夹持钳口固定的驱动气缸外壳保持不动，驱动气缸活塞轴伸出，带动右夹持钳口前进，顶到五金钳类工具的右侧把手，此时五金钳类工具被驱动气缸带动的左、右夹持钳口牢牢固定；(2)若右夹持钳口先与五金钳类工具的右侧把手先接触，承压达到预设值，则与右夹持钳口固定的气缸活塞轴位置保持不动，气缸活塞轴伸出，导致气缸外壳向右运动，带动与拉杆连接的左直线轴承壳向右前进，带动左夹持钳口向右前进，顶到五金钳类工具的左侧把手，此时五金钳类工具被驱动气缸带动的夹持钳口左、右牢牢固定；之后抱刹气缸动作，伸出抱刹气缸的活塞轴，固定此时的位置。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

如图1至4所示，本发明所述的应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，包括用于夹持工件的夹持机构1、用于驱动夹持机构在自身水平面内旋转的的水平面内旋转机构2；其中：所述夹持机构，包括夹持安装座、安装在夹持安装座上的夹具驱动机构、安装在夹持安装座上的夹具抱刹机构；所述旋转驱动机构，包括旋转电机，所述旋转电机的动力输出端通过同步带与夹持安装座连接；所述夹持机构，在水平面内旋转机构的动力驱动下，在自身水平面内做旋转运动；所述夹具，在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够准确的夹持/释放工件。其中：

所述的旋转机构，如图1、图2所示，包括旋转电机3，同步带4，同步带轮5，夹持安装臂6，旋转主轴7、轴承8。旋转电机安装在夹持安装臂上。旋转主轴通过轴承固定在夹持安装臂上。旋转电机的动力输出端通过带轮传动机构驱动沿着夹持机构垂直方向放置的旋转主轴，进而带动夹持安装座旋转。带轮传动机构包括两个同步带轮，一个同步带轮固定在旋转电机的输出轴上，另一个同步带轮固定在旋转主轴7上，两个同步带轮之间由同步带4相连接，因此，旋转电机3的转动带动同步带轮转动，通过同步带的作用，带动其内的旋转主轴7转动，最终使得夹持机构转动。

所述夹持机构，如图3、图4所示，包括夹持安装座9、安装在夹持安装座上的夹具驱动机构以及夹具抱刹机构；其中：

所述夹具包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口10和右夹持钳口11，夹持钳口为仿型钳口，夹持钳口上安装有橡皮块12。

夹具驱动机构，如图3、图4所示，包括直线导轨13，直线轴承壳14，拉杆15，驱动气缸16；所述的左右两个夹持钳口分别固定在左右两个直线轴承壳上，直线轴承壳安装在直线导轨上，直线导轨固定于夹持安装座上，左直线轴承壳通过拉杆与驱动气缸外壳相固定，右直线轴承壳与驱动气缸的活塞轴相固定；左夹持钳口和右夹持钳口在驱动气缸的动力驱动下，均做左右运动；且左夹持钳口与右夹持钳口的运动方向相反。

夹具抱刹机构，如图3、图4所示，包括抱刹气缸17，抱刹滑杆18；抱刹气缸垂直固定于夹持安装座的左侧安装板上，抱刹滑杆安装固定于左直线轴承壳的中心。在驱动机构完成夹持动作后，抱刹气缸顶出，完成抱刹动作。

本发明的工作原理是：当感知定位夹紧结合体将工件运送到合适的位置，驱动气缸活塞轴伸出，由于虽然磨削好的五金钳的中心在中心线的位置，但是五金钳的把手存在不完全对称的情况，所以把手左右两边到夹持钳口的距离不会完全相同，必定有一个夹持钳口在气缸的带动下先与五金钳的把手的一边相接触，由于五金钳被感知定位夹紧体牢牢固定，则与五金钳的把手先接触的夹持钳口就不会运动，而此时驱动气缸活塞轴的行程还没走完，那么之后分两种情况，1、若左夹持钳口先与五金钳把手接触，则对应的通过拉杆固定的气缸外壳保持不动，气缸活塞轴伸出，带动右夹持钳口前进，顶到五金钳的右把手，此时五金钳被驱动气缸带动的夹持钳口牢牢固定；2、若右夹持钳口先与五金钳把手接触，则对应的与右夹持钳口固定的气缸活塞轴外壳保持不动，气缸活塞轴伸出，导致气缸外壳向右运动，带动拉杆连接的左直线轴承壳向右前进，带动左夹持钳口向右前进，顶到五金钳的左把手，此时五金钳被驱动气缸带动的夹持钳口牢牢固定。之后抱刹气缸伸出，固定此时的位置。

因此，本发明所述的应用于五金钳类工具磨削的夹持方法，包括以下步骤：(1)感知定位夹紧结合体运动到合适的位置，夹持机构从感知定位夹紧体上，夹持五金钳；(2)根据不同的磨削面的要求，启动旋转机构，旋转不同角度，以调整工件位置对应磨削不同的面；(3)待工件位置调整完成后，放置于感知定位夹紧结合体上，进行后续磨削。(4)磨削加工完成后，重复步骤1-3；(5)待本工位的磨削任务完成后，转移至下一工位继续进行磨削，重复步骤1-4。

特别的对于尖嘴钳，为以下步骤：(1)感知定位夹紧结合体运动到合适的位置，夹持机构从感知定位夹紧体上，夹持五金钳；(2)启动旋转机构，夹持机构在旋转机构的带动下进行周期性旋转动作，同时磨削机构进行尖嘴钳的类圆锥表面的磨削；(3)待本工位的类圆锥面磨削任务完成后，转移至下一工位继续进行磨削。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，用于五金钳类工具磨削工艺中需要旋转的磨削面夹持，其特征在于，包括用于夹持工件把手的夹持机构、用于驱动夹持机构在自身水平面内旋转的水平面内旋转机构；其中：所述夹持机构，包括夹持安装座、夹具、夹具驱动机构、夹具抱刹机构；夹具、夹具驱动机构、夹具抱刹机构分别安装在夹持安装座上；所述水平面内旋转机构，包括旋转电机；所述旋转电机的动力输出端通过同步带轮传动机构与夹持安装座连接；所述夹持机构，在水平面内旋转机构的动力驱动下，在自身水平面内做旋转运动；所述夹具，在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件；

所述夹具包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口和右夹持钳口，左夹持钳口和右夹持钳口在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件；

所述夹具驱动机构，包括直线导轨、直线轴承壳、拉杆、驱动气缸；直线轴承壳有两个，分别为左直线轴承壳、右直线轴承壳，并间隔地安装在直线导轨上；直线导轨固定在夹持安装座上，左直线轴承壳通过拉杆与驱动气缸外壳相固定，右直线轴承壳与驱动气缸的活塞轴相固定；左夹持钳口与左直线轴承壳固定，右夹持钳口与右直线轴承壳固定；左夹持钳口和右夹持钳口在驱动气缸的动力驱动下，能够沿着直线导轨平移，且左夹持钳口与右夹持钳口的运动方向相反；

当左夹持钳口先与五金钳类工具的左侧把手接触，承压达到预设值时，通过拉杆与左夹持钳口固定的驱动气缸外壳保持不动，驱动气缸活塞轴伸出，带动右夹持钳口前进，顶到五金钳类工具的右侧把手，此时五金钳类工具被驱动气缸带动的左、右夹持钳口牢牢固定；

当右夹持钳口先与五金钳类工具的右侧把手先接触，承压达到预设值时，与右夹持钳口固定的气缸活塞轴位置保持不动，气缸活塞轴伸出，导致气缸外壳向右运动，带动与拉杆连接的左直线轴承壳向右前进，带动左夹持钳口向右前进，顶到五金钳类工具的左侧把手，此时五金钳类工具被驱动气缸带动的夹持钳口左、右牢牢固定。

2.根据权利要求1所述的应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，所述的两块夹持钳口均为仿型钳口，并在各夹持钳口的夹持部安装有橡皮块。

3.根据权利要求2所述的应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，所述的夹具抱刹机构，包括抱刹气缸，抱刹滑杆；抱刹气缸垂直固定于夹持安装座的左侧安装板上，抱刹滑杆安装固定于左直线轴承壳的中心；在夹持机构完成夹持动作后，抱刹气缸顶出，卡住抱刹滑杆，制停夹持机构，完成抱刹动作。

4.根据权利要求1所述的应用于五金钳类工具磨削的夹持装置，其特征在于，夹持安装座上悬臂安装有夹持安装臂；旋转电机的机座以及同步带轮传动机构均安装在夹持安装臂，且旋转电机的动力输出端与同步带轮传动机构的动力输入端连接，同步带轮传动机构的动力输出端通过旋转主轴与夹持安装座连接；旋转主轴通过轴承安装在夹持安装臂上。

5.一种基于权利要求1所述的应用于五金钳类工具磨削的夹持装置的夹持方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在五金钳类工具需要换面磨削时，启动夹持机构，夹持五金钳类工具；（2）根据待加工磨削面的位置需求，启动旋转机构，带动五金钳类工具旋转，直至五金钳类工具的待加工磨削面处于合适位置；（3）启动夹持机构，释放五金钳类工具，继续步骤（2）所调整的待加工磨削面的磨削加工；所述的夹持机构夹持五金钳类工具的具体运动过程如下：

1）若左夹持钳口先与五金钳类工具的左侧把手接触，承压达到预设值，则通过拉杆与左夹持钳口固定的驱动气缸外壳保持不动，驱动气缸活塞轴伸出，带动右夹持钳口前进，顶到五金钳类工具的右侧把手，此时五金钳类工具被驱动气缸带动的左、右夹持钳口牢牢固定；

2）若右夹持钳口先与五金钳类工具的右侧把手先接触，承压达到预设值，则与右夹持钳口固定的气缸活塞轴位置保持不动，气缸活塞轴伸出，导致气缸外壳向右运动，带动与拉杆连接的左直线轴承壳向右前进，带动左夹持钳口向右前进，顶到五金钳类工具的左侧把手，此时五金钳类工具被驱动气缸带动的夹持钳口左、右牢牢固定；

之后抱刹气缸动作，伸出抱刹气缸的活塞轴，固定此时的位置。

6.根据权利要求5所述的夹持方法，其特征在于，所述五金钳类工具为尖嘴钳，在采用磨削机构进行尖嘴钳的类圆锥表面的磨削加工时，与步骤（2）所述的启动旋转机构，带动五金钳类工具旋转同步进行，直至完成尖嘴钳的类圆锥表面的磨削加工。