齿轮加工抓取夹具及其使用方法与流程

本发明涉及齿轮中孔磨削用夹具，属于齿轮加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种齿轮加工抓取夹具，同时本发明还公开了该齿轮加工抓取夹具的使用方法。

背景技术：

“机器换人”已经成为我国制造业的发展趋势，在磨床对齿轮中孔磨削加工这个环节也存在这样的需求，但苦于抓取夹具技术的滞后，未有突破。

齿轮中孔磨削工序是齿轮加工工艺过程中的关键环节，除了需保证中孔本身的尺寸、形位公差外，还需保证齿面与中孔的位置公差，现状情况是人工抓取工件完成对磨床的装卸等辅助动作。

薄膜卡盘是齿轮中孔磨削机床主轴夹持的标准配置，这类卡盘具有夹持精度高、夹持行程极小(通常在0.15MM左右)的特点，非常适合齿轮中孔磨削时的夹紧固定。薄膜卡盘的这个特点也使得齿轮中孔磨削生产辅助过程自动化变得非常困难。首要的就是要在抓取技术上取得突破，抓取夹具除了可靠的夹持齿轮外还需要对夹持行程极小的薄膜卡盘在多个维度具备可靠的自适应能力，以弥补机械手与机床主轴薄膜卡盘之间存在的位置误差，为此需要解决如下技术问题：

1)如何实现夹具夹持齿轮后能在圆周方向可控的随动，即实现齿轮齿与薄膜卡盘的卡齿啮合；

2)如何实现抓取夹具轴线与薄膜卡盘轴线的自适应；

3)如何做到允许轴线转角浮动从而实现对工件加压时抓取夹具轴线与薄膜卡盘齿轮定位端面的垂直适应；

4)如何实现抓取夹具具备柔性加压的条件，以保证工件与夹具端面精密贴合。

技术实现要素：

基于以上技术问题，本发明提供了一种齿轮加工抓取夹具，从而能够自动抓取齿轮，并且可以调整齿轮状态使其与磨床薄膜卡盘能直接配合并定位，解决了以往齿轮抓取因人力抓取效率低，无法实现自动化抓取且齿轮位效果差的技术问题；同时，为更好的实现本发明，本发明还提供了上述齿轮加工抓取夹具的使用方法。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

齿轮加工抓取夹具，包括夹具主体及连接在夹具主体上的夹爪和第一气缸组，

其中，

所述夹具主体包括主体外部组件及位于主体外部组件内部的夹持转动机构和连接机构，夹持转动机构和连接机构连接为一体；

所述夹持转动机构一端连接第一气缸组，所述夹爪设置在第一气缸组端部。

优选的，所述夹持转动机构包括与连接机构连接的支架，支架内部设置有转轴，转轴一端通过座板和垫板连接有固定板，所述第一气缸组与固定板连接，所述支架与座板之间还设置有使转轴转动的特种轴承。

优选的，所述特种轴承为精密交叉滚子轴承。

优选的，所述支架内部位于转轴外还设置有夹块，所述主体外部组件外部设置有第二气缸组，第二气缸组与夹块连接并可带动夹块沿转轴径向移动。

优选的，所述连接机构包括与夹持转动机构连接的导板，导板中部设置有导向孔，导向孔内配合有导销，导销一端通过基座夹持固定在导板和基座之间，所述基座外侧还连接有安装座。

优选的，所述基座设置有与导板垂直设置的螺杆，螺杆一端伸出基座并可与导板接触，所述基座内位于螺杆外侧还设置有弹簧组；所述主体外部组件上还设置有第三气缸组，第三气缸组的执行端与导板垂直连接。

优选的，所述第一气缸组、第二气缸组及第三气缸组均连接有电磁阀。

优选的，所述电磁阀均通过气管连接有供气分配块，供气分配块设置在主体外部组件上。

优选的，所述主体外部组件包括拉板，拉板上端设置有连接板，所述垫板穿过连接板后与所述固定板连接，且所述连接板与垫板间隔设置，所述拉板下端将所述基座卡紧，所述拉板内侧还设置有用于导板支撑和导向的支块和垫导块，所述支块上还设置有可横向平移的导块，导块伸出支块并位于导板和螺杆之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明智能抓取齿轮，并使齿轮可圆周随动，保证齿轮在装入薄膜卡盘时齿齿啮合，无需调节直接可以装入，抓取稳定，装配精度高，并减少了抓取时间，提高了抓取效率。

2、本发明通过设置导板、导销及第三气缸组，从而可以调节夹具与齿轮的夹取角度，保证夹取后齿轮、夹具及薄膜卡盘三者轴线重合，后续与薄膜卡盘装配时可直接平放入卡盘，不会倾斜或卡位，定位效果好。

3、本发明通过设置导板、导销及第三气缸组，在对工件加压压平时，能保证夹具垂直压在齿轮端面，从而可以保证齿轮与薄膜卡盘齿轮定位端面的垂直度，保证加工位置的定位准确，提高中孔磨削的精确度。

4.本发明通过对齿轮施加压力，保证齿轮在薄膜卡盘内能够水平放置，同时在抓取时施加压力还能保证齿轮与夹具端面贴合，保证夹取位置准确，并可进行初步齿轮位置矫正。

同时，本发明还提供了上述齿轮加工抓取夹具的使用方法，该方法包括以下步骤：

A.将齿轮加工抓取夹具的安装座与机械手固定连接，将夹具作为机械手的端拾器；

B.机械手带动夹具移动到齿轮抓取位置，此时第一气动缸组、第二气动缸组及第三气动缸组均关闭，夹爪处于闭合位置；

C.打开第一气缸组和第三气缸组，第一气缸组驱使夹爪打开并卡在齿轮中孔抓取齿轮，第三气缸组驱使导板轴向移动，导板带动夹持转动机构整体移动，压缩弹簧组使导板4与基座2贴合，导销3在导板4限制下找正，保证齿轮、夹持转动机构及导销3轴线重合；

D.机械手将齿轮送至磨床定位台，磨床定位台上设有与齿轮啮合的齿，打开第二气缸组，机械手带动夹具正反间隔转动，通过特种轴承和转轴带动齿轮转动，齿轮与定位台相互转动找准啮合，啮合后关闭第二气缸组，齿轮停止转动；

E.机械手携夹具运动至磨床的薄膜卡盘上料位置，打开第二气缸组，机械手转动带动齿轮正反间隔转动，关闭第三气缸组，导板在弹簧组弹力作用下推动齿轮进入薄膜卡盘的齿面节圆夹紧柱钉；

F.关闭第一气缸组，夹爪闭合释放齿轮，机械手沿齿轮轴线向薄膜卡盘推送齿轮至薄膜卡盘端定位面，并继续移动，通过压缩弹簧组对齿轮持续施力，将齿轮定位并卡紧在薄膜卡盘内，机械手携专用夹具退出上料位置，完成齿轮上料；

G.齿轮加工完成后，机械手携夹具运动至磨床的薄膜卡盘上料位置，下移使夹爪进入齿轮中孔，打开第一气缸组，夹爪张开抓取齿轮，打开第二气缸组，机械手转动带动齿轮正反间隔转动，机械手携专用夹具上移将齿轮取出，完成齿轮卸料。

本发明齿轮加工抓取夹具通过以上使用方法，即可很好的实现其功能，不仅能精准抓取齿轮，并且能够调整其位置和角度，使其能够迅速放入薄膜卡盘内，不会出现卡位或无法装填的问题，能够快速、高效和精准的实现齿轮的抓取、上料和卸料。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2是图1中A-A面的剖视图；

图3是图2中A处的结构放大图；

图4是本发明的外形结构示意图；

图中的标号分别表示为：1、安装座；2、基座；3、导销；4、导板；5、支架；6、转轴；7、座板；8、垫板；9、夹爪；10、固定板；11、连接板；12、拉板；13、夹块；14、支块；15、垫导块；16、导块；17、弹簧组；18、螺杆；19、第一气缸组；20、特种轴承；21、齿轮；22、供气分配块；23、第二气缸组；24、第三气缸组；25、电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

如图1-图4所示，齿轮加工抓取夹具，包括夹具主体及连接在夹具主体上的夹爪9和第一气缸组19，

其中，

所述夹具主体包括主体外部组件及位于主体外部组件内部的夹持转动机构和连接机构，夹持转动机构和连接机构连接为一体；

所述夹持转动机构一端连接第一气缸组19，所述夹爪9设置在第一气缸组19端部。

本实施例用于立式/卧式磨床对齿轮21中孔磨削加工时抓取齿轮21，通过夹爪9夹在齿轮21中孔对齿轮21进行抓取，夹具主体通过机械手实现联动；当抓取齿轮21时，夹持转动机构可以在机械手作用下转动，从而在放置齿轮21到磨床的薄膜卡盘时，能够将齿轮21的齿尽快与薄膜卡盘内的齿啮合从而定位齿轮，保证其能顺利放入薄膜卡盘卡紧，相比于现有技术的手动抓取和调节，不仅自动化程度高，且工作效率高，能准确将齿轮21抓取和放入薄膜卡盘，避免齿轮21放置误差而带来加工误差，保证了齿轮21中孔磨削的精度。

本实施例的夹爪9由至少两个呈环形设置的卡板或卡爪构成，便于更好的对齿轮夹持。

因夹持转动机构转动只需要较小的幅度，保证齿轮与薄膜卡盘能相互啮合装入即可，因此，本实施例的夹持转动机构包括与连接机构连接的支架5，支架5内部设置有转轴6，转轴6一端通过座板7和垫板8连接有固定板10，所述第一气缸组19与固定板10连接，所述支架5与座板7之间还设置有使转轴6转动的特种轴承20。本实施例中，连接机构转动时，特种轴承20在其作用下带动转轴6转动，从而通过固定板10、第一气缸组19带动齿轮转动，由于特种轴承20带动转轴6、转轴6带动齿轮转动，从而形成转速逐步减小的随动结构，即齿轮时随着转轴转动而转动的，因此其不仅转速较小，而且当齿轮与薄膜卡盘找准齿时受到的作用力较小，能更好的实现齿轮找准和保护齿轮。

本实施例的特种轴承20为精密交叉滚子轴承。交叉滚子轴承安装简便，并且能够承受各个方向的负荷，刚性高，不仅可以适应转动需求，也可以适应转轴6的摩擦、支架7的作用力。

本实施例为了保证齿轮在随动过程中能够随时停止转动，保证在找准时能够马上保持所在位置，在所述支架5内部位于转轴6外还设置有夹块13，所述主体外部组件外部设置有第二气缸组23，第二气缸组23与夹块13连接并可带动夹块13沿转轴6径向移动。当齿轮找准位置后，可以通过第二气缸组23驱动夹块13沿转轴6径向移动将转轴6抱紧，从而能立刻停止齿轮的转动，使其保持在找准位置，便于更好的定位和找准齿轮与薄膜卡盘的位置。

为了克服在抓取齿轮时夹具与齿轮中轴线不重合的问题，所述连接机构包括与夹持转动机构连接的导板4，导板4中部设置有导向孔，导向孔内配合有导销3，导销3一端通过基座2夹持固定在导板4和基座2之间，所述基座2外侧还连接有安装座1。本实施例夹持转动机构的夹爪9在夹持齿轮时，其中轴线会出现与齿轮中轴线不重合的情况，可能会导致齿轮夹持后出现倾斜，致使后续在导入薄膜卡盘时无法正确定位和导入，因此需要保持夹具和齿轮中轴线重合，导板4与导销3通过导向孔配合，当前端的夹爪9与齿轮倾斜夹持时，导销3与导板4之间由于导向孔作用形成一定倾斜，此时机械手移动找正导销3，使其与导板4垂直，从而满足齿轮、夹具及机械手三者轴线重合，实现齿轮的夹持位置调试和找正。同时，本实施例所述导销3位于导向孔内的部分的直径小于导向孔直径；在对齿轮进行夹持位置调试和找正时，为了减少导销3与导板4的摩擦和阻碍，并且保证在夹持时夹爪9在圆周能有一定的摆动，方便导销3的移动和齿轮的抓取，并减少夹具受到的轴向力。

本实施例为了进一步提高齿轮抓取和放置的精度，在所述基座2设置有与导板4垂直设置的螺杆18，螺杆18一端伸出基座2并可与导板4接触，所述基座2内位于螺杆18外侧还设置有弹簧组17；所述主体外部组件上还设置有第三气缸组24，第三气缸组24的执行端与导板4垂直连接。本实施例的螺杆18可以压紧在导板3侧面，当在对齿轮进行夹持位置调试和找正时，导销3与导板4相对移动，导板4与螺杆18接触，第三气缸组24推动螺杆18压缩弹簧组17，当夹爪9在抓取齿轮时，第三气缸组24关闭，弹簧组17在弹力作用下推动导板4，导板4则带动夹持转动机构向齿轮施加压力，从而将夹持转动机构前端的第一气缸组19端面与齿轮端面贴合，保证夹持位置，同时在放置齿轮导入薄膜卡盘时，同样可以对齿轮端面施加压力，将齿轮完全压平在薄膜卡盘内，保证齿轮水平定位夹紧。

为了精确控制夹具工作，所述第一气缸组19、第二气缸组23及第三气缸组24均连接有电磁阀25。电磁阀25可以快速、精确第一气缸组19、第二气缸组23及第三气缸组24开闭，便于精确找准齿轮夹具和放置位置，提高齿轮安装精度。

为了方便电池阀25的工作，减化夹具结构，所述电磁阀25均通过气管连接有供气分配块22，供气分配块22设置在主体外部组件上。供气分配块22与外部供气管连接，通过其分配给气体到各自气缸组，达到合理供气、节约能耗的目的。

本实施例的主体外部组件包括拉板12，拉板12上端设置有连接板11，所述垫板8穿过连接板11后与所述固定板10连接，且所述连接板11与垫板8间隔设置，所述拉板12下端将所述基座2卡紧，所述拉板12内侧还设置有用于导板支撑和导向的支块14和垫导块15，所述支块14上还设置有可横向平移的导块16，导块16伸出支块14并位于导板4和螺杆18之间。连接板11与垫板8间隔设置，可以限制在夹持时夹爪9在圆周摆动的幅度，夹持齿轮时夹爪9、夹具轴线与薄膜卡盘定位端面的垂直度有一定偏差，方便调整齿轮与夹具的重合度，实现夹具轴线与薄膜夹具的径向自适应；导块16则可对导销3与导板4的移动而起到导向和定位作用，并保证螺杆18能够与导板4接触，保证螺杆18端面能够全部与导块16接触从而始终垂直导板4。

本实施例还公开了上述齿轮加工抓取夹具的使用方法，该方法包括以下步骤：

A.将齿轮加工抓取夹具的安装座1与机械手固定连接，将夹具作为机械手的端拾器；机械手的移动、转动可带动齿轮加工抓取夹具运动，从而辅助实现夹具的功能。

B.机械手带动夹具移动到齿轮抓取位置，此时第一气动缸组19、第二气动缸组23及第三气动缸组24均关闭，夹爪9处于闭合位置；此时夹具的夹持转动机构和连接机构轴线重合，且夹持转动机构处于抱死状态。

C.打开第一气缸组19和第三气缸组24，第一气缸组19驱使夹爪9打开并卡在齿轮中孔抓取齿轮，第三气缸组24驱使导板4轴向移动，导板4带动夹持转动机构整体移动，并压缩弹簧组17使导板4与基座2贴合，导销3在导板4限制下找正，保证齿轮、夹持转动机构及导销3轴线重合；第三气缸组24驱使弹簧组17压缩，导板4轴向移动，使导销3与导板4相对移动，找正齿轮轴线。

D.机械手将齿轮送至磨床定位台，磨床定位台上设有与齿轮啮合的齿，打开第二气缸组23，机械手带动夹具正反间隔转动，通过特种轴承20和转轴13带动齿轮转动，齿轮与定位台相互转动找准啮合，啮合后关闭第二气缸组23，齿轮停止转动；通过机械手带动夹具正反间隔转动，将齿轮的齿与定位台的齿找准，以此修正齿轮位置。

E.机械手携夹具运动至磨床的薄膜卡盘上料位置，打开第二气缸组23，机械手转动带动齿轮正反间隔转动，关闭第三气缸组24，导板4在弹簧组17弹力作用下推动齿轮进入薄膜卡盘的齿面节圆夹紧柱钉；通过机械手带动夹具正反间隔转动，将齿轮的齿与薄膜卡盘的齿找准，进一步保证齿轮与卡盘啮合，使齿轮顺利放入卡盘内。

F.关闭第一气缸组19，夹爪9闭合释放齿轮，机械手沿齿轮轴线向薄膜卡盘推送齿轮至薄膜卡盘端定位面，并继续移动，通过压缩弹簧组17对齿轮持续施力，将齿轮定位并卡紧在薄膜卡盘内，机械手携专用夹具退出上料位置，完成齿轮上料；弹簧组17可以对齿轮试加压力，在齿轮放入过程中能保证水平放置，使其能水平完全贴合在卡盘内，保证中孔与卡盘垂直。

G.齿轮加工完成后，机械手携夹具运动至磨床的薄膜卡盘上料位置，下移使夹爪9进入齿轮中孔，打开第一气缸组19，夹爪9张开抓取齿轮，打开第二气缸组23，机械手转动带动齿轮正反间隔转动，机械手携专用夹具上移将齿轮取出，完成齿轮卸料。取出时打开第二气缸组23，机械手转动带动齿轮正反间隔转动，可方便的将齿轮取出，且不会卡死，能减少齿轮取出难度和时间，并保护齿轮的齿。

本发明齿轮加工抓取夹具通过以上使用方法，即可很好的实现其功能，不仅能精准抓取齿轮，并且能够调整其位置和角度，使其能够迅速放入薄膜卡盘内，不会出现卡位或无法装填的问题，能够快速、高效和精准的实现齿轮的抓取、上料和卸料；按照该方法重复进行齿轮抓取、上料和卸料，即可连续完成齿轮中孔磨削夹取需求。

如上所述即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。