本实用新型涉及机械制造领域。更具体地说，本实用新型涉及一种连接支撑杆的自适应夹具。
背景技术：
广义的夹持，这里特别是指对不规则形状的异形体的夹持，应包括至少以下两个方面：
一方面，是在支撑平台上对未定位的异形工件进行装夹，此时夹具位于支撑平台上，常见于机械加工行业中，经常需要工装夹具来装夹一些不规则的异形工件，如果采用传统夹具如平口钳或台虎钳等进行装夹，其装夹不稳定甚至无法装夹；如制作专用工具进行装夹，也只能装夹同一规格同一类型的工件，如需装夹其它类型的异形工件，就需要另外制作工具进行装夹，这些专用工具的制作必然导致适用范围窄，成本极高；此时往往要通过操作手或机器人进行装夹，经常的使用也使得能耗大成本高，而且人工夹具因其比智能机器廉价且还能应急使用、占地小等优点而成为必备工具，因此造成使用两种夹具解决夹持同一种工件的冗余问题；
另一方面，是将尚未定位的动平台固定到不规则形状的支撑物上，此时夹具位于动平台上，常见于野外作业、户外探索、或不适合人工夹持等过程中，用人工夹持往往出现夹偏、夹歪或夹持不稳、甚至因距离远不能夹持等问题，而非人工夹持则往往需要另外制作一个与动平台大小匹配的智能夹持系统，其成本高、难度大。
技术实现要素：
本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本实用新型还有一个目的是提供一种兼顾了人工夹持和电动夹持两种方式、能够满足对不规则边框夹持、并且能分而治之地在符合规则夹持时设为关闭自适应状态以及在不规则夹持时设为开启自适应状态的连接支撑杆的自适应夹具，其属于一种可实现“一机多用”、利于简化夹持系统设计的装置。
为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种连接支撑杆的自适应夹具，所述支撑杆垂直于被夹物体的被夹边框，所述支撑杆靠近所述被夹边框的一端设有销孔，所述被夹边框的正前方设有至少两个相互固定连接的所述支撑杆，任意一个所述支撑杆通过其自身的所述销孔与所述自适应夹具连接，所述自适应夹具用于夹持所述被夹边框，所述自适应夹具包括基础组件，所述基础组件包括：
定位销，其与所述销孔匹配；以及
平键构件，其包括平键和套设所述定位销的第二通孔；以及
支座，其通过所述定位销和套设所述支撑杆的套筒与所述销孔连接，其外侧设置与所述平键匹配的第一键槽，所述套筒同轴连接一其外侧面粗糙以用于摩擦传动的第一摩擦环；以及
转盘，其位于所述支座的下方，其上端的中部通过第一轴承与所述套筒同轴连接，其下端设有垂直于所述套筒的螺杆和与所述螺杆匹配的螺母，其上端的外侧环向设置多个与所述平键匹配的第二键槽，所述螺母与所述转盘固定连接；以及
框型构件，其位于所述转盘的下方，其包括平行于所述螺杆的导轨和垂直于所述导轨且用于夹持所述被夹边框的夹持块，所述夹持块通过同轴于所述螺杆的第二轴承与所述螺杆连接，所述框型构件通过所述导轨与所述转盘滑动连接。
优选地，任意两个所述自适应夹具之间可以通过一承载索或连接柱连接，所述支座的上端设有一用于对所述承载索或所述连接柱作上下限位的限位环。
优选地，所述第一键槽的上方设有用于停泊所述平键的停泊位。
优选地，还包括设置在所述基础组件上、用于代替人工进行夹持的可分离组件，所述可分离组件包括：
第一齿轮，其通过第一销轴可分离地与所述螺杆的远离所述第二轴承的一端同轴连接；以及
压电传感器，其夹设在第二轴承与所述夹持块之间，其用于测量所述夹持块受到外界抵触所产生的反作用力；以及
电动部，其包括向第一摩擦环传动的第一电机和向所述第一齿轮传动的第二电机以及承载所述第一电机和所述第二电机的电机支座，所述电机支座的中部设置穿设所述转盘的第四通孔，所述电机支座通过第二销轴与所述转盘可分离地连接，所述电机支座上设置一其测量方向平行于所述螺杆的长度方向、用于测量所述转盘的中心与所述被夹边框的最近面之间距离的测距传感器；
其中，所述第一电机与所述测距传感器连接，所述第二电机与所述压电传感器连接。
优选地，所述第二电机通过带动一长齿轮与所述第一齿轮啮合传动。
优选地，所述第一电机通过带动一第二摩擦环与所述第一摩擦环传动，所述第二摩擦环的外侧面粗糙以用于摩擦传动。
优选地，所述第一电机通过两个对称设置的第三销轴与所述电机支座铰接在所述第一电机的下方，所述第三销轴垂直于所述第一摩擦环的环心与第二摩擦环的环心的连心线，所述第一电机的上方设置一平行于所述连心线的弹簧，所述弹簧具有预压力且其两端分别抵触所述第一电机与所述电机支座，所述支座上设置一套设所述弹簧的限位槽。
本实用新型至少包括以下有益效果：本装置采用可沿自身通孔旋转的平键构件对与所述支撑杆同轴连接的转盘实施径向限位或不实施限位，相应地使得设置在所述转盘上且通过螺杆调节夹持力的夹持块既能以固定方向实施常规的夹持、也能在夹持过程中与外界抵触时自适应地旋转至使夹持状态逐渐稳定的夹持方向，对于不规则边框进行夹持，自然可通过增加所述支撑杆到合适数目并为每个所述支撑杆安装本装置予以夹持，本装置还通过可分离地设置包括：用于驱动所述转盘和驱动所述螺杆的电动部、固定连接在所述电动部上的用于测量所述转盘的中心与所述被夹边框的最近面之间距离的测距传感器、以及用于测量所述夹持块受到外界抵触所产生的反作用力的压电传感器，等等用于代替人工进行夹持的可分离组件，进而使得本装置既能人工进行夹持又能通过电驱动进行夹持，使装置的拓展性和实用性大大增加。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本实用新型中所述基础组件的爆炸视图；
图2为本实用新型中所述基础组件的结构示意图；
图3为本实用新型对四边形边框进行夹持的示意图；
图4为本实用新型对不规则边框进行夹持的示意图；
图5为本实用新型中所述可分离组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在一个实施例中，如图1所示，本实用新型提供一种连接支撑杆的自适应夹具，所述支撑杆1001垂直于被夹物体的被夹边框1002，所述支撑杆靠近所述被夹边框的一端设有一销孔，所述被夹边框的正前方设有至少两个相互固定连接的所述支撑杆，任意一个所述支撑杆通过其自身的所述销孔与所述自适应夹具连接，所述自适应夹具用于夹持所述被夹边框。其中，所述自适应夹具包括基础组件，所述基础组件包括：
定位销1，其与所述销孔匹配，所述自适应夹具通过所述定位销与所述支撑杆连接；以及
平键构件3，其上端设有套设所述定位销的第二通孔301，其下端设为平键302，所述平键可沿所述第二通孔的轴向旋转；以及
支座4，其通过所述定位销和套设所述支撑杆的套筒2与所述销孔连接，其中部设有套设所述套筒的第三通孔401，其外侧设置与所述平键匹配的第一键槽402，所述套筒的上端设有与所述定位销匹配的第一通孔201，所述套筒同轴连接一其外侧面粗糙以用于摩擦传动的第一摩擦环403，所述第一键槽的上方设有用于停泊所述平键的停泊位404；以及
转盘5，其位于所述支座的下方，其上端的中部通过第一轴承6与所述套筒同轴连接，其下端设有垂直于所述套筒的螺杆7和与所述螺杆匹配的螺母8，其上端的外侧环向设置四个可以与所述平键匹配的第二键槽501，所述螺母的外圈与所述转盘固定连接，所述第一轴承的内圈与所述套筒固定连接，所述第一轴承的外圈与所述转盘固定连接；以及
框型构件9，其位于所述转盘的下方，其包括两条平行于所述螺杆的导轨10和垂直于所述导轨且用于夹持所述被夹边框的夹持块11，所述夹持块的内侧通过同轴于所述螺杆的第二轴承12与所述螺杆连接，所述框型构件通过所述导轨与所述转盘滑动连接。
本实施例的工作流程如下：所述定位销同时穿设所述销孔、所述套筒、所述支座和所述平键构件，一方面使得所述支座固定连接所述支撑杆，另一方面，所述转盘通过所述第一轴承与所述套筒同轴连接，使得所述转盘可沿所述套筒的轴向旋转，从而为所述夹持块与被夹边框的最近面通过相互抵触使得所述夹持块能自动调整自身转角，即为实现自适应地夹持所述被夹边框提供了基础。
在另一实施例中，所述定位销与所述支座通过螺纹可拆卸地连接。
在另一实施例中，所述导轨的数目可以是1个或多个，当所述导轨的数目为1时，所述导轨的横截面设为U型，且所述导轨的的中部与所述螺杆重合，这样设置有效增强了夹持块的平衡性；当导轨的数目为大于1时，多个所述导轨对称设在所述螺杆的两侧。
在另一实施例中，所述第二轴承设为平面轴承，使得第二轴承相比其他种类轴承能在夹持状态中承受的更大的反作用力。
在另一个实施例中，如图2-4所示(其中，图2为所述基础组件的结构示意图，图3下为对四边形边框进行夹持的俯视图，图3上为对四边形边框进行夹持的结构示意图，图4左侧为对不规则边框的外框进行夹持的俯视图，图4右侧为对不规则边框的内框进行夹持的俯视图)，本实用新型包括两种工作方式，第一种是关闭自适应状态，人工旋转所述平键构件，使所述平键302同时落入所述第一键槽402和所述第二键槽501，从而使得所述支座与所述转盘构成固定连接关系，人工调节螺杆使得所述夹持块与被夹边框的最近面发生抵触，此时所述转盘因被固定而不能沿自身旋转，此工作方式属于常规夹持，通常用于夹持横截面为四边形的被夹边框；第二种是开启自适应状态，人工旋转所述平键构件，使所述平键302落入所述停泊位404，由于所述平键未对所述转盘进行限位，使得所述转盘可沿所述套筒的轴向旋转，此时调节螺杆使得所述夹持块与被夹边框的最近面发生抵触，进而使得所述夹持块自动调整自身转角且逐渐处于稳定的夹持位置，此工作方式适用于需要自动找正夹持方向的、被夹持的横截面为任意形状的被夹边框，所述横截面如三角形、圆形、椭圆形、菱形、不规则形等等；
在另一实施例中，当所述夹持块与被夹边框的最近面之间的夹持方向和位置关系明显符合规则边框夹持时【实际上，不规则形状部分和规则形状部分都可存在于同一个被夹边框中】，优选地将本装置设置为关闭自适应状态，当设为关闭自适应状态明显不能进行稳定夹持时，尤其是不规则夹持时，则设置为开启自适应状态，通过这样分而治之的技术手段使得夹持效率更高、稳定性更佳。
在另一实施例中，任意两个所述自适应夹具之间可以通过一承载索1301或连接柱1302连接，所述支座的上端设有一用于对所述承载索或所述连接柱作上下限位的限位环405，所述承载索或所述连接柱的作用是有效抵消夹持块受到被夹边框抵触时产生的反作用力，使得支撑杆在夹持状态下不至于因为方向垂直于所述支撑杆的反作用力导致所述支撑杆弯曲变形，有效增强了夹持的稳定性。
在另一个实施例中，对于任意不规则边框的夹持，无论是夹持外框、还是夹持内框，都可以通过增加所述支撑杆到合适数目并为每个所述支撑杆安装本装置予以实现自动找正夹持方向的自适应夹持，尤其避免出现夹偏、夹歪或夹持不稳等问题，本装置结构简单，夹持方便，效果好。
在另一个实施例中，本实用新型还包括设置在所述基础组件上、用于代替人工进行夹持的可分离组件，如图5所示，图中右侧为本实用新型的结构示意图，图中左侧为所述可分离组件的结构示意图，所述可分离组件包括：
第一齿轮15，其通过第一销轴16可分离地与所述螺杆的远离所述第二轴承的一端同轴连接；以及
压电传感器14，其夹设在第二轴承与所述夹持块之间，其用于测量所述夹持块受到外界抵触所产生的反作用力；以及
电动部，其包括向第一摩擦环403传动的第一电机17和向所述第一齿轮传动的第二电机18以及承载所述第一电机和所述第二电机的电机支座19，所述电机支座的中部设置穿设所述转盘的第四通孔1901，所述电机支座通过第二销轴20与所述转盘可分离地连接，所述电机支座上设置一其测量方向平行于所述螺杆的长度方向、用于测量所述转盘的中心与所述被夹边框的最近面之间距离的测距传感器21，所述测距传感器可以是超声波测距模块；
其中，所述第一电机与所述测距传感器连接，所述第二电机与所述压电传感器连接，所述第二电机通过带动一长齿轮22与所述第一齿轮啮合传动，所述第一电机通过带动一第二摩擦环23与所述第一摩擦环传动，所述第二摩擦环的外侧面粗糙以用于摩擦传动；
本实施例的运动方式，包括三步：
第一步，首先将本夹具设置为开启自适应状态，即使得所述平键302落入所述停泊位404，由于所述平键未对所述转盘进行限位，使得所述转盘可沿所述套筒的轴向旋转，
第二步，控制所述第一电机通过带动第二摩擦环23与所述第一摩擦环403传动，从而使得所述转盘沿着所述支撑杆的轴向旋转，所述电机支座也跟随所述转盘做相同的运动，一方面，通过所述测距传感器可以测量所述转盘的中心与所述被夹边框的最近面之间距离，即可以通过360度地旋转所述测距传感器并记录所述距离，当旋转一周后即可获得多个距离中的最小距离，继续控制第一电机旋转，直到所述测距传感器测量的距离近似等于所述最小距离时，停止第一电机的转动【当第一电机为可控地输出角位移的电机，如伺服电机、舵机、步进电机等等，可以在一边获得所述距离的同时记录对应的所述角位移，从而当旋转一周后，控制第一电机旋转至所述最小距离对应的角位移，停止第一电机的转动】，
第三步，控制所述第二电机旋转，通过带动长齿轮22与所述第一齿轮15啮合传动，使得所述螺杆一方面沿着自身轴向旋转，另一方面所述螺杆同时沿着自身的轴向滑动，此时所述第一齿轮也跟随所述螺杆做所述轴向滑动，由于所述长齿轮的长度相比所述第一齿轮的长度更长，使得所述第一齿轮与所述长齿轮依然保持啮合传动，从而带动所述螺杆依然沿着自身轴向滑动，进而推动所述夹持块11朝向被夹边框移动实施夹持动作，当所述夹持块受到所述被夹边框的抵触，所述压电传感器14即可测量所述抵触所产生的反作用力，当所述反作用力达到既定力值，表示夹持工作完成，停止所述第二电机转动，即实现了通过电驱动代替人工进行夹持的目的；因此本实用新型也适用于代替人工进行夹持，尤其适合无人临场操作、安装连接在机器人上、实施远程的自适应夹持的场合。
在另一个实施例中，所述第一电机通过两个对称设置的第三销轴24与所述电机支座铰接在所述第一电机的下方，所述第三销轴垂直于所述第一摩擦环的环心与第二摩擦环的环心的连心线，所述第一电机的上方设置一平行于所述连心线的弹簧25，所述弹簧具有预压力且其两端分别抵触所述第一电机与所述电机支座，所述支座上设置一套设所述弹簧的限位槽1902；
本实施例的工作方式包括如下三个方面：一方面，通过所述弹簧使得所述第二摩擦环与所述第一摩擦环之间在依赖摩擦力进行传动时始终保持良好的接触，有效地防止了传动打滑，另一方面，当自适应夹持过程中的因外界抵触所述夹持块使得所述转盘承受的转矩大于两个所述摩擦环的相互摩擦阻力时，所述第二摩擦环与所述第一摩擦环可弹性地打滑，使得转盘依然能受外力旋转至稳定的夹持方向上，第三方面，因工作磨损超差，所述第二摩擦环和所述第一摩擦环都将发生不可预见的变形，这样的设置显然可以自动地使得所述第二摩擦环和所述第一摩擦环始终保持接触，从而有效地提高了传动的稳定性。
本装置采用可沿自身通孔旋转的平键构件对与所述支撑杆同轴连接的转盘实施径向限位或不实施限位，相应地使得设置在所述转盘上且通过螺杆调节夹持力的夹持块既能以固定方向实施常规的夹持、也能在夹持过程中与外界抵触时自适应地旋转至使夹持状态逐渐稳定的夹持方向，对于不规则边框进行夹持，自然可通过增加所述支撑杆到合适数目并为每个所述支撑杆安装本装置予以夹持，本装置还通过可分离地设置包括：用于驱动所述转盘和驱动所述螺杆的电动部、固定连接在所述电动部上的用于测量所述转盘的中心与所述被夹边框的最近面之间距离的测距传感器、以及用于测量所述夹持块受到外界抵触所产生的反作用力的压电传感器，等等用于代替人工进行夹持的可分离组件，进而使得本装置既能人工进行夹持又能通过电驱动进行夹持，使装置的拓展性和实用性大大增加。尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。