一种通过检测电机电流变化感知物体的自动自锁夹具的制作方法

本发明属于机械设备技术领域，涉及到夹具的设计，具体涉及一种通过检测电机电流变化感知物体的自动自锁夹具。

背景技术：

随着科技的不断发展，生产的规模越来越大，当今工厂加工的工件产量通常都较大，很多工厂会采用自动化设备对工件进行加工，在加工的过程中需要对工件进行固定，这就离不开自动自锁夹具。不仅仅局限在加工环节，随着工厂自动化水平的不断提高，质量部在对工件进行检验时也多采用自动化设备。因此自动自锁夹具作为自动化生产、自动化检测等自动产线的基本组成部分在市场上具有极大的需求量。

现有技术中，关于夹具的设计多为以机械设计为向导设计出的产物，虽作为自动化设备的重要组成部分，但其本身的自动化程度却偏低。这样直接造成了工厂在使用夹具时需要对其进行二次开发，所带来的后果是在成本提高的情况下后期使用起来也极其不便。另外，传统夹具对是否夹紧工件的判定是通过人工设定固定的电机行程或者加装行程开关来进行判断，此判断方法较为被动，而且由于增加了额外的元件，降低了可靠性并且面对不同工件时需要人工对其行程进行调整，适用性差、效率低下，甚至会直接影响到工厂整个自动化生产线的可靠性。另外，当前夹具普遍存在由于机械与电子设计分离而造成适用性不强的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种通过检测电机电流变化感知物体的自动自锁夹具，为各型自动化设备提供了一个自动夹紧平台，具有机械与电子一体化设计的特点，通用性强，成本低廉，可靠性高。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种通过检测电机电流变化感知物体的自动自锁夹具，包括执行器舱、控制器舱和电线，所述电线分为两组，一组作为电源线连接到市电端，另一组作为控制线连接到流水线主机端；所述执行器舱内部设有机械和电子部件，用于感知和完成对工件的夹紧与释放动作；所述控制器舱内部设有电机和控制设备及电源，用于对自动自锁夹具提供动力并进行控制。

优选地，所述自动自锁夹具采用模块化设计，所述执行器舱和控制器舱组合成一个整体；所述执行器舱负责感知工件和完成对工件的夹紧与释放操作；所述控制器舱负责向流水线主机端发送电平信号并接收流水线主机端发来的电平信号，从而根据信号指令控制所述自动自锁夹具的执行部件完成相应操作。

优选地，所述执行器舱主要由舱室和舱盖组成，所述舱室主要由舱体、固定夹、导轨、连杆、齿条、拉杆、推杆组成；所述导轨和齿条各为两组，所述固定夹分为主固定夹和从固定夹，所述齿条安装在主固定夹两侧，所述导轨安装在从固定夹两侧；所述主固定夹、从固定夹通过连杆与拉杆连接；所述舱盖主要由盖板、电极、定位销组成，所述电极为两块以定位销为中心对称布置的底面覆有绝缘层的薄金属板。

优选地，所述控制器舱内设有直线电机和控制器；所述主固定夹的一侧通过推杆连接到直线电机，在直线电机的作用下实现主固定夹和从固定夹在轴向方向上同时向相反方向的运动；所述电极金属板由导线与控制器相连接，构成电极回路。

优选地，当有工件通过定位销放置在盖板上时，工件会同时压住两个电极即将两个电极接通，此时控制器由此判断是否有工件放置到盖板上。

优选地，所述主固定夹和从固定夹仅底部结构不同，均包括固定夹夹体；所述从固定夹的形状为倒工字形，底部两端为外凸滑块造型，用以配合导轨的内凹面，滑块可在内凹面内自由滑动；所述主固定夹为自动自锁夹具的核心部件，其形状为倒工字形，底部两端设有内含套管的两个圆孔，圆孔内壁安装有线圈，线圈两端通过导线连接到控制器；套管上套有压簧和空心圆柱形磁铁，磁铁顶部安装有卡舌，卡舌外露于圆孔之外，卡舌形状与齿条齿形相配合。

优选地，在卡舌斜面与齿条斜面接触时固定夹可向中心运动，当卡舌垂面与齿条垂面接触时固定夹被锁定。

优选地，所述固定夹夹体与卡舌均由不导磁性的合金制成；线圈通电后在磁场力的作用下将磁铁向孔内吸引，此时卡舌全部缩入到圆孔之内，当线圈断电后磁铁被压簧顶起使卡舌外露于圆孔之外，实现固定夹的自锁与解锁操作。

优选地，所述控制器内部设有电流监测电路，用于监测电极回路状态并判断是否完成夹紧操作；所述电流监测电路在设备开机后实时监测流过直线电机的电流大小。控制器内部的电流监测电路为控制器判断是否完成夹紧操作的核心部分，其目的是优化传统夹具的夹紧判断机制。当工件放置在盖板上接通电极后，控制器就判断此时有工件，控制器随即驱动直线电机推杆伸出，推杆带动主从固定夹相向运动，在主从固定夹碰触到工件后直流电机的负载会瞬间升高，电流会增大，当电流监测电路检测到电流增大到设定的某一阈值时判断工件已被夹紧，此时控制器停止向直流电机供电，设备在上述机械部分的配合下实现自锁操作。

优选地，所述控制器舱内的控制设备通过总线与流水线主机端实现通信，完成指令传输。

本发明所述设备全部采用模块化设计，方便后期维护更换。在将设备固定在工作平台接通电源后，整个设备与流水线主机通过一根数据线进行连接，即可实现主机对发明所述自动自锁夹具的控制。夹具上表面设计有电极，用于感知工件是否放置在设备上。控制舱内设计有直线电机、控制器和直流电源，其中直线电机用于推动两个固定夹同时向相反的方向运动。控制器用于监测电极回路状态和流过直线电机的电流大小，同时控制固定夹内线圈是否通电。直流电源负责将380v工业用电转换成直流12v为整个设备提供电能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明所提供的自动自锁夹具具有机械与电子一体化设计的特点，通用性强，成本低廉，可靠性高。

(2)整个设备采用模块化设计，后期维护保养方便。

(3)自动化程度高，无需二次开发，使用方便。

附图说明

图1是本发明所提供的一种通过检测电机电流变化感知物体的自动自锁夹具的外部结构构成示意图。

图2是本发明所提供的一种通过检测电机电流变化感知物体的自动自锁夹具的内部结构示意图。

图3是本发明所提供的一种通过检测电机电流变化感知物体的自动自锁夹具中主固定夹的主视图。

图4是主固定夹的侧视图。

图5是主固定夹的内部结构示意图。

图6是主固定夹中卡舌与齿条关系示意图。

图7是从固定夹的主视图。

图8是从固定夹的侧视图。

图9是盖板的结构示意图。

附图标记说明：1、执行器舱；2、控制器舱；3、电线；4、舱体；5、固定夹；6、导轨；7、连杆；8、齿条；9、拉杆；10、推杆；11、直线电机；12、控制器；13、固定夹夹体；14、卡舌；15、线圈；16、套管；17、压簧；18、磁铁；19、电极；20、定位销；21、盖板；5-1、主固定夹；5-2、从固定夹。

具体实施方式

本发明所述设备主要对工件实现夹紧与释放操作，发明描述的核心内容为通过电流大小判断是否已夹紧工件、通过所述机械结构实现自锁、通过线圈与磁铁配合完成解锁操作、通过电极判断有无工件放置在设备上、由控制器与主机实现通信完成指令传输。凡在此核心内容之外的设备尺寸变动均不对本发明起限定作用，也不影响对本发明具体实施方式的表述。

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明公开了一种通过检测电机电流变化感知物体的自动自锁夹具，包括执行器舱1、控制器舱2和电线3所述电线3分为两组，一组作为电源线连接到市电端，另一组作为控制线连接到流水线主机端；所述执行器舱1内部设有机械和电子部件，用于感知和完成对工件的夹紧与释放动作；所述控制器舱2内部设有电机和控制设备及电源，用于对自动自锁夹具提供动力并进行控制。

具体地，所述自动自锁夹具采用模块化设计，所述执行器舱1和控制器舱2组合成一个整体；所述执行器舱1负责感知工件和完成对工件的夹紧与释放操作；所述控制器舱2负责向流水线主机端发送电平信号并接收流水线主机端发来的电平信号，从而根据信号指令控制所述自动自锁夹具的执行部件完成相应操作。

具体地，如图2所示，所述执行器舱1主要由舱室和舱盖组成，所述舱室主要由舱体4、固定夹5、导轨6、连杆7、齿条8、拉杆9、推杆10组成；所述导轨6和齿条8各为两组，所述固定夹5分为主固定夹5-1和从固定夹5-2，所述齿条8安装在主固定夹5-1两侧，所述导轨6安装在从固定夹5-2两侧；所述主固定夹5-1、从固定夹5-2通过连杆7与拉杆9连接；所述舱盖主要由盖板21、电极19、定位销20组成，所述电极19为两块以定位销20为中心对称布置的底面覆有绝缘层的薄金属板；如图9所示。

具体地，所述控制器舱2内设有直线电机11和控制器12；所述主固定夹5-1的一侧通过推杆10连接到直线电机12，在直线电机12的作用下实现主固定夹5-1和从固定夹5-2在轴向方向上同时向相反方向的运动；所述电极19金属板由导线与控制器12相连接，构成电极回路。

当有工件通过定位销20放置在盖板21上时，工件会同时压住两个电极19即将两个电极19接通，此时控制器12由此判断是否有工件放置到盖板21上。

具体地，如图3-图8所示，所述主固定夹5-1和从固定夹5-2仅底部结构不同，均包括固定夹夹体13；所述从固定夹5-2的形状为倒工字形，底部两端为外凸滑块造型，用以配合导轨6的内凹面，滑块可在内凹面内自由滑动；所述主固定夹5-1为自动自锁夹具的核心部件，其形状为倒工字形，底部两端设有内含套管16的两个圆孔，圆孔内壁安装有线圈15，线圈15两端通过导线连接到控制器12；套管16上套有压簧17和空心圆柱形磁铁18，磁铁18顶部安装有卡舌14，卡舌14外露于圆孔之外，卡舌14形状与齿条8齿形相配合。

具体地，在卡舌14斜面与齿条8斜面接触时固定夹5可向中心运动，当卡舌14垂面与齿条8垂面接触时固定夹5被锁定，如图6所示。

具体地，所述固定夹夹体13与卡舌14均由不导磁性的合金制成；线圈15通电后在磁场力的作用下将磁铁18向孔内吸引，此时卡舌14全部缩入到圆孔之内，当线圈15断电后磁铁18被压簧17顶起使卡舌14外露于圆孔之外，实现固定夹5的自锁与解锁操作。

所述控制器12内部设有电流监测电路，用于监测电极回路状态并判断是否完成夹紧操作；所述电流监测电路在设备开机后实时监测流过直线电机11的电流大小。

所述控制器舱2内的控制设备通过总线与流水线主机端实现通信，完成指令传输。

实施例

一种通过检测电机电流变化感知物体的自动自锁夹具，如图1-图9所示，其工作过程如下：

所述自动自锁夹具设备稳固安装在工作台上，接通电源线，再将信号线与主机相连接建立通信后，设备随即处于待机状态。待机状态下，两个电极19通电、直线电机11复位、两个固定夹5此时处于最大开度。

当某一工件被放置到设备盖板21上后，工件将两电极19接通构成回路，控制器12判定此时有工件到来，向流水线主机发送电平信号以报告状态。待主机接收信号后由主机下发指令到控制器12以激活设备开始进行夹紧动作。此时控制器12驱动直线电机11的推杆10伸出推动主固定夹5-1向中心运动，从固定夹5-2在连杆7和拉杆9的作用下也向中心运动。主固定夹5-1下端的线圈15处于未通电状态，卡舌14露于圆孔之外，由于主固定夹5-1是在向中心方向运动，此时卡舌14与齿条8每个齿的斜面相互接触，在压簧17的作用下卡舌14会沿着套管16的方向做往复运动，保证主固定夹5-1和从固定夹5-2始终能够同时向中心运动。

当主固定夹5-1和从固定夹5-2碰触到工件后，工件对固定夹5的阻挡使得直线电机11的实时功率瞬间升高，控制器12内的电流监测电路检测到电流的升高过程，当电流值升高到预先设定的域值时，控制器12即刻判定工件已被夹紧并切断直线电机11的电源，此时由于工件对固定夹5的反向作用力使得主固定夹5-1底端的卡舌14垂面与齿条8某个齿的垂面相互接触，使得主固定夹5-1和从固定夹5-2无法后退，此刻设备就完成了夹紧与自锁操作。控制器12向主机发送电平信号告诉主机工件已夹紧自锁。

待主机控制自动流水线的其他设备对工件进行相应操作后，再由主机发送指令到所述设备的控制器12，命令设备松开工件。当控制器12收到指令后，向主固定夹5-1底部的线圈15通电，产生的磁场与磁铁18磁极相异从而将磁铁18向内吸引，磁铁18向内运动使得卡舌14全部缩回到圆孔内。待卡舌14全部缩回到圆孔内后(此过程约为200ms)，控制器12驱动直线电机11的推杆10撤回，带动主固定夹5-1和从固定夹5-2向两边运动直至预定位置，此刻设备完成解锁与松开操作。待工件被拿走后电极回路又处于断路状态，控制器12向主机发送信号，主机计数器加1，完成计数操作。设备回到初始状态，等待下一个工件到来重复上述操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。