多向防碰撞夹具的制作方法

本实用新型涉及机械制造技术领域，尤其是一种用于机械制造上的多向防碰撞夹具。

背景技术：

在工业生产中常常用到各种的夹具，由于车间中放置的设备很多，且生产的过程是一个动态的过程，因此常有夹具的被夹持物被碰撞影响生产甚至损坏设备的情形发生，同时在智能化程度较高的生产车间中，也由于是多个机械手对操作平台上的零件同时进行加工或多个机器人同时不断地进行着各种的操作运动，因此也会产生机械手与操作平台的碰撞或机器人相互碰撞的不可预料的情形，一旦发生机械手与操作平台的碰撞或机器人相互碰撞，不仅会影响零件的生产精度，造成零件的损害，影响生产效率，而且影响机械手或机器人的操作精度，甚至对成本高的操作平台、机械手或机器人造成损害。

技术实现要素：

本实用新型提供一种多向防碰撞夹具，该多向防碰撞夹具可以解决现有的夹具的夹持物或操作平台或机器人被碰撞，造成设备损害及影响产品精度的问题。

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：这种多向防碰撞夹具，包括设于安装底板上的圆锥大齿轮和横跨于所述圆锥大齿轮上方的支架，所述圆锥大齿轮与多对圆锥小齿轮相啮合，每对所述圆锥小齿轮均相对设置；所述圆锥小齿轮的丝杆轴上套装有滑块，所述滑块上立有夹头支撑柱，所述夹头支撑柱与所述夹头之间设有实时感应外部碰撞信号并将此信号传递给控制器的横向防撞传感器；所述支架的中部与待夹物的安装板之间设有实时感应外部碰撞信号的并将此信号传递给控制器的竖向防撞传感器；于所述安装底板的底端设有通过所述控制器控制的驱动装置。

上述技术方案中，更具体的技术方案还可以是：所述横向防撞传感器和所述竖向防撞传感器均为压力传感器。

进一步的：所述安装底板与所述圆锥大齿轮之间设有圆锥齿轮驱动电机。

进一步的：所述圆锥齿轮驱动电机和所述驱动装置的驱动电机均为伺服电机或步进电机。

进一步的：所述控制器包括有plc可编程控制模块，所述横向防撞传感器和所述竖向防撞传感器的信号输出端分别与plc可编程控制模块的信号输入端相连接；所述plc可编程控制模块的信号输出端分别通过第一驱动模块与所述圆锥齿轮驱动电机相连接、通过第二驱动模块与所述驱动装置的驱动电机相连接。

进一步的：所述安装底板的下方设有安装所述驱动装置的机架，所述驱动装置一侧的机架上设置所述控制器；所述操作平板上方设有通过所述控制器控制的机械臂。

进一步的：所述驱动装置包括x向丝杆、y向丝杆和z向丝杆；所述x向丝杆和所述y向丝杆设在所述机架上；所述x向丝杆、y向丝杆和z向丝杆上均套装有滑块；所述驱动电机包括设在x向丝杆一端的x向丝杆驱动电机、设在y向丝杆一端的y向丝杆驱动电机和设于z向丝杆底端的z向丝杆驱动电机；所述z向丝杆的顶端与所述安装底板固定连接；所述x向丝杆驱动电机的马达座与y向导杆滑动连接；所述y向丝杆的滑块与所述x向丝杆的另一端固定连接，所述x向丝杆的滑块与所述z向丝杆的滑块固定连接。

进一步的：所述驱动装置包括与x向齿轮相啮合的x向齿条、与y向齿轮相啮合的y向齿条和与z向齿轮相啮合的z向齿条；所述y向齿条有设在所述机架上的相互平行的二条，所述y向齿条之间设有所述x向齿条的安装板，所述安装板上开设有与所述x向齿条同向的穿装所述z向齿条的通孔；所述z向齿条顶端与所述安装底板固定连接；所述驱动电机包括其输出轴套装在所述x向齿轮芯孔上的x向齿轮驱动电机、其输出轴套装在所述y向齿轮芯孔上的y向齿轮驱动电机和其输出轴套装在所述z向齿轮芯孔上的z向齿轮驱动电机。

进一步的：所述驱动装置为机器人的机械臂，所述机械臂的手关节与所述安装底板相连接；所述机器人的操作爪与所述待夹物的安装板相连接；所述驱动电机为机械臂驱动电机。

由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

1、由于多向防碰撞夹具，包括设于安装底板上的圆锥大齿轮和横跨于圆锥大齿轮上方的支架，圆锥大齿轮与多对圆锥小齿轮相啮合，每对圆锥小齿轮均相对设置；圆锥小齿轮的丝杆轴上套装有滑块，滑块上立有夹头支撑柱，夹头支撑柱与夹头之间设有实时感应外部碰撞信号并将此信号传递给控制器的横向防撞传感器；支架的中部与待夹物的安装板之间设有实时感应外部碰撞信号的并将此信号传递给控制器的竖向防撞传感器；于安装底板的底端设有通过控制器控制的驱动装置；当横向防撞传感器和/或竖向防撞传感器实时感应的外部碰撞信号超出控制器内的预设值时，说明夹持物被碰撞，此时控制器将接收到的该信号判断处理后，控制驱动装置带动夹持物往可以卸载碰撞力的方向移动，以此撤销碰撞力；其防撞灵敏度高，不但保证了设备的完好无损，也保证了生产的安全性，提高了生产效率。

2、由于驱动装置包括x向丝杆、y向丝杆和z向丝杆；x向丝杆和y向丝杆设在机架上；x向丝杆、y向丝杆和z向丝杆上均套装有滑块；驱动电机包括设在x向丝杆一端的x向丝杆驱动电机、设在y向丝杆一端的y向丝杆驱动电机和设于z向丝杆底端的z向丝杆驱动电机；z向丝杆的顶端与安装底板固定连接；x向丝杆驱动电机的马达座与y向导杆滑动连接；y向丝杆的滑块与x向丝杆的另一端固定连接，x向丝杆的滑块与z向丝杆的滑块固定连接；在保证操作平板于上、下、前、后、左、右都可防碰撞前提下的结构合理简化。

3、由于驱动装置包括与x向齿轮相啮合的x向齿条、与y向齿轮相啮合的y向齿条和与z向齿轮相啮合的z向齿条；y向齿条有设在机架上的相互平行的二条，y向齿条之间设有x向齿条的安装板，安装板上开设有与x向齿条同向的穿装z向齿条的通孔；z向齿条顶端与安装底板固定连接；驱动电机包括其输出轴套装在x向齿轮芯孔上的x向齿轮驱动电机、其输出轴套装在y向齿轮芯孔上的y向齿轮驱动电机和其输出轴套装在z向齿轮芯孔上的z向齿轮驱动电机；在保证操作平板于上、下、前、后、左、右都可防碰撞前提下的结构合理简化。

4、由于驱动装置为机器人的机械臂，安装底板与机器人的机械臂的手关节相连接；机器人的操作爪与待夹物的安装板相连接；驱动电机为机械臂驱动电机；可避免机器人工作时与其它器件的碰撞。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图。

图2是本实用新型实施例一的安装示意图。

图3是本实用新型实施例一的操作平板的结构示意图。

图4是本实用新型实施例一的驱动装置的结构示意图。

图5是本实用新型实施例一的控制器的原理框图。

图6是本实用新型实施例二的驱动装置的结构示意图。

图7是本实用新型实施例三的安装示意图。

具体实施方式

实施例一

下面结合附图实施例对本实用新型作进一步详述：

图1、图2所示的多向防碰撞夹具，包括设于安装底板1上的圆锥大齿轮4和横跨于圆锥大齿轮4上方的支架9，安装底板1与圆锥大齿轮4之间设有围护在两对支撑脚2中间的圆锥齿轮驱动电机3，圆锥大齿轮4与二对圆锥小齿轮5相啮合；每对圆锥小齿轮5均相对设置；其中，支架9包括十字交叉的二根横杆91和从各自的横杆91两端分别向下伸出的四根竖杆92；竖杆92与各自的丝杆座6相连接；每个丝杆座6设于各自的支撑脚2上，每个丝杆座6上均设有各自圆锥小齿轮的丝杆轴8，每个圆锥小齿轮5均套装在各自的丝杆轴8的一端；每根丝杆轴8上均套装有滑块7，每个滑块7上均立有夹头支撑柱10，每根夹头支撑柱10与各自的夹头12之间均设有实时感应外部碰撞信号并将此信号传递给控制器18的横向防撞传感器11，横向防撞传感器11有四个，分别是第一横向防撞传感器、第二横向防撞传感器、第三横向防撞传感器和第四横向防撞传感器；在支架9的中部与待夹物的安装板14之间设有实时感应外部碰撞信号并将此信号传递给控制器18的竖向防撞传感器13；横向防撞传感器11和竖向防撞传感器13均为压力传感器；外部碰撞信号为压力信号；安装底板1的底端设有通过控制器18控制的驱动装置15；圆锥齿轮驱动电机3和驱动装置15的驱动电机均为伺服电机；安装底板1的下方设有安装驱动装置15的机架17，控制器18设置于驱动装置15一侧的机架17上；控制器18的控制端头设有位于机架17一侧的触摸屏19。

如图3所示，本实施例的待夹物为操作平板16；操作平板16的底端设有插件162，插件162的两侧均设有用于插装安装板14的并与安装板14紧密嵌扣的方形开口；操作平板16的上方设有通过控制器18控制的机械臂20。

如图4所示，驱动装置包括x向丝杆151、y向丝杆152和z向丝杆153；x向丝杆151和y向丝杆152设在机架17上；x向丝杆１51、y向丝杆１52和z向丝杆１53上均套装有滑块；驱动电机包括设在x向丝杆一端的x向丝杆驱动电机157、设在y向丝杆一端的y向丝杆驱动电机158和设于z向丝杆底端的z向丝杆驱动电机159；z向丝杆153的顶端与安装底板1固定连接；x向丝杆驱动电机157的马达座与y向导杆1510滑动连接；y向丝杆的滑块155与x向丝杆151的另一端固定连接，x向丝杆的滑块154与z向丝杆的滑块156固定连接。

如图5所示，控制器18包括有plc可编程控制模块181，该可编程控制模块为西门子s7-1200plc控制器；第一横向防撞传感器、第二横向防撞传感器、第三横向防撞传感器、第四横向防撞传感器和竖向防撞传感器13的信号输出端分别与plc可编程控制模块的信号输入端相连接，plc可编程控制模块的信号输出端分别通过第一驱动模块与圆锥齿轮驱动电机3相连接，通过第二驱动模块与x向丝杆驱动电机157、y向丝杆驱动电机158和z向丝杆驱动电机159相连接。第一驱动模块、第二驱动模块均为西门子v90驱动模块。

其防碰撞控制方法是：当竖向防撞传感器实时感应的信号超出控制器内的预设值时，说明被夹持的操作平板受到垂直方向的碰撞，此时控制器将接收到的信号判断处理后，控制驱动装置中相应的z向丝杆驱动电机旋转，带动操作平板往卸载碰撞力的方向移动，以此撤销碰撞力；同时控制器反馈一个信号给机械臂让机械臂急停，给本设备形成双重保护。

本发明不但防撞灵敏度高，保证了设备的完好无损，也大大地保证了生产的安全性，提高了生产效率。

实施例二

如图6所示，驱动装置包括与x向齿轮254相啮合的x向齿条251、与y向齿轮255相啮合的y向齿条252和与z向齿轮256相啮合的z向齿条253；y向齿条252有相互平行的二条，这二条y向齿条252均通过各自的y向齿条坐板安装在机架上；y向齿条252之间设有x向齿条的安装板250，安装板250上开设有与x向齿条251同向的穿装z向齿条253的长通孔；z向齿条253的顶端与夹具的安装底板固定连接；驱动电机包括x向齿轮驱动电机257、y向齿轮驱动电机258和z向齿轮驱动电机259；x向齿轮驱动电机257的输出轴套装在x向齿轮254芯孔上，y向齿轮驱动电机258的输出轴套装在y向齿轮255芯孔上，z向齿轮驱动电机259的输出轴套装在z向齿轮256芯孔上；x向齿条的安装板250上设有x向导轨2512，y向齿条坐板上设有y向导轨2511；x向齿轮驱动电机257的马达座与x向导轨2512滑动连接；y向齿轮驱动电机258的马达座与y向导轨2511滑动连接；plc可编程控制模块的信号输出端分别通过第二驱动模块与x向齿轮驱动电机257、y向齿轮驱动电机258和z向齿轮驱动电机259相连接；圆锥齿轮驱动电机和驱动电机均为步进电机；第一驱动模块和第二驱动模块均是型号为dma860h的驱动模块；其余均与实施例一相同；

其防碰撞控制方法是：当横向防撞传感器实时感应的信号超出控制器内的预设值时，说明被夹持的操作平板受到水平方向的碰撞，此时控制器将接收到的信号判断处理后，控制驱动装置中相应的x向齿轮驱动电机或y向齿轮驱动电机旋转，带动夹持物往卸载碰撞力的方向移动，以此撤销碰撞力；同时控制器反馈一个信号给机械臂让机械臂急停，给本设备形成双重保护。

实施例三

如图7所示，驱动装置为机器人的机械臂331，机械臂的手关节与夹具的安装底板固定连接；机器人的操作爪332与待夹物的安装板相连接；控制器设于机器人体内；驱动电机为机械臂驱动电机；plc可编程控制模块的信号输出端分别通过第二驱动模块与机械臂驱动电机相连接；其余均与实施例一相同；

其防碰撞控制方法是：当横向防撞传感器和竖向防撞传感器实时感应的信号超出控制器内的预设值时，说明被夹持的操作爪受到倾斜方向的碰撞，此时控制器将接收到的信号判断处理后，控制驱动装置中相应的机械臂驱动电机带动操作爪往卸载碰撞力的方向移动，以此撤销碰撞力。

本发明不但保证了机器人的完好无损，也大大地保证了生产的安全性，提高了生产效率。