一种汽车换挡拨叉锻件欠驱动夹具

本发明属于工业机器人技术领域，尤其涉及到一种汽车换挡拨叉锻件欠驱动夹具。

背景技术：

汽车换挡拨叉是汽车变速箱中最为重要的零部件，与变速手柄相连，位于手柄下端，拨动中间变速轮，从而改变不同齿轮啮合，使输入到输出的转速比改变，以达到换挡变速的目的。拨叉是通过锻造工艺加工出来的，因此拨叉锻件的结构会影响到拨叉性能和使用效果。拨叉的锻造生产环境是典型的高温、高危、高污染环境，目前拔叉锻件主要是通过人工锻造生产，不仅人力成本较高、生产效率低，而且还对人身体健康有影响。此外，人工锻造由于主观性因素，会影响锻件质量的一致性，不良质量锻件会引起汽车变速箱中零件的局部断裂损坏以及其他严重的设备或人身事故。近年来，随着科技的发展，工业机器人代替人工已成为必然趋势。锻造机器人的出现，极大地提高了拨叉锻件生产效率，但是拨叉结构日趋多样化，常用专用夹具只能针对一种形状大小的拔叉锻件，当生产其它形状尺寸锻件时需要更换机器人夹具，降低了生产效率，因此满足对不同形状大小拨叉进行良好装夹的夹具成为机器人自动化生产线的急需。

欠驱动机构具有自适应包络抓取不同形状及尺寸物体的优点，近年来被国内外学者重点关注，因此基于欠驱动机构原理进行汽车换挡拔叉锻件的夹具设计，可以通过对锻件的包络抓取，实现对不同形状大小拨叉锻件的自适应，从而提高拨叉锻件自动化生产线的效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于为了实现对不同形状尺寸的汽车换挡拨叉锻件进行自适应装夹，基于欠驱动机构原理设计汽车换挡拨叉锻件欠驱动夹具，从而提高锻造机器人生产线的装夹效率。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：一种汽车换挡拨叉锻件欠驱动夹具，包括外爪机构和内爪机构，所述外爪机构的端部镜像对称设置有两外爪夹持装置，所述内爪机构的端部镜像对称设置有两内爪夹持装置。

所述外爪机构包括外爪基座，所述外爪基座上安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴上传动连接有第一丝杆，所述第一丝杆上旋装有第一螺母，所述第一螺母的两侧对称设有连杆机构，所述连杆机构包括第一连杆，所述第一连杆的一端与所述第一螺母铰接，所述第一连杆的另一端均铰接有l形连杆，所述l形连杆的另一端铰接在所述外爪基座上，所述l形连杆的拐点处铰接连接有第二连杆，所述l形连杆与所述外爪基座的铰接处还铰接有第三连杆。

所述内爪机构包括固定在所述外爪基座上的内爪基座，所述内爪基座上安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴上传动连接有第二丝杆，所述第二丝杆上旋装有第二螺母，所述第二螺母连接有滑块，所述滑块上设有齿条，所述滑块上可转动安装有第四齿轮、第六齿轮和第七齿轮，所述第四齿轮与所述齿条相啮合，所述第四齿轮与所述第六齿轮传动连接，所述第六齿轮与所述第七齿轮相啮合。

所述外爪夹持装置包括外爪第一指节，所述外爪第一指节上可转动安装有第一齿轮，所述第一齿轮上铰接有第一夹块连接杆，所述第一夹块连接杆上铰接有第一夹块，所述外爪第一指节上还铰接有外爪第二指节，所述外爪第二指节设有与所述第一齿轮相啮合的齿，所述外爪第二指节上转动安装有第二齿轮，所述第二齿轮上铰接有第二夹块连接杆，所述第二夹块连接杆铰接有第二夹块，所述外爪第二指节上还铰接有外爪第三指节，所述外爪第三指节上设有与所述第二齿轮相啮合的齿，所述外爪第一指节与所述外爪第二指节之间设有第一弹簧，所述外爪第二指节与所述外爪第三指节之间设有第二弹簧。

所述外爪第一指节与所述外爪机构的所述第二连杆和所述第三连杆分别铰接连接。

所述内爪夹持装置包括铰接在所述滑块上的内爪第一指节，所述内爪第一指节上铰接有内爪第二指节，所述内爪第二指节铰接有内爪第三指节，所述第二指节和所述第三指节的铰接点处还铰接有内爪连杆，所述内爪连杆的另一端铰接有内爪指根，所述内抓指根与所述第六齿轮或所述第七齿轮同轴铰接在所述滑块上，且由所述第六齿轮或所述第七齿轮驱动。

进一步，所述内爪机构的所述内爪基座上设有与所述第二丝杆平行的滑道，所述滑块沿所述滑道滑动。有更高的强度和刚度，起到更高的导向作用。

进一步，所述内爪机构的所述滑块包括固定在所述滑块上的连接盒、固定在所述连接盒上的内爪上端盖和固定在所述内爪上端盖上的内爪下底座，所述内爪下底座上转动安装有第三齿轮，所述第三齿轮与所述第四齿轮同轴驱动，所述内爪下底座上转动安装有第五齿轮，所述第三齿轮和第五齿轮相啮合，所述第五齿轮与所述第六齿轮相啮合。

进一步，所述外爪夹持装置的所述外爪第三指节、所述第一夹块和所述第二夹块在所述外爪夹持装置内侧的一面设有是凹形开口，且凹形开口在同一平面。

进一步，所述外爪夹持装置的所述第一弹簧和所述第二弹簧均设置在所述外爪夹持装置外侧，所述外爪第一指节和所述外爪第二指节均设有限位壳体，在所述第一弹簧和所述第二弹簧的作用下，所述外爪夹持装置在非夹持状态下，所述外爪第一指节的限位壳体与所述外爪第二指节的限位壳体外侧紧贴在一起，其内侧则留有间隙，且从外侧到内侧圆滑过渡，所述外爪第二指节的限位壳体与所述外爪第三指节的外侧紧贴在一起，其内侧留有间隙，从外侧到内侧圆滑过渡。保证所述外爪夹持装置在夹持过程中平稳顺畅，且能夹持牢靠。

进一步，所述外爪机构的所述外爪基座还包括外爪上端盖，所述外爪上端盖通过螺丝固定在所述外爪基座上。

进一步，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机均为步进电机。

有益效果

本发明提供的汽车换挡拨叉锻件欠驱动夹具具有以下优点：

(1)针对拨叉锻件的外形特征，本欠驱动夹具设计了内爪机构和外爪机构的双夹持形式，实现了对拨叉锻件的内外同时夹持，提高了夹持稳定性；

(2)夹具的外爪机构通过一个步进电机驱动源，利用多连杆及齿轮等机构，实现了对汽车换挡拨叉锻件的外边缘欠驱动包络抓取，不仅提高了拨叉锻件抓取效率，而且能适应不同外边缘直径的拨叉锻件，相比起专用拨叉锻件夹具，提高了适用范围；

(3)夹具的内爪机构同样通过一个步进电机驱动源，利用齿条齿轮等传动，实现了对汽车换挡拨叉锻件的内边缘欠驱动包络抓取，不仅降低了控制难度，而且满足了对不同内边缘拨叉锻件的抓取，配合外爪机构的外边缘包络抓取，使得锻件抓取更稳定，适用范围更广，提高了夹具的装夹效率。

附图说明

图1为本发明实施例总示意图；

图2为本发明实施例中外爪机构示意图；

图3为本发明实施例中外爪机构内部示意图；

图4为本发明实施例中外爪夹持装置内部示意图；

图5为本发明实施例中外爪夹持装置示意图；

图6为本发明实施例中内爪机构内部示意图；

图7为本发明实施例中内爪机构示意图；

图8为本发明实施例中内爪机构与内爪夹持装置内部示意图；

图9为本发明实施例中内爪夹持装置示意图

图10为本发明实施例未夹持状态示意图；

图11为本发明实施例夹持状态示意图；

图中：1.为外爪机构，2.为内爪机构，3.为外爪夹持装置，4.为内爪夹持装置，5.为外爪上端盖，6.为外爪基座，7.为第一驱动电机，8.为第一丝杆，9.为第一螺母，10.为第一连杆，11.为l形连杆，12.为第二连杆，13.为第三连杆，14.为外爪第一指节，15.为第一齿轮，16.为第一夹块连接杆，17.为第一夹块，18.为外爪第二指节，19.为第二齿轮，20.为第二夹块连接杆，21.为第二夹块，22.为外爪第三指节，23.为第一弹簧，24.为第二弹簧，25.为内爪基座，26.为第二驱动电机，27.为第二丝杆，28.为第二螺母，29.为滑块，30.为连接盒，31.为内爪上端盖，32.为内爪下底座，33.为第三齿轮，34.为第四齿轮，35.为齿条，36.为第五齿轮，37.为第六齿轮，38.为第七齿轮，39.为内爪第一指节，40.为内爪第二指节，41.为内爪第三指节，42.为内爪指根，43.为拨叉锻件，44.为内爪连杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中所述的“内、外”的含义指的是相对于夹具本身而言，指向夹具内部的方向为内，反之为外，而非对本发明的夹具的特定限定。

本发明中所述的“上、下”的含义指的是：“上”是指位置在高处的，与“下”相对，即上边；“下”是指位置在低处的，与“上”相对，即下层。而非对本夹具的特定限定。

本发明中所述的“左、右”的含义指的是阅读者正对附图时，阅读者的左边即为左，阅读者的右边即为右，而非对本发明的夹具的特定限定。

本发明中所述的“前、后”的含义指的是阅读者正对附图时，离阅读者近的即为前，离阅读者远的即为后，而非对本发明的夹具的特定限定。

本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本发明中所述的“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)用于在类似要素之间进行区别，并且不一定是描述特定的次序或者按时间的顺序。要理解，这样使用的这些术语在适当的环境下是可互换的，使得在此描述的主题的实施例如是能够以与那些说明的次序不同的次序或者以在此描述的另外的次序来进行操作。

如图1所示，一种汽车换挡拨叉锻件欠驱动夹具，包括外爪机构1和内爪机构2，所述外爪机构1的端部镜像对称设置有两外爪夹持装置3，所述内爪机构2的端部镜像对称设置有两内爪夹持装置4。

如图2和图3所示，所述外爪机构1包括外爪基座6，所述外爪基座6上安装有第一驱动电机7，所述第一驱动电机7的输出轴上传动连接有第一丝杆8，所述第一丝杆8上旋装有第一螺母9，所述第一螺母9的两侧对称设有连杆机构，所述连杆机构包括第一连杆10，所述第一连杆10的一端与所述第一螺母9铰接，所述第一连杆10的另一端均铰接有l形连杆11，所述l形连杆11的另一端铰接在所述外爪基座6上，所述l形连杆11的拐点处铰接连接有第二连杆12，所述l形连杆11与所述外爪基座6的铰接点处还铰接有第三连杆13；所述外爪基座6还包括外爪上端盖5，所述外爪上端盖5通过螺丝固定在所述外爪基座6上。

如图1、图6、图7和图8所示，所述内爪机构2包括固定在所述外爪基座6上的内爪基座25，所述内爪基座25上安装有第二驱动电机26，所述第二驱动电机26的输出轴上传动连接有第二丝杆27，所述第二丝杆27上旋装有第二螺母28，所述第二螺母28连接有滑块29，所述滑块29上设有齿条35，所述滑块29上可转动安装有第四齿轮34、第六齿轮37和第七齿轮38，所述第四齿轮34与所述齿条35相啮合，所述第四齿轮34与所述第六齿轮37传动连接，所述第六齿轮37与所述第七齿轮38相啮合；具体的，所述滑块29包括固定在所述滑块29上的连接盒30、固定在所述连接盒30上的内爪上端盖31和固定在所述内爪上端盖31上的内爪下底座32，所述内爪下底座32上转动安装有第三齿轮33，所述第三齿轮33与所述第四齿轮34同轴驱动，所述内爪下底座32上转动安装有第五齿轮36，所述第三齿轮33和第五齿轮36相啮合，所述第五齿轮36与所述第六齿轮37相啮合。所述内爪机构2的所述内爪基座25上设有与所述第二丝杆27平行的滑道，所述滑块29沿所述滑道滑动。

如图4和图5所示，所述外爪夹持装置3包括外爪第一指节14，所述外爪第一指节14上可转动安装有第一齿轮15，所述第一齿轮15上铰接有第一夹块连接杆16，所述第一夹块连接杆16上铰接有第一夹块17，所述外爪第一指节14上还铰接有外爪第二指节18，所述外爪第二指节18设有与所述第一齿轮15相啮合的齿，所述外爪第二指节18上转动安装有第二齿轮19，所述第二齿轮19上铰接有第二夹块连接杆20，所述第二夹块连接杆20铰接有第二夹块21，所述外爪第二指节18上还铰接有外爪第三指节22，所述外爪第三指节22上设有与所述第二齿轮19相啮合的齿，所述外爪第一指节14与所述外爪第二指节18之间设有第一弹簧23，所述外爪第二指节18与所述外爪第三指节22之间设有第二弹簧24；所述外爪夹持装置3的所述第一弹簧23和所述第二弹簧24均设置在所述外爪夹持装置3外侧，所述外爪第一指节14和所述外爪第二指节18均设有限位壳体，在所述第一弹簧23和所述第二弹簧24的作用下，所述外爪夹持装置3在非夹持状态下，所述外爪第一指节14的限位壳体与所述外爪第二指节18的限位壳体外侧紧贴在一起，其内侧则留有间隙，且从外侧到内侧圆滑过渡，所述外爪第二指节18的限位壳体与所述外爪第三指节22的外侧紧贴在一起，其内侧留有间隙，从外侧到内侧圆滑过渡。

如图10和图11，所述外爪夹持装置3的所述外爪第三指节22、所述第一夹块17和所述第二夹块21在所述外爪夹持装置3内侧的一面设有是凹形开口，且凹形开口在同一平面，便于对所述拨叉锻件43外边缘稳定夹持。

如图3所示，所述外爪第一指节14与所述外爪机构1的所述第二连杆12和所述第三连杆13分别铰接连接。

如图8和图9所示，所述内爪夹持装置4包括铰接在所述滑块29的所述内爪下底座32上的内爪第一指节39，所述内爪第一指节39上铰接有内爪第二指节40，所述内爪第二指节40铰接有内爪第三指节41，所述内爪第二指节40和所述内爪第三指节41的铰接点处还铰接有内爪连杆44，所述内爪连杆44的另一端铰接有内爪指根42，所述内抓指根42与所述第六齿轮37或所述第七齿轮38同轴铰接在所述滑块29的所述内爪下底座32，且由所述第六齿轮37或所述第七齿轮38驱动。

所述第一驱动电机7和所述第二驱动电机26均为步进电机。

动作原理

如图10和图11所示，以夹持拨叉锻件43外边缘为例，所述第一驱动电机7旋转驱动所述第一螺母9向内侧移动，进而带动所述第一连杆10运动，从而驱动所述l形连杆11绕所述铰接点转动，进而推动所述第二连杆12来驱动所述外爪夹持装置3，所述外爪夹持装置3的所述外爪第一指节14会相对于所述第三连杆13向内侧转动，当所述第一夹块17的凹形开口紧贴所述拨叉锻件43外边缘时，所述第一夹块连接杆16会推动所述第一齿轮15绕其轴心顺时针转动，进而带动所述外爪第二指节18向内侧转动，当所述第二夹块21凹形开口紧贴所述拨叉锻件43外边缘时，所述第二夹块连接杆20会推动所述第二齿轮19绕其轴心顺时针转动，进而带动所述外爪第三指节22向内侧转动，直至所述外爪第三指节22的凹形开口完全紧贴所述拨叉锻件43的外边缘，从而实现了所述拨叉锻件43的包络抓取。当需要释放对所述拨叉锻件43外边缘的夹持时，所述第一驱动电机7向相反方向旋转来驱动所述第一螺母9向外侧移动，进而带动所述第一连杆10、所述第二连杆12来释放所述外爪夹持装置3，所述外爪夹持装置3利用所述第一弹簧23和所述第二弹簧24的拉力进行自然释放。

如图10和图11所示，以夹持拨叉锻件43内边缘为例，所述第二驱动电机26旋转驱动所述第二螺母28和所述滑块29向内侧移动，通过所述齿条35带动所述第四齿轮34逆时针转动，进而通过所述第三齿轮33带动所述第五齿轮36顺时针转动，所述第五齿轮36带动所述第六齿轮37逆时针转动，所述第六齿轮37带动所述第七齿轮38顺时针转动，进而带动两所述内爪夹持装置4向外展开，实现对所述拨叉锻件43内边缘的紧密贴合，配合所述外爪夹持装置3对所述拨叉锻件43外边缘的紧密贴合实现了对锻件的完全精确固定。当需要释放对所述拨叉锻件43内边缘的夹持时，所述第二驱动电机26向相反方向旋转来驱动所述第二螺母28和所述滑块29向外侧移动，进而通过齿条齿轮啮合和齿轮间啮合实现两所述内爪夹持装置4的内收，从而完成对所述拨叉锻件43内边缘的释放。

由此可见，所述外爪机构1及所述外爪夹持装置3而且能满足不同外边缘直径的拨叉锻件，相比起围绕单一尺寸的专用拨叉锻件夹具，该机构提高了适用范围。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。