一种柔性适配抓夹装置及具有该装置的回转适配设备的制作方法

1.本实用新型涉及抓夹装置及抓夹回转操作的设备领域。


背景技术：

2.在工业生产中，部分大型法兰类工件进行装配使用前需先进行适配作业，如图1所示的一种法兰类工件的结构，包括上法兰10和下法兰20两个部件，两部件通常均为金属制成，这两个部件在分别生产成型后需相嵌套（图中所示上法兰的圆筒部嵌入下法兰的圆筒部内）进行适配的适应研磨（研磨时相对转动，从而对两者的接触面同时进行摩擦，通过研磨使得两者的嵌套更为适配，以达到后面装配使用时所需的状态效果）,因此这道工序需要上下法兰的搬运、定位、固定、转动研磨、清理研磨屑等操作。
3.对于上述的这种大型法兰工件，由于尺寸较大，重量较重，成人都不易搬动，因此在现在来说，适应适配操作是这种工件中较为不易的一道工序，这主要也是因为现有的适配作业是通过机械辅助人工进行操作的方式，辅助的机械通常是较为简单的功能作用，在研磨的回转和研磨面同轴的问题上难于达到理想效果，这将直接影响适应适配的最终状态效果，且不同轴的问题也对机械自身造成损伤，还有人工操作的方式工作劳动强度大，操作效率极低，且存在着适配一致性不足等的问题，因此，现有的主要采用人工操作和现有简单的辅助机械的方式方法既难于达到适应适配所要的状态效果，也无法实现该工序的自动化升级改造。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种能够实现适用多种规格工件抓夹，且能够实现自动适应微调移动的一种柔性适配抓夹装置。本实用新型的另一目的在于提供一种具有上述柔性适配抓夹装置的回转适配设备，其能够自适应进行加工工作，实现多功能自动化操作。
5.为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种柔性适配抓夹装置，其特征在于，包括适配抓夹装置，所述适配抓夹装置包括主要进行抓夹工件工作的抓夹模块及连接抓夹模块用于间接带动抓夹模块的锁紧模块，所述锁紧模块通过柔性适配连接结构与抓夹模块连接。
6.所述抓夹模块上方通过加高柱连接设有夹爪上板，两者之间形成分离空间，所述锁紧模块包括锁紧上板、锁紧驱动缸、锁紧下板、锁紧轴和伸缩导向结构，所述锁紧上板供与多维移动装置连接带动，所述锁紧下板通过加高柱连接在锁紧上板的下方，两者之间形成驱动安装空间，所述锁紧驱动缸对应在驱动安装空间内固定安装在锁紧下板上并且其活塞杆朝下穿过锁紧下板，所述锁紧轴固定连接在锁紧驱动缸的活塞杆上由其带动上下伸缩，所述伸缩导向结构设置在夹爪上板与锁紧下板之间用于锁紧轴上下伸缩的导向；所述柔性适配连接结构为所述锁紧轴的下端设有锥形锁紧块，所述锥形锁紧块其锥形小的一端朝上连接锁紧轴，所述分离空间内设有连接在夹爪上板上的锁紧套，所述锁紧套上开设有上下贯通并且与锥形锁紧块相应的锥形套孔，所述锥形套孔其锥形小的一端朝上，所述锁
紧轴穿设在锥形套孔内，其锥形锁紧块对应嵌入锥形套孔内，所述锥形套孔的最小直径大于锁紧轴的直径并且之间形成轴心调整间隙，所述夹爪上板上设有扭转杆导套，所述扭转杆导套内穿设有可升降活动的扭转杆，所述扭转杆的上端通过可相对锁紧轴径向滑动的直线滑动结构与锁紧下板连接。
7.所述抓夹模块包括夹爪下板、安装设置在夹爪下板下表面上的三爪气缸和分别连接三爪气缸由其带动张合的夹爪，所述夹爪通过可相对三爪气缸中心轴径向滑动的直线滑动结构与夹爪下板连接。
8.所述锁紧模块的锁紧上板供与带动适配抓夹装置整体动作的多维移动装置的工作端部可拆装的连接，所述多维移动装置的工作端部上设有用于感知适配抓夹装置受到的作用力的力控模块用于适配工作时感知作用力获取数据供控制应用，和/或，所述多维移动装置的工作端部上设有第一视觉定位模块。
9.一种具有上述的柔性适配抓夹装置的回转适配设备，其特征在于，还包括有可对应在抓夹装置的下方用于夹持工件的适配夹持装置。
10.所述适配夹持装置包括上表面为夹持平台的机座、可活动布设在夹持平台上的多个夹持部件、设置在机座内夹持平台下方的回转盘、连接设置在回转盘下表面与机座之间的回转支承和输出连接回转支承从而带动回转盘转动的驱动电机；所述回转盘上周向布设有多条腰形槽一一对应夹持部件，所述夹持平台上一一对应夹持部件开设有沿回转盘中心轴径向设置的调整滑动槽，所述夹持部件包括对应在夹持平台上表面的夹持块、连接在夹持块下表面并嵌入在调整滑动槽内滑动的调整滑动块、调整滑动块下端连接的调整导轮及连接在夹持平台与调整滑动块之间的滑动导向结构，所述调整导轮嵌入在对应的腰形槽内滚动，所述腰形槽和调整滑动槽的槽型、长度、位置结构设置为能够实现回转盘转动时带动所有夹持块扩张开或靠拢的同步动作，所述夹持块朝向回转盘轴心的一面为可供工件侧面嵌入的v型结构面。
11.还包括可对适配抓夹装置抓夹工件活动范围内的工件进行相应工作的第二视觉定位模块、适配视觉检测模块和/或吸尘装置，所述第二视觉定位模块用于工件定位，所述适配视觉检测模块用于工件适应适配工作后的检测，所述吸尘装置用于工件适应适配工作后的研磨屑的清理。
12.所述吸尘装置包括吸尘器、一端连接在吸尘器上的吸尘管、吸尘管的另一端上设置的毛刷吸头、供固定安装吸尘管以支撑毛刷吸头朝上的吸管活动座及固定设置的吸尘安装座，所述吸管活动座与吸尘安装座之间设有竖向直线滑动结构，所述吸管活动座的下端设有活动杆，所述吸尘安装座上设有供活动杆对应穿过的导向座，所述活动杆上套设有与导向座作用的上升复位弹簧。
13.通过采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：通过上述结构的回转适配设备，通过能够实现多维方向移动的多维移动装置带动适配抓夹装置移动、搬运以及在适配夹持装置上进行回转研磨加工动作，整个过程可实现机械自动化，可无需人工参与，大大提高效率，其适配抓夹装置的结构通过锁紧模块的设置和柔性适配连接结构的设置，能够实现自动微调调整适应装配进行回转研磨。机械结构设置进一步提高了机械性能，特别适合于大型法兰类工件使用，解决了大型法兰类工件研磨适配过程中的自适应问题，实现多尺寸工件自适应夹持、视觉定位引导、柔性力控装配、自适应适配研磨、自动清洁等的功能，从
而实现本实用新型上述目的。
附图说明
14.图1是本实用新型涉及的大型法兰类工件的结构示意图。
15.图2是本实用新型涉及的具有柔性适配抓夹装置的回转适配设备的结构示意图。
16.图3是本实用新型涉及的多维移动装置的结构示意图。
17.图4是本实用新型涉及的适配抓夹装置的结构示意图。
18.图5是本实用新型涉及的柔性适配连接结构的部分结构示意图。
19.图6是本实用新型涉及的适配夹持装置结构示意图。
20.图7是本实用新型涉及的适配夹持装置的内部结构示意图。
21.图8是本实用新型涉及的第二视觉定位模块和适配视觉检测模块的结构示意图。
22.图9是本实用新型涉及的吸尘装置结构示意图；
23.图中：
24.多维移动装置2；工作端部21；快换盘22；
25.适配抓夹装置3；抓夹模块31；夹爪上板311；分离空间312；夹爪下板313；三爪气缸314；夹爪315；锁紧模块32；锁紧上板321；锁紧驱动缸322；
26.锁紧下板323；锁紧轴324；伸缩导向结构325；驱动安装空间326；
27.柔性适配连接结构33；锥形锁紧块331；锁紧套332；锥形套孔333；
28.轴心调整间隙334；扭转杆导套341；扭转杆342；直线滑动结构343；
29.适配夹持装置4；夹持平台41；调整滑动槽411；机座42；夹持部件43；
30.夹持块431；v型结构面4311；调整滑动块432；调整导轮433；
31.滑动导向结构434；回转盘44；腰形槽441；
32.力控模块5；第一视觉定位模块6；第二视觉定位模块7；适配视觉检测模块8；
33.吸尘装置9；吸尘器91；吸尘管92；毛刷吸头93；吸管活动座94；
34.活动杆941；上升复位弹簧942；吸尘安装座95；
35.导向座951；竖向直线滑动结构96。
具体实施方式
36.为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。
37.本实施例公开的一种具有柔性适配抓夹装置的回转适配设备，如图2所示的为可适用于背景技术中涉及的大型法兰类工件的自适应旋转研磨适配操作，图中设备包括多维移动装置2、适配抓夹装置3、适配夹持装置4、力控模块5、第一视觉定位模块6、第二视觉定位模块7、适配视觉检测模块8和吸尘装置9，根据实际生产加工需要部分装置可适应减少设置，如不需要吸尘操作，可对应去掉吸尘装置9的部分，又如根据操作过程方法对第一视觉定位模块6、第二视觉定位模块7或适配视觉检测模块8的整合、增设或去除，本实施例仅在于提供一种清楚完整的实施例以便于清楚理解本实用新型的技术方案，这里不对各种实施例进行详细说明。所述适配抓夹装置3安装设置在多维移动装置2实现多维移动的工作端部上用于抓夹工件，通过所述多维移动装置2带动适配抓夹装置3多维移动，即移动至上料工
位进行抓夹或松夹放置工件和移动至适配夹持装置4进行上下法兰的旋转研磨适配操作以及移动至第二视觉定位模块7、适配视觉检测模块8或吸尘装置9进行对应视觉检测、吸尘等的操作，所述适配抓夹装置3用于实现活动抓夹工件和抓夹时的自适应调整，具体实现结构下面详细描述，所述适配夹持装置4用于下法兰工件的夹持，所述力控模块5用于感知适配、旋转研磨中的力以便进行适配抓夹装置3的适应调整控制，从而实现柔性力控效果，所述第一视觉定位模块6、第二视觉定位模块7和适配视觉检测模块8用于获取图像进行定位调整或获取图像进行检测，所述吸尘装置9用于旋转研磨后工件上的粉屑的清除。下面结合附图来详细各装置部件的结构位置连接关系。
38.所述适配抓夹装置3，如图2、图3、图4和图5所示，包括主要进行抓夹工件工作的抓夹模块31及连接在多维移动装置2的工作端部与抓夹模块31之间用于带动抓夹模块31回转的锁紧模块32，本实施例中如图3所示多维移动装置2采用的是现有技术产品多轴机械臂，其活动可及范围大，动作更灵活快速，其工作端部21与锁紧模块32之间通过快换盘22来可快速拆装连接，这里比较重要的是，本实用新型中所述锁紧模块32通过柔性适配连接结构33与抓夹模块31连接，从而来实现上述有益效果中提及的大型法兰类工件研磨适配过程中柔性力控装配自适应的作用效果。具体结构设置如图中所示，所述抓夹模块31上方通过加高柱连接设有夹爪上板311，两者之间形成分离空间312供配合锁紧模块32实现所需功能作用，所述锁紧模块32包括锁紧上板321、锁紧驱动缸322、锁紧下板323、锁紧轴324和伸缩导向结构325，所述锁紧上板321供与多维移动装置2通过快换盘22连接带动，所述锁紧下板323通过加高柱连接在锁紧上板321的下方，两者之间形成驱动安装空间326，所述锁紧驱动缸322对应在驱动安装空间326内固定安装在锁紧下板323上并且其活塞杆朝下穿过锁紧下板323，所述锁紧轴324固定连接在锁紧驱动缸322的活塞杆上由其带动上下伸缩，所述伸缩导向结构325设置在夹爪上板311与锁紧下板323之间用于锁紧轴324上下伸缩的导向，所述锁紧轴324的下端供与夹爪上板311连接，如此锁紧模块32具有可独立锁紧或分离功能，且结构能够达到较为稳固不易变形的结构设置，有利于提高装配使用的稳定；所述柔性适配连接结构33为所述锁紧轴324的下端设有锥形锁紧块331，所述锥形锁紧块331其锥形小的一端朝上连接锁紧轴324，所述分离空间312内设有连接在夹爪上板311上的锁紧套332，所述锁紧套332上开设有上下贯通并且与锥形锁紧块331相应的锥形套孔333，所述锥形套孔333其锥形小的一端朝上，所述锁紧轴324穿设在锥形套孔333内，其锥形锁紧块331对应嵌入锥形套孔333内，所述锥形套孔333的最小直径大于锁紧轴324的直径并且之间形成轴心调整间隙334。所述夹爪上板311上设有扭转杆导套341，所述扭转杆导套341内穿设有可升降活动的扭转杆342，所述扭转杆342的上端通过可相对锁紧轴324径向滑动的直线滑动结构343与锁紧下板323连接。另外，本实施例中所述抓夹模块31包括夹爪下板313、安装设置在夹爪下板313下表面上的三爪气缸314和分别连接三爪气缸314由其带动张合的夹爪315，所述夹爪315通过可相对三爪气缸314中心轴径向滑动的直线滑动结构与夹爪下板313连接，夹爪张合动作灵活，三爪抓夹稳定。
39.通过上述结构在抓夹上法兰工件与下法兰工件装配旋转研磨时，当带动锁紧轴324上升时锥形锁紧块331嵌入锥形套孔333内，在两者形状的配合作用下，上升的力能够转化为锁紧夹爪上板311的作用力从而使得锁紧模块32与抓夹模块31两者实现固定连接效果，当需要柔性力控装配的效果时控制锁紧轴324下降，锥形锁紧块331与锥形套孔333之间
可产生间隙，从而实现解除锁紧，适配时，多维移动装置2的工作端部21带动锁紧模块32旋转，锁紧模块32再通过扭转杆342带动抓夹模块31旋转（此时，抓夹模块31与上法兰10抓夹在一起，其回转轴可能与锁紧模块32回转轴不同轴），由于扭转杆342可沿锁紧轴324径向滑动，且解除锁紧后，锥形锁紧块331与锥形套孔333存在间隙及轴心调整间隙334的存在，因此，适配抓夹装置3可自动适应研磨中存在的不同轴问题，从而实现本实用新型所需效果。上述锁紧模块32的结构设置及与抓夹模块31的连接结构设置，能够达到适配抓夹装置3整体体积较小，重量轻，结构稳固的效果。
40.所述力控模块5，如图3所示设置在多维移动装置2的工作端部21上，用于感知适配工作时适配抓夹装置3受到的作用力，获得数据以供系统的控制应用，可进一步的提升自适应适配的调整功能效果。如图3所示，所述第一视觉定位模块6本实施例中设置在多维移动装置2的工作端部21上，设置在该处可通过多维移动装置2带动移动至需要视觉拍摄的位置可用于视觉定位调整或视觉检测应用，可活动拍摄范围较大，第一视觉定位模块6的功能用途也可根据工作需要系统设定，不限定为单独用途的使用。另外，上述的第二视觉定位模块7、适配视觉检测模块8如图8所示的为在多轴机械臂活动能及的范围内固定位置的设置，主要用于配合系统的工作方法的相应工作应用，可用于拍摄图像定位工件和视觉检测，本实施例的工作方法中可通过第二视觉定位模块7进行工件定位，通过适配视觉检测模块8用于工件适应适配工作后的检测，这里视觉检测可包括研磨装配效果的检测等。
41.所述适配夹持装置4，如图6和图7所示包括上表面为夹持平台41的机座42、可活动布设在夹持平台41上的多个夹持部件43、设置在机座42内夹持平台41下方的回转盘44、连接设置在回转盘44下表面与机座42之间的回转支承（在回转盘44下方，图中不可见）和输出连接回转支承从而带动回转盘44转动的驱动电机（在回转盘44下方，图中不可见）；所述回转盘44上周向布设有多条腰形槽441一一对应夹持部件43，所述夹持平台41上一一对应夹持部件43开设有沿回转盘44中心轴径向设置的调整滑动槽411，所述夹持部件43包括对应在夹持平台41上表面的夹持块431、连接在夹持块431下表面并嵌入在调整滑动槽411内滑动的调整滑动块432、调整滑动块432下端连接的调整导轮433及连接在夹持平台41与调整滑动块432之间的滑动导向结构434，所述调整导轮433嵌入在对应的腰形槽441内滚动，所述腰形槽441和调整滑动槽411的槽型、长度、位置结构设置为能够实现回转盘44转动时带动所有夹持块431扩张开或靠拢的同步动作，所述夹持块431朝向回转盘44轴心的一面为可供工件侧面嵌入的v型结构面4311，为达到夹持更稳固的效果，图中所述夹持部件43、腰形槽441、调整滑动槽411、调整滑动块432、调整导轮433和滑动导向结构434三组设置，张合滑动稳定，能够实现在夹持工件时保持自动向设定的中心位置夹持固定，有利于适配抓夹装置3精准定位上料抓夹和定心装配旋转研磨。夹持部件43的张合动作是驱动电机驱动回转盘44往复回转，回转盘44向一个方向转动时，在腰形槽441、调整滑动槽411的方向限定和导向引导作用下使得所有夹持块43能够同步的张开滑动或靠拢滑动，从而实现张开松夹或靠拢夹持。
42.由于旋转研磨适配过程中会产生的一些粉屑，工件适应适配工作后需要进行工件的清洁工作，本实用新型的设备根据需要进一步设置了所述吸尘装置9，如图2和图9所示，该吸尘装置9是针对本设备工作方法适应设置的结构，具体是上下法兰工件研磨后通常是上法兰的外侧壁需要清除粉屑和下法兰的内侧壁需要清除粉屑，因此具有周向清洁的使用
需求，本实施例所述吸尘装置9的结构包括提供吸力的吸尘器91、一端连接在吸尘器91上的吸尘管92、吸尘管92的另一端上设置的毛刷吸头93、供固定安装吸尘管92以支撑毛刷吸头93朝上的吸管活动座94及固定设置的吸尘安装座95，所述吸管活动座94与吸尘安装座95之间设有竖向直线滑动结构96，所述吸管活动座94的下端设有活动杆941，所述吸尘安装座95上设有供活动杆941对应穿过的导向座951，所述活动杆941上套设有与导向座951作用的上升复位弹簧942。该结构设置的吸尘装置9使用时适配抓夹装置3可直接抓夹研磨后的上法兰工件使其外侧壁对应毛刷吸头93旋转一周进行外侧壁的粉屑清除，抓夹下法兰工件则使其内侧对应毛刷吸头93旋转一周进行内侧壁的粉屑清除，上述固定支撑毛刷吸头93的结构设置以及竖向直线滑动结构96、复位弹簧942、活动杆941、导向座95等组合结构设置，在吸尘动作过程中可使得毛刷吸头93能够上下浮动，可避免位置稍微不精准造成的碰撞问题，因此这里可降低位置精度的要求。
43.综上，本实用新型的设备具有如下优异之处：1、本实用新型采用自动上料，与现有人工作业相比，方便高效，便于实现自动化；2、具有可调夹持装置，可适应多种直径尺寸的工件的定位夹持；3、具有视觉定位系统和力控系统，可实现高精度柔性装配；4、具有适配夹爪部件，可自适应的进行适配研磨，降低适配研磨对执行机构的精度要求，可保护执行机构；5、具备视觉检测系统，可自动检测适配研磨后的效果；6、具备自动清洁部件，可对研磨后的工件进行自动清洁等。
44.上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。