应用于五金钳类工具磨削的感知定位夹紧综合体装置及其方法与流程

本发明涉及本发明涉及五金钳类工具的加工生产领域，具体涉及一种应用于五金钳类工具磨削的夹持装置及其方法。

背景技术：

欧美国家因为文化差异、生活习惯以及社会性服务成本等原因，对各类五金工具的数量和质量的需求不断的增加；金砖四国等新兴高速发展中国家，特别是中国的长期高速发展，使得五金工具的需求呈现持续高速增长的态势。五金钳类工具从原料到成品通常需要锻外形、铣刀口、钻铰链孔、铆钉固定、表面热处理、磨削表面、套皮套等多个步骤才能制成外表光泽坚硬的五金钳类工具。

现在人口红利消耗殆尽的今天，五金工具的加工工艺还是非常的落后，大量依赖人工，加工工艺还是传统手工和部分工艺半自动化的生产相结合的方式，这种生产方式和工艺，对作业人员要求高，培训周期长，作业效率较低，加工环境对工人健康危害较大，而且磨削产生的粉尘，在一定条件下，容易产生爆炸等灾难性安全事故，尤其是这与中国制造业2025和工业4.0标准的要求相距甚远。因此，设计完成一套具有柔性的智能多工位一体化五金钳类工具自动化磨削装备意义重大。

由于我国制造水平还不是特别高，生产的五金钳类工具的把手对称度不高，使得在自动化磨削装备的研制上寻找基准点成为难以突破的鸿沟。

技术实现要素：

发明目的：为了克服上述问题，本发明提供一种应用于五金钳类工具磨削的感知定位夹紧综合体装置及其方法。所述感知定位夹紧综合体装置可以准确的在五金钳类工具磨削过程中对五金钳类工具进行同步夹紧定位动作，并且能够感知磨削过程中磨削装置与五金钳类工具是否贴合，同时能够使得五金钳类工具柔性的贴合磨削装置，进行柔性磨削。

技术方案：

一种应用于五金钳类工具磨削的感知定位夹紧综合体装置，包括同步夹持机构、柔性磨削机构和磨削感知机构；其中：所述同步夹持机构，能够同步夹持住五金钳类工具处于轴向对称的两端，包括夹持安装座、同步机构、夹具以及电磁铁；同步机构、电磁铁均安装在夹持安装座上；五金钳类工具通过磁吸作用吸附于电磁铁；夹具包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口和右夹持钳口，对称地分设在五金钳类工具的轴线两侧；两块夹持钳口中至少一块夹持钳口与驱动左夹持钳口、右夹持钳口相向/相背运动的动力驱动机构连接，且左夹持钳口通过同步机构与右夹持钳口联动连接；所述柔性磨削机构，用于柔性支撑同步夹持机构，包括安装底座以及三个以上的弹性支撑件，夹持安装座通过各均匀分布的弹性支撑件与安装底座连接；夹持安装座在弹性支撑件的回复力作用下做相对于安装底座的弹性伸缩运动；所述磨削感知机构，能够通过感知同步夹持机构位移量来控制五金钳类工具的磨削工作，包括前后接触板、放大器摆杆以及传感器；放大器摆杆定位安装在安装底座上，且放大器摆杆的一端通过前后接触板与夹持安装座固定，另一端则活动设置，并处于固定安装在安装底座上的传感器的检测头感测范围内；放大器摆杆的定位安装位点与前后接触板之间的间距小于放大器摆杆的定位安装位点与传感器检测头之间的间距。

作为本发明的进一步改进，所述的左、右夹持钳口通过钳口固定板分别对应地固定在左、右直线轴承壳上，左、右直线轴承壳均安装在直线导轨上，而直线导轨则固定于夹持安装座上；左、右直线轴承壳通过同步机构连接。

作为本发明的进一步改进，同步机构为w形状的四连杆机构，包括左平衡连杆、右平衡连杆以及处于左平衡连杆、右平衡连杆之间的左平衡杆、右平衡杆，左平衡连杆的一端与左直线轴承壳连接，另一端则依次与左平衡杆、右平衡杆以及右平衡连杆的一端连接，右平衡连杆的另一端与右直线轴承壳；左、右平衡杆分别通过平衡杆销轴固定在夹持安装板上；左夹持钳口和右夹持钳口在动力驱动机构的动力驱动下，以及同步机构的作用下，做同步的左右运动；且左夹持钳口与右夹持钳口的运动方向相反。

作为本发明的进一步改进，所述弹性支撑件包括直线轴承、滑杆、套在滑杆上的弹簧以及紧固组件；滑杆的一端固定在夹持安装座上，另一端穿过安装底座后通过紧固组件固定；其中滑杆和安装底座之间通过直线轴承连接；所述的弹簧套在滑杆上；在磨削机构抵压同步夹持机构时，在弹性支撑件的作用下，通过同步夹持机构夹持的五金钳类工具能完全贴合磨削机构，进行柔性磨削。

作为本发明的进一步改进，放大器摆杆通过定位安装组件定位安装在安装底座上，该定位安装组件包括放大器轴、放大器轴承壳；放大器轴承壳与安装底座相固定，放大器摆杆通过放大器轴与放大器轴承壳相连。

作为本发明的进一步改进，动力驱动机构为气缸；安装底座为安装板。

本发明的另一技术目的是提供一种应用于五金钳类工具磨削的感知定位夹紧工件的方法，包括以下步骤：（1）从送料机构送工件到夹持安装板的电磁铁上，在气缸的驱动下，同步夹持机构的左右两个夹持钳口同步向中心靠近，使得工件处于中心线位置；（2）磨削机构逐步靠近夹紧在夹具上的工件，直至磨削机构与工件之间的间距满足要求时，磨削感知机构通过传感器给出信号，磨削机构启动磨削工作；（3）在弹性支撑件的作用下，通过同步夹持机构夹持的五金钳类工具能完全贴合磨削机构，进行柔性磨削；直至磨削完成。

进一步地，步骤（1）中同步夹持机构对工件的同步夹持，具体运动过程如下：待工件安放到电磁铁上，在气缸以及同步机构的共同作用下，左右两个夹持钳口向中间靠近，由于气缸存在压力差，或者气缸气动不同时，包括以下两种工作情况：

当驱动左夹持钳口的气缸先启动，则先带动左夹持钳口向中心运动，同时带动左直线轴承壳向中心运动，同时推动左平衡连杆运动，带动左平衡杆旋转，从而带动右平衡连杆运动，带动右直线轴承壳运动，进而带动右夹持钳口向中心运动，保证了左、右夹持钳口运动的同步性；

同理，若驱动右夹持钳口的气缸先启动，则先带动右夹持钳口向中心运动，同时带动右直线轴承壳向中心运动，推动右平衡连杆运动，带动右平衡杆旋转，从而带动左平衡连杆运动，带动右直线轴承壳运动，进而带动右夹持钳口向中心运动，也能保证左、右夹持钳口运动的同步性；

工件在左右夹持钳口同步运动靠近的左右下，牢牢的固定在中心线。

步骤（2）中磨削感知机构的具体工作过程如下：当磨削机构的砂带向固定在同步夹持机构上的工件靠近时，带动前后接触板朝向安装底座移动，此时，放大器摆杆将绕着定位安装位点旋转，使得与前后接触板相对的另一端产生背离安装底座的放大的位移量，该放大的位移量能够被传感器探测到。

对于所述的同步夹持机构夹持五金钳，具体运动过程如下：待工件安放到电磁铁上，在左右气缸的动力驱动下，左右两个夹持钳口向中间靠近，由于气缸存在压力差，或者气缸气动不同时，下面分两种情况进行说明：1、若左边的气缸先启动，则先带动左边的夹持钳口向中心运动，同时带动左直线轴承壳向中心运动，同时推动平衡连杆运动，带动平衡杆旋转，从而带动右平衡连杆运动，带动右直线轴承壳运动，带动右夹持钳口向中心运动，保证了左右钳口的同步性；2、同理，若右边气缸先启动，也能保证左右夹持钳口运动的同步性。因此工件在左右夹持钳口同步运动靠近的左右下，牢牢的固定在中心线。

对于所述的磨削感知机构，具体原理如下：在磨削机构靠近被固定在同步夹持机构上的工件，同时在弹簧的作用下，磨削机构的砂带牢牢与工件紧靠，由于位移量十分微小，采用放大位移的放大器，使得传感器能够检测到。当磨削机构靠近，前后接触板向后移动，带动放大器摆杆运动，采用杠杆原理，放大摆杆一端的位移，使得传感器测的。

根据上述的技术方案，相对于现有技术而言，本发明具有如下的有益效果：

本发明所述的感知定位夹综结合体装置，不仅能够通过夹持钳口实现工件夹持，而且能再同步机构的作用下使得工件准确的保持在中心，而且能够在磨削过程中感知磨削，同时起到柔性磨削的作用，因此，可以满足工件（五金钳类工具）在工位上的磨削加工。

本发明采用气缸的往复运动，配合同步机构对五金钳类工具准确的定位夹持；通过放大器机构，准确感知磨削，采用弹簧，满足柔性磨削。因此，本发明大大提高五金钳类工具后处理的自动化程度，节约成本，提高效率，提高可靠性。

附图说明

图1为五金钳类工具感知定位夹紧综合体装置结构示意图

图2为五金钳类工具感知定位夹紧综合体装置结构示意图

图3为五金钳类工具感知定位夹紧综合体装置的同步机构结构图示意图

图4为五金钳类工具感知定位夹紧综合体装置的柔性磨削机构和磨削感知机构结构图示意图

图中标号：1、同步夹持机构；2、柔性磨削机构；3、磨削感知机构；4、夹持安装座；5、同步机构；6、夹具；7、电磁铁；8、直线轴承；9、直线导轨；10、钳口固定板；11、平衡连杆；12、平衡杆；13、平衡杆销轴；14、左夹持钳口；15、右夹持钳口；16、安装板；17、直线轴承；18、滑杆；19、弹簧；20、防脱尼龙片；21、滑杆连接杆；22、前后接触板；23、放大器摆杆；24、放大器轴；25、放大器轴承壳；26传感器。

具体实施方案

一种应用于五金钳类工具磨削的感知定位夹紧综合体装置，包括同步夹持机构、柔性磨削机构和磨削感知机构；其中：

所述同步夹持机构，能够同步夹持住五金钳类工具处于轴向对称的两端，包括夹持安装座、同步机构、夹具以及电磁铁；同步机构、电磁铁均安装在夹持安装座上；五金钳类工具通过磁吸作用吸附于电磁铁；夹具包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口和右夹持钳口，对称地分设在五金钳类工具的轴线两侧；两块夹持钳口中至少一块夹持钳口与驱动左夹持钳口、右夹持钳口相向/相背运动的动力驱动机构连接，且左夹持钳口通过同步机构与右夹持钳口联动连接。

所述的左、右夹持钳口通过钳口固定板分别对应地固定在左、右直线轴承壳上，左、右直线轴承壳均安装在直线导轨上，而直线导轨则固定于夹持安装座上；左、右直线轴承壳通过同步机构连接。

同步机构为w形状的四连杆机构，包括左平衡连杆、右平衡连杆以及处于左平衡连杆、右平衡连杆之间的左平衡杆、右平衡杆，左平衡连杆的一端与左直线轴承壳连接，另一端则依次与左平衡杆、右平衡杆以及右平衡连杆的一端连接，右平衡连杆的另一端与右直线轴承壳；左、右平衡杆分别通过平衡杆销轴固定在夹持安装板上；左夹持钳口和右夹持钳口在动力驱动机构的动力驱动下，以及同步机构的作用下，做同步的左右运动；且左夹持钳口与右夹持钳口的运动方向相反。

所述柔性磨削机构，用于柔性支撑同步夹持机构，包括安装底座以及三个以上的弹性支撑件，夹持安装座通过各均匀分布的弹性支撑件与安装底座连接；夹持安装座在弹性支撑件的回复力作用下做相对于安装底座的弹性伸缩运动。

所述弹性支撑件包括直线轴承、滑杆、套在滑杆上的弹簧以及紧固组件；滑杆的一端固定在夹持安装座上，另一端穿过安装底座后通过紧固组件固定；其中滑杆和安装底座之间通过直线轴承连接；所述的弹簧套在滑杆上；在磨削机构抵压同步夹持机构时，在弹性支撑件的作用下，通过同步夹持机构夹持的五金钳类工具能完全贴合磨削机构，进行柔性磨削。

所述磨削感知机构，能够通过感知同步夹持机构位移量来控制五金钳类工具的磨削工作，包括前后接触板、放大器摆杆以及传感器；放大器摆杆定位安装在安装底座上，且放大器摆杆的一端通过前后接触板与夹持安装座固定，另一端则活动设置，并处于固定安装在安装底座上的传感器的检测头感测范围内；放大器摆杆的定位安装位点与前后接触板之间的间距小于放大器摆杆的定位安装位点与传感器检测头之间的间距。

放大器摆杆通过定位安装组件定位安装在安装底座上，该定位安装组件包括放大器轴、放大器轴承壳；放大器轴承壳与安装底座相固定，放大器摆杆通过放大器轴与放大器轴承壳相连。

动力驱动机构为气缸；安装底座为安装板。

一种应用于五金钳类工具磨削的感知定位夹紧工件的方法，包括以下步骤：（1）从送料机构送工件到夹持安装板的电磁铁上，在气缸的驱动下，同步夹持机构的左右两个夹持钳口同步向中心靠近，使得工件处于中心线位置；（2）磨削机构逐步靠近夹紧在夹具上的工件，直至磨削机构与工件之间的间距满足要求时，磨削感知机构通过传感器给出信号，磨削机构启动磨削工作；（3）在弹性支撑件的作用下，通过同步夹持机构夹持的五金钳类工具能完全贴合磨削机构，进行柔性磨削；直至磨削完成。

步骤（1）中同步夹持机构对工件的同步夹持，具体运动过程如下：待工件安放到电磁铁上，在气缸以及同步机构的共同作用下，左右两个夹持钳口向中间靠近，由于气缸存在压力差，或者气缸气动不同时，包括以下两种工作情况：

当驱动左夹持钳口的气缸先启动，则先带动左夹持钳口向中心运动，同时带动左直线轴承壳向中心运动，同时推动左平衡连杆运动，带动左平衡杆旋转，从而带动右平衡连杆运动，带动右直线轴承壳运动，进而带动右夹持钳口向中心运动，保证了左、右夹持钳口运动的同步性；

同理，若驱动右夹持钳口的气缸先启动，则先带动右夹持钳口向中心运动，同时带动右直线轴承壳向中心运动，推动右平衡连杆运动，带动右平衡杆旋转，从而带动左平衡连杆运动，带动右直线轴承壳运动，进而带动右夹持钳口向中心运动，也能保证左、右夹持钳口运动的同步性；

工件在左右夹持钳口同步运动靠近的左右下，牢牢的固定在中心线。

步骤（2）中磨削感知机构的具体工作过程如下：当磨削机构的砂带向固定在同步夹持机构上的工件靠近时，带动前后接触板朝向安装底座移动，此时，放大器摆杆将绕着定位安装位点旋转，使得与前后接触板相对的另一端产生背离安装底座的放大的位移量，该放大的位移量能够被传感器探测到。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

如图1至4所示，本发明所述的应用于五金钳类工具磨削的感知定位夹紧综合体装置，包括同步夹持机构1、柔性磨削机构2和磨削感知机构3；其中：同步夹持机构，包括夹持安装座、安装在夹持安装座上的同步机构、安装在同步机构上的夹具以及安装在夹持安装座上的电磁铁；所述柔性磨削机构，包括安装板、直线轴承、滑杆、套在滑竿上的弹簧以及固定滑杆的防脱尼龙片以及滑竿连接杆；所述磨削感知机构，包括前后接触板、放大器摆杆、放大器轴、放大器轴承壳、以及传感器。

其中：所述同步夹持机构，如图1、图3所示，包括夹持安装座4、安装在夹持安装座上的同步机构5、安装在同步机构上的夹具6以及安装在夹持安装座上的电磁铁7；其中所述的同步机构，包括左右两个直线轴承8、直线导轨9、钳口固定板10、平衡连杆11、平衡杆12和平衡杆销轴13；所述夹具包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口14和右夹持钳口15；所述的左右两个夹持钳口分别通过钳口固定板固定在左右两个直线轴承壳上，直线轴承壳安装在直线导轨上，直线导轨固定于夹持安装座上；左右两个直线轴承壳通过左右两个平衡连杆和平衡杆相连，平衡杆通过平衡杆销轴固定在夹持安装板上。左夹持钳口和右夹持钳口在气缸的动力驱动下，并且在同步机构的作用下，做同步的左右运动；且左夹持钳口与右夹持钳口的运动方向相反。

所述的柔性磨削机构，如图1、图2、图4所示，包括安装板16、直线轴承17、滑杆18、套在滑竿上的弹簧19、固定滑杆的防脱尼龙片20以及滑杆连接杆21；所述的柔性磨削机构与同步夹持机构通过滑杆相连，滑杆的一端固定在夹持安装座上，另一端通过防脱尼龙片滑杆连接杆固定，其中滑杆和安装板之间通过直线轴承连接；所述的弹簧套在滑杆上。在磨削机构抵压同步夹持机构时，由于弹簧和滑杆的作用，同步夹持机构能完全贴合磨削机构，进行柔性磨削。

所述的磨削感知机构，如图4所示，包括前后接触板22、放大器摆杆23、放大器轴24、放大器轴承壳25、以及传感器26。所述的前后接触板一端与夹持安装板固定，另一端与放大器摆杆相连；所述的放大器摆杆通过放大器轴与放大器轴承壳相连；放大器轴承壳与安装板相固定。传感器安装在放大器摆杆的另一端，用来感知放大器摆杆的位置。

对于所述的同步夹持机构夹持五金钳，具体运动过程如下：待工件安放到电磁铁上，在左右气缸的动力驱动下，左右两个夹持钳口向中间靠近，由于气缸存在压力差，或者气缸气动不同时，下面分两种情况进行说明：1、若左边的气缸先启动，则先带动左边的夹持钳口向中心运动，同时带动左直线轴承壳向中心运动，同时推动平衡连杆运动，带动平衡杆旋转，从而带动右平衡连杆运动，带动右直线轴承壳运动，带动右夹持钳口向中心运动，保证了左右钳口的同步性；2、同理，若右边气缸先启动，也能保证左右夹持钳口运动的同步性。因此工件在左右夹持钳口同步运动靠近的左右下，牢牢的固定在中心线。

对于所述的磨削感知机构，具体原理如下：在磨削机构靠近被固定在同步夹持机构上的工件，同时在弹簧的作用下，磨削机构的砂带牢牢与工件紧靠，由于位移量十分微小，采用放大位移的放大器，使得传感器能够检测到。当磨削机构靠近，前后接触板向后移动，带动放大器摆杆运动，采用杠杆原理，放大摆杆一端的位移，使得传感器测的。

因此，本发明所述的应用于五金钳类工具磨削的感知定位夹紧工件的方法，包括以下步骤：（1）从送料机构送工件到夹持安装板的电磁铁上，在气缸的驱动下，同步夹持机构的左右两个夹持钳口同步向中心靠近，使得工件处于中心线位置；（2）磨削机构靠近夹紧在感知定位夹紧综合体上的工件，只有磨削机构靠近一定程度，在感知机构的作用下，传感器得到信号，此时磨削才能进行；（3）在弹簧的作用下，进行柔性磨削。（4）待磨削完成好，在夹持机构的帮助下进行换面动作；（5）重复步骤2-3，直至磨削完成。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。