应用于五金钳类工具磨削的转移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转移装置及其方法。

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以及如何在五金钳转移过程中保证中心线不变是一个很大的技术难题。

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转移装置及其方法，所述转移装置包括xz轴滑台感知定位夹持机构和垂直面旋转夹持机构。xz轴滑台感知定位夹持机构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夹持定位动作，垂直面旋转夹持机构可以准确的夹持五金钳进行换面、旋转等动作。特别的对于尖嘴钳，垂直面旋转夹持机构可以进行周期性旋转动作，磨削尖嘴钳的类圆锥表面。

技术方案：

一种应用于五金钳类工具磨削的转移装置，包括机架、垂直面内旋转夹持机构、同步夹持机构，同步夹持机构通过xz滑台安装在机架上，而垂直面内旋转夹持机构则固定安装在机架上，并位于同步夹持机构的上方；其中：所述的垂直面内旋转夹持机构，用于调整工件的磨削面或者将磨削好的工件转移至下一个工位，包括水平面内旋转机构、与水平面内旋转机构的动力输出端连接的垂直面内旋转机构、与垂直面内旋转机构的动力输出端连接的夹持机构；夹持机构能够夹持住工件的把手部位，且夹持机构在垂直面内旋转机构的动力驱动下，能够在自身垂直面内做旋转运动，调整工件的磨削面；垂直面内旋转机构在水平面内旋转机构的动力驱动下，携带着夹持机构在机架的水平面内做旋转运动，实现夹持机构所夹持工件磨削工位的调整；所述同步夹持机构，在xz滑台的驱动下，能够将旋转夹持机构所夹持的工件运送至磨削工位，包括夹持安装座a、安装在夹持安装座a上的同步机构、安装在同步机构上的钳头夹具以及安装在夹持安装座a上的电磁铁；五金钳类工具通过磁吸作用吸附于电磁铁；钳头夹具能够夹持住工件的钳头部位，包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口a和右夹持钳口a，对称地分设在五金钳类工具的轴线两侧；钳头夹具中，两块夹持钳口中至少一块夹持钳口与驱动左夹持钳口a、右夹持钳口a相向/相背运动的动力驱动机构连接，且左夹持钳口a通过同步机构与右夹持钳口a联动连接。

所述同步夹持机构通过柔性磨削机构安装在xz滑台的动力输出端；所述柔性磨削机构，能够对同步夹持机构实现柔性支撑，包括安装底座以及三个以上的弹性支撑件，夹持安装座a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a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。

所述同步夹持机构配装有磨削感知机构；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a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。

所述钳头夹具的左夹持钳口a、右夹持钳口a均通过钳口固定板分别对应地固定在左直线轴承壳a、右直线轴承壳a上，左直线轴承壳a、右直线轴承壳a均安装在直线导轨a上，而直线导轨a则固定于夹持安装座a上；左直线轴承壳a、右直线轴承壳a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a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a连接；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a和右夹持钳口a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a与右夹持钳口a的运动方向相反。

所述弹性支撑件包括直线轴承b、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a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b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。

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。

所述夹持机构，包括夹持安装座b、把手夹具、夹具驱动机构、夹具抱刹机构；把手夹具、夹具驱动机构、夹具抱刹机构分别安装在夹持安装座b上；所述垂直面内旋转驱动机构，包括旋转电机；所述旋转电机的动力输出端通过同步带轮传动机构与夹持安装座b连接；所述夹持机构，在垂直面内旋转机构的动力驱动下，在自身垂直面内做旋转运动；所述把手夹具，在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件。

所述把手夹具包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口b和右夹持钳口b，左夹持钳口b和右夹持钳口b在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件；所述夹具驱动机构，包括直线导轨b、直线轴承壳、拉杆、驱动气缸；直线轴承壳有两个，分别为左直线轴承壳b、右直线轴承壳b，并间隔地安装在直线导轨b上；直线导轨b固定在夹持安装座b上，左直线轴承壳b通过拉杆与驱动气缸外壳相固定，右直线轴承壳b与驱动气缸的活塞轴相固定；左夹持钳口b与左直线轴承壳b固定，右夹持钳口b与右直线轴承壳b固定；左夹持钳口b和右夹持钳口b在驱动气缸的动力驱动下，能够沿着直线导轨b平移，且左夹持钳口b与右夹持钳口b的运动方向相反。

所述的夹具抱刹机构，包括抱刹气缸，抱刹滑杆；抱刹气缸垂直固定于夹持安装座b的左侧安装板上，抱刹滑杆安装固定于左直线轴承壳b的中心；在夹持机构完成夹持动作后，抱刹气缸顶出，卡住抱刹滑杆，制停夹持机构，完成抱刹动作；夹持安装座b与水平面内旋转机构的动力输出端连接，该水平面内旋转机构包括夹持安装臂以及驱动夹持安装臂旋转的驱动机构，旋转电机的机座以及同步带轮传动机构均安装在夹持安装臂，且旋转电机的动力输出端与同步带轮传动机构的动力输入端连接，同步带轮传动机构的从动同步轮通过旋转主轴与夹持安装座b连接；旋转主轴通过轴承安装在夹持安装臂上。

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转移方法，利用了上述的装置实现，其具体步骤如下：

步骤一：伺服电机控制x轴滑台向右侧移动，使得同步夹持机构处于旋转夹持机构垂直正下方；

步骤二：伺服电机控制z轴滑台向上运动，使得同步夹持机构所夹五金钳类工具位于旋转夹持机构的左夹持钳口b与右夹持钳口b之间；

步骤三：旋转夹持机构夹紧五金钳类工具；

步骤四：同步夹持机构释放五金钳类工具；

步骤五：伺服电机控制z轴滑台向下运动，使同步夹持机构回到原来的位置；

步骤六：旋转夹持机构根据不同控制需求完成以下不同动作：a、翻面动作：旋转电机控制旋转夹持机构进行180度旋转；b、旋转动作：对于尖嘴钳，旋转电机控制旋转夹持机构进行周期性旋转动作，磨削尖嘴钳的类圆锥表面已到达设计要求；c、转移动作：旋转夹持机构所处的机械部分会按照设计要求整体旋转60度以到达下一个工位。

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：

本发明所述的夹持转移装置，不仅能够通过夹具实现工件夹持，而且在工件的把手不完全对称的情况下，还能够对工件进行稳定准确的夹持，并且还能进行姿态调整，同时在能够保证工件准确的保持在中心的情况下，可以进行工件的转移、翻面、旋转等运动。因此，可以满足复杂工件（五金钳类工具）在不同磨削工位上的磨削加工。

本发明采用气缸的往复运动，通过两种夹持机构的相互配合，调整并转移了五金钳工件的位置，来对应不同的磨削装置和磨削要求，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为五金钳类工具转移装置结构示意图；

图2为五金钳类工具转移装置结构示意图；

图3为五金钳类工具转移装置左视图；

图4为五金钳类工具转移装置同步夹持机构上移示意图；

图5为五金钳类工具转移装置旋转夹持机构夹持示意图；

图6为五金钳类工具转移装置旋转夹持机构夹持后旋转90度示意图；

图7是同步夹持机构的结构示意图；

图8是同步机构的结构示意图；

图9是柔性磨削机构和磨削感知机构结构图示意图；

图10是旋转夹持机构的结构示意图；

图中标号：1、伺服电机；2、x轴滑台；3、z轴滑台；4、气缸；5、旋转电机；6、旋转机构；7、同步带；8、同步轮；9、旋转夹持机构；10、抱刹气缸；11、同步夹持机构；12、驱动气缸；13、夹持安装座a；14、左夹持钳口a；15、右夹持钳口a；16、电磁铁；17、夹具；18、柔性磨削机构；19、磨削感知机构；20、弹簧；21、同步机构；21、直线轴承a；22、直线导轨a；23、钳口固定板；24、平衡连杆；25、平衡杆；26、平衡杆销轴；27、安装板；28、直线轴承b；29、滑杆；30、前后接触板；31、放大器摆杆；32、放大器轴；33、放大器轴承壳；34、传感器；35、夹持安装座b；36、左夹持钳口b；37、右夹持钳口b；38、橡皮块；39、直线导轨b；40、直线轴承壳；41、拉杆。

具体实施方案

本发明公开了一种应用于五金钳类工具磨削的转移装置，包括机架、垂直面内旋转夹持机构、同步夹持机构，同步夹持机构通过xz滑台安装在机架上，而垂直面内旋转夹持机构则固定安装在机架上，并位于同步夹持机构的上方；其中：

所述的垂直面内旋转夹持机构，用于调整工件的磨削面或者将磨削好的工件转移至下一个工位，包括水平面内旋转机构、与水平面内旋转机构的动力输出端连接的垂直面内旋转机构、与垂直面内旋转机构的动力输出端连接的夹持机构；夹持机构能够夹持住工件的把手部位，且夹持机构在垂直面内旋转机构的动力驱动下，能够在自身垂直面内做旋转运动，调整工件的磨削面；垂直面内旋转机构在水平面内旋转机构的动力驱动下，携带着夹持机构在机架的水平面内做旋转运动，实现夹持机构所夹持工件磨削工位的调整。

所述同步夹持机构，在xz滑台的驱动下，能够将旋转夹持机构所夹持的工件运送至磨削工位，包括夹持安装座a、安装在夹持安装座a上的同步机构、安装在同步机构上的钳头夹具以及安装在夹持安装座a上的电磁铁；五金钳类工具通过磁吸作用吸附于电磁铁；钳头夹具能够夹持住工件的钳头部位，包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口a和右夹持钳口a，对称地分设在五金钳类工具的轴线两侧；钳头夹具中，两块夹持钳口中至少一块夹持钳口与驱动左夹持钳口a、右夹持钳口a相向/相背运动的动力驱动机构连接，且左夹持钳口a通过同步机构与右夹持钳口a联动连接。

所述同步夹持机构通过柔性磨削机构安装在xz滑台的动力输出端；所述柔性磨削机构，能够对同步夹持机构实现柔性支撑，包括安装底座以及三个以上的弹性支撑件，夹持安装座a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a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。

所述同步夹持机构配装有磨削感知机构；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a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。

所述钳头夹具的左夹持钳口a、右夹持钳口a均通过钳口固定板分别对应地固定在左直线轴承壳a、右直线轴承壳a上，左直线轴承壳a、右直线轴承壳a均安装在直线导轨a上，而直线导轨a则固定于夹持安装座a上；左直线轴承壳a、右直线轴承壳a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a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a连接；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a和右夹持钳口a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a与右夹持钳口a的运动方向相反。

所述弹性支撑件包括直线轴承b、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a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b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。

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。

所述夹持机构，包括夹持安装座b、把手夹具、夹具驱动机构、夹具抱刹机构；把手夹具、夹具驱动机构、夹具抱刹机构分别安装在夹持安装座b上；所述垂直面内旋转驱动机构，包括旋转电机；所述旋转电机的动力输出端通过同步带轮传动机构与夹持安装座b连接；所述夹持机构，在垂直面内旋转机构的动力驱动下，在自身垂直面内做旋转运动；所述把手夹具，在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件。

所述把手夹具包括两块夹持钳口，分别为左夹持钳口b和右夹持钳口b，左夹持钳口b和右夹持钳口b在夹具驱动机构和夹具抱刹机构的动力驱动下，能够夹持/释放工件；所述夹具驱动机构，包括直线导轨b、直线轴承壳、拉杆、驱动气缸；直线轴承壳有两个，分别为左直线轴承壳b、右直线轴承壳b，并间隔地安装在直线导轨b上；直线导轨b固定在夹持安装座b上，左直线轴承壳b通过拉杆与驱动气缸外壳相固定，右直线轴承壳b与驱动气缸的活塞轴相固定；左夹持钳口b与左直线轴承壳b固定，右夹持钳口b与右直线轴承壳b固定；左夹持钳口b和右夹持钳口b在驱动气缸的动力驱动下，能够沿着直线导轨b平移，且左夹持钳口b与右夹持钳口b的运动方向相反。

所述的夹具抱刹机构，包括抱刹气缸，抱刹滑杆；抱刹气缸垂直固定于夹持安装座b的左侧安装板上，抱刹滑杆安装固定于左直线轴承壳b的中心；在夹持机构完成夹持动作后，抱刹气缸顶出，卡住抱刹滑杆，制停夹持机构，完成抱刹动作；夹持安装座b与水平面内旋转机构的动力输出端连接，该水平面内旋转机构包括夹持安装臂以及驱动夹持安装臂旋转的驱动机构，旋转电机的机座以及同步带轮传动机构均安装在夹持安装臂，且旋转电机的动力输出端与同步带轮传动机构的动力输入端连接，同步带轮传动机构的从动同步轮通过旋转主轴与夹持安装座b连接；旋转主轴通过轴承安装在夹持安装臂上。

以下将结合附图详细地说明本发明的一个具体实施例。

如图1至10所示，本发明提供一种应用于五金钳类工具磨削的转移装置，所述转移装置包括机架、xz轴滑台感知定位夹持机构、垂直面内旋转夹持机构；其中：

xz轴滑台感知定位夹持机构，包括伺服电机1、x轴滑台2、z轴滑台3、气缸4、同步带7、同步轮8、同步夹持机构11，在五金钳的转移过程中，首先是伺服电机1转动使得x轴滑台2移动进而使同步夹持机构11位于旋转夹持机构9正下方，然后是伺服电机1转动使得z轴滑台3移动从而使同步夹持机构11上移，令五金钳手柄最终到达到旋转夹持机构中对应的位置；

本发明所述的垂直面内旋转夹持机构包括：旋转电机5、旋转机构6、同步带7、同步轮8、旋转夹持机构9、抱闸气缸10、驱动气缸12，旋转电机5安装在旋转机构6上。在五金钳手柄到达旋转夹持机构9所对应的位置时，驱动气缸12打开，控制旋转夹持机构9夹持五金钳，进一步的打开抱闸气缸10，使得旋转夹持机构所夹的五金钳固定住位置。此时气缸4释放五金钳，xz滑台配合将同步夹持机构11回到原始的位置。根据系统控制需求完成以下不同动作：1、翻面动作：旋转电机5转动通过同步带7驱动同步轮8转动，控制旋转夹持机构9进行180度旋转；2、旋转动作：对应于尖嘴钳的锥面磨削需求，旋转电机5转动通过同步带7驱动同步轮8转动，进而控制旋转夹持机构9进行周期性往复旋转动作，直至尖嘴钳的锥面达设计要求；3、转移动作：垂直面旋转夹持机构所处的机械部分会按照设计要求整体旋转60度以到达下一个工位，通过旋转机构6的旋转来实现。

本发明的工作原理是：在五金钳完成所在的同步夹持机构11对应的动作后，通过x轴滑台2和z轴滑台3的配合将五金钳送到旋转夹持机构9的夹持位上，再先后打开驱动气缸12和抱闸气缸10让旋转夹持机构9夹持住五金钳，再通过x轴滑台2和z轴滑台3的配合将同步夹持机构11下移到设定位置。再根据具体的控制需求，控制旋转电机5使得旋转夹持机构9完成相应的动作。

因此，本发明提供的一种应用于五金钳类工具磨削的转移方法，包括以下步骤：（1）伺服电机控制x轴滑台向右侧移动，使得同步夹持机构处于旋转夹持机构垂直正下方；（2）伺服电机控制z轴滑台向上运动，使得同步夹持机构所夹五金钳位于旋转夹持机构左夹持钳口与右夹持钳口之间；（3）旋转夹持机构夹紧五金钳；（4）同步夹持机构释放五金钳；（5）伺服电机控制z轴滑台向下运动，使同步夹持机构回到原来的位置；（6）旋转夹持机构根据不同控制需求完成以下不同动作：1、翻面动作：旋转电机控制旋转夹持机构进行180度旋转；2、旋转动作：对于尖嘴钳，旋转电机控制旋转夹持机构进行周期性旋转动作，磨削尖嘴钳的类圆锥表面已到达设计要求；3、转移动作：垂直面旋转夹持机构所处的机械部分会按照设计要求整体旋转60度以到达下一个工位。

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。