一种自动化机械夹具装置及夹取方法与流程

本发明涉及机械夹具领域，具体涉及一种自动化机械夹具装置及夹取方法。

背景技术：

机械手是一种能够模仿人手和臂的某些动作和功能。目前，由于企业生产需求的提高，对设备性能的要求也随之提高，生产能力大幅增加。在此情况下，提高生产能力的有效途径之一是大量使用机械手，尤其在流水线生产中应用广泛。采用机械手辅助生产，一是为了提高效率，减小差错；二是为了增加效益，减少成本，从而与生产能力协调起来。

现有的机械手主要是通过机械夹具抓取、搬运夹取物，将夹取物移动至指定位置，但机械夹具对夹取物的夹持与移动过程中，往往无法实现对夹取物的夹持力无法进行对控制，容易对夹取物的表面造成损伤或损坏。

技术实现要素：

基于以上问题，本发明提供一种自动化机械夹具装置及夹取方法，本发明通过在夹持力达到继电器控制板设定的阈值时，继电器控制板将导电线圈的电路导通，为磁流变液施加磁场，使磁流变液由流动态转变为高粘度、低流动态，从而使夹持力稳定，满足对夹取物夹持、移动的同时，可以规避施加的夹持力过大而造成夹取物损伤或损坏的问题。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种自动化机械夹具装置，包括竖直的支撑杆，支撑杆上安装有可沿支撑杆中轴旋转和上下移动的滑块，滑块上固定有横向的导向杆，导向杆上安装有两个可在导向杆上滑动的夹片，且两个夹片分别设置有可使夹片在导向杆上滑动或停止的驱动机构；两个夹片上分别设置有夹持力调节机构，夹持力调节机构包括多个带有活塞的液压缸，液压缸通过导管连接有液压泵，两个夹片上的液压缸的活塞对向设置；液压缸的筒壁上缠绕有导电线圈，活塞的自由端沿活塞轴线方向设置有压力传感器，每个导电线圈均设置有继电器控制板，继电器控制板用于在压力传感器传递的压力信号达到一个设定的阈值时，将导电线圈的电路接通；液压泵内的液体介质为磁流变液。

进一步地，活塞的自由端设置有定位块，定位块上设置有沿活塞轴线方向的凹槽，凹槽内安装有带有接触头的伸缩杆；压力传感器安装于凹槽底部，伸缩杆与压力传感器之间设置有弹簧。

进一步地，驱动机构包括可沿自身中心轴旋转的双向螺杆，双向螺杆由电机驱动；滑块上设置有与导向杆平行的通孔，双向螺杆安装于通孔内；两个夹片分别通过螺孔安装于双向螺杆的两侧螺纹上。

进一步地，液压缸与液压泵之间设置有液压箱，液压箱固定于夹片上，液压缸固定于液压箱上，且液压缸与液压箱内腔互相连通，导管与液压泵连通。

为解决以上技术问题，本发明还提供了一种自动化机械夹具装置的夹取方法，包括如下步骤：

s1：根据夹取物的材质及重量统一设定继电器控制板的压力阈值；

s2：调节滑块高度，旋转导向杆的角度使夹取物位于两个夹片之间；

s3：调节两个夹片在导向杆上的相对位置，使活塞自由端与夹取物表面接触后，将滑块位置固定在导向杆上；

s4：启动液压泵使两侧的活塞相向移动对夹取物施加夹持力，当任意一个压力传感器达到s1中所设定的阈值时，该继电器控制板自动连通导电线圈的电路；

s5：达到规定的阈值后，关闭液压泵，通过旋转或上下移动滑块使夹取物到达指定位置；

s6：调节两个夹片的位置使活塞自由端脱离夹取物表面。

进一步地，步骤s1中继电器控制板设定的压力阈值的计算公式为f＝mg/f0，其中f为压力阈值，m为夹取物的质量，g为重力加速度，f0为夹取物与活塞自由端之间的静摩擦系数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将继电器控制板的阈值设定为f＝mg/f0，可以满足夹取物的夹持和移动，同时当夹持力达到继电器控制板设定的阈值时，继电器控制板将导电线圈的电路导通，为磁流变液施加磁场，使磁流变液由流动态转变为高粘度、低流动态，从而使夹持力稳定，可以规避施加的夹持力过大而造成夹取物损伤或损坏的问题；同时，通过调节双向螺杆的旋转方向，即可实现对两个夹片的间距进行调节，控制简单，易于操作。

附图说明

图1为实施例1中的自动化机械夹具装置的结构示意图；

图2为实施例1中夹持力调节机构的结构示意图；

图3为实施例1中液压缸、液压箱及带有伸缩杆的定位块的连接示意图；

其中：1、支撑杆；2、滑块；3、导向杆；4、夹片；5、活塞；6、液压缸；7、导管；8、导电线圈；9、压力传感器；10、继电器控制板；11、定位块；12、接触头；13、伸缩杆；14、弹簧；15、双向螺杆；16、电机；17、液压箱；18、磁流变液；19、夹取物。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

参见图1-3，一种自动化机械夹具装置，包括竖直的支撑杆1，支撑杆1上安装有可沿支撑杆1中轴旋转和上下移动的滑块2，滑块2上固定有横向的导向杆3，导向杆3上安装有两个可在导向杆3上滑动的夹片4，且两个夹片4分别设置有可使夹片4在导向杆3上滑动或停止的驱动机构；两个夹片4上分别设置有夹持力调节机构，夹持力调节机构包括多个带有活塞5的液压缸6，液压缸6通过导管7连接有液压泵，两个夹片4上的液压缸6的活塞5对向设置；液压缸6的筒壁上缠绕有导电线圈8，活塞5的自由端沿活塞5轴线方向设置有压力传感器9，每个导电线圈8均设置有继电器控制板10，继电器控制板10用于在压力传感器9传递的压力信号达到一个设定的阈值时，将导电线圈8的电路接通；液压泵内的液体介质为磁流变液18。

在本实施例中，在继电器控制板10上预先设置一个可将夹取物19夹持并刚好可提升、移动的压力阈值，使压力达到阈值时继电器控制板10接通导电线圈8的电路，导电线圈8通电。通过调节滑块2在支撑杆1上的高度、旋转导向杆3使夹取物19位于两个夹片4之间，调节夹片4之间的间距使夹片4与夹取物19外表面刚好接触；启动液压泵，向液压油缸内压入磁流变液18，活塞5在磁流变液18的推动作用下持续给夹取物19施加夹持力，当压力传感器9检测到的夹持力等于设定的阈值时，继电器控制板10接通，导电线圈8通电产生磁场；因磁流变液18在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性，而在磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性；使得液压缸6的活塞5对夹取物19的夹持力始终维持在所设定的阈值范围内，从而使夹持力稳定，可以规避施加的夹持力过大而造成夹取物19损伤或损坏的问题。通过移动滑块2在支撑杆1上的位置、旋转导向杆3将夹取物19夹持并移动至指定位置。

活塞5的自由端设置有定位块11，定位块11上设置有沿活塞5轴线方向的凹槽，凹槽内安装有带有接触头12的伸缩杆13；压力传感器9安装于凹槽底部，伸缩杆13与压力传感器9之间设置有弹簧14。弹簧14的设置可以在活塞5对夹取物19施加夹持力的过程中起到一定的缓冲作用，同时伸缩杆13上设置有接触头12，可以增大与夹取物19的接触面积，减小对夹取物19的压强，防止夹持力瞬时过大造成夹取物19的损伤，具有一定的保护作用；也可以在移动过程中维持夹持力的稳定，起到减震的作用。

驱动机构包括可沿自身中心轴旋转的双向螺杆15，双向螺杆15由电机16驱动；滑块2上设置有与导向杆3平行的通孔，双向螺杆15安装于通孔内；两个夹片4分别通过螺孔安装于双向螺杆15的两侧螺纹上。可以直接通过旋转双向螺杆15对夹片4之间的间距进行调节，控制较为简单，也利于操作。

液压缸6与液压泵之间设置有液压箱17，液压箱17固定于夹片4上，液压缸6固定于液压箱17上，且液压缸6与液压箱17内腔互相连通，导管7与液压泵连通。通过设置液压箱17来对液压缸6进行统一控制，规避了采用多个液压泵对液压缸6进行单独控制而造成管线过多的问题。

实施例2：

参见图1-3，一种自动化机械夹具装置的夹取方法，其操作步骤为：

s1：根据夹取物19的材质及重量，利用公式压力阈值计算公式f＝mg/f0计算出所要设定的压力阈值；

s2：调节滑块2在支撑杆1上高度、旋转导向杆3的角度使夹取物19位于两个夹片4之间；

s3：启动电机16使双向螺杆15旋转，进行两个夹片4在导向杆3上的相对位置的调节，使活塞5自由端与夹取物19表面接触，停止电机16的旋转；

s4：启动液压泵使两侧的活塞5相向移动，对夹取物19施加夹持力，当任意一个压力传感器9达到计算出的f值时，该继电器控制板10自动连通导电线圈8的电路；

s5：关闭液压泵，通过旋转或上下移动滑块2使夹取物19到达指定位置；

s6：再次启动电机16，使其旋转时两个夹片4之间的间距变大，此时活塞5自由端脱离夹取物19表面。

如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。