一种用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置的制作方法

本发明涉及夹具机械技术领域，特别涉及一种用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置。

背景技术：

夹具在工业生产中是必不可少的一项工具，一般情况下，凡是具有固定、夹持作用的工具均可称为夹具，夹具使得工业生产能更快速、高效地生产安装。大多数制造业如机械加工、检验、装配都需要固定、定位等硬件设备。而在一些因素的影响下，这些硬件设备一般不太灵活。例如，目前在汽车钣件焊接组装中使用的大部分硬件设备都是为了完成固定一个特定的几何结构。零件的几何形状或维度的改变就需要重新制作一套工装夹具，而硬件设备的制作成本高，周期长，从而导致加工效率低。

为了保持竞争力，夹具技术必须发展，必须提高夹具的灵活性。本发明提供了一种用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置是针对不同曲率半径，不同形状，不同尺寸的钣件进行夹取，既不需要进行昂贵的重构设计，又缩短了加工周期，提高了加工效率，节省了资金投入，这是工业生产中广泛应用的设计标准。因此针对汽车钣件制作一套通用、灵活的夹具是有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种克服现有汽车钣件夹具装置因单一性和专门性而引起的设备制作成本高、周期长等问题的用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置。

为此，本发明技术方案如下：

一种用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置，包括一个支撑机构和四组传动机构；其中，支撑机构包括一个机架横梁、两个滑动支撑板架、四个滑动接头和四个推动气缸；每组传动机构均包括设置在滑动支撑板架上的一个长驱动气缸吸盘夹具机构和两个位于长驱动气缸吸盘夹具机构两侧的可转动吸盘夹具机构；

两个滑动支撑板架分别设置在机架横梁两端且能够在机架横梁上沿机架横梁轴向自由滑动；设置在两个滑动支撑板架之间的四个推动气缸每两个一组分别对称设置在机架横梁两侧；每个推动气缸通过设置在一侧侧壁上的支撑固定杆固定在机架横梁的侧壁上，其引导活塞则分别通过四个滑动接头与相邻侧的滑动支撑板架的侧壁连接，使滑动支撑板架在引导活塞的伸缩运动带动下在机架横梁上往复滑动；

长驱动气缸吸盘夹具机构包括竖直向下设置的长驱动气缸和与长驱动气缸的引导活塞活动连接的第二吸盘夹具；第二吸盘夹具底端设有吸盘，使吸盘在长驱动气缸的带动下可以伸缩至不同水平高度处；

可转动吸盘夹具机构包括转动机构和第一吸盘夹具；转动机构包括第一伺服电机、减速器、两个直齿圆柱齿轮和竖直设置的传动轴；第一伺服电机的输出轴与减速器的输入轴通过联轴器连接；一个直齿圆柱齿轮安装在减速器的输出轴上，第二个直齿圆柱齿轮安装在传动轴顶端且第一个直齿圆柱齿轮相互啮合；第一吸盘夹具包括支撑梁、第二伺服电机、可拆卸连接头、转动接头、吸盘以及依次通过销轴活动连接的第一转动杆、传动杆和第二转动杆；支撑梁一端与传动轴连接、另一端与可拆卸连接头连接；第二伺服电机设置在可拆卸连接头上且其输出轴横向设置并第一转动杆的自由端连接；第二转动杆的自由端分别与可拆卸连接头和转动接头的侧壁通过销轴活动连接，可拆卸连接头和转动接头之间通过销轴活动连接，吸盘固定在转动接头的底端。

进一步地，在机架横梁顶面和两侧侧壁上均自机架横梁两端沿轴向开设有一段滑动导向槽；滑动支撑板架包括自底面上开设有通槽的矩形块和自矩形块底面沿轴向向下延伸形成的两个对称设置的l形承托架；矩形块的通槽的槽宽与机架横梁的宽度相适应且在通槽的槽底和两侧槽壁上分别设有与机架横梁的滑动导向槽相互配合的凸起条；在矩形块两侧各开设有一个容置凹槽且容置凹槽的开口方向与l形承托架的开口方向一致。

进一步地，传动轴外侧加工为六棱柱形；支撑梁包括横杆和设置在横杆一端的套筒；套筒内壁加工为与六棱柱传动轴外壁相适应的内六边形，使支撑梁通过套筒套装在传动轴外侧且能够随传动轴转动而转动。

进一步地，在横杆另一端自端部沿横杆轴向开设有多个间隔设置的径向通孔，使可拆卸连接头套装在横杆上并与横杆上的任一通孔通过螺栓固定以调整第一吸盘夹具与支撑机构之间的距离。

进一步地，每个吸盘的侧边上均设有用于与外部真空机连接的真空抽气口。

进一步地，在机架横梁中部还设置并固定有一机架横梁接头；机架横梁接头包括一体成型的“冂”形固定架和垂直设置与于下部顶面上的竖板。

该用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置可以针对不同曲率半径、不同工作空间的汽车钣件进行夹取，而不需要进行昂贵的重构设计，减少了硬件设备的制造成本，缩短了设备的制造周期，提高了工业的生产效率。

附图说明

图1为本发明的用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置的结构示意图；

图2为本发明的用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置的机架横梁的等轴测视图；

图3为本发明的用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置的机架横梁的结构示意图；

图4为本发明的用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置的机架横梁接头的结构示意图；

图5为本发明的用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置的滑动支撑板架及其上安装的传动机构的结构示意图；

图6为本发明的用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置的滑动支撑板架的等轴测视图；

图7为本发明的用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置的可转动吸盘夹具机构的正视图；

图8为本发明的用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置的可转动吸盘夹具机构的吸盘夹具等轴测视图；

图9为本发明的用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置的长气缸驱动吸盘夹具机构的等轴测视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1所示，一种用于汽车钣件的可重构吸盘夹具装置，包括一个支撑机构和四组传动机构；其中，支撑机构包括一个机架横梁1、两个滑动支撑板架2、四个滑动接头3、四个推动气缸4和一个机架横梁接头5；四组传动机构分别设置在两个滑动支撑板架2的两侧；每组传动机构包括一个长驱动气缸吸盘夹具机构和两个位于长驱动气缸吸盘夹具机构两侧的可转动吸盘夹具机构。

如图3所示，机架横梁1为一长×宽×高为2000×300×150mm长方体；在机架横梁1顶面和两侧侧壁上均自机架横梁1两端沿轴向开设有一段长度为600mm的滑动导向槽28，且每条滑动导向槽28均位于其所在平面的中心线上；在位于机架横梁1的两侧侧壁上的两段滑动导向槽28之间还开设有多个用于分别安装四个推动气缸4和机架横梁接头5的安装孔。

如图2和图5所示，滑动支撑板架2包括自底面上开设有通槽的矩形块和自矩形块底面沿轴向向下延伸形成的两个对称设置的l形承托架；矩形块的通槽的槽宽与机架横梁1的宽度相适应且在通槽的槽底和两侧槽壁上分别设有与机架横梁1的滑动导向槽28相互配合的凸起，使两个滑动支撑板架2分别自机架横梁1的两端套装在机架横梁1的两端，并能够沿机架横梁1上开设的滑动导向槽28往复运动；另外，在矩形块两侧各开设有一个容置凹槽且容置凹槽的开口方向与l形承托架的开口方向一致，用于后续在滑动支撑板架2上安装传动机构。

如图4所示，机架横梁接头5包括一体成型的“冂”形固定架501和垂直设置与于下部顶面上的竖板502；固定架501的底部开口宽度与机架横梁1的宽度相适应，使机架横梁接头5的固定架501套装在机架横梁1的中部并通过螺钉与机架横梁1固定；竖板502垂直于机架横梁1顶面，且其上开设有两个径向通孔，用于与机械手臂连接。

如图2所示，四个推动气缸4每两个一组分别对称设置在相邻侧的滑动支撑板架2的机架横梁1两侧并通过支撑固定杆6固定在机架横梁1的两侧侧壁上，而每个推动气缸4的引导活塞7则分别通过滑动接头3与相邻侧的滑动支撑板架2连接；其中，每个滑动支撑板架2在机架横梁1轴向上的长度为400mm，使两个滑动支撑板架2在机架横梁1上分别在推动气缸4的作用下实现200mm的位移变化。

如图5所示，每组传动机构的均包括一个位于l形承托架中部的长驱动气缸吸盘夹具机构(组件b)和两个位于长驱动气缸吸盘夹具机构两侧的可转动吸盘夹具机构(组件a)。

具体地，可转动吸盘夹具机构包括转动机构和第一吸盘夹具19；其中，

如图6所示，转动机构包括设置在容置凹槽内的第一伺服电机9、减速器10、两个直齿圆柱齿轮8和竖直设置在承托架上的传动轴11；具体地，固定在容置凹槽的槽壁上第一伺服电机9的输出轴与减速器10的输入轴通过联轴器连接；其中一个直齿圆柱齿轮8作为驱动轮安装在减速器10的输出轴上；第二个直齿圆柱齿轮8作为从动轮与第一个直齿圆柱齿轮8啮合，同时第二个直齿圆柱齿轮8安装在传动轴11顶端，实现第一伺服电机9带动传动轴11以一定的角速度转动；传动轴11的外壁加工为六棱柱形，且两端分别通过轴承和轴承端盖进行轴向和径向的定位固定；

如图7和图8所示，第一吸盘夹具19包括支撑梁12、第二伺服电机13、可拆卸连接头14、第一转动杆15、传动杆16、第二转动杆17、转动接头18和吸盘；其中，支撑梁12包括横杆和设置在横杆一端的套筒，套筒内壁加工为与六棱柱传动轴11相适应的内六边形，且套筒内壁的尺寸与传动轴11外壁的尺寸相适应，使支撑梁12能够通过套筒套装在传动轴11外侧并随传动轴11转动随之转动；支撑梁12的横杆另一端自端部沿轴向开设有多个径向通孔，可拆卸连接头14套装在横杆上并与横杆上任一通孔通过螺栓固定，以调节可拆卸连接头14相对于滑动支撑板架2的距离；第二伺服电机13设置在可拆卸连接头14顶面上，第一转动杆15的一端与第二伺服电机13的输出轴连接、另一端与传动杆16的一端通过销轴活动连接；第二转动杆17一端与传动杆16的另一端通过销轴活动连接、另一端分别与可拆卸连接头14和转动接头18的侧壁通过销轴活动连接，可拆卸连接头14和转动接头18之间通过销轴活动连接，使第一转动杆15、传动杆16和第二转动杆17三者之间形成连杆机构，实现第二伺服电机13转动时驱动转动接头18在其所在竖直平面上往复摆动；吸盘固定在转动接头18的底端，其侧边上设有用于与外部真空机连接的真空抽气口，以抽取真空吸取钣件。

在上述可转动吸盘夹具机构中，通过传动机构带动第一吸盘夹具19实现在同一竖直面上±45°范围内摆动运动以及在同一水平面内沿周向的90°范围内转动运动，灵活改变吸盘夹具系统的工作空间和工作角度，使吸盘夹具系统适应不同曲率半径的汽车钣件。

如图9所示，长驱动气缸吸盘夹具机构包括垂直设置在承托架上的长驱动气缸20和第二吸盘夹具22；其中，

长驱动气缸顶端固定在滑动支撑板架2的矩形块的底面上并通过法兰盘径向限位，其底端的引导活塞21竖直向下并能够自由穿过开设在承托架底板上的通孔进行伸缩运动；

第二吸盘夹具22包括上部连接杆和底端吸盘；其中，连接杆顶端开设有槽距与引导活塞21外径相适应的通槽，使吸盘夹具的连接杆与引导活塞21端部通过销轴活动连接；吸盘侧边设有真空抽气口，用于与外部真空机连接，实现对吸盘抽取真空用以吸取钣件。

其中，在第一吸盘夹具19和第二吸盘夹具22中所用的吸盘采用festo真空吸盘esg-30-sf-hd，其采用橡胶制成，可直接与钣件接触，且吸取或者放下工件不会造成任何损伤；实际使用时可以根据钣件的尺寸大小更换吸盘的直径，以获得更好的夹持效果。