本發(fā)明涉及自動(dòng)化加工設(shè)備，具體為一種銷軸類柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)器人用磁性夾具裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著科技不斷進(jìn)步和工業(yè)化快速發(fā)展，生產(chǎn)方式逐步智能化、數(shù)字化，機(jī)器人在生產(chǎn)制造領(lǐng)域被廣泛使用，自動(dòng)化生產(chǎn)線也隨之產(chǎn)生，不僅提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，還降低了人力成本和勞動(dòng)強(qiáng)度。

2、機(jī)械臂卡爪作為機(jī)器人的重要配件，在機(jī)器人與工件之間的互動(dòng)中起著重要作用。機(jī)械臂卡爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)器人的整體性能和效率起著至關(guān)重要的作用。目前，市場(chǎng)上銷軸柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)器人機(jī)械臂卡爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通常采用兩端卡爪夾取方式抓取銷軸產(chǎn)品。在實(shí)際應(yīng)用中，受限于傳感器感應(yīng)行程，需根據(jù)銷軸直徑的不同，不斷對(duì)機(jī)械臂卡爪進(jìn)行更換，在多品種小批量銷軸生產(chǎn)中，極大的影響生產(chǎn)效率。

3、機(jī)械臂卡爪作為機(jī)器人的重要配件，卡爪的抓取范圍直接影響銷軸自動(dòng)化生產(chǎn)線的節(jié)拍和效率。目前，機(jī)械臂卡爪抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖1、圖2所示）一般采用水平方向兩端夾持，夾持設(shè)備為剛性裝置，汽缸裝置8作用于感應(yīng)塊10，感應(yīng)塊10通過t型槽與連接塊11連接，連接塊11通過t型槽與卡爪機(jī)構(gòu)（包括卡爪輔助塊12和卡爪13）連接，從而達(dá)到氣泵控制卡爪夾持和松開的目的。因此，機(jī)械臂卡爪的抓取范圍主要受氣泵松緊范圍和卡爪可夾持范圍雙重作用控制。氣泵作用于感應(yīng)塊10，通過感應(yīng)塊10遮擋原傳感器9脈沖信號(hào)，進(jìn)行卡爪自動(dòng)化夾持控制。感應(yīng)塊遮擋傳感器脈沖信號(hào)距離單邊是5mm，因此，氣動(dòng)控制卡爪夾持松緊的范圍是10mm。卡爪采用“<?>”形抓取銷軸工件，須四個(gè)相切面貼合牢固，從而抓牢工件。由于感應(yīng)塊松緊范圍在10mm，因此，銷軸工件夾持的直徑變化范圍在10mm內(nèi)。一旦工件直徑變化超出10mm范圍，為將工件抓牢，就需將卡爪在連接塊上進(jìn)行移動(dòng)，調(diào)整位置，以改變夾持范圍。

4、在多品種小批量的銷軸產(chǎn)品生產(chǎn)中，由于直徑差異較大，在自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中，每換一種直徑超過10mm規(guī)格的銷軸，就需人工對(duì)卡爪位置進(jìn)行調(diào)整，用以擴(kuò)大機(jī)械臂卡爪的抓取范圍，不利于多品種小批量銷軸工件生產(chǎn)，嚴(yán)重影響整條自動(dòng)化生產(chǎn)線的節(jié)拍和生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的是提供一種銷軸類柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)器人用磁性夾具裝置，從而設(shè)計(jì)一種不用人工調(diào)整卡爪距離，但滿足銷軸抓取范圍的裝置，從而滿足多品種小批量銷軸自動(dòng)化生產(chǎn)線需要，適應(yīng)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)節(jié)拍。

2、本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種銷軸類柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)器人用磁性夾具裝置，包括直線驅(qū)動(dòng)件，齒條，錐齒輪齒輪組合件，錐齒輪偏心輪組合件，平面四連桿機(jī)構(gòu)，永磁吸鐵機(jī)構(gòu)；所述直線驅(qū)動(dòng)件的輸出軸同軸連接齒條，所述齒條與錐齒輪齒輪組合件的齒輪嚙合；所述錐齒輪齒輪組合件的錐齒輪ⅰ與錐齒輪偏心輪組合件的錐齒輪ⅱ嚙合；所述平面四連桿機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)連桿副和轉(zhuǎn)動(dòng)連桿副組成；所述驅(qū)動(dòng)連桿副中一根連桿端部與固定座鉸接、其另一根連桿端部與錐齒輪偏心輪組合件的偏心輪ⅱ上偏心點(diǎn)鉸接；所述轉(zhuǎn)動(dòng)連桿副的兩根連桿端部與驅(qū)動(dòng)連桿副的兩根連桿中部鉸接；所述轉(zhuǎn)動(dòng)連桿副的兩根連桿鉸接點(diǎn)與偏心輪ⅰ的偏心點(diǎn)鉸接；所述永磁吸鐵機(jī)構(gòu)包括永磁吸鐵腔體，所述永磁吸鐵腔體內(nèi)相對(duì)裝配有固定永磁體和活動(dòng)永磁體，所述活動(dòng)永磁體的端部通過連軸同軸連接偏心輪ⅰ，所述偏心輪ⅰ驅(qū)動(dòng)活動(dòng)永磁體進(jìn)行180度往復(fù)自轉(zhuǎn)。在卸載狀態(tài)下，固定永磁體和活動(dòng)永磁體的磁極方向相反（例如，固定永磁體的左端為s極、右端為n極，則活動(dòng)永磁體的左端為n極、右端為s極）形成磁路的閉合回路；在工作狀態(tài)下，固定永磁體和活動(dòng)永磁體的磁極方向相同（例如，固定永磁體的左端為s極、右端為n極，則活動(dòng)永磁體的左端為s極、右端為n極）。

4、本發(fā)明設(shè)計(jì)一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊和松開的永磁起重器，不受氣泵行程范圍影響，氣泵的作用是實(shí)現(xiàn)永磁體的翻轉(zhuǎn)，達(dá)到夾緊和松開的目的。永磁起重器的工作原理是通過內(nèi)部永磁體的翻轉(zhuǎn)改變磁極方向，實(shí)現(xiàn)吸附和消磁。普通永磁起重器是通過人轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，實(shí)現(xiàn)永磁體翻轉(zhuǎn)，然后通過安全栓卡住手柄，防止回彈。本發(fā)明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)通過齒輪齒條、錐齒輪、偏心輪以及一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞和自鎖。氣泵通過齒條與齒輪相連接，將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為圓周運(yùn)動(dòng)，然后通過兩個(gè)錐齒輪進(jìn)行方向調(diào)整傳動(dòng)，錐齒輪帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行力傳動(dòng)，四連桿機(jī)構(gòu)除力傳動(dòng)作用外，利用杠桿原理達(dá)到省力作用。氣缸的伸縮為動(dòng)力，通過多層傳動(dòng)使偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)半周，通過四連桿機(jī)構(gòu)使永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)180度，改變磁極方向，四連桿機(jī)構(gòu)起到自鎖的作用，防止回彈。氣缸伸出時(shí)，磁極為吸附狀態(tài)；氣缸回收時(shí)，磁極為消磁狀態(tài)（即卸載）。

5、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述齒條上設(shè)置傳感器感應(yīng)片，所述傳感器感應(yīng)片隨齒條移動(dòng)時(shí)接觸或者偏離傳感器。

6、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述永磁吸鐵腔體外形成有吸附工作極面。所述吸附工作極面呈倒v型。

7、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述平面四連桿機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)動(dòng)連桿副采用1:2的位置設(shè)置，使活動(dòng)永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)所消耗的力減少1/2。

8、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述錐齒輪齒輪組合件由錐齒輪ⅰ和齒輪同軸連接構(gòu)成。所述錐齒輪偏心輪組合件由錐齒輪ⅱ和偏心輪ⅱ同軸連接構(gòu)成。

9、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述齒條端部設(shè)有限位塊。所述直線驅(qū)動(dòng)件為氣缸。

10、將本發(fā)明裝置安裝于現(xiàn)在機(jī)器人機(jī)械臂上，氣缸可以之間采用原有氣缸。工作時(shí)，首先打開機(jī)器人示教器手動(dòng)模式，按示教器中的tool1，松開汽缸機(jī)構(gòu)，汽缸裝置帶動(dòng)齒條上移，與齒條相嚙合的錐齒輪齒輪組合件中齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，并帶動(dòng)錐齒輪齒輪組合件的錐齒輪ⅰ轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)錐齒輪偏心輪組合件傳動(dòng)，然后偏心輪ⅱ帶動(dòng)平面四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，四連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)連桿副采用1:2的位置設(shè)置，使活動(dòng)永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)所消耗的力減少1/2，驅(qū)動(dòng)連桿副帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)連桿副運(yùn)動(dòng)，則轉(zhuǎn)動(dòng)連桿副的兩根連桿鉸接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)偏心輪ⅰ轉(zhuǎn)動(dòng)，通過偏心輪ⅰ帶動(dòng)活動(dòng)永磁體翻轉(zhuǎn)，磁力線不到永磁吸盤的吸附工作極面，就在永磁吸盤內(nèi)部組成磁路的閉合回路（如圖7所示），幾乎沒有磁力線從永磁吸盤的工作極面上出來，實(shí)現(xiàn)卸載。此時(shí)，傳感器偏離傳感器感應(yīng)片，按示教器進(jìn)行記憶。移動(dòng)機(jī)器人機(jī)械臂至工件，按示教器記憶相關(guān)動(dòng)作，再按示教器tool2，收縮汽缸機(jī)構(gòu)，汽缸裝置帶動(dòng)齒條下移，與齒條相嚙合的錐齒輪齒輪組合件中齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，并帶動(dòng)錐齒輪偏心輪組合件轉(zhuǎn)動(dòng)，然后帶動(dòng)平面四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，平面四連桿機(jī)構(gòu)通過偏心輪ⅰ帶動(dòng)活動(dòng)永磁體翻轉(zhuǎn)，磁力線從磁體的n極出來，通過磁軛，經(jīng)過鐵磁性工件，再回到磁軛進(jìn)入磁體的s極。這樣，就能把工件牢牢地吸在永磁吸盤的吸附工作極面上。傳感器接觸傳感器感應(yīng)片，遮擋光源，按示教器進(jìn)行記憶。

11、本發(fā)明提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

12、（1）抓取范圍不再受傳感器行程的影響，極大拓展了機(jī)械臂卡爪一次抓取范圍。不同直徑銷軸相差10mm以上時(shí)，抓取范圍不再需要人工干預(yù)，極大的提高了銷軸柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍和效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

13、（2）采用平面四連桿機(jī)構(gòu)，有效將力傳動(dòng)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)，四連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)副采用1：2的位置設(shè)置，利用杠桿原理，使永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)所消耗的力減少1/2，更省力，從而降低相關(guān)零部件損耗。同時(shí)，當(dāng)四連桿固定不動(dòng)時(shí)，偏心輪也會(huì)固定不動(dòng)，與偏心輪固定連接的永磁體就不會(huì)回彈，實(shí)現(xiàn)自鎖的功能。

14、（3）本發(fā)明采用氣動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊和松開，不需要電源，不產(chǎn)生熱量，起重吊裝力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，省力省時(shí)，具有很好的可靠性和安全性。

15、本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，該銷軸柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)器人用磁性夾具，妥善解決以上的問題，極大增加了機(jī)械臂卡爪抓取范圍，使銷軸柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍和效率顯著提高，同時(shí)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了機(jī)械臂卡爪本質(zhì)安全度，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。