本發明涉及一種機械加工中的裝夾定位裝置，特別涉及一種非標件數控柔性工裝夾具模塊。

背景技術：

目前，現代企業生產制造中除標準構件之外，還存在大量的非標構件，單件、小批量、特殊的非標構件正逐漸成為現代機械制造業新的生產需求，非標件的制造加工精度和質量直接影響著最終產品的質量。在這種需求下，要求工裝夾具設備具有更好的柔性，以縮短生產準備時間、降低生產成本，所以，按單一、普通品種設計專用夾具的方法已不能滿足生產發展的要求，而組合式柔性工裝夾具正是適應這一生產需求的多功能工裝設備。它對縮短工藝裝備的設計、制造周期，以及產品換型后對原有工裝夾具延續使用起到至關重要的作用。

目前已有的大多數柔性夾具裝置，無論待加工件有任何改變，夾具本身是通過外部設備（如機器人）或人工來實現重構的，沒有實現對夾具的直接數字控制，因此裝夾定位的精度將受到外部設備控制精度或人為操作因素的限制，無法滿足高精度定位的需求，針對這一缺陷，有必要設計一種可應用計算機數控的非標件新型夾具，以符合現代生產模式，為柔性制造系統開發新產品提供有效的手段。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種非標件數控柔性工裝夾具模塊，該夾具可以實現計算機數字控制，從而滿足不同形狀非標件的高精度裝夾定位，以解決現有工裝夾具重構效率低、定位精度不高的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種非標件數控柔性工裝夾具模塊，包括若干標準夾具模塊，每個標準夾具模塊包括電機1和一個四伸縮桿機構，其特征在于，所述四伸縮桿機構由四個結構相同的單伸縮桿機構組成，每個單伸縮桿機構均包括伸縮桿4、運動機構2和動力傳輸機構3，所述四個單伸縮桿機構呈兩行兩列分布，其中一列的兩個單伸縮桿機構中的伸縮桿與電機1連接由電機1直接驅動，另一列的兩個單伸縮桿機構中的伸縮桿由電機1通過動力傳送圓軸驅動，使得各伸縮桿能夠沿各自的X、Y軸方向獨立運動，共控制8個不同運動。

所述運動機構2由兩部分組成，一部分由一根螺紋軸5控制伸縮桿4沿Y軸方向運動，另一部分由一根方軸9連同一套蝸輪裝置控制伸縮桿4沿X方向運動。

所述伸縮桿4安裝在一個由螺紋軸5驅動的支撐板6上，伸縮桿4上有外螺紋，與蝸輪軸7上的內螺紋相嚙合，所述蝸輪軸7緊密配合在蝸輪8上，蝸輪8由安裝在方軸9上的蝸桿10驅動。

所述蝸輪軸5上安裝推力軸承11用于抵抗夾持時的反作用力。

所述方軸9和螺紋軸5均由電機1通過動力傳輸機構3獨立驅動。

所述動力傳輸機構3包括動力傳遞系統、軸變換系統和離合系統。

所述動力傳遞系統包括一個主動輪12、一個惰輪13和六個面輪，電機軸通過軸套14延伸，主動輪12固定安裝在軸套14上，面輪三15固定在惰輪軸上，面輪四16、面輪五17、面輪六18、面輪七19、面輪八20分別安裝在該列伸縮桿的四根驅動軸和動力傳送圓軸上，當面輪三15與面輪四16、面輪五17、面輪六18、面輪七19、面輪八20中的一個相嚙合時，電機1的動力將傳輸到相嚙合面輪所對應的軸；

所述軸變換系統包括兩個面輪、一個惰輪臂21和一個球頭銷22，其中面輪一23安裝在軸套14上，面輪二24安裝在惰輪臂21的一端，當面輪一23和面輪二24相嚙合時，惰輪臂21旋轉運動到被選軸的位置，由球頭銷22限定惰輪臂21繼續運動；

所述離合系統由一個離合臂25和兩個電磁閥開關組成，電磁開關A26用于驅動離合臂25以推動惰輪臂21施加力使面輪一23和面輪二24相嚙合，電磁開關B27用于驅動離合臂25以推動惰輪臂21施加力使面輪三15和被選軸所在面輪相嚙合。

與現有技術相比，可由本發明2個或多個相同結構的標準夾具模塊組裝成多伸縮桿柔性工裝夾具，多樣化的不同組合可以得到不同的夾具構型，通過對各個伸縮桿的運動控制來固定工件表面，可以滿足實際不同形狀和尺寸非標構件的加工需求，因此具有較強的自適應性。同時伸縮桿由電機驅動，位置的改變可通過計算機對電機的編程控制直接來實現，無須外部設備和人工來操縱，因此具有高度的靈活性和準確性。由此，本發明在確保工件的準確定位的同時，可減輕工人的勞動強度，縮短工作時間，并最終提高工作效率。

附圖說明

圖1是多伸縮桿夾具模塊機械結構總圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是圖1的右視圖。

圖4是伸縮桿運動機構機械結構圖。

圖5是圖4的俯視圖。

圖6是圖4的右視圖。

圖7是伸縮桿動力傳遞系統機械結構圖。

圖8是圖7的左視圖。

圖9是伸縮桿軸變換系統和離合系統機械結構圖。

圖10是圖9的左視圖。

圖11是多伸縮桿夾具模塊應用實例圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

本發明一種非標件數控柔性工裝夾具模塊，可以由若干標準夾具模塊組合而成，根據實際工件的加工需求，2個或多個標準夾具模塊可組裝成一套夾具。

其中，如圖1、圖2和圖3所示，每個標準夾具模塊包括電機1和一個四伸縮桿機構，四伸縮桿機構由四個結構相同的單伸縮桿機構組成，每個單伸縮桿機構均包括伸縮桿4、運動機構2和動力傳輸機構3，運動機構2用于控制桿沿X、Y軸方向運動，動力傳輸機構3將電機1的動力傳送到被選擇的桿軸，再由運動機構2完成運動。

四個單伸縮桿機構呈兩行兩列分布，分L側和R側兩部分，其中L側的兩個單伸縮桿機構中的伸縮桿4-1、4-2與電機1連接由電機1直接驅動，R側的兩個單伸縮桿機構中的伸縮桿4-3、4-4由電機1通過動力傳送圓軸驅動，使得各伸縮桿能夠沿各自的X、Y軸方向獨立運動，共控制8個不同運動。伸縮桿的運動由控制計算機順序調節。

伸縮桿4的運動由其運動機構2實現，可實現伸縮桿1沿X或Y軸兩個方向的運動。運動機構2由兩部分組成，一部分由一根螺紋軸5控制伸縮桿4沿Y軸方向運動，另一部分由一根方軸9連同一套蝸輪裝置控制伸縮桿4沿X方向運動。L側和R側各有4根軸（2根方軸、2根螺紋軸）作為伸縮桿4的驅動軸。

具體地，如圖4、圖5和圖6所示，伸縮桿4上有外螺紋，與蝸輪軸7上的內螺紋相嚙合，蝸輪軸7緊密配合在蝸輪8上，蝸輪8由安裝在方軸9上的蝸桿10驅動。驅動方軸9，則蝸桿10將沿Y軸旋轉，使蝸輪8及其軸沿X軸旋轉，帶動伸縮桿4沿X軸正向或反向運動。蝸輪軸5上安裝推力軸承11用于抵抗夾持時的反作用力。伸縮桿4安裝在一個由螺紋軸5驅動的支撐板6上，當螺紋軸5旋轉時，整個支撐板6帶動伸縮桿4沿Y方向運動。驅動伸縮桿4運動的方軸9和螺紋軸5均由電機1通過動力傳輸機構3來獨立驅動。

動力傳輸機構3分別安裝在L側和R側，包括動力傳遞系統、軸變換系統和離合系統。L側的動力直接由電機1提供，而R側的動力則是由L側通過一根圓軸來傳輸，該圓軸為兩側共有。

具體地，如圖7和圖8所示，動力傳遞系統包括一個主動輪12、一個惰輪13和六個面輪，電機軸通過軸套14延伸，使得所有的部件都可以裝配其上。主動輪12固定安裝在軸套14上，面輪三15固定在惰輪軸上，面輪四16、面輪五17、面輪六18、面輪七19、面輪八20分別安裝在該側伸縮桿的四根驅動軸和動力傳送圓軸上，當面輪三15與面輪四16、面輪五17、面輪六18、面輪七19、面輪八20中的一個相嚙合時，電機1的動力將傳輸到相嚙合面輪所對應的軸；動力傳遞路徑的先后順序是：軸套14、主動輪12、惰輪13、面輪三15、被選軸所在的面輪，本實例是面輪五17。

如圖9和圖10所示，軸變換系統包括兩個面輪、一個惰輪臂21和一個球頭銷22，其中面輪一23安裝在軸套14上，面輪二24安裝在惰輪臂21的一端，當該側伸縮桿的4根驅動軸上和傳送動力的圓軸被選擇驅動時，惰輪臂21旋轉運動到被選軸面輪二24的位置，惰輪臂21的一端與面輪二24相配合，而另一端與面輪三15相配合，而面輪三15固定在惰輪13上。電機1驅動安裝在軸套14上的面輪一23，面輪一23和面輪二24相嚙合時，惰輪臂21將通過電機1旋轉運動到被選面輪的位置，球頭銷22限定惰輪臂21繼續運動。

面輪之間的嚙合由離合系統實現，離合系統由一個離合臂25和兩個電磁閥開關組成，電磁開關A26用于驅動離合臂25以推動惰輪臂21施加力使面輪一23和面輪二24相嚙合，電磁開關B27用于驅動離合臂25以推動惰輪臂21施加力使面輪三15和被選軸所在面輪相嚙合。

在圖11所示的一個實施應用實例中，組合夾具是由3個標準夾具模塊組成，同時可添加一套可快速釋放夾緊作動器28，其中2個未安裝作動器的夾具模塊29用于工件30的定位，安裝作動器的夾具模塊31用于工件30的夾緊。所有系統都由可計算機控制，各模塊伸縮桿首先被驅動到確定位置已固定的工件30表面，再啟動作動器28安全夾緊工件30，當工件30中有任何變化時，通過改變伸縮桿的位置，組合夾具實現自動重構。