一种多功能夹具及机械人的制作方法

1.本实用新型涉及轮对轴承装配技术领域，具体涉及一种多功能夹具及机械人。


背景技术：

2.轮对是火车上重要的部件，轮对通常包括轮轴，轮轴的两端不仅需要先装配轴承，而且还需要在轮轴的端部装配前盖组件，现有的前盖组件通常包括前盖（或称为端盖、压板）、铭牌、止动片以及若干螺栓，前盖、铭牌（或称为标志板）以及止动片上对应位置处分别设置有至少是三个通孔，所述螺栓分别套设于所述通孔内，如附图1-图4所示；轴端的端部相应地设置有螺纹孔（数目通常为三个或大于三个），在装配时，通过螺栓与螺纹孔的配合将前盖组件固定于轮轴的端部。
3.在传统的轮对轴承装配系统中，通常需要人工手动组装前盖组件，存在装配效率低、人工成本高等问题，而随着工业水平的提高，使得自动组装前盖组件成为了可能，目前，自动组装前盖组件的思路是：先利用一个机械手将前盖、铭牌以及止动片堆叠在一起，并使得前盖、铭牌及止动片中的各通孔一一对应，然后在利用一个机械手抓取螺栓，并将螺栓逐一套入所述通孔中，从而自动完成前盖组件的装配工作，在这个过程中，需要在两套机械手上装配不同的夹具，以便抓取前盖、铭牌、止动片以及螺栓，存在成本高、所需场地面积大等问题，亟待解决。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决现有前盖组件的组装过程中，需要分别在两套机械手上装配不同的夹具，才能抓取前盖、铭牌、止动片以及螺栓，导致存在成本高、所需场地面积大等问题，提供了一种双头夹具，结构简单、紧凑，只需一套机械手即可满足抓取前盖、铭牌、止动片以及螺栓的需求，有利于降低成本、缩减占地面积，主要构思为：
5.一种多功能夹具，包括安装头，所述安装头构造有适配机械手的安装部；
6.夹持机构，所述夹持机构安装于所述安装头，用于夹持螺栓；
7.以及吸附机构，所述吸附机构安装于所述安装头，用于吸附前盖、铭牌和/或止动片。即在本方案所提供的夹具中同时集成了夹持机构和吸附机构，其中，夹持机构可以解决螺栓的自动转移问题，吸附机构可以解决前盖、铭牌以及止动片的自动转移问题，在前盖组件的组装过程中，需要在一套机械手上安装本夹具，即可满足抓取前盖、铭牌、止动片以及螺栓的需求，不仅可以大大降低成本，而且有利于缩减占地面积，精简装配系统。
8.为解决使用过程中，夹持机构与吸附机构容易相互干涉的问题，进一步的，所述安装头构造有第一安装面和第二安装面，且所述第一安装面与第二安装面相互垂直，所述夹持机构安装于所述第一安装面，所述吸附机构安装于所述第二安装面。采用这样的结构，一方面，使得夹持机构与吸附机构具有最大的间距，可以有效避免夹持机构与吸附机构相互干涉；另一方面，由于第一安装面与第二安装面相互垂直，使得夹持机构与吸附机构的空间位置关系简单且确定，便于利用机械手自动、精确调节夹持机构或吸附机构的方位。
9.进一步的，所述安装头还构造有第三安装面，所述安装部构造于所述第三安装面，且所述第三安装面与第一安装面及第二安装面之间的夹角相同。使得当本夹具安装于机械手后，机械手可以通过旋转本夹具的方式切换夹持机构与吸附机构。
10.为简化结构，优选的，所述安装头为三棱柱结构，第一安装面、第二安装面以及第三安装面分别为三棱柱结构的三个侧面。结构简单、便于加工成型。
11.为解决便于安装夹持机构的问题，进一步的，还包括第一支架，所述第一支架安装于所述安装头，所述夹持机构安装于所述第一支架。
12.优选的，所述第一支架为l形板。
13.为解决夹持螺栓的问题，优选的，所述夹持机构包括夹持动力和两个夹爪，所述夹持动力传动连接所述夹爪，且两个所述夹爪对称设置，夹持动力用于驱动两个夹持张开/闭合。以便松开/夹紧螺栓，解决螺栓的自动转移问题。
14.优选的，所述夹持动力采用的是手指气缸，所述手指气缸包括两个夹臂，两个所述夹爪分别安装于两个所述夹臂。两个夹臂可以在手指气缸的驱动下相互靠近或相互远离，从而带动两个夹爪闭合/张开。
15.优选的，所述手指气缸采用的是复动型手指气缸。例如亚德客hfkl20系列复动型手指气缸等。
16.为便于夹持螺栓的头部，进一步的，所述夹爪包括连接部和与连接部相连的接触部，所述连接部安装于所述夹持动力，两个接触部之间的间距小于两个连接部之间的间距。
17.优选的，所述连接部为板状结构；和/或，所述接触部构造有用于接触螺栓的接触面，所述接触面为平面，且所述两个夹爪的接触面相互平行。以便稳定夹持螺栓。
18.为解决便于安装吸附机构的问题，进一步的，还包括第二支架，所述第二支架安装于所述安装头，所述吸附机构安装于所述第二支架。
19.优选的，所述第二支架为连接轴或连接筒。所述连接轴包括光轴和阶梯轴。
20.为解决吸附前盖、铭牌或止动片的问题，优选的，所述吸附机构包括安装盘，所述安装盘安装有若干真空吸盘。以便利用真空吸盘吸附前盖、铭牌或止动片。
21.为便于真空吸盘的安装，进一步的，所述安装盘构造有若干安装孔，所述真空吸盘分别通过所述安装孔固定于安装盘，且真空吸盘的下端凸出安装盘的下表面，真空吸盘的上端凸出安装盘的上表面。既便于真空吸盘的安装，又便于真空吸盘的上端连接真空管，真空吸盘的下端接触并吸附前盖、铭牌或止动片等。
22.为实现更好的吸附效果，进一步的，所述安装盘上安装有至少三个真空吸盘，且各真空吸盘分别沿圆周方向均匀分布。以便沿圆周方向为前盖、铭牌及止动片提供均匀的吸附力，更有利于稳定、牢靠的吸附前盖、铭牌和止动片。
23.优选的，所述安装盘为圆板形结构。
24.优选的，所述真空吸盘采用的是柔软波纹型真空吸盘。
25.一种机械人，包括机械手和所述多功能夹具，所述安装头可拆卸的安装于所述机械手的端部。机械手具有多自由度，以便控制和调节双头夹具在空间中的位置和方位，以便夹取/放置不同位置处的前盖、铭牌、止动片以及螺栓等。
26.与现有技术相比，使用本实用新型提供的一种多功能夹具及机械人，结构简单、紧凑，只需一套机械手即可满足抓取前盖、铭牌、止动片以及螺栓的需求，不仅可以大大降低
成本，而且有利于缩减占地面积、精简装配系统，从而有效解决现有技术存在的问题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1为一种前盖的结构示意图。
29.图2为一种铭牌的结构示意图。
30.图3为一种止动片的结构示意图。
31.图4为一种前盖组件的结构示意图。
32.图5为本实用新型实施例提供的一种夹具的主视图。
33.图6为本实用新型实施例提供的一种夹具的结构示意图。
34.图7为图6的右视图。
35.图8为将本实用新型实施例提供的夹具安装于机械手后的结构示意图之一。
36.图9为将本实用新型实施例提供的夹具安装于机械手后的结构示意图之二。
37.图中标记说明
38.安装头100、第一安装面101、第二安装面102、第三安装面103、安装部104
39.第一支架200
40.夹持机构300、夹持动力301、夹臂302、夹爪303、连接部304、接触部305、接触面306
41.第二支架400
42.吸附机构500、安装盘501、安装孔502、真空吸盘503
43.机械手600
44.前盖701、铭牌702、止动片703、螺栓704、通孔705。
具体实施方式
45.下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
46.实施例1
47.请参阅图5-图9，本实施例中提供了一种多功能夹具，包括安装头100、夹持机构300以及吸附机构500，其中，
48.所述安装头100构造有适配机械手600的安装部104，所述安装部104可以是现有的结构，例如，安装部104可以是构造于安装头100的外螺纹、安装孔502孔、安装轴等结构，以便可拆卸的连接机械手600。
49.如图5及图8所示，夹持机构300安装于安装头100，夹持机构300用于夹持螺栓704；
50.同样地，如图5、图6及图9所示，吸附机构500也安装于安装头100，吸附机构500主要用于通过真空负压吸附前盖701、铭牌702和/或止动片703等工件。
51.具体而言，在本实施例所提供的夹具，同时集成了夹持机构300和吸附机构500，夹持机构300可以解决螺栓704的自动转移问题，吸附机构500可以解决前盖701、铭牌702以及止动片703的自动转移问题，在前盖组件的组装过程中，需要在一套机械手600上安装本夹具，即可满足抓取前盖701、铭牌702、止动片703以及螺栓704的需求，不仅可以大大降低成本，而且有利于缩减占地面积，精简装配系统。
52.安装头100的形状可以根据实际需求而定，但在优选的实施方式中，安装头100构造有第一安装面101和第二安装面102，第一安装面101和第二安装面102都是平面，且第一安装面101与第二安装面102相互垂直，如图5及图6所示，夹持机构300安装于所述第一安装面101，吸附机构500安装于第二安装面102，采用这样的结构，一方面，使得夹持机构300与吸附机构500具有最大的间距，可以有效避免夹持机构300与吸附机构500相互干涉；另一方面，由于第一安装面101与第二安装面102相互垂直，使得夹持机构300与吸附机构500的空间位置关系简单且确定，便于利用机械手600自动、精确调节夹持机构300或吸附机构500的方位。
53.更进一步的方案中，安装头100还构造有第三安装面103，如图5、图8及图9所示，第三安装面103也为平面，安装部104可以构造于第三安装面103，且第三安装面103与第一安装面101及第二安装面102之间的夹角可以相同，如图5所示，例如，安装头100可以优先采用三棱柱结构，第一安装面101、第二安装面102以及第三安装面103分别为三棱柱结构的三个侧面，如图5及图6所示，不仅结构简单、便于加工成型，而且当本夹具安装于机械手600后，机械手600可以通过旋转本夹具的方式切换夹持机构300与吸附机构500。
54.为便于安装夹持机构300，在进一步的方案中，本夹具还包括第一支架200，第一支架200可拆卸的安装于安装头100，且夹持机构300可拆卸的安装于第一支架200；第一支架200的结构可以根据实际需求而定，作为举例，如图5及图6所示，第一支架200可以优先采用l形板，且第一支架200安装于所述第一安装面101。
55.夹持机构300具有多种实施方式，作为举例，如图5-图7所示，夹持机构300包括夹持动力301和两个夹爪303，夹持动力301传动连接夹爪303，且两个夹爪303对称设置，使得夹持动力301可以驱动两个夹持张开/闭合，以便松开/夹紧螺栓704，解决螺栓704的自动转移问题。
56.在本实施例中，夹持动力301可以优先采用手指气缸，手指气缸包括两个夹臂302，两个夹爪303分别安装于两个夹臂302，如图7所示，两个夹臂302可以在手指气缸的驱动下相互靠近或相互远离，从而带动两个夹爪303闭合/张开；更具体的，手指气缸可以采用复动型手指气缸，例如，可以优先采用亚德客hfkl20系列复动型手指气缸等。
57.夹爪303可以采用现有的夹爪303，而为便于夹持螺栓704的头部，在优选的实施方式中，夹爪303包括连接部304和与连接部304相连的接触部305，其中，连接部304安装于夹持动力301，两个接触部305之间的间距小于两个连接部304之间的间距，如图7所示；在具体实施时，连接部304可以优先采用板状结构；接触部305构造有用于接触螺栓704的接触面306，所述接触面306优先采用平面，且两个夹爪303的接触面306相互平行，如图7所示，以便
稳定夹持螺栓704；在一种最简化的实施方式中，所述接触部305也可以采用板状结构，如图7所示。
58.为便于安装吸附机构500，在进一步的方案中，本夹具还包括第二支架400，第二支架400可拆卸的安装于安装头100，吸附机构500安装于第二支架400；第二支架400用于使吸附机构500安装到远离安装头100的位置处，第二支架400具有多种实施方式，作为优选，第二支架400可以优先采用连接轴，此时，所述连接轴可以是光轴，也可以是阶梯轴，如图5及图6所示，另外，第二支架400可以优先采用连接筒，如圆筒等，这里不再一一举例说明。
59.为吸附前盖701、铭牌702或止动片703，在优选的实施方式中，吸附机构500包括安装盘501，所述安装盘501可以优先采用圆板形结构，如图6及图7所示，安装盘501安装有若干真空吸盘503，在实际使用时，真空吸盘503分别通过真空管与真空设备（如真空泵）相连，以便在真空吸盘503的端部产生负压，从而可以有效吸附前盖701、铭牌702或止动片703等，有利于实现前盖701、铭牌702以及止动片703更工件的自动转移。
60.在具体实施时，所述真空吸盘503可以采用现有的真空吸盘503，作为举例，在本实施例中，真空吸盘503采用的是柔软波纹型真空吸盘503，如图5、图6及图9所示。
61.为实现更好的吸附效果，在更进一步的方案中，安装盘501上安装有至少三个真空吸盘503，且各真空吸盘503分别沿圆周方向均匀分布，如图7所示，以便沿圆周方向为前盖701、铭牌702及止动片703提供均匀的吸附力，更有利于稳定、牢靠的吸附前盖701、铭牌702和止动片703。
62.为便于各真空吸盘503的安装，在更完善的方案中，安装盘501构造有若干安装孔502，如图6所示，真空吸盘503分别通过安装孔502固定于安装盘501，且真空吸盘503的下端凸出安装盘501的下表面，以便接触并吸附前盖701、铭牌702或止动片703等工件，真空吸盘503的上端凸出安装盘501的上表面，以便连接真空管，从而可以利用真空设备在真空吸盘503的下端产生持续的负压。
63.实施例2
64.本实施例2提供了一种机械人，包括机械手600和实施例1中所述的多功能夹具，夹具通过安装头100的安装部104可拆卸的安装于机械手600的端部，如图8及图9所示，使得机械手600可以驱动夹具动作，机械手600具有多自由度，以便控制和调节双头夹具在空间中的位置和方位，以便夹取/放置不同位置处的前盖701、铭牌702、止动片703以及螺栓704等。
65.所述机械手600可以是现有技术常用的机械手600，这里不再一一举例说明。
66.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。