本發(fā)明涉及機械制造領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種連接支撐桿的自適應(yīng)夾具。

背景技術(shù)：

廣義的夾持，這里特別是指對不規(guī)則形狀的異形體的夾持，應(yīng)包括至少以下兩個方面：

一方面，是在支撐平臺上對未定位的異形工件進行裝夾，此時夾具位于支撐平臺上，常見于機械加工行業(yè)中，經(jīng)常需要工裝夾具來裝夾一些不規(guī)則的異形工件，如果采用傳統(tǒng)夾具如平口鉗或臺虎鉗等進行裝夾，其裝夾不穩(wěn)定甚至無法裝夾；如制作專用工具進行裝夾，也只能裝夾同一規(guī)格同一類型的工件，如需裝夾其它類型的異形工件，就需要另外制作工具進行裝夾，這些專用工具的制作必然導(dǎo)致適用范圍窄，成本極高；此時往往要通過操作手或機器人進行裝夾，經(jīng)常的使用也使得能耗大成本高，而且人工夾具因其比智能機器廉價且還能應(yīng)急使用、占地小等優(yōu)點而成為必備工具，因此造成使用兩種夾具解決夾持同一種工件的冗余問題；

另一方面，是將尚未定位的動平臺固定到不規(guī)則形狀的支撐物上，此時夾具位于動平臺上，常見于野外作業(yè)、戶外探索、或不適合人工夾持等過程中，用人工夾持往往出現(xiàn)夾偏、夾歪或夾持不穩(wěn)、甚至因距離遠不能夾持等問題，而非人工夾持則往往需要另外制作一個與動平臺大小匹配的智能夾持系統(tǒng)，其成本高、難度大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種兼顧了人工夾持和電動夾持兩種方式、能夠滿足對不規(guī)則邊框夾持、并且能分而治之地在符合規(guī)則夾持時設(shè)為關(guān)閉自適應(yīng)狀態(tài)以及在不規(guī)則夾持時設(shè)為開啟自適應(yīng)狀態(tài)的連接支撐桿的自適應(yīng)夾具，其屬于一種可實現(xiàn)“一機多用”、利于簡化夾持系統(tǒng)設(shè)計的裝置。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種連接支撐桿的自適應(yīng)夾具，所述支撐桿垂直于被夾物體的被夾邊框，所述支撐桿靠近所述被夾邊框的一端設(shè)有銷孔，所述被夾邊框的正前方設(shè)有至少兩個相互固定連接的所述支撐桿，任意一個所述支撐桿通過其自身的所述銷孔與所述自適應(yīng)夾具連接，所述自適應(yīng)夾具用于夾持所述被夾邊框，所述自適應(yīng)夾具包括基礎(chǔ)組件，所述基礎(chǔ)組件包括：

定位銷，其與所述銷孔匹配；以及

平鍵構(gòu)件，其包括平鍵和套設(shè)所述定位銷的第二通孔；以及

支座，其通過所述定位銷和套設(shè)所述支撐桿的套筒與所述銷孔連接，其外側(cè)設(shè)置與所述平鍵匹配的第一鍵槽，所述套筒同軸連接一其外側(cè)面粗糙以用于摩擦傳動的第一摩擦環(huán)；以及

轉(zhuǎn)盤，其位于所述支座的下方，其上端的中部通過第一軸承與所述套筒同軸連接，其下端設(shè)有垂直于所述套筒的螺桿和與所述螺桿匹配的螺母，其上端的外側(cè)環(huán)向設(shè)置多個與所述平鍵匹配的第二鍵槽，所述螺母與所述轉(zhuǎn)盤固定連接；以及

框型構(gòu)件，其位于所述轉(zhuǎn)盤的下方，其包括平行于所述螺桿的導(dǎo)軌和垂直于所述導(dǎo)軌且用于夾持所述被夾邊框的夾持塊，所述夾持塊通過同軸于所述螺桿的第二軸承與所述螺桿連接，所述框型構(gòu)件通過所述導(dǎo)軌與所述轉(zhuǎn)盤滑動連接。

優(yōu)選地，任意兩個所述自適應(yīng)夾具之間可以通過一承載索或連接柱連接，所述支座的上端設(shè)有一用于對所述承載索或所述連接柱作上下限位的限位環(huán)。

優(yōu)選地，所述第一鍵槽的上方設(shè)有用于停泊所述平鍵的停泊位。

優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述基礎(chǔ)組件上、用于代替人工進行夾持的可分離組件，所述可分離組件包括：

第一齒輪，其通過第一銷軸可分離地與所述螺桿的遠離所述第二軸承的一端同軸連接；以及

壓電傳感器，其夾設(shè)在第二軸承與所述夾持塊之間，其用于測量所述夾持塊受到外界抵觸所產(chǎn)生的反作用力；以及

電動部，其包括向第一摩擦環(huán)傳動的第一電機和向所述第一齒輪傳動的第二電機以及承載所述第一電機和所述第二電機的電機支座，所述電機支座的中部設(shè)置穿設(shè)所述轉(zhuǎn)盤的第四通孔，所述電機支座通過第二銷軸與所述轉(zhuǎn)盤可分離地連接，所述電機支座上設(shè)置一其測量方向平行于所述螺桿的長度方向、用于測量所述轉(zhuǎn)盤的中心與所述被夾邊框的最近面之間距離的測距傳感器；

其中，所述第一電機與所述測距傳感器連接，所述第二電機與所述壓電傳感器連接。

優(yōu)選地，所述第二電機通過帶動一長齒輪與所述第一齒輪嚙合傳動。

優(yōu)選地，所述第一電機通過帶動一第二摩擦環(huán)與所述第一摩擦環(huán)傳動，所述第二摩擦環(huán)的外側(cè)面粗糙以用于摩擦傳動。

優(yōu)選地，所述第一電機通過兩個對稱設(shè)置的第三銷軸與所述電機支座鉸接在所述第一電機的下方，所述第三銷軸垂直于所述第一摩擦環(huán)的環(huán)心與第二摩擦環(huán)的環(huán)心的連心線，所述第一電機的上方設(shè)置一平行于所述連心線的彈簧，所述彈簧具有預(yù)壓力且其兩端分別抵觸所述第一電機與所述電機支座，所述支座上設(shè)置一套設(shè)所述彈簧的限位槽。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：本裝置采用可沿自身通孔旋轉(zhuǎn)的平鍵構(gòu)件對與所述支撐桿同軸連接的轉(zhuǎn)盤實施徑向限位或不實施限位，相應(yīng)地使得設(shè)置在所述轉(zhuǎn)盤上且通過螺桿調(diào)節(jié)夾持力的夾持塊既能以固定方向?qū)嵤┏Ｒ?guī)的夾持、也能在夾持過程中與外界抵觸時自適應(yīng)地旋轉(zhuǎn)至使夾持狀態(tài)逐漸穩(wěn)定的夾持方向，對于不規(guī)則邊框進行夾持，自然可通過增加所述支撐桿到合適數(shù)目并為每個所述支撐桿安裝本裝置予以夾持，本裝置還通過可分離地設(shè)置包括：用于驅(qū)動所述轉(zhuǎn)盤和驅(qū)動所述螺桿的電動部、固定連接在所述電動部上的用于測量所述轉(zhuǎn)盤的中心與所述被夾邊框的最近面之間距離的測距傳感器、以及用于測量所述夾持塊受到外界抵觸所產(chǎn)生的反作用力的壓電傳感器，等等用于代替人工進行夾持的可分離組件，進而使得本裝置既能人工進行夾持又能通過電驅(qū)動進行夾持，使裝置的拓展性和實用性大大增加。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中所述基礎(chǔ)組件的爆炸視圖；

圖2為本發(fā)明中所述基礎(chǔ)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明對四邊形邊框進行夾持的示意圖；

圖4為本發(fā)明對不規(guī)則邊框進行夾持的示意圖；

圖5為本發(fā)明中所述可分離組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

需要說明的是，下述實施方案中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得；在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，并不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在一個實施例中，如圖1所示，本發(fā)明提供一種連接支撐桿的自適應(yīng)夾具，所述支撐桿1001垂直于被夾物體的被夾邊框1002，所述支撐桿靠近所述被夾邊框的一端設(shè)有一銷孔，所述被夾邊框的正前方設(shè)有至少兩個相互固定連接的所述支撐桿，任意一個所述支撐桿通過其自身的所述銷孔與所述自適應(yīng)夾具連接，所述自適應(yīng)夾具用于夾持所述被夾邊框。其中，所述自適應(yīng)夾具包括基礎(chǔ)組件，所述基礎(chǔ)組件包括：

定位銷1，其與所述銷孔匹配，所述自適應(yīng)夾具通過所述定位銷與所述支撐桿連接；以及

平鍵構(gòu)件3，其上端設(shè)有套設(shè)所述定位銷的第二通孔301，其下端設(shè)為平鍵302，所述平鍵可沿所述第二通孔的軸向旋轉(zhuǎn)；以及

支座4，其通過所述定位銷和套設(shè)所述支撐桿的套筒2與所述銷孔連接，其中部設(shè)有套設(shè)所述套筒的第三通孔401，其外側(cè)設(shè)置與所述平鍵匹配的第一鍵槽402，所述套筒的上端設(shè)有與所述定位銷匹配的第一通孔201，所述套筒同軸連接一其外側(cè)面粗糙以用于摩擦傳動的第一摩擦環(huán)403，所述第一鍵槽的上方設(shè)有用于停泊所述平鍵的停泊位404；以及

轉(zhuǎn)盤5，其位于所述支座的下方，其上端的中部通過第一軸承6與所述套筒同軸連接，其下端設(shè)有垂直于所述套筒的螺桿7和與所述螺桿匹配的螺母8，其上端的外側(cè)環(huán)向設(shè)置四個可以與所述平鍵匹配的第二鍵槽501，所述螺母的外圈與所述轉(zhuǎn)盤固定連接，所述第一軸承的內(nèi)圈與所述套筒固定連接，所述第一軸承的外圈與所述轉(zhuǎn)盤固定連接；以及

框型構(gòu)件9，其位于所述轉(zhuǎn)盤的下方，其包括兩條平行于所述螺桿的導(dǎo)軌10和垂直于所述導(dǎo)軌且用于夾持所述被夾邊框的夾持塊11，所述夾持塊的內(nèi)側(cè)通過同軸于所述螺桿的第二軸承12與所述螺桿連接，所述框型構(gòu)件通過所述導(dǎo)軌與所述轉(zhuǎn)盤滑動連接。

本實施例的工作流程如下：所述定位銷同時穿設(shè)所述銷孔、所述套筒、所述支座和所述平鍵構(gòu)件，一方面使得所述支座固定連接所述支撐桿，另一方面，所述轉(zhuǎn)盤通過所述第一軸承與所述套筒同軸連接，使得所述轉(zhuǎn)盤可沿所述套筒的軸向旋轉(zhuǎn)，從而為所述夾持塊與被夾邊框的最近面通過相互抵觸使得所述夾持塊能自動調(diào)整自身轉(zhuǎn)角，即為實現(xiàn)自適應(yīng)地夾持所述被夾邊框提供了基礎(chǔ)。

在另一實施例中，所述定位銷與所述支座通過螺紋可拆卸地連接。

在另一實施例中，所述導(dǎo)軌的數(shù)目可以是1個或多個，當所述導(dǎo)軌的數(shù)目為1時，所述導(dǎo)軌的橫截面設(shè)為U型，且所述導(dǎo)軌的的中部與所述螺桿重合，這樣設(shè)置有效增強了夾持塊的平衡性；當導(dǎo)軌的數(shù)目為大于1時，多個所述導(dǎo)軌對稱設(shè)在所述螺桿的兩側(cè)。

在另一實施例中，所述第二軸承設(shè)為平面軸承，使得第二軸承相比其他種類軸承能在夾持狀態(tài)中承受的更大的反作用力。

在另一個實施例中，如圖2-4所示(其中，圖2為所述基礎(chǔ)組件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3下為對四邊形邊框進行夾持的俯視圖，圖3上為對四邊形邊框進行夾持的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4左側(cè)為對不規(guī)則邊框的外框進行夾持的俯視圖，圖4右側(cè)為對不規(guī)則邊框的內(nèi)框進行夾持的俯視圖)，本發(fā)明包括兩種工作方式，第一種是關(guān)閉自適應(yīng)狀態(tài)，人工旋轉(zhuǎn)所述平鍵構(gòu)件，使所述平鍵302同時落入所述第一鍵槽402和所述第二鍵槽501，從而使得所述支座與所述轉(zhuǎn)盤構(gòu)成固定連接關(guān)系，人工調(diào)節(jié)螺桿使得所述夾持塊與被夾邊框的最近面發(fā)生抵觸，此時所述轉(zhuǎn)盤因被固定而不能沿自身旋轉(zhuǎn)，此工作方式屬于常規(guī)夾持，通常用于夾持橫截面為四邊形的被夾邊框；第二種是開啟自適應(yīng)狀態(tài)，人工旋轉(zhuǎn)所述平鍵構(gòu)件，使所述平鍵302落入所述停泊位404，由于所述平鍵未對所述轉(zhuǎn)盤進行限位，使得所述轉(zhuǎn)盤可沿所述套筒的軸向旋轉(zhuǎn)，此時調(diào)節(jié)螺桿使得所述夾持塊與被夾邊框的最近面發(fā)生抵觸，進而使得所述夾持塊自動調(diào)整自身轉(zhuǎn)角且逐漸處于穩(wěn)定的夾持位置，此工作方式適用于需要自動找正夾持方向的、被夾持的橫截面為任意形狀的被夾邊框，所述橫截面如三角形、圓形、橢圓形、菱形、不規(guī)則形等等；

在另一實施例中，當所述夾持塊與被夾邊框的最近面之間的夾持方向和位置關(guān)系明顯符合規(guī)則邊框夾持時【實際上，不規(guī)則形狀部分和規(guī)則形狀部分都可存在于同一個被夾邊框中】，優(yōu)選地將本裝置設(shè)置為關(guān)閉自適應(yīng)狀態(tài)，當設(shè)為關(guān)閉自適應(yīng)狀態(tài)明顯不能進行穩(wěn)定夾持時，尤其是不規(guī)則夾持時，則設(shè)置為開啟自適應(yīng)狀態(tài)，通過這樣分而治之的技術(shù)手段使得夾持效率更高、穩(wěn)定性更佳。

在另一實施例中，任意兩個所述自適應(yīng)夾具之間可以通過一承載索1301或連接柱1302連接，所述支座的上端設(shè)有一用于對所述承載索或所述連接柱作上下限位的限位環(huán)405，所述承載索或所述連接柱的作用是有效抵消夾持塊受到被夾邊框抵觸時產(chǎn)生的反作用力，使得支撐桿在夾持狀態(tài)下不至于因為方向垂直于所述支撐桿的反作用力導(dǎo)致所述支撐桿彎曲變形，有效增強了夾持的穩(wěn)定性。

在另一個實施例中，對于任意不規(guī)則邊框的夾持，無論是夾持外框、還是夾持內(nèi)框，都可以通過增加所述支撐桿到合適數(shù)目并為每個所述支撐桿安裝本裝置予以實現(xiàn)自動找正夾持方向的自適應(yīng)夾持，尤其避免出現(xiàn)夾偏、夾歪或夾持不穩(wěn)等問題，本裝置結(jié)構(gòu)簡單，夾持方便，效果好。

在另一個實施例中，本發(fā)明還包括設(shè)置在所述基礎(chǔ)組件上、用于代替人工進行夾持的可分離組件，如圖5所示，圖中右側(cè)為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中左側(cè)為所述可分離組件的結(jié)構(gòu)示意圖，所述可分離組件包括：

第一齒輪15，其通過第一銷軸16可分離地與所述螺桿的遠離所述第二軸承的一端同軸連接；以及

壓電傳感器14，其夾設(shè)在第二軸承與所述夾持塊之間，其用于測量所述夾持塊受到外界抵觸所產(chǎn)生的反作用力；以及

電動部，其包括向第一摩擦環(huán)403傳動的第一電機17和向所述第一齒輪傳動的第二電機18以及承載所述第一電機和所述第二電機的電機支座19，所述電機支座的中部設(shè)置穿設(shè)所述轉(zhuǎn)盤的第四通孔1901，所述電機支座通過第二銷軸20與所述轉(zhuǎn)盤可分離地連接，所述電機支座上設(shè)置一其測量方向平行于所述螺桿的長度方向、用于測量所述轉(zhuǎn)盤的中心與所述被夾邊框的最近面之間距離的測距傳感器21，所述測距傳感器可以是超聲波測距模塊；

其中，所述第一電機與所述測距傳感器連接，所述第二電機與所述壓電傳感器連接，所述第二電機通過帶動一長齒輪22與所述第一齒輪嚙合傳動，所述第一電機通過帶動一第二摩擦環(huán)23與所述第一摩擦環(huán)傳動，所述第二摩擦環(huán)的外側(cè)面粗糙以用于摩擦傳動；

本實施例的運動方式，包括三步：

第一步，首先將本夾具設(shè)置為開啟自適應(yīng)狀態(tài)，即使得所述平鍵302落入所述停泊位404，由于所述平鍵未對所述轉(zhuǎn)盤進行限位，使得所述轉(zhuǎn)盤可沿所述套筒的軸向旋轉(zhuǎn)，

第二步，控制所述第一電機通過帶動第二摩擦環(huán)23與所述第一摩擦環(huán)403傳動，從而使得所述轉(zhuǎn)盤沿著所述支撐桿的軸向旋轉(zhuǎn)，所述電機支座也跟隨所述轉(zhuǎn)盤做相同的運動，一方面，通過所述測距傳感器可以測量所述轉(zhuǎn)盤的中心與所述被夾邊框的最近面之間距離，即可以通過360度地旋轉(zhuǎn)所述測距傳感器并記錄所述距離，當旋轉(zhuǎn)一周后即可獲得多個距離中的最小距離，繼續(xù)控制第一電機旋轉(zhuǎn)，直到所述測距傳感器測量的距離近似等于所述最小距離時，停止第一電機的轉(zhuǎn)動【當?shù)谝浑姍C為可控地輸出角位移的電機，如伺服電機、舵機、步進電機等等，可以在一邊獲得所述距離的同時記錄對應(yīng)的所述角位移，從而當旋轉(zhuǎn)一周后，控制第一電機旋轉(zhuǎn)至所述最小距離對應(yīng)的角位移，停止第一電機的轉(zhuǎn)動】，

第三步，控制所述第二電機旋轉(zhuǎn)，通過帶動長齒輪22與所述第一齒輪15嚙合傳動，使得所述螺桿一方面沿著自身軸向旋轉(zhuǎn)，另一方面所述螺桿同時沿著自身的軸向滑動，此時所述第一齒輪也跟隨所述螺桿做所述軸向滑動，由于所述長齒輪的長度相比所述第一齒輪的長度更長，使得所述第一齒輪與所述長齒輪依然保持嚙合傳動，從而帶動所述螺桿依然沿著自身軸向滑動，進而推動所述夾持塊11朝向被夾邊框移動實施夾持動作，當所述夾持塊受到所述被夾邊框的抵觸，所述壓電傳感器14即可測量所述抵觸所產(chǎn)生的反作用力，當所述反作用力達到既定力值，表示夾持工作完成，停止所述第二電機轉(zhuǎn)動，即實現(xiàn)了通過電驅(qū)動代替人工進行夾持的目的；因此本發(fā)明也適用于代替人工進行夾持，尤其適合無人臨場操作、安裝連接在機器人上、實施遠程的自適應(yīng)夾持的場合。

在另一個實施例中，所述第一電機通過兩個對稱設(shè)置的第三銷軸24與所述電機支座鉸接在所述第一電機的下方，所述第三銷軸垂直于所述第一摩擦環(huán)的環(huán)心與第二摩擦環(huán)的環(huán)心的連心線，所述第一電機的上方設(shè)置一平行于所述連心線的彈簧25，所述彈簧具有預(yù)壓力且其兩端分別抵觸所述第一電機與所述電機支座，所述支座上設(shè)置一套設(shè)所述彈簧的限位槽1902；

本實施例的工作方式包括如下三個方面：一方面，通過所述彈簧使得所述第二摩擦環(huán)與所述第一摩擦環(huán)之間在依賴摩擦力進行傳動時始終保持良好的接觸，有效地防止了傳動打滑，另一方面，當自適應(yīng)夾持過程中的因外界抵觸所述夾持塊使得所述轉(zhuǎn)盤承受的轉(zhuǎn)矩大于兩個所述摩擦環(huán)的相互摩擦阻力時，所述第二摩擦環(huán)與所述第一摩擦環(huán)可彈性地打滑，使得轉(zhuǎn)盤依然能受外力旋轉(zhuǎn)至穩(wěn)定的夾持方向上，第三方面，因工作磨損超差，所述第二摩擦環(huán)和所述第一摩擦環(huán)都將發(fā)生不可預(yù)見的變形，這樣的設(shè)置顯然可以自動地使得所述第二摩擦環(huán)和所述第一摩擦環(huán)始終保持接觸，從而有效地提高了傳動的穩(wěn)定性。

本裝置采用可沿自身通孔旋轉(zhuǎn)的平鍵構(gòu)件對與所述支撐桿同軸連接的轉(zhuǎn)盤實施徑向限位或不實施限位，相應(yīng)地使得設(shè)置在所述轉(zhuǎn)盤上且通過螺桿調(diào)節(jié)夾持力的夾持塊既能以固定方向?qū)嵤┏Ｒ?guī)的夾持、也能在夾持過程中與外界抵觸時自適應(yīng)地旋轉(zhuǎn)至使夾持狀態(tài)逐漸穩(wěn)定的夾持方向，對于不規(guī)則邊框進行夾持，自然可通過增加所述支撐桿到合適數(shù)目并為每個所述支撐桿安裝本裝置予以夾持，本裝置還通過可分離地設(shè)置包括：用于驅(qū)動所述轉(zhuǎn)盤和驅(qū)動所述螺桿的電動部、固定連接在所述電動部上的用于測量所述轉(zhuǎn)盤的中心與所述被夾邊框的最近面之間距離的測距傳感器、以及用于測量所述夾持塊受到外界抵觸所產(chǎn)生的反作用力的壓電傳感器，等等用于代替人工進行夾持的可分離組件，進而使得本裝置既能人工進行夾持又能通過電驅(qū)動進行夾持，使裝置的拓展性和實用性大大增加。盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。