双渐开线凸轮传动式抓盘疲劳寿命检测装置

技术领域

本发明涉及双渐开线凸轮传动式抓盘疲劳寿命检测装置，适用于注塑加工等行业的自动化加工生产。

背景技术

随着科学技术的不断发展，特别是计算机出现之后的广泛应用，使得生产制造对自动化技术提出了越来越高的要求，自动化向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，已经广泛地应用到科学研究和经济等各个领域，实现了更大规模的自动化。

众所周知，在自动化加工生产中，工件抓取是一项重要的技术。常见用于抓取工件的构件有抓盘等等。抓盘的抗疲劳能力(即疲劳寿命)是保证抓取时工件不会掉落的重要指标。

目前，行业中还没有一款专门用于检测抓盘疲劳寿命的装置。因此，本发明人基于长期人事制造加工的经验积累，潜心研究，专门设计了一款模拟实际加工场景的专用装置，以实现抓盘疲劳寿命的快速检测。

发明内容

本发明的目的在于提供双渐开线凸轮传动式抓盘疲劳寿命检测装置，可以快速、方便地完成抓盘疲劳寿命的检测工作。

为了达成上述目的，本发明的解决方案为：

双渐开线凸轮传动式抓盘疲劳寿命检测装置，包括机座、驱动电机、主动变直径轮、从动变直径轮、水平导轨、竖向导轨、传送带和固定盘；主动变直径轮通过主动轴以可转动的方式架设在主动轮架上，主动轮架固定安装在机座上，驱动电机与主动轴连接并驱动主动变直径轮转动；从动变直径轮通过从动轴以可转动的方式架设在从动轮架上，从动轮架以可水平滑动的方式安装在机座的轮架滑道上，轮架滑道上安装使从动轮架滑动复位的轮架复位弹簧；传动带环绕在主动变直径轮和从动变直径轮上；水平导轨设置在机座上，水平导轨平行于传送带的传送方向且位于传送带的一侧；竖向导轨以可水平滑动的方式安装在水平导轨上，竖向导轨和传动带之间设置连动杆，连动杆的一端固定在传动带上，连动杆的另一端以可竖向滑动的方式插置在竖向导轨中；固定盘固定安装在竖向导轨上，固定盘用于安装待检测的抓盘；通过驱动电机带动主动变直径轮，并由从动变直径轮配合带动传送带，使传动带做变速运动，传动带再通过连动杆和竖向导轨，带动固定盘做水平往复的变速运动，从而模拟自动化生产线的复合运动。

所述水平导轨由设置在机座上的上、下两条组成，竖向导轨的上端和下端分别以可水平滑动的方式安装在水平导轨的上、下两条中，以保证竖向导轨在机座上可以平稳的滑动。

所述主动变直径轮和从动变直径轮都采用往复变直径轮组件，往复变直径轮组件包括复合轮面、导向卡座、同步卡盘和渐开线凸轮；渐开线凸轮固定在主动轮架或从动轮架上，主动轴或从动轴穿过对应的渐开线凸轮；同步卡盘套置在主动轴或从动轴上，同步卡盘分布有若干个弧形导槽，弧形导槽由同步卡盘的中心向边缘延伸；导向卡座固定在主动轴或从动轴上，导向卡座对应同步卡盘的弧形导槽形成若干套管；复合轮面由若干个弧形面拼成，每个弧形面的凹面中心都具有向轮心延伸的径向杆，每个弧形面的径向杆插置在导向卡座的一个套管中，且相对应的弧形面与套管之间设有复位小弹簧，每个弧形面的径向杆上还具有导块，且每个径向杆上的导块位于相对应的同步卡盘的弧形导槽中，其中一个弧形面的径向杆加长构成驱动杆，驱动杆的内端始终抵在渐开线凸轮上。

所述渐开线凸轮呈心形，具有顶部内陷的凹窝和底部外凸的心尖，凹窝和心尖的左右两侧轮面为渐开线曲面，凹窝的下面形成供主动轴或从动轴穿过的轴孔。

所述导向卡座呈多爪形，具有由中心向外辐射的若干个爪，每个爪的外端形成套管。

所述复合轮面，每个弧形面各有两个复位小弹簧与对应套管连接，两个复位小弹簧对称位于径向杆的两侧，复位小弹簧的一端连接套管而另一端连接弧形面的内凹面。

所述主动轮架和从动轮架都采用三角支架，两个三角支架的顶部分别通过主动轴或从动轴安装主动变直径轮或从动变直径轮，两个三角支架的底边安装在机座上。

所述三角支架的顶部具有固定凸轮，固定凸轮的一面与三角支架的顶部固定在一起，固定凸轮的另一面与渐开线凸轮固定在一起，主动轴或从动轴贯穿固定凸轮和渐开线凸轮。

所述竖向导轨上固定安装一悬臂，固定盘固定安装在悬臂上。

所述固定盘具有若干的卡位，卡位上安装待检测的抓盘。

所述装置还具有控制电路和计时器、重力传感器，重力传感器安装在固定盘上，控制电路与计时器、重力传感器、驱动电机联接，控制电路控制驱动电机工作使装置运动，重力传感器用于感测固定盘上待检测抓盘抓取是否失效，重力传感器将感测信息传送至控制电路，控制电路控制计时器记录检测时间。

采用上述方案后，本发明工作时，将待检测的抓盘安装在固定盘上，抓盘上抓取标准工件，启动驱动电机，带动主动变直径轮旋转，通过传送带再带动从动变直径轮旋转，因为主动变直径轮和从动变直径轮的变径结构，导致传送带呈变速运动，传送带变速运动时使连动杆随之往复变速运动，连动杆在竖向导轨中上下移动时带动竖向导轨沿水平导轨往复变速运动，使得竖向导轨上的固定盘也做往复变速运动，由此，带动待检测的抓盘做模拟自动化作业的复合运动，即可完成抓盘疲劳寿命的检测工作，检测工作快速、方便。记录抓盘上工件脱落的时间，得到抓盘的疲劳寿命。

特别是，本发明的主动变直径轮和从动变直径轮都采用渐开线凸轮与弧形面的驱动杆配合来实现变直径，借助渐开线的设计可以产生均匀的加速度，均匀的加速度产生均匀的惯性力，而且，基于渐开线使得加速度都是可控的，从而使惯性力的大小可控，这样，进行检测时，确定了检测条件(检测依据)，检测结果更具有参考性。

附图说明

图1是本发明的立体示意图一；

图2是本发明的立体示意图二；

图3是本发明往复变直径轮组件的结构示意图；

图4是图3省去同步卡盘的结构示意图；

图5是图3省去导向卡座和同步卡盘的结构示意图；

图6是本发明三角支架的结构示意图；

图7是本发明导向卡座的结构示意图；

图8是本发明同步卡盘的结构示意图。

标号说明：

机座1，轮架滑道11，轮架复位弹簧12；

驱动电机2；

主动变直径轮3，主动轴31，主动轮架32，固定凸轮321，导向卡座33，套管331，复位小弹簧332，同步卡盘34，弧形导槽341，渐开线凸轮35，凹窝351，心尖352，渐开线曲面353，轴孔354，弧形面36，径向杆361，驱动杆361A，导块362；

从动变直径轮4，从动轴41，从动轮架42；

水平导轨5；

竖向导轨6，连动杆61，悬臂62；

传送带7；

固定盘8，卡位81。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的较佳实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明揭示的双渐开线凸轮传动式抓盘疲劳寿命检测装置，如图1至图8所示，包括机座1、驱动电机2、主动变直径轮3、从动变直径轮4、水平导轨5、竖向导轨6、传送带7和固定盘8。

所述主动变直径轮3通过主动轴31以可转动的方式架设在主动轮架32上，主动轮架32固定安装在机座1上。

所述驱动电机2(虚线示出)与主动轮架32的主动轴31连接，并且，驱动电机2驱动主动变直径轮3在主动轮架32转动。驱动电机2提供整个装置的动力源。驱动电机2也可以通过一个变速箱(图中未示出)传动于主动轴31。

所述从动变直径轮4通过从动轴41以可转动的方式架设在从动轮架42上，从动轮架42以可水平滑动的方式安装在机座1的轮架滑道11上，轮架滑道11上安装轮架复位弹簧12，借助轮架复位弹簧12使从动轮架42滑动后可以复位。

所述传动带7环绕在主动变直径轮3和从动变直径轮4上。当驱动电机2驱动主动变直径轮3发生转动后，主动变直径轮3带动传动带7运动，传动带7则带动从动变直径轮4随及转动。

所述水平导轨5设置在机座1上，水平导轨5平行于传送带7的传送方向，而且，水平导轨5位于传送带7的一侧。水平导轨5也可以直接形成在机座1上。

所述竖向导轨6以可水平滑动的方式安装在水平导轨5上，竖向导轨6和传动带7之间设置连动杆61，连动杆61的一端固定在传动带7上，连动杆61的另一端以可竖向滑动的方式插置在竖向导轨6中。当传动带7运动时，带动连动杆61随之运动，由连动杆61再拨动竖向导轨6往复运动。为了使运动更平稳，所述水平导轨5由设置在机座1上的上、下两条组成，竖向导轨6的上端和下端分别以可水平滑动的方式安装在水平导轨5的上、下两条中，以保证竖向导轨6在机座1上可以平稳的滑动。

所述固定盘8固定安装在竖向导轨6上，固定盘8用于安装待检测的抓盘(图中未示出)，固定盘8带着抓盘随竖向导轨6一起做往复运动。所述固定盘8可以具有若干的卡位81，卡位81上安装待检测的抓盘，以便一次检测多个抓盘。为了方便安装，所述竖向导轨6上固定安装一悬臂62，固定盘8固定安装在悬臂62上，即固定盘8通过悬臂62固定安装在竖向导轨6上。

本发明用于检测工作时，将待检测的抓盘安装在固定盘8上，抓盘上进一步抓取用于检测的标准工件，标准工件可以是抓盘抓取范围中选定的工件。启动驱动电机2，带动主动变直径轮3旋转，通过传送带7再带动从动变直径轮4旋转，因为主动变直径轮3和从动变直径轮4的变径结构，根据线速度和角速度的关系式：v＝ωr，角速度不变的情况下，线速度随轮径的变化而变化，从而导致传送带7呈变速运动，传送带7变速运动时使连动杆61随之往复变速运动，连动杆61在竖向导轨6中上下移动，即带动竖向导轨6沿水平导轨5做往复变速运动，使得竖向导轨6上的固定盘8以及固定盘8上的抓盘和抓盘上的标准工作一起做往复变速运动，此时，抓盘做模拟自动化作业的复合运动，即可完成抓盘疲劳寿命的检测工作，检测工作快速、方便。检测中，观察并记录抓盘上工件脱落的时间，就得到抓盘的疲劳寿命。

本发明进一步优化设计，所述装置还具有控制电路和计时器、重力传感器，因为控制电路和计时器、重力传感器为常见构件，图中没有示出。重力传感器安装在固定盘8上，重力传感器用于感测固定盘8上待检测抓盘抓取是否失效(抓取的工件掉落)，控制电路与计时器、重力传感器、驱动电机2联接，控制电路控制驱动电机2工作使装置运动起来，重力传感器将感测信息传送至控制电路，控制电路控制计时器记录检测时间，当重力传感器感测到固定盘8上待检测抓盘失效时，计时器记录的时间即为待检测抓盘疲劳寿命。这样，本发明可以实现自动检测。

本发明的主动变直径轮3和从动变直径轮4可以如图所示结构，但不限于图示结构。本发明特别设计的主动变直径轮3和从动变直径轮4，可以使抓盘的运动更接近自动化作业的复合运动。

具体地，本发明揭示的所述主动变直径轮3和从动变直径轮4都采用往复变直径轮组件，本文以主动变直径轮3为例、配合图3-8进行说明，从动变直径轮4的结构与主动变直径轮3相同，本文不做赘述。

如图3-8所示，本发明揭示的往复变直径轮组件包括复合轮面、导向卡座33、同步卡盘34和渐开线凸轮35。

其中，渐开线凸轮35固定在主动轮架32上，主动轴31穿过对应的渐开线凸轮35。

同步卡盘34套置在主动轴31上，同步卡盘34分布有若干个弧形导槽341，弧形导槽341由同步卡盘34的中心向边缘延伸。

导向卡座33固定在主动轴31上、由主动轴31带动转动，导向卡座33对应同步卡盘34的弧形导槽341形成若干套管331。

复合轮面由若干个弧形面36拼成，弧形面36的具体个数不受图式限制，弧形面36的个数与弧形导槽341的个数、套管331的个数保持一致，以保证构件之间的连动。每个弧形面36的凹面中心都具有向轮心延伸的径向杆361。每个弧形面36的径向杆361插置在导向卡座33的一个套管331中，一方面可以由导向卡座33将弧形面36固定，使若干个弧形面36得以拼成复合轮面，并且，若干个弧形面36可以随导向卡座33一起由主动轴31带动转动，实现主动变直径轮3的转动，另一方面可以使弧形面36的径向杆361在套管331滑动，实现主动变直径轮3的直径扩大和缩小，且相对应的弧形面36与套管331之间设有复位小弹簧332，借助复位小弹簧332使径向杆361在套管331中滑动后得以复位，即使得主动变直径轮3的直径在扩大后可以借助复位小弹簧332再缩小复位。每个弧形面36的径向杆361上还具有导块362，且每个径向杆361上的导块362位于相对应的同步卡盘34的弧形导槽341中，这样，当一个弧形面36的径向杆361滑动时就可以借助弧形导槽341带动其它弧形面36的径向杆361一起滑动，使所有弧形面36保持同步运动，实现整个复合轮面均匀地扩大和均匀地缩小。其中一个弧形面36的径向杆361加长构成驱动杆361A，驱动杆361A的内端始终抵在渐开线凸轮35上，借助渐开线凸轮35的渐开线轮廓可以将驱动杆361A向外顶起或向内落下，从而实现变直径效果。

本发明揭示的往复变直径轮组件工作时，由主动轴31带动导向卡座33转动，借助径向杆361和套管331配合，使复合轮面的若干个弧形面36随导向卡座33一起转动；并借助驱动杆361A与渐开线凸轮35配合，使驱动杆361A向外顶起或向内落下，带动驱动杆361A对应的弧形面36起起伏伏；同时，借助导块362和弧形导槽341配合，由同步卡盘34带动所有弧形面36保持同步起伏运动，由此，实现往复变直径轮组件均匀地变径。在往复变直径轮组件工作的整个过程中，渐开线的设计产生均匀的加速度，均匀的加速度产生均匀的惯性力，而且，加速度可控，惯性力的大小也可控，运用在抓盘疲劳寿命检测中，确定了检测条件(检测依据)，检测结果更具有参考性。

本发明所述渐开线凸轮35优选呈心形，具有顶部内陷的凹窝351和底部外凸的心尖352，凹窝351和心尖352的左右两侧轮面为渐开线曲面353，凹窝351的下面形成供主动轴31穿过的轴孔354，渐开线凸轮35的形态不同可以得到不同的变径效果。

本发明所述导向卡座33优选呈多爪形，结构简单，轻质化，能耗小，更有利于传动，具体地，导向卡座33具有由中心向外辐射的若干个爪，每个爪的外端形成套管331。

本发明所述复合轮面，为了保证变径均匀，避免偏斜，每个弧形面36各有两个复位小弹簧332与对应套管331连接，两个复位小弹簧332对称位于径向杆361的两侧，复位小弹簧332的一端连接套管331而另一端连接弧形面36的内凹面。

本发明所述主动轮架32采用三角支架，三角支架的顶部通过主动轴31安装主动变直径轮3，三角支架的底边安装在机座1上，三角支架结构简单，稳定。再进一步，本发明所述三角支架的顶部还具有固定凸轮321，固定凸轮321的一面与三角支架的顶部固定在一起，固定凸轮321的另一面与渐开线凸轮35固定在一起，主动轴31贯穿固定凸轮321和渐开线凸轮35，这样，可以起到加固主动轴31、避免构件干涉的作用。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语，是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。