協(xié)作機(jī)器人的“能干”離不開其末端一系列智能工具，尤其是在搬運(yùn)分揀等應(yīng)用中，更是離不開夾具。目前國際知名的夾具品牌包括ATI，On Robot,JRT，歐地希、史陶比爾等，國內(nèi)也有不少先進(jìn)的夾具品牌，比如宇邦工業(yè)、北京軟體等。

在大批量生產(chǎn)中， 為了縮短裝夾工件的輔助時(shí)間， 往往采用裝夾時(shí)間與產(chǎn)品加工時(shí)間重合的雙工位高效夾具。因此， 如何設(shè)計(jì)出一種氣壓傳動的雙工位高效夾具，是許多夾具設(shè)計(jì)人員經(jīng)常面臨的問題。下面就來介紹一種雙工位氣動夾具，

圖1 夾具原理圖

圖1是夾具的工作原理圖，其設(shè)計(jì)創(chuàng)意在于氣缸活塞桿輸出兩端滾柱鉸鏈采用對稱設(shè)計(jì)，鉸鏈連接 L形杠桿的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)夾緊力的放大。閥芯處于圖（a）所示左位狀態(tài)，壓縮空氣進(jìn)入氣缸左氣腔，推動氣缸活塞向右運(yùn)動；右工位活塞桿則通過右邊的滾柱鉸鏈杠桿增力機(jī)構(gòu)，對右工位的工件進(jìn)行夾緊。此時(shí)左工位活塞桿拉動增力機(jī)構(gòu)，使得左工位松開進(jìn)行裝卸。

當(dāng)右邊工件的加工過程完成后，其閥芯切換至圖（b）所示右位工作狀態(tài)，壓縮空氣進(jìn)入右氣腔，推動氣缸活塞向左運(yùn)動，左工位被夾緊。

左右兩個工位如此循環(huán)交替工作， 巧妙使用了空行程， 由于工件的加工時(shí)間與裝卸時(shí)間部分重合， 節(jié)約了裝卸時(shí)間， 因而大幅度提高了生產(chǎn)效率。此設(shè)計(jì)僅采用一個驅(qū)動氣缸，就能實(shí)現(xiàn)兩個工位工件的順序夾緊，工件的切削加工時(shí)間與裝卸時(shí)間重合，同時(shí)夾緊單元平穩(wěn)運(yùn)動，最終得到最大的夾緊力，符合一般夾具對夾緊元件運(yùn)動速度特性與夾緊力特性的要求。

四種方案

解決單氣缸驅(qū)動雙工位夾具同時(shí)夾緊非等高工件

采用“一個氣缸一個工位”的原則所設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)雙工位夾具具有結(jié)構(gòu)不緊湊等缺點(diǎn)。為此設(shè)計(jì)了一種單缸驅(qū)動雙工位夾具（圖2），基本原理為: 當(dāng)換向閥處于左位時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入氣缸無桿腔，使活塞向下運(yùn)動，帶動鉸桿-杠桿增力機(jī)構(gòu)發(fā)生角度-長度效應(yīng)。

圖2 固定式的鉸桿-杠桿增力雙工位氣動夾具

方案一

鉸接式氣缸的雙工位氣動夾具

圖3 鉸接式氣缸的雙工位氣動夾具

將固定式氣缸變?yōu)殂q接式氣缸，工作原理為: 當(dāng)換向閥處于圖3左位時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入無桿氣缸腔，推動活塞向下運(yùn)動，由鉸桿-杠桿組成的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了力的二次增大。活塞向下運(yùn)動，當(dāng)左邊工件被夾緊后，鉸接式氣缸發(fā)生擺動，帶動活塞一同擺動，通過活塞與鉸桿-杠桿的復(fù)合運(yùn)動使右邊工件被夾緊，從而實(shí)現(xiàn)同時(shí)夾緊不等高工件。待工件加工完畢后，換向閥切換至右位工作，壓縮空氣進(jìn)入氣缸有桿腔，活塞向上運(yùn)動，使夾緊元件松開工件。

方案二

鉸接式活塞桿的雙工位氣動夾具

圖4 鉸接式活塞桿的雙工位氣動夾具

利用鉸接式活塞桿的方法實(shí)現(xiàn)雙點(diǎn)浮動夾緊工件。活塞桿的質(zhì)量小于氣缸的質(zhì)量，活塞桿擺動時(shí)的慣性低于氣缸，噪聲有所降低，但慣性沖擊和噪聲依然存在。圖4的工作原理與圖2相似，不同之處在于: 當(dāng)左邊工件被夾緊后，活塞桿發(fā)生擺動，利用鉸桿-杠桿的復(fù)合運(yùn)動實(shí)現(xiàn)右邊工件的夾緊?；钊麠U為單作用運(yùn)動，一般采用外力松開工件，在圖4中彈簧的彈性能恢復(fù)推動活塞向上運(yùn)動，使夾緊元件松開工件。

方案三

浮動式滑塊的雙工位氣動夾具 

圖5 浮動式滑塊的雙工位氣動夾具

在活塞桿中放置浮動滑塊構(gòu)成雙點(diǎn)浮動夾緊氣動夾具。如圖5所示，壓縮空氣進(jìn)入無桿氣缸腔，推動活塞向下運(yùn)動，當(dāng)左邊工件被夾緊后浮動滑塊向右移動，通過鉸桿-杠桿之間的復(fù)合運(yùn)動實(shí)現(xiàn)右邊工件的夾緊。與圖3和4相比: 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剛性有所提高，慣性沖擊和噪聲較少；同時(shí)浮動滑塊與滑槽之間的摩擦較大，浮動滑塊對制造和安裝的要求較高。

方案四

浮動式滾輪的雙工位氣動夾具

圖6 浮動式滾輪的雙工位氣動夾具

為改善摩擦采用高副滾輪代替低副滑塊。其工作原理為: 在滑槽內(nèi)放置一滾子，兩邊的鉸桿鉸接于滾子中心。如圖 6所示，換向閥處于左位時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入無桿氣缸腔推動活塞向下運(yùn)動，當(dāng)左邊工件被夾緊后，浮動滾輪向右移動，通過鉸桿-杠桿的復(fù)合運(yùn)動實(shí)現(xiàn)右邊工件的夾緊。工件加工完畢，換向閥切換至右位工作，壓縮空氣進(jìn)入氣缸有桿腔，活塞向上運(yùn)動，夾緊元件松開工件。

結(jié)語

單氣缸雙工位的氣動夾具最大的利用了機(jī)床的運(yùn)動能力，工件的切削以及裝夾時(shí)間重合，節(jié)能同時(shí)效率提高。針對不能夾緊非等高工件的特點(diǎn)也可以使用上述四種方案來解決，4種解決方法均是解決自由度不足的問題，通過增加一個自由度，從而實(shí)現(xiàn)雙點(diǎn)浮動夾緊工件。