1.本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种坦克行动支架随行夹具工艺系统及自动化加工生产线。


背景技术：

2.目前，坦克履带驱动装置行动支架、平衡轴、诱导轮、减震器、缓冲器、限制器、托带轮等的生产因为其产品的多样化，复杂化导致了一个加工单元只能对一种产品进行加工。更换加工产品时，不仅需要操作人员更换相关夹具和编写相应的加工程序，也需要大量的人力资源实现工件的输运。这不仅在造成生产成本提高、耗费大量的生产资源同时，还会产生安装误差从而严重影响工件的加工精度，繁重的工件搬运与长时间的车间工作还对工人的身体健康造成巨大威胁。针对坦克履带零部件产品多样化、生产资源耗损大、人力负担严重等相关问题，坦克履带零部件产品的生产模式由传统的人工配合机床的生产模式向自动化、柔性化生产模式转变迫在眉睫！例如：发明cn201911087853.2公开了一种通用与专用设备结合的智能化板类零件加工生产线，该生产线布局呈“口”字形排布，其中各加工设备呈一字型排布，各加工设备之间采用四轴两爪机械手实现各加工设备之间的物料输送，该布局方式缺少加工灵活性，前一层的加工设备加工时间会影响后面所有的加工设备，并且在对某一层加工设备检修时，整个生产线所有设备都需要停机，进而影响了加工效率。各加工设备之间采用四轴两爪机械手提高了产线的生产成本，浪费生产资源；发明cn201911134902.3公开了一种球形桥梁支座上下板自动化，该生产线布局呈一字型布置，所需空间较大。该生产线中采用的机械手采用磁吸式抓取，仅适用于平板工件的抓取，不具有自适应性，无法满足坦克行动支架工件多样性的加工需求；使用随行夹具是解决自动化生产线中工件多样化、复杂性的重要举措之一，发明cn202011060737.4公开了一种随行夹具库装置、自动切换夹具系统及方法，该夹具库装置是由转动装置带动柱状放置座转动，柱状放置座上设置有用于放置装配夹具的放置组件，该夹具库配合机器人可以实现随行夹具的切换。虽然该随行夹具库以及自动切换夹具系统能够满足汽车焊接生产自动化生产线频繁更换夹具问题，但是在对于坦克行动支架自动化生产线中工件多样性，复杂性问题，该发明并不能解决工件在随行夹具上的定位与装夹问题，且该发明仅提供随行夹具放置空间，无法将随行夹具拆解，随着随行夹具频繁使用，其重要零部件的磨损会对工件的磨损具有极大影响。
3.综上所述，面对坦克行动支架零件多样性，复杂性的加工特点，现有的自动化生产线技术因为其上料装置、输送装置、夹具的单一化并不能适应于坦克行动支架的加工生产，现有的随行夹具相关技术并不能实现工件在随行夹具上定位夹紧自动化，且无法实现随行夹具的拆装自动化，严重影响了工件的加工精度。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种坦克行动支架随行夹具工艺系统及自动化加工生产线，
以解决上述现有技术存在的问题，能够实现坦克行动支架零件多样性、复杂化而无法实现加工柔性化问题以及实现随行夹具拆装自动化和工件在随行夹具上定位与夹具自动化。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种坦克行动支架随行夹具工艺系统，包括输送台；所述输送台上通过丝杆滑轨组件滑动安装有承载台；
6.所述输送台上还横跨设置有外框架装配体；所述外框架装配体内滑动安装有升降台；所述升降台与所述承载台位置上下对应；所述外框架装配体一侧还滑动安装有机器人组件；
7.所述输送台两侧均还设置有载物台；一所述置物台上放置有若干工件，另一所述置物台上放置有夹具系统；所述夹具系统和工件均置于所述机器人组件活动范围，且所述夹具系统和工件位置对应。
8.所述输送台包括固定支架和输送安装座；所述固定支架顶面固定安装有所述输送安装座；所述输送安装座的横截面呈“凹”字形；所述输送安装座“凹”字形内腔一侧壁还安装有第一齿条，所述第一齿条与快插装置的安装齿轮相啮合；所述快插装置与所述夹具系统设置于所述输送安装座同侧。
9.所述丝杆滑轨组件包括水平滚珠丝杠、直线导轨和水平丝杆电机；所述水平滚珠丝杠固定安装于所述输送安装座“凹”字形内腔底面；所述水平丝杆电机通过联轴器与所述水平滚珠丝杠一端传动连接，且所述水平丝杆电机固定安装在所述固定支架顶面一侧；
10.所述输送安装座两侧顶面分别固定安装有一所述直线导轨；
11.所述滚珠丝杆上和所述直线导轨上均滑动设置有滑台，所述滑台上固定安装所述承载台。
12.一所述直线导轨两端分别设置有光电传感器和挡停座；所述光电传感器用于监测承载台的移动位置并传输信号给计算机，所述计算机使所述水平滚珠丝杠停止转动；所述挡停座用于机械挡停所述承载座的移动。
13.所述快插装置包括滑块、电磁阀、快插气管接头和减速电机；所述滑块滑动安装在所述直线导轨上；所述电磁阀设置有至少两个，且线性排列固定安装在所述滑块上；所述电磁阀的出口端与所述快插气管接头相连接；所述快插气管接头与所述夹具系统的气路插口位置对应；所述滑块侧壁固定安装有所述减速电机；所述减速电机主轴上的所述安装齿轮与所述第一齿条啮合。
14.所述外框架装配体包括工字型支架；所述工字型支架的垂直中面与所述升降台和输送台的垂直中面重合；
15.所述工字型支架顶面两端分别固定安装有一竖直电机；两所述竖直电机的主轴贯穿所述工字型支架顶面，且各自与一竖直滚珠丝杠通过联轴器连接；
16.两所述竖直滚珠丝杠竖直设置于所述工字型支架两端，且置于所述工字型支架同侧面；所述工字型支架侧面与所述竖直滚珠丝杠之间还限定有竖直设置的第一导杆；
17.所述竖直滚珠丝杠上还安装有安装台；所述安装台顶面上还开设有通孔，所述安装台通过所述通孔滑动安装在所述第一导杆上。
18.所述安装台顶面上开设有两所述通孔，两所述通孔内均设置有所述第一导杆；每一所述竖直滚珠丝杠与两所述第一导杆呈三角形结构布置；所述安装台远离所述工字型支架的一侧通过回转支撑安装有所述机器人组件。
19.所述工字型支架的内腔还竖直安装有第二导杆和第二齿条；所述第二导杆和第二齿条左右对称设置有两组；所述第二导轨上滑动设置有所述升降台，且所述升降台在所述第二齿条上实现升降运动。
20.所述升降台包括承载板，所述承载板内水平贯穿设置有光轴和传动轴；所述承载板顶面安装有承载电机，所述承载电机主轴上的安装齿轮与所述传动轴一端的齿轮上下啮合实现传动连接；所述传动轴两端的齿轮均与两所述第二齿条相啮合；
21.所述光轴两端通过三接头分别滑动安装在两所述第二导杆上；
22.所述承载板一侧还固定安装有折弯安装板；所述折弯安装板上通过曲柄滑块机构安装有直角板；所述直角板上整齐放置有工装板。
23.所述曲柄滑块机构包括往复导轨、承载气缸，法兰和两连杆；所述往复导轨上通过两滑块安装有所述直角板；所述折弯安装板顶面中部安装有所述承载气缸，所述承载气缸的活塞杆朝上放置，所述活塞杆输出端安装有所述法兰；两所述连杆倾斜设置，顶端分别与所述法兰铰接，底端一端分别与所述往复导轨上的两个所述滑块一侧铰接。
24.所述机器人组件包括第一机器人和第二机器人；所述第一机器人和第二机器人分别安装于两所述安装台上；所述第一机器人与所述夹具系统置于同侧，所述第二机器人与所述工件置于同侧。
25.所述第一机器人包括主电机、转台和第一机械爪；所述主电机固定安装于所述安装台一侧；所述安装台通过所述回转支撑安装有所述转台；所述转台与所述主电机传动连接；所述第一机械爪安装在所述转台上；所述第一机械爪用于将所述夹具系统搬运。
26.所述夹具系统一侧还设置有打螺丝机械手；所述打螺丝机械手用于将所述夹具系统螺纹安装到所述升降台的工装板上。
27.所述第二机器人包括第二机械爪、所述主电机和转台；
28.所述第二机械爪包括第二安装座、上安装板、支撑块、工业相机和导杆；所述第二安装座安装在所述转台上；所述工业相机安装在所述第二安装座上，且工业相机镜头朝向所述上安装板；
29.所述第二安装座和上安装板固定连接；所述第二安装座和上安装板上对应周向开设有导向槽，所述导向槽个数与所述导杆个数相同；
30.所述导杆两端分别安装于所述第二安装座和上安装板的导向槽内；所述支撑块安装于所述导杆一端，且限定在所述上安装板端面上；
31.所述第二安装座上安装有舵机，所述导杆通过连杆与所述舵机的舵机臂连接，用于实现所述导杆的径向移动。
32.一种自动化加工生产线，包括随行夹具工艺系统、自动输运装置、环形输送线、卧式加工中心、缓存台、机器人、立式加工中心、安全防护系统和监控系统。
33.本发明公开了以下技术效果：(1)本发明解决了坦克履带零部件多样化、复杂化导致的加工单元生产单一性，以及传统的人工配合机床生产模式导致的人力物力资源浪费等亟待解决的技术难题，突破了坦克履带行动支架自动化、柔性化生产，实现全流程无人自动柔性生产，使加工精度达到
±
0.003mm，重复定位精度达到
±
0.002mm，进一步提高了产品的质量，提高了产能和生产资源利用率，实现了自动化、精益化、柔性化生产加工。
34.(2)本发明的随行夹具工装系统，解决了行动支架工件种类多样化情况下，原夹具
与工装板组装成随行夹具需要人工进行装配问题，使随行夹具更具灵活性。
35.(3)本发明可以使工人远离加工设备，提高了工人的操作环境安全性；且成本较低，且结构紧凑，空间利用率高。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本发明实施例一的行动支架自动化加工生产线轴测图；
38.图2是本发明实施例一的行动支架自动化加工生产线流程图；
39.图3是本发明实施例一的行动支架自动化加工生产线电气控制系统图；
40.图4是本发明实施例二的行动支架自动化加工生产线轴测图；
41.图5是本发明实施例二的行动支架自动化加工生产线流程图；
42.图6是本发明实施例三的随行夹具工艺系统轴测图；
43.图7是本发明实施例三的外框架装配体轴测图；
44.图8是本发明实施例三的外框架装配体剖视图；
45.图9是本发明实施例三的升降台轴测图；
46.图10是本发明实施例三的升降台剖视图；
47.图11是本发明实施例三的升降台与外框架装配体安装剖视图；
48.图12是本发明实施例三的第一机器人轴测图；
49.图13是本发明实施例三的第一机器人安装剖视图；
50.图14是本发明实施例三的第一机器人机械手轴测图；
51.图15是本发明实施例三的第一机器人机械手夹紧机构简图；
52.图16是本发明实施例三的第二机器人机械手轴测图；
53.图17是本发明实施例三的工件轴测图；
54.图18是本发明实施例三的输送台轴测图；
55.图19是本发明实施例三的快插装置安装剖视图；
56.图20是本发明实施例四的夹具剖视图；
57.图21是本发明实施例四的夹具轴测图；
58.图22是本发明实施例四的工件轴测图；
59.图23是本发明实施例四的夹具夹紧机构简图；
60.图24是本发明实施例五的夹具轴测图；
61.图25是本发明实施例五的夹具剖视图；
62.其中，其中，实施例一：桁架助力吊i、安装工作台ii、环形输送线iii、卧式加工中心iv、缓存台v、机器人vi、立式加工中心vii、安全防护系统viii、监控系统ix。
63.实施例二：随行夹具工艺系统i、自动输运装置ii、环形输送线iii、卧式加工中心iv、缓存台v、机器人vi、立式加工中心vii、安全防护系统viii、监控系统ix。
64.实施例三：外框架装配体i-1、升降台i-2、第一机器人i-3、第二机器人i-4、输送台
i-5、快插装置i-6、夹具系统i-7、工件i-8、打螺丝机械手i-9、载物台i-10、工装板i-11。
65.工字型支架i-1-1、电机i-1-2、滚珠丝杠i-1-3、滑台i-1-4、第一导杆i-1-5、齿条i-1-6、第二导杆i-1-7。
66.承载板i-2-1，折弯安装板i-2-2、电机i-2-3、气缸i-2-4、法兰i-2-5、连杆i-2-6、直线导轨i-2-7、直角板i-2-8、限位块i-2-9、光轴i-2-10、传动轴i-2-11。
67.主电机i-3-1、转台i-3-2、机械爪i-3-3、安装座i-3-3-1、支杆i-3-3-2、气缸i-3-3-3、v形块i-3-3-4、工业相机i-3-3-5。
68.安装座i-4-1、上安装板i-4-2、支撑块i-4-3、工业相机i-4-4、导杆i-4-5。
69.内圆i-8-1、底面i-8-3、侧曲面i-8-4、侧平面i-8-5、安装面i-8-2。
70.输送台i-5包括支架i-5-1、安装座i-5-2、滚珠丝杠i-5-3、直线导轨i-5-4、承载台i-5-5、光电传感器i-5-6、挡停座i-5-7、齿条i-5-8
71.滑块i-6-1、电磁阀i-6-2、快插气管接头i-6-3、减速电机i-6-4。
72.实施例四：夹具i-7-1、底板i-7-1-1、第一立柱i-7-1-2、第二立柱i-7-1-3、压杆i-7-1-4、仿形定位块i-7-1-5、条形定位块i-7-1-6、增高柱i-7-1-7、第一气缸i-7-1-8、第二气缸i-7-1-9、连杆i-7-1-10、滚轮i-7-1-11、导杆i-7-1-12、v形块i-7-1-13、支承钉i-7-1-14。
73.实施例五：夹具i-7-2、底板i-7-2-1、第一立柱i-7-2-2、第二立柱i-7-2-3、压板i-7-2-4、仿形定位块i-7-2-5、条形定位块i-7-2-6、增高柱i-7-2-7、v形块i-7-2-8、支承钉i-7-2-9。
具体实施方式
74.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
75.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
76.实施例一：
77.如图1所示，本实施例一提出的行动支架自动化加工生产线由桁架助力吊i、安装工作台ii、环形输送线iii、卧式加工中心iv、缓存台v、机器人vi、立式加工中心vii、安全防护系统viii、监控系统ix组成。其中，两台卧式加工中心iv相邻放置，并与两台立式加工中心vii相对，卧式加工中心iv与立式加工中心vii中间放置机器人vi，机器人vi安装在地轨上，可沿地轨移动。每台卧式加工中心iv和立式加工中心vii两端分别放置两件缓存台v。至此，卧式加工中心iv、缓存台v、机器人vi、立式加工中心vii组成加工区域。加工区域旁边设置工件放置区域，由桁架助力吊i、安装工作台ii、环形输送线iii、监控系统ix组成。环形输送线iii安装在桁架助力吊i末端中间位置，靠近加工区域。安装工作台ii安装在环形输送线iii右端，监控系统ix靠近安装工作台ii放置。其中，安装工作台ii以上区域为加工前工件放置区域、以下区域为加工后工件放置区域。
78.具体的，桁架助力吊i：将定位并夹紧在随行夹具上的加工前的行动支架辅助搬运
到环形输送线iii上或将加工后的行动支架和随行夹具搬运到安装工作台上ii；安装工作台ii：用于安装和拆卸随行夹具和行动支架；环形输送线iii：用于随行夹具和行动支架的上下料输运；卧式加工中心iv、立式加工中心vii：配置有零点定位系统，负责定位夹紧随行夹具，完成对行动支架的加工。缓存台v：用于暂时存放未加工或已加工的行动支架，调节生产节拍。机器人vi：实现行动支架和夹具的上下料。安全防护系统viii：防止无关人员误入，导致造成不必要的损害。安全防护系统viii由防护围栏、报警器、摄像头组成，摄像头和报警器安装在防护围栏上，用于监测和报警。监控系统ix：由工作台、显示器、二维影像扫描器组成，用于监控生产线内部及周边环境，以及追踪行动支架的加工信息。
79.如图2所示，行动支架自动化加工生产线加工流程为：第一步，操作人员在安装工作台上安装随行夹具，并将所需加工的行动支架在随行夹具上定位并夹紧。随行夹具上设置有二维条码，操作人员在安装随行夹具时需要将随行夹具上的二维条码在监控系统ix中的二维影像扫描器上扫描，因随行夹具与不同种类的行动支架是一一对应关系，故通过扫描某一种类行动支架所使用的随行夹具，plc控制系统可知本次加工行动支架的种类，并控制机器人vi的动作轨迹，以及卧式加工中心iv或立式加工中心vii选择相对应的加工程序；第二步，工人将安装好的随行夹具和行动支架通过桁架助力吊i搬运到环形输送线iii上的移动托盘上并定位。环形输送线iii将随行夹具和行动支架输送到预定位置等待机器人vi上料；第三步，机器人vi将随行夹具和行动支架搬运到相应的卧式加工中心iv或立式加工中心vii中的零点定位系统上定位并夹紧，若相应的加工中心正处于加工进程，plc控制系统会控制机器人vi将随行夹具和行动支架放置到加工中心旁的缓存台v上；第四步，加工中心对行动支架进行加工；第五步，机器人vi将随行夹具和加工后的行动支架放置到缓存台v，并将下一个随行夹具和未加工的行动支架从缓存台v搬运到加工中心的零点定位系统上定位并加工；第六步，机器人vi将随行夹具和加工后的行动支架从缓存台v搬运到环形输送线iii上的移动托盘上，环形输送线iii将随行夹具和加工后的行动支架输送到预定位置。最后，操作人员通过桁架助力吊将随行夹具和加工后的行动支架搬运到操作台上并将随行夹具和加工后的行动支架拆解，对拆解后的随行夹具进行维护保养。
80.如图3所示，行动支架自动化加工生产线电气控制系统包括plc、触摸屏、机器人系统、数控系统、识别系统、环形线控制、安全保护控制、视频监控系统和数据管理服务器。控制系统、环形线控制、识别系统、安全保护控制和机器人系统接入plc系统，操作人员可通过触摸屏实现人机交流，摄像头数据存入硬盘录像机，并通过显示器显示实时监控影像，plc与数据管理服务器连接并接入mes系统。
81.实施例二：
82.如图4所示，本实施例二所提出的另一种行动支架自动化加工生产线由随行夹具工艺系统i、自动输运装置ii、环形输送线iii、卧式加工中心iv、缓存台v、机器人vi、立式加工中心vii、安全防护系统viii、监控系统ix组成。其中，环形输送线iii、卧式加工中心iv、缓存台v、机器人vi、立式加工中心vii、安全防护系统viii、监控系统ix所布局的位置关系及功能如实施例一所述相同。在本实施例二中所包含的输运装置ii布置在环形输送线iii右面中间位置，输运装置ii右端布置随行夹具工艺系统i。
83.具体的，随行夹具工艺系统i：可以实现不同种随行夹具的拆装，同时实现该随行夹具对应行动支架的定位夹紧。自动输运装置ii：将随行夹具与行动支架由随行夹具工艺
系统i运输到环形输送线iii上。
84.如图5所示，本实施二所述的行动支架自动化加工生产线加工流程中在第一步与最后一步中，分别由随行夹具工艺系统i实现随行夹具的安装与拆分，以及工件与随行夹具的装配与分离，并由自动输运装置ii实现随行夹具与工件从随行夹具工艺系统i到环形输送线iii的搬运。其余生产流程与实施例一中所述相同。
85.实施例三：
86.本实施例三提出一种随行夹具工艺系统如图6所示，随行夹具工艺系统包括外框架装配体i-1、升降台i-2、第一机器人i-3、第二机器人i-4、输送台i-5、快插装置i-6、夹具系统i-7、工件i-8、打螺丝机械手i-9、载物台i-10。其中，升降台i-2安装在外框架装配体i-1中间，第一机器人i-3和第二机器人i-4安装在外框架装配体i-1两侧，输送台i-5安装在外框架装配体i-1中线上，快插装置i-6安装在输送台i-5的导轨上，夹具系统i-7与行动支架i-8分别放置在输送台i-5两侧的载物台i-10上。
87.具体的，外框架装配体装配体i-1：用于安装升降台i-2、第一机器人i-3、第二机器人i-4，并控制升降台i-2、第一机器人i-3和第二机器人i-4在外框架装配体i-1上的升降；升降台i-2：用于承载台i-11上工装板i-11的码垛和发放；第一机器人i-3：可升降，用于把夹具系统i-7搬运到输送台i-5上；第二机器人i-4：可升降，用于把工件i-8搬运到输送台i-5上；输送台i-5：用于输送承载台i-11到指定位置；快插装置i-6：插入夹具系统i-7的气管接口，输送高压气源使夹具系统i-7中的锁紧气缸工作；夹具系统i-7：用于工件i-8的定位装夹；打螺丝机械手i-9：将夹具系统i-7上的螺丝扭紧，使夹具系统i-7固定安装在工装板上；载物台i-10：用于放置工件i-8和夹具系统i-7；
88.如图6-图8所示，外框架装配体i-1包括工字型支架i-1-1、电机i-1-2、滚珠丝杠i-1-3、滑台i-1-4、第一导杆i-1-5、齿条i-1-6、第二导杆i-1-7组成。工字型支架i-1-1作为主要承载部件，其两侧分别对称安装一根滚珠丝杠i-1-3和两根第一导杆i-1-5、滚珠丝杠i-1-3通过联轴器与工字型支架i-1-1顶部固定安装的电机i-1-2主轴相连，两根第一导杆i-1-5安装在滚珠丝杠i-1-3后侧，两根第一导杆i-1-5和滚珠丝杠i-1-3呈三角形安装，滚珠丝杠上安装有滑台i-1-4，滑台i-1-4上设置有环形凸台用于回转支承的安装。第二导杆i-1-7和齿条i-1-6安装在工字型支架i-1-1的方形槽内。
89.如图9-图11所示，升降台i-2包括承载板i-2-1，折弯安装板i-2-2、电机i-2-3、气缸i-2-4、法兰i-2-5、连杆i-2-6、直线导轨i-2-7、直角板i-2-8、限位块i-2-9、光轴i-2-10、传动轴i-2-11。其中，电机i-2-3安装在承载板i-2-1上，电机i-2-3主轴上的齿轮与承载板i-2-1上传动轴i-2-11上安装的齿轮相啮合，传动轴i-2-11两端安装的齿轮与外框架装配体i-1中的齿条i-1-6相啮合，承载板i-2-1上安装有光轴i-2-10，光轴i-2-10两端通过三接头滑套安装在外框架装配体i-1中的第二导杆i-1-7，由此，电机i-2-3主轴转动通过齿轮-齿轮、齿轮-齿条传动可使承载板i-2-1执行上升、下降动作。折弯安装板i-2-2固定安装在承载板i-2-1上，折弯安装板i-2-2中间安装有气缸i-2-4和直线导轨i-2-7，气缸i-2-4活塞杆朝上放置，活塞杆输出端安装有法兰i-2-5，两根连杆i-2-6一端分别与法兰i-2-5铰接，另一端分别与直线导轨i-2-7上的两个滑块铰接。由此，气缸i-2-4，法兰i-2-5、连杆i-2-6、直线导轨i-2-7共同组成曲柄滑块机构，在气缸i-2-4活塞杆的动作下，可使直线导轨i-2-7上的滑块做相向或背向移动。直线导轨i-2-7的两个滑块上分别安装直角板i-2-8，直角板
i-2-8上安装有限位块i-2-9。当直线导轨i-2-7的滑块带动直角板i-2-8做对中移动时，直角板上i-2-8上的限位块可使工装板i-2-12整齐。
90.如图12-图13所示，第一机器人i-3包括主电机i-3-1、转台i-3-2、机械爪i-3-3。其中，滑块i-1-4上正面安装有回转支承，侧面安转有主电机i-3-1，主电机主轴上安装有齿轮与回转支承互相啮合，回转支承上安装有转台i-3-2，主电机i-3-1主轴转动可带动转台转动，第一机器人i-3上各级机械臂之间、机械臂与转台之间、机械爪i-3-3与机械臂之间通过电机驱动实现相对转动。由此，第一机器人i-3具有六自由度且可随滚珠丝杠滑台实现升降。
91.如图14所示，第一机器人i-3的机械爪i-3-3由安装座i-3-3-1、支杆i-3-3-2、气缸i-3-3-3、v形块i-3-3-4、工业相机i-3-3-5组成。四个支杆i-3-3-2分别上下、左右对称式安装在安装座i-3-3-1上，并与安装座i-3-3-1铰接，互为上下关系的两个支杆i-3-3-2中间用销轴连接。两个气缸i-3-3-3分别安装在安装座i-3-3-1两端，气缸i-3-3-3缸体与安装座i-3-3-1铰接，气缸i-3-3-3的活塞杆与两个i-3-3-2中间的销轴铰接，通过气缸i-3-3-3活塞杆的驱动，可使支杆i-3-3-2做一定角度内的摆动。支杆i-3-3-2端部安装有v形块，v形块与支杆i-3-3-2铰接以自适应不同尺寸的被夹持物体。工业相机i-3-3-5通过支架安装在安装座i-3-3-1上，用于获取图像信息识别夹具系统i-7类型以及位置，优化搬运过程中第一机器人i-3的位姿以使第一机器人i-3将夹具系统i-7搬运并定位到指定位置。该机械爪i-3-3用于夹持夹具系统i-7底座部分，各类型行动支架配套夹具皆可用此机械爪i-3-3夹持。
92.机械爪i-3-3的机构简图如图15所示，支杆i-3-3-2可简化为机构1；气缸i-3-3-3可简化为机构2；气缸i-3-3-3活塞杆可简化为机构3。由此可知：该机构中机构数n＝3；转动副数量为3；移动副数量为1，根据自由度计算公式：
93.f＝3n-2p
l-ph94.可知该机构自由度数为1。
95.需要说明的是，第二机器人i-4除机械爪，其余结构与第一机器人i-3机构相同。
96.如图16-图17所示，第二机器人i-4机械爪由安装座i-4-1、上安装板i-4-2、支撑块i-4-3、工业相机i-4-4、导杆i-4-5组成。工业相机i-4-4通过支架安装在安装座i-4-1上用于获取图像信息以识别工件i-8并获取工件i-8位置，优化搬运过程中的第二机器人i-4的位姿以使工件i-8准确定位到夹具系统i-7上。上安装板i-4-2固定安装在安装座i-4-1上，并且上安装板i-4-2与安装座i-4-1上的导向槽对齐安装。安装座i-4-1上安装有舵机，三个导杆i-4-5周向布置，安装在安装座i-4-1与上安装板i-4-2的导向槽中，导杆i-4-5通过连杆与舵机上的舵机臂连接，舵机驱动舵机臂转动通过连杆转化为导杆的i-4-5的径向移动，支撑块i-4-3固定安装在导杆i-4-5上。第二机器人i-4的机械爪用于抓取工件i-8，在舵机的驱动下，三个导杆i-4-5径向移动使其安装的支撑块i-4-3内撑在工件i-8的内圆i-8-1的表面。需要注意的是，工件i-8的内圆i-8-1并不是一个完成的圆，该第二机器人i-4的机械爪在内撑其表面使需要调整其位姿，以使其三个支撑块i-4-3撑在内圆i-8-1的表面上。
97.需要说明的是，该第二机器人i-4的机械爪并不限于该工件i-8的搬运，所有具有内圆的行动支架且符合相应尺寸的都可用于该机械爪搬运。
98.如图18所示，输送台i-5包括支架i-5-1、安装座i-5-2、滚珠丝杠i-5-3、直线导轨i-5-4、承载台i-5-5、光电传感器i-5-6、挡停座i-5-7、齿条i-5-8。其中，安装座i-5-2固定
安装在支架i-5-1上，安装座i-5-2横截面呈“凹”字形，其中间安装有滚珠丝杠i-5-3，两边对称式安装有直线导轨i-5-4，承载台i-5-5固定安装在滚珠丝杠i-5-3的滑台和直线导轨的i-5-4上，通过电机驱动滚珠丝杠i-5-3从而带动承载台i-5-5沿直线导轨i-5-4移动，承载台i-5-5行程初始端和末端分别安转有光电传感器i-5-6和挡停座i-5-7，光电传感器i-5-6用于监测承载台i-5-5的移动位置并传输信号给计算机，计算机使滚珠丝杠停止转动，挡停座i-5-7用于机械挡停承载座的移动，使其定位准确。
99.如图19所示，快插装置i-6安装在输送台i-5的直线导轨i-5-4上，包括滑块i-6-1、电磁阀i-6-2、快插气管接头i-6-3、减速电机i-6-4组成。四个电磁阀i-6-2并排固定安装在滑块i-6-1上，电磁阀i-6-2出口端连接快插气管接头i-6-3，快插气管接头i-6-3需要对准承载台i-5-5上安装的夹具i-7气路接口，快插气管接头i-6-3与夹具i-7上的气路接口可快插快拔。滑块i-6-1侧面安装有减速电机i-6-4，减速电机i-6-4主轴上安装齿轮与输送台i-5上安装的齿条i-5-8相互啮合。减速电机i-6-4主轴转动带动滑块i-6-1沿直线导轨i-5-4移动，使快插气管接头i-6-3实现与夹具i-7上的气路接口快插快拔。
100.实施例四：
101.本实施例四提出一种随行夹具工艺系统i中夹具系统i-7中的一种夹具i-7-1；
102.如图22所示为一种行动支架工件i-8其需要在加工中心中经过一次装夹，实现面铣削、轮廓铣削、环形铣削、插铣、镗削、钻削、攻螺纹和螺纹铣削等加工。本实施例四所提出的夹具i-7-1便是用于此工序中工件i-8加工所用定位装夹。
103.如图20-图22所示，夹具i-7-1包括底板i-7-1-1、第一立柱i-7-1-2、第二立柱i-7-1-3、压杆i-7-1-4、仿形定位块i-7-1-5、条形定位块i-7-1-6、增高柱i-7-1-7、第一气缸i-7-1-8、第二气缸i-7-1-9、连杆i-7-1-10、滚轮i-7-1-11、导杆i-7-1-12、v形块i-7-1-13、支承钉i-7-1-14。
104.夹具i-7-1可分为定位机构和夹紧机构；定位机构由仿形定位块i-7-1-5、条形定位块i-7-1-6、支承钉i-7-1-14组成，条形定位块i-7-1-6定位面与仿形定位块i-7-1-5曲面与工件i-8底面和侧曲面相接触可以限制工件i-8沿x，y方向的转动和沿z轴的移动，两个支承钉i-7-1-14与工件i-8侧平面相接触可以限制工件i-8沿x轴的移动和沿z轴的转动，仿形定位块i-7-1-5侧面安装的支承钉i-7-1-14与工件i-8安装面相接触可以限制工件i-8沿y轴的移动。夹紧机构由立柱、气缸、压板组成，气缸驱动连杆机构使压板压紧在工件表面上。
105.需要说明的是，第一气缸i-7-1-8与第二气缸i-7-1-9均为锁紧气缸。其中，底板i-7-1-1上设置有方形槽以及支承钉安装座用于安装定位块和支承钉i-7-1-14，螺纹孔用于安装第一立柱i-7-1-2、第二立柱i-7-1-3，侧面设置有第一气缸i-7-1-8以及第二气缸i-7-1-9的气路接头i-7-1-15。第一立柱i-7-1-2和第二立柱i-7-1-3分别安装于底板i-7-1的左侧和右侧，增高柱i-7-1-7安装于第一立柱i-7-1-2右侧。两个条形定位块i-7-1-6和仿形定位块i-7-1-5分别安装于底板i-7-1-1的方形槽内用于定位工件i-8。需要说明的是，条形定位块i-7-1-6安装面与定位面需要精加工以保证定位精度。仿形定位块i-7-1-5正面设置有螺纹孔用于安装一个支承钉i-7-1-14，其曲面以及安装面需要精加工，其曲面弧度与曲率与工件i-8侧曲面相等，定位时，仿形定位块i-7-1-5曲面与工件i-8侧曲面i-8-4需完全贴合。第一气缸i-7-1-8安装于第二立柱i-7-1-3左侧，第一气缸i-7-1-8缸体与底板i-7-1-1上的安装座铰接，第一气缸i-7-1-8活塞杆与压杆i-7-1-4左端铰接，压杆i-7-1-4与第二立
柱i-7-1-3铰接。压板i-7-1-4右端设置有通槽，第一气缸i-7-1-8驱动压杆i-7-1-4顺时针转动时，第一立柱i-7-1-2伸出端可伸出压板i-7-1-4通槽。第二气缸i-7-1-9安装于第一立柱i-7-1-2安装座上，第二气缸i-7-1-9缸体与第一立柱i-7-1-2安装座铰接，第二气缸i-7-1-9活塞杆与连杆i-7-1-9一端铰接，连杆i-7-1-9另一端安装有滚轮i-7-1-11，当第二气缸i-7-1-9驱连杆i-7-1-9逆时针转动时，连杆i-7-1-9末端安转的滚轮i-7-1-11压在压板i-7-1-4的凹槽内。第一立柱i-7-1-2伸出端安装有滑套i-7-1-15。压板i-7-1-4中间设置有通孔，导杆i-7-1-12安装与通孔中，导杆i-7-1-12与通孔之间使用键连接，从而限制导杆i-7-1-12转动。导杆i-7-1-12与压板i-7-1-4之间安装有弹簧，对压板i-7-4的压紧起到缓冲的作用，导杆i-7-1-12底端铰接v形块i-7-1-13用于压紧工件i-8，并可自适应多种尺寸工件i-8的夹紧面。
106.该夹具i-7-1的定位方式为：工件i-8底面i-8-3与侧曲面i-8-4为定位基面。条形定位块i-7-1-6与工件i-8底面i-8-3相接触以及仿形定位块i-7-1-5曲面与工件i-8侧曲面i-8-4相接触从而限制工件i-8沿x、y轴的转动以及z轴的移动，两个支承钉i-7-1-14分别安装在支承钉安装座上并与工件i-8侧平面i-8-5相接触以限制工件i-8沿y轴的移动以及z轴的转动，仿形定位块i-7-1-5上安装有一个支承钉i-7-1-14与工件i-8安装面i-8-2相接触以限制工件i-8沿x轴的移动。
107.该夹具i-7-1的夹紧方式为：第一气缸i-7-1-8驱动压板i-7-1-4顺时针转动，使v形块i-7-1-13压在工件i-8上。第二气缸i-7-1-9驱动连杆i-7-1-10逆时针转动，使滚轮i-7-1-11压紧在压板i-7-1-4的凹槽内。此时，第一气缸i-7-1-8与第二气缸i-7-1-9达到最大行程并锁紧，v形块i-7-1-13完全压紧在工件i-8上完成夹紧。
108.该夹具i-7-1放松方式为：第二气缸i-7-1-9驱动连杆i-7-1-10顺时针转动，使滚轮i-7-1-11脱离压板i-7-1-4的凹槽，第一气缸i-7-1-8驱动压板i-7-1-4逆时针转动使v形块i-7-1-13脱离工件i-8表面。
109.夹具i-7-1夹紧机构可简化为如图23所示的机构简图，第一气缸i-7-1-8缸体简化为机构1，活塞杆简化为机构2，压板i-7-4简化为机构3，第二气缸i-7-1-9缸体简化为机构5，活塞杆简化为机构4，连杆i-7-1-10简化为机构6，滚轮i-7-1-11简化为机构7。滚轮i-7-1-11绕其自身的轴线转动并不影响其他构件的运动，因此是一种局部自由度，故该机构中共有构件数n＝7、低副pl＝9、高副ph＝1、局部自由度f`＝1。根据自由度计算公式f＝3n-2p
l-p
h-f`可得自由度数为1。
110.夹具i-7-1夹紧机构受力简图如图23所示，假设夹紧状态下压板i-7-1-4为水平状态,不考虑转动副之间的摩擦。对压板i-7-1-4即构件3进行受力分析可知，构件3中01点受到构件2对其施加垂直于杆件的，在o2点受到支架对其的支反力，a点受到弹簧对其施加的弹力f，构件3与滚轮i-7-1-11相接触点受到滚轮i-7-1-11对其施加的垂直于接触面的压力f1，对构件3求y方向力平衡和o2点力矩平衡可得：
111.p
1y
+f+f
02-f
1y
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
112.p
1y
l1+f
1y
l3＝fl2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
113.式中，p1y为第一气缸i-7-1-8推力p在y轴方向的分力；p1x为第一气缸i-7-1-8推力p在x轴方向的分力；f1y为滚轮i-7-1-11对压板i-7-1-4压力f1在y轴方向的分力；f1x为滚轮i-7-1-11对压板i-7-1-4压力f1在x轴方向的分力；fo2为支架对构件3支反力沿y方向
的分力；l1为第一气缸i-7-1-8活塞杆与压板i-7-1-4铰接中心点至压板i-7-1-4与第二立柱i-7-1-3铰接中心点垂直距离；l2为导杆i-7-1-12中心点至压板i-7-1-4与第二立柱i-7-1-3铰接中心点垂直距离；l3为滚轮i-7-1-11与压板i-7-1-4接触点至压板i-7-1-4与第二立柱i-7-1-3铰接中心点垂直距离。
114.联立公式(1)(2)可得：
[0115][0116]
将构件6和构件7看成一个整体。沿构件6为x轴，垂直于构件6为y轴建立直角坐标系v1。对整体受力分析可知，受到压板i-7-1-4对其施加的f1反向力，受到构件4对其施加的垂直于构件6方向的力以及受到支架对其支反力。对构件6和7在o3点进行矩平衡可得：
[0117]
p
2a
l4＝f
1y
`l5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0118]
式中，p2a为第二气缸i-7-1-9活塞杆的推力沿垂直于构件6方向的分力；l4为第二气缸i-7-1-9活塞杆与连杆i-7-1-10铰接中心点至连杆与增高柱i-7-1-7铰接中心点之间的垂直距离；l5为连杆i-7-1-10与增高柱i-7-1-7铰接中心点至滚轮i-7-1-11与压板i-7-1-4接触点之间的垂直距离；f1y`为f1对构件6的反力f1`在垂直于构件6方向上的分力。
[0119]
根据公式(4)可得：
[0120][0121]
将p
2a
＝p2sinβ，p
1y
＝p1cosθ，f
1y
＝f1cosα，带入公式(3)(4)(5)可得：
[0122][0123]
式中，β为第二气缸i-7-1-9活塞杆形成方向与连杆之间i-7-1-10的夹角；θ为第一气缸缸体i-7-1-8与竖直方向的夹角；α为压板i-7-1-4凹槽斜面与水平方向的夹角。为滚轮i-7-1-11圆心与滚轮i-7-1-11与压板i-7-1-4接触点连接与构件6之间的夹角。
[0124]
假设铣削过程中工件与夹具元件不发生相对滑动条件下的切向接触力m，工件i-8主要定位基面与夹具接触面积为a，则要使工件i-8在加工过程中不发生相对于夹具i-7-1的位置改变，则需要作用在工件上的夹紧力必须保证夹具元件与工件在最大接触力作用下不产生相对滑动，该夹紧力即为理论最小夹紧力fnmin，即:
[0125][0126]
式中，fnmin为最小压紧力；mmax为最大切向接触力；g为工件重力
[0127]
夹具i-7-1对工件i-8产生的夹紧力fn即为弹簧对压板i-7-1-4产生的弹力反力，与f大小相等，方向相反，要使该夹具i-7-1夹紧可靠，则需要:
[0128][0129]
实施例五：
[0130]
本实施例五提出一种随行夹具工艺系统i中夹具系统i-7中的另一种夹具i-7-2，该夹具i-7-2与实施例四中所提出的夹具i-7-1用于同一种工件的装夹。
[0131]
本发明中的另一种夹具i-7-2主要有定位机构和夹紧机构组成，定位机构条形定位块、仿形定位块、支承钉组成，仿形定位块侧面不安装支承钉。条形定位块定位面与仿形定位块曲面与工件底面和侧曲面相接触可以限制工件沿x，y方向的转动和沿z轴的移动，三个支承钉与工件侧平面相接触可以限制工件沿x轴的移动和沿z轴的转动，仿形定位块侧面与工件安装面相接触以限制工件沿z轴，y轴的转动以及沿x轴的移动。夹紧机构由立柱，压紧板组成，通过扭动螺母实现压紧板对工件的夹紧。
[0132]
如图24-图25所示，夹具i-7-2包括底板i-7-2-1、第一立柱i-7-2-2、第二立柱i-7-2-3、压板i-7-2-4、仿形定位块i-7-2-5、条形定位块i-7-2-6、增高柱i-7-2-7、v形块i-7-2-8、支承钉i-7-2-9。其中，底板i-7-2-1上设置有方形槽以及支承钉安装座用于安装定位块和支承钉i-7-2-14，螺纹孔用于安装增高柱i-7-2-7、第二立柱i-7-2-3，增高柱i-7-2-7和第二立柱i-7-2-3分别安装于底板i-7-2-1的左侧和右侧，第一立柱i-7-2-2与增高柱i-7-2-7铰接。两个条形定位块i-7-2-6和仿形定位块i-7-2-5分别安装于底板i-7-2-1的方形槽内用于定位工件i-8。需要说明的是，条形定位块i-7-2-6安装面与定位面需要精加工以保证定位精度，仿形定位块i-7-2-5其曲面以及安装面需要精加工，其曲面与工件i-8侧曲面i-8-4需完全贴合。压板i-7-2-4一端与第二立柱i-7-2-3铰接，另一端设有槽口穿过第一立柱i-7-2-2伸出端，通过螺母压在第一立柱i-7-2-2轴肩上，压板i-7-2-4中间槽口与v形块铰接以适应不同尺寸曲面的夹紧。
[0133]
夹具i-7-2的定位方式为：工件i-8底面i-8-3与侧曲面i-8-4为定位基面。条形定位块i-7-2-6与工件i-8底面i-8-3相接触以及仿形定位块i-7-2-5曲面与工件i-8侧曲面i-8-4相接触从而限制工件i-8沿x、y轴的转动以及z轴的移动，三个支承钉i-7-2-9分别安装在支承钉安装座上并与工件i-8侧平面i-8-5相接触以限制工件i-8沿y轴的移动以及z轴的转动，仿形定位块i-7-2-5的前面与工件i-8安装面i-8-2相接触以限制工件i-8沿z轴，y轴的转动以及沿x轴的移动。
[0134]
夹具i-7-2的夹紧方式为：顺时针转动第一立柱i-7-2-2和逆时针转动压板i-7-2-4使第一立柱i-7-2-2伸出端穿过压板i-7-2-4上的槽口。通过扭动第一立柱i-7-2-2伸出端上的螺母使压板上的v形块压紧在工件i-8上。夹具i-7-2的夹紧力可用过扭动螺母调节。
[0135]
夹具i-7-2的放松方式为：扭动第一立柱i-7-2-2伸出端上的螺母使压板放松，逆时针转动第一立柱i-7-2-2和顺时针转动压板i-7-2-4。此时，工件i-8被放松。
[0136]
该随行夹具工艺系统使用方法为：上料时，工装板i-11在升降台i-2的两个直角板上i-2-8堆叠放置，计算机对随行夹具工艺系统发出工作指令，输送台i-5上的电机驱动滚珠丝杠i-5-3转动，从而带动承载台i-5-5沿直线导轨向工装板i-11正下方移动。此时，安装在输送台i-5上的光电传感器i-5-6检测到承载台i-5-5的位置信号控制滚珠丝杠停止运动，输送台i-5上安装的挡停座i-5-7对承载台i-5-5机械挡停，从而使承载台i-5-5正好停在工装板正下方。计算机控制升降台i-2的电机i-2-3主轴转动从而使升降台i-2通过齿轮
齿条传动下降到预定位置，使工装板i-11底部的四个支承柱嵌入到承载台i-5-5上的四个安装孔中。升降台i-2上的气缸i-2-4回缩使安装在直线导轨i-2-7滑块上的两个直角板i-2-8背向移动，升降台向上移动两个工装板i-11间隔的距离至倒数第二层工装板i-11，气缸i-2-4活塞杆伸缩，两个直角板i-2-8相向移动至倒数第二层工装板i-11下，使两个直角板i-2-8上安装的限位块i-2-9与工装板i-11贴合。升降台i-2载着剩下的工装板i-11向上升起。承载台i-5-5载着工装板i-11移动至输送台i-5上的初始位置，初始位置处同样安装有光电传感器i-5-6和挡停座i-5-7用于定位承载台i-5-5的位置，第一机械手i-3识别载物台i-10上的夹具系统i-7并搬运到承载台i-5-5上的工装板i-11上，并依靠机器视觉系统实现定位，打螺丝机械手i-9扭紧夹具系统i-7上的螺丝，使夹具系统i-7与工装板i-11螺纹连接。此时，夹具系统i-7与工装板i-11共同组成随行夹具系统。第二机械手i-4识别载物台i-10上的工件i-8并将其搬运到夹具系统i-7上定位，快插装置i-6插入夹具系统i-7中夹具的i-7-1气路接头i-7-1-14中为气缸通入高压气源，使夹具系统i-7对工件i-8进行夹紧。
[0137]
下料时：快插装置i-6插入夹具系统i-7中夹具的i-7-1气路接头i-7-1-14中为气缸通入高压气源，使夹具系统i-7对工件i-8进行放松。打螺丝机械手i-9将夹具系统i-7与工装板i-11连接的螺丝扭开，第一机械手i-3、第二机械手i-4分别将夹具系统i-7和工件i-8搬运到载物台i-10上，承载台i-5-5载着工装板i-11移动至输送台i-5-5末端挡停座i-5-7处。升降台i-2下降使直角板i-2-8落至工装板i-11下表面处，气缸i-2-4伸出使两个直角板i-2-8对中移动，直至直角板i-2-8上的限位块i-2-9与工装板i-11贴合，升降台i-2向上升起，至此，完成工件i-8下料与随行夹具系统的拆解。
[0138]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0139]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。