本发明提供了一种自由变向的两轴机械夹持装置，包括固定基板，固定基板上设有旋转立板和辅助立板，所述旋转立板和辅助立板上设有旋转机构，旋转立板和辅助立板之间设有自转机构，自转机构上设有夹持机构。本发明进气座的自由变向的两轴机械夹持装置通过步进电机驱动，同步带传动的机构，可以实现任意角度的变换，控制可灵活调节，增加了其应用面，采用气缸进行机械夹持，通过调节进气压的大小来避免因夹持力太大而产生的加持变形，特别适合用于简单装配作业中，尤其是小规格零件的插接装配，如在机械工业零件的插接、装配中应用广泛。
1.自由变向的两轴机械夹持装置，包括固定基板（1），固定基板（1）上设有旋转立板（2）和辅助立板（3），所述旋转立板（2）和辅助立板（3）上设有旋转机构，旋转立板（2）和辅助立板（3）之间设有自转机构，自转机构上设有夹持机构，所述旋转机构包括动力输入机构和旋转轴，所述动力输入机构包括旋转电机座（5）、旋转电机（4）、旋转输入同步轮（6）、旋转同步带（7）和旋转同步轮（8），旋转电机座（5）上设有对称的长槽孔，通过螺钉安装在所述旋转立板（2），旋转电机（4）通过螺钉固定在旋转电机座（5）上，旋转输入同步轮（6）通过紧定螺钉固定在旋转电机（4）的电机轴上，且跟随旋转电机（4）的电机轴旋转，旋转同步带（7）设置在旋转同步轮（8）与旋转输入同步轮（6）上，并将旋转同步轮（8）与旋转输入同步轮（6）连接在一起，其特征在于旋转同步轮（8）通过平键（80）采用过盈配合设置在旋转轴A（12）上，一端经旋转定位环（101）与旋转轴承A（10）内环紧贴，另一端通过压盖A（11）将旋转同步轮（8）压住，并用螺钉锁紧；旋转轴包括旋转轴A（12）和旋转轴B（120），旋转轴A（12）和旋转轴B（120）为同心设置且均采用短轴阶梯定位在自转基座（13）的同心的定位孔上；所述自转机构包括自转基座（13）、自转轴（14）、自转同步轮（15）、自转同步带（16）、自转输入同步轮（19）以及自转轮罩（20），自转基座（13）左右两侧设有同心的定位孔，定位孔分别安装旋转轴A（12）和旋转轴B（120），自转基座（13）上下两端设有同心的轴承安装孔，上端的安装孔内装有过盈配合的自转轴承B（180），下端的安装孔内装有过盈配合的自转轴承A（18），自转轴（14）为多阶梯的回转轴，设置在自转轴承A（18）和自转轴承B（180）中，其大阶梯上端装有夹持气爪（24），自转轴（14）的大阶梯下设有一定位阶梯，紧靠在自转轴承B（180）的内圈上，下端采用自转固定环（17）用紧定螺钉固定，自转固定环（17）紧贴自转轴承A（18）的内圈，用于锁住自转轴（14），自转同步轮（15）设置在自转轴（14）上并用紧定螺钉固定，自转同步轮（15）一端贴合在自转轴（14）的阶梯面，自转同步带（16）设置在自转同步轮（15）与自转输入同步轮（19）上，并将自转同步轮（15）与自转输入同步轮（19）连接在一起，自转输入同步轮（19）采用紧定螺钉固定在自转电机（23）的电机轴上，且跟随所述自转电机（23）的电机轴旋转，自转电机（23）通过螺钉固定在电机安装滑板（21）上，电机安装滑板（21）为凸形，两侧下榻处设有对称的长槽孔，通过螺钉安装在自转电机安装座（22），电机安装滑板（21）可沿自转电机安装座（22）滑行，用于张紧自转同步带（16），自转电机安装座（22）通过螺钉固定设置在自转基座（13），自转电机安装座（22）设有两处圆孔和2个螺纹孔，自转轴（14）和自转电机（23）分别从圆孔中穿过，自转轮罩（20）将自转同步轮（15）、自转同步带（16）和自转输入同步轮（19）均罩住，并用螺钉从自转轮罩（20）侧面固定在自转电机安装座（22）侧面；所述的夹持机构包括夹持气爪（24），夹持气爪（24）上设有夹具（25），夹持气爪（24）为回转驱动型三爪型气缸，通过螺钉固定在自转轴（14）上且能随自动轴（24）转动，所述夹具（24）设有三个，通过螺钉固定在夹持气爪（24）的三个爪上。
2.如权利要求1所述的自由变向的两轴机械夹持装置，其特征在于所述旋转轴A（12）上设有一个台阶，台阶外侧设有键槽，平键（80）将旋转同步轮（8）和旋转轴A（12）以过盈配合方式安装在一起，台阶内侧通过支撑板上的孔固定轴承座A（9）中的旋转轴承A（10），轴承座A（9）采用过渡配合安装在所述旋转立板（2）上，并用螺钉固定。
3.如权利要求1或2所述的自由变向的两轴机械夹持装置，其特征在于所述旋转轴B（120）上设有一个台阶，台阶内侧通过支撑板上的孔固定轴承座B（90）中的旋转轴承B（100），外侧通过压盖B（110）将旋转轴B（120）压在旋转轴承B（100）上，用螺钉固定，轴承座B（90）采用过渡配合安装在所述辅助立板（3）上，用螺钉固定。
4.如权利要求1所述的自由变向的两轴机械夹持装置，其特征在于所述旋转同步轮（8）与旋转输入同步轮（6）的减速比为1：4。
5.如权利要求1所述的自由变向的两轴机械夹持装置，其特征在于所述自转同步轮（15）与自转输入同步轮（19）的减速比为1：3。
自由变向的两轴机械夹持装置
技术领域
[0001] 本发明涉及机械自动化生产技术领域，尤其是一种可实现旋转变向和自转变向的两轴机械夹持装置。
背景技术
[0002] 随着工业文明的发展和技术的进步，以及国家在高端装备领域的政策助力，“机器换人”如火如荼的开展，工业自动化生产的变革也正翻天覆地的进行，其中，机械自动化单元和可组装的通用装置也将迎来新一轮的创新发展高潮，特别是在多品种、小批量的生产方式、产品质量及生产效率的提高而进行工艺自动化改造。目前，大部分夹持装置是旋转变向和自转变向采用工序分散的方法，需要两种机械装置、两次装夹，存在着两次装夹误差，装置体积庞大，产品变换过程中不能重复利用或利用率低。基于此，研制结构简单、功能丰富、易于组装调试、成本较低的通用机械装置用于实际生产可大大提高工作效率，还可以用于技术工艺研究工作，为开发更先进的自动化生产线提供有利条件。
发明内容
[0003] 本发明的目的是设计一种自由变向的两轴机械夹持装置，通过夹持气缸实现抓取和释放工件，采用两个步进电机驱动，同步带传动，分别实现夹持气缸旋转变向和夹持装置整体自转变向，同时可实现变向角度的任意变换，是一种可用于抓取、搬运工件或操作工具的自动化机械夹持装置。
[0004] 为达到所述效果，本发明采用了如下技术方案：自由变向的两轴机械夹持装置，包括固定基板，固定基板上设有旋转立板和辅助立板，所述旋转立板和辅助立板上设有旋转机构，旋转立板和辅助立板之间设有自转机构，自转机构上设有夹持机构；
[0005] 所述旋转机构包括动力输入机构和旋转轴，所述动力输入机构包括旋转电机座、旋转电机、旋转输入同步轮、旋转同步带和旋转同步轮，旋转电机座上设有对称的长槽孔，通过螺钉安装在所述旋转立板，旋转电机通过螺钉固定在旋转电机座上，旋转输入同步轮通过紧定螺钉固定在旋转电机的电机轴上，且跟随旋转电机的电机轴旋转，旋转同步带设置在旋转同步轮与旋转输入同步轮上，并将旋转同步轮与旋转输入同步轮连接在一起，旋转同步轮通过平键采用过盈配合设置在旋转轴A上，一端经旋转定位环与旋转轴承A内环紧贴，另一端通过压盖A将旋转同步轮压住，并用螺钉锁紧；旋转轴包括旋转轴A和旋转轴B，旋转轴A和旋转轴B为同心设置且均采用短轴阶梯定位在自转基座的同心的定位孔上；
[0006] 所述旋转轴A上设有一个台阶，台阶外侧设有键槽，平键将旋转同步轮和旋转轴A以过盈配合方式安装在一起，台阶内侧通过支撑板上的孔固定轴承座A中的旋转轴承A，轴承座A采用过渡配合安装在所述旋转立板上，并用螺钉固定；
[0007] 所述旋转轴B上设有一个台阶，台阶内侧通过支撑板上的孔固定轴承座B中的旋转轴承B，外侧通过压盖B将旋转轴B压在旋转轴承B上，用螺钉固定，轴承座B采用过渡配合安装在所述辅助立板上，用螺钉固定；
[0008] 所述旋转同步轮与旋转输入同步轮的减速比为1：4；
[0009] 所述自转机构包括自转基座、自转轴、自转同步轮、自转同步带、自转输入同步轮以及自转轮罩，自转基座左右两侧设有同心的定位孔，定位孔分别安装旋转轴A和旋转轴B，自转基座上下两端设有同心的轴承安装孔，上端的安装孔内装有过盈配合的自转轴承B，下端的安装孔内装有过盈配合的自转轴承A，自转轴为多阶梯的回转轴，设置在自转轴承A和自转轴承B中，其大阶梯上端装有夹持气爪，自转轴的大阶梯下设有一定位阶梯，紧靠在自转轴承B的内圈上，下端采用自转固定环用紧定螺钉固定，自转固定环紧贴自转轴承A的内圈，用于锁住自转轴，自转同步轮设置在自转轴上并用紧定螺钉固定，自转同步轮一端贴合在自转轴的阶梯面，自转同步带设置在自转同步轮与自转输入同步轮上，并将自转同步轮与自转输入同步轮连接在一起，自转输入同步轮采用紧定螺钉固定在自转电机的电机轴上，且跟随所述自转电机的电机轴旋转，自转电机通过螺钉固定在电机安装滑板上，电机安装滑板为凸形，两侧下榻处设有对称的长槽孔，通过螺钉安装在自转电机安装座，电机安装滑板可沿自转电机安装座滑行，用于张紧自转同步带，自转电机安装座通过螺钉固定设置在自转基座，自转电机安装座设有两处圆孔和2个螺纹孔，自转轴和自转电机分别从圆孔中穿过，自转轮罩将自转同步轮、自转同步带和自转输入同步轮均罩住，并用螺钉从自转轮罩侧面固定在自转电机安装座侧面；
[0010] 所述的夹持机构包括夹持气爪，夹持气爪上设有夹具，夹持气爪为回转驱动型三爪型气缸，通过螺钉固定在自转轴上且能随自动轴转动，所述夹具设有三个，通过螺钉固定在夹持气爪的三个爪上；
[0011] 述自转同步轮与自转输入同步轮的减速比为1：3。
[0012] 本发明的有益效果是：本发明进气座的自由变向的两轴机械夹持装置通过步进电机驱动，同步带传动的机构，可以实现任意角度的变换，控制可灵活调节，增加了其应用面，采用气缸进行机械夹持，通过调节进气压的大小来避免因夹持力太大而产生的加持变形，特别适合用于简单装配作业中，尤其是小规格零件的插接装配，如在机械工业零件的插接、装配中应用广泛。
附图说明
[0013] 图1 为自由变向的两轴机械夹持装置整体结构示意图；
[0014] 图2 为自由变向的两轴机械夹持装置旋转机构的剖视图；
[0015] 图3 为自由变向的两轴机械夹持装置自旋转机构的剖视图。
[0016] 图中1.固定基板，2.旋转立板，3.辅助立板，4.旋转电机，5. 旋转电机座，6.旋转输入同步轮，7. 旋转同步带，8.旋转同步轮，80.平键，9.轴承座A，90.轴承座B，10.旋转轴承A，100.旋转轴承B，101.旋转定位环，11.压盖A，110.压盖B ，12.旋转轴A，120.旋转轴B ，13.自转基座，14.自转轴，15.自转同步轮，16.自转同步带，17.自转固定环，18.自转轴承A，
180.自转轴承B，19.自转输入同步轮，20.自转轮罩，21.电机安装滑板，22.自转电机安装座，23.自转电机，24.夹持气爪，25.夹具。
具体实施方式
[0017] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0018] 如图1-3所示，自由变向的两轴机械夹持装置，包括固定基板1，固定基板1上设有旋转立板2和辅助立板3，旋转立板2和辅助立板3上设有旋转机构，旋转立板2和辅助立板3之间设有自转机构，自转机构上设有夹持机构。固定基板1两侧设有定位槽，同时大面上设有四个安装孔位，旋转立板2和所述辅助立板3均设有轴承座安装孔，其中，所述旋转立板2上设有两个螺纹孔，夹持气爪24为回转驱动型3爪型气缸，采用螺钉固定在自转轴14上且能跟随自转轴14转动，所述夹具25共有3个，分别采用螺钉固定在夹持气爪24的3个爪上。具体的，夹持气爪24在压缩空气作用下实现张开和缩合，从而驱动夹具25实现工件的抓取和释放。
[0019] 所述旋转机构主要包括动力输入机构和旋转轴，所述动力输入机构由旋转电机座5、旋转电机4、旋转输入同步轮6、旋转同步带7和旋转同步轮8组成。所述旋转电机座5上设有对称的长槽孔，通过螺钉安装在所述旋转立板2。所述旋转电机4为步进电机，通过螺钉固定在所述旋转电机座5上，所述旋转输入同步轮6采用紧定螺钉固定在所述旋转电机4的电机轴上，且跟随所述旋转电机4的电机轴旋转，所述旋转同步带7设置在所述旋转同步轮8与所述旋转输入同步轮6上，并将所述旋转同步轮8与所述旋转输入同步轮6连接在一起，所述旋转同步轮8与所述旋转输入同步轮6的减速比为1：4。所述旋转同步轮8通过平键80采用过盈配合设置在旋转轴A12上，一端经旋转定位环101与旋转轴承A10内环紧贴，同时，另一端通过压盖A11将所述旋转同步轮8压住，并用螺钉锁紧。所述旋转轴包括旋转轴A12和旋转轴B120，所述旋转轴A12和所述旋转轴B120为同心设置且均采用短轴阶梯定位在自转基座13的同心的定位孔上。其中，所述旋转轴A12上设有一个台阶，台阶外侧设有键槽，所述平键80将所述旋转同步轮8和所述旋转轴A12以过盈配合方式安装在一起，台阶内侧通过支撑板上的孔固定轴承座A9中的旋转轴承A10，轴承座A9采用过渡配合安装在所述旋转立板2上，并用螺钉固定。轴承座A9采用过渡配合安装在所述旋转立板2上，并用螺钉固定；旋转轴B120上设有一个台阶，台阶内侧通过支撑板上的孔固定轴承座B90中的旋转轴承B100，外侧通过压盖B110将旋转轴B120压在旋转轴承B100上，用螺钉固定，轴承座B90采用过渡配合安装在所述辅助立板3上，用螺钉固定。
[0020] 具体的，旋转轴承A10和旋转轴承B100分别支承旋转轴A12和旋转轴B120，减少转动阻力，当旋转电机4在电力驱动下旋转，带动旋转输入同步轮6一起转动，经旋转同步带7的传输，旋转同步轮8也跟着转动。同时，旋转轴A12在平键80传递下转动，并带动自转机构及旋转轴B120一起转动。
[0021] 自转机构主要包括自转基座13、自转轴14、自转同步轮15、自转同步带16、自转输入同步轮19以及自转轮罩20，所述自转基座13为正方体，所述自转基座13左右两侧设有同心的定位孔，所述定位孔分别安装旋转轴A12和旋转轴B120，所述自转基座13上下两端设有同心的轴承安装孔，上端的安装孔内装有过盈配合的自转轴承B180，下端的安装孔内装有过盈配合的自转轴承A18，所述自转轴14为多阶梯的回转轴，其设置在自转轴承A18和自转轴承B180中，其大阶梯上端装有夹持气爪24，所述自转轴14的大阶梯下有一定位阶梯，紧靠在自转轴承B180的内圈上，下端采用自转固定环17用紧定螺钉固定，所述自转固定环17紧贴自转轴承A18的内圈，用于锁住自转轴14，防止轴向窜动实现定位。所述自转同步轮15设置在所述自转轴14上并用紧定螺钉固定，所述自转同步轮15一端贴合在所述自转轴14的阶梯面，所述自转同步带16设置在所述自转同步轮15与所述自转输入同步轮19上，并将所述自转同步轮15与所述自转输入同步轮19连接在一起，所述自转同步轮15与所述自转输入同步轮19的减速比为1：3，所述自转输入同步轮19采用紧定螺钉固定在所述自转电机23的电机轴上，且跟随所述自转电机23的电机轴旋转，所述自转电机23为步进电机，作为自转机构的动力输入元件，通过螺钉固定在电机安装滑板21上，所述电机安装滑板21为凸形，两侧下榻处设有对称的长槽孔，通过螺钉安装在自转电机安装座22，所述电机安装滑板21可沿所述自转电机安装座22滑行，用于张紧自转同步带16，所述自转电机安装座22通过螺钉固定设置在所述自转基座13，所述自转电机安装座22是设有两处圆孔和多个螺纹孔，所述自转轴14和所述自转电机23分别从圆孔中穿过。所述自转轮罩20将所述自转同步轮15、所述自转同步带16和所述自转输入同步轮19均罩住，并用螺钉从自转轮罩20侧面固定在所述自转电机安装座22侧面。具体的，当自转电机23在电力驱动下旋转，带动自转输入同步轮19一起转动，经自转同步带16的传输，自转同步轮15也跟着转动。同时，自转轴14在紧定螺钉传递下转动，并带动夹持气爪24和夹具25一起转动，从而实现夹持工件的方向旋转。
