CN103159144A

CN103159144A - 随机工位吸盘变位定位工具

Info

Publication number: CN103159144A
Application number: CN2011104303349A
Authority: CN
Inventors: 卢大川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2013-06-19

Abstract

随机工位吸盘变位定位工具主要对立置的大尺寸玻璃(板料)进行变位、定位，图为被吸附的玻璃(3)下边吸附垂直线位移机构(60)。驱动吸盘组(10)驶向玻璃，玻璃推驱动臂(11)使吸盘组转到玻璃表面并贴合；位移调控器(19)调控玻璃对水平面的角位移，控制玻璃被吸附、重心转移、到位、定位的角度；车把(22)驱动三轮车平面运动，或驱动支臂(27)沿纵梁(30)移动，悬臂(20)可升降。板料重心水平转移技术，保障本工具自重比已有工具小十多倍，便于携带；单一操作的一次到位技术，只需1人作业，避免已有工具安全隐患，完成时间比两人协同作业短。适用于门扇定位安装，淋浴房、玻璃隔断、橱窗安装，场地搬运，装卸车。

Description

随机工位吸盘变位定位工具

技术领域

本发明涉及：在大尺寸玻璃等板料(板状物件、材料，简称板料)的变位、定位作业使用的一种吸盘工具，主要用于大尺寸玻璃的安装、基础定位、悬空定位，也用于场地搬运，给玻璃运输车进行单块玻璃装车、卸车。尤其涉及‘吸附随机工位板料’的吸盘组，吸盘组与起重臂的连接，手泵吸盘的真空泵、胶盘，变位定位工具的起重臂、载体、方位精调机构，变位、定位工具的运行机制。

背景技术

经过施工现场作业考察、多次国际玻璃展览参观、互联网搜索吸盘工具，得知：在生产线上，作为吸盘变位工具的机械手，其吸盘组与变位工具是刚性连接的，变位工具为电脑控制的两转轴复合臂，自动重复板料的相同变位作业，功能单一；也有沿地面运动的吸盘变位工具，能驱动吸盘组转动，完全靠目视判断方位，多次反复调整才到位，作业效率不高。这两种吸盘变位工具的共有特征：不能利用板料的反作用力驱动吸盘组转动；移位机制是先离地(支撑底面)后平移，致使已有的吸盘变位工具笨重。对于现场施工作业，由于立置板料的工位，相对变位工具是随机的，现有技术难以由变位工具驱动吸盘组与随机工位板料表面顺利贴合。目前，大尺寸玻璃的安装、定位，某些装车、卸车，均由多人协同完成，多人手持吸盘抬玻璃，或使用起重吊索连接的吸盘组，一个人操作起重，至少一个人手持吸盘组与玻璃表面贴合，无论人抬玻璃，还是起重臂下站人，都存在安全隐患，其起重工具、定位工具都比较笨重，工作效率不够高，尽管手泵吸盘比其它手动吸盘安全、先进，其安全性、气密性、经济性尚有不足之处，有待于改进。为保障安全，提高效率，更加经济、适用，只能另辟蹊径，对吸盘变位定位工具进行全面创新，经过试验、试制，已完成本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题有：研究出世界领先水平的起重方案、变位方案、定位方案，设计出实现该方案的变位定位工具，使该工具重量显著小于板料重量，并且安全、快捷地完成对板料的吸附、变位、到位，精确定位，使该工具达到世界领先水平：精简的载体；先进的起重臂；自动与立置的随机工位板料表面贴合的吸盘组；更加安全适用的手泵吸盘；吸盘组与变位工具的刚性连接方案；实现吸盘组多工位变换；把空间运动的复合约束化解为独立的单一约束，实现单一操作；无起重力作用条件下，实现板料重心水平转移的吸盘工具运行机制；精调板料悬空工位的方位精调机构；便捷的一次到位技术。本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

精简的载体 ‘随机工位吸盘变位定位工具’的载体为三轮车，一个横梁和一个纵梁构成T字形车体，横梁为载重体，板料底边立在横梁上表面，纵梁为起重臂的线位移导轨，用于起重臂水平移动，横梁与纵梁的连接为快装、快卸结构，或不可卸结构，车轮在梁的端部，实现稳定的三点支撑。

先进的起重臂恒定的最小起重力臂，使起重臂、载体的尺寸最小，重量最轻；起重臂的悬臂沿着支臂垂直移动，支臂沿着纵梁水平移动，这种位移分量不相关的正交复合支臂，使变位操作简捷，准确到位。

自动与立置板料贴合的吸盘组一个构架装有若干个(至少1个)吸盘，构成吸盘组，和吸盘组固接一体的驱动臂外端有滑动或滚动的触头，各吸盘口共面，该面称为吸盘口平面，驱动臂的触头与吸盘口平面相切；位移调控器(见后面吸盘组与变位工具的刚性连接机构一段)的离合器状态为：平衡吸盘组重力那个方向合上，其相反方向断开；驱动连接吸盘组的定轴向待吸附的板料表面移动，触头先接触板料表面，板料反作用于触头的力推动吸盘口转向板料表面，直至各个吸盘口都与板料表面贴合，定轴的移动被板料阻止。

提高手泵吸盘安全性已有的一种金属外筒手泵吸盘，连通胶盘的管接头与泵外筒端面用‘O形圈’密封，管接头上装有通大气开关的护罩，当护罩侧方遇到碰撞后，护罩的变形使管接头对‘O形圈’的压缩量减小，会降低真空吸附能力，有潜在安全隐患。改进后的手动真空泵，将已有技术的端面外密封改为端面内的圆柱面径向密封，管接头伸出一个外圆柱面，与泵外筒内壁用‘O形圈’密封，并且通大气开关护罩直接固接在真空泵的承力构件上，护罩的变形与管接头无关，避免了碰撞对‘O形圈’压缩量的影响。

已有手泵吸盘，其通大气开关两侧的护板，或外围的通大气开关护罩均不是全封闭的，并且开启该开关的路径是敞开的，可能有‘意外触撞’顶开该开关的隐患。改进后，一块安全锁把该开关的开启路径封闭，横穿安全锁扁孔的一个轴与两侧护板铰接，与扁孔轴线平行的锁端槽口被一个销轴插住，任何‘意外触撞’都不能打开通大气开关，只有人为的抠住锁端，压缩弹簧、使槽口脱离销轴，才能掀起锁端，使锁块绕轴转动，带动锁块另一端头顶开通大气开关，吸盘才能与被吸附的板料分离。

提高手泵吸盘经济性已有手动真空泵与吸盘的承力架死连接成一体，手动真空泵不能通用。改进后，吸盘的手动真空泵是独立的，改进后的整体集成部分包括：外筒，连通胶盘的通气嘴，通大气开关，开关两侧护板，及筒两端的接头，接头的孔用于连接胶盘，这种手动真空泵与不同口径的胶盘、不同承力架组装成多种吸盘，用于多种作业。

提高手泵吸盘密封性已有手泵吸盘，其排气通道有损于皮碗与筒壁间的密封，其‘安装抽真空活塞皮碗’的碗托外圆柱面，与泵外筒内壁留有较大间隙；抽气手柄外圆柱面，与包容它的内圆柱面也留有较大间隙，较大间隙使碗托产生较大的偏移，也使抽气手柄产生较大的偏斜，都导致皮碗密封面与泵外筒内壁贴合的不均匀，造成慢漏气，改进后：

把碗托的圆形横截面改成齿轮形，齿顶圆柱面与泵外筒内壁动配合，齿间为排气通道。

抽气手柄与包容抽气手柄的筒壁，二者中的一个横截面改为齿轮形，另一个横截面仍为圆形，齿顶圆柱面与另一个圆柱面动配合，齿间为排气通道。

横截面为齿轮形状的动配合，既能保持皮碗周边压缩量均匀，又有足够的排气通道。视不同泵的具体结构，采用一个或两个齿轮形状的横截面。

已有手泵吸盘的胶盘口翘曲、刚硬，需用较大的力把胶盘压在板料表面上，才能消除翘曲变形造成的间隙，必须双手操作，一只手用力压紧吸盘，消除胶盘口与板料表面的间隙，达到气密，另一只手抽真空。改进后，在胶盘口的外周边加一圈‘薄裙边’，很小的正压力就使‘薄裙边’变形，‘变形后的薄裙边’把翘曲的胶盘口与板料表面的间隙弥合、气密，不仅省力，提高了抽真空效率，还能单手完成全部操作。

吸盘组与变位工具的刚性连接方案吸盘组承力架的两个孔轴线平行，参考附图，一个孔通过定轴(1)与悬臂外端铰接，另一个孔通过动轴(2)与悬臂(20)上的连杆(8)铰接，吸盘组(10)与连杆(8)静止或联动，位移调控器(19)既能控制吸盘组(10)驱动‘动轴(2)’绕‘定轴(1)’转动，又能控制‘连杆(8)’驱动‘动轴(2)’绕‘定轴(1)’转动。悬臂上的双耳支座与一个铰轴构成柱铰，该柱铰兼有止动功能，该‘柱铰’称为‘止动块(6)’，支座的耳片孔与该柱铰的铰轴动配合，连杆(8)可在横穿该铰轴的孔内滑动，连杆(8)上有两个位置可调的分别单向限动的定位环：前定位环(5)，后定位环(7)，‘止动块(6)’位于两个‘定位环’之间，‘调到位的定位环’控制‘连杆轴向位移’。‘连杆、定位环、止动块’组成‘位移调控器(19)’，它是‘吸盘口对水平面倾角’的‘调控机构’，也是控制吸盘组、连杆驱动‘动轴’绕‘定轴’转动的离合器(叫做‘角位移离合器’)，还是驱动吸盘组转动的‘位移传动机构’。当两个‘定位环’都离开‘止动块’时，吸盘组、连杆都可双向运动；当只有一个定位环与止动块顶住时，吸盘组、连杆只能单向运动；当两个定位环夹住止动块时，吸盘组、连杆静止。‘连杆对铰轴的线位移’与‘吸盘组绕定轴转动的角位移’一一对应，‘动轴到铰轴的轴间距’与‘吸盘口对水平面的倾角’一一对应，也与‘定位环在连杆上的位置’一一对应。

实现吸盘组多工位变换本吸盘变位定位工具由人力、或动力机械驱动，有线位移离合器的齿轮齿条传动机构，合上该离合器，只能由本变位定位工具驱动悬臂沿支臂升降，断开该离合器，只能由外界驱动悬臂沿支臂升降。合上角位移离合器，只能由连杆驱动‘动轴’绕‘定轴’转动，断开离合器，只能由吸盘组驱动‘动轴’绕‘定轴’转动。本变位定位工具驱动吸盘组转动的力偶来自三个路径：驱动载体(三轮车)水平运动，使定轴对吸盘组产生水平作用力，与外界反作用力形成力偶；载体静止，驱动支臂水平运动，使定轴对吸盘组产生水平作用力，与外界反作用力形成力偶；驱动连杆运动，使动轴作用在吸盘组的主动力，与定轴的支反力形成力偶。因为已被吸附的板料、吸盘组、动轴轴线是相对静止的，所以三者总是同时、同步地绕定轴转动，在有关角位移(吸盘口对水平面的倾角)的叙述中，可任选三者之一。当板料只与吸盘组接触时，由连杆作用在动轴的力使板料转动；当板料与外界(变位定位工具以外的物体)接触时，驱动定轴使板料转动。本段叙述的来自三个路径力偶的‘三种驱动’与前一段叙述的‘定位环位置’的不同组合，实现板料的多工位变换，定轴、吸盘组、连杆交替驱动‘动轴’绕‘定轴’转动、静置，以完成对板料变位、定位的每一个工步。角位移离合器、线位移离合器把相关的复合操作化解为单一操作悬臂与‘支臂’间的线位移离合器，合上离合器，‘位移传动机构’使悬臂上升或下降；断开离合器，就解除‘位移传动机构’对悬臂的约束。当吸盘组吸附立置的板料后，操作‘吸盘变位定位工具’驱动板料绕其底边转动、改变板料对地面的倾角时，此工况的吸盘组有3个位移分量：一个角位移分量，一个垂直线位移分量，一个水平线位移分量。把上述两个离合器都断开，便解除了角位移约束、垂直线位移约束，只保留一个水平线位移约束。只有驱动‘定轴’水平移动的一个操作，便实现板料绕其底边转动，完成板料对水平面倾角的变换。

精调板料悬空方位的方位精调机构大尺寸板门、玻璃门的转动门扇安装，都要悬空定位，要求连接铰轴的螺栓孔、螺纹孔对准、同轴，以便安装螺栓或螺钉。须在基础定位后，再用精调机构完成精确定位。本精调机构由3个线位移机构组成，阴、阳螺纹传动。相对板料静止的、非共线的3个点与本精调机构连接，其中1个点与水平线位移机构连接，只有1个水平约束，精调1个角位移分量；另两个点分别与两个独立升降的垂直线位移机构连接，此二线位移机构可在地面上同步平移，共有其余5个约束，精调其余5个位移分量。把‘支臂’与悬臂间的‘线位移离合器’断开，连杆(螺纹杆)上距吸盘组近的那个螺母(定位环)顶住止动块(柱铰)，另一个螺母(定位环)离开止动块(柱铰)，此状态就构成水平线位移机构，转动顶住止动块(柱铰)的那个螺母(定位环)，即精调板料对水平面的倾角，停止转动，即锁定板料对水平面的倾角；精调机构的两个垂直线位移机构由水平梁、托板、吸盘、两个螺旋升降柱(螺母静止、螺杆转动)组成，水平梁中部下方的‘托板’托住立姿板料的底边，位于水平梁中部的吸盘与板料表面吸附成一体，水平梁两端有螺旋升降柱，驱动立足地面的螺旋升降柱上升、下降，或停止，即进行精调板料的方位，或锁定板料的方位。

无起重力作用条件下，板料重心水平转移的运行机制作用于立置板料的水平力，使板料绕其底边转动，以过板料底边的垂直面为界面，可将板料的重心从界面的一侧转移到另一侧。当立置的板料被吸盘组吸附后，把角位移离合器、线位移离合器都断开，载体静止，驱动‘支臂’沿‘纵梁’(导轨)运动，带动板料绕其底边转动，把板料重心的投影从板料的支承面内转移到本吸盘工具的支承面内，由于板料底边位置没变，板料的重力依旧作用在原处，仅当驱动吸盘组上升，使板料的底边离开原处时，板料的重力才作用在本吸盘工具上，过程可逆，反之亦然。

便捷的一次到位技术吸盘口对水平面的倾角等于被吸附板料对水平面的倾角，这个倾角是变位工步的主要参数，板料立置倾角、板料重心转移倾角、板料定位倾角，都是板料在变位、定位过程各主要工步对应的倾角，也是板料转动到位自动停止、被锁定的已知角度。为实现便捷的一次到位技术，变‘单一功能机构’为‘多功能机构’，用螺杆做连杆，用螺母做定位环，由该螺杆、螺母构成的位移传动机构，既是水平线位移精调机构，又是驱动吸盘组转动的传动机构，还是角位移离合器。当螺母的一头顶住止动块(柱铰)，转动螺母就驱动连杆运动，即把螺母的角位移转换成连杆的线位移，驱动吸盘组转动。为节省‘调整定位环位置’耗费的转动螺母时间，用一个横剖面为‘钩形’的‘定位柱’顶住‘定位环’(螺母)，就等效于定位环的调位，简便的一个翻转动作，即完成‘定位柱’顶住‘定位环’，或离开‘定位环’。‘定位柱的位置’决定‘板料倾角的锁定位置’。在板料变位、定位作业中，综合使用上述各项技术，简便的单一操作，使作业一次到位。

本发明的有益效果使用本吸盘工具，不用起重臂下站人，不用人抬玻璃，避免了已有技术的安全隐患，不会伤人；本吸盘工具精小，其重量比已有的吸盘变位定位工具小一个数量级，便于携带、使用，也极其显著地降低吸盘变位定位工具成本；使用本吸盘工具进行悬空定位，板料重力都作用在刚性的基础上，避免了吸盘工具间隙、弹性变形对板料方位的影响，板料对水平面倾角被‘定位环’和‘止动块’限动，重心投影始终落在支撑底面内，外来的一般碰撞不能使板料倾斜，定位精确、稳定；完成同样作业，本吸盘工具独有‘便捷的单一操作’、‘一次到位技术’，与已有同类吸盘工具相比，完成作业时间显著地短，且一个人独立作业，与使用已有工具的两个人协同作业相比，其经济效益非常显著。

附图说明

该图是本吸盘工具吸附板料后，悬空定位前的一个工步。引注：1定轴 2动轴3板料 5前定位环 6止动块 7后定位环 8连杆 10吸盘组 11驱动臂19位移调控器 20悬臂 22车把 23齿条 25齿轮 26摇臂 27支臂30纵梁 31止动桩 32脚轮 50横梁 52脚轮 60垂直线位移机构61螺旋升降柱 62水平梁 63手泵吸盘 66托板

具体实施方式

结合附图的实施例，对实现本发明的技术措施作进一步说明：

本吸盘工具由人力驱动，手握车把(22)驱动载体平面运动，驱动支臂(27)沿纵梁(30)移动。

吸盘组(10)有两个驱动臂(11)，左右对称，在吸附板料前，前定位环(5)在最前位置，后定位环(7)在最后位置，吸盘组在重力作用下，使后定位环(7)顶住止动块(6)，保证驱动臂(11)的触头先与板料表面接触。

驱动定轴接近立置的板料，板料对先到那个驱动臂‘触头’的作用力与载体驱动力组成的力偶使载体边移动边转动，当另一个驱动臂‘触头’也触及板料表面时，载体停止转动，径直向板料表面运动，直至吸盘口与板料表面贴合、载体运动被板料阻止。

位移调控器(19)的止动块(6)中间有一个与连杆(8)动配合的孔，孔两侧的轴分别与悬臂上两个耳片的孔动配合；连杆(8)的杆为螺杆，其前头与动轴(2)铰接；前定位环(5)、后定位环(7)均为螺母，螺母在螺杆上的位置决定板料(3)对水平面的倾角，板料转动到位、停止的倾角是已知的，螺母在螺杆上的位置也就确定了，当螺母顶到止动块(6)，板料(3)就停止转动，保持要求的倾角。

板料悬空定位的倾角等于90度，定位前，把垂直线位移机构(60)吸附在板料底边，后定位环(7)在倾角90度位置，一个‘横剖面为钩形的定位柱’骑在螺杆上，定位柱两端把后定位环(7)、止动块(6)顶住，当转动摇臂(26)驱动悬臂(20)下降，使托板(66)贴近地面，板料平面运动到位时刹车，使两个螺旋升降柱(61)接地、承载后，翻转该定位柱离开螺杆，驱动支臂(27)沿纵梁(30)运动，直至后定位环(7)顶到止动块(6)，板料(3)恰好垂直地面，把支臂(27)锁定在纵梁(30)上，使前定位环(5)顶到止动块(6)后，后定位环(7)离开止动块(6)少许，支臂(27)继续被锁定在纵梁(30)上，载体继续刹车，方位精调机构进入精调状态。

本吸盘工具均由典型结构要素构成，采用常规材料、成品，应用常规工艺技术便可实现。

Claims

1.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：吸盘工具的载体为三轮车，一个横梁和一个纵梁构成T字形车体，纵梁有线位移导轨，横梁与纵梁的连接为快装、快卸结构，或不可卸结构，车轮在梁的端部。

2.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：吸盘组与起重臂用一个‘定轴’铰接，吸盘组与起重臂上的离合器用一个‘动轴’铰接，当离合器把‘动轴’与起重臂断开，吸盘组驱动‘动轴’绕‘定轴’转动；当离合器把‘动轴’与起重臂连接上，起重臂驱动‘动轴’绕‘定轴’转动。

3.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：吸盘工具的起重臂上有一个位移调控器，位移调控器与吸盘组上的某一个动轴铰接，位移调控器调控吸盘组的角位移，位移调控器决定吸盘组转动前后的静止位置。

4.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：自动与板料表面贴合的吸盘组，和吸盘组固接一体的驱动臂外端有滑动或滚动的触头，在连接吸盘组的定轴向该板料表面移动的过程中，触头先接触板料表面，板料反作用于触头的力推动吸盘口转向板料表面，直至各个吸盘口都与板料表面贴合，定轴的移动被板料阻止。

5.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：手泵吸盘的真空泵是独立的，与吸盘承力架无关，该真空泵外筒两端与胶盘连接。

6.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：手泵吸盘的真空泵外筒为组合结构，外筒的内圆柱面与筒端管接头的外圆柱面用‘O形圈’密封。

7.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：手泵吸盘的真空泵外筒内，安装活塞皮碗的碗托，碗托横截面外廓为齿轮形，齿顶圆柱面与泵外筒的内圆柱面动配合。

8.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：手泵吸盘的真空泵中，抽气手柄与包容抽气手柄的筒壁，二者中的一个横截面为齿轮形，另一个横截面为圆形，齿顶圆柱面与另一个圆柱面动配合。

9.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：手泵吸盘的真空泵，其外筒端的管接头及通大气开关被安全罩包围、隔离，安全罩直接固接在该真空泵的承力结构上。

10.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：手泵吸盘的通大气开关被安全锁封闭、锁住，任何意外触及都不能打开通大气开关，只有人为开锁后，才能够搬起安全锁柄，安全锁柄另一端顶开通大气开关。

11.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：手泵吸盘的胶盘口外周边是一圈‘薄裙边’，很小的正压力就使‘薄裙边’变形，利用‘薄裙边’这个变形，把吸盘口与板料表面密封。

12.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：吸盘工具的起重臂由悬臂与支臂组成，悬臂可沿着支臂上升或下降，支臂(起重臂)可相对载体水平移动。

13.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：吸盘工具变位的位移传动机构由齿轮、齿条组成，把输入齿轮的角位移转换成齿条输出的线位移。

14.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：吸盘工具的悬臂与支臂之间装有离合器，合上离合器，由变位定位工具驱动悬臂上升或下降，断开离合器，由外界作用于吸盘组的力驱动悬臂上升或下降。

15.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：吸盘工具的起重机制，吸盘组已吸附立置板料，吸盘工具的载体静止，起重臂沿载体水平移动，使板料绕其底边转动，把板料重心投影从停放板料的支撑底面内，转移到载体的支撑底面内，或把板料重心投影从载体的支撑底面内，转移到停放板料的支撑底面内，仅当板料重心投影在载体的支撑底面内，起重臂才使板料底边离地。

16.一种吸盘工具，由吸盘组、变位定位工具组成，其特征是：吸盘工具的方位精调机构由非共线的3个点定位，其中一个点与水平线位移机构连接，另两个点与垂直线位移机构连接，垂直线位移机构由水平梁、托板、吸盘、两个螺旋升降柱组成，托板托住立姿板料的底边，吸盘与板料表面吸附成一体，螺旋升降柱在水平梁两端。