CN103569641A - 多功能翻转装置及翻转方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能翻转装置及翻转方法，包括对称设置在流水线两侧的两个部分，每个部分均包括有主体机身、至少一个夹具、带动所述夹具翻转的至少一组翻转机构及控制器，所述翻转机构固定在所述主体机身上，对称设置的两个所述夹具夹持位于所述流水线上的工件，所述夹具和/或所述翻转机构与所述控制器连接。本发明采用分体式结构，结构简单，使用安全方便，可以根据不同的工件类型选择不同的夹具，完成不同工件的夹取和翻转，从而减少混产流水线上翻转机构的数量，节约设备资金的投入，减短流水线长度并缩短部装件下线周期，提高了该装置的通用性。

Description

多功能翻转装置及翻转方法

技术领域

本发明涉及一种在流水线上将待加工的工件进行翻转的翻转装置和翻转方法。

背景技术

目前，我国大型机械产品的装配工艺多为先部装后总组装，而零部件部装完成后常需要进行180^。的翻转方能进行总组装。特别是针对混产流水线，在混产流水线上产品的多样性将导致需多台专用翻转机构完成不同部装件的翻转，从而使得流水线长度增加、厂房面积增大、部装件下线周期长。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种结构简单，通用性强，使用安全方便的多功能翻转装置。

本发明的另一个主要目的在于，提供一种使用安全方便，将流水线上的工件进行翻转的翻转方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种多功能翻转装置，包括对称设置在流水线两侧的两个部分，每个部分均包括有主体机身、至少一个夹具、带动所述夹具翻转的至少一组翻转机构及控制器，所述翻转机构固定在所述主体机身上，相对对称设置的所述夹具夹持位于所述流水线上的工件，所述夹具和/或所述翻转机构与所述控制器连接。

进一步，所述主体机身包括机座、升降座和底座，所述升降座通过升降机构沿Z轴移动连接在所述机座上，所述机座通过第一移动机构沿Y轴移动连接在所述底座上，在所述流水线的两侧平行设置有导轨，所述底座通过第二移动机构沿X轴移动连接在所述导轨上，所述翻转机构固定在所述升降座上，所述升降机构、第一移动机构和第二移动机构与所述控制器连接。

进一步，所述翻转机构中包括一翻转主轴及用于驱动翻转主轴旋转的驱动机构，所述夹具设置在所述翻转主轴上，所述翻转主轴旋转带动所述夹具旋转，所述驱动机构与所述控制器连接。

进一步，所述夹具与所述翻转主轴之间可拆离连接。

进一步，所述翻转机构中还设置有用于自动识别所述工件的类型的图像识别系统，所述图像识别系统与所述控制器连接。

进一步，在所述升降座上设置有用于夹持所述夹具的至少一个夹持器，所述夹持器与所述升降座之间通过运动机构可活动连接，所述夹持器带动所述夹具运动将所述夹具输送至所述翻转主轴位置或脱离所述翻转主轴位置，所述运动机构与所述控制器连接。

本发明的另一个技术方案是：

一种多功能翻转装置的翻转方法，包括：利用图像识别系统自动识别流水线上工件的类型；根据工件类型，自动更换相应的夹具；调整翻转机构与工件之间的相对位置；夹取并翻转工件。

进一步，在所述控制翻转机构与工件之间相对位置的步骤中，利用所述图像识别系统自动测量工件两侧与夹具之间的距离，进而确定夹具的夹取位置，通过控制器控制翻转机构在X轴、Y轴及Z轴方向上移动，使所述夹取位置处在所述翻转机构的轴线上。

进一步，所述图像识别系统自动进行夹取位置的定位操作，通过控制器控制翻转机构在X轴、Y轴及Z轴方向上移动，使工件的夹取位置满足设定的定位精度的要求。

进一步，两部分翻转机构的X轴、Y轴及Z轴方向的位移量及位移方向均要求一致，以保证两侧翻转机构的轴线重合。

综上内容，本发明所述的一种多功能翻转装置及翻转方法，与现有技术相比，具有如下优点：

（1）采用分体式结构，两部分对称设置在流水线的两侧，两部分同步动作，利用相对称设置的两个夹具夹持待加工的工件实现翻转，该装置结构简单，使用安全方便。

（2）在主体机身上可以设置多个夹具和翻转机构，根据不同的工件类型选择不同的夹具，可以完成不同工件的夹取和翻转，从而减少混产流水线上翻转机构的数量，节约设备资金的投入，减短流水线长度并缩短部装件下线周期，提高了该装置的通用性。

（3）该装置中利用图像识别系统和位置传感器，对待加工的工件类型、夹具与工件之间的距离、夹具定位精度等进行精确判别，保证夹取位置正确及定位精度。

附图说明

图1 是本发明整体结构示意图；

图2 是本发明翻转装置的正视图；

图3 是本发明的工作流程图。

如图1至图3所示，流水线1，翻转装置2，夹具3，翻转机构4，机座5，升降座6，底座7，导轨8，滑轨9，控制面板10，滑道11，翻转主轴12，夹持器13，转动轴14。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例一：

如图1所示，一种多功能翻转装置，采用分体式结构，两部分对称布置于流水线1翻转台位的两侧，待加工的工件（图中未能示出）在两部分之间的流水线1上运动，当工件随流水线1运送到翻转台位时，同步驱动两部分的翻转装置2，夹取工件，实现对工件的180度翻转。

如图2所示，两部分的翻转装置2的结构相同，均包括有主体机身、夹具3、带动夹具3翻转的翻转机构4及控制器。其中，控制器采用工控机，在主体机身上设置供操作人员操作的控制面板10。

主体机身包括机座5、升降座6和底座7，控制面板10固定安装在机座5上，在流水线1的两侧分别平行铺设有导轨8。底座7通过第二移动机构连接在导轨8上，在底座7的下表面上设置有与导轨8配合移动的滑块（图中未能示出），底座7沿导轨8在X轴方向上移动，以调整夹具3的夹取位置。在底座7的上表面设置有沿Y轴延伸的滑轨9，机座5通过第一移动机构连接在底座7的滑轨9上，在机座5的下表面设置有与滑轨9配合移动的滑块（图中未能示出），机座5沿底座7在Y轴方向上移动，两侧的夹具3相对靠近运动时，实现对工件的夹取，两侧的夹具3相对远离运动时，则可以松开工件。在机座5上设置有沿Z轴方向延伸的滑道11，升降座6通过升降机构移动连接在机座5的滑道11上，升降座6沿滑道11上下移动，以调整夹具3的夹取位置，同时实现工件的上升以利于翻转。

升降机构、第一移动机构和第二移动机构可以采用电机齿轮齿条传动机构、皮带传动机构、液压传动机构及气压传动机构等，升降机构、第一移动机构和第二移动机构与控制器连接，由控制器统一控制各机构运动及移动距离，同时，控制器保证两部分中的升降机构、第一移动机构和第二移动机构同步运动，即保证两部分的上升及X轴和Y轴的位移量及位移方向一致，确保两对称部分的翻转机构4的翻转轴线重合。

如图1所示，夹具3为至少一个，翻转机构4为至少一组，翻转机构4固定在升降座6上，在升降座6上还设置有用于夹持夹具3的至少一个夹持器13，本实施例中，每个升降座6上设置有两个不同种类的夹具3、两个夹持器13及一组翻转机构4，每个夹持器13夹持一种夹具3，两个夹持器13分设于翻转机构4的两侧。夹具3可以采用现有技术中的任何一种，如液压伸缩气缸、吸盘、抓手等。

如图2所示，本实施例中，翻转机构4包括一个翻转主轴12及用于驱动翻转主轴12旋转的驱动机构，驱动机构可以采用电机驱动，驱动机构与控制器连接。夹具3在需要夹取工件时固定在翻转主轴12上，电机驱动翻转主轴12旋转，带动夹具3旋转，从而带动夹具3夹取的工件翻转。在此过程中，流水线1两侧的翻转机构4中的翻转主轴12要保持同时运动，以保证两侧的翻转主轴12轴线重合，从而确保夹取牢固，提高生产效率及产品质量。

翻转主轴12与夹具3之间采用可拆离的结构连接，可以采用螺栓等紧固件将夹具3与翻转主轴12固定连接，还可以采用电磁吸合的结构，以便于实现自动换取夹具3，即在翻转主轴12处设置有电磁铁，当夹具3到达翻转主轴12位置时，启动电磁铁吸合夹具3，从而将夹具3与翻转主轴12固定连接，待工件翻转结束后，断开电磁铁的电源，翻转主轴12脱离夹具3。

夹持器13与升降座6之间通过运动机构可活动连接，本实施例中，夹持器13通过转动轴14与升降座6之间可转动连接，转动轴14由电机驱动转动，驱动电机与控制器连接。如图2所示，当需要使用左侧的夹具3夹取工件时，控制器驱动左侧的夹持器13的驱动电机运转，左侧的夹持器13在电机的带动下转动至水平位置，此时，夹持器13所夹持的夹具3正好位于翻转主轴12的位置，即夹持器13将夹具3输送至中间的翻转主轴12的位置。翻转结束后，控制器控制夹持器13向下旋转90度回复至原始位置，即图2中右侧的夹具3所在位置。

夹持器13与夹具3之间连接可以采用电磁吸附式、或采用液压夹取、或采用紧固件固定连接等方式。本实施例中，为简化整体结构，方便操作，优选采用电磁吸附式，即在夹持器13处设置电磁铁，当需要夹持器13夹持夹具3时，给电磁铁通电，当夹具3固定在翻转主轴12上后，断开夹持器13的电源，使夹持器13与夹具3脱离，夹具3随翻转主轴12的转动而转动。

在两侧的翻转机构4中均设置有图像识别系统，图像识别系统与控制器连接，图像识别系统主要包括摄像机、存储单元、图像处理单元及信号输出单元，在存储单元中预先存储有所有类型工件的结构、形状、尺寸、材料等数据，摄像机设置在翻转机构4的正前方，用于捕捉待加工工件的图像，摄像机与存储单元和图像处理单元连接，摄像机将捕捉到的图像传送至图像处理单元和存储单元，图像处理单元和存储单元将由摄像机捕捉到的图像与预先存储的数据进行比较，自动确定工件类型，并通过信号输出单元将该信号传输至控制器，控制器根据工件类型自动选择合适的夹具3，控制器控制所选择的夹具3的夹持器13转动，将该夹具3输送至翻转主轴12的位置。

图像识别系统在自动识别工件类型的同时，两侧的像识别系统还分别测量工件两侧与夹具3之间的距离，以确定夹具3的夹取位置，若夹取位置不在翻转主轴12的轴线上，则自动调整翻转机构4与工件的相对位置。

在夹取工件的过程中，图像识别系统还同时对夹具3的定位精度进行判别，完成工件的定位操作，以保证夹取位置正确，此过程中要求定位精度不低于2mm，若精度不符合要求则通过控制器控制夹具3退回到原始位置。翻转机构4将自动调整与工件的相对位置，然后，再次进行夹取定位操作，直至定位精度符合要求方能完成夹取动作。

利用图像识别系统自动识别工件类型，进而通过控制器自动更换相应的夹具3，完成不同工件的夹取及翻转，减少混产流水线上翻转机构的数量，节约设备资金的投入，减短流水线长度并缩短部装件下线周期。

下面结合图3，详细说明本发明的工作过程。

1、当待加工工件随流水线1运送至翻转台位后，操作人员通过操作控制面板10，启动翻转装置2进入工作状态，同时启动图像识别系统。

2、图像识别系统中的摄像机捕捉工件的图像，并将图像传送至图像识别系统中的图像处理单元和存储单元，图像处理单元和存储单元将由摄像机捕捉到的图像与预先存储的数据进行比较，自动确定工件类型，并通过信号输出单元将该信号传输至控制器，控制器根据工件类型判断当下固定在翻转主轴12上的夹具3是否符合工件的夹取要求。

如果夹具3不符合，则需要更换相应的夹具3。控制器驱动不符合要求的夹具3的夹持器13的转动轴14旋转，旋转至夹具3所在位置并夹持夹具3，同时断开翻转主轴12的电磁铁的电源，使夹具3与翻转主轴12脱离，控制器驱动夹持器13的转动轴14向相反方向旋转，带动夹具3返回至原始位置。然后，控制器控制符合要求的夹具3的夹持器13的转动轴14旋转，将夹具3输送到翻转主轴12的位置，控制器控制翻转主轴12的电磁铁动作吸合夹具3，待定位好后，通过操作控制面板10开启电磁铁吸合将夹具3吸附在翻转主轴12上，夹具夹持器13松开夹持并通过转动轴14转动回复至原始位置。

3、夹具3安装到位后，图像识别系统根据摄像机捕捉的图像，自动测量工件两侧与夹具3之间的距离，以确定夹具3的夹取位置，同时判断夹取位置是否在翻转主轴12的轴线上，如果不再轴线上，则进行自调整。

自调整过程为，通过控制器控制第二移动机构，使底座7沿导轨8在X轴方向上移动，同时控制升降机构，使升降座6沿机座5上的滑道11上升或下降，进而精确调整翻转主轴12、夹具3与工件的相对位置。两部分的升降及X轴的位移量、位移方向均要求一致，以保证两对称部分的翻转主轴12的轴线重合。

4、夹取位置确定后，控制器控制两部分中的第一移动机构，使两个机座5在Y轴方向上相对靠近移动，带动翻转主轴12及夹具3前去夹取工件。

在夹取工件的过程中，图像识别系统将完成工件的定位操作，以保证夹取位置正确，此过程中要求定位精度不低于2mm，若精度不符合要求，则夹具3退回到原始位置，翻转机构4将自调整与工件的相对位置。然后，再次进行夹取定位操作，直至定位精度符合要求方能完成夹取动作。

5、在夹取完成后，控制器控制升降机构，使升降座6沿机座5上的滑道11上升，进而带动夹具3夹持的工件一起上升。

6、到达预定高度后，控制器控制翻转主轴12旋转，带动工件翻转180度。

7、翻转完成后，控制器控制升降机构，使升降座6沿机座5上的滑道11下降，进而带动夹具3夹持的工件一起下降，直至其落在流水线1的台位上。

8、控制器控制夹具3松开并退回至原始位置，同时控制两个部分中的第一移动机构，使两个机座5沿Y轴方向相对远离移动。

9、翻转后的工件随流水线1运行到下一个工位。

实施例二：

与实施例一不同之处在于，不采用夹持器13，而是在升降座6上设置两个夹具3及两组翻转机构4，两个夹具3分别固定在两个翻转主轴12上，利用哪个夹具3，就驱动相应的翻转主轴12转动。

实施例三：

与实施例一不同之处在于，夹持器13采用滑道式结构，夹具3在滑道上滑动，进而输送至翻转主轴12的位置，或远离翻转主轴12。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种多功能翻转装置，其特征在于：包括对称设置在流水线两侧的两个部分，每个部分均包括有主体机身、至少一个夹具、带动所述夹具翻转的至少一组翻转机构及控制器，所述翻转机构固定在所述主体机身上，相对对称设置的所述夹具夹持位于所述流水线上的工件，所述夹具和/或所述翻转机构与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的多功能翻转装置，其特征在于：所述主体机身包括机座、升降座和底座，所述升降座通过升降机构沿Z轴移动连接在所述机座上，所述机座通过第一移动机构沿Y轴移动连接在所述底座上，在所述流水线的两侧平行设置有导轨，所述底座通过第二移动机构沿X轴移动连接在所述导轨上，所述翻转机构固定在所述升降座上，所述升降机构、第一移动机构和第二移动机构与所述控制器连接。

3.根据权利要求1所述的多功能翻转装置，其特征在于：所述翻转机构中包括一翻转主轴及用于驱动翻转主轴旋转的驱动机构，所述夹具设置在所述翻转主轴上，所述翻转主轴旋转带动所述夹具旋转，所述驱动机构与所述控制器连接。

4.根据权利要求3所述的多功能翻转装置，其特征在于：所述夹具与所述翻转主轴之间可拆离连接。

5.根据权利要求3所述的多功能翻转装置，其特征在于：所述翻转机构中还设置有用于自动识别所述工件的类型的图像识别系统，所述图像识别系统与所述控制器连接。

6.根据权利要求3所述的多功能翻转装置，其特征在于：在所述升降座上设置有用于夹持所述夹具的至少一个夹持器，所述夹持器与所述升降座之间通过运动机构可活动连接，所述夹持器带动所述夹具运动将所述夹具输送至所述翻转主轴位置或脱离所述翻转主轴位置，所述运动机构与所述控制器连接。

7.使用如权利要求1-6任一项所述的多功能翻转装置的翻转方法，其特征在于，包括：

利用图像识别系统自动识别流水线上工件的类型；

根据工件类型，自动更换相应的夹具；

调整翻转机构与工件之间的相对位置；

夹取并翻转工件。

8.根据权利要求7所述的翻转方法，其特征在于：在所述控制翻转机构与工件之间相对位置的步骤中，利用所述图像识别系统自动测量工件两侧与夹具之间的距离，进而确定夹具的夹取位置，通过控制器控制翻转机构在X轴、Y轴及Z轴方向上移动，使所述夹取位置处在所述翻转机构的轴线上。

9.根据权利要求8所述的翻转方法，其特征在于：在夹取工件的过程中，所述图像识别系统自动进行夹取位置的定位操作，通过控制器控制翻转机构在X轴、Y轴及Z轴方向上移动，使工件的夹取位置满足设定的定位精度的要求。

10.根据权利要求7所述的翻转方法，其特征在于：两部分翻转机构的X轴、Y轴及Z轴方向的位移量及位移方向均要求一致，以保证两侧翻转机构的轴线重合。

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