CN104002178B - 一种机械手取料检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械手取料检测装置，包括设于机械手一侧的支撑架，所述支撑架上设有叠料检测机构，所述叠料检测机构包括设于支撑架上的第一直线导轨，所述第一直线导轨上连接了由第一驱动气缸控制滑动的第一滑块安装座，所述第一滑块安装座上设有至少一根导向柱，所述每根导向柱套有直线轴承，所述直线轴承连接了检测浮动板，所述检测浮动板一端设有斜面，检测浮动板下端连接了用于识别取料厚度的厚度检测规。本发明能够检测机械手吸取工件是否产生叠料现象，而且能够自动进行分料，整个结构简单且智能。

Description

一种机械手取料检测装置

技术领域

本发明涉及一种机械手取料检测装置。

背景技术

在机械加工领域中，对片状工件的取料大多采用机械手吸取，但由于有时工件间有油存在会经常出现叠料现象，而工件加工往往只是针对一片工件加工而已，而叠料现象会影响加工质量和加工精度，浪费工件，如果通过人工观察吸盘吸取工件过程是否出现叠料现象且由人工来分料则会增加人工成本，降低加工效率，明显不符合于自动化生产线的智能加工要求。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种机械手取料检测装置，它能够检测机械手吸取工件是否产生叠料现象，而且能够自动进行分料，整个结构简单且智能。

本发明采用的技术方案如下：

一种机械手取料检测装置，包括设于机械手一侧的支撑架，所述支撑架上设有叠料检测机构，所述叠料检测机构包括设于支撑架上的第一直线导轨，所述第一直线导轨上连接了由第一驱动气缸控制滑动的第一滑块安装座，所述第一滑块安装座上设有至少一根导向柱，每根所述导向柱套有直线轴承，所述直线轴承连接了检测浮动板，所述检测浮动板一端设有斜面，检测浮动板下端连接了用于识别取料厚度的厚度检测规。

本发明通过第一驱动气缸驱动滑块安装座滑动检测工件是否出现叠料情况，由于机械手取工件停留在半空时，厚度检测规的高度不可能一下子就能精确对应到片状工件，因此检测浮动板一端设有斜面，当工件与斜面碰撞后，检测浮动板受到反作用力在直线轴承导向下就会向上浮动也即滑动，然后片状工件就会顺着斜面朝厚度检测规移动，从而通过厚度检测规检测片状工件厚度是否符合加工要求；当然，片状工件的厚度不可能都是统一厚度的，不同大小的片状工件可能存在不同厚度，因此厚度检测规也是可以根据所要加工的片状工件厚度进行更换以符合检测需要。

优选地，所述支撑架上还设有分料机构，所述分料机构包括设于支撑架上的第二直线导轨，所述第二直线导轨上连接了由第二驱动气缸控制滑动第二滑块安装座，所述第二滑块安装座上设有至少一根第二导向柱，每根所述第二导向柱套有直线轴承，所述直线轴承连接了分料浮动板，所述分料浮动板一端设有斜面，分料浮动板下端连接了分料刀片。

本发明采用的分料机构是在叠料检测机构检测出片状工件有叠料情况发生时产生作用的，它采用了与叠料检测机构同样原理的分料浮动板，而由于分料浮动板斜面也会给两个重叠工件一个反作用力，重叠工件受到这个反作用力相当于一个向下的弯力，就如两张叠合的纸向下弯的话就会错开，产生间隙，有利于分离，而重叠工件也会有这种情况，最后在分料刀片的作用下使得叠料分离开。

优选地，所述第一驱动气缸设于支撑架上，且所述第一驱动气缸包括活塞杆，所述活塞杆与第一滑块安装座连接；所述第二驱动气缸设于支撑架上，且所述第二驱动气缸包括第二活塞杆，所述第二活塞杆与第二滑块安装座连接。

优选地，所述厚度检测规包括可插入片状工件的开口段和缝隙段，所述缝隙段厚度等于或大于一张片状工件的厚度且小于两张片状工件重叠的厚度。

具体地，本发明所采用的厚度检测规设置的开口段是方便工件进入检测的缝隙段，而缝隙段只允许一张片状工件进入，如果出现叠料情况则都进不去，这时就会让分料机构来进行分料动作。

优选地，所述分料刀片包括尖头和可插入片状工件的缝隙段，所述缝隙段厚度等于一张片状工件的厚度。

具体地，由于叠料工件在分料浮动板作用下已经错开有间隙了，在分料刀片尖头作用下进一步分离开，所要被加工的上层片状工件会进入到缝隙段去，而下层片状工件会掉落到叠料堆中去，从而实现分料。

优选地，所述叠料检测机构的导向柱和分料机构的第二导向柱均为两根。这里需要说明的是，导向柱只是起一个直线导向作用，使检测浮动板或分料浮动板受作用力后向上直线浮动，导向柱根数可以一根也可以为两根甚至其它根数，这里设置为两根只是其中一种较为合适的方式，但并不对它作限制。

优选地，所述机械手与叠料检测机构之间还设有一托料装置，所述托料装置包括升降机构和可调定心导向组件，所述升降机构包括安装架，所述安装架上呈圆周式均匀设置了三组直线轴承导向，所述三组直线轴承导向共同连接了托料盘，用于支撑导向托料盘直线上升，所述托料盘下端中心连接了一举升器螺杆，所述举升器螺杆由设置在安装架上的举升器控制，所述举升器为步进驱动；所述可调定心导向组件包括三组可径向调整的导柱或导向块，其中一根导柱与支撑架连接，用于支撑固定支撑架。

优选地，所述机械手包括底座，和设于底座上的气动摆角缸、旋转机构、伸缩机构和取料装置，所述气动摆角缸与旋转机构连接，用于驱动旋转机构旋转，所述伸缩机构与旋转机构连接，由旋转机构带动伸缩机构旋转，所述伸缩机构与取料装置连接，所述伸缩机构包括两支机械手臂、与每支机械手臂一一对应的滑板和与旋转机构连接的机械手安装座，所述两支机械手臂相交且呈固定角度设置，分别为第一机械手臂和第二机械手臂，所述每支机械手臂上设置了上部直线导轨和上部齿条，所述机械手安装座上设置了下部直线导轨和下部齿条，所述滑板上下表面分别设有上部导轨滑块和下部导轨滑块，所述上部导轨滑块与上部直线导轨为接触配合，所述下部导轨滑块与下部直线导轨接触配合，所述滑板由设于机械手安装座上的无杆气缸控制滑动，所述滑板还通过螺栓型滚轮滚针轴承连接了齿轮，所述齿轮分别与上部齿条和下部齿条啮合。

本发明在满足机械手可以旋转的功能上，也具备了伸缩功能，而且通过滑板的移动带动齿轮与下部齿条啮合，为齿轮的滚动提供了动力，也使上部齿条与齿轮作相对运动，从而带动机械手臂伸缩，这种由齿轮的移动再带动上部齿条移动的结构设置达到了一个双倍行程的效果，有效提高了机械手上下料的效率。这里需要说明的是：现有技术中也有出现伸缩机构这样的机械手，只是那样的伸缩机构伸缩行程较短，只有单倍行程，会造成装置与机械手之间过于紧凑，可能工作过程中会导致机械碰撞，而且加工范围较小。当然，本发明并不是把伸缩机构具有双倍行程的效果当作对本发明的唯一限制，有些自动化生产要求不高，加工范围小的加工设备也可以设置具有单倍行程伸缩的机械手，具体单倍行程伸缩的设置只需要保持齿轮转动时不作平面移动，通过它的旋转与上部齿条的啮合带动机械手伸缩即可。另外，齿轮与齿条啮合作相对运动是为机械手的伸缩提供动力，而所述上部导轨滑块与上部直线导轨为滑动接触配合，所述下部导轨滑块与下部直线导轨滑动接触配合是为了保证机械手的直线运动。进一步地，两支机械手的固定角度设置一般可以为90度，这是本发明两个机械手臂设置的其中一种比较适合生产的方式，但并不对它作限制，其它角度也可根据实际加工范围和加工需要决定，例如60度或者120度或者180度。而对于气动摆角缸这样的驱动装置，本发明也可以使用伺服电机或者步进电机代替达到同样的驱动效果。

优选地，所述旋转机构包括与气动摆角缸连接的小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合，所述大齿轮与旋转臂套同轴设置，且旋转臂套设于大齿轮上方，所述旋转臂套与伸缩机构的机械手安装座连接，通过旋转臂套带动机械手安装座旋转。

优选地，所述取料装置为吸盘装置，所述吸盘装置包括吸盘升降机构和吸盘架，所述吸盘升降机构包括气缸和与机械手臂连接的直线导向单元，由气缸的活塞杆带动吸盘架作升降运动，所述直线导向单元与吸盘架连接，用于保持吸盘架的直线运动，所述吸盘架呈圆周式均匀设有若干个吸盘。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

1.能够检测出片状工件叠料情况，也能够进行分料，整个结构简单，加工效率高；

2.本发明的机械手能够自由、自动化地伸入到狭窄的模具空间内取料或放料，具有双倍的伸缩行程，能够实现大范围的取料或下料。

附图说明

图1：本发明的结构示意图；

图2：本发明的部分结构正视图；

图3：本发明的部分结构俯视图；

图4：本发明的部分结构立体图；

图5：C放大图；

图6：B-B剖视图；

图7：A-A剖视图；

图8：本发明机械手的正视图；

图9：本发明机械手的俯视图；

图10：本发明机械手伸缩机构的结构示意图；

图11：本发明机械手伸缩机构的D-D剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，一种机械手取料检测装置，包括设于机械手17一侧的支撑架13，所述支撑架13上设有一叠料检测机构1，所述叠料检测机构1包括设于支撑架13上的第一直线导轨11，所述第一直线导轨11上连接了第一滑块安装座12，所述第一滑块安装座12上设有两根导向柱9，每根所述导向柱9套有一直线轴承10，所述直线轴承10连接了检测浮动板5，所述检测浮动板5一端设有斜面，检测浮动板5下端连接了厚度检测规6，所述厚度检测规6包括可插入片状工件18的开口段21和缝隙段22，所述缝隙段22厚度稍大于一张片状工件18的厚度且小于两张片状工件重叠的厚度，所述第一滑块安装座12由设于支撑架13上的第一驱动气缸3控制滑动，所述第一驱动气缸3包括活塞杆，所述活塞杆与第一滑块安装座12连接。

所述支撑架13上还设有分料机构2，所述分料机构2包括设于支撑架13上的第二直线导轨14，所述第二直线导轨19上连接了第二滑块安装座20，所述第二滑块安装座20上设有两根第二导向柱，每根所述第二导向柱套有一直线轴承，所述直线轴承连接了一分料浮动板7，所述分料浮动板7一端设有斜面，分料浮动板7下端连接了一分料刀片8，所述分料刀片8包括尖头23和可插入片状工件18的缝隙段24，所述缝隙段24厚度等于一张片状工件18的厚度，所述第二滑块安装座20由设于支撑架上的第二驱动气缸4控制滑动，所述第二驱动气缸4包括第二活塞杆，所述第二活塞杆与第二滑块安装座20连接。

所述机械手17与叠料检测机构1之间还设有一托料装置，所述托料装置包括升降机构和可调定心导向组件，所述升降机构包括安装架15，所述安装架15上呈圆周式均匀设置了三组直线轴承导向25，所述三组直线轴承导向25共同连接了托料盘，用于支撑导向托料盘直线上升，所述托料盘下端中心连接了一举升器螺杆14，所述举升器螺杆14由设置在安装架15上的举升器16控制，所述举升器16为步进驱动；所述可调定心导向组件包括三组可径向调整的导柱26，其中一根导柱与支撑架13连接，用于支撑固定支撑架13。

本发明的工作原理:托料装置通过举升器16控制举升器螺杆14旋转，将载有片状工件堆的托料盘抬升，然后机械手17用吸盘吸取片状工件，在机械手17吸取到片状工件后，托料装置会下降从而使片状工件堆与被机械手17吸取的工件分离开；叠料检测机构1在第一驱动气缸3控制下，滑动检测片状工件，如果检测没有叠料现象发生，则机械手将片状工件取走进行进一步加工，如果检测到叠料现象，则分料机构2在第二驱动气缸4控制下，滑动进行分料，将下层片状工件与上层片状工件分离开，然后叠料检测机构1会再次检测，确定分料成功后机械手17进行下一步动作。

如图8、图9、图10和图11所示，所述机械手17，包括底座27，和设于底座27的气动摆角缸40、旋转机构、伸缩机构和吸盘装置，所述气动摆角缸40与旋转机构连接，用于驱动旋转机构旋转，所述伸缩机构与旋转机构连接，由旋转机构带动伸缩机构旋转，所述伸缩机构与吸盘装置连接，所述伸缩机构包括机械手臂，所述机械手臂为两个相交且呈90度设置的机械手臂，分别为第一机械手臂28和第二机械手臂29，所述每个机械手臂均分别对应一个滑板30和与旋转机构连接的机械手安装座31，且每个机械手臂下表面设置了上部直线导轨32和上部齿条33，所述机械手安装座31上表面设置了下部直线导轨34和下部齿条35，所述滑板30上下表面分别设有上部导轨滑块36和下部导轨滑块37，所述滑板30通过驱动连接板38连接了一设于机械手安装座31上的无杆气缸44，所述滑板30通过螺栓型滚轮滚针轴承45连接了齿轮39，所述齿轮39分别与上部齿条33和下部齿条35啮合。

所述上部齿条33与机械手臂连接为一体，所述下部齿条37与机械手安装座31为一体。

所述上部导轨滑块36与上部直线导轨32为接触配合，所述下部导轨滑块37与下部直线导轨34接触配合。

本伸缩机构的工作原理：在无杆气缸44的驱动下，滑板31的移动带动齿轮39与下部齿条37啮合，为齿轮39的滚动提供了动力，也使上部齿条33与齿轮39作相对运动，从而带动机械手臂作伸缩运动。

所述旋转机构包括与气动摆角缸40连接的小齿轮41，所述小齿轮41与一大齿轮42啮合，所述大齿轮42与一旋转臂套43同轴设置，且旋转臂套43设于大齿轮42上方，所述旋转臂套43与伸缩机构的机械手安装座31连接，通过旋转臂套43带动机械手安装座31旋转。

本旋转机构的工作原理为：通过气动摆角缸40旋转带动小齿轮41旋转，从而使与之啮合的大齿轮42旋转，而大齿轮42的旋转为旋转臂套43提供了动力，从而带动机械手安装座31旋转，也即带动机械手臂转动。

所述吸盘装置包括吸盘升降机构和吸盘架48，所述吸盘升降机构包括气缸46和与机械手臂连接的直线导向单元47，由气缸46驱动直线导向单元47作升降运动，所述直线导向单元47与吸盘架45连接，所述吸盘架45呈圆周式均匀设有4个吸盘。

本吸盘装置工作原理为：当气缸20的活塞杆直线运动时带动吸盘架48作升降运动，当吸盘接触到工件表面时便能吸住工件，通过气缸46的带动在直线导向单元的作用工件可以做直线升降运动。

Claims (9)

1.一种机械手取料检测装置，包括设于机械手一侧的支撑架，所述支撑架上设有叠料检测机构，其特征在于，所述叠料检测机构包括设于支撑架上的第一直线导轨，所述第一直线导轨上连接了由第一驱动气缸控制滑动的第一滑块安装座，所述第一滑块安装座上设有至少一根导向柱，每根所述导向柱套有直线轴承，所述直线轴承连接了检测浮动板，所述检测浮动板一端设有斜面，检测浮动板下端连接了用于识别取料厚度的厚度检测规；

所述支撑架上还设有分料机构，所述分料机构包括设于支撑架上的第二直线导轨，所述第二直线导轨上连接了由第二驱动气缸控制滑动第二滑块安装座，所述第二滑块安装座上设有至少一根第二导向柱，每根所述第二导向柱套有直线轴承，所述直线轴承连接了分料浮动板，所述分料浮动板一端设有斜面，分料浮动板下端连接了分料刀片。

2.根据权利要求1所述的机械手取料检测装置，其特征在于，所述第一驱动气缸设于支撑架上，且所述第一驱动气缸包括活塞杆，所述活塞杆与第一滑块安装座连接；所述第二驱动气缸设于支撑架上，且所述第二驱动气缸包括第二活塞杆，所述第二活塞杆与第二滑块安装座连接。

3.根据权利要求1所述的机械手取料检测装置，其特征在于，所述厚度检测规包括可插入片状工件的开口段和缝隙段，所述缝隙段厚度等于或大于一张片状工件的厚度且小于两张片状工件重叠的厚度。

4.根据权利要求1所述的机械手取料检测装置，其特征在于，所述分料刀片包括尖头和可插入片状工件的缝隙段，所述缝隙段厚度等于一张片状工件的厚度。

5.根据权利要求1所述的机械手取料检测装置，其特征在于，所述叠料检测机构的导向柱和分料机构的第二导向柱均为两根。

6.根据权利要求1所述的机械手取料检测装置，其特征在于，所述机械手与叠料检测机构之间还设有托料装置，所述托料装置包括升降机构和可调定心导向组件，所述升降机构包括安装架，所述安装架上呈圆周式均匀设置了三组直线轴承导向，所述三组直线轴承导向共同连接了托料盘，用于支撑导向托料盘直线上升，所述托料盘下端中心连接了一举升器螺杆，所述举升器螺杆由设置在安装架上的举升器控制，所述举升器为步进驱动；所述可调定心导向组件包括三组可径向调整的导柱或导向块，其中一根导柱与支撑架连接，用于支撑固定支撑架。

7.根据权利要求6所述的机械手取料检测装置，其特征在于，所述机械手包括底座，和设于底座上的气动摆角缸、旋转机构、伸缩机构和取料装置，所述气动摆角缸与旋转机构连接，用于驱动旋转机构旋转，所述伸缩机构与旋转机构连接，由旋转机构带动伸缩机构旋转，所述伸缩机构与取料装置连接，所述伸缩机构包括两支机械手臂、与每支机械手臂一一对应的滑板和与旋转机构连接的机械手安装座，所述两支机械手臂相交且呈固定角度设置，分别为第一机械手臂和第二机械手臂，所述每支机械手臂上设置了上部直线导轨和上部齿条，所述机械手安装座上设置了下部直线导轨和下部齿条，所述滑板上下表面分别设有上部导轨滑块和下部导轨滑块，所述上部导轨滑块与上部直线导轨接触配合，所述下部导轨滑块与下部直线导轨接触配合，所述滑板由设于机械手安装座上的无杆气缸控制滑动，所述滑板还通过螺栓型滚轮滚针轴承连接了齿轮，所述齿轮分别与上部齿条和下部齿条啮合。

8.根据权利要求7所述的机械手取料检测装置，其特征在于，所述旋转机构包括与气动摆角缸连接的小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合，所述大齿轮与旋转臂套同轴设置，且旋转臂套设于大齿轮上方，所述旋转臂套与伸缩机构的机械手安装座连接，通过旋转臂套带动机械手安装座旋转。

9.根据权利要求7或8所述的机械手取料检测装置，其特征在于，所述取料装置为吸盘装置，所述吸盘装置包括吸盘升降机构和吸盘架，所述吸盘升降机构包括气缸和与机械手臂连接的直线导向单元，由气缸的活塞杆带动吸盘架作升降运动，所述直线导向单元与吸盘架连接，用于保持吸盘架的直线运动，所述吸盘架呈圆周式均匀设有若干个吸盘。