CN106006006A - 智能夹取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能夹取装置，该装置包括主体机架、顶出机构、视觉相机、胀紧锥体、加力夹杆和夹杆复位机构，主体机架包括外连接架、安装架和加力夹杆支腿，外连接架安装在安装架的上方，加力夹杆支腿安装在安装架的下方；顶出机构设于安装架的上方，并与胀紧锥体相连，该胀紧锥体为上大下小的锥形台结构；视觉相机安装在所述安装架的侧面；加力夹杆设于加力夹杆支腿的底端，并与加力夹杆支腿可转动连接；夹杆复位机构分别与加力夹杆和加力夹杆支腿相连。本发明可实现压缩机的自动化夹取，具有适应性强、可调节性好等优点。

Description

智能夹取装置

技术领域

本发明属于夹具领域，更具体地，涉及一种智能夹取装置，适合于规则形状的柱状外形工件的夹取。

背景技术

空调、冰箱等白色家电的传统生产线是人员密集型的作业，在空调冰箱等制冷设备的生产线上，压缩机的安装是生产组装过程中的重要一环。压缩机具有一定的质量，传统的依靠人力搬运安装的过程耗时耗力，对于人员的体力消耗较大，依靠简单夹具和辅助机械转运装置搬运压缩机在一定程度上缓解了工人的疲劳。

而随着智能制造的进一步推进，生产线的自动化改造要求完全将工人从这一对体力要求较高的岗位上解放出来，这就需要能够完全实现自动夹取的夹具用于夹取搬运压缩机，传统的夹具结构简单，结构变形适应性较差，难以满足不同型号压缩机的夹取搬运，更难以进行自动化改造以满足压缩机的自动夹取转运的要求。

因此，设计制造结构相对简单，可调性能较强，能够完全实现自动夹取的压缩机转运夹具对于实现压缩机自动化安装以完成自动化生产线的改造具有较重要影响。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种智能夹取装置，其通过对关键组件如主体机架、胀紧锥体、加力夹杆等的结构及其具体设置方式的研究和设计，相应的可有效解决现有的依靠人工搬运安装压缩机对人员体力消耗过大的问题，同时解决简单转运夹具适应性差，不能满足不同型号压缩机夹取的问题，具有适应性强、可调节性好的优点，可实现压缩机的自动化夹取，有效提高了夹取转运安装效率。

为实现上述目的，本发明提出了一种智能夹取装置，该装置包括主体机架、顶出机构、视觉相机、胀紧锥体、加力夹杆和夹杆复位机构，其中：

所述主体机架包括外连接架、安装架和加力夹杆支腿，所述外连接架安装在所述安装架的上方，所述加力夹杆支腿安装在所述安装架的下方；

所述顶出机构设于所述安装架的上方，并与设于安装架下方的胀紧锥体相连，该胀紧锥体为上大下小的锥形台结构；

所述视觉相机用于获取待夹取的压缩机的位置，其安装在所述安装架的侧面；

所述加力夹杆设于加力夹杆支腿的底端，并与加力夹杆支腿可转动连接，夹取时，所述加力夹杆的上端与所述胀紧锥体的侧壁贴合，并在胀紧锥体的作用下张开，而加力夹杆的下端则同时收缩，以夹紧待夹取工件的侧壁；

所述夹杆复位机构用于对加力夹杆进行复位，其分别与所述加力夹杆和加力夹杆支腿相连。

作为进一步优选的，所述加力夹杆包括杆体和滚轮，所述杆体通过转轴与所述加力夹杆支腿的底端可转动连接，所述滚轮设于所述杆体的上端，并与所述胀紧锥体的侧壁贴合。

作为进一步优选的，所述加力夹杆支腿上装有轴承，所述转轴穿过轴承。

作为进一步优选的，所述杆体为类三角形的连杆，与所述转轴可转动连接。

作为进一步优选的，所述杆体下端的侧面设有弹性垫。

作为进一步优选的，所述弹性垫为直接与工件侧壁接触的弹性层，其通过胶粘在所述杆体的下端或套装在所述杆体的下端，其采用塑料材料或泡沫类材料制成。

作为进一步优选的，所述胀紧锥体通过螺栓与所述顶出结构的推杆相连，其由不锈钢制成。

作为进一步优选的，所述夹杆复位机构具体为拉力弹簧或弹性绳。

作为进一步优选的，所述外连接机架与转运机构相连，该转运机构用于带动整个夹取装置作空间运动。

作为进一步优选的，所述加力夹杆支腿的数量为2-6个。

作为进一步优选的，所述加力夹杆支腿的数量优选为3个。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明的胀紧锥体为一种上大下小的锥形台结构，其大端与顶出机构相连，锥形台的侧面与加力夹杆的上端接触，通过顶出机构推动锥形台向下移动，锥形台向下移动时，夹杆上端相互远离，夹杆绕支腿上的轴转动，因而夹杆的下端相互靠近，夹紧工件表面，实现工件的夹取，顶出机构向上移动时，夹杆的下端在复位机构的作用下相互远离松开工件，通过调节夹杆下端之间的距离，可实现对不同型号工件的自动化夹取，具有可调节性强，适应性好等优点。

2.本发明通过设置视觉相机对物料区待夹取工件的位置进行拍照，为夹取装置夹取工件提供准确的位置信息，本发明通过设置夹杆复位机构可实现加力夹杆的复位，其在加力夹杆处于非工作状态下时始终处于拉紧状态，以使加力夹杆的下端呈张开状态，便于工件的夹取。

3.本发明加力夹杆的杆体设计成类三角形，其中部通过轴承与加力夹杆支腿的转轴可转动的连接，由此通过加力夹杆相对于转轴的旋转运动，以充分利用杠杆原理，使加力夹杆的上端张开时，下端随之收缩，以夹紧待夹取的工件，具有结构简单、操作方便、适用性强等优点。

4.本发明加力夹杆杆体的上端设置有滚轮，下端设置有弹性垫，通过滚轮沿着胀紧锥体侧面的滚动，可便于加力夹杆的顺利张开，通过设置与工件表面直接接触的弹性垫，可有效防止加力夹杆杆体与工件直接接触，造成工件表面的脱漆与划伤。

5.本发明还通过外连接机架与工业机器人的末端执行器或机械吊具等转运机构相连，使本发明的夹取装置与转运机构有效结合，可显著提高工件例如空调压缩机的转运与安装效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能夹取装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的主体机架的结构示意图；

图3是本发明实施例的顶出机构与胀紧锥体的装配图；

图4是本发明实施例的加力夹杆与加力夹杆支腿的装配图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种智能夹取装置，该装置主要包括主体机架10、顶出机构20、视觉相机30、胀紧锥体40、加力夹杆50和夹杆复位机构60，其中，所述主体机架10作为支撑支架用于安装固定其他各个部件，所述顶出机构20安装在主体机架10上，其用于带动胀紧锥体40的上下运动，所述视觉相机30用于对物料区待夹取工件例如空调压缩机位置进行拍照，为夹具夹取压缩机提供准确的位置信息，所述胀紧锥体40用于推动加力夹杆的转动，所述加力夹杆50的一端与胀紧锥体40接触，另一端与压缩机接触，其在胀紧锥体40的带动下收缩或张开，以夹紧或松开待夹取压缩机，夹杆复位机构60安装在主体机架上，并与加力夹杆50相连，其可实现加力夹杆50的复位。通过上述各个部件及机构的相互配合，解决了传统夹具适应性差，无法适应不同型号压缩机夹取的问题，具有很强的适应性，可实现空调压缩机的自动化夹取，满足不同行业对自动化夹具的需求。

下面将结合附图分别对本发明中的各个部件进行详细的说明和描述。

如图2所示，主体机架10包括外连接架11、安装架12和加力夹杆支腿13，外连接架11安装在安装架12的上方，加力夹杆支腿13用于安装固定加力夹杆，其安装在安装架12的下方。具体的，外连接架11和安装架12均设置有两块，两块安装架12水平设置，两块外连接架11竖直设置，并位于两块安装架12之间，由此外连接架11和安装架12构成整体为框架结构的支撑架，外连接机架11通过焊接、螺栓连接、快拆装置等与外围转运机构相连，以实现整个夹取装置的空间转运功能，转运机构具体为工业机器人的末端执行段、机械吊具等其他转运机构。在转运机构的带动下，可实现整个夹取装置的运动，而转运机构的运动则由计算机控制。具体的，加力夹杆支腿13设于位于下方的安装架12的底部，其具体数目为N，其中2≤N≤6，优选为3个。

如图1和3所示，顶出机构20设于安装架12上，位于支撑架的框架结构内，其具体为气缸、液压缸、直线电机、丝杠等等可实现直线运动的机构，其用于带动胀紧锥体40上下运动。胀紧锥体40设于安装架12的下方，其具体通过螺栓与顶出机构20的推杆相连，并在顶出机构20的带动下上下运动，其具体为上宽下窄的锥形台，该锥形台具体为圆锥台或多边形棱台，并由不锈钢材料制成。如此，当圆锥台结构向下运动时，即可带动加力夹杆50的上端打开，下端并拢收缩，当圆锥台结构向上运动时，即可带动加力夹杆50的上端并拢收缩，下端打开，由此完成压缩机的夹紧与松开。

如图1所示，视觉相机30用于获取待夹取的压缩机的位置，其安装在安装架12的侧面，其拍摄的图像传输至计算机中，该计算机用于对图像进行分析处理，以确定该位置是否存有压缩机80，该计算机还用于控制顶出机构20的运动，具体通过电信号控制顶出机构的运动行程和作动时间。

如图4所示，加力夹杆50设于加力夹杆支腿13的底端，并与加力夹杆支腿13可转动连接，具体的，加力夹杆50设置有三个，三个加力夹杆50对应安装在三个加力夹杆支腿13上，由此通过三个加力夹杆50的配合，可实现压缩机的三面夹持，具有夹持稳定，夹持可靠等优点。所述加力夹杆支腿上安装轴承，所述转轴穿过轴承。所述加力夹杆50包括杆体52和滚轮51，杆体52为类三角形的连杆，与加力夹杆支腿13底端的转轴14可转动连接，滚轮51设于杆体52的上端，杆体52下端的侧面通过螺钉固定有弹性垫70。具体的，弹性垫70为直接与压缩机外壳接触的弹性层，其通过胶粘在加力夹杆的下端或套在加力夹杆的下端，其采用塑料材料、泡沫类材料等较软的材料制成。夹取时，加力夹杆50上端的滚轮51与胀紧锥体40的侧壁贴合，并在胀紧锥体40的作用下张开或闭合(即在胀紧锥体40的作用下杆体52绕转轴14转动)，而加力夹杆50下端的弹性垫70则同时收缩或张开，以夹紧或松开待夹取的压缩机的侧壁。

如图4所示，夹杆复位机构60用于对加力夹杆50进行复位，其分别与加力夹杆50和加力夹杆支腿13相连，在空载状态下始终处于拉紧状态，使加力夹杆的下端呈张开状态，其可选用拉力弹簧、弹性绳、重力拉紧机构等拉紧机构。

下面对本发明的智能夹取装置的工作过程进行详细说明。

使用时，通过转运机构例如工业机器人将本发明的夹取装置送至压缩机80的存放区域，夹取装置中的视觉相机30开始拍照，并将照片传输给计算机，通过计算机对图像进行分析处理，确定该位置是否存有压缩机80，若没有压缩机80，计算机控制工业机器人带动夹取装置运动到下一个存放区域；若该区域有压缩机80，输出压缩机的具体位置，计算机控制工业机器人将夹取装置送至压缩机80的上方合适夹取的位置，此时夹取装置的顶出机构20伸出推杆，推杆推动胀紧锥体40向下移动，加力夹杆50上端的滚轮51沿锥体40向上运动，推动夹杆50绕支腿上转轴14转动，三个加力夹杆50的下端同时收缩，夹紧压缩机80的主缸体侧壁，实现对压缩机80的固定和夹取。夹取时，夹杆50下端安装的弹性垫70与压缩机80侧壁接触，防止钢制夹杆50直接与压缩机80侧壁接触，造成表面脱漆划伤。通过计算机控制顶出机构20推杆的伸出距离，可以间接控制三个夹杆50施加在压缩机80侧壁的压力。

当智能夹取装置完成对压缩机80的安放后，计算机控制顶出机构20的推杆向上运动，加力夹杆50在拉伸弹簧60的作用下绕支腿13的转轴14转动，松开对压缩机80的夹持。

通过控制顶出机构20推杆的伸出长度，可以最终控制三个加力夹杆50下端的相对距离，满足对不同直径缸体的夹取，实现对多种型号的压缩机的自动夹取与安放。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.智能夹取装置，其特征在于，该装置包括主体机架(10)、顶出机构(20)、视觉相机(30)、胀紧锥体(40)、加力夹杆(50)和夹杆复位机构(60)，其中：

所述主体机架(10)包括外连接架(11)、安装架(12)和加力夹杆支腿(13)，所述外连接架(11)安装在所述安装架(12)的上方，所述加力夹杆支腿(13)安装在所述安装架(12)的下方；

所述顶出机构(20)设于所述安装架(12)的上方，并与设于安装架(12)下方的胀紧锥体(40)相连，该胀紧锥体(40)为上大下小的锥形台结构；

所述视觉相机(30)用于获取待夹取的压缩机的位置，其安装在所述安装架(12)的侧面；

所述加力夹杆(50)设于加力夹杆支腿(13)的底端，并与加力夹杆支腿(13)可转动连接，夹取时，所述加力夹杆(50)的上端与所述胀紧锥体(40)的侧壁贴合，并在胀紧锥体(40)的作用下张开，而加力夹杆(50)的下端则同时收缩，以夹紧待夹取工件的侧壁；

所述夹杆复位机构(60)用于对加力夹杆(50)进行复位，其分别与所述加力夹杆(50)和加力夹杆支腿(13)相连。

2.如权利要求1所述的智能夹取装置，其特征在于，所述加力夹杆(50)包括杆体(52)和滚轮(51)，所述杆体(52)通过转轴(14)与所述加力夹杆支腿(13)的底端可转动连接，所述滚轮(51)设于所述杆体(52)的上端，并与所述胀紧锥体(40)的侧壁贴合。

3.如权利要求2所述的智能夹取装置，其特征在于，所述杆体(52)为类三角形的连杆，与所述转轴(14)可转动连接。

4.如权利要求3所述的智能夹取装置，其特征在于，所述杆体(52)下端的侧面设有弹性垫(70)。

5.如权利要求4所述的智能夹取装置，其特征在于，所述弹性垫(70)为直接与压缩机侧壁接触的弹性层，其通过胶粘在所述杆体(52)的下端或套装在所述杆体(52)的下端，其采用塑料材料或泡沫类材料制成。

6.如权利要求5所述的智能夹取装置，其特征在于，所述胀紧锥体(40)通过螺栓与所述顶出结构(20)的推杆相连，其由不锈钢制成。

7.如权利要求6所述的智能夹取装置，其特征在于，所述夹杆复位机构(60)具体为拉力弹簧或弹性绳。

8.如权利要求7所述的智能夹取装置，其特征在于，所述外连接机架(11)与转运机构相连，该转运机构用于带动整个夹取装置作空间运动。

9.如权利要求8所述的智能夹取装置，其特征在于，所述加力夹杆支腿(13)的数量为2-6个。

10.如权利要求9所述的智能夹取装置，其特征在于，所述加力夹杆支腿(13)的数量优选为3个。