CN106393153A - 一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器，包括执行器主体，以及由左至右安装在执行器主体上的拾取机构。其中，拾取机构上设计有电磁铁用来吸附刹车片，且对电磁铁的布局进行优化设计。同时设计相邻拾取机构的间距通过气缸驱动组件驱动可调，实现对不同规格的刹车片的吸附。本发明的优点为：有效提高拾取成功率，及生产效率，适用广、成功率高、成本低的优点。

Description

一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器

技术领域

本发明属于自动化工件搬运领域，涉及工业机器人的应用，具体涉及一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器。

背景技术

随着工业机器人在自动化搬运作业中的广泛应用，刹车片的生产过程中开始引进工业机器人。刹车片小批量、多种类生产的特点要求工业机器人拾取刹车片的末端执行器具有高适配性、高拾取成功率和高拾取效率。

现有用于机器人搬运刹车片作业的末端执行器装置大体上有三种：

1、采用气动抓手。此种方法成功率高，但是一次性抓取数量少，无法满足刹车片的生产要求。另外此种方法在三种方法中成本最高。

2、采用真空吸盘。此种方法成功率最低，因为一部分刹车片的可吸表面有局部凸起或凹陷，且作业环境有较大灰尘，不利于吸盘的吸附要求。

3、采用电磁铁。此种方法成功率高、可靠，且单次拾取数量满足刹车片的生产要求。另外，此种方法的成本相对来说较低。但是需要改进现有末端执行器电磁铁的选型和空间布局，以便改善通用性和拾取成功率。

发明内容

针对上述问题，本发明提出刹车片搬运的机器人通用末端执行器，采用电磁铁为主体，以满足多品种产品混流生产为设计目标，基于对混流生产线上刹车片种类的统计和分组，对电磁铁选型和空间布局加以合理设计，并且适当考虑一定的产品可扩展性，达到提高拾取成功率，提高生产效率的效果，具有适用广、成功率高、成本低的优点。

本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器，包括执行器主体与拾取机构。

所述执行器主体安装在机器人末端相连，具有拾取机构安装板。所述拾取机 构包括电磁铁安装板与电磁吸附机构。其中，电磁铁安装板上安装有电磁吸附机构；电磁吸附机构具有电磁铁与连接轴；连接轴顶端穿过电磁铁安装板，且限制连接轴的向下运动；连接轴底端安装电磁铁；且电磁铁与电磁铁安装板间设置有弹簧。

上述电磁铁有9个，9个电磁铁的排布为：一个位于电磁铁安装板中心位置。另外8个电磁铁4个为一组，共两组，分别位于电磁铁安装板的前部与后部，每组4个电磁铁两行两列排列，且两组电磁铁相对于中心位置电磁铁中心对称。

上述拾取机构为五个，电磁铁朝下设置，由左至右并排安装在拾取机构安装板上；令五个拾取机构由左至右分别为第一～第五拾取机构，则第一、第三与第五拾取机构与拾取机构安装板间固定；第二、第四拾取机构与拾取机构安装板间左右滑动连接，且与机架上安装的气缸驱动组件相连。

上述刹车片搬运的机器人通用末端执行器应用时，通过控制机器人使末端执行器下移到拾取位置上方指定高度等待工件,直至刹车片随传送带移动到拾取位置的光电开关处时，末端执行器得电，使电磁铁产生磁性吸附(拾取)刹车片至末端执行器上的设定位置。吸附完成后机器人带动末端执行器移动，等待末端执行器上下一设定位置进行刹车片吸附工作；随后控制传动带将下一块刹车片输送至拾取位置，由拾取机构进行吸附。

本发明的优点在于：

1、本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器，在对产品大量调研的基础上将电磁铁的布局优化，使电磁铁尽可能多得接触到刹车片，产生足够的吸附力，减少刹车片形状不规则对拾取的影响；

2、本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器，固定拾取机构和可活动拾取机构的空间布局相互配合，使本装置可以覆盖90％以上的刹车片的搬运，提高适用性；

3、本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器，其主体结构外加装防尘罩，以便更好地适应现场工况。

附图说明

图1为本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器结构示意图；

图2为本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器中拾取机构结构示意图；

图3为拾取机构中，拾取机构安装板结构示意图；

图4为本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器中气缸驱动组件驱动位 置示意图；

图5为本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器加装防尘罩后结构示意图；

图6为本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器进行5个及3个刹车片吸附时状态示意图；

图7为本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器进行4个刹车片吸附时状态示意图。

图中：

1-执行器主体 2-拾取机构 3-气缸驱动组件

4-滑块 101-工形法兰座 102-法兰支撑架

103-拾取机构安装板 201-电磁铁安装板 202-电磁吸附机构

202a-无油轴套 202b-连接轴 202c-电磁铁

202d-弹簧 202e-内六角螺栓 202f-薄垫

202g-圆环垫 202g-滑块 301-单缸双作用气缸

302-气缸推杆 303-气缸推头

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器，包括执行器主体1与拾取机构2，如图1所示。

所述执行器主体1包括工形法兰座101、法兰支撑架102与拾取机构安装板103。其中，法兰支撑架102为由顶板与两侧板构成的倒U型支撑架，两侧板底端固定安装于矩形结构的拾取机构安装板103前后侧边处，且位于拾取机构安装板103中部，使支撑架102不会与拾取机构安装板103上所安装的拾取机构2间发生干涉。工形法兰座101的固定端安装在倒U型法兰支撑架102的顶板上，另一端为连接端用来与机器人间的连接。

所述拾取机构2包括电磁铁安装板201与电磁吸附机构202，如图2所示，其中，电磁铁安装板201为矩形结构，其上开设有9个通孔，如图3所示，9个通孔排列方式为通孔的排列方式为：一个通孔为中心孔，开设于电磁铁安装板201中心位置；另外8个通孔4个为一组，共两组，分别开设于电磁铁安装板201前部与后部，每组4个通孔以两行两列排列，即4个通孔中心连线为一正方形，该正方形的4条边分别平行于固定安装板的四条侧边；且上述两组通孔相对于中 心孔中心对称。上述每个通孔用来安装一套电磁吸附装置202，安装方式相同。通过上述排列方式，使拾取机构2可适用于多种刹车片的吸附。

所述电磁吸附装置202包括无油轴套202a、连接轴202b、电磁铁202c与弹簧202d。其中，无油轴套202a以过盈配合的方式同轴安装于通孔内，通过顶端台肩与电磁铁安装板201顶面配合定位；同时，通过顶丝穿过电磁铁固定板201侧边上开设的固定孔后，将无油轴套202a顶紧固定。连接轴202b同轴设置于无油轴套202a内，可沿无油轴套202a上下移动，通过无油轴套202a大大减小连接轴202b上下移动所造成的磨损。连接轴202b底端同轴安装有柱状电磁铁202c，且通过上述电磁铁安装板201上通孔的开孔方式，使电磁吸附装置202中的电磁铁202c也按照通孔的排列方式排列。连接轴顶端与由无油轴套202a顶端穿入的内六角螺栓202e相连，由内六角螺栓202e的螺帽部分实现连接轴202b向下移动的限位。连接轴202b与无油轴套202a间为精密配合，由此确保连接轴202b的垂直性，进而保证了连接轴202b底端安装的电磁铁202c底面(吸附面)的水平性。连接轴202b上还套有弹簧202d，弹簧202d上下两端分别与无油轴套202a底端和电磁铁202c顶端接触。在吸附刹车片时，电磁铁202c的吸附面产生磁性吸附刹车片，通过弹簧202e可实现刹车片吸附时对电磁铁202c所产生冲击的缓冲。上述内六角螺栓202e的螺帽部分与连接轴202b顶端之间设置有薄垫202f，使电磁铁202c的吸附面平整、高度一致；同时在连接轴202b上还套有圆环垫202g，圆环垫202g位于弹簧202e上端与无油轴套202a底端之间，使弹簧202e上端与圆环垫202g接触，进而使刹车片吸附过程中，各个电磁吸附装置202中的弹簧202e压缩距离相同，保证其弹力相同。

由于刹车片为混流生产工艺，需要适应不同产品的尺寸和形状，因此本发明中采用五个拾取机构2，分别设置于拾取机构安装板103上由左至右的五个搭载位置处；领五个搭载位置由左至右分别为一～五号搭载位，则其中一号、三号与五号搭载位处的拾取机构2作为固定拾取机构，与拾取机构安装板103相对固定安装；二号与四号搭载位处的拾取机构2为活动拾取机构，与拾取机构安装板103间无固定连接，而是采用滑动连接方式安装，且分别通过气缸驱动组件3驱动，可在拾取机构安装板103左右方向上移动。

上述固定拾取机构与拾取机构安装板103间的安装方式具体为：在拾取机构安装板上开设安装口A，将固定拾取机构中全部电磁吸附机构202由拾取机构安装板上方穿过安装口A，使电磁铁安装板202a下表面与拾取机构安装板103上 表面搭接定位，随后通过螺栓将两者固定，进而实现固定拾取机构与拾取机构安装板103间的固定。

上述活动拾取机构在拾取机构安装板103上的设置方式为：在拾取机构安装板上开设安装口B，安装口B左右宽度设计为大于活动拾取机构的电磁铁安装板宽度，为活动拾取机构左右移动预留空间。活动拾取机构中全部电磁吸附机构202由拾取机构安装板上方穿过安装口B，电磁铁安装板202a下表面与拾取机构安装板103上表面搭接；同时，在拾取机构安装板103的前后侧边处安装有滑块202h，如图1与图4所示，滑块202h上开有滑槽，分别与拾取机构安装板103的前后侧边滑动配合安装。

上述气缸驱动组件3包括单缸双作用气缸301、气缸推杆302与气缸推头303，如图1与图4所示。其中，单缸双作用气缸301为两个，分别通过支架固定安装于拾取机构安装板103的侧边上，且使单缸双作用气缸301的活塞杆平行于拾取机构安装板103，输出端朝向其所驱动的活动拾取机构。两个单缸双作用气缸301的活塞杆输出端同轴螺纹固定安装气缸推杆302；两个气缸推杆302的输出端螺纹固定安装有气缸推头303。两个气缸推头303通过螺钉分别固定安装于活动拾取机构中电磁铁安装板201上表面的前后两端处。两个单缸双作用气缸301上还安装有方向相反的两个磁性开关8，用来以检测单缸双作用气缸301是否正常运作。

本发明刹车片搬运的机器人通用末端执行器，外部由防尘罩进行封装，如图5所示，对拾取机构2以及气缸驱动组件3进行保护。通过工形法兰座101固定安装于机器人的末端；通过控制机器人使末端执行器下移到拾取位置上方指定高度等待工件,直至刹车片随传送带移动到拾取位置的光电开关处时，末端执行器得电，使电磁铁产生磁性吸附(拾取)刹车片至末端执行器上的设定位置。吸附完成后机器人带动末端执行器移动，等待末端执行器上下一设定位置进行刹车片吸附工作；随后控制传动带将下一块刹车片输送至拾取位置，由末端执行器进行吸附。

本发明采用由两个活动拾取装置与三个固定拾取机构共5个拾取机构，可满足不同生产需求，实现三种刹车片搬运方案，分别为：

令五个拾取机构，由左至右分别为第一～第五拾取机构，则：

方案1：通过刹车片搬运的机器人通用末端执行器一次性搬运五块刹车片；如图6所示，此时单缸双作用气缸301为收缩状态，此时，五个拾取机构间中心 距离相等均为60mm。由此，该种状态下的刹车片搬运的机器人通用末端执行器得电后，使五个拾取装置中的电磁铁产生磁性，对应吸附5个宽度尺寸为0～52(含52)毫米，且形状不限的刹车片。

方案2：通过刹车片搬运的机器人通用末端执行器一次性搬运四块刹车片；如图7所示，此时单缸双作用气缸301为伸展状态，此时，第二拾取机构和第四拾取机构的电磁铁安装板与第三拾取机构的电磁铁安装板贴合；且第一拾取机构和第二拾取机构中心距离，与第四拾取机构和第五拾取机构的中心距均为80mm。由此，该种状态下的刹车片搬运的机器人通用末端执行器得电后，使五个拾取装置中的电磁铁产生磁性，吸附4个宽度尺寸为52～72(含72)毫米，形状不限的刹车片。4个刹车片的吸附方式为：由第一拾取机构的电磁铁吸附1个刹车片。由第二拾取机构的电磁铁，结合第三拾取机构中与第二拾取机构相邻一侧的电磁铁共同吸附1个刹车片。由第四拾取机构，结合第三拾取机构中与第四拾取机构相邻一侧的电磁铁共同吸附1个刹车片。由第五拾取机构的电磁铁吸附1个刹车片。

方案3：通过刹车片搬运的机器人通用末端执行器一次性搬运三块刹车片；此时，与方案1相同，单缸双作用气缸301为收缩状态，第一拾取机构和第三拾取机构中心距离，与第五拾取机构和第三拾取机构的中心距均为120mm。由此，该种状态下的刹车片搬运的机器人通用末端执行器得电后，使五个拾取装置中第一、第三与第五拾取机构2的电磁铁产生磁性，吸附3个宽度尺寸为72～112(含112)毫米，形状不限的刹车片。3个刹车片的吸附方式为：由第一拾取机构的电磁铁，结合第二拾取机构与第一拾取机构相邻一侧的电磁铁共同吸附1个刹车片。由第三固定拾取机构的电磁铁，结合第二和第四拾取机构与第三拾取机构相邻一侧的电磁铁吸附1个刹车片。由第五拾取机构，结合第四拾取机构与第五拾取机构相邻一侧的电磁铁共同吸附1个刹车片。

Claims (9)

1.一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器，其特征在于：包括执行器主体与拾取机构；

所述执行器主体安装在机器人末端相连，具有拾取机构安装板；所述拾取机构包括电磁铁安装板与电磁吸附机构；其中，电磁铁安装板上安装有电磁吸附机构；电磁吸附机构具有电磁铁与连接轴；连接轴顶端穿过电磁铁安装板，且限制连接轴的向下运动；连接轴底端安装电磁铁；且电磁铁与电磁铁安装板间设置有弹簧；

上述电磁铁有9个，9个电磁铁的排布为：一个位于电磁铁安装板中心位置；另外8个电磁铁4个为一组，共两组，分别位于电磁铁安装板的前部与后部，每组4个电磁铁两行两列排列，且两组电磁铁相对于中心位置电磁铁中心对称；

上述拾取机构为五个，电磁铁朝下设置，由左至右并排安装在拾取机构安装板上；令五个拾取机构由左至右分别为第一～第五拾取机构，则第一、第三与第五拾取机构与拾取机构安装板间固定；第二、第四拾取机构与拾取机构安装板间左右滑动连接，且与机架上安装的气缸驱动组件相连。

2.如权利要求1所述一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器，其特征在于：拾取机构安装板上安装有倒U型支撑架，倒U型支撑架两端安装在拾取机构安装板前后侧边处，且位于拾取机构安装板中部；倒U型法兰支撑架的顶部安装有工形法兰座，工形法兰座端部与机器人末端相连。

3.如权利要求1所述一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器，其特征在于：气缸驱动组件包括单缸双作用气缸、气缸推杆与气缸推头；其中，单缸双作用气缸为两个，分别通过支架固定安装于拾取机构安装板的侧边上，且使单缸双作用气缸的活塞杆平行于拾取机构安装板；两个单缸双作用气缸的活塞杆输出端同轴固定安装气缸推杆；两个气缸推杆的输出端螺纹固定安装有气缸推头；两个气缸推头分别固定安装于拾取机构中电磁铁安装板上表面的前后两端。

4.如权利要求1所述一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器，其特征在于：电磁铁安装板上开有通孔，通孔内安装有无油轴套；连接轴顶端穿过无油轴套后，通过螺栓的螺帽定位。

5.如权利要求4所述一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器，其特征在于：螺栓的螺帽与连接轴顶端之间设置有薄垫。

6.如权利要求4所述一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器，其特征在于：连接轴上还套有圆环垫，圆环垫位于弹簧上端与无油轴套底端之间，使弹簧上端与圆环垫接触。

7.如权利要求1所述一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器，其特征在于：第一、第三与第五拾取机构与拾取机构安装板间的具体安装方式：在拾取机构安装板上开设安装口A，将固定拾取机构中全部电磁吸附机构由拾取机构安装板上方穿过安装口A，使电磁铁安装板下表面与拾取机构安装板上表面搭接定位，随后通过螺栓将两者固定。

8.如权利要求1所述一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器，其特征在于：第二与第四拾取机构在拾取机构安装板上的具体安装方式为：在拾取机构安装板上开设安装口B，安装口B左右宽度设计为大于活动拾取机构的电磁铁安装板宽度；拾取机构中全部电磁吸附机构由拾取机构安装板上方穿过安装口B，电磁铁安装板下表面与拾取机构安装板上表面搭接；同时，在拾取机构安装板的前后侧边处安装有滑块，滑块上开有滑槽，分别与拾取机构安装板的前后侧边滑动配合安装。

9.如权利要求1所述一种刹车片搬运的机器人通用末端执行器，其特征在于：单缸双作用气缸处于收缩状态时，第一拾取机构和第二拾取机构中心距离，与第四拾取机构和第五拾取机构中心距离均为60mm；单缸双作用气缸处于为伸展状态时，第二拾取机构和第四拾取机构的电磁铁安装板与第三拾取机构的电磁铁安装板贴合；且第一拾取机构和第二拾取机构中心距离，与第四拾取机构和第五拾取机构的中心距均为80mm。