CN106425713A - 一种高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪，包括安装基板、自适应机构、夹持机构和检测机构，所述安装基板与机器人相连，所述自适应机构的上部与安装基板相连，下部与夹持机构相连，所述检测机构安装在夹持机构上，所述检测机构包括检测检测基座、检测基座固定板、锁紧安装板、检测立轴和电极传感器。本发明检测机构可检测工件放置位置是否满足要求，夹持机构方便人工调试时准确找出内圆磨床机器人放料点位，能够弥补工业机器人重复定位误差的缺陷，保证工件能够自适应的进入高精度内圆磨床。

Description

一种高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪

技术领域

本发明涉及高精度机床自动化上料技术领域，具体涉及一种高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪。

背景技术

随着工业自动化技术与信息化技术的不断完善和发展以及人力成本的不断增加，工业机器人的应用得到跨越式发展，其应用范围也日益广泛，机加工行业作为劳动密集型产业，对工业机器人应用量也不断增大，对于精度要求不高的机床进行上下料，采用常见的上料手爪即可满足要求，然而对于高精度内圆磨床而言，由于机器人自身重复定位精度不满足其要求放置精度，采用一般手爪无法将工件放置到位，如果进行加工，不仅加工出来的产品会是废品，严重的还将损坏机床和刀具。为了确保工件能够被准确无误的放置到位，需要模拟人工放置方式，根据工件头部受力的大小和方向，不断的调整工件进入姿态，旋转进入，减少对工件外圆的损伤，从而确保工件最终能够放置到位。

此外，为保证工件上料时加工基准面满足要求，机器人还需要在将每个工件对每个工件放置位置进行检测，以判断工件是否被放置到位。为了节约时间，提高生产效率，需要将检测机构集成到手爪上，并且应用一种特殊的检测方式，可快速便捷的检验工件是否被放置到位，以此来避免废品的出现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪，用于够弥补工业机器人重复定位误差的缺陷，保证工件能够自适应的进入高精度内圆磨床，并具有自检功能，判断最终放置位置是否满足要求，同时具有逆向定位功能，保证人工调试时能够顺利的找出初始上料点位。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪，包括安装基板、自适应机构、夹持机构和检测机构，所述安装基板与机器人相连，所述自适应机构的上部与安装基板相连，下部与夹持机构相连，所述检测机构安装在夹持机构上；

所述自适应机构包括固定安装板、周向定位销、摆动柔性弹簧、限位块、浮动安装板、调心轴、连接轴、调心轴承、调心轴承座和稳定针形气缸，所述固定安装板通过周向定位销、摆动柔性弹簧与浮动安装板连接，所述调心轴的下端与调心轴承的内圈固定，上端穿过所述浮动安装板并通过螺钉与固定安装板相连，所述调心轴承的外圈与调心轴承座相连；

所述夹持机构包括三爪气缸、调节手指座和手指，所述三爪气缸通过调心轴承座与自适应机构相连，所述调节手指座与三爪气缸相连，所述调节手指固定在调节手指座上；

所述检测机构包括检测检测基座、检测基座固定板、锁紧安装板、检测立轴和电极传感器，所述检测立轴通过检测基座固定在检测基座固定板上，所述检测基座固定板和锁紧安装板通过螺栓与三爪气缸相连，所述检测立轴共有三个，均布在所述检测基座上，所述电极传感器设置于检测立轴内部，所述检测立轴外侧设有电极接头。

进一步地，所述自适应机构能够进行刚性与柔性自由转换，上料手爪整体处于刚性状态时，保证手爪在取料和行走过程中不出现晃动，从而保证工件的头部能够顺利进入机床卡盘；当工件的锥形头部进入机床卡盘后，所述稳定针形气缸收缩，柔性生效。

进一步地，当所述自适应机构处于柔性状态时，能够周向浮动并相对于安装基板旋转一定的角度，此时工件基准定位面与内圆磨床卡爪的大面能够紧密贴合，从而能够使工件以旋转前进的方式自适应进入内圆磨床，保证工件头部在受力情况下通过自适应调整的功能，实现将工件送入间隙为0.1mm的机床夹紧卡盘的卡爪内。

进一步地，所述调节手指能够通过调整螺钉在调节手指座上移动，进而调整手指块能够夹持的工件直径范围。

进一步地，当手爪运动过程中，其中一个所述检测立轴先接触到内圆磨床卡盘上，在手爪自适应的条件下有轴心自适应的运动态势，使剩余两根所述检测立轴自动与三爪卡盘接触。

进一步地，当三个所述检测立轴均与三爪卡盘接触时，所述电极接头与三爪卡盘导通产生电流，进而所述电极传感器触发工件放置到位信号。

本发明的有益效果是：

本发明检测机构可检测工件放置位置是否满足要求，从而保证工件基准定位面与内圆磨床卡爪的大面能够紧密贴合；夹持机构能够后夹紧工件，并具有逆向定位功能，方便人工调试时准确找出内圆磨床机器人放料点位，能够弥补工业机器人重复定位误差的缺陷，保证工件能够自适应的进入高精度内圆磨床。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明自适应柔性上料手爪的结构分解示意图；

图2为本发明自适应柔性上料手爪的结构示意图；

图3为本发明中自适应机构的结构示意图；

图4为本发明中自适应机构的结构分解示意图；

图5为本发明中夹持机构与检测机构的结构示意图；

图6为本发明中夹持机构与检测机构的结构分解示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-安装基板，2-固定安装板，3-调心轴，4-稳定针形气缸，5-连接轴，6-调心轴承座，7-锁紧安装板，8-调节手指，9-检测基座，10-检测立轴，11-工件，12-内圆磨床卡盘，13-座面定位销轴，14-电极接头，15-调节手指座，16-检测基座固定板，17-三爪卡盘，18-调心轴承，19-摆动柔性弹簧，20-浮动安装板，21-限位块，22-周向定位销。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6所示，本发明为一种高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪，包括安装基板1、自适应机构、夹持机构和检测机构，安装基板1与机器人相连，自适应机构的上部与安装基板1相连，下部与夹持机构相连，检测机构安装在夹持机构上。

自适应机构包括固定安装板2、周向定位销22、摆动柔性弹簧19、限位块21、浮动安装板20、调心轴3、连接轴5、调心轴承18、调心轴承座6和稳定针形气缸4，固定安装板2通过周向定位销22、摆动柔性弹簧19与浮动安装板20连接，调心轴3的下端与调心轴承18的内圈固定、上端穿过浮动安装板20并通过螺钉与固定安装板2相连，调心轴承18的外圈与调心轴承座6相连。自适应机构可根据要求实现刚性与柔性自由转换，摆动柔性弹簧19和稳定针形气缸4提供力使浮动安装板20紧密贴紧限位块21，上料手爪整体处于刚性状态，保证手爪在取料和行走过程中不出现晃动，从而保证工件11的头部能够顺利进入机床卡盘。当工件11的锥形头部进入机床卡盘后，稳定针形气缸4收缩，柔性生效，工件11继续进入卡爪，此时工件头部受力，自适应机构根据工件11头部受力状态自动调整姿态，使工件11以自适应的方式进入内圆磨床，从而模拟人工放置方式，实现将工件11送入间隙为0.1mm的机床夹紧卡盘的卡爪内。

检测机构包括检测检测基座9、检测基座固定板16、锁紧安装板7、检测立轴10和电极传感器，检测立轴10通过检测基座9固定检测基座固定板16上，检测基座固定板16和锁紧安装板7通过螺栓连接到的三爪气缸上，检测立轴10共有三个，均布安装在检测基座9上。机器人放料过程中，由于手爪处于柔性自适应状态，当手爪运动过程中，其中一个检测立轴10先接触到内圆磨床卡盘上，在手爪自适应的条件下，有轴心自适应的运动态势，使剩余两根检测立轴10自动与三爪卡盘17接触，当三个检测立轴10均与机床三爪卡盘接触后，检测立轴10上的电极接头14与机床三爪卡盘17导通产生电流，电极传感器触发工件放置到位信号，检测机构此时可以判定工件11已经放置到位，从而保证工件基准定位面与机床卡盘的大面能够紧密贴合，从而保证工件座面相对于机床卡盘大面的相对距离，以保证座面的加工深度。

夹持机构包括三爪气缸、调节手指座15及调节手指8，三爪气缸通过调心轴承座6与自适应机构相连，调节手指座15与三爪气缸相连，调节手指8安装在调节手指座15上，调节手指8通过螺钉可在调节手指座15上移动，从而调整手指块能够夹持的工件直径范围，兼容多种产品。同时，试夹取工件时，通过移动调节手指8，使得三个手指受力均匀，避免座面定位销承受载荷，造成精度降低。具体调节方式为：将待抓直径标准件插入座面定位销后，拧动调节螺丝调整，直到三个手指块都贴紧待抓直径标准件即可。当工件11确定后，需要进行示教，即需要寻找合适的内圆磨床初始上料点位。调节手指8逆向示教流程如下：首先手动将工件11插入内圆磨床内，然后引导机器人行走至工件11附近，启动三爪气缸，夹紧工件11，然后拧动调节螺丝调整，直到三个手指块都贴紧待抓直径标准件即可，然后机器人记录该点位，等程序运行，机器人再次行走到该点位时，由于机器人重复定位误差，可能只能行走至该点位附近，但相对误差已经很小，机器人手爪只需很小的浮动量就能将工件11放进内圆磨床。

本发明能够弥补工业机器人重复定位误差的缺陷，保证工件能够自适应的进入高精度内圆磨床，并具有自检功能，判断最终放置位置是否满足要求，同时具有逆向定位功能，保证人工调试时能够顺利的找出初始上料点位，具有很强的实用性。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪，其特征在于：包括安装基板、自适应机构、夹持机构和检测机构，所述安装基板与机器人相连，所述自适应机构的上部与安装基板相连，下部与夹持机构相连，所述检测机构安装在夹持机构上；

所述自适应机构包括固定安装板、周向定位销、摆动柔性弹簧、限位块、浮动安装板、调心轴、连接轴、调心轴承、调心轴承座和稳定针形气缸，所述固定安装板通过周向定位销、摆动柔性弹簧与浮动安装板连接，所述调心轴的下端与调心轴承的内圈固定，上端穿过所述浮动安装板并通过螺钉与固定安装板相连，所述调心轴承的外圈与调心轴承座相连；

所述夹持机构包括三爪气缸、调节手指座和手指，所述三爪气缸通过调心轴承座与自适应机构相连，所述调节手指座与三爪气缸相连，所述调节手指固定在调节手指座上；

所述检测机构包括检测检测基座、检测基座固定板、锁紧安装板、检测立轴和电极传感器，所述检测立轴通过检测基座固定在检测基座固定板上，所述检测基座固定板和锁紧安装板通过螺栓与三爪气缸相连，所述检测立轴共有三个，均布在所述检测基座上，所述电极传感器设置于检测立轴内部，所述检测立轴外侧设有电极接头。

2.根据权利要求1所述的高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪，其特征在于：所述自适应机构能够进行刚性与柔性自由转换，上料手爪整体处于刚性状态时，保证手爪在取料和行走过程中不出现晃动，从而保证工件的头部能够顺利进入机床卡盘；当工件的锥形头部进入机床卡盘后，所述稳定针形气缸收缩，柔性生效。

3.根据权利要求2所述的高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪，其特征在于：当所述自适应机构处于柔性状态时，能够周向浮动并相对于安装基板旋转一定的角度，此时工件基准定位面与内圆磨床卡爪的大面能够紧密贴合。

4.根据权利要求1所述的高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪，其特征在于：所述调节手指能够通过调整螺钉在调节手指座上移动，进而调整手指块能够夹持的工件直径范围。

5.根据权利要求1所述的高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪，其特征在于：当手爪运动过程中，其中一个所述检测立轴先接触到内圆磨床卡盘上，在手爪自适应的条件下有轴心自适应的运动态势，使剩余两根所述检测立轴自动与三爪卡盘接触。

6.根据权利要求5所述的高精密内圆磨床自适应柔性上料手爪，其特征在于：当三个所述检测立轴均与三爪卡盘接触时，所述电极接头与三爪卡盘导通产生电流，进而所述电极传感器触发工件放置到位信号。