CN106881673B - 多向同步精准定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多向同步精准定位装置。包括机架，包括支撑板，所述支撑板上设置有用于承载工件的承载面；定位机构，包括设置在所述机架上的凸轮，及与所述凸轮配合并对所述工件进行定位的多个限位组件；驱动机构，安装在机架上并驱动所述凸轮转动；其中，当所述驱动机构驱动所述凸轮正转时，所述限位组件同时靠近并抵紧所述工件；当所述驱动机构驱动所述凸轮反转时，所述限位组件同时远离所述工件。驱动机构驱动限位组件同时夹紧或松开工件，工件的夹紧一步到位，提高了工件定位的精度和效率，可以有效避免限位组件因运动不同步和不协调而对工件产生的刮伤。同时，一个驱动机构可以同时控制多个限位组件的运动，简化了定位装置的整体结构。
Description
技术领域
本发明涉及机械工装技术领域，特别是涉及一种多向同步精准定位装置。
背景技术
定位装置用于对待加工产品进行定位，随着流水线配合机器人代替人工流水线作业的发展，定位装置在流水线上有着广泛的应用。但是，传统的定位装置一般采用固定基准和活动基准的定位模式，产品在定位或机器人取料的过程中会存在刮伤，影响产品的外观质量。
发明内容
基于此，有必要提供一种能防止产品刮伤且定位精准的多向同步精准定位装置。
一种多向同步精准定位装置，包括：
机架，包括支撑板，所述支撑板上设置有用于承载工件的承载面；
定位机构，包括设置在所述机架上的凸轮，及与所述凸轮配合并对所述工件进行定位的多个限位组件；
驱动机构，安装在机架上并驱动所述凸轮转动；
其中，当所述驱动机构驱动所述凸轮正转时，所述限位组件同时靠近并抵紧所述工件；当所述驱动机构驱动所述凸轮反转时，所述限位组件同时远离所述工件。
在其中一个实施例中，所述凸轮包括安装在所述驱动机构上且其中心与所述支撑板转动连接的转盘，所述转盘上设置有环绕所述中心并与所述限位组件配合的多条曲线槽，
所述曲线槽包括第一端和与所述第一端相对的第二端，所述第一端到所述转盘的中心的距离大于所述第二端到所述转盘的中心的距离；所述第一端到所述转盘的中心的距离均相等，所述第二端到所述转盘的中心的距离均相等。
在其中一个实施例中，所述第一端之间的连线为正方形或三角形；所述第二端之间的连线为正方形或三角形。
在其中一个实施例中，所述驱动机构包括与所述凸轮同轴连接的齿轮，与所述齿轮啮合的齿条，及驱动所述齿条运动的动力组件。
在其中一个实施例中，所述动力组件包括其中部与所述齿条连接的连杆，固定在所述机架上并与所述连杆滑动配合的第一导套，及驱动所述连杆运动的气缸；所述气缸的缸筒固定在机架上，所述气缸的活塞杆与所述连杆的一端连接。
在其中一个实施例中，还包括如下中的任意一项：
所述机架上设置有与所述连杆的另一端相对应的缓冲件；
所述机架上安装有限制所述连杆最大行程的限位螺丝。
在其中一个实施例中，所述限位组件包括固定在所述机架上的第二导套，与所述第二导套滑动配合并与所述凸轮连接的滑杆，固定在所述滑杆上且一端凸出所述承载面设定高度的夹爪，所述支撑板上设置有与所述夹爪滑动配合的滑槽。
在其中一个实施例中，所述滑杆包括滑动部，与所述滑动部连接的两个耳片，及穿设在所述耳片中并与所述凸轮配合的销轴；所述两个耳片共同围成一夹持所述凸轮的U型槽。
在其中一个实施例中，所述支撑板上安装有用于检测是否存在工件的传感器。
在其中一个实施例中，还包括如下中的任意一项：
所述机架还包括与所述支撑板连接的底座，
所述支撑板上安装有沿垂直于所述承载面方向延伸的防水帘。
本发明提供的多向同步精准定位装置，由于定位机构包括凸轮和多个限位组件，驱动机构驱动凸轮正转时，限位组件同时靠近并抵紧工件，从而实现对工件的定位；当驱动机构驱动凸轮反转时，限位组件同时远离工件。驱动机构驱动限位组件同时夹紧或松开工件，工件的夹紧一步到位，提高了工件定位的精度和效率，可以有效避免限位组件因运动不同步和不协调而对工件产生的刮伤。同时，一个驱动机构可以同时控制多个限位组件的运动，简化了定位装置的整体结构。
附图说明
图1为一实施例提供的定位装置实现对工件定位的结构示意图；
图2为一实施例提供的定位装置解除对工件定位的结构示意图；
图3为一实施例提供的定位装置的分解结构示意图；
图4为一实施例提供的定位装置中凸轮的立体结构示意图；
图5为一实施例提供的定位装置中凸轮的平面结构示意图；
图6为一实施例提供的定位装置的局部结构俯视示意图；
图7为一实施例提供的定位装置的局部结构仰视示意图；
图8为一实施例提供的定位装置的局部结构分解示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
同时参阅图1至图3，一种多向同步精准定位装置，包括机架100、定位机构200和驱动机构300。机架100包括支撑板110和底座120，底座120与支撑板110连接，定位机构200和驱动机构300位于底座120和支撑板110之间，支撑板110上设置有承载面111，工件500放置在该承载面111上。定位机构200包括凸轮210和多个限位组件220，凸轮210设置在机架100上，限位组件220与凸轮210配合、并对工件500进行定位。驱动机构300安装在机架100上、并用于驱动凸轮210转动。
当驱动机构300驱动凸轮210正转时，限位组件220同时靠近并抵紧工件500，从而实现对工件500的定位；当驱动机构300驱动凸轮210反转时，限位组件220同时远离工件500。当工件500定位后，可以实现机器人在确定的位置对工件500进行精准抓取，同时也可以使用检测仪器对工件500的相关参数进行测量。
参阅图1至图3，由于驱动机构300工作时，限位组件220同时产生或撤销对工件500的抵紧作用，即将驱动机构300的运动转化为限位组件220同时夹紧或松开工件500的动作，限位组件220对工件500的夹紧一步到位，这样提高了工件500定位的精度和效率。同时，一个驱动机构300可以同时控制多个限位组件220的运动，这样简化了定位装置的整体结构。当对工件500定位时，可以有效避免限位组件220因运动不同步和不协调而对工件500产生的刮伤；当通过机器人对工件500进行取料时，机器人能在确定的位置与工件500接触，机器人无需配合视觉系统即可对工件500进行准确抓取，另外，限位组件220同时松开，防止其对取料过程中的工件500产生刮伤。
参阅图3至图5，凸轮210包括转盘211，转盘211与驱动机构300固定连接，支撑板110上安装有转轴114，该转轴114位于转盘211的上方并穿设在转盘211的中心213(几何中心)处，从而实现转盘211相对支撑板110的转动连接。转盘211上设置有曲线槽212，曲线槽212环绕转盘211的中心213设置，限位组件220与该曲线槽212配合，当凸轮210转动时，在曲线槽212的作用下带动限位组件220同时远离或靠近工件500运动。
参阅图3至图5，曲线槽212包括第一端212a和第二端212b，第一端212a和第二端212b相对设置，第一端212a到转盘211的中心213的距离大于第二端212b到转盘211的中心213的距离，所有曲线槽212的第一端212a到转盘211的中心213的距离均相等，所有曲线槽212的第二端212b到转盘211的中心213的距离均相等。
在一些实施例中，工件500为长方体形状时，限位组件220的数量为四个并与工件500的四个侧面相对应，四个限位组件220所处位置之间的连线刚好构成一个正方形，限位组件220分别从X轴方向(横向)和Y轴方向(纵向)对工件500定位，因此，曲线槽212的数量为四条，四条曲线槽212的第一端212a之间的连线为正方形，四条曲线槽212的第二端212b之间的连线同样为正方形。
当然，可以理解，在其它实施例中，工件500为圆形时，限位组件220的数量为三个并围绕工件500的外周均匀设置，此时，曲线槽212的数量为三条，三条曲线槽212的第一端212a之间的连线为正三角形，三条曲线槽212的第二端212b之间的连线同样为正三角形。
参阅图6至图8，驱动机构300包括齿轮310、齿条320和动力组件330。齿轮310固定安装在凸轮210的下部，齿轮310与凸轮210同轴设置，即齿轮310安装在转盘211的中心213处，齿轮310与齿条320相互啮合，动力组件330驱动齿条320做往复直线运动，齿条320的直线运动转化为齿轮310的转动，凸轮210跟随齿轮310同步转动，从而在曲线槽212的作用下驱动限位组件220同步运动。
参阅图2和图6，在一些实施例中，动力组件330包括连杆331、第一导套332和气缸333。气缸333的缸筒固定在支撑板110或底座120上，气缸333的活塞杆与连杆331的一端连接，齿条320固定在连杆331的中部，第一导套332固定在支撑板110或底座120上，连杆331与第一导套332滑动配合，第一导套332的数量为三个。根据连杆331的长度，第一导套332的数量可以做合理增减，当连杆331越长时，第一导套332的数量可以适当增加。当气缸333的活塞杆伸缩时，连杆331相对第一导套332做往复直线运动，继而驱动齿条320做往复直线运动。
参阅图3和图6，支撑板110或底座120上设置有缓冲件335，缓冲件335可以采用弹性材料制成，缓冲件335与连杆331的另一端相对应，由于缓冲件335能吸收冲击能量，可以防止连杆331的端部与支撑板110或底座120的剧烈碰撞，避免连杆331损坏。
参阅图3和图6，支撑板110或底座120上还安装有限位螺丝334，根据实际情况的需要，通过旋转限位螺丝334以改变其与气缸333的相对间距，从而调整连杆331运动的极限位置。具体的，当限位螺丝334与气缸333的间距增大时，连杆331的最大行程变大，齿条320带动齿轮310和凸轮210的转动角度增大，限位组件220的行程变大。
在其它实施例中，例如，动力组件330可以带传动机构，齿条320固定在带传动机构的同步带上，通过同步带的运动带动齿条320做往复直线运动。再如，动力组件330也可以为其它习知的平面或空间连杆机构，同样可以驱动齿条320做往复直线运动。
参阅图2、图3和图7，限位组件220包括第二导套222、滑杆223和夹爪221。第二导套222固定在支撑板110或底座120上，滑杆223与第二导套222滑动配合，滑杆223同时与凸轮210上的曲线槽212配合，支撑板110上设置有滑槽113，夹爪221与长方体形工件500的四个侧面相对应，夹爪221的一端固定在滑杆223上，夹爪221的另一端穿设在支撑板110的滑槽113中、且凸出承载面111一定的高度，以便夹爪221对工件500进行夹持而起到定位作用。当滑杆223上滑动时，夹爪221在支撑板110的滑槽113中滑动。
参阅图7至图8，在一些实施例中，滑杆223包括滑动部223a、销轴223c和两个耳片223b，滑动部223a与第二导套222滑动配合，为提高滑杆223运动的精确性，防止滑杆223产生振动，每一个滑杆223的滑动部223a对应两个第二导套222。两个耳片223b与滑动部223a连接，两个耳片223b为长条状且相互平行，两个耳片223b共同围成一U型槽223d，该U型槽223d与凸轮210上的曲线槽212相对应，凸轮210的边沿被夹置在该U型槽223d中，销轴223c的中部同时穿设在U型槽223d和曲线槽212中，销轴223c的两端则被固定在两个耳片223b上。
对于长方体形的工件500，相邻两个限位组件220上的滑杆223相互垂直，相对两个限位组件220上的滑杆223相互共线(处于同一条直线上)。通过曲线槽212对销轴223c的限位作用，从而实现将凸轮210的转动转化为滑杆223的滑动，当凸轮210带动四根滑杆223同时滑动时，滑杆223则带动夹爪221在滑槽113中滑动，夹爪221同时沿X轴方向和Y轴方向靠近或远离工件500，从而使夹爪221夹紧或松开工件500。
该定位装置的工作过程如下：
参阅图3和图6，当气缸333的活塞杆伸长时，气缸333的活塞杆推动连杆331向左运动，连杆331带动齿条320向左运动，齿条320向左的直线运动转化为齿轮310顺时针方向的转动，齿轮310同时带动凸轮210顺时针方向的转动，此时，参阅图7，销轴223c向靠近曲线槽212的第二端212b运动(即靠近转盘211的中心213运动)，滑杆223带动夹爪221从X轴方向和Y轴方向同时靠近工件500，夹爪221抵紧工件500而对其定位。因此，在凸轮210的作用下，只需一个气缸333则可以带动四个夹爪221同步运动，简化了定位装置的结构，提高了夹爪221对工件500定位的精度和效率，确保机器人能在设定的位置准确抓取工件500，同时避免夹爪221对工件500产生刮伤。
当机器人抓取工件500即将离开或工件500测量完毕取走时，气缸333的活塞杆收缩。气缸333的活塞杆拉动连杆331向右运动，连杆331带动齿条320向右运动，齿条320向右的直线运动转化为齿轮310逆时针方向的转动，齿轮310同时带动凸轮210逆时针方向的转动，此时，销轴223c向靠近曲线槽212的第一端212a运动(即远离转盘211的中心213运动)，滑杆223带动夹爪221从X轴方向和Y轴方向同时远离工件500，夹爪221同时解除对工件500夹持作用。
在一些实施例中，支撑板110上安装有传感器112，该传感器112为光纤传感器，光纤传感器可以检测支撑板110上是否存在工件500，当光纤传感器检测到支撑板110上的工件500时，气缸333的活塞杆伸出，从而带动夹爪221夹紧工件500以对其定位。
在其它实施例中，支撑板110上安装有防水帘400，防水帘400沿垂直与承载面111的方向延伸，即防水帘400竖直设置。防水帘400可以防止外界水滴进入定位机构200和驱动机构300中，也可以防止水滴向外甩出而影响正常操作。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种多向同步精准定位装置，其特征在于，包括：
机架，包括支撑板，所述支撑板上设置有用于承载工件的承载面；
定位机构，包括设置在所述机架上的凸轮，及与所述凸轮配合并对所述工件进行定位的多个限位组件；
驱动机构，安装在机架上并驱动所述凸轮转动；
其中，当所述驱动机构驱动所述凸轮正转时，所述限位组件同时靠近并抵紧所述工件；当所述驱动机构驱动所述凸轮反转时，所述限位组件同时远离所述工件；
所述凸轮包括安装在所述驱动机构上且其中心与所述支撑板转动连接的转盘，所述转盘上设置有环绕所述中心并与所述限位组件配合的多条曲线槽，所述转盘包括多个侧平面和连接曲面，多个所述侧平面的首尾依次相对设置，所述连接曲面连接在相邻两个侧平面之间，所述侧平面和连接曲面共同围成一个闭环；
所述限位组件包括与所述凸轮连接的滑杆，所述滑杆包括滑动部，与所述滑动部连接的两个耳片，及穿设在所述耳片中并与所述凸轮配合的销轴；所述两个耳片共同围成一夹持所述凸轮的U型槽；
转盘朝向支撑板的表面到支撑板的距离大于靠近支撑板设置的其中一耳片朝向支撑板的表面到支撑板的距离。
2.根据权利要求1所述的多向同步精准定位装置，其特征在于，
所述曲线槽包括第一端和与所述第一端相对的第二端，所述第一端到所述转盘的中心的距离大于所述第二端到所述转盘的中心的距离；所述第一端到所述转盘的中心的距离均相等，所述第二端到所述转盘的中心的距离均相等。
3.根据权利要求2所述的多向同步精准定位装置，其特征在于，所述第一端之间的连线为正方形或三角形；所述第二端之间的连线为正方形或三角形。
4.根据权利要求1所述的多向同步精准定位装置，其特征在于，所述驱动机构包括与所述凸轮同轴连接的齿轮，与所述齿轮啮合的齿条，及驱动所述齿条运动的动力组件。
5.根据权利要求4所述的多向同步精准定位装置，其特征在于，所述动力组件包括其中部与所述齿条连接的连杆，固定在所述机架上并与所述连杆滑动配合的第一导套，及驱动所述连杆运动的气缸；所述气缸的缸筒固定在机架上，所述气缸的活塞杆与所述连杆的一端连接。
6.根据权利要求5所述的多向同步精准定位装置，其特征在于，还包括如下中的任意一项：
所述机架上设置有与所述连杆的另一端相对应的缓冲件；
所述机架上安装有限制所述连杆最大行程的限位螺丝。
7.根据权利要求1所述的多向同步精准定位装置，其特征在于，所述限位组件还包括固定在所述机架上的第二导套，固定在所述滑杆上且一端凸出所述承载面设定高度的夹爪，所述支撑板上设置有与所述夹爪滑动配合的滑槽，所述滑杆与所述第二导套滑动配合。
8.根据权利要求1所述的多向同步精准定位装置，其特征在于，所述支撑板上安装有用于检测是否存在工件的传感器。
9.根据权利要求1所述的多向同步精准定位装置，其特征在于，所述机架还包括与所述支撑板连接的底座。
10.根据权利要求1所述的多向同步精准定位装置，其特征在于，所述支撑板上安装有沿垂直于所述承载面方向延伸的防水帘。
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