CN107116567B - 金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备 - Google Patents

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Abstract

一种金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，包括依次布置的上料皮带、抓取和压装机、下料皮带；抓取和压装机包括安装在四个支腿上的工作平台，在工作平台的中间安装有成型模的下模组件，工作平台的下方设有顶升液压缸或气缸能够驱动工作平台位于工作平台中部的成型模的下模组件的升降；工作平台的侧面安装有工件移动装置，该工件移动装置包括竖向升降直线模组和横向直线平移模组，横向直线平移模组的移动部件上连接有抓压一体化的机械手；机械手能实现对工件的内圆柱面的抓取和放下，同时作为内撑机构伸缩导向部件的套筒的下端还可以作为工件装配的压头来使用，该成套装备应用于金刚石生产过程中叶蜡石块的加工，能够实现抓取和安装的自动化。

Description

金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备
技术领域
本发明涉及金刚石生产过程中的原辅料生产装备的技术领域，特别是涉及一种金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备。
背景技术
在金刚石叶蜡石块的生产过程中（如图1所示），要求先将专用白云石环（图1中（a）所示）转运在成型模具上方（图1中（b）），并压装在成型模腔的凸模上（图1中（c），简称套模下压，下同）；再加注叶蜡石粉料，使用液压压机压制成外方内孔的叶腊石块（图1中（d））；压成的叶腊石块由下模顶出（（图1中（e））；叶腊石块（易碎）再被转运到指定位置（（图1中（f））。目前的叶蜡石块的生产过程采用人工上、下料，尚未使用机器人来作业，即使采用现有技术中的工业机器人，也难以完成相关工作。
对于现有技术中的工业生产机器人来说，取料和放料是最基本的功能，对于不同的产品所需要的夹头也不一样。对于圆柱类零件，一般采用外夹式夹头，即从物件的外部来夹持物件，而这些夹头多是利用三个夹爪组成圆柱面来夹紧圆柱类零件的；对于管状类零件，一般采用内撑式夹头，但大部分内撑式夹头仅仅具有夹紧和松开物件的功能，不具有辅助定位和装配的功能，并且不能完成上述金刚石叶蜡石块的生产过程中所有动作，还需要其他压装设备配合才能完成。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提出一种金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备。
本发明的技术方案如下：一种金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，包括沿直线布置的上料皮带、下料皮带和位于两个皮带之间的抓取和压装机，其特征是：
所述的抓取和压装机包括一个工作平台，该工作平台安装在四个支腿上；
在工作平台的中间安装有成型模的下模组件，工作平台的下方设有顶升液压缸或气缸能够驱动工作平台位于工作平台中部的成型模的下模组件的升降；
在工作平台的侧面安装有工件移动装置，该工件移动装置包括竖向升降直线模组和横向平移直线模组，所述的竖向升降直线模组的固定部件安装在工作平台上，竖向升降直线模组的移动部件与横向平移直线模组的固定部件连接，并驱动横向直线平移模组的升降；横向直线平移模组的移动部件的运行方向与抓取和压装机的布置方向相同，横向直线平移模组的移动部件上连接有抓压一体化的机械手；
该机械手包括外部的圆柱形套筒和安装在套筒内的抓取装置，
所述的抓取装置包括有
与套筒的内圆柱面直径匹配的盘形主体、
设置在盘形主体的下表面圆周边沿上并均布的至少三个同样的内撑机构、
安装在盘形主体上表面中部并穿过盘形主体至其下表面并与内撑机构连接的伸缩式直线运动驱动器；
该直线运动驱动器的活动部件的运行方向与盘形主体的轴向相同，该盘形主体套装在所述套筒内部，并能够沿套筒内表面滑动；在盘形主体上表面还固定连接有不少于两个与套筒轴向平行的导杆，该每个导杆上端穿出设置在套筒上部的导向孔，在每个导杆穿出的部分安装有尺寸大于导向孔尺寸的的限位部件，每个限位部件的安装高度相同；
所述的内撑机构包括位于盘形主体的下表面边沿垂直凸出的固定支撑腿、中部通过转轴安装在该支撑腿下端的杠杆式内撑爪，两端通过铰轴连接内撑爪里端和直线运动驱动器的活动部件之间的连杆，该内撑爪的外端设有内撑爪取工作面，每个内撑爪的内撑爪取工作面为相同的圆柱面；
所述的套筒的下端面为精加工后的平整圆环形端面，该部分为成型模的上模，在套筒上设有外接驱动装置的连接结构。
优选的，所述的上料皮带上设有沿物料运行方向逐渐收窄的导料板，导料板前端设有定位挡板；所述的下料皮带靠近抓取和压装机的一端设有横向的物料整理气缸。
优选的，所述的竖向升降直线模组为两个，分别并平行的分布在机架上部一侧的两个支撑柱体外侧，两个竖向升降直线模组的固定部件之间连接有上下两个横梁，形成方形的移动装置框架，下部的横梁与工作平台的侧面固定连接；在下部横梁上还设有一个电机驱动的摆动式清扫器，该清扫器的清扫头的清扫范围覆盖平台中部的成型模的下模组件处。
优选的，所述的横向直线平移模组的移动部件为一个横向长板，在该横向长板上连接有两个抓压一体化的机械手，两个机械手分别位于横向长板的两端。
优选的，所述的套筒的上端设有空心的端面体，所述的导向孔位于该端面体上，在该端面体与盘形主体之间设有复位弹簧；所述的复位弹簧外径与所述的套筒内圆柱面直径匹配，并紧贴套筒内圆柱面安装，所述的导杆、直线运动驱动器位于复位弹簧内部。
优选的，所述的固定支撑腿的外侧面与盘形主体的外圆柱面位于同一圆柱面上；所述的固定支撑腿的外侧面下端设有圆弧形倒角。
优选的，所述的内撑爪整体呈折弯形状，包括靠近里端的直段部分和靠近外端的折弯段部分，转轴位于其直段部分上，所述的内撑爪取工作面位于折弯段的外侧；所述的直线运动驱动器为气缸，或者为液压缸，或者为电动推杆。
优选的，所述的限位部件为拧在导向杆上端的螺母。
优选的，套筒的侧壁上沿圆周设有数量与内撑机构数量相同的窗口，相邻的窗口之间留有导向条，该导向条的位置与盘形主体下表面的支撑腿位置对应；当盘形主体向上滑动时，支撑腿的外侧面沿导向条的内表面滑动；所述的连接结构为固定在套筒侧壁外部的环形的连接体，该环形的连接体上设有若干个连接螺孔。
本发明的技术效果是：
该发明提供一种金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，其中的机械手通过安装在套筒内部可伸缩的内撑机构实现对圆环形工件的内圆柱面的抓取和放下，同时作为内撑机构伸缩导向部件的套筒的下端还可以作为工件装配的压头来使用，解决了一般的机械手只能转运工件不能装配工件的问题。
附图说明
图1为叶腊石块生产过程
图2为金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备的立体结构示意图之一；
图3为图2中的局部放大示意图；
图4为金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备的立体结构示意图之二；
图5为图2中的抓取和压装机的立体结构示意图之一；
图6为图2中的抓取和压装机的立体结构示意图之二；
图7为圆柱面内壁物件的内撑式抓取与套模下压机械手的主视结构示意图；
图8为图7的A-A剖面结构示意图；
图9为图8的B-B剖面结构示意图；
图10为圆柱面内壁物件的内撑式抓取与套模下压机械手的立体结构示意图；
图11和图12为图7中的盘形主体的立体结构示意图；
图13为图7中的内撑爪的立体示意图；
图14和图15为图7中的套筒的立体结构示意图；
图1中：a1.白云石环、a2. 成型模具、a3. 下模、a4. 凸模、a5. 液压压机、a6. 叶腊石块，
图2-3中：101.上料皮带、102.抓取和压装机、103.整理气缸、104.下料皮带、105.导料板、106.压装完成的工件，107.白云石环，
图4-6中：102-1.竖向直线模组、102-2.横向直线模组、102-3. 清扫装置、102-4.工作平台、102-5.支腿、102-6.机械手、102-7.成型模的下模组件，
图7-15中：201.套筒组件、202.抓取装置，
1.套筒、3.复位弹簧、4.导向条、5.盘形主体、6.支撑腿、7.内撑爪、8.连杆、9.直线运动驱动装置的活动部件、10. 直线运动驱动装置、11.连接体、12. 导杆、13. 限位部件、14.套筒的端面体、15.套筒的下压环、16.精加工端面、17.窗口、18.导向孔、19.转轴、20.铰轴、6-1.支撑腿的外侧面、6-2. 支撑腿的圆弧形倒角、7-1.内撑爪的直段、7-2.转轴孔、7-3.内撑爪的折弯段、7-4.内撑爪的工作面。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例：一种金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，包括沿直线布置的上料皮带、下料皮带和位于两个皮带之间的抓取和压装机，其特征是：
所述的抓取和压装机包括一个工作平台，该工作平台安装在四个支腿上，
在工作平台的中间安装有成型模的下模组件，工作平台的下方设有顶升液压缸或气缸，能够驱动工作平台位于工作平台中部的成型模的下模组件的升降；
在工作平台的侧面安装有工件移动装置，该工件移动装置包括竖向升降直线模组和横向平移直线模组，所述的竖向升降直线模组的固定部件安装在工作平台上，竖向升降直线模组的移动部件与横向平移直线模组的固定部件连接，并驱动横向直线平移模组的升降；横向直线平移模组的移动部件的运行方向与抓取和压装机的布置方向相同，横向直线平移模组的移动部件上连接有抓压一体化的机械手；
所述的上料皮带上设有沿物料运行方向逐渐收窄的导料板，导料板前端设有定位挡板，用于物料白云石环的排队和上料位置定位；所述的下料皮带靠近抓取和压装机的一端设有横向的物料整理气缸，用于压装后的工件的横向排队整理，这样可以一行一行的下料输送。
所述的竖向升降直线模组为两个分别，并平行的分布在机架上部一侧的两个支撑柱体外侧，两个竖向升降直线模组的固定部件之间连接有上下两个横梁，形成方形的移动装置框架，下部的横梁与工作平台的侧面固定连接；在下部横梁上还设有一个电机驱动的摆动式清扫器，该清扫器的清扫头的清扫范围覆盖平台中部的成型模的下模组件处，便于清扫压装过程中产生的粉末。
所述的横向直线平移模组的移动部件为一个横向长板，在该横向长板上连接有两个机械手，两个机械手分别位于横向长板的两端。这样两个机械手分别负责抓工件上料和下料。
该机械手包括外部的圆柱形套筒和安装在套筒内的抓取装置，
所述的抓取装置包括有与套筒的内圆柱面直径匹配的盘形主体；
设置在盘形主体的下表面圆周边沿上并均布三个同样的内撑机构；
安装在盘形主体上表面中部，并穿过盘形主体至下表面，并与内撑机构连接的伸缩式直线运动驱动器；
该直线运动驱动器的活动部件的运行方向与盘形主体的轴向相同，该盘形主体安装在所述套筒内部并能够沿套筒内表面滑动，在盘形主体上表面还固定连接有两个与套筒轴向平行的导杆，该每个导杆上端穿出套筒上部的固定的导向孔，每个导杆的上端安装尺寸大于导向孔的限位部件，每个限位部件的高度相同；
本发明中采用三个均匀分布的内撑机构，以内撑的方式来夹取物件，可实现自动中心定位；内撑式结构对物件外部形状没有要求，只需物件内部为圆筒状即可；
所述的内撑机构包括位于盘形主体的下表面边沿垂直凸出的固定支撑腿、中部通过转轴安装在该支撑腿下端的杠杆式内撑爪，两端通过铰轴连接内撑爪里端和直线运动驱动器的活动部件之间的连杆，该内撑爪的外端设有内撑爪取工作面，每个内撑爪的内撑爪取工作面为相同的圆柱面，这样内撑爪张开后工作面能够处于同一圆柱面上，这样三个工作面的下边沿能够与工件的内圆柱面同时配合，更利于抓取工件时的稳定和定位准确；
所述的套筒的下端面为精加工后的平整圆环形端面，在套筒上设有与驱动套筒运动的驱动装置连接的连接结构，套筒自身的升降能够将圆环形或圆筒形工件压装到柱状物件上，当套筒下压时，内部的抓取装置在工件上端面的顶升作用下会沿套筒内表面回缩。
所述的套筒的上端设有空心的端面体，所述的导向孔位于该端面体上，在该端面体与盘形主体之间设有复位弹簧，复位弹簧用于将回缩的抓取装置顶出，便于下一次抓取工件。
所述的复位弹簧外径与所述的套筒内圆柱面直径匹配，并紧贴套筒内圆柱面安装，这样弹簧对其下部的抓取装置的作用力分布更均匀，其盘形主体的滑动更平稳，所述的导杆、直线运动驱动器位于复位弹簧内部。当然该复位弹簧也可以为两个与导杆直径匹配的细一点的弹簧，压装在导杆上，也能起到复位的作用。
所述的固定支撑腿与盘形主体垂直布置，固定支撑腿的外侧面与盘形主体的外圆柱面位于同一圆柱面上，这样能够增大盘形主体与套筒内表面之间的滑动接触面积，使盘形主体的滑动更平稳。
所述的固定支撑腿的外侧面下端设有圆弧形倒角，这样盘形主体装配入套筒的时候更便于导入。
所述的内撑爪整体呈折弯形状，包括靠近里端的直段部分和靠近外端的折弯段部分，转轴位于其直段部分上，所述的内撑爪取工作面位于折弯段的外侧。这样的结构在内撑爪收缩时能够收缩的更靠轴心，便于伸入到工件圆柱形孔内。
所述的直线运动驱动器为气缸。采用气缸作为动力，具有缓冲效果，可以用于抓取抗拉强度较低的物件。
所述的限位部件为拧在导向杆上端的螺母，该螺母既用于导杆的安装，也可用于导杆下行行程的定位。
套筒的侧壁上沿圆周设有数量与内撑机构数量相同的窗口，相邻的窗口之间留有导向条，该导向条的位置与盘形主体下表面的支撑腿位置对应；当盘形主体向上滑动时，支撑腿的外侧面沿导向条的内表面滑动，导向条的宽度大于等于支撑腿的宽度。支撑窗口一方面用于减轻套筒的自重，另一方面可作为观察和检修窗对套筒内部零部件的进行观察和检修。
所述的连接结构为固定在套筒侧壁外部的环形的连接体，该环形的连接体上设有若干个连接螺孔。
工作过程：
白云石环在上料皮带的输送下向抓取和压装机运动，在两侧的导向板的作用下渐渐在上料皮带前端形成一列，最前端的白云石环被定位挡板的阻挡后实现定位，抓取和压装机上的工件移动装置的横向直线模组和竖向直线模组配合运动将机械手移动到最前端的白云石环上方，
①机械手的的三个内撑爪处于收缩状态，可伸入管状工件的内部，支撑腿的外表面下部具有倒角，所以支撑腿也可以伸入管状工件的内部。
②机械手内的气缸的活塞杆向下运动，带动连杆向下运动，三个内撑爪撑开，内撑爪的工作面与物件内表面接触，利用向外撑开的压力和及基于压力产生的摩擦力夹紧物件。
③抓取和压装机上的工件移动装置的横向直线模组和竖向直线模组配合运动将上述机械手的移动到被压装工件的上部，此时白云石环被放置到合适位置后，气缸的活塞杆向上运动，步骤②中的各个部件向相反方向运动，内撑爪收缩松开工件。
④然后机械手的套筒在外部驱动装置的作用下向下运动，套筒下端的工作面顶压住白云石环的上面向下运动，到达设定位置后，套筒退出。本实施例中的被夹持物件是被安装在一个柱状物件上，在套筒下压的过程中，内部的内撑机构会被柱状物件阻碍，将保持不动，由于套筒向下运动产生的相对运动，内撑机构会进入套筒内部，套筒内的复位弹簧受压收缩。套筒的下压完成并在外部驱动装置的作用下升起时，内撑机构在复位弹簧弹力作用下恢复到初始状态。
⑤完成压装后，该机械手重复前面的动作进行第二次抓取，在该机械手重复前面的抓取动作时，第二个机械手在同步运动到工作平台中部的压装完成的工件上部，同步抓取出压装完成的工件。然后随着第一机械手重复上述③-④动作的同时，第二个机械手将压装完成的工件放置到下料皮带上。下料皮带为间隙运动，下料皮带上的物料整理气缸将压装后的工件横向排队整理，实现一行一行的下料输送。

Claims (9)

1.一种金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，包括沿直线布置的上料皮带、下料皮带和位于两个皮带之间的抓取和压装机，其特征是：
所述的抓取和压装机包括一个工作平台，该工作平台安装在四个支腿上；
在工作平台的中间安装有成型模的下模组件，工作平台的下方设有顶升液压缸或气缸能够驱动工作平台位于工作平台中部的成型模的下模组件的升降；
在工作平台的侧面安装有工件移动装置，该工件移动装置包括竖向升降直线模组和横向平移直线模组，所述的竖向升降直线模组的固定部件安装在工作平台上，竖向升降直线模组的移动部件与横向平移直线模组的固定部件连接，并驱动横向直线平移模组的升降；横向直线平移模组的移动部件的运行方向与抓取和压装机的布置方向相同，横向直线平移模组的移动部件上连接有抓压一体化的机械手；
该机械手包括外部的圆柱形套筒和安装在套筒内的抓取装置，
所述的抓取装置包括有
与套筒的内圆柱面直径匹配的盘形主体、
设置在盘形主体的下表面圆周边沿上并均布的至少三个同样的内撑机构、
安装在盘形主体上表面中部并穿过盘形主体至其下表面并与内撑机构连接的伸缩式直线运动驱动器；
该直线运动驱动器的活动部件的运行方向与盘形主体的轴向相同，该盘形主体套装在所述套筒内部，并能够沿套筒内表面滑动；在盘形主体上表面还固定连接有不少于两个与套筒轴向平行的导杆，该每个导杆上端穿出设置在套筒上部的导向孔，在每个导杆穿出的部分安装有尺寸大于导向孔尺寸的的限位部件，每个限位部件的安装高度相同；
所述的内撑机构包括位于盘形主体的下表面边沿垂直凸出的固定支撑腿、中部通过转轴安装在该支撑腿下端的杠杆式内撑爪，两端通过铰轴连接内撑爪里端和直线运动驱动器的活动部件之间的连杆，该内撑爪的外端设有内撑爪取工作面，每个内撑爪的内撑爪取工作面为相同的圆柱面；
所述的套筒的下端面为精加工后的平整圆环形端面，该部分为成型模的上模，在套筒上设有外接驱动装置的连接结构。
2.根据权利要求1所述的金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，其特征是：所述的上料皮带上设有沿物料运行方向逐渐收窄的导料板，导料板前端设有定位挡板；所述的下料皮带靠近抓取和压装机的一端设有横向的物料整理气缸。
3.根据权利要求1所述的金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，其特征是：所述的竖向升降直线模组为两个，分别并平行的分布在机架上部一侧的两个支撑柱体外侧，两个竖向升降直线模组的固定部件之间连接有上下两个横梁，形成方形的移动装置框架，下部的横梁与工作平台的侧面固定连接；在下部横梁上还设有一个电机驱动的摆动式清扫器，该清扫器的清扫头的清扫范围覆盖平台中部的成型模的下模组件处。
4.根据权利要求1所述的金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，其特征是：所述的横向直线平移模组的移动部件为一个横向长板，在该横向长板上连接有两个抓压一体化的机械手，两个机械手分别位于横向长板的两端。
5.根据权利要求1所述的金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，其特征是：所述的套筒的上端设有空心的端面体，所述的导向孔位于该端面体上，在该端面体与盘形主体之间设有复位弹簧；所述的复位弹簧外径与所述的套筒内圆柱面直径匹配，并紧贴套筒内圆柱面安装，所述的导杆、直线运动驱动器位于复位弹簧内部。
6.根据权利要求1所述的金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，其特征是：所述的固定支撑腿的外侧面与盘形主体的外圆柱面位于同一圆柱面上；所述的固定支撑腿的外侧面下端设有圆弧形倒角。
7.根据权利要求1所述的金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，其特征是：所述的内撑爪整体呈折弯形状，包括靠近里端的直段部分和靠近外端的折弯段部分，转轴位于其直段部分上，所述的内撑爪取工作面位于折弯段的外侧；所述的直线运动驱动器为气缸，或者为液压缸，或者为电动推杆。
8.根据权利要求1所述的金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，其特征是：所述的限位部件为拧在导向杆上端的螺母。
9.根据权利要求1所述的金刚石用叶蜡石块生产的抓装成套设备，其特征是：套筒的侧壁上沿圆周设有数量与内撑机构数量相同的窗口，相邻的窗口之间留有导向条，该导向条的位置与盘形主体下表面的支撑腿位置对应；当盘形主体向上滑动时，支撑腿的外侧面沿导向条的内表面滑动；所述的连接结构为固定在套筒侧壁外部的环形的连接体，该环形的连接体上设有若干个连接螺孔。
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