CN107414298B - 一种多工位自动取放夹具的装置和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产自动化设备技术领域，提供了一种多工位自动取放夹具的装置和使用方法。装置包括平台、至少两个夹具座、二轴机械轨道、夹具机械手、一个或者多个带激光焊接器的机械臂、摄像头和处理器，二轴机械轨道的中心转轴与设置在平台中部的步进电机连接，夹具机械手设置在二轴机械轨道上；至少两个夹具座设置在平台的边缘位置；机械臂用于控制对应激光焊接器完成夹具机械手所携带夹具上的待焊接对象；摄像头固定在平台上或者固定在机械臂上，用于识别夹具机械手所托运过来夹具上所固定的待焊接对象。本发明采用环形多工位布局，配合二轴机械轨道的旋转、移动夹具机械手，实现任意工位夹具的灵活取放和定位，提高了加工效率。

Description

一种多工位自动取放夹具的装置和使用方法

【技术领域】

本发明涉及生产自动化设备技术领域，特别是涉及一种多工位自动取放夹具的装置和使用方法。

【背景技术】

目前自动化生产线中夹具的取放、移动、定位、锁紧都是依靠夹具的输送、定位、锁紧结构等来实现。如图1所示，为现有的激光焊接装置的结构示意图，从图中可以看到由于精密器件的焊接必须误差在um级的加工装置上进行，因此，类似图1所示的加工台是无法像常规的流水线方式完成的，但是，从图1中不难发现其工作流程实现中仅支持单一操作人员配装单一的待焊接组件，这对于本身占地面积就较大的加工装置来说，空间和时间利用率上都是很低的，因此，如何能够改善现有技术中加工装置对于空间利用和加工效率上提高，是目前亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是如何能够改善现有技术中加工装置对于空间利用率低和加工效率低的问题。

本发明进一步要解决的技术问题是如何改善夹具机械手在长期使用过程中可能带来水平方向上的机械偏差，即完成夹具机械手上直线导杆和夹具导孔耦合过程中，可能存在的耦合偏差。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种多工位自动取放夹具的装置，包括平台、至少两个夹具座、二轴机械轨道、夹具机械手、一个或者多个带激光焊接器的机械臂、摄像头和处理器，其中：

所述二轴机械轨道的中心转轴与设置在所述平台中部的步进电机连接，所述夹具机械手设置在所述二轴机械轨道上，并能够沿所述二轴机械轨道水平移动；

所述至少两个夹具座设置在平台的边缘位置，其中，夹具机械手的直线导杆与夹具座上夹具的导孔位于同一水平面上；

所述机械臂用于控制对应激光焊接器完成夹具机械手所携带夹具上的待焊接对象；并且，机械臂具有在竖直方向上移动的功能；

所述摄像头固定在平台上或者固定在所述机械臂上，用于识别夹具机械手所托运过来夹具上所固定的待焊接对象；

所述处理器用于获取摄像头所采集的待焊接对象图片信息，并通过与自身维护的焊接对象信息库匹配，找到与所述图片信息匹配的焊接对象信息，并控制所述机械臂、激光焊接器、二轴机械轨道和夹具机械手完成焊接工作。

优选的，所述夹具机械手包括底座、至少两条直线导杆和电磁铁；其中，所述至少两条直线导杆水平固定在所述底座侧面，并且，所述电磁铁位于用于固定所述直线导杆的底座的侧面上；

所述底座通过螺丝固定在所述二轴机械轨道的滑块上，所述滑块与二轴机械轨道内的传送带连接，所述传送带由设置在所述二轴机械轨道端部的步进电机带动工作。

优选的，夹具座上设置有与所述夹具机械手中至少两条直线导杆相对称的直线导杆，其中，相对称的包括直线导杆的位置和数量；所述夹具座上位于自身设置直线导杆的侧面上还设置有电磁铁。

优选的，所述夹具包括底座和夹槽，所述底座上设置有导孔，并且与两侧导孔的端部相对应的底座端面上设置具有磁吸附能力的面板，分别用于被所述夹具机械手上的电磁铁吸附或者被所述夹具座上的电磁铁吸附；

其中，所述导孔为通孔，并且用于插入同一导孔的夹具机械手侧直线导杆和夹具座侧直线导杆的长度分别设定为一长和一短；与所述导孔相邻的另一导孔的夹具机械手侧直线导杆和夹具座侧直线导杆的长度分别设定为一短和一长。

优选的，所述夹具机械手的两侧均设置有直线导杆，其中，夹具机械手的直线导杆与所述夹具机械手在二轴机械轨道上移动的方向平行。

优选的，所述夹具机械手的底座包括上底座和下底座，上底座上固定有所述至少两条直线导杆和电磁铁；

所述下底座通过螺丝固定在所述二轴机械轨道的滑块上，所述滑块与二轴机械轨道内的传送带连接，所述传送带由设置在所述二轴机械轨道端部的步进电机带动工作。

第二方面，本发明提供了一种多工位自动取放夹具的使用方法，包括第一方面所述的多工位自动取放夹具的装置，以及对应各夹具设置的触发器和指示灯，具体的：

所述触发器和指示灯分别与所述处理器相连；

用户在完成向其对应的夹具座放置固定好待焊接器件的夹具时，启动触发器，对应所述待焊接器件的指示灯显示等待焊接状态；

所述处理器根据触发器确认当前等待夹具机械手获取夹具并完成焊接的夹具座位置编号；

根据接收到触发器的触发信号的先后顺序，控制所述二轴机械轨道旋转，使得轨道朝向对准目标夹具座；控制所述二轴机械轨道上的步进电机，通过传送带带动机械臂朝目标夹具座移动，并在完成机械臂的直线导杆与夹具上的导孔耦合后，使用机械臂上的电磁铁吸附住所述夹具，并移动到二轴机械轨道中间区域完成激光焊接工序。

优选的，在所述机械臂的两侧都设置有直线导杆时，则所述使用方法还包括：

处理器确定当前完成完结任务后待归位的焊接对象所对应的夹具座位置编号，并获取下一个焊机任务中待焊接对象所在的夹具座位置编号；其中，夹具座的位置编号是通过自然数编排的；

计算两个夹具座位置编号的差值，若其位置编号差值小于等于夹具座总数的1/2，则依旧用当前返还待归位的焊接对象侧的直线导杆，作为抓取下一个焊机任务中待焊接对象的直线导杆；

若其位置编号差值大于夹具座总数的1/2，则切换用当前返还待归位的焊接对象侧的反面侧的直线导杆，作为抓取下一个焊机任务中待焊接对象的直线导杆。

第三方面，本发明还提供了一种多工位自动取放夹具的使用方法，包括第一方面所述的多工位自动取放夹具的装置，其中，所述夹具机械手和夹具座上设置有直线导杆侧面上均各自设置有电磁铁，所述夹具座上的直线导杆中还设置有红外感光波导，夹具座中还设置有与所述红外感光波导耦合的第一红外传感器，以及光出口位于固定夹具后的位于夹具座的被遮挡面上的第二红外传感器，具体的：

用户在完成夹具上待焊接器件的固定，并放置到对应的夹具座时，夹具座的第一红外传感器检测到夹具座上的直线导杆端部没有遮挡，并且，第二红外传感器检测到夹具进入可吸附距离，则处理器启动夹具座上的电磁铁完成夹具的固定；

所述处理器还用于在所述机械手上的直线导杆伸进夹具的导孔内预设深度时，根据对应夹具所在的夹具座上的直线导杆中的红外检测信号，确定机械手已经进入预设距离；切换当前电磁铁工作主体，由机械手启动电磁铁-相应夹具座关闭电磁铁状态切换为机械手关闭电磁铁-相应夹具座打开电磁铁状态，或者由机械手关闭电磁铁-相应夹具座启动电磁铁状态切换为机械手启动电磁铁-相应夹具座关闭电磁铁状态。

优选的，所述夹具机械手的直线导杆上设置有红外感光波导，所述夹具机械手中设置有红外接收传感器，具体的：

所述夹具机械手向目标夹具座移动时，启动所述红外接收传感器；其中，所述红外接收传感器用于接收从目标夹具座上的直线导杆中发射出来的红外光信号；

所述处理器根据检测到的所述红外光信号，微调所述二轴机械轨道的旋转角度，使得所述夹具机械手的直线导杆与目标夹具上的导孔精准耦合。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

传统的激光焊接装置都是单工位的，即仅支持一个加工人员配装待焊接对象，在具有多激光焊接器的高效率焊接环境下，加工人员的配装速率制约了产出效率。本发明由于采用环形多工位布局，配合二轴机械轨道的旋转、移动夹具机械手，实现任意工位夹具的灵活取放和定位，使自动化设备适应性更好，自动化程度更高，定位灵活，结构简单。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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它的附图。

图1是本发明提供的现有技术中的一种激光焊接装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具机械手主视图；

图4是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具机械手正视图；

图5是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具机械手左视图；

图6是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具机械手仰视图；

图7是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具主视图；

图8是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具正视图；

图9是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具左视图；

图10是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具座主视图；

图11是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具座左视图；

图12是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具座正视图；

图13是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置中的夹具座俯视图；

图14是本发明实施例提供的一种多工位自动取放夹具的装置的控制方法流程图；

图15是本发明实施例提供的另一种多工位自动取放夹具的装置的控制方法流程图；

图16是本发明实施例提供的另一种多工位自动取放夹具的装置的控制方法流程图。

【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。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

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。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种多工位自动取放夹具的装置，如图2所示，包括平台1、至少两个夹具座2、二轴机械轨道3、夹具机械手4、一个或者多个带激光焊接器51的机械臂5、摄像头6和处理器(所述处理器位于平台1下面的装置中，未在图2中示出)，图2所示的为采用摄像头6和激光焊接器51共用光路的结构，即激光器的出光口和摄像头的采光口是复用的。当然，作为本发明实施例的组成结构之一，所述采用摄像头6和激光器51也可以采用具有独立光口的器件，在此不再赘述。在所述装置中，还包括：

所述二轴机械轨道3的中心转轴与设置在所述平台1中部的步进电机连接，所述夹具机械手4设置在所述二轴机械轨道3上，并能够沿所述二轴机械轨道3水平移动。

其中，所述机械手4通常是靠固定在所述二轴机械轨道3的滑块上，并且，所述滑块中心螺纹(即螺孔)与贯穿所述二轴机械轨道3的螺杆耦合，则所述步进电机带动所述螺杆顺时针或者逆时针旋转，并能对所述滑块产生沿二轴机械轨道3径向上的前后移动。当然，实际实现时除了上述龙螺杆和螺孔实现夹具机械手运动所需动力外，还可以采用链条、传送带等等形式。

所述至少两个夹具座2设置在平台1的边缘位置，其中，夹具机械手4的直线导杆与夹具座2上夹具的导孔位于同一水平面上；

所述机械臂5用于控制对应激光焊接器51完成夹具机械手4所携带夹具上的待焊接对象的焊接；并且，机械臂5具有在竖直方向上移动的功能；

所述摄像头6固定在平台1上或者固定在所述机械臂5上，用于识别夹具机械手4所托运过来夹具上所固定的待焊接对象；

如图2所示，所述摄像头6是被固定在所述机械臂5上的。

所述处理器用于获取摄像头6所采集的待焊接对象图片信息，并通过与自身维护的焊接对象信息库匹配，找到与所述图片信息匹配的焊接对象信息，并控制所述机械臂5、激光焊接器51、二轴机械轨道3和夹具机械手4完成焊接工作。

传统的激光焊接装置都是单工位的，即仅支持一个加工人员配装待焊接对象，在具有多激光焊接器的高效率焊接环境下，加工人员的配装速率制约了产出效率。本发明实施例由于采用环形多工位布局，配合二轴机械轨道的旋转、移动夹具机械手，实现任意工位夹具的灵活取放和定位(如图2所示可以增加到6个工位)，使自动化设备适应性更好，自动化程度更高，定位灵活，结构简单。

在本发明实施例中，提供了一种优选的夹具机械手4的实现方案，如图3-图6，所述夹具机械手4包括底座41、至少两条直线导杆42和电磁铁43；其中，所述至少两条直线导杆42水平固定在所述底座41侧面，并且，所述电磁铁43位于用于固定所述直线导杆42的底座41的侧面上；

所述底座41通过螺丝固定在所述二轴机械轨道3的滑块上，所述滑块与二轴机械轨道3内的传送带连接，所述传送带由设置在所述二轴机械轨道3端部的步进电机带动工作。

对应于上述夹具机械手4的实现结构，本发明实施例还对应提供了夹具座2的实现结构，如图10-图13所示，夹具座2上设置有与所述夹具机械手4中至少两条直线导杆42相对称的直线导杆22，其中，相对称的包括直线导杆42的位置和数量；所述夹具座2上位于自身设置直线导杆42的侧面上还设置有电磁铁23。

如图7-图9所示，本发明实施例配套与夹具机械手和夹具座而设置的夹具7结构表现为，所述夹具7包括底座71和夹槽72，所述底座71上设置有导孔73，并且与两侧导孔的端部相对应的底座71端面上设置具有磁吸附能力的面板74，分别用于被所述夹具机械手4上的电磁铁43吸附或者被所述夹具座2上的电磁铁23吸附；

其中，所述导孔73为通孔，并且用于插入同一导孔的夹具机械手4侧直线导杆42和夹具座2侧直线导杆22的长度分别设定为一长和一短；与所述导孔相邻的另一导孔的夹具机械手4侧直线导杆42和夹具座2侧直线导杆22的长度分别设定为一短和一长。在本发明实施例中，如图10所示的两根导杆22也可以制作成相同长度的，但是，发明人在实验过程中发现，制作成具有长短差异的方式，可以实现长导杆发挥承载夹具受力均匀的目的，并利用短导杆发挥将夹具固定在一个面上的目的，对于夹具的固定稳定性来说高于长短一致的实现方案。

如图3-图6所示，在本发明实施中，所述夹具机械手4的两侧均设置有直线导杆42，其中，所述直线导杆42与所述夹具机械手4在二轴机械轨道3上移动的方向平行。

为了进一步提高操控的灵活性，结合本发明实施例还存在一种优选的实现方案，具体的，所述夹具机械手4的底座41包括上底座41和下底座41，上底座41上固定有所述至少两条直线导杆42和电磁铁43；

所述下底座41通过螺丝固定在所述二轴机械轨道3的滑块上，所述滑块与二轴机械轨道3内的传送带连接，所述传送带由设置在所述二轴机械轨道3端部的步进电机带动工作。

实施例2：

本发明实施例除了提供如实施例1所述的一种多工位自动取放夹具外，还通过本发明实施例提供一种多工位自动取放夹具的使用方法，本发明实施例所设计的装置可以借鉴实施例1中相关结构内容描述，在此不再赘述。另外，在本发明实施例中还包括，对应各夹具设置的触发器和指示灯，所述触发器和指示灯分别与所述处理器相连，如图14所示，包括以下执行步骤：

在步骤201中，用户在完成向其对应的夹具座2放置固定好待焊接器件的夹具时，启动触发器，对应所述待焊接器件的指示灯显示等待焊接状态。

在步骤202中，所述处理器根据触发器确认当前等待夹具机械手4获取夹具并完成焊接的夹具座2位置编号。

在步骤203中，根据接收到触发器的触发信号的先后顺序，控制所述二轴机械轨道3旋转，使得轨道朝向对准目标夹具座2；控制所述二轴机械轨道3上的步进电机，通过传送带或者螺杆带动机械臂5朝目标夹具座2移动，并在完成机械臂5的直线导杆42与夹具上的导孔耦合后，使用机械臂5上的电磁铁43吸附住所述夹具，并移动到二轴机械轨道3中间区域完成激光焊接工序。

传统的激光焊接装置都是单工位的，即仅支持一个加工人员配装待焊接对象，在具有多激光焊接器的高效率焊接环境下，加工人员的配装速率制约了产出效率。本发明实施例由于采用环形多工位布局，配合二轴机械轨道的旋转、移动夹具机械手，实现任意工位夹具的灵活取放和定位(如图2所示可以增加到6个工位)，使自动化设备适应性更好，自动化程度更高，定位灵活，结构简单。进一步的，本发明实施例中还引入了触发器和指示灯配合工位，使得整个多工位自动取放夹具的装置的使用更为的便捷。

在本发明实施例中，由于不同工位的人员可能会因为组装组件并固定上夹具的时间有快慢，可能会发生相邻时间内多个工位上的待焊接对象固定完成，此时，为了提高工作人员对于进度的把握，优选的是所述指示灯为数字灯或者包含有对应夹具座数量灯泡的指示灯，并且，每一个夹具座都会配置相应一套指示灯，从而给各工位上的工作人员显示当前队列中排列待焊接的对象的个数，使得工作人员能够有计划的安排配装进度。

基于实施例1中给予的一种扩展的夹具机械臂的结构，其中，在所述机械臂4的两侧都设置有直线导杆42时，如图15所示，则所述使用方法还包括：

在步骤301中，处理器确定当前完成完结任务后待归位的焊接对象所对应的夹具座2位置编号，并获取下一个焊机任务中待焊接对象所在的夹具座2位置编号；其中，夹具座2的位置编号是通过自然数编排的。

在步骤302中，计算两个夹具座2位置编号的差值，若其位置编号差值小于等于夹具座2总数的1/2，则依旧用当前返还待归位的焊接对象侧的直线导杆42，作为抓取下一个焊机任务中待焊接对象的直线导杆42。

在步骤303中，若其位置编号差值大于夹具座2总数的1/2，则切换用当前返还待归位的焊接对象侧的反面侧的直线导杆42，作为抓取下一个焊机任务中待焊接对象的直线导杆42。

上述扩展的实现方案，能够避免轨道上夹具机械手单侧获取夹具方案中，夹具机械手在连续的获取不同夹具座上的夹具时，可能存在的效率降低问题，例如：在只有两个工作人员，且使用了对端的两个工位情况下，夹具机械手每次取下、焊接并还原一夹具后，都需要旋转180°才能取下对端工位的夹具，从而造成加工效率上的降低。而上述扩展方案，采用了直线导杆在夹具机械手上双头布局的设置，能够极大的提高加工效率。接着上面例子说，在上述扩展方案中，对于只使用了对端的两个工位的工人加工的情况，夹具机械手每次取下、焊接并还原一夹具后，无需再旋转角度，只需要使用夹具机械手的另一侧的直线导杆便能取下位于对端夹具座上的待焊接对象。

实施例3：

基于本发明实施例1所提出的装置，除了存在如实施例2所述的应用场景下的使用方法外，本发明还提供另一种应用场景下的使用方法，其中，所述夹具机械手4和夹具座2上设置有直线导杆侧面上均各自设置有电磁铁43，所述夹具座2上的直线导杆22中还设置有红外感光波导，夹具座2中还设置有与所述红外感光波导耦合的第一红外传感器，以及光出口位于固定夹具后的位于夹具座2的被遮挡面上的第二红外传感器，如图16所示，所述方法包括：

在步骤401中，用户在完成夹具上待焊接器件的固定，并放置到对应的夹具座2时，夹具座2的第一红外传感器检测到夹具座2上的直线导杆42端部没有遮挡，并且，第二红外传感器检测到夹具进入可吸附距离，则处理器启动夹具座2上的电磁铁43完成夹具的固定；

在步骤402中，所述处理器还用于在所述机械手上的直线导杆42伸进夹具的导孔内预设深度时，根据对应夹具所在的夹具座2上的直线导杆42中的红外检测信号，确定机械手已经进入预设距离；

在步骤403中，切换当前电磁铁43工作主体，由机械手启动电磁铁-相应夹具座2关闭电磁铁43状态切换为机械手关闭电磁铁-相应夹具座2打开电磁铁43状态，或者由机械手关闭电磁铁-相应夹具座2启动电磁铁43状态切换为机械手启动电磁铁-相应夹具座2关闭电磁铁43状态。

在本发明实施例诸多实现方式中，除了可以采用在直线导杆22中设置有红外感光波导，并在夹具座2内部设置有与所述红外感光波导耦合的第一红外传感方式外，还可以直接在直线导杆22的端部设置红外传感器来完成本发明实施例对于直线导杆22和直线导杆42之间距离的检测。两种方式也存在各自的优劣，对于设置红外感光波导的方式，能够降低对于直线导杆22径长的设计要求(即可以减小直线导杆22的直径)，从而可以适应整个装置小型化的要求，尤其是在夹具自身体积和自重相对较小时；而对于直线导杆22的端部设置红外传感器来说，可以简化直线导杆22的加工难度，使用相对较低功率的红外激光器便能满足检测需求。

结合本发明实施例，还存在一种优选的实现方案，具体的，所述夹具机械手4的直线导杆42上设置有红外感光波导，所述夹具机械手4中设置有红外接收传感器，具体的：

所述夹具机械手4向目标夹具座2移动时，启动所述红外接收传感器；其中，所述红外接收传感器用于接收从目标夹具座2上的直线导杆42中发射出来的红外光信号；

所述处理器根据检测到的所述红外光信号，微调所述二轴机械轨道3的旋转角度，使得所述夹具机械手4的直线导杆42与目标夹具上的导孔精准耦合。

利用本发明实施例所提出的在直线导杆中设置红外检测模块，可以改变夹具机械手的控制方式，并提高夹具机械手的控制效率。具体的，在采用本发明实施例所提出的红外检测方式之外，本发明实施例对于夹具机械手的控制是通过程序编程，设定二轴机械轨道3的旋转方向和旋转角度，以及二轴机械轨道3上的步进电机旋转角度和旋转周数来完成的，即每朝一方向旋转二轴机械轨道3到一预设角度，并且，控制二轴机械轨道3上的步进电机向确定转向(包括顺时针和逆时针)旋转指定圈数，便能将夹具机械手4移动到平台1上的指定位置。然而，这种方式缺少一种反馈和校准机制，即机械之间的误差在经过多轮操作后，可能会造成一种累积误差，从而影响正常的工作。而且，通常情况下这种方式中夹具机械手的移动速度是根据编程设定的，为了保证运行的稳定性是不能轻易调整的。

而发明实施例所提出的利用红外检测的方式，实现夹具机械手4和夹具座2之间距离的确定，可以只关注夹具机械手4和夹具座2之间距离快达到预设值时，降低夹具机械手4的移动速度，而在达到预设值之前则可以快速的移动夹具机械手4，并且，该速度可以由处理器确定当前处于队列中待焊接的对象个数调整达到预设值之前夹具机械手4的移动速度。

两种方式一对比，本发明实施例所提出的对于夹具机械手4移动速度上动态调整的实现方式，虽然能够提高装置对于复杂工作环境的适应成都，但是由于夹具机械手4的速度可调以及会带来的急停，一定程度上会夹具器械的磨损。相比较而言，通过编程方式设置固定的速度曲线可以增加器械的寿命，但是，也带来了操作灵活性上的降低。

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)

1.一种多工位自动取放夹具的装置，其特征在于，包括平台、至少两个夹具座、二轴机械轨道、夹具机械手、一个或者多个带激光焊接器的机械臂、摄像头和处理器，其中：

所述二轴机械轨道的中心转轴与设置在所述平台中部的步进电机连接，所述夹具机械手设置在所述二轴机械轨道上，并能够沿所述二轴机械轨道水平移动；

所述至少两个夹具座设置在平台的边缘位置，其中，夹具机械手的直线导杆与夹具座上夹具的导孔位于同一水平面上；

所述机械臂用于控制对应激光焊接器完成夹具机械手所携带夹具上的待焊接对象的焊接；并且，机械臂具有在竖直方向上移动的功能；

所述摄像头固定在平台上或者固定在所述机械臂上，用于识别夹具机械手所托运过来夹具上所固定的待焊接对象；

所述处理器用于获取摄像头所采集的待焊接对象图片信息，并通过与自身维护的焊接对象信息库匹配，找到与所述图片信息匹配的焊接对象信息，并控制所述机械臂、激光焊接器、二轴机械轨道和夹具机械手完成焊接工作。

2.根据权利要求1所述的多工位自动取放夹具的装置，其特征在于，所述夹具机械手包括底座、至少两条直线导杆和电磁铁；其中，所述至少两条直线导杆水平固定在所述底座侧面，并且，所述电磁铁位于用于固定所述直线导杆的底座的侧面上；

所述底座通过螺丝固定在所述二轴机械轨道的滑块上，所述滑块与二轴机械轨道内的传送带连接，所述传送带由设置在所述二轴机械轨道端部的步进电机带动工作。

3.根据权利要求2所述的多工位自动取放夹具的装置，其特征在于，夹具座上设置有与所述夹具机械手中至少两条直线导杆相对称的直线导杆，其中，相对称的包括直线导杆的位置和数量；所述夹具座上位于自身设置直线导杆的侧面上还设置有电磁铁。

4.根据权利要求1-3任一所述的多工位自动取放夹具的装置，其特征在于，所述夹具包括底座和夹槽，所述底座上设置有导孔，并且与两侧导孔的端部相对应的底座端面上设置具有磁吸附能力的面板，分别用于被所述夹具机械手上的电磁铁吸附或者被所述夹具座上的电磁铁吸附；

其中，所述导孔为通孔，并且用于插入同一导孔的夹具机械手侧直线导杆和夹具座侧直线导杆的长度分别设定为一长和一短；与所述导孔相邻的另一导孔的夹具机械手侧直线导杆和夹具座侧直线导杆的长度分别设定为一短和一长。

5.根据权利要求1-3任一所述的多工位自动取放夹具的装置，其特征在于，所述夹具机械手的两侧均设置有直线导杆，其中，夹具机械手的直线导杆与所述夹具机械手在二轴机械轨道上移动的方向平行。

6.根据权利要求2或3所述的多工位自动取放夹具的装置，其特征在于，所述夹具机械手的底座包括上底座和下底座，上底座上固定有所述至少两条直线导杆和电磁铁；

所述下底座通过螺丝固定在所述二轴机械轨道的滑块上，所述滑块与二轴机械轨道内的传送带连接，所述传送带由设置在所述二轴机械轨道端部的步进电机带动工作。

7.一种多工位自动取放夹具的使用方法，其特征在于，包括如权利要求1-4任一所述的多工位自动取放夹具的装置，以及对应各夹具设置的触发器和指示灯，具体的：

所述触发器和指示灯分别与所述处理器相连；

用户在完成向其对应的夹具座放置固定好待焊接器件的夹具时，启动触发器，对应所述待焊接器件的指示灯显示等待焊接状态；

所述处理器根据触发器确认当前等待夹具机械手获取夹具并完成焊接的夹具座位置编号；

根据接收到触发器的触发信号的先后顺序，控制所述二轴机械轨道旋转，使得轨道朝向对准目标夹具座；控制所述二轴机械轨道上的步进电机，通过传送带带动机械臂朝目标夹具座移动，并在完成机械臂的直线导杆与夹具上的导孔耦合后，使用机械臂上的电磁铁吸附住所述夹具，并移动到二轴机械轨道中间区域完成激光焊接工序。

8.根据权利要求7所述的多工位自动取放夹具的使用方法，其特征在于，在所述机械臂的两侧都设置有直线导杆时，则所述使用方法还包括：

处理器确定当前完成完结任务后待归位的焊接对象所对应的夹具座位置编号，并获取下一个焊机任务中待焊接对象所在的夹具座位置编号；其中，夹具座的位置编号是通过自然数编排的；

计算两个夹具座位置编号的差值，若其位置编号差值小于等于夹具座总数的1/2，则依旧用当前返还待归位的焊接对象侧的直线导杆，作为抓取下一个焊机任务中待焊接对象的直线导杆；

若其位置编号差值大于夹具座总数的1/2，则切换用当前返还待归位的焊接对象侧的反面侧的直线导杆，作为抓取下一个焊机任务中待焊接对象的直线导杆。

9.一种多工位自动取放夹具的使用方法，其特征在于，包括如权利要求1-4任一所述的多工位自动取放夹具的装置，其中，所述夹具机械手和夹具座上设置有直线导杆侧面上均各自设置有电磁铁，所述夹具座上的直线导杆中还设置有红外感光波导，夹具座中还设置有与所述红外感光波导耦合的第一红外传感器，以及光出口位于固定夹具后的位于夹具座的被遮挡面上的第二红外传感器，具体的：

用户在完成夹具上待焊接器件的固定，并放置到对应的夹具座时，夹具座的第一红外传感器检测到夹具座上的直线导杆端部没有遮挡，并且，第二红外传感器检测到夹具进入可吸附距离，则处理器启动夹具座上的电磁铁完成夹具的固定；

所述处理器还用于在所述机械手上的直线导杆伸进夹具的导孔内预设深度时，根据对应夹具所在的夹具座上的直线导杆中的红外检测信号，确定机械手已经进入预设距离；切换当前电磁铁工作主体，由机械手启动电磁铁-相应夹具座关闭电磁铁状态切换为机械手关闭电磁铁-相应夹具座打开电磁铁状态，或者由机械手关闭电磁铁-相应夹具座启动电磁铁状态切换为机械手启动电磁铁-相应夹具座关闭电磁铁状态。

10.根据权利要求9所述的多工位自动取放夹具的使用方法，其特征在于，所述夹具机械手的直线导杆上设置有红外感光波导，所述夹具机械手中设置有红外接收传感器，具体的：

所述夹具机械手向目标夹具座移动时，启动所述红外接收传感器；其中，所述红外接收传感器用于接收从目标夹具座上的直线导杆中发射出来的红外光信号；

所述处理器根据检测到的所述红外光信号，微调所述二轴机械轨道的旋转角度，使得所述夹具机械手的直线导杆与目标夹具上的导孔精准耦合。