CN107434165A - 一种碳纤维复合材料生产线的自动转运装置及其转运方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳纤维复合材料生产线的自动转运装置及其转运方法，该碳纤维复合材料生产线的自动转运装置包括行走机构、水平移动轨道、真空吸盘组和翻转工作台；行走机构包括行走底座和机器人；行走底座在水平移动轨道上行走，机器人固定在行走底座上，机器人的自由端安装真空吸盘组，真空吸盘组包括吸盘支架，吸盘支架分成若干列，每列安装至少一个真空吸盘，机器人带动吸盘支架水平方向和竖直方向移动。该碳纤维复合材料生产线的自动转运装置及其转运方法实现对零件的上下两面的夹紧并进行上下翻转，灵活性强，保证材料翻转后的平稳性，提高翻转精度，减少翻转和转运所需时间，有效提高碳纤维复合材料生产线的生产效率。

Description

一种碳纤维复合材料生产线的自动转运装置及其转运方法

技术领域

本发明涉及一种碳纤维复合材料生产线的自动转运装置及其转运方法，属于机械自动化设备技术领域。

背景技术

随着科技的进步，各种碳纤维材料不断涌现，光是在汽车上，内饰、整体框架、燃料罐、座椅加热垫、轮毂、碳纤维汽车方向盘、碳纤维汽车行李箱盖等都可以用碳纤维来制作。碳纤维覆盖了很多行业，而且还在不断扩张中。它给我们的生活带来了更有品质的生活，给我们提供了更舒适、更安全的环境。

碳纤维复合材料生产在生产的过程中，工件需要从一道工序转运到另一道工序，且转运的过程中下一道工序对工件的不同面进行加工，这样就需要对工件进行翻转，以适应不同面的加工，然而工件的有些表面已经加工过就不适宜机械手夹具对其进行夹取，以防止对已加工的表面进行破坏。

公布号为CN103803324A的中国专利公开了一种板材翻转装置及其翻转方法，包括支座架、承料台、升降装置、吸盘转座、吸盘架、吸盘、水平移动装置，所述升降装置和水平移动装置分别驱动所述吸盘转座竖直和水平运动，所述吸盘转座连接所述吸盘架，所述吸盘架上连接所述吸盘，所述吸盘在静止时保持在吸盘架顶部。它是利用吸盘和工件吸附后重心位置相对于吸盘转座偏心的特点，来实现对工件的180度翻转。该装置存在以下的一些问题：一、该板材翻转装置的承料台为两平行的支架，使得翻转后放置于其上的材料不够平稳；二、该板材翻转装置依靠偏心和重心的作用，通过升降装置和吸盘转座的配合实现材料的翻转，翻转误差大，效率低，装置间的协调繁琐。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种碳纤维复合材料生产线的自动转运装置及其转运方法，该碳纤维复合材料生产线的自动转运装置及其转运方法实现机械手对零件的上下两面夹取并进行上下翻转，灵活性强，保证材料翻转后的平稳性，提高翻转精度，减少翻转和转运所需时间，有效提高碳纤维复合材料生产线的生产效率。

本发明的技术方案如下：

一种碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其特征在于：包括行走机构、水平移动轨道、真空吸盘组和翻转工作台；行走机构包括行走底座和机器人；行走底座在水平移动轨道上行走，机器人固定在行走底座上，机器人的自由端安装真空吸盘组，真空吸盘组包括吸盘支架，吸盘支架分成若干列，每列安装至少一个真空吸盘，机器人带动吸盘支架水平方向和竖直方向移动；翻转工作台是一种自动翻转装置。

1、所述自动翻转装置包括，包括减速电机、联轴器、转动轴、机械手夹具、夹紧气缸，所述减速电机通过联轴器和转动轴驱动机械手实现翻转。

2、所诉机械手包括上压臂和下压臂，上压臂和下压臂之间的间隙大于零件的厚度，夹紧气缸是一种膜片式气缸，设置在上压臂和下压臂之间。

3、所述真空吸盘的吸嘴以吸盘支架为对称轴上下对称设置。

4、所述行走底座包括驱动机构以及检测实时位置的传感器，所述驱动机构驱动行走底座在水平移动轨道上行走。

5、所述驱动机构是伺服电机；所述传感器是一种与伺服电机相连接的编码器。

6、所述水平移动轨道设置有编码器的校正装置，所述校正装置是为作为编码器的零位的机械挡块。

8、所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，还包括存储装置，存储装置存储机器人的动作和停留位置等参数、接受传感器的反馈信息并且控制机器人的动作。

9、所述机器人包括依次顺序连接的转盘、第一机械臂、第二机械臂和旋转关节，转盘设置于行走底座上，第一机械臂下端与转盘转动副连接，第一机械臂上端与第二机械臂一端转动副连接，第二机械臂另一端与旋转关节固定连接，旋转关节的转动部与吸盘支架固定连接。

10、所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其步骤如下：

S1、机器人用吸盘吸住零件；

S2、机器人控制零件伸入机械手上压臂和下压臂之间的夹持槽中，夹紧气缸充气，机械手夹持零件；

S3、当机械手夹紧零件后，减速电机启动，驱动转轴旋转，直至机械手夹持零件绕驱动转轴翻转180度，从而实现翻转；

S4、在翻转后的位置，机器人用吸盘吸住零件，同时夹紧气缸充气放松，机器人夹持零件离开翻转机构的机械手；

S5、驱动机构驱动行走底座沿着水平移动轨道移动，带动机器人将翻转后的零件转运至下一道工序。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明实现机械手对零件的上下两面夹取并进行上下翻转，灵活性强，保证材料翻转后的平稳性，提高翻转精度，减少翻转和转运所需时间，有效提高碳纤维复合材料生产线的生产效率。

2.本发明的翻转工作台面平行于行走机器人的行走轨道，且翻转工作台上预留有足够的空间供零件的翻转和机械人对零件的夹取，不会产生干涉，实用性强。

3.本发明的机器人方便对吸盘支架进行水平方向以及竖直方向的移动，无需水平方向和竖直方向的移动的实时配合，使得反应更灵敏，移动更快速，并且实现准确定位移动。

4.本发明的行走底座沿着水平移动轨道移动，机器人设置于行走底座上，真空吸盘吸附翻转后的零件，转运至下一道工序。

5.本发明设置有机械挡块作为校正装置，方便位置的确定。

附图说明

图1为的工作台上放置了零件的俯视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的正视图；

图4为本发明的侧视图

图5为本机器人移动轨迹的示意图；

图6为机器人的结构示意图；

图中附图标记表示为：1-行走机构、11-行走底座、12-机器人、120-转盘、121-第一机械臂、122-第二机械臂、123-旋转关节、2-水平移动轨道、3-真空吸盘组、31-吸盘支架、32-真空吸盘、4-翻转工作台、5-机械挡块、41-电机、42-联轴器、43-转动轴、44-机械手夹具、45-气缸、100-零件。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种180度翻转装置，该翻转装置用于碳纤维复合材料生产线的自动转运过程中碳纤维零部件的自动翻转，该翻转装置能够实现零部件的自动翻转。

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

参见图1-6，一种碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，包括行走机构（1）、水平移动轨道（2）、真空吸盘组（3）和翻转工作台（4）；行走机构（1）包括行走底座（11）和机器人（12）；行走底座（11）在水平移动轨道（2）上行走，机器人（12）固定在行走底座（11）上，机器人（12）的自由端安装真空吸盘组（3），真空吸盘组（3）包括吸盘支架（31），吸盘支架（31）分成若干列，每列安装至少一个真空吸盘（32），真空吸盘（32）的吸嘴以吸盘支架（31）为对称轴上下对称设置，机器人（12）带动吸盘支架（31）水平方向和竖直方向移动；翻转工作台（4）是一种180度自动翻转装置，其翻转机构通过机械手（44）的两端分别通过转轴（43）连接减速电机（41），平台输送线两侧对称设置有机械手（44）、旋转夹紧气缸（45），且机械手（44）上安装有聚氨酯垫块。所转运的零件（）100需要翻转时可以先放在翻转工作台（4）上，翻转工作台（4）上留有足够的翻转空间；,这样，可以通过翻转工作台直接翻转，就可以实现零件（100）的翻转，缩短了翻转零件（100）时间，提高了工作效率。

翻转工作台（4）包括沿平台输送线对称分布的翻转机构、驱动装置。所述翻转机构是机械手（44）以及夹紧气缸（45）。所述驱动机构是减速电机（41）。

所述翻转平台包括减速电机（41）、联轴器（42）、转动轴（43）、夹持机械手（44）以及夹紧气缸（45），所述减速电机（41）通过联轴器（）42驱动转动轴（43），转动轴（43）与机械手（44）传动连接，夹持机械手（44）包括上压臂和下压臂，上压臂和下压臂之间的间隙大于零件（100）的厚度，（45）是一种膜片式气缸设置于上压臂或下压臂之间，可以安装在上压臂，也可以安装在下压臂，也可以上压臂和下压臂同时安装，所述夹持机械手（44）有2组，对称设置于平台输送线的两侧。

参见图1，零件（100）伸入机械手（44）的夹持槽中，夹紧气缸（45）充气，机械手（44）夹持零件（100），当机械手（44）夹紧零件（100）后，减速电机（41）启动，驱动转轴（43）旋转，直至机械手（44）夹持零件（100）绕驱动转轴（43）翻转180度，从而实现翻转。

参见图5，所述行走底座（11）包括驱动机构以及检测实时位置的传感器，所述驱动机构驱动行走底座11在水平移动轨道2上行走。

所述驱动机构是伺服电机。

所述传感器是一种与伺服电机相连接的编码器。

所述水平移动轨道（2）设置有编码器的校正装置，校正装置是为作为编码器的零位的机械挡块5。

所述碳纤维复合材料生产线的自动转运装置还包括存储装置，存储装置存储机器人12的动作和停留位置等参数，机器人（12）在水平移动轨道（2）上行走，并将检测实时位置的传感器的读数以及机器人（12）的动作与运算于存储装置中存有的机器人（12）的动作和停留位置等参数做比较，根据比较的结果，反馈到机器人（12），控制机器人（12）的动作，在某个设定的停留位置完成特定的动作。

参见图6，所述机器人（12）包括依次顺序连接的转盘（120）、第一机械臂（121）、第二机械臂（122）和旋转关节（123），转盘（120）设置于行走底座（11）上，第一机械臂（121）下端与转盘（120）转动副连接，第一机械臂（121）上端与第二机械臂（122）一端转动副连接，第二机械臂（122）另一端与旋转关节（123）固定连接，旋转关节（123）的转动部与吸盘支架（31）固定连接。

一种碳纤维复合材料生产线的自动转运方法，基于上述碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其步骤如下：

S1、机器人（12）用吸盘吸住零件（100）；

S2、机器人（12）控制零件（100）伸入机械手（46）的夹持槽中，夹紧气缸（47）充气，机械手（46）夹持零件（100）；

S3、当机械手（46）夹紧零件（100）后，减速电机（41）启动，驱动转轴（43）旋转，直至机械手（46）夹持零件（100）绕驱动转轴（43）翻转180度，从而实现翻转；

S4、在翻转后的位置，机器人（12）用吸盘吸住零件（100），同时夹紧气缸（47）充气放松，机器人（12）夹持零件（100）离开翻转机构的机械手（46）；

S5、驱动机构驱动行走底座（11）沿着水平移动轨道（2）移动，带动机器人（12）将翻转后的零件（100）转运至下一道工序。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其特征在于：包括行走机构（1）、水平移动轨道（2）、真空吸盘组（3）和翻转工作台（4）；行走机构（1）包括行走底座（11）和机器人（12）；行走底座（11）在水平移动轨道（2）上行走，机器人（12）固定在行走底座（11）上，机器人（12）的自由端安装真空吸盘组（3），真空吸盘组（3）包括吸盘支架（31），吸盘支架（31）分成若干列，每列安装至少一个真空吸盘（32），机器人（12）带动吸盘支架（31）水平方向和竖直方向移动；翻转工作台4是一种自动翻转装置。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其特征在于：所述自动翻转装置包括，包括减速电机（41）、联轴器（42）、转动轴（43）、机械手夹具（44）、夹紧气缸（45），所述减速电机（41）通过联轴器（42）和转动轴（43）驱动机械手（44）实现翻转。

3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其特征在于：机械手（44）包括上压臂和下压臂，上压臂和下压臂之间的间隙大于零件100的厚度，夹紧气缸（45）是一种膜片式气缸，设置在上压臂和下压臂之间。

4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其特征在于：所述真空吸盘（32）的吸嘴以吸盘支架（31）为对称轴上下对称设置。

5.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其特征在于：所述行走底座（11）包括驱动机构以及检测实时位置的传感器，所述驱动机构驱动行走底座（11）在水平移动轨道（2）上行走。

6.根据权利要求5所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其特征在于：所述驱动机构是伺服电机；所述传感器是一种与伺服电机相连接的编码器。

7.根据权利要求5所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其特征在于：所述水平移动轨道（2）设置有编码器的校正装置，所述校正装置是为作为编码器的零位的机械挡块（5）。

8.根据权利要求7所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其特征在于：还包括存储装置，存储装置存储机器人（12）的动作和停留位置等参数、接受传感器的反馈信息并且控制机器人（12）的动作。

9.根据权利要求2-8中任一权利要求所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其特征在于：所述机器人（12）包括依次顺序连接的转盘（120）、第一机械臂（121）、第二机械臂（122）和旋转关节（123），转盘（120）设置于行走底座（11）上，第一机械臂（121）下端与转盘（120）转动副连接，第一机械臂（121）上端与第二机械臂（122）一端转动副连接，第二机械臂（122）另一端与旋转关节（123）固定连接，旋转关节（123）的转动部与吸盘支架（31）固定连接。

10.一种碳纤维复合材料生产线的自动转运方法，其特征在于：包括如权利要求2-9中任一权利要求所述的碳纤维复合材料生产线的自动转运装置，其步骤如下：

S1、机器人（12）用吸盘吸住零件100；

S2、机器人（12）控制零件100伸入机械手(44)上压臂和下压臂之间的夹持槽中，夹紧气缸（47）充气，机械手（46）夹持零件（100）；

S3、当机械手（46）夹紧零件（100）后，减速电机（41）启动，驱动转轴（43）旋转，直至机械手（46）夹持零件（100）绕驱动转轴（43）翻转180度，从而实现翻转；

S4、在翻转后的位置，机器人（12）用吸盘吸住零件（100），同时夹紧气缸（47）充气放松，机器人（12）夹持零件（100）离开翻转机构的机械手（46）；

S5、驱动机构驱动行走底座（11）沿着水平移动轨道（2）移动，带动机器人（12）将翻转后的零件（100）转运至下一道工序。