CN107876414A - 一种具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，包括分拣支撑平台、支撑横梁、滑块、大臂、小臂、零件摆放架、双自由度驱动部件和裁切零件抓取装置；分拣支撑平台设在裁切工序的下游，裁切工序采用激光切割机将板材切割为多种形状的裁切零件；支撑横梁底部设有横向滑轨和滑块；大臂和小臂均为水平设置，大臂的一端与滑块相铰接，大臂的另一端通过转轴与小臂相铰接，小臂的另一端与双自由度驱动部件固定连接；裁切零件抓取装置固定设置在双自由度驱动部件的底部。本发明能将激光“套裁”切割后的零件进行自动分拣、分类，从而能满足自动化生产线的自动化折弯要求；且分拣速度快，驱动关系更为简单。

Description

一种具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置

技术领域

本发明涉及金属薄板零件自动化加工领域，特别是一种具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置。

背景技术

目前，激光切割机在对板材切割时，为节省板材，通常采用“套裁”加工方式，即不同尺寸形状零件在同一块板材上进行切割加工，以减小废料的面积。

在自动化生产线中，激光切割机切割下来的零件，往往需要进行后续的自动化折弯。然而这些切割下来的杂乱无章的零件，完全没有办法进行后续的自动化折弯。因此，在自动化生产线中，需要对激光切割后的“套裁”零件进行分拣、分类。即把不同零件分拣出来，并且分类摞成摞摆放。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，该具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置能将激光“套裁”切割后的零件进行自动分拣、分类，从而能满足自动化生产线的自动化折弯要求；且分拣速度快，驱动关系更为简单。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，包括分拣支撑平台、支撑横梁、滑块、大臂、小臂、零件摆放架、双自由度驱动部件和裁切零件抓取装置。

分拣支撑平台设置在裁切工序的下游，裁切工序采用激光切割机将板材切割为多种形状的裁切零件；零件摆放架的数量为若干个，分别设置在分拣支撑平台的外侧周边。

支撑横梁设置在分拣支撑平台的上方，并与分拣支撑平台的长度方向相平行。

支撑横梁底部设置有横向滑轨和与横向滑轨滑动连接的滑块。

大臂和小臂均为水平设置，大臂的一端与滑块相铰接，大臂的另一端通过转轴与小臂相铰接，小臂的另一端与双自由度驱动部件固定连接。

双自由度驱动部件的高度能够升降且能旋转。

裁切零件抓取装置固定设置在双自由度驱动部件的底部。

裁切零件抓取装置包括安装板、吸附手指和视觉探头；安装板顶部与双自由度驱动部件的底部固定连接，安装板的底部设置有视觉探头和若干个吸附手指；每个吸附手指均与吸附驱动装置相连接，且均能在吸附驱动装置的驱动下实现吸附的连接与断开；视觉探头和吸附驱动装置均与计算机相连接。

每个吸附手指均为电磁铁块或真空吸盘。

双自由度驱动部件为螺纹驱动头，螺纹驱动头包括螺纹螺杆、螺母A、螺母B、旋转套筒和螺母驱动装置；螺纹螺杆的上半部分设置有螺纹A，螺纹螺杆的下半部分设置有螺纹B；螺纹A和螺纹B的螺纹方向相反；螺母A与螺纹A形成螺纹副连接，螺母B与螺纹B形成螺纹副连接；旋转套筒同轴套装在螺纹螺杆的外周，且旋转套筒的顶部内壁面与螺母A的外表面相铰接，旋转套筒的底部内壁面与螺母B的外表面相铰接；螺母A和螺母B能在对应螺母驱动装置的驱动下，实现同向旋转和反向旋转。

螺母A和螺母B的外表面设置有截面呈L形的环形凹槽，其中，环形凹槽的竖直环面形成与旋转套筒相铰接的铰接面，环形凹槽的水平环面则形成对旋转套筒顶面或底面进行限位阻挡的阻挡面。

双自由度驱动部件为花键驱动头，花键驱动头包括花键螺杆、花键螺母、螺纹螺母、旋转套筒和螺母驱动装置；花键螺杆外表面交错均匀布设有螺旋形的花键槽和螺纹；其中，花键螺母与花键槽之间花键副连接，螺纹螺母与螺纹之间形成螺纹副连接；旋转套筒同轴套装在花键螺杆的外周，且旋转套筒的内壁面分别与花键螺母和螺纹螺母的外表面相铰接；花键螺母和螺纹螺母均能在对应螺母驱动装置的作用下，进行旋转。

花键螺母和螺纹螺母的外表面设置有截面呈L形的环形凹槽，其中，环形凹槽的竖直环面形成与旋转套筒相铰接的铰接面，环形凹槽的水平环面则形成对旋转套筒顶面或底面进行限位阻挡的阻挡面。

支撑横梁通过C型机架与分拣支撑平台相连接。

裁切工序包括自动传输线和设置在自动传输线一侧的激光切割机，分拣支撑平台设置在自动传输线的尾部。

本发明具有如下有益效果：

1.上述裁切零件抓取装置能识别零件形状，并调整相应部分的吸附手指进行吸附连接；然后，在支撑横梁、滑块、大臂、小臂以及双自由度分驱动部件的带动下，将激光“套裁”切割后的零件进行自动分拣、分类，并放置在对应的摆放架上；从而能满足自动化生产线的自动化折弯要求。

2.当上述滑块不滑动，也即滑块处于其中一个滑移位置时，上述大臂、小臂和双自由度分驱动部件的组合，已经能够实现X轴、Y轴和绕Z轴的运动。本发明中，除了上述运动外，滑动还能沿着支撑横梁滑移，也即支撑横梁相当于一根额外增加的“附加轴”，从而使得本发明的金属板材裁切零件分拣装置在X向的行程范围更大。

3.裁切零件分拣装置在支撑横梁上每滑动至一个滑移位置，抓取范围大，分拣速度快，驱动关系更为简单。

附图说明

图1显示了本发明一种具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置的结构示意图。

图2显示了本发明一种具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置的左侧示意图。

图3显示了本发明中裁切零件抓取装置的结构示意图。

图4显示了本发明中双自由度驱动部件第一种实施例的结构示意图。

图5显示了本发明中双自由度驱动部件第二种实施例的结构示意图。

图6显示了本发明中双自由度驱动部件第二种实施例的剖面结构示意图。

其中有：

10.分拣支撑平台；11.板材；12.裁切零件；

20.支撑横梁；21.横向滑轨；22.滑块；23.C型机架；

30.竖向轴；40.大臂；50.小臂；

60.双自由度驱动部件；

61.花键螺杆；611.花键槽；612.螺纹；62.花键螺母；621.花键副；63.螺纹螺母；631.螺纹副；

71.螺纹螺杆；711.螺纹A；712.螺纹B；72.螺母A；721.铰接面；722.阻挡面；723.驱动面；73.螺母B；74.旋转套筒；

80.裁切零件抓取装置；81.安装板；82.吸附手指；83.视觉探头；

90.零件摆放架。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，包括分拣支撑平台10、支撑横梁20、竖向轴30、大臂40、小臂50、零件摆放架90、双自由度驱动部件60和裁切零件抓取装置80。

分拣支撑平台设置在裁切工序的下游，裁切工序采用激光切割机将板材11切割为多种形状的裁切零件12。

裁切工序优选包括自动传输线和设置在自动传输线一侧的激光切割机，分拣支撑平台设置在自动传输线的尾部，自动传输线能自动将激光裁切后的板材及裁切零件传输至分拣支撑平台，实现自动化传输。

零件摆放架的数量为若干个，优选与裁切零件的种类数量相同，分别设置在分拣支撑平台的外侧周边。

支撑横梁设置在分拣支撑平台的上方，并与分拣支撑平台的长度方向相平行。

支撑横梁底部设置有横向滑轨21和与横向滑轨滑动连接的滑块22，支撑横梁优选通过C型机架23固定设置在分拣支撑平台的一侧。

竖向轴30竖向固定设置在滑块底部。

大臂40和小臂50均为水平设置，大臂的一端与竖向轴相铰接，大臂的另一端通过转轴与小臂相铰接，小臂的另一端与双自由度驱动部件固定连接。

双自由度驱动部件的高度能够升降且能旋转。

双自由度驱动部件的结构具有如下两种优选实施例：

第一种实施例

如图4所示，双自由度驱动部件包括螺纹螺杆71、螺母A 72、螺母B 73、旋转套筒74和螺母驱动装置。

螺纹螺杆的上半部分设置有螺纹A 711，螺纹螺杆的下半部分设置有螺纹B 712；螺纹A和螺纹B的螺纹方向相反；螺母A与螺纹A形成螺纹副连接，螺母B与螺纹B形成螺纹副连接。

螺母A和螺母B的外表面优选设置有截面呈L形的环形凹槽，其中，环形凹槽的竖直环面形成与旋转套筒相铰接的铰接面721，环形凹槽的水平环面则形成对旋转套筒顶面或底面进行限位阻挡的阻挡面722，螺母A和螺母B均还优选具有驱动面723。

旋转套筒同轴套装在螺纹螺杆的外周，且旋转套筒的顶部内壁面与螺母A的铰接面相铰接，旋转套筒的底部内壁面与螺母B的铰接面相铰接；螺母A和螺母B能在对应螺母驱动装置的驱动下，实现同向旋转和反向旋转。

螺母A与B同向旋转，实现绕Z轴的旋转驱动，反向旋转，实现沿Z轴的升降运动（平动）。结构紧凑，小巧，集成度高，易于控制。

上述螺母驱动装置优选为电机等，电机通过皮带与驱动面相连接。

第二种实施例

如图5和图6所示，双自由度驱动部件包括花键螺杆61、花键螺母62、螺纹螺母63、旋转套筒74和螺母驱动装置；花键螺杆外表面交错均匀布设有螺旋形的花键槽611和螺纹612。

花键螺母与花键槽之间形成花键副621连接，螺纹螺母与螺纹之间形成螺纹副631连接。

花键螺母和螺纹螺母的外表面均优选设置有截面呈L形的环形凹槽，其中，环形凹槽的竖直环面形成与旋转套筒相铰接的铰接面721，环形凹槽的水平环面则形成对旋转套筒顶面或底面进行限位阻挡的阻挡面722，花键螺母和螺纹螺母均还优选具有驱动面723。

旋转套筒同轴套装在花键螺杆的外周，且旋转套筒的内壁面分别与花键螺母和螺纹螺母的铰接面相铰接；花键螺母和螺纹螺母均能在对应螺母驱动装置的作用下，进行旋转。

上述螺母驱动装置优选为电机等，电机通过皮带与驱动面相连接。

花键螺母旋转，实现绕Z轴的旋转驱动，螺纹螺母的旋转，实现实现沿Z轴的升降运动（平动）。结构紧凑，小巧，集成度高，易于控制。

上述裁切零件抓取装置固定设置在双自由度驱动部件的底部。

裁切零件抓取装置优选包括安装板81、吸附手指82和视觉探头83；安装板顶部与双自由度驱动部件的底部固定连接，安装板的底部设置有视觉探头和若干个吸附手指；每个吸附手指均与吸附驱动装置相连接，且均能在吸附驱动装置的驱动下实现吸附的连接与断开；视觉探头和吸附驱动装置均与计算机相连接。

每个吸附手指均优选为电磁铁块或真空吸盘，吸附驱动装置则优选为电源或真空泵。

上述计算机内存储有各种需切割零件的形状及类型（现有技术），视觉探头将自动识别出零件的形状、位置和方向，根据识别的零件形状，调整相应部分的吸附手指进行吸附连接，在支撑横梁、滑块、大臂、小臂以及双自由度分驱动部件的带动下，即可实现各种零件的自动抓取，并放置在对应的摆放架上。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，其特征在于：包括分拣支撑平台、支撑横梁、滑块、大臂、小臂、零件摆放架、双自由度驱动部件和裁切零件抓取装置；

分拣支撑平台设置在裁切工序的下游，裁切工序采用激光切割机将板材切割为多种形状的裁切零件；零件摆放架的数量为若干个，分别设置在分拣支撑平台的外侧周边；

支撑横梁设置在分拣支撑平台的上方，并与分拣支撑平台的长度方向相平行；

支撑横梁底部设置有横向滑轨和与横向滑轨滑动连接的滑块；

大臂和小臂均为水平设置，大臂的一端与滑块相铰接，大臂的另一端通过转轴与小臂相铰接，小臂的另一端与双自由度驱动部件固定连接；

双自由度驱动部件的高度能够升降且能旋转；

裁切零件抓取装置固定设置在双自由度驱动部件的底部。

2.根据权利要求1所述的具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，其特征在于：裁切零件抓取装置包括安装板、吸附手指和视觉探头；安装板顶部与双自由度驱动部件的底部固定连接，安装板的底部设置有视觉探头和若干个吸附手指；每个吸附手指均与吸附驱动装置相连接，且均能在吸附驱动装置的驱动下实现吸附的连接与断开；视觉探头和吸附驱动装置均与计算机相连接。

3.根据权利要求2所述的具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，其特征在于：每个吸附手指均为电磁铁块或真空吸盘。

4.根据权利要求1所述的具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，其特征在于：双自由度驱动部件为螺纹驱动头，螺纹驱动头包括螺纹螺杆、螺母A、螺母B、旋转套筒和螺母驱动装置；螺纹螺杆的上半部分设置有螺纹A，螺纹螺杆的下半部分设置有螺纹B；螺纹A和螺纹B的螺纹方向相反；螺母A与螺纹A形成螺纹副连接，螺母B与螺纹B形成螺纹副连接；旋转套筒同轴套装在螺纹螺杆的外周，且旋转套筒的顶部内壁面与螺母A的外表面相铰接，旋转套筒的底部内壁面与螺母B的外表面相铰接；螺母A和螺母B能在对应螺母驱动装置的驱动下，实现同向旋转和反向旋转。

5.根据权利要求4所述的具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，其特征在于：螺母A和螺母B的外表面设置有截面呈L形的环形凹槽，其中，环形凹槽的竖直环面形成与旋转套筒相铰接的铰接面，环形凹槽的水平环面则形成对旋转套筒顶面或底面进行限位阻挡的阻挡面。

6.根据权利要求1所述的具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，其特征在于：双自由度驱动部件为花键驱动头，花键驱动头包括花键螺杆、花键螺母、螺纹螺母、旋转套筒和螺母驱动装置；花键螺杆外表面交错均匀布设有螺旋形的花键槽和螺纹；其中，花键螺母与花键槽之间花键副连接，螺纹螺母与螺纹之间形成螺纹副连接；旋转套筒同轴套装在花键螺杆的外周，且旋转套筒的内壁面分别与花键螺母和螺纹螺母的外表面相铰接；花键螺母和螺纹螺母均能在对应螺母驱动装置的作用下，进行旋转。

7.根据权利要求6所述的具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，其特征在于：花键螺母和螺纹螺母的外表面设置有截面呈L形的环形凹槽，其中，环形凹槽的竖直环面形成与旋转套筒相铰接的铰接面，环形凹槽的水平环面则形成对旋转套筒顶面或底面进行限位阻挡的阻挡面。

8.根据权利要求1所述的具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，其特征在于：支撑横梁通过C型机架与分拣支撑平台相连接。

9.根据权利要求1所述的具有附加轴的金属板材裁切零件分拣装置，其特征在于：裁切工序包括自动传输线和设置在自动传输线一侧的激光切割机，分拣支撑平台设置在自动传输线的尾部。