CN109202944A - 一种用于汽车转向节的机器人打磨末端抓手 - Google Patents

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吴超群
曹诗宇
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    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members

Abstract

本发明提供一种用于汽车转向节的机器人打磨末端抓手，包括定位机构、夹紧机构和外罩。所述定位机构包括定位销和V型块，在抓取的过程中起定位作用。所述夹紧机构包括伸缩气缸，三点气爪，夹持指、导轨、连接板及连接件，通过气缸驱动夹持指做撑开与上提动作完成对工件的夹紧。所述外罩包括安装板、侧板、底板和防尘外壳，连接板上有机器人连接的通孔与暗销孔，同时在底板上安装有V形块和短销对工件进行定位，防尘外壳可以避免打磨粉尘进入抓手内部。在机器人铸件打磨的应用中，本发明抓手能够快速精准的抓取工件进行加工，因此在机器人自动打磨领域有着广阔的应用前景，能够提高生产效率，为企业带来可观的效益。

Description

一种用于汽车转向节的机器人打磨末端抓手
技术领域
本发明属于打磨机器人领域，涉及一种机器人末端执行器，具体涉及一种用于汽车转向节打磨的机器人末端抓手。
背景技术
目前，铸造行业中的铸件清理打磨仍然需要使用大量的人工，工人抓取工件打磨，效率低，产品一致性差，不能保证铸件的打磨质量，而且打磨的粉尘对工人身体有着极大的危害，同时人工成本不断上涨加重了企业的负担。针对这一状况，采用六轴机器人代替人工来进行打磨作业，设计气动抓手安装在六轴机器人的末端，能够快速、准确的抓取和释放工件，提升工件的打磨效率和质量，能对企业带来可观的收益。
发明内容
本专利要解决的问题是提供一种应用于机器人打磨汽车转向节系统中能够快速准确的抓取工件的抓手。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于汽车转向节的机器人打磨末端抓手，包括定位机构、夹紧机构和外罩，其特征在于：所述外罩包括安装板、侧板和底板，所述安装板用于与机器人连接，底板通过侧板固定在安装板上，所述底板用于安装定位机构；
所述定位机构包括V型块和多个定位销，所述定位销和V型块安装在底板上，在抓取的过程中起定位作用，V型块上设有用于定位抓取工件的V型槽；
所述夹紧机构包括伸缩气缸和三点气爪，所述伸缩气缸安装在安装板上，三点气爪安装在伸缩气缸的自由伸缩端，底板上设有供三点气爪自由伸出的预留孔，通过气源驱动三点气爪的夹持指做撑开动作以及伸缩气缸做上提动作完成对工件的夹紧。
作为改进，所述侧板安装有导向机构，所述导向机构包括导轨和滑块，导轨安装在侧板上，滑块通过连接板与三点气爪相连，通过导轨和滑块对伸缩气缸的伸缩运动进行导向。
作为改进，所述定位机构的定位销有两个，两个定位销和V型块成三角形分布安装在底板上。
作为改进，所述三点气爪的夹持指设有向外的凸起，通过凸起加强对工件内孔的夹持力。
作为改进，所述夹持指与工件内孔接触的外侧面为弧形面，弧形面的弧度与工件内孔的尺寸匹配。
作为改进，所述安装板上设有与机器人连接的通孔与暗销孔，底板上有定位机构的安装孔。
作为改进，所述底板和安装板之间设有防尘外壳，通过防尘外壳密封底板和安装板之间空间，防止打磨粉尘进入。
所述定位机构由三个的夹持指、两个短销和一个V型块组成。三个的夹持指限制工件两个转动自由度和两个移动自由度，即三个夹持指的中心与工件内孔同轴，两个短销限制工件一个移动自由度，V型块限制工件一个转动自由度。
所述外罩的安装板上设有与六轴机器人连接的法兰与伸缩气缸的安装孔，侧板上设有导轨的安装孔，底板设有短销和V形块的安装孔，防尘外壳可以防止打磨粉尘进入装置影响设备。
本发明所采用的技术方案的设计思路为：
1、根据工件的定位基准，对夹持指、V型块以及定位销进行设计，在工件上有三个端面和一个中心定位孔，因此采用三个夹持指定位中心定位孔限制4个自由度，V型块限制一个旋转自由度，定位销限制一个移动自由度，这样能够适应一定的铸造件误差，保证夹取工件的精度。
2、根据工件的结构特点，对抓取的方式以及夹持指的结构进行设计，工件的中部是一空腔，因此设计的夹持指符合空腔的大小，安装在三点气爪上，靠气缸驱动，快速夹紧工件，此时只是夹紧了水平方向，工件在垂直方向上会不稳定，因此设计了导轨和伸缩气缸固定在三点气爪的尾部，在垂直方向上提紧工件到定位销与V型块的位置，这样打磨时，工件受力不会松动，打磨的质量会提高。
3、为了防止打磨过程中，打磨粉尘进入抓手内部，从而损坏内部结构，设计了防尘外壳，与外罩中的连接板、侧板和底板连接，形状配合底板的形状，为减轻重量和观察抓手内部，采用亚克力板作为材料，这样可以使结构更稳固，防止粉尘进入抓手内部损坏结构。
4、为了方便安装在六轴机械手的末端，设计安装板有与六轴机器人末端法兰配合的安装孔，方便将装置固定在六轴机械手的末端。
本发明专利的有益效果是：
1、实现了对工件的快速定位以及抓取，降低了打磨工件工人的操作难度，解决了铸造件一致性差的问题，容错率高，打磨出来的产品质量稳定并且更好；
2、采用密封板结构，能够有效的减少打磨的粉尘进入抓手内部，损坏气缸以及一些机械结构，有效的提高了抓手的使用寿命，降低了更换抓手的成本；
3、加快了打磨工件的节拍，减少了停工时间，即提高了生产效率。增加了打磨时的精度，保证了抓取的稳定性以及加工工件的表面质量。
附图说明
图1为本发明专利的整体结构示意图
图2为本发明专利的定位机构示意图
图3为本发明专利的夹紧机构示意图
图4为本发明专利的外罩示意图
图5为本发明专利工作对象汽车转向节的结构示意图
图6为本发明专利的抓取工件的示意图
其中，1-定位销，2-V型块，3-伸缩气缸，4-三点气爪，5-夹持指，6-导轨，7-连接板，8-安装板，9-侧板，10-底板，11-防尘外壳，12-工件定位销一，13-工件定位销二，14-工件定位销三。
具体实施方式
为了更好地理解本发明专利，下面结合附图和具体实施方式对本发明专利作进一步的说明，以下实施例，机器人基于采用ABB IRB 6700-200/2.60型号六轴机器人来说明，力控传感器采用六轴力传感器。
如图1所示的抓手整体示意图,包括定位机构、夹紧机构和外罩。所述定位机构包括两个定位销1和一个V型块2，所述夹紧机构包括伸缩气缸3，三点气爪4，夹持指5、导轨6、连接板7及其他连接件，所述外罩包括安装板8、侧板9、底板10和防尘外壳11。如图2所示为抓手位机构示意图，定位销1和V型块2通过螺纹安装在底板10上，其定位方式是，定位销1为平面销，与工件的基准平面配合限制工件的Z向自由度，V型块2与工件的基准平面配合，限制工件Z向的旋转自由度，Z向即工件内孔的轴向，夹持指5与工件的内孔配合，限制工件的X、Y向自由度和旋转自由度，如图5所示，相应的工件上也有三个定位销，机器人末端抓手上的两个定位销1分别对应工件定位销一12和工件定位销二13，V型块2上的V型槽对应工件定位销三14。如图3所示为抓手的夹紧机构示意图，包括伸缩气缸3，三点气爪4，夹持指5、导轨6、连接板7及其他连接件，导轨6固定在侧板9上，滑块通过连接板7与三点气爪4连接，控制三点气爪4在Z方向的伸缩，夹持指5过螺栓固定在三点气爪4前端，伸缩气缸3通过螺栓固定在安装板8上。如图4所示为外罩结构示意图，安装板8和底板10通过侧板9和外罩11用螺栓连接在一起，安装板8上还设有与机器人连接的销孔和通孔。
工作原理
本用于汽车转向节的机器人打磨末端抓手的工作原理如下：首先将该机器人打磨末端抓手安装在机器人末端，操作工人在工装上摆放工件，完成后操作工人启动机器人，末端抓手随机器人运动至工件上方，两个定位销和V型块大致对准工件定位基准(即工件上的定位销)，然后由电磁阀控制三点气爪的撑开与伸缩缸收缩，使夹持指张开，然后带着工件上提，将工件压紧在末端抓手的定位销上，通过三点气爪和伸缩缸提供的力夹紧工件。再将工件带至砂轮处进行打磨。打磨完成后，机器人将该气动夹具及夹持的工件带到出料口处，由电磁阀控制伸缩缸伸长，三点气爪合拢，完成工件的释放，即可开始下一个工件的夹持。

Claims (7)

1.一种用于汽车转向节的机器人打磨末端抓手，包括定位机构、夹紧机构和外罩，其特征在于：所述外罩包括安装板、侧板和底板，所述安装板用于与机器人连接，底板通过侧板固定在安装板上，所述底板用于安装定位机构；
所述定位机构包括V型块和多个定位销，所述定位销和V型块安装在底板上，在抓取的过程中起定位作用，V型块上设有用于定位抓取工件的V型槽；
所述夹紧机构包括伸缩气缸和三点气爪，所述伸缩气缸安装在安装板上，三点气爪安装在伸缩气缸的自由伸缩端，底板上设有供三点气爪自由伸出的预留孔，通过气源驱动三点气爪的夹持指做撑开动作以及伸缩气缸做上提动作完成对工件的夹紧。
2.如权利要求1所述的机器人打磨末端抓手，其特征在于：所述侧板安装有导向机构，所述导向机构包括导轨和滑块，导轨安装在侧板上，滑块通过连接板与三点气爪相连，通过导轨和滑块对伸缩气缸的伸缩运动进行导向。
3.如权利要求1所述的机器人打磨末端抓手，其特征在于：所述定位机构的定位销有两个，两个定位销和V型块成三角形分布安装在底板上。
4.如权利要求1所述的机器人打磨末端抓手，其特征在于：所述三点气爪的夹持指设有向外的凸起，通过凸起加强对工件内孔的夹持力。
5.如权利要求4所述的机器人打磨末端抓手，其特征在于：所述夹持指与工件内孔接触的外侧面为弧形面，弧形面的弧度与工件内孔的尺寸匹配。
6.如权利要求1所述的机器人打磨末端抓手，其特征在于：所述安装板上设有与机器人连接的通孔与暗销孔，底板上有定位机构的安装孔。
7.如权利要求1至6任意一项所述的机器人打磨末端抓手，其特征在于：所述底板和安装板之间设有防尘外壳，通过防尘外壳密封底板和安装板之间空间，防止打磨粉尘进入。
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