CN109384045B - 背板上料机械手夹具装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化工装技术领域的背板上料机械手夹具装置，包括如下部分：与机械手执行端连接的夹具主座；一对相对滑动地安装在夹具主座上的、且沿X向进行水平滑动的吸盘组机构，该吸盘组机构用于吸附产品；用于驱使两个吸盘组机构进行相对滑动的、安装在夹具主座上的吸盘组调距机构；一对分别设置在夹具主座两端位置的角码夹持机构；用于驱使两个角码夹持机构进行相对滑动的、安装在夹具主座上的角码调距机构；电控单元；与电控单元连接的、安装在夹具主座上且处于两个吸盘组机构之间的中间位置的、用于感知来料信息的激光传感器。能够进行全自动化操作，减少人力，降低生产成本，且能够保护产品。

Description

背板上料机械手夹具装置

技术领域

本发明涉及自动化工装技术领域，具体来说，是安装在机械手执行端的夹具装置。

背景技术

大型面板类产品，比如电视机背板已经得到大量的应用。在供料时，为了保护产品以及便于堆叠，会有四个角码在产品的四个边角下方，取料时需要将四个角码一并取出，但是四个角码不能放置到上料位置。以往，进行上述操作时均采用人工的方式，导致成本增高、效率较低、不便于加工管理、不便于取料等缺点，而且稍有不慎会伤害产品。

发明内容

本发明的目的是提供背板上料机械手夹具装置，能够进行全自动化操作，减少人力，降低生产成本，且能够保护产品。

本发明的目的是这样实现的：背板上料机械手夹具装置，包括如下部分：

与机械手执行端连接的夹具主座；

一对相对滑动地安装在夹具主座上的、且沿X向进行水平滑动的吸盘组机构，该吸盘组机构用于吸附产品；

用于驱使两个吸盘组机构进行相对滑动的、安装在夹具主座上的吸盘组调距机构；

一对分别设置在夹具主座两端位置的角码夹持机构；

用于驱使两个角码夹持机构进行相对滑动的、安装在夹具主座上的角码调距机构；

电控单元；

与电控单元连接的、安装在夹具主座上且处于两个吸盘组机构之间的中间位置的、用于感知来料信息的激光传感器；

其中，每个角码夹持机构具有沿Y向水平延伸的角码夹持座，还具有一对相对滑动地安装在角码夹持座上的、且沿角码夹持座长度方向进行滑动的、用于夹持角码的角码夹具组件，以及驱使一对角码夹具组件进行滑动的、安装在角码夹持座上的角码夹具驱动单元，所述角码夹持座上安装有导向垫块，所述夹具主座上安装有沿X向直线延伸的直线导轨，所述导向垫块滑动安装在直线导轨上；

每个角码夹持机构均配置有用于监测产品位置的视觉机构。

进一步地，每个吸盘组机构包括吸盘座、吸盘组同步带夹块、与负压源相接的海绵吸盘，所述吸盘组调距机构包括第一伺服电机、联动同步带机构，所述第一伺服电机与电控单元连接，所述吸盘座滑动安装在直线导轨上，所述海绵吸盘安装在吸盘座上，所述第一伺服电机安装在夹具主座上，所述联动同步带机构的驱动带轮安装在第一伺服电机的输出轴上，所述吸盘组同步带夹块安装在联动同步带机构的传动带上，所述吸盘组同步带夹块固定在吸盘座上，两个吸盘组机构的吸盘组同步带夹块分别设置在联动同步带机构的传动带两侧。

进一步地，所述角码夹具组件包括气动夹具、夹具连接座、角码夹具底板、导向轴、弹簧，所述气动夹具与电控单元连接，所述角码夹具底板滑动安装在角码夹持座上，所述导向轴固定在夹具连接座上，所述导向轴滑动穿装角码夹具底板，所述弹簧套装在导向轴上，所述弹簧两端分别柔性连接角码夹具底板、夹具连接座。

进一步地，所述视觉机构包括视觉主座、智能相机、光源，所述视觉主座安装在角码夹持座上，所述智能相机、光源均安装在视觉主座上，且智能相机、光源均与电控单元连接。

进一步地，所述角码夹具驱动单元包括调节驱动电机、调节同步带机构、角码夹具同步带夹块，所述调节驱动电机安装在角码夹持座上且与电控单元连接，所述调节同步带机构设置在角码夹持座上，所述调节同步带机构的驱动带轮与调节驱动电机的输出端传动连接，所述角码夹具同步带夹块设有两个，两个角码夹具同步带夹块分别安装在两个角码夹具组件的角码夹具底板上，且两个角码夹具同步带夹块分别夹装调节同步带机构的传动带两侧。

进一步地，每个角码夹持机构的角码夹持座均安装有夹具机构同步带夹块，所述角码调距机构包括第二伺服电机、角码同步带机构，所述第二伺服电机安装在夹具主座上且与电控单元连接，所述角码同步带机构设置在夹具主座上，且所述角码同步带机构的驱动轮与第二伺服电机的输出端传动连接，两个角码夹持机构的夹具机构同步带夹块分别夹装在角码同步带机构的传动带两侧上。

进一步地，所述吸盘座上安装有与电控单元连接的X轴限位传感器，所述角码夹持机构设有与X轴限位传感器相对应的X轴限位感应片。

进一步地，所述角码夹持机构包括夹具机构原点传感器、夹具机构原点感应片、夹具机构限位感应片、夹具机构限位传感器，所述夹具机构原点传感器、夹具机构限位传感器与电控单元连接；所述夹具机构原点传感器安装在其中一块角码夹具同步带夹块上，所述夹具机构原点感应片安装在角码夹持座上，所述角码夹具组件处于原点位置时所述夹具机构原点传感器正对夹具机构原点感应片且感应夹具机构原点感应片；所述夹具机构限位感应片安装在角码夹持座上，所述夹具机构限位传感器安装在夹具主座上，所述夹具机构限位感应片位于角码夹持机构的最外极限位置，所述角码夹持机构处于最靠外的位置时夹具机构限位感应片恰好处于被夹具机构限位传感器感应的位置上。

进一步地，其中一个吸盘组机构的吸盘座上安装有吸盘组感应片，所述夹具主座上安装有与吸盘组感应片相对应的、与电控单元连接的吸盘组限位传感器，所述吸盘组机构处于最接近激光传感器的位置上时所述吸盘组感应片正对吸盘组限位传感器的位置且被吸盘组限位传感器所感应。

进一步地，所述夹具主座上安装有两个用于限定角码夹持机构指向内侧运动终点位置的X轴硬限位块，每个X轴硬限位块处于同侧的吸盘组机构和角码夹持机构之间的位置。

本发明的有益效果在于：其一，整套夹具装置可以安装在机械手执行端，能够进行全自动化操作，减少人力，降低生产成本，其中两个吸盘组机构用于吸住产品，两个角码夹持机构用于夹住角码，两个吸盘组机构和两个角码夹持机构均设置在夹具主座上，在吸住产品的同时能够夹住角码，而且吸盘组机构和角码夹持机构相互独立，可单独操作，因此可以做到吸住产品的同时释放角码，以满足现场工艺需求；其二，由于吸盘组机构设置海绵吸盘，便于取料的同时能够不伤害产品；其三，便于对接下一工位，提高效率；其四，便于加工管理，且可根据产品的规格进行灵活的调节，两个吸盘组机构的间距可以根据现场工艺需要进行调整，两个角码夹持机构的间距也可以根据现场工艺需要进行调整，以获得最佳的夹持效果。

附图说明

图1是本发明的立体示意图。

图2是本发明的夹持状态示意图。

图3是本发明的结构示意图。

图4是角码夹持机构以及视觉机构的配置示意图一。

图5是角码夹持机构以及视觉机构的配置示意图二。

图6是角码夹持机构以及视觉机构的配置示意图三。

图7是吸盘组机构的布置示意图一。

图8是吸盘组机构的布置示意图二。

图9是角码夹具组件示意图。

图10是本发明的电控关系示意简图。

图中，1夹具主座，2吸盘组机构，201吸盘座，202海绵吸盘，203吸盘组同步带夹块，204吸盘组感应片，205吸盘组限位传感器，206X轴限位传感器，3第一伺服电机，4联动同步带机构，5直线导轨，6激光传感器，7角码夹持机构，701调节驱动电机，702调节同步带机构，703角码夹持座，704角码夹具组件，704a气动夹具，7041夹爪，704b夹具连接座，704c导向轴，704d角码夹具底板，704e弹簧，705角码夹具同步带夹块，706导向垫块，707夹具机构同步带夹块，708X轴限位感应片，709夹具机构原点传感器，710夹具机构限位感应片，711夹具机构限位传感器，712夹具机构原点感应片，8视觉机构，801视觉主座，802智能相机，803光源，9第二伺服电机，10角码同步带机构，11产品，12角码，13X轴硬限位块，14电控单元。

具体实施方式

下面以产品11为电视机背板作例，并结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

结合图1、2、3、10所示，背板上料机械手夹具装置包括如下部分：

与机械手执行端连接的夹具主座1；

一对相对滑动地安装在夹具主座1上的、且沿X向进行水平滑动的吸盘组机构2，该吸盘组机构2用于吸附产品11；

用于驱使两个吸盘组机构2进行相对滑动的、安装在夹具主座1上的吸盘组调距机构；

一对分别设置在夹具主座1两端位置的角码夹持机构7；

用于驱使两个角码夹持机构7进行相对滑动的、安装在夹具主座1上的角码调距机构；

电控单元14；

与电控单元14连接的、安装在夹具主座1上且处于两个吸盘组机构2之间的中间位置的、用于感知来料信息的激光传感器6。

其中，结合图4、5所示，每个角码夹持机构7具有沿Y向水平延伸的角码夹持座703，还具有一对相对滑动地安装在角码夹持座703上的、且沿角码夹持座703长度方向进行滑动的、用于夹持角码12的角码夹具组件704，以及驱使一对角码夹具组件704进行滑动的、安装在角码夹持座703上的角码夹具驱动单元，角码夹持座703上安装有导向垫块706，夹具主座1上安装有沿X向直线延伸的直线导轨5，导向垫块706滑动安装在直线导轨5上。每个角码夹持机构7均配置有用于监测产品11位置的视觉机构8。

如图7、8所示，每个吸盘组机构2包括吸盘座201、吸盘组同步带夹块203、与负压源相接的海绵吸盘202，吸盘组调距机构包括第一伺服电机3、联动同步带机构4，第一伺服电机3与电控单元14连接，吸盘座201滑动安装在直线导轨5上，海绵吸盘202安装在吸盘座201上，第一伺服电机3安装在夹具主座1上，联动同步带机构4的驱动带轮安装在第一伺服电机3的输出轴上，吸盘组同步带夹块203安装在联动同步带机构4的传动带上，吸盘组同步带夹块203固定在吸盘座201上，两个吸盘组机构2的吸盘组同步带夹块203分别设置在联动同步带机构4的传动带两侧。在调整两个吸盘组机构2间距之时，启动第一伺服电机3，第一伺服电机3驱使联动同步带机构4的驱动轮进行旋转，使得联动同步带机构4的传动带进行运动，从而通过吸盘组同步带夹块203带动吸盘组机构2进行运动，由于两个吸盘组机构2的吸盘组同步带夹块203分别设置在联动同步带机构4的传动带两侧，因此，在传动带运动时，两个吸盘组同步带夹块203可进行相对的滑动，从而使得两个吸盘组机构2能够进行相对的滑动，可以适应不同尺寸规格的产品11，使得吸附力的作用点处于最合适的位置上，以保证最优的夹持取料效果。

如图9所示，上述角码夹具组件704包括气动夹具704a、夹具连接座704b、角码夹具底板704d、导向轴704c、弹簧704c，气动夹具704a与电控单元14连接，角码夹具底板704d滑动安装在角码夹持座703上，导向轴704c固定在夹具连接座704b上，导向轴704c滑动穿装角码夹具底板704d，弹簧704c套装在导向轴704c上，弹簧704c两端分别柔性连接角码夹具底板704d、夹具连接座704b。在夹持角码12时，夹具连接座704b抵靠产品11，能够起到一定的定位作用，并且由于设置了弹簧704c，在夹具连接座704b抵靠产品11之时弹簧704c能够缓冲产品11对夹具连接座704b施加的反作用力。

如图6所示，上述视觉机构8包括视觉主座801、智能相机802、光源803，视觉主座801安装在角码夹持座703上，智能相机802、光源803均安装在视觉主座801上，且智能相机802、光源803均与电控单元14连接。智能相机802、光源803可结合使用，加强对产品11的定位。

如图5所示，上述角码夹具驱动单元包括调节驱动电机701、调节同步带机构702、角码夹具同步带夹块705，调节驱动电机701安装在角码夹持座703上且与电控单元14连接，调节同步带机构702设置在角码夹持座703上，调节同步带机构702的驱动带轮与调节驱动电机701的输出端传动连接，角码夹具同步带夹块705设有两个，两个角码夹具同步带夹块705分别安装在两个角码夹具组件704的角码夹具底板704d上，且两个角码夹具同步带夹块705分别夹装调节同步带机构702的传动带两侧。角码夹具驱动单元在运作时原理与上述吸盘组调距机构一样，在调节驱动电机701的驱使下，两个角码夹具同步带夹块705能够进行相对的运动，从而使得两个角码夹具组件704产生相对的移动，可以灵活适应两对角码12的不同间距。

结合图5、7所示，每个角码夹持机构7的角码夹持座703均安装有夹具机构同步带夹块707，角码调距机构包括第二伺服电机9、角码同步带机构10，第二伺服电机9安装在夹具主座1上且与电控单元14连接，角码同步带机构10设置在夹具主座1上，且角码同步带机构10的驱动轮与第二伺服电机9的输出端传动连接，两个角码夹持机构7的夹具机构同步带夹块707分别夹装在角码同步带机构10的传动带两侧上。角码调距机构在运作时原理与上述吸盘组调距机构一样，在第二伺服电机9的驱使下，角码同步带机构10的驱动带轮转动，从而带动角码同步带机构10的传动带进行动作，使得两个夹具机构同步带夹块707进行相对的运动，从而带动两套角码夹持机构7进行相对的滑动，以更好地适应两对角码12的不同间距。

结合图5、8所示，上述吸盘座201上安装有与电控单元14连接的X轴限位传感器206，角码夹持机构7设有与X轴限位传感器206相对应的X轴限位感应片708，在X轴限位传感器206感应到X轴限位感应片708之时，第一伺服电机3、第二伺服电机9均处于停止状态，使得吸盘组机构2与角码夹持机构7都处于静止状态，防止吸盘组机构2与角码夹持机构7相撞。

如图5所示，上述角码夹持机构7包括夹具机构原点传感器709、夹具机构原点感应片712、夹具机构限位感应片710、夹具机构限位传感器711，夹具机构原点传感器709、夹具机构限位传感器711与电控单元14连接。

上述夹具机构原点传感器709安装在其中一块角码夹具同步带夹块705上，夹具机构原点感应片712安装在角码夹持座703上，角码夹具组件704处于原点位置时夹具机构原点传感器709正对夹具机构原点感应片712且感应夹具机构原点感应片712。以限定角码夹具组件704的原点位置。

夹具机构限位感应片710安装在角码夹持座703上，夹具机构限位传感器711安装在夹具主座1上，夹具机构限位感应片710位于角码夹持机构7的最外极限位置，角码夹持机构7处于最靠外的位置时夹具机构限位感应片710恰好处于被夹具机构限位传感器711感应的位置上。防止角码夹持机构7运动过位并撞击角码同步带机构10。

如图7所示，其中一个吸盘组机构2的吸盘座201上安装有吸盘组感应片204，夹具主座1上安装有与吸盘组感应片204相对应的、与电控单元14连接的吸盘组限位传感器205，吸盘组机构2处于最接近激光传感器6的位置上时吸盘组感应片204正对吸盘组限位传感器205的位置且被吸盘组限位传感器205所感应。在吸盘组感应片204被吸盘组限位传感器205所感应之时，第一伺服电机3处于停止状态，两个吸盘组机构2立刻处于静止状态，以防止两个吸盘组机构2撞击激光传感器6。

如图3所示，上述夹具主座1上安装有两个用于限定角码夹持机构7指向内侧运动终点位置的X轴硬限位块13，每个X轴硬限位块13处于同侧的吸盘组机构2和角码夹持机构7之间的位置，X轴硬限位块13用于阻挡角码夹持机构7，以防止角码夹持机构7过于靠内干涉吸盘组机构2的位置。

在进行夹料操作时，分为如下几个步骤：

步骤一：上料，利用机械手将整套夹具装置变位到取料位置，激光传感器感应到下方有产品11，通过一系列信号传递后使得视觉机构8开始工作；

步骤二：视觉定位，通过两个视觉机构8的智能相机802、光源803定位产品11的具体位置，去除误差，以提升产品11定位的精度，为准确抓取产品11做好准备；

步骤三：抓取产品11，如图2所示，利用机械手驱使夹具主座1不断向下移动，使得海绵吸盘202靠住产品11并吸住产品11，同时，还使得角码夹持机构7的气动夹具704a夹住角码12，然后机械手将夹具主座1抬起来；

步骤四：松开角码12，机械手将整套夹具装置移动到丢角码12的位置，然后驱使气动夹具704a松开角码12，角码12下落，同时，海绵吸盘202依然保持吸住产品11的状态；

步骤五：下料，机械手将整套夹具装置移动到下料位置，使得海绵吸盘202松开产品11。

上述步骤反复运作，能够高效地将产品11从取料位置移动到下料位置。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (8)

1.背板上料机械手夹具装置，其特征在于，包括如下部分：

与机械手执行端连接的夹具主座（1）；

一对相对滑动地安装在夹具主座（1）上的、且沿X向进行水平滑动的吸盘组机构（2），该吸盘组机构（2）用于吸附产品（11）；

用于驱使两个吸盘组机构（2）进行相对滑动的、安装在夹具主座（1）上的吸盘组调距机构；

一对分别设置在夹具主座（1）两端位置的角码夹持机构（7）；

用于驱使两个角码夹持机构（7）进行相对滑动的、安装在夹具主座（1）上的角码调距机构；

电控单元（14）；

与电控单元（14）连接的、安装在夹具主座（1）上且处于两个吸盘组机构（2）之间的中间位置的、用于感知来料信息的激光传感器（6）；

其中，每个角码夹持机构（7）具有沿Y向水平延伸的角码夹持座（703），还具有一对相对滑动地安装在角码夹持座（703）上的、且沿角码夹持座（703）长度方向进行滑动的、用于夹持角码（12）的角码夹具组件（704），以及驱使一对角码夹具组件（704）进行滑动的、安装在角码夹持座（703）上的角码夹具驱动单元，所述角码夹持座（703）上安装有导向垫块（706），所述夹具主座（1）上安装有沿X向直线延伸的直线导轨（5），所述导向垫块（706）滑动安装在直线导轨（5）上；

每个角码夹持机构（7）均配置有用于监测产品（11）位置的视觉机构（8）；

每个吸盘组机构（2）包括吸盘座（201）、吸盘组同步带夹块（203）、与负压源相接的海绵吸盘（202），所述吸盘组调距机构包括第一伺服电机（3）、联动同步带机构（4），所述第一伺服电机（3）与电控单元（14）连接，所述吸盘座（201）滑动安装在直线导轨（5）上，所述海绵吸盘（202）安装在吸盘座（201）上，所述第一伺服电机（3）安装在夹具主座（1）上，所述联动同步带机构（4）的驱动带轮安装在第一伺服电机（3）的输出轴上，所述吸盘组同步带夹块（203）安装在联动同步带机构（4）的传动带上，所述吸盘组同步带夹块（203）固定在吸盘座（201）上，两个吸盘组机构（2）的吸盘组同步带夹块（203）分别设置在联动同步带机构（4）的传动带两侧；

所述角码夹具组件（704）包括气动夹具（704a）、夹具连接座（704b）、角码夹具底板（704d）、导向轴（704c）、弹簧（704e），所述气动夹具（704a）与电控单元（14）连接，所述角码夹具底板（704d）滑动安装在角码夹持座（703）上，所述导向轴（704c）固定在夹具连接座（704b）上，所述导向轴（704c）滑动穿装角码夹具底板（704d），所述弹簧（704e）套装在导向轴（704c）上，所述弹簧（704e）两端分别柔性连接角码夹具底板（704d）、夹具连接座（704b）。

2.根据权利要求1所述的背板上料机械手夹具装置，其特征在于：所述视觉机构（8）包括视觉主座（801）、智能相机（802）、光源（803），所述视觉主座（801）安装在角码夹持座（703）上，所述智能相机（802）、光源（803）均安装在视觉主座（801）上，且智能相机（802）、光源（803）均与电控单元（14）连接。

3.根据权利要求1所述的背板上料机械手夹具装置，其特征在于：所述角码夹具驱动单元包括调节驱动电机（701）、调节同步带机构（702）、角码夹具同步带夹块（705），所述调节驱动电机（701）安装在角码夹持座（703）上且与电控单元（14）连接，所述调节同步带机构（702）设置在角码夹持座（703）上，所述调节同步带机构（702）的驱动带轮与调节驱动电机（701）的输出端传动连接，所述角码夹具同步带夹块（705）设有两个，两个角码夹具同步带夹块（705）分别安装在两个角码夹具组件（704）的角码夹具底板（704d）上，且两个角码夹具同步带夹块（705）分别夹装调节同步带机构（702）的传动带两侧。

4.根据权利要求1所述的背板上料机械手夹具装置，其特征在于：每个角码夹持机构（7）的角码夹持座（703）均安装有夹具机构同步带夹块（707），所述角码调距机构包括第二伺服电机（9）、角码同步带机构（10），所述第二伺服电机（9）安装在夹具主座（1）上且与电控单元（14）连接，所述角码同步带机构（10）设置在夹具主座（1）上，且所述角码同步带机构（10）的驱动轮与第二伺服电机（9）的输出端传动连接，两个角码夹持机构（7）的夹具机构同步带夹块（707）分别夹装在角码同步带机构（10）的传动带两侧上。

5.根据权利要求1所述的背板上料机械手夹具装置，其特征在于：所述吸盘座（201）上安装有与电控单元（14）连接的X轴限位传感器（206），所述角码夹持机构（7）设有与X轴限位传感器（206）相对应的X轴限位感应片（708）。

6.根据权利要求3所述的背板上料机械手夹具装置，其特征在于：所述角码夹持机构（7）包括夹具机构原点传感器（709）、夹具机构原点感应片（712）、夹具机构限位感应片（710）、夹具机构限位传感器（711），所述夹具机构原点传感器（709）、夹具机构限位传感器（711）与电控单元（14）连接；所述夹具机构原点传感器（709）安装在其中一块角码夹具同步带夹块（705）上，所述夹具机构原点感应片（712）安装在角码夹持座（703）上，所述角码夹具组件（704）处于原点位置时所述夹具机构原点传感器（709）正对夹具机构原点感应片（712）且感应夹具机构原点感应片（712）；所述夹具机构限位感应片（710）安装在角码夹持座（703）上，所述夹具机构限位传感器（711）安装在夹具主座（1）上，所述夹具机构限位感应片（710）位于角码夹持机构（7）的最外极限位置，所述角码夹持机构（7）处于最靠外的位置时夹具机构限位感应片（710）恰好处于被夹具机构限位传感器（711）感应的位置上。

7.根据权利要求1所述的背板上料机械手夹具装置，其特征在于：其中一个吸盘组机构（2）的吸盘座（201）上安装有吸盘组感应片（204），所述夹具主座（1）上安装有与吸盘组感应片（204）相对应的、与电控单元（14）连接的吸盘组限位传感器（205），所述吸盘组机构（2）处于最接近激光传感器（6）的位置上时所述吸盘组感应片（204）正对吸盘组限位传感器（205）的位置且被吸盘组限位传感器（205）所感应。

8.根据权利要求1所述的背板上料机械手夹具装置，其特征在于：所述夹具主座（1）上安装有两个用于限定角码夹持机构（7）指向内侧运动终点位置的X轴硬限位块（13），每个X轴硬限位块（13）处于同侧的吸盘组机构（2）和角码夹持机构（7）之间的位置。