CN110182580A - 流水线自动纠偏工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于流水线纠偏设备技术领域，具体公开了一种流水线自动纠偏工业机器人，包括沿着流水线的送料方向依次设置的第一传送装置、纠偏装置和第二传送装置，纠偏装置包括从下至上依次设置的底座、升降机构、载物台和定位机构，升降机构安装在底座上，升降机构包括铰接在载物台的底面的第一升降杆和第二升降杆；定位机构包括定位框和用于驱动定位框水平运动和竖直运动的移动单元；纠偏装置还包括启动机构，启动机构包括控制器和用于检测工件是否位于载物台上的传感器。本发明主要适用于方形工件的自动纠偏，通过升降机构、载物台和定位框的设置，实现了工件的纠偏和传送工作。

Description

流水线自动纠偏工业机器人

技术领域

本发明属于流水线纠偏设备技术领域，具体公开了一种流水线自动纠偏工业机器人。

背景技术

在工业生产中，为了提高生产效率通常采用流水线的方式进行生产，而流水线的生产方式就导致较多人工需要多次重复简单的工序，为了降低人工成本，在此类工序上多采用流水线机器人代替人工。机器人是自动化设备的一种，其灵活性强、精度高，更适合于代替需要多次重复，操作流程较为单一的工作，能有效提高工作效率，降低工人劳动强度。因此，机器人在工业上应用越来越广泛。

在流水线输送工件的过程中，工件跑偏是很普遍的现象。所谓工件跑偏是指工件在传送带传送过程中由于受到各种干扰力的作用，不能保持直线运行而使其发生横向跑偏和纵向跑偏。产生跑偏有诸多原因，如传动辊之间的轴线不平行、传送带表面不平整、机械部件的震动以及各部件速度和张力的变化失调等。

工件跑偏对产品生产加工的正常进行、生产过程的稳定性及生产效率都有很大的影响，因此流水线上均需安装自动纠偏控制系统，例如自动纠偏机器人。授权公告号为CN101767666B的中国实用新型专利就公开了一种自动纠偏包装机器人，主要是通过X向光电传感器和Y向光电传感器检测信息，如果需要纠偏，在电路控制装置控制下带动X、Y向纠偏装置以及机械手对工件进行纠偏，但是由于自动纠偏控制对象具有一定的复杂性，存在多种不确定因素和难以确切描述的非线性等特性，如果传感器不能正确采集信息或精度不够高，则控制系统就不能给出高精度的控制，就会产生误动作，难以实现具有较高精度和较好适应性的控制效果，还是会导致工件跑偏或者发生其它生产事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流水线自动纠偏工业机器人，以解决流水线输送工件时工件发生跑偏及现有的自动纠偏机器人控制精度不高的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种流水线自动纠偏工业机器人，包括沿着流水线的送料方向依次设置的第一传送装置、纠偏装置和第二传送装置，所述第一传送装置用于将工件输送到纠偏装置上，所述第二传送装置用于将纠偏装置上的工件输送走；所述纠偏装置包括从下至上依次设置的底座、升降机构、载物台和定位机构，升降机构安装在底座上，升降机构包括第一升降杆、第二升降杆以及用于驱动第一升降杆和第二升降杆竖直运动的驱动组件，第一升降杆和第二升降杆的顶端均铰接在载物台的底面，第一升降杆与载物台的铰接点靠近载物台出料方向的左侧或右侧，第一升降杆与载物台的铰接点靠近载物台出料方向的一侧；所述定位机构包括定位框和用于驱动定位框水平运动和竖直运动的移动单元，定位框位于载物台的上方，定位框的横截面为方形；所述纠偏装置还包括启动机构，启动机构包括控制器和安装在载物台上的传感器，传感器与控制器电性连接，传感器用于检测工件是否位于载物台上，所述控制器用于控制升降机构和移动单元运转。

本基础方案的工作原理在于：第一传送装置将工件输送到载物台上，传感器检测到载物台上有工件时，将信号反馈给控制器，控制器首先控制移动单元运转，移动单元先带动定位框作水平运动到工件的上方，然后移动单元驱动定位框作竖直运动下降到与载物台接触，并将工件罩住；然后控制器控制驱动组件工作，驱动组件先驱动第一升降杆向上运动，使载物台向左或向右摆动，工件就会随着载物台的摆动而向左或向右滑动，与定位框的内壁相抵，即工件平行于送料方向的一边被对齐；接着，驱动组件驱动第二升降杆向上运动，使载物台靠近第二传送装置的一端向远离第二传送装置的方向摆动，工件就会随着载物台的摆动而向远离第二传送装置的方向滑动，与定位框的内壁相抵，即工件垂直于送料方向的一边被对齐，就此完成工件的纠偏工作。最后，驱动组件带动第一升降杆和第二升降杆缓慢复位使得载物台复位，控制器控制移动单元带动定位框向第二传送装置水平移动，则定位框将被纠偏好的工件带到第二传送装置上，在第二传送装置可对纠偏好的工件进行下一级工序加工。

本基础方案的有益效果在于：

1、本发明主要适用于方形工件的自动纠偏，通过升降机构、载物台和定位框的设置，实现了工件的纠偏和传送工作。

2、本发明中，第一升降杆和第二升降杆与载物台铰接，且第一升降杆与载物台的铰接点靠近载物台出料方向的左侧或右侧，第一升降杆与载物台的铰接点靠近载物台出料方向的一侧，第一升降杆和第二升降杆具有双重作用，一是作为载物台摆动的动力来源，二是作为载物台的摆动支点，当第一升降杆推动载物台摆动时，第二升降杆作为载物台的摆动支点，当第二升降杆推动载物台摆动时，第一升降杆作为载物台的摆动支点。

3、本发明中，定位框的设置，即实现了工件的纠偏工作，又可以将载物台上纠偏好的工件传送至第二传送装置上，方便第二传送装置将其送往下一级工序中，同时便于载物台进行下一个工件的纠偏工作，保证了流水线生产的顺序性、节奏性和连续性。

4、与现有技术相比，本发明没有设置X、Y向传感器来检测工件的X和Y向的偏离度，而是通过载物台的摆动以及定位框的作用，实现工件的纠偏。虽然本发明中也设置了传感器，但是传感器只需检测感应到工件是否到位即可，便于移动单元和驱动组件自动启动并按照设定程序依次工作，相较于X、Y向传感器，本发明中的传感器的控制精度不需要很高，此外，即使本方案中传感器失效，只要将工件的传送速度和控制器的控制程序设置恰当，本装置还是能实现工件的纠偏工作，从而避免由于传感器失灵或控制精度不高导致的纠偏控制系统失效的现象产生。

进一步，所述第一升降杆和第二升降杆均通过万向支撑滚球与载物台的底面铰接在一起。本方案中，通过设置万向支撑滚球，提高载物台摆动的灵活性，从而提高纠偏机构的工作速度和工作效率，加快流水线生产的速度。

进一步，所述移动单元包括滑轨、滑动件和伸缩杆，滑动件水平滑动连接在滑轨中，伸缩杆与滑动件固定连接，且伸缩杆竖直设置，伸缩杆的下端与定位框通过球铰结构转动连接。本方案中，滑动件在滑轨中水平滑动时可通过伸缩杆带动定位框水平移动，伸缩杆可带动定位框竖直移动，另外，当定位框与载物台相接触时，由于伸缩杆与定位框通过球铰结构转动连接，定位框也可随载物台一起发生摆动，从而保证纠偏过程中定位框与载物台一直保持接触，同时避免定位框影响载物台的摆动。

进一步，所述底座上设有支架，支架上设有两条高度相同且平行设置的滑轨，所述滑动件为滑杆，滑杆的两端分别水平滑动连接在两条滑轨中。本方案中，将滑杆的两端均滑动连接在滑轨中，可使滑杆的移动更加稳定，滑杆的受力性更好。

进一步，所述载物台的上表面设有向下凹陷的定位槽，定位槽的形状大小与定位框的形状大小相配合。本方案中，载物台的设置，让定位框可以卡在定位槽中，当载物台发生摆动时，定位框可以更好地与载物台一起发生摆动，从而避免纠偏过程中定位框和载物台之间出现间隙而导致工件滑动掉落。

进一步，所述驱动组件为液压缸或气缸或电动推杆。上述三种驱动组件均可以驱动第一升降杆和第二升降杆作竖直运动，同时方便与控制器电性连接，通过控制器来控制驱动组工作。

进一步，所述第一传送装置和纠偏装置之间设有滑道，所述滑道倾斜设置，滑道的上端抵靠在第一传送装置上，滑道的下端与载物台相接触。本方案中，通过设置滑道能使第一传送装置上的工件自动滑到载物台上，具体设置时，可根据工件的重量来调节滑道的倾斜角度，保证工件能滑到载物台的中间位置，或者工件能滑到载物台上定位槽所环绕的位置中。

进一步，所述传感器为红外线传感器或重量传感器。本方案中，可以将传感器设置为红外线传感器或者重量传感器，便于检测和感应工件是否位于载物台上。

进一步，所述第二传送装置还包括固定边框和活动边框，固定边框与定位槽远离第一升降杆的侧边对齐，活动边框与固定边框之间的间距可以调节。先将活动边框和定位边框之间的间距调节到与工件的宽度相同，这样当定位框将工件送到第二传送装置上后，在第二传送装置的传送过程中，工件被固定边框和活动边框限位，从而避免由于第二传送装置的传送带表面不平整、振动等原因再次造成工件跑偏。

进一步，所述第二传送装置的送料方向平行于或垂直于第一传送装置的送料方向。实际运用时，可根据厂房场地大小或流水线具体设置方式等因素将第一传送装置和第二传送装置的位置设置成以上两种不同的关系，以满足不同使用需求。

附图说明

图1为本发明实施例一的立体图；

图2为图1中万向支撑滚球的纵向剖视图；

图3为图1中底座和第一升降杆(第二升降杆)的连接示意图；

图4为图1中定位框的横向剖视图；

图5为本发明实施例二的立体图；

图6为本发明实施例三的立体图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：第一传送装置1、纠偏装置2、底座21、第一升降杆22、第二升降杆23、载物台24、定位槽241、万向支撑滚球25、滚动球体251、上封盖252、下封盖253、上固定架254、下固定架255、活动小钢球256、支架26、滑轨27、滑杆28、伸缩杆29、定位框210、第二传送装置3、第二传送带31、固定边框32、活动边框33、滑道4、工件5。

实施例一：

如图1所示：一种流水线自动纠偏工业机器人，包括沿着流水线的送料方向(即图1中箭头所指的方向)依次设置的第一传送装置1、纠偏装置2和第二传送装置3，第一传送装置1用于将工件5输送到纠偏装置2上，第一传送装置1包括第一传送带、第一主动轮和第一从动轮，第一传送带绕第一主动轮和第一从动轮首尾相连而成；第二传送装置3用于将纠偏装置2上的工件5输送走，且第二传送装置3的送料方向平行于第一传送装置1的送料方向，具体的，第二传送装置3包括第二传送带31、第二主动轮和第二从动轮，第二传送带31绕第二主动轮和第二从动轮首尾相连而成。

纠偏装置2包括从下至上依次设置的底座21、升降机构、载物台24和定位机构，升降机构安装在底座21上，升降机构包括第一升降杆22、第二升降杆23以及用于驱动第一升降杆22和第二升降杆23竖直运动的驱动组件，驱动组件可以采用液压缸、气缸或电动推杆中的一种。第一升降杆22和第二升降杆23的顶端均铰接在载物台24的底面，第一升降杆22与载物台24的铰接点位于载物台24出料方向(即图1中箭头所指的方向)的左侧边中点(也可以设置在右侧)，第二升降杆23与载物台24的铰接点位于载物台24出料方向的前侧边中点；具体的，第一升降杆22和第二升降杆23均通过万向支撑滚球25与载物台24的底面铰接在一起，结合图2和图3所示，万向支撑滚球25包括滚动球体251、上封盖252、下封盖253、上固定架254和下固定架255构成，上固定架254和下固定架255内均设置有一球形支撑面，上封盖252和下封盖253设有开口，滚动球体251的上半部分通过上封盖252安装在上固定架254的球形支撑面内，滚动球体251的下半部分通过下封盖253安装在下固定架255的球形支撑面内，在球形支撑面与滚动球体251之间沿球形支撑面设置有活动小钢球256，球形支撑面与滚动球体251之间通过油封件封装有润滑油；上固定架254焊接在载物台24的底面，下固定架255焊接在第一升降杆22(第二升降杆23)的顶端。

定位机构包括定位框210和用于驱动定位框210水平运动和竖直运动的移动单元，定位框210位于载物台24的上方，结合图4所示，定位框210的横截面为方形，载物台24的上表面设有向下凹陷的定位槽241，定位槽241的形状大小与定位框210的形状大小相配合；移动单元包括滑轨27、滑动件和伸缩杆29，底座21的左右两侧焊接有支架26，支架26上设有两条高度相同且平行设置的滑轨27，滑动件为滑杆28，滑杆28的两端分别水平滑动连接在两条滑轨27中，伸缩杆29竖直设置，伸缩杆29的上端焊接在滑杆28的中部，伸缩杆29的下端与定位框210通过球铰结构转动连接，球铰结构可以采用万向支撑滚球25。滑轨27为电动导轨，具体可以采用GGP双光轴滚珠丝杆直线性电动导轨，伸缩杆29可采用DT型直流电动推杆。

纠偏装置2还包括启动机构，启动机构包括控制器(图中未示出)和安装在载物台24上的传感器，传感器与控制器电性连接，本实施例中，传感器为红外线传感器，可采用TAD-9128非接触式红外感应器，传感器用于检测工件5是否位于载物台24上，控制器与升降机构中的驱动组件的启动开关及移动单元中的滑轨27和伸缩杆29的启动开关电性连接，用于控制升降机构和移动单元运转。红外线传感器具体可采用TAD-9128非接触式红外感应器，控制器具体可采用MTCH6102-I/SS型控制器。

第一传送装置1和纠偏装置2之间设有滑道4，滑道4倾斜设置，滑道4的上端抵靠在第一传送带上，滑道4的下端与载物台24相接触。具体的，滑道4的倾斜角度可根据工件5的重量来调节，保证工件5能滑到载物台24的中间位置，即工件5能滑到载物台24上定位槽241所环绕的位置中。

为了保证载物台24的平稳性，保证设备的安全性，减小升降机构的承载压力，底座21上还焊接有四根支撑柱，支撑柱分别位于载物台24的四角，支撑柱的顶端与载物台24的底面相接触。具体的，支撑柱为弹性支撑柱，弹性支撑柱包括外杆和内杆，外杆中设有柱形空腔，内杆滑动连接在柱形空腔中，柱形空腔的底部焊接有碟簧，碟簧的上端焊接在内杆的下端，内杆的上端与与载物台24的底面相抵，因此，支撑柱会自动伸长缩短，不会限制载物台24的摆动。

具体实施过程如下：

第一传送装置1将工件5输送到载物台24上，传感器检测到载物台24上有工件5时，将信号反馈给控制器，控制器首先控制移动单元运转，滑轨27先通过滑杆28带动定位框210作水平运动到工件5的上方，然后伸缩杆29向下伸长驱动定位框210作竖直运动下降到与载物台24接触，且定位框210卡在定位槽241中，将工件5罩住；然后控制器控制驱动组件工作，驱动组件先驱动第一升降杆22向上运动，使载物台24向右摆动(图1中箭头所指方向为送料方向，即前方)，工件5就会随着载物台24的摆动而向右滑动，与定位框210的内壁相抵，即工件5平行于送料方向的一边被对齐，接着，驱动组件驱动第二升降杆23向上运动，使载物台24的前端向上摆动，工件5就会随着载物台24的摆动而向后滑动，与定位框210的内壁相抵，即工件5垂直于送料方向的一边被对齐，就此完成工件5的纠偏工作。最后，驱动组件带动第一升降杆22和第二升降杆23缓慢复位(避免工件5重新发生滑动)，载物台24复位，控制器先控制伸缩杆29向上缩回，从而驱动定位框210从定位槽241中脱离(避免定位框210受到定位槽241的限制而无法水平移动)，然后控制器再控制滑轨27带动定位框210向第二传送装置3水平移动，则定位框210将被纠偏好的工件5带到第二传送装置3上，在第二传送装置3上可对纠偏好的工件5进行下一级工序加工，如焊接或切割等。

实施例二：

如图5所示，在实施例一的基础上，本实施例中，第二传送装置3还包括设置在第二传送带31上的固定边框32和活动边框33，固定边框32与定位槽241的远离第一升降杆22的侧边(图1所示的右边，即图1中箭头所指方向的右侧)对齐，活动边框33与固定边框32之间的间距可以调节。具体的，固定边框32和活动边框33均位于第二传送带31的上方，第二传送带31的上方设有机架(图中未示出)，固定边框32焊接或通过螺栓固定安装在机架上，活动边框33滑动连接在机架上，具体的，机架上设有滑槽，滑槽中滑动连接有滑块，滑块与活动边框33焊接或者通过螺栓固定连接在一起，通过调节滑块在滑槽中的位置即可实现活动边框33与固定边框32之间的间距的调节。

工作时，先将活动边框33和定位边框之间的间距调节到与工件5的宽度相同，这样当定位框210将工件5送到第二传送装置3上后，在第二传送装置3的传送过程中，工件5被固定边框32和活动边框33限位，从而避免由于第二传送装置3的传送带表面不平整、振动等原因再次造成工件5跑偏。

实施例三：

如图6所示，本实施例与实施例一的不同之处在于，第二传送装置3的送料方向垂直于第一传送装置1的送料方向；传感器为重量传感器，可采用GSL309型号重量传感器。

与此相对应的，纠偏机构中的各部件的位置关系有所变化，具体的，第一升降杆22与载物台24的铰接点位于载物台24出料方向(即图5中箭头B所指的方向)的左侧边的中点(也可以设置在右侧)，第二升降杆23与载物台24的铰接点位于载物台24出料方向的前侧边的中点；支架26焊接在底座21的后方，滑轨27平行于第二传送装置3的送料方向。

本实施例中的纠偏装置2的工作原理与实施例一基本相同，就不在此过多赘述。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.流水线自动纠偏工业机器人，其特征在于：包括沿着流水线的送料方向依次设置的第一传送装置、纠偏装置和第二传送装置，所述第一传送装置用于将工件输送到纠偏装置上，所述第二传送装置用于将纠偏装置上的工件输送走；所述纠偏装置包括从下至上依次设置的底座、升降机构、载物台和定位机构，升降机构安装在底座上，升降机构包括第一升降杆、第二升降杆以及用于驱动第一升降杆和第二升降杆竖直运动的驱动组件，第一升降杆和第二升降杆的顶端均铰接在载物台的底面，第一升降杆与载物台的铰接点靠近载物台出料方向的左侧或右侧，第一升降杆与载物台的铰接点靠近载物台出料方向的一侧；所述定位机构包括定位框和用于驱动定位框水平运动和竖直运动的移动单元，定位框位于载物台的上方，定位框的横截面为方形；所述纠偏装置还包括启动机构，启动机构包括控制器和安装在载物台上的传感器，传感器与控制器电性连接，传感器用于检测工件是否位于载物台上，所述控制器用于控制升降机构和移动单元运转。

2.根据权利要求1所述的流水线自动纠偏工业机器人，其特征在于：所述第一升降杆和第二升降杆均通过万向支撑滚球与载物台的底面铰接在一起。

3.根据权利要求2所述的流水线自动纠偏工业机器人，其特征在于：所述移动单元包括滑轨、滑动件和伸缩杆，滑动件水平滑动连接在滑轨中，伸缩杆与滑动件固定连接，且伸缩杆竖直设置，伸缩杆的下端与定位框通过球铰结构转动连接。

4.根据权利要求3所述的流水线自动纠偏工业机器人，其特征在于：所述底座上设有支架，支架上设有两条高度相同且平行设置的滑轨，所述滑动件为滑杆，滑杆的两端分别水平滑动连接在两条滑轨中。

5.根据权利要求4所述的流水线自动纠偏工业机器人，其特征在于：所述载物台的上表面设有向下凹陷的定位槽，定位槽的形状大小与定位框的形状大小相配合。

6.根据权利要求5所述的流水线自动纠偏工业机器人，其特征在于：所述驱动组件为液压缸或气缸或电动推杆。

7.根据权利要求1～6任一项所述的流水线自动纠偏工业机器人，其特征在于：所述第一传送装置和纠偏装置之间设有滑道，所述滑道倾斜设置，滑道的上端抵靠在第一传送装置上，滑道的下端与载物台相接触。

8.根据权利要求1～6任一项所述的流水线自动纠偏工业机器人，其特征在于：所述传感器为红外线传感器或重量传感器。

9.根据权利要求7所述的流水线自动纠偏工业机器人，其特征在于：所述第二传送装置还包括固定边框和活动边框，固定边框与定位槽远离第一升降杆的侧边对齐，活动边框与固定边框之间的间距可以调节。

10.根据权利要求1或9所述的流水线自动纠偏工业机器人，其特征在于：所述第二传送装置的送料方向平行于或垂直于第一传送装置的送料方向。