CN110394633B - 一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构与方法，包括机构本体、多自由度机械臂和盘体；机构本体型材固定架安装有底座，底座开有进料通道和与进料通道连通的滑块和浮动块，滑块中设有零件槽；底座上固定有滑台气缸，滑台气缸与底座后部滑道中的滑块相连；型材固定架上方连接气缸固定板，气缸固定板上连接装填气缸和其夹爪；通过控制中心获取传感器检测到进料通道中的圆环塑料块，驱动多自由度机械臂带动一对装填气缸带动夹爪将圆环塑料块从滑块内压入盘体的槽道中，装填气缸带着夹爪上下交替往复运动实现圆环塑料块的分离与装填。本发明为一种集圆环塑料送料、分离与装填一体的自动化装置，具有对位精确上料快和省时省力的特点。

Description

一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构与方法

技术领域

本发明属于自动化装配技术领域，特别地适用于电控永磁产品(例如电磁吸盘、磁力模板)的生产装配领域，具体涉及一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构与方法，用于实现圆环塑料块的自动装填。

背景技术

电磁吸盘、磁力模板等产品均属于电控永磁产品，是一种利用电磁原理，通过使内部线圈通电产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的工件紧紧吸住的一种工装夹具，其具备磁力强劲、切换高效、安全、节能、环保等特点，已经被广泛应用于现代化的各个工业领域。

传统的电控永磁产品的生产过程中塑料块主要用途是给条状磁块定位，形状是圆环。目前塑料块装填完全依靠工人手工操作，但是该方式存在装配品质低、劳动量大、装配效率低等缺点。亟需采用机器人提高其装配品质、降低劳动强度、提高装配效率。但受限于塑料块的形状及装配空间较小的约束，目前市面上还没有一款能够实现圆环塑料块自动分离及装填的机构，进而阻碍了圆环塑料块自动分离及装填的实现。且未查询到关于圆环塑料块自动化分离及装填机构的相关专利和文献报导。

发明内容

针对工人手工装配圆环塑料块的缺点以及圆环塑料块的特点和装配空间较小的约束，本发明提供了一种集圆环塑料送料、分离与装填一体的自动化的定位用圆环塑料块自动分离及装填机构与方法，本发明具有对位精确上料快和省时省力的特点，可用于圆环塑料块的高效率、高质量、自动化装配机器人系统。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明给出了一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构，包括机构本体、多自由度机械臂和盘体；所述机构本体包括型材固定架，型材固定架下方安装有底座，底座开有连通至其前后部的进料通道，底座后部设有与进料通道连通的滑块，滑块中设有一对放置圆环塑料块的零件槽；底座上固定有一对滑台气缸，滑台气缸与底座后部滑道中的滑块相连；滑道中还包括一对浮动块；

所述型材固定架上方连接一对气缸固定板，气缸固定板上连接一对装填气缸，装填气缸上连接有一对夹爪；

通过控制中心获取传感器检测到进料通道中的圆环塑料块，驱动多自由度机械臂带动一对装填气缸带动夹爪将圆环塑料块从滑块内压入盘体的槽道中，装填气缸带着夹爪上下交替往复运动实现圆环塑料块的分离与装填。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：

优选的，在滑台气缸的上方滑动连接一转接板Ⅰ，转接板Ⅰ后部连接一转接板Ⅱ，转接板Ⅱ连接底座后部滑道中的滑块。

优选的，所述浮动块设在进料通道两侧的浮动块安装孔内，浮动块的后部与滑块相接。

优选的，所述浮动块上加工有浮动块滑道，浮动块滑道与圆环塑料块外轮廓相匹配。

优选的，在底座内开有连通至其前后部的进料通道，圆环塑料块在进料通道中前后依次排列。

优选的，所述气缸固定板及型材固定架上开有贯通孔，一对装填气缸连接一对夹爪沿贯通孔上下运动。

优选的，所述盘体中设有若干个间隔分布的槽道，槽道之间为磁钢。

本发明进而给出了一种所述机构的定位用圆环塑料块自动分离及装填方法，包括如下步骤：

1)多自由度机械臂携带机构本体移动到盘体的上方，机构本体底面贴合到盘体的磁钢上表面；

2)机构本体中的自动送料机构持续将圆环塑料块依次送入进料通道中；滑台气缸带动滑块运动将进入滑块零件槽内的圆环塑料块依次分离；浮动块前后浮动，卡紧圆环塑料块使其不发生掉落和翻转；

3)当滑块和浮动块将圆环塑料块卡紧并分离后，控制中心获取传感器Ⅰ信息，驱动装填气缸Ⅰ动作带着夹爪Ⅰ将零件槽内的圆环塑料块压入盘体下方的槽道内，随后气缸Ⅰ动作带着夹爪Ⅰ立即返回，此时装填动作完成；

4)圆环塑料块依次进入滑块零件槽中，当装填气缸Ⅰ动作带着夹爪Ⅰ返回后，滑块向反方向运动进行将圆环塑料块分离；浮动块前后浮动，卡紧圆环塑料块使其不发生掉落和翻转；

5)传感器Ⅱ检测滑块零件槽内是否有圆环塑料块，确定后执行装填作业；

6)当滑块和浮动块将圆环塑料块卡紧并分离到位后，传感器Ⅱ检测到圆环塑料块后，将信号反馈给控制中心，控制中心随即驱动装填气缸Ⅱ动作带着夹爪Ⅱ将滑块与浮动块之间的圆环塑料块压入槽道内，随后装填气缸Ⅱ动作带着夹爪Ⅱ立即返回，此时装填动作完成；

7)另一个装填气缸Ⅱ带着夹爪Ⅱ重复步骤2)-6)，启动一对装填气缸交替动作，将圆环塑料块进行分离与装填。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：

本发明由于采用了循环分料机构，实现了圆环塑料块的自动分离；同时摒弃传统夹爪的开合动作，利用气缸动作实现圆环塑料块的快速装填。结合机器人(多自由度机械臂或者桁架机器人)的位置移动和自动送料机构的物料供给，即可形成一套圆环塑料块自动分离及装填的装配机器人系统，实现圆环塑料块的高效率、高质量装配。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明定位用圆环塑料块自动分离及装填机构的应用场景示意图；

图2(a)、(b)为本发明定位用圆环塑料块自动分离及装填机构的组成示意图；

图3(a)、(b)、(c)和(d)为本发明定位用圆环塑料块自动分离及装填机构的自动分离过程示意图及分离底座；

图4(a)、(b)为本发明定位用圆环塑料块自动分离及装填机构的装填过程示意图；

图5(a)、(b)为本发明定位用圆环塑料块自动分离及装填机构反方向自动分离过程示意图；

图6为本发明定位用圆环塑料块自动分离及装填机构反方向的装填过程示意图；

图7(a)、(b)为本发明定位用圆环塑料块自动分离及装填机构的浮动块结构及工作示意图；

图中：1、机构本体；2、多自由度机械臂(或者桁架机器人执行终端)；3、盘体；4、装填气缸Ⅰ；5、装填气缸Ⅱ；6、气缸固定板；7、转接板Ⅰ；8、传感器Ⅰ；9、滑台气缸；10、传感器Ⅱ；11、底座；12、型材固定架；13、夹爪Ⅰ；14、夹爪Ⅱ；15、转接板Ⅱ；16、滑块；17、浮动块；18、圆环塑料块；19、进料通道；20、浮动块安装孔；21、槽道；22、浮动块滑道；23、磁钢。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1示出了本发明一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构的使用状态，图2(a)、(b)示出了定位用圆环塑料块自动分离及装填机构的结构，包括机构本体1、多自由度机械臂2和盘体3；机构本体1包括连接多自由度机械臂2的一个型材固定架12，型材固定架12下方通过螺钉安装有底座11，底座11顶部通过螺钉固定有一对滑台气缸9。型材固定架12上方框架内侧通过螺钉连接一对气缸固定板6，在气缸固定板6上通过螺钉固定连接一对装填气缸Ⅰ4和装填气缸Ⅱ5，气缸固定板6上开有可让装填气缸Ⅰ4和装填气缸Ⅱ5气缸活塞杆向下运动的通孔，在通孔上螺纹固定连接有夹爪Ⅰ13和夹爪Ⅱ14，夹爪Ⅰ13和夹爪Ⅱ14分别与装填气缸Ⅰ4和装填气缸Ⅱ5连接，装填气缸Ⅰ4可带着夹爪Ⅰ13上下往复运动，气缸Ⅱ5可带着夹爪Ⅱ14上下往复运动。整个定位用圆环塑料块自动分离及装填机构有4个装填气缸和2套滑台气缸来实现圆环塑料块的自动分离及装填作业。

如图3(a)-(d)所示，底座11前方设有一对传感器Ⅰ8、Ⅱ10，底座11后方设有滑道，滑道上滑动连接有滑块16和浮动块17；底座11顶部通过螺钉固定有一滑台气缸9，在滑台气缸9的上方滑动连接一转接板Ⅰ7，转接板Ⅰ7后部连接一转接板Ⅱ15，转接板Ⅱ15连接底座11后部滑道中的滑块16，滑块16中设有一对放置圆环塑料块18的零件槽。

图3(a)中机构本体1的具备自动送料功能，可将圆环塑料块18依次送入底座11中的进料通道19中，圆环塑料块18会在进料通道19中自动排成长队并持续向前输送。在图3(b)和图3(c)中，当首个圆环塑料块18运动至滑块16内，滑台气缸7向左运动(如图中箭头所示)，将首个圆环塑料块18自动分离。为避免分离过程中圆环塑料块18发生翻转及掉落，在滑块16分离圆环塑料块18向左运动时，浮动块17可前后浮动(如图中箭头所示)，可在分离过程中将圆环塑料块18紧紧的卡住不掉落。

图3(d)示出了底座11前部的具体结构，底座11内开有连通至其前后部的进料通道19，圆环塑料块18通过自动送料进入进料通道19中，在底座11前部进料通道19进口两侧设有一对浮动块安装孔20，浮动块安装孔20可安装浮动块。当滑台气缸9运动时带动滑块16左右运动，浮动块17将与进料通道19连通的零件槽中的圆环塑料块18卡紧或随重力作用落下。

图4(a)和(b)示出了定位用圆环塑料块自动分离及装填机构的装填机构及装填过程；图4(a)中传感器Ⅱ10检测到圆环塑料块18后，反馈信号传递给控制中心，在图4(b)中控制中心驱动装填气缸Ⅱ5带着夹爪Ⅱ14将塑料块18从滑块16内压入盘体3槽道21中(如图中箭头所示)，然后装填气缸Ⅱ5带着夹爪Ⅱ14返回到位，随即装填动作结束。

图5(a)、(b)示出了定位用圆环塑料块自动分离及装填机构的自动分离机构反方向运动示意图；当图4(b)装填气缸Ⅱ5带着夹爪Ⅱ14装填圆环塑料块18时，此时排着长队的圆环塑料块18的首个塑料块又进入滑块16中，当装填气缸Ⅱ5带着夹爪Ⅱ14返回到位后，滑台气缸9通过转接板Ⅰ7和转接板Ⅱ15带着滑块16向右运动(如图中箭头所示)，又将首个圆环塑料块18自动分离。为避免分离过程中圆环塑料块18发生翻转及掉落，在滑块16分离圆环塑料块18向右运动时，对称布置的浮动块17可前后浮动(如图中箭头所示)，可在分离过程中将塑料块18紧紧的卡住不掉落，以此进行持续分料。

图6示出了定位用圆环塑料块自动分离及装填机构的装填机构反方向的装填过程；图4(a)当传感器Ⅰ8检测到圆环塑料块18后，反馈信号传递给控制中心，控制中心驱动装填气缸Ⅰ4带着夹爪Ⅰ13将圆环塑料块18从滑块16内压入盘体3槽道21中(如图中箭头所示)，然后装填气缸Ⅰ4带着夹爪Ⅰ13返回到位，随即装填动作结束。

图7(a)、(b)示出了定位用圆环塑料块自动分离及装填机构中浮动块结构及动作示意图，浮动块17上加工有浮动块滑道22，浮动块滑道22与圆环塑料块18外轮廓相似可避免圆环塑料块18在滑块16的滑动下发生翻转，浮动块17的前后运动可在分离过程中将圆环塑料块18紧紧的卡住不掉落。

动作过程如下：

1)多自由度机械臂(或者桁架机器人执行终端)2携带机构本体1进行精确定位移动到盘体3的上方，机构本体1底面贴合到盘体3的磁钢23的上表面；

2)同时机构本体1中的自动送料机构会持续将圆环塑料块18依次送入进料通道19中；同时滑台气缸9带动滑块16运动将进入滑块零件槽内的圆环塑料块18依次分离，为保证分离后的圆环塑料块18不掉落，机构设置的浮动块17可前后进行浮动，可紧紧卡住圆环塑料块18，使其不发生掉落；

3)为了保证分离后的圆环塑料块18不发生翻转，浮动块17上加工有与圆环塑料块13外形轮廓相似的浮动块滑道22，使其在分离过程中不发生翻转，此时圆环塑料块18分离完成；

4)传感器Ⅰ8可以有效检测滑块16内是否有圆环塑料块18，确定后执行装填作业；

5)当滑块16和浮动块17将圆环塑料块13卡紧并分离到位后，传感器Ⅰ8检测到圆环塑料块18后，将信号反馈给控制中心，控制中心随即驱动装填气缸Ⅰ4动作带着夹爪Ⅰ13将滑块16与浮动块17之间的圆环塑料块18压入槽道21内，随后装填气缸Ⅰ4动作带着夹爪Ⅰ13立即返回，此时装填动作完成；

6)伴随着装填气缸Ⅰ4动作带着夹爪Ⅰ13进行圆环塑料块18装填过程中，在进料通道19内排成长队的首个圆环塑料块18又进入滑块16中；当装填气缸Ⅰ4动作带着夹爪Ⅰ13返回后，滑块16向反方向运动进行将圆环塑料块18分离，为保证分离后的圆环塑料块18不掉落，机构设置的浮动块17可前后进行浮动紧紧卡住圆环塑料块18；

7)传感器Ⅱ10可以有效检测滑块16内是否有圆环塑料块18，确定后执行装填作业；

8)当滑块16和浮动块17将圆环塑料块18卡紧并分离到位后，传感器Ⅱ10检测到圆环塑料块18后，将信号反馈给控制中心，控制中心随即驱动装填气缸Ⅱ5动作带着夹爪Ⅱ14将滑块16与浮动块17之间的圆环塑料块18压入槽道21内，随后装填气缸Ⅱ5动作带着夹爪Ⅱ14立即返回，此时装填动作完成；

9)伴随着装填气缸Ⅱ5动作带着夹爪Ⅱ14进行圆环塑料块18装填过程中，在进料通道19内排成长队的首个圆环塑料块18又进入滑块16中；当装填气缸Ⅱ5动作带着夹爪Ⅱ14返回后，滑块16向反方向运动将圆环塑料块18分离，为保证分离后的圆环塑料块18不掉落，机构设置的浮动块17可前后进行浮动紧紧卡住圆环塑料块18，以此循环进行自动分离及装填作业。对称布置的另一套自动分离及装填机构也进行上述自动分离及装填作业，即可实现定位圆环塑料块18的自动分离及动作装填。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构，其特征在于，包括机构本体(1)、多自由度机械臂(2)和盘体(3)；所述机构本体(1)包括型材固定架(12)，型材固定架(12)下方安装有底座(11)，底座(11)开有连通至其前后部的进料通道(19)，底座(11)后部设有与进料通道(19)连通的滑块(16)，滑块(16)中设有一对放置圆环塑料块(18)的零件槽；底座(11)上固定有一对滑台气缸(9)，滑台气缸(9)与底座(11)后部滑道中的滑块(16)相连；滑道中还包括一对浮动块(17)；

所述型材固定架(12)上方连接一对气缸固定板(6)，气缸固定板(6)上连接一对装填气缸，装填气缸上连接有一对夹爪；

通过控制中心获取传感器检测到滑块(16)中的圆环塑料块(18)，驱动多自由度机械臂(2)带动一对装填气缸带动夹爪将圆环塑料块(18)从滑块(16)内压入盘体(3)的槽道(21)中，装填气缸带着夹爪上下交替往复运动实现圆环塑料块的分离与装填。

2.根据权利要求1所述的一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构，其特征在于，在滑台气缸(9)的上方滑动连接一转接板Ⅰ(7)，转接板Ⅰ(7)后部连接一转接板Ⅱ(15)，转接板Ⅱ(15)连接底座(11)后部滑道中的滑块(16)。

3.根据权利要求1所述的一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构，其特征在于，所述浮动块(17)设在进料通道(19)两侧的浮动块安装孔(20)内，浮动块(17)的后部与滑块(16)相接。

4.根据权利要求3所述的一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构，其特征在于，所述浮动块(17)上加工有浮动块滑道(22)，浮动块滑道(22)与圆环塑料块(18)外轮廓相匹配。

5.根据权利要求1所述的一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构，其特征在于，在底座(11)内开有连通至其前后部的进料通道(19)，圆环塑料块(18)由机构本体(1)中自动送料机构送至进料通道(19)中并前后依次排列。

6.根据权利要求1所述的一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构，其特征在于，所述气缸固定板(6)及下部的型材固定架(12)上开有贯通孔，一对装填气缸连接一对夹爪沿贯通孔可上下运动。

7.根据权利要求1所述的一种定位用圆环塑料块自动分离及装填机构，其特征在于，所述盘体(3)中设有若干个间隔分布的槽道(21)，槽道(21)之间为磁钢(23)。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述自动分离及装填机构的定位用圆环塑料块自动分离及装填方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)多自由度机械臂(2)携带机构本体(1)移动到盘体(3)的上方，机构本体(1)底面贴合到盘体(3)的磁钢(23)上表面；

2)机构本体(1)中的自动送料机构持续将圆环塑料块(18)依次送入进料通道(19)中；滑台气缸(9)带动滑块(16)运动将进入滑块零件槽内的圆环塑料块(18)依次分离；浮动块(17)前后浮动，卡紧圆环塑料块(18)使其不发生掉落和翻转；

3)当滑块(16)和浮动块(17)将圆环塑料块(18)卡紧并分离后，控制中心获取传感器Ⅰ(8)信息，驱动装填气缸Ⅰ(4)动作带着夹爪Ⅰ(13)将零件槽内的圆环塑料块(18)压入盘体(3)下方的槽道(21)内，随后装填气缸Ⅰ(4)动作带着夹爪Ⅰ(13)立即返回，此时装填动作完成；

4)圆环塑料块(18)依次进入滑块(16)零件槽中，当装填气缸Ⅰ(4)动作带着夹爪Ⅰ(13)返回后，滑块(16)向反方向运动进行将圆环塑料块(18)分离；浮动块(17)前后浮动，卡紧圆环塑料块(18)使其不发生掉落和翻转；

5)传感器Ⅱ(10)检测滑块(16)零件槽内是否有圆环塑料块(18)，确定后执行装填作业；

6)当滑块(16)和浮动块(17)将圆环塑料块(18)卡紧并分离到位后，传感器Ⅱ(10)检测到圆环塑料块(18)后，将信号反馈给控制中心，控制中心随即驱动装填气缸Ⅱ(5)动作带着夹爪Ⅱ(14)将滑块(16)与浮动块(17)之间的圆环塑料块(18)压入槽道(21)内，随后装填气缸Ⅱ(5)动作带着夹爪Ⅱ(14)立即返回，此时装填动作完成；

7)另一个装填气缸Ⅱ(5)带着夹爪Ⅱ(14)重复步骤2)-6)，启动一对装填气缸交替动作，将圆环塑料块(18)进行分离与装填。