CN110641990B - 一种管件转运装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管件转运装置，包括抓取模块、定位模块以及转移机械手，所述抓取模块包括安装板和吸盘定位模块，吸盘定位模块包括吸盘和自适定位机构，自适定位机构为两组，且相对设置在吸盘的两侧；自适定位机构包括自适定位件和自适弹性件，两个自适定位件相对的一侧均设有往下倾斜的自适定位斜面；自适弹性件设置在安装板和自适定位件之间；所述定位模块包括定位架、轴向驱动机构和位置检测模块，该轴向驱动机构包括上滚轮、至少两个下滚轮、滚动驱动件以及调节机构，下滚轮轴线相互平行，上滚轮的轴线平行地位于下滚轮的轴线的上方。该管件转运装置能够稳定地对管件进行夹持，减少管件的晃动，而且还能在转移的过程中对管件进行定位。

Description

一种管件转运装置

技术领域

本发明涉及五金管件搬运装置，具体涉及一种管件转运装置。

背景技术

五金制品中，管状零件应用广泛，在其生产制造过程中，常常需要进行折弯、焊接、装配等一系列操作，要实现自动化生产，可使用工业机器人进行管件的上下料以及转运，配合弯管机等设备完成加工作业。

一般地，在对管件进行上下料以及转运的自动化过程中，首先需要对管件进行夹持，传统的夹持方式主要为夹爪固定方式，虽然能够稳定地对管件进夹持，但是由于受限于夹爪的工作方式以及自身的造型，待夹持的管件与相邻的管件之间需要空余足够的空间，否则相邻的管件会与夹爪发生干涉，限制夹取动作。

为此，现有的技术中提出采用吸盘(吸嘴或吸头等)固定方式，即使管件的表面为圆柱面，而柔软的吸盘可以通过塑性变形与管件的侧面紧密贴合，在大气压的作用下，管件吸在吸盘上，从而由机器人转移至下一个加工工位中。上述工作方式中，虽然解决了待夹持的管件与相邻的管件之间的空间问题，但是仍存在以下的不足：

1、在机器人搬运动作的启停过程中(尤其在机器人高速运行时)，管件会产生较大的摇晃，容易导致吸盘的作用面与管件的侧面分离，无法实现真空吸附，使得管件掉落，影响管件的正常加工。

2、在管件抓取的前后缺少必要的定位，而且工业机器人只会按照设定的搬运程序进行搬运，并不能根据管件所处的位置或长度纠正与投放位置之间的偏差，因而可能会导致后续工序出现加工误差或无法进行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种管件转运装置，该管件转运装置不仅能够稳定地对管件进行夹持，有效地减少管件在移动的过程中产生的晃动，还能在转移至下一个工位之前对管件进行定位，保证管件的正常加工。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种管件转运装置，包括用于对管件进行抓取的抓取模块、用于对管件进行定位的定位模块以及用于实现管件的空间转移的转移机械手，所述抓取模块和定位模块分别设置在不同的转移机械手上；

其中，所述抓取模块包括安装板以及若干个设置在安装板下方的吸盘定位模块，所述吸盘定位模块包括吸盘和自适定位机构，所述自适定位机构为两组，且相对设置在吸盘的两侧；所述自适定位机构包括自适定位件和自适弹性件，两个自适定位件相对的一侧均设有往下倾斜的自适定位斜面，两个自适定位斜面组合在一起形成下大上小的开口；所述自适弹性件设置在安装板和自适定位件之间，待吸取的管件与两个自适定位斜面接触定位在开口中，所述管件和两个自适定位件通过压缩所述弹性件向靠近吸盘的方向移动，并最终由吸盘对管件进行吸附固定；

所述定位模块包括定位架以及设置在定位架上的轴向驱动机构和位置检测模块，所述轴向驱动机构包括上滚轮、下滚轮、用于驱动上滚轮或/和下滚轮进行滚动的滚动驱动件以及用于改变上滚轮与下滚轮之间的距离的调节机构，所述下滚轮至少为两个，且其轴线相互平行；所述上滚轮的轴线平行地位于下滚轮的轴线的上方；待定位的管件放置下滚轮上，管件的轴向方向与下滚轮的轴向方向垂直。

上述管件转运装置的工作原理是：

工作时，转移机械手先驱动整个抓取模块移动至待搬运的管件的上方，然后往下靠近管件，从而对管件进行抓取。具体地，在抓取模块靠近管件的过程中，自适定位件的自适定位斜面先接触在管件的圆柱面上，两侧的自适定位斜面共同对管件进行定位，随着整个夹具继续下降，在管件的反作用力下，使得自适定位件往上压缩自适弹性件，直至吸盘吸住在管件上。

接着，转移机械手驱动带着管件的抓取模块往定位机构的方向移动，将管件转移至定位机构上，继而由定位机构对管件进行定位。其中，在管件转移到定位机构之前，调节机构先调节上滚轮与下滚轮分开一定距离，以避让管件承放在下滚轮上；当抓取模块将管件放置在下滚轮上后(所述管件位于上滚轮与下滚轮之间，且其轴向方向与下滚轮的轴向方向垂直)，调节机构缩小上滚轮与下滚轮之间的距离，使得管件抱紧在上滚轮与下滚轮之间，继而滚动驱动件开始驱动上滚轮或/和下滚轮进行滚动，从而带动管件沿着轴向方向往前移动，直至位置检测模块检测到管件的首端端面的位置，滚动驱动件随即停止驱动，使得管件停留在当前的位置，即完成管件的定位工作。最后，转移机械手驱动整个定位模块往下一个工位移动，进而将已定位的管件转移至下一个工位上。

本发明的一个优选方案，其中，所述自适定位机构还包括悬挂螺栓，所述自适定位件内设有滑动孔和限位孔，所述滑动孔的直径小于限位孔的直径；所述悬挂螺栓的头部位于限位孔中，其设有螺纹的尾部穿过自适定位件的滑动孔固定在调节板上；所述自适弹性件为弹簧，抵紧在调节板与自适定位件之间。通过上述结构，当自适定位件的自适定位斜面到接触管件后，随着搬运机器人的继续驱动，管件顶着自适定位件不动，调节板带动悬挂螺栓接续往下移动，从而对弹簧进行压缩，直至吸盘吸住在管件上；吸住管件后，搬运机器人驱动整个抓取模块往上复位并转移至其他位置。

优选地，所述调节板包括第一调节板和第二调节板，所述第一调节板与安装板固定连接；所述吸盘固定连接在第一调节板上；

所述第二调节板为两个，均固定连接在第一调节板的下方；所述悬挂螺栓固定连接在所述第二调节板上，所述弹簧的两端抵紧在第二调节板与自适定位件之间。

进一步，所述第一调节板与安装板之间设有第一距离调节结构，该第一距离调节结构包括第一长圆孔和第一固定螺栓，所述第一长圆孔开设在安装板上；所述第一固定螺栓设有螺纹的尾部穿过第一长圆孔固定在第一调节板上。

所述第一长圆孔的长度方向与安装板的延伸方向相同，这样可以根据不同长度的管件调节两组吸盘定位模块之间的距离，以获得较好的夹取点。

进一步，所述第二调节板与第一调节板之间设有第二距离调节结构，该第二距离调节结构包括第二长圆孔和第二固定螺栓，所述第二长圆孔开设在第二调节板上；所述第二固定螺栓设有螺纹的尾部穿过第二长圆孔固定在第一调节板上。

所述第二长圆孔的长度方向与安装板的延伸方向垂直，这样调节两个自适定位件之间的距离，以适应不同直径的管件，进一步提高抓取模块的通用性。

本发明的一个优选方案，其中，所述吸盘定位模块至少为两组，且沿着安装板的延伸方向排列。

本发明的一个优选方案，其中，所述吸盘位于两个自适定位件的正中间，以便正对并吸住在管件上。

本发明的一个优选方案，其中，所述位置检测模块为光电式传感器，该光电式传感器包括用于发出光电信号的发射器，所述发射器通过调节架设置在定位架上，所述调节架沿着水平面往垂直于上滚轮的轴向方向延伸；所述发射器发出的光电信号的延伸方向与上滚轮和下滚轮的轴向方向平行。

优选地，所述发射器设置在调节架远离定位架的一端，所述调节架与定位架之间设有用于调节发射器与定位架之间的距离的调节结构，该调节结构包括调节孔和调节螺钉，所述调节孔为长圆孔，其长度方向与发射器发出的光电信号的延伸方向平行；所述调节螺钉穿过调节孔锁定在定位架上。

本发明的一个优选方案，其中，所述下滚轮设置在滚动架上，所述调节机构包括升降驱动气缸，所述升降驱动气缸的缸体固定在定位架上，其伸缩杆固定在滚动架上。这样，当管件承放在下滚轮上后，升降驱动气缸可以驱动下滚轮往上靠近上滚轮，使得管件同时夹紧在上滚轮和下滚轮之间，以便进行轴向方向的定位。

本发明的一个优选方案，其中，所述下滚轮为两个，在其轴向方向的投影，两个下滚轮和一个上滚轮构成一个等腰三角形，所述上滚轮构成该等腰三角形的顶角。

本发明的一个优选方案，其中，所述滚动驱动件为固定在定位架上的驱动电机，所述驱动电机的输出轴与上滚轮固定连接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中的管件转运装置同时设置了抓取模块和定位模块，在对管件进行夹取后，由转移机械手将管件转移定位模块上，再由定位模块对管件进行轴向定位，进而将定位后的管件转移至下一个工位上，保证管件的正常加工。

2、本发明的抓取模块中，除了设置提供抓取力的吸盘外，还在其两侧设置用于限位的自适定位件，在搬运的过程中，两个自适定位件分别在管件的两侧提供限位，即使在急加速或急减速的情况下，管件几乎不会发生晃动，稳定性较好，有利于保证管件的正常加工。

3、由于自适定位件上设有往下倾斜的自适定位斜面，因而能够用于对不同直径的管件进行限位，在自适弹性件的作用下，使得不同直径的管件完成限位的同时，又能被吸盘抓取，通用性好。

4、由于两个自适定位件相对设置，即使待吸取的管件的位置发生一些偏移，在自适定位斜面的导向下，管件也会自动回正，归置于两个自适定位件中间，从而由两个自适定位件对管件进行定位，以便吸盘稳定地进行抓取。

附图说明

图1为本发明中的管件转运装置的立体结构示意图。

图2为图1中的抓取模块的立体结构示意图。

图3为图2中的吸盘定位模块的立体结构示意图。

图4-5为图3中的吸盘定位模块在对管件吸取前的侧视图，其中，图4中的管件的直径小于图5中的管件的直径。

图6-7为图3中的吸盘定位模块在对管件吸取后的侧视图，其中，图6中的管件的直径小于图7中的管件的直径。

图8-9为图1中的定位模块的两个不同视角的立体结构示意图，其中，图8为工作过程中的示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1，本实施例中的管件转运装置，包括用于对管件进行抓取的抓取模块、用于对管件进行定位的定位模块以及用于实现管件的空间转移的转移机械手，所述抓取模块和定位模块分别设置在转移机械手A和转移机械手B上。

参见图2-3，所述抓取模块包括安装板1a以及至少两个设置在安装板1a下方的吸盘定位模块，所述吸盘定位模块包括吸盘2a和自适定位机构，所述自适定位机构为两组，且相对设置在吸盘2a的两侧；所述吸盘2a位于两个自适定位件3a的正中间，以便正对并吸住在管件上；所述自适定位机构包括自适定位件3a和自适弹性件4a，两个自适定位件3a相对的一侧均设有往下倾斜的自适定位斜面3-1a，两个自适定位斜面3-1a组合在一起形成下大上小的开口；所述自适弹性件4a设置在安装板1a和自适定位件3a之间，待吸取的管件与两个自适定位斜面3-1a接触定位在开口中，所述管件和两个自适定位件3a通过压缩所述弹性件向靠近吸盘2a的方向移动，并最终由吸盘2a对管件进行吸附固定。

参见图8-9，所述定位模块包括定位架1b以及设置在定位架1b上的轴向驱动机构和位置检测模块，所述轴向驱动机构包括上滚轮2b、下滚轮3b、用于驱动上滚轮2b进行滚动的滚动驱动电机4b以及用于改变上滚轮2b与下滚轮3b之间的距离的调节机构，所述滚动驱动电机4b为固定在定位架1b上，其输出轴与上滚轮2b固定连接；所述下滚轮3b至少为两个，且其轴线相互平行；所述上滚轮2b的轴线平行地位于下滚轮3b的轴线的上方；待定位的管件放置下滚轮3b上，管件的轴向方向与下滚轮3b的轴向方向垂直。

参见图2-3，所述自适定位机构还包括悬挂螺栓5a，所述自适定位件3a内设有滑动孔和限位孔，所述滑动孔的直径小于限位孔的直径；所述悬挂螺栓5a的头部位于限位孔中，其设有螺纹的尾部穿过自适定位件3a的滑动孔固定在调节板上；所述自适弹性件4a为弹簧，抵紧在调节板与自适定位件3a之间。通过上述结构，当自适定位件3a的自适定位斜面3-1a到接触管件后，随着转移机械手A的继续驱动，管件顶着自适定位件3a不动，调节板带动悬挂螺栓5a接续往下移动，从而对弹簧进行压缩，直至吸盘2a吸住在管件上；吸住管件后，转移机械手A驱动整个抓取模块往上复位并转移至其他位置。

参见图2-3，所述调节板包括第一调节板6a和第二调节板7a，所述第一调节板6a与安装板1a固定连接；所述吸盘2a固定连接在第一调节板6a上；所述第二调节板7a为两个，均固定连接在第一调节板6a的下方；所述悬挂螺栓5a固定连接在所述第二调节板7a上，所述弹簧的两端抵紧在第二调节板7a与自适定位件3a之间。

进一步，所述第一调节板6a与安装板1a之间设有第一距离调节结构，该第一距离调节结构包括第一长圆孔1-1a和第一固定螺栓8a，所述第一长圆孔1-1a开设在安装板1a上；所述第一固定螺栓8a设有螺纹的尾部穿过第一长圆孔1-1a固定在第一调节板6a上。

所述第一长圆孔1-1a的长度方向与安装板1a的延伸方向相同，这样可以根据不同长度的管件调节两组吸盘定位模块之间的距离，以获得较好的夹取点。

参见图2-3，所述第二调节板7a与第一调节板6a之间设有第二距离调节结构，该第二距离调节结构包括第二长圆孔7-1a和第二固定螺栓9a，所述第二长圆孔7-1a开设在第二调节板7a上；所述第二固定螺栓9a设有螺纹的尾部穿过第二长圆孔7-1a固定在第一调节板6a上。

所述第二长圆孔7-1a的长度方向与安装板1a的延伸方向垂直，这样调节两个自适定位件3a之间的距离，以适应不同直径的管件，进一步提高抓取模块的通用性。

具体地，本实施例中的吸盘定位模块至少为两组，且沿着安装板1a的延伸方向排列。当然，吸盘定位模块还可以为三组、四组甚至更多。

参见图8-9，所述位置检测模块为光电式传感器，该光电式传感器包括用于发出光电信号的发射器5b，所述发射器5b通过调节架6b设置在定位架1b上，所述调节架6b沿着水平面往垂直于上滚轮2b的轴向方向延伸；所述发射器5b发出的光电信号的延伸方向与上滚轮2b和下滚轮3b的轴向方向平行。

进一步，所述发射器5b设置在调节架6b远离定位架1b的一端，所述调节架6b与定位架1b之间设有用于调节发射器5b与定位架1b之间的距离的调节结构，该调节结构包括调节孔和调节螺钉，所述调节孔为长圆孔，其长度方向与发射器5b发出的光电信号的延伸方向平行；所述调节螺钉穿过调节孔锁定在定位架1b上。

参见图8-9，所述下滚轮3b设置在滚动架7b上，所述调节机构包括升降驱动气缸8b，所述升降驱动气缸8b的缸体固定在定位架1b上，其伸缩杆固定在滚动架7b上。这样，当管件承放在下滚轮3b上后，升降驱动气缸8b可以驱动下滚轮3b往上靠近上滚轮2b，使得管件同时夹紧在上滚轮2b和下滚轮3b之间，以便进行轴向方向的定位。

具体地，所述下滚轮3b为两个，在其轴向方向的投影，两个下滚轮3b和一个上滚轮2b构成一个等腰三角形，所述上滚轮2b构成该等腰三角形的顶角。

参见图1-9，本实施例中的管件转运装置的工作原理是：

工作时，转移机械手A先驱动整个抓取模块移动至待搬运的管件的上方，然后往下靠近管件，从而对管件进行抓取。具体地，在抓取模块靠近管件的过程中，自适定位件3a的自适定位斜面3-1a先接触在管件的圆柱面上，两侧的自适定位斜面3-1a共同对管件进行定位，随着整个夹具继续下降，在管件的反作用力下，使得自适定位件3a往上压缩自适弹性件4a，直至吸盘2a吸住在管件上。另外，两个往下倾斜的自适定位斜面3-1a能够用于对不同直径的管件进行限位，在自适弹性件4a的作用下，使得不同直径的管件完成限位的同时，又能被吸盘2a抓取，如图4-7所示。

接着，转移机械手A驱动带着管件的抓取模块往定位机构的方向移动，将管件转移至定位机构上，继而由定位机构对管件进行定位。其中，在管件转移到定位机构之前，调节机构先调节上滚轮2b与下滚轮3b分开一定距离，以避让管件承放在下滚轮3b上；当抓取模块将管件放置在下滚轮3b上后(所述管件位于上滚轮2b与下滚轮3b之间，且其轴向方向与下滚轮3b的轴向方向垂直)，调节机构缩小上滚轮2b与下滚轮3b之间的距离，使得管件抱紧在上滚轮2b与下滚轮3b之间，继而滚动驱动电机4b开始驱动上滚轮2b进行滚动，从而带动管件沿着轴向方向往前移动，直至位置检测模块检测到管件的首端端面的位置，滚动驱动电机4b随即停止驱动，使得管件停留在当前的位置，即完成管件的定位工作。最后，转移机械手B驱动整个定位模块往下一个工位移动，进而将已定位的管件转移至下一个工位上。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例中的滚动驱动电机4b用于驱动下滚轮3b进行滚动。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种管件转运装置，其特征在于，包括用于对管件进行抓取的抓取模块、用于对管件进行定位的定位模块以及用于实现管件的空间转移的转移机械手，所述抓取模块和定位模块分别设置在不同的转移机械手上；

其中，所述抓取模块包括安装板以及若干个设置在安装板下方的吸盘定位模块，所述吸盘定位模块包括吸盘和自适定位机构，所述自适定位机构为两组，且相对设置在吸盘的两侧；所述自适定位机构包括自适定位件和自适弹性件，两个自适定位件相对的一侧均设有往下倾斜的自适定位斜面，两个自适定位斜面组合在一起形成下大上小的开口；所述自适弹性件设置在安装板和自适定位件之间，待吸取的管件与两个自适定位斜面接触定位在开口中，所述管件和两个自适定位件通过压缩所述自适弹性件向靠近吸盘的方向移动，并最终由吸盘对管件进行吸附固定；

所述自适定位机构还包括悬挂螺栓，所述自适定位件内设有滑动孔和限位孔，所述滑动孔的直径小于限位孔的直径；所述悬挂螺栓的头部位于限位孔中，其设有螺纹的尾部穿过自适定位件的滑动孔固定在调节板上；所述自适弹性件为弹簧，抵紧在调节板与自适定位件之间；

所述调节板包括第一调节板和第二调节板，所述第一调节板与安装板固定连接；所述吸盘固定连接在第一调节板上；所述第二调节板为两个，均固定连接在第一调节板的下方；所述悬挂螺栓固定连接在所述第二调节板上，所述弹簧的两端抵紧在第二调节板与自适定位件之间；

所述定位模块包括定位架以及设置在定位架上的轴向驱动机构和位置检测模块，所述轴向驱动机构包括上滚轮、下滚轮、用于驱动上滚轮或/和下滚轮进行滚动的滚动驱动件以及用于改变上滚轮与下滚轮之间的距离的调节机构，所述下滚轮至少为两个，且其轴线相互平行；所述上滚轮的轴线平行地位于下滚轮的轴线的上方；待定位的管件放置下滚轮上，管件的轴向方向与下滚轮的轴向方向垂直；

所述位置检测模块为光电式传感器，该光电式传感器包括用于发出光电信号的发射器，所述发射器通过调节架设置在定位架上，所述调节架沿着水平面往垂直于上滚轮的轴向方向延伸；所述发射器发出的光电信号的延伸方向与上滚轮和下滚轮的轴向方向平行。

2.根据权利要求1所述的管件转运装置，其特征在于，所述第一调节板与安装板之间设有第一距离调节结构，该第一距离调节结构包括第一长圆孔和第一固定螺栓，所述第一长圆孔开设在安装板上；所述第一固定螺栓设有螺纹的尾部穿过第一长圆孔固定在第一调节板上；所述第一长圆孔的长度方向与安装板的延伸方向相同。

3.根据权利要求1所述的管件转运装置，其特征在于，所述第二调节板与第一调节板之间设有第二距离调节结构，该第二距离调节结构包括第二长圆孔和第二固定螺栓，所述第二长圆孔开设在第二调节板上；所述第二固定螺栓设有螺纹的尾部穿过第二长圆孔固定在第一调节板上；所述第二长圆孔的长度方向与安装板的延伸方向垂直，这样调节两个自适定位件之间的距离。

4.根据权利要求1-3任一项所述的管件转运装置，其特征在于，所述吸盘位于两个自适定位件的正中间。

5.根据权利要求1所述的管件转运装置，其特征在于，所述发射器设置在调节架远离定位架的一端，所述调节架与定位架之间设有用于调节发射器与定位架之间的距离的调节结构，该调节结构包括调节孔和调节螺钉，所述调节孔为长圆孔，其长度方向与发射器发出的光电信号的延伸方向平行；所述调节螺钉穿过调节孔锁定在定位架上。

6.根据权利要求1所述的管件转运装置，其特征在于，所述下滚轮设置在滚动架上，所述调节机构包括升降驱动气缸，所述升降驱动气缸的缸体固定在定位架上，其伸缩杆固定在滚动架上。

7.根据权利要求1所述的管件转运装置，其特征在于，所述下滚轮为两个，在其轴向方向的投影，两个下滚轮和一个上滚轮构成一个等腰三角形，所述上滚轮构成该等腰三角形的顶角。