CN110788600B - 一种抓取装置以及采用其的压装设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抓取装置以及采用其的压装设备，抓取装置包括以合拢方式固定待抓取对象的夹持机构、用于吸取待夹持对象的压力吸取器以及卡合部；夹持机构包括框架板、位于该框架板上成对的若干夹持臂，若干夹持臂与框架板之间形成一容纳结构，压力吸取器位于容纳结构内；卡合部设在夹持机构的夹持臂上，当夹持机构处于合拢状态时，卡合部夹紧待抓取对象，并且压力吸取器吸合在待抓取对象的上方；卡合部包括两个侧壁，两个侧壁设置为相对夹持机构的合拢方向倾斜，以形成开口。本发明具有结构紧凑、柔性高、占地面积小、压装成功率高的优点。

Description

一种抓取装置以及采用其的压装设备

技术领域

本发明涉及装配技术领域，具体涉及一种抓取装置以及采用其的压装设备。

背景技术

现有的装配领域上，需要对发动机缸体的堵盖需要压装，发动机缸体的堵盖分为碗塞(碗形塞)、螺堵(螺纹堵头)，基于不同型号发动机缸体所需要的堵盖类别不同，现有技术中，不能集中进行送料，原有的生产线结构中，一般采用振动盘理料后、料道传输以及气缸顶料或高压气体吹料结构，将堵盖送至压头进行压装，其存在以下缺陷：

1、需要的料道多，柔性较差，每种型号需要一个料道，占地面积大；

2、非金属料道易磨损、卡料，短停较多；

3、堵盖水平放置时，因受重力影响压装同心度难以保证，定位不准确，采用水平伺服压装时，容易造成压装变形。

因此，提供一种结构紧凑、柔性高、占地小，能够满足发动机装配过程中的自动化设备需求，且能提高生产效率，保证压装的成功率，是行业内亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种抓取装置以及采用其的压装设备，其具有结构紧凑、、柔性高、占地面积小、压装成功率高的优点。

本发明的第一目的是提供一种抓取装置，用于抓取一待抓取对象，包括：

以合拢方式固定待抓取对象的夹持机构；

用于吸取待夹持对象的压力吸取器；以及

卡合部；

其中，

夹持机构包括框架板、位于该框架板上成对的若干夹持臂，若干夹持臂与框架板之间形成一容纳结构，压力吸取器位于容纳结构内；

卡合部设在夹持机构的夹持臂上，当夹持机构处于合拢状态时，卡合部夹紧待抓取对象，并且压力吸取器吸合在待抓取对象的上方；

卡合部包括两个侧壁，两个侧壁设置为相对夹持机构的合拢方向倾斜，以形成开口。

在本发明的上述技术方案中，一方面通过卡合部对待抓取对象进行夹紧，另一方面通过压力吸取器从待抓取对象的上方吸合至待抓取对象上，基于待抓取对象的结构特定，在冲压易变形的零件，卡合部的夹持力度不能过大，压力吸取器不仅可以防止碗塞发生倾斜现象，还可以在夹持待抓取对象之前，确保其处于稳定的姿态，提高卡合部夹持的成功率。

具体的，本发明中的压力吸取器可以与卡合部同时作用于待抓取对象，也可以先通过压力吸取器吸合稳定待抓取对象，然后通过卡合部进行夹持，还可以先通过卡合部夹持待抓取对象，然后通过压力吸取器进行吸合稳定。

其中，两个侧壁之间形成的开口为V形开口、U形开口、梯形开口等形状。

根据本发明的另一种具体实施方式，卡合部的侧壁在其夹持面的高度方向设有呈阶梯形的若干台面，用以支撑夹持待抓取对象。

本方案中的侧壁，在其夹持面上设置的若干台面形成阶梯形卡槽，在夹紧不同尺寸型号的待抓取对象时，可以选择各个台面作为支撑面、配合侧壁上的夹持面以完成对待抓取对象的夹紧。

根据本发明的另一种具体实施方式，压力吸取器包括负压吸盘、支杆以及弹性件，负压吸盘位于支杆上，支杆设置为能够在垂直于框架板的方向上进行伸出、缩回，弹性件为支杆的伸出提供复位力；

当夹持机构合拢时，卡合部夹紧待抓取对象，被夹持的待抓取对象抵在负压吸盘上，支杆切换至缩回位置；当夹持机构分开时，卡合部放开待抓取对象，弹性件驱使支杆切换至伸出位置。

进一步的，压力吸取器还包括能够主动调整支杆伸出、缩回位置的驱动器，例如通过小型伺服电机的方式，控制支杆具体的伸出、缩回的位置。

根据本发明的另一种具体实施方式，卡合部的两个侧壁之间形成有不小于90°的夹角。

根据本发明的另一种具体实施方式，夹持机构的合拢夹持方式为在横向方向上两个夹持臂能够产生对向的位移。

根据本发明的另一种具体实施方式，进一步包括施压机构，施压机构包括位于框架板上的动力源(例如气缸)、导向轨、以及滑块，夹持臂分别固定在滑块上，并且通过动力源同步或者异步驱动滑块在导向轨上对向靠拢以及背向分离。

根据本发明的另一种具体实施方式，还包括浮动平衡机构，浮动平衡机构包括连接板、多个浮动杆以及套设在浮动杆上的浮动弹簧，其中连接板与框架板之间互相平行，浮动杆的两端分别连接至框架板、连接板，并且浮动杆的至少一个端部是活动的，以缩小或者拉大连接板与框架板之间的距离。

本方案中，浮动平衡机构可以消除框架板定位不完全准确而带来的误差，正如本领域技术人员所知道的，在通过抓取装置进行抓取工件时，一方面要确保工件准确到位，另一方面要确定抓取装置准确到位，不然很容易造成对待抓取对象的破坏，本发明创造性的采用了浮动平衡机构，通过浮动杆与框架板和/或连接板之间的活动连接，配合浮动弹簧的弹性力作用，实现动态的抓取过程，抓取的稳定性更好。

根据本发明的另一种具体实施方式，还包括检测机构，检测机构用于检测卡合部之间待抓取对象，例如采用对射式光电传感器的方式检测是否有待抓取对象。

本发明的另一目的是提供一种压装设备，用于将工件压装至指定的位置，包括用于定量输出工件的物料输送装置、前述的抓取装置、用于转移工件的机械手装置以及竖直冲压装置；其中，抓取装置安装在机械手装置上，竖直冲压装置包括压装机床、位于压装机床上的固定工位、位于压装机床上的压机工位，并且固定工位位于压机工位的正上方；

压机工位包括能够上下位移的压杆、位于压杆顶部的储料部；

抓取装置用于从物料输送装置中抓取工件；

机械手装置用于将抓取装置抓取的工件转移至储料部；

压机工位中压杆能够将储料部中的工件竖直压装至位于固定工位的零件中。

根据本发明的另一种具体实施方式，压机工位包括多个压杆、以及能够在水平面内转动以切换多个压杆位置的转台。

本方案中的转台设置在压装机床上并且位于压装工作的一侧，通过旋转的方式，将指定的储料部中已经具有工件的压杆切换至压机工位，通过压机工位的压机将该工件进行压装到位。

相应的，在进行工件压装的同时，还可以进行其他压杆的供料过程。

本发明具备以下有益效果：

本发明的抓取装置中通过夹持机构、卡合部与压力吸取器的协同配合，能够进行待抓取对象的稳定抓取，抓取的成功率高，并且不会对待抓取对象造成破坏。

本发明的抓取装置中设有浮动平衡机构，可以消除框架板定位不完全准确而带来的误差，配合浮动弹簧的弹性力作用，实现动态的抓取过程，抓取的稳定性更好。

本发明的压装设备采用机械手装置配合抓取装置进行工件的抓取、转移，整体结构紧凑，占地面积小，工件输送过程稳定。

本发明的压装设备采用竖直压装的方式，避免了工件采用水平压装过程中受重力影响压装同心度难以保证而造成的压装变形现象，大大提高了压装的成功率，进而提高生产的效率。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明抓取装置的整体结构示意图；

图2是本发明抓取装置的正视图；

图3是本发明抓取装置单个卡合部的结构示意图；

图4是本发明抓取装置中浮动平衡机构的结构分解示意图；

图5是本发明压装设备机械手装置、抓取装置部分的结构示意图；

图6是本发明压装设备中竖直冲压装置的结构示意图。

其中，附图标号如下：

抓取装置100

夹持机构110

框架板111 夹持臂112 容纳结构113 通孔114

挡板115 光电传感器116

压力吸取器120

支撑板121 支杆122 负压吸盘123

复位弹簧(未示出) 导向套124 孔125

卡合部130

侧壁132 夹持面133 开口134

第一台面133a 第二台面133b

施压机构140

气缸141 导向轨142 滑块143

浮动平衡机构150

连接板151 连接孔152 浮动杆153

浮动弹簧154 轴套155 法兰盘结构156

机械手装置200

竖直冲压装置300

压装机床310

固定工位320

压机工位330

转台331 压杆332 储料部333

压机340

压杆回位机构350

具体实施方式

实施例1

如图1－4所示，一种抓取装置100，用于在发动机生产线上进行发动机缸体堵盖(碗塞、螺堵)的抓取，包括夹持机构110、压力吸取器120、两个卡合部130、施压机构140以及浮动平衡机构150。

夹持机构110包括框架板111、两个夹持臂112，两个夹持臂112以滑动方式安装在框架板111上，其中，两个夹持臂112能够产生对向或者背向的横向位移，两个夹持臂112与框架板111之间形成一容纳结构113，压力吸取器120位于该容纳结构113内，以直接从堵盖的上方进行吸取堵盖。

两个卡合部130设在夹持机构110的两个夹持臂112上，随着两个夹持臂112的对向或者背向位移，以夹紧或者放开被抓取的堵盖。

卡合部130包括两个侧壁132，两个侧壁132设置为相对夹持机构110的合拢方向倾斜，以形成V形开口134，V形开口134的开口角度优选为超过90°，以适应堵盖的扁形结构，具体例如图3中示出的150°的情况。

具体的，侧壁132在其夹持面133高度方向设有呈阶梯形的第一台面133a、第二台面133b，在夹紧不同尺寸型号的待抓取对象时，可以选择第一台面133a或者第二台面133b作为支撑面、配合侧壁132上的夹持面133以完成对待抓取对象的夹紧。

施压机构140可以采用电动式结构，也可以采用气动式结构，一种优选的气动式结构包括位于框架板111上的气缸141(动力源)、导向轨142以及两个滑块143，两个夹持臂112分别固定在两个滑块143上，并且分别通过不同的气缸141同步或者异步驱动不同的滑块143在导向轨142上滑动，两个滑块143的滑动为对向靠拢或者背向分离。

在进行夹紧更多种不同尺寸型号的待抓取对象时，本发明的优选示例中，还可以设置例如第三台面，多个阶梯型台面形成阶梯式卡槽结构，分别夹紧不同尺寸型号的待抓取对象。

采用阶梯式卡槽结构可以大大简化施压机构140，尤其是在单个滑块采用单一动力的基础上，例如采用本实施例中的行程气缸，其具有伸出位与缩回位，几乎不存在中间状态；相较于电动式结构例如电机推杆，需要设置多个中间位置，以确保卡合部130移动至准确的位置，正如本领域技术人员所知晓的，长时间工作运行后，电机推杆的中间位置的准确度会下降，尤其是在工作过程出现故障后，在消除故障的同时，需要对电机推杆进行零点校准，使得整个过程较为繁琐。

因此，本实施例综合采用具有设定行程的气缸141作为动力，结合多个台面形成的阶梯卡槽结构，完成更多种不同尺寸型号的待抓取对象的夹紧、转移任务，具有更强的实用性。

本实施例中的压力吸取器120采用负压的方式，其优选结构包括支撑板121、支杆122、负压吸盘123以及复位弹簧，其中支撑板121固定连接在框架板111上，其上具有支杆122能够穿过的孔125，复位弹簧套在支杆122上，支杆122穿过孔125与支撑板121之间滑动连接，并且在支杆122向上缩回时会压紧复位弹簧，负压吸盘123固定在支杆122的下端，通过对负压吸盘123进行抽吸，可以将发动机缸体堵盖吸合在负压吸盘123上，进而形成预定位。

为了提高支杆122滑动的顺畅程度，可以在支撑板121的孔125中设置导向套124，在提高支杆122滑动稳定性的同时，提高其滑动的稳定性。

同时，在负压吸盘123吸合在发动机缸体堵盖上时，支杆122会被堵盖而向上位移，压缩复位弹簧；其过程优选为：被输送的堵盖被置于指定位置，移动抓取装置至堵盖的上方，此时两个卡合部130处于非工作状态(两个夹持壁112分开、支杆122位于伸出位置)，然后抓取装置整体向下移动至负压吸盘123至吸合在堵盖上后，继续向下至两个卡合部130位于堵盖的两侧指定高度位置后停止，此时，支杆122切换至缩回位置，接着两个夹持臂112的对向合拢，以夹紧该堵盖。

此时，负压吸盘123在复位弹簧的作用下提供对堵盖向下的压力，该压力较小，其目的之一在夹紧前稳固堵盖，使堵盖具有稳定的姿态，便于两个卡合部130进行夹持，其目的之二是防止被夹持的堵盖产生倾斜晃动，便于转移至下一工位。

为了提高抓取装置的柔性化，便于将抓取的堵盖转移至下一工位的指定位置，作为本实施例的一种延伸，还包括浮动平衡机构150，用来消除框架板111定位不完全准确而带来的误差，如图4所示，浮动平衡机构150包括连接板151、四个浮动杆153、套在浮动杆上的浮动弹簧154。

连接板151与框架板111之间互相平行，在连接板151上设有连接孔152以及穿过该连接孔152后并固定在上面的轴套155，浮动杆153的上端伸出该轴套155内，并且可以来回滑动，其中轴套155的上端是封闭的或者半封闭的，以限制浮动杆153的伸出。

框架板111上设有与连接孔152位置匹配的通孔114，浮动杆153的下端部分或者全部伸入该通孔114内，并且通过例如螺栓的方式可拆卸地连接至框架板111上。

其中浮动弹簧154的两端始终抵在连接板151与框架板111之间，并且处于受压的状态，以达到连接板151与框架板111之间的动态平衡状态，并且能够效果抓取装置在抓取过程以及放置过程中存在的应力，实现动态的抓取、放置过程，稳定性更好。

进一步的，本实施例还设有位于两个夹持臂112外侧的挡板115，一方面使得整体的结构更加的规整，另一方面，可以在两个挡板115上安装光电传感器116，以确定两个卡合部130之间是否有堵盖，其中光电传感器116的位置如图2所示，其采用两个对射式光电，作为机构进行使用。

本实施例抓取的碗塞放置到位后，下一步进行压装过程，抓取的螺堵放置到位后，下一步进行旋紧过程。

实施例2

如图1－6所示，一种压装设备，用于将碗塞压装至发动机缸体上，包括物料输送装置、抓取装置100、机械手装置200和竖直冲压装置300。

物料输送装置可以采用现有的振动盘进行送料，并且形成定量定位置输出碗塞，这里不在详细阐述。

抓取装置100安装在机械手装置200的末端，通过机械手装置200在空间内的位置切换，带动抓取装置100进行碗塞的抓取与放置到位，其中机械手装置200采用现有技术中的多自由度机械手即可，这里也不在详细阐述。

抓取装置100的详细结构参考实施例1以及附图1－4，其中，为了与机械手装置200之间连接，在连接板151上安装了法兰盘结构156，进行固定连接。

竖直冲压装置300用于在竖直方向上压装碗塞，包括压装机床310，压装机床310上有用于安装发动机缸体的固定工位320和用于放置碗塞的压机工位330，其中固定工位320位于压机工位330的正上方。

压机工位330包括转台331、多个压杆332以及位于压杆332顶部的储料部333，多个压杆332呈间隔状设置在转台上，通过转台331的转动，将指定的压杆切换至固定工位320的正下方，通过压机340以竖直向上冲压的方式，将位于其储料部的碗塞压装至发动机缸体上。

抓取装置100将碗塞从物料输送装置中抓取，并且通过机械手装置200将碗塞转移至储料部333，再通过压机工位330中指定压杆的上升，将碗塞竖直压装至位于固定工位320的发动机缸体中。

进一步的，压杆的储料部333与碗塞之间间隙配合，储料部333是碗塞的仿型结构，并且作为压杆332的压头进行使用；传统设备中无法采用机械手结构进行碗塞的放置的一个主要的原因是，机械手的定位精度不够准确，传统机械手放置碗塞与储料部333之间存在差异或偏差，很容易出现碗塞放偏、碗塞不如槽的现象或者入槽后位置不准的现象，影响压装的效果，经常出现碗塞压偏的缺陷。

本实施例的抓取装置100创造性采用浮动平衡机构150，通过浮动杆153与框架板111、连接板151之间的活动连接，配合浮动弹簧154的弹性力作用，实现碗塞的柔性放置，并通过负压吸盘123的作用力将碗塞挤压到位，提高碗塞放置位置的精准度，提高生产的效率。

相应的，本实施例在进行指定碗塞压装的同时，还可以进行抓取装置100对其他压杆的储料部333进行供料的过程。

进一步的，还可以在压装机床310上设有压杆回位机构350，当压机340将压杆332推出压装完成后，一方面压机回位后，压杆靠自身重力向下，另一方面通过压杆回位机构350拨动压杆下降至最低位置，通过转台331切换至其他位置，以进入下一个压装循环。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (3)

1.一种用于发动机缸体堵盖的压装设备，其特征在于，包括：

用于定量输出堵盖的物料输送装置；

抓取装置（100）；

用于转移堵盖的机械手装置（200），所述的抓取装置（100）安装在所述机械手装置（200）上；以及

竖直冲压装置（300）；

所述竖直冲压装置（300）包括压装机床（310）、位于压装机床（310）上的固定工位（320）、位于压装机床（310）上的压机工位（330），并且固定工位（320）位于压机工位（330）的正上方；

压机工位（330）包括转台（331）、多个能够上下位移的压杆（332）、位于压杆（332）顶部的储料部（333），多个压杆（332）设置在转台（331）上并能够在水平面内转动以切换多个压杆（332）位置；

所述抓取装置（100）用于从所述物料输送装置中抓取堵盖；

所述机械手装置（200）用于将所述抓取装置抓取的堵盖转移至所述储料部（333）；

所述压机工位（330）中压杆（332）能够将储料部（333）中的堵盖竖直向上压装至位于固定工位（320）的零件中；

其中，所述抓取装置包括：

以合拢方式固定待抓取对象的夹持机构（110）；

用于吸取待夹持对象的压力吸取器（120）；

卡合部（130）；以及

浮动平衡机构（150）；

所述夹持机构（110）包括框架板（111）、位于该框架板（111）上成对的若干夹持臂（112），所述若干夹持臂（112）与框架板（111）之间形成一容纳结构（113），所述压力吸取器（120）位于所述容纳结构（113）内;

所述卡合部（130）设在所述夹持机构（110）的夹持臂（112）上，当所述夹持机构处于合拢状态时，所述卡合部（130）夹紧待抓取对象，并且所述压力吸取器（120）吸合在待抓取对象的上方；

所述卡合部（130）包括两个侧壁（132），两个侧壁（132）设置为相对所述夹持机构（110）的合拢方向倾斜，以形成开口（134），其中所述卡合部（130）的两个侧壁（132）之间形成有不小于90°的夹角；所述卡合部（130）的侧壁（132）在其夹持面（133）的高度方向设有呈阶梯形的若干台面（133a、133b），所述若干台面（133a、133b）用以支撑夹持待抓取对象；所述浮动平衡机构（150）包括连接板（151）、多个浮动杆（153）以及套设在浮动杆（153）上的浮动弹簧（154），其中连接板（151）与框架板（111）之间互相平行，浮动杆（153）的两端分别连接至框架板（111）与连接板（151），并且浮动杆（153）的至少一个端部是活动的，并且能够缩小或者拉大连接板（151）与框架板（111）之间的距离；

所述压力吸取器（120）包括负压吸盘（123）、支杆（122）以及弹性件，负压吸盘（123）位于支杆（122）上，支杆（122）设置为能够在垂直于框架板（111）的方向上进行伸出、缩回，弹性件为支杆（122）的伸出提供复位力；

当所述夹持机构合拢时，被夹持的待抓取对象抵在所述负压吸盘（123）上并通过所述负压吸盘（123）进行预定位，所述支杆（122）切换至缩回位置，所述卡合部（130）夹紧待抓取对象；当所述夹持机构分开时，所述卡合部（130）放开待抓取对象，所述弹性件驱使所述支杆（122）切换至伸出位置。

2.如权利要求1所述的用于发动机缸体堵盖的压装设备，其特征在于，进一步包括施压机构，所述施压机构包括位于框架板（111）上的动力源（141）、导向轨（142）、以及滑块（143），所述夹持臂（112）分别固定在不同的滑块（143）上，并且能够通过动力源（141）同步或者异步驱动滑块（143）在导向轨（142）上靠拢以及分离。

3.如权利要求1所述的用于发动机缸体堵盖的压装设备，其特征在于，还包括检测机构，所述检测机构用于检测所述卡合部（130）之间待抓取对象。

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