CN111251051A - 一种机器人精准上下料控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化设备领域，具体是涉及一种机器人精准上下料控制系统，包括包括转轴、转动安装座、抓取机构和顶料机构，多自由度机械人驱动转轴进行转动，转轴的一端与多自由度机械人连接，转轴的另一端连接有转动安装座，转动安装座以转轴为中心两侧对称设有两个抓取机构，抓取机构包括抓取安装座、抓取驱动电机和抓取臂，转动安装座上对称设有两个抓取安装座，抓取安装座内对称设有两个抓取驱动电机，抓取驱动电机的输出端传动连接有抓取臂，抓取臂上设有顶料机构，本发明实现物件的自动上下料，两个抓取机构可以进行切换，工作效率更高，同时在每个取料机构上均设置了顶料机构，避免物件贴覆在抓取臂上。

Description

一种机器人精准上下料控制系统

技术领域

本发明涉及自动化设备领域，具体是涉及一种机器人精准上下料控制系统。

背景技术

CNC(数控机床)是计算机数字控制机床（Computer numerical control）的简称， 是一种由程序控制的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，通过计算机将其译码，从而使机床执行规定好了的动作，数控机床上下料传统上都是人工操作，效率低下，随着机械自动化的发展，出现了越来越多的自动上下料的设备。但是，目前上下料设备通常只能单纯地抓取或松开物件，动作单一，不一定能够很好地匹配数控机床的工作需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种机器人精准上下料控制系统，该技术方案解决上下料设备通常只能单纯地抓取或松开物件的问题，该上下料控制系统实现物件的自动上下料，两个抓取机构可以进行切换，工作效率更高，同时在每个取料机构上均设置了顶料机构，避免物件贴覆在抓取臂上。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

提供一种机器人精准上下料控制系统，包括安装在多自由度机械人上的上下料工作台，所述上下料工作台包括转轴、转动安装座、抓取机构和顶料机构，所述多自由度机械人驱动所述转轴进行转动，转轴的一端与多自由度机械人连接，转轴的另一端连接有所述转动安装座，转动安装座以转轴为中心两侧对称设有两个所述抓取机构，抓取机构包括抓取安装座、抓取驱动电机和抓取臂，转动安装座上对称设有两个所述抓取安装座，抓取安装座内对称设有两个所述抓取驱动电机，抓取驱动电机的输出端传动连接有所述抓取臂，抓取臂上设有所述顶料机构，顶料机构包括顶料电动推杆和顶料板，所述顶料电动推杆安装在抓取臂的外侧且顶料电动推杆的输出轴贯穿抓取臂并传动连接有所述顶料板。

作为机器人精准上下料控制系统的一种优选方案，所述抓取驱动电机的输出轴贯穿所述转动安装座，且抓取驱动电机的输出轴传动连接有第一摆臂，所述第一摆臂的一端与抓取驱动电机的输出轴传动连接，第一摆臂的另一端与所述抓取臂铰接，转动安装座上铰接有第二摆臂，所述第二摆臂与第一摆臂平行设置且位于转动安装座的同一面，第二摆臂的一端与转动安装座铰接，第二摆臂的另一端与抓取臂铰接。

作为机器人精准上下料控制系统的一种优选方案，转动安装座远离第一摆臂的一面设有第三摆臂和第四摆臂，所述第三摆臂与所述第四摆臂平行设置，第三摆臂和第四摆臂的其中一端与转动安装座铰接，第三摆臂和第四摆臂的另一端与抓取臂铰接，第三摆臂与第一摆臂对称设置在转动安装座两面，第四摆臂和第二摆臂对称设置在转动安装座两面。

作为机器人精准上下料控制系统的一种优选方案，抓取臂的内侧设有弹性垫。

作为机器人精准上下料控制系统的一种优选方案，抓取臂的外侧设有真空吸附器，抓取臂设有若干与所述真空吸附器相连通的吸附孔，所述弹性垫上设有所述吸附孔相连通的垫孔。

作为机器人精准上下料控制系统的一种优选方案，抓取臂的外侧设有推杆安装座，所述推杆安装座设置在真空吸附器侧部，所述顶料电动推杆设置在推杆安装座内，顶料电动推杆与抓取臂之间的夹角为45°。

作为机器人精准上下料控制系统的一种优选方案，所述顶料板设置为L型。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

通过抓取机构抓取待加工物件，然后通过多自由度机械人将物件移动至数控机床的指定位置，进行物件的加工，之后顶料机构开始工作，顶料电动推杆的输出轴伸出将顶料板向外推动，通过顶料板顶住物件，此时抓取机构松开物件，在顶料机构的作用下，物件被顺利置于数控机床的加工位置。在物件加工完毕之后，通过另一个抓取机构抓取加工完毕的物件，多自由度机械人驱动转轴转动，另一个抓取机构再将物件放置在转运装置上，转运装置将物件转运至其他工序的设备处。

该上下料控制系统可以实现物件的自动上下料，由于上下料工作台上具有对称设置的两个抓取机构，实现两个抓取机构的切换，工作效率更高，同时在每个取料机构上均设置了顶料机构，避免物件贴覆在抓取臂上，加工效率更高，保证了物件的加工质量。

附图说明

图1和图2为本发明两种不同视角下的结构示意图；

图3和图4为本发明中抓取机构处两种不同视角下的结构示意图；

图5为本发明真空吸附器处的结构示意图；

图6为本发明中顶料机构处的侧视图；

图7为图6中A-A处的剖面示意图。

图中标号为：

1-转轴；

2-转动安装座；

3-抓取机构；3a-抓取安装座；3b-抓取驱动电机；3c-抓取臂；3d-第一摆臂；3e-第二摆臂；3f-第三摆臂；3g-第四摆臂；3h-弹性垫；3h1-垫孔；3i-真空吸附器；

4-顶料机构；4a-推杆安装座；4b-顶料电动推杆；4c-顶料板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1和图2，该上下料控制系统包括安装在多自由度机械人上的上下料工作台，上下料工作台包括转轴1、转动安装座2、抓取机构3和顶料机构4，多自由度机械人驱动转轴1进行转动，转轴1的一端与多自由度机械人（图中未示出）连接，转轴1的另一端连接有转动安装座2，转动安装座2以转轴1为中心两侧对称设有两个抓取机构3，抓取机构3包括抓取安装座3a、抓取驱动电机3b和抓取臂3c，转动安装座2上对称设有两个抓取安装座3a，抓取安装座3a内对称设有两个抓取驱动电机3b，抓取驱动电机3b的输出端传动连接有抓取臂3c，抓取臂3c上设有顶料机构4，顶料机构4包括顶料电动推杆4b和顶料板4c，顶料电动推杆4b安装在抓取臂3c的外侧且顶料电动推杆4b的输出轴贯穿抓取臂3c并传动连接有顶料板4c。

多自由度轴机器人通过上下料工作台利用将成品工件从数控机床中取出并放入至转运装置中，以及将待加工的工件放入到数控机床中，进行相应的加工工序。通过该上下料控制系统可以实现物件的自动上下料，由于上下料工作台上具有对称设置的两个抓取机构3，一个可用于取待加工物件，另一个则负责取成品物件，通过多自由度机械人驱动转轴1转动，实现两个抓取机构3的切换，工作效率更高，同时在每个抓取机构3上均设置了顶料机构4，通过顶料机构4可以更好地保证工件放入数控机床的相应位置，避免物件贴覆在抓取臂3c上，加工效率更高，保证了物件的加工质量。

请参阅图3、图4和图5，抓取驱动电机3b的输出轴贯穿转动安装座2，且抓取驱动电机3b的输出轴传动连接有第一摆臂3d，第一摆臂3d的一端与抓取驱动电机3b的输出轴传动连接，第一摆臂3d的另一端与抓取臂3c铰接，转动安装座2上铰接有第二摆臂3e，第二摆臂3e与第一摆臂3d平行设置且位于转动安装座2的同一面，第二摆臂3e的一端与转动安装座2铰接，第二摆臂3e的另一端与抓取臂3c铰接。转动安装座2远离第一摆臂3d的一面设有第三摆臂3f和第四摆臂3g，第三摆臂3f与第四摆臂3g平行设置，第三摆臂3f和第四摆臂3g的其中一端与转动安装座2铰接，第三摆臂3f和第四摆臂3g的另一端与抓取臂3c铰接，第三摆臂3f与第一摆臂3d对称设置在转动安装座2两面，第四摆臂3g和第二摆臂3e对称设置在转动安装座2两面。

在本实施例中，抓取安装座3a供抓取驱动电机3b的安装，在抓取安装座3a上的两个抓取驱动电机3b的位置相对设置，由于抓取驱动电机3b是固定在抓取安装座3a上的，抓取驱动电机3b工作时会驱动第一摆臂3d进行旋转，将抓取驱动电机3b和第一摆臂3d的连接位置作为第一旋转点，第一摆臂3d的另一端与抓取臂3c的连接位置作为第二旋转点，第二旋转点实现第一摆臂3d和抓取臂3c之间的转动，抓取臂3c与第二摆臂3e的连接位置作为第三旋转点，第二摆臂3e与抓取安装座3a的连接位置作为第四旋转点，第三旋转点实现第二摆臂3e和抓取臂3c之间的转动，第四旋转点实现第二摆臂3e和抓取安装座3a之间的转动，四个转动点可以设置滚珠轴承，以滚动方式来降低动力传递过程中的摩擦力和提高机械动力的传递效率。同时考虑到抓取过程的稳定性，在抓取安装座3a上还设置了与第一摆臂3d、第二摆臂3e相对称设置的第三摆臂3f、第四摆臂3g，使得抓取臂3c运动过程更加稳定。

当抓取驱动电机3b工作驱动第一摆臂3d绕第一旋转点转动时，此时第一摆臂3d上的第二旋转点带动抓取臂3c移动，当两个抓取驱动电机3b同时工作，第一旋转点、第二旋转点、第三旋转点和第四旋转点可以形成平行四边形的四个顶点结构，由平行四边形连杆的结构可知，抓取臂3c作平移运动，两个抓取臂3c同步相向运动，从而实现对物件的抓取夹持或者对物件的松开，物件是对向受力，因此抓取机构3对于物件不会有一个向外的分力产生，抓取和松开过程更加稳定、牢固。

在本实施例中，抓取臂3c的内侧设有弹性垫3h，由于弹性垫3h具有一定的柔性，避免抓取臂3c过度用力损坏到物品。在抓取臂3c的外侧害设有真空吸附器3i，抓取臂3c设有若干与真空吸附器3i相连通的吸附孔，弹性垫3h上设有吸附孔相连通的垫孔3h1，通过真空吸附器3i负压吸附物件，使得多自由度机械人在转运物件的过程中，物件不会掉落。

请参阅图6和图7，抓取臂3c的外侧设有推杆安装座4a，推杆安装座4a设置在真空吸附器3i侧部，顶料电动推杆4b设置在推杆安装座4a内，顶料电动推杆4b与抓取臂3c之间的夹角为45°，顶料板4c设置为L型。抓取机构3松开物件时，真空吸附器3i通入气体，为了避免物件依然被真空吸附器3i所吸附，贴覆在抓取臂上，通过顶料电动推杆4b的输出轴伸出将顶料板4c向外推动，顶料板4c顶住物件，对物件施加一个斜向下的作用力，将物件从抓取臂3c上推下，抓取机构3松开物件。

本发明的工作原理为：通过抓取机构3抓取待加工物件，然后通过多自由度机械人将物件移动至数控机床的指定位置，进行物件的加工，之后顶料机构4开始工作，顶料电动推杆4b的输出轴伸出将顶料板4c向外推动，通过顶料板4c顶住物件，此时抓取机构3松开物件，在顶料机构4的作用下，物件被顺利置于数控机床的加工位置。在物件加工完毕之后，通过另一个抓取机构3抓取加工完毕的物件，多自由度机械人驱动转轴1转动，另一个抓取机构3再将物件放置在转运装置上，转运装置将物件转运至其他工序的设备处。

该上下料控制系统可以实现物件的自动上下料，由于上下料工作台上具有对称设置的两个抓取机构3，实现两个抓取机构3的切换，工作效率更高，同时在每个取料机构上均设置了顶料机构，避免物件贴覆在抓取臂3c上，加工效率更高，保证了物件的加工质量。

Claims (7)

1.一种机器人精准上下料控制系统，其特征在于，包括安装在多自由度机械人上的上下料工作台，所述上下料工作台包括转轴（1）、转动安装座（2）、抓取机构（3）和顶料机构，所述多自由度机械人驱动所述转轴（1）进行转动，转轴（1）的一端与多自由度机械人连接，转轴（1）的另一端连接有所述转动安装座（2），转动安装座（2）以转轴（1）为中心两侧对称设有两个所述抓取机构（3），抓取机构（3）包括抓取安装座（3a）、抓取驱动电机（3b）和抓取臂（3c），转动安装座（2）上对称设有两个所述抓取安装座（3a），抓取安装座（3a）内对称设有两个所述抓取驱动电机（3b），抓取驱动电机（3b）的输出端传动连接有所述抓取臂（3c），抓取臂（3c）上设有所述顶料机构（4），顶料机构（4）包括顶料电动推杆（4b）和顶料板（4c），所述顶料电动推杆（4b）安装在抓取臂（3c）的外侧且顶料电动推杆（4b）的输出轴贯穿抓取臂（3c）并传动连接有所述顶料板（4c）。

2.根据权利要求1所述的一种机器人精准上下料控制系统，其特征在于，所述抓取驱动电机（3b）的输出轴贯穿所述转动安装座（2），且抓取驱动电机（3b）的输出轴传动连接有第一摆臂（3d），所述第一摆臂（3d）的一端与抓取驱动电机（3b）的输出轴传动连接，第一摆臂（3d）的另一端与所述抓取臂（3c）铰接，转动安装座（2）上铰接有第二摆臂（3e），所述第二摆臂（3e）与第一摆臂（3d）平行设置且位于转动安装座（2）的同一面，第二摆臂（3e）的一端与转动安装座（2）铰接，第二摆臂（3e）的另一端与抓取臂（3c）铰接。

3.根据权利要求2所述的一种机器人精准上下料控制系统，其特征在于，转动安装座（2）远离第一摆臂（3d）的一面设有第三摆臂（3f）和第四摆臂（3g），所述第三摆臂（3f）与所述第四摆臂（3g）平行设置，第三摆臂（3f）和第四摆臂（3g）的其中一端与转动安装座（2）铰接，第三摆臂（3f）和第四摆臂（3g）的另一端与抓取臂（3c）铰接，第三摆臂（3f）与第一摆臂（3d）对称设置在转动安装座（2）两面，第四摆臂（3g）和第二摆臂（3e）对称设置在转动安装座（2）两面。

4.根据权利要求3所述的一种机器人精准上下料控制系统，其特征在于，抓取臂（3c）的内侧设有弹性垫（3h）。

5.根据权利要求4所述的一种机器人精准上下料控制系统，其特征在于，抓取臂（3c）的外侧设有真空吸附器（3i），抓取臂（3c）设有若干与所述真空吸附器（3i）相连通的吸附孔，所述弹性垫（3h）上设有所述吸附孔相连通的垫孔（3h1）。

6.根据权利要求5所述的一种机器人精准上下料控制系统，其特征在于，抓取臂（3c）的外侧设有推杆安装座（4a），所述推杆安装座（4a）设置在真空吸附器（3i）侧部，所述顶料电动推杆（4b）设置在推杆安装座（4a）内，顶料电动推杆（4b）与抓取臂（3c）之间的夹角为45°。

7.根据权利要求6所述的一种机器人精准上下料控制系统，其特征在于，所述顶料板（4c）设置为L型。

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