CN111408801B - 一种浮动装件装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种浮动装件装置，包括固定框体、活动部、浮动功能部和复位功能部，其中，所述活动部套接在所述固定框体上，在所述复位功能部带动下沿所述固定框体上下运动；所述浮动功能部，其固定在所述固定框体上，用于承托所述活动部；所述复位功能部，固定在所述固定框体上，带动所述活动部进行复位。本发明还提供一种浮动装件方法，提供柔和的下滑动作，模拟人工装件过程，有效替代人工，降低成本。

Description

一种浮动装件装置及方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，特别是涉及一种浮动装件装置及方法。

背景技术

现有技术中，等高齿锥齿轮使用铣齿干切机进行齿面加工时，通常需要依靠工人将待加工毛坯件尾锥与机床主轴锥套配合安装，因为机床主轴锥套与毛坯件的配合精度较高，当前工艺多以人工依靠感觉安装，安装过程需要边晃动边下压，是一个比较依赖经验的装配过程。

为了减轻工人的劳动强度，需要使用机器人代替工人进行毛坯件的安装。而在机器人替换工人的自动化改造中，如果仅使用机器人带动刚性抓手进行安装，会由于机器人重复精度、坯料尾锥精度、机床主轴位置精度等方面的综合误差，导致尾锥与主轴锥套干涉，无法顺利装入。需要在机床上设置定位工装，机器人抓取工件安装到定位工装的预定位装置上，然后由定位工装进行精确定位后再把工件推送到主轴的加工位置上。该方案需要在定位工装上额外投入费用，成本较高，且工装会占用机床的加工空间影响加工范围。

这是机床自动上料的一个重点攻关课题。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种浮动装件装置及方法，提供柔和的下滑动作，模拟人工装件过程，有效替代人工，降低成本。

为实现上述目的，本发明提供的一种浮动装件装置，包括固定框体、活动部、浮动功能部和复位功能部，其中，

所述活动部套接在所述固定框体上，在所述复位功能部带动下沿所述固定框体上下运动；

所述浮动功能部，其固定在所述固定框体上，用于承托所述活动部；

所述复位功能部，固定在所述固定框体上，带动所述活动部进行复位。

进一步地，所述活动部，包括，锥形定位套，所述锥形定位套内锥面与所述复位功能部接触，用于承受复位拉力和定心所述活动部。

进一步地，所述活动部还包括上部活动法兰、过渡套筒和下部活动法兰，其中，

所述上部活动法兰与所述下部活动法兰固定连接，所述过渡套筒位于所述上部活动法兰与所述下部活动法兰之间；

所述上部活动法兰，用于限制所述活动部的所述下部活动法兰浮动范围；

所述过渡套筒，用于所述上部活动法兰与连接过渡；

所述下部活动法兰，其作为前端法兰安装机器人抓手。

进一步地，所述复位功能部包括气缸和锥形定位销轴，其中，

所述气缸一端固定在所述固定框体上，另一端与所述锥形定位销轴连接，用于拉动所述锥形定位销轴。

进一步地，所述复位功能部还包括无油衬套。

进一步地，所述固定框体包括上部固定法兰、第一连接导柱、中间固定法兰、第二连接导柱和下部固定法兰，其中，

所述上部固定法兰通过所述第一连接导柱与所述中间固定法兰连接；

所述中间固定法兰通过所述第二连接导柱与所述下部固定法兰连接。

进一步地，所述浮动功能部包括液压缓冲器。

更进一步地，所述活动部无导向限制，处于六自由度放开状态。

为实现上述目的，本发明还提供一种浮动装件方法，包括以下步骤：

1）安装工件时，保持复位状态夹取所述工件，移动至安装位置，解除复位状态释放活动部，承托所述活动部缓慢下落，装配完成后恢复复位状态；

2）拆卸工件时，释放所述活动部并夹取工件，将所述工件放置至指定位置，恢复至复位状态。

为实现上述目的，本发明还提供一种机器人，所述机器人包括所述的浮动装件装置。

本发明的一种浮动装件装置及方法，具有以下有益效果：

1）提供柔和的下滑动作，模拟人工装件过程，有效替代人工，缓解企业用人紧张。

2）可作为标准装置，零活安装在机器人与抓手之前，仅更换机器人抓手适应多种产品的柔性生产。

3）可使用铝材制造，大幅降低自身重量，提高机器人负载利用率。

4）装件一致性更好，提高加工质量的稳定性，结构简单、易维护。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的浮动装件装置立体结构示意图；

图2为根据本发明的浮动装件装置剖面示意图；

图3为根据本发明的浮动装件装置复位状态和浮动状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

相关术语解释

机器人抓手：一种安装在多关节机器人或直角坐标机器人前端，起到抓取工件作用的执行机构。

液压缓冲器：一种利用液压阻尼对作用在其上的物体进行减速直至停止，防止硬性碰撞的安全缓冲装置。

定心功能：连接两个以上旋转体，并使它们的轴心线处于同一条线上。

复位功能：在一个或多个物体变换了位置、姿态之后，使其恢复到原来的位置及姿态。

图1为根据本发明的浮动装件装置立体结构示意图，图2为根据本发明的浮动装件装置剖面示意图，如图1和2所示，本发明的浮动装件装置，包括，固定框体、活动部、浮动功能部、复位功能部，具体包括上部固定法兰1、连接导柱2、中间固定法兰3、连接导柱4、下部固定法兰5、上部活动法兰6、锥形定位套7、过渡套筒8、下部活动法兰9、锥形定位销轴10、液压缓冲器11、气缸12、无油衬套13，其中，

其中，固定框体，包括，上部固定法兰1、第一连接导柱2、中间固定法兰3、第二连接导柱4、下部固定法兰5，

上部固定法兰1通过第一连接导柱2与中间固定法兰3固定连接，中间固定法兰3通过第二连接导柱4与下部固定法兰5固定连接；固定框体通过上部固定法兰1与机器人相连接，为其他部件提供安装位置，并对活动部进行限位作用。

活动部，包括，上部活动法兰6、锥形定位套7、过渡套筒8、下部活动法兰9，上部活动法兰6和下部活动法兰9固定连接，上部活动法兰6用于限制浮动范围，锥形定位套7用于承受复位拉力并具有定心作用，过渡套筒8用于连接过渡，下部活动法兰9作为前端法兰用于安装机器人抓手。活动部通过过渡套筒8套接在固定框体上，在复位功能部带动下沿固定框体上下运动。

浮动功能部由4个液压缓冲器11构成，液压缓冲器11固定在下部固定法兰5上，用于承托活动部向下方缓慢掉落。该结构中，液压缓冲器13可以根据实际要求增加或减少数量。

复位功能部，包括气缸12、无油衬套13及锥形定位销轴10构成，气缸12的一端与上部固定法兰1固定连接，另一端与锥形定位销轴10固定连接，在浮动状态时通过气缸12带动锥形定位销轴10向上拉动，锥形定位销轴10与活动部的锥形定位套7内外锥面贴合，可使活动部复位。使用锥形定位销轴10拉紧浮动部，可形成刚性体；锥形定位销轴10松开时，可形成全自由度的浮动体。

无油衬套13，固定在固定框体上，锥形定位销轴10穿过无油衬套13并互相配合。无油衬套，用于抵消复位功能部可能承受的侧向作用力，并为锥形定位销轴10提供定心和导向作用。

图3为根据本发明的浮动装件装置复位状态和浮动状态示意图，如图3所示，在复位状态时，活动部的上部活动法兰6与固定框体的中间固定法兰3贴合在一起；在浮动状态时，活动部的上部活动法兰6与固定框体的中间固定法兰3之间形成有一定的空间（浮动空间）。

下面将以将工件尾锥装入锥套为例，介绍本发明的浮动装件装置安装工件的工作流程如下：

加工准备，安装工件：在复位状态下，安装有本发明的浮动装件装置的机器人从料框抓取工件；机器人将工件移动到机床主轴的锥套正上方，此时锥套应处于垂直地面的状态；机器人带动工件缓慢下移至工件尾锥装入锥套1/2深度，通常在2/3深度会出现干涉，视实际情况可调整；气缸伸出，打开浮动功能，解除复位状态；活动部与抓手及工件一同在整体重力作用下会向下方掉落，此时液压缓冲器起作用，承托活动部连同工件缓慢向主轴锥套中下落；活动部可随工件和主轴锥套接触位置的受力情况在固定框体限制的动作范围内进行沿x、y、z三个坐标轴方向的移动运动和绕x、y、z三个坐标轴的转动运动；此时机器人缓慢向下方移动，工件会在液压缓冲器的承托下缓慢下降直至自动滑入锥套底部，完成工件装入。抓手松开工件，机器人移出安装位置，气缸缩回将活动部复位；机器人移动至料框上方，等待指令；

加工完成，拆卸工件：机器人移动至主轴上方抓取位置，此时浮动装置处于复位状态，主轴锥套处于垂直地面的状态；气缸伸出，打开浮动功能，解除复位状态；抓手夹紧工件，机器人向上方移动，将工件拉出锥套；机器人移动至下料框位置，放置工件；气缸缩回，解除浮动功能，恢复复位状态。

本发明的一种浮动装件装置及方法，利用液压缓冲器提供平稳浮动力，并通过气缸驱动锥型销与锥型套锁紧提供定心复位功能。使用液压缓冲器代替常规的弹簧提供缓冲和浮动功能；在工件突然下落的时候液压缓冲器可以显著降低初始速度，不会出现工件与锥套撞击的现象；定心功能及复位功能，可以保证工件安装的初始位置与锥套的同轴度及垂直度，提高安装的成功率；承托式浮动机构的组成方法可以使用浮动方式进行装卸件及装配。以此浮动装件装置配合机器人抓手，可带动工件实现自动安装毛坯件到机床主轴上的动作。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种浮动装件装置，其特征在于，包括固定框体、活动部、浮动功能部和复位功能部，其中，

所述活动部套接在所述固定框体上，在所述复位功能部带动下沿所述固定框体上下运动；

所述浮动功能部，包括液压缓冲器，其固定在所述固定框体上，用于承托所述活动部；

所述复位功能部，固定在所述固定框体上，带动所述活动部进行复位；

所述复位功能部，其控制所述活动部保持复位状态或解除复位状态释放活动部，进行工件的安装或拆卸；

所述复位功能部，包括，气缸和锥形定位销轴，其中，所述气缸一端固定在所述固定框体上，另一端与所述锥形定位销轴连接，用于拉动所述锥形定位销轴；

在浮动状态时，所述气缸带动所述锥形定位销轴向上拉动，使得所述锥形定位销轴与所述活动部的锥形定位套内外锥面贴合，活动部复位；所述锥形定位销轴拉紧所述活动部，使其形成刚性体；所述锥形定位销轴松开时，所述活动部形成全自由度的浮动体。

2.根据权利要求1所述的浮动装件装置，其特征在于，所述活动部，包括，锥形定位套，所述锥形定位套内锥面与所述复位功能部接触，用于承受复位拉力和定心所述活动部。

3.根据权利要求2所述的浮动装件装置，其特征在于，所述活动部还包括上部活动法兰、过渡套筒和下部活动法兰，其中，

所述上部活动法兰与所述下部活动法兰固定连接，所述过渡套筒位于所述上部活动法兰与所述下部活动法兰之间；

所述上部活动法兰，用于限制所述活动部的所述下部活动法兰浮动范围；

所述过渡套筒，用于所述上部活动法兰与所述下部活动法兰连接过渡；

所述下部活动法兰，其作为前端法兰安装机器人抓手。

4.根据权利要求1所述的浮动装件装置，其特征在于，所述复位功能部还包括无油衬套，其固定于所述固定框体上；所述锥形定位销轴穿过所述无油衬套并互相配合；

所述无油衬套，用于抵消所述复位功能部承受的侧向作用力，并为所述锥形定位销轴提供定心和导向作用。

5.根据权利要求1所述的浮动装件装置，其特征在于，

所述固定框体包括上部固定法兰、第一连接导柱、中间固定法兰、第二连接导柱和下部固定法兰，其中，

所述上部固定法兰通过所述第一连接导柱与所述中间固定法兰连接；

所述中间固定法兰通过所述第二连接导柱与所述下部固定法兰连接。

6.根据权利要求1所述的浮动装件装置，其特征在于，所述活动部无导向限制，处于六自由度放开状态。

7.一种浮动装件方法，采用权利要求1-6任一项所述的浮动装件装置，其特征在于，包括以下步骤：

1）安装工件时，保持复位状态夹取所述工件，移动至安装位置，解除复位状态释放活动部，承托所述活动部缓慢下落，装配完成后恢复复位状态；

2）拆卸工件时，释放所述活动部并夹取工件，将所述工件放置至指定位置，恢复至复位状态。

8.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括权利要求1-6任一项所述的浮动装件装置。

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