CN112140025B - 适用于工业机器人的自动化生产夹持装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于工业机器人的自动化生产夹持装置及方法，该适用于工业机器人的自动化生产夹持装置包括载物架，载物架的顶端设置有旋转定位机构，载物架的两侧分别均设置有支撑架，每组支撑架的顶端分别均设置有壳体，每组壳体内分别均设置有驱动机构，每组驱动机构靠近旋转定位机构的一侧分别均设置有三组分离机构，每组分离机构靠近旋转定位机构的一侧分别均设置有夹持杆机构，一组支撑架靠近载物架的一端设置有安装槽，安装槽内设置有上料机构，上料机构的顶端与工件连接。有益效果：本发明可以多触点的夹持工件，挺高工件夹持的稳定性，且能够控制每组夹持杆的伸长量，从而工件在转动一定角度后，仍然能够稳定的夹持工件。
Description
技术领域
本发明属于夹持装置领域，尤其是一种适用于工业机器人的自动化生产夹持装置及方法。
背景技术
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
现有的工业机器人的自动化生产夹持装置所采用的夹板或者夹头都只能通过夹持工件规则的外侧面，从而固定工件，或者通过设置可更换夹板，用特殊的夹板来夹持特定的工件。但是在本发明的工况中，既工件加工时需要旋转若干次，使工件可以在不同角度都可以被加工，现有的夹持装置的夹板无法做到多触点夹持，无法满足生产需求。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
发明目的：提供一种适用于工业机器人的自动化生产夹持装置及方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
技术方案：一种适用于工业机器人的自动化生产夹持装置，包括载物架，载物架的顶端设置有旋转定位机构，载物架的两侧分别均设置有支撑架，每组支撑架的顶端分别均设置有壳体，每组壳体内分别均设置有驱动机构，每组驱动机构靠近旋转定位机构的一侧分别均设置有三组分离机构，每组分离机构靠近旋转定位机构的一侧分别均设置有夹持杆机构，一组支撑架靠近载物架的一端设置有安装槽，安装槽内设置有上料机构，上料机构的顶端与工件连接。
在进一步的实施例中，旋转定位机构包括设置在载物架内部顶端的电机一，电机一的输出轴贯穿载物架的顶端并延伸至载物架的上方，电机一的输出轴顶端设置有与工件底端工艺孔相配合的定位盘，定位盘的侧壁上设置有若干组弹簧孔，弹簧孔内设置有伸缩簧，所述伸缩簧的外侧设置有圆球，从而能够带加工的工件摆放在准确的位置，进而可以提高夹持装置的工作效率，且可以提高工件加工时的尺寸精准度，现有技术中缺少定位盘，使得工件的上料效率慢。
在进一步的实施例中，驱动机构包括设置在壳体内的电机二，电机二的前侧设置有轴承板，电机二的输出轴与轴承板之间设置有转轴一，转轴一上设置有三组齿轮一，从而为夹持杆机构提供驱动力，传动效率高，寿命长。
在进一步的实施例中，分离机构包括设置在驱动机构靠近旋转定位机构一侧的立板，立板的一侧设置有轴承架，轴承架靠近立板的一端连接有凸轮一，从而可以驱动夹持杆向工件移动，凸轮一靠近立板的一端设置有圆槽，圆槽的上下两端分别均设置有卡槽，能够固定住凸轮一，进而能够使夹持杆稳定的夹持工件，立板的顶端设置有转轴二，转轴二上且在立板远离轴承架的一端设置有与齿轮一相配合的齿轮二，转轴二靠近圆槽的一端设置有连杆一，连杆一的上下两端分别均设置有滑槽一，每组滑槽一内分别均设置有滑块一，转轴二外侧设置有滑套，滑套靠近圆槽的一端通过连杆二与滑块一连接，能够在驱动机构运行的过程中，使得任意一组凸轮一停止旋转，防止驱动机构卡住，且能够控制每组夹持杆的伸长量，进而可以夹持不同角度的工件，滑套靠近立板的一端设置有磁块，立板靠近磁块的一端设置有电磁块，从而能够自动的使分离机构达到分离状态或者结合状态。
在进一步的实施例中，夹持杆机构包括设置在三组分离机构靠近旋转定位机构一侧的支撑块，支撑块内横向滑动设置有三组与对应位置的一组凸轮一相配的夹持杆，三组夹持杆可稳定的夹持工件，每组夹持杆靠近凸轮一的一侧分别均设置有压力传感器，压力传感器可以使每组夹持杆再夹紧工件后，自动的控制相应的分离机构暂时处于分离状态。
在进一步的实施例中，上料机构包括设置在安装槽内的支撑板，支撑板的顶端设置有两组方形竖板，两组方形竖板的顶端分别均设置有滑槽二，滑槽二内设置有滑块二，滑块二可以稳定的在滑槽二内滑动，滑块二的中端设置有滑槽三，滑槽三内设置有与滑块二相垂直的滑块三，滑块三可以稳定的在滑槽三内滑动，且与滑块二滑动的方向向垂直，滑块三远离工件的一端设置有方框，方框内设置有凸轮二，凸轮二的底端连接有电机三，能够为滑块二和滑块三的滑动提供驱动力，滑块三远离工件的一端设置有连板一，连板一的两端底部设置有圆柱一，圆柱一内设置有圆孔。
在进一步的实施例中，连板一的顶端设置有T型块，T型块靠近工件的一端延伸至工件内的工艺槽，从而可以移动工件，T型块远离工件的一端的底端设置有与圆孔相配合的圆柱二，两组圆柱二的底端连接有连板二，连板二的底端中部设置有驱动杆，从而可以在水平面上移动工件。
在进一步的实施例中，连板二的顶端与两组圆柱一的底端之间且在圆柱二的外侧分别均设置有弹簧，使工件上下移动的过程更加平稳。
在进一步的实施例中，支撑板的底端且在驱动杆的下方设置有凸台，凸台的两端分别均依次设置有倒角和圆角，从而可以在竖直面上移动工件。
根据本发明的另一方面，提供了一种适用于工业机器人的自动化生产夹持方法，
该适用于工业机器人的自动化生产夹持方法包括以下步骤：
S1、通过预先配置好的程序控制上料机构将工件移动到加工区域；
S2、采用预设的程序通过旋转定位机构控制工件旋转并使工件的加工面对齐动力头；
S3、采用预设的程序控制驱动机构及分离机构驱动夹持杆夹紧工件，控制动力头加工工件；
S4、循环执行S2和S3，直到工件加工完毕；
S5、通过预先配置好的程序控制上料机构将工件移回到上料区域，并取下加工好的工件。
有益效果：本发明通过设置旋转定位机构，从而能够旋转工件，进而可以方便的加工工件，且能够提高工件的上料速度。通过设置驱动机构、分离机构及夹持杆机构，从而可以多触点的夹持工件，挺高工件夹持的稳定性，进而提高工件加工的质量，且能够控制每组夹持杆的伸长量，从而工件在转动一定角度后，仍然能够稳定的夹持工件。通过设置上料机构，从而可以自动且精确的将工件放入加工区域，且能够将加工后的工件取回，降低了工作人员的劳动强度，提高了工件的上下料速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是根据本发明实施例的壳体内结构的俯视图；
图4是根据本发明实施例的分离机构的结构示意图之一；
图5是根据本发明实施例的分离机构的结构示意图之二；
图6是根据本发明实施例的上料机构的结构示意图；
图7是根据本发明实施例的滑块二的结构示意图。
图中：
1、载物架；2、旋转定位机构；201、电机一；202、定位盘；203、弹簧孔；204、伸缩簧；205、圆球；3、支撑架；4、壳体；5、驱动机构；501、电机二；502、轴承板；503、转轴一；504、齿轮一；6、分离机构；601、立板；602、轴承架；603、凸轮一；604、圆槽；605、转轴二；606、齿轮二；607、连杆一；608、滑槽一；609、滑块一；610、滑套；611、连杆二；612、磁块；613、电磁块；614、卡槽；7、夹持杆机构；701、支撑块；702、夹持杆；703、压力传感器；8、安装槽；9、上料机构；901、支撑板；902、方形竖板；903、滑槽二；904、滑块二；905、滑槽三；906、滑块三；907、方框；908、凸轮二；909、电机三；910、连板一；911、圆柱一；912、圆孔；913、T型块；914、圆柱二；915、连板二；916、驱动杆；917、弹簧；918、凸台；10、工件。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
根据本发明的实施例，提供了一种适用于工业机器人的自动化生产夹持装置及方法。
如图1-7所示，根据本发明实施例的适用于工业机器人的自动化生产夹持装置，包括载物架1，载物架1的顶端设置有旋转定位机构2，载物架1的两侧分别均设置有支撑架3，每组支撑架3的顶端分别均设置有壳体4，每组壳体4内分别均设置有驱动机构5，每组驱动机构5靠近旋转定位机构2的一侧分别均设置有三组分离机构6，每组分离机构6靠近旋转定位机构2的一侧分别均设置有夹持杆机构7，一组支撑架3靠近载物架1的一端设置有安装槽8，安装槽8内设置有上料机构9，上料机构9的顶端与工件10连接。
在一个实施例中，旋转定位机构2包括设置在载物架1内部顶端的电机一201，电机一201的输出轴贯穿载物架1的顶端并延伸至载物架1的上方，电机一201的输出轴顶端设置有与工件10底端工艺孔相配合的定位盘202，电机一201通过输出轴带动定位盘202转动，定位盘202的侧壁上设置有若干组弹簧孔203，弹簧孔203内设置有伸缩簧204，伸缩簧204的外侧设置有圆球205，圆球205卡紧工件10，定位盘202则带动工件10旋转，使得工件10可以加工多个面，且定位盘202可以快速的将工件10放置在正确的加工区域，提高了上料效率。
在一个实施例中，驱动机构5包括设置在壳体4内的电机二501，电机二501的前侧设置有轴承板502，电机二501的输出轴与轴承板502之间设置有转轴一503，转轴一503上设置有三组齿轮一504，电机二501通过输出轴带动转轴一503转动，转轴一503则带动齿轮一504转动，齿轮一504则可以带动齿轮二606转动，从而为夹持杆机构提供驱动力，传动效率高，寿命长。
在一个实施例中，分离机构6包括设置在驱动机构5靠近旋转定位机构2一侧的立板601，立板601的一侧设置有轴承架602，轴承架602及立板601为转轴二605和凸轮一603的旋转提供稳定的支撑，轴承架602靠近立板601的一端连接有凸轮一603，凸轮一603靠近立板601的一端设置有圆槽604，圆槽604的上下两端分别均设置有卡槽614，通过设置卡槽614，可以稳定的控制凸轮一603旋转和停止，立板601的顶端设置有转轴二605，转轴二605上且在立板601远离轴承架602的一端设置有与齿轮一504相配合的齿轮二606，转轴二605靠近圆槽604的一端设置有连杆一607，连杆一607的上下两端分别均设置有滑槽一608，每组滑槽一608内分别均设置有滑块一609，转轴二605外侧设置有滑套610，滑套610靠近圆槽604的一端通过连杆二611与滑块一609连接，滑套610靠近立板601的一端设置有磁块612，立板601靠近磁块612的一端设置有电磁块613，通过控制电磁块613中的电流，从而使得磁块612以及滑套610在转轴二605上滑动，滑套610通过连杆二611推动滑块一609在滑槽一608中滑槽，并滑块一609可以进出卡槽614，从而可以使凸轮一603与转轴二605连接或者分离，进而在驱动机构5运行的过程中，使得任意一组凸轮一603停止旋转，防止驱动机构5卡住，且能够控制每组夹持杆702的伸长量，进而可以夹持不同角度的工件，现有的技术中，通过更换夹板来夹持工件，此种方式工作效率低，自动化程度低。
在一个实施例中，夹持杆机构7包括设置在三组分离机构6靠近旋转定位机构2一侧的支撑块701，支撑块701内横向滑动设置有三组与对应位置的一组凸轮一603相配的夹持杆702，夹持杆702的端头设置为圆弧型，每组夹持杆702靠近凸轮一603的一侧分别均设置有压力传感器703，压力传感器703在达到预先设置的压力值后，即可控制电磁块613吸引磁块612，使得滑块一609离开卡槽614，从而使分离机构6达到分离状态。
在一个实施例中，上料机构9包括设置在安装槽8内的支撑板901，支撑板901的顶端设置有两组方形竖板902，两组方形竖板902的顶端分别均设置有滑槽二903，滑槽二903内设置有滑块二904，滑块二904的中端设置有滑槽三905，滑槽三905内设置有与滑块二904相垂直的滑块三906，滑块三906远离工件10的一端设置有方框907，方框907内设置有凸轮二908，凸轮二908的底端连接有电机三909，电机三909通过输出轴控制凸轮二908转动，凸轮二908首先通过方框907带动滑块三906向工件10的方向运动，并使T型块913伸入工件10中，然后凸轮二908通过方框907带动滑块三906向定位盘202的方向移动，此时T型块913带动工件10向定位盘202的方向移动，在移动过程中，凸台918和驱动杆916使得T型块913和工件10先上升后下降，最终工件10达到定位盘202上，下料时相反，从而可以自动的使工件10上下料，滑块三906远离工件10的一端设置有连板一910，连板一910的两端底部设置有圆柱一911，圆柱一911内设置有圆孔912，圆孔912可使圆柱二914平稳的上下移动。
在一个实施例中，连板一910的顶端设置有T型块913，T型块913靠近工件10的一端延伸至工件10内的工艺槽，T型块913远离工件10的一端的底端设置有与圆孔912相配合的圆柱二914，两组圆柱二914的底端连接有连板二915，连板二915的底端中部设置有驱动杆916，圆柱二914可以在圆孔912内上下移动，从而可以使工件10上下料。
在一个实施例中，连板二915的顶端与两组圆柱一911的底端之间且在圆柱二914的外侧分别均设置有弹簧917，弹簧917使得工件10移动的过程中更加平顺。
在一个实施例中，支撑板901的底端且在驱动杆916的下方设置有凸台918，凸台918的两端分别均依次设置有倒角和圆角，凸台918能够使工件10可以上下移动，且倒角和圆角使工件10移动的更将平顺。
通过本发明的上述方案，通过设置旋转定位机构2，从而能够旋转工件10，进而可以方便的加工工件10，且能够提高工件10的上料速度。通过设置驱动机构5、分离机构6及夹持杆机构7，从而可以多触点的夹持工件10，挺高工件10夹持的稳定性，进而提高工件10加工的质量，且能够控制每组夹持杆702的伸长量，从而工件10在转动一定角度后，仍然能够稳定的夹持工件10。通过设置上料机构9，从而可以自动且精确的将工件10放入加工区域，且能够将加工后的工件10取回，降低了工作人员的劳动强度，提高了工件10的上下料速度。
根据本发明的实施例，还提供了一种适用于工业机器人的自动化生产夹持方法，该方法包括以下步骤：
S1、通过预先配置好的程序控制上料机构将工件移动到加工区域；
S2、采用预设的程序通过旋转定位机构控制工件旋转并使工件的加工面对齐动力头；
S3、采用预设的程序控制驱动机构及分离机构驱动夹持杆夹紧工件，控制动力头加工工件；
S4、循环执行S2和S3，直到工件加工完毕；
S5、通过预先配置好的程序控制上料机构将工件移回到上料区域，并取下加工好的工件。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
在实际应用时，首先启动电机三909，电机三909通过输出轴控制凸轮二908转动，凸轮二908首先通过方框907带动滑块三906向工件10的方向运动，并使T型块913伸入工件10中，然后凸轮二908通过方框907及滑块二904带动滑块三906向定位盘202的方向移动，此时T型块913带动工件10向定位盘202的方向移动，在移动过程中，凸台918和驱动杆916通过圆柱二914使得T型块913和工件10先上升后下降，最终工件10达到定位盘202上，下料时相反。工件10在定位盘202上时，圆球205通过伸缩簧204的作用卡住工件10，电机一201通过输出轴带动定位盘202转动，定位盘202则带动工件10旋转到预先设定的位置。然后启动电机二501，电机二501通过输出轴带动转轴一503转动，转轴一503则带动齿轮一504转动，齿轮一504则可以带动齿轮二606转动，齿轮二606通过转轴二605、滑块一609、卡槽614带动凸轮一603转动，凸轮一603驱动夹持杆702夹持工件10，通过控制电磁块613中的电流，从而使得磁块612以及滑套610在转轴二605上滑动，滑套610通过连杆二611推动滑块一609在滑槽一608中滑槽，并滑块一609可以进出卡槽614，从而可以使凸轮一603与转轴二605连接或者分离，进而在驱动机构5运行的过程中，使得任意一组凸轮一603停止旋转，防止驱动机构5卡住。夹持杆702在夹持的过程中，当压力传感器703在达到预先设置的压力值后，即可控制电磁块613吸引磁块612，使得滑块一609离开卡槽614，从而使分离机构6达到分离状态。在每组夹持杆702都达到夹持状态后，通过控制电磁块613重新使分离机构6达到结合状态，使得夹持杆702能够固定住。此时，便可加工工件10。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (9)
1.一种适用于工业机器人的自动化生产夹持装置，其特征在于，包括载物架(1)，所述载物架(1)的顶端设置有旋转定位机构(2)，所述载物架(1)的两侧分别均设置有支撑架(3)，每组所述支撑架(3)的顶端分别均设置有壳体(4)，每组所述壳体(4)内分别均设置有驱动机构(5)，每组所述驱动机构(5)靠近所述旋转定位机构(2)的一侧分别均设置有三组分离机构(6)，每组所述分离机构(6)靠近所述旋转定位机构(2)的一侧分别均设置有夹持杆机构(7)，一组所述支撑架(3)靠近所述载物架(1)的一端设置有安装槽(8)，所述安装槽(8)内设置有上料机构(9)，所述上料机构(9)的顶端与工件(10)连接；
其中，所述旋转定位机构(2)包括设置在所述载物架(1)内部顶端的电机一(201)，所述电机一(201)的输出轴贯穿所述载物架(1)的顶端并延伸至所述载物架(1)的上方，所述电机一(201)的输出轴顶端设置有与所述工件(10)底端工艺孔相配合的定位盘(202)，所述定位盘(202)的侧壁上设置有若干组弹簧孔(203)，所述弹簧孔(203)内设置有伸缩簧(204)，所述伸缩簧(204)的外侧设置有圆球(205)。
2.根据权利要求1所述的适用于工业机器人的自动化生产夹持装置，其特征在于，所述驱动机构(5)包括设置在所述壳体(4)内的电机二(501)，所述电机二(501)的前侧设置有轴承板(502)，所述电机二(501)的输出轴与所述轴承板(502)之间设置有转轴一(503)，所述转轴一(503)上设置有三组齿轮一(504)。
3.根据权利要求2所述的适用于工业机器人的自动化生产夹持装置，其特征在于，所述分离机构(6)包括设置在所述驱动机构(5)靠近所述旋转定位机构(2)一侧的立板(601)，所述立板(601)的一侧设置有轴承架(602)，所述轴承架(602)靠近所述立板(601)的一端连接有凸轮一(603)，所述凸轮一(603)靠近所述立板(601)的一端设置有圆槽(604)，所述圆槽(604)的上下两端分别均设置有卡槽(614)，所述立板(601)的顶端设置有转轴二(605)，所述转轴二(605)上且在所述立板(601)远离所述轴承架(602)的一端设置有与所述齿轮一(504)相配合的齿轮二(606)，所述转轴二(605)靠近所述圆槽(604)的一端设置有连杆一(607)，所述连杆一(607)的上下两端分别均设置有滑槽一(608)，每组所述滑槽一(608)内分别均设置有滑块一(609)，所述转轴二(605)外侧设置有滑套(610)，所述滑套(610)靠近所述圆槽(604)的一端通过连杆二(611)与所述滑块一(609)连接，所述滑套(610)靠近所述立板(601)的一端设置有磁块(612)，所述立板(601)靠近所述磁块(612)的一端设置有电磁块(613)。
4.根据权利要求3所述的适用于工业机器人的自动化生产夹持装置，其特征在于，所述夹持杆机构(7)包括设置在三组所述分离机构(6)靠近所述旋转定位机构(2)一侧的支撑块(701)，所述支撑块(701)内横向滑动设置有三组与对应位置的一组所述凸轮一(603)相配的夹持杆(702)，每组所述夹持杆(702)靠近凸轮一(603)的一侧分别均设置有压力传感器(703)。
5.根据权利要求1所述的适用于工业机器人的自动化生产夹持装置，其特征在于，所述上料机构(9)包括设置在所述安装槽(8)内的支撑板(901)，所述支撑板(901)的顶端设置有两组方形竖板(902)，两组所述方形竖板(902)的顶端分别均设置有滑槽二(903)，所述滑槽二(903)内设置有滑块二(904)，所述滑块二(904)的中端设置有滑槽三(905)，所述滑槽三(905)内设置有与所述滑块二(904)相垂直的滑块三(906)，所述滑块三(906)远离所述工件(10)的一端设置有方框(907)，所述方框(907)内设置有凸轮二(908)，所述凸轮二(908)的底端连接有电机三(909)，所述滑块三(906)远离所述工件(10)的一端设置有连板一(910)，所述连板一(910)的两端底部设置有圆柱一(911)，所述圆柱一(911)内设置有圆孔(912)。
6.根据权利要求5所述的适用于工业机器人的自动化生产夹持装置，其特征在于，所述连板一(910)的顶端设置有T型块(913)，所述T型块(913)靠近所述工件(10)的一端延伸至所述工件(10)内的工艺槽，所述T型块(913)远离所述工件(10)的一端的底端设置有与所述圆孔(912)相配合的圆柱二(914)，两组所述圆柱二(914)的底端连接有连板二(915)，所述连板二(915)的底端中部设置有驱动杆(916)。
7.根据权利要求6所述的适用于工业机器人的自动化生产夹持装置，其特征在于，所述连板二(915)的顶端与两组所述圆柱一(911)的底端之间且在所述圆柱二(914)的外侧分别均设置有弹簧(917)。
8.根据权利要求7所述的适用于工业机器人的自动化生产夹持装置，其特征在于，所述支撑板(901)的底端且在所述驱动杆(916)的下方设置有凸台(918)，所述凸台(918)的两端分别均依次设置有倒角和圆角。
9.一种适用于工业机器人的自动化生产夹持方法，其特征在于，用于权利要求1-8中任意一项所述的适用于工业机器人的自动化生产夹持装置实现对工件的夹持，该方法包括以下步骤：
S1、通过预先配置好的程序控制上料机构(9)将工件(10)移动到加工区域；
S2、采用预设的程序通过旋转定位机构(2)控制工件(10)旋转并使工件的加工面对齐动力头；
S3、采用预设的程序控制驱动机构(5)及分离机构(6)驱动夹持杆(702)夹紧工件(10)，控制动力头加工工件(10)；
S4、循环执行S2和S3，直到工件(10)加工完毕；
S5、通过预先配置好的程序控制上料机构(9)将工件(10)移回到上料区域，并取下加工好的工件(10)。
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