CN112518578A - 一种机器人打磨自动导料浮动定位机构 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，适用于机械加工领域。为了解决羊角锤打磨前不好定位、效率较低、成本较高、无法持续工作的问题，本发明通过设置流水线实现持续工作，通过预定位系统将羊角锤定位至待抓取位置，再通过定位系统将羊角锤最终定位至待抓取打磨处。本发明有助于进一步实现生产自动化，提高生产力，减少工人工作量，保护工人、设备安全。

Description

一种机器人打磨自动导料浮动定位机构
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体而言为一种机器人打磨自动导料浮动定位机构。
背景技术
羊角锤是生活常用物品，其生产加工现已基本实现自动化。在其生产加工过程中，打磨是一个关键步骤。目前的打磨多采用机械臂等打磨机器人夹持打磨，此种打磨要求夹持时机械臂有高精度定位，也要求将待打磨的羊角锤预先精确放置于待夹持处。前一要求目前没有技术困难，主要困难发生在后一要求。传统的实现方法是采用人工放置，这种方法若需24小时连续生产，需要几班工人换班工作，成本高，对工人身体有影响，而且由于打磨机器人能量较大，工人与之距离较近，易发生安全事故。有人试图采用机械自动定位以将待打磨的羊角锤预先精确放置于待夹持处，但都希望可以一步到位，即将羊锤从流水线直接移至最终定位槽中等待打磨机器人夹取。但越是如此追求简便却越是适得其反，因为羊角锤以及其定位槽的形状独特等问题，难以实现目的。
急需采取一种可连续工作的、自动的定位系统，实现羊角锤由较为无序的位置状态变为精准定位于某一位置，以便于夹持打磨。
发明内容
本发明的目的是提供一种可连续工作的、自动的定位系统，实现羊角锤由较为无序的位置状态变为精准定位于某一位置，以便于夹持打磨。
本发明的具体技术方案如下：
一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，包括预定位系统、定位系统和机械臂；所述预定位系统用于将待打磨物预先定位至固定位置并使待打磨物处于固定相位；所述机械臂用于将已完成预定位的待打磨物移至定位系统。
本发明意识到欲解决上述问题，需要分两步走，第一步先将羊角锤（即待打磨物，本发明主要基于打磨羊角锤的工艺流程中遇到的技术问题而产生，但也可以合理转用至其他领域）预定位，再通过机械臂将其移至定位系统中完成最终定位。
进一步的，所述预定位系统包括机架、输送带、初步限位件、最终限位件和电机，所述输送带由所述电机带动将所述输送带上的待打磨物运输至被所述最终限位件格挡而预定位；所述最终限位件与所述初步限位件垂直，所述初步限位件一端靠近所述输送带始端，另一端靠近所述最终限位件，所述初步限位件的朝向与所述输送带前进方向相同。
输送带和电机构成流水线，可使得系统持续工作。初步限位件可限定羊角锤在与所述输送带前进方向垂直的方向上的位置；高度由机架、输送带的高度限定；在所述输送带前进方向上的位置由最终限位件限定。还需将羊角锤在此预定位处的相位（角度/朝向）加以限定：由于羊角锤两侧面为竖直平面，且所述最终限位件与所述输送带前进方向垂直，故只需在羊角锤最朝前（运动方向）的一点与所述最终限位板接触后一定时间内，不停止输送带的运动，直至羊角锤朝前那一个侧面整体贴着最终限位件，此时则实现了羊角锤的相位为与所述输送带前进方向垂直。
可选的，所述初步限位件为若干根导料杆，所述导料杆通过十字调节机构与水平辅助杆和/或竖直辅助杆连接，所述十字调节机构可实现所述导料杆沿着所述水平辅助杆或竖直辅助杆移动。
十字调节机构可根据各型号羊角锤的尺寸不同而调节导料杆之间的相对位置。优选导料杆为一根，羊角锤的锤头平面完全抵着导料杆，则可同时完成两个维度（沿着输送带前进方向和垂直于输送带前进方向）的定位以及羊角锤相位的定位；优选导料杆为两根，一根位于羊角锤锤头平面前端，另一根置于锤柄方孔与锤后端弯曲部（羊角）所共同形成的凹陷处，这样可允许羊角锤放上来时不必保证锤头平面完全抵着导料杆，有更大的误差容许空间。
可选的，所述初步限位件为若干根导料杆，所述导料杆上有竖直杆与之一体连接，所述竖直杆通过十字调节机构与水平辅助杆和/或竖直辅助杆连接，所述十字调节机构可实现所述导料杆和竖直杆沿着所述水平辅助杆或竖直辅助杆移动。
该方案中的导料杆适用于置于锤柄方孔与锤后端弯曲部所共同形成的凹陷处，可避免锤后端弯曲部与十字调节机构或其他部件碰撞接触。
进一步的，所述最终限位件为挡板，所述挡板上有水平轨道，所述挡板与所述机架固定连接，所述挡板的面向待打磨物的表面上有辅助固定架，所述辅助固定架可沿着所述水平轨道移动。
因为羊角锤的顶面（在该系统中的流水线上倒置时为底面）并不是完全水平，有一定弧度，若直接用机械臂对之进行夹持，易发生倾斜、翻倒，故需设置一个辅助固定架，置于流水线上羊角锤的羊角的下方；为适应各种型号的羊角锤，将辅助固定架设置为可水平移动，保证可位于羊角锤的羊角的下方以起到固定作用。
进一步的，所述挡板上有第一检测器，所述检测器检测到待打磨物运输至被所述最终限位件格挡时，向PLC发送信号，所述PLC预设一定时间的延迟再向变频器发送信号，所述变频器控制所述电机开闭。
设置延迟的目的是为了实现羊角锤的侧面完全贴合于最终限位件，使得羊角锤达到预定相位。
至此，已完成了预定位。事实上，此时单从精度角度考虑，可以让打磨机器人夹持羊角锤，而不会因位置不够精确而发生夹持失败。但是，由于打磨机器人（一般为机械臂）在打磨时要求与羊角锤完全、紧密、牢固地夹持，故在一开始的夹持时，打磨机器人会以极大的力向下插入羊角锤的锤柄孔洞，输送带无法承受该冲击，即使可以承受，也会使得输送带变形扭曲，导致后面的羊角返回到无序状态。故须由机械臂将羊角锤移动至定位系统以解决该问题。
进一步的，所述定位系统包括定位夹具和第二机架；所述第二机架的上表面水平，所述定位夹具固定于所述第二机架的上表面，所述定位夹具的上表面有凹槽，所述凹槽的结构可使得放入其中的待打磨物稳定不动。
进一步的，还包括缓冲系统，所述缓冲系统包括缓冲气缸、支撑板，所述支撑板为所述第二机架的上表面的一部分，所述支撑板下表面连接有所述缓冲气缸，所述缓冲气缸可沿着竖直方向伸缩，所述定位夹具固定于所述支撑板的上表面。
缓冲系统一是可以在系统正常工作时吸收打磨机器人下冲的多余能量，二是可以起到保险防护作用，即万一发生故障，在机械臂还没离开定位夹具上方而打磨机器人就已经下沉夹取羊角锤时，可通过缓冲系统避免各部件损坏。
进一步的，所述第二机架上有第二检测器，所述第二检测器用于检测到所述凹槽中有无待打磨物，所述第二检测器向所述PLC发送信号，所述PLC向打磨机器人发送信号。
进一步的，所述机械臂包括抓手、支架和滑轨，所述滑轨固定在所述支架上，所述抓手沿着所述滑轨移动，所述滑轨一端在预定位位置上方，另一端在所述定位夹具上方；在预定位位置上方的所述滑轨处有第三检测器，所述第三检测器用于检测所述抓手是否已经回到预定位系统上方；所述第三检测器向PLC发送信号，所述PLC向打磨机器人发送信号。
打磨机器人收到PLC传来的第二检测器检测到所述凹槽中有待打磨物，且收到PLC传来的第三检测器检测到所述抓手已经回到预定位系统上方（不会妨碍打磨机器人抓取羊角锤）的信号后，打磨机器人来抓取羊角锤。
可选的，所述机械臂包括抓手、支架和滑轨，所述滑轨固定在所述支架上，所述抓手沿着所述滑轨移动，所述滑轨一端在预定位位置上方，另一端在所述定位夹具上方；在预定位位置上方的所述滑轨处有第三检测器，所述第三检测器用于检测所述抓手是否已经回到预定位系统上方；在所述定位夹具上方的所述滑轨处有第四检测器，所述第四检测器用于检测所述抓手是否已经离开所述定位夹具上方，所述第三检测器、第四检测器向PLC发送信号，所述PLC向打磨机器人发送信号。
打磨机器人收到PLC传来的第二检测器检测到所述凹槽中有待打磨物，且收到PLC传来的第三检测器检测到所述抓手已经回到预定位系统上方（不会妨碍打磨机器人抓取羊角锤），且收到所述第四检测器检测到所述抓手已经离开所述定位夹具上方的信号后，打磨机器人来抓取羊角锤。第四检测器在滑轨上方只设有第三检测器的方案的基础上近期不完善，起到双重保险的作用。
上述第一检测器、第二检测器是光电传感器，第三检测器、第四检测器是磁传感器。
有益效果：实现系统可持续工作，减少人工成本；机械自动定位，工人更加安全；可适应各种不同型号羊角锤。
附图说明
图1是机器人打磨自动导料浮动定位机构示意图。
图2是羊角锤在输送带上位置状态示意图。
图3是羊角锤运动至所述挡板处时示意图。
机架1、输送带2、电机3、水平辅助杆41、竖直辅助杆42、十字调节机构43、导料杆44、竖直杆45、挡板51、第一检测器52、辅助固定架53、水平轨道54、第二机架6、缓冲气缸7、支撑板8、定位夹具9、第二检测器10、抓手11、滑轨12、第三检测器13、第四感应器14、支架15。
具体实施方式
如图1-3，一种机器人打磨自动导料浮动定位机构分为预定位部分和定位部分。预定位部分位于机架1上，定位部分位于第二机架6上。机架1下安装有电机3，电机3带动输送带2在机架1上转动，将输送带2上的羊角锤运往挡板51。羊角锤被两根导料杆44初步限位，一根位于羊角锤锤头平面前端，另一根置于锤柄方孔与锤后端弯曲部（羊角）所共同形成的凹陷处，在羊角锤朝向正确的前提下，允许羊角锤有一定程度歪斜，或向左偏或向右偏，但总体上被限定在两根导料杆44之间，只是相位存在误差。通过调节十字调节机构43，使得导料杆44和竖直杆45（若有）沿着水平辅助杆41、竖直辅助杆42移动，以保证适应待打磨羊角锤的尺寸与结构。羊角锤随输送带2运动至挡板51处，被第一检测器52检测到，第一检测器52向PLC发送信号，所述PLC预设1秒的延迟再向变频器发送信号，所述变频器控制电机3暂停运转，以免后面的羊角锤继续前进碰上已经预定位完成的羊角锤而影响抓手11操作。已经预定位完成的羊角锤的羊角下方有辅助固定架53，其为L形，通过螺栓螺母结构固定在挡板51的水平轨道54上，即螺栓穿过水平轨道54，螺母在挡板51的另一面与螺栓连接，将挡板51与辅助固定架53固定，故也可将辅助固定架53沿着水平轨道54移动以保证能够起到固定作用。当抓手11来抓取已完成预定位的羊角锤时，由于有辅助固定架53的存在，不至于发生羊角锤因底部不平而发生倾覆、翻倒。抓手11将已完成预定位的羊角锤抓取并移动至定位部分，放在支撑板8上的定位夹具9中，所述定位夹具9为两块分离的夹具，两块夹具上都有凹槽，凹槽组合成的空间可允许羊角锤置于其中并不能移动，这就完成了最终定位。支撑板8下方连接有缓冲气缸7，缓冲气缸7可上下伸缩，为三轴双导柱气缸，完成缓冲作用。缓冲气缸7的下端安装在第二机架6中。支撑板8旁边安装有第二检测器10，用于检测定位夹具9中有无羊角锤。同时，有第四检测器14检测抓手11是否已经离开定位夹具9上方，有第三检测器13用于检测抓手11是否已经回到预定位系统上方。若正常（即定位夹具9中有羊角锤，抓手11不会阻碍打磨机器人前来夹取羊角锤），第二检测器10、第三检测器13和第四检测器14则会向PLC发送信号，PLC再向打磨机器人发送信号，打磨机器人来夹持定位夹具9上的羊角锤，以一极大的力下冲，插入羊角锤的锤柄孔中，但由于缓冲气缸7的存在，支撑板8、定位夹具9及其上的羊角锤受力下沉，不会发生设备损坏。然后打磨机器人可抓着羊角锤进行打磨。机械臂包括抓手11、滑轨12、第三检测器13、第四检测器14、支架15，滑轨12设置在支架15上方，在气缸的作用下，抓手11在滑轨12上滑移以从预定位系统上方运动至定位系统上方，该部分可通过滑台气缸这一现有技术实现，在一双轴气缸的作用下抓手11可上下移动以插入羊角锤，在平行开闭机械手气缸的作用下，抓手11张开抓取羊角锤。
以上公开的仅仅是本发明的较佳实施例，但并非用以限制其本身，任何本领域的技术人员在不违背本发明精神内涵的情况下，所作的变化和改动，均应落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，包括预定位系统、定位系统和机械臂；所述预定位系统用于将待打磨物预先定位至固定位置并使待打磨物处于固定相位；所述机械臂用于将已完成预定位的待打磨物移至定位系统；所述定位系统包括定位夹具和第二机架；所述第二机架的上表面水平，所述定位夹具固定于所述第二机架的上表面，所述定位夹具的上表面有凹槽，所述凹槽的结构可使得放入其中的待打磨物稳定不动。
2.根据权利要求1所述的一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，所述预定位系统包括机架、输送带、初步限位件、最终限位件和电机，所述输送带由所述电机带动将所述输送带上的待打磨物运输至被所述最终限位件格挡而预定位；所述最终限位件与所述初步限位件垂直，所述初步限位件一端靠近所述输送带始端，另一端靠近所述最终限位件，所述初步限位件的朝向与所述输送带前进方向相同。
3.根据权利要求2所述的一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，所述初步限位件为若干根导料杆，所述导料杆通过十字调节机构与水平辅助杆和/或竖直辅助杆连接，所述十字调节机构可实现所述导料杆沿着所述水平辅助杆或竖直辅助杆移动。
4.根据权利要求2所述的一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，所述初步限位件为若干根导料杆，所述导料杆上有竖直杆与之一体连接，所述竖直杆通过十字调节机构与水平辅助杆和/或竖直辅助杆连接，所述十字调节机构可实现所述导料杆和竖直杆沿着所述水平辅助杆或竖直辅助杆移动。
5.根据权利要求3或4所述的一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，所述最终限位件为挡板，所述挡板上有水平轨道，所述挡板与所述机架固定连接，所述挡板的面向待打磨物的表面上有辅助固定架，所述辅助固定架可沿着所述水平轨道移动。
6.根据权利要求5所述的一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，所述挡板上有第一检测器，所述第一检测器可检测待打磨物是否被运输至被所述最终限位件格挡，所述第一检测器可向PLC发送信号，所述PLC预设一定时间的延迟再向变频器发送信号，所述变频器控制所述电机开闭。
7.根据权利要求1所述的一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，还包括缓冲系统，所述缓冲系统包括缓冲气缸、支撑板，所述支撑板为所述第二机架的上表面的一部分，所述支撑板下表面连接有所述缓冲气缸，所述缓冲气缸可沿着竖直方向伸缩，所述定位夹具固定于所述支撑板的上表面。
8.根据权利要求1所述的一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，所述第二机架上有第二检测器，所述第二检测器用于检测到所述凹槽中有无待打磨物，所述第二检测器向所述PLC发送信号，所述PLC向打磨机器人发送信号。
9.根据权利要求1所述的一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，所述机械臂包括抓手、支架和滑轨，所述滑轨固定在所述支架上，所述抓手沿着所述滑轨移动，所述滑轨一端在预定位位置上方，另一端在所述定位夹具上方；在预定位位置上方的所述滑轨处有第三检测器，所述第三检测器用于检测所述抓手是否已经回到预定位系统上方；所述第三检测器向PLC发送信号，所述PLC向打磨机器人发送信号。
10.根据权利要求1所述的一种机器人打磨自动导料浮动定位机构，其特征在于，所述机械臂包括抓手、支架和滑轨，所述滑轨固定在所述支架上，所述抓手沿着所述滑轨移动，所述滑轨一端在预定位位置上方，另一端在所述定位夹具上方；在预定位位置上方的所述滑轨处有第三检测器，所述第三检测器用于检测所述抓手是否已经回到预定位系统上方；在所述定位夹具上方的所述滑轨处有第四检测器，所述第四检测器用于检测所述抓手是否已经离开所述定位夹具上方，所述第三检测器、第四检测器向PLC发送信号，所述PLC向打磨机器人发送信号。
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