CN115091230A - 一种基于工业机器人的智能制造成套装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工业机器人的智能制造成套装备，包括采用正方形、中空结构的抓取板，所述抓取板的内底端使用转轴环形均匀转动连接有四个蜗轮，各所述蜗轮的上端固定连接有转动销，所述抓取板的内壁垂直交叉转动连接有两个转动杆，且两个转动杆分别与两对蜗轮位置对应分布，各所述转动杆的杆身设有与蜗轮啮合的蜗杆纹。本发明通过带动各蜗轮同步转动，并通过压力传感器感知夹板对工件的夹持力，在工件其中两侧被夹持固定后，可通过电动离合器使锥齿轮副放弃传递扭矩，并对工件另外两侧夹持固定，并在此过程中，通过真空吸盘对工件进行真空吸附固定，适用性强，可对矩形结构、圆形结构的工件稳定夹持固定。

Description

一种基于工业机器人的智能制造成套装备

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，尤其涉及一种基于工业机器人的智能制造成套装备。

背景技术

工业机器人是能够自动控制的、可进行重复编程、多用途的机器，具有多轴且每个轴均具有高自由度，能够模拟人的手臂、手腕等人体功能，自由抓取工具或工件。工业机器人具有节省成本、方便监管、安全性高等明显优势，在智能制造领域应用较为广泛，为了保证制造效率，往往配套成套装备以进行制造加工。

但在对工件进行加工时，工件以圆形结构和矩形结构居多，在抓取此两种不同结构特征的工件，通常需要更换不同的夹具，这在需要频繁抓取两种不同结构特征的工件的工作场景时，其适用程度降低，在一定程度上影响制造加工效率。

为此，我们提出一种基于工业机器人的智能制造成套装备来解决上述问题。

发明内容

本发明意在提供一种基于工业机器人的智能制造成套装备以解决背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于工业机器人的智能制造成套装备，包括采用正方形、中空结构的抓取板，所述抓取板的内底端使用转轴环形均匀转动连接有四个蜗轮，各所述蜗轮的上端固定连接有转动销，所述抓取板的内壁垂直交叉转动连接有两个转动杆，且两个转动杆分别与两对蜗轮位置对应分布，各所述转动杆的杆身设有与蜗轮啮合的蜗杆纹，各所述蜗轮的上端偏心处固定连接有转动销，所述转动销外滑动套设有夹板，所述夹板内开设有与转动销滑动连接的腰型槽，所述夹板与抓取板限位滑动配合，所述抓取板的上端且在各蜗轮的对应位置开设有转动槽，各所述夹板靠近抓取板中轴线的一侧均嵌设有压力传感器，所述压力传感器信号连接有控制器。

优选地，两个所述转动杆使用锥齿轮副传动连接，所述锥齿轮副由两个相互啮合的锥齿轮构成，且两个锥齿轮分别同轴固定套接在转动杆上。

优选地，所述夹板的下端对称固定连接有两个限位块，所述抓取板的上端开设有与限位块滑动连接的限位槽。

优选地，其中一个所述转动杆使用轴承与锥齿轮转动连接，所述转动杆与锥齿轮之间形成环空，所述环空内设置有电动离合器。

优选地，所述电动离合器由嵌设在转动杆内的电动推杆和固定连接在电动推杆伸缩端的摩擦板，且摩擦板采用弧形结构。

优选地，所述抓取板的上端嵌设有真空吸盘，所述真空吸盘的下端连通有气管，所述气管的外壁连通有固定管，所述固定管在远离气管的方向依次气密滑动连接有活塞柱与滑塞，所述活塞柱内开设有L型槽，所述滑塞内开设有多个连通孔，所述滑塞远离活塞柱的一侧固定连接有按压杆，所述活塞柱与滑塞之间滑动套接有至少一个连接杆，所述连接杆外套设有弹簧，且弹簧的两端分别与滑塞、活塞柱固定连接；所述抓取板的一侧固定连接有传动箱，所述传动箱的内壁固定安装有电机，所述电机的输出端固定连接有曲柄，所述曲柄的另一端与其中一个转动杆固定连接，所述曲柄为U型结构，所述曲柄上转动套接有摆杆，所述传动箱的内壁固定连接有活塞筒，所述摆杆的另一端铰接有与活塞筒气密滑动连接的活塞板，所述活塞筒对称连通有吸气管与出气管，所述吸气管的另一端与气管连通，所述出气管的另一端与大气连通。

优选地，在所述弹簧处于原长时，所述L型槽不与气管连通。

优选地，所述吸气管与出气管上均安装有单向阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过带动各蜗轮同步转动，并通过压力传感器感知夹板对工件的夹持力，在工件其中两侧被夹持固定后，可通过电动离合器使锥齿轮副放弃传递扭矩，并对工件另外两侧夹持固定，并在此过程中，通过真空吸盘对工件进行真空吸附固定，适用性强，可对矩形结构、圆形结构的工件稳定夹持固定。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于工业机器人的智能制造成套装备俯视的结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于工业机器人的智能制造成套装备俯视的结构剖面图；

图3为图2中传动箱处放大的结构示意图；

图4为本发明提出的一种基于工业机器人的智能制造成套装备气管与固定管连接处正视的结构剖面图；

图5为本发明提出的一种基于工业机器人的智能制造成套装备转动杆与锥齿轮连接处俯视的结构剖面图。

图中：1抓取板、2蜗轮、3转动销、4夹板、5腰型槽、6转动杆、7限位槽、8转动槽、9锥齿轮副、10传动箱、11电机、12曲柄、13活塞筒、14摆杆、15活塞板、16吸气管、17出气管、18气管、19固定管、20活塞柱、21L型槽、22连接杆、23滑塞、24弹簧、25连通孔、26按压杆、27环空、28真空吸盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种基于工业机器人的智能制造成套装备，包括采用正方形、中空结构的抓取板1，但抓取板1可适用于矩形结构和圆形结构的工件，抓取板1的内底端使用转轴环形均匀转动连接有四个蜗轮2，各蜗轮2的上端固定连接有转动销3，抓取板1的内壁垂直交叉转动连接有两个转动杆6，两个转动杆6三维垂直交错分布，两个转动杆6使用锥齿轮副9传动连接，锥齿轮副9由两个相互啮合的锥齿轮构成，两个转动杆6通过锥齿轮副9将转矩进行传递，且两个锥齿轮分别同轴固定套接在转动杆6上。

其中一个转动杆6使用轴承与锥齿轮转动连接，转动杆6与锥齿轮之间形成环空27，环空27内设置有电动离合器(图中未画出)。通过电动离合器来确定是否可通过锥齿轮副9传递动力，当电动离合器处于分离状态，则对应的锥齿轮仅会发生空转，当电动离合器处于接合状态，则对应的锥齿轮便可传递扭矩。

电动离合器由嵌设在转动杆6内的电动推杆和固定连接在电动推杆伸缩端的摩擦板，且摩擦板采用弧形结构。通过电动推杆伸出或缩回摩擦板以使摩擦板与环空27内壁接触或分离，电动离合器还可采用其他类似结构。

且两个转动杆6分别与两对蜗轮2位置对应分布，各转动杆6的杆身设有与蜗轮2啮合的蜗杆纹，转动杆6通过相互啮合的蜗杆纹与蜗轮2将转矩进行传递，各蜗轮2的上端偏心处固定连接有转动销3，转动销3外滑动套设有夹板4，夹板4内开设有与转动销3滑动连接的腰型槽5，夹板4与抓取板1限位滑动配合，夹板4的下端对称固定连接有两个限位块，抓取板1的上端开设有与限位块滑动连接的限位槽7。通过转动销3与腰型槽5的滑动配合、限位块与限位槽7的滑动配合以带动各夹板4朝向或背离抓取板1的中轴线运动。

抓取板1的上端且在各蜗轮2的对应位置开设有转动槽8，各夹板4靠近抓取板1中轴线的一侧均嵌设有压力传感器，压力传感器信号连接有控制器。通过设置在夹板4内压力传感器对压力的监测，并将信号传递给控制器，由控制器来控制电动离合器、电机11。

抓取板1的上端嵌设有真空吸盘28，真空吸盘28的下端连通有气管18，气管18的外壁连通有固定管19，固定管19在远离气管18的方向依次气密滑动连接有活塞柱20与滑塞23，活塞柱20内开设有L型槽21，滑塞23内开设有多个连通孔25，滑塞23远离活塞柱20的一侧固定连接有按压杆26，活塞柱21与滑塞23之间滑动套接有至少一个连接杆22，连接杆22外套设有弹簧24，且弹簧24的两端分别与滑塞23、活塞柱20固定连接；通过活塞柱20、滑塞23、L型槽21、连通孔25来使气管18与大气连通或不与大气连通。

在弹簧24处于原长时，L型槽21不与气管18连通，保证真空吸盘28内部的密封性。

抓取板1的一侧固定连接有传动箱10，传动箱10的内壁固定安装有电机11，电机11的输出端固定连接有曲柄12，曲柄12的另一端与其中一个转动杆6固定连接，曲柄12为U型结构，曲柄12上转动套接有摆杆14，传动箱10的内壁固定连接有活塞筒13，摆杆14的另一端铰接有与活塞筒13气密滑动连接的活塞板15，电机11驱动曲柄12，通过摆杆14带动活塞板15在活塞筒13内进行往复运动，活塞筒13对称连通有吸气管16与出气管17，吸气管16的另一端与气管18连通，出气管17的另一端与大气连通，吸气管6与出气管17上均安装有单向阀，限制空气流向。

本发明的工作原理如下：

将抓取板1对准工件中轴线放入使抓取板1与工件面面接触，真空吸盘28也与其表面接触，第一，电机11通过曲柄12带动其中一个转动杆6转动，其中一个转动杆6通过锥齿轮副9将转矩传递给另一个转动杆6，通过蜗杆纹带动各蜗轮2同步转动，蜗轮2通过转动销3与腰型槽5的挟持配合及限位块与限位槽7的限位滑动配合，带动多个夹板4向内聚拢式运动，直至对工件各侧面稳定夹持为准。

需要说明的是，当工件为长方形结构特征时，需保证较长边与具有环空27位置对应，使电动离合器对应的其中一对夹板4先对工件夹紧、转动杆6先停止转动，夹紧后，电动离合器自动分离，另一对夹板4后对工件4夹紧，另一个转动杆6后停止转动。

第二，在电机11驱动曲柄12的过程中，曲柄12通过摆杆14带动活塞板15在活塞筒13内往复直线运动，进而将真空吸盘28内的气体抽离形成真空吸附。

在解除对工件固定时，同上理，电动离合器自动接合，电机11反向驱动以带动多个蜗轮2反转，多个夹板4展开式朝向远离抓取板1中轴线方向运动，放弃对工件的夹持。

在真空吸盘28在对工件进行真空吸附的过程汇总，弹簧24处于原长，活塞柱20内的L型槽21不与气管18连通，在需要解除吸附固定时，通过按压杆26朝向气管18方向按压滑塞23，滑塞23通过连接杆22、弹簧24的弹力带动活塞柱20朝向气管18方向运动，使L型槽21与气管18连通，使真空吸盘28解除真空状态。需要说明的是，还可将按压杆26替换为电动推杆，以实现完全的自动化。

本发明可对矩形结构、圆形结构的工具或工件进行双重夹持固定以能够满足需要频繁松夹的工作场景，保证工件的加工效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于工业机器人的智能制造成套装备，其特征在于：包括采用正方形、中空结构的抓取板(1)，所述抓取板(1)的内底端使用转轴环形均匀转动连接有四个蜗轮(2)，各所述蜗轮(2)的上端固定连接有转动销(3)，所述抓取板(1)的内壁垂直交叉转动连接有两个转动杆(6)，且两个转动杆(6)分别与两对蜗轮(2)位置对应分布，各所述转动杆(6)的杆身设有与蜗轮(2)啮合的蜗杆纹，各所述蜗轮(2)的上端偏心处固定连接有转动销(3)，所述转动销(3)外滑动套设有夹板(4)，所述夹板(4)内开设有与转动销(3)滑动连接的腰型槽(5)，所述夹板(4)与抓取板(1)限位滑动配合，所述抓取板(1)的上端且在各蜗轮(2)的对应位置开设有转动槽(8)，各所述夹板(4)靠近抓取板(1)中轴线的一侧均嵌设有压力传感器，所述压力传感器信号连接有控制器。

2.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的智能制造成套装备，其特征在于：两个所述转动杆(6)使用锥齿轮副(9)传动连接，所述锥齿轮副(9)由两个相互啮合的锥齿轮构成，且两个锥齿轮分别同轴固定套接在转动杆(6)上。

3.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的智能制造成套装备，其特征在于：所述夹板(4)的下端对称固定连接有两个限位块，所述抓取板(1)的上端开设有与限位块滑动连接的限位槽(7)。

4.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的智能制造成套装备，其特征在于：其中一个所述转动杆(6)使用轴承与锥齿轮转动连接，所述转动杆(6)与锥齿轮之间形成环空(27)，所述环空(27)内设置有电动离合器。

5.根据权利要求4所述的一种基于工业机器人的智能制造成套装备，其特征在于：所述电动离合器由嵌设在转动杆(6)内的电动推杆和固定连接在电动推杆伸缩端的摩擦板，且摩擦板采用弧形结构。

6.根据权利要求1所述的一种基于工业机器人的智能制造成套装备，其特征在于：所述抓取板(1)的上端嵌设有真空吸盘(28)，所述真空吸盘(28)的下端连通有气管(18)，所述气管(18)的外壁连通有固定管(19)，所述固定管(19)在远离气管(18)的方向依次气密滑动连接有活塞柱(20)与滑塞(23)，所述活塞柱(20)内开设有L型槽(21)，所述滑塞(23)内开设有多个连通孔(25)，所述滑塞(23)远离活塞柱(20)的一侧固定连接有按压杆(26)，所述活塞柱(21)与滑塞(23)之间滑动套接有至少一个连接杆(22)，所述连接杆(22)外套设有弹簧(24)，且弹簧(24)的两端分别与滑塞(23)、活塞柱(20)固定连接；

所述抓取板(1)的一侧固定连接有传动箱(10)，所述传动箱(10)的内壁固定安装有电机(11)，所述电机(11)的输出端固定连接有曲柄(12)，所述曲柄(12)的另一端与其中一个转动杆(6)固定连接，所述曲柄(12)为U型结构，所述曲柄(12)上转动套接有摆杆(14)，所述传动箱(10)的内壁固定连接有活塞筒(13)，所述摆杆(14)的另一端铰接有与活塞筒(13)气密滑动连接的活塞板(15)，所述活塞筒(13)对称连通有吸气管(16)与出气管(17)，所述吸气管(16)的另一端与气管(18)连通，所述出气管(17)的另一端与大气连通。

7.根据权利要求6所述的一种基于工业机器人的智能制造成套装备，其特征在于：在所述弹簧(24)处于原长时，所述L型槽(21)不与气管(18)连通。

8.根据权利要求6所述的一种基于工业机器人的智能制造成套装备，其特征在于：所述吸气管(6)与出气管(17)上均安装有单向阀。

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