CN117381278B - 基于伺服系统的剪叉式高空平台车架自动柔性装夹机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于伺服系统的剪叉式高空平台车架自动柔性装夹机构，包括前后设置的头部气动组件和尾部伺服组件，头部气动组件的顶部安装有头部升降组件和伺服对中定位组件，尾部伺服组件的顶部配合安装有尾部伺服升降组件和伺服对中定位组件，两伺服对中定位组件前后对称设置，且每个伺服对中定位组件上设有两左右对称设置的气动插销定位组件。本发明采用伺服系统控制夹具模块位置，传感器系统检测物料的信息，通过plc系统控制伺服系统调整夹具模块，可快速换型，实现柔性化生产，兼容性强。框架模式装夹，整体对于工件的焊缝干涉较多，装夹过于笨重，本设备可降低设备成本，提高生产效率，操作方便率。

Description

基于伺服系统的剪叉式高空平台车架自动柔性装夹机构

技术领域

本发明涉及拼焊技术领域，具体涉及基于伺服系统的剪叉式高空平台车架自动柔性装夹机构。

背景技术

剪叉式高空作业平台是用途广泛的高空作业专用设备。它的剪叉车架结构，使升降台起升有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大、并适合多人同时作业。它使高空作业效率更高，安全更保障。

目前，机器人焊接车架时，对于车架底部焊缝遮挡较多，无法焊接，只能在后续工位补焊。若产品换型，则需人工调整装夹组件模块，耗时较长，效率低；或者利用气缸调整装夹组件模块，适用产品少，焊缝干涉更多，不利于多种型号的柔性化生产。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了基于伺服系统的剪叉式高空平台车架自动柔性装夹机构，采用伺服系统控制夹具模块位置，传感器系统检测物料的信息，通过plc系统控制伺服系统调整夹具模块，可快速换型，实现柔性化生产。

具体方案如下：

基于伺服系统的剪叉式高空平台车架自动柔性装夹机构，其特征在于：包括前后设置的头部气动组件和尾部伺服组件，所述头部气动组件的顶部配合安装有头部升降组件和伺服对中定位组件，所述尾部伺服组件的顶部配合安装有尾部伺服升降组件和伺服对中定位组件，两伺服对中定位组件前后对称设置，且每个伺服对中定位组件上设有两左右对称设置的气动插销定位组件。

作为本发明的进一步改进，所述头部升降组件和尾部伺服升降组件分别与机构头部气动组件和尾部伺服组件螺栓固定；所述头部升降组件安装在头部气动组件上，并可沿导轨进行直线移动；所述尾部伺服升降组件安装在尾部伺服组件上，并可沿导轨进行直线移动；所述头部升降组件和尾部伺服升降组件进行PLC联动，调整位置对应不同型号产品的基准进行定位，其上的伺服对中定位组件用于对工件的横向固定；所述伺服对中定位组件其上的气动插销定位组件用于对工件的纵向固定。

作为本发明的进一步改进，所述头部气动组件包括头部安装座、顶升气缸、连接块、工件挡板和第一工件固定座，所述头部安装座为水平设置的矩形板状结构，所述顶升气缸置于头部安装座底部，其活塞杆上端穿过头部安装座并与连接块连接，其中，顶升气缸的活塞杆推动和缩回控制连接块的上升和下降，所述连接块与头部升降组件螺栓连接，用于带动头部升降组件上升和下降，所述工件挡板置于头部安装座后侧中部，所述工件固定座有两个，且左右对称设置在头部安装座的后侧，所述顶升气缸、工件挡板、工件固定座均与头部安装座螺栓连接。

作为本发明的进一步改进，所述头部升降组件包括第一滑块连接板、第一滑台、第一限位块和第一直线导轨组件，所述第一滑台为水平横向设置的矩形板状结构，所述第一滑块连接板对称设置在第一滑台的左右两端底部，所述第一直线导轨组件的滑块和第一滑块连接板螺栓连接，第一滑块连接板和第一滑台螺栓连接，能够实现第一滑台在第一直线导轨上进行直线运动，第一滑台和顶升气缸连接，顶升气缸的推出和缩回控制第一滑台的移动，通过设置在第一滑块连接板内侧的第一限位块实现对第一滑台的位置控制。

作为本发明的进一步改进，所述尾部伺服组件包括尾部安装座、伺服升降组件和第二工件固定座；所述尾部安装座为倒凵形结构，所述伺服升降组件的螺杆上端穿过尾部安装座并与伺服升降组件螺栓连接，用于带动尾部伺服升降组件上升和下降，所述第二工件固定座有两个，且左右对称设置在尾部安装座的前侧，所述伺服升降组件、工件固定座均与尾部安装座螺栓连接。

作为本发明的进一步改进，所述尾部伺服升降组件包括第二滑块连接板、第二滑台、第二限位块和第二直线导轨组件，所述第二滑台为水平横向设置的矩形板状结构，所述第二滑块连接板对称设置在第二滑台的左右两端底部，所述第二直线导轨组件的滑块和第二滑块连接板螺栓连接，第二滑块连接板和第二滑台螺栓连接，能够实现第二滑台在第二直线导轨上进行直线运动，第二滑台和伺服升降组件连接，螺杆的推出和缩回控制第二滑台的移动和位置，通过设置在第二滑块连接板内侧的第二限位块防止第二滑台上升时整体的脱落。

作为本发明的进一步改进，所述伺服对中定位组件包括伺服电机组件、第三直线导轨组件、对中丝杆组件和滑板，所述第三直线导轨组件的滑块有两个且左右并排设置，滑块上螺栓连接有滑板，能够实现滑板在第三直线导轨上进行直线运动，所述伺服电机组件和对中丝杆组件的联轴器连接，所述对中丝杆组件置于第三直线导轨组件的中部，伺服电机组件的转动带动对中丝杆组件的转动，滑板跟随通过丝杆螺母移动在直线导轨组件上做对中直线移动，由PLC系统控制滑板的位置，所述伺服电机组件、对中丝杆组件通过螺栓安装在滑台上。

作为本发明的进一步改进，所述气动插销定位组件包括气缸组件、安装座和定位销，所述气缸组件通过螺栓固定在安装座上，所述定位销和气缸组件螺栓连接，气缸组件的活塞杆推出和缩回控制定位销的移动，从而实现定位工件的功能，位于头部气动组件上的两定位销向后设置，位于尾部伺服组件上的两定位销向前设置。

作为本发明的进一步改进，所述自动柔性夹持机构的操作步骤如下：

S1、由PLC系统控制头部气动组件的顶升气缸推出和复位，尾部伺服组件中伺服升降组件的螺杆升降；

S2、伺服对中定位组件控制气动插销定位组件的间距尺寸，完成工件的对中夹紧；

S3、控制气动插销定位组件的气缸组件控制定位销的伸缩，定位对应不同型号的工件，从而实现工件的定位固定。

本发明的有益效果在于：采用伺服系统控制夹具模块位置，传感器系统检测物料的信息，通过plc系统控制伺服系统调整夹具模块，可快速换型，实现柔性化生产，兼容性强，框架模式装夹，整体对于工件的焊缝干涉较多，装夹过于笨重，本设备可降低设备成本，提高生产效率，操作方便；对于不同型号的车架，在机器人焊接时，除去车架本身对于焊缝的遮挡外，装夹设备对车架的焊缝不存在干涉情况，更高的满足焊达率。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明中头部气动组件的示意图。

图3为本发明中头部升降组件的示意图。

图4为本发明中尾部伺服组件的示意图。

图5为本发明中尾部伺服升降组件的示意图。

图6为本发明中伺服对中定位组件的示意图。

图7为本发明中气动插销定位组件的示意图。

附图标记列表：

1-头部气动组件，11-头部安装座，12-顶升气缸，13-连接块，14-工件挡板，15-第一工件固定座，2-尾部伺服组件，21-尾部安装座，22-伺服升降组件，23-第二工件固定座，3-头部升降组件，31-第一滑块连接板，32-第一滑台，33-第一限位块，34-第一直线导轨组件，4-尾部伺服升降组件，41-第二滑块连接板，42-第二滑台，43-第二限位块，44-第二直线导轨组件，5-伺服对中定位组件，51-伺服电机组件，52-第三直线导轨组件，53-对中丝杆组件，54-滑板，6-气动插销定位组件，61-气缸组件，62-安装座，63-定位销，。

实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供了基于伺服系统的剪叉式高空平台车架自动柔性装夹机构，包括前后设置的头部气动组件1和尾部伺服组件2，头部气动组件1的顶部配合安装有头部升降组件3和伺服对中定位组件5，尾部伺服组件2的顶部配合安装有尾部伺服升降组件4和伺服对中定位组件5，两伺服对中定位组件5前后对称设置，且每个伺服对中定位组件5上设有两左右对称设置的气动插销定位组件6。

在本实施例中，头部升降组件3和尾部伺服升降组件4分别与机构头部气动组件1和尾部伺服组件2螺栓固定；头部升降组件3安装在头部气动组件1上，并可沿导轨进行直线移动；尾部伺服升降组件4安装在尾部伺服组件2上，并可沿导轨进行直线移动；头部升降组件3和尾部伺服升降组件4进行PLC联动，调整位置对应不同型号产品的基准进行定位，其上的伺服对中定位组件5用于对工件的横向固定；伺服对中定位组件5其上的气动插销定位组件6用于对工件的纵向固定。

如图2所示，头部气动组件1包括头部安装座11、顶升气缸12、连接块13、工件挡板14和第一工件固定座15，头部安装座11为水平设置的矩形板状结构，顶升气缸12置于头部安装座11底部，其活塞杆上端穿过头部安装座11并与连接块13连接，其中，顶升气缸12的活塞杆推动和缩回控制连接块13的上升和下降，连接块13与头部升降组件3螺栓连接，用于带动头部升降组件3上升和下降，工件挡板14置于头部安装座11后侧中部，工件固定座15有两个，且左右对称设置在头部安装座11的后侧，顶升气缸12、工件挡板14、工件固定座15均与头部安装座11螺栓连接。

如图3所示，头部升降组件3包括第一滑块连接板31、第一滑台32、第一限位块33和第一直线导轨组件34，第一滑台32为水平横向设置的矩形板状结构，第一滑块连接板31对称设置在第一滑台32的左右两端底部，第一直线导轨组件34的滑块和第一滑块连接板31螺栓连接，第一滑块连接板31和第一滑台32螺栓连接，能够实现第一滑台32在第一直线导轨上进行直线运动，第一滑台32和顶升气缸12连接，顶升气缸12的推出和缩回控制第一滑台32的移动，通过设置在第一滑块连接板31内侧的第一限位块33实现对第一滑台32的位置控制。

如图4所示，尾部伺服组件2包括尾部安装座21、伺服升降组件22和第二工件固定座23；尾部安装座21为倒凵形结构，伺服升降组件22的螺杆上端穿过尾部安装座21并与伺服升降组件4螺栓连接，用于带动尾部伺服升降组件4上升和下降，第二工件固定座23有两个，且左右对称设置在尾部安装座21的前侧，伺服升降组件22、工件固定座23均与尾部安装座21螺栓连接。

如图5所示，尾部伺服升降组件4包括第二滑块连接板41、第二滑台42、第二限位块43和第二直线导轨组件44，第二滑台42为水平横向设置的矩形板状结构，第二滑块连接板41对称设置在第二滑台42的左右两端底部，第二直线导轨组件44的滑块和第二滑块连接板41螺栓连接，第二滑块连接板41和第二滑台42螺栓连接，能够实现第二滑台42在第二直线导轨上进行直线运动，第二滑台42和伺服升降组件22连接，螺杆的推出和缩回控制第二滑台42的移动和位置，通过设置在第二滑块连接板41内侧的第二限位块43防止第二滑台42上升时整体的脱落。

如图6所示，伺服对中定位组件5包括伺服电机组件51、第三直线导轨组件52、对中丝杆组件53和滑板54，第三直线导轨组件52的滑块有两个且左右并排设置，滑块上螺栓连接有滑板54，能够实现滑板54在第三直线导轨上进行直线运动，伺服电机组件51和对中丝杆组件53的联轴器连接，对中丝杆组件53置于第三直线导轨组件52的中部，伺服电机组件51的转动带动对中丝杆组件53的转动，滑板54跟随通过丝杆螺母移动在直线导轨组件52上做对中直线移动，由PLC系统控制滑板54的位置，伺服电机组件51、对中丝杆组件53通过螺栓安装在滑台32上。

如图7所示，气动插销定位组件6包括气缸组件61、安装座62和定位销63，气缸组件61通过螺栓固定在安装座62上，定位销63和气缸组件61螺栓连接，气缸组件61的活塞杆推出和缩回控制定位销63的移动，从而实现定位工件的功能，位于头部气动组件1上的两定位销63向后设置，位于尾部伺服组件2上的两定位销63向前设置。

在本实施例中，自动柔性夹持机构的操作步骤如下：

S1、由PLC系统控制头部气动组件1的顶升气缸12推出和复位，尾部伺服组件2中伺服升降组件22的螺杆升降；

S2、伺服对中定位组件5控制气动插销定位组件6的间距尺寸，完成工件的对中夹紧；

S3、控制气动插销定位组件6的气缸组件61控制定位销63的伸缩，定位对应不同型号的工件，从而实现工件的定位固定。

本发明采用伺服系统控制夹具模块位置，传感器系统检测物料的信息，通过plc系统控制伺服系统调整夹具模块，可快速换型，实现柔性化生产，兼容性强，框架模式装夹，整体对于工件的焊缝干涉较多，装夹过于笨重，本设备可降低设备成本，提高生产效率，操作方便；对于不同型号的车架，在机器人焊接时，除去车架本身对于焊缝的遮挡外，装夹设备对车架的焊缝不存在干涉情况，更高的满足焊达率。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.基于伺服系统的剪叉式高空平台车架自动柔性装夹机构，其特征在于：包括前后设置的头部气动组件（1）和尾部伺服组件（2），所述头部气动组件（1）的顶部配合安装有头部升降组件（3）和伺服对中定位组件（5），所述尾部伺服组件（2）的顶部配合安装有尾部伺服升降组件（4）和伺服对中定位组件（5），两伺服对中定位组件（5）前后对称设置，且每个伺服对中定位组件（5）上设有两左右对称设置的气动插销定位组件（6）；所述头部升降组件（3）和尾部伺服升降组件（4）分别与机构头部气动组件（1）和尾部伺服组件（2）螺栓固定；所述头部升降组件（3）安装在头部气动组件（1）上，并可沿导轨进行直线移动；所述尾部伺服升降组件（4）安装在尾部伺服组件（2）上，并可沿导轨进行直线移动；所述头部升降组件（3）和尾部伺服升降组件（4）进行PLC联动，调整位置对应不同型号产品的基准进行定位，其上的伺服对中定位组件（5）用于对工件的横向固定；所述伺服对中定位组件（5）其上的气动插销定位组件（6）用于对工件的纵向固定；所述头部气动组件（1）包括头部安装座（11）、顶升气缸（12）、连接块（13）、工件挡板（14）和第一工件固定座（15），所述头部安装座（11）为水平设置的矩形板状结构，所述顶升气缸（12）置于头部安装座（11）底部，其活塞杆上端穿过头部安装座（11）并与连接块（13）连接，其中，顶升气缸（12）的活塞杆推动和缩回控制连接块（13）的上升和下降，所述连接块（13）与头部升降组件（3）螺栓连接，用于带动头部升降组件（3）上升和下降，所述工件挡板（14）置于头部安装座（11）后侧中部，所述工件固定座（15）有两个，且左右对称设置在头部安装座（11）的后侧，所述顶升气缸（12）、工件挡板（14）、工件固定座（15）均与头部安装座（11）螺栓连接；所述尾部伺服组件（2）包括尾部安装座（21）、伺服升降组件（22）和第二工件固定座（23）；所述尾部安装座（21）为倒凵形结构，所述伺服升降组件（22）的螺杆上端穿过尾部安装座（21）并与伺服升降组件（4）螺栓连接，用于带动尾部伺服升降组件（4）上升和下降，所述第二工件固定座（23）有两个，且左右对称设置在尾部安装座（21）的前侧，所述伺服升降组件（22）、工件固定座（23）均与尾部安装座（21）螺栓连接；所述伺服对中定位组件（5）包括伺服电机组件（51）、第三直线导轨组件（52）、对中丝杆组件（53）和滑板（54），所述第三直线导轨组件（52）的滑块有两个且左右并排设置，滑块上螺栓连接有滑板（54），能够实现滑板（54）在第三直线导轨上进行直线运动，所述伺服电机组件（51）和对中丝杆组件（53）的联轴器连接，所述对中丝杆组件（53）置于第三直线导轨组件（52）的中部，伺服电机组件（51）的转动带动对中丝杆组件（53）的转动，滑板（54）跟随通过丝杆螺母移动在直线导轨组件（52）上做对中直线移动，由PLC系统控制滑板（54）的位置，所述伺服电机组件（51）、对中丝杆组件（53）通过螺栓安装在滑台（32）上；所述气动插销定位组件（6）包括气缸组件（61）、安装座（62）和定位销（63），所述气缸组件（61）通过螺栓固定在安装座（62）上，所述定位销（63）和气缸组件（61）螺栓连接，气缸组件（61）的活塞杆推出和缩回控制定位销（63）的移动，从而实现定位工件的功能，位于头部气动组件（1）上的两定位销（63）向后设置，位于尾部伺服组件（2）上的两定位销（63）向前设置；

所述自动柔性装夹机构的操作步骤如下：

S1、由PLC系统控制头部气动组件（1）的顶升气缸（12）推出和复位，尾部伺服组件（2）中伺服升降组件（22）的螺杆升降；

S2、伺服对中定位组件（5）控制气动插销定位组件（6）的间距尺寸，完成工件的对中夹紧；

S3、控制气动插销定位组件（6）的气缸组件（61）控制定位销（63）的伸缩，定位对应不同型号的工件，从而实现工件的定位固定。

2.根据权利要求1所述的基于伺服系统的剪叉式高空平台车架自动柔性装夹机构，其特征在于：所述头部升降组件（3）包括第一滑块连接板（31）、第一滑台（32）、第一限位块（33）和第一直线导轨组件（34），所述第一滑台（32）为水平横向设置的矩形板状结构，所述第一滑块连接板（31）对称设置在第一滑台（32）的左右两端底部，所述第一直线导轨组件（34）的滑块和第一滑块连接板（31）螺栓连接，第一滑块连接板（31）和第一滑台（32）螺栓连接，能够实现第一滑台（32）在第一直线导轨上进行直线运动，第一滑台（32）和顶升气缸（12）连接，顶升气缸（12）的推出和缩回控制第一滑台（32）的移动，通过设置在第一滑块连接板（31）内侧的第一限位块（33）实现对第一滑台（32）的位置控制。

3.根据权利要求2所述的基于伺服系统的剪叉式高空平台车架自动柔性装夹机构，其特征在于：所述尾部伺服升降组件（4）包括第二滑块连接板（41）、第二滑台（42）、第二限位块（43）和第二直线导轨组件（44），所述第二滑台（42）为水平横向设置的矩形板状结构，所述第二滑块连接板（41）对称设置在第二滑台（42）的左右两端底部，所述第二直线导轨组件（44）的滑块和第二滑块连接板（41）螺栓连接，第二滑块连接板（41）和第二滑台（42）螺栓连接，能够实现第二滑台（42）在第二直线导轨上进行直线运动，第二滑台（42）和伺服升降组件（22）连接，螺杆的推出和缩回控制第二滑台（42）的移动和位置，通过设置在第二滑块连接板（41）内侧的第二限位块（43）防止第二滑台（42）上升时整体的脱落。