CN210997732U - 一种工业机器人的上下料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，提供一种工业机器人的上下料系统，包括机械臂和装夹装置，所述装夹装置包括上料夹和下料夹，所述上料夹和所述下料夹分别设有用于夹取工件的夹爪；所述上下料系统还包括用于驱动所述装夹装置旋转，以转换所述上料夹与所述下料夹位置的旋转装置，所述旋转装置和所述装夹装置均支撑在所述机械臂上；所述上料夹上还设有弹性件，所述弹性件设置于所述夹爪的夹指之间，并在所述夹爪打开时顶出工件。本实用新型的上下料系统，针对现有技术的机器人装夹安装不到位的问题，对机器人设备作改进，使得工件装夹准确到位，排除安装误差，有效地提高工件的加工质量。

Description

一种工业机器人的上下料系统

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特指一种工业机器人的上下料系统。

背景技术

随着科技的日益发展，在生产加工作业中，原来采用的人工流水线操作，已逐渐被全机械自动化生产线所替代，进而有效地节省人力成本，特别是规范化的工业生产领域，已采用高科技的工业机器人设备作为生产线上的加工节点，取代人手加工，利用工业机器人具有的稳定性高、承重量大以及操作精准等优点来进行现代化的生产加工，并已逐渐普及到各大型全机械自动化生产线上。

在工业生产中，如类似螺帽状的工件，根据加工需求，需要将工件的圆柱状端部加工成多边形状，如四角状、六角状等的螺帽。为了生产该工件，其加工工序包括：将工件安装到夹具上装夹工件，完成上料操作；再在加工刀具的切割下使得工件成型；然后，从夹具上取出工件或传送至下一工序，完成下料操作。

随着自动化生产线技术的发展，从人手改变为采用工业机器人来进行上述加工工序，通过设置机械手，实现简单的装夹或者取出的上下料操作。但是在装夹的过程中，现有技术的机械手上料时难以将工件安装到位，使得工件伸出夹具的距离时长时短，导致刀具加工时出现误差，影响工件的加工成型质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种工业机器人的上下料系统，针对现有技术的机器人装夹安装不到位的问题，对机器人设备作改进，使得工件装夹准确到位，排除安装误差，有效地提高工件的加工质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种工业机器人上下料系统，包括机械臂和装夹装置，所述装夹装置包括上料夹和下料夹，所述上料夹和所述下料夹分别设有用于夹取工件的夹爪；所述上下料系统还包括用于驱动所述装夹装置旋转，以转换所述上料夹与所述下料夹位置的旋转装置，所述旋转装置和所述装夹装置均支撑在所述机械臂上；所述上料夹上还设有弹性件，所述弹性件设置于所述夹爪的夹指之间，并在所述夹爪打开时顶出工件。

进一步的，所述夹爪具有相对摆动的两个夹指，所述夹指的端部设有接触工件的夹持端。所述装夹装置通过所述上料夹或者下料夹的夹爪稳固地夹取工件，并随机械臂的运动而转移工件的位置，将工件安装到加工机床上；或者，将工件从加工机床上取出，运送到指定位置。

再进一步的，所述上料夹的端部设有向外延伸且对称设置的连接板，所述连接板与所述夹指的长度配合；所述连接板上连接有所述弹性件，所述弹性件固定于所述夹指的夹持端之间。让上料夹在安装工件到加工机床上时，当夹爪松开后，利用弹性件将工件顶至安装位置，提高工件安装到位的准确性。

在上述基础上，所述弹性件为复位弹簧。当工件被夹爪夹持时，可同时将弹性件顶至变形；当夹爪打开后，弹性件复位，利用弹簧的作用力，将工件顶出，以使工件安装到位。

进一步对所述上料夹的结构作改进，所述上料夹的夹持端内侧为弧形面。为了配合工件在加工前的圆柱形结构，所述上料夹的夹爪中，与工件接触的夹持端内侧为弧形面，以配合工件的外周圆形结构，有效地提高上料夹夹持待加工工件的稳固度。

作为所述下料夹结构的一种改进，所述下料夹的夹持端内侧为三角面。为了配合工件加工后的多边形结构，所述下料夹的夹爪中，与工件接触的夹持端内侧为三角面，以配合工件的外周多边形结构，让下料夹能稳固地取移加工后的工件。

进一步对所述装夹装置的结构作改进，所述装夹装置还包括将所述上料夹、下料夹以及旋转装置连接的连接架，所述连接架为T字形的三端连接架；其中，所述连接架水平对称的两端分别连接所述上料夹和下料夹，所述连接架的中部延长端连接所述旋转装置。使得在所述旋转装置的驱动下，所述上料夹与所述下料夹旋转并转换位置，从而实现上料或者下料的取件操作。

进一步的，所述连接架与所述上料夹及所述下料夹的连接处分别设有伸缩杆，所述连接架还设有驱动所述伸缩杆的驱动器，所述伸缩杆驱使所述上料夹或所述下料夹作伸出或收纳运动。让所述装夹装置移至夹具上时，可作相应的伸展动作，从而将上料夹或者下料夹伸至夹具上，安装工件或者取出工件，有效地提高装置的整体性能，以及上下料操作的准确性。

再进一步的，所述上料夹与所述下料夹上分别设有驱动所述夹爪的气缸，所述气缸上设有传送气体的进气管和出气管。所述上料夹及下料夹优选采用气动设备，通过设置气缸提供有效的动力，以实现相应的夹持操作。

在上述基础上，所述机械臂连接有基座，所述基座固定在加工机床上。在实际应用中，所述机械臂通过基座与加工机床连接，以配合加工机床的电控设置来实现相应的同步操作，从而提高整套加工机床的运作效率。

本实用新型的一种工业机器人的上下料系统，与现有技术相比，对工件的上下料操作改进由机械臂来实现，机械臂上设有装夹装置和旋转装置，所述装夹装置设有上料夹和下料夹，所述上料夹和下料夹可分别夹取工件，并在所述旋转装置的驱动下，所述上料夹与下料夹可旋转并转换位置，从而实现取件及装夹的上料操作，或者取移工件的下料操作，有效地实现自动化加工，可以在耐油耐高温耐酸碱或其他恶劣环境下工作，减少人为失误风险，提高生产效率。

另外，针对现有技术的机器人装夹安装不到位的问题，特别在上料夹上的夹爪的夹指之间设置弹性件，使得在上料夹装夹工件时，当夹爪松开后，所述弹性件能有效地将工件顶出，以确保工件准确地安装到夹具上，使得工件伸出夹具的距离统一，让刀具可作定量加工，有效地排除安装误差，提高工件的加工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的工业机器人上下料系统整体结构视图；

图2为本实用新型实施例提供的上下料系统的装夹装置结构视图一；

图3为本实用新型实施例提供的上料夹结构视图一；

图4为本实用新型实施例提供的下料夹结构视图；

图5为本实用新型实施例提供的上料夹结构视图二；

图6为本实用新型实施例提供的上料夹的夹持端截面视图；

图7为本实用新型实施例提供的下料夹的夹持端截面视图；

图8为本实用新型实施例提供的上下料系统的装夹装置结构视图二。

附图标记：100、工件；200、夹具；1、机械臂；2、装夹装置；20、连接架；21、伸缩杆；3、旋转装置；4、上料夹；41、连接板；5、下料夹；6、夹爪；61、夹指；62、夹持端；7、弹性件；8、气缸；81、进气管；82、出气管；9、基座。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1至4所示，本实用新型实施例提供的一种工业机器人的上下料系统，包括机械臂1和装夹装置2，所述装夹装置1包括上料夹4和下料夹5，所述上料夹4和所述下料夹5分别设有用于夹取工件100的夹爪6；所述上下料系统还包括用于驱动所述装夹装置2旋转，以转换所述上料夹4与所述下料夹5位置的旋转装置3，所述旋转装置3和所述装夹装置2均支撑在所述机械臂1上；所述上料夹4上还设有弹性件7，所述弹性件7设置于所述夹爪6的夹指61之间，并在所述夹爪6打开时顶出工件100。

本实用新型的工业机器人上下料系统，对工件100的上下料操作改进由机械臂1来实现，机械臂1上的旋转装置3驱动装夹装置2，使得所述上料夹4与下料夹5旋转并转换位置，从而实现取件及装夹的上料操作，或者取移工件的下料操作，有效地实现自动化加工，可以在耐油耐高温耐酸碱或其他恶劣环境下工作，减少人为失误风险，提高生产效率。

针对现有技术的机器人装夹安装不到位的问题，特别在上料夹4上的夹爪6的夹指61之间设置弹性件7，使得在上料夹4装夹工件100时，当夹爪6松开后，所述弹性件7能有效地将工件100顶出，以确保工件100准确地安装到夹具200上，使得工件伸出夹具200的距离统一，让刀具可作定量加工，有效地排除安装误差，提高工件100的加工质量。

其中，如图3至4所示，所述夹爪6具有相对摆动的两个夹指61，所述夹指61的端部设有接触工件100的夹持端62。所述装夹装置2通过所述上料夹4或者下料夹5的夹爪6稳固地夹取工件100，并随机械臂1的运动而转移工件100的位置，将工件100安装到加工机床的夹具200上；或者，将工件100从加工机床的夹具200上取出，运送到指定位置。

关于所述弹性件7的结构，如图5所示，所述上料夹4的端部设有向外延伸且对称设置的连接板41，所述连接板41与所述夹指61的长度配合；所述连接板41上连接有所述弹性件7，所述弹性件7固定于所述夹指61的夹持端62之间。让上料夹4在安装工件100到加工机床上时，当夹爪6松开后，利用弹性件7将工件100顶至夹具200的安装位置上，从而提高工件100安装到位的准确性。其中，所述弹性件7在所述连接板41的固定方式，可优选采用在连接板41上设置固定孔，通过紧固件，如螺钉等，将所述弹性件7与连接板41固定连接。

在上述基础上，所述弹性件7优选为复位弹簧。在实际操作中，当工件100被夹爪6夹持时，可同时将弹性件7顶至变形；当夹爪6打开后，弹性件7复位，利用弹簧的作用力，将工件100顶出，以使工件100安装到位。

为了配合工件100在加工前后的形状变化，对所述上料夹4及下料夹5分别作相应优化。

如图6所示，所述上料夹4的夹持端62内侧为弧形面。由于工件100在加工前为圆柱形结构，因而所述上料夹4的夹爪6中与工件100接触的夹持端62内侧为弧形面，以配合工件100的外周圆形结构，有效地提高上料夹4夹持待加工工件100的稳固度。

如图7所示，所述下料夹5的夹持端62内侧为三角面。由于工件100加工后的多边形结构，因而所述下料夹5的夹爪6中与工件100接触的夹持端62内侧为三角面，以配合工件100的外周多边形结构，让下料夹5能稳固地取移加工后的工件100。

对所述装夹装置2的结构作优化，如图2所示，所述装夹装置2还包括将所述上料夹4、下料夹5以及旋转装置3连接的连接架20，所述连接架20为T字形的三端连接架；其中，所述连接架20水平对称的两端分别连接所述上料夹4和下料夹5，所述连接架20的中部延长端连接所述旋转装置3。使得在所述旋转装置3的驱动下，所述上料夹4与所述下料夹5旋转并转换位置，从而实现上料或者下料的取件操作。

优选地，如图8所示，所述连接架20与所述上料夹4及所述下料夹5的连接处分别设有伸缩杆21，所述连接架20还设有驱动所述伸缩杆21的驱动器(图未显示)，所述伸缩杆21驱使所述上料夹4或所述下料夹5作伸出或收纳运动。让所述装夹装置2移至夹具200上时，可作相应的伸展动作，从而将上料夹4或者下料夹5伸至夹具200上，安装工件100或者取出工件100，有效地提高装置的整体性能，以及上下料操作的准确性。

优选地，所述上料夹4与所述下料夹5上分别设有驱动所述夹爪6的气缸8，所述气缸8上设有传送气体的进气管81和出气管82。在本实用新型提供的实施例中，所述上料夹4及下料夹5优选采用气动设备作动力，通过设置气缸8提供有效的动力，以实现相应的夹持操作。

在上述基础上，如图1所示，所述机械臂1连接有基座9，所述基座9固定在加工机床上。在实际应用中，所述机械臂1通过基座9与加工机床连接，以配合加工机床的电控设置来实现相应的同步操作，从而提高整套加工机床的运作效率。

请结合附图1至8所示，本实用新型的工业机器人上下料系统的工作原理：

1、上料操作，机械臂1移至待加工工件100上，通过上料夹4的夹爪6将待加工工件100夹取，同时将弹性件7顶至变形弯曲；机械臂1移动至夹具200，所述装夹装置2的伸缩杆21将上料夹4伸出，将待加工工件100安装到夹具200上；上料夹4的夹爪6打开释放工件100，同时上料夹4上的弹性件7复位，将工件100顶至夹具200，使得工件100安装到位；装夹装置2的伸缩杆21收缩，收纳上料夹4，完成上料操作。

2、下料操作，待夹具200上的工件100被加工后，所述旋转装置3驱动装夹装置2旋转，使得所述上料夹4与下料夹5转换位置；所述装夹装置2的伸缩杆21将下料夹5伸出，通过下料夹5的夹爪6夹取夹具200上的工件100；装夹装置2的伸缩杆21收缩，收纳下料夹5，将工件100取移，或将工件100运送至下一工序，完成下料操作。

其中，在上述待夹具200上工件100被加工的过程中，所述机械臂1可作运转，通过上料夹4夹取下一个待加工工件100，从而有效地利用等待时间，提高生产效率。

需要说明的是，本实用新型的工业机器人上下料系统，所述上料夹4或者下料夹5，可根据被抓持工件100的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。

其中，所述机械臂1可作升降、伸缩、旋转等运动方式，为了抓取空间中任意位置和方位的物体，可优选设置6个自由度的机械臂1。其中，自由度是机械臂1的关键参数，自由度越多，机械臂1的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂，常用的机械臂1为2至3个自由度。而本系统的机械臂1优选采用6个自由度的机械臂1，从而有效地扩展机械臂1的活动范围及实现相应的动作。

本实用新型的上下料系统是通过对机械臂1每个自由度的电机控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心优选采用单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工业机器人的上下料系统，其特征在于，包括机械臂和装夹装置，所述装夹装置包括上料夹和下料夹，所述上料夹和所述下料夹分别设有用于夹取工件的夹爪；所述上下料系统还包括用于驱动所述装夹装置旋转，以转换所述上料夹与所述下料夹位置的旋转装置，所述旋转装置和所述装夹装置均支撑在所述机械臂上；所述上料夹上还设有弹性件，所述弹性件设置于所述夹爪的夹指之间，并在所述夹爪打开时顶出工件。

2.根据权利要求1所述工业机器人的上下料系统，其特征在于，所述夹爪具有相对摆动的两个夹指，所述夹指的端部设有接触工件的夹持端。

3.根据权利要求2所述工业机器人的上下料系统，其特征在于，所述上料夹的端部设有向外延伸且对称设置的连接板，所述连接板与所述夹指的长度配合；所述连接板上连接有所述弹性件，所述弹性件固定于所述夹指的夹持端之间。

4.根据权利要求3所述工业机器人的上下料系统，其特征在于，所述弹性件为复位弹簧。

5.根据权利要求2所述工业机器人的上下料系统，其特征在于，所述上料夹的夹持端内侧为弧形面。

6.根据权利要求2所述工业机器人的上下料系统，其特征在于，所述下料夹的夹持端内侧为三角面。

7.根据权利要求1所述工业机器人的上下料系统，其特征在于，所述装夹装置还包括将所述上料夹、下料夹以及旋转装置连接的连接架，所述连接架为T字形的三端连接架；其中，所述连接架水平对称的两端分别连接所述上料夹和下料夹，所述连接架的中部延长端连接所述旋转装置。

8.根据权利要求7所述工业机器人的上下料系统，其特征在于，所述连接架与所述上料夹及所述下料夹的连接处分别设有伸缩杆，所述连接架还设有驱动所述伸缩杆的驱动器，所述伸缩杆驱使所述上料夹或所述下料夹作伸出或收纳运动。

9.根据权利要求1所述工业机器人的上下料系统，其特征在于，所述上料夹与所述下料夹上分别设有驱动所述夹爪的气缸，所述气缸上设有传送气体的进气管和出气管。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述工业机器人的上下料系统，其特征在于，所述机械臂连接有基座，所述基座固定在加工机床上。

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