CN212291742U - 一种批量散装零部件分离装置和上料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种批量散装零部件分离装置和上料系统，批量散装零部件分离装置包括底座、支撑部和料盘，支撑部与底座连接，料盘设于支撑部上，底座上设置料盘加力部，料盘加力部与控制部电连接，料盘响应料盘加力部动作，支撑部上设置配重；上料系统包括分离装置、料仓、CCD照相系统、机械手、物料平台和控制系统。本实用新型的优点是设置配重，降低料盘、支撑部以及放置于料盘上的散装零部件的质心，使料盘加力部的加力作用能够精确地得到料盘的相应，实现散装零部件的精确分离和移动，提高生产效率、降低生产成本。

Description

一种批量散装零部件分离装置和上料系统

技术领域

本实用新型属于自动化装配设备领域，尤其涉及一种将批量散装零部件进行分离并在给定时间内使其处于期望姿态的分离装置以及具有该分离装置的上料系统。

背景技术

装配是指将产品的若干个零部件通过紧配、卡扣、螺纹连接、粘合、铆合、焊接等方式组合到一起得到符合预定的尺寸精度及功能的成品或半成品。由人工处理(接触、整理、抓取、移动、放置、施力等)每一个零部件而实现的装配，称为人工装配。不需要由人工处理(接触、整理、抓取、移动、放置、施力等)零部件而完成的装配，称为自动装配。介于两者之间的为半自动装配。现有技术中，多数零部件以批量散装形式供给，因为批量散装零部件是最为经济的存放方式，自动装配中一项关键任务就是将批量散装零部件分离，并在给定时间内将它们带到某个固定位置并使其处于期望的姿态。现有技术中，自动装配设备通常采用振动盘、直线送料轨道和机械手进行零部件的上料操作，振动盘能把各种零部件有序地排列出来，配合自动组装设备将产品各个零部件组装起来成为完整的产品，或者配合自动加工机械完成对零部件的加工。此外振动盘还可用于分选、检测、技术包装等。缺点是，振动盘为非标产品，需要供应商依据承载的零部件规格进行定制，承载产品的规格有限，往往更换产品的同时也需要更换设备，重新设计、调试，耗时长，灵活性差，且难以在短时间调试稳定，当零部件种类多的情况下，自动装配系统的协调更是个异常繁琐，甚至调试更换都需要求助设备供应商到场，耽误生产。为了增加灵活性，目前的做法是配备手工装配操作工，但手工操作存在明显的缺陷：1)上料重复性稳定性差，由于人的情绪、受环境的影响、体能消耗和技能差异会导致不同操作工上料状况不稳定；2)上料精度差，由于部分产品对组件上料时的位置和方向有精确的要求，依靠人工上料达不到要求；3)上料效率低下，上料时间在产品加工环节中占有很大比重，依靠人工上料效率非常低下，从而降低了产能；4)灵活性和适应性差，当产品种类改变时，需要对操作工进行大量的培训并更换上料装备。柔性上料装置是现有技术对自动装配领域的尝试，上料的理想状态是可以对任何几何形状的多品种批量散装零部件基于工业视觉系统和拾放机器人进行码垛或装配，完美契合当前多品种批量散装零部件的自动化上料需求，但柔性上料装置还处于研究开发初期，成品的机型还不能达到上述理想状态。

实用新型内容

1.要解决的问题

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种批量散装零部件分离装置和上料系统，装置结构简单，根据分离的散装零部件重量设置配重，降低料盘及料盘上散装零部件的质心，使分离装置运行更加稳定，实现多种类、多种规格批量散装零部件的精确分离并在给定时间内使零部件处于期望的姿态，将该分离装置配置于上料系统实现零部件的自动化上料，提高生产效率、降低生产成本。

2.技术方案

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种批量散装零部件分离装置，包括底座、支撑部和料盘，所述支撑部与底座连接，所述料盘设于支撑部上，所述底座上设置料盘加力部，所述料盘加力部与控制部电连接，所述料盘响应料盘加力部动作，其特点是所述支撑部上设置配重。

在本实用新型一个具体的实施例中，所述料盘加力部包括X轴加力部、Y轴加力部和Z轴加力部中的一个或多个，料盘加力部的加力方向为X轴、Y轴、Z轴中的一个或多个；所述配重对称设置在X轴方向或Y轴方向的支撑部两侧，使支撑部和料盘的重量分布均匀。

在本实用新型一个具体的实施例中，所述料盘加力部使用振动发生器，所述振动发生器为产生振动激励的元件，所述振动发生器选用压电型元件、电磁型元件、气动型元件、液压型元件中的一种或多种。

在本实用新型一个具体的实施例中，所述料盘加力部为电磁型元件，所述电磁型元件为电磁铁，所述料盘加力部包括X轴加力部、Y轴加力部和Z轴加力部；所述X轴加力部设于X轴方向，所述Y轴加力部设于Y轴方向，所述Z轴加力部设于Z轴方向，所述X轴、Y轴、Z轴的坐标原点在料盘质心的竖直轴线上，所述X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部沿料盘中心的竖直轴线分散布置；所述X轴加力部、Y轴加力部和Z轴加力部与控制部电连接；X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部的参数包括通电周期、振动频率、相位，所述控制部通过控制与X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部的所述参数，实现料盘的动作，使料盘上的批量散装零部件分离并在设定参数内使零部件处于期望的姿态。

在本实用新型一个具体的实施例中，所述X轴加力部设置第一电磁铁，Y轴加力部设置第二电磁铁，Z轴加力部设置第三电磁铁，所述第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁均设于料盘下部，所述第三电磁铁设于料盘中部下方，第一电磁铁设在第三电磁铁旁边并沿X轴方向布置、第二电磁铁设在第三电磁铁旁边并沿Y轴方向布置，所述第一电磁铁、第二电磁铁和第三电磁铁与控制部电连接。

在本实用新型一个具体的实施例中，所述X轴加力部包括M1电磁铁和M2电磁铁，所述M1电磁铁和M2电磁铁分设在X轴方向的料盘两侧，作用方向指向料盘，使料盘在X轴方向动作；所述Y轴加力部包括N1电磁铁和N2电磁铁，所述N1电磁铁和N2电磁铁分设在Y轴方向的料盘两侧，作用方向指向料盘，使料盘在Y轴方向动作；所述Z轴加力部包括P1电磁铁、P2电磁铁、P3电磁铁和P4电磁铁，所述P1电磁铁、P2电磁铁、P3电磁铁和P4电磁铁分设在Z轴方向的料盘四角，作用方向指向料盘，使料盘在Z轴方向动作。

在本实用新型一个具体的实施例中，所述分离装置还包括光源，所述光源设置于料盘下方，该光源的光具有穿透性，料盘使用透光型材质制作,光源的光透过料盘，满足CCD照相系统要求。

一种批量散装零部件上料系统，其特点是包括上述分离装置、料仓、CCD照相系统、机械手、物料平台和控制系统；所述料仓设于分离装置一侧，用于批量散料的储存和分离装置缺料时的补料；所述CCD照相系统设于料盘上方；所述物料平台设于分离装置附近，机械手在分离装置和物料平台之间动作，将分离装置上的零部件转运到物料平台上，按既定姿态摆放；所述分离装置、料仓、光源、CCD照相系统、机械手均与控制系统电连接；分离装置的控制部为所述控制系统的一个控制单元。

一种批量散装零部件上料方法，包括如下步骤：

步骤一 分离装置备料，料仓向分离装置供料；

步骤二 料盘加力部启动，按照预先设定的控制逻辑进行动作，动作停止后光源启动或光源常亮、CCD照相系统启动，拍摄料盘上零部件，分析出处于期望的姿态和/或位置的零部件；如果有零部件符合设定，确定坐标，则机械手根据确定的坐标拾取料盘上相应的零部件并放置在物料平台上；如果没有零部件符合设定，则料盘加力部再次启动，直到有零部件符合设定，机械手根据确定的坐标拾取料盘上相应的零部件并放置在物料平台上；

步骤三 待料盘内缺料时，循环执行步骤一至步骤二。

所述步骤一之前还包括系统调试步骤，根据待上料的批量散装零部件的几何形状以及期望的姿态设定分离装置的料盘加力部的每个电磁铁的控制参数、配套CCD照相系统的命令设定；还包括料仓备料步骤，料仓保持足够的批量散装零部件，当分离装置的料盘上缺少零部件时，料仓向料盘供料。

3.有益效果

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)在现有公开的批量散装零部件分离装置的基础上设置配重，降低料盘、支撑部以及放置于料盘上的散装零部件的质心；配重对称设置在X轴方向和/或Y轴方向的支撑部两侧，使X轴和/或Y轴方向的电磁铁作用力接近通过支撑部和料盘的质心，不至于产生较大附加弯矩而影响振动效果，使料盘加力部的加力作用能够精确地得到料盘的相应，实现散装零部件的精确分离和移动。

(2)替代人工手工装配，具备人工的灵活性优点，同时克服人工装配的各种缺陷。

(3)批量散装零部件分离装置采用振动发生器，在X轴、Y轴、Z轴中的一个或多个方向进行振动的调节，结构简单，操作稳定，兼容多种类、多规格的批量散装零部件，实现其上料操作。

(4)通过对承载批量散装零部件的参数研究，设定控制料盘加力部动作的参数，实现批量散装零部件的分离并在给定时间内使零部件处于期望的姿态，通过定义方向，零部件可以被传送到任意区域。

(5)通过配置料仓、CCD照相系统、机械手、物料平台和控制系统组成完整的柔性上料系统，减少设备的设计和调试周期，提高生产效率，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是实用新型的一些实施方式，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是本实用新型立体结构示意图。

图2是本实用新型X轴或Y轴方向剖面结构示意图。

图3是本实用新型实施例1结构示意图。

图4是本实用新型包括实施例1的上料系统结构示意图。

图5是本实用新型实施例2结构示意图。

图6是本实用新型包括实施例2的上料系统结构示意图。

图中：1-料盘 2-批量散装零部件 3-第一电磁铁 4-第二电磁铁 5-第三电磁铁6-光源 7-CCD照相系统 8-料仓 9-机械手 10-物料平台 11-支撑部 12-配重。

具体实施方式

下面将结合附图对实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于实用新型保护的范围。

在实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，因此不能理解为对实用新型的限制。

在实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在实用新型中的具体含义。

如图1至图6所示，一种批量散装零部件分离装置，其特点是包括底座、支撑部11和料盘1，支撑部11与底座连接，支撑部11为具有一定弹性的机构，例如弹簧，可以承受径向和轴向的加力，料盘1与支撑部11连接；底座上设置料盘加力部，料盘加力部与控制部电连接，支撑部上设置配重12。

料盘加力部包括X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部中的一个或多个，料盘加力部的动作方向为X轴、Y轴、Z轴中的一个或两个或三个，料盘1响应料盘加力部动作，以具有一定弹性支撑部11为基础在多个方向动作，放置在料盘1上的批量散装零部件2相对料盘1运动，料盘加力部有规律地动作，可是实现零部件的跳动、跳动过程中翻转、定向/定点运动、散开、集中等多种运动。

料盘加力部使用振动发生器，振动发生器为产生振动激励的元件，振动发生器包括压电型元件、电磁型元件、气动型元件、液压型元件中的一种或多种。

料盘加力部为电磁型元件中的电磁铁，包括X轴加力部、Y轴加力部和Z轴加力部，X轴加力部、Y轴加力部和Z轴加力部均与控制部电连接；X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部的参数包括通电周期、振动频率、相位变化，控制部控制X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部的上述参数，实现料盘1的多向动作，使料盘1上的批量散装零部件2分离并在设定参数内使零部件处于期望的姿态。

控制部可以独立控制X轴加力部、Y轴加力部及Z轴加力部，如果存在多个加力部的振动耦合，则耦合的加力部的振动频率要保持一致，且该振动频率与料盘、支撑部、配重的固有共振频率一致；例如，需要散装零部件2在料盘1上沿X轴移动，则X轴加力部需要与Z轴加力部耦合振动，X轴加力部和Z轴加力部的振动频率保持一致，且该工作振动频率调节到与料盘1、支撑部11、配重12的固有共振频率一致，以达到共振效果，提高输送效率。

实施例1

具体实施时，X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部与料盘1的位置关系如图3所示。

X轴加力部设置第一电磁铁3，Y轴加力部设置第二电磁铁4，Z轴加力部设置第三电磁铁5，第一电磁铁3、第二电磁铁4、第三电磁铁5均设于料盘1下部，第三电磁铁5设于料盘1中部下方，第一电磁铁3设在第三电磁铁5旁边并沿X轴方向布置、第二电磁铁4设在第三电磁铁5旁边并沿Y轴方向布置，第一电磁铁3、第二电磁铁4和第三电磁铁5与控制部电连接；配重12对称设置在X轴方向和/或Y轴方向的支撑部11两侧，使X轴和/或Y轴方向的电磁铁(即第一电磁铁3、第二电磁铁4)作用力接近通过支撑部11和料盘1的质心，不至于产生较大附加弯矩而影响振动效果。

质心指物体质量中心；质心指物体重力中心。重力G＝mg,其中m是物体质量,g为一常数。质心和质心一般情况下是重合的。

实施例2

本实施例中，X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部与料盘1的位置关系如图5所示。

X轴加力部设于X轴方向，Y轴加力部设于Y轴方向，Z轴加力部设于Z轴方向，X轴、Y轴、Z轴的坐标原点在料盘1质心的竖直轴线上，X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部沿料盘中心的竖直轴线分散布置，X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部的作用方向指向料盘1，X轴加力部、Y轴加力部和Z轴加力部与控制部电连接。

为了实现对料盘1的加力，X轴加力部包括M1电磁铁和M2电磁铁，M1电磁铁和M2电磁铁分设在X轴方向料盘1两侧，M1电磁铁和M2电磁铁相对，作用力均指向料盘1，使料盘1在X轴方向动作；Y轴加力部包括N1电磁铁和N2电磁铁，N1电磁铁和N2电磁铁分设在Y轴方向料盘1两侧，N1电磁铁和N2电磁铁相对，作用方向指向料盘1，使料盘1在Y轴方向动作；Z轴加力部包括P1电磁铁、P2电磁铁、P3电磁铁和P4电磁铁，P1电磁铁、P2电磁铁、P3电磁铁和P4电磁铁分设在Z轴方向料盘1四角，作用方向指向料盘1，使料盘1在Z轴方向动作；配重12对称设置在X轴方向和/或Y轴方向的支撑部11两侧，使X轴和/或Y轴方向电磁铁作用力接近通过支撑部11和料盘1的质心，不至于产生较大附加弯矩而影响振动效果。

在实施例2中，电磁铁共设置8个，每个电磁铁均与控制部电连接，控制部通过对电磁铁的单独或联动控制，操纵料盘在X轴、Y轴、Z轴中的一个或多个方向动作，对放置在料盘1上的批量散装零部件2进行分离操作。

使用控制部对每个电磁铁进行单独或联动控制，控制部控制电磁铁的参数包括通电周期、振动频率、相位变化，实现料盘1在X轴、Y轴、Z轴中的一个或多个方向的振动，使落在料盘1上的批量散装零部件2的分离并在给定时间内使零部件处于期望的位置和/或姿态。

如图1、图3、图5所示，为了CCD照相系统7的配套使用，分离装置还包括光源6，光源6设置料盘1下方，该光源6的光具有穿透性，料盘1同样使用透光型材质制作,光源6的光透过料盘1，满足CCD照相系统7要求。

如图6所示，基于上述实施例1和实施例2，本实用新型还提供一种批量散装零部件2上料系统，旨在实现批量散装零部件2的自动化柔性上料，其特点是包括上述分离装置、料仓8、CCD照相系统7、机械手9、物料平台10和控制系统；料仓8设于分离装置一侧，用于批量散料的储存和分离装置缺料时的补料；CCD照相系统7设于料盘1上方；所述物料平台10设于分离装置附近，机械手9在分离装置和物料平台10之间动作，将分离装置上的零部件转运到物料平台10上，按既定姿态摆放；分离装置、料仓8、光源6、CCD照相系统7、机械手9均与控制系统电连接；分离装置的控制部为所述控制系统的一个控制单元。

基于上述批量散装零部件2上料系统，本实施例还提供一种批量散装零部件2上料方法，其特点是包括如下步骤：

步骤一 分离装置备料，料仓8向分离装置供料；

步骤二 料盘加力部启动，按照预先设定的控制逻辑进行动作，动作停止后光源6启动或光源常亮、CCD照相系统7启动，拍摄料盘1上零部件，分析出处于期望的姿态和/或位置的零部件；如果有零部件符合设定，确定坐标，则机械手9根据确定的坐标拾取料盘1上相应的零部件并放置在物料平台10上；如果没有零部件符合设定，则料盘加力部再次启动，直到有零部件符合设定，机械手9根据确定的坐标拾取料盘1上相应的零部件并放置在物料平台10上；

步骤三 待料盘1内缺料时，循环执行步骤一至步骤二。

步骤一之前还包括系统调试步骤，根据待上料的批量散装零部件2的几何形状以及期望的姿态设定分离装置的料盘加力部的每个电磁铁的控制参数、配套CCD照相系统7的命令设定；还包括料仓8备料步骤，料仓8保持足够的批量散装零部件2，当分离装置的料盘1上缺少零部件时，料仓8向料盘1供料。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种批量散装零部件分离装置，包括底座、支撑部和料盘，所述支撑部与底座连接，所述料盘设于支撑部上，所述底座上设置料盘加力部，所述料盘加力部与控制部电连接，所述料盘响应料盘加力部动作，其特征在于：所述支撑部上设置配重。

2.根据权利要求1所述一种批量散装零部件分离装置，其特征在于：所述料盘加力部包括X轴加力部、Y轴加力部和Z轴加力部中的一个或多个，料盘加力部的加力方向为X轴、Y轴、Z轴中的一个或多个；所述配重对称设置在X轴方向或Y轴方向的支撑部两侧，使支撑部和料盘的重量分布均匀。

3.根据权利要求2所述一种批量散装零部件分离装置，其特征在于：所述料盘加力部使用振动发生器，所述振动发生器为产生振动激励的元件，所述振动发生器选用压电型元件、电磁型元件、气动型元件、液压型元件中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述一种批量散装零部件分离装置，其特征在于：所述料盘加力部为电磁型元件，所述电磁型元件为电磁铁，所述料盘加力部包括X轴加力部、Y轴加力部和Z轴加力部；所述X轴加力部设于X轴方向，所述Y轴加力部设于Y轴方向，所述Z轴加力部设于Z轴方向，所述X轴、Y轴、Z轴的坐标原点在料盘质心的竖直轴线上，所述X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部沿料盘中心的竖直轴线分散布置；所述X轴加力部、Y轴加力部和Z轴加力部与控制部电连接；X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部的参数包括通电周期、振动频率、相位，所述控制部控制X轴加力部、Y轴加力部、Z轴加力部的所述参数，实现料盘的动作，使料盘上的批量散装零部件分离并在设定参数内使零部件处于期望的姿态；控制部可以独立控制X轴加力部、Y轴加力部及Z轴加力部，如果存在多个加力部的振动耦合，则耦合的加力部的振动频率要保持一致，且该振动频率与料盘、支撑部、配重的固有共振频率一致。

5.根据权利要求4所述一种批量散装零部件分离装置，其特征在于：所述X轴加力部设置第一电磁铁，Y轴加力部设置第二电磁铁，Z轴加力部设置第三电磁铁，所述第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁均设于料盘下部，所述第三电磁铁设于料盘中部下方，第一电磁铁设在第三电磁铁旁边并沿X轴方向布置、第二电磁铁设在第三电磁铁旁边并沿Y轴方向布置，所述第一电磁铁、第二电磁铁和第三电磁铁与控制部电连接。

6.根据权利要求4所述一种批量散装零部件分离装置，其特征在于：所述X轴加力部包括M1电磁铁和M2电磁铁，所述M1电磁铁和M2电磁铁分设在X轴方向的料盘两侧，作用方向指向料盘，使料盘在X轴方向动作；所述Y轴加力部包括N1电磁铁和N2电磁铁，所述N1电磁铁和N2电磁铁分设在Y轴方向的料盘两侧，作用方向指向料盘，使料盘在Y轴方向动作；所述Z轴加力部包括P1电磁铁、P2电磁铁、P3电磁铁和P4电磁铁，所述P1电磁铁、P2电磁铁、P3电磁铁和P4电磁铁分设在Z轴方向的料盘四角，作用方向指向料盘，使料盘在Z轴方向动作。

7.根据权利要求5或6所述一种批量散装零部件分离装置，其特征在于：所述分离装置还包括光源，所述光源设置于料盘下方，该光源的光具有穿透性，料盘使用透光型材质制作,光源的光透过料盘，满足CCD照相系统要求。

8.一种批量散装零部件上料系统，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述分离装置、料仓、CCD照相系统、机械手、物料平台和控制系统；所述料仓设于分离装置一侧，用于批量散料的储存和分离装置缺料时的补料；所述CCD照相系统设于料盘上方；所述物料平台设于分离装置附近，机械手在分离装置和物料平台之间动作，将分离装置上的零部件转运到物料平台上，按既定姿态摆放；所述分离装置、料仓、光源、CCD照相系统、机械手均与控制系统电连接；分离装置的控制部为所述控制系统的一个控制单元。

Images