CN219686320U - 双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，涉及末端执行器技术领域，为解决现有在多材料模塑成型生产过程中，尤其多色鞋底模塑成型生产中，每一种材料注塑后在模具注模表面残留有飞边余料，尤其是多色鞋底模塑成型，须在下一种材料注塑前和在制件制成脱模取件之前清理好。在人工操作模具时，用钳子或钩子等工具，使用机器人的时候多数都是单齿抓耙，费时费力的问题。所述八爪机构的一侧设置有曲柄机构；还包括：耙爪手指，其设置在所述八爪机构的内部，所述耙爪手指的一端设置有导向连杆，所述导向连杆的外部设置有八爪固定板，所述八爪固定板的一侧设置有八爪下板，所述八爪下板和八爪固定板之间设置有导柱。
Description
技术领域
本发明涉及末端执行器技术领域，具体为双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器。
背景技术
在现代化生产过程中，产线运用机器人替代工人操作是发展方向之一，在多材料模塑成型生产过程中，尤其多色鞋底模塑成型生产中，每一种材料注塑后在模具注模表面残留有飞边余料，尤其是多色鞋底模塑成型的主要工艺难题，须在下一种材料注塑前和在制件制成脱模取件之前清理好。在人工操作模具时，用钳子或钩子等工具加之操作者的经验实现清理。因此，飞边余料清理逐渐开始采用机器人操作。
但是，现有在多材料模塑成型生产过程中，尤其多色鞋底模塑成型生产中，每一种材料注塑后在模具注模表面残留有飞边余料，尤其是多色鞋底模塑成型，须在下一种材料注塑前和在制件制成脱模取件之前清理好。在人工操作模具时，用钳子或钩子等工具，使用机器人的时候多数都是单齿抓耙，费时费力；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器。
发明内容
本发明的目的在于提供双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，以解决上述背景技术中提出的现有在多材料模塑成型生产过程中，尤其多色鞋底模塑成型生产中，飞边余料清理技术难题，彻底解决人工操作模具用钳子或钩子等工具清理飞边余料费时费力、效率低、劳动强度大，而运用机器人时多数都是单齿抓耙，清理不干净、不彻底等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，包括：八爪机构，所述八爪机构的一侧设置有曲柄机构；
还包括：
耙爪手指，其设置在所述八爪机构的内部，所述耙爪手指的一端设置有导向连杆，所述导向连杆的外部设置有八爪固定板，所述八爪固定板的一侧设置有八爪下板，所述八爪下板和八爪固定板之间设置有导柱，所述导柱的我不设置有弹簧；
行程滑块，其设置在所述八爪下板的一侧，所述行程滑块所述八爪下板的中心处设置有连杆固定板；
八爪凸轮，其设置在所述曲柄机构的内部，且八爪凸轮的中心处安装有八爪凸轮轴，所述八爪凸轮轴的一端设置有步进电机机构，所述步进电机机构与八爪凸轮轴之间通过联轴器连接。
优选的，所述行程滑块的内部设置有凸轮转动槽，且凸轮转动槽贯穿行程滑块，所述行程滑块的一侧设置有凸轮轴承。
优选的，所述导向连杆的两端均设置有转动销，所述导向连杆通过转动销与耙爪手指和连杆固定板转动连接。
优选的，所述八爪下板的内部设置有移动槽，且移动槽与八爪下板为一体结构。
优选的，所述八爪凸轮的外部曲柄顶座，所述曲柄顶座的两侧均设置有八爪侧固定板。
优选的，所述曲柄顶座与步进电机机构之间设置有八爪电机座，且八爪电机座的两端通过外接螺栓分别与曲柄顶座与步进电机机构螺纹固定。
优选的，所述曲柄顶座和八爪侧固定板连接处的外部设置有八爪轴承盖，且八爪轴承盖位于凸轮轴承的外部，所述八爪轴承盖的拐角处均设置有螺纹紧固件，且八爪轴承盖通过螺纹紧固件与曲柄顶座和八爪侧固定板均螺纹连接。
优选的，所述八爪凸轮的下端设置有连杆连接座，且连杆连接座位于连杆固定板和行程滑块之间。
优选的，所述耙爪手指的下表面内部设置有压力传感器，且述耙爪手指设置有八个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过在八爪机构内部设置八个耙爪手指，并在在八爪固定板与行程滑块之间设置弹簧，依靠步进电机机构和联轴器带动具有八爪凸轮的八爪凸轮轴转动，由于八爪凸轮并不是规则的圆形，所以会对连杆连接座进行下压操作，通过下压力带动连杆固定板下移，利用导向连杆和转动销实现八个耙爪手指横向移动，利用弹簧的弹性，使八个耙爪手指回到初始位置，从较远处向中心收拢，从而实现余料清除功能，运用仿生学原理，模拟章鱼触须，对模具表面的飞边余料进行清理，受力均衡、动作平稳、清料可靠，相对于使用单爪来说，提高了清理范围，从而提高清理效率。
2、通过在耙爪手指的下表面内部设置有压力传感器，通过设置的压力传感器，按预设压力使耙爪手指始终抵紧模具表面，保证清料彻底，同时压力不至过大而加速模具磨损或损坏模具，每个耙爪手指设置有压力传感器，随时测量耙爪手指的工作压力，按照既定算法，取压力平均值为控制信号，保证耙爪手指组件在模具上表面的压力为恰当值——不大不小，控制为可清除飞边余料的最小压力，实现智能去除物料。
附图说明
图1为本发明的八爪机构爆炸结构示意图；
图2为本发明的曲柄机构与八爪机构固定结构示意图；
图3为本发明的曲柄机构结构示意图；
图4为本发明的曲柄机构与八爪机构固定正视结构示意图；
图5为本发明的曲柄机构与八爪机构固定侧视结构示意图；
图中：1、八爪机构；2、八爪固定板；3、导向连杆；4、连杆固定板；5、行程滑块；6、弹簧；7、曲柄机构；8、凸轮轴承；9、曲柄顶座；10、八爪轴承盖；11、八爪凸轮；12、连杆连接座；13、步进电机机构；14、联轴器；15、八爪电机座；16、八爪下板；17、八爪侧固定板；18、螺纹紧固件；19、导柱；20、凸轮转动槽；21、转动销；22、压力传感器；23、耙爪手指；24、八爪凸轮轴；25、移动槽。
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。
请参阅图1-5，本发明提供的一种实施例：双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，包括：八爪机构1，八爪机构1的一侧设置有曲柄机构7；
还包括：
耙爪手指23，其设置在八爪机构1的内部，耙爪手指23的一端设置有导向连杆3，导向连杆3的外部设置有八爪固定板2，八爪固定板2的一侧设置有八爪下板16，八爪下板16和八爪固定板2之间设置有导柱19，导柱19的我不设置有弹簧6；
行程滑块5，其设置在八爪下板16的一侧，行程滑块5八爪下板16的中心处设置有连杆固定板4；
八爪凸轮11，其设置在曲柄机构7的内部，且八爪凸轮11的中心处安装有八爪凸轮轴24，八爪凸轮轴24的一端设置有步进电机机构13，步进电机机构13与八爪凸轮轴24之间通过联轴器14连接。
由于八爪凸轮11并不是规则的圆形，所以会对连杆连接座12进行下压操作，通过下压力带动连杆固定板4下移，利用导向连杆3和转动销21实现八个耙爪手指23横向移动，利用弹簧6的弹性，使八个耙爪手指23回到初始位置，从较远处向中心收拢，从而实现余料清除功能，运用仿生学原理，模拟章鱼触须，对模具表面的飞边余料进行清理，受力均衡、动作平稳、清料可靠，相对于使用单爪来说，提高了清理范围，从而提高清理效率。
请参阅图1，行程滑块5的内部设置有凸轮转动槽20，且凸轮转动槽20贯穿行程滑块5，行程滑块5的一侧设置有凸轮轴承8，八爪凸轮11位于行程滑块5内部的凸轮转动槽20内部，由于八爪凸轮11并不是规则的圆形，所以会对连杆连接座12进行下压操作。
请参阅图1，导向连杆3的两端均设置有转动销21，导向连杆3通过转动销21与耙爪手指23和连杆固定板4转动连接，实现导向连杆3转动，利用导向连杆3和转动销21实现八个耙爪手指23横向移动，实现八个耙爪手指23距离改变。
请参阅图1，八爪下板16的内部设置有移动槽25，且移动槽25与八爪下板16为一体结构，用于导向连杆3移动。
请参阅图2、3，八爪凸轮11的外部曲柄顶座9，曲柄顶座9的两侧均设置有八爪侧固定板17，用于八爪机构1个曲柄机构7固定。
请参阅图3，曲柄顶座9与步进电机机构13之间设置有八爪电机座15，且八爪电机座15的两端通过外接螺栓分别与曲柄顶座9与步进电机机构13螺纹固定，实现曲柄顶座9与步进电机机构13固定。
请参阅图1、2，曲柄顶座9和八爪侧固定板17连接处的外部设置有八爪轴承盖10，且八爪轴承盖10位于凸轮轴承8的外部，八爪轴承盖10的拐角处均设置有螺纹紧固件18，且八爪轴承盖10通过螺纹紧固件18与曲柄顶座9和八爪侧固定板17均螺纹连接，实现曲柄顶座9和八爪侧固定板17固定，成为一个双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器整体。
请参阅图1、3、4，八爪凸轮11的下端设置有连杆连接座12，且连杆连接座12位于连杆固定板4和行程滑块5之间，连杆连接座12进行下压操作，通过下压力带动连杆固定板4下移。
请参阅图5，耙爪手指23的下表面内部设置有压力传感器22，且述耙爪手指23设置有八个，通过设置的压力传感器22，按预设压力使耙爪手指23始终抵紧模具表面，保证清料彻底，同时压力不至过大而加速模具磨损或损坏模具。
飞边余料清理过程是注塑材料在凝固状态下的断裂和克服附着力而使物料与模具表面分离的综合作用结果。因此，有必要进行力学模型构建和力学分析。
耙爪手指能够清除飞边余料，是因为耙爪手指在模具上表面相对运动中“推挤”和“剪切”余料使其与模具表面剥离或分离或切断并将其移出。
根据材料力学剪切力为
Fshear≥σs×SA
式中，σs——材料剪切强度；
使余料与模具表面相脱离的推挤力为
Fthrust≥σA×SB；
式中，σA——附着强度，可以通过实验得出SB——附着面积。
聚丙烯若干物理与力学性能
在剥离阶段，注塑通道中的余料将被拉断，其力学模型为
Ffracture≥σb×SC
式中，σb——断裂(抗拉)强度；
SC——材料截面积；
实验表明，“剪切”“剥离”“拉断”所需要的力差别不大，故选用
Fe＝k×max{Fshear，Fthrust，Ffracture}
式中，k——放大系数，确保余料清除，取k＝1.25。
与机器人手腕相连接的末端执行器在模具表面上方C0处做好操作准备，飞边余料在a×b的矩形之内；四对柔性耙爪张开工作角ω，其张开范围略大于a×b所形成的工作域，且以耙爪铰链中心距模具上表面C1处以较慢的速度接近模具表面；当耙爪接触模具表面，其上压力P满足
|p-pthr|≤δ
末端执行器进入耙抓状态。
工作原理：使用时，八爪电机座15的两端通过外接螺栓分别与曲柄顶座9与步进电机机构13螺纹固定，步进电机机构13与八爪凸轮轴24之间通过联轴器14连接，八爪轴承盖10位于凸轮轴承8的外部，且八爪轴承盖10通过螺纹紧固件18与曲柄顶座9和八爪侧固定板17均螺纹连接，实现曲柄顶座9和八爪侧固定板17固定，八爪凸轮11位于行程滑块5内部的凸轮转动槽20内部，导向连杆3通过转动销21与耙爪手指23和连杆固定板4转动连接，依靠步进电机机构13和联轴器14带动具有八爪凸轮11的八爪凸轮轴24转动，由于八爪凸轮11并不是规则的圆形，所以会对连杆连接座12进行下压操作，通过下压力带动连杆固定板4下移，利用导向连杆3和转动销21实现八个耙爪手指23横向移动，利用弹簧6的弹性，使八个耙爪手指23回到初始位置，从较远处向中心收拢，从而实现余料清除功能，运用仿生学原理，模拟章鱼触须，对模具表面的飞边余料进行清理，受力均衡、动作平稳、清料可靠，相对于使用单爪来说，提高了清理范围，从而提高清理效率，通过设置的压力传感器22，按预设压力使耙爪手指23始终抵紧模具表面，保证清料彻底，同时压力不至过大而加速模具磨损或损坏模具。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，包括八爪机构(1)，所述八爪机构(1)的一侧设置有曲柄机构(7)；
其特征在于：还包括：
耙爪手指(23)，其设置在所述八爪机构(1)的内部，所述耙爪手指(23)的一端设置有导向连杆(3)，所述导向连杆(3)的外部设置有八爪固定板(2)，所述八爪固定板(2)的一侧设置有八爪下板(16)，所述八爪下板(16)和八爪固定板(2)之间设置有导柱(19)，所述导柱(19)的我不设置有弹簧(6)；
行程滑块(5)，其设置在所述八爪下板(16)的一侧，所述行程滑块(5)所述八爪下板(16)的中心处设置有连杆固定板(4)；
八爪凸轮(11)，其设置在所述曲柄机构(7)的内部，且八爪凸轮(11)的中心处安装有八爪凸轮轴(24)，所述八爪凸轮轴(24)的一端设置有步进电机机构(13)，所述步进电机机构(13)与八爪凸轮轴(24)之间通过联轴器(14)连接。
2.根据权利要求1所述的双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，其特征在于：所述行程滑块(5)的内部设置有凸轮转动槽(20)，且凸轮转动槽(20)贯穿行程滑块(5)，所述行程滑块(5)的一侧设置有凸轮轴承(8)。
3.根据权利要求1所述的双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，其特征在于：所述导向连杆(3)的两端均设置有转动销(21)，所述导向连杆(3)通过转动销(21)与耙爪手指(23)和连杆固定板(4)转动连接。
4.根据权利要求1所述的双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，其特征在于：所述八爪下板(16)的内部设置有移动槽(25)，且移动槽(25)与八爪下板(16)为一体结构。
5.根据权利要求1所述的双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，其特征在于：所述八爪凸轮(11)的外部曲柄顶座(9)，所述曲柄顶座(9)的两侧均设置有八爪侧固定板(17)。
6.根据权利要求5所述的双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，其特征在于：所述曲柄顶座(9)与步进电机机构(13)之间设置有八爪电机座(15)，且八爪电机座(15)的两端通过外接螺栓分别与曲柄顶座(9)与步进电机机构(13)螺纹固定。
7.根据权利要求5所述的双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，其特征在于：所述曲柄顶座(9)和八爪侧固定板(17)连接处的外部设置有八爪轴承盖(10)，且八爪轴承盖(10)位于凸轮轴承(8)的外部，所述八爪轴承盖(10)的拐角处均设置有螺纹紧固件(18)，且八爪轴承盖(10)通过螺纹紧固件(18)与曲柄顶座(9)和八爪侧固定板(17)均螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，其特征在于：所述八爪凸轮(11)的下端设置有连杆连接座(12)，且连杆连接座(12)位于连杆固定板(4)和行程滑块(5)之间。
9.根据权利要求1所述的双色鞋底模塑成型操作机器人飞边余料清理用末端执行器，其特征在于：所述耙爪手指(23)的下表面内部设置有压力传感器(22)，且述耙爪手指(23)设置有八个。
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