CN220029269U - 装配上料夹具及换热机组管部件装配上料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种装配上料夹具及换热机组管部件装配上料系统。装配上料夹具通过设置浮动机构来使夹具本体靠近或远离夹具连接件，利用夹具本体的高度变化实现了对工件高度的自适应补偿，在夹取不同高度的工件时，其能够快速适应对应的工件高度，灵敏度高，适应性强，无需人工调节工件或夹具，解决了现有工件搬运机构在吊取不同高度工件时，还需要人工协助操作，不仅操作难度大，而且作业效率低的问题。上料系统中，工件搬运机构采用四轴桁架或六轴机械臂替换传统的软锁结构，可实现对不同姿态工件的快速精准摆放，无需人工协助调整工件姿态，减少了人力投入，降低了人员劳动强度，提高了生产效率的同时，使得安全生产得到更好的保障。

Description

装配上料夹具及换热机组管部件装配上料系统

技术领域

本实用新型涉及机械加工设备领域，特别是涉及一种装配上料夹具及换热机组管部件装配上料系统。

背景技术

换热机组中球阀+管件+热量表的管部件装配主要是相邻工件在其轴向某特定姿态下法兰孔间配合后通过螺栓螺母紧固连接。上述管部件中，工件较为笨重，球阀质量一般在45KG以上，在传统作业模式下，工件的搬运通常由作业人员使用吊绳、吊钩借助助力桁架完成。但是不同类型工件，比如球阀和管件之间，高度有差异；同一类型工件中的不同件，由于制作公差的存在，也具有高度上的差异；因此，不同类型工件以及同一类型工件中的不同件之间均存在一定的高度差异，然而现有的工件搬运机构仅能够适应某个高度工件的吊取，在对其余高度的工件进行吊取时，还需要人工调节工件搬运机构或工件位置，来满足工件搬运机构对工件的吊取，不仅操作难度大，而且作业效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种装配上料夹具及换热机组管部件装配上料系统，以解决上述现有工件搬运机构在吊取不同高度工件时，还需要人工协助操作，不仅操作难度大，而且作业效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种装配上料夹具，包括：

夹具连接件，所述夹具连接件用于与工件搬运机构相连；

夹具本体，所述夹具本体的一端通过浮动机构与所述夹具连接件相连，所述夹具本体能够在所述浮动机构的作用下靠近或远离所述夹具连接件移动，以夹取不同高度的工件。

可选的，所述浮动机构包括浮动轴和滑动套装于所述浮动轴上的直线轴承，所述浮动轴和所述直线轴承中的一者与所述夹具连接件相连，另一者与所述夹具本体相连。

可选的，所述浮动轴的一端与所述夹具连接件连接，所述直线轴承与所述夹具本体相连，且所述浮动轴的另一端设置有轴承限位结构。

可选的，所述浮动机构中设置有多组所述浮动轴和所述直线轴承，且所有所述浮动轴均匀分布；所有所述浮动轴上的所述轴承限位结构相互连接形成轴承限位板。

可选的，所述夹具本体包括：

第一主板，所述第一主板上穿设有所述直线轴承；

第二主板，所述第二主板与所述第一主板间隔布置，且二者之间通过侧筋相连；

夹取机构，所述夹取机构设置于所述第二主板上，用于夹取工件。

可选的，所述夹取机构包括夹爪和旋转夹紧气缸，所述夹爪在所述第二主板的背离所述第一主板的一侧均匀设置有多个，任意一所述夹爪均配置有一所述旋转夹紧气缸，所述旋转夹紧气缸设置于所述第二主板和所述第一主板之间，所述旋转夹紧气缸的活塞杆与对应的所述夹爪相连，以驱动所述夹爪夹紧或松开工件。

可选的，还包括气缸控制阀组件，所述气缸控制阀组件与所有所述旋转夹紧气缸相连。

可选的，还包括设置于所述第二主板上的尼龙护垫、工件定位销和取料到位检测模块。

可选的，还包括设置于所述夹具连接件或所述第二主板上的视觉模块。

本实用新型还提出一种换热机组管部件装配上料系统，包括工件搬运机构和如上任意一项所述的装配上料夹具，所述夹具连接件与所述工件搬运机构相连，所述工件搬运机构为四轴桁架或六轴机械臂。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型提出的装配上料夹具，通过设置浮动机构来使夹具本体靠近或远离夹具连接件，利用夹具本体的高度变化实现了对工件高度的自适应补偿，在夹取不同高度的工件时，其能够快速适应对应的工件高度，灵敏度高，适应性强，无需人工调节工件或夹具，解决了现有工件搬运机构在吊取不同高度工件时，还需要人工协助操作，不仅操作难度大，而且作业效率低的问题。

本实用新型还提出一种换热机组管部件装配上料系统，其包括上述装配上料夹具和工件搬运机构，装配上料夹具不仅能够对不同高度的工件进行自适应调节，有效补偿取放料时工件Z向存在的偏差，而且工件搬运机构采用四轴桁架或六轴机械臂等刚性连接方式替换传统的软锁结构，可实现对不同姿态工件的快速精准摆放，无需人工协助调整工件姿态，减少了人力投入，降低了人员劳动强度，提高了生产效率的同时，使得安全生产得到更好的保障。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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所公开的装配上料夹具的第一视角结构示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的装配上料夹具的第二视角结构示意图；

图3为本实用新型实施例所公开的换热机组管部件装配上料系统的结构示意图。

其中，附图标记为：

100、换热机组管部件装配上料系统；101、装配上料夹具；102、工件搬运机构；200、热量表；300、管段；400、球阀；500、三爪定位安装平台；600、机器人底座；

1、夹具连接件；2、浮动轴；3、直线轴承；4、轴承限位板；5、第一主板；6、第二主板；7、侧筋；8、夹爪；9、旋转夹紧气缸；10、气缸控制阀组件；11、尼龙护垫；12、工件定位销；13、取料到位检测模块；14、视觉模块；15、调速阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的之一是提供一种装配上料夹具，以解决现有工件搬运机构在吊取不同高度工件时，还需要人工协助操作，不仅操作难度大，而且作业效率低的问题。

本实用新型的另一目的还在于提供一种具有上述装配上料夹具的换热机组管部件装配上料系统。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

如图1～图2所示，本实施例提供一种装配上料夹具101，主要包括夹具连接件1和夹具本体，其中的夹具连接件1用于与工件搬运机构102相连，工件搬运机构102能够移动装配上料夹具101，进而实现对工件的搬运、转移；上述夹具本体的一端通过浮动机构与夹具连接件1相连，夹具本体能够在上述浮动机构的作用下靠近或远离夹具连接件1移动，以夹取不同高度的工件。常规的工件搬运系统中，用于夹取工件的夹具一般被下放到特定高度处，来对工件进行夹取，一旦工件高度发生变化，比如工件高度变低，夹具便夹取不到工件或不能够稳固地夹取工件，此时往往需要人工配合，由于工件一般较为笨重，人工操作难度大，且效率低。基于此，本方案提出上述装配上料夹具101，其浮动机构实质为一种工件高度补偿机构，其本身为一种可进行长度伸缩调节的结构，以夹具连接件1和夹具本体上下布置为例，在还未夹取任何工件时，夹具本体可在浮动机构的作用下相对夹具连接件1自动下移，以对高度变低的工件进行高度上的补偿，直至夹具本体到达对应高度的工件顶部。随着夹具本体相对夹具连接件1逐渐下移，可夹取的工件高度也越来越小，直至浮动机构伸长至最长长度。当浮动机构逐渐伸长时，夹具本体远离夹具连接件1移动，且浮动机构伸长至最长长度时，夹具本体所对应夹取的工件高度是相对最低的；当浮动机构逐渐收缩时，夹具本体靠近夹具连接件1移动，且浮动机构收缩至最短长度时，夹具本体所对应夹取的工件高度是相对最高的。上述浮动机构可以采用滑轨滑块配合机构、套杆伸缩机构或其他简单滑动配合机构等，其能够满足对工件高度的自适应，即不仅能够满足夹具本体自由下降，而且能够确保夹具本体在工件的顶推作用下自动回缩，具体结构类型根据实际情况而设定。

另外，本技术方案所强调的不同工件的高度不同，是基于同一基准线比较的，比如是将所有工件放置在同一平面或平台上来进行比较的。前述的工件高度可以定义为工件的“Z向高度”，比如换热机组管部件中的管件，其轴向高度即为其“Z向高度”，相应的，上述浮动机构实质也为一种“Z向浮动补偿机构”。

作为进一步地具体方案，本实施例中的浮动机构采用了简单的滑动配合机构，其具体包括浮动轴2和滑动套装于浮动轴2上的直线轴承3，浮动轴2和直线轴承3中的一者与夹具连接件1相连，另一者与夹具本体相连。作为其中的优选方案，本实施例中将浮动轴2的一端与夹具连接件1连接，直线轴承3则与夹具本体相连，为了避免直线轴承3在浮动轴2上滑脱，本实施例还在浮动轴2的另一端设置了轴承限位结构。更具体地，如图1和图2所示，为了确保浮动机构的稳定性，本实施例在浮动机构中设置了多组浮动轴2和直线轴承3，且所有浮动轴2均匀分布，相应的所有直线轴承3也均匀分布。上述由浮动轴2和直线轴承3组成的浮动机构不仅结构简单，避免了夹具整体结构繁冗和笨重，而且安装使用灵活，能够根据需要分布在夹具本体的外周，或嵌套在夹具本体内部，只要浮动机构的伸缩功能与夹具本体的夹取功能互不妨碍即可，当浮动机构嵌套在夹具本体内部时，还可将使所有浮动轴2上的轴承限位结构相互连接形成一整体式的轴承限位板4，可以进一步提升浮动机构的伸缩稳定性。

作为进一步地具体方案，本实施例中的夹具本体具体结构包括第一主板5、第二主板6和夹取机构，如图1所示，第一主板5与第二主板6平行间隔布置，且二者之间通过侧筋7相连，第一主板5、第二主板6和侧筋7三者连接形成夹具本体的夹具框架，一般情况下，第一主板5和第二主板6上下布置，浮动机构的多组直线轴承3固定(可拆卸式固定)穿设在第一主板5上，且在第一主板5上均匀分布，各根浮动轴2滑动穿设在对应的直线轴承3内，且任意一浮动轴2的顶端均与夹具连接件1相连，任意一浮动轴2的底端均与轴承限位板4相连，轴承限位板4位于第一主板5和第二主板6之间，且能够在第一主板5和第二主板6之间平行移动。上述夹具连接件1优选为连接法兰板，该连接法兰板与前述的第一主板5、第二主板6和轴承限位板4两两相互平行，由夹具连接件1、浮动轴2、直线轴承3和轴承限位板4组成的浮动框架与上述夹具框架形成了相互嵌套的结构，使得装配上料夹具101的整体结构更加紧凑。前述的夹取机构设置于第二主板6上，用于夹取工件。

作为进一步地具体方案，如图1和图2所示，本实施例中夹取机构包括夹爪8和旋转夹紧气缸9，夹爪8在第二主板6的背离第一主板5的一侧均匀设置有多个，任意一夹爪8均配置有一旋转夹紧气缸9，旋转夹紧气缸9设置于第二主板6和第一主板5之间，且可与第二主板6或第一主板5相连，旋转夹紧气缸9的活塞杆与对应的夹爪8相连，以驱动夹爪8夹紧或松开工件。一般情况下，夹爪8设置于第二主板6的下端面上，旋转夹紧气缸9的活塞杆一般贯穿第二主板6后与夹爪8相连。为了使工件夹取时受力均匀，优选在第二主板6的下端面上均布三个夹爪8，如图2所示。针对上述旋转夹紧气缸9的布置，本实施例还在装配上料夹具101中设置了气缸控制阀组件10，气缸控制阀组件10与所有旋转夹紧气缸9相连。工作时，PLC控制系统给出信号，气缸控制阀组件10控制旋转夹紧气缸9动作，旋转夹紧气缸9是标准件气缸的一种，其轴的动作是旋转兼伸缩，气缸轴缩回是先旋转90°(转动过程也有少量的轴向直动)然后轴向回缩，以将工件法兰面夹紧在夹爪8与第二主板6之间，如果工件法兰面是圆形，此时夹爪8是沿工件法兰面的径向分布；气缸轴伸出则是先轴向伸出，再反方向旋转90°(转动过程也有少量的轴向直动)，以使夹爪8脱离工件，待夹取下一工件时，重复上述气缸轴缩回的动作即可。上述可知，基于旋转夹紧气缸9的夹取机构，其夹爪8夹料前先伸出后旋转，待第二主板6贴紧工件法兰面后再旋转后收缩，实现对工件法兰的夹紧；工件夹紧后，再由机器人等搭载平台运动完成上料等动作。上述旋转夹紧气缸9为现有部件，具体不再赘述，其上可配置调速阀15，以控制夹爪8的旋转和伸缩速率。

作为进一步地具体方案，本实施例还包括尼龙护垫11、工件定位销12、取料到位检测模块13和视觉模块14，其中，如图2所示，尼龙护垫11、工件定位销12和取料到位检测模块13设置于第二主板6上，视觉模块14和气缸控制阀组件10均设置于夹具连接件1上，视觉模块14优选为一种3D视觉模块，用于实时监测工件与装配上料夹具101的相对位置关系，气控控制阀组件10及视觉模块14配合使用，可引导取料和相邻工件间法兰的配合。尼龙护垫11用于接触工件，起到一定的缓冲作用，避免工件在夹取或转移过程中发生损伤。取料到位检测模块13优选为取料到位检测光电。

下面对本实施例上述装配上料夹具101的使用原理作具体说明。

上述夹具连接件1、轴承限位板4和沿工件Z向布置的浮动轴2组成Z向浮动机构，便于取放料的Z向自适应。该Z向浮动机构补偿的是工件Z向的公差，其能够在夹具连接件1高度不变的基础上，保障第二主板6能够到达不同高度工件的法兰面处，对于不同高度工件的取料，仅是Z向浮动机构于直线轴承3内的轴向位置不一致，即第二主板6与夹具连接件1之间的间隔距离不同。装配上料夹具101中上述Z向浮动机构的设置，实现了对工件Z向高度的自适应补偿，且灵敏度高，适应性强，在夹取不同高度的工件时，能够快速适应对应的工件高度，无需人工调节工件或夹具，解决了现有工件搬运机构在吊取不同高度工件时，还需要人工协助操作，不仅操作难度大，而且作业效率低的问题。

上述装配上料夹具101夹取工件的过程具体如下：

步骤1：通过视觉模块14引导工件定位销12与工件相应法兰孔进行配合定位；

步骤2：定位动作到位后，取料到位检测模块13感应到相应信号，并将信号传递至相应的PLC控制系统；

步骤3：PLC控制系统给出信号，气缸控制阀组件10控制各旋转夹紧气缸9动作，以完成对工件法兰面的夹紧；

步骤4：由机器人等搭载平台运动完成上料等动作。

实施例二

本实用新型还提出一种换热机组管部件装配上料系统100，包括工件搬运机构102和如实施例一所公开的装配上料夹具101，夹具连接件1与工件搬运机构102相连，工件搬运机构102可为四轴桁架或六轴机械臂。

传统的工件搬运机构，因软锁结构的限制，夹取工件后，工件重心会发生倾斜，使得起吊后工件重心与吊具重心以及吊点很难完全重合，也就是起吊后工件姿态多少会有倾斜，这使得管部件中相邻工件在装配时，还需要人工进行工件姿态的纠正及相邻工件法兰孔的对位等操作，不仅操作难度加大，人工劳动强度高，作业效率较低；而且，为保证安全生产，至少需要2人协同作业，产线的人力投入过多，增加人工成本的同时造成了人力浪费。本方案采用四轴桁架或六轴机械臂等刚性连接方式替换软锁结构，由于四轴桁架或六轴机械臂具有多个自由度，不仅能够有效解决工件姿态倾斜的问题，而且能够对整个装配上料夹具101进行姿态调整，使装配上料夹具101的第二主板6能够适应具有倾斜顶面的工件，即在对顶面倾斜的工件进行夹取时，四轴桁架或六轴机械臂能够将第二主板6调节至与工件斜面平行，确保工件夹取的稳定性和可靠性。

如图3所示，为使用上述换热机组管部件装配上料系统100进行换热机组管部件装配上料时的机构示意图。换热机组管部件包括由下至上依次布置的球阀400、管段300(管件)和热量表200。换热机组管部件装配上料系统100中的装配上料夹具101不仅能够对不同高度的工件进行自适应调节，有效补偿取放料时工件Z向存在的偏差，而且配合工件搬运机构102的设置，可实现对不同高度工件以及不同姿态工件的快速精准摆放，无需人工协助调整工件姿态，减少了人力投入，降低了人员劳动强度，提高了生产效率的同时，使得安全生产得到更好的保障。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内，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。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种装配上料夹具，其特征在于，包括：

夹具连接件，所述夹具连接件用于与工件搬运机构相连；

夹具本体，所述夹具本体的一端通过浮动机构与所述夹具连接件相连，所述夹具本体能够在所述浮动机构的作用下靠近或远离所述夹具连接件移动，以夹取不同高度的工件。

2.根据权利要求1所述的装配上料夹具，其特征在于，所述浮动机构包括浮动轴和滑动套装于所述浮动轴上的直线轴承，所述浮动轴和所述直线轴承中的一者与所述夹具连接件相连，另一者与所述夹具本体相连。

3.根据权利要求2所述的装配上料夹具，其特征在于，所述浮动轴的一端与所述夹具连接件连接，所述直线轴承与所述夹具本体相连，且所述浮动轴的另一端设置有轴承限位结构。

4.根据权利要求3所述的装配上料夹具，其特征在于，所述浮动机构中设置有多组所述浮动轴和所述直线轴承，且所有所述浮动轴均匀分布；所有所述浮动轴上的所述轴承限位结构相互连接形成轴承限位板。

5.根据权利要求3或4所述的装配上料夹具，其特征在于，所述夹具本体包括：

第一主板，所述第一主板上穿设有所述直线轴承；

第二主板，所述第二主板与所述第一主板间隔布置，且二者之间通过侧筋相连；

夹取机构，所述夹取机构设置于所述第二主板上，用于夹取工件。

6.根据权利要求5所述的装配上料夹具，其特征在于，所述夹取机构包括夹爪和旋转夹紧气缸，所述夹爪在所述第二主板的背离所述第一主板的一侧均匀设置有多个，任意一所述夹爪均配置有一所述旋转夹紧气缸，所述旋转夹紧气缸设置于所述第二主板和所述第一主板之间，所述旋转夹紧气缸的活塞杆与对应的所述夹爪相连，以驱动所述夹爪夹紧或松开工件。

7.根据权利要求6所述的装配上料夹具，其特征在于，还包括气缸控制阀组件，所述气缸控制阀组件与所有所述旋转夹紧气缸相连。

8.根据权利要求5所述的装配上料夹具，其特征在于，还包括设置于所述第二主板上的尼龙护垫、工件定位销和取料到位检测模块。

9.根据权利要求8所述的装配上料夹具，其特征在于，还包括设置于所述夹具连接件或所述第二主板上的视觉模块。

10.一种换热机组管部件装配上料系统，其特征在于，包括工件搬运机构和如权利要求1～9任意一项所述的装配上料夹具，所述夹具连接件与所述工件搬运机构相连，所述工件搬运机构为四轴桁架或六轴机械臂。