CN110530258A - 一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，主要包括进给机构、工件夹持机构和工件夹紧机构；所述进给机构包括进给机构竖直部分和进给机构水平部分；进给机构竖直部分竖直安装在工作台上；水平部分与竖直部分结构相同，并且，水平部分的导轨固定在所述竖直部分的滑动块上；水平部分的滑动块下部安装有工件夹持机构；所述工件夹紧机构包括电动顶尖组件和气动顶尖组件；电动顶尖组件和气动顶尖组件分别设置在所述工件夹持机构正下方的两侧。本发明各部分独立驱动，结构简单，控制方便。
Description
技术领域
本发明属于智能机械技术领域，具体涉及一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置。
背景技术
随着制造业的发展，传统的人工检测跟不上时代的需求。
为了实现工件的在线尺寸检测、自动化检测，形成高质量高效率的批量在线检测能力，机器视觉技术正投入到生产制造行业中使用。
端面有内孔的圆柱形工件的在线检测，由于工件的上料位置、摆放状态等原因，现有技术对其送料、抓取、定位等操作均存在不易克服的技术问题，导致检测效率低下，并且检测精度也难以保证。
本发明将基于视觉检测控制信号对端面有内孔的小圆柱形工件的自动送料和夹紧装置进行改进设计。
发明内容
本发明的目的正是为了解决端面含孔的圆柱形工件自动化检测的送料和夹紧问题，提出了一种自动送料和夹紧装置，基于机器视觉尺寸检测机的检测信号对自动送料和夹紧装置进行控制和调整，提高工件的定位精度，便于工件的在线尺寸测量。
本发明提供了一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，主要包括进给机构、工件夹持机构和工件夹紧机构；
所述进给机构包括进给机构竖直部分和进给机构水平部分；进给机构竖直部分竖直安装在工作台上；
所述进给机构竖直部分自上而下由电机安装座、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、滑动块、导轨、轴承座组成；
所述电机安装座与所述导轨的一端固定连接；伺服电机固定在所述电机安装座上，滚珠丝杠的一端通过联轴器与伺服电机的动力输出端连接；滑动块配合安装在滚珠丝杠上，并且滑动块沿所述导轨滑动；滚珠丝杠的另一端通过轴承固定在所述轴承座上；所述轴承座与所述导轨的另一端固定连接；
水平部分与竖直部分结构相同，并且，水平部分的导轨固定在所述竖直部分的滑动块上；
水平部分的滑动块下部安装有工件夹持机构；
所述工件夹紧机构包括电动顶尖组件和气动顶尖组件；
电动顶尖组件和气动顶尖组件分别设置在所述工件夹持机构正下方的两侧。
进一步地，所述工件夹持机构包括夹持电机、深沟球轴承、气泵、气缸、气缸活塞杆、气缸支架、夹爪连接板；夹持电机安装在气缸支架的顶端，深沟球轴承一的外环固定在气缸支架的内壁上，夹持电机的输出轴端部通过法兰与气缸的上部连接，所述气缸固定在深沟球轴承一的内环中；
气缸活塞杆向下伸出气缸支架，气缸活塞杆的末端与螺纹套螺纹连接，螺纹套两侧通过销钉对称连接有一对夹爪连接板，一对夹爪连接板上分别采用销钉连接有一个弹性夹爪，所述弹性夹爪的中上部位置利用销钉和连接板连接在一起；
进一步地，所述电动顶尖组件包括顶尖电机、减速器、同步带轮一、同步带轮二、电动顶尖；
顶尖电机连接减速器，减速器与同步带轮一固定连接；同步带轮二与电动顶尖的轴固定连接；同步带轮一、同步带轮二采用皮带连接；
所述气动顶尖组件包括气动顶尖、尾座体、顶尖气缸、顶尖轴套、深沟球轴承三、推力球轴承二、深沟球轴承四；
顶尖轴套水平安装在尾座体的贯通孔内，顶尖气缸安装至尾座体上；气动顶尖通过深沟球轴承三、推力球轴承二、深沟球轴承四，支撑在顶尖轴套内；气动顶尖的后端通过一个螺塞与顶尖气缸的顶尖活塞杆相连接，气动顶尖的前端穿过端盖，该端盖与顶尖轴套固定。
进一步地，减速器安装在后安装板上。
进一步地，减速器的输出端通过平键与同步带轮一相连接，用定位端盖一结合紧定螺钉对同步带轮一定位安装。
进一步地，同步带轮二与电动顶尖的轴之间通过平键连接，安装时使用定位端盖二结合紧定螺钉对同步带轮二进行定位安装。
进一步地，电动顶尖轴的后端采用推力球轴承一固定在后安装板上，前端与深沟球轴承二配合安装在前安装板上。
作为一种优选手段，还包括一个锁紧螺母，锁紧螺母与电动顶尖的前端螺纹配合，对深沟球轴承二进行预紧。
进一步地，螺塞采用螺纹安装在顶尖轴套内。
作为一种优选手段，气动顶尖的后端与螺塞之间设置有一个轴套。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本设计中采用实时视屏监测***对料盘里的工件进行定位，不断对进给机构进行调整，提高工件的定位精度。
(2)夹持机构尺寸可根据所夹持的工件尺寸进行调整，能够适应不同类型、不同尺寸的小型圆柱形工件。
(3)进给机构各部分独立驱动，结构简单，控制方便。
(4)本设计中夹持机构可以旋转，能够抓取各种轴线与水平线有夹角的圆柱形工件，且采用弹性夹爪，不会对工件表面造成损伤。
附图说明
图1是本发明尺寸检测机的自动送料和夹紧装置的总体结构示意图；
图2是本发明的工件夹持机构结构示意图；
图3是本发明的电动顶尖组件结构示意图；
图4是本发明的气动顶尖组件结构示意图。
图中：
1、电机安装座；2、工件夹持机构；3、电动顶尖组件；4、导轨；5、气动顶尖；6、气动顶尖组件；7、工作台；8、夹持电机；9、气泵支架；10、法兰；11、深沟球轴承一；12、气泵；13、气缸活塞杆；14、气缸支架；15、夹爪连接板；16、弹性夹爪；17、深沟球轴承二；18、前安装板；19、推力球轴承；20、同步带轮二；21、定位端盖二；22、同步带轮一；23、定位端盖一；24、后安装板；25、顶尖电机；26、减速器；27、座体；28、锁紧螺母；29、端盖；30、深沟球轴承三；31、顶尖轴套；32、尾座体；33、深沟球轴承四；34、轴套；35、螺塞；36、顶尖活塞杆；37、顶尖气缸；38、检测仪支架；39、螺纹套；40、电动顶尖；41、推力球轴承二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明的一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，主要包括进给机构、工件夹持机构和工件夹紧机构。
所述进给机构包括进给机构竖直部分1和进给机构水平部分。进给机构竖直部分1通过支架竖直安装在工作台7上。
如图1所示，所述进给机构竖直部分1自上而下由电机安装座、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、滑动块、导轨、轴承座组成。所述电机安装座与所述导轨的一端固定连接。伺服电机固定在所述电机安装座上，滚珠丝杠的一端通过联轴器与伺服电机的动力输出端连接。滑动块配合安装在滚珠丝杠上，并且滑动块沿所述导轨滑动。滚珠丝杠的另一端通过轴承固定在所述轴承座上。所述轴承座与所述导轨的另一端固定连接。
本发明中的水平部分2与竖直部分1结构相同，并且，水平部分的导轨固定在所述竖直部分1的滑动块上。
水平部分的尺寸、行程与竖直部分1不同，竖直部分1的驱动电机具有刹车制动功能，用以实现滑块在垂直升降中的自锁。
水平部分的滑动块下部安装有工件夹持机构。工件夹持机构2的具体结构如附图2所示。
所述工件夹持机构2包括夹持电机8、深沟球轴承一11、气泵12、气缸、气缸活塞杆13、气缸支架14、夹爪连接板15。
夹持电机8安装在气缸支架14的顶端，深沟球轴承一11的外环固定在气缸支架14的内壁上，夹持电机8的输出轴端部通过法兰10与气缸的上部连接，所述气缸固定在深沟球轴承一11的内环中。即，气缸通过深沟球轴承一11架设在气缸支架14中，法兰10上端通过螺钉与夹持电机8的输出轴端部连接，法兰10的下部通过螺钉与气缸上部固定连接(气缸顶部具有与螺钉配合的沉孔)。气泵12通过气泵支架9支撑在所述气缸支架14的顶部，气泵12对气缸进行充气或放气操作。
气缸活塞杆13向下伸出气缸支架14，气缸活塞杆13的末端与螺纹套39螺纹连接，螺纹套39两侧通过销钉对称连接有一对夹爪连接板15，一对夹爪连接板15上分别采用销钉连接有一个弹性夹爪16，所述弹性夹爪16的中上部位置利用销钉和连接板连接在一起。上述各销钉连接的部件均可绕销钉自由转动。
当气缸活塞杆13向下运动时，通过螺纹套39、夹爪连接板15、弹性夹爪16组成的连杆机构控制一对弹性夹爪的开合，从而实现夹取和放下工件。所述的工件夹持机构气缸与夹持电机的连接部分用深沟球轴承一承受工作中摆动产生的径向力，保证工件夹持机构的回转精度，防止夹持电机轴受力弯曲。
夹持机构尺寸可根据所夹持的工件尺寸进行调整，能够适应不同类型、不同尺寸的小型圆柱形工件。
夹持机构可以旋转，能够抓取各种轴线与水平线有夹角的圆柱形工件，且采用弹性夹爪，不会对工件表面造成损伤。
所述工件夹紧机构包括电动顶尖组件和气动顶尖组件。电动顶尖组件和气动顶尖组件分别设置在所述工件夹持机构正下方的两侧。
参见附图3，所述电动顶尖组件包括顶尖电机25、减速器26、同步带轮一22、同步带轮二20、电动顶尖40。
顶尖电机25连接减速器26，减速器26安装在后安装板24上。减速器26的输出端通过平键与同步带轮一22相连接，用定位端盖一23结合紧定螺钉对同步带轮一22定位安装，使得同步带轮一22与减速器26相对固定。同步带轮二20与电动顶尖40的轴之间通过平键连接，安装时使用定位端盖二21结合紧定螺钉对同步带轮二进行定位安装，使得同步带轮二20与电动顶尖40的轴相对固定。电动顶尖40轴的后端采用推力球轴承一19固定在后安装板24上，前端与深沟球轴承二17配合安装在前安装板18上，同时使用锁紧螺母28对深沟球轴承二17进行预紧。如图3所示，锁紧螺母28与电动顶尖40的前端螺纹配合。前安装板18、后安装板24安装在座体27上。同步带轮一22、同步带轮二20采用皮带连接。
参见附图4所示，所述夹紧装置的气动顶尖组件包括气动顶尖5、尾座体32、顶尖气缸37、顶尖轴套31、深沟球轴承三30、推力球轴承二41、深沟球轴承四33。
顶尖轴套31水平安装在尾座体32的贯通孔内，顶尖气缸37安装至尾座体32上。
气动顶尖5通过深沟球轴承三30、推力球轴承二41、深沟球轴承四33，支撑在顶尖轴套31内。气动顶尖5的后端通过一个螺塞35与顶尖气缸37的顶尖活塞杆36相连接，气动顶尖5的前端穿过端盖29，该端盖29与顶尖轴套31固定。作为优选，气动顶尖5的后端与螺塞35之间设置有一个轴套34，螺塞35采用螺纹安装在顶尖轴套31内，通过螺塞35在顶尖轴套31内的旋动，通过轴套34传递可对深沟球轴承三30、推力球轴承二41、深沟球轴承四33进行预紧。
顶尖活塞杆36推动整个顶尖轴套31前后运动。
本发明设置电动顶尖、气动顶尖是为了方便***小圆柱形工件端面上的内孔。
本发明的自动送料和夹紧装置的工作原理和执行步骤如下：
(1)进给机构电机重置至初始位置；
(2)视觉检测***对料盘里工件定位之后，伺服电机驱动夹持机构旋转，气缸驱动夹持机构抓取工件；
(3)工件送至夹具安装位置，气缸推动顶尖对工件进行夹紧，同时夹持机构松开；
(4)每次对工件尺寸测量之后，伺服电机驱动顶尖使工件旋转进行下一次测量；
(5)工件检验完毕后，根据检验结果***驱动进给机构和夹持机构将工件贮存。
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。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，其特征在于：
主要包括进给机构、工件夹持机构和工件夹紧机构；
所述进给机构包括进给机构竖直部分和进给机构水平部分；进给机构竖直部分竖直安装在工作台上；
所述进给机构竖直部分自上而下由电机安装座、伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、滑动块、导轨、轴承座组成；
所述电机安装座与所述导轨的一端固定连接；伺服电机固定在所述电机安装座上，滚珠丝杠的一端通过联轴器与伺服电机的动力输出端连接；滑动块配合安装在滚珠丝杠上，并且滑动块沿所述导轨滑动；滚珠丝杠的另一端通过轴承固定在所述轴承座上；所述轴承座与所述导轨的另一端固定连接；
水平部分与竖直部分结构相同，并且，水平部分的导轨固定在所述竖直部分的滑动块上；
水平部分的滑动块下部安装有工件夹持机构；
所述工件夹紧机构包括电动顶尖组件和气动顶尖组件；
电动顶尖组件和气动顶尖组件分别设置在所述工件夹持机构正下方的两侧。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，其特征在于：
所述工件夹持机构包括夹持电机、深沟球轴承、气泵、气缸、气缸活塞杆、气缸支架、夹爪连接板；
夹持电机安装在气缸支架的顶端，深沟球轴承一的外环固定在气缸支架的内壁上，夹持电机的输出轴端部通过法兰与气缸的上部连接，所述气缸固定在深沟球轴承一的内环中；
气缸活塞杆向下伸出气缸支架，气缸活塞杆的末端与螺纹套螺纹连接，螺纹套两侧通过销钉对称连接有一对夹爪连接板，一对夹爪连接板上分别采用销钉连接有一个弹性夹爪，所述弹性夹爪的中上部位置利用销钉和连接板连接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，其特征在于：
所述电动顶尖组件包括顶尖电机、减速器、同步带轮一、同步带轮二、电动顶尖；
顶尖电机连接减速器，减速器与同步带轮一固定连接；同步带轮二与电动顶尖的轴固定连接；同步带轮一、同步带轮二采用皮带连接；
所述气动顶尖组件包括气动顶尖、尾座体、顶尖气缸、顶尖轴套、深沟球轴承三、推力球轴承二、深沟球轴承四；
顶尖轴套水平安装在尾座体的贯通孔内，顶尖气缸安装至尾座体上；气动顶尖通过深沟球轴承三、推力球轴承二、深沟球轴承四，支撑在顶尖轴套内；气动顶尖的后端通过一个螺塞与顶尖气缸的顶尖活塞杆相连接，气动顶尖的前端穿过端盖，该端盖与顶尖轴套固定。
4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，其特征在于：
所述减速器安装在后安装板上。
5.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，其特征在于：
所述减速器的输出端通过平键与同步带轮一相连接，用定位端盖一结合紧定螺钉对同步带轮一定位安装。
6.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，其特征在于：
同步带轮二与电动顶尖的轴之间通过平键连接，安装时使用定位端盖二结合紧定螺钉对同步带轮二进行定位安装。
7.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，其特征在于：
电动顶尖的轴的后端采用一个推力球轴承一固定在后安装板上，前端与一个深沟球轴承二配合安装在前安装板上。
8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，其特征在于：
还包括一个锁紧螺母，锁紧螺母与电动顶尖的前端螺纹配合，对所述深沟球轴承二进行预紧。
9.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，其特征在于：
所述螺塞采用螺纹安装在顶尖轴套内。
10.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉尺寸检测机的自动送料和夹紧装置，其特征在于：
气动顶尖的后端与螺塞之间设置有一个轴套。
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