CN114030882B - 一种具有变距夹爪的上料装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有变距夹爪的上料装置，包括板链输送机、链式输送机、防护罩、三轴机械手、以及储料框；其中，三轴机械手具有双夹爪拾取器，而双夹爪拾取器具有直线气缸和用于同时抓取两个工件的一对气爪气缸，直线气缸工作时能改变两个气爪气缸的间距，以适应两工件拾取前后距离不一致的上料需求。通过设置板链输送机，使储料框最前端始终有工件，能避免三轴机械手抓空；通过设置双夹爪拾取器，并使用直线气缸驱动，可以满足抓取不同间距的两个工件，同时适用于两工件抓取时的间距与放置时的间距不一致的情况；通过设置定位工装，方便三轴机械手将工件放置在其上，提高准确性，很好地满足机器人实现自动化生产的需求。

Description

一种具有变距夹爪的上料装置

技术领域

本发明涉及自动上料设备领域，具体涉及一种具有变距夹爪的上料装置。

背景技术

电机定子作为电机转动中静止不动的部分，通过与电机转子的配合，实现电机的正常运转，一般的定子由定子铁芯、定子绕组和机座组成，定子在电机进行工作时主要是依靠转动产生磁场，市面上较为常见的定子一般分为集中式与分布式，根本上是通过线圈的形状与镶嵌的布线方式来进行区分，鉴于不同的电机功率输出不同，因此需要针对不同规格的电机装配不同的定子以及转子。

目前市场上，为了实现电机定子的高产量生产，现今的多数加工行业采用流水化来进行生产，鉴于流水化的高效生产方式，使得在加工过程中配合着上料装置进行。

现有技术中，电机定子上料多采用单条输送机上料，通过人工或六轴机械手将料盘内的电机定子直接移动至组装工位，该类上料方式需要工作人员将料盘内的物料及时补充至拾取位置，工作效率低。

其中，在自动化设备中，夹爪机构的应用比较成熟，夹爪机构主要用于工件的抓取及移动；但是，目前大多数的夹爪抓具都采用单夹爪对工件进行抓取，其工作效率较低。

为了提高工作效率，现有技术中也存在部分抓具包含两个夹爪，但是这种抓具中的两个夹爪与机械手连接时采用固定连接方式，两个夹爪之间的位置相对固定，一方面，无法根据被抓取工件的间距进行调节，另一方面，当前一道工序中两个工件的放置距离与下一道工序中两个工件之间的距离不一致时，该抓具无法完成工作任务。

此外，为了设计和组装方便，现有技术中的三轴机械手多直接采用伺服滑台模组进行驱动；但是伺服滑台模组的机械强度不够，不能承载重物，如果需要满足承载设备的承载要求，则需要选择大尺寸的伺服滑台模组，一方面不能满足工作空间的要求，另一方面增加了设计成本，不能将整个设备的设计成本控制在预算之内，满足不了客户需求。

针对上述存在问题，现有技术中的上料机构还无法很好地满足车间实现自动化生产的需求，要做进一步的改进。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有变距夹爪的上料装置，可实现不同种类有规则工件的自动上料。

为此，本发明提出了一种具有变距夹爪的上料装置，包括板链输送机、链式输送机、防护罩、三轴机械手、以及储料框；所述储料框设置在所述板链输送机上端，用于放置工件，所述链式输送机位于所述板链输送机一侧，所述三轴机械手设置在所述板链输送机上方，所述三轴机械手用于将所述工件抓取并放置在所述链式输送机上，所述链式输送机将所述工件输送至组装工位，完成上料。

其中，所述三轴机械手具有双夹爪拾取器，而所述双夹爪拾取器具有直线气缸和用于同时抓取两个工件的一对气爪气缸，所述直线气缸工作时能改变两个所述气爪气缸的间距，以适应两工件拾取前后距离不一致的上料需求。

进一步，所述链式输送机包括输送链和安装在输送链上的若干个工件放置工装，而上料装置还包括定位工装，所述定位工装能对所述工件放置工装进行定位，防止其前后摆动。

进一步，所述定位工装包括气缸安装支架、定位气缸、缸杆连接板、以及一对定位手指；所述定位气缸安装在所述气缸安装支架上，而所述气缸安装支架与所述链式输送机的主机架连接；所述定位手指安装在所述缸杆连接板一侧，而所述缸杆连接板与所述定位气缸的缸杆连接。

进一步，所述储料框设置有若干相互平行的导向杆、以及前挡板和后挡板，所述前挡板外侧设有一排传感器，用于判断所述板链输送机最前端是否有工件。

进一步，所述三轴机械手还包括X向滑台模组、Y向滑台模组、以及Z向滑台模组；所述X向滑台模组包括伺服电机、主动皮带轮、从动皮带轮、传动皮带、滑块滑轨组件一、皮带夹板、以及连接支架；所述主动皮带轮通过行星减速机与所述伺服电机传动连接，所述从动皮带轮通过所述传动皮带与所述主动皮带轮传动连接；所述皮带夹板与所述传动皮带固定连接，所述连接支架与所述皮带夹板、所述滑块滑轨组件一分别连接，使所述连接支架能沿X向移动。

其中，所述双夹爪拾取器通过L型连接板与所述Z向滑台模组的滑块连接，所述Z向滑台模组与所述Y向滑台模组的滑块连接，而所述Y向滑台模组与所述连接支架连接，以驱动所述双夹爪拾取器拾取工作台上工件。

进一步，所述X向滑台模组还包括滑块导轨组件二，所述滑块滑轨组件一和所述滑块导轨组件二固定在所述X向滑台模组中部的支撑型材上，且所述滑块滑轨组件一的滑块位于其前方，所述滑块导轨组件二的滑块位于其上方，两组滑块分别与所述连接支架连接。

进一步，所述双夹爪拾取器还包括夹爪固定板、滑台模组、滑台固定板、以及呈对称分布的一对连接支架、若干三爪手指和若干夹爪模具；所述滑台模组具有滑轨和一对滑块，所述滑台模组的滑轨与所述滑台固定板连接，而所述滑台固定板设置在所述夹爪固定板后侧；所述三爪手指设置在所述气爪气缸上，所述夹爪模具固定在所述三爪手指内侧，而所述气爪气缸设置在所述连接支架下端。

其中，所述连接支架与所述滑台模组上对应一侧的滑块相连接，且所述连接支架与所述直线气缸的缸杆连接，所述直线气缸用于调节两个所述气爪气缸之间的间隙，以满足抓取不同间距的两个工件。

进一步，所述连接支架包括相互垂直设置的后侧板、底板以及外侧板，所述滑台模组的滑块与所述后侧板固定，所述直线气缸与所述外侧板连接，所述气爪气缸与所述底板连接。

进一步，所述直线气缸的缸杆与所述连接支架通过浮动接头进行连接。

进一步，所述夹爪模具与所述三爪手指可拆卸式固定连接，所述夹爪模具可以根据被抓取工件的形状和大小进行更换。

本发明提供的具有变距夹爪的上料装置，通过设置储料框，一次就可以对大量被组装工件进行上料；通过设置板链输送机，使储料框最前端始终有工件，能避免三轴机械手抓空；通过设置双夹爪拾取器，并使用直线气缸驱动，可以满足抓取不同间距的两个工件，同时适用于两工件抓取时的间距与放置时的间距不一致的情况；通过设置定位工装，可以将输送链上摆动的料盘扶正，方便三轴机械手将工件放置在其上，提高准确性，很好地满足机器人实现自动化生产的需求。

在本发明的优选方案中，在抓取精度要求不高的情况下，将机承载能力和械强度要求相对较高的一级直线驱动机构由标准的伺服滑台模组更换为通过皮带传动的滑台模组，该滑台模组使用支撑型材和双导轨导向，增加了机械强度，满足工作空间的要求，降低了生产成本，将整个设备的设计成本控制在预算之内，满足了客户需求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的具有变距夹爪的上料装置的结构示意图；

图2为本发明的具有变距夹爪的上料装置中板链输送机的结构示意图；

图3为本发明的具有变距夹爪的上料装置中储料框的结构示意图；

图4为本发明的具有变距夹爪的上料装置中定位工装的结构示意图；

图5为本发明的具有变距夹爪的上料装置中三轴机械手的结构示意图；

图6为本发明的具有变距夹爪的上料装置中X向滑台模组的结构示意图一；

图7为本发明的具有变距夹爪的上料装置中X向滑台模组的结构示意图二；

图8为本发明的具有变距夹爪的上料装置中双夹爪拾取器的结构示意图一；

图9为本发明的具有变距夹爪的上料装置中双夹爪拾取器的结构示意图二。

附图标记说明

1、板链输送机；2、链式输送机；3、防护罩；4、三轴机械手；5、定位工装；6、储料框；7、工件；11、传输板链；21、工件放置工装；22、料盘；51、气缸安装支架；52、定位气缸；53、缸杆连接板；54、定位手指；61、导向杆；62、前挡板；41、支撑立柱；42、X向滑台模组；43、Z向滑台模组；44、Y向滑台模组；45、双夹爪拾取器；

421、伺服电机；422、滑块滑轨组件一；423、连接支架；424、传动皮带；425、滑块导轨组件二；426、主动皮带轮；427、从动皮带轮；428、皮带夹板；431、L型连接板；451、夹爪固定板；452、连接支架；453、浮动接头；454、气爪气缸；455、直线气缸；456、三爪手指；457、夹爪模具；458、滑台模组；459、滑台固定板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1～图9所示，本发明的具有变距夹爪的上料装置，包括板链输送机1、链式输送机2、防护罩3、三轴机械手4、定位工装5、以及储料框6。

储料框6设置在板链输送机1上端，其内部有规律放置大量被抓取工件，链式输送机2位于板链输送机1一侧，三轴机械手4设置在板链输送机1上方，三轴机械手4用于抓取工件，将其放置在链式输送机2的工件放置工装21上，然后通过链式输送机2将工件输送至组装工位，完成上料目的。

具体地，如图1所示，链式输送机2包括输送链和安装在输送链上的若干个工件放置工装21，而工件放置工装21上具有与工件形状相匹配的料盘22，料盘22用于接收工件7，使工件能按顺序依次移动至组装工位。

其中，工件放置工装21固定在柔性的输送链上，在工作时容易发生摆动，当三轴机械手4将抓取的工件7移动至工件放置工装21上方时，两者不一定能匹配上。为此，在链式输送机2上安装定位工装，定位工装的位置与工件放置工装21的位置相对应。

如图4所示，定位工装5包括气缸安装支架51、定位气缸52、缸杆连接板53、以及一对定位手指54；定位气缸52安装在气缸安装支架51上，而气缸安装支架51与链式输送机2的主机架连接；一对定位手指54安装在缸杆连接板53一侧，而缸杆连接板53与定位气缸52的缸杆连接；通过缸杆的伸缩将定位手指54移动至工件放置工装21停留位置，将摆动的料盘22扶正并保持稳定，方便三轴机械手4将工件放置在其上。

具体地，如图3所示，为了在储料框6内有规律的放置大量被抓取工件，并防止工件从侧面掉落，储料框6设置有若干相互平行的导向杆61、以及前挡板62和后挡板，导向杆61与板链输送机1的输送方向一致，当最前端的工件被抓取后，板链输送机1可以及时将工件向前输送补充至相应位置。

其中，前挡板62外侧设有一排传感器，所述传感器能判断板链输送机1最前端是否有工件，并且该传感器和三轴机械手4分别与控制模块信号连接，一方面能避免三轴机械手4抓空，另一方面可以及时提醒工作人员补充物料。

在本案中，板链输送机1具有传输板链11，其上可以放置大量工件，且传输板链11采用不锈钢材质，可以耐磨性，减少设备磨损，提高使用寿命。此外，板链输送机1和三轴机械手4的活动区域上方设有防护罩3，起到安全防护作用。

具体地，如图5～图7所示，三轴机械手4包括X向滑台模组42、Z向滑台模组43、Y向滑台模组44、以及双夹爪拾取器45。其中，Z向滑台模组43和Y向滑台模组44采用标准的滑台模组模组，而X向滑台模组采用具有皮带传动机构的滑台模组。

双夹爪拾取器45通过L型连接板431与Z向滑台模组43的滑块连接，可以上下移动，Z向滑台模组43与Y向滑台模组44的滑块连接，可以前后移动，而Y向滑台模组44与X向滑台模组42的连接支架423固定连接，能沿横向移动，进而方便双夹爪拾取器45拾取工作台上不同位置的工件。

如图6、图7所示，X向滑台模组42包括伺服电机421、主动皮带轮426、从动皮带轮427、传动皮带424、滑块滑轨组件一422、滑块导轨组件二425、皮带夹板428、以及连接支架423。

其中，主动皮带轮426通过行星减速机与伺服电机421传动连接，从动皮带轮427通过传动皮带424与主动皮带轮426传动连接；皮带夹板428与传动皮带424固定连接，并随传动皮带424移动，而连接支架423与皮带夹板428通过螺钉固定连接，使其同步运动。

此外连接支架423还与滑块滑轨组件一422和滑块导轨组件二425分别连接；通过伺服电机421带动传动皮带424移动，驱动连接支架423沿着滑块滑轨组件一422和滑块导轨组件二425水平移动，进而带动安装在连接支架423上的Z向滑台模组43、Y向滑台模组44、以及双夹爪拾取器45移动，从而拾取工作台上不同位置的工件。

其中，滑块滑轨组件一422和滑块导轨组件二425固定在X向滑台模组42中部的支撑型材上，且滑块滑轨组件一422的滑块位于其前方，滑块导轨组件二425位于其上方；通过设置两条平行的导轨，并使用机械强度非常高的支撑型材，可以提高X向滑台模组42的承载能力，同时提高运动精度。

如图8、图9所示，双夹爪拾取器45包括夹爪固定板451、滑台模组458、滑台固定板459、以及呈对称分布的一对连接支架452、一对浮动接头453、一对气爪气缸454、一对直线气缸455，还包括若干三爪手指456和若干夹爪模具457。

具体地，夹爪固定板451水平设置，并通过螺栓与多轴机械手固定，进而实现整个抓取器的移动，用于抓取不同位置的工件。

其中，滑台模组458水平设置，具有滑轨和一对滑块，滑台模组458的滑轨安装在滑台固定板459上，而滑台固定板459设置在夹爪固定板451后侧，且两者通过螺栓连接。

所述气爪气缸454设置在所述连接支架452下端；所述连接支架452与所述滑台模组458上对应一侧的滑块相连接，所述连接支架452与直线气缸455的缸杆连接。

而连接支架452包括相互垂直设置的后侧板、底板以及外侧板，连接支架的后侧板与滑台模组458上对应一侧的滑块固定连接，直线气缸的缸杆与连接支架的外侧板连接，气爪气缸454固定在连接支架452的底板上。

其中，所述直线气缸455的缸杆与所述连接支架452通过浮动接头453进行连接，通过浮动接头可以消除两轴因连接误差所产生的干涉，消除误差，保护滑台使其运行平稳，延长使用寿命。

直线气缸455设置在夹爪固定板451中部下侧，直线气缸455与连接支架452连接，可以驱动连接支架452、及与其连接的部件沿滑轨水平移动，从而调节两个气爪气缸之间的间隙，以满足抓取不同间距的两个工件。

如图9所示，三爪手指456安装在气爪气缸454上，夹爪模具457固定在三爪手指456内侧，通过气爪气缸的伸缩可以控制三爪手指夹紧或松开，完成工件的拿取或释放。

其中，夹爪模具457与三爪手指456可拆卸式固定连接，夹爪模具457可以根据被抓取工件的形状和大小进行更换，以适应不同工件的抓取要求。

本方案中，X向滑台模组42的两端下侧设有支撑立柱41，用于与工作台连接，进而方便双夹爪拾取器45拾取工作台上的工件。

下面结合附图简述本发明的工作原理和工作过程。

首先，工作人员将待组装的工件放置储料框内，并使工件有规律的放置；然后启动整个上料***，板链输送机1开始工作，并将工件向前输送，保持最前端一排始终有工件，再然后，三轴机械手移动至抓取位置，同时抓取相隔一列的两个工件(每次抓取第13列最前端一排的两个工件，或者是24列、57列、68列)，三轴机械手将两个工件移动至链式输送机2上方。

再然后，直线气缸455工作，调整两个气爪气缸454之间的距离，使两个工件的距离与链式输送机2上相邻两个工件放置工装21之间的距离一致。与此同时，链式输送机2的输送链处于暂停状态，工件放置工装21停靠在指定位置，链式输送机2一侧的定位工装5开始工作，定位气缸52的缸杆伸长将定位手指54移动至工件放置工装21停留位置，将摆动的工件放置工装21扶正并保持稳定。

最后，三轴机械手4将两个工件7放置在工件放置工装21的料盘22上，链式输送机2重新启动工作，将工件输送至组装工位。

本发明提供的具有变距夹爪的上料装置，通过设置储料框，一次就可以对大量被组装工件进行上料；通过设置板链输送机，使储料框最前端始终有工件，能避免三轴机械手抓空；通过设置双夹爪拾取器，并使用直线气缸驱动，可以满足抓取不同间距的两个工件，同时适用于两工件抓取时的间距与放置时的间距不一致的情况；通过设置定位工装，可以将输送链上摆动的料盘扶正，方便三轴机械手将工件放置在其上，提高准确性，很好地满足机器人实现自动化生产的需求。

本发明的三轴机械手在抓取精度要求不高的情况下，将机承载能力和械强度要求相对较高的一级直线驱动机构由标准的伺服滑台模组更换为通过皮带传动的滑台模组，该滑台模组使用支撑型材和双导轨导向，增加了机械强度，满足工作空间的要求，降低了生产成本，将整个设备的设计成本控制在预算之内，满足了客户需求。

此外，本发明的双夹爪拾取器，通过设置一对气爪气缸，可以成对抓取工件，一对气爪气缸安装在连接支架上，并通过滑台导向，直线气缸驱动，可以调节两个气爪气缸之间的间隙，以满足抓取不同间距的两个工件，使两个夹爪之间的位置可以根据被抓取工件的间距进行调节，很好地满足机器人实现自动化生产的需求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有变距夹爪的上料装置，其特征在于，包括板链输送机（1）、链式输送机（2）、防护罩（3）、三轴机械手（4）、以及储料框（6）；

所述储料框（6）设置在所述板链输送机（1）上端，用于放置工件（7），所述链式输送机（2）位于所述板链输送机（1）一侧，所述三轴机械手（4）设置在所述板链输送机（1）上方，所述三轴机械手（4）用于将所述工件（7）抓取并放置在所述链式输送机（2）上，所述链式输送机（2）将所述工件（7）输送至组装工位，完成上料；

所述链式输送机（2）包括输送链和安装在输送链上的若干个工件放置工装（21），而上料装置还包括定位工装（5），所述定位工装（5）能对所述工件放置工装（21）进行定位，防止其前后摆动；

其中，所述三轴机械手（4）具有双夹爪拾取器（45），而所述双夹爪拾取器（45）具有直线气缸（455）和用于同时抓取两个工件的一对气爪气缸（454），所述双夹爪拾取器（45）还包括夹爪固定板（451）、滑台模组（458）、滑台固定板（459）、以及呈对称分布的一对连接支架（452）、若干三爪手指（456）和若干夹爪模具（457）；

所述滑台模组（458）具有滑轨和一对滑块，所述滑台模组（458）的滑轨与所述滑台固定板（459）连接，而所述滑台固定板（459）设置在所述夹爪固定板（451）后侧；所述三爪手指（456）设置在所述气爪气缸（454）上，所述夹爪模具（457）固定在所述三爪手指（456）内侧，而所述气爪气缸（454）设置在所述连接支架（452）下端；

所述连接支架（452）与所述滑台模组（458）上对应一侧的滑块相连接，且所述连接支架（452）与所述直线气缸（455）的缸杆连接，所述直线气缸（455）工作时能改变两个所述气爪气缸（454）的间距，以适应两工件拾取前后距离不一致的上料需求；

其中，所述定位工装（5）包括气缸安装支架（51）、定位气缸（52）、缸杆连接板（53）、以及一对定位手指（54）；所述定位气缸（52）安装在所述气缸安装支架（51）上，而所述气缸安装支架（51）与所述链式输送机（2）的主机架连接；所述定位手指（54）安装在所述缸杆连接板（53）一侧，而所述缸杆连接板（53）与所述定位气缸（52）的缸杆连接；

所述储料框（6）设置有若干相互平行的导向杆（61）、以及前挡板（62）和后挡板，所述前挡板（62）外侧设有一排传感器，用于判断所述板链输送机（1）最前端是否有工件。

2.根据权利要求1所述的具有变距夹爪的上料装置，其特征在于，所述三轴机械手（4）还包括X向滑台模组（42）、Y向滑台模组（44）、以及Z向滑台模组（43）；

所述X向滑台模组（42）包括伺服电机（421）、主动皮带轮（426）、从动皮带轮（427）、传动皮带（424）、滑块滑轨组件一（422）、皮带夹板（428）、以及连接支架（423）；所述主动皮带轮（426）通过行星减速机与所述伺服电机（421）传动连接，所述从动皮带轮（427）通过所述传动皮带（424）与所述主动皮带轮（426）传动连接；所述皮带夹板（428）与所述传动皮带（424）固定连接，所述连接支架（423）与所述皮带夹板（428）、所述滑块滑轨组件一（422）分别连接，使所述连接支架（423）能沿X向移动；

其中，所述双夹爪拾取器（45）通过L型连接板（431）与所述Z向滑台模组（43）的滑块连接，所述Z向滑台模组（43）与所述Y向滑台模组（44）的滑块连接，而所述Y向滑台模组（44）与所述连接支架（423）连接，以驱动所述双夹爪拾取器（45）拾取工作台上工件。

3.根据权利要求2所述的具有变距夹爪的上料装置，其特征在于，所述X向滑台模组（42）还包括滑块导轨组件二（425），所述滑块滑轨组件一（422）和所述滑块导轨组件二（425）固定在所述X向滑台模组（42）中部的支撑型材上，且所述滑块滑轨组件一（422）的滑块位于其前方，所述滑块导轨组件二（425）的滑块位于其上方，两组滑块分别与所述连接支架（423）连接。

4.根据权利要求1所述的具有变距夹爪的上料装置，其特征在于，所述连接支架（452）包括相互垂直设置的后侧板、底板以及外侧板，所述滑台模组（458）的滑块与所述后侧板固定，所述直线气缸（455）与所述外侧板连接，所述气爪气缸（454）与所述底板连接。

5.根据权利要求1所述的具有变距夹爪的上料装置，其特征在于，所述直线气缸（455）的缸杆与所述连接支架（452）通过浮动接头（453）进行连接。

6.根据权利要求1所述的具有变距夹爪的上料装置，其特征在于，所述夹爪模具（457）与所述三爪手指（456）可拆卸式固定连接，所述夹爪模具（457）可以根据被抓取工件的形状和大小进行更换。