筒段移载装置与方法与流程

本发明涉及吊装设备、测试辅助设备领域，具体地，涉及一种筒段移载装置与方法。

背景技术：

对于筒段装配做动不平衡测试过程，采用自动化智能化是总体趋势。筒段的测试需要在定制的动平衡测试设备上进行，所以自动化测试需要自动移载装置来实现自动上下料。在筒段上安装两个工装环，自动移载装置末端气爪夹持工装环，通过x、y、z三个方向的运动，实现筒段的自动上下料。目前很多企业采用的移载方式都是使用行车吊带，人工搬运，非常的不方便、不安全，移载的一致性也无法保证，影响测试精度。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种筒段移载装置与方法。

根据本发明提供的筒段移载装置，包含位移调节组件与末端夹持部件；所述末端夹持部件可拆卸安装或固定安装在位移调节组件上；位移调节组件驱动末端夹持部件在空间直角坐标系中的任一个轴线方向或任多个轴线方向上运动；

所述末端夹持部件包含吊梁与夹取结构，一个或多个夹取结构安装在吊梁上；所述夹取结构包含执行夹爪与夹爪驱动结构，夹爪驱动结构驱动执行夹爪在打开状态与收拢状态这两种状态之间转换；

所述夹爪驱动结构包含气爪，执行夹爪包含的爪单元安装在气爪的活动部件上。

优选地，所述吊梁上紧固安装有过渡板，过渡板安装有爪部直线导轨；气爪驱动所述爪单元沿爪部直线导轨运动。

所述气爪包含宽型气爪，宽型气爪和/或执行夹爪上安装有第一传感器。

优选地，收拢状态下，多个爪单元的自由端相互合拢；

所述爪单元的自由端上设置有夹爪垫块，夹爪垫块包含倒扣结构。

优选地，执行夹爪与夹爪垫块之间安装有力传感器；

执行夹爪上紧固安装有内螺纹件，执行夹爪配设有爪部伺服电机与爪部丝杠，爪部伺服电机、爪部丝杠、内螺纹件依次连接。

优选地，所述位移调节组件包含依次连接的底座部件、横梁部件、滑鞍部件、滑枕部件；

滑枕部件包含滑枕主体，末端夹持部件紧固安装在滑枕主体上。

优选地，底座部件包含立柱、底座、第一直线导轨、第一导轨滑块、第一齿条以及第一限位装置；立柱与底座紧固连接，第一直线导轨、第一齿条以及第一限位装置均安装在底座上，第一导轨滑块滑动安装在第一直线导轨上；

横梁部件包含的横梁基座安装在第一导轨滑块上，横梁部件包含的第一伺服电机减速机通过设置的第一齿轮与第一齿条啮合传动。

优选地，横梁部件还包含横梁主体、第二伺服电机、传动箱、第二直线导轨、第二滚珠丝杠以及第二限位装置；

横梁主体与横梁基座紧固连接；第二伺服电机、传动箱、第二直线导轨、第二滚珠丝杠以及第二限位装置均安装在横梁主体上，第二伺服电机、传动箱、第二滚珠丝杠依次相连。

优选地，所述滑鞍部件包含滑鞍主体、第二丝杠螺母座以及第三丝杠螺母座；滑鞍主体滑动安装在第二直线导轨上，第二丝杠螺母座与第二滚珠丝杠相匹配；

滑枕部件包含滑枕主体、第三伺服电机、第三直线导轨、第三滚珠丝杠，第三伺服电机、第三直线导轨、第三滚珠丝杠均安装在滑枕主体上；

第三伺服电机、第三滚珠丝杠、第三丝杠螺母座依次连接，第三直线导轨与滑鞍主体滑动连接。

优选地，还包含摄像头与控制器；所述摄像头、第一伺服电机减速机、第二伺服电机、第三伺服电机、爪部伺服电机均连接至控制器；

所述控制器包含以下模块：

抓取模块：获取抓取指令，令末端夹持部件运动至设定的第一位置，令执行夹爪抓取筒段上的工装环；

放料模块：令末端夹持部件运动至设定的第二位置，令执行夹爪放开筒段上的工装环；

所述控制器还包含以下模块：

工装环位置获取模块：根据来自摄像头的影像信息，判断工装环实际位置信息；

位置校准模块：根据工装环实际位置信息与第一位置对应设定值，生成校准指令；

防跌模块：根据来自安装在气爪上的第一传感器的第一监测信号，生成合拢判断信号；

防撞模块：根据来自安装在执行夹爪上的第一传感器的第二监测信号，生成撞击预紧信号；

防偏载调整模块：根据力传感器获取的重力值信息，生成夹爪位置调整指令。

本发明还提供了一种筒段移载方法，包含以下步骤：

抓取步骤：获取抓取指令，令末端夹持部件运动至设定的第一位置，令执行夹爪抓取筒段上的工装环；

放料步骤：令末端夹持部件运动至设定的第二位置，令执行夹爪放开筒段上的工装环；

筒段移载方法还包含以下步骤：

工装环位置获取步骤：根据来自摄像头的影像信息，判断工装环实际位置信息；

位置校准步骤：根据工装环实际位置信息与第一位置对应设定值，生成校准指令；

防跌步骤：根据来自安装在气爪上的第一传感器的第一监测信号，生成合拢判断信号；

防撞步骤：根据来自安装在执行夹爪上的第一传感器的第二监测信号，生成撞击预紧信号；

防偏载调整步骤：根据力传感器(17)获取的重力值信息，生成夹爪位置调整指令。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明使得筒段的移载能够自动实现，实现快速、准确、自动、安全的移载，缩短了筒段测试的时间，减少了操作人员的工作量和人数。

2、本发明可适用于不同规格型号的筒段，不同规格型号的筒段只需要更换不同工装环，保留相同的工装环接口，调试设备相对应的坐标位置，即可实现其它规格型号筒段的自动移载。

3、本发明通过各种传感器的设置使得能够确认装置是否抓取到工装环，防止误操作；夹爪两侧安装的防撞传感器可以确保在移载过程中不会撞击人、物及其它设备。

4、本发明结合视觉识别及处理软件把工装环的位置信息传给控制器，控制器微调自动移载设备的三轴坐标，这样形成一个闭环控制系统，保证筒段自动移载装置的顺利移载。

5、夹爪垫块上的倒扣设计可使夹爪即使在突然断气后也无法张开，防止移载过程中筒段的跌落，提高了安全性。

6、安装在夹爪上的力传感器，获得两个夹爪的吊装力，通过算法算出产品质心位置，调整夹爪位置，实现需移载产品与吊梁中心一致，防止产品偏载导致移载过程中倾覆跌落，提高了安全性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的筒段移载装置立体图；

图2为末端夹持部件主视图；

图3为末端夹持部件立体结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2所示，本发明提供的筒段移载装置，包含位移调节组件与末端夹持部件5；所述末端夹持部件5可拆卸安装或固定安装在位移调节组件上；位移调节组件驱动末端夹持部件5在空间直角坐标系中的任一个轴线方向或任多个轴线方向上运动；所述末端夹持部件5包含吊梁7与夹取结构，一个或多个夹取结构安装在吊梁7上；所述夹取结构包含执行夹爪12与夹爪驱动结构，夹爪驱动结构驱动执行夹爪12在打开状态与收拢状态这两种状态之间转换。所述夹爪驱动结构包含气爪，执行夹爪12包含的爪单元安装在气爪的活动部件上。实施例中，所述气爪包含宽型气爪10。

如图1所示，所述位移调节组件包含依次连接的底座部件1、横梁部件2、滑鞍部件3、滑枕部件4；滑枕部件4包含滑枕主体6，末端夹持部件5紧固安装在滑枕主体6上。底座部件1包含立柱、底座、第一直线导轨9、第一导轨滑块、第一齿条以及第一限位装置；立柱与底座紧固连接，第一直线导轨9、第一齿条以及第一限位装置均安装在底座上，第一导轨滑块滑动安装在第一直线导轨9上；横梁部件2包含的横梁基座安装在第一导轨滑块上，横梁部件2包含的第一伺服电机减速机通过设置的第一齿轮与第一齿条啮合传动。横梁部件2还包含横梁主体、第二伺服电机、传动箱、第二直线导轨9、第二滚珠丝杠以及第二限位装置；横梁主体与横梁基座紧固连接；第二伺服电机、传动箱、第二直线导轨9、第二滚珠丝杠以及第二限位装置均安装在横梁主体上，第二伺服电机、传动箱、第二滚珠丝杠依次相连。所述滑鞍部件3包含滑鞍主体、第二丝杠螺母座以及第三丝杠螺母座；滑鞍主体滑动安装在第二直线导轨9上，第二丝杠螺母座与第二滚珠丝杠相匹配；滑枕部件4包含滑枕主体6、第三伺服电机、第三直线导轨9、第三滚珠丝杠，第三伺服电机、第三直线导轨9、第三滚珠丝杠均安装在滑枕主体6上；第三伺服电机、第三滚珠丝杠、第三丝杠螺母座依次连接，第三直线导轨9与滑鞍主体滑动连接。也就是说，横梁部件2在底座部件1上的运动构成空间直角坐标系中x轴方向的运动；滑鞍部件3在横梁部件2上的运动构成空间直角坐标系中y轴方向的运动；滑枕部件4在滑鞍部件3上的运动构成空间直角坐标系中z轴方向的运动。

如图2与图3所示，吊梁7安装在滑枕主体6的下部末端，所述吊梁7上紧固安装有过渡板8，过渡板8安装有爪部直线导轨9；气爪驱动所述爪单元沿爪部直线导轨9运动。宽型气爪10和/或执行夹爪12上安装有第一传感器。收拢状态下，多个爪单元的自由端相互合拢；所述爪单元的自由端上设置有夹爪垫块11，夹爪垫块11包含倒扣结构。由于移载产品的特殊性，安全性尤为关键。夹爪垫块11上的倒扣设计可使执行夹爪12即使在突然断气后也无法张开，防止移载过程中筒段的跌落。宽型气爪10上集成有张开和收拢的到位信号感应开关，确保是否抓取到工装环，防止误操作。在执行夹爪12两侧安装防撞传感器13可以确保在移载过程中不会撞击人、物及其它设备。也就是说，在优选例中，宽型气爪10上的第一传感器应用为信号感应开关，执行夹爪12上的第一传感器应用为防撞传感器13。

为了避免被移载产品19在移载过程中出现偏载导致产品滑落现象，本筒段移载装置的末端还集成了一套偏载调整机构。筒段移载装置通过执行夹爪12吊装工装环18，实现被移载产品19的移载。在执行夹爪12与夹爪垫块11之间安装力传感器17，配设的爪部伺服电机14通过爪部丝杠15传动，带动紧固连接在执行夹爪12上的内螺纹件16，进而使两个执行夹爪12在直线导轨9移动，实现被移载产品19与吊梁7中心一致。所述爪部伺服电机14安装在过渡板8或吊梁7上。具体地，如图2所示，在两个执行夹爪12与夹爪垫块11之间安装力传感器17，可实时测得两个重量数据g1和g2。已知两工装环18间距为x，左侧工装环至设备吊梁中心原始距离为x3。根据力矩平衡原理可得g1*(x1+x2)＝(g1+g2)*x2，被移载产品19的质心至左侧工装环距离x1＝g2*x2/g1,同时已知x2＝x-x1,由上可得x1＝g2*x/(g1+g2)。需要调整的移动量δx＝x1-x3。

随着使用频率提升，由于各方面原因，在轨输送平台定位精度降低，会出现偏差导致执行夹爪12无法自动抓取工装环，可在末端夹持部件5集成机器视觉定位系统，可以通过摄像头去识别工装环的实际位置，通过视觉识别及处理软件把工装环的位置信息传给控制器，控制器微调移载设备的三轴坐标，这样形成一个闭环控制系统，保证筒段自动移载装置的顺利移载。另外，还需要防止产品偏载导致移载过程中倾覆跌落。具体地，筒段移载装置还包含摄像头与控制器；所述摄像头、第一伺服电机减速机、第二伺服电机、第三伺服电机、爪部伺服电机14均连接至控制器。

优选地，所述控制器包含以下模块：抓取模块：获取抓取指令，令末端夹持部件5运动至设定的第一位置，令执行夹爪12抓取筒段上的工装环；放料模块：令末端夹持部件5运动至设定的第二位置，令执行夹爪12放开筒段上的工装环。所述控制器还包含以下模块：工装环位置获取模块：根据来自摄像头的影像信息，判断工装环实际位置信息；位置校准模块：根据工装环实际位置信息与第一位置对应设定值，生成校准指令；防跌模块：根据来自安装在气爪上的第一传感器的第一监测信号，生成合拢判断信号；防撞模块：根据来自安装在执行夹爪12上的第一传感器的第二监测信号，生成撞击预紧信号；防偏载调整模块：根据力传感器17获取的重力值信息，生成夹爪位置调整指令。

本发明还提供了一种筒段移载方法，包含以下步骤：抓取步骤：获取抓取指令，令末端夹持部件5运动至设定的第一位置，令执行夹爪12抓取筒段上的工装环；放料步骤：令末端夹持部件5运动至设定的第二位置，令执行夹爪12放开筒段上的工装环。优选地，筒段移载方法还包含以下步骤：工装环位置获取步骤：根据来自摄像头的影像信息，判断工装环实际位置信息；位置校准步骤：根据工装环实际位置信息与第一位置对应设定值，生成校准指令；防跌步骤：根据来自安装在气爪上的第一传感器的第一监测信号，生成合拢判断信号；防撞步骤：根据来自安装在执行夹爪12上的第一传感器的第二监测信号，生成撞击预紧信号；防偏载调整步骤：根据力传感器17获取的重力值信息，生成夹爪位置调整指令。

筒段移载方法的优选实施方式：在轨输送平台运输筒段至测试工位，在指定位置精确停止后，触发工位到位信号。按下自动运行按钮，筒段移载装置通过设定的程序，x、y、z三轴移动到位，执行气爪打开，滑枕主体6下降，套入筒段上的工装环，执行气爪收拢，滑枕主体6上升，抓取筒段上的工装环；x、y、z三轴移动至测试设备，执行气爪打开，滑枕主体6上升，移动至零位，移载完毕。从测试设备移载回在轨输送平台只需重复上述步骤即可实现。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。