述板料分层步骤中，激振器14与金属板材31构成一个单自由度系统，通过激振器14产生的激励频率与金属板材31的固有频率相同，而使金属板材31产生共振实现的，一旦机器人错误地一次性吸取多个金属板材31 (或者没有吸取到金属板材31)，金属板材31的自振频率就会发生变化，电机的输出扭矩就会产生变化，数控系统将能根据这种变化，即刻判断金属板材31吸取错误，并发出错误报警，避免批量废品是安全事故的发生。也即，上述通过共振激励的方法对既能板料进行有效分层，还能够对板料抓取过程出现的“多抓”或者“漏抓”等问题，进行监控和报警。
[0100]第三步，板料抓取:机械手将第二步中与下层金属板材31实现分离的待抓取金属板材31，移动并放置在抓取区33，如图10所示。后真空吸盘15停止工作，电磁铁13通电，将待抓取金属板材31进行抓取。
[0101]第四步，板料定位:机械手将第三步中已经抓取的金属板材31的一条待定位侧边，如图12所示的X向待定位侧边311，移送至定位装置2处，并使X向待定位侧边311与其中至少两个定位装置2的手指22相触碰，且X向待定位侧边311与每个手指22的触碰力均在设定的偏差范围内。
[0102]在进行板料定位折弯时，板料与模具刃口间的平行度误差时常存在，对加工精度影响很大，因此对这种平行度误差的自动化检测和调整意义重大。
[0103]如图11所示，金属板材31的待定位侧边与下模44的刃口间存在平行度误差值，即为图11中的角度a。
[0104]当取料手爪I抓取金属板材31进行定位时，金属板材31的待定位侧边仅能与一个定位装置2的手指相触碰，此时只有与待定位侧边相触碰的定位装置2的压电传感器21产生触碰信号，并将触碰信号和检测的触碰力传递给数控系统，数控系统将接收的触碰信号和触碰力与设定的平行度误差进行比较、判定后，将指令机械手对金属板材31的位置和姿态进行实时调整，直至金属板材31的待定位侧边与其中至少两个定位装置2的手指22相触碰，且触碰力均在设定的偏差范围内，平行度误差则调整完毕。
[0105]板料定位完成后，数控系统将自动记录已定位完成的坐标位置，并将该坐标位置作为下一块待定位金属板材31的初定位坐标值。从而，能够更加快速准确地实现金属板材的定位，对生产效率的提高非常明显。
[0106]第五步，翻转、定位步骤:当已经抓取的金属板材31至少有两个侧边需要定位时，机械手将第四步中完成一条侧边定位的金属板材31，进行翻转，翻转后如图13所示，此时金属板材31的Y向待定位侧边312正对定位装置2，然后，按照第四步的方法再次对Y向待定位侧边312进行定位。根据折弯等需要，如果还存其他需要的定位侧边，再依次对另外需要定位的侧边，按照第四步的方法进行板料定位。
[0107]第六步，折弯过程中的板料定位与送料，工作过程如下:
[0108]如图14所示，手指22最前端与下模44的刃口中心距离水平方向为d，下模44的刃口在竖直方向为h，其中d和h是经过测量和标定过的，其尺寸偏差被控制在合理的范围内。需要在距离金属板材31距离前端侧边为e值的距离上折一道90°的弯。
[0109]金属板材31在机器人的带动下，向上移动距离h，再向右水平移动距离e+d，与此同时折弯机4上的滑块42向下运动，直至上模43上的刃口刚好压在折弯线上，如图15所不O
[0110]然后，如图16所示，滑块42继续向下运动，在上模43和下模44的共同作用下，将完成金属板材31的折弯成型。
[0111]第七步，成品摆放:机械手将第六步完成折弯成型的金属板材31，也即成品，进行整齐摆放。然后，重复第二步至第七步，完成自动化作业。
[0112]对于自动化加工生产线而言，本申请不仅仅是将各个功能模块机械地、简单地组合，更需要一个系统、科学的工作方法。否则不但不能将各个功能模块的效率最大程度发挥出来，反而会影响产品的精度、甚至引发安全事故。
[0113]为此本发明在对金属板材摆放、抓取、分层、定位、折弯等功能模块进行合理划分后，提出一个更加系统的、科学的工作方法，采用该方法，可以最大限度地减小加工过程中冗余动作，能够最大程度地发挥出生产线的工作效率，同时还能保证加工精度和安全性。科学的工作方法决定各模块位置及布局，可减小占地面积。
[0114]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种应用于自动化生产线的板材定位抓取系统，包括具有摆放区的料架、机械手和与机械手相连接的取料手爪，其特征在于:所述取料手爪包括取料架、设置于取料架边角上的若干个激振器、设置于取料架下表面上的若干个电磁铁和若干个真空吸盘；每个激振器均包括一根能沿取料架上下振动的竖向导杆，每根竖向导杆的底部均设置一个所述真空吸盘；每个激振器的固有频率均大于金属板材的固有频率；所述料架上还设置有抓取区。2.根据权利要求1所述的应用于自动化生产线的板材定位抓取系统，其特征在于??每个所述激振器均包括一个设置于竖向导杆顶部且具有两根输出轴的转子、设置于转子外周的定子和分别与转子的两根输出轴相连接的两块偏心质量块；位于取料架两侧的竖向导杆上均套装有一根弹簧。3.根据权利要求1所述的应用于自动化生产线的板材定位抓取系统，其特征在于:还包括数控系统，每个激振器均与该数控系统相连接。4.根据权利要求3所述的应用于自动化生产线的板材定位抓取系统，其特征在于:还包括至少两个定位装置和定位板材放置区，所有定位装置均相互平行地设置于定位板材放置区的前端侧边上；每个定位装置均包括一个固定设置于定位板材放置区上的压电传感器和设置于压电传感器前端的手指；每个压电传感器均与数控系统相连接。5.根据权利要求4所述的应用于自动化生产线的板材定位抓取系统，其特征在于:所述定位板材放置区为折弯机的下模。6.一种应用于自动化生产线的板材定位抓取方法，其特征在于:包括以下步骤: 第一步，抓取前准备:将金属板材整齐叠放于料架上的摆放区； 第二步，板料分层:机械手将取料手爪运行至第一步中摆放区的正上方，并向下移动，使取料手爪下方的真空吸盘压在待抓取金属板材上，真空吸盘动作、吸取待抓取金属板材，并向上提升；与此同时，位于取料手爪边角上的激振器启动，对待抓取金属板材进行激励，激振器的激励频率与金属板材的固有频率相等，待抓取金属板材在激振器的激励下，产生共振，实现与其相黏连的下层金属板材相分离； 第三步，板料抓取:机械手将第二步中与下层金属板材实现分离的待抓取金属板材，移动并放置在抓取区，后真空吸盘停止工作，电磁铁通电，将待抓取金属板材进行抓取。7.根据权利要求6所述的应用于自动化生产线的板材定位抓取方法，其特征在于:还包括第四步，板料定位:机械手将第三步中已经抓取的金属板材移送至定位装置处，并使金属板材的一条待定位侧边与其中至少两个定位装置的手指相触碰，金属板材的待定位侧边与每个手指的触碰力均在设定的偏差范围内。8.根据权利要求7所述的应用于自动化生产线的板材定位抓取方法，其特征在于:所述第四步板料定位过程中，当金属板材的待定位侧边仅与一个定位装置的手指相触碰时，与待定位侧边相触碰的定位装置的压电传感器产生触碰信号，并将触碰信号和检测的触碰力传递给数控系统，数控系统将接收的触碰信号和触碰力与设定的平行度误差进行比较、判定后，将指令机械手对金属板材的位置和姿态进行实时调整，直至金属板材的待定位侧边与其中至少两个定位装置的手指相触碰，且触碰力均在设定的偏差范围内。9.根据权利要求8所述的应用于自动化生产线的板材定位抓取方法，其特征在于:还包括第五步，翻转、定位步骤:当已经抓取的金属板材至少有两条侧边需要定位时，机械手将第四步中完成一条侧边定位的金属板材，进行翻转，依次对另外需要定位的侧边，按照第四步的方法进行定位。10.根据权利要求9所述的应用于自动化生产线的板材定位抓取方法，其特征在于:所述第四步中，板料定位完成后，数控系统将自动记录已定位完成的坐标位置，并将该坐标位置作为下一块待定位金属板材的初定位坐标值。
【专利摘要】本发明公开了一种应用于自动化生产线的板材定位抓取系统及定位抓取方法，包括料架、机械手、取料手爪、定位装置、数控系统和折弯机。取料手爪包括取料架、若干个激振器、若干个电磁铁和若干个真空吸盘；每个激振器的固有频率均大于金属板材的固有频率。采用上述结构和方法后，真空吸盘与电磁铁交替使用，既满足分层中稳定性，又满足定位和折弯过程中的精准和高效。激振器与金属板材构成一个单自由度系统，当激振器的激励频率与板材的固有频率相等时，实现金属板材的分层。上述数控系统能判断是否存在“多抓”和“漏抓”问题，还能实时“感知”金属板材与手指间的接触情况，使定位装置的定位精度更高，而且不会产生机械干涉和碰撞。
【IPC分类】B21D43/18, B21D43/00
【公开号】CN104972008
【申请号】CN201510317660
【发明人】徐丰羽, 申景金, 蒋国平
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月10日