一种多工位脚垫智能抓取安装装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种多工位脚垫智能抓取安装装置，该装置包括脚垫送料机构、三工位脚垫抓取夹具和机械手，脚垫送料机构包括环形振动送料台、直线传输导轨、定位支撑结构、锁止结构和光电传感器，直线传输导轨与环形振动送料台相连，定位支撑结构设于直线传输导轨末端的正下方，锁止结构设于直线传输导轨末端的正上方，光电传感器设于输送至直线传输导轨末端的脚垫的旁侧；三工位脚垫抓取夹具包括机械手连接件、星型零件和三个转向抓取单元，三工位脚垫抓取夹具通过机械手连接件与所述机械手相连，三个转向抓取单元安装在星型零件上，并沿圆周均匀分布。本发明实现了空调压缩机脚垫安装工序的自动化、智能化，具有生产效率高、生产成本低等优点。
【专利说明】
一种多工位脚垫智能抓取安装装置
技术领域
[OO01 ]本发明属于空调外机自动化智能制造领域，更具体地，涉及一种多工位脚垫智能抓取安装装置。
【背景技术】
[0002]在工业4.0智能制造的大背景下，智能工厂是实现智能制造的精髓，精益生产是智能制造的基石，工业机器人是最佳的助手，实现生产线的基本自动化能很大程度上提高生产效率，降低生产成本。结合工业机器人和根据特定功能设计的专用末端执行器(包括夹具、焊接头、螺钉旋紧装置等)，实现空调生产过程中大量重复动作的自动化、智能化，能够迅速提高人均生产效率，提高生产线的无人化、安全化。
[0003]空调外机压缩机是空调外机的最主要部件，安装在空调外机底板上时，要保证压缩机工作的震动减少到最小，增加使用寿命，需要在底板上安装三个橡胶脚垫。在传统的空调外机生产线中，需要工人手动安装脚垫，由于空调外机的重量较大，难以在各个工位之间实现转移，要花费较大的人力物力来实现各个装配过程。采用一条自动化生产线可以避免这些问题，空调外机的主体部分在自动运行传输的导轨上不断向前传输，通过锁止装置使外机主体在各个工位处停留，通过工业机器人来完成各种重复的动作。
[0004]工业机器人要实现各种动作，需要有能完成各种功能的末端执行器与其配合，尤其是在安装空调脚垫时，急需设计一种脚垫智能抓取与安装装置，以执行脚垫的抓取与安装，实现脚垫送料、抓取、转运、安装的自动化。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多工位脚垫智能抓取安装装置，其中结合空调自动化生产线的自身特点，相应设计了适用于空调外机脚垫装配的多工位脚垫智能抓取安装装置，并对其关键组件如脚垫送料机构和三工位脚垫抓取夹具的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效解决传统空调外机生产线生产效率低、生产成本高等缺点，实现空调外机智能化生产过程中空调压缩机脚垫安装工序的自动化、智能化。
[0006]为实现上述目的，本发明提出了一种多工位脚垫智能抓取安装装置，该装置包括脚垫送料机构、三工位脚垫抓取夹具和机械手，其中:
[0007]所述脚垫送料机构包括环形振动送料台、直线传输导轨、定位支撑结构、锁止结构和光电传感器，所述直线传输导轨与所述环形振动送料台相连，以将送料台中的脚垫输送至其末端，所述定位支撑结构设于所述直线传输导轨末端的正下方，用于对输送至直线传输导轨末端的脚垫起支撑定位作用，所述锁止结构设于所述直线传输导轨末端的正上方，用于对下一个输送至直线传输导轨末端的脚垫起锁紧定位作用，所述光电传感器设于输送至直线传输导轨末端的脚垫的旁侧，用于检测脚垫是否输送到指定位置；
[0008]所述三工位脚垫抓取夹具包括机械手连接件、星型零件和三个转向抓取单元，所述三工位脚垫抓取夹具通过机械手连接件与所述机械手相连，所述三个转向抓取单元安装在所述星型零件上，并沿圆周均匀分布，该转向抓取单元包括气动卡爪和转向片，所述转向片水平安装在星型零件上，所述气动卡爪竖直安装在所述转向片上。
[0009]作为进一步优选的，所述环形振动送料台设在固定架上，其为圆环形结构，其内部设有螺旋导向面，以供脚垫的送出。
[0010]作为进一步优选的，所述定位支撑结构包括支撑杆件和气缸，该支撑杆件在所述气缸的驱动下作升降运动，其设计成两段结构，其中上段为直径小于脚垫内直径的支撑杆，下段为直径大于脚垫内直径的支撑柱，所述气缸安装在固定架上。
[0011 ]作为进一步优选的，所述锁止结构包括驱动气缸和两根间距小于脚垫外直径的锁止杆，所述两根锁止杆与所述驱动气缸相连，并在驱动气缸的驱动下作升降运动，所述驱动气缸安装在固定架上。
[0012]作为进一步优选的，所述光电传感器包括安装在脚垫两侧的发射端和接收端，所述发射端用于发出红外光或可见光，所述接收端用于接收所述发射端发出的光信号。
[0013]作为进一步优选的，所述气动卡爪包括气体驱动装置和卡爪，气体驱动装置的上端与转向片相连，下端与卡爪相连，所述卡爪为两爪结构，两个爪内面呈圆柱凹面状，其半径与脚垫的外径相同，并且高度大于脚垫的高度，卡爪的底部设有环状凸起，以卡在脚垫的外圈凹槽中，从而防止其掉落。
[0014]作为进一步优选的，所述机械手连接件包括法兰盘和连接体，其通过法兰盘与机械手螺纹连接，并通过连接体与星型零件相连。
[0015]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点:
[0016]1.本发明提供的一种多工位脚垫智能抓取安装装置，其中三工位脚垫抓取夹具作为末端执行器与工业机器人配合，并辅助脚垫自动供料装置，实现脚垫的送料、抓取、转运、安装的自动化，解决了传统空调外机生产线生产效率低、生产成本高等问题，实现了空调外机智能化生产过程中空调压缩机脚垫安装工序的自动化、智能化，三工位脚垫抓取夹具的三个气动卡爪独立抓取、安装，实现了多工位的一步实现，减少了生产线上的工作人员，提高生产效率，降低生产成本。
[0017]2.本发明的脚垫送料机构包括环形振动送料台、直线传输导轨、定位支撑结构、锁止结构和光电传感器，通过本发明的环形振动送料台和直线传输导轨可自动将待安装的脚垫输送至指定位置，通过本发明的定位支撑结构可实现待抓取脚垫的有效支撑与定位，通过本发明的锁止结构可实现脚垫的有效锁止与定位，通过本发明的光电传感器可精确检测脚垫是否输送到指定位置。
[0018]3.本发明的三工位脚垫抓取夹具设有三个转向抓取单元，每个转向抓取单元中的卡爪为两爪结构，两爪内面设计成圆柱凹面状，其半径与脚垫外径相同，高度大于脚垫高度，且其底部设计有环状凸起，通过该结构的卡爪可有效抓取待安装的脚垫，通过环状凸起可将卡爪卡在脚垫的外圈凹槽中，以防止脚垫掉落。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例的多工位脚垫智能抓取安装装置的装配图；
[0020]图2A是本发明实施例的脚垫送料机构的装配图；
[0021 ]图2B是本发明实施例的脚垫送料机构的结构示意图；
[0022]图2C是本发明实施例的脚垫的结构示意图；
[0023]图2D是本发明实施例的脚垫定位平板安装示意图；
[0024]图2E是本发明实施例的定位支撑结构的结构示意图；
[0025]图2F是本发明实施例的锁止结构的结构示意图；
[0026]图2G是本发明实施例的光电传感器的结构示意图；
[0027]图3A是本发明实施例的三工位脚垫抓取夹具的立体图；
[0028]图3B是本发明实施例的转向片与气动卡爪的装配图；
[0029]图3C是本发明实施例的转向片与星型零件的装配图；
[0030]图3D是本发明实施例的机械手连接件的结构示意图；
[0031 ]图3E是本发明实施例的气动卡爪的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0033]如图1所示，本发明实施例提供的一种多工位脚垫智能抓取安装装置，该装置主要包括脚垫送料机构100、三工位脚垫抓取夹具200和机械手300，其中，脚垫送料机构100为一独立的供料装置，其用于按一定的线路将脚垫输送至指定位置，其与所述机械手300分别安装在空调生产流水线的两侧，所述三工位脚垫抓取夹具200用于抓取由脚垫送料机构100输送至指定位置的脚垫，其安装于机械手300上，该机械手300通过预先编程控制三工位脚垫抓取夹具200的运动，其跨过生产流水线通过三工位脚垫抓取夹具抓取脚垫，然后将脚垫安装在流水线上的停留的空调外机底板上。以此方式，通过各个部件的相互配合，实现了多工位脚垫的智能抓取与安装，具有结构简单，操作方便等优点，能够有效提高生产效率，节约生产成本。
[0034]如图2A所示，脚垫送料机构100包括环形振动送料台110、直线传输导轨120、定位支撑结构130、锁止结构140和光电传感器150，上述这些部件均设置在固定架上，所述直线传输导轨120与所述环形振动送料台110相连，以将送料台中的脚垫输送至其末端;所述定位支撑结构130设于所述直线传输导轨120末端的正下方，用于对输送至直线传输导轨末端的脚垫起支撑定位作用，处于该位置的脚垫等待安装于机械手末端的夹具抓取;所述锁止结构140设于所述直线传输导轨120末端的正上方，用于对下一个输送至直线传输导轨末端的脚垫起锁紧定位作用，所述光电传感器150设于输送至直线传输导轨末端的脚垫的旁侧，用于检测脚垫是否输送到指定位置。其中，脚垫的结构如图2C所示，其整体为中空的圆柱环形结构，圆柱环形结构的外表面设有外凹槽，其由弹性塑胶材料制成。
[0035]如图2B所示，环形振动送料台110为圆环形结构，其内部设有螺旋导向面，以供脚垫的送出，其设在固定架上。当环形振动送料台110的螺旋导向面内具有足够多的脚垫时，环形振动送料台不断进行震动，将脚垫按照一定的朝向送入直线导轨进行传输。所述直线传输导轨120安装在环形振动送料台的末端，其为水平、封闭的矩形通道，以约束脚垫的直线运动。如图2D所示，在直线传输导轨120的末端，通过固定支架134支撑起脚垫定位平板135，脚垫定位平板上设计有与定位支撑结构130位置对应的凹槽形状，使脚垫准确定位在定位支撑结构130的正上方。
[0036]如图2E所示，定位支撑结构130包括支撑杆件和气缸133，所述气缸133安装在固定架上，所述支撑杆件在所述气缸133的驱动下作升降运动，其设计成两段结构，其中上段为直径小于脚垫内直径的支撑杆131，下段为直径大于脚垫内直径的支撑柱132，由此，通过支撑杆131可插入脚垫的内部，并且通过支撑柱132与脚垫底部的接触可实现对脚垫的支撑，进而在气缸133的带动下，可实现脚垫的上下运动。
[0037]如图2F所示，锁止结构140包括驱动气缸141和两根间距小于脚垫外直径的锁止杆142，所述驱动气缸141通过支撑架安装在固定架上，所述两根锁止杆142与所述驱动气缸141相连，并在驱动气缸141的驱动下作升降运动，两根锁止杆142之间的间距设计成小于脚垫外直径时，由此，通过驱动气缸141的运动，带动两根锁止杆142运动，进而使两根锁止杆142将脚垫外直径卡住，不让其继续向前运动，以实现脚垫的锁止定位。
[0038]如图2G所示，光电传感器150包括安装在脚垫两侧的发射端151和接收端152，其中发射端151用于发出红外光或可见光，在无阻挡的情况下，接收端152可以接收到发射端151发出的光信号，当脚垫传输到发射端和接收端的中间位置准备就绪时，接收端152的光信号被遮挡，光电开关便动作，输出一个开关控制信号，接通负载电流，完成一次控制动作。
[0039]如图3A-3C所示，三工位脚垫抓取夹具200包括机械手连接件240、星型零件230和三个转向抓取单元，所述三工位脚垫抓取夹具200通过机械手连接件240与所述机械手300相连，所述三个转向抓取单元安装在所述星型零件230上，并沿圆周均匀分布(互成120°)，每个转向抓取单元均包括气动卡爪210和转向片220，即气动卡爪210和转向片220的数目均为三个，三个气动卡爪210互成1200排布，三个转向片220互成120°排布，角度保持不变。所述转向片220水平安装在星型零件230上，并通过螺纹连接，所述气动卡爪210可提供一定的抓取力，其竖直安装在所述转向片220上，并通过螺纹连接。
[0040]如图3D所示，机械手连接件240包括彼此相连的法兰盘和连接体，其中，法兰盘与机械手螺纹连接，连接体与星型零件230相连，以此将三工位脚垫抓取夹具200安装在机械手上，以通过机械手带动脚垫抓取夹具200的进行空间运动，结合空调底板的随行工装板，实现三个不同工位脚垫的抓取和安装。
[0041]如图3E所示，气动卡爪210包括气体驱动装置211和卡爪212，气体驱动装置211的上端与转向片220相连，下端与卡爪212相连。具体的，每个卡爪212通过单独的气路控制，能够单独工作(包括抓取、安装)，卡爪212为两爪结构，两个爪内面呈圆柱凹面状，其半径与脚垫的外径相同，并且高度大于脚垫的高度，卡爪的底部设有环状凸起，以卡在脚垫的外圈凹槽中，从而防止其掉落。气体驱动装置211通过气路控制，驱动卡爪212的两爪作相向运动，夹紧脚垫，或者作相离运动松开脚垫。
[0042]下面对本发明的多工位脚垫智能抓取安装装置的具体使用过程进行详细描述。
[0043]首先，将脚垫放入环形振动送料台中，然后经震动使脚垫按照一定的朝向送入直线导轨，以传输至直线传输导轨的末端，此时设于直线传输导轨末端的定位支撑结构的支撑杆件在气缸驱动下作升降运动，对被输送到直线导轨末端的当前脚垫起支撑定位作用，以将当前脚垫竖直的支撑在机器人预订的抓取位置，当前脚垫等待安装于机械手末端的夹具进行抓取，而设于直线传输导轨末端的锁止结构140则对下一个被输送到直线导轨末端的脚垫起锁止定位作用，以避免下一个脚垫影响当前脚垫的抓取;然后，机械手通过预先编程控制其末端的脚垫抓取夹具进行空间运动(平移和旋转)，实现不同工位的转换，抓取被输送到直线导轨末端的当前脚垫，抓取脚垫之后，将脚垫运输至流水线上停留的空调外机底板处，并将脚垫安装在空调外机底板上，以此，实现脚垫的抓取和安装。
[0044]在整个抓取与安装过程中，接收端152在无脚垫阻挡的情况下可以接收到发射端151发出的光信号，当脚垫传输到发射端和接收端的中间位置准备就绪时，接收端152的光信号被遮挡，光电开关动作，输出一个开关控制信号，接通负载电流，定位支撑结构向上移动，顶起脚垫到预定位置，等待夹具抓取，同时控制锁止结构140则向下移动，锁止下一个脚垫到来；当定位支撑结构130上的脚垫被夹具200抓取后，光电传感器150信号未被脚垫遮挡，光电开关再次动作，输出一个开关控制信号，控制定位支撑结构130向下移动，同时滑动锁止结构140向上移动，下一个脚垫从直线导轨120中传输到预定位置，继续等待夹具抓取。
[0045]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种多工位脚垫智能抓取安装装置，其特征在于，该装置包括脚垫送料机构(100)、三工位脚垫抓取夹具(200)和机械手(300)，其中: 所述脚垫送料机构(100)包括环形振动送料台(110)、直线传输导轨(120)、定位支撑结构(130)、锁止结构(140)和光电传感器(150)，所述直线传输导轨(120)与所述环形振动送料台(110)相连，以将送料台中的脚垫输送至其末端，所述定位支撑结构(130)设于所述直线传输导轨(120)末端的正下方，用于对输送至直线传输导轨末端的当前脚垫起支撑定位作用，所述锁止结构(140)设于所述直线传输导轨(120)末端的正上方，用于对下一个输送至直线传输导轨末端的脚垫起锁紧定位作用，所述光电传感器(150)设于输送至直线传输导轨末端的当前脚垫的旁侧，用于检测脚垫是否输送到指定位置； 所述三工位脚垫抓取夹具(200)包括机械手连接件(240)、星型零件(230)和三个转向抓取单元，所述三工位脚垫抓取夹具(200)通过机械手连接件(240)与所述机械手(300)相连，所述三个转向抓取单元安装在所述星型零件(230)上，并沿圆周均匀分布，该转向抓取单元包括气动卡爪(210)和转向片(220)，所述转向片(220)水平安装在星型零件(230)上，所述气动卡爪(210)竖直安装在所述转向片(220)上。2.如权利要求1所述的多工位脚垫智能抓取安装装置，其特征在于，所述环形振动送料台(110)设在固定架上，其为圆环形结构，其内部设有螺旋导向面，以供脚垫的送出。3.如权利要求1或2所述的多工位脚垫智能抓取安装装置，其特征在于，所述定位支撑结构(130)包括支撑杆件和气缸(133)，该支撑杆件在所述气缸(133)的驱动下作升降运动，其设计成两段结构，其中上段为直径小于脚垫内直径的支撑杆(131)，下段为直径大于脚垫内直径的支撑柱(132)，所述气缸(133)安装在固定架上。4.如权利要求3所述的多工位脚垫智能抓取安装装置，其特征在于，所述锁止结构(140)包括驱动气缸(141)和两根间距小于脚垫外直径的锁止杆(142)，所述两根锁止杆(142)与所述驱动气缸(141)相连，并在驱动气缸(141)的驱动下作升降运动，所述驱动气缸(141)安装在固定架上。5.如权利要求4所述的多工位脚垫智能抓取安装装置，其特征在于，所述光电传感器(150)包括安装在脚垫两侧的发射端(151)和接收端(152)，其中，所述发射端(151)用于发出红外光或可见光，所述接收端(152)用于接收所述发射端(151)发出的光信号。6.如权利要求5所述的多工位脚垫智能抓取安装装置，其特征在于，所述气动卡爪(210)包括气体驱动装置(211)和卡爪(212)，气体驱动装置(211)的上端与转向片(220)相连，下端与卡爪(212)相连，所述卡爪(212)为两爪结构，两个爪内面呈圆柱凹面状，其半径与脚垫的外径相同，并且高度大于脚垫的高度，卡爪的底部设有环状凸起，以卡在脚垫的外圈凹槽中，从而防止其掉落。7.如权利要求6所述的多工位脚垫智能抓取安装装置，其特征在于，所述机械手连接件(240)包括法兰盘和连接体，其通过法兰盘与机械手螺纹连接，并通过连接体与星型零件(230)相连。
【文档编号】B23P19/00GK105880967SQ201610318820
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】许剑锋, 卓弘阳, 杨浩, 刘攀, 孙权权, 吴忠鼎, 臧艺凯
【申请人】华中科技大学, 美的集团武汉制冷设备有限公司