瓷砖铺贴机器人振动加载系统的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种瓷砖铺贴机器人振动加载系统。

背景技术：

为了获得良好的家装效果，瓷砖的铺贴工艺必须严格保证，在瓷砖铺贴过程中消除空鼓是非常重要的一步，空鼓会导致瓷砖和地面接触不充分，导致失去支撑力、起拱、破裂、脱落等，严重影响铺贴质量。施工现场最常使用的消除空鼓方式是通过木槌敲击铺贴瓷砖表面，依靠工人师傅的经验和手感不断调节木槌敲击位置和力度，逐步排除瓷砖与水泥之间的空气泡以消除空鼓现象。这种方式对工人师傅的技能要求较高，需要长期的训练和时间，而且工作效率很低。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明提供一种瓷砖铺贴机器人振动加载系统，该瓷砖铺贴机器人振动加载系统包括：

基板，所述基板具有与所述瓷砖铺贴机器人的机械臂的末端相连的法兰；

振动加载单元，多个所述振动加载单元均布安装于所述基板；

其中，所述振动加载单元包括激振力幅值调控气缸和激振力加载元件；

所述激振力幅值调控气缸安装于所述基板并且所述激振力幅值调控气缸具有输出轴，所述激振力加载元件安装于所述输出轴，并且所述激振力加载元件具有随所述输出轴沿所述基板的法线方向往复移动以改变所述激振力加载元件与瓷砖之间的压力幅值的自由度。

可选地，所述振动加载单元还包括气动调节系统；

所述气动调节系统与所述激振力幅值调控气缸相连以调节所述输出轴的伸出量。

可选地，所述气动调节系统包括：

气动调节阀，所述气动调节阀安装于气源和所述激振力幅值调控气缸之间以调节所述激振力幅值调控气缸内的压力；

气动转换开关，所述气动转换开关安装于所述气源和所述激振力幅值调控气缸之间并且切换改变所述激振力幅值调控气缸内的压力以改变所述输出轴的移动方向。

可选地，所述激振力幅值调控气缸和所述激振力加载元件之间设置有第一弹性垫。

可选地，所述激振力加载元件的朝向所述瓷砖的一端具有第二弹性垫。

可选地，所述第二弹性垫的表面具有低摩擦系数层。

可选地，还包括抓取系统；

多个所述抓取系统均布安装于所述基板的背离所述机械臂的一面。

可选地，所述抓取系统包括：

吸盘气缸，所述吸盘气缸安装于所述基板，并且所述吸盘气缸具有吸盘安装轴；

吸盘，所述吸盘安装于所述吸盘安装轴的末端，并可随所述吸盘安装轴沿轴向往复移动；和

吸盘调节单元，所述吸盘调节单元与所述吸盘气缸相连，并且所述吸盘调节单元调节所述吸盘气缸内的压力以改变所述吸盘安装轴的伸出长度。

可选地，所述吸盘调节单元包括：

吸盘调节阀，所述吸盘调节阀安装于气源和所述吸盘气缸之间以调节所述吸盘气缸内的压力；

吸盘转换开关，所述吸盘转换开关安装于所述气源和所述吸盘气缸之间并且切换改变所述吸盘安装轴两侧的压力以改变所述吸盘安装轴的移动方向。

可选地，所述抓取系统包括：

安装座，所述安装座固定于所述基板的朝向所述瓷砖的一侧；

吸盘，所述吸盘通过螺杆安装于所述安装座；

调节螺母，所述调节螺母安装于所述螺杆并调节所述吸盘和所述安装座之间的距离。

由以上技术方案可知，本发明的瓷砖铺贴机器人振动加载系统的激振力加载元件对瓷砖施加激振力，并调控激振力的频率，激振力幅值调控气缸调节激振力加载元件所施加的激振力的幅值，实时调控调节瓷砖所受到的激振力，保证瓷砖与水泥之间没有缝隙。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1和图2为本发明实施例的瓷砖铺贴机器人振动加载系统示意图。

图3为本发明实施例的瓷砖铺贴机器人振动加载系统安装于机器人示意图。

图4为本发明实施例的振动加载单元示意图。

图5为本发明实施例的气动调节系统示意图。

图6为本发明实施例的抓取系统示意图。

图7为本发明实施例的吸盘调节单元示意图。

图8为本发明第二实施例的抓取系统示意图。

其中：1基板

11法兰、12通孔

2机器人

21机械臂

3抓取系统

31吸盘气缸、32吸盘调节单元

321吸盘调节阀、322吸盘转换开关、323吸盘过滤器、324吸盘溢流阀

33吸盘、34连接件、35安装座、36螺杆、37调节螺母

4振动加载单元

41激振力幅值调控气缸、42激振力加载元件、421安装板

43气动调节系统

431气动调节阀、432气动转换开关、433气动过滤器、434气动溢流阀

5第一弹性垫

6第二弹性垫

61低摩擦系数层

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

为了解决现有技术中对的技术问题，如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种瓷砖铺贴机器人振动加载系统，如图3所示，该瓷砖铺贴机器人振动加载系统安装于瓷砖铺贴机器人2的机械臂21的末端，具体该瓷砖铺贴机器人振动加载系统包括：基板1、抓取系统3和振动加载单元4。

基板1具有与瓷砖铺贴机器人2的机械臂21的末端相连的法兰11，基板1通过该法兰11安装于机械臂11，优选地，法兰11位于基板1的中心位置，保证在机械臂21带动基板1移动时尽量保持基板1的水平。

抓取系统3用于抓取瓷砖，多个抓取系统3均布安装于基板1的背离机械臂21的一面的边缘，使用时多个抓取系统3协同作业能够保证抓取的强度，防止基板1移动时瓷砖掉落，并且抓取系统3位于基板1的边缘位置，使得抓取系统3抓取瓷砖时尽可能抓取瓷砖的边缘，防止抓取时瓷砖倾覆。

振动加载单元4用于瓷砖铺设时对瓷砖施加振动力，使得瓷砖与水泥紧固贴合，多个振动加载单元4均布安装于基板1，并且在铺设瓷砖时多个振动加载单元4协同工作，防止瓷砖局部受力不均匀，导致瓷砖与水泥之间存在空隙。

如图4所示，振动加载单元4包括激振力幅值调控气缸41和激振力加载元件42。

激振力加载元件42对瓷砖施加激振力，并且其可调控激振力的频率；激振力幅值调控气缸41安装于基板1并且激振力幅值调控气缸41具有输出轴，激振力加载元件42安装于该输出轴，并且激振力加载元件42具有随输出轴沿基板1的法线方向往复移动以改变激振力加载元件42与瓷砖之间的压力幅值的自由度。

使用时，抓取系统3用于抓取瓷砖，并将瓷砖放置于待铺设位置，振动加载单元4的激振力加载元件42对瓷砖施加激振力，并且激振力加载元件42可调控激振力的频率，而激振力加载元件42安装于激振力幅值调控气缸41的输出轴，并且该输出轴可以带动激振力加载元件42往复移动，通过该往复移动实现调节激振力加载元件42所施加的激振力的幅值，实时调控调节瓷砖所受到的激振力，保证瓷砖与水泥之间没有缝隙。

本发明的瓷砖铺贴机器人振动加载系统的激振力加载元件42对瓷砖施加激振力，并调控激振力的频率，激振力幅值调控气缸41调节激振力加载元件42所施加的激振力的幅值，实时调控调节瓷砖所受到的激振力，保证瓷砖与水泥之间没有缝隙。

在可选示例中，该激振力加载元件42包括振动电机，该振动电机可以通过安装板421安装于激振力幅值调控气缸41的输出轴，振动电机用于产生一定频率的激振力，考虑到瓷砖空鼓消除的工艺要求，频率调控范围一般选择在十几赫兹到上百赫兹，具体振动电机的内部结构是通过现有技术可以实现的，此处不再赘述。

该振动加载单元4还可以包括气动调节系统43；该气动调节系统43与激振力幅值调控气缸41相连以调节该激振力幅值调控气缸4的1输出轴的伸出量，该激振力加载元件42安装于输出轴，通过输出轴的伸缩改变激振力的幅值，而气动调节系统43改变输出轴的伸出量，进而调控激振力的幅值，使得激振力的幅值可以按照预设规律变化。

在具体示例中，如图5所示，气动调节系统43可以包括气动调节阀431和气动转换开关432。

气动调节阀431安装于气源7和激振力幅值调控气缸41之间以调节激振力幅值调控气缸41内的压力，进而改变输出轴的伸出量，实现激振力幅值的调节，具体该气动调节阀431可以是比例减压阀。

气动转换开关432安装于气源7和激振力幅值调控气缸41之间并且切换改变激振力幅值调控气缸41内的输出轴两侧的压力以改变输出轴的移动方向。该气动转换开关432可以是换向阀，具体可以是2位5通换向阀。

上述的气动调节阀431调节激振力幅值调控气缸41内的压力，进而改变输出轴的伸出量，而气动转换开关432改变激振力幅值调控气缸41内输出轴两侧的压力以改变输出轴的移动方向，通过气动调节阀431和气动转换开关432的配合实现对输出轴的伸出量的控制。

当然，该气源7的出气口可以设置气动过滤器433，实现对整个管路中气体的过滤。

可选地，在气源7和激振力幅值调控气缸41之间的管线设置气动溢流阀434，保证该气动调节系统43使用时的安全性。

在可选示例中，激振力幅值调控气缸41和激振力加载元件42之间设置有第一弹性垫5；激振力加载元件42的朝向瓷砖的一端具有第二弹性垫6；第二弹性垫6的表面具有低摩擦系数层61，该低摩擦系数层61的摩擦系数小于0.1。第一弹性垫5和第二弹性垫6的材质可以是橡胶。

振动电机工作时会产生激振力，为了能够充分利用激振力对瓷砖进行整平以消除空鼓，该激振力应能够尽可能多地传递到瓷砖表面，而不是传递到激振力幅值调控气缸41和基板1上，否则长期工作会对整个系统造成损坏，降低系统可靠性，因此通过设置第一橡胶垫5和第二橡胶垫6以及调控两个橡胶垫的柔软度比例，可以确保振动电机产生的激振力可以向下传递到瓷砖表面，而不会向上传递到激振力幅值调控气缸41和基板1上。另外，在振动加载过程中仅希望激振力垂直作用于瓷砖表面，而不希望有切向作用力，这会导致瓷砖的水平位置发生偏移，从而影响瓷砖铺贴的精度，而在第二弹性垫6的表面设置低摩擦系数层61从而可以有效减小作用于瓷砖表面的切向力。

在一个示例中，如图6所示，抓取系统3可以包括：

吸盘气缸31，吸盘气缸31安装于基板1，并且吸盘气缸31具有吸盘安装轴，吸盘安装轴可沿轴向往复移动；

吸盘33，吸盘33安装于吸盘安装轴的末端，并可随吸盘安装轴沿轴向往复移动，吸盘33用于抓取瓷砖；和

吸盘调节单元32，吸盘调节单元32与吸盘气缸31相连，并且吸盘调节单元32调节吸盘气缸31内的压力以改变吸盘安装轴的伸出长度。

该吸盘调节单元32调节吸盘气缸31内的压力以调节吸盘安装轴的伸出长度，调节吸盘33与基板1之间的距离，进而实现对货品与基板1的距离的调整，实现货品的平整度调整。

具体吸盘33可以设置有螺杆，螺杆和吸盘气缸31的吸盘安装轴通过连接件34相连，该连接件34可以是内带螺纹的套筒。

更进一步地，如图7所示，吸盘调节单元32可以包括：

吸盘调节阀321，吸盘调节阀321安装于气源7和吸盘气缸31之间以调节吸盘气缸31内的压力，该吸盘调节阀321可以是比例阀，可以调节吸盘安装轴两侧的压力比；

吸盘转换开关322，吸盘转换开关322安装于气源7和吸盘气缸31之间并且切换改变吸盘安装轴两侧的压力以改变吸盘安装轴的移动方向，该吸盘转换开关322可以是换向阀，改变气体的方向，进而实现改变吸盘安装轴两侧的压力，并且吸盘调节阀321位于吸盘转换开关322与吸盘气缸31单侧的连接管路上。

当然，该气源7的出气口可以设置吸盘过滤器323，实现对整个管路中气体的过滤。

可选地，在气源7和吸盘气缸31之间的管线设置吸盘溢流阀324，保证该吸盘调节单元32使用时的安全性。

在另一个示例中，如图8所示，抓取系统3包括：

安装座35，安装座35固定于基板1的朝向瓷砖的一侧，该安装座35可以开设有螺纹孔；

吸盘33，吸盘33通过螺杆36安装于安装座34的螺纹孔；

调节螺母37，调节螺母37安装于螺杆36并调节吸盘33和安装座35之间的距离。

该抓取系统3的吸盘33用于抓取瓷砖，当使用时，通过调节螺母37与螺杆36之间的相对运动调节吸盘33与基板1之间的距离，进而调节所有抓取系统3，使得所有吸盘33等高，保证抓取系统3抓取的瓷砖水平。

该基板1的安装抓取系统3的安装座35的位置，相应开设有允许螺杆36通过的通孔12，该通孔12避让出螺杆36的往复移动空间，实现对吸盘33位置的调节。

在一个具体示例中，四个振动加载单元4均布安装于基板1，四个抓取系统3均布安装于基板1，并且每个振动加载单元4均位于两个相邻的抓取系统3之间的中间位置。

该瓷砖铺贴机器人振动加载系统使用时，抓取系统3抓取瓷砖并放置于待铺设位置，当开始对瓷砖施加正压力的时候，2位5通换向阀的电磁铁上电，气源7中的气体进入激振力幅值调控气缸41并推动输出轴带动激振力加载元件42朝向瓷砖的方向运动；当激振力加载元件42接触到瓷砖表面时，比例减压阀开始调压工作，通过输入不同幅值的模拟量信号，控制输出的气压大小，气压大小与输入电压信号成正比，不同气压下激振力幅值调控气缸41对输出轴的推力不同，因此通过调节输入模拟量信号便可实现对加载正压力幅值进行调节；当完成瓷砖铺贴后，激振力加载元件42需要退回，首先通过比例减压阀降低压力，然后将2位5通换向阀的电磁铁下电，实现气压换向，激振力幅值调控气缸41的输出轴两侧气压发生转换，推动输出轴退回，完成振动加载。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，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，各实施方式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。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。