一种多功能装配手爪及其用于装配零件的方法
【专利摘要】本发明公开了一种多功能装配手爪及其用于装配零件的方法，设有机械手连接端、两个气缸、两个吸台、U型叉、金属吸头、橡胶吸嘴等；工作时，第二吸台的橡胶吸嘴处于工作台的正上方，第一气缸向下运动带动第二吸台的下降，第二吸台下降过程中打开真空发生器，橡胶吸嘴吸取底座并将其移动至指定位置；第一吸台上的两组金属吸头通过对应的第一、第二气通道吸取两组不同直径尺寸的环形薄片；完成环形薄片的取放后，利用U型叉对待抓取的旋紧块完成抓取，并带动压紧条压紧旋紧块，将旋紧块放至指定装配位后，松开压紧条并利用U型叉对旋紧块进行拧紧，拧紧到预定扭矩后停止动作，从而完成装配动作。本发明拆卸方便、便于清洁，实用性较强。
【专利说明】一种多功能装配手爪及其用于装配零件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对不同特殊零件的取、放、拧等的抓取装配装置，尤其涉及一种多功能装配手爪及其用于装配零件的方法。
【背景技术】
[0002]工程中为适合不同的任务，设计开发不同的机械手手爪，如简单的平行、V型手爪、复杂的多指灵巧手爪等。其中，平行、V型手爪适用于外轮廓规则零件的夹持任务，且只能进行一种动作；多指灵巧手爪虽能夹持复杂曲面的工件并能够进行多种复杂的操作，但研究成果距离实用化要求还有很大的距离。因此在不同的工程应用上，需用不同的手爪来完成特定的任务。在工程项目中有时涉及到的零件种类较多和功能，包括特殊几何尺寸相差很大的零件(最大几何尺寸比超过100)，例如环形薄片，以及还要具有完成旋紧块等功能。
[0003]现有技术中的装配手爪来完成上述各类零件的取、放和拧紧的装配动作时，例如在对于吸取不同直径尺寸的环形薄片，现有装配手爪的大部分吸头只能吸取一类尺寸的零件，为适应工程任务需要，需对吸头进行多通道改进，使其适应不同直径尺寸零件的吸取。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种多功能装配手爪及其用于装配零件的方法，可抓取和吸附多个不同形状的零件。
[0005]本发明通过下述技术方案实现:
[0006]一种多功能装配手爪，该多功能装配手爪设有机械手连接端1、第一气缸2、第一吸台3、第二吸台4、连接板13、第二气缸12、U型叉10、压紧条11、4个金属吸头5、6、8、18和3个橡胶吸嘴7、9、19 ；
[0007]机械手连接端I与外部设备连接，连接板13和第一吸台3分别通过螺栓固定在于机械手连接端I的两侧；
[0008]第一气缸2安装在第一吸台3侧面，并与第二吸台4螺栓连接，第一气缸2上下方向的伸缩带动第二吸台4的升降运动；
[0009]在第一吸台3底部设有4个安装金属吸头的螺纹孔，金属吸头5、6、8、18通过螺纹连接固定于第一吸台3的底部；
[0010]第一吸台3内具有两路相互隔离的气通道，每路气通道分别连通两个金属吸头；
[0011]第二吸台4上设有3个台阶孔，分别用于安装3个橡胶吸嘴7、9、19 ;该3个台阶孔内腔设有一路连通3个橡胶吸嘴7、9、19的气通道；这3个橡胶吸嘴7、9、19的台阶孔相通，该3个台阶孔设于同一半径分布圆上。该3个橡胶吸嘴外径与其安装孔的内径过盈配八口 ο
[0012]第二气缸12连接于连接板13上，压紧条11的螺钉连接于第二气缸12上，第二气缸12前后方向的伸缩带动压紧条11的压紧或松开；
[0013]U型叉10通过螺栓连接锁紧于连接板13的底部。
[0014]第一吸台3底部用于安装4个金属吸头的4个螺纹孔的孔位，对称分布在同一个圆心、不同半径的分布圆上。
[0015]这4个螺纹孔，每两个相对的螺纹孔为一组，使相应的两组金属吸头的子通道分别与这两组螺纹孔连通形成第一气通道和第二气通道。
[0016]金属吸头与第一吸台之间设有密封垫圈14、17、20、23。该金属吸头的吸附端涂有软胶 15、16、21、22。
[0017]采用上述多功能装配手爪装配零件的方法如下:
[0018]工作时，第二吸台4的橡胶吸嘴7、9、19处于工作台的正上方，第一气缸2向下运动带动第二吸台4的下降，在第二吸台4的下降过程中打开多功能装配手爪的真空发生器，橡胶吸嘴7、9、19吸取底座并将其移动至指定位置；第一吸台3上的两组金属吸头5、6、8、18通过对应的第一、第二气通道吸取两组不同直径尺寸的环形薄片；完成环形薄片的取放后，利用U型叉10对待抓取的旋紧块(图中未示出)进行抓取，抓取完成后第二气缸12收缩，带动压紧条11压紧旋紧块，防止移动过程中旋紧块发生偏移，将旋紧块放置至指定装配位后，松开压紧条11并利用U型叉10对旋紧块进行拧紧，拧紧到预定扭矩后停止动作，从而完成装配动作。
[0019]当需要吸附两组不同直径的环形薄片时，则打开第一、第二气通道中的与之对应的一个气通道进行吸附且关闭另一个气通道。第二吸台4只有一路相通的通道，用于吸取底座，外部阀类设备控制其导通和关闭。
[0020]本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果:
[0021]本发明可完成多种物体的复杂取料和拧紧的装配任务，机械手连接端、连接板、第一吸台、第二吸台、金属吸头均采用金属材料制作，加工方便，成本低廉。且拆卸方便、便于清洁，实用性较强。
[0022]本发明一种多功能装配手爪，根据实际要求更换不同结构的手爪，能完成各类零件的取、放和拧紧的装配动作。相对于现有技术不仅技术手段简便易行，而且提高了工作效率，实现自动化装配。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明多功能装配手爪的正视示意图
[0024]图2为图1的仰视示意图
[0025]图3是图2中A-A向的剖切示意图
[0026]图4是图2中B-B向的剖切示意图
【具体实施方式】
[0027]下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
[0028]实施例
[0029]如图1至图4所示。本发明多功能装配手爪，设有机械手连接端1、第一气缸2、第一吸台3、第二吸台4、连接板13、第二气缸12、U型叉10、压紧条11、4个金属吸头5、6、8、18和3个橡胶吸嘴7、9、19;
[0030]机械手连接端I与外部设备连接，通常安装于工业机器人上，连接板13和第一吸台3分别通过螺栓固定在于机械手连接端I的两侧；
[0031]第一气缸2安装在第一吸台3侧面，并与第二吸台4螺栓连接，第一气缸2上下方向的伸缩带动第二吸台4的升降运动；
[0032]在第一吸台3底部设有4个安装金属吸头的螺纹孔，金属吸头5、6、8、18通过螺纹连接固定于第一吸台3的底部；
[0033]第一吸台3内具有两路相互隔离的气通道，每路气通道分别连通两个相对的金属吸头(即，如图3所示，第一气通道由金属吸头5、8为一组；第一气通道由金属吸头6、18 —组))，用于吸取两组不同直径尺寸的环形薄片；
[0034]第二吸台4上设有3个台阶孔，分别用于安装3个橡胶吸嘴7、9、19 ;该3个台阶孔内腔设有一路连通3个橡胶吸嘴7、9、19的气通道；
[0035]第二气缸12连接于连接板13上，压紧条11的螺钉连接于第二气缸12上，第二气缸12前后方向的伸缩带动压紧条11的压紧或松开；
[0036]U型叉10通过螺栓连接锁紧于连接板13的底部。
[0037]第一吸台3底部用于安装4个金属吸头的4个螺纹孔的孔位，对称分布在同一个圆心、不同半径的分布圆上。这4个螺纹孔，每两个相对的螺纹孔为一组，使相应的两组金属吸头的子通道分别与这两组螺纹孔连通形成第一气通道和第二气通道，从而实现两组不同直径大小环形薄片的吸取。
[0038]金属吸头5、6、8、18与第一吸台之间分别设有密封垫圈14、17、20、23，用于防止漏气。在金属吸头5、6、8、18的吸附端涂有软胶15、16、21、22，防止吸附过程中划伤零件。金属吸头的具体安装位置还要结合被吸附零件的直径尺寸决定，以保证金属吸头吸附零件时，吸头的吸气口对准吸附零件的环面区域，以免漏气。
[0039]第二吸台用于吸取特殊形状的底座(图中未示出)，这3个橡胶吸嘴7、9、19的台阶孔相通，该3个台阶孔设于同一半径分布圆上。该3个橡胶吸嘴外径与其安装孔的内径过盈配合。当然，橡胶吸嘴具体安装位置还要根据被吸取的底座的形状决定，通过各个橡胶吸嘴与待吸附底座接触，各个吸嘴仅作用于底座的环形区域内，且避开环形区域的通孔位置，防止因漏气而失效。
[0040]本发明多功能装配手爪装配零件的方法可通过如下步骤实现:
[0041]工作时，第二吸台4的橡胶吸嘴7、9、19处于工作台的正上方，第一气缸2向下运动带动第二吸台4的下降，在第二吸台4的下降过程中打开多功能装配手爪的真空发生器，橡胶吸嘴7、9、19吸取底座并将其移动至指定位置；第一吸台3上的两组金属吸头5、6、8、18通过对应的第一、第二气通道吸取两组不同直径尺寸的环形薄片；完成环形薄片的取放后，利用U型叉10对待抓取的旋紧块(图中未示出)进行抓取，抓取完成后第二气缸12收缩，带动压紧条11压紧旋紧块，防止移动过程中旋紧块发生偏移，将旋紧块放置至指定装配位后，松开压紧条11并利用U型叉10对旋紧块进行拧紧，拧紧到预定扭矩后停止动作，从而完成装配动作。
[0042]当需要吸附两组不同直径的环形薄片时，则打开第一、第二气通道中的与之对应的一个气通道进行吸附且关闭另一个气通道(可与外部的阀类设备连接并由外部阀类设备控制其导通或关闭。第一气通道、第二气通道的两路通道相互隔离)。第二吸台4只有一路相通的通道，用于吸取底座，外部阀类设备控制其导通和关闭。
[0043]第一吸台3与第二吸台4均设有螺纹通孔，用于与外部抽气装置接头连接，金属吸头与外部抽气装置接头也相通，从而形成气道。吸取环形薄片时，将第一吸台3上的金属吸头对准被吸附的零件的环形表面、且金属吸头的吸气孔直径小于被吸附零件的环宽，避免吸头因为破真空无法吸附零件或者吸附过程中脱落。
[0044]如上所述，便可较好地实现本发明。
[0045]本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种多功能装配手爪，其特征在于，设有机械手连接端(11第一气缸(2)、第一吸台(3)、第二吸台(4)、连接板(13)、第二气缸(12)、輔叉(10)、压紧条(11)、4个金属吸头(5,6、8、18〉和3个橡胶吸嘴(7,9,19)； 机械手连接端(1)与外部设备连接，连接板(13)和第一吸台(3)分别通过螺栓固定在于机械手连接端(1)的两侧； 第一气缸(2)安装在第一吸台(3)侧面，并与第二吸台(4)螺栓连接，第一气缸(2)上下方向的伸缩带动第二吸台(4)的升降运动； 在第一吸台(3)底部设有4个安装金属吸头的螺纹孔，金属吸头(54338)通过螺纹连接固定于第一吸台(3)的底部； 第一吸台(3)内具有两路相互隔离的气通道，每路气通道分别连通相对的两个金属吸头； 第二吸台(4)上设有3个台阶孔，分别用于安装3个橡胶吸嘴(73.19)；该3个台阶孔内腔设有一路连通3个橡胶吸嘴(73.19)的气通道； 第二气缸(12)连接于连接板(13)上，压紧条(11)的螺钉连接于第二气缸(12)上，第二气缸(12)前后方向的伸缩带动压紧条(11)的压紧或松开； I型叉(10)通过螺栓连接锁紧于连接板(13)的底部。
2.如权利要求1所述的多功能装配手爪，其特征在于，第一吸台(3)底部用于安装4个金属吸头的4个螺纹孔的孔位，对称分布在同一个圆心、不同半径的分布圆上。
3.如权利要求2所述的多功能装配手爪，其特征在于，这4个螺纹孔，每两个相对的螺纹孔为一组，使相应的两组金属吸头的子通道分别与这两组螺纹孔连通形成第一气通道和第二气通道。
4.如权利要求1所述的多功能装配手爪，其特征在于，安装在第二吸台的3个橡胶吸嘴(7,9,19)的台阶孔，其孔内相通，该3个安装孔设于同一半径的分布圆上。
5.如权利要求1至4中任一项所述多功能装配手爪，其特征在于，金属吸头与第一吸台之间设有密封垫圈(1117.2(^23)0
6.如权利要求5所述多功能装配手爪，其特征在于，金属吸头的吸附端涂有软胶〈15、16,21,22)。
7.如权利要求5所述的多功能装配手爪，其特征在于，该3个橡胶吸嘴外径与其安装孔的内径过盈配合。
8.采用权利要求1至7中任一项所述多功能装配手爪装配零件的方法，其特征在于如下步骤: 工作时，第二吸台(4)的橡胶吸嘴(73.19)处于工作台的正上方，第一气缸(2)向下运动带动第二吸台(4)的下降，在第二吸台(4)的下降过程中打开多功能装配手爪的真空发生器，橡胶吸嘴(73.19)吸取底座并将其移动至指定位置；第一吸台(3)上的两组金属吸头(54338)通过对应的第一、第二气通道吸取两组不同直径尺寸的环形薄片；完成环形薄片的取放后，利用I型叉(10)对待抓取的旋紧块进行抓取，抓取完成后第二气缸(12)收缩，带动压紧条(11)压紧旋紧块，防止移动过程中旋紧块发生偏移，将旋紧块放置至指定装配位后，松开压紧条(11)并利用V型叉(10)对旋紧块进行拧紧，拧紧到预定扭矩后停止动作，从而完成装配动作。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于:当需要吸附两组不同直径的环形薄片时，则打开第一、第二气通道中的与之对应的一个气通道进行吸附且关闭另一个气通道。
【文档编号】B25J15/06GK104400404SQ201410558264
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】胡国清, 黄文明, 胡蕴博 申请人:华南理工大学