一种刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器的制作方法

本实用新型属于工业自动化领域，涉及工业机器人的应用，具体涉及一种刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器装置。

背景技术：

由于汽车行业的迅猛发展，刹车片的需求量也猛然增加，并且汽车行业关系到人身安全，对零件的质量要求逐渐提高。而刹车片生产过程中的热压工序是刹车片制作中至关重要的一道工序，此工序，直接影响着产品质量的好坏。热压是指通过一定的温度时间，使用一定的模具，将摩擦材料和钢背紧密的压制在一起。

近年来，随着工业机器人在自动化领域中的广泛应用，刹车片的生产过程中开始引进工业机器人。但热压工序还未完成从人工到自动化的转变，目前国内的主要刹车片生产商在这一工序中依旧采用人工操作。然而现场作业环境非常恶劣，因为摩擦材料为粉尘状，其存在一定的粉尘污染；同时冲压机是高温压制设备，人工操作存在安全隐患。而且人工生产时，产品质量受到人工操作的影响非常大，可能造成同一批次产品质量的参差不齐。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提出一种刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器，采用多功能集成为主体设计思路，以实现热压上下料自动化生产的通用末端执行器为设计目标，基于对热压原料钢背、摩擦料和浮料特性的详细了解，对钢背、摩擦料和浮料的上下料机构加以合理设计，并且适当考虑一定的产品可扩展性，达到自动完成热压工序的效果，具有成功率高、成本低的优点。

一种刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器，包括支撑框架、摩擦料上下料机构、浮料上下料机构与取放机构。

支撑框架用于与机器人末端相连，周向上均布有三个安装位，分别用来安装摩擦料上下料机构、浮料上下料机构与取放机构。

所述上下料机构包括安装基板、接料杯、出料管、抽拉板与执行气缸。其中，安装基座上方具有n排m列个安装孔，n与m为正整数。每个安装孔处安装有接料杯与出料管；接料 杯与出料管分别位于安装基座上下表面，相互连通。抽拉板为n块，每排安装孔对应一块抽拉板，抽拉板上设置有m个通孔，n块抽拉板上的通孔分别与n排安装孔重合；且n块抽拉板的两端安装有限位块；上述n块抽拉板由执行气缸驱动移动。

所述取放机构包括安装支架与电磁吸附机构。安装支架上安装有与安装基座上安装孔等数量，且采用相同排列方式的电磁吸附机构。电磁吸附机构具有电磁吸盘。

在进行刹车片热压上下料过程中，可通过机器人控制摩擦料上下料机构与浮料上下料机构分别移动至称料机内，使摩擦料上下料机构与浮料上下料机构上的接料杯内接取一定重量的摩擦料与浮料，实现摩擦料与浮料的上料。通过取放机构中电磁铁通电，可将传送带上的钢背依次吸附。完成上述过程后，通过机器人控制摩擦料下料机构、浮料下料机构与取放机构依次置于冲压机腔内，分别完成摩擦料、浮料和钢背的下料，下料完成后控制末端执行器移出冲压机腔，等待冲压机冲压完成；随后由机器人控制取放机构置于冲压机腔内，依次吸附压制后的刹车片。最终由机器人控制取放机构移动至传送带上，此时电磁吸盘逐个断电，依次将压制后的刹车片置于传送带上。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器，有助于将人工化生产线改造成机器人工作站，实现生产自动化；

2、本实用新型刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器，将工人与高温压制设备隔离，消除安全隐患，并配备合理的输送装置，以减少工人的粉尘吸入量，保障工人的身体健康；

3、本实用新型刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器，使用机器人工作站，可以保证同批产品质量的一致性，有助于提高产品质量。

附图说明

图1为本实用新型刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器整体结构示意图；

图2为本实用新型刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器中支撑框架结构示意图；

图3为本实用新型刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器中支撑框架的圆法兰安装位置示意图；

图4为本实用新型刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器中上下料机构结构示意图；

图5为本实用新型刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器中上下料机构底部结构示意图。

图6为本实用新型刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器中取放机构结构示意图。

图中：

1-支撑框架 2-上下料机构 3-取放机构

101-连接架 102-安装架 101a-上连接法兰

101b-下连接法兰 101c支撑体 101d-圆法兰

201-安装基板 202-接料杯 203-出料管

204-抽拉板 205-执行气缸 206-转接筒

207-出料管基座 208-连接座 209-连接板

210-抽拉浮动接头脚座 211-限位块 301-安装支架

302-电磁吸附机构吸盘 303-接触开关 301a-主安装杆

301b-电磁吸盘安装板 302a-电磁吸盘 302b-连接轴

302c-无油轴套 302d-弹簧 303a-止转板

303b-定位轴

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器，包括支撑框架1、上下料机构2与取放机构3，如图1所示。

所述支撑框架1包括连接架101与安装架102，如图2、图3所示。所示。其中，连接架101包括上连接法兰101a、下连接法兰101b、支撑体101c和圆法兰101d。上连接法兰101a与下连接法兰101b上下对称设置，两者之间同轴安装有圆柱形支撑体101c，通过螺钉将上连接法兰101a、下连接法兰101b与支撑体101c三者固定，由支撑体101c实现上连接法兰101a、下连接法兰101b间的支撑及定位。上述上连接法兰101a与下连接法兰101b之间安装有圆法兰101d，圆法兰101d套在支撑体外部，通过圆法兰101d实现本实用新型末端执行器与机器人末端间的连接，使末端执行器随机器人末端一起旋转、移动。

上述连接架101周向上均匀设计三个安装位，三个安装位处安装有延伸支架102。所述延伸支架102由两块相互平行且对称设置的直角梯形结构延伸板构成。令三个延伸支架102的直角端为末端，则延伸支架102末端固定于上连接法兰101a与下连接法兰101b之间；三个延伸支架102中，两个延伸支架102前端各安装有一套上下料机构2，另一个延伸支架102前端安装有两套取放机构3；且用于安装上下料机构2的延伸支架102中两延伸板间通过横向加强筋103相连，加固延伸支架102的整体结构；而用于安装取放机构的延伸支架102中两延伸的整体结构，通过其上所安装的取放机构3加固。

所述两套上下料机构2分别作为浮料上下料机构与摩擦料上下料机构，用于浮料与摩擦料的上下料。两套上下料机构2结构相同，包括安装基板201、接料杯202、出料管203、抽 拉板204与执行气缸205，如图4、图5所示。安装基板201上开有三行四列安装孔，每行的四个安装孔等间距设置，且间距大于安装孔的直径。每个安装孔处安装有接料杯202和出料管203；其中，接料杯202采用锥筒结构，设置于安装基板201上表面，通过转接筒206安装在安装孔处；具体为：接料杯202收缩端与转接筒206顶端周向固定，转接筒206底端插入安装孔内，通过周向设计的台肩定位并与安装基板201固定。出料管203设置于安装基板201下表面，通过出料管基座207与安装板底面上设计的连接座208配合固连，使出料管203与安装孔相通；具体为：出料管基座207通过螺钉固定于连接座208上，出料管基座207与连接座208上开有与安装孔同轴且直径相等出料孔；出料管203一端插入出料管基座207上的出料孔内，通过周向设计的台肩定位并与出料管基座207固定。接料杯202与下料管203通过上述安装方式，使得接料杯202、安装孔与下料管203三者相通，形成上下料通道。上述连接座208与安装座207相接的一面开有凹槽，使得在安装座207与连接座208间形成滑道，用于抽拉板204的安装及滑动。

所述抽拉板204为条型板，共三块，三个抽拉板204分别穿过三行安装孔处各个安装座207与连接座208间形成的滑道。三块抽拉板轴向上设计有四个与安装基板201上安装孔直径相等的通孔，且四个通孔的间距等于每行安装孔的间距；由此，通过滑动抽拉板204，可使四个通孔同时与四个安装孔连通，此时上下料通道处于导通状态；还可使四个安装孔同时被抽拉板204上未开孔部分封堵，此时上下料通道处于截断状态。上述三个抽拉板204通过执行气缸205驱动，实现同步的滑动，具体方式为：将三个抽拉板204一端通过连接板209固定；同时采用两个执行器缸205，分别安装于安装基板201下表面，且分别位于相邻两行安装孔之间。两个执行器缸205的活塞推杆分别与连接板209上安装的抽拉浮动接头脚座210固定，使执行器缸205输出的推力作用到连接板209上。由此，通过控制两个执行器缸205同步推动连接板209移动，进而实现三个抽拉板204的同步滑动。为了精确控制上下料通道的下料流量，在三个抽拉板204的两端安装有限位块211，两限位块分别位于安装基板201两侧。限位块211上沿抽拉板204轴向开有滑槽，通过调节螺栓穿过滑槽将限位块211固定；由此，通过两个限位块211限制抽拉条移动范围，且松开调节螺栓对限位块211的位置进行调节，实现对抽拉条移动范围的调节，最终实现抽拉条204上的四个通孔与四个安装孔间的重合面积；上述结构的两套上下料机构2中，在安装基板201上表面相邻两行安装孔间设计有安装槽，分别与延伸支架102中的两个延伸板底边配合，实现上下料机构2与支撑框架1间的固定。

所述取放机构3包括安装支架301、电磁吸附机构302与接触开关303，如图6所示。其中，安装支架301包括主安装杆301a与电磁吸盘安装板301b。主安装杆301a沿轴向上等间隔设计三个电磁吸盘302的安装位置，每个电磁吸盘302安装位置处，安装有垂直于主安装 杆301a设置的电磁吸盘安装板301a，在电磁吸盘安装板301b两端对称位置开安装孔，各安装有一套电磁吸盘机构302。

所述电磁吸附机构302包括电磁吸盘302a、连接轴302b、无油轴套302c与弹簧302d。电磁吸附机构302在电磁吸附安装板301b上的具体安装方式为：无油轴套302c通过过盈配合同轴固定安装于安装孔内；电磁吸盘302a同轴固定安装在连接轴302b底端，连接轴302b顶端穿过无油轴套302c后与内六角螺栓相连，由内六角螺栓的螺帽部分实现连接轴202b向下移动的限位。为防止在电磁吸盘203进行吸附时转轴发生转动，因此还设计有止转机构303，包括止转板303a与定位轴303b；止转板303a一端设计有矩形缺口，同时连接轴302b顶部相对侧面设计为平面；由此止转板303a通过端部缺口插接在连接轴302b顶部处，插接处位于六角螺栓螺母与无油轴套302c顶端之间，止转板303a另一端由套在安装于电磁吸盘安装板301a端部垂直安装的定位轴303b上；通过定位轴303b限制止转板303a的转动，同时还实现了连接轴202b上下移动的导向；且通过止转板303a端部缺口与连接轴302b顶部侧面间面面接触配合，实现连接轴302b的转动限制，同时保证了电磁吸盘302a的垂直性和水平性。所述弹簧302d套在连接轴302b上，位于电磁吸盘302a与无油轴套302c之间，通过弹簧302d对电磁吸盘302a进行吸附时所受到的冲击进行缓冲。

上述每个电磁吸附机构302处均安装有一个接触开关303，接触开关303固定于支撑板303a一端，支撑板303a另一端固定套接在连接轴302b上，且位于弹簧302d底端与电磁吸盘302a之间。通过接触开关303检测各个电磁吸盘302a下方是否存在钢背或热压后的刹车片；当检测到存在时，电磁吸盘302a通电进行吸附。

上述结构的两套取放机构3，通过在主安装杆301a上位于相邻电磁吸盘安装板301b间的安装孔，固定于延伸支架102中的两个延伸板底边上；由此使得电磁吸盘的数量与安装基板201上的安装孔数量相同，且排列方式也同安装基板201上的安装孔排列方式相同。

在进行刹车片热压上下料过程中，可通过机器人控制摩擦料上下料机构与浮料上下料机构分别移动至称料机内，使摩擦料上下料机构与浮料上下料机构上的接料杯202内接取一定重量的摩擦料与浮料，实现摩擦料与浮料的上料。通过取放机构3中电磁铁通电，可将传送带上的钢背依次吸附。完成上述过程后，通过机器人控制摩擦料下料机构、浮料下料机构与取放机构3依次置于冲压机腔内，分别完成摩擦料、浮料和钢背的下料，下料完成后控制末端执行器移出冲压机腔，等待冲压机冲压完成；随后由机器人控制取放机构3置于冲压机腔内，依次吸附压制后的刹车片。最终由机器人控制取放机构3移动至传送带上，此时电磁吸盘302a逐个断电，依次将压制后的刹车片置于传送带上。

上述刹车片热压上下料的机器人通用末端执行器的动作时序控制方法为：

a、通过机器人控制末端执行器的摩擦料上下料机构移动至称料机内，并进一步控制摩擦 料上下料机构移动，使全部接料杯202中位于一角处的接料杯202移动至摩擦料下料位置。

b、当摩擦料下料位置处安装的光电开关检测到下方存在接料杯202后，将信号传输至称料机，此时称料机开始下漏固定数量的摩擦料，持续3秒后，称料机停止下料，完成一次摩擦料下料。

c、通过机器人控制末端执行器的偏移，使相邻的接料杯移动至摩擦料下料位置；

d、重复执行步骤b、c过程，直至摩擦料上下料机构中十二个接料杯202放上所需数量的摩擦料，完成摩擦料上料过程。

e、通过机器人控制末端执行器的浮料上料机构移动至称料机内的浮料下料位置，并进一步控制浮料上下料机构使全部接料杯202中位于一角处的接料杯202移动至浮料下料位置。

f、当浮料下料位置处安装的光电开关检测到下方存在接料杯202后，将信号传输至称料机，此时称料机开始下漏固定数量的浮料，持续3秒后，称料机停止下料，完成一次浮料下料。

g、通过机器人控制末端执行器的偏移，使相邻的接料杯202移动至浮料下料位置；

h、重复执行步骤b、c过程，直至浮料上下料机构中十二个接料杯202放上所需数量的浮料，完成浮料上料过程。

i、通过机器人控制末端执行器的取放机构3移动至上料传送装置中传送带上方，并进一步控制取放机构3移动，使全部电磁吸盘302a中位于一角处的电磁吸盘302a移动至吸附位置；当上料传送装置上安装的光电开关检测到末端执行器后，传送带开始运行，通过在电磁吸盘302a处安装的接近开关303检测电磁吸盘302a下方是否存在钢背，若检测到下方是否存在钢背，则当前位于吸附位置上方的电磁吸盘通电，吸附钢背。若检测到下方无钢背，则继续在吸附位置处等待。

j、通过机器人控制末端执行器的偏移，使相邻的电磁吸盘302a移动至浮料下料位置；

k、重复执行步骤i、j过程，直至两套取放机构3中十二个电磁吸盘302a均吸附有钢背，完成钢背吸取过程；

l、通过机器人控制末端执行器的摩擦料上下料机构整体置于冲压机腔内，三条抽拉板204在执行气缸205的带动下，同步移动，导通下料通道，一次性完成摩擦料上下料机构中十二个接料杯202的摩擦料下料；

m、通过机器人控制末端执行器旋转120度，将浮料上下料机构置于冲压机腔内，三条抽拉板204在执行气缸205的带动下，同步移动，导通下料通道，一次性完成浮料上下料机构中十二个接料杯202的浮料下料；

n、通过机器人控制末端执行器旋转120度，将取放机构3置于冲压机腔内，将由12各电磁吸盘302a吸附的钢背分别置于各浮料上，随后控制电磁吸盘断电，使钢背脱离电 磁吸盘302a，并控制取放机构3移出冲压机腔，冲压机开始进行冲压；

o、待冲压机冲压完毕后，通过机器人控制末端执行器的取放机构3移动到冲压机腔内，使各个电磁吸盘302a对应置于各个压制好的刹车片上方，全部电磁吸盘302a通电，一次性将全部压制好的刹车片同时吸附；

p、通过机器人控制末端执行器的取放机构3移出冲压机腔内，进一步移动至回输传送装置的传送带上方制定位置，随后的全部电磁吸盘302a断电，将全部压制好的刹车片置于传送带上，至此末端执行器的单次作业完毕。返回步骤a，再次按照上述步骤进行往复作业。