一种多零件同时吸附拾取的吸附结构及方法与流程

本发明涉及一种多零件同时吸附拾取的吸附结构及方法，属于精密装配技术领域。

背景技术：

自动装配在制造业中占有越来越重要的地位，装配的成功率不仅与装配机器人的重复定位精度相关，还与装配夹具和末端执行器的结构有密切关系。例如飞机的柔性自动装配，就是利用工业机器人的灵活性，配置特定功能的末端执行器，实现钻孔、铆接等装配任务。【沈建新等，南京航空航天大学学报，2014，vol.46，no.2，181-189】设计良好的末端执行器，可同时可靠拾取一个或多个零件，直接影响到提高装配的效率和精度。

李瑞琴【李瑞琴等，华北工学院学报，1999，vol.20，no.4，368-370】认为可以为装配机器人的末端执行器创建夹具库，使得机器人在抓取不同零件时可迅速准确地从库中自动更换夹持器，从而扩大机器人手爪的应用范围，提高装配机器人的装配效率。王越【王越等，制造业自动化，2016，vol.38，no.3，86-88】针对小型异形电子元器件的自动插装作业要求，设计了插装机器人的抓手，集成了ccd机器视觉系统、光纤传感器检测系统和碰撞缓冲系统，可实现异形电子元器件的可靠抓取、精确定位、元器件针脚碰撞检测、插装到位检测等功能。吴天强【吴天强等，机电信息，2015，no.12，116-117】报道了一种三指形旋转手爪，它的3个手指能绕轴公转并同步自转，实现三指的张开与收拢，手爪能够自定心抓取多种几何规则物体，并具有自锁功能，完成螺母的预装配等功能。

综上所述，针对工业机器人拾取物体作业的各种末端执行器的研究近年来受到了广泛关注，针对不同作业的夹爪、夹钳和吸附头的设计多种多样，但总体说来，其专用性较强，而且一般一次只能拾取一个零件或者已经连接成整体的一个组件。

在一些装配作业中，考虑到装配面的清洁度，无外界金属离子引入或空气中的颗粒污染装配面，同时减少吸附头更换，提高作业效率，需要同时拾取2个以上未连接成整体的零件，因此本发明提出一种多零件同时吸附拾取的吸附结构，可一次拾取多个未连接成整体的零件，且不改变三个零件间的相互位置，从而拓展了末端执行器的夹持范围，使自动装配系统的应用范围更加广泛。

技术实现要素：

本发明提供一种用于多零件同时吸附拾取的吸附结构及方法，通过真空吸附力完成对多个零件的同时拾取，从而将多个零件同时搬运并释放到指定位置。

本发明的技术方案：

一种用于多零件同时吸附拾取的吸附结构，包括吸附本体单元和吸附头单元；

所述的吸附本体单元包括吸盘安装板和插入式管接头；

所述的吸盘安装板的一端设有螺纹孔，用于将吸盘安装板安装在机械臂结构上，为吸附结构提供支撑；吸盘安装板的另一端开有凹槽孔，侧面设有贯通凹槽孔的气路a；所述的插入式管接头的一端密封安装在吸盘安装板的气路a端，另一端连接气管，气管上设有气阀，实现真空吸附气体传输至吸盘安装板内；

所述的吸附头单元包括吸盘转接块、气体连通件、挡环和吸盘；

所述的吸盘转接块由凸台结构和底板构成，所述的凸台结构与吸盘安装板的凹槽孔配合，凸台结构上设有与气路a相通的气路b；吸盘安装板侧面的螺纹孔与止动螺栓配合固定吸盘转接块；所述的底板上设有气路c，气路c通至底板下表面，并与气路b相通；

所述的气体连通件为圆柱状结构，固定在吸盘转接块的底板上；沿气体连通件轴向设有气路d，气路d与气路c相通；气体连通件内部为中空的腔体，气路d与腔体内部贯通，在吸附结构吸附拾取多零件装配体时，腔体能容纳多零件装配体中尺寸高的零件；

气体连通件的周向设有气路e，气路e与腔体相通，用于实现真空吸附气体从气路d通过气体连通件内部腔体传输至气路e；

所述的吸盘为套筒结构，套在气体连通件外部；吸盘的上端与气体连通件的上端过盈配合，具有固定吸盘和防止漏气的作用；吸盘的下端为薄壁状的裙边结构，用于紧密包裹多零件装配体的外部结构，防止漏气，真空吸附气体从气路e传输至吸盘的腔体中，实现真空吸附；

所述的挡环为环状零件，用于固定吸盘的位置和高度，挡环上开有螺纹孔，与气体连通件配合，并通过柱塞固定在气体连通件上。

所述的气路a通过插入式管接头与外部真空吸附气体相通，并与吸盘转接块的气路b相通，实现外部真空吸附气体从气路a传输至吸盘转接块；气路b与气路c相通，实现真空吸附气体在吸盘转接块内部从气路b传输至气路c；气路d与气路c相通，实现真空吸附气体从气路c传输至气路d；气体连通件的周向设有气路e，气路e与腔体相通，用于实现真空吸附气体从气路d通过气体连通件内部腔体传输至气路e；真空吸附气体从气路e传输至吸盘6的腔体中，实现真空吸附。

一种用于多零件同时吸附拾取的吸附方法，包括如下步骤：

第一步：安装吸附本体单元，将吸盘安装板通过螺栓安装在机械臂结构上，并随机械臂移动，再将插入式管接头安装在吸盘安装板上，实现真空吸附气体从气阀传输至吸盘安装板上。

第二步：安装吸附头单元，将吸盘转接块与气体连通件通过螺栓连接，实现真空吸附气体从吸盘转接块内部传输至气体连通件中，将挡环及吸盘安装在气体连通件上，其中吸盘与气体连通件之间为过盈配合，防止吸盘掉落或漏气，将吸盘转接块的凸台结构插入吸盘安装板的凹槽中，对准通气孔a与通气孔b，再拧紧吸盘安装板另一侧的止动螺栓固定吸盘转接块，完成吸附头的安装。

第三步：多零件装配体由零件a，粘性材料和零件b构成，粘性材料用于连接零件a与零件b，室温下粘性材料无粘性，需要将多零件装配体移动到目标位置后，在温度和压力作用下粘性材料将零件a、零件b和目标位置上的其它零件连接成一体。

第四步：根据多零件装配体的高度来调节并固定挡环及吸盘与气体连通件的相对位置，使得待拾取零件a不能堵塞气体连通件的通气孔d，并且吸盘下端的裙边结构能完全包裹待拾取零件b的外部，防止吸盘漏气；吸附过程中，由于零件a和零件b未连接，且零件a的外径小于零件b的内径，即使零件a在吸附力下有抬起趋势，由于零件a和零件b之间立即出现了缝隙漏气，从而防止了零件a在吸附过程中堵住通气孔d的现象发生。

第五步：将待拾取的多零件装配体装配好后，放在待拾取位置，打开气阀，真空吸附气体按照气阀-气路a-气路b-气路c-气路d-气路e的路线传递到吸盘的腔体中，移动机械臂，使吸附头对准待拾取的多零件装配体，待吸盘下端的裙边结构包裹待拾取零件b后，将多零件装配体移动到目标位置，关闭气阀，释放装配体，完成拾取放置工作。

本发明的有益效果：本发明可以同时吸附多个没有连接成一体的零件，并在拾取、移动和释放时不改变零件间的相互位置，不会将污染物引入零件界面；一次拾取多个零件，减少了更换吸附头的时间，减少了装配步骤和时间，提高了装配效率。

附图说明

图1是用于多零件同时吸附拾取的吸附结构示意图。

图2是吸盘安装板结构示意图。

图3是插入式管接头结构示意图。

图4是吸盘转接块结构示意图。

图5是气体连通件结构示意图。

图6是挡环结构示意图。

图7是吸盘结构示意图。

图8是待拾取零件a示意图。

图9是待拾取的粘性材料。

图10是待拾取零件b示意图。

图11是待拾取的多零件装配体。

图中：1吸盘安装板；2插入式管接头；3吸盘转接块；4气体连通件；5挡环；6吸盘；7零件a；8粘性材料；9零件b。

具体的实施方式

下面结合技术方案和附图1-11详细叙述本发明的具体实施例。

一种用于多零件同时吸附拾取的吸附结构，其中包括吸附本体单元和吸附头单元；

所述的吸附本体单元，包括吸盘安装板1、插入式管接头2；

所述的吸盘安装板1的一端有螺纹孔，安装在机械臂等结构上，为吸附结构提供支撑；吸盘转接块3的凸台结构安装在吸盘安装板1的凹槽中，并通过吸盘安装板1侧面的螺纹孔安装螺栓来固定吸盘转接块3；气路a外侧接插入式管接头2，连接外部真空吸附气体，内侧与吸盘转接块3气路b对接，实现外部真空吸附气体从气路a传输至吸盘转接块3；

所述的插入式管接头2，一端为螺纹，安装在吸盘安装板1气路a上，另一端为管状结构，与气阀通过气管连接，实现真空吸附气体从气阀传输至吸盘安装板1上；

所述的吸附头单元，包括吸盘转接块3、气体连通件4、挡环5、吸盘6；

所述的吸盘转接块3为内部开有通气槽的矩形结构件，吸盘转接块3内部开有通气槽，实现真空吸附气体在吸盘转接块3内部从气路b传输至气路c，吸盘转接块3通过螺栓与气体连通件4连接，实现真空吸附气体从气路c传输至气路d；

所述的气体连通件4为圆柱状结构，上端开有通气孔d，并通过螺栓与吸盘转接块3连接，实现真空吸附气体从气路c传输至气路d，气体连通件4内部开有圆柱形腔体，通气孔d与腔体内部贯通，在吸附拾取多零件装配体时，腔体内部容纳多零件装配体中尺寸较高的零件，腔体两侧开有通气槽e，真空吸附气体从气路d通过气体连通件4内部腔体传输至气路e；

所述的挡环5为环状零件，用于固定吸盘6的位置和高度，挡环5上开有螺纹孔，与气体连通件4配合，并通过柱塞固定在气体连通件4上；

所述的吸盘6为套筒结构，上端的孔与气体连通件4过盈配合，起固定吸盘6和防止漏气的作用，吸盘6下端有薄壁状的裙边结构，用于紧密包裹多零件装配体的外部结构，防止漏气，真空吸附气体从气路e传输至吸盘6的腔体中，实现真空吸附。

所述吸附结构实现多零件同时吸附拾取的方法，以图8、9、10所示的多零件装配体为例，其中零件a7与零件b9之间有粘性材料8，如图11所示，包括如下步骤：

第一步：将吸盘安装板1通过螺栓安装在机械臂等结构上，使得吸盘安装板1能够随着机械臂自由移动，再将插入式管接头2安装在吸盘安装板1上，实现真空吸附气体从气阀传输至吸盘安装板上。

第二步：将吸盘转接块3与气体连通件4通过螺栓连接，实现真空吸附气体从吸盘转接块3内部传输至气体连通件4中，将挡环5及吸盘6安装在气体连通件4上，其中吸盘6与气体连通件4之间为过盈配合，防止吸盘6掉落或漏气。

第三步：根据多零件装配体的高度来调节挡环5及吸盘6与气体连通件4的相对位置，使得待拾取零件a7不能堵塞气体连通件4的通气孔d，并且吸盘6下端的裙边结构能完全包裹待拾取零件b9的外部，防止吸盘漏气。

第四步：调整好挡环5及吸盘6与气体连通件4的相对位置之后，用柱塞固定挡环5的位置，使得挡环5及吸盘6保持相对位置不变，将吸盘转接块3的矩形凸台插入吸盘安装板1的凹槽中，对准通气孔a与通气孔b，再拧紧吸盘安装板1另一侧的止动螺栓固定吸盘转接块3，完成吸附头的安装。

第五步：将待拾取的多零件装配体装配好后，放在待拾取位置，打开气阀，真空吸附气体按照气阀-气路a-气路b-气路c-气路d-气路e的路线传递到吸盘6的腔体中，移动机械臂，使吸附头对准待拾取的多零件装配体，待吸盘6下端的裙边结构包裹待拾取零件b9后，将多零件装配体移动到放置位置，关闭气阀，机械臂回到初始位置，完成拾取放置工作。