磁力抓手的制作方法

本发明涉及汽车制造领域，更具体地说，涉及汽车自动化制造流水线上用于自动抓取零件的设备。

背景技术

汽车自动化制造流水线上，各个工位由机器人自动抓取零件进行装配。机器人每次抓取一个零件，装配完成后再抓取下一个零件。

在一些工位上，由于零件是呈板状，比如车门部件，这些零件在摆放时可能相互靠的很近，在零件的型面复杂，或者前道工序残留油渍产生油膜粘连或者其他附着力时，几个零件会粘连在一起，此时一次需要抓取一个零件时可能会同时有几个零件会粘连在一起而被抓取。抓取几个零件将造成工位机器人的工作混乱，或者引起故障，所以需要避免出现这种情况。

为解决零件分层问题，在现有技术中曾尝试优化人轨迹，希望在抓取首个零件并在出件过程中摆脱后续粘连的零件，但该方法成功率低，且会导致后续零件先背带出一段距离后从新落入料架，其位置偏差过大，无法再被视觉系统识别。

在现有技术中，是否容易出现零件粘连的状况与所使用的零件的料架有关。用于装载车门部件的料架主要有两种：堆叠式料架和分层料架。堆叠式料架上的零件紧密堆叠放置，堆叠式料架结构简单，并且由于零件紧密堆叠，可以容纳的零件数量较多。另一种是分层式料架，分层式料架上设置有卡槽结构，各个零件分别放置在不同的卡槽中，实现分层设置。分层设置可以保证零件之间互不干涉，但分层料架结构相对复杂，制造成本高。并且分层料架可以容纳的零件数量远远少于堆叠式料架。

现有技术中，抓取零件的抓手主要采用吸盘来吸附零件，即将吸盘靠近零件后，启动真空设备抽取吸盘内的空气，由吸盘吸住零件后进行抓取。如果使用分层式料架，由于零件之间没有相互干涉，吸盘每次吸住一个零件后抓取该零件，因此使用分层式料架，基本不会出现一次抓取多个零件的情况。但使用堆叠式料架则完全不同。堆叠式料架中的零件紧密放置，互相之间紧靠。在型面复杂，或者前道工序残留油渍产生油膜粘连时，零件之间的附着力很大。而堆叠式料架仅对零件提供支撑，并不能提供任何使零件分离的力，因此从堆叠式料架上抓取零件时很容易出现零件粘连，一次抓取多个零件的情况。

由于堆叠式料架成本低且零件装载量大，在实际使用中的使用效果还是优于装载量小、成本高的分层式料架，于是，现有技术中会采用额外专人负责分离零件的做法。在抓取零件是进行人工监控，当发现有零件粘连时及时进行分离。但人工监控效率较低，也不符合自动化生产的发展方向。

此外，使用吸盘作为抓取工具也存在一些缺陷，吸盘需要依靠真空设备来抽取空气产生真空，以形成吸附力。在连续工作的流水线上，真空发生器的工作强度很大，一年需要消耗数十万升的压缩空气。一方面压缩空气的成本较高，另一方面高强度的使用，对于真空发生器的损耗也比较严重。

技术实现要素：

本发明提出一种抓手部件，使用磁力代替吸盘，并且能够应用在堆叠式料架中，能够对堆叠的零件进行分离。

根据本发明的一实施例，提出一种磁力抓手，包括：基座、驱动机构、抓取部件、定位部件和分离部件。基座安装在机械手上，基座具有数个延伸的支承臂，支承臂的数量和位置与所抓取的零件相对应。驱动机构驱动基座相对于料架移动，以及驱动支承臂相对于基座移动。抓取部件安装在支承臂上，抓取部件是电磁部件，抓取部件依靠磁力吸附在零件上。定位部件包括位置感应组件和定位组件，位置感应组件感应支承臂和抓取部件与零件的相对位置，定位组件与零件配合进行定位。分离部件安装在支承臂上，分离部件动作，将相粘连的零件分离，使得磁力抓手每次仅抓取一个零件。

在一个实施例中，磁力抓手抓取的零件是车门部件，基座上的支承臂包括上方支承臂和下方支承臂，上方支承臂安装在基座的顶部，下方支承臂安装在基座的底部。

在一个实施例中，支承臂的前端安装有端部支架。

在一个实施例中，抓取部件包括电磁铁和开关部件，数个电磁铁分别放置在不同造型的电磁铁基座内，电磁铁基座安装在支承臂前端的端部支架上。

在一个实施例中，位置感应组件包括：图像传感器和到位传感器。图像传感器安装在支承臂前端的端部支架上，图像传感器获取图像信息。到位传感器安装在支承臂前端的端部支架上，到位传感器获取位置信息。根据图像信息和位置信息确定支承臂和抓取部件与零件的相对位置。

在一个实施例中，位置感应组件还包括补光设备，补光设备安装在支承臂前端的端部支架上，补光设备为图像传感器提供补光。

在一个实施例中，定位组件是定位销，定位销安装在支承臂前端的端部支架上，定位销与零件上的定位孔配合，将端部支架与零件定位。

在一个实施例中，分离部件安装在上方支承臂上，分离部件包括分离气缸和分离拨片，分离拨片具有向下延伸的锥形头部，分离气缸驱动分离拨片向下移动，锥形头部插入相粘连的零件之间，将相粘连的零件分离。

在一个实施例中，料架是堆叠式料架。

在一个实施例中，基座通过连接端口安装在机械手上，机械手驱动基座相对于料架进行上下或左右的移动，还驱动支承臂相对于基座进行前后移动。

本发明的磁力抓手增加了零件分离的部件，在每次抓取零件后会进行零件分离，确保每次仅抓取一个零件。该磁力抓手可以适用于堆叠式料架，实现堆叠式料架的自动化工作。且该抓手以磁力代替真空吸附力，磁力部件的可靠性、使用成本和使用寿命都优于真空部件，因此能进一步提升工作效率和可靠性。

本发明的磁力抓手特别适用于普通的堆叠式料架，在保证高装箱数的同时不增加料架制作成本，物流仓储成本。分离机构简单有效，配合双料检测传感器，零件分层成功率达到99％以上。采用磁力抓手代替了现有技术中的传统吸盘抓手，大大节省压缩空气的消耗量，一个真空发生器每年压缩空气消耗量达数十万升。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了根据本发明的一实施例的磁力抓手的结构图。

图2揭示了根据本发明的一实施例的磁力抓手的工作状态。

图3a、3b、3c和3d揭示了根据本发明的一实施例的磁力抓手对零件进行分离的示意图。

具体实施方式

参考图1所示，图1揭示了根据本发明的一实施例的磁力抓手的结构图。该磁力抓手包括：基座、驱动机构、抓取部件、定位部件和分离部件。

基座101安装在机械手上(机械手未图示)，基座101具有数个延伸的支承臂102，支承臂102的数量和位置与所抓取的零件的造型相匹配。参考图2所示的磁力抓手的工作状态示意图。该磁力抓手应用于堆叠式料架。基座101通过连接端口104安装到机械手上。在机械手的带动下，基座101移动到靠近堆叠式料架201的位置。在图示的实施例中，在堆叠式料架201上堆放的以及由磁力抓手抓取的零件可以是车门部件301。基座上的支承臂102的数量和布置的位置与车门部件301的造型相匹配。具体而言，支承臂102是对应车门部件301的实体板材的靠近四个角的位置。回到图1，基座101上的支承臂102包括上方支承臂和下方支承臂，上方支承臂安装在基座101的上部，下方支承臂安装在基座101的下部。在图示的实施例中，在部分的支承臂102的前端还可以安装有端部支架121。端部支架121将支承臂102的前端的安装面积扩大，在端部支架121上可以安装诸如抓取部件、定位部件等其他部件。

连接端口104使得基座101和机械手连接。通过连接端口104，机械手带动基座和整个磁力抓手的运动和定位。在一个实施例中，机械手通过连接端口104驱动基座相对于料架201进行上下或左右的移动。其中，基座101的移动主要是为了使得基座能够与料架上堆叠的零件对齐。机械手还通过连接端口104驱动支承臂102相对于基座101进行前后移动。支承臂102的前后移动使得抓取部件能够靠近零件并进行抓取。

抓取部件安装在支承臂上，根据本发明的实施例，抓取部件可以是电磁部件，抓取部件依靠磁力吸附在零件上，不使用真空发生器的真空吸力。在一个实施例中，抓取部件包括电磁铁105和开关部件(图中未示出)。数个电磁铁105分别放置在不同造型的电磁铁基座151内，电磁铁基座151安装在支承臂102前端的端部支架121上。在图示的实施例中，根据零件的造型，可以在不同的位置设置不同造型的电磁铁基座151。比如，在图1所示的实施例中，有放置在矩形的电磁铁基座中，布置成一列式的电磁铁，也有放置在圆形的电磁铁基座中，布置成环形的电磁铁。

定位部件包括位置感应组件和定位组件。位置感应组件感应支承臂和抓取部件与零件的相对位置，定位组件与零件配合进行定位。在图1所示的实施例中，位置感应组件包括图像传感器106、到位传感器107和补光设备108。图像传感器106安装在支承臂102前端的端部支架121上，图像传感器获取图像信息。图像传感器106通常是摄像头组件。到位传感器107安装在支承臂102前端的端部支架121上。到位传感器107是位置传感器或者接近传感器，用于获取与零件之间的相对位置信息。当到位传感器靠近零件时，会自动发出到位信号。补光设备108安装在支承臂102前端的端部支架121上，补光设备108一般为补光灯，可以为图像传感器提供补光。在图像传感器跟随支架推进到靠近零件的时候，通常由于遮挡的缘故，光线会比较暗，此时可能会导致图像清晰度较差。为了提升图像清晰度，可以使用补光灯进行补光。结合图像传感器采集的图像信息和到位传感器采集的位置信息，就能确定支承臂和抓取部件与零件的相对位置。或者说，支承臂和抓取部件是否已经抵达零件附件，可以开始抓取动作了。定位组件是定位销109，定位销109安装在支承臂102前端的端部支架121上。定位销109与零件上的定位孔配合，将端部支架121与零件定位。在图示的实施例中，定位销109的位置与车门部件301上的定位孔相对应。当支承臂102移动到位时，定位销109插入到车门部件301上的定位孔中，通过定位销和定位孔实现端部支架与车门部件的定位。在位置感应组件感应到支承臂和抓取部件移动到位，且定位组件完成定位后，打开开关部件，启动电磁铁，电磁铁依靠磁力吸附在车门部件上。

分离部件可以安装在支承臂102上，分离部件动作，将相粘连的零件分离，使得磁力抓手每次仅抓取一个零件。在图示的实施例中，分离部件可以安装在上方支承臂上。分离部件包括分离气缸110和分离拨片111。分离拨片111具有向下延伸的锥形头部，分离气缸110驱动分离拨片111向下移动，锥形头部插入相粘连的零件之间，将相粘连的零件分离。图3a、3b、3c和3d揭示了根据本发明的一实施例的磁力抓手对零件进行分离的示意图。图3a和图3b揭示了车门部件分离的整体示意图。在图3a中，当磁力抓手吸附一个车门部件时，与之粘连的车门部件也被一起吸附。在分离部件动作后，参考图3b所示，粘连的车门部件被分离，此时磁力抓手仅吸附一个车门部件。图3c和图3d揭示了分离部件的工作状态的截面示意图。参考图3c所示，两个车门部件301互相粘连。虽然是粘连状态，但两个车门部件301之间总是存在间隙的。此时当分离气缸110动作时，分离拨片111的锥形头部就会向下插入到两个车门部件的间隙中。随着分离拨片111向下移动，其锥面会将两个车门部件逐步顶开，由于车门部件的粘连主要是由于复杂型面或者前道工序残留油渍产生的附着力，该附着力并不牢固，在外力的作用下，很容易克服该附着力使得两个车门部件分离。

本发明的磁力抓手增加了零件分离的部件，在每次抓取零件后会进行零件分离，确保每次仅抓取一个零件。该磁力抓手能够适用于堆叠式料架，实现堆叠式料架的自动化工作。且该抓手以磁力代替真空吸附力，磁力部件的可靠性、使用成本和使用寿命都优于真空部件，因此能进一步提升工作效率和可靠性。

本发明的磁力抓手特别适用于普通的堆叠式料架，在保证高装箱数的同时不增加料架制作成本，物流仓储成本。分离机构简单有效，配合双料检测传感器，零件分层成功率达到99％以上。采用磁力抓手代替了现有技术中的传统吸盘抓手，大大节省压缩空气的消耗量，一个真空发生器每年压缩空气消耗量达数十万升。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。