一种自动整理、装配的机械手装置及方法
【专利摘要】本发明涉及自动整理、装配的【技术领域】，包括振动盘、模子输送带、机械手、接件盒和接件盒转盘，在振动盘和模子输送带之间设有正反整理部件，在机械手前设有光电器件；所述的振动盘能根据零件的不对称性从4个方向中选择2个方向的零件自动送出；所述的模子输送带上设有与零件齿形相契合的模子，与模子齿形吻合的零件会落入模子，而反方向、与齿形不吻合零件不会嵌入模子；所述的正反整理部件能够将反方向、与齿形不吻合零件从模子输送带扫落，保证模子输送带后面的零件都在同一个方向；所述的机械手设有输送带上，机械手采用气动真空吸嘴拾取零件；所述的光电器件能够发现零件到达，控制机械手运动，抓取零件；所述的接件盒安装接件盒转盘上，采用斜敞口的形状，并且下设浮动隔板；本发明采用机械的方法来自动整理、装配多种细小片状零件，成本低廉，效率高超。
【专利说明】一种自动整理、装配的机械手装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自动整理、装配的机械手装置，特别是涉及多种小尺寸、片状零件按序自动组装的机械手装置，采用机械的方法能够整理零件方位、自动送料、未拾取零件回收、好坏零件的分离、不完整零件的挑选分离、不完整零件的统一回收等多种功能，提高生产效率，降低生产成本。
【背景技术】
[0002]机械手已经在农业、汽车、运输、医疗、军事等各个行业普及应用。但是取放细小、薄片状零件并对多种零件自动装配，目前还没有有效的机械方法，主要有困难在于:(I)难于用机械的方法从零件4个方向中选择所需要的唯一方向，振动送料通常采用可以选择一头大一头小的锥状零件的方向，但是处理不了片状零件；(2)机械手中经常采用的三瓣夹头难以抓取细小薄片状零件；(3)细小薄片状的零件无论取放，都需要较高的定位精度；(4)在电子行业中，通常采用相机成像、用图像识别的智能方法来完成任务，成本高。
[0003]机械手中经常采用的三瓣夹头并不适用于细小薄片状零件，因为三瓣夹头不易夹持，而且在力度不易控制，过大细小片状零件会因受力过大成为废品，过小零件不易加紧，容易脱落；想要拿下夹持的细小零件需要将螺母逆向旋转，将所述夹紧的三瓣夹头释放开，不利于大批量自动化加工，比较麻烦且耗时。如果采用磁力吸盘，则会磁化零件，影响后期的性能。如果采用真空吸盘，因为零件比较细小，需要较高的定位精度，否则无法吸住零件。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是，提供一种自动整理、装配的机械手装置，可依靠料斗来为振动盘加料，采用带缺口的振动盘从四个方向中选择二个方向的零件，采用带形状模具的传输带从二个方向中选择一个方向的零件，采用有多个吸孔的真空吸嘴取放零件，利用气动机械手来实现运送完整零件至指定接件盒，自动将破损零件收集在废料堆。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为:包括振动盘、模子输送带、机械手、接件盒和接件盒转盘，在振动盘和模子输送带之间设有正反整理部件，在机械手前设有光电器件；所述的振动盘能根据零件的不对称性从4个方向中选择2个方向的零件自动送出；所述的模子输送带上设有与零件齿形相契合的模子，与模子齿形吻合的零件会落入模子，而反方向、与齿形不吻合零件不会嵌入模子；所述的正反整理部件能够将反方向、与齿形不吻合零件从模子输送带扫落，保证模子输送带后面的零件都在同一个方向；所述的机械手设有输送带上，机械手采用气动真空吸嘴拾取零件；所述的光电器件能够发现零件到达，控制机械手运动，抓取零件；所述的接件盒安装接件盒转盘上，采用斜敞口的形状，并且下设浮动隔板。
[0006]所述的振动盘包括螺旋传送轨道部分、脊部缺口轨道部分和直线传动轨道部分。所述的振动盘的缺口轨道部分根据零件正反面放置时重心位置不同，从四个方向中选择两个方向的零件向外送料，而另两个方向的零件跌回振动盘。
[0007]所述的带形状模具的传输带从二个方向中选择一个方向的零件，而另一个方向的零件会被正反整理部件扫入回收仓；
[0008]所述的采用有多个吸孔的真空吸嘴取放零件，最小只需要一个孔被零件挡住就能拾取零件，对零件的定位精度要求不高；
[0009]所述的气动真空吸嘴设有输送带上，输送带通过第二支架和第一支架安装支承，在气动真空吸嘴活动的极限位置设有接件盒，接件盒安装在接件盒转盘上，气动真空吸嘴拾取的同时完成另一细小片状零件的安放。
[0010]所述的模子输送带通过调速电机和输送带带动转动，在模子输送带的端部下面设有废料出口。
[0011]所述的多种零件由多个振动盘送料，每个振动盘的输出端搭配有这种方向整理机构、气动真空吸嘴及机械手，在计算机程序的控制下自动按序组装多种小尺寸、片状零件；
[0012]所述的每个振动盘可以多路输出，在各路上配上相应的气动真空吸嘴，提高效率；
[0013]所述的气动真空吸嘴针对于单孔位置校对不准而拾取不了零件的问题在吸头部分设置有多个孔，只要有一个吸嘴能吸住零件就能拾取，对气动真空吸嘴的位置准确度要求不高；
[0014]根据所述的模子输送带筛选的齿片零件，控制气动真空吸嘴将多个零件的依序叠放；
[0015]根据所述的振动盘的缺口轨道部分根据零件的重心位置，确定缺口的形状大小；
[0016]根据所述的模子输送带所用材料为透明的，光源发生器安装在一号机械手前方，通过光电器件是否接收到光源，判断零件是否到达指定位置，控制一号机械手的运动；
[0017]根据所述的光电器件安放在输送带末端，能够发现零件到达，控制机械手运动，抓取零件，不会造成零件的漏抓而导致零件安放顺序的打乱；
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果为:本发明模子输送带可筛选正面合格的零件，防止次品及排列不正的零件进入下道工序，省工省力；气动真空吸嘴的真空吸嘴采用多孔设置，对气动真空吸嘴的拾取位置不需要高精度要求；气动真空吸嘴可以通过真空吸嘴吸放零件，不会对零件有影响；振动盘的巧妙设置，能实现方向的4选2，进行零件的初步筛选；用带形状模具的传输带搭配毛刷，可以从二个方向中选择一个，并且可以整理重叠部件；解决了过去难以自动实现多种小尺寸、片状零件按序组装的问题，可以连续工作，能够提高生产效率降低生产成本。本发明设备可用纯机械结构，可以连续工作，能够提高生产效率降低生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明装置实施例的整体结构示意图；
[0020]图2为本发明装置实施例的振动盘的结构示意图；
[0021]图3为本发明装置实施例的模子输送带的结构示意图；
[0022]图4为本发明装置实施例的隔片输送状态示意图；
[0023]图5为本发明装置实施例的齿片输送状态示意图；
[0024]图6为本发明装置实施例的第一机械手的结构示意图；
[0025]图7为本发明装置实施例的第二机械手的结构示意图；
[0026]图8为本发明装置实施例的隔片掉落状态示意图；
[0027]图9为本发明装置实施例的隔片正常输送状态示意图；
[0028]图10为本发明装置实施例的齿片掉落状态示意图；
[0029]图11为本发明装置实施例的齿片正常输送状态示意图；
[0030]图12为本发明装置实施例的一号机械手工作流程示意图；
[0031]图13为本发明装置实施例的二号机械手工作流程示意图；
[0032]在图中，
[0033]1、振动盘；2、正反整理部件；3、重叠整理部件；4、气动真空吸嘴；5、一号机械手；
6、模子输送带；7、输送带；8、第二支架；9、接件盒；10、接件盒转盘；11、废料出口 ；12、第一支架；13、调速电机；14、输送带；15、隔片；16、齿片；17、侧板；18、流量控制件；19、位置调整块；20、二号机械手；21、光源发生器；22、光电器件。
【具体实施方式】
[0034]针对两种小尺寸、片状零件，如齿片、隔片，按一片齿片一片隔片固定方向进行自动搭装来说明多种小尺寸、片状零件按序自动组装的机械手装置。结合图1-图11，为本发明的实施结构示意图，所述的机械手装置包括自动取料的振动盘、筛选排列细小片状零件的模子输送带6和拾取零件的气动真空吸嘴4，在振动盘I和模子输送带6之间设有正反整理部件2，在模子输送带6上设有重叠整理部件3 ;所述的振动盘包括脊部缺口轨道部分；所述的模子输送带6上设有零件特定齿形的模子，能根据零件的不对称性2个方向中挑选I个方向的零件，进行方向的再次筛选；在所述的气动真空吸嘴4设有输送带7上，输送带7通过第二支架8和第一支架12安装支承，在气动真空吸嘴4活动的极限位置设有接件盒9，接件盒9安装在接件盒转盘10上，气动真空吸嘴4拾取的同时完成另一细小片状零件的安放；所述的振动盘I能根据零件的不对称性从4个方向中挑选2个方向的零件，进行零件的初步筛选，不符合方向要求的零件会自动跌回振动盘；所述的2个振动盘I的情况下，可以多路输出，在各路上配上相应的气动真空吸嘴4，提高效率；所述的气动真空吸嘴4设置有多个吸孔，只需要有一个孔被零件挡住就能拾取零件，对零件的定位精度要求不高，控制气动机械手的运行量程。
[0035]本发明自动整理、装配的机械手装置，涉及多种小尺寸、片状零件按序自动组装的机械手装置。其包括:两料斗、两振动盘、两模子输送带、两吸嘴主体、多个小型气缸、多个抽气装置、多个滚动毛刷等。
[0036]其中，振动盘包括有振动装置、轨道、流量控制件17和位置调整块18，轨道分为圆弧状、直线状、细小脊部缺口，三段轨道相连，第三段轨道——细小脊部缺口处设有特定的缺口，该缺口通过无数次的实践得出该特定形状且尺寸，当零件(齿片或隔板)正面输送时，零件通过细小缺口处不掉落，反之则在细小缺口处落回振动盘内重新输送，根据零件的不对称性从4个方向的零件中挑选2个方向的零件，进行零件的初步筛选，用于进行正反整理；设置在第一圆弧状轨道上的流量控制件17，能适时地向输送轨道外移动，使该段输送轨道的宽度变窄，甚至仅能供单一物料通过位置调整块18，同时可调整位置调整块18，改变轨道的间距，使零件平行地通过位置调整块18与轨道边沿的缝。通过流量控制件17、位置调整块18两道工序，可使零件单个且平行于轨道通过，便于后方细小脊状缺口轨道处正反面的整理。
[0037]每个机械手采用I个小型气缸、2个吸嘴盘主体，小型气缸水平放置。
[0038]机械手安装在整个装置侧壁16上，初始状态:1号吸嘴盘主体位于隔片装送带上，2号吸嘴盘主体为于输送带上。
[0039]所选用的双杆气缸的活塞都带有磁性，可以使用配套的磁性开关作为检测装置。根据这类磁性开关的工作原理，当气缸活塞运动时，活塞进出磁性开关所在位置，磁性开关就会输出不同的开关量信号，实现机械手控制。
[0040]机械手系统共有4个磁性开关来产生位置信号，共计4个位置输入输出信号。设置2个开关，用于开始和急停；2个输出端口，控制2个电磁阀的通断。
[0041]真空吸嘴4包括固定座、真空管、软性橡胶的吸盘嘴，真空管穿过固定座，位于固定座下方，真空管再与下方的吸盘嘴固定连接。气动真空吸嘴设置有多个吸孔，只需要有一个孔被零件挡住就能拾取零件，对零件的定位精度要求不高；
[0042]真空吸嘴4通过固定座上的螺纹孔与竖直放置的两伸缩气缸上的支架连接。吸嘴盘主体通过真空管与抽气装置连接，当拾取细小片状零件时，抽气装置抽气使吸嘴盘主体内部形成负气压，通过气压差使细小片状零件全面紧贴于软性橡胶的吸嘴盘，进而吸附在软性橡胶的吸盘嘴上；当到达指定接件盒时，抽气装置改抽气为吹气，将细小片状零件在不大的风力下与吸盘嘴分离，安放在接件盒内。这一装置解决了细小片状零件为平面工件、细小零件，不易夹取和吸附后不易脱离的难点。
[0043]接件盒9放在吸嘴盘主体极限位置，用于实现一细小片状小零件拾取的同时完成另一细小片状零件的安放，减少时间，提高生产效率。
[0044]接件盒9采用斜敞口的形状，并且下设浮动隔板，设置为内径比零件略大的中空管道，而非实心柱状。每放入一个零件会自动下沉相应零件的厚度，使得放置零件时不会飞舞飘动，也不需要采用定位精度极高的芯杆，降低精度要求；
[0045]所述的振动盘包括螺旋传送轨道部分、脊部缺口轨道部分和直线传动轨道部分。所述的振动盘的缺口轨道部分根据零件正反面放置时重心位置A不同，从四个方向中选择两个方向的零件向外送料，而另两个方向的零件跌回振动盘。
[0046]机械手控制系统拥有回到原点模式、自动运行模式两种。
[0047]回到原点模式功能为:按下回原点按钮，伸缩气缸回到缩回极限位置，小型气缸返回到缩回极限位置，抽气装置停止运作；
[0048]自动模式功能为:在完成回到原点操作后，按下自动按钮可实现连续的工作循环，当按下停止按钮后，机械手将在I个工作循环后才停止，回到复位位置。
[0049]结合图12，为本发明装置的具体实施流程
[0050]步骤1:调整限量控制件、位置调整块的位置，减小和改变轨道，使零件能被依次单个平行于轨道送至细长脊状缺口段轨道部分；
[0051]步骤2:振动盘经过前期的处理，实现工件(齿片或隔片)单片缓慢输送，当工件(齿片或隔片)以正面通过细长脊状缺口轨道时，工件正常输送，当工件(齿片或隔片)以反面通过细长脊状缺口轨道时，工件(齿片或隔片)在振动盘振动装置的作用下，从细长脊状缺口落入振动盘内，重新输送；正面朝上的工件(齿片或隔片)通过细长脊状缺口的正反整理进入输送带；
[0052]步骤:3:工件(齿片或隔片)在输送带上输送一定距离后，进入滚动毛刷的重叠整理段，实现工件(齿片或隔片)在输送带上单片输送。
[0053]步骤4:隔片到达指定位置，光电器件感应并发出信号，一号吸嘴盘主体改吹气为吸气，拾取隔片；
[0054]步骤5: —号机械手接到指令，电磁阀开启，小型气缸伸展至极限，触碰到磁性开关，小型气缸停止运动；
[0055]步骤6: —号吸嘴盘主体改吸气为吹气，放置隔片于输送带上；同时，齿片到达指定位置，光电器件感应并发出信号，二号吸嘴盘主体改吹气为吸气，拾取齿片；
[0056]步骤7:电磁阀断开，小型气缸收缩至初始状态，触碰放置于初始状态的磁性开关，一号机械手停止运动；
[0057]步骤8:二号吸嘴盘主体改吸气为吹气，将齿片放置于输送带上，一号吸嘴盘主体改吹气为吸气，拾取隔片；跳至步骤5，如此循环；
[0058]步骤9:同时输送带将工件(隔片15、齿片16)运动至输送带尾部，二号电磁阀开启，小型气缸伸展至极限，触碰到磁性开关，电磁阀关闭，二号机械手停止运动至伸展极限；吸嘴盘主体改吹气为吸气,拾取零件:
[0059]步骤10:电磁阀开启，小型气缸收缩至极限，触碰到磁性开关，电磁阀关闭，二号机械手停止于初始状态；吸嘴盘主体改吸气为吹气，放置隔片或齿片于接件盒10内；
[0060]步骤11:多次循环步骤9、10。
【权利要求】
1.一种自动整理、装配装置，其特征在于:包括振动盘(I)、模子输送带￠)、机械手(5)、接件盒(9)和接件盒转盘(10)，在振动盘⑴和模子输送带(6)之间设有正反整理部件(2)，在机械手前设有光电器件(22)。
2.根据权利要求1所述的自动整理、装配装置，其特征在于:所述的振动盘(I)包括带有脊部缺口的轨道。
3.根据权利要求1所述的自动整理、装配装置，其特征在于:所述的模子输送带(6)上设有零件齿形的模子，根据零件的不对称性能从两个方向选择一个方向。
4.根据权利要求1所述的自动整理、装配装置，其特征在于:所述的气动真空吸嘴(4)设有输送带(7)上，输送带(7)通过第二支架(8)和第一支架(12)安装支承，在气动真空吸嘴(4)活动的极限位置设有接件盒(9)，接件盒(9)安装在接件盒转盘(10)上，气动真空吸嘴(4)拾取的同时完成另一细小片状零件的安放。
5.根据权利要求1所述的自动整理、装配装置，其特征在于:所述的振动盘(I)能根据零件的不对称性从4个方向中挑选2个方向的零件，进行零件的初步筛选，不符合方向要求的零件会自动跌回振动盘(I)，每个振动盘(I)设有多路输出，在各路上配上相应的气动真空吸嘴⑷。
6.根据权利要求1所述的自动整理、装配装置，其特征在于:气动真空吸嘴(4)设置有多个吸孔，只需要有部分孔被零件挡住就能拾取零件，对零件的定位精度要求不高。
7.根据权利要求1所述的自动整理、装配装置，其特征在于:通过模子输送带(6)筛选的零件，控制机械手(5)将多种零件依序叠放。
8.根据权利要求1所述的自动整理、装配装置，其特征在于:所述的振动盘(I)的缺口轨道部分根据零件(隔片、齿片)的重心位置，确定缺口的形状大小。
9.根据权利要求1所述的自动整理、装配装置，其特征在于:接件盒(9)下有浮动隔板，每放入一个零件会自动下沉相应零件的厚度，使得放置零件时不会飞舞飘动，也不需要采用定位精度极高的芯杆，降低精度要求。
10.自动整理、装配方法，其特征在于， 步骤1:调整限量控制件、位置调整块的位置，减小和改变轨道，使零件能被依次单个平行于轨道送至细长脊状缺口段轨道部分； 步骤2:振动盘经过前期的处理，实现工件单片缓慢输送，当工件以正面通过细长脊状缺口轨道时，工件正常输送，当工件以反面通过细长脊状缺口轨道时，工件在振动盘振动装置的作用下，从细长脊状缺口落入振动盘内，重新输送；正面朝上的工件通过细长脊状缺口的正反整理进入输送带； 步骤:3:工件在输送带上输送一定距离后，进入滚动毛刷的重叠整理段，实现工件(齿片或隔片)在输送带上单片输送； 步骤4:隔片到达指定位置，光电器件感应并发出信号，一号吸嘴盘主体改吹气为吸气，拾取隔片； 步骤5:—号机械手接到指令，电磁阀开启，小型气缸伸展至极限，触碰到磁性开关，小型气缸停止运动； 步骤6: —号吸嘴盘主体改吸气为吹气，放置隔片于输送带上；同时，齿片到达指定位置，光电器件感应并发出信号，二号吸嘴盘主体改吹气为吸气，拾取齿片； 步骤7:电磁阀断开，小型气缸收缩至初始状态，触碰放置于初始状态的磁性开关，一号机械手停止运动； 步骤8:二号吸嘴盘主体改吸气为吹气，将齿片放置于输送带上，一号吸嘴盘主体改吹气为吸气，拾取隔片；跳至步骤5，如此循环； 步骤9:同时输送带将工件运动至输送带尾部，二号电磁阀开启，小型气缸伸展至极限，触碰到磁性开关，电磁阀关闭，二号机械手停止运动至伸展极限；吸嘴盘主体改吹气为吸气，拾取零件； 步骤10:电磁阀开启，小型气缸收缩至极限，触碰到磁性开关，电磁阀关闭，二号机械手停止于初始状态；吸嘴盘主体改吸气为吹气，放置隔片或齿片于接件盒10内； 步骤11:多次循环步骤9、10。
【文档编号】B23P19/04GK104139290SQ201410356149
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】罗胜, 周永刚 申请人:温州大学