一种变刚度零件吸取装置及板材吸取折弯方法与流程

本发明涉及金属板材加工生产线中的辅助装置及方法，特别是一种变刚度零件吸取装置及板材吸取折弯方法。

背景技术：

零件吸取装置连接于机器人末端，用于对零件的抓取和搬运。

目前零件吸取的方法，主要由如下两种：

1、采用真空吸盘吸取

真空吸盘吸取的方法，一方面，由于吸取零件以及放开零件的速度很慢，根据实际使用经验，一般吸取放开零件需要耗时约1~2秒，对自动化生产线的生产效率是有影响的，效率低。另一方面，真空吸盘为柔性零件，零件定位时存在弹性变形，影响精度。

2、采用电磁铁吸取

电磁铁吸取的方法，虽然响应速度快，定位精度高，绝对刚性，但在需要具有一定柔性，也即需要提供一定变形量时，难以满足使用要求。比如机器人自动化折弯领域的应用。

申请人在2015年6月10日申请的申请号为201510317660.7的中国发明专利，其发明创造的名称为“一种应用于自动化生产线的板材定位抓取系统及定位抓取方法”，其包括具有摆放区的料架、机械手和与机械手相连接的取料手爪，所述取料手爪包括取料架、设置于取料架边角上的若干个激振器、设置于取料架下表面上的若干个电磁铁和若干个真空吸盘；每个激振器均包括一根能沿取料架上下振动的竖向导杆，每根竖向导杆的底部均设置一个所述真空吸盘；每个激振器的固有频率均大于金属板材的固有频率；所述料架上还设置有抓取区；每个所述激振器均包括一个设置于竖向导杆顶部且具有两根输出轴的转子、设置于转子外周的定子和分别与转子的两根输出轴相连接的两块偏心质量块；位于取料架两侧的竖向导杆上均套装有一根弹簧。

上述专利申请中，夹具上虽然同时设置有真空吸盘和电磁铁，加工时二者能交替使用，的确可以起到快速响应，高定位精度、必要柔性的要求，但是仍然存在着诸多问题，其中两个重要的问题是：

1.体积太大，尤其是折弯加工小零件或者小零件开孔时，完全不具有可操作性，吸盘位置布置不下去。

2.真空吸盘和电磁铁各自独立工作，两者仅为交替工作关系，真空吸盘吸取零件以及放开零件的速度仍然很慢，再加上交替时间，故对自动化生产线的生产效率仍有影响的，效率低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种变刚度零件吸取装置，该变刚度零件吸取装置将真空吸盘与电磁铁巧妙有机结合，一方面体积小巧，能适合折弯加工小零件或小零件开孔等；另一方面，吸取速度快，自动化效率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种变刚度零件吸取装置，包括柔性风琴腔、电磁铁、连接杆和真空泵。

柔性风琴腔包括环形吸盘、柔性伸缩侧壁和顶面，环形吸盘、柔性伸缩侧壁和顶面围合形成柔性风琴腔。

环形吸盘设置在柔性伸缩侧壁的底部，环形吸盘的中心设置有吸盘中心孔。

顶面设置在柔性伸缩侧壁的顶部，顶面的中心设置有顶面中心孔。

电磁铁设置在柔性风琴腔内，电磁铁的中心同轴设置有磁铁中心通孔。

连接杆的一端与机器人手腕相连接，连接杆的另一端从顶面中心孔伸入柔性风琴腔内，并与电磁铁固定连接。

连接杆的中心同轴设置有杆中心通孔，杆中心通孔的一端与磁铁中心通孔相连通，杆中心通孔的另一端或中部通过气管与真空泵相连接。

当电磁铁不通电，柔性伸缩侧壁处于自然状态时，电磁铁的高度小于处于自然状态时柔性伸缩侧壁的长度。

连接杆的外周套装有密封阻挡板；当连接杆与电磁铁固定连接后，密封阻挡板与顶面外侧壁密封配合。

连接杆与电磁铁相配合的一端与磁铁中心通孔密封固定连接。

环形吸盘、柔性伸缩侧壁和顶面一体设置。

本发明还提供一种采用变刚度零件吸取装置进行板材吸取与折弯的方法，该采用变刚度零件吸取装置进行板材吸取与折弯的方法将真空吸盘与电磁铁巧妙有机结合，一方面体积小巧，能适合折弯加工小零件或小零件开孔等；另一方面，吸取速度快，自动化效率高，定位精度高，能够补偿折弯随动过程中的偏差。

一种采用变刚度零件吸取装置进行板材吸取与折弯的方法，包括如下步骤。

步骤1，板材刚性吸取与定位：电磁铁通电，在电磁吸力的作用下，柔性风琴腔中的柔性伸缩侧壁压缩，电磁铁从吸盘中心孔露出，并与板材相吸附，使板材被吸取并定位。

步骤2，板材移送：将刚性吸取的板材放置在折弯工位，上模向下运动，将板材夹紧并定位。

步骤3，板材柔性吸取：步骤2中的板材夹紧后，电磁铁断电，并与板材解除吸附接触；然后，真空泵通过杆中心通孔使柔性风琴腔被吸真空，环形吸盘与板材之间形成柔性吸附。

步骤4，折弯及偏差补偿：板材被柔性吸附的同时，上模继续下行，使板材折弯；在板材折弯的同时，柔性风琴腔发生变形，对板材上翻和机器人手腕动作偏差进行补偿。

在步骤1和步骤2之间还具有步骤s1，预吸真空：当步骤1中，板材与电磁铁形成刚性吸附后，真空泵启动，对杆中心通孔和磁铁中心通孔进行预吸真空。

本发明将真空吸盘与电磁铁巧妙有机结合，一方面体积小巧，能适合折弯加工小零件或小零件开孔等；另一方面，吸取速度快，自动化效率高。

附图说明

图1显示了本发明一种变刚度零件吸取装置的立体结构示意图。

图2显示了本发明一种变刚度零件吸取装置的剖面结构示意图。

图3显示了本发明变刚度零件吸取装置与板材刚性吸取及定位时的结构示意图。

图4显示了本发明变刚度零件吸取装置与板材柔性吸取时的结构示意图。

图5显示了板材折弯过程中变刚度零件吸取装置偏差补偿时的立体结构示意图。

图6显示了板材折弯过程中变刚度零件吸取装置偏差补偿时的剖面结构示意图。

其中有：

10.柔性风琴腔；

11.环形吸盘；111.吸盘中心孔；12.柔性伸缩侧壁；13.顶面；131.顶面中心孔；

20.电磁铁；21.磁铁中心通孔；

30.连接杆；31.杆中心通孔；32.密封阻挡板；

40.机器人手腕；50.板材；60.上模；61.折弯头；70.下模；71.折弯凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种变刚度零件吸取装置，包括柔性风琴腔10、电磁铁20、连接杆30和真空泵。

柔性风琴腔主要由环形吸盘11、柔性伸缩侧壁12和顶面13围合形成，进一步，环形吸盘、柔性伸缩侧壁和顶面优选为一体设置。

环形吸盘设置在柔性伸缩侧壁的底部，环形吸盘的中心设置有吸盘中心孔111。

顶面设置在柔性伸缩侧壁的顶部，顶面的中心设置有顶面中心孔131。

电磁铁设置在柔性风琴腔内，电磁铁的中心同轴设置有磁铁中心通孔21。

连接杆的一端与机器人手腕40相连接，连接杆的另一端从顶面中心孔伸入柔性风琴腔内，并与电磁铁固定连接，优选与磁铁中心通孔密封固定连接。

连接杆的中心同轴设置有杆中心通孔31，杆中心通孔的一端与磁铁中心通孔相连通，杆中心通孔的另一端或中部通过气管与真空泵相连接。

当电磁铁不通电，柔性伸缩侧壁处于自然状态时，电磁铁的高度小于处于自然状态时柔性伸缩侧壁的长度。

连接杆的外周套装优选有密封阻挡板32；当连接杆与电磁铁固定连接后，密封阻挡板与顶面外侧壁密封配合。

一种采用变刚度零件吸取装置进行板材吸取与折弯的方法，包括如下步骤。

步骤1，板材刚性吸取与定位。

电磁铁通电，在电磁吸力的作用下，柔性风琴腔中的柔性伸缩侧壁压缩，电磁铁从吸盘中心孔露出，并与板材相吸附，使板材被吸取并定位，如图3所示。

上述电磁铁与板材为刚性吸附，吸取响应速度快，定位精度高。另外，在电磁铁与板材吸附的过程中，能将柔性风琴腔内的部分气体排出腔外，减少后续柔性风琴腔吸真空所需要的时间，使自动化生产线的生产效率能得到提高。

进一步，还包括步骤s1，预吸真空：当步骤1中，板材与电磁铁形成刚性吸附后，真空泵启动，对杆中心通孔和磁铁中心通孔进行预吸真空，进一步节省步骤3中，板材柔性吸取所需要的时间。

步骤2，板材移送：将步骤1刚性吸取或步骤s1预吸真空后的板材放置在折弯工位的下模上，并使板材的待折弯部位与下模的折弯凹槽71相对应；然后，上模向下运动，直至上模的折弯头61与板材的待折弯部位相接触，直至将板材夹紧并定位。

步骤3，板材柔性吸取。

步骤2中的板材夹紧后，电磁铁断电，并与板材解除吸附接触。

然后，真空泵通过杆中心通孔使柔性风琴腔被吸真空，环形吸盘与板材之间形成柔性吸附，如图4所示。

步骤4，折弯及偏差补偿：板材被柔性吸附的同时，上模的折弯头，继续下行，使板材折弯；如图5和图6所示，在板材折弯的同时，柔性风琴腔发生变形，对板材上翻和机器人手腕动作偏差进行补偿。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。