一种球体姿态调整装置及方法

本发明属于智能制造领域，涉及一种球体姿态调整装置及方法。

背景技术：

1、在空心球的加工过程中，通常使用铜合金、不锈钢、铝合金等薄板，通过冲压形成空心半球，然后对空心半球进行割边加工；随后，将两个空心半球扣合后，再进行焊接，最终形成完整的空心球结构；然而，在焊接之前，必须将扣合后的空心球精确调整至正确的焊接位置。目前空心球在焊接前采用人工装卡，但人工调整不仅精度有限，而且费时费力，效率低下；因此，需要一种能够自动调整空心球位置的装置，提高焊接精度以确保焊接质量，且该装置应能够精确捕捉空心球的位置和姿态，并实现自动化调整，从而为后续焊接工作提供更稳定、高效的支持。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种球体姿态调整装置及方法，其具有结构简单、自动化程度高、精度高、安全可靠的优点，可实现对球体的自动装卡、精确定位和姿态调整。

2、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种球体姿态调整装置及方法，调整装置由机械臂、端面定位板、吸盘、空心半球、x轴电动位移台、中空旋转平台、半球体夹具、电机、气缸、z轴电动位移台、定位块、电动升降台、相机、y轴电动位移台、支架和工作台组成。

3、所述吸盘ⅰ固定连接在机械臂末端，端面定位板固定连接在吸盘ⅰ上，所述中空旋转平台ⅰ、中空旋转平台ⅱ分别固定连接在x轴电动位移台ⅰ、x轴电动位移台ⅱ上，所述半球体夹具ⅰ、半球体夹具ⅱ分别固定连接在中空旋转平台ⅰ、中空旋转平台ⅱ上，所述z轴电动位移台ⅰ、z轴电动位移台ⅱ分别固定连接在y轴电动位移台ⅰ、y轴电动位移台ⅱ上，所述中空旋转平台ⅲ、中空旋转平台ⅳ分别固定连接在z轴电动位移台ⅰ、z轴电动位移台ⅱ上，所述定位块ⅰ、定位块ⅱ分别固定在中空旋转平台ⅲ、中空旋转平台ⅳ上，所述吸盘ⅱ、吸盘ⅲ分别固定连接在定位块ⅰ、定位块ⅱ上，所述中空旋转平台ⅴ固定连接在电动升降台上，所述定位块ⅲ固定连接在中空旋转平台ⅴ上，所述吸盘ⅳ固定连接在定位块ⅲ上，所述相机固定连接在支架上。

4、其姿态调整方法包括以下步骤：

5、步骤1：机器臂利用末端的吸盘ⅰ依次将两个空心半球定位到两个半球体夹具中，并利用半球体夹具中气缸抽真空进行吸附；

6、步骤2：通过两个中空旋转平台，分别将两个半球体夹具逆时针旋转90°和顺时针旋转90°；

7、步骤3：两个x轴电动位移台带动两个半球体夹具进行对心运动，直至两个空心半球合拢，并处于预紧状态；

8、步骤4：电机驱动两个半球体夹具旋转，上方的相机对球体拼缝进行检测，得到球体在y轴和z轴圆周方向的偏摆量；

9、步骤5：电动升降台带动吸盘ⅳ向+z方向移动，到达预定位置后，吸盘ⅳ将球体吸附住，同时停止两个半球体夹具中气缸抽真空，然后，两个半球体夹具进行离心运动；

10、步骤6：通过电动升降台上方的中空旋转平台ⅴ旋转，调整球体绕z轴圆周方向偏摆量；

11、步骤7：两侧y轴电动位移台带动两个z轴电动位移台进行对心运动，到达预定位置后，利用z轴电动位移台上的吸盘将球体吸附住；

12、步骤8：利用z轴电动位移台上的中空旋转平台，调整球体绕y轴圆周方向偏摆量；

13、步骤9：两个x轴电动位移台带动两个半球体夹具进行对心运动，到达预定位置后，两个半球体夹具中气缸抽真空将球体吸附。

14、所述x轴电动位移台ⅰ和x轴电动位移台ⅱ位于工作台中轴线的两侧对称分布。

15、所述y轴电动位移台ⅰ和y轴电动位移台ⅱ位于工作台中轴线的两侧对称分布。

16、所述半球体夹具ⅰ和半球体夹具ⅱ回转轴共轴线。

17、所述电动升降台位于工作台中轴线的交点处，带动中空旋转平台ⅴ上下移动。

18、所述机械臂采用多关节结构，具有良好的机械灵活性和精准度。

19、所述端面定位板上有圆形凹槽，其直径与空心半球直径一致。

20、本发明的有益效果在于：

21、本发明装置能够实现对空心半球自动装卡、精确定位和姿态调整，且装卡空心半球不用人工参与，安全可靠，具有省时省力、加工效率高的特点。

技术特征：

1.一种球体姿态调整装置的姿态调整方法，其特征在于：所述调整装置包括机械臂(1)、端面定位板(2)、吸盘(3)、空心半球(4)、x轴电动位移台(5)、中空旋转平台(6)、半球体夹具(7)、电机(8)、气缸(9)、z轴电动位移台(10)、定位块(11)、电动升降台(12)、相机(13)、y轴电动位移台(14)、支架(15)和工作台(16)；所述吸盘ⅰ(17)固定连接在机械臂(1)末端，端面定位板(2)固定连接在吸盘ⅰ(17)上，所述中空旋转平台ⅰ(18)、中空旋转平台ⅱ(19)分别固定连接在x轴电动位移台ⅰ(20)、x轴电动位移台ⅱ(21)上，所述半球体夹具ⅰ(22)、半球体夹具ⅱ(23)分别固定连接在中空旋转平台ⅰ(18)、中空旋转平台ⅱ(19)上，所述z轴电动位移台ⅰ(24)、z轴电动位移台ⅱ(25)分别固定连接在y轴电动位移台ⅰ(26)、y轴电动位移台ⅱ(27)上，所述中空旋转平台ⅲ(28)、中空旋转平台ⅳ(29)分别固定连接在z轴电动位移台ⅰ(24)、z轴电动位移台ⅱ(25)上，所述定位块ⅰ(30)、定位块ⅱ(31)分别固定连接在中空旋转平台ⅲ(28)、中空旋转平台ⅳ(29)上，所述吸盘ⅱ(32)、吸盘ⅲ(33)分别固定连接在定位块ⅰ(30)、定位块ⅱ(31)上，所述中空旋转平台ⅴ(34)固定连接在电动升降台(12)上，所述定位块ⅲ(35)固定连接在中空旋转平台ⅴ(34)上，所述吸盘ⅳ(36)固定连接在定位块ⅲ(35)上，所述相机(13)固定连接在支架(15)上；

2.根据权利要求1所述的球体姿态调整平台的姿态调整方法，其特征在于：所述x轴电动位移台ⅰ(20)和x轴电动位移台ⅱ(21)位于工作台(16)中轴线的两侧对称分布。

3.根据权利要求1所述的球体姿态调整平台的姿态调整方法，其特征在于：所述y轴电动位移台ⅰ(26)和y轴电动位移台ⅱ(27)位于工作台(16)中轴线的两侧对称分布。

4.根据权利要求1所述的球体姿态调整平台的姿态调整方法，其特征在于：所述半球体夹具ⅰ(22)和半球体夹具ⅱ(23)回转轴共轴线。

5.根据权利要求1所述的球体姿态调整平台的姿态调整方法，其特征在于：所述电动升降台(12)位于工作台(16)中轴线的交点处，带动中空旋转平台ⅴ(34)上下移动。

6.根照权利要求1所述的球体位姿调整装置，其特征在于：所述机械臂(1)采用多关节结构，具有良好的机械灵活性和精准度。

7.根照权利要求1所述的球体位姿调整装置，其特征在于：所述端面定位板(2)上有圆形凹槽，其直径与空心半球(4)直径一致。

技术总结
本发明涉及一种球体姿态调整装置及方法，包括机械臂、端面定位板、吸盘、空心半球、X轴电动位移台、中空旋转平台、半球体夹具、电机、气缸、Z轴电动位移台、定位块、电动升降台、相机、Y轴电动位移台、支架和工作台。该方法包括将半球体定位到半球体夹具中、旋转半球体夹具、对心运动、检测球体偏摆量、吸附球体、调整球体绕Z轴和Y轴圆周方向的偏摆量等步骤。本发明能实现对空心半球自动装卡、精确定位和姿态调整，且装卡空心半球不用人工参与，安全可靠，具有省时省力、加工效率高的特点。

技术研发人员：李超,潘睿志,向腾,赵远发
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16