一种电机换向器自动化视觉检测系统用物料转运装置的制作方法

本发明涉及自动化加工领域，具体涉及一种电机换向器自动化视觉检测系统用物料转运装置。

背景技术：

直流电机、交流串激电机的制造中，换向器(整流子)是关键零部件，其质量水平直接影响电机的整机品质。换向器因为自身材料缺陷、加工缺陷或者物流传递不当产生碰伤等外观缺陷而表现出来的外观质量问题，是必须作为不良品予以剔除的。现有的质量控制模式是人工目视检查。但是由于产品的缺陷模式多，缺陷部位随机，缺陷特征不明显等，对检验人员的判断能力有很高要求；另外，如果产品数量庞大，人工检查很容易出现视觉疲劳，漏检情形时有发生，而且人力成本高。

针对现有换向器质量控制模式的局限性，我司研发出的自动化检测系统采用机器视觉技术，以解决现有人工检测可靠性差，人力成本高的问题。机器视觉技术是近年来发展很快的一项新兴人工智能技术。其基本原理是通过图像传感器(工业相机)采集目标部位的图像信息，然后通过计算机软件进行数字化处理，获得特征和数值。特征类别有边缘、位置、距离、直径、圆心、重心中心、面积、周长、相似度等。通过机器视觉技术，代替人眼观察，对产品表面损伤、部位缺失、不均匀、毛刺、变形等缺陷进行识别，给出判定信息；同时利自动化手段，解决产品上料、不良分选、下料装盘等操作，实现无人值守，提高自动化水平。

为了将上游输出的换向器转运至自动化检测系统进行检测，自动化检测系统需配置了物料转运装置。由于换向器需要逐一检测，因此从上游设备输出的换向器需逐一进行运送；为了机械手能够准确抓取换向器，则需要换向器进行定位。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电机换向器自动化视觉检测系统用物料转运装置，以将上游输出的换向器逐一转运至自动化检测系统。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

电机换向器自动化视觉检测系统用物料转运装置包括机架和设于机架上用于传输换向器的传送带；还包括定位部和转运部，转运部位于定位部下方，所述定位部包括座体和气源，座体的中部设有定位孔，定位孔竖直设置并贯穿座体，定位孔外周设有风道，风道的下端延伸至座体的下表面，风道的上端与气源连通；所述座体下部从上至下设有第一定位单元和第二定位单元，第一定位单元包括多个沿定位孔周向均匀分布的第一定位组，第二定位单元包括多个沿定位孔周向均匀分布的第二定位组；第一定位组包括第一气腔、设于第一气腔内的第一活塞和一端与第一活塞固定的第一定位片，第一定位片的另一端伸入定位孔内，第一定位片可沿定位孔的径向滑动，第一气腔远离定位孔一端与风道连通，第一气腔内靠近定位孔一端设有与第一活塞相抵的弹簧；第二定位组包括第二气腔、设于第二气腔内的第二活塞和一端与第二活塞固定的第二定位片，第二定位片的另一端伸入定位孔内，第二定位片可沿定位孔的径向滑动，第二气腔靠近定位孔一端与风道连通，第二气腔内远离定位孔一端设有与第二活塞相抵的弹簧；所述转运部包括一端与机架转动连接的机械臂，机械臂另一端设有可升降的夹持单元，夹持单元包括夹持座，夹持座中部设有夹持孔，夹持孔的侧壁设有多个可沿夹持孔径向伸缩的夹爪，夹持座上固定有可伸入风道并将风道封堵的凸起。

本方案电机换向器自动化视觉检测系统用物料转运装置的原理在于：

换向器呈柱状，且换向器两端直径不同，分别为大端和小端，换向器的大端也可为若干弯折的钩部组成。先将换向器整齐排列，并成批打包，由操作人员打包好的换向器放置在传送带上，并使换向器的小端朝下；传送带将换向器向定位部传送，并逐个进入定位孔内。换向器进入定位孔内时，第一定位单元的第一定位片在弹簧的弹力作用下滑入座体内，第二定位单元的第二定位片在弹簧的弹力作用下伸入定位孔内，因此，此时第一定位片对换向器不具有阻挡作用，而第二定位片对换向器的大端具有阻挡作用，从而可以防止换向器从定位孔内掉出。换向器被第二定位片阻挡在定位孔内时，换向器的小端从定位孔的下端伸出。另外，由于传送带不断向定位孔内输送换向器，因此换向器将层叠在定位孔内。

在本装置运行过程中，气源向气道内不断通入气流。由于机械臂转动连接在机架上，通过转动机械臂可将夹持单元转动至定位部下方，并使换向器与夹持孔的中心对齐。通过是夹持单元上移，则夹持座向上移动，换向器的小端进入夹持孔内，则夹爪可夹持住换向器；同时夹持座上的凸起伸入风道内，使风道形成封闭空间而不能向外排出气体。随着气源不断向风道内通入气体，风道内压力将不断增大。由于第一气腔远离定位孔一端与风道连通，第二气腔靠近定位孔一端与风道连通，因此第一气腔和第二气腔内的压力都将增大，第一气腔和第二气腔内的压力增大将克服弹簧压力，则第一定位片将伸入定位孔内，第二定位片缩回座体内，使得第一定位单元可将定位孔内从下部开始计数的第二个换向器卡合在定位孔内，而第二定位单元则失去对最下方的换向器的定位作用。

下移夹持单元，则夹持单元可将定位孔内最下方的换向器取出，并通过转动机械臂可将其移动至检测装置上。夹持单元下移的同时，凸起将逐渐从风道内移出，风道与外部连通，则风道内的压力降低，第一气腔和第二气腔内的压力也降低，因此第一定位片缩回座体内，而第二定位片伸入定位孔内，则上方的换向器继续向下移动并再次被第二定位单元阻挡。另外，由于凸起具有一定高度，因此夹持单元夹持换向器下移一段距离后，凸起才完全从风道内退出，从而可避免换向器还未完全移出，第二定位片就已伸入定位孔内对换向器造成阻挡。

本方案产生的有益效果是：

(一)通过第一定位单元和第二定位单元的交替，可使夹持单元逐个对换向器进行抓取，从而可通过夹持单元逐一将换向器转运到自动化检测系统，提高内本装置的智能化。

(二)通过定位孔可对换向器进行中心定位，而通过第二定位单元可对换向器的竖直位置进行定位，从而便于夹持单元抓取换向器。

(三)在夹持单元抓取换向器向下移动后，风道排出的气流将吹向换向器，从而对换向器具有除尘作用。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述风道从上至下由入口段、喉部和扩散段组成，喉部的横截面积均小于入口段和扩散段的横截面积，所述第一气腔远离定位孔一端与风道的扩散段连通，所述第二气腔靠近定位孔一端与风道喉部连通。

本优选方案中，在夹持单元抓取换向器向下移动后，风道再度与外部连通，则在风道内将形成向外流动的气流。由于入口段、喉部和扩散段依次设置，且喉部的横截面积均小于入口段和扩散段的横截面积，从而使风道为文丘里管，即当气流经过喉部时，气流流速加快，因此喉部的压强将小于入口段和扩散段的压强，则喉部对第二气腔产生的吸力大于扩散段对第一气腔产生的吸力，从而第二气腔和第一气腔内气体排出的流速不同；因此第二气腔内的气体排出速度快于第一气腔内的气体排出的速度，从而使得第二定位块的响应速度比第一定位块的响应速度快，即第二定位块先伸出，而第一定位块后缩回，因此可以避免换向器滑出定位孔。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，所述夹爪为气动顶杆，且气动顶杆沿定位孔的周向均匀分布。以气动顶杆作为夹爪可使夹持部的结构更简单，便于维修。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述机械臂上设有压力腔，夹持座设于压力腔内并可沿竖直方向滑动，压力腔内设有与夹持座连接的拉簧，夹持座上设有限位孔，机械臂上可伸缩的定位杆，定位杆的一端可伸入限位孔内对夹持座进行定位，所述凸起上表面设有与限位孔连通的气孔，所述压力腔与气源通过电磁换向阀连通，定位杆收缩将使电磁换向阀换向至压力腔与外部连通。

在本优选方案中，通过切换电磁换向阀，使气源与压力腔连通，压力腔的压力增大，则可克服拉簧弹力推动夹持座向上滑动，从而可实现夹持单元的抬升；在夹持座上移过程中，当定位杆与限位孔相对时，定位杆伸长并插入限位孔内，从而对夹持座定位。当凸起伸入气道内后，气道通过气孔与限位孔连通，则限位孔内的压力也将增大。该压力作用在定位杆上，随着限位孔内的压力不断增加，定位杆将从限位孔内缩回，而电磁换向阀也同时切换，使得压力腔与外部连通，夹持座则在拉簧的作用下下移。通过本优选方案对结构进行优化，可使夹持单元自动回位。电磁换向阀的换向可用压力开关控制，当定位杆收缩时，压力开关受到挤压则可控制电磁换向阀换向。

优选方案四：作为对优选方案二的进一步优化，所述夹持孔为通孔；当夹爪松开换向器后，换向器将从夹持孔下部的开口滑到检测装置上。

附图说明

图1为本发明电机换向器自动化视觉检测系统用物料转运装置实施例的结构示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为图1中B部分的放大图；

图4为座体沿C-C的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：座体10、定位孔11、风道12、喉部13、第一气腔14a、第一定位片15a、第一活塞16a、第二气腔14b、第二定位片15b、第二活塞16b、机械臂20、压力腔21、夹持座30、气动顶杆31、夹持孔32、凸起33、定位杆34、压力开关35、限位孔36。

本实施例的电机换向器自动化视觉检测系统用物料转运装置包括机架、传送带、定位部和转运部，定位部设置传送带的端部，用以将换向器传送至定位部进行定位；转运部设于定位部下方，以使转运部抓取定位在定位部上的换向器。如图1所述，定位部包括座体10和气源，座体10的中部设有定位孔11，定位孔11竖直设置并贯穿座体10，从而使得换向器能从定位孔11上端进入，并从定位孔11下端排出。定位孔11外周设有风道12，风道12的下端延伸至座体10的下表面，风道12的上端与气源连通，则气源向风道12供气时，风道12下端将排出气流。风道12为文丘里管，即风道12的从上至下依次有入口段、喉部13和扩散段组成，喉部13的横截面积均小于入口段和扩散段的横截面积。气流经过喉部13时，气流流速加快，因此喉部13的压强将小于入口段和扩散段的压强。座体10下部从上至下设有第一定位单元和第二定位单元，第一定位单元由四个沿定位孔11周向均匀分布的第一定位组组成，第二定位单元由四个沿定位孔11周向均匀分布的第二定位组组成。如图2、图4所示，第一定位组包括第一气腔14a、设于第一气腔14a内的第一活塞16a和一端与第一活塞16a固定的第一定位片15a，第一定位片15a的另一端伸入定位孔11内，第一气腔14a远离定位孔11一端与风道12的扩散段连通，第一气腔14a内靠近定位孔11一端设有与第一活塞16a相抵的弹簧。第一气腔14a内的压力改变时，将使第一定位片15a将沿定位孔11的径向滑动。第二定位组包括第二气腔14b、设于第二气腔14b内的第二活塞16b和一端与第二活塞16b固定的第二定位片15b，第二定位片15b的另一端伸入定位孔11内，第二气腔14b靠近定位孔11一端与风道12的喉部13连通，第二气腔14b内远离定位孔11一端设有与第二活塞16b相抵的弹簧。第二气腔14b内的压力改变时，第二定位片15b可将沿定位孔11的径向滑动。

如图1、图3所示，转运部包括机械臂20和夹持单元，机械臂20一端与机架转动连接，夹持单元设置在机械臂20另一端，转动机械臂20可将夹持单元移动至定位部下方。夹持单元包括夹持座30和气动顶杆31，机械臂20的端部设有安装孔，夹持座30设于安装孔内，并且安装孔的侧壁设有竖直设置的导向槽，而夹持座30的侧壁设有与导向槽配合的凸棱，从而使得夹持座30仅能在安装孔内上下滑动。安装孔的外周设有压力腔21，压力腔21通过电磁换向阀与气腔连接，通过切换电磁换向阀可使压力腔21分别与气源和外部连通。夹持座30为阶梯轴，其轴间可承受压力腔21内的压力，从而推动夹持座30在安装孔内向上滑动，且压力腔21内设有与夹持座30连接的拉簧，在压力腔21内的压力降低后，拉簧可拉动夹持座30向下滑动，从而可实现夹持座30的升降。夹持座30中部设有夹持孔32，气动顶杆31安装在夹持孔32的侧壁上，并沿夹持孔32的周向均匀分布；当换向器伸入夹持孔32内后，使气动顶杆31伸出则可夹持换向器。夹持座30的上表面设有向上凸出的凸起33，夹持座30上升则凸起33可伸入风道12内，并将风道12封堵。夹持座30上设有限位孔36，机械臂20设有盲孔，盲孔的开口设置在安装孔的侧壁上，定位杆34设于盲孔内，盲孔内还设有与定位杆34一端相抵的弹簧，定位杆34的另一端与夹持座30侧壁相抵。夹持座30在安装孔内滑动时，当定位杆34和限位相对时，定位杆34将伸入限位内。凸起33上表面设有气孔，气孔与限位孔36连通。盲孔的底部设有与电磁换向阀电连接的压力开关35，定位杆34缩回盲孔内时，定位杆34将挤压压力开关35，从而使电磁换向阀换向至压力腔21与外部连通。

本实施例电机换向器自动化视觉检测系统用物料转运装置的具体工作过程为：

换向器呈柱状，且换向器两端直径不同，分别为大端和小端，换向器的大端也由若干弯折的钩部组成。将换向器放置在传送带上，且换向器的小端朝下，传送带将换向器向定位部传送；同时打开气源，使气源向气道供气。换向器进入定位孔11内时，第一定位片15a滑入座体10内，第二定位片15b伸入定位孔11内，因此，第二定位片15b对换向器的大端具有阻挡作用，同时，换向器的小端从定位孔11的下端伸出。通过转动机械臂20使换向器与夹持孔32的中心对齐，并切换电磁换向阀使气源和压力腔21连通，则夹持座30向上移动，换向器的小端进入夹持孔32内，气动顶杆31可夹持住换向器。凸起33伸入风道12内后，风道12、第一气腔14a和第二气腔14b内压力将不断增大，将克服弹簧压力，则第一定位片15a将伸入定位孔11内，第二定位片15b缩回座体10内，使得第一定位单元可将定位孔11内从下部开始计数的第二个换向器卡合在定位孔11内，而第二定位单元则失去对最下方的换向器的定位作用。

凸起33伸入气道内后，气道与限位孔36也通过气孔连通，同时限位孔36内的压力也将增大。该压力作用在定位杆34上，随着限位孔36内的压力不断增加，定位杆34将从限位孔36内缩回并挤压压力开关35，使得电磁换向阀切换，使得压力腔21与外部连通，则夹持单元下移，可将定位孔11内最下方的换向器取出，并通过转动机械臂20可将其移动至检测装置上。夹持单元下移的同时，凸起33将逐渐从风道12内移出，风道12、第一气腔14a和第二气腔14b内的压力降低，因此第一定位片15a缩回座体10内，而第二定位片15b伸入定位孔11内，则上方的换向器继续向下移动并再次被第二定位单元阻挡。由于喉部13对第二气腔14b产生的吸力大于扩散段对第一气腔14a产生的吸力，因此第二气腔14b内的气体排出速度快于第一气腔14a内的气体排出的速度，使得第二定位块的响应速度比第一定位块的响应速度快，即第二定位块先伸出，而第一定位块后缩回，从而可以避免换向器滑出定位孔11。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。