一种板材自定位的搬运设备的制作方法

1.本实用新型涉及钢板加工技术领域，尤其涉及一种板材自定位的搬运设备。


背景技术：

2.近年来，国家大力发展制造业转型升级，众多传统制造业均引入了工业六轴机器人进行自动化生产的探索。在钢结构制造行业中，由于钢结构零部件的非标特性，例如非标钢板零件中零件尺寸、坡口类型、孔位特征均存在差异，因此，非标零件的识别、精确定位就显得尤为重要。
3.在当前的钢板零件加工工艺中，钢板零部件一般是以堆叠的方式放置在零件托盘内，随后由搬运设备将托盘内的钢板零部件搬运至加工工位处。其中，由于堆叠过程中，钢板零部件的放置处于无规则状态，而为保证搬运过程中的精确定位，则需要在将钢板零件搬运至加工工位前，额外进行一次定位。
4.目前行业内最先进的用于零件纠偏定位的方案主要依靠传感定位，例如拍照识别定位、激光扫描识别定位等，主要利用传感器测得偏差值，并反馈给搬运机器人调整搬运程序。而在实际的应用场景中，由于车间强光强磁及微尘的干扰，以及零件非标特性需开发针对性算法的限制，现有的零件纠偏定位技术难度大且花费成本高。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种板材自定位的搬运设备，解决了现有的钢板零件加工工艺中钢板零部件的搬运需要额外定位且搬运效率低的技术问题。
6.为解决以上技术问题，本实用新型提供一种板材自定位的搬运设备，包括搬运结构、运载结构和板材定位装置；所述运载结构包括移动轨道和活动安装在所述移动轨道上的移动平台；所述搬运结构固定在所述移动平台上，其搬运侧设有安装位以固定所述板材定位装置；所述板材定位装置包括安装支架和定位支撑板，所述安装支架的底部固定在所述安装位上、顶面安装有所述定位支撑板。
7.本基础方案设置搬运结构、运载结构和板材定位装置建立板材自动搬运机制，通过运载结构中移动轨道、移动平台的相互协作，可带动搬运结构、板材定位装置同步运动到预定的搬运目的地，以提高板材搬运效率；将板材定位装置固定在搬运结构搬运侧的安装位，可减少搬运结构的空载移动次数，而根据定位支撑板的自定位特性，可控制其上承载的待搬运板材实现二次定位，进而达到高效率的二次定位与搬运。
8.在进一步的实施方案中，所述定位支撑板包括定位平台、限位结构和传动组件，所述定位平台的上表面相对水平面倾斜，其水平高度向一侧缓慢降低；所述限位结构固定在所述定位平台下倾方向边缘位置；所述传动组件固定在所述定位平台上表面。
9.本方案基于板材零部件的搬运、加工需要，设计定位平台、限位结构和传动组件组成板材定位装置；其中，将定位平台的上表面设置为相对水平面倾斜的配合传动组件，可利用板材零部件自身的重力势能，使得放置在定位平台上任意位置的板材零部件均自动滑落
至预定义的搬运位，并在限位结构的限位作用下，恢复到稳定的待搬运状态，从而在不需要其它制动设备(或人工)的前提下实现板材的自移动、自动定位，进一步提高板材的加工效率、降低生产成本。
10.在进一步的实施方案中，所述传动组件包括多个组合排列的传动件，多个组合排列的所述传动件的分布密度沿所述定位平台的倾斜方向逐渐增大。
11.本方案结合实际的板材滑落过程中，由于自身重力其滑动速度逐渐加快的实际情况，设计传动件的分布密度沿定位平台的倾斜方向逐渐增大，通过增大与板材的接触面增加板材移动的摩擦力，来控制板材的移动速度，还可有效降低板材在传动过程中出现掉落、卡顿的风险，从而提高产品的良品率与生产效率。
12.在进一步的实施方案中，多个组合排列所述传动件至少组成两个传动矩阵，所述传动矩阵中所述传动件的分布密度，和其与所述定位平台上预定义搬运位的实际距离成正比；所述传动矩阵中同组的、相邻的所述传动件之间的间距相等。
13.本方案根据板材滑动到预定义的搬运位过程中的各个阶段，设置了对应的传动矩阵来控制板材的滑动速度和调整滑动方向，使得板材移动更加平稳，定位更加稳定、精准，降低板材的损耗以及提高设备的耐久度。
14.在进一步的实施方案中，所述限位结构包括第一定位件和第二定位件；所述第一定位件与所述第二定位件分设在所述定位平台的倾斜方向的两侧边缘，在倾斜方向预留出防碰撞间隙。
15.本方案在定位平台的倾斜方向的两侧边缘分别设置第一定位件和第二定位件作为限位结构，板材自身重力的作用下，将会滑落至紧贴第一定位件，即板材的一个侧面紧贴第一定位件，而板材的另一个侧面将紧贴第二定位件，从而限制板材的滑动使其可稳定在预定义的搬运位；
16.在倾斜方向的第一定位件和第二定位件之间预留出防碰撞间隙，板材移动至与限位结构发生碰撞时，板材的四个角均不会与限位结构相接触，即当板材紧贴第一定位件或第二定位件时，板材的一个角位于第一定位件与第二定位件之间的间隙处，在保证实现板材定位的同时，还避免了板材的角因为与限位结构发生碰撞而损坏。
17.在进一步的实施方案中，所述搬运结构包括底座、机械臂和电磁铁；所述机械臂的底部固定在所述底座上，其末端安装有所述电磁铁；所述安装支架固定在所述底座搬运侧的所述安装位上。
18.本方案在底座上安装可活动的机械臂用以运载板材，利用机械臂多个方向的自由度，可实现板材在空间上的自由运送；采用电性控制抓取的电磁铁抓取板材，设备简单、抓取可靠性高、且不会损伤板材。
19.在进一步的实施方案中，所述传动件为牛眼万向轮，包括固定在所述定位平台上的框形支架和球体；所述框形支架设有向上开口的容纳腔，所述容纳腔的内直径向上逐渐缩小；所述球体的直径大于所述容纳腔顶部的内直径。
20.本方案采用万向球作为传动板材的核心器件，可利用重力促使板材自行移动，不需要人为施加动力，即可将任意放置的板材输送至预定义的搬运位；万向球的阻力较小，从而可缩短板材的移动耗时，提高定位效率。
21.在进一步的实施方案中，所述定位平台的上表面相对水平面倾斜预设角度，所述
预设角度为1
°
～10
°
。
22.本方案限制定位平台的上表面相对水平面倾斜预设角度为1
°
～10
°
，可保证板材能够在自身重力势能的影响下移动的同时，还避免了板材与限位结构相接触时，因速度过快而导致的板材碰撞损坏。
23.在进一步的实施方案中，所述传动件之间的间距为50毫米～130毫米。
24.本方案通过限制传动件之间的最小间隔距离，在实现优化板材移动的平稳性的目的的同时，保证了传动件在移动过程中产生的阻力影响板材的移动速度和定位效率。
附图说明
25.图1是本实用新型实施例提供的一种板材自定位的搬运设备的立体结构图；
26.图2是本实用新型实施例提供的图1中定位支撑板的立体结构图；
27.图3是本实用新型实施例提供的图2中传动件的侧面视图；
28.其中：1-搬运结构，11-底座、12-机械臂、13-电磁铁；2-运载结构(图中未示出)，21-移动轨道(图中未示出)、22-移动平台(图中未示出)；3-板材定位装置，31-安装支架；32-定位支撑板，321-定位平台；322-限位结构，322a-第一定位件、322b-第二定位件；323-传动组件，a-传动件，b-板材。
具体实施方式
29.下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制，因为在不脱离本实用新型精神和范围基础上，可以对本实用新型进行许多改变。
30.本实用新型实施例提供的一种板材自定位的搬运设备，如图1～图3所示，在本实施例中，包括搬运结构1、运载结构2和板材定位装置3；运载结构2包括移动轨道21和活动安装在移动轨道21上的移动平台22；搬运结构1固定在移动平台22上，其搬运侧设有安装位以固定板材定位装置3；板材定位装置3包括安装支架31和定位支撑板32，安装支架31的底部固定在安装位上、顶面安装有定位支撑板32。
31.在本实施例中，移动平台22与驱动设备(例如电机、气缸等)固定连接，可在驱动设备的控制下沿着移动轨道21往复运动，进而带动固定在移动平台22上的搬运结构1、板材定位装置3同步移动到目标位置。
32.其中，安装支架31由高强度的方管焊接而成；在本实施例中安装支架31优选为从下到上缓慢向外延伸的直角梯台型支架，其顶部向搬运侧延伸形成放置位，用于固定定位支撑板32、底部通过螺钉固定在搬运结构1的底座11上。
33.本实施例中的运载结构2(移动轨道21和移动平台22)为较为常见的普通运载设备，因此在本实施例中不再赘述。
34.在本实施例中，定位支撑板32包括定位平台321、限位结构322和传动组件323，定位平台321的上表面相对水平面倾斜，其水平高度向一侧缓慢降低；限位结构322固定在定位平台321下倾方向边缘位置；传动组件323固定在定位平台321上表面。
35.在本实施例中，定位平台321的上表面相对水平面倾斜预设角度，预设角度为1
°
～
10
°
，例如，定位平台321沿图中箭头所指方向向下倾斜。
36.本实施例：
37.1)基于板材零部件的搬运、加工需要，设计定位平台321、限位结构322和传动组件323组成板材定位装置3；其中，将定位平台321的上表面设置为相对水平面倾斜的配合传动组件323，可利用板材零部件自身的重力势能，使得放置在定位平台321上任意位置的板材零部件均自动滑落至预定义的搬运位，并在限位结构322的限位作用下，恢复到稳定的待搬运状态，从而在不需要其它制动设备(或人工)的前提下实现板材的自移动、自动定位，进一步提高板材的加工效率、降低生产成本。
38.2)限制定位平台321的上表面相对水平面倾斜预设角度为1
°
～10
°
，可保证板材能够在自身重力势能的影响下移动的同时，还避免了板材与限位结构322相接触时，因速度过快而导致的板材碰撞损坏。
39.在本实施例中，传动组件323包括多个组合排列的传动件a，多个组合排列的传动件a的分布密度沿定位平台321的倾斜方向逐渐增大。
40.在本实施例中，传动件a为牛眼万向轮，包括固定在定位平台321上的框形支架和球体；框形支架设有向上开口的容纳腔，容纳腔的内直径向上逐渐缩小；球体的直径大于容纳腔顶部的内直径。
41.在本实施例中，传动件a之间的间距为50毫米～130毫米。
42.本实施例：
43.1)结合实际的板材滑落过程中，由于自身重力其滑动速度逐渐加快的实际情况，设计传动件a的分布密度沿定位平台321的倾斜方向逐渐增大，通过增大与板材的接触面增加板材移动的摩擦力，来控制板材的移动速度，还可有效降低板材在传动过程中出现掉落、卡顿的风险，从而提高产品的良品率与生产效率。
44.2)采用万向球作为传动板材的核心器件，可利用重力促使板材自行移动，不需要人为施加动力，即可将任意放置的板材输送至预定义的搬运位；万向球的阻力较小，从而可缩短板材的移动耗时，提高定位效率。
45.3)通过限制传动件a之间的最小间隔距离，在实现优化板材移动的平稳性的目的的同时，保证了传动件a在移动过程中产生的阻力影响板材的移动速度和定位效率。
46.在本实施例中，多个组合排列传动件a至少组成两个传动矩阵；传动矩阵中传动件a的分布密度，和其与定位平台321上预定义搬运位的实际距离成正比；传动矩阵中同组的、相邻的传动件a之间的间距相等。例如，传动件a组成3个密度不同的传动矩阵a、b、c，最接近搬运位的传动矩阵c的密度最大。
47.本实施例根据板材滑动到预定义的搬运位过程中的各个阶段，设置了对应的传动矩阵来控制板材的滑动速度和调整滑动方向，使得板材移动更加平稳，定位更加稳定、精准，降低板材的损耗以及提高设备的耐久度。
48.在本实施例中，限位结构322包括第一定位件322a和第二定位件322b；第一定位件322a与第二定位件322b分设在定位平台321的倾斜方向的两侧边缘，在倾斜方向预留出防碰撞间隙。
49.在其它实施例中，为避免板材与限位结构322的碰撞损伤，还可在第一定位件322a和第二定位件322b上设置缓冲结构，例如海绵等柔性结构。
50.本实施例在定位平台321的倾斜方向的两侧边缘分别设置第一定位件322a和第二定位件322b作为限位结构322，板材自身重力的作用下，将会滑落至紧贴第一定位件322a，即板材的一个侧面紧贴第一定位件322a，而板材的另一个侧面将紧贴第二定位件322b，从而限制板材的滑动使其可稳定在预定义的搬运位；
51.在倾斜方向的第一定位件322a和第二定位件322b之间预留出防碰撞间隙，板材移动至与限位结构322发生碰撞时，板材的四个角均不会与限位结构322相接触，即当板材紧贴第一定位件322a或第二定位件322b时，板材的一个角位于第一定位件322a与第二定位件322b之间的间隙处，在保证实现板材定位的同时，还避免了板材的角因为与限位结构322发生碰撞而损坏。
52.在本实施例中，搬运结构1包括底座11、机械臂12和电磁铁13；机械臂12的底部固定在底座11上，其末端安装有电磁铁13；安装支架31固定在底座11搬运侧的安装位上。
53.其中，电磁铁13优选为起重电磁铁13，其与主控模块(例如mcu或主控电脑)电性连接，并主控模块的控制下，通电产生电磁，吸取托盘中的板材并搬运到定位支撑板32上。
54.本实施例在底座11上安装可活动的机械臂12用以运载板材，利用机械臂12多个方向的自由度，可实现板材在空间上的自由运送；采用电性控制抓取的电磁铁13抓取板材，设备简单、抓取可靠性高、且不会损伤板材。
55.本实施例提供的搬运设备的具体工作过程如下：
56.首先，机械臂12与主控模块电性连接，移动平台22与驱动设备连接；搬运结构1处于移动轨道21的初始位置，而放置板材b的托盘则在移动轨道21初始位置的一侧，板材b为钢板零部件。
57.机械臂12在主控模块的控制下，运动至托盘上方，电磁铁13通电，吸取一钢板零部件，并搬运到定位支撑板32。此时，钢板零部件在倾斜的定位平台321影响下、通过自身重力在多个传送件上滑动至预定义的搬运位。
58.移动平台22在驱动设备的驱动下，将搬运结构1和板材定位装置3同步移动到目标位置。此时，机械臂12在主控模块的控制下，运动至搬运位上方，电磁铁13通电，吸取钢板零部件并将其搬运至下一个加工工位。
59.如此，完成了当前钢板零部件的自定位搬运。
60.本实用新型实施例设置搬运结构1、运载结构2和板材定位装置3建立板材自动搬运机制，通过运载结构2中移动轨道21、移动平台22的相互协作，可带动搬运结构1、板材定位装置3同步运动到预定的搬运目的地，以提高板材搬运效率；将板材定位装置3固定在搬运结构1搬运侧的安装位，可减少搬运结构1的空载移动次数，而根据定位支撑板32的自定位特性，可控制其上承载的待搬运板材实现二次定位，进而达到高效率的二次定位与搬运。
61.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。