一种基于工业机器人的机床上下料夹具

1.本发明属于上下料夹具技术领域，具体涉及一种基于工业机器人的机床上下料夹具。


背景技术：

2.目前，在产品的生产及检测过程中，需要根据不同的操作将产品转移至相应的操作工位上。例如：检测产品是否合格时，需要将产品从传送流水线上转移到检测工位上，该过程即为产品的上料过程，而检测完成后还需要将产品从检测工位再转移至传送流水线上，该过程即为产品的下料过程；传统加工中，上述产品的上下料过程中主要靠人工方式来实现的，存在人工成本高且上下料效率较低的问题。
3.针对上述问题，在现有技术中提出了采用机器人执行产品自动上下料的方式，但是现有机器人大多是通过夹持或者负吸的方式执行产品取放，其中夹持产品时易因夹紧力过大而导致产品变形，负吸产品时则仅适用于形状规则的产品，因此，在本发明中提供一种适用于任意形状产品且不会导致产品变形的基于机器人的上下料夹具。


技术实现要素：

4.鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种基于工业机器人的机床上下料夹具。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种基于工业机器人的机床上下料夹具，包括：
7.托盘，用于承载产品；所述托盘上阵列开设有n个适配通槽，且n个适配通槽绕所述托盘的中心轴呈放射状分布；
8.机械手，从所述托盘上夹取产品或者将所述产品放置于托盘上；所述机械手包括安装件以及与所述安装件转动连接的n个杆件，n个杆件绕所述安装件的中心轴呈环形阵列分布，且n个杆件可一一对应的穿过n个适配通槽；
9.其中
10.所述杆件转动时，所述杆件的一端靠近所述安装件的中心轴、另一端远离所述安装件的中心轴。
11.优选的，在所述安装件上开设有用于安装所述杆件的通孔，且所述杆件在通孔内的可转动角度不低于90
°
，所述杆件与通孔内壁之间连接有复位弹簧，且通过所述复位弹簧限定所述杆件在初始状态下保持竖直。
12.优选的，围绕所述安装件的中心轴呈放射状均分布有n个可移动的推杆，且利用所述推杆的移动与所述复位弹簧的变形配合驱使所述杆件在通孔内往复旋转。
13.优选的，所述推杆滑动配合于安装件上。
14.优选的，围绕所述安装件的中心轴环形阵列的分布有n个仅可转动的齿环，且齿环外壁通过直齿一一对应的与推杆啮合连接。
15.优选的，与所述安装件共轴装配有一个可转动的驱动环，且至少在驱动环的一侧上等距固定有多个啮合销杆，所述齿环垂直套设于驱动环上，且齿环内壁通过螺纹齿与啮合销杆螺旋啮合。
16.优选的，在所述安装件上阵列设有n个支撑架，所述支撑架与齿环交错配合，且所述驱动环与支撑架滑动配合；在其中一个所述支撑架上固定有驱动架，且所述驱动架上安装有驱动电机和驱动齿轮，所述驱动电机驱使驱动齿轮旋转，且驱动齿轮与驱动环啮合。
17.优选的，所述安装件为上小下大的锥形结构；在所述安装件的内部形成有锥形限位腔，且所述推杆沿锥形结构表面倾斜设置。
18.优选的，所述安装件为阶梯式的柱形结构，所述柱形结构的直径由上至下依次增大，且所述推杆在阶梯处水平设置。
19.优选的，所述杆件包括安装杆以及可相对于安装杆轴向移动的活动杆，沿所述活动杆的表壁周向阵列设有多个缓冲条，且所述产品被机械手限定时、所述缓冲条与产品表壁接触。
20.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
21.(1)在本发明的上下料夹具中，提供了能够相互配合的托盘和机械手，其中机械手在夹取产品时，利用n个可转动的杆件托举产品，由此使产品能有效随机械手进行转移上下料，且上下料过程中不会造成产品变形；另外，n个杆件转动后形成截面为v形的置物腔，产品限定于置物腔内，进而能灵活适用于不同形状及不同尺寸的产品。
22.(2)针对上述杆件，利用可移动的推杆和可变形的复位弹簧配合驱使其进行往复旋转，且其中推杆的移动基于齿环的转动和啮合驱使形成，整体驱动结构简单。
23.(3)针对上述齿环，对应设有贯穿其内部的驱动环，且驱动环在转动过程中利用啮合销杆与齿环形成螺旋啮合，进而方便同步驱动n个杆件。
24.(4)针对上述杆件，包括安装杆以及可相对于安装杆轴向移动的活动杆，以此使得整体杆件构成可伸缩的结构形式，从而进一步适用于不同尺寸的产品；另外，活动杆的表壁周向阵列设有多个缓冲条，以此一方面提高杆件与产品之间的接触摩擦力，另一方面还形成对产品的缓冲防护。
25.(5)针对上述机械手，对应设有与杆件相配合的安装件，推杆、齿环及驱动环均设置于安装件上，由此有效实现整体结构的合理装配；另外，利用安装件与杆件的配合，还实现对产品上下位置的限定，从而进一步提升产品上下料转移过程中的稳定。
附图说明
26.图1为本发明实施例一的结构示意图；
27.图2为本发明实施例一中机械手的结构示意图；
28.图3为本发明实施例一中机械手的剖视图；
29.图4为图2中的a处放大图；
30.图5为图3中的b处放大图；
31.图6-图7为本发明实施例一的取料原理图；
32.图8为本发明实施例二的结构示意图；
33.图9为本发明实施例二中机械手的结构示意图；
34.图10为图9中的c处放大图；
35.图11为本发明实施例二的取料原理图；
36.图12为本发明中托盘的结构示意图；
37.图中：托盘-1；适配通槽-11；机械手-2；安装件-21；杆件-22；安装外杆-221；活动内杆-222；缓冲条-223；推杆-23；驱动环-24；啮合销杆-25；齿环-26；支撑架-27；驱动架-28；驱动齿轮-29。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本发明中提供了一种基于工业机器人的机床上下料夹具，具体该上下料夹具包括：
40.托盘1，用于承载产品；由图12可知，托盘1上阵列开设有n个适配通槽11，且n个适配通槽11绕托盘1的中心轴呈放射状分布；
41.机械手2，用于从托盘1上夹取产品或者将产品放置于托盘1上；
42.上述，机械手2包括安装件21以及与安装件21转动连接的n个杆件22，n个杆件22绕安装件21的中心轴呈环形阵列分布，且n个杆件22可一一对应的穿过n个适配通槽11；
43.具体的，杆件22转动时，杆件22的一端靠近安装件21的中心轴、另一端远离安装件21的中心轴。
44.由上，并结合图6、图7及图11可知，关于上述机械手2与托盘1配合执行产品上下料的原理为：
45.1)用于从托盘1上夹取产品
46.产品承载于托盘1上，并保证产品位于n个适配通槽11围合构成的放置区域的中心处；
47.机械手2安装于机械臂上，并定位于托盘1上方，因此机械手2在取料或者放料时由上至下的向托盘1靠近，且在该靠近过程中，转动杆件22以使杆件22保持为竖直状态，对应的在该状态下，n个杆件22可一一对应的穿过n个适配通槽11，且n个杆件22均限定于产品的外侧，对应即图6、图7及图11中的a图所示状态；
48.根据安装件21的限定方式不同，当整体机械手2无法再下移时旋转n个杆件22，以使得n个杆件22的底端均向安装件21的中心轴靠近，以此利用n个杆件22在产品下方围合形成截面为v形的置物腔，产品限定于置物腔内，且n个杆件22组合托举起产品，对应即图6、图7及图11中的b/c图所示状态，然后产品能够随机械手2的运动而执行上下料转移。
49.2)将产品放置于托盘1上
50.机械手2以图6、图7及图11中c图所示状态限定产品，机械手2保持该状态并下移向托盘1靠近，在该靠近过程中，n个杆件22可一一对应的穿过n个适配通槽11，直至产品被稳定的放置于托盘1上时形成图6、图7及图11中b图所示状态；
51.旋转n个杆件22，以使得n个杆件22恢复至竖直状态，然后上移机械手2，机械手2与
托盘1分离，产品滞留于托盘1上。
52.针对上述所公开的机械手2，本发明提供如下具体实施例
53.实施例一
54.在本实施例中，参阅图1-图7所示，设定安装件21为上小下大的锥形结构，在安装件21的内部形成有锥形限位腔，基于此本实施例中安装件21的限定方式为：安装件21底部与托盘1接触(图6)、或者产品顶部与锥形限位腔的内壁接触(图7)。参考图6及图7，在达成安装件21的限定方式后即执行杆件22的旋转。
55.针对上述锥形结构的安装件21：
56.在安装件21的倾斜表壁上开设有用于安装杆件22的通孔，且杆件22在通孔内的可转动角度不低于90
°
，杆件22与通孔内壁之间连接有复位弹簧，且通过复位弹簧限定杆件22在初始状态下保持竖直；
57.在安装件21的倾斜表壁上滑动配合有n个可移动的推杆23，n个推杆23围绕安装件21的中心轴呈放射状均分布，且利用推杆23的移动与复位弹簧的变形配合驱使杆件22在通孔内往复旋转。
58.实施例二
59.在本实施例中，参阅图8-图11所示，设定安装件21为阶梯式的柱形结构，柱形结构的直径由上至下依次增大。具体的，结合图9可知，安装件21至少包括一个连接台阶，且基于此本实施例中安装件21的限定方式为：安装件21底部与产品顶部接触(图11)。参考图11，在达成安装件21的限定方式后即执行杆件22的旋转。
60.针对上述阶梯式的柱形结构的安装件21：
61.在安装件21中直径最大的位置处开设有用于安装杆件22的通孔，且杆件22在通孔内的可转动角度不低于90
°
，杆件22与通孔内壁之间连接有复位弹簧，且通过复位弹簧限定杆件22在初始状态下保持竖直；
62.在安装件21的阶梯处水平滑动配合有n个可移动的推杆23，n个推杆23围绕安装件21的中心轴呈放射状均分布，且利用推杆23的移动与复位弹簧的变形配合驱使杆件22在通孔内往复旋转。
63.综上，在上述两个实施例所公开的结构中，杆件22均在推杆23与复位弹簧的配合下实现转动驱动，且其中关于推杆23的往复移动，在本发明中还提供如下优选的驱动结构：
64.围绕安装件21的中心轴环形阵列的分布有n个仅可转动的齿环26，且齿环26外壁通过直齿一一对应的与推杆23啮合连接；
65.与安装件21共轴装配有一个可转动的驱动环24，且至少在驱动环24的一侧上等距固定有多个啮合销杆25，齿环26垂直套设于驱动环24上，且齿环26内壁通过螺纹齿与啮合销杆25螺旋啮合；
66.在安装件21上阵列设有n个支撑架27，支撑架27与齿环26交错配合，且驱动环24与支撑架27滑动配合；在其中一个支撑架27上固定有驱动架28，且驱动架28上安装有驱动电机和驱动齿轮29，驱动电机驱使驱动齿轮29旋转，且驱动齿轮29与驱动环24啮合。
67.由上可知，关于推杆23的往复移动原理为：
68.驱动电机驱使驱动齿轮29旋转，驱动齿轮29与驱动环24啮合，以此驱使驱动环24旋转，驱动环24在转动过程中与支撑架27产生相对滑动，且带动其上的啮合销杆25不断与
齿环26之间形成螺旋啮合，进而驱使齿环26绕其自身的中心轴产生旋转，齿环26的旋转使其与推杆23之间产生啮合传动，进而驱使推杆23产生移动。
69.另外，杆件22包括安装杆221以及可相对于安装杆221轴向移动的活动杆222，由此利用安装杆221与活动杆222的配合使得整体杆件22构成伸缩杆的结构形式，从而使得整体机械手2能灵活适用于不同尺寸的产品，且关于安装杆221与活动杆222的伸缩配合形成，可选为电动伸缩杆的结构、也可选为螺纹套与螺纹杆螺旋配合的结构。
70.进一步的，沿活动杆222的表壁周向阵列设有多个缓冲条223，且产品被机械手2限定时、缓冲条223与产品表壁接触，由此基于缓冲条223一方面提高杆件22与产品之间的接触摩擦力，另一方面还形成对产品的缓冲防护。
71.综上所示，关于如何确定安装件21是否达到相应的限定方式、以及杆件22的转动角度是否能准确托举限定产品，可优选采用距离传感器或者压力传感器进行检测确定：
72.对于距离传感器，安装件21与产品之间的最小距离为0时达到相应的限定方式，杆件22与产品之间的最小距离为0时能准确托举限定产品；
73.对于压力传感器，安装件21上所检测到的压力由0向1突变时达到相应的限定方式，杆件22上所检测到的压力由0向1突变时能准确托举限定产品。
74.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。