CN104668405A - 一种用于铁线折弯机的送料及收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于铁线折弯机的送料及收集装置，属于工业机器人应用技术领域。该送料及收集装置包括三自由度机器人、折弯机、折前物料存储器、折后物料收集器；其中折弯机装置设置在三自由度机器人的前方，折前物料存储器装置设置在折弯机装置底座侧边，位于三自由度机器人装置右前方，折后物料收集器装置设置在三自由度机器人的左前方，三自由度机器人在折前物料存储器装置中抓取折前物料置于折弯机下模具之上，待折弯机装置上模具压模之后取出折后物料置于折后物料收集器装置。本发明装置具有生产效率高、自动化程度高的优势，可实现取料、压模与出料全自动操作。
Description
技术领域：
本发明属于工业机器人应用技术领域，具体涉及一种用于铁线折弯机的送料及收集装置。
背景技术：
轻工、医药、食品和电子等行业的自动化生产线中，诸如分拣、包装、封装，特别是在物料搬运、机床上下料等这种重复、枯燥、危险性尤为突出工作中，为了减轻人类劳动强度，提高工作效率，在作业工序中采用完整的操作机构代替人工工作是很有必要的。而在轻型搬运工作方面采用多自由度空间并联机械手则显得没必要，或制造成本太高，如传统的SCARA机器人由于其自身因素，其小臂上安装了三个电机和一个滚珠丝杠，这样就限制了其作用范围，串联式的五轴机器人制造成本太高。然而，在平动并联机器人机构中，采用动平台上的执行器通过传动轴与机架上的电机相连的方法缩小了机构的工作空间范围，限制了末端执行器加速度的提高，使得位置和姿态精度难以保证。
发明内容：
本发明的目的正是为了克服上述现有技术中的不足，提供一种用于铁线折弯机的送料及收集装置。该装置是一种实现平面轻型物料搬运和整理的机构，能够在较小的空间实现轻型物料的取放，配合折弯机的工作频率，形成一个完整的工序。
本发明所提供的一种用于铁线折弯机的送料及收集装置包括三自由度机器人Ⅰ、折弯机Ⅱ、折前物料存储器Ⅲ以及折后物料收集器Ⅳ；所述三自由度机器人Ⅰ中的机架12与折弯机Ⅱ的上料前端面垂直布置，便于三自由度机器人Ⅰ的竖直驱动装置11伸出方向正对折弯机Ⅱ上料的上端面。所述折前物料存储器Ⅲ固定在折弯机Ⅱ底座16侧面，所述折前物料存储器Ⅲ的开口面朝上，所述折前物料存储器Ⅲ的底面安装固定在折弯机Ⅱ侧面的气缸17上，底面能够在垂直方向线性运动，便于三自由度机器人Ⅰ的取料。
所述三自由度机器人Ⅰ包括机架12、动平台8、第一主动支链、第二主动支链、从动支链、第一驱动装置9、第二驱动装置10以及竖直驱动装置11；所述第一驱动装置9、第二驱动装置10设置在所述机架12上，所述第一驱动装置9与第二驱动装置10同心布置，所述竖直驱动装置11固连在竖直驱动装置安装板13上，所述动平台8固连在所述竖直驱动装置11上的动力输出端，所述动平台8由所述竖直驱动装置11带动上下运动。
所述第一主动支链包括机架12、第一主动臂1、第一保姿态连接杆2以及连架杆6；所述第一主动臂1与所述连架杆6之间采用转动铰链连接，所述第一保姿态连接杆2的两端分别与所述机架12以及所述连架杆6采用转动铰链连接，所述机架12、第一主动臂1、第一保姿态连接杆2、连架杆6通过运动副连接形成平行四边形结构。
所述第二主动支链包括第一主动臂1、第二主动臂4、从动臂3以及小臂连接杆5；所述第二主动臂4与所述小臂连接杆5之间采用转动铰链连接，所述小臂连接杆5所述从动臂3之间采用转动铰链连接，所述从动臂3与所述第一主动臂1之间采用转动铰链连接，所述第一主动臂1、第二主动臂4、从动臂3、小臂连接杆5通过运动副连接形成平行四边形结构。
所述从动支链包括竖直驱动装置安装板13、从动臂3、连架杆6以及第二保姿态连接杆7；所述从动臂3与所述竖直驱动装置安装板13之间采用转动铰链连接，所述竖直驱动装置安装板13与所述第二保姿态连接杆7之间采用转动铰链连接，所述第二保姿态连接杆7与所述连架杆6之间采用转动铰链连接，所述竖直驱动装置安装板13、从动臂3、连架杆6、第二保姿态连接杆7通过运动副连接形成平行四边形结构。
所述第一主动支链与所述第二主动支链拥有共同的所述第一主动臂1，所述从动支链与所述第一主动支链拥有共同的所述连架杆6，所述从动支链与所述第二主动支链拥有共同的所述从动臂3。
所述第一主动支链的第一主动臂1、第二主动支链的第二主动臂4分别由所述第一驱动装置9、第二驱动装置10驱动旋转，所述第一驱动装置9、第二驱动装置10采用伺服电机－减速器结构，所述竖直驱动装置11采用伺服电机－减速器结构或采用气动装置。
所述折弯机Ⅱ包括液压系统、底座16、上模具14以及下模具15；所述液压系统控制上模具14有规律的下压到下模具15上，频率可调，上模具14安装在液压系统的活塞杆上，下模具15安装在底座16上，上模具14、下模具15的竖直方向正面相对，所述折弯机Ⅱ能够通过上模具14、下模具15挤压将置于模具中间的铁线折弯成预定形状。
所述折前物料存储器Ⅲ包括挡板、底面以及气缸17；多个折前铁线通过人工整理之后整齐码放于挡板内的底面上，铁线码放高度应适宜三自由度机器人Ⅰ的末端执行器抓取，当铁线高度不够时，底面气缸17会垂直向上运动将剩余铁线抬升，保证所述三自由度机器人Ⅰ的末端执行器能够有效抓取到折前铁线。
本发明中的三自由度机器人由第一、第二主动支链驱动动平台，从动支链配合主动支链限制动平台的运动轨迹，保证动平台的平动并有有明确的运动路线和位置精度，主、从动支链的共同约束作用，限制了动平台的回转自由度，使动平台相对机架仅具有两个平动自由度，保证了机器人机构姿态稳定，而动平台在竖直方向上的运动则有竖直驱动装置驱动。三组驱动装置提供的运动驱动，使得该三自由度机器人机构具有确定的运动，保证了该机构位置精确。
该装置中所述的折弯机Ⅱ包括液压系统、底座和模具(包括上模具和下模具)。所述液压系统控制上模具有规律的下压到下模具上，频率可调。上模具安装在液压系统的活塞杆上，下模具安装在底座上，上下模具竖直方向正面相对。折弯机Ⅱ可以通过上下模具挤压将置于模具中间的铁线折弯成预定形状。
该装置中所述的折前物料存储器Ⅲ包括挡板、底面和气缸。多个折前铁线通过人工整理之后整齐码放于挡板内的底面上，铁线码放高度应适宜三自由度机器人Ⅰ的末端执行器抓取。当铁线高度不够时，底面气缸会垂直向上运动将剩余铁线抬升，保证三自由度机器人Ⅰ末端执行器能够有效抓取到折前铁线。
本发明具有以下技术特点：
(1)本发明采用取料-折弯-出料-再取料的循环方式完成铁线折弯工序。
(2)本发明折前物料存储器采用行程可控气缸调整余料的顶面高度，使三自由度机器人执行末端能始终抓取到折前物料。
(3)本发明中三自由度机器人末端执行器的两自由度平动由不同的伺服电机驱动，另一自由度由伺服电机或气动驱动。
(4)本发明中三自由度机器人末端执行器由主动支链驱动，从动支链配合主动支链限制执行器的运动轨迹；保证末端执行器有明确的运动轨迹和位置精度，并且使得本发明装置整体上结构简单、惯性小。
(5)本发明中末端执行器安装电磁铁类有磁性的零部件，方便铁线的抓取和放置。
本发明所提供物料供给和收集机构，有效提高了机构的灵活性，简化了并联机器人机构，提高了折弯机的工作效率，完成了整个铁线折弯工序，同时三自由度机器人Ⅰ较好地保持了机构的惯性小，高速度、高加速度，高定位精度和重复定位精度的特点。
本发明能够有效代替简易人工工序，整体结构轻便，成本低廉，适合轻型物料加工过程中类似的取放工作，另外本发明中的三自由度机器人Ⅰ机构不仅把两个伺服电机输出的动力汇合到主动支链上，而且在从动支链也添加了一个动力，三个支链不仅都起到动力的作用也有结构约束的作用。三条支链中都使用平行四边形结构，使得末端执行器有明确的运动规律和定位精度，本发明中的送料机构采用行程可控气缸，实时抬高待折物料表面高度，便于三自由度机器人末端的抓取，有效提高工作效率。
附图说明：
图1是本发明装置的正视结构示意图；
图2是本发明装置的后视结构示意图；
图3是本发明装置中三自由度机器人Ⅰ的主、从动支链的平行四边形结构示意图；
图4是本发明装置中三自由度机器人Ⅰ的俯视结构示意图；
图5是本发明装置中的三自由度机器人Ⅰ的线段A、线段B、线段C、线段D、线段E所在位置结构示意图；
图6是本发明装置中三自由度机器人Ⅰ的第一主动支链的平行四边形结构示意图；
图7是本发明装置中三自由度机器人Ⅰ的第二主动支链的平行四边形结构示意图；
图8是本发明装置中三自由度机器人Ⅰ的从动支链的平行四边形结构示意图；
图9是本发明装置中折弯机Ⅱ、折前物料存储器Ⅲ和折后物料收集器Ⅳ的结构示意图。
图中：1:第一主动臂；2:第一保姿态连接杆；3:从动臂；4:第二主动臂；5:小臂连接杆；6:连架杆；7:第二保姿态连接杆；8:动平台；9:第一驱动装置；10:第二驱动装置；11:竖直驱动装置；12:机架；13:竖直驱动装置安装板；14:上模具；15:下模具；16:底座；17:气缸；Ⅰ:三自由度机器人；Ⅱ:折弯机；Ⅲ:折前物料存储器；Ⅳ:折后物料收集器。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步描述：
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，本发明所提供的一种用于铁线折弯机的送料及收集装置包括三自由度机器人Ⅰ、折弯机Ⅱ、折前物料存储器Ⅲ以及折后物料收集器Ⅳ。其中三自由度机器人Ⅰ由机架12、驱动装置、运动支链和动平台8构成(所述驱动装置包括第一驱动装置9、第二驱动装置10、竖直驱动装置11；所述运动支链包括第一主动支链、第二主动支链以及从动支链，所述主动支链和所述从动支链相互作用驱动动平台8平动；折弯机包括底座16、液压系统、上模具14以及下模具15；折前物料存储器包括挡板、底面以及气缸17。
如图1、图2、图3、图9所示，所述的铁线折弯机的上料和收集装置中三自由度机器人Ⅰ的末端执行器吸取折前物料存储器中Ⅲ的待折铁线，平动到折弯机Ⅱ下模具15正上方，放置在下模具15表面，此时三自由度机器人Ⅰ的末端执行器仍然吸住铁线。所述的折弯机通过液压系统的作用，将上模具14下压到放置铁线的下模具15上，使铁线在下模具15表面的部分挤压成预定形状，完成压模动作以后，上模具14抬升，三自由度机器人Ⅰ将折后铁线移到折后物料收集器Ⅳ上，放下折好的铁线，继续平移到折前物料存储器Ⅲ上表面取料，重复前面动作。
如图3、图4、图5、图6所示，所述第一主动支链包括机架12、第一主动臂1、第一保姿态连接杆2以及连架杆6；所述第一驱动装置9由电机和减速机组成，所述第一驱动装置9通过螺栓固连在所述机架12上，所述第一主动臂1通过键与所述第一驱动装置9上的减速机配合连接，配合中心即为转动中心b1；所述第一主动臂1与所述连架杆6之间采用转动铰链连接，铰链中心为c1；所述第一保姿态连接杆2与所述机架12和所述连架杆6之间都采用转动铰链连接,铰链中心分别为为a、d，所述第一主动臂1的杆长b1c1与所述第一保姿态连接杆2的杆长ad相等；所述机架12上机架12和所述第一保姿态连接杆2铰链连接中心点a与第一驱动装置9的中心点b1的长度ab1，ab1为所述机架12上的直线段A(见图5、图6中的直线段A)；所述连架杆6上所述连架杆6和所述第一主动臂1的铰链连接中心点c1与所述连架杆6和第一保姿态连接杆2的铰链连接中心点d的长度c1d，c1d为所述连架杆6上的直线段B(见图5、图6中的直线段B)；所述机架12上的直线段A的长度ab1与所述连架杆6上的直线段B的长度c1d相等；这样所述机架12、第一主动臂1、连架杆6、第一保姿态连接杆2构成第一主动支链平行四边形ab1c1d。
如图3、图4、图5、图7所示，所述第二主动支链包括第一主动臂1、第二主动臂4、从动臂3以及小臂连接杆5；所述第二驱动装置10由电机和减速机组成，所述第二驱动装置10通过螺栓固连在所述机架12上，所述第二主动臂4通过键与所述第二驱动装置10上的减速机配合连接，配合中心即为转动中心b1；所述第二主动臂4与所述小臂连接杆5之间采用转动铰链连接，铰链中心为e；所述小臂连接杆5与所述从动臂3之间采用转动铰链连接，铰链中心为f；所述从动臂3与所述第一主动臂1之间采用转动铰链连接,铰链中心为c2；所述第一主动臂1的杆长c2b2与所述小臂连接杆5的杆长ef相等，所述从动臂3上所述从动臂3和所述小臂连接杆5的铰链连接中心点f与所述从动臂3和所述第一主动臂1的铰链连接中心点c2的长度fc2,fc2为所述从动臂3上的直线段C(见图5、图7中的直线段C)；所述从动臂3上的直线段C的长度fc2与所述第二主动臂4的杆长b2e相等；这样所述第二主动臂4、小臂连接杆5、从动臂3、第一主动臂1构成第二主动支链平行四边形efc2b2结构。
如图3、图4、图5、图8所示，所述从动支链由从动臂3、连架杆6、第二保姿态连接杆7、以及竖直驱动装置安装板13；所述竖直驱动装置11安装在所述竖直驱动装置安装板13上；所述从动臂3与所述竖直驱动装置安装板13之间采用转动铰链连接，铰链中心为h；竖直驱动装置安装板13与所述第二保姿态连接杆7之间采用转动铰链连接，铰链中心为g；所述第二保姿态连接杆7与所述连架杆6之间采用转动铰链连接，铰链中心为j；所述从动臂3上所述从动臂3和所述第一主动臂1的铰链连接中心点c1与所述从动臂3和所述竖直驱动装置安装板13铰链连接中心点h的长度c1h，c1h为所述从动臂3上的直线段D(见图5、图8中的直线段D)；所述从动臂3上的直线段D的长度c1h与所述第二保姿态连接杆7的杆长gj相等；所述连架杆6上所述连架杆6和所述第二保姿态连接杆7的铰链连接中心点j与所述连架杆6和所述第一主动臂1的铰链连接中心点c1长度c1j，c1j为所述连架杆6上的直线段E(见图5、图8中的直线段E)；所述竖直驱动装置安装板13上所述竖直驱动装置安装板13和所述第二保姿态连接杆7的铰链连接中心点g与所述竖直驱动装置安装板13和所述从动臂3的铰链连接中心点g长度gh；所述连架杆6上的直线段E的长度c1j与所述竖直驱动装置安装板13上的长度gh相等；这样所述竖直驱动装置安装板13、从动臂3、连架杆6、第二保姿态连接杆7构成从动支链的平行四边形ghc1j结构。
如图5、图6所示，所述机架12、第一主动臂1、连架杆6、第一保姿态连接杆2构成第一主动支链平行四边形ab1c1d结构。如图5、图7所示，所述第二主动臂4、小臂连接杆5、从动臂3、第一主动臂1构成第二主动支链平行四边形efc2b2结构。如图5、图8所示，所述竖直驱动装置安装板13、从动臂3、连架杆6、第二保姿态连接杆7构成从动支链平行四边形ghc1j结构。由于动平台8在主动支链和从动支链的约束下水平布置，且其存在一组相异的直线都平行于机架12，使得动平台8始终平行于机架12，进而使得末端执行器实现水平运动。
如图3、图4、图5所示，所述第一主动支链通过所述第一驱动装置9安装在所述的机架12上，所述第一主动支链通过所述连架杆6与所述的从动支链连接；所述第二主动支链通过所述第二驱动装置10安装在所述机架12上，所述第二主动支链通过所述从动臂3与所述从动支链连接；所述的从动支链通过所述竖直驱动装置安装板13与所述动平台8连接；所述第一主动支链和所述的从动支链通过共同的第一主动臂1连接；所述动平台8安装在所述竖直驱动装置11下面。如图3、图4、图5所示，所述第一主动支链与所述第二主动支链拥有共同的第一主动臂1，所述第一主动支链与所述第二主动支链通过共同的第一主动臂1交错布置；所述从动支链与所述第一主动支链拥有共同的连架杆6，所述从动支链与所述第二主动支链拥有共同从动臂3；所述动平台8安装在所述竖直驱动装置11下面。
如图3、图4所示，所述机架12上设有第一驱动装置9、第二驱动装置10，所述第一驱动装置9和所述第二驱动装置10同心布置；所述第一主动支链的第一主动臂1、第二主动支链的第二主动臂4分别由所述第一驱动装置9、第二驱动装置10驱动旋转；所述竖直驱动装置11设在所述第一主动支链上，所述动平台8由所述竖直驱动装置11带动着上下运动；所述第一驱动装置9、第二驱动装置10采用伺服电机－减速器结构；所述竖直驱动装置11采用伺服电机－减速器结构或采用气动装置。当然，在具体实施时，采用其它任意一种可实现相同运动功能的结构形式作为驱动方式都是可以的。为了达到同样目的，还可以采用扭矩电机驱动，为与其连接的主动臂提供一个转动自由度。在某种应用状况下，也可以采用直线电机的驱动方式，为与其连接的主动臂提供一个移动自由度。当然，在具体实施时，采用其它任意一种可实现相同运动功能的结构形式作为驱动方式都是可以的。
Claims (4)
1.一种用于铁线折弯机的送料及收集装置，其特征在于该装置包括三自由度机器人(Ⅰ)、折弯机(Ⅱ)、折前物料存储器(Ⅲ)以及折后物料收集器(Ⅳ)；所述三自由度机器人(Ⅰ)中的机架(12)与所述折弯机(Ⅱ)的上料前端面垂直布置，所述折前物料存储器(Ⅲ)固定在所述折弯机(Ⅱ)的底座(16)侧面，所述折前物料存储器(Ⅲ)的开口面朝上，所述折前物料存储器(Ⅲ)的底面安装固定在所述折弯机(Ⅱ)侧面的气缸(17)上。
2.根据权利要求1所述的一种用于铁线折弯机的送料及收集装置，其特征在于所述三自由度机器人(Ⅰ)包括机架(12)、动平台(8)、第一主动支链、第二主动支链、从动支链、第一驱动装置(9)、第二驱动装置(10)以及竖直驱动装置(11)；所述第一驱动装置(9)、第二驱动装置(10)设置在所述机架(12)上，所述第一驱动装置(9)与第二驱动装置(10)同心布置，所述竖直驱动装置(11)固连在竖直驱动装置安装板(13)上，所述动平台(8)固连在所述竖直驱动装置(11)上的动力输出端，所述动平台(8)由所述竖直驱动装置(11)带动上下运动；所述第一主动支链包括机架(12)、第一主动臂(1)、第一保姿态连接杆(2)以及连架杆(6)；所述第一主动臂(1)与所述连架杆(6)之间采用转动铰链连接，所述第一保姿态连接杆(2)的两端分别与所述机架(12)以及所述连架杆(6)采用转动铰链连接，所述机架(12)、第一主动臂(1)、第一保姿态连接杆(2)、连架杆(6)通过运动副连接形成平行四边形结构；所述第二主动支链包括第一主动臂(1)、第二主动臂(4)、从动臂(3)以及小臂连接杆(5)；所述第二主动臂(4)与所述小臂连接杆(5)之间采用转动铰链连接，所述小臂连接杆(5)所述从动臂(3)之间采用转动铰链连接，所述从动臂(3)与所述第一主动臂(1)之间采用转动铰链连接，所述第一主动臂(1)、第二主动臂(4)、从动臂(3)、小臂连接杆(5)通过运动副连接形成平行四边形结构；所述从动支链包括竖直驱动装置安装板(13)、从动臂(3)、连架杆(6)以及第二保姿态连接杆(7)；所述从动臂(3)与所述竖直驱动装置安装板(13)之间采用转动铰链连接，所述竖直驱动装置安装板(13)与所述第二保姿态连接杆(7)之间采用转动铰链连接，所述第二保姿态连接杆(7)与所述连架杆(6)之间采用转动铰链连接，所述竖直驱动装置安装板(13)、从动臂(3)、连架杆(6)、第二保姿态连接杆(7)通过运动副连接形成平行四边形结构；所述第一主动支链与所述第二主动支链拥有共同的所述第一主动臂(1)，所述从动支链与所述第一主动支链拥有共同的所述连架杆(6)，所述从动支链与所述第二主动支链拥有共同的所述从动臂(3)；所述第一主动支链的第一主动臂(1)、第二主动支链的第二主动臂(4)分别由所述第一驱动装置(9)、第二驱动装置(10)驱动旋转，所述第一驱动装置(9)、第二驱动装置(10)采用伺服电机－减速器结构，所述竖直驱动装置(11)采用伺服电机－减速器结构或采用气动装置。
3.根据权利要求1所述的一种用于铁线折弯机的送料及收集装置，其特征在于所述折弯机(Ⅱ)包括液压系统、底座(16)、上模具(14)以及下模具(15)；所述液压系统控制所述上模具(14)有规律的下压到所述下模具(15)上，所述上模具(14)安装在所述液压系统的活塞杆上，所述下模具(15)安装在所述底座(16)上，所述上模具(14)与所述下模具(15)的竖直方向正面相对，所述折弯机(Ⅱ)能够通过所述上模具(14)、下模具(15)挤压将置于模具中间的铁线折弯成预定形状。
4.根据权利要求1所述的一种用于铁线折弯机的送料及收集装置，其特征在于所述折前物料存储器(Ⅲ)包括挡板、底面以及气缸(17)；多个折前铁线通过人工整理之后整齐码放于挡板内的底面上，铁线码放高度应适宜所述三自由度机器人(Ⅰ)的末端执行器抓取，当铁线高度不够时，所述底面气缸(17)会垂直向上运动将剩余铁线抬升，保证所述三自由度机器人(Ⅰ)的末端执行器能够有效抓取到折前铁线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510128675.9A CN104668405A (zh) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | 一种用于铁线折弯机的送料及收集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510128675.9A CN104668405A (zh) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | 一种用于铁线折弯机的送料及收集装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104668405A true CN104668405A (zh) | 2015-06-03 |
Family
ID=53304284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510128675.9A Pending CN104668405A (zh) | 2015-03-23 | 2015-03-23 | 一种用于铁线折弯机的送料及收集装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104668405A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105415392A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-23 | 深圳市海科瑞科技有限公司 | 一种大范围抓取欠驱动多适应机械手 |
| CN105598318A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-05-25 | 长葛市全鑫工程机械制造有限公司 | 一种自动输出的钢筋弯曲机 |
| CN105921558A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-09-07 | 上海发那科机器人有限公司 | 一种机器人伺服折弯系统 |
-
2015
- 2015-03-23 CN CN201510128675.9A patent/CN104668405A/zh active Pending
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Application publication date: 20150603 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |