一种自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置及方法制造方法及图纸

技术编号：40027636 阅读：10 留言：0更新日期：2024-01-16 17:44

本发明专利技术公开了一种自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置及方法，包括主体骨架、自适应电磁吸附单元、支撑夹持锁紧单元和传感器单元。本发明专利技术通过对管料类工件手爪装置的设计，解决了不同规格的圆形管料和三棱管料夹取搬运适应性问题，且手爪装置具备多位置补偿功能，能实现高定位精度要求的上下料作业，同时能实现圆形管料和三棱管料在搬运过程中的位置校正并精准定心，支撑和夹取的锁紧机构能降低上下料作业时的安全隐患。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钻杆柔性产线工业机器人的手爪，具体涉及一种自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置及方法。

技术介绍

1、钻杆柔性产线以实现钻杆各工序智能化标准化生产为主要目标，可大幅度提高生产效率、产品质量与能源利用率。工业机器人在钻杆柔性产线中是比较重要的自动化设备，主要用于完成产线自动上下料的作业任务，而与其配套的手爪装置是工业机器人的关键部件，其性能决定了工业机器人在作业时的可靠性、稳定性和准确性程度，这就对工业机器人手爪装置提出了更高的要求。

2、首先手爪装置要能适应钻杆柔性产线中不同规格的圆形管料和三棱管料的夹取搬运；其次为提高管料的码垛数量，钻杆架上的管料尽可能地相互紧凑地去摆放，这就要求手抓装置要具有一定的位置补偿性，以适应管料的多方位夹取，以免发生刮伤和磕碰；为使管料能精准地放置在加工设备预设的位置上，夹取的管料要能在搬运过程中很好地进行定心；三棱管料由于截面形状特殊，要综合考虑截面尺寸误差，在吸附时可以进行位置补偿，要设置专用的支撑夹取装置，但不能影响圆形管料的夹取；除此之外，在夹取时要考虑系统突然发生断电断气的场景，设置可靠的锁紧机构以降低管料在搬运时可能发生的安全隐患。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置及方法，以实现不同规格管料夹取搬运、精准定心、提高管料的码垛数量、避免发生刮伤和磕碰等。

2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：

3、一种自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，包括主体骨架、自适应电磁吸附单元、支撑夹持锁紧单元和传感器单元；

4、所述主体骨架包括前翼架、手爪主架、手爪连接盘和后翼架；前翼架和后翼架设在手爪主架两侧；手爪连接盘设在手爪主架顶部；

5、所述自适应电磁吸附单元包括自适应电磁吸附机构、电磁吸附机构连接销、双耳滑轴、矩形弹簧、内滑套、支撑环块和锁紧螺母；自适应电磁吸附单元有两组且分别与前翼架和后翼架对应安装；自适应电磁吸附机构上端通过电磁吸附机构连接销与双耳滑轴下端铰接，双耳滑轴上部穿过内滑套，两个内滑套分别设在前翼架和后翼架上，矩形弹簧套在双耳滑轴的双耳滑轴台阶和内滑套的内滑套轴段端面之间，支撑环块通过锁紧螺母安装在双耳滑轴顶部；

6、所述支撑夹持锁紧单元包括锁紧机构、夹持气缸、从动夹持齿轮、从动夹持齿轮轴、主动夹持齿轮、主动夹持齿轮轴、主动夹持架、旋转支撑夹持机构和从动夹持架；所述锁紧机构设在手爪主架上；夹持气缸的夹紧气缸体与手爪主架铰接，夹持气缸的夹紧气缸活塞杆与主动夹持架铰接；主动夹持架与从动夹持架左右相对，且二者位于两组自适应电磁吸附单元之间；主动夹持架上端通过主动夹持齿轮轴设在手爪主架上且主动夹持架能以主动夹持齿轮轴为轴进行转动；主动夹持齿轮同轴设在主动夹持齿轮轴上并与主动夹持架固连；从动夹持架上端通过从动夹持齿轮轴设在手爪主架上且从动夹持架能以从动夹持齿轮轴为轴进行转动；从动夹持齿轮同轴设在从动夹持齿轮轴上并与从动夹持架固连，从动夹持齿轮与主动夹持齿轮相啮合；旋转支撑夹持机构在主动夹持架和从动夹持架上各设一个且对称设置；

7、所述传感器单元包括夹持气缸位置传感器、前置接近传感器、测位距光电传感器、下置接近传感器和后置接近传感器；夹持气缸位置传感器设在夹紧气缸外缸上，前置接近传感器设在前翼架的上方，后置接近传感器设在后翼架的上方，下置接近传感器设在前翼架下方的传感器安装架上，测位距光电传感器设在后翼架下方的传感器安装架上。

8、本专利技术还包括如下技术特征：

9、具体的，所述前翼架包括前翼架上端面、前翼架下端面和前翼架滑套孔，在前翼架滑套孔内壁设有前翼架滑套孔定位面；后翼架包括后翼架上端面、后翼架下端面和后翼架滑套孔，在后翼架滑套孔内壁设有后翼架滑套孔定位面。

10、具体的，所述内滑套设有内滑套内孔、内滑套台阶和内滑套轴段，在内滑套内孔内壁设有内滑套内孔定位面，在内滑套轴段外壁设有内滑套轴段定位面；两个内滑套的内滑套轴段分别设在前翼架滑套孔中和后翼架滑套孔中，此时一个内滑套的内滑套轴段定位面与前翼架滑套孔定位面相配合，另一个内滑套的内滑套轴段定位面与后翼架滑套孔定位面相配合，使两个内滑套分别仅能在前翼架滑套孔中滑动和后翼架滑套孔中滑动。

11、具体的，所述双耳滑轴从上到下依次为双耳滑轴小直径段、双耳滑轴滑动段、双耳滑轴台阶和连接双耳；在双耳滑轴滑动段侧壁设有双耳滑轴滑动段定位面，在连接双耳上设有双耳孔；双耳滑轴的双耳滑轴滑动段设在内滑套内孔中，双耳滑轴滑动段定位面与内滑套内孔定位面相配合，使双耳滑轴仅能在内滑套内孔中滑动；

12、所述矩形弹簧设在双耳滑轴台阶和内滑套轴段端面之间；

13、所述支撑环块穿过双耳滑轴小直径段，设在内滑套台阶上，并通过设在双耳滑轴小直径段上的锁紧螺母锁紧固定。

14、具体的，所述自适应电磁吸附机构包括电磁吸附体、吸附机构架、滑动销、吸附体推移弹簧、支撑限位复位弹簧、支撑限位体和传感器安装架；吸附机构架包括吸附机构架顶板和两个相对的吸附机构架侧板，在吸附机构架顶板上端中部设有吸附机构架定位单耳，在吸附机构架顶板上还设有吸附体推杆孔和支撑限位体滑杆孔，在吸附机构架侧板设有滑销腰孔；电磁吸附体左右对称设置在吸附机构架内，两个电磁吸附体的底面为圆管料磁吸区，两个电磁吸附体相对的面从下到上依次为三棱管料磁吸区、吸附体纵面、吸附体斜靠面、吸附体限位面和吸附体释放面，在电磁吸附体端面设有滑动销固定孔；

15、所述吸附机构架上的吸附机构架定位单耳通过电磁吸附机构连接销与双耳滑轴的连接双耳相连，将自适应电磁吸附机构铰接到双耳滑轴上；

16、所述电磁吸附体上设置多个吸附体推杆，同时伸入到吸附体推杆孔外，此时电磁吸附体能沿吸附体推杆孔的轴线方向滑动，并由吸附体推杆上的限位调节螺母限位；

17、所述吸附体推移弹簧套在吸附体推杆上，并位于电磁吸附体与吸附机构架之间；

18、所述滑动销固定在电磁吸附体的滑动销固定孔内，并与吸附机构架的滑销腰孔相配合，使电磁吸附体能在吸附体推移弹簧作用下，在吸附机构架内沿滑销腰孔进行滑动。

19、具体的，所述支撑限位体由下到上依次为支撑限位体顶杆、用于加固所述支撑限位体顶杆的顶杆加固杆、支撑限位楔形体、支撑限位体顶部台阶，支撑限位体滑杆和用于滑动限位的滑杆限位螺帽；所述支撑限位体设置在吸附机构架内，并位于两个电磁吸附体之间，此时支撑限位体滑杆穿过支撑限位体滑杆孔，在支撑限位体滑杆上设置支撑限位复位弹簧，此时支撑限位复位弹簧位于吸附机构架和支撑限位体之间；在所述支撑限位体顶杆没有受到外力时，支撑限位体在支撑限位复位弹簧作用下，其上的支撑限位体顶部台阶紧靠在吸附体限位面上，支撑限位楔形体也与吸附体斜靠面相贴合，以此限制电磁吸附体在吸附机构架内滑动，使左右两个电磁吸附体上的三棱管料磁吸附区无法向中间挤压靠拢。

2本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，其特征在于，包括主体骨架、自适应电磁吸附单元、支撑夹持锁紧单元和传感器单元；

2.如权利要求1所述的自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，其特征在于，所述前翼架(1)包括前翼架上端面(1-2)、前翼架下端面(1-3)和前翼架滑套孔(1-1)，在前翼架滑套孔(1-1)内壁设有前翼架滑套孔定位面(1-1-1)；后翼架(12)包括后翼架上端面(12-2)、后翼架下端面(12-3)和后翼架滑套孔(12-1)，在后翼架滑套孔(12-1)内壁设有后翼架滑套孔定位面(12-1-1)。

4.如权利要求3所述的自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，其特征在于，所述双耳滑轴(21)从上到下依次为双耳滑轴小直径段(21-1)、双耳滑轴滑动段(21-2)、双耳滑轴台阶(21-3)和连接双耳(21-4)；在双耳滑轴滑动段(21-2)侧壁设有双耳滑轴滑动段定位面(21-2-1)，在连接双耳(21-4)上设有双耳孔(21-4-1)；双耳滑轴(21)的双耳滑轴滑动段(21-2)设在内滑套内孔(23-1)中，双耳滑轴滑动段定位面(21-2-1)与内滑套内孔定位面(23-1-1)相配合，使双耳滑轴(21)仅能在内滑套内孔(23-1)中滑动；

5.如权利要求4所述的自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，其特征在于，所述自适应电磁吸附机构(19)包括电磁吸附体(19-1)、吸附机构架(19-2)、滑动销(19-3)、吸附体推移弹簧(19-4)、支撑限位复位弹簧(19-5)、支撑限位体(19-6)和传感器安装架(19-7)；吸附机构架(19-2)包括吸附机构架顶板和两个相对的吸附机构架侧板，在吸附机构架顶板上端中部设有吸附机构架定位单耳(19-2-1)，在吸附机构架顶板上还设有吸附体推杆孔(19-2-3)和支撑限位体滑杆孔(19-2-4)，在吸附机构架侧板设有滑销腰孔(19-2-2)；电磁吸附体(19-1)左右对称设置在吸附机构架(19-2)内，两个电磁吸附体(19-1)的底面为圆管料磁吸区(19-1-2)，两个电磁吸附体(19-1)相对的面从下到上依次为三棱管料磁吸区(19-1-1)、吸附体纵面(19-1-3)、吸附体斜靠面(19-1-4)、吸附体限位面(19-1-6)和吸附体释放面(19-1-7)，在电磁吸附体(19-1)端面设有滑动销固定孔(19-1-5)；

6.如权利要求5所述的自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，其特征在于，所述支撑限位体(19-6)由下到上依次为支撑限位体顶杆(19-6-1)、用于加固所述支撑限位体顶杆(19-6-1)的顶杆加固杆(19-6-6)、支撑限位楔形体(19-6-2)、支撑限位体顶部台阶(19-6-3)，支撑限位体滑杆(19-6-4)和用于滑动限位的滑杆限位螺帽(19-6-5)；所述支撑限位体(19-6)设置在吸附机构架(19-2)内，并位于两个电磁吸附体(19-1)之间，此时支撑限位体滑杆(19-6-4)穿过支撑限位体滑杆孔(19-2-4)，在支撑限位体滑杆(19-6-4)上设置支撑限位复位弹簧(19-5)，此时支撑限位复位弹簧(19-5)位于吸附机构架(19-2)和支撑限位体(19-6)之间；在所述支撑限位体顶杆(19-6-1)没有受到外力时，支撑限位体(19-6)在支撑限位复位弹簧(19-5)作用下，其上的支撑限位体顶部台阶(19-6-3)紧靠在吸附体限位面(19-1-6)上，支撑限位楔形体(19-6-2)也与吸附体斜靠面(19-1-4)相贴合，以此限制电磁吸附体(19-1)在吸附机构架(19-2)内滑动，使左右两个电磁吸附体(19-1)上的三棱管料磁吸附区(19-1-1)无法向中间挤压靠拢。

7.如权利要求1所述的自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，其特征在于，所述主动夹持架(15)包括前后相对的主动夹持架前板(15-...

【技术特征摘要】

1.一种自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，其特征在于，包括主体骨架、自适应电磁吸附单元、支撑夹持锁紧单元和传感器单元；

3.如权利要求2所述的自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，其特征在于，所述内滑套(23)设有内滑套内孔(23-1)、内滑套台阶(23-2)和内滑套轴段(23-3)，在内滑套内孔(23-1)内壁设有内滑套内孔定位面(23-1-1)，在内滑套轴段(23-3)外壁设有内滑套轴段定位面(23-3-1)；两个内滑套(23)的内滑套轴段(23-3)分别设在前翼架滑套孔(1-1)中和后翼架滑套孔(12-1)中，此时一个内滑套(23)的内滑套轴段定位面(23-3-1)与前翼架滑套孔定位面(1-1-1)相配合，另一个内滑套(23)的内滑套轴段定位面(23-3-1)与后翼架滑套孔定位面(12-1-1)相配合，使两个内滑套(23)分别仅能在前翼架滑套孔(1-1)中滑动和后翼架滑套孔(12-1)中滑动。

7.如权利要求1所述的自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，其特征在于，所述主动夹持架(15)包括前后相对的主动夹持架前板(15-1)和主动夹持架后板(15-2)以及连在二者之间的夹持连接轴(14)；在主动夹持架前板(15-1)和主动夹持架后板(15-2)之间连有主动夹持架加固板(15-3)且主动夹持架加固板(15-3)靠近主动夹持架前板(15-1)和主动夹持架后板(15-2)拐角位置，夹持连接轴(14)位于从动夹持架加固板(15-3)上方；主动夹持架(15)下部向内弯折且该弯折斜面为主动夹持架夹持支撑面(15-4)；所述夹持齿轮轴(11)两端穿过主动夹持架前板(15-1)和主动夹持架后板(15-2)后固定到手爪主架(3)上；所述主动夹持齿轮(10)与主动夹持齿轮轴(11)不固定，且与主动夹持架后板(15-2)固定。

8.如权利要求7所述的自适应多位置补偿的管料类工件手爪装置，其特征在于，所述从动夹持架(18)包括前后相对的从动夹持架前板(18-1)和从动夹持架后板(18-2)以及能连接加固从动夹持架前板(18-1)和从动夹持架后板(18-2)的从动夹持架加固板(18-4)，在从动夹持架...

【专利技术属性】
技术研发人员：田东庄，田宏杰，马宇，陈彦宇，周春，荣明达，刘庆修，鄢忠方，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：

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