[發(fā)明專利]一種用于夾鉗換接的電磁吸附式換接裝置

有效

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• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN108058184B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉東;羅怡;郇巖強;葉坤;陳亮;滕霖
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B25J15/04
• 分類號: B25J15/04
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種用于夾鉗換接的電磁吸附式換接裝置，其特征在于，包括電磁吸附本體單元和夾鉗單元；

所述的電磁吸附本體單元，包括彈簧片前下壓板一(1)、彈簧片前上壓板一(2)、下彈簧片一(3)、上彈簧片一(4)、彈簧片后下壓板一(5)、彈簧片固定墊塊一(6)、彈簧片后上壓板(7)、彈簧片后下壓板二(8)、彈簧片固定墊塊二(9)、上彈簧片二(10)、下彈簧片二(11)、彈簧片前上壓板二(12)、電磁吸附主體(13)、彈簧片前下壓板二(14)、電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)和圓柱形吸盤(19)；

所述的電磁吸附主體(13)為T形模塊結(jié)構(gòu)，其一表面有平行于底邊的矩形凸臺，T形模塊結(jié)構(gòu)中安裝有位于矩形凸臺兩側(cè)的電磁吸附圓盤一(17)和電磁吸附圓盤二(18)，兩個電磁吸附圓盤為夾鉗換接和拾取提供電磁吸附力；矩形凸臺上設(shè)有圓柱形吸盤(19)，圓柱形吸盤(19)中心為氣路通道，氣路A(16)為電磁吸附主體(13)內(nèi)的氣路通道，實現(xiàn)外部真空吸附氣體從氣路A(16)傳輸至圓柱形吸盤(19)；

所述的彈簧片固定墊塊一(6)和彈簧片固定墊塊二(9)對稱布置，與電磁吸附主體(13)構(gòu)成方體形狀的外輪廓；上彈簧片一(4)、下彈簧片一(3)、上彈簧片二(10)和下彈簧片二(11)為矩形薄片結(jié)構(gòu)，將彈簧片固定墊塊一(6)、彈簧片固定墊塊二(9)和電磁吸附主體(13)固定，組成兩組平行彈簧片傳力結(jié)構(gòu)；彈簧片傳力結(jié)構(gòu)既能減輕換接結(jié)構(gòu)的重量、提高剛度，又能在末端夾鉗受力時保證與之靠磁性力連接的電磁吸附主體(13)產(chǎn)生上下平行微位移；

所述的彈簧片傳力結(jié)構(gòu)一端分別通過彈簧片后下壓板一(5)、彈簧片后下壓板二(8)和彈簧片后上壓板(7)固定，另一端由彈簧片前上壓板一(2)、彈簧片前下壓板一(1)、彈簧片前上壓板二(12)和彈簧片前下壓板二(14)固定；彈簧片后上壓板(7)將電磁吸附式換接裝置連接到精密位移平臺的機械臂上；

所述的夾鉗單元包括吸附式夾鉗(15)和機械式夾鉗；

所述的吸附式夾鉗(15)包括吸附式夾鉗本體(20)、吸附式夾鉗蓋板(21)、氣路B(22)、磁性吸附塊一(23)、磁性吸附塊二(24)、吸附墊固定座一(25)、聚合物吸附墊一(26)、聚合物吸附墊二(27)和吸附墊固定座二(28)；

所述的吸附式夾鉗本體(20)為開有通氣槽的矩形結(jié)構(gòu)，矩形結(jié)構(gòu)頂部為兩個以吸附式夾鉗本體(20)中軸線對稱的內(nèi)扣L形結(jié)構(gòu)，其中，L形結(jié)構(gòu)的厚度比矩形結(jié)構(gòu)厚；吸附式夾鉗蓋板(21)覆蓋于吸附式夾鉗本體(20)上，用于密封通氣槽；

所述的磁性吸附塊一(23)和磁性吸附塊二(24)為矩形結(jié)構(gòu)，一面固定安裝在吸附式夾鉗蓋板(21)上，為換接夾鉗單元時提供磁性吸附力；另一面分別與電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)連接，當吸附式夾鉗(15)被拾取與電磁吸附本體單元連接時，圓柱形吸盤(19)氣路與氣路B(22)通道連通；當機械式夾鉗被拾取時，圓柱型吸盤(19)與機械式夾鉗無氣路連接；

所述的氣路B(22)為從吸附式夾鉗蓋板(21)上的通氣孔至吸附式夾鉗本體(20)上通氣槽的通道；當吸附式夾鉗(15)被拾取固定后，氣路B(22)通道與圓柱形吸盤(19)中心氣路連通，實現(xiàn)圓柱形吸盤(19)到吸附式夾鉗本體(20)的氣路連接；

所述的吸附墊固定座一(25)與吸附墊固定座二(28)為中孔結(jié)構(gòu)，一端分別與L形結(jié)構(gòu)連接，另一端分別固定聚合物吸附墊一(26)和聚合物吸附墊二(27)，構(gòu)成兩組吸附頭結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)吸附墊固定座中心孔與聚合物吸附墊中心孔的氣路連通；聚合物吸附墊一(26)和聚合物吸附墊二(27)用于在裝配過程中對鐵磁性和非鐵磁性工件的拾取與釋放；

氣路C(29)和氣路D(30)為位于吸附式夾鉗本體(20)頂部，兩L形結(jié)構(gòu)上對稱的氣路通道，實現(xiàn)吸附式夾鉗本體(20)的通氣槽與吸附墊固定座的中心孔氣路連通；即外部真空吸附氣體從氣路A(16)通過圓柱形吸盤(19)的中心氣路傳輸至氣路B(22)，然后再經(jīng)過氣路C(29)、氣路D(30)和吸附墊固定座傳輸至聚合物吸附墊；

吸附式夾鉗(15)在被拾取時，在電磁吸附力的作用下，電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)下表面分別與磁性吸附塊一(23)、磁性吸附塊二(24)的上表面中心部位連接，電磁吸附主體(13)底面中心矩形凸臺插入到吸附式夾鉗(15)上磁性吸附塊一(23)和磁性吸附塊二(24)之間矩形區(qū)域，實現(xiàn)對吸附式夾鉗(15)的定位；

所述的機械式夾鉗包括機械式夾鉗本體(31)、銅夾指一(32)、銅夾指二(33)、磁性吸附塊三(34)和磁性吸附塊四(35)；

所述的機械式夾鉗本體(31)為凹形結(jié)構(gòu)，銅夾指一(32)與銅夾指二(33)為Z型結(jié)構(gòu)，銅夾指一(32)與銅夾指二(33)頂端分別連接到機械式夾鉗本體(31)凹形結(jié)構(gòu)的頂端下表面兩側(cè)；底端用于完成對待裝配零件的拾取；

所述的磁性吸附塊三(34)和磁性吸附塊四(35)為矩形結(jié)構(gòu)，并列固定在機械式夾鉗本體(31)上表面，為機械式夾鉗換接時提供磁性吸附力；

機械式夾鉗在被拾取時，在電磁吸附力的作用下，電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)下表面分別與磁性吸附塊三(34)、磁性吸附塊四(35)的上表面中心部位連接，電磁吸附主體(13)底面中心矩形凸臺插入到機械式夾鉗上磁性吸附塊三(34)和磁性吸附塊四(35)之間矩形區(qū)域，實現(xiàn)對機械式夾鉗的定位；

機械式夾鉗本體(31)、銅夾指一(32)、銅夾指二(33)、吸附墊固定座一(25)、吸附固定座二(28)、吸附式夾鉗蓋板(21)和吸附式夾鉗本體(20)是用銅制成的，保證機械式夾鉗和吸附式夾鉗對鐵磁性工件操作時無磁力影響。

2.一種如權(quán)利要求1所述的用于夾鉗換接的電磁吸附式換接裝置的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：將兩種不同的夾鉗放置在工具庫中對應(yīng)的位置；首先對吸附式夾鉗(15)進行拾取，將安裝機械臂上的電磁吸附本體單元移動至吸附式夾鉗(15)的上方，在這個過程中通過工業(yè)相機來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)中電磁吸附主體(13)與吸附式夾鉗(15)的對齊；然后將安裝在機械臂上電磁吸附本體單元向下移動，使電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)的下平面與吸附式夾鉗(15)的磁性吸附塊一(23)、磁性吸附塊二(24)的上平面接觸；

第二步：打開控制給電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)供電的繼電器，通電狀態(tài)下的電磁吸附圓盤產(chǎn)生電磁力，在電磁吸附力的作用下電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)分別與磁性吸附塊一(23)、磁性吸附塊二(24)緊密連接在一起，同時圓柱形吸盤(19)與吸附式夾鉗中的氣路B(22)完成對接，從而完成對吸附式夾鉗(15)的拾取與固定；

第三步：將吸附式夾鉗(15)移動至待操作零件位置，使吸附式夾鉗(15)的聚合物吸附墊一(26)、聚合物吸附墊二(27)與工件接觸，控制給氣路A(16)供氣的電磁閥打開，氣體通過氣路B(22)、氣路C(29)、氣路D(30)、吸附墊固定座一(25)和吸附墊固定座二(28)傳遞到聚合物吸附墊一(26)和聚合物吸附墊二(27)，在聚合物吸附墊處形成真空負壓完成對零件的拾取；在工業(yè)相機的協(xié)助下吸附式夾鉗(15)吸附著零件移動至零件待裝配處，關(guān)閉給氣路A(16)供氣的電磁閥，釋放零件，完成該零件的裝配；

第四步：將吸附式夾鉗移動至工具庫中指定的位置，關(guān)閉控制給電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)供電的繼電器，磁性吸附力消失，吸附式夾鉗(15)在重力的作用下釋放到工具庫中指定的位置；

第五步：將安裝機械臂上的電磁吸附本體單元移動至機械式夾鉗的上方，在這個過程中通過工業(yè)相機來實現(xiàn)電磁吸附主體(13)與機械式夾鉗對齊；然后將安裝在機械臂上電磁吸附本體單元向下移動，使電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)的下平面與機械式夾鉗的磁性吸附塊三(34)、磁性吸附塊四(35)的上平面接觸；

第六步：打開控制給電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)供電的繼電器，通電狀態(tài)下的電磁吸附圓盤產(chǎn)生電磁力，在電磁吸附力的作用下電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)分別與磁性吸附塊三(34)、磁性吸附塊四(35)緊密連接在一起，同時保證電磁吸附主體(13)底面中心矩形凸臺的下表面與機械式夾鉗本體(31)的上表面接觸對齊，從而完成對機械式夾鉗的拾取與固定；

第七步：將機械式夾鉗移動至待操作零件的正前方，向前運動至指定位置，使機械式夾鉗的銅夾指一(32)、銅夾指二(33)的底端凸臺定位在待操作零件的正下方，將機械式夾鉗向上運動到指定位置，將待操作零件抬起，完成對零件的拾取；在工業(yè)相機的協(xié)助下機械式夾鉗拾取的零件移動至零件待裝配處，釋放零件，完成該零件的裝配任務(wù)；

第八步：將機械式夾鉗移動至工具庫中指定的位置，關(guān)閉控制給電磁吸附圓盤一(17)、電磁吸附圓盤二(18)供電的繼電器，磁性吸附力消失，機械式夾鉗在重力的作用下釋放到工具庫中指定的位置，完成整個夾鉗的換接。