專利名稱：工件定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工件定位裝置，應(yīng)用于流水線上，以利于上料的準(zhǔn)確性。
背景技術(shù)：
自動(dòng)化生產(chǎn)線，如沖壓線中，自動(dòng)上料有比較高的技術(shù)要求，以滿足機(jī)器人快速且準(zhǔn)確的對工件進(jìn)行拾取。因此，上料的第一道工序應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確且快速，從而要求工件在上料臺(tái)面上必須有準(zhǔn)確的位置，尤其是對中位置，進(jìn)而對工件定位裝置的基本要求就是能夠快速的對拆垛機(jī)器人或傳送帶輸送過來的工件所產(chǎn)生的位置偏差快速且準(zhǔn)確的進(jìn)行調(diào)整。目前應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中的此類定位裝置主要有視覺對中系統(tǒng)和機(jī)械擋塊對中裝置，其中前者主要依賴于視頻處理技術(shù)和通訊技術(shù)，通過一個(gè)或多個(gè)攝像頭的視頻采集，然后進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，將工件的位置偏差信號通過PLC傳送給機(jī)器人，由機(jī)器人控制系統(tǒng)控制機(jī)器人調(diào)整合適的取料姿態(tài)以準(zhǔn)確抓取工件。視頻處理及數(shù)據(jù)信號的對比分析及傳輸需要比較大的系統(tǒng)消耗，占用資源比較多，可能會(huì)影響流水線其他工位運(yùn)行的穩(wěn)定性。另外，視覺對中系統(tǒng)對攝像頭的安裝要求也很高，所有的攝像頭均不能有干擾，一旦攝像頭方位出現(xiàn)微小的改變，所有的圖像坐標(biāo)都將重新標(biāo)定，視覺對中系統(tǒng)的調(diào)整和維護(hù)復(fù)雜，成本高。對于機(jī)械擋塊對中裝置，則配有若干擋塊形成正交的兩個(gè)自由度的定位，并配有若干機(jī)械推拉裝置，機(jī)械推拉裝置把工件向擋塊方向推，實(shí)現(xiàn)定位。不過推拉需要一定的力，相應(yīng)地，必然會(huì)造成擋塊發(fā)生彈性形變，當(dāng)推拉裝置撤回時(shí)，擋塊恢復(fù)形變會(huì)把工件推開一定距離，導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確。另一方面，推拉裝置本身增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，且會(huì)有額外的能耗，制造成本非常高，用戶的一次性投入比較大。另外，每個(gè)擋塊都需要單獨(dú)調(diào)整，機(jī)械推拉裝置也需要占用一定的系統(tǒng)資源，會(huì)提高數(shù)控系統(tǒng)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明為了克服當(dāng)前工件定位裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且定位精度不佳的缺陷，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，且能夠獲得比較高的定位精度的工件定位裝置。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案為
一種工件定位裝置，包括一臺(tái)面，所述臺(tái)面的一角為基準(zhǔn)角，使臺(tái)面形成該基準(zhǔn)角低于臺(tái)面其他部分的的傾斜臺(tái)面，傾斜角度大于待定位工件在該臺(tái)面上的摩擦角；對應(yīng)地，限定該基準(zhǔn)角的臺(tái)面的兩邊緣各設(shè)有用于約束工件在該臺(tái)面上滑行自由度的定位件，且對應(yīng)的兩個(gè)自由度正交。本發(fā)明所依賴的自然規(guī)律是坡面滑行物體的摩擦角，即兩構(gòu)件開始相對滑動(dòng)的瞬間在接觸點(diǎn)上的總反力和其公法線間所夾的角度。據(jù)此產(chǎn)生的上述結(jié)構(gòu)含有一個(gè)具有一定坡度的臺(tái)面，當(dāng)相關(guān)工件上料到該臺(tái)面上時(shí)，受到重力的作用，滿足摩擦角的條件，而向傾斜的臺(tái)面的低端運(yùn)動(dòng)，最終被定位件阻擋，形成定位。據(jù)此可知，定位過程不需要額外的動(dòng)力，從而，不需要額外配置驅(qū)動(dòng)工件動(dòng)作的裝置，不僅節(jié)省能耗，而且簡化了運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單的同時(shí)，減少了數(shù)控系統(tǒng)資源的消耗。
另一方面，這種定位方式在定位件位置確定的情況下，工件的最終狀態(tài)因?yàn)橹亓Φ淖饔枚『枚ㄔ谒龆ㄎ患?，定位精度取決于定位件的裝配精度，而該精度容易保證， 因此，據(jù)此可獲得比較高的定位精度。上述工件定位裝置，所述定位件為一列擋銷，便于異型件的定位。上述工件定位裝置，在所述臺(tái)面中部設(shè)有一列平行于其中一列擋銷的中間擋銷。上述工件定位裝置，所述中間擋銷安裝在一移動(dòng)支架上，并在中間擋銷列垂直方向的臺(tái)面上陣列有多列能夠用于中間擋銷穿出的孔；同時(shí)，所述移動(dòng)支架通過能夠沿?fù)蹁N軸向驅(qū)動(dòng)的部件接合在一直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。上述工件定位裝置，所述直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為絲母絲杠機(jī)構(gòu)，所述移動(dòng)支架安裝在該絲母絲杠機(jī)構(gòu)的絲母上；而所述能夠沿?fù)蹁N軸向驅(qū)動(dòng)的部件為氣缸。上述工件定位裝置，還包括設(shè)置在所述絲母絲杠機(jī)構(gòu)中絲杠上的編碼器，通過絲杠運(yùn)行參數(shù)的獲取以閉環(huán)控制絲杠運(yùn)行。上述工件定位裝置，所述臺(tái)面上陣列有萬向球，而形成萬向球臺(tái)面。上述工件定位裝置，所述臺(tái)面上設(shè)有檢測工件有無的傳感器，并設(shè)有用于檢測雙料的傳感器。上述工件定位裝置，還包括調(diào)整所述臺(tái)面傾斜角度的機(jī)構(gòu)，相應(yīng)地，所述臺(tái)面通過至少三組由球鉸鏈以及接合在所述球鉸鏈上的定位桿所形成的球鉸鏈組件支撐在一支架上；其中，所述基準(zhǔn)角設(shè)有一球鉸鏈組件，并界定為固定鉸支，其余的球鉸鏈組件為活動(dòng)較支；進(jìn)而活動(dòng)鉸支中的一個(gè)配設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置，其余的活動(dòng)鉸支設(shè)有鎖定裝置。上述工件定位裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置為絲母絲杠機(jī)構(gòu)。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的一種工件定位裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為相應(yīng)于圖1的右視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為相應(yīng)于圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為一種直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的俯視狀態(tài)示意圖。圖5為相應(yīng)于圖4的右視結(jié)構(gòu)示意圖(為示意清楚，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度)。圖中1、臺(tái)面，2、機(jī)架，3、調(diào)整裝置，4、擋銷，5、傳感器，6、傳感器，7、直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，8、中間擋銷，9、電機(jī)，10、調(diào)整絲杠，11、移動(dòng)支架，12、氣缸，13、編碼器。
具體實(shí)施例方式參照說明書附圖1和2所示的一種工件定位裝置，包括一臺(tái)面1，圖中是一種使用狀態(tài)，結(jié)合兩圖可知，在圖示的矩形臺(tái)面為對角傾斜的臺(tái)面，對應(yīng)地，所述臺(tái)面的一角為基準(zhǔn)角，為圖3中的左上角，使臺(tái)面形成該基準(zhǔn)角低于臺(tái)面其他部分的的傾斜臺(tái)面，傾斜角度大于待定位工件在該臺(tái)面上的摩擦角；對應(yīng)地，限定該基準(zhǔn)角的臺(tái)面的兩邊緣各設(shè)有用于約束工件在該臺(tái)面上滑行自由度的定位件，且對應(yīng)的兩個(gè)自由度正交。需要注意的是，關(guān)于摩擦角的限定為基本條件，實(shí)際使用中要稍大于這個(gè)值，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以通過在該臺(tái)面上的定位的工時(shí)進(jìn)行選定，比如1秒，那么工件放到臺(tái)面上之后應(yīng)當(dāng)在1秒鐘實(shí)現(xiàn)定位，那么就可以依此進(jìn)行計(jì)算所需要的傾斜角度。同時(shí)還需要考慮傾斜在兩個(gè)自由度方向上的分量，也就是傾斜角度在兩個(gè)自由度垂直方向上的分量盡可能的也都大于相應(yīng)的摩擦角，但不是必然的選擇。發(fā)明人認(rèn)為，本領(lǐng)域的技術(shù)人員據(jù)此容易得知，由于動(dòng)摩擦系數(shù)要遠(yuǎn)低于靜摩擦系數(shù)，因此，一旦傾斜臺(tái)面滿足上述條件(靜摩擦)，那么其對應(yīng)兩個(gè)自由度的分量理論上也都滿足動(dòng)摩擦條件下的非自鎖條件。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員必然的一種選擇是兩個(gè)分量相等的情形，兩個(gè)分量相差比較大缺乏實(shí)用性，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也不會(huì)選擇；當(dāng)兩個(gè)分量相等，那么就不需要考慮分量需要滿足的條件。實(shí)際上，兩個(gè)分量相差比較多的情形通常也不是本領(lǐng)域的技術(shù)人員去選擇的情形。關(guān)于定位間的選擇，安裝機(jī)械工藝學(xué)和理論力學(xué)的一般常識，其選擇具有多樣性， 其定位方式主要是抵靠，如擋板，工件抵靠在擋板上，就可以形成比較好的約束條件。較佳的選擇是所述定位件為一列擋銷4，結(jié)構(gòu)簡單，且具有比較高的定位精度。如圖3所示，圖中為了清楚表達(dá)，把本應(yīng)虛線表示的直線驅(qū)動(dòng)裝置用實(shí)線表示，不會(huì)影響本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解。圖中，臺(tái)面1為一長方形臺(tái)面，在所述臺(tái)面1中部設(shè)有一列平行于其中一列擋銷的中間擋銷8，從而，形成了兩個(gè)定位部分，可以同時(shí)對兩塊工件進(jìn)行定位。較佳的選擇是，所述中間擋銷8安裝在一移動(dòng)支架上，使得中間擋銷8的位置能夠調(diào)整，進(jìn)而在中間擋銷列垂直方向的臺(tái)面上陣列有多列能夠用于中間擋銷穿出的孔；同時(shí)， 所述移動(dòng)支架通過能夠沿?fù)蹁N軸向驅(qū)動(dòng)的部件接合在一直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。上述工件定位裝置，所述中間擋銷安裝在一移動(dòng)支架上，并在中間擋銷列垂直方向的臺(tái)面上陣列有多列能夠用于中間擋銷穿出的孔；同時(shí)，所述移動(dòng)支架通過能夠沿?fù)蹁N軸向驅(qū)動(dòng)的部件接合在一直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。從而，使用時(shí)，根據(jù)工件的規(guī)格，調(diào)整中間擋銷8 從相應(yīng)的孔列中穿出，限定在相關(guān)孔列中形成具體的位置確定。其中能夠沿?fù)蹁N軸向驅(qū)動(dòng)的部件也是直線運(yùn)動(dòng)部件，在機(jī)械中是一種常規(guī)的運(yùn)動(dòng)部件，比如氣缸、液壓缸、還可以采用某些直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，齒輪齒條機(jī)構(gòu)和絲母絲杠機(jī)構(gòu)等，只需要配置相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)部件的直線運(yùn)動(dòng)部分進(jìn)行輸出，就可以滿足相應(yīng)的使用要求。如圖5所示，所述能夠沿?fù)蹁N軸向驅(qū)動(dòng)的部件為氣缸，圖4中中間擋銷固裝在一移動(dòng)支架11上，方便控制。對應(yīng)地，所述直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為絲母絲杠機(jī)構(gòu)，所述移動(dòng)支架安裝在該絲母絲杠機(jī)構(gòu)的絲母上，也可以采用其他的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，比如齒輪齒條機(jī)構(gòu)，齒條為活動(dòng)構(gòu)件，通過伺服控制也可以滿足比較高的定位要求。同樣，簡化的結(jié)構(gòu)則是伺服液壓缸，也可以獲得比較高的定位精度，但成本高。對應(yīng)地，氣缸則不適合用于這種結(jié)構(gòu)中，除了如只有兩個(gè)位置的調(diào)整，對應(yīng)于氣缸的兩個(gè)止點(diǎn)位置，在這種條件下，使用氣缸是可行的。進(jìn)一步地，還包括設(shè)置在所述絲母絲杠機(jī)構(gòu)中絲杠上的編碼器，通過絲杠運(yùn)行參數(shù)的獲取以閉環(huán)控制絲杠運(yùn)行，加入對應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行綜合控制。相關(guān)臺(tái)面1的傾斜度盡可能的小，那么就需要盡可能的減小臺(tái)面的摩擦系數(shù)，一種可選擇情形是提高臺(tái)面的精度，但這種方式通常不可取，主要是上料要求的精度不高，且沖擊性比較高，容易損傷臺(tái)面，因此，較佳的選擇是所述臺(tái)面1上布設(shè)輥?zhàn)踊蛘哧嚵杏腥f向球，形成滾動(dòng)摩擦，摩擦系數(shù)大大降低，可以大幅減小摩擦角，使得臺(tái)面盡可能趨向于水平， 更有利于上料。
較佳地，所述臺(tái)面上設(shè)有檢測工件有無的傳感器，并設(shè)有用于檢測雙料的傳感器， 這是當(dāng)前臺(tái)面上比較常規(guī)的選擇，在此不多做闡述，比如檢測工件有無的傳感器可以使用光電傳感器，也可以使用接近傳感器，還可以采用超聲傳感器。進(jìn)一步的選擇是，本方案還包括調(diào)整所述臺(tái)面傾斜角度的機(jī)構(gòu)，因應(yīng)不同的工件， 提高其適用性。相應(yīng)地，所述臺(tái)面通過至少三組由球鉸鏈以及接合在所述球鉸鏈上的定位桿所形成的球鉸鏈組件支撐在一支架上；其中，所述基準(zhǔn)角設(shè)有一球鉸鏈組件，并界定為固定鉸支，其余的球鉸鏈組件為活動(dòng)較支；進(jìn)而活動(dòng)鉸支中的一個(gè)配設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置，其余的活動(dòng)鉸支設(shè)有鎖定裝置，從而可以滿足較好的定位需求。較佳的選擇是，所述驅(qū)動(dòng)裝置為絲母絲杠機(jī)構(gòu)，便于精確驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種工件定位裝置，包括一臺(tái)面，其特征在于，所述臺(tái)面的一角為基準(zhǔn)角，使臺(tái)面形成該基準(zhǔn)角低于臺(tái)面其他部分的的傾斜臺(tái)面，傾斜角度大于待定位工件在該臺(tái)面上的摩擦角；對應(yīng)地，限定該基準(zhǔn)角的臺(tái)面的兩邊緣各設(shè)有用于約束工件在該臺(tái)面上滑行自由度的定位件，且對應(yīng)的兩個(gè)自由度正交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件定位裝置，其特征在于，所述定位件為一列擋銷，便于異型件的定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工件定位裝置，其特征在于，在所述臺(tái)面中部設(shè)有一列平行于其中一列擋銷的中間擋銷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工件定位裝置，其特征在于，所述中間擋銷安裝在一移動(dòng)支架上，并在中間擋銷列垂直方向的臺(tái)面上陣列有多列能夠用于中間擋銷穿出的孔；同時(shí)，所述移動(dòng)支架通過能夠沿?fù)蹁N軸向驅(qū)動(dòng)的部件接合在一直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工件定位裝置，其特征在于，所述直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為絲母絲杠機(jī)構(gòu)，所述移動(dòng)支架安裝在該絲母絲杠機(jī)構(gòu)的絲母上；而所述能夠沿?fù)蹁N軸向驅(qū)動(dòng)的部件為氣缸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工件定位裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在所述絲母絲杠機(jī)構(gòu)中絲杠上的編碼器，通過絲杠運(yùn)行參數(shù)的獲取以閉環(huán)控制絲杠運(yùn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的工件定位裝置，其特征在于，所述臺(tái)面上陣列有萬向球，而形成萬向球臺(tái)面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件定位裝置，其特征在于，所述臺(tái)面上設(shè)有檢測工件有無的傳感器，并設(shè)有用于檢測雙料的傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工件定位裝置，其特征在于，還包括調(diào)整所述臺(tái)面傾斜角度的機(jī)構(gòu)，相應(yīng)地，所述臺(tái)面通過至少三組由球鉸鏈以及接合在所述球鉸鏈上的定位桿所形成的球鉸鏈組件支撐在一支架上；其中，所述基準(zhǔn)角設(shè)有一球鉸鏈組件，并界定為固定鉸支，其余的球鉸鏈組件為活動(dòng)較支；進(jìn)而活動(dòng)鉸支中的一個(gè)配設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置，其余的活動(dòng)鉸支設(shè)有鎖定裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工件定位裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置為絲母絲杠機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種工件定位裝置，包括一臺(tái)面，所述臺(tái)面的一角為基準(zhǔn)角，使臺(tái)面形成該基準(zhǔn)角低于臺(tái)面其他部分的的傾斜臺(tái)面，傾斜角度大于待定位工件在該臺(tái)面上的摩擦角；對應(yīng)地，限定該基準(zhǔn)角的臺(tái)面的兩邊緣各設(shè)有用于約束工件在該臺(tái)面上滑行自由度的定位件，且對應(yīng)的兩個(gè)自由度正交。依據(jù)本發(fā)明的工件定位裝置結(jié)構(gòu)簡單，且能夠獲得比較高的定位精度。
文檔編號B21D43/00GK102489619SQ201110417890
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者盧建生, 張志剛, 李美霞, 趙昕顥 申請人:濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司