本實用新型涉及自動抓取送料定位裝置，具體地說是一種帶角度定位的輸運裝置。

背景技術：

在不同工藝步驟中，物料的轉運環(huán)節(jié)廣泛存在。由物料到成品需要經(jīng)過一系列的工藝過程，在一些特定的工藝過程中，需要保證物料擺放的角度，角度的精確性在很大程度影響產(chǎn)品加工的質(zhì)量。目前，傳統(tǒng)的方式還存在皮帶運輸、人工調(diào)整等方式，這些傳統(tǒng)的方式存在效率低、精度差、高廢品率等問題。在工業(yè)生產(chǎn)自動化程度不斷提升的情況下，這種落后的方式不再適應生產(chǎn)的需要，需要一種帶角度定位的自動輸運方式。

技術實現(xiàn)要素：

針對傳統(tǒng)物料轉運方式存在的上述不足，本實用新型的目的在于提供一種帶角度定位的輸運裝置。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

本實用新型包括支撐結構、水平旋轉氣缸、水平旋臂、升降氣缸、動力源、升降立柱、滑臺、抓手真空吸盤及旋轉軸，其中水平旋轉氣缸安裝在支撐結構上，輸出端與所述水平旋臂相連、驅(qū)動該水平旋臂轉動；所述升降氣缸安裝在水平旋臂上、隨水平旋臂轉動，該升降氣缸的輸出端連接有所述滑臺、帶動該滑臺升降，所述滑臺上安裝有升降立柱，該升降立柱內(nèi)轉動安裝有旋轉軸，所述旋轉軸的一端與安裝在升降立柱上的動力源相連，另一端由升降立柱伸出、并連接有抓手真空吸盤，所述抓手真空吸盤具有旋轉、升降及隨水平旋臂轉動的自由度；

其中：所述水平旋臂的一端與水平旋轉氣缸的輸出端固定連接，另一端安裝有采集下方物料圖像的攝像頭；所述支撐結構包括支架及立柱，該立柱的下端固定在所述支架上，上端安裝有所述水平旋轉氣缸；所述動力源包括伺服電機及減速器，該伺服電機及減速器固定在所述升降立柱的上端，所述伺服電機的輸出端通過減速器與升降立柱的一端相連。

本實用新型的優(yōu)點與積極效果為：

1.本實用新型結構新穎，抓手真空吸盤具有多自由度，在旋轉、升降的同時還可使物料在水平方向上進行角度調(diào)整。

2.本實用新型采用簡單的電、氣配合，整個抓取運輸過程可控制在5秒以內(nèi)，實現(xiàn)了快速可靠的送料過程。

3.本實用新型除機械結構外，還包括完善的電氣控制程序，保證整個抓取送料過程可靠高效。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為本實用新型的工作狀態(tài)圖；

圖4為本實用新型的程序流程圖；

其中：1為支架，2為立柱，3為水平旋轉氣缸，4為水平旋臂，5為升降氣缸，6為伺服電機，7為減速器，8為升降立柱，9為滑臺，10為攝像頭，11為抓手真空吸盤，12為旋轉軸。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳述。

如圖1～3所示，本實用新型包括支撐結構、水平旋轉氣缸3、水平旋臂4、升降氣缸5、動力源、升降立柱8、滑臺9、抓手真空吸盤11及旋轉軸12，其中支撐結構包括支架1及立柱2，該立柱2的下端固定在支架1上，與支架1組成整套輸運裝置的支撐結構。水平旋轉氣缸3固定在立柱2的上端，水平旋臂4與水平旋轉氣缸3的旋轉軸固定連接，由水平旋轉氣缸3驅(qū)動在設定角度范圍內(nèi)旋轉。

升降氣缸5固定在水平旋臂4靠近尾端的位置、隨水平旋臂4轉動，該升降氣缸5的輸出端(活塞軸)連接有滑臺9、帶動該滑臺9做豎直方向的升降動作。升降立柱8固定在滑臺9上、組成升降機構，在升降立柱8的內(nèi)部轉動安裝有旋轉軸12，該旋轉軸12的一端與安裝在升降立柱8上的動力源相連，另一端由升降立柱8伸出、并通過螺紋固定連接有抓手真空吸盤11。動力源包括伺服電機6及減速器7，該伺服電機6及減速器7固定在升降立柱8的上端，伺服電機6的輸出端通過減速器7與升降立柱8的一端相連，由伺服電機6和減速器7帶動升降立柱8內(nèi)的旋轉軸12旋轉，進而帶動抓手真空吸盤11一起旋轉，形成旋轉機構，使物料可以水平方向上進行角度調(diào)整；該抓手真空吸盤11具有由伺服電機6驅(qū)動旋轉、隨滑臺9升降及隨水平旋臂4轉動的自由度。

水平旋臂4的一端與水平旋轉氣缸3的輸出端固定連接，另一端安裝有攝像頭10，采集下方物料的圖像，提供伺服電機6的運行參數(shù)。

本實用新型的控制方法為：

首先由攝像頭10通過對起始位置放料平臺進行拍照，判斷物料是否已經(jīng)就緒；如果已經(jīng)就緒，則通過主控制器執(zhí)行抓取動作，否則等待；

控制器控制升降氣缸5驅(qū)動升降立柱8下降到下限位，使抓手真空吸盤11壓住物料在取料平臺上，此時升降氣缸5本體內(nèi)的檢測開關C檢測到信號反饋至控制器；控制器控制與抓手真空吸盤11連接的氣路上的真空吸盤電磁閥使抓手真空吸盤11吸真空操作；

控制器控制升降氣缸5驅(qū)動升降立柱8上升到上限位，此時升降氣缸5本體內(nèi)的檢測開關D檢測到信號反饋至控制器；由控制器控制水平旋轉氣缸3驅(qū)動水平旋臂4移動至水平目標限位，此時水平旋轉氣缸3本體內(nèi)的檢測開關B檢測到信號反饋至控制器；

通過攝像頭10采集的圖像，將物料當前位位姿與目標位位姿進行比對，得到物料所需旋轉角度，并發(fā)送給控制器；控制器控制伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機6以設定角速度旋轉所需旋轉角度，使物料處于目標位姿狀態(tài)；

由控制器控制升降氣缸5驅(qū)動升降立柱8下降至下限位，將物料壓在送料平臺上，此時檢測開關C檢測到信號反饋至控制器；控制器控制真空吸盤電磁閥使抓手真空吸盤11破真空操作，釋放物料；

由控制器控制升降氣缸5帶動升降立柱8升至上限位，此時升降氣缸5本體內(nèi)的檢測開關D檢測到信號反饋至控制器；由控制器控制水平旋轉氣缸3驅(qū)動水平旋臂4到抓取等待位，此時水平旋轉氣缸3本體內(nèi)的檢測開關A檢測到信號反饋至控制器；等待執(zhí)行下一次抓取工作。具體為：

以自動控制為例，為了實現(xiàn)抓料定位裝置的自動控制，還需要以下輔助控制裝置：

用于檢測水平旋轉氣缸3旋轉到位的檢測開關A和檢測開關B，該檢測開關A及檢測開關B分別安裝在水平旋轉氣缸3本體內(nèi)；

用于檢測升降氣缸5升降到位的檢測開關C和檢測開關D，該檢測開關C及檢測開關D分別安裝在升降氣缸本體內(nèi)；

用于控制驅(qū)動伺服電機6的伺服驅(qū)動器；

用于檢測物料旋轉角度的絕對值編碼器；

用于驅(qū)動抓手真空吸盤11的真空吸盤電磁閥；

用于對物料進行圖像處理的攝像頭10。

本實施例采用西門子PLC-300控制器做主控制部件，配套一臺伺服驅(qū)動器用以驅(qū)動伺服電機6，水平旋轉氣缸3用以驅(qū)動水平旋臂4，升降氣缸5用以驅(qū)動升降立柱8垂直運動。水平旋臂4和升降立柱8用于實現(xiàn)水平和豎直方向的位置控制。水平旋轉伺服電機6用于控制抓手真空吸盤11的方向。攝像頭10用于處理物料偏移目標方向的角度。

本實施例以在邊長為20厘米的正方形平臺上抓取物料到另一邊長為20厘米的正方形平臺上為例。

如圖4所示，本實用新型的控制方法如下：

開始，啟動自檢程序，參數(shù)、機構初始化；包括：攝像頭10焦距調(diào)整，水平旋臂4回抓取等待位，此時檢測開關A得信號，升降立柱8回升起限位，此時檢測開關D得信號，真空吸盤電磁閥關閉，伺服電機6回零點；

由外部信號判斷是否開始執(zhí)行抓取物料操作，外部信號由上游控制器通過網(wǎng)絡提供給PLC-300主控制器；

首先由攝像頭10通過對起始位置放料平臺進行拍照，判斷物料是否已經(jīng)就緒，如果已經(jīng)就緒則通過主控制器可以執(zhí)行抓取動作，如果未發(fā)現(xiàn)物料則向上游控制器報警并繼續(xù)等待；

由PLC-300控制器控制升降氣缸5驅(qū)動升降立柱8下降到下限位，使抓手真空吸盤11壓緊物料在取料平臺上，此時檢測開關C得信號；

由PLC-300控制器控制真空吸盤電磁閥使抓手真空吸盤11吸真空操作；

由PLC-300控制器控制升降氣缸5驅(qū)動升降立柱8上升到上限位，此時檢測開關D得信號；

由PLC-300控制器控制水平旋轉氣缸3驅(qū)動水平旋臂4移動至水平目標限位，此時檢測開關B得信號；

利用攝像頭10進行圖像識別處理，將物料當前位姿與目標位姿進行比對，計算出物料所需旋轉角度，并提供給主控制器；

主控制器控制伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機6以50°/s的角速度旋轉上一步計算出的旋轉角度，以使物料處于目標位姿狀態(tài)；

由PLC-300控制器控制升降氣缸5驅(qū)動升降立柱8下降至下限位，此時檢測開關C得信號，將物料壓緊在送料平臺上；

由PLC-300控制器控制真空吸盤電磁閥使抓手真空吸盤11破真空操作，釋放物料；

由PLC-300控制器控制升降氣缸5帶動升降立柱8上升至上限位，此時檢測開關D得信號；

由PLC-300控制器控制水平旋轉氣缸3驅(qū)動水平旋臂4到抓取等待位，此時檢測開關A得信號；等待執(zhí)行下一次抓取工作。