专利名称：工件定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工件定位装置，应用于流水线上，以利于上料的准确性。
背景技术：
自动化生产线，如冲压线中，自动上料有比较高的技术要求，以满足机器人快速且准确的对工件进行拾取。因此，上料的第一道工序应当准确且快速，从而要求工件在上料台面上必须有准确的位置，尤其是对中位置，进而对工件定位装置的基本要求就是能够快速的对拆垛机器人或传送带输送过来的工件所产生的位置偏差快速且准确的进行调整。目前应用到生产实践中的此类定位装置主要有视觉对中系统和机械挡块对中装置，其中前者主要依赖于视频处理技术和通讯技术，通过一个或多个摄像头的视频采集，然后进行图像配准，将工件的位置偏差信号通过PLC传送给机器人，由机器人控制系统控制机器人调整合适的取料姿态以准确抓取工件。视频处理及数据信号的对比分析及传输需要比较大的系统消耗，占用资源比较多，可能会影响流水线其他工位运行的稳定性。另外，视觉对中系统对摄像头的安装要求也很高，所有的摄像头均不能有干扰，一旦摄像头方位出现微小的改变，所有的图像坐标都将重新标定，视觉对中系统的调整和维护复杂，成本高。对于机械挡块对中装置，则配有若干挡块形成正交的两个自由度的定位，并配有若干机械推拉装置，机械推拉装置把工件向挡块方向推，实现定位。不过推拉需要一定的力，相应地，必然会造成挡块发生弹性形变，当推拉装置撤回时，挡块恢复形变会把工件推开一定距离，导致定位不准确。另一方面，推拉装置本身增加了结构的复杂性，且会有额外的能耗，制造成本非常高，用户的一次性投入比较大。另外，每个挡块都需要单独调整，机械推拉装置也需要占用一定的系统资源，会提高数控系统的复杂性。
发明内容
因此，本发明为了克服当前工件定位装置结构复杂，且定位精度不佳的缺陷，提供了一种结构简单，且能够获得比较高的定位精度的工件定位装置。为了实现本发明的发明目的，所采用的技术方案为
一种工件定位装置，包括一台面，所述台面的一角为基准角，使台面形成该基准角低于台面其他部分的的倾斜台面，倾斜角度大于待定位工件在该台面上的摩擦角；对应地，限定该基准角的台面的两边缘各设有用于约束工件在该台面上滑行自由度的定位件，且对应的两个自由度正交。本发明所依赖的自然规律是坡面滑行物体的摩擦角，即两构件开始相对滑动的瞬间在接触点上的总反力和其公法线间所夹的角度。据此产生的上述结构含有一个具有一定坡度的台面，当相关工件上料到该台面上时，受到重力的作用，满足摩擦角的条件，而向倾斜的台面的低端运动，最终被定位件阻挡，形成定位。据此可知，定位过程不需要额外的动力，从而，不需要额外配置驱动工件动作的装置，不仅节省能耗，而且简化了运动环节，结构简单的同时，减少了数控系统资源的消耗。
另一方面，这种定位方式在定位件位置确定的情况下，工件的最终状态因为重力的作用而恰好定在所述定位件上，定位精度取决于定位件的装配精度，而该精度容易保证， 因此，据此可获得比较高的定位精度。上述工件定位装置，所述定位件为一列挡销，便于异型件的定位。上述工件定位装置，在所述台面中部设有一列平行于其中一列挡销的中间挡销。上述工件定位装置，所述中间挡销安装在一移动支架上，并在中间挡销列垂直方向的台面上阵列有多列能够用于中间挡销穿出的孔；同时，所述移动支架通过能够沿挡销轴向驱动的部件接合在一直线运动机构上。上述工件定位装置，所述直线运动机构为丝母丝杠机构，所述移动支架安装在该丝母丝杠机构的丝母上；而所述能够沿挡销轴向驱动的部件为气缸。上述工件定位装置，还包括设置在所述丝母丝杠机构中丝杠上的编码器，通过丝杠运行参数的获取以闭环控制丝杠运行。上述工件定位装置，所述台面上阵列有万向球，而形成万向球台面。上述工件定位装置，所述台面上设有检测工件有无的传感器，并设有用于检测双料的传感器。上述工件定位装置，还包括调整所述台面倾斜角度的机构，相应地，所述台面通过至少三组由球铰链以及接合在所述球铰链上的定位杆所形成的球铰链组件支撑在一支架上；其中，所述基准角设有一球铰链组件，并界定为固定铰支，其余的球铰链组件为活动较支；进而活动铰支中的一个配设有驱动装置，其余的活动铰支设有锁定装置。上述工件定位装置，所述驱动装置为丝母丝杠机构。
图1为依据本发明的一种工件定位装置的主视结构示意图。图2为相应于图1的右视结构示意图。图3为相应于图1的俯视结构示意图。图4为一种直线运动机构的俯视状态示意图。图5为相应于图4的右视结构示意图(为示意清楚，逆时针旋转90度)。图中1、台面，2、机架，3、调整装置，4、挡销，5、传感器，6、传感器，7、直线运动机构，8、中间挡销，9、电机，10、调整丝杠，11、移动支架，12、气缸，13、编码器。
具体实施例方式参照说明书附图1和2所示的一种工件定位装置，包括一台面1，图中是一种使用状态，结合两图可知，在图示的矩形台面为对角倾斜的台面，对应地，所述台面的一角为基准角，为图3中的左上角，使台面形成该基准角低于台面其他部分的的倾斜台面，倾斜角度大于待定位工件在该台面上的摩擦角；对应地，限定该基准角的台面的两边缘各设有用于约束工件在该台面上滑行自由度的定位件，且对应的两个自由度正交。需要注意的是，关于摩擦角的限定为基本条件，实际使用中要稍大于这个值，本领域的技术人员依据上述结构，可以通过在该台面上的定位的工时进行选定，比如1秒，那么工件放到台面上之后应当在1秒钟实现定位，那么就可以依此进行计算所需要的倾斜角度。同时还需要考虑倾斜在两个自由度方向上的分量，也就是倾斜角度在两个自由度垂直方向上的分量尽可能的也都大于相应的摩擦角，但不是必然的选择。发明人认为，本领域的技术人员据此容易得知，由于动摩擦系数要远低于静摩擦系数，因此，一旦倾斜台面满足上述条件(静摩擦)，那么其对应两个自由度的分量理论上也都满足动摩擦条件下的非自锁条件。当然，本领域的技术人员必然的一种选择是两个分量相等的情形，两个分量相差比较大缺乏实用性，本领域的技术人员也不会选择；当两个分量相等，那么就不需要考虑分量需要满足的条件。实际上，两个分量相差比较多的情形通常也不是本领域的技术人员去选择的情形。关于定位间的选择，安装机械工艺学和理论力学的一般常识，其选择具有多样性， 其定位方式主要是抵靠，如挡板，工件抵靠在挡板上，就可以形成比较好的约束条件。较佳的选择是所述定位件为一列挡销4，结构简单，且具有比较高的定位精度。如图3所示，图中为了清楚表达，把本应虚线表示的直线驱动装置用实线表示，不会影响本领域技术人员的理解。图中，台面1为一长方形台面，在所述台面1中部设有一列平行于其中一列挡销的中间挡销8，从而，形成了两个定位部分，可以同时对两块工件进行定位。较佳的选择是，所述中间挡销8安装在一移动支架上，使得中间挡销8的位置能够调整，进而在中间挡销列垂直方向的台面上阵列有多列能够用于中间挡销穿出的孔；同时， 所述移动支架通过能够沿挡销轴向驱动的部件接合在一直线运动机构上。上述工件定位装置，所述中间挡销安装在一移动支架上，并在中间挡销列垂直方向的台面上阵列有多列能够用于中间挡销穿出的孔；同时，所述移动支架通过能够沿挡销轴向驱动的部件接合在一直线运动机构上。从而，使用时，根据工件的规格，调整中间挡销8 从相应的孔列中穿出，限定在相关孔列中形成具体的位置确定。其中能够沿挡销轴向驱动的部件也是直线运动部件，在机械中是一种常规的运动部件，比如气缸、液压缸、还可以采用某些直线运动机构，如曲柄滑块机构，齿轮齿条机构和丝母丝杠机构等，只需要配置相应的运动部件的直线运动部分进行输出，就可以满足相应的使用要求。如图5所示，所述能够沿挡销轴向驱动的部件为气缸，图4中中间挡销固装在一移动支架11上，方便控制。对应地，所述直线运动机构为丝母丝杠机构，所述移动支架安装在该丝母丝杠机构的丝母上，也可以采用其他的直线运动机构，比如齿轮齿条机构，齿条为活动构件，通过伺服控制也可以满足比较高的定位要求。同样，简化的结构则是伺服液压缸，也可以获得比较高的定位精度，但成本高。对应地，气缸则不适合用于这种结构中，除了如只有两个位置的调整，对应于气缸的两个止点位置，在这种条件下，使用气缸是可行的。进一步地，还包括设置在所述丝母丝杠机构中丝杠上的编码器，通过丝杠运行参数的获取以闭环控制丝杠运行，加入对应的数控系统，进行综合控制。相关台面1的倾斜度尽可能的小，那么就需要尽可能的减小台面的摩擦系数，一种可选择情形是提高台面的精度，但这种方式通常不可取，主要是上料要求的精度不高，且冲击性比较高，容易损伤台面，因此，较佳的选择是所述台面1上布设辊子或者阵列有万向球，形成滚动摩擦，摩擦系数大大降低，可以大幅减小摩擦角，使得台面尽可能趋向于水平， 更有利于上料。
较佳地，所述台面上设有检测工件有无的传感器，并设有用于检测双料的传感器， 这是当前台面上比较常规的选择，在此不多做阐述，比如检测工件有无的传感器可以使用光电传感器，也可以使用接近传感器，还可以采用超声传感器。进一步的选择是，本方案还包括调整所述台面倾斜角度的机构，因应不同的工件， 提高其适用性。相应地，所述台面通过至少三组由球铰链以及接合在所述球铰链上的定位杆所形成的球铰链组件支撑在一支架上；其中，所述基准角设有一球铰链组件，并界定为固定铰支，其余的球铰链组件为活动较支；进而活动铰支中的一个配设有驱动装置，其余的活动铰支设有锁定装置，从而可以满足较好的定位需求。较佳的选择是，所述驱动装置为丝母丝杠机构，便于精确驱动。
权利要求
1.一种工件定位装置，包括一台面，其特征在于，所述台面的一角为基准角，使台面形成该基准角低于台面其他部分的的倾斜台面，倾斜角度大于待定位工件在该台面上的摩擦角；对应地，限定该基准角的台面的两边缘各设有用于约束工件在该台面上滑行自由度的定位件，且对应的两个自由度正交。
2.根据权利要求1所述的工件定位装置，其特征在于，所述定位件为一列挡销，便于异型件的定位。
3.根据权利要求2所述的工件定位装置，其特征在于，在所述台面中部设有一列平行于其中一列挡销的中间挡销。
4.根据权利要求3所述的工件定位装置，其特征在于，所述中间挡销安装在一移动支架上，并在中间挡销列垂直方向的台面上阵列有多列能够用于中间挡销穿出的孔；同时，所述移动支架通过能够沿挡销轴向驱动的部件接合在一直线运动机构上。
5.根据权利要求4所述的工件定位装置，其特征在于，所述直线运动机构为丝母丝杠机构，所述移动支架安装在该丝母丝杠机构的丝母上；而所述能够沿挡销轴向驱动的部件为气缸。
6.根据权利要求5所述的工件定位装置，其特征在于，还包括设置在所述丝母丝杠机构中丝杠上的编码器，通过丝杠运行参数的获取以闭环控制丝杠运行。
7.根据权利要求1至6任一所述的工件定位装置，其特征在于，所述台面上阵列有万向球，而形成万向球台面。
8.根据权利要求1所述的工件定位装置，其特征在于，所述台面上设有检测工件有无的传感器，并设有用于检测双料的传感器。
9.根据权利要求1所述的工件定位装置，其特征在于，还包括调整所述台面倾斜角度的机构，相应地，所述台面通过至少三组由球铰链以及接合在所述球铰链上的定位杆所形成的球铰链组件支撑在一支架上；其中，所述基准角设有一球铰链组件，并界定为固定铰支，其余的球铰链组件为活动较支；进而活动铰支中的一个配设有驱动装置，其余的活动铰支设有锁定装置。
10.根据权利要求9所述的工件定位装置，其特征在于，所述驱动装置为丝母丝杠机构。
全文摘要
本发明公开了一种工件定位装置，包括一台面，所述台面的一角为基准角，使台面形成该基准角低于台面其他部分的的倾斜台面，倾斜角度大于待定位工件在该台面上的摩擦角；对应地，限定该基准角的台面的两边缘各设有用于约束工件在该台面上滑行自由度的定位件，且对应的两个自由度正交。依据本发明的工件定位装置结构简单，且能够获得比较高的定位精度。
文档编号B21D43/00GK102489619SQ201110417890
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者卢建生, 张志刚, 李美霞, 赵昕颢 申请人:济南二机床集团有限公司