本发明涉及一种用于机械臂的圈型物料浮动取放机构及方法，属于机械臂技术领域。
背景技术：
工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。相比于传统的工业设备，工业机器人具有易用性、智能化水平高、生产效率及安全性高、易于管理且经济效益显著等特点，使得它们可以在高危环境下进行作业，被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。工业机器人作为具有较强通用性的作业设备，其作业任务能否顺利完成直接取决于夹持机构，因此机器人末端的夹持机构要结合实际的作业任务以及工作环境的要求来设计，这导致了夹持机构结构形式的多样化。
夹持机构与机器人机械臂末端连接，主要包括气压式、气吸式、液压式及其它组合式。现有的夹持机构对于表面平整或者具有对称平面的物料，大多能够实现精准、稳定夹持；而对于不具备平整表面的物料则夹持难度较大，比如类似于轴承圈的圈型物料，往往需要专门设计定制内撑式连杆杠杆式夹持机构来抓取轴承圈进行取放料。该机构通过四连杆机构实现力的传递，其撑紧方向和外夹式相反，主要用于抓取带有内孔的薄壁工件。利用该夹持机构抓取诸如轴承圈的圈型物料时，存在如下不足：（1）只能夹持特定尺寸范围内的轴承圈，适用范围受限；（2）进行放料操作时，圈型物料与既定工位刚性接触，容易造成轻微形变和影响放料精度；（3）多连杆结构活动关节多，容易因长期磨损而影响其使用寿命；（4）结构复杂，自重较大，设计制造和使用维护成本高。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于机械臂的圈型物料浮动取放机构及方法，以解决现有技术中在采用内撑式连杆杠杆式夹持机构取放圈型物料适用范围受限、放料精度不高、使用寿命不长、设计制造成本高、自重较大的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，包括与机械臂连接的固定平板，所述固定平板上设有支撑杆和运动机构，所述运动机构的动力输出端传动连接有限位模块，所述限位模块在运动机构的驱动下沿支撑杆径向往复运动。
进一步地，所述限位模块不少于两个且呈对称分布。
进一步地，所述限位模块为开口朝向支撑杆的浮动调整v块。
进一步地，所述固定平板上还设有直线导轨以及与其相适配的滑块，滑块沿支撑杆径向与直线导轨滑动连接，运动机构的动力输出端通过滑块与限位模块传动连接。
进一步地，还包括连接于滑块与限位模块之间的固定支架。
进一步地，所述支撑杆的端部设有自定心球头。
进一步地，自定心球头或／和限位模块的表面覆有柔性材质。
进一步地，所述运动机构包括气压式运动机构、气吸式运动机构、液压式运动机构中的至少任一项。
进一步地，所述固定平板上还设有半开口的保护罩，运动机构和限位模块收容于由固定平板与保护罩所构建的容腔内，所述保护罩的开口处设于其朝向支撑杆一侧。
为达到上述目的，本发明还提供了一种用于机械臂的圈型物料浮动取放方法，包括如下步骤：
支撑杆在机械臂驱动下伸入圈型物料的内孔；
限位模块在运动机构驱动下沿支撑杆径向朝向其移动，直至抵紧圈型物料的侧面；
圈型物料在支撑杆与限位模块的共同夹持下，跟随机械臂移动至预设工位；
限位模块在运动机构驱动下沿支撑杆径向背向其移动，直至离开圈型物料的侧面；
支撑杆在机械臂驱动下脱离圈型物料的内孔。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明机构及方法利用支撑杆端部的自定心球头支撑轴承圈，自定心球头正好卡入轴承圈内壁的滑槽内，轴承圈由于自身重力自动在自定心球头上找正中心，因而起到精准定位轴承圈的作用；利用复动气缸驱动浮动调整v块沿支撑杆径向运动，直至抵紧轴承圈的外侧面，在两个浮动调整v块和支撑杆的三点作用下，确保了对轴承圈的稳定夹持。放料时，利用复动气缸驱动浮动调整v块脱离轴承圈，轴承圈受重力作用浮动在自定心球头上，机械臂带动支撑杆下移，从而能够轻柔地将轴承圈置于预设工位上，确保精准放料，从而满足零部件精密加工、组装的需求。本发明机构及方法摒弃了传统的内撑式连杆杠杆式设计，可适用于不同尺寸的轴承圈取放料工序，除作直线运动的复动气缸动力输出端外，不具有其它活动关节，因而具有结构简单、自重较轻等优点，同时有效降低了设计维护成本，提高了产品使用寿命。
附图说明
图1是本发明机构实施例的整体结构示意图。
图中：1、固定平板；2、支撑杆；3、自定心球头；4、直线导轨；41、滑块；5、复动气缸；6、固定支架；7、浮动调整v块；8、保护罩。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
本发明具体实施方式提供了一种用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，如图1所示，是本发明机构实施例的整体结构示意图，包括固定平板1、支撑杆2、自定心球头3、直线导轨4、滑块41、复动气缸5、固定支架6、浮动调整v块7、保护罩8。
具体连接关系为：固定平板1与机械臂末端连接，可跟随机械臂一起运动。支撑杆2、直线导轨4和复动气缸5均设于固定平板1上，其中支撑杆2与固定平板1垂直连接，自定心球头3设于支撑杆2端部；直线导轨4上适配有滑块41，滑块41可沿支撑杆2径向与直线导轨4滑动连接，固定支架6安装于滑块41上；复动气缸5的动力输出端为活塞杆，活塞杆锁定在固定支架6背向支撑杆2一侧。两个浮动调整v块7左右对称安装于固定支架6朝向支撑杆2一侧，浮动调整v块7的v形开口朝向支撑杆2。半开口的保护罩8安装于固定平板1上，前述直线导轨4、滑块41、复动气缸5、固定支架6、浮动调整v块7均收容于由固定平板1与保护罩8所构建的容腔内，保护罩8的开口处设于其朝向支撑杆2一侧。
具体配合关系为：
当本发明机构安装于机械臂末端时，支撑杆2处于水平状态，当取料时，支撑杆2在机械臂带动下可伸入到圈型物料的内孔中，再由机械臂带动支撑杆2向上移动，即可将圈型物料提起，支撑杆2起到支撑圈型物料的作用。如果圈型物料为轴承圈，轴承圈内壁设有安装滚珠用的滑槽，自定心球头3正好卡入滑槽，轴承圈由于自身重力自动在自定心球头3上找正中心，因而起到精准定位轴承圈的作用。
复动气缸5为本发明机构的运动机构，作用在于通过其活塞杆驱动固定支架6带动两个浮动调整v块7沿支撑杆2径向往复运动。当取料时，复动气缸5进气气缸杆伸出带动固定支架6朝向支撑杆2移动，固定支架6带动对称分布的浮动调整v块7朝向支撑杆2移动，直至抵紧支撑杆2上的轴承圈，在两个浮动调整v块7和支撑杆2的三点作用下，确保了对轴承圈的稳定夹持。当放料时，复动气缸5进气气缸杆缩回带动固定支架6背向支撑杆2移动，固定支架6带动对称分布的浮动调整v块7背向支撑杆2移动，直至浮动调整v块7脱离轴承圈，轴承圈受重力作用浮动在自定心球头3上，机械臂带动支撑杆2下移，从而能够轻柔地将轴承圈置于预设工位上。其中，复动气缸5也可采用其他运动机构，诸如气压式运动机构、气吸式运动机构、液压式运动机构等。浮动调整v块7为本发明机构的限位模块，基于三点定位原理因而对称设置两个及以上，浮动调整v块7的优点在于其v形面能够较好地匹配轴承圈的凸形外圈，扩大与轴承圈的接触面积，从而实现稳固夹持，也可采用限位块、限位轮等其他结构替代浮动调整v块7。为避免由于浮动调整v块7与轴承圈之间的硬接触而导致轴承圈发生损害，可在自定心球头3或／和限位模块的表面覆盖诸如橡胶之类的柔性材质。
浮动调整v块7通过固定支架6与滑块41连接，滑块41沿直线导轨4滑动，因而滑块41和直线导轨4对于浮动调整v块7沿支撑杆2径向移动起到了定位导向作用。
本发明具体实施方式还提供了一种用于机械臂的圈型物料浮动取放方法，本发明方法基于前述发明机构加以实现，包括如下步骤：
步骤一，支撑杆2在机械臂驱动下伸入圈型物料的内孔，限位模块在运动机构驱动下沿支撑杆2径向朝向其移动，直至抵紧圈型物料的侧面，从而稳固夹紧圈型物料。
步骤二，圈型物料在支撑杆2与限位模块的共同夹持下，跟随机械臂先上移，再平移至预设工位，完成圈型物料的取料工序。
步骤三，限位模块在运动机构驱动下沿支撑杆2径向背向其移动，直至离开圈型物料的侧面，支撑杆2在机械臂驱动下先向下脱离圈型物料内表面，再向外脱离圈型物料的内孔，完成圈型物料的放料工序。
本实施例中，前述限位模块为不少于两个呈左右对称分布的浮动调整v块7；前述运动机构采用复动气缸5，亦可采用气压式运动机构、气吸式运动机构、液压式运动机构中的至少任一项；前述圈型物料为轴承圈，支撑杆2端部设有可精准定位轴承圈的自定心球头3。
本发明机构及方法利用支撑杆2端部的自定心球头3支撑轴承圈，自定心球头3正好卡入轴承圈内壁的滑槽内，轴承圈由于自身重力自动在自定心球头3上找正中心，因而起到精准定位轴承圈的作用；利用复动气缸5驱动浮动调整v块7沿支撑杆2径向运动，直至抵紧轴承圈的外侧面，在两个浮动调整v块7和支撑杆2的三点作用下，确保了对轴承圈的稳定夹持。放料时，利用复动气缸5驱动浮动调整v块7脱离轴承圈，轴承圈受重力作用浮动在自定心球头3上，机械臂带动支撑杆2下移，从而能够轻柔地将轴承圈置于预设工位上，从而满足零部件精密加工、组装的需求。本发明机构及方法摒弃了传统的内撑式连杆杠杆式设计，可适用于不同尺寸的轴承圈取放料工序，除作直线运动的复动气缸5动力输出端外，不具有其它活动关节，因而具有结构简单、自重较轻等优点，同时有效降低了设计维护成本，提高了产品使用寿命。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
1.一种用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，其特征是，包括与机械臂连接的固定平板（1），所述固定平板（1）上设有支撑杆（2）和运动机构，所述运动机构的动力输出端传动连接有限位模块，所述限位模块在运动机构的驱动下沿支撑杆（2）径向往复运动。
2.根据权利要求1所述的用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，其特征是，所述限位模块不少于两个且呈对称分布。
3.根据权利要求2所述的用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，其特征是，所述限位模块为开口朝向支撑杆（2）的浮动调整v块（7）。
4.根据权利要求1所述的用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，其特征是，所述固定平板（1）上还设有直线导轨（4）以及与其相适配的滑块（41），滑块（41）沿支撑杆（2）径向与直线导轨（4）滑动连接，运动机构的动力输出端通过滑块（41）与限位模块传动连接。
5.根据权利要求4所述的用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，其特征是，还包括连接于滑块（41）与限位模块之间的固定支架（6）。
6.根据权利要求1所述的用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，其特征是，所述支撑杆（2）的端部设有自定心球头（3）。
7.根据权利要求6所述的用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，其特征是，自定心球头（3）或／和限位模块的表面覆有柔性材质。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，其特征是，所述运动机构包括气压式运动机构、气吸式运动机构、液压式运动机构中的至少任一项。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的用于机械臂的圈型物料浮动取放机构，其特征是，所述固定平板（1）上还设有半开口的保护罩（8），运动机构和限位模块收容于由固定平板（1）与保护罩（8）所构建的容腔内，所述保护罩（8）的开口处设于其朝向支撑杆（2）一侧。
10.一种用于机械臂的圈型物料浮动取放方法，其特征是，包括如下步骤：
支撑杆（2）在机械臂驱动下伸入圈型物料的内孔；
限位模块在运动机构驱动下沿支撑杆（2）径向朝向其移动，直至抵紧圈型物料的侧面；
圈型物料在支撑杆（2）与限位模块的共同夹持下，跟随机械臂移动至预设工位；
限位模块在运动机构驱动下沿支撑杆（2）径向背向其移动，直至离开圈型物料的侧面；
支撑杆（2）在机械臂驱动下脱离圈型物料的内孔。
技术总结