隨機工位吸盤變位定位工具的製作方法

2023-06-07 16:13:16 6

專利名稱：隨機工位吸盤變位定位工具的製作方法
技術領域：
本發明涉及:在大尺寸玻璃等板料(板狀物件、材料，簡稱板料)的變位、定位作業使用的一種吸盤工具，主要用於大尺寸玻璃的安裝、基礎定位、懸空定位，也用於場地搬運，給玻璃運輸車進行單塊玻璃裝車、卸車。尤其涉及『吸附隨機工位板料』的吸盤組，吸盤組與起重臂的連接，手泵吸盤的真空泵、膠盤，變位定位工具的起重臂、載體、方位精調機構，變位、定位工具的運行機制。
背景技術：
經過施工現場作業考察、多次國際玻璃展覽參觀、網際網路搜索吸盤工具，得知:在生產線上，作為吸盤變位工具的機械手，其吸盤組與變位工具是剛性連接的，變位工具為電腦控制的兩轉軸複合臂，自動重複板料的相同變位作業，功能單一；也有沿地面運動的吸盤變位工具，能驅動吸盤組轉動，完全靠目視判斷方位，多次反覆調整才到位，作業效率不高。這兩種吸盤變位工具的共有特徵:不能利用板料的反作用力驅動吸盤組轉動；移位機制是先離地(支撐底面)後平移，致使已有的吸盤變位工具笨重。對於現場施工作業，由於立置板料的工位，相對變位工具是隨機的，現有技術難以由變位工具驅動吸盤組與隨機工位板料表面順利貼合。目前，大尺寸玻璃的安裝、定位，某些裝車、卸車，均由多人協同完成，多人手持吸盤抬玻璃，或使用起重吊索連接的吸盤組，一個人操作起重，至少一個人手持吸盤組與玻璃表面貼合，無論人抬玻璃，還是起重臂下站人，都存在安全隱患，其起重工具、定位工具都比較笨重，工作效率不夠高，儘管手泵吸盤比其它手動吸盤安全、先進，其安全性、氣密性、經濟性尚有不足之處，有待於改進。為保障安全，提高效率，更加經濟、適用，只能另闢蹊徑，對吸盤變位定位工具進行全面創新，經過試驗、試製，已完成本發明。

發明內容
本發明要解決的技術問題有:研究出世界領先水平的起重方案、變位方案、定位方案，設計出實現該方案的變位定位工具，使該工具重量顯著小於板料重量，並且安全、快捷地完成對板料的吸附、變位、到位，精確定位，使該工具達到世界領先水平:精簡的載體；先進的起重臂；自動與立置的隨機工位板料表面貼合的吸盤組；更加安全適用的手泵吸盤；吸盤組與變位工具的剛性連接方案；實現吸盤組多工位變換；把空間運動的複合約束化解為獨立的單一約束，實現單一操作；無起重力作用條件下，實現板料重心水平轉移的吸盤工具運行機制；精調板料懸空工位的方位精調機構；便捷的一次到位技術。本發明解決其技術問題所採用的技術方案如下:精簡的載體『隨機工位吸盤變位定位工具』的載體為三輪車，一個橫梁和一個縱梁構成T字形車體，橫梁為載重體，板料底邊立在橫梁上表面，縱梁為起重臂的線位移導軌，用於起重臂水平移動，橫梁與縱梁的連接為快裝、快卸結構，或不可卸結構，車輪在梁的端部，實現穩定的三點支撐。先進的起重臂恆定的最小起重力臂，使起重臂、載體的尺寸最小，重量最輕；起重臂的懸臂沿著支臂垂直移動，支臂沿著縱梁水平移動，這種位移分量不相關的正交複合支臂，使變位操作簡捷，準確到位。自動與立置板料貼合的吸盤組一個構架裝有若干個(至少I個)吸盤，構成吸盤組，和吸盤組固接一體的驅動臂外端有滑動或滾動的觸頭，各吸盤口共面，該面稱為吸盤口平面，驅動臂的觸頭與吸盤口平面相切；位移調控器(見後面吸盤組與變位工具的剛性連接機構一段)的離合器狀態為:平衡吸盤組重力那個方向合上，其相反方向斷開；驅動連接吸盤組的定軸向待吸附的板料表面移動，觸頭先接觸板料表面，板料反作用於觸頭的力推動吸盤口轉向板料表面，直至各個吸盤口都與板料表面貼合，定軸的移動被板料阻止。提高手泵吸盤安全性已有的一種金屬外筒手泵吸盤，連通膠盤的管接頭與泵外筒端面用『0形圈』密封，管接頭上裝有通大氣開關的護罩，當護罩側方遇到碰撞後，護罩的變形使管接頭對『0形圈』的壓縮量減小，會降低真空吸附能力，有潛在安全隱患。改進後的手動真空泵，將已有技術的端面外密封改為端面內的圓柱面徑向密封，管接頭伸出一個外圓柱面，與泵外筒內壁用『0形圈』密封，並且通大氣開關護罩直接固接在真空泵的承力構件上，護罩的變形與管接頭無關，避免了碰撞對『0形圈』壓縮量的影響。已有手泵吸盤，其通大氣開關兩側的護板，或外圍的通大氣開關護罩均不是全封閉的，並且開啟該開關的路徑是敞開的，可能有『意外觸撞』頂開該開關的隱患。改進後，一塊安全鎖把該開關的開啟路徑封閉，橫穿安全鎖扁孔的一個軸與兩側護板鉸接，與扁孔軸線平行的鎖端槽口被一個銷軸插住，任何『意外觸撞』都不能打開通大氣開關，只有人為的摳住鎖端，壓縮彈簧、使槽口脫離銷軸，才能掀起鎖端，使鎖塊繞軸轉動，帶動鎖塊另一端頭頂開通大氣開關，吸盤才能與被吸附的板料分離。提高手泵吸盤經濟性已有手動真空泵與吸盤的承力架死連接成一體，手動真空泵不能通用。改進後，吸盤的手動真空泵是獨立的，改進後的整體集成部分包括:外筒，連通膠盤的通氣嘴，通大氣開關，開關兩側護板，及筒兩端的接頭，接頭的孔用於連接膠盤，這種手動真空泵與不同口徑的膠盤、不同承力架組裝成多種吸盤，用於多種作業。提高手泵吸盤密封性已有手泵吸盤，其排氣通道有損於皮碗與筒壁間的密封，其『安裝抽真空活塞皮碗』的碗託外圓柱面，與泵外筒內壁留有較大間隙；抽氣手柄外圓柱面，與包容它的內圓柱面也留有較大間隙，較大間隙使碗託產生較大的偏移，也使抽氣手柄產生較大的偏斜，都導致皮碗密封面與泵外筒內壁貼合的不均勻，造成慢漏氣，改進後:把碗託的圓形橫截面改成齒輪形，齒頂圓柱面與泵外筒內壁動配合，齒間為排氣通道。抽氣手柄與包容抽氣手柄的筒壁，二者中的一個橫截面改為齒輪形，另一個橫截面仍為圓形，齒頂圓柱面與另一個圓柱面動配合，齒間為排氣通道。橫截面為齒輪形狀的動配合，既能保持皮碗周邊壓縮量均勻，又有足夠的排氣通道。視不同泵的具體結構，採用一個或兩個齒輪形狀的橫截面。已有手泵吸盤的膠盤口翹曲、剛硬，需用較大的力把膠盤壓在板料表面上，才能消除翹曲變形造成的間隙，必須雙手操作，一隻手用力壓緊吸盤，消除膠盤口與板料表面的間隙，達到氣密，另一隻手抽真空。改進後，在膠盤口的外周邊加一圈『薄裙邊』，很小的正壓力就使『薄裙邊』變形，『變形後的薄裙邊』把翹曲的膠盤口與板料表面的間隙彌合、氣密，不僅省力，提高了抽真空效率，還能單手完成全部操作。
吸盤組與變位工具的剛性連接方案吸盤組承力架的兩個孔軸線平行，參考附圖，一個孔通過定軸(I)與懸臂外端鉸接，另一個孔通過動軸(2)與懸臂(20)上的連杆(8)鉸接，吸盤組(10)與連杆⑶靜止或聯動，位移調控器(19)既能控制吸盤組(10)驅動『動軸⑵』繞『定軸⑴』轉動，又能控制『連杆⑶』驅動『動軸⑵』繞『定軸⑴』轉動。懸臂上的雙耳支座與一個鉸軸構成柱鉸，該柱鉸兼有止動功能，該『柱鉸』稱為『止動塊(6)』，支座的耳片孔與該柱鉸的鉸軸動配合，連杆(8)可在橫穿該鉸軸的孔內滑動，連杆(8)上有兩個位置可調的分別單向限動的定位環:前定位環(5)，後定位環(7)，『止動塊(6) 』位於兩個『定位環』之間，『調到位的定位環』控制『連杆軸向位移』。『連杆、定位環、止動塊』組成『位移調控器(19)』，它是『吸盤口對水平面傾角』的『調控機構』，也是控制吸盤組、連杆驅動『動軸』繞『定軸』轉動的離合器(叫做『角位移離合器』)，還是驅動吸盤組轉動的『位移傳動機構』。當兩個『定位環』都離開『止動塊』時，吸盤組、連杆都可雙向運動；當只有一個定位環與止動塊頂住時，吸盤組、連杆只能單向運動；當兩個定位環夾住止動塊時，吸盤組、連杆靜止。『連杆對鉸軸的線位移』與『吸盤組繞定軸轉動的角位移』 一一對應，『動軸到鉸軸的軸間距』與『吸盤口對水平面的傾角』 一一對應，也與『定位環在連杆上的位置』 一一對應。實現吸盤組多工位變換本吸盤變位定位工具由人力、或動力機械驅動，有線位移離合器的齒輪齒條傳動機構，合上該離合器，只能由本變位定位工具驅動懸臂沿支臂升降，斷開該離合器，只能由外界驅動懸臂沿支臂升降。合上角位移離合器，只能由連杆驅動『動軸』繞『定軸』轉動，斷開離合器，只能由吸盤組驅動『動軸』繞『定軸』轉動。本變位定位工具驅動吸盤組轉動的力偶來自三個路徑:驅動載體(三輪車)水平運動，使定軸對吸盤組產生水平作用力，與外界反作用力形成力偶；載體靜止，驅動支臂水平運動，使定軸對吸盤組產生水平作用力，與外界反作用力形成力偶；驅動連杆運動，使動軸作用在吸盤組的主動力，與定軸的支反力形成力偶。因為已被吸附的板料、吸盤組、動軸軸線是相對靜止的，所以三者總是同時、同步地繞定軸轉動，在有關角位移(吸盤口對水平面的傾角)的敘述中，可任選三者之一。當板料只與吸盤組接觸時，由連杆作用在動軸的力使板料轉動；當板料與外界(變位定位工具以外的物體)接觸時，驅動定軸使板料轉動。本段敘述的來自三個路徑力偶的『三種驅動』與前一段敘述的『定位環位置』的不同組合，實現板料的多工位變換，定軸、吸盤組、連杆交替驅動『動軸』繞『定軸』轉動、靜置，以完成對板料變位、定位的每一個工步。角位移離合器、線位移離合器把相關的複合操作化解為單一操作懸臂與『支臂』間的線位移離合器，合上離合器，『位移傳動機構』使懸臂上升或下降；斷開離合器，就解除『位移傳動機構』對懸臂的約束。當吸盤組吸附立置的板料後，操作『吸盤變位定位工具』驅動板料繞其底邊轉動、改變板料對地面的傾角時，此工況的吸盤組有3個位移分量:一個角位移分量，一個垂直線位移分量，一個水平線位移分量。把上述兩個離合器都斷開，便解除了角位移約束、垂直線位移約束，只保留一個水平線位移約束。只有驅動『定軸』水平移動的一個操作，便實現板料繞其底邊轉動，完成板料對水平面傾角的變換。精調板料懸空方位的方位精調機構大尺寸板門、玻璃門的轉動門扇安裝，都要懸空定位，要求連接鉸軸的螺栓孔、螺紋孔對準、同軸，以便安裝螺栓或螺釘。須在基礎定位後，再用精調機構完成精確定位。本精調機構由3個線位移機構組成，陰、陽螺紋傳動。相對板料靜止的、非共線的3個點與本精調機構連接，其中I個點與水平線位移機構連接，只有I個水平約束，精調I個角位移分量；另兩個點分別與兩個獨立升降的垂直線位移機構連接，此二線位移機構可在地面上同步平移，共有其餘5個約束，精調其餘5個位移分量。把『支臂』與懸臂間的『線位移離合器』斷開，連杆(螺紋杆)上距吸盤組近的那個螺母(定位環)頂住止動塊(柱鉸)，另一個螺母(定位環)離開止動塊(柱鉸)，此狀態就構成水平線位移機構，轉動頂住止動塊(柱鉸)的那個螺母(定位環)，即精調板料對水平面的傾角，停止轉動，即鎖定板料對水平面的傾角；精調機構的兩個垂直線位移機構由水平梁、託板、吸盤、兩個螺旋升降柱(螺母靜止、螺杆轉動)組成，水平梁中部下方的『託板』託住立姿板料的底邊，位於水平梁中部的吸盤與板料表面吸附成一體，水平梁兩端有螺旋升降柱，驅動立足地面的螺旋升降柱上升、下降，或停止，即進行精調板料的方位，或鎖定板料的方位。無起重力作用條件下，板料重心水平轉移的運行機製作用於立置板料的水平力，使板料繞其底邊轉動，以過板料底邊的垂直面為界面，可將板料的重心從界面的一側轉移到另一側。當立置的板料被吸盤組吸附後，把角位移離合器、線位移離合器都斷開，載體靜止，驅動『支臂』沿『縱梁』(導軌)運動，帶動板料繞其底邊轉動，把板料重心的投影從板料的支承面內轉移到本吸盤工具的支承面內，由於板料底邊位置沒變，板料的重力依舊作用在原處，僅當驅動吸盤組上升，使板料的底邊離開原處時，板料的重力才作用在本吸盤工具上，過程可逆，反之亦然。便捷的一次到位技術吸盤口對水平面的傾角等於被吸附板料對水平面的傾角，這個傾角是變位工步的主要參數，板料立置傾角、板料重心轉移傾角、板料定位傾角，都是板料在變位、定位過程各主要工步對應的傾角，也是板料轉動到位自動停止、被鎖定的已知角度。為實現便捷的一次到位技術，變『單一功能機構』為『多功能機構』，用螺杆做連杆，用螺母做定位環，由該螺杆、螺母構成的位移傳動機構，既是水平線位移精調機構，又是驅動吸盤組轉動的傳動機構，還是角位移離合器。當螺母的一頭頂住止動塊(柱鉸)，轉動螺母就驅動連杆運動，即把螺母的角位移轉換成連杆的線位移，驅動吸盤組轉動。為節省『調整定位環位置』耗費的轉動螺母時間，用一個橫剖面為『鉤形』的『定位柱』頂住『定位環』(螺母)，就等效於定位環的調位，簡便的一個翻轉動作，即完成『定位柱』頂住『定位環』，或離開『定位環』。『定位柱的位置』決定『板料傾角的鎖定位置』。在板料變位、定位作業中，綜合使用上述各項技術，簡便的單一操作，使作業一次到位。本發明的有益效果使用本吸盤工具,不用起重臂下站人,不用人抬玻璃,避免了已有技術的安全隱患，不會傷人；本吸盤工具精小，其重量比已有的吸盤變位定位工具小一個數量級，便於攜帶、使用，也極其顯著地降低吸盤變位定位工具成本；使用本吸盤工具進行懸空定位，板料重力都作用在剛性的基礎上，避免了吸盤工具間隙、彈性變形對板料方位的影響，板料對水平面傾角被『定位環』和『止動塊』限動，重心投影始終落在支撐底面內，外來的一般碰撞不能使板料傾斜，定位精確、穩定；完成同樣作業，本吸盤工具獨有『便捷的單一操作』、『一次到位技術』，與已有同類吸盤工具相比，完成作業時間顯著地短，且一個人獨立作業，與使用已有工具的兩個人協同作業相比，其經濟效益非常顯著。


該圖是本吸盤工具吸附板料後，懸空定位前的一個工步。引注:1定軸 2動軸3板料5前定位環6止動塊7後定位環8連杆10吸盤組11驅動臂19位移調控器20懸臂22車把23齒條25齒輪26搖臂27支臂30縱梁31止動樁32腳輪50橫梁52腳輪60垂直線位移機構61螺旋升降柱62水平梁63手泵吸盤66託板
具體實施例方式結合附圖的實施例，對實現本發明的技術措施作進一步說明: 本吸盤工具由人力驅動，手握車把(22)驅動載體平面運動，驅動支臂(27)沿縱梁
(30)移動。吸盤組(10)有兩個驅動臂(11)，左右對稱，在吸附板料前，前定位環(5)在最前位置，後定位環(7)在最後位置，吸盤組在重力作用下，使後定位環(7)頂住止動塊￠)，保證驅動臂(11)的觸頭先與板料表面接觸。驅動定軸接近立置的板料，板料對先到那個驅動臂『觸頭』的作用力與載體驅動力組成的力偶使載體邊移動邊轉動，當另一個驅動臂『觸頭』也觸及板料表面時，載體停止轉動，徑直向板料表面運動，直至吸盤口與板料表面貼合、載體運動被板料阻止。位移調控器(19)的止動塊(6)中間有一個與連杆(8)動配合的孔，孔兩側的軸分別與懸臂上兩個耳片的孔動配合；連杆(8)的杆為螺杆，其前頭與動軸(2)鉸接；前定位環
(5)、後定位環(7)均為螺母，螺母在螺杆上的位置決定板料(3)對水平面的傾角，板料轉動到位、停止的傾角是已知的，螺母在螺杆上的位置也就確定了，當螺母頂到止動塊￠)，板料
(3)就停止轉動，保持要求的傾角。板料懸空定位的傾角等於90度，定位前，把垂直線位移機構(60)吸附在板料底邊，後定位環(7)在傾角90度位置，一個『橫剖面為鉤形的定位柱』騎在螺杆上，定位柱兩端把後定位環(7)、止動塊(6)頂住，當轉動搖臂(26)驅動懸臂(20)下降，使託板￠6)貼近地面，板料平面運動到位時剎車，使兩個螺旋升降柱￠1)接地、承載後，翻轉該定位柱離開螺杆，驅動支臂(27)沿縱梁(30)運動，直至後定位環(7)頂到止動塊￠)，板料(3)恰好垂直地面，把支臂(27)鎖定在縱梁(30)上，使前定位環(5)頂到止動塊(6)後，後定位環(7)離開止動塊(6)少許，支臂(27)繼續被鎖定在縱梁(30)上，載體繼續剎車，方位精調機構進入精調狀態。本吸盤工具均由典型結構要素構成，採用常規材料、成品，應用常規工藝技術便可實現。
權利要求
1.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:吸盤工具的載體為三輪車，一個橫梁和一個縱梁構成T字形車體，縱梁有線位移導軌，橫梁與縱梁的連接為快裝、快卸結構，或不可卸結構，車輪在梁的端部。
2.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:吸盤組與起重臂用一個『定軸』鉸接，吸盤組與起重臂上的離合器用一個『動軸』鉸接，當離合器把『動軸』與起重臂斷開，吸盤組驅動『動軸』繞『定軸』轉動；當離合器把『動軸』與起重臂連接上，起重臂驅動『動軸』繞『定軸』轉動。
3.—種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:吸盤工具的起重臂上有一個位移調控器，位移調控器與吸盤組上的某一個動軸鉸接，位移調控器調控吸盤組的角位移，位移調控器決定吸盤組轉動前後的靜止位置。
4.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:自動與板料表面貼合的吸盤組，和吸盤組固接一體的驅動臂外端有滑動或滾動的觸頭，在連接吸盤組的定軸向該板料表面移動的過程中，觸頭先接觸板料表面，板料反作用於觸頭的力推動吸盤口轉向板料表面，直至各個吸盤口都與板料表面貼合，定軸的移動被板料阻止。
5.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:手泵吸盤的真空泵是獨立的，與吸盤承力架無關，該真空泵外筒兩端與膠盤連接。
6.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:手泵吸盤的真空泵外筒為組合結構，外筒的內圓柱面與筒端管接頭的外圓柱面用『0形圈』密封。
7.—種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:手泵吸盤的真空泵外筒內，安裝活塞皮碗的碗託，碗託橫截面外廓為齒輪形，齒頂圓柱面與泵外筒的內圓柱面動配口 ο
8.—種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:手泵吸盤的真空泵中，抽氣手柄與包容抽氣手柄的筒壁，二者中的一個橫截面為齒輪形，另一個橫截面為圓形，齒頂圓柱面與另一個圓柱面動配合。
9.一種吸盤工 具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:手泵吸盤的真空泵，其外筒端的管接頭及通大氣開關被安全罩包圍、隔離，安全罩直接固接在該真空泵的承力結構上。
10.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:手泵吸盤的通大氣開關被安全鎖封閉、鎖住，任何意外觸及都不能打開通大氣開關，只有人為開鎖後，才能夠搬起安全鎖柄，安全鎖柄另一端頂開通大氣開關。
11.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:手泵吸盤的膠盤口外周邊是一圈『薄裙邊』，很小的正壓力就使『薄裙邊』變形，利用『薄裙邊』這個變形，把吸盤口與板料表面密封。
12.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:吸盤工具的起重臂由懸臂與支臂組成，懸臂可沿著支臂上升或下降，支臂(起重臂)可相對載體水平移動。
13.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:吸盤工具變位的位移傳動機構由齒輪、齒條組成，把輸入齒輪的角位移轉換成齒條輸出的線位移。
14.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:吸盤工具的懸臂與支臂之間裝有離合器，合上離合器，由變位定位工具驅動懸臂上升或下降，斷開離合器，由外界作用於吸盤組的力驅動懸臂上升或下降。
15.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:吸盤工具的起重機制，吸盤組已吸附立置板料，吸盤工具的載體靜止，起重臂沿載體水平移動，使板料繞其底邊轉動，把板料重心投影從停放板料的支撐底面內，轉移到載體的支撐底面內，或把板料重心投影從載體的支撐底面內，轉移到停放板料的支撐底面內，僅當板料重心投影在載體的支撐底面內，起重臂才使板料底邊離地。
16.一種吸盤工具，由吸盤組、變位定位工具組成，其特徵是:吸盤工具的方位精調機構由非共線的3個點定位，其中一個點與水平線位移機構連接，另兩個點與垂直線位移機構連接，垂直線位移機構由水平梁、託板、吸盤、兩個螺旋升降柱組成，託板託住立姿板料的底邊，吸盤與板料表面 吸附成一體，螺旋升降柱在水平梁兩端。
全文摘要
隨機工位吸盤變位定位工具主要對立置的大尺寸玻璃(板料)進行變位、定位，圖為被吸附的玻璃(3)下邊吸附垂直線位移機構(60)。驅動吸盤組(10)駛向玻璃，玻璃推驅動臂(11)使吸盤組轉到玻璃表面並貼合；位移調控器(19)調控玻璃對水平面的角位移，控制玻璃被吸附、重心轉移、到位、定位的角度；車把(22)驅動三輪車平面運動，或驅動支臂(27)沿縱梁(30)移動，懸臂(20)可升降。板料重心水平轉移技術，保障本工具自重比已有工具小十多倍，便於攜帶；單一操作的一次到位技術，只需1人作業，避免已有工具安全隱患，完成時間比兩人協同作業短。適用於門扇定位安裝，淋浴房、玻璃隔斷、櫥窗安裝，場地搬運，裝卸車。
文檔編號B66F11/00GK103159144SQ20111043033
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月12日 優先權日2011年12月12日
發明者盧大川 申請人:盧大川