悬链线上工件搬运工作台

摘要

本发明公开了一种悬链线上工件搬运工作台，包括：工作台架；转盘，通过回转支撑安装在所述工作台架上；夹具，安装于所述转盘上，用于工件与转盘的同心定位并夹紧；驱动装置，驱动所述转盘以调整转盘的转角；第一反射型光电传感器；第二反射型光电传感器；第三反射型光电传感器。依据本发明的搬运工坐台制造成本相对较低，且满足较高定位精度。

权利要求

1.一种悬链线上工件搬运工作台，其特征在于，包括：

工作台架；

转盘，通过回转支撑安装在所述工作台架上；

夹具，安装于所述转盘上，用于工件与转盘的同心定位并夹紧；

驱动装置，驱动所述转盘以调整转盘的转角；

第一反射型光电传感器，以检测预先设置在工件侧面的反射面，并在检测到所述反射面后，连接以送出关闭信号停止驱动装置对转盘的驱动，并连接以启动第一延时器件，形成第一延时；

第二反射型光电传感器，在转盘转动方向上位于第一反射型光电传感器的后侧，若在第一延时期间内，该第二反射型光电传感器检测到反射面，连接以关闭第一延时器件，并连接以驱动第二延时器件开始延时，形成第二延时；否则第一延时器件连接以启动驱动装置对转盘的周期驱动；

第三反射型光电传感器，在转盘转动方向上位于第二反射型光电传感器的后侧，若在第二延时期间内未检测到反光面，第二延时器件连接以启动搬运电机；反之该第三反射型光电传感器连接以启动驱动装置对转盘的周期驱动，并连接以关闭第二延时器件。

2.根据权利要求1所述的悬链线上工件搬运工作台，其特征在于，第一延时器件为时间继电器，对其的关闭结构是该时间继电器的电源线上串接的常闭开关；

相应地，所述第二反射型光电传感器输出连接该常闭开关。

3.根据权利要求1所述的悬链线上工件搬运工作台，其特征在于，所述第二延时器件为延时动合开关。

4.根据权利要求1至3任一所述的悬链线上工件搬运工作台，其特征在于，所述第一反射型光电传感器、第二反射型光电传感器和第三反射型光电传感器通过带有锁定装置的滑座安装在一弧形支架上，该弧形支架与所述转盘同轴线。

5.根据权利要求4所述的悬链线上工件搬运工作台，其特征在于，所述弧形支架安装在一升降机构上。

6.根据权利要求5所述的悬链线上工件搬运工作台，其特征在于，所述升降机构为丝母丝杠机构，所述弧形支架安装在该丝母丝杠机构的丝母座上。

7.根据权利要求5所述的悬链线上工件搬运工作台，其特征在于，所述升降机构为齿轮齿条机构，所述弧形支架安装在该齿轮齿条机构的齿条上。

8.根据权利要求1所述的悬链线上工件搬运工作台，其特征在于，所述驱动装置包括主电机和通过离合器与主电机连接的减速器，该减速器的输出轴构成转盘的中心轴，对驱动装置的控制为对离合器的接合与脱开控制。

9.根据权利要求1所述的悬链线上工件搬运工作台，其特征在于，所述夹具为气动夹具；

相应地，转盘的中心轴内形成有通过气管与所述气动夹具连接的压缩气体通道。

10.根据权利要求9所述的悬链线上工件搬运工作台，其特征在于，转盘与中心轴配合的轮毂上形成有与所述压缩气体通道连通并具有环形气室的配气盘，该配气盘上设有多个气嘴。

说明书

悬链线上工件搬运工作台

技术领域

[0001] 本发明涉及一种悬链线上工件搬运工作台。

背景技术

[0002] 中国专利文献CN102633114A所公开的悬链线上工件搬运工作台是本申请人提出的第一种悬链线上工件搬运工作台，很好的解决了输送过来的工件或者放置在工作台上的角度不理想的问题，从而使得搬运设备能够准确地将工件悬挂在悬链生产线上。

[0003] 然而，由于实际工况不尽相同，单纯就工件定位精度来说，有些对工件定位精度的要求比较高，有些则比较低，不同的工件，定位精度会有差异，甚至会有比较大的差异，对于放置在工作台转盘上的某些工件，转角误差在5度，甚至10度，都不会影响其搬运。

[0004] 因此，在一些应用中，不必采用定位精度太高的悬链线上工件搬运工作台，某种程度上说，精度过高也是一种浪费。有鉴于此，例如上述专利文献CN102633114A采用伺服电机可以获得比较高的控制精度，相对而言，其成本也相对比较高，并且采用正反转控制，需要频繁的启停伺服电机，容易导致伺服电机过热。

[0005] 而对于正反转控制来讲，由于例如其转动用减速机，一般是齿轮箱，齿轮配合是有间隙的，正反转的转换会产生误差。

[0006] 此外，有鉴于上述专利文献CN102633114A采用视觉识别，或者说是基于图像处理的工件定位方法，相对而言，图像从拍摄到识别运算，周期比较长，效率相对比较低。并且拍照对环境辐照的要求比较高，需要避免环境辐照所产生的干扰，因而对其所配的光源提出了比较高的要求。

发明内容

[0007] 有鉴于此，作为新的技术路线，本发明提出了一种制造成本相对较低，且满足较高定位精度的悬链线上工件搬运工作台。

[0008] 本发明采用以下技术方案：

[0009] 一种悬链线上工件搬运工作台，包括：

[0010] 工作台架；

[0011] 转盘，通过回转支撑安装在所述工作台架上；

[0012] 夹具，安装于所述转盘上，用于工件与转盘的同心定位并夹紧；

[0013] 驱动装置，驱动所述转盘以调整转盘的转角；

[0014] 第一反射型光电传感器，以检测预先设置在工件侧面的反射面，并在检测到所述反射面后，连接以送出关闭信号停止驱动装置对转盘的驱动，并连接以启动第一延时器件，形成第一延时；

[0015] 第二反射型光电传感器，在转盘转动方向上位于第一反射型光电传感器的后侧，若在第一延时期间内，该第二反射型光电传感器检测到反射面，连接以关闭第一延时器件，并连接以驱动第二延时器件开始延时，形成第二延时；否则第一延时器件连接以启动驱动装置对转盘的周期驱动；

[0016] 第三反射型光电传感器，在转盘转动方向上位于第二反射型光电传感器的后侧，若在第二延时期间内未检测到反光面，第二延时器件连接以启动搬运电机；反之该第三反射型光电传感器连接以启动驱动装置对转盘的周期驱动，并连接以关闭第二延时器件。

[0017] 上述悬链线上工件搬运工作台，可选地，第一延时器件为时间继电器，对其的关闭结构是该时间继电器的电源线上串接的常闭开关；

[0018] 相应地，所述第二反射型光电传感器输出连接该常闭开关。

[0019] 可选地，所述第二延时器件为延时动合开关。

[0020] 可选地，所述第一反射型光电传感器、第二反射型光电传感器和第三反射型光电传感器通过带有锁定装置的滑座安装在一弧形支架上，该弧形支架与所述转盘同轴线。

[0021] 可选地，所述弧形支架安装在一升降机构上。

[0022] 可选地，所述升降机构为丝母丝杠机构，所述弧形支架安装在该丝母丝杠机构的丝母座上。

[0023] 可选地，所述升降机构为齿轮齿条机构，所述弧形支架安装在该齿轮齿条机构的齿条上。

[0024] 可选地，所述驱动装置包括主电机和通过离合器与主电机连接的减速器，该减速器的输出轴构成转盘的中心轴，对驱动装置的控制为对离合器的接合与脱开控制。

[0025] 可选地，所述夹具为气动夹具；

[0026] 相应地，转盘的中心轴内形成有通过气管与所述气动夹具连接的压缩气体通道。

[0027] 可选地，转盘与中心轴配合的轮毂上形成有与所述压缩气体通道连通并具有环形气室的配气盘，该配气盘上设有多个气嘴。

[0028] 依据本发明，采用简单的传感器，从而可以仅仅依赖于继电接触系统实现工件在转盘上的转角控制，实现比较简单，且均是硬件实现的，响应速度快。同时，通过一个反射型光电传感器停止转盘的驱动，若相应反光面落在另外两个反射型光电传感器之间，则认为符合所需要的定位要求，控制非常简便。同时，所使用的元器件均是成本比较低的传感器以及所配套的继电接触系统，制造成本大大降低。

附图说明

[0029] 图1为依据本发明的悬链线上工件搬运工作台控制电路原理图。

[0030] 图2为依据本发明的悬链线上工件搬运工作台主视结构示意图。

[0031] 图3为相应于图2的俯视结构示意图。

[0032] 图4为图2的A部放大图。

[0033] 图中：1.工作台架，2.减速器，3.离合器，4.主电机，5.转盘，6.轴承，7.中心轴，8.夹持块，9.固定件，10.气缸，11.支架，12.齿轮组件，13.升降电机，14.升降用减速器，15.驱动齿轮，16.滑座顶丝，17.滑座，18.反射型光电传感器，19.螺栓，20.减重孔，21.骨架轴封，22.轴孔，23.气嘴，24.配气盘，25.轮毂。

具体实施方式

[0034] 关于反射型光电传感器18，又称为反射式光电开关，常见的为反射型红外光电传感器，是一种小型光电元器件，它可以检测出其接收到的光强的变化。在前期是用来检测物体有无感应到的，它是由一个红外线发射管跟一个红外线接收管组合而成，它的发射波长是780nm-1mm，发射器带一个校准镜头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。

[0035] 检测对象是当它进入间隙的开槽开关和块光路之间的发射器和检测器, 当物体接近到灭弧室，接收器的一部分收集的光线从对象反射到光电元件上面。它是利用物体对红外线光束遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无的，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。

[0036] 由于不同的表面对红外线的反射不同，为了获得良好的反射，在给定的工件上设置反射面，并调定反射型光电传感器对反射面的敏感性，避免干扰。

[0037] 反射型光电传感器18检测方法反应比较快、高解析、精度度高，基于预设的反光面，检测到反光面后，送出一个开关信号。

[0038] 该开关信号可以被多路复用，因而可以控制多个控制线路。

[0039] 另外，对于本发明用到的其它器件，分别描述如下：

[0040] 时间继电器，（time relay）是指当加入（或去掉）输入的动作信号后，其输出电路需经过规定的准确时间才产生跳跃式变化（或触头动作）的一种继电器。是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上，用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件。同时，时间继电器也是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等，为了有利于实现精确地时间控制，最好采用电子型时间继电器。

[0041] 每一时间继电器可以有一对输出触点，也可以有多对输出触点。对其的计时终止，可以直接断开其电源线路进行终止，而对于电子型的时间继电器可以实现相对复杂的控制。

[0042] 关于时间继电器电源线路的断开，可以采用一个中间继电器或者小型接触器实现时间继电器的分断。

[0043] 另外，关于继电接触系统，则是继电接触控制系统的简写，又称为继电接触器系统，起初用于区分PLC控制系统，是不依赖于编程的纯继电接触器系统。

[0044] 当然，继电接触系统也可以跟例如PLC控制系统联用。

[0045] 关于开关，有常开开关、常闭开关之分，并且在一个电气器件中可以有多对触头形成多个开关，例如某些中间继电器，可以有几对，甚至数十对触头，所有触头可以常开的，也可以是常闭的，还可以混合的，即既有常开的又有常闭的，从而当送来一个开关量后，某些触头用来分断，某些触头用来闭合，以适应不同的应用。

[0046] 关于例如动合开关，是指当有触发动作时，相应的触点闭合。动断开关则相反。

[0047] 开关还包括延时开关，例如延时断开或者是延时闭合，从而满足一些特定的应用，在一定程度上类似于时间继电器，但延时更精确，且只能延时比较少的时间，往往只有几秒钟。时间继电器最多可以延时数十分钟。

[0048] 在本发明中，采用普通的电机，应当理解，对于同样的工件的流水线作业，转盘5所承载的载荷基本不变，因此，当例如主电机4脱开对转盘5的驱动时，转盘5靠自身惯性继续转动，减速，直至停止，所停的位置通过有限实验是可以确定的，并且每次所停的位置基本差不多。从而，针对同一类工件，可以预先确定对转盘5停止位置的确定，然后再设置允许的停止位置，以满足搬运装置对工件的搬运。

[0049] 基于前述的内容可知，由于相同工件对转盘5施加的载荷基本相同，使得转盘5的转动惯量基本相同，并且转盘5所受到的摩擦力基本不变，因而，其在相同的驱动速度下停止驱动后依赖于惯性所停的位置也基本相同。

[0050] 同时，由于转角控制所依赖的转盘5的运行速度比较慢，因而停止驱动，转盘5能够很快停止，通常转盘5的转角小于90度就能够停止，因而，三个反射型光电传感器18的位置布设不会占用较大的空间。

[0051] 基于以上原理，并参照说明书附图1-3所示的一种悬链线上工件搬运工作台，其基本结构包括工作台架1、转盘5、设置在转盘5上的夹具，以及驱动转盘5转动的驱动装置，例如图中所示的主电机4、离合器3和减速器2所构成的驱动总成。为了实现位置控制，如图1-3所示，配置有三个反射型光电传感器18，在图1中表现为第一反射型光电传感器VA1，第二反射型光电传感器VA2，以及第三反射型光电传感器VA3，并以此匹配有保护电阻R1、R2；R3、R4；R5、R6。

[0052] 图中电源为L、N接线，可以使用工作台架1上的控制线路。

[0053] 工件放置在转盘5上，在转盘5上设置一个行程开关KT1，行程开关KT1为具有常开触点的行程开关，并且是延时性的常开开关，需要给工件定位夹紧预留出时间。

[0054] 行程开关KT1延时时间到，常开的触点闭合，从而连接主电机4主电路的接触器KM1的控制线圈闭合，而使主电机4启动。

[0055] 在一些实施例中，接触器KM1表示离合器3的离合接触器，主电机4持续旋转，从而不必频繁的启动主电机4，避免主电机线圈过热，甚至烧毁，能够有效地延长主电机4的使用寿命。

[0056] 并且不采用正反转控制，彻底消除正反转控制中齿轮箱（图中的减速器2）齿轮间隙所产生的误差。

[0057] 关于转盘5，其通过回转支撑安装在所述工作台架1上，关于回转支撑，普遍采用轴承形成，尤其是采用推力轴承，如图2中所示的轴承6典型的推力轴承。

[0058] 转盘5通过轴承6水平地装配在工作台架1的上面，具有回转轴线。

[0059] 关于所使用的夹具，由于需要将夹具设置在转盘5上，因而夹具的动力引入不可避免的会涉及到转动副间或者具有相对运动的部件之间的电力的续接或者气动管路的续接问题，相对而言，电动夹具一般直接通过电刷实现转动副电力的续接。气动夹具则需要回转密封结构来实现气路的续接，实现难度相对难度大，并且回转密封结构容易失效，可维护性差。

[0060] 关于气动夹具，如图2和3所示，将本申请人的相关专利文献CN102633114A全部引用至此，使用三组气缸10通过固定件9所推动的夹持块8构成气动夹具，气动夹具的布设和基本配置均采用专利文献CN102633114A中的结构。

[0061] 上述夹具，用于工件与转盘5的同心定位并夹紧，从而适应转角控制以确定搬运位置的操作。

[0062] 关于驱动装置，在优选的结构中，采用主电机4通过减速器2以降速，并在主电机4与减速器2之间设置一离合器3。

[0063] 这里的离合器3采用电动控制，离合器3的操作只有离合和结合两个状态，在某些应用中存在所谓的半联动，但在本发明中当且仅当只有两个状态。

[0064] 关于转角控制，主要例如主电机4的启停控制，但优选为离合器3的离合控制，不必使主电机4频繁的启动。

[0065] 基于前述的原理可知，需要确定一个停止点，然后确定一个可用范围，其中一个停止点由一个反射型光电传感器触发，而可用范围则由另外两个反射型光电传感器限制。

[0066] 具体接线图如图1所示，图1中第一反射型光电传感器VA1输出连接例如控制离合器3的脱开的触点KM1，以在第一反射型光电传感器VA1送出开关量后，使离合器3脱开，从而使转盘5失去驱动动力，依靠惯性转动，逐渐减速。

[0067] 同时，第一反射型光电传感器VA1还输出连接第一时间继电器RT，以在送出开关量时，使第一时间继电器RT开始计时。第一时间继电器RT的设置在于等待转盘5停止，以及停止过程中的状态变化。

[0068] 停止过程中出现几种情况，一种情况是其它反射型光电传感器被触发，从而形成一系列的响应，另一种情况是在转盘5停止前，其它的反射型光电传感器未被触发。即所需要的转角并未落到预定的区间内，第一时间继电器RT加电，控制该第一时间继电器RT所连接的例如离合器3的接触器KM1闭合，使离合器3结合，重新开始一个周期的转动。

[0069] 第一时间继电器RT的设置主要是等待，以确定转盘5是否停止在合适的转角状态。

[0070] 转角状态是否合适由另外两个反射型光电传感器确定，即使转角落在合适的范围内。

[0071] 在看第二反射型光电传感器VA2，如图3所示，转盘5为顺时针转动，标号18所指代的反射型光电传感器为第一反射型光电传感器，在支架11的顺时针方向的末端设有另外两个反射型光电传感器，靠近第一反射型光电传感器的为第二反射型光电传感器，另一个是第三反射型光电传感器。

[0072] 因此，在反射面的反射触发第一反射型光电传感器VA1后，会继续转动，从而可能会触发第二反射型光电传感器VA2，在有些情况下还可能会触发第三光电传感器VA3。

[0073] 在第一延时期间内，如果转盘5没有转动到另外两个反射型光电传感器之间则转盘5会重新启动，图1所示的电路原理图可以很清晰的看出后面的两个光电传感器不会影响基于第一时间继电器RT的KM1闭合。

[0074] 具体地，若第一时间继电器RT加电，则KM1闭合，会导致后面的两个反射型光电传感器被依次触发，相互的电路逻辑导致KM1始终处于闭合状态，转盘5会继续运行，直到再次触发第一反射型光电传感器VA1。从而，完成转盘5一个转动周期。

[0075] 下面依据说明书附图1进一步的说明另外两个反射型光电传感器的接线，及基于该接线所实现的控制逻辑。

[0076] 先看第二反射型光电传感器VA2，当反射面触发第二反射型光电传感器VA2时，图中可见其输出连接有第二时间继电器KT2和第一时间继电器RT，推动第二时间继电器KT2加电，第一时间继电器RT断电。

[0077] 首先第一时间继电器RT断电，使得其计时终止，而不会使KM1闭合，也就是此时转盘5不会被重新启动。

[0078] 第二时间继电器KT2加电开始延时，产生第二个延时，即第二延时，属于第二个等待，该第二个等待主要是确定在该第二个等待期间内，转盘5上的反射面会不会触发第三反射型光电传感器VA3，如果没有触发，则后续的电路执行第二时间继电器KT2推动KM2闭合，KM2表示搬运电机主电路的接触器，即第二延时时间到，搬运电机启动，抓取工件。

[0079] 工件被抓取后，请见图1中的第一个控制线路，行程开关KT1断开，导致KM1无法闭合，转盘5处于停止状态，直至有新的工件放在转盘5上而压在行程开关KT1上，KM1才能闭合。

[0080] 如果第二延时期间第三反射型光电传感器VA3被反射面触发，即转盘5过限，则看图1中的最后一个控制线路。

[0081] 第三反射型光电传感器VA3输出连接两个部分，一个是KM1，一个是KT2，其中KM1支路用于使例如离合器结合，重新使转盘5转动。

[0082] 另一个是KT2，使第二时间继电器KT2断电，即搬运电机不会被启动。

[0083] 转盘5处于底限或者超限都会导致转盘5被重新启动，进行下一个转动周期，直到反射面再次触发第一反射型光电传感器VA1。

[0084] 结合说明书附图1所进行的前述的说明，可知，只使用数个传感器，匹配相应的接线，接线简单，电路逻辑清晰，响应速度相对比较快，从而在大幅降低成本的条件下，效率更高。

[0085] 尤其是，主电机4只需要往一个方向转，而不是频繁的变换转动方向，即启停控制，主电机4的使用寿命会大大延长。

[0086] 由于将反射面设置在工件上，因而不必像专利文献CN102633114A那样相关标识只能在工件的上表面，在此条件下，反射型光电传感器18可以不配置升降机构。

[0087] 在优选的实施例中，也可以为反射型光电传感器18配置升降机构，原因在于，不同的工件，其侧面轮廓不尽一致，而且有些轮廓面不适合贴置反光面，或者说某些轮廓面缺少入射角为90度的条件，因此，为了能够选择到合适的贴置反射型光电传感器18的位置，为反射线光电传感器18配置升降机构。

[0088] 由于所使用的三个反射型光电传感器18需要分布在圆周上，为此，为三个反射型光电传感器18配置一个弧形的支架11，该支架11的圆心落在转盘5的轴线上。

[0089] 弧形的支架11构成反射型光电传感器在支架1的弧形走向上调整，其中第一反射型光电传感器VA1可以固定设置，另外两个为位置可调结构。

[0090] 支架1可以选择光杆，为相应的反射型光电传感器配置滑套在光杆上的套筒或者座部，对其锁定则采用比如构成顶丝结构的蝶形螺钉，或者带有手轮的螺钉，方便手动调节。

[0091] 顶丝是用来固定的，大多是轴孔，用顶丝顶住轴，使它不能来回移动。顶丝还有很多别称：紧定螺钉，机米螺丝，止付螺丝等。主要做用就是起到定位作用。

[0092] 顶丝就是螺丝的紧固原理,多数用在轴和套之间防止轴和套在使用过程中轴对套发生位置变化的紧固件. 可以用来防止轴和轴套间的相对运动，还有些场合顶丝用来拆卸方便，比如说两个零件配合紧密，可依靠顶丝来分离开。

[0093] 基于本发明所述的原理，基于不同的工件，通过简单的启停确定限制停止范围的两个反射型光电传感器的位置，因而，基于本发明，是容易确定的。

[0094] 弧形的支架11可以单纯的作为位置调整的结构所述第一反射型光电传感器VA1、第二反射型光电传感器VA2和第三反射型光电传感器VA3通过带有锁定装置的滑座安装在一弧形的支架11上，所说的调节主要三个反射型光电传感器的相对位置调节。

[0095] 在一些实施例中，所述升降机构为丝母丝杠机构，所述支架11安装在该丝母丝杠机构的丝母座上。

[0096] 丝母丝杠机构不仅调整精度高，而且可以非常方便手动调整，例如在丝杠上安装手轮，通过盘动手轮来调整丝母座的高度。

[0097] 在另一些实施例中，所述升降机构为齿轮齿条机构，所述弧形支架安装在该齿轮齿条机构的齿条上，如图2和3中所示的齿条组件12。

[0098] 在图2和图3中，所使用的夹具为气动夹具，由于涉及到气源位置和管路布设的问题，一般在工厂内采用压缩系统，一个压缩气源通过管路配送到相应的工位，因而涉及到压缩气体的配气，需要考虑如何完成转动件之间的气体输送。

[0099] 同样，如果单独为一台设备配备一台空气压缩机，可以将空气压缩机安装在转盘5的下表面。

[0100] 当采用外接电源时，如图4所示，转盘的中心轴7内形成有通过气管与所述气动夹具连接的压缩气体通道，如图4中所示的轴孔22，轴孔22是一个盲孔，并开有侧孔，其中侧孔用于轴孔22与外部所设的配气盘24之间的连接。

[0101] 同时，在配气盘24上设有多个气嘴23，这些气嘴23用于通过气管与气动夹具连接。