| 专利名称： | 一种仿人汽车玻璃自动码垛装置 | ||
| 专利名称(英文)： | A humanoid autoglass automatic stacking device | ||
| 专利号： | CN201610205593.4 | 申请时间： | 20160403 |
| 公开号： | CN105645106A | 公开时间： | 20160608 |
| 申请人： | 吉林大学 | ||
| 申请地址： | 130012 吉林省长春市前进大街2699号 | ||
| 发明人： | 冀世军; 孙昌瑞; 赵继; 胡志清; 任勇聪; 杨松洲; 刘义军; 张祚华 | ||
| 分类号： | B65G49/06; B25J15/08; B25J9/02 | 主分类号： | B65G49/06 |
| 代理机构： | 吉林长春新纪元专利代理有限责任公司 22100 | 代理人： | 魏征骥 |
| 摘要： | 本发明涉及一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，属于汽车玻璃自动生产线领域。出料箱定安装在底板上，挤压排气式取料手与旋转机构固定连接，玻璃传送带固定安装在底板上，玻璃切割装置与纸棍装置固定连接，纸棍装置固定安装在底板上，仿人机械手机构与底板固定连接，并在纸棍装置两侧平行安装2组，每组2件，包装箱传送带装置放置于纸棍装置正下方，该包装箱传送带装置与底板固定连接。优点是：结构新颖，通过旋转机构实现不同的工作平台切换，玻璃包装纸切割装置实现对包装纸的切割，对玻璃进行铺纸的过程实现了自动化，仿人机械手实现玻璃的承接、夹持、释放。 | ||
| 摘要(英文)： | This invention involves a kind of humanoid autoglass automatic stacking device, which belongs to the field of automatic production line for automobile glass. The discharge box fixed is mounted on the bottom plate, extrusion exhaust takes the material is fixedly connected with the rotating mechanism, glass belt is fixed is mounted on the base plate, a glass cutting device and paper stick device is fixedly connected to, paper stick device is fixed is mounted on the bottom plate, Apery manipulator mechanism is fixedly connected with the bottom plate, and the two sides are mounted in parallel for paper stick 2 group, each group of 2 member, packing box paper stick belt device is arranged in the lower part of the device, the packaging box conveyor device is fixedly connected with the bottom plate. Advantages that the : novel structure, by rotating the mechanism to realize different work platform switching, glass packing paper cutting device for cutting of the wrapper, the process of the glass of the product, Apery manipulator realize the glass support, clamping, release. | ||
1.一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：出料箱定安装在底板上，挤压排气式 取料手与旋转机构固定连接，玻璃传送带固定安装在底板上，玻璃切割装置与纸棍装置固 定连接，纸棍装置固定安装在底板上，仿人机械手机构与底板固定连接，并在纸棍装置两侧 平行安装2组，每组2件，包装箱传送带装置放置于纸棍装置正下方，该包装箱传送带装置与 底板固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的挤压排 气式取料手的结构是：橡胶吸盘与外壳固定连接，压杆与弹簧固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的旋转机 构的结构是：气缸伸缩装置与桁架结构固定连接并安装于桁架结构内部，连接板与气缸伸 缩装置固定连接并与挤压排气式取料手固定连接而且能够实现对压杆的压缩，桁架结构与 液压伸缩轴固定连接，液压伸缩轴与转轴滑动连接并实现Z向移动，转轴与底座箱转动连接 并实现旋转运动，转轴电机与底座箱固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的玻璃包 装纸切割装置的结构是：Y向丝杠装置I、Y向丝杠装置II分别与纸棍支架通过螺钉固定连 接，X向丝杠装置通过Y向丝杠装置I与Y向丝杠装置II的滑块实现固定连接，直线电机与X向 丝杠装置的滑块固定连接，切割刀具与直线电机的轴固定连接，实现Z方向移动。
5.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的纸棍装 置的结构是：纸棍固定安装在纸棍支架的转动轴上，纸棍电机控制箱与纸棍支架固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的仿人机 械手机构的结构是：Z向丝杠装置与立柱固定连接，曲柄支架I、曲柄支架II与Z向丝杠装置 的滑块固定连接，气缸支架I、气缸支架II与Z向丝杠装置的滑块固定连接，气缸I与气缸支 架II转动连接并与连杆I转动连接，气缸II与气缸支架I转动连接并与连杆II转动连接，连 杆I与曲柄转动连接并与连杆块I转动连接，连杆II与曲柄转动连接并与连杆块II转动连 接，曲柄电机的输出轴与曲柄电机支架转动连接，曲柄与曲柄电机的输出轴固定连接，链条 支撑轴支架I与曲柄支架I固定连接并与链条支撑轴固定连接，链条支撑轴支架II与曲柄支 架II固定连接并与链条支撑轴固定连接，曲柄电机支架与曲柄支架II固定连接，柔性链条 套与链条固定连接，链条齿轮通过轴承与链条支撑轴转动连接，连杆块I、连杆块II与柔性 链条套固定连接，连杆块支架与柔性链条套固定连接并穿过连杆块I、连杆块II，链条与链 条支撑轴平行安装，通过齿轮带动链条实现啮合运动。
7.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的包装箱 传送带装置的结构是：包装箱放置于包装箱传送带上。
8.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述气缸I或 气缸II的长度l4是：其中(xF,yF)是气缸I或气缸II的安装位置 座标，(xE,yE)是气缸I或气缸II的与连杆I或连杆II的连接点座标，通过气缸I或气缸II长度 l4的变化实现连杆块I或连杆块II直线位移轨迹。
1.一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：出料箱定安装在底板上，挤压排气式 取料手与旋转机构固定连接，玻璃传送带固定安装在底板上，玻璃切割装置与纸棍装置固 定连接，纸棍装置固定安装在底板上，仿人机械手机构与底板固定连接，并在纸棍装置两侧 平行安装2组，每组2件，包装箱传送带装置放置于纸棍装置正下方，该包装箱传送带装置与 底板固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的挤压排 气式取料手的结构是：橡胶吸盘与外壳固定连接，压杆与弹簧固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的旋转机 构的结构是：气缸伸缩装置与桁架结构固定连接并安装于桁架结构内部，连接板与气缸伸 缩装置固定连接并与挤压排气式取料手固定连接而且能够实现对压杆的压缩，桁架结构与 液压伸缩轴固定连接，液压伸缩轴与转轴滑动连接并实现Z向移动，转轴与底座箱转动连接 并实现旋转运动，转轴电机与底座箱固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的玻璃包 装纸切割装置的结构是：Y向丝杠装置I、Y向丝杠装置II分别与纸棍支架通过螺钉固定连 接，X向丝杠装置通过Y向丝杠装置I与Y向丝杠装置II的滑块实现固定连接，直线电机与X向 丝杠装置的滑块固定连接，切割刀具与直线电机的轴固定连接，实现Z方向移动。
5.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的纸棍装 置的结构是：纸棍固定安装在纸棍支架的转动轴上，纸棍电机控制箱与纸棍支架固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的仿人机 械手机构的结构是：Z向丝杠装置与立柱固定连接，曲柄支架I、曲柄支架II与Z向丝杠装置 的滑块固定连接，气缸支架I、气缸支架II与Z向丝杠装置的滑块固定连接，气缸I与气缸支 架II转动连接并与连杆I转动连接，气缸II与气缸支架I转动连接并与连杆II转动连接，连 杆I与曲柄转动连接并与连杆块I转动连接，连杆II与曲柄转动连接并与连杆块II转动连 接，曲柄电机的输出轴与曲柄电机支架转动连接，曲柄与曲柄电机的输出轴固定连接，链条 支撑轴支架I与曲柄支架I固定连接并与链条支撑轴固定连接，链条支撑轴支架II与曲柄支 架II固定连接并与链条支撑轴固定连接，曲柄电机支架与曲柄支架II固定连接，柔性链条 套与链条固定连接，链条齿轮通过轴承与链条支撑轴转动连接，连杆块I、连杆块II与柔性 链条套固定连接，连杆块支架与柔性链条套固定连接并穿过连杆块I、连杆块II，链条与链 条支撑轴平行安装，通过齿轮带动链条实现啮合运动。
7.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述的包装箱 传送带装置的结构是：包装箱放置于包装箱传送带上。
8.根据权利要求1所述的一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，其特征在于：所述气缸I或 气缸II的长度l4是：其中(xF,yF)是气缸I或气缸II的安装位置 座标，(xE,yE)是气缸I或气缸II的与连杆I或连杆II的连接点座标，通过气缸I或气缸II长度 l4的变化实现连杆块I或连杆块II直线位移轨迹。
技术领域
本发明属于汽车玻璃自动生产线领域，尤其是指汽车玻璃自动码垛装置。
背景技术
汽车玻璃是汽车的重要组成部分，在汽车玻璃生产出来以后关键的一步就是汽车 玻璃的码垛、包装、运输，目前汽车玻璃的包装方法主要是依靠人力进行，因此包装成本较 高。目前对玻璃的码垛机械主要有水平码垛机跟垂直码垛机，两种玻璃码垛机械都需要人 工进行铺纸，并没有实现完全的机械化。水平码垛机容易造成玻璃的擦伤和二次损伤，降低 玻璃的合格率；垂直码垛机玻璃擦伤虽然小，但一台堆垛机只能堆垛一种规格的玻璃和某 种特定尺寸的玻璃，由于玻璃尺寸的变化，需要安装多台堆垛机，占地空间大，不适合多样 化发展的需求。各种仿人机器在实际生产制造中起了重要的作用，其结构简单、自动化程度 高并且能够节约人力成本，比如仿人机械手臂、仿人机械手指等。而汽车玻璃的包装、码垛 过程也急需实现集成的自动化，以满足生产实际的需要，并且能够节省生产成本。
发明内容
本发明提供一种仿人汽车玻璃自动码垛装置，以满足汽车玻璃在生产后进行自动 包装、码垛的实际需要，提高生产效率。
本发明采取的技术方案是：出料箱定安装在底板上，挤压排气式取料手与旋转机 构固定连接，玻璃传送带固定安装在底板上，玻璃切割装置与纸棍装置固定连接，纸棍装置 固定安装在底板上，仿人机械手机构与底板固定连接，并在纸棍装置两侧平行安装2组，每 组2件，包装箱传送带装置放置于纸棍装置正下方，该包装箱传送带装置与底板固定连接。
本发明所述的挤压排气式取料手的结构是：橡胶吸盘与外壳固定连接，压杆与弹 簧固定连接。
本发明所述的旋转机构的结构是：气缸伸缩装置与桁架结构固定连接并安装于桁 架结构内部，连接板与气缸伸缩装置固定连接并与挤压排气式取料手固定连接而且能够实 现对压杆的压缩，桁架结构与液压伸缩轴固定连接，液压伸缩轴与转轴滑动连接并实现Z向 移动，转轴与底座箱转动连接并实现旋转运动，转轴电机与底座箱固定连接。
本发明所述的玻璃包装纸切割装置的结构是：Y向丝杠装置I、Y向丝杠装置II分别 与纸棍支架通过螺钉固定连接，X向丝杠装置通过Y向丝杠装置I与Y向丝杠装置II的滑块实 现固定连接，直线电机与X向丝杠装置的滑块固定连接，切割刀具与直线电机的轴固定连 接，实现Z方向移动。
本发明所述的纸棍装置的结构是：纸棍固定安装在纸棍支架的转动轴上，纸棍电 机控制箱与纸棍支架固定连接。
本发明所述的仿人机械手机构的结构是：Z向丝杠装置与立柱固定连接，曲柄支架 I、曲柄支架II与Z向丝杠装置的滑块固定连接，气缸支架I、气缸支架II与Z向丝杠装置的滑 块固定连接，气缸I与气缸支架II转动连接并与连杆I转动连接，气缸II与气缸支架I转动连 接并与连杆II转动连接，连杆I与曲柄转动连接并与连杆块I转动连接，连杆II与曲柄转动 连接并与连杆块II转动连接，曲柄电机的输出轴与曲柄电机支架转动连接，曲柄与曲柄电 机的输出轴固定连接，链条支撑轴支架I与曲柄支架I固定连接并与链条支撑轴固定连接， 链条支撑轴支架II与曲柄支架II固定连接并与链条支撑轴固定连接，曲柄电机支架与曲柄 支架II固定连接，柔性链条套与链条固定连接，链条齿轮通过轴承与链条支撑轴转动连接， 连杆块I、连杆块II与柔性链条套固定连接，连杆块支架与柔性链条套固定连接并穿过连杆 块I、连杆块II，链条与链条支撑轴平行安装，通过齿轮带动链条实现啮合运动。
本发明所述的包装箱传送带装置的结构是：包装箱放置于包装箱传送带上。
本发明所述气缸I或气缸II的长度l4是：其中(xF,yF) 是气缸I或气缸II的安装位置座标，(xE,yE)是气缸I或气缸II的与连杆I或连杆II的连接点 座标，通过气缸I或气缸II长度l4的变化实现连杆块I或连杆块II直线位移轨迹。
本发明的优点是：结构新颖，通过旋转机构实现不同的工作平台切换，玻璃包装纸 切割装置实现对包装纸的切割，对玻璃进行铺纸的过程实现了自动化，仿人机械手实现玻 璃的承接、夹持、释放。仿人机械手连杆块的轨迹可以通过曲柄运动、连杆运动、气缸的伸长 实现实时控制，转变为对链条运动的控制，结构简单、高效，实现对轨迹的运动规划。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明挤压排气式取料手局部剖面图；
图3是本发明旋转机构的示意图；
图4(a)是本发明玻璃包装纸切割装置、纸棍装置、包装箱传送带装置示意图；
图4(b)是本发明切割刀具局部放大图；
图5(a)是本发明仿人机械手机构前视图示意图；
图5(b)是本发明仿人机械手机构后视图示意图；
图5(c)是本发明仿人机械手抓取机构示意图；
图6(a)是承接汽车玻璃仿人机械手状态示意图；
图6(b)是汽车玻璃向下输送仿人机械手状态示意图；
图6(c)是汽车玻璃装箱仿人机械手状态示意图；
图7是仿人机械手抓取机构原理实现示意图；
其中：出料箱1，挤压排气式取料手2，玻璃传送带3，旋转机构4，玻璃包装纸切割装 置5，纸棍装置6，仿人机械手机构7，包装箱传送带装置8，汽车玻璃9，底板10，外壳201，橡胶 吸盘202，压杆203，弹簧204，气缸伸缩装置401，桁架结构402，连接板403，液压伸缩轴404， 转轴405，转轴电机406，底座箱407，Y向丝杠装置I501，X向丝杠装置502，Y向丝杠装置 II503，直线电机504，切割刀具505，刀具电机504，纸棍601，纸棍支架602，纸棍电机控制箱 603，Z向丝杠装置701，立柱702，曲柄支架I703，气缸支架I704，气缸支架II705，气缸I706， 连杆I707，曲柄电机708，链条支撑轴支架I709，曲柄710，连杆II711，气缸II712，链条支撑 轴支架II713，曲柄电机支架714，曲柄支架II715，柔性链条套716，链条齿轮717，轴承718， 链条支撑轴719，连杆块I720，连杆块支架721，链条722，连杆块II723，包装箱传送带801，包 装箱802。
具体实施方式
出料箱1固定安装在底板10上，挤压排气式取料手2与旋转机构4固定连接，玻璃传 送带3固定安装在底板10上，玻璃切割装置5与纸棍装置6固定连接，纸棍装置6固定安装在 底板10上，仿人机械手机构7与底板10固定连接，并在纸棍装置6两侧平行安装2组，每组2 件，实现对汽车玻璃的平稳夹持；包装箱传送带装置8放置于纸棍装置6正下方，该包装箱传 送带装置8与底板10固定连接。
本发明所述的挤压排气式取料手2的结构是：包括外壳201、橡胶吸盘202、压杆 203、弹簧204，所述橡胶吸盘202与外壳201固定连接，压杆203与弹簧204固定连接。
本发明所述的旋转机构4的结构是：气缸伸缩装置401与桁架结构402固定连接并 安装于桁架结构402内部，连接板403与气缸伸缩装置401固定连接并与挤压排气式取料手2 固定连接而且能够实现对压杆203的压缩，实现压杆203的Z向移动，桁架结构402与液压伸 缩轴404固定连接，液压伸缩轴404与转轴405滑动连接并实现Z向移动，转轴405与底座箱 407转动连接并实现旋转运动，转轴电机406与底座箱407固定连接。
本发明所述的玻璃包装纸切割装置5的结构是：Y向丝杠装置I501、Y向丝杠装置 II503分别与纸棍支架602通过螺钉固定连接，X向丝杠装置502通过Y向丝杠装置I501与Y向 丝杠装置II503的滑块实现固定连接，直线电机504与X向丝杠装置502的滑块固定连接，切 割刀具505与直线电机504的轴固定连接，实现Z方向移动。
本发明所述的纸棍装置6的结构是：纸棍601固定安装在纸棍支架602的转动轴上， 纸棍电机控制箱603与纸棍支架602固定连接，其中纸棍电机带动纸棍601实现旋转运动。
本发明所述的仿人机械手机构7的结构是：Z向丝杠装置701与立柱702固定连接， 曲柄支架I703、曲柄支架II715与Z向丝杠装置701的滑块固定连接，气缸支架I704、气缸支 架II705与Z向丝杠装置701的滑块固定连接，气缸I706与气缸支架II705转动连接并与连杆 I707转动连接，气缸II712与气缸支架I704转动连接并与连杆II711转动连接，连杆I707与 曲柄710转动连接并与连杆块I720转动连接，连杆II711与曲柄710转动连接并与连杆块 II723转动连接，曲柄电机708的输出轴与曲柄电机支架714转动连接，曲柄710与曲柄电机 708的输出轴固定连接，链条支撑轴支架I709与曲柄支架I703固定连接并与链条支撑轴719 固定连接，链条支撑轴支架II713与曲柄支架II715固定连接并与链条支撑轴719固定连接， 曲柄电机支架714与曲柄支架II715固定连接，柔性链条套716与链条722固定连接，链条齿 轮717通过轴承718与链条支撑轴719转动连接，连杆块I720、连杆块II723与柔性链条套716 固定连接，连杆块支架721与柔性链条套716固定连接并穿过连杆块I720、连杆块II723，链 条722与链条支撑轴719平行安装，通过齿轮带动链条实现啮合运动。
本发明所述的包装箱传送带装置8的结构是：包装箱802放置于包装箱传送带801 上。
本发明所述气缸I或气缸II的长度l4是：其中(xF,yF) 是气缸I或气缸II的安装位置座标，(xE,yE)是气缸I或气缸II的与连杆I或连杆II的连接点 座标，通过气缸I或气缸II长度l4的变化实现连杆块I或连杆块II直线位移轨迹。
下边具体说明连杆块I720、连杆块II723轨迹实现原理，以连杆块I720为例进行推 导：如图7所示：AB代表曲柄710，长度为l1；EF代表气缸I706，F点为气缸I706安装位置，设坐 标为(xF,yF)；BC代表连杆I707，长度为l3，E点为气缸I706与连杆I707的连接点，BE长度为 l2，e代表偏心距，C代表连杆块I720，曲柄710的转动角度为连杆I707与水平方向的夹角 为
要实现连杆块I720的水平移动，需要建立曲柄710的转动角度
与气缸I706即EF的长 度l4以及夹角
之间的关系；设曲柄转动
角度时，AD之间的距离为S，在四边形ABCD中，有 如下向量关系：
即：
将其向坐标轴投影：
将(1)式两方程移项后平方相加消去得：
故：
故：
因此气缸与连杆的连接点E的坐标为：
因此：
气缸I706的长度l4、角度都可求，可通过气缸I706长度的变化实现连杆块I720 直线位移轨迹，使用相同的设计方法可以通过气缸II712的长度变化实现连杆块II723的控 制，实现链条722一伸一缩的直线运动。
工作过程如下：出料箱1输送的汽车玻璃通过玻璃传送带3输送到指定位置，通过 挤压排气式取料手2拾取汽车玻璃，经过旋转机构4将汽车玻璃放置到纸棍装置6上；通过玻 璃包装纸切割装置5实现对包装纸的切割，首先通过X向丝杠装置502实现沿X轴切割，在经 过Y向丝杠装置I501实现沿Y轴切割，如此运动一周实现对包装纸的切割；经过仿人机械手 机构7将汽车玻璃放置于包装箱802内，仿人机械手机构7对汽车玻璃装箱主要有图6所示的 三种状态，图6(a)实现汽车玻璃由玻璃包装切割装置5承接到仿人机械手机构7上时的状 态，图6(b)实现汽车玻璃夹持过程并通过Z向丝杠装置701沿Z向负向运动时的状态，图6(c) 为到达包装箱802上方，将汽车玻璃放置于包装箱802内状态，放置汽车玻璃10后Z向丝杠装 置701向Z轴正向移动并逐渐由图6(c)状态运动到图6(a)状态，以进行下次汽车玻璃承接， 夹持，释放过程，如此循环往复，最后经过包装箱传送带801输送到封箱地点。
