CN105563104B - 全自动组装设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全自动组装设备，包括安装座和安装在安装座上的工作台、加工设备、第一机器人、第二机器人，其中：工作台包括转盘和驱动装置，转盘上均匀地安装有三个与加工设备配合的加工工装；加工位置、第一机器人的作业位置和第二机器人的作业位置沿转盘的转动方向依次分布，第一机器用于从位于其作业位置的加工工装上取出成品以及向该加工工装上放置零件，第二机器人用于向位于其作业位置的加工工装上放置零件，加工设备用于将位于加工位置上的加工工装中的零件加工成成品。通过本发明能够对所需加工的工件进行自动化加工从而提高生产效率的全自动组装设备。

Description

全自动组装设备

技术领域

本发明涉及机械设备领域，具体而言，涉及一种全自动组装设备。

背景技术

随着机械自动化的发展，越来越多的自动化设备能够满足人们的生产需要，但是自动化设备通产是针对一些比较通用标准工件的生产加工，对于客户需要的特殊形态的工件则很难通过简单的重新设置或改装实现对新工件的加工需要。例如，在生产实践中需要对一种工件进行组装加工，该工件通过三个零件组装而成，其并非通用工件，所以没有现成的设备用对实现其自动加工，只能通过人工加工，效率低下。例如在公开号为CN105058147A的专利申请“铜管连接头自动加工设备”中，该设备就仅能实现铜管连接头的特定的加工作业，无法满足所需加工的特殊工件的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够对所需加工的工件进行自动化加工从而提高生产效率的全自动组装设备。

因此，本发明提供了一种全自动组装设备，包括安装座和安装在所述安装座上的工作台、加工设备、第一机器人、第二机器人，其中：

所述工作台包括转盘和驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述转盘转动，所述转盘上均匀地安装有三个与所述加工设备配合的加工工装，当其中一个所述加工工装转动至所述加工设备的加工位置时其余两个所述加工工装分别位于所述第一机器人和所述第二机器人的作业位置上；

所述加工位置、所述第一机器人的作业位置和所述第二机器人的作业位置沿所述转盘的转动方向依次分布，所述第一机器人用于从位于其作业位置的所述加工工装上取出成品以及向该加工工装上放置零件，所述第二机器人用于向位于其作业位置的所述加工工装上放置零件，所述加工设备用于将位于所述加工位置上的所述加工工装中的零件加工成成品。

在该技术方案中，利用两个机器人（例如可以使用六轴机器人）进行协作，利用机器人的头部上的夹爪进行操作，加上加工设备形成三个工位，将三个工位分布在转盘上，随着转盘的转动，三个加工工装依次经过各个工位，实现对工件的全自动加工。

优选地，所述第一机器人4和所述第二机器人5上均安装有两个夹爪。

进一步，所述第二机器人上安装有至少一个多功能夹爪，所述多功能夹爪上设有两个分别用于夹取零件和料盘的夹取位置，所述第二机器人还用于利用所述多功能夹爪将所述料盘移动至预设位置，所述料盘用于盛放所述第二机器人所需夹取的零件。

在该技术方案中，第二机器人还可以抓取料盘将料盘放在更近的位置从而抓取零件更加方便，例如图中的安装座上的位置，将料盘放置在该处取料更加方便，效率更高。料盘中的零件取完后放回并更换新料盘，在控制程序中进行相应地编写即可。

进一步，所述的全自动组装设备还包括视觉分析系统，位于所述第一机器人的作业位置的上方，用于在所述第一机器人向其作业位置上的所述加工工装放置零件后检测该零件的安装位置参数并发送至所述第二机器人，所述第二机器人还用于根据该位置参数调整后续零件的放置位置。

在该技术方案中，利用视觉分析系统对第一机器人作业完成后的结果进行分析检测，并将该零件放置位置的偏差数据发送给第二机器人，第二机器人即可在该零件的后续零件的摆放中进行相应地纠偏，保证整个加工过程精度更高，良品率也更高，可以有效地提高产品品质。

进一步，所述的全自动组装设备还包括光学检测仪器，用于对成品进行检测；

所述第一机器人还用于，在从所述转盘上夹取成品后移动至所述光学检测仪器进行检测。

在该技术方案中，在第一机器人取下成品工件后先移动至光学检测仪器尽心检测，光学检测仪器对检测结果进行存储，可以方便后续工作中对工件的品质进行分析。其中，光学检测仪器对工件检测技术是现有技术中成熟的技术，在此不再赘述。

进一步，所述的全自动组装设备还包括压力检测装置，安装在所述加工位置上且位于所述转盘下方；

所述加工工装包括加工座、检测柱和限位结构，所述转盘上与每个所述加工工装均对应设有一通孔，所述加工座通过复位弹簧可上下往复运动地安装在所述转盘上，所述复位弹簧用于驱动所述加工座向上复位，所述限位结构用于限制所述加工座向上运动的最大位移，所述检测柱安装在所述加工座的下方与所述通孔对应；

所述加工设备作业时将所述检测柱压迫所述压力检测装置，所述压力检测装置用于检测所述检测柱的压力。

在该技术方案中，加工设备对工件进行组装加工时，加工座受力向下运动将检测住压迫在压力检测装置上，压力检测装置可以检测整个加工工装收到的压力，为后续工件品质的分析提供参考，或者在该压力严重偏离正常范围时发出警报等；加工设备完成加工后，压力撤销，加工座在复位弹簧（图中未示出）的作用下复位，进入下一工序。其中，限位结构可以为，在加工座下方增设导柱，导柱穿过转盘且导柱下端较大起到限位作用，加工座向下运动时导柱可以起到导向的作用。

进一步，所述的全自动组装设备还包括复位气缸和顶板，所述顶板通过所述复位气缸安装在所述加工位置上且位于所述转盘与所述压力检测装置之间，所述复位气缸的活塞杆伸出时驱动所述顶板向上运动，所述检测柱通过所述顶板压迫所述压力检测装置。

在该技术方案中，加工设备完成加工后，复位气缸将顶板向上顶起，可以有效地避免复位弹簧没能将加工座顶起的意外发生，可以进一步提高设备的可靠性。

优选地，所述驱动装置为伺服电机，伺服电机可以通过同步带和同步轮与转盘连接对转盘进行控制。

优选地，所述的全自动组装设备还包括三维可视化系统，用于通过动画模拟显示所述安装座上各设备的工作状态。在该技术方案中，三维可视化系统从各设备（机器人、伺服电机等）读取工作数据并利用三维动画进行展现，可以直观地展示各个设备的工作状态，还可以使用触摸屏等输入设备对机器人进行相应的控制。

在一种具体实施方式中，根据工件的加工需要，所述加工设备为铆接机，所述加工工装为与铆接工装。

综上所述，本发明中的全自动加工设备利用两个机器人进行协作，利用机器人的头部上的夹爪进行操作，加上加工设备形成三个工位，将三个工位分布在转盘上，随着转盘的转动，三个加工工装依次经过各个工位，可以实现对工件的全自动加工，有效地提高加工效率。

附图说明

图1是根据本发明实施例的全自动组装设备的结构示意图；

图2是图1中工作台3的结构示意图；

图3中图1中第一机器人的头部的结构示意图；

图4是图1中第二机器人的头部的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图 1至图 4所示，根据本发明的实施例的全自动组装设备，包括安装座1和安装在所述安装座1上的工作台3、加工设备2、第一机器人4、第二机器人5，其中：

所述工作台3包括转盘31和驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述转盘 31转动，所述转盘 31上均匀地安装有三个与所述加工设备 2配合的加工工装32，当其中一个所述加工工装 32转动至所述加工设备 2的加工位置 21时其余两个所述加工工装 32分别位于所述第一机器人 4和所述第二机器人5的作业位置上；

所述加工位置21、所述第一机器人 4的作业位置和所述第二机器人 5的作业位置沿所述转盘31的转动方向依次分布，所述第一机器人4用于从位于其作业位置的所述加工工装 32上取出成品以及向该加工工装上放置零件，所述第二机器人5用于向位于其作业位置的所述加工工装32上放置零件，所述加工设备 2用于将位于所述加工位置 21上的所述加工工装 32中的零件加工成成品。

在该技术方案中，利用两个机器人4、5（例如可以使用六轴机器人）进行协作，利用机器人的头部20上的夹爪进行操作，加上加工设备2形成三个工位，将三个工位分布在转盘31上，随着转盘 31的转动，三个加工工装32依次经过各个工位，实现对工件的全自动加工。

具体而言，以一个需要将三个零件组装起来的工件为例：

第一机器人4的头部上设两个夹爪a1、a2，如图1至3所示，利用夹爪a1从处于其作业位置的加工工装32（例如是图 2中的d2）中取出成品工件，转动第一机器人4的头部，利用夹爪a2将事先取出的零件放入该加工工装d2内，完成后驱动装置驱动转盘31转动，该加工工装d2转动至第二机器人 5的作业位置，加工工装 d1携带成品工件转动至第一机器人 4的作业位置，重复前面的工作；

加工工装d2移动至第二机器人5的作业位置后，如图1、2和4所示，第二机器人 5利用其头部的两个夹爪b1、b2进行作业，首先夹爪 b1将事先取出的零件放入该加工工装 d2内，转动第二机器人 5的头部，夹爪 b2将事先取出的零件放入该加工工装 d2内，完成后驱动装置驱动转盘 31转动，该加工工装d2转动至加工设备2的加工位置21，加工工装d1携带第一个零件转动至第二机器人5的作业位置，重复前面的工作；

加工工装d2移动至加工设备2的加工位置21后，如图1、2所示，加工设备2对该加工工装d2中的零件进行加工获得成品工件，完成后驱动装置驱动转盘 31转动，该加工工装d2转动至第一机器人 4的作业位置，加工工装 d1携带三个零件转动至加工设备 2的加工位置21，重复前面的工作。

通过将以上工作的不断重复，即可实现工件的自动加工，只需控制驱动装置和机器人4、5以及加工设备等各设备协同作业即可，可以通过PLC、PC等进行编程控制，不再赘述。另外，机器人4、5需要不断地抓取待加工的零件，只需要在机器人的工作范围内放置料盘6、振动盘19等以及设置料盒18用于盛放成品工件并相应地设计机器人的控制程序即可，即第一机器人4在每个循环流程中还要从振动盘19抓取待加工零件并将成品工件放入料盒18内，第二机器人 5在每个循环流程中还要从料盘 6振动盘 19抓取待加工零件。在该具体实施例中所述第一机器人 4和所述第二机器人5上均安装有两个夹爪，当然也可以根据需要设计一个或更多的夹爪。

进一步，所述第二机器人 5上安装有至少一个多功能夹爪，所述多功能夹爪上设有两个分别用于夹取零件和料盘 6的夹取位置，所述第二机器人 5还用于利用所述多功能夹爪将所述料盘 6移动至预设位置，所述料盘6用于盛放所述第二机器人所需夹取的零件。

在该技术方案中，第二机器人 5还可以抓取料盘 6将料盘 6放在更近的位置从而抓取零件更加方便，例如图1中的安装座1上的位置16，将料盘 6放置在该处取料更加方便，效率更高。料盘 6中的零件取完后放回并更换新料盘，在控制程序中进行相应地编写即可。具体而言，如图 4中所示，两个夹取位置分别为c1和c2，c1用来夹取料盘6.

进一步，所述的全自动组装设备还包括视觉分析系统13，位于所述第一机器人 4的作业位置的上方，用于在所述第一机器人 4向其作业位置上的所述加工工装 32放置零件后检测该零件的安装位置参数并发送至所述第二机器人5，所述第二机器人 5还用于根据该位置参数调整后续零件的放置位置。

在该技术方案中，利用视觉分析系统13对第一机器人4作业完成后的结果进行分析检测，并将该零件放置位置的偏差数据发送给第二机器人5，第二机器人 5即可在该零件的后续零件的摆放中进行相应地纠偏，保证整个加工过程精度更高，良品率也更高，可以有效地提高产品品质。

进一步，所述的全自动组装设备还包括光学检测仪器8，用于对成品进行检测；

所述第一机器人4还用于，在从所述转盘31上夹取成品后移动至所述光学检测仪器8进行检测。

在该技术方案中，在第一机器人 4取下成品工件后先移动至光学检测仪器 8进行检测，光学检测仪器 8对检测结果进行存储，可以方便后续工作中对工件的品质进行分析。其中，光学检测仪器 8对工件检测技术是现有技术中成熟的技术，在此不再赘述。

进一步，所述的全自动组装设备还包括压力检测装置10，安装在所述加工位置21上且位于所述转盘31下方；

所述加工工装32包括加工座321、检测柱322和限位结构，所述转盘31上与每个所述加工工装32均对应设有一通孔311，所述加工座321通过复位弹簧可上下往复运动地安装在所述转盘31上，所述复位弹簧用于驱动所述加工座 321向上复位，所述限位结构用于限制所述加工座 321向上运动的最大位移，所述检测柱 322安装在所述加工座 321的下方与所述通孔311对应；

所述加工设备2作业时将所述检测柱322压迫所述压力检测装置10，所述压力检测装置10用于检测所述检测柱322的压力。

在该技术方案中，加工设备 2对工件进行组装加工时，加工座 321受力向下运动将检测住 322压迫在压力检测装置 10上，压力检测装置 10可以检测整个加工工装32收到的压力，为后续工件品质的分析提供参考，或者在该压力严重偏离正常范围时发出警报等；加工设备 2完成加工后，压力撤销，加工座 321在复位弹簧（图中未示出）的作用下复位，进入下一工序。其中，限位结构可以为，在加工座 321下方增设导柱，导柱穿过转盘31且导柱下端较大起到限位作用，加工座321向下运动时导柱可以起到导向的作用。

进一步，所述的全自动组装设备还包括复位气缸 11和顶板12，所述顶板 12通过所述复位气缸 11安装在所述加工位置 21上且位于所述转盘31与所述压力检测装置10之间，所述复位气缸11的活塞杆伸出时驱动所述顶板 12向上运动，所述检测柱 322通过所述顶板 12压迫所述压力检测装置10。

在该技术方案中，加工设备 2完成加工后，复位气缸 11将顶板 12向上顶起，可以有效地避免复位弹簧没能将加工座 321顶起的意外发生，可以进一步提高设备的可靠性。

优选地，所述驱动装置为伺服电机7，伺服电机 7可以通过同步带 71和同步轮72与转盘31连接对转盘31进行控制。

优选地，所述的全自动组装设备还包括三维可视化系统9，用于通过动画模拟显示所述安装座 1上各设备的工作状态。在该技术方案中，三维可视化系统 9从各设备（机器人、伺服电机等）读取工作数据并利用三维动画进行展现，可以直观地展示各个设备的工作状态，还可以使用触摸屏等输入设备对机器人进行相应的控制。

在一种具体实施方式中，根据工件的加工需要，所述加工设备 2为铆接机，所述加工工装32为与铆接工装。

综上所述，本发明中的全自动加工设备利用两个机器人进行协作，利用机器人的头部20上的夹爪进行操作，加上加工设备2形成三个工位，将三个工位分布在转盘31上，随着转盘31的转动，三个加工工装32依次经过各个工位，可以实现对工件的全自动加工，有效地提高加工效率。

本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种全自动组装设备，其特征在于，包括安装座（1）和安装在所述安装座（1）上的工作台（3）、加工设备（2）、第一机器人（4）、第二机器人（5），其中：

所述工作台（3）包括转盘（31）和驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述转盘（31）转动，所述转盘（31）上均匀地安装有三个与所述加工设备（2）配合的加工工装（32），当其中一个所述加工工装（32）转动至所述加工设备（2）的加工位置（21）时其余两个所述加工工装（32）分别位于所述第一机器人（4）和所述第二机器人（5）的作业位置上；

所述加工位置（21）、所述第一机器人（4）的作业位置和所述第二机器人（5）的作业位置沿所述转盘（31）的转动方向依次分布，所述第一机器人（4）用于从位于其作业位置的所述加工工装（32）上取出成品以及向该加工工装上放置零件，所述第二机器人（5）用于向位于其作业位置的所述加工工装（32）上放置零件，所述加工设备（2）用于将位于所述加工位置（21）上的所述加工工装（32）中的零件加工成成品；

还包括视觉分析系统（13），位于所述第一机器人（4）的作业位置的上方，用于在所述第一机器人（4）向其作业位置上的所述加工工装（32）放置零件后检测该零件的安装位置参数并发送至所述第二机器人（5），所述第二机器人（5）还用于根据该位置参数调整后续零件的放置位置；

所述的全自动组装设备还包括压力检测装置（10），安装在所述加工位置（21）上且位于所述转盘（31）下方；

所述加工工装（32）包括加工座（321）、检测柱（322）和限位结构，所述转盘（31）上与每个所述加工工装（32）均对应设有一通孔（311），所述加工座（321）通过复位弹簧可上下往复运动地安装在所述转盘（31）上，所述复位弹簧用于驱动所述加工座（321）向上复位，所述限位结构用于限制所述加工座（321）向上运动的最大位移，所述检测柱（322）安装在所述加工座（321）的下方与所述通孔（311）对应；

所述加工设备（2）作业时将所述检测柱（322）压迫所述压力检测装置（10），所述压力检测装置（10）用于检测所述检测柱（322）的压力；

还包括复位气缸（11）和顶板（12），所述顶板（12）通过所述复位气缸（11）安装在所述加工位置（21）上且位于所述转盘（31）与所述压力检测装置（10）之间，所述复位气缸（11）的活塞杆伸出时驱动所述顶板（12）向上运动，所述检测柱（322）通过所述顶板（12）压迫所述压力检测装置（10）。

2.根据权利要求1 所述的全自动组装设备，其特征在于，所述第一机器人（4）和所述第二机器人（5）上均安装有两个夹爪。

3.根据权利要求1 所述的全自动组装设备，其特征在于，所述第二机器人（5）上安装有至少一个多功能夹爪，所述多功能夹爪上设有两个分别用于夹取零件和料盘（6）的夹取位置，所述第二机器人（5）还用于利用所述多功能夹爪将所述料盘（6）移动至预设位置，所述料盘（6）用于盛放所述第二机器人所需夹取的零件。

4.根据权利要求1 所述的全自动组装设备，其特征在于：

所述的全自动组装设备还包括光学检测仪器（8），用于对成品进行检测；

所述第一机器人（4）还用于，在从所述转盘（31）上夹取成品后移动至所述光学检测仪器（8）进行检测。

5.根据权利要求1 所述的全自动组装设备，其特征在于，所述驱动装置为伺服电机（7）。

6.根据权利要求1 所述的全自动组装设备，其特征在于，还包括三维可视化系统（9），用于通过动画模拟显示所述安装座（1）上各设备的工作状态。