CN105729081A - 一种陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统 - Google Patents

一种陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其包括：机架、由横向传动装置、纵向传动装置和垂向传动装置组成的传动装置、吸盘、摄像头、吸盘微调装置；所述吸盘微调装置包括吸盘微调伺服电机、微调齿轮、摆臂齿轮、吸盘中心轴以及微调座。本发明通过横向传动装置、纵向传动装置、垂向传动装置间的相互配合，快速将吸盘送至指定位置。然后，通过视觉系统与吸盘微调装置的相互配合，调整吸盘的角度，使水箱盖与陶瓷坐便器水箱的位置相对应。最终，纵向装置通过螺纹传动的方式缓慢将水箱盖放置于陶瓷坐便器水箱上，从而实现陶瓷坐便器水箱盖上线工艺的自动化。

Description

一种陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统
技术领域
本发明涉及陶瓷坐便器施釉的工艺过程，具体是指一种能将水箱盖自动盖到陶瓷坐便器水箱上的自动化系统。
背景技术
陶瓷卫浴(坐便器)多采用石膏模进行注浆成型，形成毛坯。目前陶瓷坐便器施釉的工艺过程主要通过人工操作的方式完成。其主要缺点在于：陶瓷坐便器毛坯施釉工艺现场中，空气粉尘密集，工人的工作环境极其恶劣。石膏毛坯质量较重，传统工艺中，毛坯的搬动移位，需要工人较高的工作强度。同时，工人操作喷枪喷釉的过程，需要较高的工艺经验能力以把控喷涂区域喷涂的均匀性，喷釉后产品的统一性难以保障。另外，人工操作的过程中，经常出现毛坯件磕碰破坏的情况。特别在水箱盖准确盖于陶瓷坐便器水箱的工序(以下简称水箱盖上线工序)中，水箱盖或陶瓷坐便器水箱由于磕碰而破边的情况更加频繁，此工艺不仅对工人的操作能力要求较高，产生的次品还浪费了产能，提升了厂家的生产成本。
发明内容
针对以上不足，本发明的目的在于提供一种陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，通过传动装置、摄像头、吸盘以及吸盘微调装置的配合实现陶瓷坐便器水箱盖上线工序的自动化。
为了实现上述目的，本发明通过下列技术方案来实现：
一种陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其包括：
机架；
传动装置，安装于机架上，所述传动装置包括横向(定义水平面内，沿自动化流水线的方向为横向)传动装置、纵向传动装置(定义水平面内，垂直于自动化流水线的方向为纵向)和垂向传动装置(定义水箱盖或吸盘的重力方向)，分别用于带动吸盘实现横向、纵向和垂向的移动；
吸盘，固定安装于传动装置上，用于抓取水箱盖并将水箱盖放置于陶瓷坐便器的水箱上；
摄像头，安装于传动装置上，所述摄像头对准吸盘，用于辅助完成水箱盖的抓取和放置；
吸盘微调装置，用于对吸盘进行微调；所述吸盘微调装置包括吸盘微调伺服电机、微调齿轮、摆臂齿轮、吸盘中心轴以及微调座；所述微调座固定安装于垂向传动装置上，所述吸盘微调伺服电机安装于微调座上，且该吸盘微调伺服电机的转动轴与微调齿轮固定连接，所述吸盘中心轴可转动连接于微调座上，所述摆臂齿轮的后端与位于微调座上侧的吸盘中心轴固定连接(摆臂齿轮的旋转中心与吸盘中心轴同心)，所述摆臂齿轮的前端与微调齿轮相啮合，所述吸盘固定连接微调座下侧的吸盘中心轴上。
所述横向传动装置包括横向伺服电机、第一同步带轮、第一同步带、同步带齿形连接块、横向直线导轨、横向滑块以及移动支架；所述横向直线导轨安装于机架上，所述第一同步带轮为两个，且该两个第一同步带轮的连线与横向直线导轨平行，所述第一同步带为绕于两个第一同步带轮上的环形带，所述横向伺服电机固定安装于机架上且该横向伺服电机的转动轴与其中任一第一同步带轮固定连接；所述套于横向直线导轨上的横向滑块固定安装于移动支架的下侧；与第一同步带的传动齿相啮合的同步带齿形连接块固定连接于移动支架的外侧。
所述横向直线导轨为两个且相互平行；所述横向滑块为四个，分别安装于移动支架下侧的四角处。
所述横向传动装置进一步包括位于第一同步带内侧用于调节第一同步带张紧度的张紧轮，所述张紧轮为两个，分别靠近两个第一同步带轮。
所述纵向传动装置包括纵向伺服电机、纵向滚珠丝杠、纵向螺母、纵向直线导轨、纵向滑块以及垂向装置连接座；其中所述纵向直线导轨安装于移动支架的上侧且与横向直线导轨垂直；套于纵向直线导轨上的纵向滑块固定安装于所述垂向装置连接座的下侧；所述纵向伺服电机固定安装于垂向装置连接座上，所述纵向螺母固定安装于移动支架的一侧，纵向滚珠丝杠的一端伸入所述纵向螺母中且与所述纵向螺母螺纹连接，纵向滚珠丝杠的另一端与纵向伺服电机的转动轴固定连接。
所述纵向直线导轨为两个且相互平行；所述纵向滑块为四个，分别安装于垂向装置连接座下侧的四角处。
所述垂向传动装置包括垂向滚珠丝杠、垂向螺母、第二同步带轮、第三同步带轮、垂向伺服电机、光杆底座以及轴承固定座；其中，所述垂向伺服电机固定安装于垂向装置连接座上且其转动轴与第三同步带轮固定连接；所述固定轴承固定座固定安装于垂向装置连接座上，垂向螺母与垂向装置连接座内安装的轴承相配合，第二同步带轮固定安装于垂向螺母的外侧，环形的第二同步带绕于第二同步带轮和第三同步带轮上；所述垂向滚珠丝杠伸入垂向螺母中且与垂向螺母螺纹连接，光杆底座固定连接于垂向滚珠丝杠的下端端部；所述微调座与光杆底座固定连接。
所述垂向传动装置进一步包括导向光杆和导向套，所述导向套固定安装于垂向装置连接座上；所述导向光杆的下端与光杆底座固定连接，其上端伸入导向套内并向垂向装置连接座的上侧延伸。
所述垂向传动装置进一步包括传感器安装支架和限位传感器，所述传感器安装支架固定安装于垂向装置连接座的上侧，所述限位传感器安装于传感器安装支架上；所述限位传感器为两个，两个限位传感器沿传感器安装支架的高度方向分布，分别与垂向滚珠丝杠的上、下极限位置相对应。
所述吸盘有若干个真空吸嘴组成，每个真空吸嘴均通过管道一气泵连通，所述管道上连接有气压阀门。
陶瓷坐便器水箱盖自动上线的一个工艺循环过程：首先，通过控制系统对传动装置的控制(具体是对每个传动装置的伺服电机进行控制)，通过视觉定位系统(即摄像头)准确定位吸盘的初始抓取位置。同时，通过控制系统对气路阀门的控制，使吸盘产生负压，完成水箱盖的抓取工作。其次，通过控制系统及传动装置将水箱盖送至陶瓷坐便器水箱上方的既定高度，借助视觉系统及吸盘微调装置，实现水箱盖空间位置的微调以保障水箱盖的投影位置能与陶瓷坐便器水箱位置相对应。最后，垂向传动装置在既定高度位置缓慢完成水箱盖的进给动作，控制系统对气路阀门控制，使吸盘的负压消失，完成水箱的放置动作后，吸盘再次回到最初的既定位置，完成一次工艺循环过程。
本发明以传统的工艺流程为参照指导，以三轴传动的设计原理，实现水箱盖在三维空间的自由移动；以吸盘负压控制的方式，实现水箱盖的抓取、放置动作；为使水箱盖准确地放置于陶瓷坐便器水箱之上，本发明中引入了视觉系统，可准确地读取陶瓷坐便器水箱的空间位置；负压吸盘与机体连接处设计有微调装置，可实现水箱盖角度的微调，以保障水箱盖准确的下落点。另外，为保障水箱盖自动上线系统准确的完成传动，系统还可配有接近开关及控制装置。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)改善员工的工作环境并降低其工作强度。本专利采用自动化的方式完成了水箱盖的上线工艺过程，工人不需再往复地完成搬运、合盖动作，只需对此自动化过程进行监控即可。同时，工人不需一直零距离接触工件，远离了工序上产生的粉尘、噪音等。
(2)企业成本方面。以自动化的方式代替传统的人工方式，从长远角度上讲，节省因人工产生的各项成本。同时，自动化的方式可保障工序执行的稳定性，避免人为因素产生的产品报废率。
(3)产品质量方面。水箱盖自动上线系统有效地减少了产品搬运、装配过程中产生的破边、轻微破裂等情况，使产品的质量有了大幅提升。
(4)产能方面。水箱盖自动上线系统的工作效率远高于传统的人工操作，具有较高的工作效率。同时，水箱盖自动上线系统使工序的产能更加稳定，其稳定性也将此工序对应的产能更加可控。
附图说明
图1为本发明陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统实例中的结构总示意图。
图2为本发明实例中的横向传动装置和纵向传动装置的结构示意图。
图3为本发明实例中的垂向传动装置和吸盘微调装置的结构示意图。
其中：100、机架；200、横向传动装置；201、张紧轮；202、同步带齿形连接块；203、横向伺服电机；204、第一同步带轮；205、第一同步带；206、横向直线导轨；207、横向滑块；208、移动支架；300、纵向传动装置；301、纵向滑块；302、纵向直线导轨；303、垂向装置连接座；304、纵向伺服电机；305、纵向滚珠丝杠；306、纵向螺母；400、垂向传动装置；401、垂向滚珠丝杠；402、垂向螺母；403、第二同步带轮；404、垂向伺服电机；405、第三同步带轮；406、导向光杆；407、光杆底座；408、导向套；409、轴承固定座；410、传感器安装支架；411、限位传感器；500、摄像头；600、吸盘微调装置；601、吸盘微调伺服电机；602、齿轮；603、摆臂齿轮；604、吸盘中心轴；605、微调座；700、吸盘。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例
一种陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，如图1所示。主要包括机架100、横向传动装置200、纵向传动装置300、垂向传动装置400、摄像头500、吸盘微调装置600、吸盘700。
如图2所示，所述横向传动装置200主要由横向伺服电机203、第一同步带轮204、第一同步带205、同步带齿形连接块202、张紧轮201、横向直线导轨206、横向滑块207和移动支架208组成；所述纵向传动装置300主要由纵向伺服电机304、纵向滚珠丝杠305、纵向螺母306、纵向直线导轨302、纵向滑块301、垂向装置连接座303组成。
横向传动装置200中，横向伺服电机203驱动第一同步带轮204转动，通过张紧轮201调节第一同步带205的张紧程度。通过同步带齿形连接块202使同步带的运动可作为移动支架208的驱动，实现横向的驱动进给。所述移动支架208安装于横向滑块207的承载面上，所述横向滑块207与横向直线导轨206相配合。纵向传动装置300中，纵向伺服电机304驱动纵向滚珠丝杠305转动，纵向滚珠丝杠305与固定的纵向螺母306配合传动，使与纵向伺服电机304固定连接的垂向装置连接座303获得一个反向推力，实现纵向的驱动进给。
优选地，横向传动装置200中，所述张紧轮201共使用两套，且安装位置分别靠近两同步带轮。所述与移动支架208固定连接的横向滑块207共使用4件。纵向传动装置300中，所述与垂向装置连接座303固定连接的纵向滑块301共使用4件。
如图3所示，垂向传动装置400主要由垂向滚珠丝杠401、垂向螺母402、第二同步带轮403、第三同步带轮405、垂向伺服电机404、导向光杆406、光杆底座407、导向套408、轴承固定座409、传感器安装支架410、限位传感器411组成。
吸盘微调装置600主要由吸盘微调伺服电机601、齿轮602、摆臂齿轮603、吸盘中心轴604和微调座605组成。
垂向传动装置400中，主要以丝杠传动的形式，借助垂向滚珠丝杠401、垂向螺母402之间的运动配合，实现吸盘沿垂向的进给动作。其中，以垂向伺服电机404作为驱动源，动力从垂向伺服电机404主轴输出，通过与其固定连接的第三同步带轮405，以同步带轮的传动形式，将动力传递至第二同步带轮403。第二同步带轮403以固定连接的方式与垂向螺母402连接。轴承固定座409中安装有轴承。故第二同步带轮403的转动将带动垂向螺母402同步转动。同时，垂向滚珠丝杠401的下端与光杆底座407固定连接。垂向装置连接座303上固定安装了导向套408、光杆底座407上固定安装了导向光杆406。在水箱盖自动上线的过程中，首先通过控制系统驱动垂向伺服电机，驱动垂向螺母402的转动，将水箱盖沿光杆方向送至既定高度。然后通过视觉系统，读取陶瓷坐便器水箱的准确位置，依据陶瓷坐便器水箱位置，借助吸盘微调装置600对水箱盖的角度进行微调。其中，齿轮602为圆形齿轮，摆臂齿轮603优选为弧形齿轮。吸盘微调伺服电机601主轴上齿轮602的转动，将驱动与其配合的摆臂齿轮603摆动、吸盘中心轴604在一定角度范围中转动。上述摆臂齿轮603与吸盘中心轴604固定连接，摆臂齿轮603工件上加工有与齿轮602相配合的传动齿。最终，完成水箱盖角度的调整后，控制系统再次驱动垂向伺服电机404转动，以较慢的速度使水箱盖以配合的角度平稳地放置于陶瓷坐便器水箱上。
另外，由于垂向滚珠丝杠401在垂向的运动无限位机构，为保障水箱盖自动上线系统的安全运行，在垂向配有限位传感器411。上述限位传感器411安装于传感器安装支架410的上下两端，限位传感器的安装位置与垂向滚珠丝杠401的极限位置相对应，具体是垂向滚珠丝杠401运行到上限位置(即光杆底座407触及到垂向装置连接座303)时，位于传感器安装支架410的上端的限位传感器411感应到垂向滚珠丝杠401的上端(例如光电感应式)，控制系统断开垂向伺服电机404的工作；同理，当垂向滚珠丝杠401运行到下限位置(即将要脱离垂向螺母402)时，位于传感器安装支架410的下端的限位传感器411感应到垂向滚珠丝杠401的上端，同样控制系统断开垂向伺服电机404的工作。
优选地，所述吸盘700上吸嘴的数量共8件，且分布均匀。
优选地，所述导向套408的数量共4件，从俯视的角度，分布于垂向装置连接座303上一矩形的四个顶点上。其中，垂向滚珠丝杠401中心与上述矩形的中心同轴。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其特征在于，其包括：
机架(100)；
传动装置，安装于机架(100)上，所述传动装置包括横向传动装置(200)、纵向传动装置(300)和垂向传动装置(400)，分别用于带动吸盘(700)实现横向、纵向和垂向的移动；
吸盘(700)，固定安装于传动装置上，用于抓取水箱盖并将水箱盖放置于陶瓷坐便器的水箱上；
摄像头(500)，安装于传动装置上，所述摄像头(5)对准吸盘(700)的位置，用于辅助完成水箱盖的抓取和放置；
吸盘微调装置(600)，用于对吸盘(700)进行微调；所述吸盘微调装置包括吸盘微调伺服电机(601)、微调齿轮(602)、摆臂齿轮(603)、吸盘中心轴(604)以及微调座(605)；所述微调座(605)固定安装于垂向传动装置(400)上，所述吸盘微调伺服电机(601)安装于微调座(605)上，且该吸盘微调伺服电机(601)的转动轴与微调齿轮(602)固定连接，所述吸盘中心轴(604)可转动连接于微调座(605)上，所述摆臂齿轮(603)的后端与位于微调座(605)上侧的吸盘中心轴(604)固定连接，所述摆臂齿轮(603)的前端与微调齿轮(602)相啮合，所述吸盘(700)固定连接微调座(605)下侧的吸盘中心轴(604)上。
2.根据权利要求1所述的陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其特征在于，所述横向传动装置(200)包括横向伺服电机(203)、第一同步带轮(204)、第一同步带(205)、同步带齿形连接块(202)、横向直线导轨(206)、横向滑块(207)以及移动支架(208)；所述横向直线导轨(206)安装于机架(100)上，所述第一同步带轮(204)为两个，且该两个第一同步带轮(204)的连线与横向直线导轨(206)平行，所述第一同步带(205)为绕于两个第一同步带轮(204)上的环形带，所述横向伺服电机(203)固定安装于机架(100)上且该横向伺服电机(203)的转动轴与其中任一第一同步带轮(204)固定连接；所述套于横向直线导轨(206)上的横向滑块(207)固定安装于移动支架(208)的下侧；与第一同步带(205)的传动齿相啮合的同步带齿形连接块(202)固定连接于移动支架(208)的外侧。
3.根据权利要求2所述的陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其特征在于，所述横向直线导轨(206)为两个且相互平行；所述横向滑块(207)为四个，分别安装于移动支架(208)下侧的四角处。
4.根据权利要求2所述的陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其特征在于，所述横向传动装置(200)进一步包括位于第一同步带(205)内侧用于调节第一同步带(205)张紧度的张紧轮(201)，所述张紧轮(201)为两个，分别靠近两个第一同步带轮(204)。
5.根据权利要求2所述的陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其特征在于，所述纵向传动装置(300)包括纵向伺服电机(304)、纵向滚珠丝杠(305)、纵向螺母(306)、纵向直线导轨(302)、纵向滑块(301)以及垂向装置连接座(303)；其中所述纵向直线导轨(302)安装于移动支架(208)的上侧且与横向直线导轨(206)垂直；套于纵向直线导轨(302)上的纵向滑块(301)固定安装于所述垂向装置连接座(303)的下侧；所述纵向伺服电机(304)固定安装于垂向装置连接座(303)上，所述纵向螺母(306)固定安装于移动支架(208)的一侧，纵向滚珠丝杠(305)的一端伸入所述纵向螺母(306)中且与所述纵向螺母(306)螺纹连接，纵向滚珠丝杠(305)的另一端与纵向伺服电机(304)的转动轴固定连接。
6.根据权利要求5所述的陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其特征在于，所述纵向直线导轨(302)为两个且相互平行；所述纵向滑块(301)为四个，分别安装于垂向装置连接座(303)下侧的四角处。
7.根据权利要求5所述的陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其特征在于，所述垂向传动装置(400)包括垂向滚珠丝杠(401)、垂向螺母(402)、第二同步带轮(403)、第三同步带轮(405)、垂向伺服电机(404)、光杆底座(407)以及轴承固定座(409)；其中，所述垂向伺服电机(404)固定安装于垂向装置连接座(303)上且其转动轴与第三同步带轮(405)固定连接；所述固定轴承固定座(409)固定安装于垂向装置连接座(303)上，垂向螺母(402)与垂向装置连接座(303)内安装的轴承相配合，第二同步带轮(403)固定安装于垂向螺母(402)的外侧，环形的第二同步带绕于第二同步带轮(403)和第三同步带轮(405)上；所述垂向滚珠丝杠(401)伸入垂向螺母(402)中且与垂向螺母(402)螺纹连接，光杆底座(407)固定连接于垂向滚珠丝杠(401)的下端端部；所述微调座(605)与光杆底座(407)固定连接。
8.根据权利要求7所述的陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其特征在于，所述垂向传动装置(400)进一步包括导向光杆(406)和导向套(408)，所述导向套(408)固定安装于垂向装置连接座(303)上；所述导向光杆(406)的下端与光杆底座(407)固定连接，其上端伸入导向套(408)内并向垂向装置连接座(303)的上侧延伸。
9.根据权利要求7所述的陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其特征在于，所述垂向传动装置(400)进一步包括传感器安装支架(410)和限位传感器(411)，所述传感器安装支架(410)固定安装于垂向装置连接座(303)的上侧，所述限位传感器(411)安装于传感器安装支架(410)上；所述限位传感器(411)为两个，两个限位传感器(411)沿传感器安装支架(410)的高度方向分布，分别与垂向滚珠丝杠(401)的上、下极限位置相对应。
10.根据权利要求1-9任一项所述的陶瓷坐便器水箱盖自动上线系统，其特征在于，所述吸盘(700)有若干个真空吸嘴组成，每个真空吸嘴均通过管道一气泵连通，所述管道上连接有气压阀门。
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