CN106216994A - 机械对位组装模组及工件对位组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机械对位组装模组，包括安装架、吸取并驱动工件上下移动的第一吸取机构与第二吸取机构及对工件进行位置校对的对位机构，所述第一吸取机构和所述第二吸取机构分别安装于所述安装架的相对两侧，所述对位机构固定安装于所述安装架。与相关技术相比，本发明的机械对位组装模组成本低且通用性强。本发明还提供了一种工件对位组装方法，该方法生产效率高。

Description

机械对位组装模组及工件对位组装方法

技术领域

本发明涉及机械自动化设备领域，尤其涉及一种组装工件的机械对位组装模组及工件对位组装方法。

背景技术

随着现代化社会的发展，自动化设备正慢慢取代人工劳动，已成为企业提高生产效率和节约生产成本的重要手段。

对于工艺精度要求高的自动化产线，特别是精密组件的组装，相关技术的机械对位组装模组通常采用图像传感器（Charged Coupled Device，CCD）对需要组装的两个产品进行定位，相关技术中虽然可达到高精度定位组装的效果，但其采用的CCD图像传感器成本较高，使得该设备不能广泛使用。

另外，所述CCD图像传感器通用性受限，对不同颜色和材质的机构不能通用，无形中增加了使用者的成本，降低了生产效率。

因此，有必要提供一种新的机械对位组装模组及工件对位组装方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种成本低且通用性强的机械对位组装模组及工件对位组装方法。

本发明提供一种机械对位组装模组，包括：

第一吸取机构和第二吸取机构，分别用于吸取并驱动工件上下移动；及对位机构，对所述第一吸取机构和所述第二吸取机构吸取的工件进行位置校对；

所述第一吸取机构和所述第二吸取机构分别安装于所述对位机构的相对两侧；

所述对位机构包括用于定位工件位置的两个相互间隔垂直设置的基准对位模组和两个相互间隔垂直设置的位移对位模组，两个所述基准对位模组和两个所述位移对位模组均间隔设置，且两个所述基准对位模组分别与两个所述位移对位模组正对设置，两个所述基准对位模组与两个所述位移对位模组位于同一平面。

优选的，每一个所述基准对位模组均包括第一电机、第一丝杆、第一推臂和第一光栅尺，所述第一丝杆一端与所述第一电机的输出轴连接，另一端与所述第一推臂连接，所述第一光栅尺固定于所述第一推臂；每一个所述位移对位模组均包括第二电机、第二丝杆、压力检测对位单元、第二推臂和第二光栅尺，所述第二丝杆一端与所述第二电机的输出轴连接，另一端与所述压力检测对位单元连接，所述第二推臂固定于所述压力检测对位单元的远离所述第二丝杆的一端，所述第二光栅尺固定于所述压力检测对位单元。

优选的，所述压力检测对位单元包括压力传感器和分别固定于所述压力传感器相对两端的缓冲弹簧装置，所述压力传感器通过所述缓冲弹簧装置分别与所述第二丝杆和所述第二推臂连接。

优选的，所述第一电机和所述第二电机皆为步进电机。

本发明还提供了一种工件对位组装方法，该方法包括如下步骤：

提供本发明的机械对位组装模组和待组装的第一工件及第二工件；两个所述基准对位模组为沿X轴方向设置的第一基准对位模组和沿Y轴方向设置的第二基准对位模组，两个所述位移对位模组为沿X轴方向设置的第一位移对位模组和沿Y轴方向设置的第二位移对位模组；

第一工件对位，通过所述第一吸取机构将所述第一工件吸持后并驱动至所述对位机构，使所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组分别运行至固定点A和固定点B，并分别记录该点的位置坐标；

第一工件定位，通过所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组分别沿X轴方向和Y轴方向推动所述第一工件至固定点C和固定点D，使所述第一工件在X轴方向和Y轴方向分别与所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组对齐，并分别记录该点的位置坐标；通过所述第一吸取机构将所述第一工件移开所述对位机构；

第二工件对位，通过所述第二吸取机构将所述第二工件吸持后并驱动至所述对位机构，使所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组分别运行至固定点A1和固定点B1，并分别记录该点的位置坐标；

第二工件定位，通过所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组分别沿X轴方向和Y轴方向推动所述第二工件至固定点C1和固定点D1，使所述第二工件在X轴方向和Y轴方向分别与所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组对齐，并分别记录该点的位置坐标；

工件对位调整，通过公式计算所述第一工件和所述第二工件的四边的坐标差值：A(x,y)-A1(x,y)，B(x,y)-B1(x,y)，C(x,y)-C1(x,y)，D(x,y)-D1(x,y)，并通过所述坐标差值调整所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组的位置，使所述第一工件和所述第二工件形成居中定位；

工件组装，通过所述第一吸取机构驱动所述第一工件向所述第二工件移动并与所述第二工件组装。

优选的，所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组均包括一个第一光栅尺，在第一工件对位步骤和第二工件对位步骤中，所述使所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组分别通过各自的所述第一光栅尺记录所述固定点A、B、A1和B1的位置坐标。

优选的，所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组均包括一个第二光栅尺，在第一工件定位步骤和第二工件定位步骤中，所述使所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组分别通过各自的所述第二光栅尺记录所述固定点C、D、C1和D1的位置坐标。

优选的，所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组均包括一个压力检测对位单元，在所述第一工件定位步骤和所述第二工件定位步骤中，分别通过所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组各自的所述压力检测对位单元检测判断各工件的对齐情况。

优选的，所述对位机构包括高度检测单元，在第一工件对位步骤和第二工件对位步骤中，通过所述高度检测单元检测所述第一工件和所述第二工件是否移动至所述对位机构。

优选的，所述高度检测单元为高度检测光纤。

与现有技术相比，本发明提供的机械对位组装模组的所述对位机构设置为两个，两个所述基准对位模组间隔且正对设置，两个所述位移对位模组间隔且正对设置，所述基准对位模组与所述位移对位模组相互垂直且间隔设置，通过上述结构确定工件的四边的位置点，当两个需要组装的工件均确定四边的位置后，通过四边位置的差值调整两个工件的位置至所需要对位位置，从而实现对位目的，上述结构对工件无特殊要求，通用性强；且所述机械对位组装模组巧妙的通过简单的基准对位模组和位移对位模组等机械结构实现工件的对位，成本低。另外，本发明提供的工件对位组装方法生产效率高。

附图说明

图1为本发明机械对位组装模组的立体结构示意图；

图2为本发明机械对位组装模组的对位机构的立体结构示意图（已装配于安装架）；

图3为图2中的基准对位模组的立体结构示意图；

图4为图2中的位移对位模组的立体结构示意图；

图5为本发明工件对位组装方法的流程框图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本发明提供一种机械对位组装模组100，包括安装架1、吸取并驱动工件上下移动的第一吸取机构2与第二吸取机构3及对工件进行位置校对的对位机构4，所述第一吸取机构2和所述第二吸取机构3分别安装于所述安装架1的相对两侧，所述对位机构4固定安装于所述安装架1。

所述第一吸取机构2包括第一驱动电机21和与所述第一驱动电机连接的第一吸嘴22；所述第二吸取机构3包括第二驱动电机31和与所述第二驱动电机31连接的第二吸嘴32。

请结合参阅图2，所述安装架1包括支架11和支撑于所述支架11的安装板12，所述安装板12设有贯穿其上的对位通孔121，所述第一吸取机构2和所述第二吸取机构3分别设置于所述支架11相对两侧且与所述对位通孔121正对设置。

所述对位机构4包括用于定位工件位置的两个相互间隔垂直设置的基准对位模组41和两个相互间隔垂直设置的位移对位模组42，两个所述基准对位模组41和两个所述位移对位模组42均间隔设置，且两个所述基准对位模组41分别与两个所述位移对位模组42正对设置。两个所述基准对位模组41与两个所述位移对位模组42位于同一平面。所述基准对位模组41和所述位移对位模组42分别固定安装于所述安装板12且环绕所述对位通孔121设置。所述对位机构4还包括固定于所述安装板12的高度检测单元43，本实施方式中所述高度检测单元43为高度检测光纤。所述高度检测单元43用于检测工位对位时的上升或下升的高度，以判断对位时处于合适的对位高度，从而进一步提高了对位组装的精度准度。

具体的，所述基准对位模组41包括沿X轴方向设置的第一基准对位模组41a和沿Y轴方向设置的第二基准对位模组41b，所述位移对位模组42包括沿X轴方向设置的第一位移对位模组42a和沿Y轴方向设置的第二位移对位模组42b，所述第一基准对位模组41a与所述第一位移对位模组42a间隔且正对设置，即所述第一基准对位模组41a与所述第一位移对位模组42a位于同一直线上；所述第二基准对位模组41b与所述第二位移对位模组42b间隔且正对设置，即所述第二基准对位模组41b与所述第二位移对位模组42b位于同一直线上。所述第一基准对位模组41a与所述第二基准对位模组41b相互垂直且间隔设置，二者位于同一平面。

请同时参阅图3-4，每一个所述基准对位模组41均包括第一电机411、第一丝杆412、第一推臂413和第一光栅尺414。所述第一丝杆412一端与所述第一电机411的输出轴连接，另一端与所述第一推臂413连接，所述第一光栅尺414固定于所述第一推臂413。

所述第一电机411和所述第一光栅尺414分别连接于外部控制系统（图未示）。所述第一电机411驱动所述第一丝杆412，从而驱动所述第一推臂413往复运动，所述第一光栅尺414记录所述第一推臂413被驱动到预设位置的坐标并传输到所述外部控制系统。

每一个所述位移对位模组42均包括第二电机421、第二丝杆422、压力检测对位单元423、第二推臂424和第二光栅尺425。所述第二丝杆422一端与所述第二电机421的输出轴连接，另一端与所述压力检测对位单元423连接，所述第二推臂424固定于所述压力检测对位单元423的远离所述第二丝杆422的一端，所述第二光栅尺425固定于所述压力检测对位单元423。

所述第二电机421、所述压力检测对位单元423和所述第二光栅尺425分别与所述外部控制系统连接。所述第二电机421驱动所述第二丝杆422，从而驱动所述第二推臂424往复运动，所述第二光栅尺425记录所述第二推臂424被驱动到预设位置的坐标并传输至所述外部控制系统。所述压力检测对位单元423夹设于所述第二丝杆422和所述第二推臂424之间，用于检测判断所述位移对位模组42是否与对应设置的所述基准对位模组41形成正对，并将数据反馈至外部控制系统。

本实施方式中，具体的，所述压力检测对位单元423包括压力传感器4231和分别固定于所述压力传感器4231相对两端的缓冲弹簧装置4232，所述压力传感器4231通过所述缓冲弹簧装置4232分别与所述第二丝杆422和所述第二推臂424连接。所述压力传感器4231检测判断所述位移对位模组42是否与对应设置的所述基准对位模组41形成正对，所述缓冲弹簧装置4232用于缓冲压力，保护所述压力传感器4231不易被损坏。

本实施方式中，为了更精确的控制所述基准对位模组41和所述位移对位模组42的位移，所述第一电机411和所述第二电机421皆为步进电机，并与所述第一光栅尺414和所述第二光栅尺425形成闭环控制。

当两个工件需要对位组装时，所述第一吸取机构2的所述第一吸嘴22与所述第二吸取机构3的第二吸嘴32分别吸取第一工件M和第二工件N，所述第一工件M通过所述第一吸嘴22吸持，再通过所述第一驱动电机21驱动使所述第一工件M上移至对位位置，两个所述基准对位模组41的第一推臂413伸出至预设点，所述第一光栅尺414记录位置坐标并输入所述外部控制系统保存；再通过两个所述位移对位模组42的第二推臂424伸出至抵接所述第一工件M，并通过所述压力检测对位单元423进行判断调整使得两个所述位移对位模组42分别正对于两个所述基准对位模组41，再通过所述第二光栅尺425记录位置坐标（四个边的位置坐标）并输入所述外部控制系统保存，此时，所述第一工件M由所述第一吸取机构2驱动下移。

同上理，所述第二工件N通过所述第二吸嘴32吸持驱动至所述对位位置，通过所述对位机构4进行对位，并记录所述第二工件N的位置坐标（四个边的位置坐标），输入所述外部控制系统保存。

所述外部控制系统将所述第一工件M的位置坐标和所述第二工件N的位置坐标进行位置差计算，从而通过所述对位机构4调整补偿。经过调整补偿后，所述第一工件M由所述第一吸取机构2驱动上升至所述第二工件N，并通过施加压力完成组装。

请结合参阅图5，本发明还提供了一种工件对位组装方法，该方法包括如下步骤：

步骤S1、提供本发明的机械对位组装模组100和待组装的第一工件M及第二工件N；两个所述基准对位模组41为沿X轴方向设置的第一基准对位模组41a和沿Y轴方向设置的第二基准对位模组41b，两个所述位移对位模组42为沿X轴方向设置的第一位移对位模组42a和沿Y轴方向设置的第二位移对位模组42b。

步骤S2、第一工件对位，通过所述第一吸取机构2将所述第一工件M吸持后并驱动至所述对位机构4，使所述第一基准对位模组41a和所述第二基准对位模组41b分别运行至固定点A和固定点B，并分别记录该点的位置坐标。

本方法中，所述第一基准对位模组41a和所述第二基准对位模组41b均包括一个第一光栅尺414。在本步骤中，所述使所述第一基准对位模组41a和所述第二基准对位模组41b分别通过各自的所述第一光栅尺414记录所述固定点A、B的位置坐标。

更优的，所述对位机构4包括高度检测单元43，本步骤中，通过所述高度检测单元43检测所述第一工件M是否移动至所述对位机构4。本方法中 ，所述高度检测单元43为高度检测光纤。

步骤S3、第一工件定位，通过所述第一位移对位模组42a和所述第二位移对位模组42b分别沿X轴方向和Y轴方向推动所述第一工件M至固定点C和固定点D，使所述第一工件M在X轴方向和Y轴方向分别与所述第一基准对位模组41a和所述第二基准对位模组41b对齐，并分别记录该点的位置坐标。

本方法中，所述第一位移对位模组42a和所述第二位移对位模组42b均包括一个第二光栅尺425和一个压力检测对位单元423。在本步骤中，所述使所述第一位移对位模组42a和所述第二位移对位模组42b分别通过各自的所述第二光栅尺425记录所述固定点C、D的位置坐标；通过所述第一位移对位模组42a和所述第二位移对位模组42b各自的所述压力检测对位单元423检测判断各工件的对齐情况。

通过所述第一吸取机构2将所述第一工件M移开所述对位机构4，从而得到所述第一工件M的四边的位置坐标A(x,y)，B(x,y)，C(x,y)，D(x,y)。

步骤S4、第二工件对位，通过所述第二吸取机构3将所述第二工件N吸持后并驱动至所述对位机构4，使所述第一基准对位模组41a和所述第二基准对位模组41b分别运行至固定点A1和固定点B1，并分别记录该点的位置坐标。

在本步骤中，所述使所述第一基准对位模组41a和所述第二基准对位模组41b分别通过各自的所述第一光栅尺414记录所述固定点A1、B1的位置坐标。

更优的，通过所述高度检测单元43检测所述第二工件N是否移动至所述对位机构4。

步骤S5、第二工件定位，通过所述第一位移对位模组42a和所述第二位移对位模组42b分别沿X轴方向和Y轴方向推动所述第二工件N至固定点C1和固定点D1，使所述第二工件N在X轴方向和Y轴方向分别与所述第一基准对位模组41a和所述第二基准对位模组41b对齐，并分别记录该点的位置坐标；其中，通过所述第一位移对位模组42a和所述第二位移对位模组42b各自的所述压力检测对位单元423检测判断各工件的对齐情况。

本步骤中，所述使所述第一位移对位模组42a和所述第二位移对位模组42b分别通过各自的所述第二光栅尺425记录所述固定点C1、D1的位置坐标。

从而得到所述第二工件N的四边的位置坐标A1(x,y)，B1(x,y)，C1(x,y)，D1(x,y)。

步骤S6、工件对位调整，通过公式计算所述第一工件M和所述第二工件N的四边的坐标差值：A(x,y)-A1(x,y)，B(x,y)-B1(x,y)，C(x,y)-C1(x,y)，D(x,y)-D1(x,y)，并通过所述坐标差值调整所述第一基准对位模组41a和所述第二基准对位模组41b的位置，使所述第一工件M和所述第二工件N形成居中定位；

步骤S7、工件组装，通过所述第一吸取机构2驱动所述第一工件M向所述第二工件N移动并与所述第二工件N组装。

与现有技术相比，本发明提供的机械对位组装模组的所述对位机构设置为两个，两个所述基准对位模组间隔且正对设置，两个所述位移对位模组间隔且正对设置，所述基准对位模组与所述位移对位模组相互垂直且间隔设置，通过上述结构确定工件的四边的位置点，当两个需要组装的工件均确定四边的位置后，通过四边位置的差值调整两个工件的位置至所需要对位位置，从而实现对位目的，上述结构对工件无特殊要求，通用性强；且所述机械对位组装模组巧妙的通过简单的基准对位模组和位移对位模组等机械结构实现工件的对位，成本低。另外，本发明提供的工件对位组装方法生产效率高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械对位组装模组，其特征在于，包括：

第一吸取机构和第二吸取机构，分别用于吸取并驱动工件上下移动；及

对位机构，对所述第一吸取机构和所述第二吸取机构吸取的工件进行位置校对，

所述第一吸取机构和所述第二吸取机构分别安装于所述对位机构的相对两侧；

所述对位机构包括用于定位工件位置的两个相互间隔垂直设置的基准对位模组和两个相互间隔垂直设置的位移对位模组，两个所述基准对位模组和两个所述位移对位模组均间隔设置，且两个所述基准对位模组分别与两个所述位移对位模组正对设置，两个所述基准对位模组与两个所述位移对位模组位于同一平面。

2.根据权利要求1所述的机械对位组装模组，其特征在于，每一个所述基准对位模组均包括第一电机、第一丝杆、第一推臂和第一光栅尺，所述第一丝杆一端与所述第一电机的输出轴连接，另一端与所述第一推臂连接，所述第一光栅尺固定于所述第一推臂；每一个所述位移对位模组均包括第二电机、第二丝杆、压力检测对位单元、第二推臂和第二光栅尺，所述第二丝杆一端与所述第二电机的输出轴连接，另一端与所述压力检测对位单元连接，所述第二推臂固定于所述压力检测对位单元的远离所述第二丝杆的一端，所述第二光栅尺固定于所述压力检测对位单元。

3.根据权利要求2所述的机械对位组装模组，其特征在于，所述压力检测对位单元包括压力传感器和分别固定于所述压力传感器相对两端的缓冲弹簧装置，所述压力传感器通过所述缓冲弹簧装置分别与所述第二丝杆和所述第二推臂连接。

4.根据权利要求2所述的机械对位组装模组，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机皆为步进电机。

5.一种工件对位组装方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

提供如权利要求1所述的机械对位组装模组和待组装的第一工件及第二工件；两个所述基准对位模组为沿X轴方向设置的第一基准对位模组和沿Y轴方向设置的第二基准对位模组，两个所述位移对位模组为沿X轴方向设置的第一位移对位模组和沿Y轴方向设置的第二位移对位模组；

第一工件对位，通过所述第一吸取机构将所述第一工件吸持后并驱动至所述对位机构，使所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组分别运行至固定点A和固定点B，并分别记录该点的位置坐标；

第一工件定位，通过所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组分别沿X轴方向和Y轴方向推动所述第一工件至固定点C和固定点D，使所述第一工件在X轴方向和Y轴方向分别与所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组对齐，并分别记录该点的位置坐标；通过所述第一吸取机构将所述第一工件移开所述对位机构；

第二工件对位，通过所述第二吸取机构将所述第二工件吸持后并驱动至所述对位机构，使所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组分别运行至固定点A1和固定点B1，并分别记录该点的位置坐标；

第二工件定位，通过所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组分别沿X轴方向和Y轴方向推动所述第二工件至固定点C1和固定点D1，使所述第二工件在X轴方向和Y轴方向分别与所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组对齐，并分别记录该点的位置坐标；

工件对位调整，通过公式计算所述第一工件和所述第二工件的四边的坐标差值：A(x,y)-A1(x,y)，B(x,y)-B1(x,y)，C(x,y)-C1(x,y)，D(x,y)-D1(x,y)，并通过所述坐标差值调整所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组的位置，使所述第一工件和所述第二工件形成居中定位；

工件组装，通过所述第一吸取机构驱动所述第一工件向所述第二工件移动并与所述第二工件组装。

6.根据权利要求5所述的工件对位组装方法，其特征在于，所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组均包括一个第一光栅尺，在第一工件对位步骤和第二工件对位步骤中，所述使所述第一基准对位模组和所述第二基准对位模组分别通过各自的所述第一光栅尺记录所述固定点A、B、A1和B1的位置坐标。

7.根据权利要求5所述的工件对位组装方法，其特征在于，所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组均包括一个第二光栅尺，在第一工件定位步骤和第二工件定位步骤中，所述使所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组分别通过各自的所述第二光栅尺记录所述固定点C、D、C1和D1的位置坐标。

8.根据权利要求5所述的工件对位组装方法，其特征在于，所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组均包括一个压力检测对位单元，在所述第一工件定位步骤和所述第二工件定位步骤中，分别通过所述第一位移对位模组和所述第二位移对位模组各自的所述压力检测对位单元检测判断各工件的对齐情况。

9.根据权利要求5所述的工件对位组装方法，其特征在于，所述对位机构包括高度检测单元，在第一工件对位步骤和第二工件对位步骤中，通过所述高度检测单元检测所述第一工件和所述第二工件是否移动至所述对位机构。

10.根据权利要求9所述的工件对位组装方法，其特征在于，所述高度检测单元为高度检测光纤。