CN106808204B - 燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，包括类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配装置；该装置包括：机械臂；用于检测类弹簧线圈位置的机器视觉机构；用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件的模板进行定位于装配工位的定位机构；用于对类弹簧线圈进行夹取以及将类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件进行校正装配的自定位组合类弹簧线圈抓手；用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件的模板进行传输的传输线；以及控制器。该生产线可提高类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件装配的准确率和精确度，便于后续的焊接工序，从而有利于整个燃气电磁阀的规模化生产。

Description

燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线

技术领域

本发明涉及装配生产线技术领域，更具体地说，涉及一种燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线。

背景技术

燃气电磁阀，又名燃气紧急切断阀，其适用于城市煤气、液化石油气和天然气等多种煤气为加热燃烧介质管路做二位式通断切换，进行温度自动控制的执行机构。燃气电磁阀广泛应用于纺织业、印刷业的煤气热定型和玻璃、灯泡业的窑炉加热及其它行业的煤气加热自控系统。

在燃气电磁阀的装配过程中，类弹簧线圈的装配是这样的：在电磁阀的阀芯和静铁芯通过铆接后需要将类弹簧线圈安装于在静铁芯上，再进行配件的焊接工序。由于类弹簧线圈是是燃气电磁阀的基本部件，因此类弹簧线圈的安装是一个十分重要的装配过程。燃气电磁阀在工业和家用的需求量都很大，传统燃气电磁阀的装配生产需要大量的人工协作才能完成，而类弹簧线圈的装配也需要采用人工操作。这样由于电磁阀的阀芯、静铁芯和类弹簧线圈的体积小以及类弹簧线圈具有弹性难以控制，采用人工装配的方式不仅劳动强度大和工作效率低下，而且装配的准确率低，导致产品的返修率高，质量的稳定性难以掌控，从而大大影响整个燃气电磁阀的规模化生产。

另外，现有技术中还缺乏适用于燃气电磁阀的智能机器人装配线，特别是缺乏针对类弹簧线圈装配的装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，该生产线可实现电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位、类弹簧线圈的抓取和类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件装配的功能，以提高类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件装配的准确率和精确度，便于后续的焊接工序，从而有利于整个燃气电磁阀的规模化生产。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：包括类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配装置；所述类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配装置包括：

机械臂；

用于检测类弹簧线圈位置的机器视觉机构；所述机器视觉机构设置在机械臂上；

用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件的模板进行定位于装配工位的定位机构；

用于对类弹簧线圈进行夹取以及将类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件进行校正装配的自定位组合类弹簧线圈抓手；所述自定位组合类弹簧线圈抓手设置在机械臂上；

用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件的模板进行传输的传输线；所述传输线位于装配工位的前方；

以及分别与机械臂、传输线、机器视觉机构、自定位组合类弹簧线圈抓手和定位机构信号连接的控制器；

所述机器视觉机构通过控制器与自定位组合类弹簧线圈抓手信号连接，实现将检测到类弹簧线圈的位置通过控制器反馈给自定位组合类弹簧线圈抓手；所述机械臂位于装配工位的后方。

在上述方案中，本发明的定位机构将装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件的模板定位于装配工位上，而机械臂上的机器视觉机构检测到类弹簧线圈的摆放位置后，通过控制器将位置信息反馈给自定位组合类弹簧线圈抓手，此时自定位组合类弹簧线圈抓手对类弹簧线圈进行夹取，并通过机械臂将类弹簧线圈移动于电磁阀阀座和静铁芯组合件上方，然后，自定位组合类弹簧线圈抓手将类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件在模板上进行校正装配；装配完后可通过传输线对模板进行传输至下一焊接工位。因此，该发明的生产线可实现电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位、类弹簧线圈的抓取和类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件装配的功能，以提高类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件装配的准确率和精确度，便于后续的焊接工序，从而有利于整个燃气电磁阀的规模化生产。本发明的生产线不仅解决人工装配的方式导致劳动强度大和工作效率低下的问题，而且提高装配的准确率和精确度从而降低产品的返修率，包装后续焊接工序的产品质量，同时可实现规模化生产。

更具体地说，所述自定位组合类弹簧线圈抓手包括安装板、用于抓取类弹簧线圈本体的抓取组件、用于校正类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件之间相对位置的导向组件和用于将类弹簧线圈装配于电磁阀阀座和静铁芯组合件内部的压紧组件；所述压紧组件、抓取组件和导向组件依次排列安装于安装板上；所述压紧组件安装有压紧模块，所述抓取组件设置有可开合运动的两块夹板，两块夹板夹紧类弹簧线圈本体时在夹紧工位的上方设置有容纳空间，压紧模块伸入两块夹板的容纳空间内，实现对类弹簧线圈的本体和横向头部进行下压至电磁阀阀座和静铁芯组合件内部；所述压紧组件、抓取组件和导向组件均与控制器信号连接。

所述抓取组件包括安装于安装板上的抓取气缸和可开合运动的两块夹板；所述抓取气缸与控制器信号连接，并与两块夹板连接，实现抓取气缸驱动两块夹板开合运动以抓取类弹簧线圈本体。

两块所述夹板均包括相互连接的夹持部和安装部；所述夹持部上设置有用于夹持类弹簧线圈时，供类弹簧线圈的横向头部伸入的避空位；所述安装部与夹持部之间设置有阶梯结构；两个夹板的安装部之间为便于压紧模块伸入的容纳空间。

所述导向组件包括安装于安装板上的驱动气缸、两侧均设置有转轴一的安装块和用于通过夹持类弹簧线圈的竖直尾部以校正类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件之间相对位置的两块夹手；两块所述夹手与转轴一连接，驱动气缸与控制器信号连接，并与安装块连接，实现驱动气缸驱动两块夹手绕转轴一90°向下旋转运动以夹持类弹簧线圈的竖直尾部，或两块夹手绕转轴一90°向上旋转运动进行复位。

所述压紧组件包括安装于安装板上的压紧气缸和压紧模块；所述压紧模块的前端设置用于对类弹簧线圈的本体进行下压的压芯件和用于对类弹簧线圈的横向头部进行下压的支柱；所述支柱与压紧模块前端底部连接，压芯件穿设在支柱上；所述压紧气缸与控制器信号连接，并与压紧模块连接，实现压紧气缸驱动压紧模块的压芯件和支柱分别对类弹簧线圈的本体和横向头部下压至电磁阀阀座和静铁芯组合件内部。

本发明首先通过抓取组件对类弹簧线圈的本体进行抓取，然后通过机械臂将类弹簧线圈移动于电磁阀阀座和静铁芯组合件上方，再通过导向组件夹持类弹簧线圈的竖直尾部以校正类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件之间相对位置，最后压紧组件的压芯件和支柱分别对类弹簧线圈的本体和横向头部下压至电磁阀阀座和静铁芯组合件内部，实现类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件装配的准确率和精确度，保证产品的装配质量。

所述定位机构由两个轴向对称的定位模块连接组成；两个定位机构中相邻的定位模块之间作为装配工位。

每个所述定位模块包括机座、定位气缸、用于固定定位气缸的安装座和用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件的模板进行定位的定位块；所述安装座设置在机座上，定位气缸固定于安装座上；所述定位块通过转轴二安装在安装座上并与定位气缸连接；所述定位气缸与控制器连接，实现驱动定位块绕转轴二向外旋转运动以与相邻定位模块的定位块将模板定位于装配工位上，或驱动定位块绕转轴二向内旋转运动进行复位。

所述安装座呈“L”字形，并开设有“L”字形的凹槽；所述定位气缸倾斜固定于安装座的“L”字形凹槽内；所述定位块向内旋转运动至“L”字形凹槽内实现复位。定位块向内旋转运动至“L”字形凹槽内可实现在装配工位的模板便于进入传输线，进行下一工位的加工。

本发明还包括用于防止定位块向外旋转过度的挡块；所述挡块位于在定位气缸与定位块连接处的上方，并与安装座连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：本发明燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线可实现电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位、类弹簧线圈的抓取和类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件装配的功能，以提高类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件装配的准确率和精确度，便于后续的焊接工序，从而有利于整个燃气电磁阀的规模化生产。

附图说明

图1是本发明燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线的示意框图；

图2是本发明生产线中定位机构对模板进行定位的示意图；

图3是本发明生产线中自定位组合类弹簧线圈抓手的示意图；

图4是本发明生产线中自定位组合类弹簧线圈抓手的侧面示意图；

图5是本发明自定位组合类弹簧线圈抓手中抓取组件示意图；

图6是本发明自定位组合类弹簧线圈抓手中抓取组件侧面示意图；

图7是本发明自定位组合类弹簧线圈抓手中压紧组件示意图；

图8是本发明自定位组合类弹簧线圈抓手中导向组件示意图；

其中，1为机械臂、2为类弹簧线圈、2.1为本体、2.2为横向头部、2.3为竖直尾部、3为电磁阀阀座和静铁芯组合件、4为模板、5为定位机构、5.1为机座、5.2为定位气缸、5.3为安装座、5.4为定位块、5.5为转轴二、5.6为凹槽、5.7为挡块、6为传输线、7为安装板、8为抓取组件、8.1为夹板、8.2为容纳空间、8.3为抓取气缸、8.4为避空位、9为导向组件、9.1为驱动气缸、9.2为转轴一、9.3为安装块、9.4为夹手、10为压紧组件、10.1为压紧模块、10.2为压紧气缸、10.3为压芯件、10.4为支柱。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例

如图1至图8所示，本发明燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线是包括类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配装置的，该类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配装置包括：

机械臂1；

用于检测类弹簧线圈2位置的机器视觉机构，该机器视觉机构设置在机械臂1上；

用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件3的模板4进行定位于装配工位的定位机构5；

用于对类弹簧线圈2进行夹取以及将类弹簧线圈2与电磁阀阀座和静铁芯组合件3进行校正装配的自定位组合类弹簧线圈抓手，该自定位组合类弹簧线圈抓手设置在机械臂1上；

用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件3的模板4进行传输的传输线6；所述传输线位于装配工位的前方；

以及分别与机械臂1、传输线6、机器视觉机构、自定位组合类弹簧线圈抓手和定位机构5信号连接的控制器；

其中，机器视觉机构通过控制器与自定位组合类弹簧线圈抓手信号连接，实现将检测到类弹簧线圈2的位置通过控制器反馈给自定位组合类弹簧线圈抓手；所述机械臂1位于装配工位的后方。本实施例的机器视觉机构和传输线可采用现有技术的产品，机器视觉机构包括用于获取类弹簧线圈2的摄像头和光源，摄像头与控制器信号连接，摄像头和光源均安装在机械臂1上。机器视觉机构的设计能实现类弹簧线圈2位置的检测，可判断类弹簧线圈2的位置，便于自定位组合类弹簧线圈抓手的配合操作，不仅减少人工作业强度，而且进一步提高自定位组合类弹簧线圈抓手的夹取精度。

本发明的自定位组合类弹簧线圈抓手包括安装板7、用于抓取类弹簧线圈2本体2.1的抓取组件8、用于校正类弹簧线圈2与电磁阀阀座和静铁芯组合件3之间相对位置的导向组件9和用于将类弹簧线圈2装配于电磁阀阀座和静铁芯组合件3内部的压紧组件10，其中，压紧组件10、抓取组件8和导向组件9依次排列安装于安装板7上。压紧组件10安装有压紧模块10.1，抓取组件8设置有可开合运动的两块夹板8.1，两块夹板8.1夹紧类弹簧线圈本体2.1时在夹紧工位的上方设置有容纳空间8.2，压紧模块10.1伸入两块夹板8.1的容纳空间8.2内，实现对类弹簧线圈的本体2.1和横向头部2.2进行下压至电磁阀阀座和静铁芯组合件3内部。压紧组件10、抓取组件8和导向组件9均与控制器信号连接。

本发明的抓取组件8包括安装于安装板7上的抓取气缸8.3和可开合运动的两块夹板8.1，该抓取气缸8.3与控制器信号连接，并与两块夹板8.1连接，实现抓取气缸8.3驱动两块夹板8.1开合运动以抓取类弹簧线圈本体2.1。而两块夹板8.1均包括相互连接的夹持部和安装部，夹持部上设置有用于夹持类弹簧线圈2时，供类弹簧线圈2的横向头部2.2伸入的避空位8.4。而安装部与夹持部之间设置有阶梯结构，两个夹板8.1的安装部之间为便于压紧模块10.1伸入的容纳空间8.2。

本发明的导向组件9包括安装于安装板7上的驱动气缸9.1、两侧均设置有转轴一9.2的安装块9.3和用于通过夹持类弹簧线圈2的竖直尾部2.3以校正类弹簧线圈2与电磁阀阀座和静铁芯组合件3之间相对位置的两块夹手9.4，其中，两块夹手9.4与转轴一9.2连接，驱动气缸9.1与控制器信号连接，并与安装块9.3连接，实现驱动气缸9.1驱动两块夹手9.4绕转轴一9.2 90°向下旋转运动以夹持类弹簧线圈2的竖直尾部2.3，或两块夹手9.4绕转轴一9.2 90°向上旋转运动进行复位。

而压紧组件10包括安装于安装板7上的压紧气缸10.2和压紧模块10.1，压紧模块10.1的前端设置用于对类弹簧线圈2的本体2.1进行下压的压芯件10.3和用于对类弹簧线圈2的横向头部2.2进行下压的支柱10.4，其中，支柱10.4与压紧模块10.1前端底部连接，压芯件10.3穿设在支柱10.4上，压紧气缸10.2与控制器信号连接，并与压紧模块10.1连接，实现压紧气缸10.2驱动压紧模块10.1的压芯件10.3和支柱10.4分别对类弹簧线圈2的本体2.1和横向头部2.2下压至电磁阀阀座和静铁芯组合件3内部。

本发明的定位机构5由两个轴向对称的定位模块连接组成，两个定位机构中相邻的定位模块之间作为装配工位。每个定位模块包括机座5.1、定位气缸5.2、用于固定定位气缸5.2的安装座5.3和用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件3的模板4进行定位的定位块5.4，其中，安装座5.3设置在机座5.1上，定位气缸5.2固定于安装座5.3上，定位块5.4通过转轴二5.5安装在安装座5.3上并与定位气缸5.2连接，定位气缸5.2与控制器连接，实现驱动定位块5.4绕转轴二5.5向外旋转运动以与相邻定位模块的定位块5.4将模板4定位于装配工位上，或驱动定位块5.4绕转轴二5.5向内旋转运动进行复位。

本发明的安装座5.3呈“L”字形，并开设有“L”字形的凹槽5.6，定位气缸5.2倾斜固定于安装座5.3的“L”字形凹槽5.6内，而且，定位块5.4向内旋转运动至“L”字形凹槽5.6内实现复位。本发明还包括用于防止定位块5.4向外旋转过度的挡块5.7，该挡块5.7位于在定位气缸5.2与定位块5.4连接处的上方，并与安装座5.3连接。

本发明的类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配装置是这样工作的：首先定位机构5将装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件3的模板4定位于装配工位上，而机械臂1上的机器视觉机构检测到类弹簧线圈2的摆放位置后，通过控制器将位置信息反馈给自定位组合类弹簧线圈抓手。此时通过抓取组件8对类弹簧线圈2的本体2.1进行抓取，然后通过机械臂1将类弹簧线圈2移动于电磁阀阀座和静铁芯组合件3上方，再通过导向组件9夹持类弹簧线圈2的竖直尾部2.3以校正类弹簧线圈2与电磁阀阀座和静铁芯组合件3之间相对位置，最后压紧组件10的压芯件10.3和支柱10.4分别对类弹簧线圈2的本体2.1和横向头部2.2下压至电磁阀阀座和静铁芯组合件3内部，实现类弹簧线圈3与电磁阀阀座和静铁芯组合件3装配的准确率和精确度，保证产品的装配质量。

本发明燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线由多个装置组成，类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配装置是实现电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位、类弹簧线圈的抓取和类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件装配的功能。该生产线还包括电磁阀阀轴的上料工序、电磁阀动铁芯上料工序、阀轴与动铁芯铆接工序、阀座与弹簧座的上料和装配工序、以及类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配工序之后的焊接工序等等，这些工序均可采用人工操作或现有的装置完成。本发明的类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配装置主要是完成类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配工序的。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：包括类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配装置；所述类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件的定位装配装置包括：

机械臂；

用于检测类弹簧线圈位置的机器视觉机构；所述机器视觉机构设置在机械臂上；

用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件的模板进行定位于装配工位的定位机构；

用于对类弹簧线圈进行夹取以及将类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件进行校正装配的自定位组合类弹簧线圈抓手；所述自定位组合类弹簧线圈抓手设置在机械臂上；

用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件的模板进行传输的传输线；所述传输线位于装配工位的前方；

以及分别与机械臂、传输线、机器视觉机构、自定位组合类弹簧线圈抓手和定位机构信号连接的控制器；

所述机器视觉机构通过控制器与自定位组合类弹簧线圈抓手信号连接，实现将检测到类弹簧线圈的位置通过控制器反馈给自定位组合类弹簧线圈抓手；所述机械臂位于装配工位的后方。

2.根据权利要求1所述的燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：所述自定位组合类弹簧线圈抓手包括安装板、用于抓取类弹簧线圈本体的抓取组件、用于校正类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件之间相对位置的导向组件和用于将类弹簧线圈装配于电磁阀阀座和静铁芯组合件内部的压紧组件；所述压紧组件、抓取组件和导向组件依次排列安装于安装板上；所述压紧组件安装有压紧模块，所述抓取组件设置有可开合运动的两块夹板，两块夹板夹紧类弹簧线圈本体时在夹紧工位的上方设置有容纳空间，压紧模块伸入两块夹板的容纳空间内，实现对类弹簧线圈的本体和横向头部进行下压至电磁阀阀座和静铁芯组合件内部；所述压紧组件、抓取组件和导向组件均与控制器信号连接。

3.根据权利要求2所述的燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：所述抓取组件包括安装于安装板上的抓取气缸和可开合运动的两块夹板；所述抓取气缸与控制器信号连接，并与两块夹板连接，实现抓取气缸驱动两块夹板开合运动以抓取类弹簧线圈本体。

4.根据权利要求3所述的燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：两块所述夹板均包括相互连接的夹持部和安装部；所述夹持部上设置有用于夹持类弹簧线圈时，供类弹簧线圈的横向头部伸入的避空位；所述安装部与夹持部之间设置有阶梯结构；两个夹板的安装部之间为便于压紧模块伸入的容纳空间。

5.根据权利要求2所述的燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：所述导向组件包括安装于安装板上的驱动气缸、两侧均设置有转轴一的安装块和用于通过夹持类弹簧线圈的竖直尾部以校正类弹簧线圈与电磁阀阀座和静铁芯组合件之间相对位置的两块夹手；两块所述夹手与转轴一连接，驱动气缸与控制器信号连接，并与安装块连接，实现驱动气缸驱动两块夹手绕转轴一90°向下旋转运动以夹持类弹簧线圈的竖直尾部，或两块夹手绕转轴一90°向上旋转运动进行复位。

6.根据权利要求2所述的燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：所述压紧组件包括安装于安装板上的压紧气缸和压紧模块；所述压紧模块的前端设置用于对类弹簧线圈的本体进行下压的压芯件和用于对类弹簧线圈的横向头部进行下压的支柱；所述支柱与压紧模块前端底部连接，压芯件穿设在支柱上；所述压紧气缸与控制器信号连接，并与压紧模块连接，实现压紧气缸驱动压紧模块的压芯件和支柱分别对类弹簧线圈的本体和横向头部下压至电磁阀阀座和静铁芯组合件内部。

7.根据权利要求1所述的燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：所述定位机构由两个轴向对称的定位模块连接组成；两个定位机构中相邻的定位模块之间作为装配工位。

8.根据权利要求7所述的燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：每个所述定位模块包括机座、定位气缸、用于固定定位气缸的安装座和用于对装配有电磁阀阀座和静铁芯组合件的模板进行定位的定位块；所述安装座设置在机座上，定位气缸固定于安装座上；所述定位块通过转轴二安装在安装座上并与定位气缸连接；所述定位气缸与控制器连接，实现驱动定位块绕转轴二向外旋转运动以与相邻定位模块的定位块将模板定位于装配工位上，或驱动定位块绕转轴二向内旋转运动进行复位。

9.根据权利要求8所述的燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：所述安装座呈“L”字形，并开设有“L”字形的凹槽；所述定位气缸倾斜固定于安装座的“L”字形凹槽内；所述定位块向内旋转运动至“L”字形凹槽内实现复位。

10.根据权利要求8所述的燃气电磁阀的智能机器人柔性装配生产线，其特征在于：还包括用于防止定位块向外旋转过度的挡块；所述挡块位于在定位气缸与定位块连接处的上方，并与安装座连接。