CN107378476B - 一种低压空气开关自动装配生产线 - Google Patents

一种低压空气开关自动装配生产线 Download PDF

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Abstract

一种低压空气开关自动装配生产线，包括传送带和沿着传动带依次分布的分拣工位、装配工位、压盖工位和搬运工位，分拣工位包括并联机器人、智能相机、分拣光电传感器和分拣固定装置；装配工位包括两台六自由度垂直关节装配工业机器人、装配光电传感器和装配固定装置；压盖工位包括SCARA机器人、压盖光电传感器和压盖固定装置，搬运工位包括六自由度垂直关节协作搬运机器人和搬运光电传感器。本发明设计合理、结构简单、能够实现低压空气开关自动装配功能，减少人力资源使用、减轻劳动强度、提高生产效率、提升产品合格率和保证产品质量。

Description

一种低压空气开关自动装配生产线
技术领域
本发明涉及低压空气开关装配领域，尤其是一种低压空气开关自动装配生产线。
背景技术
低压空气开关是低压配电网络和电力拖动系统的重要组件，其主要作用为：1.接触和分断电路；2.在电路或电气设备发生短路、严重过载及欠电压等危险情况时进行断电保护。
现有的低压空气开关的装配多采用全人工组装的方式，具有人力资源占用大、劳动强度大、生产效率低和产品质量一致性低等缺点，不符合现代工业精益生产的理念，也难以有效地降低生产成本。
发明内容
为了克服已有低压空气开关装配方式的人力资源占用大、劳动强度大、生产效率低和产品质量一致性低的不足，本发明提供一种设计合理、结构简单、能够实现低压空气开关自动装配功能，减少人力资源使用、减轻劳动强度、提高生产效率、提升产品合格率和保证产品质量的低压空气开关自动装配生产线。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低压空气开关自动装配生产线，包括传送带和沿着传动带依次分布的分拣工位、装配工位、压盖工位和搬运工位，所述的分拣工位包括用于执行零件分拣的并联机器人、用于拍摄托盘图像的智能相机、用以检测零件托盘是否到达分拣工位的分拣光电传感器和用以将零件托盘定位在分拣工位的分拣固定装置；所述的装配工位包括用于分别夹取接线端子和静态触头组金属片并装配完成后放入空气开关指定位置的两台六自由度垂直关节装配工业机器人、用以检测零件托盘是否到达装配工位的装配光电传感器和用以将零件托盘定位在装配工位的装配固定装置；所述的压盖工位包括用于吸取灭弧栅、空气开关顶盖在空气开关指定位置并挤压使得顶盖与底座装配完成的SCARA机器人、用以检测零件托盘是否到达压盖工位的压盖光电传感器和用以将零件托盘定位在压盖工位的压盖固定装置，所述的搬运工位包括用于将装配完成的零件托盘从传送带上搬运至成品区的六自由度垂直关节协作搬运机器人和用以检测零件托盘是否到达搬运工位的搬运光电传感器。
进一步，所述的分拣工位中，所述并联机器人的运动控制由智能相机的视觉算法和机器人控制柜共同完成，所述并联机器人末端执行器为真空发生器，通过视觉伺服控制，所述并联机器人能够吸取任意摆放在托盘上的空气开关零件至托盘上的指定位置；
所述分拣固定装置包括两对气动顶针和一对气动挡板，所述气动挡板用于控制零件托盘所在的工位，气动顶针用于托盘在工位中的定位，保证托盘固定在分拣工位的指定位置上；所述分拣光电传感器用以控制气动顶针气缸伸出的时机，当零件托盘到达分拣工位工作位置时，分拣光电传感器接收到工件就位信号，PLC发出指令给换向阀控制气动顶针气缸伸出。
再进一步，所述的装配工位中，其中一台六自由度垂直关节装配工业机器人的气动夹手夹取接线端子，另一台六自由度垂直关节工业装配机器人的气动夹手夹取静态触头组金属片，两台六自由度垂直关节装配工业机器人配合完成两零件的配合，并将配合体放置在空气开关的指定位置；两台六自由度垂直关节装配工业机器人的运动程序由示教生成，存于机器人运动控制柜中；
所述装配固定装置包括两对气动顶针和一对气动挡板，所述气动挡板用于控制零件托盘所在的工位，气动顶针用于托盘在工位中的定位，保证托盘固定在装配工位的指定位置上；所述装配光电传感器用以控制气动顶针气缸伸出的时机，当零件托盘到达装配工位工作位置时，装配光电传感器接收到工件就位信号，PLC发出指令给换向阀控制气动顶针气缸伸出。
更进一步，所述的压盖工位中，所述SCARA机器人末端吸取灭弧栅，并将灭弧栅放置在空气开关的指定位置，以及吸取空气开关顶盖并放置在空气开关的底座上，所述SCARA机器人末端挤压顶盖用以保证空气开关顶盖与底座紧密配合，所述SCARA机器人的运动程序由示教生成，存于机器人运动控制柜中；
所述压盖固定装置包括两对气动顶针和一对气动挡板，所述气动挡板用于控制零件托盘所在的压盖工位，气动顶针用于托盘在压盖工位中的定位，保证托盘固定在压盖工位的指定位置上；所述压盖光电传感器用以控制气动顶针气缸伸出的时机，当零件托盘到达压盖工位工作位置时，压盖光电传感器接收到工件就位信号，PLC发出指令给换向阀控制气动顶针气缸伸出。
所述的搬运工位中，所述搬运光电传感器用以控制气动顶针气缸伸出的时机，当零件托盘到达搬运工位工作位置时，搬运光电传感器接收到工件就位信号，PLC发出指令给换向阀控制气动顶针气缸伸出；当搬运光电传感器接收到工件到达信号时，PLC给六自由度垂直关节协作搬运机器人启动信号将装有低压空气开关成品的的托盘生产线上搬运至成品区；六自由度垂直关节协作搬运机器人的运动程序由示教生成，存于机器人运动控制柜中。
本发明的有益效果主要表现在：设计合理、结构简单、能够实现低压空气开关自动装配功能，减少人力资源使用、减轻劳动强度、提高生产效率、提升产品合格率和保证产品质量的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，1是垂直多关节六自由度协作搬运机器人，2是SCARA机器人，3是垂直多关节六自由度装配工业机器人，4是零件托盘，5是并联机器人，6是传送带，7是气动顶针(sc标准气缸)，8是气动挡板(双轴气缸)，9是搬运光电传感器。
图2是本发明的俯视图。
图3是零件托盘的俯视图，其中，11是零件灭弧栅，12是灭弧栅定位槽，13是接线端子，14是接线端子定位槽，15是托盘定位孔，16是静态触头组金属片，17是静态触头组定位槽，18是低压空气开关底部，19是低压空气开关顶盖。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图3，一种低压空气开关自动装配生产线，包括分拣工位、装配工位、压盖工位和搬运工位，所述的分拣工位包括并联机器人、智能相机、分拣光电传感器和分拣固定装置，所述的装配工位包括两台六自由度垂直关节装配工业机器人、装配光电传感器和装配固定装置，所述的压盖工位包括SCARA机器人、压盖光电传感器和压盖固定装置，所述的搬运工位包括一台六自由度垂直关节协作搬运机器人和搬运光电传感器。
所述的分拣工位包括并联机器人和智能相机组成的视觉伺服控制系统、分拣光电传感器和分拣固定装置。并联机器人的运动控制由智能相机的视觉算法和机器人控制柜共同完成。机器人末端执行器为真空发生器，通过视觉伺服控制，机器人能够吸取任意摆放在托盘上的空气开关零件至托盘上的指定位置。分拣固定装置包括两对气动顶针(sc标准气缸)和一对气动挡板(双轴气缸)。气动挡板用于控制零件托盘所在的工位，气动顶针用于托盘在工位中的定位，保证托盘固定在分拣工位的指定位置上。分拣光电传感器用以控制气动顶针气缸伸出的时机，当零件托盘到达分拣工位工作位置时，分拣光电传感器接受到工件就为信号，PLC发出指令给换向阀控制气动顶针气缸伸出。
所述的装配工位包括两台垂直关节六自由度装配工业机器人、装配光电传感器和装配固定装置。装配工位的具体工作为：一台垂直关节六自由度装配工业机器人的气动夹手夹取接线端子，另一台垂直关节六自由度装配工业机器人的气动夹手夹取静态触头组金属片，双机配合完成两零件的配合。将配合体放置在空气开关的指定位置。两台垂直关节六自由度装配工业机器人的运动程序由示教生成，存于机器人运动控制柜中。装配光电传感器、装配固定装置的组成、作用和控制方法与分拣工位相同。
所述的压盖工位包括SCARA机器人、压盖光电传感器和压盖固定装置。压盖工位的具体工作为：1.SCARA机器人末端吸取灭弧栅，并将灭弧栅放置在空气开关的指定位置。2.吸取空气开关顶盖并放置在空气开关的底座上。3.挤压顶盖，保证空气开关顶盖与底座紧密配合。SCARA机器人的运动程序由示教生成，存于机器人运动控制柜中。压盖光电传感器、压盖固定装置的组成、作用和控制方法与分拣工位相同。
所述的搬运工位包括六自由度垂直关节协作搬运机器人和搬运光电传感器，其主要作用是当搬运光电传感器接收到工件到达信号时，PLC给机器人启动信号将装有低压空气开关成品的的托盘生产线上搬运至AGV。六自由度垂直关节协作搬运机器人的运动程序由示教生成，存于机器人运动控制柜中。该工序为最终工序，故没有设置固定装置，仅在传送带的终端设置了挡板。
装配低压空气开关前，首先将低压空气开关顶盖和低压空气开关底部放置于图3上的指定位置，并将零件灭弧栅、静态触头组金属片和接线端子任意放置于零件托盘上。将零件托盘放置于传送带始端，开始低压空气开关装配作业。零件托盘到达图1中并联机器人5位置，即进入分拣工位。分拣工位包括并联机器人和智能相机组成的视觉伺服控制系统和固定装置。工位上的气动挡板气缸伸出，使托盘停留在分拣工位上，光电传感器接收到托盘就为信号，PLC控制气动顶针伸出穿过图3中托盘定位孔15，完成托盘的定位。机器人末端执行器为真空发生器，通过视觉伺服控制，机器人能够吸取任意摆放在托盘上的空气开关零件至托盘上的指定位置，即将图3中灭弧栅11放置于图3中灭弧栅定位槽12中；图3中接线端子13放置于图3中接线端子定位槽14中；图3中静态触头组金属片16放置于图3中静态触头组金属片定位槽17中。完成所有分拣工作后，PLC控制工位气动顶针、挡板回缩，托盘随传送带向后传送。零件托盘到达图1中垂直多关节六自由度装配工业机器人3位置，即进入装配工位。工位上的气动挡板气缸伸出，使托盘停留在分拣工位上，装配光电传感器接收到信号，气动顶针伸出穿过托盘定位孔，完成托盘的定位。一台垂直多关节六自由度装配工业机器人的气动夹手夹取接线端子，另一台垂直多关节六自由度装配工业机器人的气动夹手夹取静态触头组金属片，完成两零件的配合，并将配合体放置在空气开关底部的指定位置。装配工作完成后，工位气动顶针、挡板回收，托盘随传送带向后传送。零件托盘到达图1中SCARA机器人2位置，即进入压盖工位。工位上的气动挡板气缸伸出，使托盘停留在分拣工位上，压盖光电传感器接收到信号，气动顶针伸出穿过托盘定位孔，完成托盘的定位。SCARA机器人末端吸取灭弧栅，并将灭弧栅放置在空气开关的指定位置，再将空气开关吸取顶盖并放置在空气开关的底座上，最后挤压顶盖，保证空气开关顶盖与底座紧密配合。压盖工作完成后，工位气动顶针、挡板回收，托盘随传送带向后传送。零件托盘到达图1中协作搬运机器人1位置，即进入搬运工位，搬运光电传感器接收到信号，机器人吸取低压空气开关成品的托盘，并将托盘从生产线上搬运至成品区(AGV)，装配工作全部结束。上述过程中气源由一台空气压缩机提供。

Claims (3)

1.一种低压空气开关自动装配生产线，其特征在于：所述生产线包括传送带和沿着传动带依次分布的分拣工位、装配工位、压盖工位和搬运工位，所述的分拣工位包括用于执行零件分拣的并联机器人、用于拍摄托盘图像的智能相机、用以检测零件托盘是否到达分拣工位的分拣光电传感器和用以将零件托盘定位在分拣工位的分拣固定装置；所述的装配工位包括用于分别夹取接线端子和静态触头组金属片并装配完成后放入空气开关指定位置的两台六自由度垂直关节装配工业机器人、用以检测零件托盘是否到达装配工位的装配光电传感器和用以将零件托盘定位在装配工位的装配固定装置；所述的压盖工位包括用于吸取灭弧栅、空气开关顶盖在空气开关指定位置并挤压使得顶盖与底座装配完成的SCARA机器人、用以检测零件托盘是否到达压盖工位的压盖光电传感器和用以将零件托盘定位在压盖工位的压盖固定装置，所述的搬运工位包括用于将装配完成的零件托盘从传送带上搬运至成品区的六自由度垂直关节协作搬运机器人和用以检测零件托盘是否到达搬运工位的搬运光电传感器；
所述的装配工位中，其中一台六自由度垂直关节装配工业机器人的气动夹手夹取接线端子，另一台六自由度垂直关节工业装配机器人的气动夹手夹取静态触头组金属片，两台六自由度垂直关节装配工业机器人配合完成两零件的配合，并将配合体放置在空气开关的指定位置；两台六自由度垂直关节装配工业机器人的运动程序由示教生成，存于机器人运动控制柜中；
所述装配固定装置包括两对气动顶针和一对气动挡板，所述气动挡板用于控制零件托盘所在的工位，气动顶针用于托盘在工位中的定位，保证托盘固定在装配工位的指定位置上；所述装配光电传感器用以控制气动顶针气缸伸出的时机，当零件托盘到达装配工位工作位置时，装配光电传感器接收到工件就位信号，PLC发出指令给换向阀控制气动顶针气缸伸出；
所述的压盖工位中，所述SCARA机器人末端吸取灭弧栅，并将灭弧栅放置在空气开关的指定位置，以及吸取空气开关顶盖并放置在空气开关的底座上，所述SCARA机器人末端挤压顶盖用以保证空气开关顶盖与底座紧密配合，所述SCARA机器人的运动程序由示教生成，存于机器人运动控制柜中；
所述压盖固定装置包括两对气动顶针和一对气动挡板，所述气动挡板用于控制零件托盘所在的压盖工位，气动顶针用于托盘在压盖工位中的定位，保证托盘固定在压盖工位的指定位置上；所述压盖光电传感器用以控制气动顶针气缸伸出的时机，当零件托盘到达压盖工位工作位置时，压盖光电传感器接收到工件就位信号，PLC发出指令给换向阀控制气动顶针气缸伸出。
2.如权利要求1所述的一种低压空气开关自动装配生产线，其特征在于：所述的分拣工位中，所述并联机器人的运动控制由智能相机的视觉算法和机器人控制柜共同完成，所述并联机器人末端执行器为真空发生器，通过视觉伺服控制，所述并联机器人能够吸取任意摆放在托盘上的空气开关零件至托盘上的指定位置；
所述分拣固定装置包括两对气动顶针和一对气动挡板，所述气动挡板用于控制零件托盘所在的工位，气动顶针用于托盘在工位中的定位，保证托盘固定在分拣工位的指定位置上；所述分拣光电传感器用以控制气动顶针气缸伸出的时机，当零件托盘到达分拣工位工作位置时，分拣光电传感器接收到工件就位信号，PLC发出指令给换向阀控制气动顶针气缸伸出。
3.如权利要求1或2所述的一种低压空气开关自动装配生产线，其特征在于：所述的搬运工位中，所述搬运光电传感器用以控制气动顶针气缸伸出的时机，当零件托盘到达搬运工位工作位置时，搬运光电传感器接收到工件就位信号，PLC发出指令给换向阀控制气动顶针气缸伸出；当搬运光电传感器接收到工件到达信号时，PLC给六自由度垂直关节协作搬运机器人启动信号将装有低压空气开关成品的的托盘生产线上搬运至成品区；六自由度垂直关节协作搬运机器人的运动程序由示教生成，存于机器人运动控制柜中。
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