CN107414894B - 一种工位转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种工位转换装置，所述工位转换装置包括：制孔装置、压钉装置、转盘装置；制孔装置，用于对准飞机壁板进行制孔；压钉装置内放置有待压件，用于将待压件压进飞机壁板的连接孔内并形成干涉配合；制孔装置、压钉装置分别设置在转盘装置上，转盘装置旋转带动制孔装置和压钉装置转动，使制孔装置或压钉装置对准飞机壁板待制孔位。本发明将制孔装置与压钉装置同时设置在转盘装置同一水平面上，因此构成“单层‑双轴”结构模式，在保证长、宽不变的情况下，实现工位转换装置厚度的降低。

Description

一种工位转换装置

技术领域

本发明涉及数字化装配制造与自动化领域，特别是涉及一种工位转换装置。

背景技术

在现阶段国内飞机壁板机器人自动化装配过程中，末端执行器以关节机器人为载体，通过PLC和机器人控制系统配合，完成制孔、压钉等装配工序，实现飞机壁板的预装配。为保证制孔/压钉效率及预装配质量，要求多功能多工位末端执行器必须实现精确、高效的工位转换，即准确、高效、稳定完成制孔主轴与压钉主轴在装配过程中与压力脚中心的顺次重合。

目前，机器人自动化装配多功能末端执行器工位转换功能的实现主要采用水平移动的方式，即两个工位的功能模块在同一级导轨上滑动，实现水平工位转换。水平工位转换方式现仅局限于以关节机器人为代表的飞机壁板自动化装配中，由于水平工位转换方式在纵向尺寸及横向方向的限制，导致多工位末端执行器在机器人自动化装配过程中空间及开敞性要求极高，极大阻碍了发展。自动钻铆设备由于良好的开敞性与承载性能，旋转式工位转换方式应用广泛。目前自动钻铆设备的旋转式工位转换装置主要由供应商集成好的电动转台机构实现，转台分为固定端与旋转部分，旋转部分与多工位圆形转盘相连，固定部分与主轴进给一级相连，工作时由电机带动转台旋转，实现工位转换。虽然电动转台具有转位精度高、便于控制的优点，但对于开敞性及纵向尺寸要求严苛的飞机装配机器人自动化设备而言，电动转台机构纵向尺寸较大且质量较重，仍然无法满足要求。另外，水平移动的工位转换方式仅适用于两个工位间的转换，当工位继续增加时，由于末端执行器水平方向的空间有限，水平滑轨上无法并列排布三个工位并实现三个工位间的自由转换。当使用水平移动的工位转换方式时，自动化装配末端执行器必须增加其纵向尺寸，即需要额外增加一级进给系统，以便实现水平方向的工位转换过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种工位转换装置，在保证工位转换装置长、宽不变的同时降低工位转换装置的厚度。

为实现上述目的，本发明提供了一种工位转换装置，应用于机器人上，所述工位转换装置包括：制孔装置、压钉装置、转盘装置；

所述制孔装置，用于对准飞机壁板进行制孔；

所述压钉装置内放置有待压件，用于将待压件压进所述飞机壁板的连接孔内并形成干涉配合；

所述制孔装置、所述压钉装置分别设置在所述转盘装置上，且所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线分别与所述转盘装置的中心轴线相交，所述转盘装置用于旋转带动所述制孔装置和所述压钉装置转动，使所述制孔装置或所述压钉装置对准所述飞机壁板待制孔位。

可选的，所述工位转换装置还包括：转位滚珠装置；

所述转位滚珠装置与所述转盘装置相连，所述转位滚珠装置用于带动所述转盘装置转动，使所述制孔装置或所述压钉装置对准所述飞机壁板待制孔位。

可选的，所述转位滚珠装置包括：丝母座、轴承座、丝杆、螺母、滚珠轴承；

在所述丝杆上依次设置螺母、丝母座、滚珠轴承、轴承座；所述螺母、所述轴承座分别设置在所述丝杆的两端；

所述丝母座与所述螺母紧密接触设置，所述螺母用于推动所述丝母座沿着所述丝杆移动；

所述轴承座与所述滚珠轴承紧密接触设置。

可选的，所述工位转换装置还包括：连接板；

所述连接板与所述转位滚珠装置中的所述轴承座连接，所述连接板用于带动所述制孔装置、所述压钉装置、所述转盘装置、所述转位滚珠装置运动。

可选的，在所述连接板下侧设置多个滑块，所述滑块设置在机器人末端固定连接板的导轨上，所述滑块用于在导轨上移动，并带动所述制孔装置、所述压钉装置、所述转盘装置、所述转位滚珠装置运动。

可选的，所述工位转换装置还包括：第一轴承、第二轴承、第三轴承；

所述第一轴承贯穿所述连接板和所述转盘装置，使所述转盘装置相对于所述连接板转动；

所述第二轴承贯穿所述丝母座与所述转盘装置，使所述转盘装置相对于所述丝母座转动；

所述第三轴承贯穿所述连接板与所述转位滚珠装置中的所述轴承座，使所述转位滚珠装置相对于所述连接板转动。

可选的，所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线分别位于所述转盘装置的中心轴线两侧，且所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线与所述转盘装置的中心轴线相交于一点。

可选的，所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线位于所述转盘装置的中心轴线同一侧，且所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线与所述转盘装置的中心轴线相交于一点，所述制孔装置的中心轴线与所述转盘装置的中心轴线之间的夹角为第一设定角，所述压钉装置的中心轴线与所述转盘装置的中心轴线之间的夹角为第二设定角，所述第一设定角与所述第二设定角不等。

可选的，所述工位转换装置还包括：质量检测装置或环境感知装置至少一者，所述质量检测装置或所述环境感知装置设置在所述转盘装置上，与所述制孔装置、压钉装置设置在同一水平面。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过设置工位转换装置，将制孔装置与压钉装置同时设置在转盘装置同一水平面上，且将所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线分别与所述转盘装置的中心轴线相交于一点，构成“单层-双轴”结构模式，在保证长、宽不变的情况下，实现工位转换装置厚度的降低。

另外，本发明所述工位转换装置还可以拓展三个以上的多个工位间的自由转换，只需将多个装置设置在同一转盘装置上并设定适当转位角度便可实现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例工位转换装置三维立体结构图；

图2为本发明实施例制孔、压钉等角二维结构示意图；

图3为本发明实施例工位转换装置工作结构图。

1、制孔装置，2、主轴座，3、压钉装置，4、气缸，5、夹头，6、转盘装置、7、转位滚珠装置，8、连接块，9、第一轴承，10、螺母，11、丝母座，12、第二轴承，13、丝杆，14、滑块，15、第三轴承，16、滚珠轴承，17、轴承座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种工位转换装置，在保证工位转换装置长、宽不变的同时，降低工位转换装置的厚度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例工位转换装置三维立体结构图，如图1所示，本发明公开了一种工位转换装置，所述工位转换装置包括：制孔装置1、压钉装置3、转盘装置6、转位滚珠装置7、连接板8、第一轴承9、第二轴承12、第三轴承15。

所述制孔装置1，用于对准飞机壁板待制孔位进行制孔。

所述压钉装置3内放置有待压件，用于将待压件压进所述飞机壁板的连接孔内；所述压钉装置3包括气缸4和夹头5，所述夹头5用于存放待压件，所述气缸4用于将所述夹头5内的待压件吹进飞机壁板的连接孔内。

所述制孔装置1通过所述主轴座2固定在所述转盘装置6上，所述压钉装置3设置在所述转盘装置6上，且所述制孔装置1的中心轴线、所述压钉装置3的中心轴线分别与所述转盘装置6的中心轴线相交，所述转盘装置6用于旋转带动所述制孔装置1和所述压钉装置3转动，使所述制孔装置1或所述压钉装置3对准所述飞机壁板待制孔位。

优选的，所述制孔装置1的中心轴线、所述压钉装置3的中心轴线位于所述转盘装置6的中心轴线同一侧，且所述制孔装置1的中心轴线、所述压钉装置3的中心轴线与所述转盘装置6的中心轴线相交于一点，所述制孔装置1的中心轴线与所述转盘装置6的中心轴线之间的夹角为第一设定角，所述压钉装置3的中心轴线与所述转盘装置6的中心轴线之间的夹角为第二设定角，所述第一设定角与所述第二设定角不等。

更优选的，所述制孔装置1的中心轴线、所述压钉装置3的中心轴线分别位于所述转盘装置6的中心轴线两侧，且所述制孔装置1的中心轴线、所述压钉装置3的中心轴线与所述转盘装置6的中心轴线相交于一点，此种情况对所述制孔装置1的中心轴线与所述转盘装置6的中心轴线之间的夹角和所述压钉装置3的中心轴线与所述转盘装置6的中心轴线之间的夹角的大小没有限制。图2给出了本发明实施例制孔、压钉等角二维结构示意图，具体详见图2。

所述转位滚珠装置7包括：丝母座11、轴承座17、丝杆13、螺母10、滚珠轴承16。

在所述丝杆13上依次设置螺母10、丝母座11、滚珠轴承16、轴承座17；所述螺母10、所述轴承座17分别设置在所述丝杆13两端；所述丝母座11与所述螺母10紧密接触设置，所述螺母10用于推动所述丝母座11沿着所述丝杆13移动；所述轴承座17与所述滚珠轴承16紧密接触设置。

所述转位滚珠装置7与所述转盘装置6相连，所述转位滚珠装置7用于带动所述转盘装置6转动，使所述制孔装置1或所述压钉装置3对准所述飞机壁板待制孔位；更具体的，所述第二轴承12贯穿所述转位滚珠装置7中的所述丝母座11与所述转盘装置6，实现所述转位滚珠装置7与所述转盘装置6的铰接；使所述转盘装置6相对于所述丝母座11转动。

所述第三轴承16贯穿所述连接板8与所述转位滚珠装置7中的所述轴承座17，在所述连接板8下侧设置多个滑块14，所述滑块14设置在机器人内的导轨上，所述滑块14用于在导轨上移动，并带动所述制孔装置1、所述压钉装置3、所述转盘装置6、所述转位滚珠装置7运动。

所述第一轴承9贯穿所述连接板8和所述转盘装置6，使所述转盘装置6相对于所述连接板8转动。

本发明在不改变长、宽的情况下，还可以在所述转盘装置6上拓展环境感知装置、质量检测装置等，所述质量检测装置或所述环境感知装置设置在所述转盘装置上，与所述制孔装置、压钉装置设置在同一水平面，扩展了工位转换装置的功能。

图3为本发明实施例工位转换装置工作结构图，(a)、(d)为左极限工作示意图，(b)、(e)为中间位置工作示意图，(c)、(f)为右极限工作示意图。如图3所示，本发明将所述制孔装置1的中心轴线与所述转盘装置6的中心轴线之间的夹角设为30°，将所述压钉装置3的中心轴线与所述转盘装置6的中心轴线之间的夹角设为30°，两夹角相等为例进行分析，并设置了左极限和右极限。

当所述转位滚珠装置7中的所述丝母座11处于所述丝杆13中间位置时，所述工位转换装置处于静止状态；当所述转位滚珠装置7中的所述丝母座11处于处于左极限时，所述制孔装置1的中心轴线与飞机壁板待制孔位置中心点重合，锁死所述转盘装置6，完成制孔工序；所述转位滚珠装置7中的所述丝母座11处于处于右极限时，所述压钉装置3的中心轴线与飞机壁板待压钉孔位置中心点重合，所述压钉装置3将待压件吹入夹头5，气缸4将待压件压入制好的连接孔中，完成压钉过程。

本发明只需将所述制孔装置1和所述压钉装置3一次性定位，就能实现两种工位的快速转换，进而快速完成预装配工序，极大提高飞机壁板装配过程的预定位精度与效率。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种工位转换装置，应用于机器人上，其特征在于，所述工位转换装置包括：制孔装置、压钉装置、转盘装置、转位滚珠装置、连接板、第一轴承、第二轴承和第三轴承；

所述制孔装置，用于对准飞机壁板进行制孔；

所述压钉装置内放置有待压件，用于将待压件压进所述飞机壁板的连接孔内并形成干涉配合；

所述制孔装置、所述压钉装置分别设置在所述转盘装置上，且所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线分别与所述转盘装置的中心轴线相交，所述转盘装置用于旋转带动所述制孔装置和所述压钉装置转动，使所述制孔装置或所述压钉装置对准所述飞机壁板待制孔位；

所述转位滚珠装置与所述转盘装置相连，所述转位滚珠装置用于带动所述转盘装置转动，使所述制孔装置或所述压钉装置对准所述飞机壁板待制孔位；

所述转位滚珠装置包括：丝母座、轴承座、丝杆、螺母、滚珠轴承；

在所述丝杆上依次设置螺母、丝母座、滚珠轴承、轴承座；所述螺母、所述轴承座分别设置在所述丝杆的两端；

所述丝母座与所述螺母紧密接触设置，所述螺母用于推动所述丝母座沿着所述丝杆移动；

所述轴承座与所述滚珠轴承紧密接触设置；

所述连接板与所述转位滚珠装置中的所述轴承座连接，所述连接板用于带动所述制孔装置、所述压钉装置、所述转盘装置、所述转位滚珠装置运动；

所述第一轴承贯穿所述连接板和所述转盘装置，使所述转盘装置相对于所述连接板转动；

所述第二轴承贯穿所述丝母座与所述转盘装置，使所述转盘装置相对于所述丝母座转动；

所述第三轴承贯穿所述连接板与所述转位滚珠装置中的所述轴承座，使所述转位滚珠装置相对于所述连接板转动。

2.根据权利要求1所述的工位转换装置，其特征在于，在所述连接板下侧设置多个滑块，所述滑块设置在机器人末端固定连接板的导轨上，所述滑块用于在导轨上移动，并带动所述制孔装置、所述压钉装置、所述转盘装置、所述转位滚珠装置运动。

3.根据权利要求1所述的工位转换装置，其特征在于，所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线分别位于所述转盘装置的中心轴线两侧，且所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线与所述转盘装置的中心轴线相交于一点。

4.根据权利要求1所述的工位转换装置，其特征在于，所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线位于所述转盘装置的中心轴线同一侧，且所述制孔装置的中心轴线、所述压钉装置的中心轴线与所述转盘装置的中心轴线相交于一点，所述制孔装置的中心轴线与所述转盘装置的中心轴线之间的夹角为第一设定角，所述压钉装置的中心轴线与所述转盘装置的中心轴线之间的夹角为第二设定角，所述第一设定角与所述第二设定角不等。

5.根据权利要求1所述的工位转换装置，其特征在于，所述工位转换装置还包括：质量检测装置或环境感知装置至少一者，所述质量检测装置或所述环境感知装置设置在所述转盘装置上，与所述制孔装置、压钉装置设置在同一水平面。