CN108180200B - 一种玻璃窗柔性自动装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了玻璃窗生产领域内的一种玻璃窗柔性自动装配装置，包括底座，底座中部设有支撑台，支撑台上设有吸盘，支撑台的侧面经升降导轨滑动连接有升降台，底座上设有升降驱动机构，升降台上对称设有两个纵移支架，纵移支架与升降台之间通过纵移导轨滑动连接，升降台上设有纵移驱动机构，纵移支架上设有长型材对中机构；升降台上左右对称设有两个横移支架，横移支架与升降台之间通过横移导轨滑动连接，升降台上设有横移驱动机构，横移支架上也设有短型材对中机构。本发明采用自动化装配，整个过程不需要人工参与，完全自动化，缩短了工作时间，提高了工作效率，同时提高了装配精度。

Description

一种玻璃窗柔性自动装配装置

技术领域

本发明属于玻璃窗生产领域，特别涉及一种玻璃窗装配装置。

背景技术

现有技术中，玻璃窗的加工组装过程是：首先确定玻璃窗框的型材下料尺寸，再根据窗框型材确定玻璃的尺寸，然后人工控制玻璃和窗框型材的定尺下料、玻璃自动裁切、玻璃封装和型材加工切断，再将玻璃和型材堆积在装配平台旁边，人工将窗框型材装配到玻璃四周，最后将四周窗框的螺钉人工拧入型材以固定玻璃窗框架。

现有技术中，门窗企业和工厂在玻璃窗的生产中，通常采用人工将多根窗框型材分别装配到玻璃四周，其不足之处在于：采用人工装配窗框型材和玻璃，消耗了大量的人力物力，费时费力，且装配效率较低，窗框型材和玻璃之间的配合精度较低，在当今人工成本越来越高的趋势下，企业的生存负担将越来越重。

发明内容

本发明的目的是提供一种玻璃窗柔性自动装配装置，采用自动化装配，整个过程不需要人工参与，完全自动化，缩短了工作时间，提高了工作效率，同时提高了装配精度。

本发明的目的是这样实现的：一种玻璃窗柔性自动装配装置，包括底座，所述底座中部竖直设有支撑台，支撑台上设有若干用于固定玻璃的吸盘，支撑台的侧面经竖直的升降导轨滑动连接有升降台，所述底座上对应升降台设有升降驱动机构， 所述升降台上前后对称设有两个纵移支架，纵移支架与升降台之间通过纵移导轨滑动连接，所述升降台上对应纵移支架设有纵移驱动机构，所述纵移支架上设有长型材对中机构；所述升降台上左右对称设有两个横移支架，横移支架与升降台之间通过横移导轨滑动连接，所述升降台上对应横移支架设有横移驱动机构，所述横移支架上也设有短型材对中机构。

本发明工作时，在装配装置的四周分布有型材抓取机器人、打胶机器人、玻璃上料机器人和玻璃窗搬运机器人，型材抓取机器人将长型材放置在纵移支架上，将短型材放置在横移支架上，玻璃上料机器人将玻璃放置在支撑台的吸盘上，打胶机器人在玻璃四周打上胶水后，升降台上升，使得长型材、短型材与玻璃位于同一平面，长型材对中机构将长型材对中，同时纵移驱动机构带动长型材接近玻璃的长边，直到长型材与玻璃的长边粘合；短型材对中机构将短型材对中，同时横移驱动机构带动短型材接近玻璃的短边，直到短型材与玻璃的短边粘合，完成玻璃和型材的装配，玻璃窗搬运机器人将成品玻璃窗搬运到码垛区。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够自动化装配玻璃和型材，整个过程不需要人工参与，完全自动化，缩短了工作时间，提高了工作效率，同时提高了装配精度。

作为本发明的进一步改进，所述升降驱动机构包括至少两个对称分布在底座上的升降滚珠丝杠，升降滚珠丝杠与升降台垂直，升降滚珠丝杠的上端与升降台固定连接，升降螺母与同轴的同步带轮一相固定，底座上安装有伺服电机，伺服电机经减速器传动连接有同步带轮二，同步带轮一经同步带与同步带轮二相连接。伺服电机带动同步带轮一转动，同步带轮一带动同步带轮二转动，同步带轮二带动升降螺母旋转，升降滚珠丝杠上下移动，带动升降台上下升降。

作为本发明的进一步改进，所述升降台的中部设有可容支撑台穿过的贯穿槽，支撑台的四个侧面均设有升降导轨，升降台的贯穿槽壁上设有与升降导轨相匹配的滑块，底座上竖直设置有若干辅助气缸，辅助气缸的活塞杆伸出端设有辅助吸盘，升降台上设有若干可容各辅助气缸穿过的通孔。升降台沿着升降导轨上下滑动，升降更加平稳，辅助吸盘可以用于支撑型号尺寸更大的玻璃，使得玻璃更加平稳地被固定，不会晃动，提高装配精度。

作为本发明的进一步改进，所述底座上对称设有至少4个直线轴承，直线轴承的活动轴与升降台相连接，底座上对称设有至少4个气弹簧，气弹簧的活塞杆伸出端与升降台相铰接。气弹簧在升降台上下移动时，起到缓冲和减震的作用，直线轴线为升降台导向，确保升降台更加平稳地升降。

作为本发明的进一步改进，所述纵移支架通过至少4条平行的纵移导轨与升降台滑动连接，纵移驱动机构包括对应纵移支架设置在升降台上的纵移滚珠丝杠，纵移滚珠丝杠与纵移支架轴线垂直，纵移滚珠丝杠的一端与伺服电机传动连接，另一端与固定在升降台上的支撑座转动连接，纵移螺母与对应纵移支架相连接。伺服电机带动纵移滚珠丝杠转动，纵移螺母轴向移动，带动纵移支架沿着纵移导轨移动，长型材移动到靠近玻璃长边的位置。

作为本发明的进一步改进，所述横移导轨轴向设置在纵移支架的侧面，每个纵移支架的前后两侧均设有横移导轨，纵移支架的左右两端均滑动连接有与横移导轨相匹配的U形双向滑块，双向滑块的顶部设有纵移导向轮，横移支架的底部轴向设有与对应纵移导向轮相匹配的纵移导向槽，纵移导向轮卡入对应横移支架的纵移导向槽内，横移支架通过两端的双向滑块滑动连接在两个纵移支架的上方。纵移支架沿着纵移导轨移动时，双向滑块上的纵移导向轮沿着横移支架底部的纵移导向槽滑动；横移支架沿着横移导轨移动时，带动双向滑块沿着横移导轨滑动，双向滑块可以沿着横移导轨滑动，也可以沿着纵移导向槽滑动，实现双向滑动，使得横移支架的横移和纵移支架的纵移互不干涉，装置的布局更加紧凑，节省空间。

作为本发明的进一步改进，所述横移驱动机构包括对应横移支架设置在升降台上的横移滚珠丝杠，横移滚珠丝杠与横移支架轴线垂直，横移滚珠丝杠的一端与伺服电机传动连接，另一端与固定在升降台上的加高支撑座转动连接，横移螺母与对应横移支架相连接。伺服电机带动横移滚珠丝杠转动，横移螺母轴向移动，带动横移支架沿着横移导轨移动，短型材移动到靠近玻璃短边的位置。

作为本发明的进一步改进，所述长型材对中机构包括沿轴向转动支撑在纵移支架上的长型材对中丝杠，长型材对中丝杠的一端与伺服电机传动连接， 纵移支架上左右对称设有两个横向移动座，横向移动座通过滑块与横移导轨滑动连接，两个横向移动座分别通过正牙螺母、反牙螺母与长型材对中丝杠传动连接，横向移动座上设有型材夹具。伺服电机转动，带动长型材对中丝杠转动，正牙螺母、反牙螺母相向或反向运动，横向移动座上的长型材实现自动对中。

作为本发明的进一步改进，所述短型材对中机构包括沿轴向转动支撑在横移支架上的短型材对中丝杠，短型材对中丝杠的一端与伺服电机传动连接， 横移支架上轴向设有与纵移导轨平行的对中导轨，横移支架上通过对中导轨对称滑动连接有两组型材夹具，两组型材夹具分别通过正牙螺母、反牙螺母与短型材对中丝杠传动连接， 纵移支架和横移支架上的型材夹具互相对应设置。伺服电机转动，带动短型材对中丝杠转动，正牙螺母、反牙螺母相向或反向运动，型材夹具夹持的短型材实现自动对中。

作为本发明的进一步改进，所述型材夹具包括竖直气缸，竖直气缸的活塞杆伸出端设有上压板，竖直气缸的缸体上固定连接有与上压板对应的下压板，竖直气缸还与水平气缸的活塞杆伸出端传动连接。型材夹具相向运动，进行对中时，上压板和下压板之间留有大于型材高度的间距，型材夹具对中后，竖直气缸的活塞杆带动上压板压紧型材，水平气缸推动型材，使得型材粘合到玻璃四周。

附图说明

图1 为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的另一种立体结构示意图。

图3为本发明的俯视图。

图4为长型材对中丝杠的剖视图。

图5为图4的局部放大图。

图6为短型材对中丝杠的剖视图。

图7为本发明的主视图。

图8为图7的AA向剖视图。

图9为本发明的左视图。

图10为升降驱动机构的结构示意图。

图11为纵移支架的结构示意图。

图12为横移支架和纵移支架的结构示意图。

图13为型材夹具的结构示意图。

图14为玻璃窗装配时的结构示意图。

其中，1底座，2支撑台，3吸盘，4升降导轨，5升降台，6纵移支架，7纵移导轨，8横移支架，9横移导轨，10升降滚珠丝杠，11同步带轮一，12同步带轮二，13伺服电机，14辅助气缸，14a辅助吸盘，15直线轴承，16气弹簧，17纵移滚珠丝杠，18支撑座，19双向滑块，19a纵移导向轮，20纵移导向槽，21横移滚珠丝杠，22加高支撑座，23长型材对中丝杠，24横向移动座，25短型材对中丝杠，26对中导轨，27竖直气缸，27a上压板，27b下压板，28水平气缸，29正压螺母，30反牙螺母，31型材夹具，32玻璃窗。

具体实施方式

如图1-14所示，为一种玻璃窗柔性自动装配装置，包括底座1，底座1中部竖直设有支撑台2，支撑台2上设有若干用于固定玻璃的吸盘3，支撑台2的侧面经竖直的升降导轨4滑动连接有升降台5，底座1上对应升降台5设有升降驱动机构， 升降台5上前后对称设有两个纵移支架6，纵移支架6与升降台5之间通过纵移导轨7滑动连接，升降台5上对应纵移支架6设有纵移驱动机构，纵移支架6上设有长型材对中机构；升降台5上左右对称设有两个横移支架8，横移支架8与升降台5之间通过横移导轨9滑动连接，升降台5上对应横移支架8设有横移驱动机构，横移支架8上也设有短型材对中机构。

所述升降驱动机构包括至少两个对称分布在底座1上的升降滚珠丝杠10，升降滚珠丝杠10与升降台5垂直，升降滚珠丝杠10的上端与升降台5固定连接，升降螺母与同轴的同步带轮一11相固定，底座1上安装有伺服电机13，伺服电机13经减速器传动连接有同步带轮二12，同步带轮一11经同步带与同步带轮二12相连接。

升降台5的中部设有可容支撑台2穿过的贯穿槽，支撑台2的四个侧面均设有升降导轨4，升降台5的贯穿槽壁上设有与升降导轨4相匹配的滑块，底座1上竖直设置有若干辅助气缸14，辅助气缸14的活塞杆伸出端设有辅助吸盘14a，升降台5上设有若干可容各辅助气缸14穿过的通孔。

底座1上对称设有至少4个直线轴承15，直线轴承15的活动轴与升降台5相连接，底座1上对称设有至少4个气弹簧16，气弹簧16的活塞杆伸出端与升降台5相铰接。

纵移支架6通过至少4条平行的纵移导轨7与升降台5滑动连接，纵移驱动机构包括对应纵移支架6设置在升降台5上的纵移滚珠丝杠17，纵移滚珠丝杠17与纵移支架6轴线垂直，纵移滚珠丝杠17的一端与伺服电机13传动连接，另一端与固定在升降台5上的支撑座18转动连接，纵移螺母与对应纵移支架6相连接。

横移导轨9轴向设置在纵移支架6的侧面，每个纵移支架6的前后两侧均设有横移导轨9，纵移支架6的左右两端均滑动连接有与横移导轨9相匹配的U形双向滑块19，双向滑块19的顶部设有纵移导向轮19a，横移支架8的底部轴向设有与对应纵移导向轮19a相匹配的纵移导向槽20，纵移导向轮19a卡入对应横移支架8的纵移导向槽20内，横移支架8通过两端的双向滑块19滑动连接在两个纵移支架6的上方。

所述横移驱动机构包括对应横移支架8设置在升降台5上的横移滚珠丝杠21，横移滚珠丝杠21与横移支架8轴线垂直，横移滚珠丝杠21的一端与伺服电机13传动连接，另一端与固定在升降台5上的加高支撑座22转动连接，横移螺母与对应横移支架8相连接。

所述长型材对中机构包括沿轴向转动支撑在纵移支架6上的长型材对中丝杠23，长型材对中丝杠23的一端与伺服电机13传动连接， 纵移支架6上左右对称设有两个横向移动座24，横向移动座24通过滑块与横移导轨9滑动连接，两个横向移动座24分别通过正牙螺母29、反牙螺母30与长型材对中丝杠23传动连接，横向移动座24上设有型材夹具31。

所述短型材对中机构包括沿轴向转动支撑在横移支架8上的短型材对中丝杠25，短型材对中丝杠25的一端与伺服电机13传动连接， 横移支架8上轴向设有与纵移导轨7平行的对中导轨26，横移支架8上通过对中导轨26对称滑动连接有两组型材夹具31，两组型材夹具31分别通过正牙螺母29、反牙螺母30与短型材对中丝杠25传动连接， 纵移支架6和横移支架8上的型材夹具31互相对应设置。

型材夹具31包括竖直气缸27，竖直气缸27的活塞杆伸出端设有上压板27a，竖直气缸27的缸体上固定连接有与上压板27对应的下压板27b，竖直气缸27还与水平气缸28的活塞杆伸出端传动连接。

底座1的四周分别对应设有型材抓取机器人、玻璃上料机器人、打胶机器人和成品玻璃窗搬运机器人。

本装置工作时，型材抓取机器人将长型材放置在纵移支架6的型材夹具31上，将短型材放置在横移支架8的型材夹具31上，型材支撑在下压板27b上，上压板27a和下压板27b留有足够间距，玻璃上料机器人将玻璃放置在支撑台2的吸盘3上，吸盘3吸住玻璃，打胶机器人在玻璃四周打上胶水后，伺服电机13带动同步带轮一11转动，同步带轮一11带动同步带轮二12转动，同步带轮二12带动升降螺母旋转，升降滚珠丝杠10上下移动，带动升降台5上下，使得长型材、短型材与玻璃位于同一平面，伺服电机13转动，带动长型材对中丝杠23转动，正牙螺母29、反牙螺母30相向或反向运动，横向移动座24上的长型材对中，同时竖直气缸27驱动上压板27a压紧长型材，纵移滚珠丝杠17转动，纵移螺母轴向移动，带动纵移支架6沿着纵移导轨7移动，长型材移动到靠近玻璃长边的位置，水平气缸28带动长型材与与玻璃的长边粘合；长型材粘合的同时，短型材对中丝杠25转动，正牙螺母29、反牙螺母30相向或反向运动，型材夹具31上的短型材对中，同时上压板27a压紧短型材，横移滚珠丝杠21转动，带动横移支架8上的短型材移动到靠近玻璃短边的位置，水平气缸28带动短型材与与玻璃的短边粘合，完成玻璃和型材的装配。玻璃窗搬运机器人将成品玻璃窗搬运到码垛区。

本装置的优点在于：玻璃窗的装配直接是柔性化自动完成，根据玻璃裁切时的尺寸数据，自动调整打胶机器人的运行轨迹、两个对应型材夹具之间的分布位置，以适应不同型材，型材自动与玻璃粘合，装配效率高，可以直接接入全自动生产线，中途无需人工干预，大幅度减少了使用人工的数量，极大的提高了生产效率，同时提高了装配精度。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种玻璃窗柔性自动装配装置，其特征在于，包括底座，所述底座中部竖直设有支撑台，支撑台上设有若干用于固定玻璃的吸盘，支撑台的侧面经竖直的升降导轨滑动连接有升降台，所述底座上对应升降台设有升降驱动机构， 所述升降台上前后对称设有两个纵移支架，纵移支架与升降台之间通过纵移导轨滑动连接，所述升降台上对应纵移支架设有纵移驱动机构，所述纵移支架上设有长型材对中机构；所述升降台上左右对称设有两个横移支架，横移支架与升降台之间通过横移导轨滑动连接，所述升降台上对应横移支架设有横移驱动机构，所述横移支架上也设有短型材对中机构；所述升降驱动机构包括至少两个对称分布在底座上的升降滚珠丝杠，升降滚珠丝杠与升降台垂直，升降滚珠丝杠的上端与升降台固定连接，升降螺母与同轴的同步带轮一相固定，底座上安装有伺服电机，伺服电机经减速器传动连接有同步带轮二，同步带轮一经同步带与同步带轮二相连接；所述升降台的中部设有可容支撑台穿过的贯穿槽，支撑台的四个侧面均设有升降导轨，升降台的贯穿槽壁上设有与升降导轨相匹配的滑块，底座上竖直设置有若干辅助气缸，辅助气缸的活塞杆伸出端设有辅助吸盘，升降台上设有若干可容各辅助气缸穿过的通孔；所述底座上对称设有至少4个直线轴承，直线轴承的活动轴与升降台相连接，底座上对称设有至少4个气弹簧，气弹簧的活塞杆伸出端与升降台相铰接；所述纵移支架通过至少4条平行的纵移导轨与升降台滑动连接，纵移驱动机构包括对应纵移支架设置在升降台上的纵移滚珠丝杠，纵移滚珠丝杠与纵移支架轴线垂直，纵移滚珠丝杠的一端与伺服电机传动连接，另一端与固定在升降台上的支撑座转动连接，纵移螺母与对应纵移支架相连接；所述横移导轨轴向设置在纵移支架的侧面，每个纵移支架的前后两侧均设有横移导轨，纵移支架的左右两端均滑动连接有与横移导轨相匹配的U形双向滑块，双向滑块的顶部设有纵移导向轮，横移支架的底部轴向设有与对应纵移导向轮相匹配的纵移导向槽，纵移导向轮卡入对应横移支架的纵移导向槽内，横移支架通过两端的双向滑块滑动连接在两个纵移支架的上方；所述横移驱动机构包括对应横移支架设置在升降台上的横移滚珠丝杠，横移滚珠丝杠与横移支架轴线垂直，横移滚珠丝杠的一端与伺服电机传动连接，另一端与固定在升降台上的加高支撑座转动连接，横移螺母与对应横移支架相连接；所述长型材对中机构包括沿轴向转动支撑在纵移支架上的长型材对中丝杠，长型材对中丝杠的一端与伺服电机传动连接， 纵移支架上左右对称设有两个横向移动座，横向移动座通过滑块与横移导轨滑动连接，两个横向移动座分别通过正牙螺母、反牙螺母与长型材对中丝杠传动连接，横向移动座上设有型材夹具；所述短型材对中机构包括沿轴向转动支撑在横移支架上的短型材对中丝杠，短型材对中丝杠的一端与伺服电机传动连接， 横移支架上轴向设有与纵移导轨平行的对中导轨，横移支架上通过对中导轨对称滑动连接有两组型材夹具，两组型材夹具分别通过正牙螺母、反牙螺母与短型材对中丝杠传动连接， 纵移支架和横移支架上的型材夹具互相对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃窗柔性自动装配装置，其特征在于，所述型材夹具包括竖直气缸，竖直气缸的活塞杆伸出端设有上压板，竖直气缸的缸体上固定连接有与上压板对应的下压板，竖直气缸还与水平气缸的活塞杆伸出端传动连接。