CN108500459B - 一种铰链自动化生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种结构合理、全自动化作业、生产的产品质量有保障的铰链自动化生产设备。本发明包括控制部、来料部（1）、作业部（2）及出料部（3），所述来料部、所述作业部及所述出料部均与所述控制部电信号连接，所述来料部包括铰链轴心来料部和合页来料部（4），所述作业部包括作业转盘（5）、激光焊接机和取料机械手，所述作业转盘（5）上设置有若干个铰链工装（6），所述取料机械手分别从所述铰链轴心来料部和合页来料部（4）获得铰链轴心及合页并固定于所述铰链工装（6）上，所述作业转盘（5）转动到达所述激光焊接机处并对铰链轴心及合页进行焊接作业，组成铰链最后经所述出料部（3）出料。本发明应用于自动化设备领域。

Description

一种铰链自动化生产设备

技术领域

本发明涉及自动化设备领域，特别涉及一种用于铰链生产的铰链自动化生产设备。

背景技术

随着生产生活水平的提高，人们对各种用品的使用要求越来越高。铰链是其中的一种在生活和生产都广泛应用到的产品。虽然其应用广泛，产品小巧，但其结构精度要求极高，合页和轴心稍微出现装配误差则极有可能导致产品报废。目前，生产铰链时主要还是依靠人工及辅助设备来进行，但由于人工的介入，仍然对生产过程存在人为因素的影响，仍然有可能导致产品出现质量问题，甚至返工重做。如能设计一种自动化设备，能够避免人工干预，且利用设备的精度保证产品的配合精度，则能很好地解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构合理、全自动化作业、生产的产品质量有保障的铰链自动化生产设备。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括控制部、来料部、作业部及出料部，所述来料部、所述作业部及所述出料部均与所述控制部电信号连接，所述来料部包括铰链轴心来料部和合页来料部，所述作业部包括作业转盘、激光焊接机和取料机械手，所述作业转盘上设置有若干个铰链工装，所述取料机械手分别从所述铰链轴心来料部和合页来料部获得铰链轴心及合页并固定于所述铰链工装上，所述作业转盘转动到达所述激光焊接机处并对铰链轴心及合页进行焊接作业，组成铰链最后经所述出料部出料。

上述方案可见，通过控制部、来料部、作业部及出料部的组合，通过控制部对来料部、作业部及出料部的协作控制作业，通过作业转盘和各取料机械手的协作，通过取料机械手从来料部取得铰链轴心及合页，并置于作业转盘上的铰链工装上固定住，铰链工装的设置保证了铰链在装配时的精度及稳定性，再通过激光焊接机实现快速、高质量的焊接固定，实现合页与轴心的精确配合，大大地提高了铰链产品的质量；采用控制部对整个生产过程进行智能控制，无需人工介入，实现全自动化作业，避免了认为因素的引入，保证了最终产品的质量；本设备结构合理，从上料到产品出料全自动运行，也大大提高了生产效率。

进一步地，所述作业转盘由上作业板和下固定板组成，在所述上作业板上设置有四个均匀分布的所述铰链工装，所述下固定板上设置有由电机驱动转动的支撑旋转座，所述下固定板上与所述上作业板上设置四个所述铰链工装的位置相对应的区域均设置有顶起杆组，所述顶起杆组设置有若干顶杆，若干所述顶杆通过气缸驱动向上顶出并将所述铰链工装顶开，使所述铰链工装处于解锁状态。

上述方案可见，由上作业板与下固定板共同构成的作业转盘结构更加稳定可靠，通过电机驱动支撑旋转座实现上作业板的转动，电机为步进电机，步进电机通过同步带带动上作业板转动，从而带动铰链工装转动，这一结构保证了铰链工装转动时的稳定性，保证了作业精度；铰链工装的数目设置为四个，四个工装构成四个工位，其中一个工位为铰链轴心上料，一个为合页上料，第三个为合页与轴心激光焊接作业工位，最后一个为产品出料工位，其结构合理，运行稳定，保证了设备的作业循环性，实现全自动化作业。

再进一步地，所述铰链工装包括底座，在所述底座上设置有铰链轴心固定部和位于所述铰链轴心固定部两侧的合页固定部，所述铰链轴心固定部和所述合页固定部的外围设置有压紧装置，当将铰链轴心置于所述铰链轴心固定部上，铰链合页置于所述合页固定部上时，所述压紧装置对铰链轴心和铰链合页进行压紧。

上述方案可见，通过在铰链轴心固定部和所述合页固定部的外围设置压紧装置，通过压紧装置的压紧作用，能够快速、稳定、牢固地将合页及铰链轴心固定住，且保持铰链轴心与合页之间的配合精准，再通过激光焊接机进行一次性焊接，从而保证产品的质量及配合精度，极大地提高了产品的品质，加工精度高且稳定可靠。

又进一步地，所述压紧装置包括分别设置在所述铰链轴心固定部和所述合页固定部长度方向上的两端的压紧扣，所述铰链轴心固定部和所述合页固定部的两端下侧均设置有与所述压紧扣相适配的扣槽，所述压紧扣的上部设置有压紧凸起，所述压紧扣转动配合在所述扣槽内，所述压紧扣的下部设置有第一弹簧固定槽，所述扣槽的下表面上设置有与所述第一弹簧固定槽相对应的第二弹簧固定槽，所述第一弹簧固定槽与所述第二弹簧固定槽之间设置有弹簧，所述弹簧处于常压状态，在所述底座的下侧面上设置有与所述弹簧的设置位置相对应的孔位，当通过所述孔位按压所述压紧扣的下侧面时，所述弹簧被压缩，所述压紧扣的压紧凸起向外转动。

上述方案可见，将压紧扣设置到铰链轴心固定部和所述合页固定部的内部，使得铰链轴心固定部和所述合页固定部作为整体固定到底座上，从而大大地提高了其安装精度；通过弹簧产生压紧力，且压紧扣的结构能够保证在无外力作用时，压紧凸起始终能够有效地对产品进行压紧，使产品具有较高的稳定性，进而保证铰链的加工精度和品质。

进一步地，所述取料机械手包括铰链轴心取料机械手、双合页取料机械手及产品取料机械手，所述铰链轴心取料机械手包括轴心夹爪，所述铰链轴心取料机械手从所述铰链轴心来料部取得铰链轴心并置于所述铰链工装上，所述双合页取料机械手包括双真空吸盘，所述双合页取料机械手从所述合页来料部取得双合页并置于所述铰链工装上，所述产品取料机械手包括卡口夹爪，所述产品取料机械手从所述铰链工装上取下铰链产品并运送至所述出料部，最后出料。

上述方案可见，通过铰链轴心取料机械手、双合页取料机械手及产品取料机械手的设置，实现了铰链轴心和合页的快速上料以及产品的快速取下，使得自动化循环进行作业，显著地提高了效率。

再又进一步地，所述铰链轴心取料机械手还包括设置在所述作业转盘上方的轴心电缸、设置在所述轴心电缸上的轴心移动座和设置在所述移动座上的轴心上下移动旋转气缸，所述轴心夹爪设置在所述轴心上下移动旋转气缸的下端；所述双合页取料机械手还包括合页XYZ轴电缸，所述双真空吸盘设置在所述合页XYZ轴电缸的Z轴下侧；所述产品取料机械手还包括产品XYZ轴电缸，所述卡口夹爪设置在所述产品XYZ轴电缸的Z轴下侧，所述产品取料机械手设置在所述出料部内部的上方。

上述方案可见，通过轴心电缸、合页XYZ轴电缸以及产品XYZ轴电缸实现作业转盘上的器件的自动添加或取下，使得作业转盘上的作业实现全自动化运作，保证了铰链生产的稳定可靠性。

再更进一步地，所述铰链轴心来料部包括若干组轴心存储槽、轴心推出气缸以及轴心备料槽，所述轴心推出气缸设置在所述轴心存储槽的侧部，且所述轴心推出气缸的推出杆正对所述轴心存储槽最下方的位置，所述轴心存储槽与所述轴心备料槽之间设置有轴心导向槽，所述合页来料部包括若干组合页存储槽，所述合页存储槽由对称设置的两个合页定位槽组成，所述合页存储槽的两个端部设置有提手。

上述方案可见，通过轴心存储槽、轴心推出气缸、轴心导向槽以及轴心备料槽的相互配合，将铰链轴心从轴心存储槽移动至轴心备料槽，以供所述轴心取料机械手取料，实现取料与作业转盘之间的顺利连接配合；而合页来料部采用双合页定位槽的结构，实现一次性提取两个合页，并一次性放置在位于铰链轴心固定部两侧的所述合页固定部上，大大地提高了作业效率。

此外，所述出料部包括抽屉式产品存储箱，所述产品取料机械手位于所述抽屉式产品存储箱的上方。由此可见，通过产品取料机械手结合抽屉式产品存储箱，实现产品的整齐排放，而采用抽屉式产品存储箱进行装载，则为后续的搬运作业提供便利。

附图说明

图1是本发明的整体简易结构示意图；

图2是所述作业转盘第一视角的简易结构示意图；

图3是所述作业转盘第二视角的简易结构示意图；

图4是所述顶起杆组的简易结构示意图；

图5是所述铰链工装的第一视角的简易结构示意图；

图6是所述铰链工装的第二视角的简易结构示意图；

图7是所述铰链轴心固定部地第一视角的简易结构示意图；

图8是所述铰链轴心固定部地第二视角的简易结构示意图；

图9是所述压紧扣的简易结构示意图；

图10是所述铰链轴心取料机械手的简易结构示意图；

图11是所述合页XYZ轴电缸的简易结构示意图；

图12是所述产品XYZ轴电缸的简易结构示意图；

图13是所述双真空吸盘的简易结构示意图；

图14是所述卡口夹爪的简易结构示意图；

图15是所述合页来料部设置位置的简易结构示意图；

图16是合页来料部的简易结构示意图；

图17是所述隔离门的简易结构示意图；

图18是所述铰链轴心来料部的简易结构示意图；

图19是所述合页与铰链轴心之间的焊缝示意图。

具体实施方式

如图1至图18所示，本实施例中，本发明包括控制部43、来料部1、作业部2及出料部3，所述来料部1、所述作业部2及所述出料部3均与所述控制部43电信号连接。所述来料部1包括铰链轴心来料部和合页来料部4，所述作业部2包括作业转盘5、激光焊接机和取料机械手，所述作业转盘5上设置有若干个铰链工装6，所述取料机械手分别从所述铰链轴心来料部和合页来料部4获得铰链轴心及合页并固定于所述铰链工装6上，所述作业转盘5转动到达所述激光焊接机处并对铰链轴心44及合页45进行焊接作业，组成铰链最后经所述出料部3出料。如图19所示，位于左侧的合页与铰链轴心的焊缝为A焊缝，右边的合页与铰链轴心的焊缝为B焊缝，B焊缝为两条焊缝。

所述作业转盘5由上作业板7和下固定板8组成，在所述上作业板7上设置有四个均匀分布的所述铰链工装6，所述下固定板8上设置有由电机9驱动转动的支撑旋转座10，本实施例中，所述电机9为步进电机，步进电机通过同步带带动上作业板转动，从而带动铰链工装转动。所述下固定板8上与所述上作业板7上设置四个所述铰链工装6的位置相对应的区域均设置有顶起杆组11，所述顶起杆组11设置有若干顶杆12，若干所述顶杆12通过气缸驱动向上顶出并将所述铰链工装6顶开，使所述铰链工装6处于解锁状态。在本实施例中，铰链工装的数目设置为四个，四个工装构成四个工位，其中一个工位为铰链轴心上料，一个为合页上料工位，第三个为合页与轴心激光焊接作业工位，最后一个为产品出料工位。在合页上料工位的上方设置有CCD相机，该CCD相机对双合页取料机械手将合页置于铰链工装的合页固定部上后进行拍照，其一是将该拍照图片保存到控制部内的存储器中，便于后续的追溯；其二是即时对合页放置是否到位进行检查，如未到位，需要重新放置合页，保证产品的配合精度。此外，在合页与轴心激光焊接作业的工位前侧设置有隔离门42，隔离门42将激光焊接的作业工位与其它工位隔离开，防止发生意外事故。隔离门42为可升降的安全门，当作业转盘转动时，隔离门升起，当进行激光作业时，隔离门降落起到隔离保护作用。所述铰链工装6包括底座13，在所述底座13上设置有铰链轴心固定部14和位于所述铰链轴心固定部14两侧的合页固定部15，所述铰链轴心固定部14和所述合页固定部15的外围设置有压紧装置，当将铰链轴心置于所述铰链轴心固定部14上，铰链合页置于所述合页固定部15上时，所述压紧装置对铰链轴心和铰链合页进行压紧。所述压紧装置包括分别设置在所述铰链轴心固定部14和所述合页固定部15长度方向上的两端的压紧扣16，所述铰链轴心固定部14和所述合页固定部15的两端下侧均设置有与所述压紧扣16相适配的扣槽17，所述压紧扣16的上部设置有压紧凸起18，所述压紧扣16转动配合在所述扣槽17内，所述压紧扣16的下部设置有第一弹簧固定槽19，所述扣槽17的下表面上设置有与所述第一弹簧固定槽19相对应的第二弹簧固定槽20，所述第一弹簧固定槽19与所述第二弹簧固定槽20之间设置有弹簧，所述弹簧处于常压状态，在所述底座13的下侧面上设置有与所述弹簧的设置位置相对应的孔位21，当通过所述孔位21按压所述压紧扣16的下侧面时，所述弹簧被压缩，所述压紧扣16的压紧凸起18向外转动。将压紧扣设置到铰链轴心固定部和所述合页固定部的内部，使得铰链轴心固定部和所述合页固定部作为整体固定到底座上，从而大大地提高了其安装精度。所述压紧装置还包括设置在所述合页固定部15宽度方向上的外侧的横向限位器，所述横向限位器包括通过气缸与所述铰链轴心固定部14的底部相适配的移动板39，在所述移动板39上设置有缓冲块40，所述缓冲块40在所述移动板39上浮动设置。在所述底座13上设置有对所述移动板39进行限位的限位块41。

所述取料机械手包括铰链轴心取料机械手、双合页取料机械手及产品取料机械手，所述铰链轴心取料机械手包括轴心夹爪22，所述铰链轴心取料机械手从所述铰链轴心来料部取得铰链轴心并置于所述铰链工装6上，所述双合页取料机械手包括双真空吸盘23，所述双合页取料机械手从所述合页来料部4取得双合页并置于所述铰链工装6上，所述产品取料机械手包括卡口夹爪24，所述产品取料机械手从所述铰链工装6上取下铰链产品并运送至所述出料部3，最后出料。具体如下。

所述铰链轴心取料机械手还包括设置在所述作业转盘5上方的轴心电缸25、设置在所述轴心电缸25上的轴心移动座26和设置在所述移动座26上的轴心上下移动旋转气缸27，所述轴心夹爪22设置在所述轴心上下移动旋转气缸27的下端。所述双合页取料机械手还包括合页XYZ轴电缸28，所述双真空吸盘23设置在所述合页XYZ轴电缸28的Z轴下侧。所述产品取料机械手还包括产品XYZ轴电缸29，所述卡口夹爪24设置在所述产品XYZ轴电缸29的Z轴下侧，所述产品取料机械手设置在所述出料部3内部的上方。

所述铰链轴心来料部包括若干组轴心存储槽30、轴心推出气缸31以及轴心备料槽32，所述轴心推出气缸31设置在所述轴心存储槽30的侧部，且所述轴心推出气缸31的推出杆33正对所述轴心存储槽30最下方的位置，所述轴心存储槽30与所述轴心备料槽32之间设置有轴心导向槽34，所述合页来料部4包括若干组合页存储槽35，所述合页存储槽35由对称设置的两个合页定位槽36组成，所述合页存储槽35的两个端部设置有提手37。所述出料部3包括抽屉式产品存储箱38，所述产品取料机械手位于所述抽屉式产品存储箱38的上方。

本发明除了上述设置外，还在各处设置有各式各样的传感器，如在轴心备料槽32处设置有用于检测轴心是否到位的传感器，在作业转盘上设置有对铰链工装进行检测的传感器，在步进电机上设置有检测电机转速及转动圈数的传感器，在出料部设置有对铰链产品进行检测的传感器，等等，在此不一一列举。

本发明的工作流程如下：

在来料部1中，将安装好的铰链轴心置入于轴心存储槽30中，将左右合页置入于左右分布的合页定位槽36内；轴心推出气缸31将铰链轴心从轴心存储槽30中推出，经过轴心导向槽34后到达所述轴心备料槽32内，以备铰链轴心取料机械手和双合页取料机械手来取料。铰链轴心取料机械手和双合页取料机械手分别取得铰链轴心和合页后，分别将铰链轴心和双合页置入作业转盘5上的铰链轴心上料工位和合页上料工位处的铰链工装上。在此之前，顶起杆组11上的顶杆12向上顶起，通过孔位21后顶向压紧扣16，压紧扣16内的弹簧被压缩，压紧扣打开，等待铰链轴心和双合页分别顺利进入。铰链轴心和双合页固定好后，作业转盘转动到焊接工位，隔离门42降落，将焊接工位与其它工位隔离开来。完成焊接作业后，作业转盘转动到产品下料工位后，通过产品取料机械手将产品从铰链工装上取下，再摆放入所述抽屉式产品存储箱38内，最后完成产品出料。

本发明与现有技术相比，通过控制部、来料部、作业部及出料部的组合，通过控制部对来料部、作业部及出料部的协作控制作业，通过作业转盘和各取料机械手的协作，通过取料机械手从来料部取得铰链轴心及合页，并置于作业转盘上的铰链工装上固定住，铰链工装的设置保证了铰链在装配时的精度及稳定性，再通过激光焊接机实现快速、高质量的焊接固定，实现合页与轴心的精确配合，大大地提高了铰链产品的质量；采用控制部对整个生产过程进行智能控制，无需人工介入，实现全自动化作业，避免了认为因素的引入，保证了最终产品的质量；本设备结构合理，从上料到产品出料全自动运行，也大大提高了生产效率。

本发明应用于自动化设备领域。

Claims (7)

1.一种铰链自动化生产设备，其特征在于：该设备包括控制部、来料部（1）、作业部（2）及出料部（3），所述来料部（1）、所述作业部（2）及所述出料部（3）均与所述控制部电信号连接，所述来料部（1）包括铰链轴心来料部和合页来料部（4），所述作业部（2）包括作业转盘（5）、激光焊接机和取料机械手，所述作业转盘（5）上设置有若干个铰链工装（6），所述取料机械手分别从所述铰链轴心来料部和合页来料部（4）获得铰链轴心及合页并固定于所述铰链工装（6）上，所述作业转盘（5）转动到达所述激光焊接机处并对铰链轴心及合页进行焊接作业，组成铰链最后经所述出料部（3）出料;所述作业转盘（5）由上作业板（7）和下固定板（8）组成，在所述上作业板（7）上设置有四个均匀分布的所述铰链工装（6），所述下固定板（8）上设置有由电机（9）驱动转动的支撑旋转座（10），所述下固定板（8）上与所述上作业板（7）上设置四个所述铰链工装（6）的位置相对应的区域均设置有顶起杆组（11），所述顶起杆组（11）设置有若干顶杆（12），若干所述顶杆（12）通过气缸驱动向上顶出并将所述铰链工装（6）顶开，使所述铰链工装（6）处于解锁状态;所述铰链工装（6）包括底座（13），在所述底座（13）上设置有铰链轴心固定部（14）和位于所述铰链轴心固定部（14）两侧的合页固定部（15），所述铰链轴心固定部（14）和所述合页固定部（15）的外围设置有压紧装置，当将铰链轴心置于所述铰链轴心固定部（14）上，铰链合页置于所述合页固定部（15）上时，所述压紧装置对铰链轴心和铰链合页进行压紧;所述压紧装置包括分别设置在所述铰链轴心固定部（14）和所述合页固定部（15）长度方向上的两端的压紧扣（16），所述铰链轴心固定部（14）和所述合页固定部（15）的两端下侧均设置有与所述压紧扣（16）相适配的扣槽（17），所述压紧扣（16）的上部设置有压紧凸起（18），所述压紧扣（16）转动配合在所述扣槽（17）内，所述压紧扣（16）的下部设置有第一弹簧固定槽（19），所述扣槽（17）的下表面上设置有与所述第一弹簧固定槽（19）相对应的第二弹簧固定槽（20），所述第一弹簧固定槽（19）与所述第二弹簧固定槽（20）之间设置有弹簧，所述弹簧处于常压状态，在所述底座（13）的下侧面上设置有与所述弹簧的设置位置相对应的孔位（21），当通过所述孔位（21）按压所述压紧扣（16）的下侧面时，所述弹簧被压缩，所述压紧扣（16）的压紧凸起（18）向外转动。

2.根据权利要求1所述的一种铰链自动化生产设备，其特征在于：所述取料机械手包括铰链轴心取料机械手、双合页取料机械手及产品取料机械手，所述铰链轴心取料机械手包括轴心夹爪（22），所述铰链轴心取料机械手从所述铰链轴心来料部取得铰链轴心并置于所述铰链工装（6）上，所述双合页取料机械手包括双真空吸盘（23），所述双合页取料机械手从所述合页来料部（4）取得双合页并置于所述铰链工装（6）上，所述产品取料机械手包括卡口夹爪（24），所述产品取料机械手从所述铰链工装（6）上取下铰链产品并运送至所述出料部（3），最后出料。

3.根据权利要求2所述的一种铰链自动化生产设备，其特征在于：所述铰链轴心取料机械手还包括设置在所述作业转盘（5）上方的轴心电缸（25）、设置在所述轴心电缸（25）上的轴心移动座（26）和设置在所述移动座（26）上的轴心上下移动旋转气缸（27），所述轴心夹爪（22）设置在所述轴心上下移动旋转气缸（27）的下端。

4.根据权利要求2所述的一种铰链自动化生产设备，其特征在于：所述双合页取料机械手还包括合页XYZ轴电缸（28），所述双真空吸盘（23）设置在所述合页XYZ轴电缸（28）的Z轴下侧。

5.根据权利要求2所述的一种铰链自动化生产设备，其特征在于：所述产品取料机械手还包括产品XYZ轴电缸（29），所述卡口夹爪（24）设置在所述产品XYZ轴电缸（29）的Z轴下侧，所述产品取料机械手设置在所述出料部（3）内部的上方。

6.根据权利要求1或2所述的一种铰链自动化生产设备，其特征在于：所述铰链轴心来料部包括若干组轴心存储槽（30）、轴心推出气缸（31）以及轴心备料槽（32），所述轴心推出气缸（31）设置在所述轴心存储槽（30）的侧部，且所述轴心推出气缸（31）的推出杆（33）正对所述轴心存储槽（30）最下方的位置，所述轴心存储槽（30）与所述轴心备料槽（32）之间设置有轴心导向槽（34），所述合页来料部（4）包括若干组合页存储槽（35），所述合页存储槽（35）由对称设置的两个合页定位槽（36）组成，所述合页存储槽（35）的两个端部设置有提手（37）。

7.根据权利要求1或5所述的一种铰链自动化生产设备，其特征在于：所述出料部（3）包括抽屉式产品存储箱（38），所述产品取料机械手位于所述抽屉式产品存储箱（38）的上方。