CN108942948A - 一种自动组装机械手及其取料和组装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动组装机械手及其取料和组装工艺，包括机械手支板、升降组件、滑座、下顶组件、旋转组件、旋转套及组装组件，升降组件设置于机械手支板上；滑座沿竖直方向可滑动地连接于机械手支板上；下顶组件设置于滑座上侧部；旋转组件设置于滑座的下侧部；组装组件从旋转套下部可拆卸地插设在旋转套内；取料时，下顶组件的输出端下顶，使第二气杆向下伸出；第二气杆下压斜面推动两夹爪夹紧物料；组装时，第二气杆将物料压入产品内。本发明具备升降、吸附、夹紧、旋转及压力检测功能，可适应不同种类尺寸的物料搬运和组装，组装不良品率低，且通过单套动力结构实现吸附和夹紧同步联动，在简化结构的同时有效地保证了取料或组装时同步性。

Description

一种自动组装机械手及其取料和组装工艺

技术领域

本发明涉及机械自动化领域，特别指一种自动组装机械手及其取料和组装工艺。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置；特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点；机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。在电子产品的自动化生产加工过程中，常需要用到机械手作为自动取料、搬运及组装的执行部件；在手机生产过程中，需要将各类零部件如振动马达、受话器、光小板、摄像头等自动组装至手机的PCB板上，实现电路导通，实现上述物料的自动化组装需要用到机械手将物料从供料机构上取出，并搬运至产品上方后，通过机械手压入PCB板内；机械手协助完成物料自动组装过程中涉及两大问题：取料及组装；对于取料，由于各类物料的形状结构及尺寸不同，对于片状物料只能通过吸附取出，对于块状物料只能通过夹紧取出，对于同时包括片状部分及块状部分的物料需要机械手同时吸附及夹紧物料，现有的机械手无法同时达到取出上述各类物料的要求；对于组装，机械手将取出的物料压入产品PCB板上时，对物料及PCB板均有一个向下的压力，如果压力过大会损坏物料或产品，现有机械手无法解决组装下压物料过程中根据实际情况有效监测和控制下压压力问题，不能减少物料或产品压坏的情况；另外，现有的机械手的吸附及夹持功能的实现一般通过两套动力机构驱动，无法实现吸附与夹持过程的联动协作，结构设计复杂，在取料或组装时吸附与夹持的同步性差，无法保证精准的取料及组装动作，取料或组装质量差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种同时具备升降、吸附、夹紧、旋转及压力检测功能，可适应不同种类尺寸的物料搬运和组装，组装不良品率低，且通过单套动力结构实现吸附和夹紧同步联动，在简化结构的同时有效地保证了取料或组装时同步性的自动组装机械手及其取料和组装工艺。

本发明采取的技术方案如下：一种自动组装机械手，包括机械手支板、升降组件、滑座、下顶组件、旋转组件、旋转套及组装组件，其中，上述机械手支板固定设置于动力机构的输出端上，并经动力机构驱动在水平面内移动；上述升降组件设置于机械手支板上，且输出端朝下设置；上述滑座沿竖直方向可滑动地连接于机械手支板上，且与升降组件的输出端连接，升降组件驱动滑座升降运动；上述下顶组件设置于滑座上侧部，且输出端朝下设置；上述旋转组件设置于滑座的下侧部，旋转组件的下部连接有旋转套，并驱动旋转套旋转运动；上述组装组件从旋转套下部可拆卸地插设在旋转套内，组装组件包括第二气杆及设置于第二气杆侧部的夹爪；上述下顶组件的输出端穿过旋转组件从旋转套内部向下延伸至组装组件内；取料时，下顶组件的输出端下顶，并下压组装组件的第二气杆，使第二气杆向下伸出，以便贴近物料顶面并吸附物料；第二气杆下降的同时，通过下压斜面推动两夹爪向内移动，从物料外侧夹紧物料，实现同时吸附和夹紧物料；组装时，第二气杆继续下压，将物料压入产品内，并通过下顶组件传动第二气杆时监测下压压力，物料压入完成后，第二气杆向上回缩，同时驱动两夹爪松开物料。

优选地，所述的升降组件包括第一电机、第一输出轴及滑块，其中，上述第一电机设置于机械手支板的顶部，第一输出轴沿竖直方向插设在第一电机内，第一电机驱动第一输出轴升降运动；第一输出轴的下端固定连接于滑座上，以便驱动滑座升降运动；上述滑块固定于滑座的侧壁上，且滑块可滑动地嵌设在机械手支架侧壁上设置的滑轨上，以便导向限位滑座。

优选地，所述的下顶组件包括第二电机、第二输出轴、推块、推套、滑槽、推杆及压力传感器，其中，上述滑槽为条状槽体结构，滑槽沿竖直方向开设于滑座上；上述推套为空心柱状结构，推套的后侧部设有块状滑体，该块状滑体可滑动地嵌设在滑槽内；推套的顶部开设有连接缺口；上述推块的下端可滑动地嵌设在推套的连接缺口内。

优选地，所述的第二电机设置于滑座的顶部，第二输出轴竖直插设在第二电机内，第二电机驱动第二输出轴升降运动；第二输出轴的下端连接于推块上，以便通过推块驱动推套升降运动；上述推杆竖直设置于推套内，推杆的上端连接于推块的底部，推杆的下端设有压力传感器，推块通过推杆及压力传感器推动推套升降运动，并通过压力传感器感应推块对推套向下的压力。

优选地，所述的旋转组件包括第三电机、旋转套、滑套及滑套弹簧，其中，上述第三电机设置于滑座的底部，且输出端朝下设置；上述旋转套连接于第三电机的输出端上，第三电机驱动旋转套旋转运动；上述旋转套的外部可滑动地套设有滑套，滑套的顶部设有向外延伸的第一环形连接面，该第一环形连接面与旋转套外壁上设置的第二环形连接面之间设有滑套弹簧；上述旋转套的侧壁上设有至少二个弹性卡珠，弹性卡珠在旋转套内可沿径向方向移动，向上拉动滑套时，滑套弹簧压缩，滑套离开弹性卡珠，滑套内壁对弹性卡珠的向内压力消失，弹性卡珠向外弹出，以便将组装组件由下而上插入旋转套内，组装组件安装好后，松开滑套，滑套在滑套弹簧的反弹力作用下，向下滑动，将弹性卡珠重新向内压入组装组件内，以便卡紧组装组件，反之即可拆卸组装组件，组装组件随旋转套旋转，以调整组装角度；上述滑套的内侧壁设有由上至下逐步向外倾斜的延伸的压入斜面，滑套弹簧向下推动滑套滑动时，压入斜面逐步将弹性卡珠向内侧压入组装组件内。

优选地，所述的第三电机及旋转套内可滑动地竖直插设有第一气杆，第一气杆的上端延伸至上述推套下方，且通过设置于推套上的气嘴与真空发生装置连接，推套下降时下压第一气杆，使第一气杆的下端在旋转套内下压组装组件，使第一气杆的下端与第二气杆的上端对接，形成完整的气路，且推动第二气杆向下伸出吸附物料，且第二气杆同时驱动夹爪向内移动夹紧物料。

优选地，所述的组装组件包括插套、压套、座体、底板、第二气杆、夹座、夹爪、夹座延伸部、承载斜面、导槽、弹簧套及下压斜面，其中，上述插套为圆状套体结构，插套的外壁上设有向内凹陷的环形槽体，插套插入旋转套内时，旋转套上的弹性卡珠卡入环形槽体内，以便卡紧固定插套；插套的内部可滑动地插设有压套，压套内插设固定有第二气杆，第一气杆下压时，第一气杆的下端与第二气杆的上端在压套内对接，以便形成完整的气路，且第一气杆下压第二气杆，第二气杆带动压套下降。

优选地，所述的座体连接于插套下部，座体的底部设有底板，第二气杆可滑动地穿过底板；上述夹座包括二个，两夹座沿插套轴心方向对称设置于座体内，且可沿底板自由滑动；两夹座朝插套一侧设夹座延伸部，该夹座延伸部的一侧设有从轴心向外逐步向下倾斜延伸的承载斜面；上述压套的底部对应两承载斜面设有倾斜角度相同的下压斜面；上述导槽包括二个，两导槽分别开设于夹座延伸部的内侧壁上，两导槽内分别可滑动地插设有弹簧套，弹簧套的两端分别连接在两夹座上；上述夹爪包括二个，两夹爪分别设置于两夹座的底部；自然状态下，弹簧套的反弹力将两夹座向外顶出，两夹爪张开；第二气杆下降时，其底部的气嘴伸出底板，以便贴近物料，且第二气杆带动压套下降，使压套底部的下压斜面下顶夹座的承载斜面，将两夹座向内侧推动，使两夹爪向内侧移动，以便夹紧物料。

优选地，所述的滑座上设有CCD组件，CCD组件随滑座运动至产品待组装部位上方，以便进行CCD扫描；CCD组件包括CCD摄像头及光源，其中，CCD摄像头设置于推套的一侧，且镜头方向朝下设置；上述光源沿竖直方向对应设置于CCD摄像头下方，光源为环状结构，CCD摄像头经光源中部的通孔扫描产品，光源发出的光线照射产品。

一种自动组装机械手的取料和组装工艺，包括以下取料及组装工艺步骤，其中，取料步骤将物料从供料装置内通过吸附和/或夹紧的方式取出，组装步骤将取出的物料自动组装至产品的待组装部位处，组装步骤完成后，机械手重新进行取料，不断循环组装；

上述取料包括以下工艺步骤：

S1、靠近物料：升降组件驱动滑座整体向下运动，以便靠近物料上方；

S2、气嘴伸出：机械手的气嘴在下顶组件的驱动下向下伸出，并贴紧物料顶面；

S3、真空吸料：步骤S2中的气嘴下降的同时与真空发生装置之间的气路导通，真空发生装置使气嘴处产生负压，以便吸附物料；

S4、夹料：步骤S2中的气嘴向下伸出的同时，同步驱动机械手的夹爪从外侧夹紧物料；

S5、取料升降：步骤S4中物料被吸附夹紧后，升降组件驱动滑座向上运动，离开取料处；

S6、水平移动：步骤S5中机械手离开取料处后，与机械手连接的动力机构驱动机械手在水平面内移动，使机械手移动至待组装物料的产品上方，以便进行物料组装；

上述组装包括以下工艺步骤：

S7、靠近产品：步骤S6中的机械手移动至产品上方后，升降组件驱动滑座整体向下运动，以便靠近产品；

S8、角度调整：CCD组件扫描组装位置，并将位置信息发送至工控机，工控机控制机械手的旋转组件调整组装角度；

S9、气嘴下压：步骤S8调整好组装角度后，气嘴继续下压，将物料压入产品的待组装部位处，并通过压力传感器实时监测下压压力，以防止压坏产品或物料；

S10、气嘴回缩、步骤S9中的物料组装完成后，气嘴向上回缩，同时驱动夹爪松开物料；

S11、组装升降：步骤S10中气嘴回缩及夹爪松开物料后，升降组件驱动滑座整体上升，离开产品，以便进行下一个组装物料的取料动作。

本发明的有益效果在于：

本发明设计了一种同时具备升降、吸附、夹紧、旋转及压力检测功能，可适应不同种类尺寸的物料搬运和组装，组装不良品率低，且通过单套动力结构实现吸附和夹紧同步联动，在简化结构的同时有效地保证了取料或组装时同步性的自动组装机械手及其取料和组装工艺；本发明的组装机械手与传统机械手区别之处在于其同时集成有升降、下顶、吸附、夹紧、旋转及压力实时监测功能；组装机械手以机械手支板为整体承载部件，第一电机通过第一输出轴驱动第一滑座带动旋转组件、下顶组件及组装组件整体升降运动，以使组装组件靠近物料或产品；本发明的旋转组件作为组装角度调节结构设置于滑座下部，设置于滑座上的CCD组件拍摄产品位置后，通过工控机分析比对位置信息后，发出信号至旋转组件的第三电机驱动连接于其下部的旋转套带动插设在旋转套内的组装组件旋转运动完成组装角度调节；本发明下顶组件以第二电机作为动力部件，第二电机通过推块、推套及推杆推动插设在第三电机内，并延伸至旋转套内部的第一气杆下顶，以提供驱动组装组件的吸嘴下压及夹爪向内侧运动夹紧物料的动力，第一气杆下顶的同时，通过设置于推套内部，并位于推杆与第一气杆之间的压力传感器实时监测第一气杆下顶时传递给组装组件的压力，以检测下顶过程中对物料或产品产生的压力，防止压力过大而损坏物料或产品；本发明的组装组件为组装机械手完成自动取料、搬运及组装的具体执行部件，组装组件的插套为与旋转套可拆卸连接的部件，插套的外侧壁上设有向内凹陷的环形槽体，插套插入旋转套之前，首先将旋转套外部套设的滑套向上拉动，使滑套弹簧压缩，插套插入旋转套内后，松开滑套，在滑套弹簧的反推力作用下，滑套沿旋转套外壁向下滑动，滑套内壁由上而下内径逐步增大的内壁随着滑套下滑过程将旋转套内嵌的弹性卡珠向内压入插套内，使插套与旋转套卡紧固定，完成插套安装，拆卸时，将滑套向上拉动，弹性卡珠在自身弹力作用下向外弹出插套，使插套松开；本发明的插套内部可滑动地插设有压套，压套内部固定连接有第二气杆，压套的底面两侧则分别设有由轴心向外逐步向下倾斜延伸的下压斜面，当第一气杆下压伸入压套内时，第一气杆的下端与第二气杆的上端在压套内对接密封，第一气杆顶端通过设置于推套上的气嘴与外设的真空发生装置连接，第一气杆与第二气杆端部对接完成后，使第二气杆与真空发生装置之间的气路导通，通过真空发生装置即可使第二气杆底部的吸嘴产生负压，以便吸附物料；第二气杆下压使其底部的气嘴向下伸出设置于插套底部的底板，以便贴紧物料表面进行吸附；同时，第二气杆带动压套同步下降，压套底部的下压斜面抵住设置于底板两侧并可在底板上直线滑动的两夹座上部设置的承载斜面，随着第二气杆下压的同时，压套下压两夹座的承载斜面，使两夹座带动设置于其下部的两夹爪向内侧移动，从而实现吸附物料的同时，同步协作的夹紧物料，实现吸附与夹紧物料同步联动；组装物料时，第二气杆继续下压，将其底部吸附的物料压入产品内，组装完成后，第一气杆向上回缩，第一气杆给第二气杆的下压力消失，第二气杆在压套与插套内部的弹簧向上的反弹力作用下带动第二气杆向上移动，使第二气杆底部的吸嘴离开产品，且压套底部下压斜面离开夹座的承载斜面，夹座在弹簧套弹力作用下向外张开，以便进行下一次取料动作。

附图说明

图1为本发明实施例1的立体结构示意图。

图2为图1隐藏组装组件后的立体结构示意图。

图3为图1隐藏推套后的立体结构示意图。

图4为图1隐藏推套及第三电机后的立体结构示意图。

图5为图4隐藏滑套及滑套弹簧后的立体结构示意图。

图6为本发明实施例1组装组件的立体结构示意图。

图7为图6隐藏插套后的立体结构示意图。

图8为本发明实施例1夹座及弹簧套的拆分结构示意图之一。

图9为本发明实施例1夹座及弹簧套的拆分结构示意图之二。

图10为本发明实施例1带有外罩的立体结构示意图。

图11为本发明实施例1滑套、旋转套及插套可拆卸组装结构示意图。

图12为本发明实施例1的取料及组装工艺步骤流程示意图。

图13为本发明实施例2的立体结构示意图之一。

图14为本发明实施例2的立体结构示意图之二。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如图1至图12所示，本发明采取的技术方案如下：一种自动组装机械手，包括机械手支板1、升降组件、滑座4、下顶组件、旋转组件、旋转套15及组装组件18，其中，上述机械手支板1固定设置于动力机构的输出端上，并经动力机构驱动在水平面内移动；上述升降组件设置于机械手支板1上，且输出端朝下设置；上述滑座4沿竖直方向可滑动地连接于机械手支板1上，且与升降组件的输出端连接，升降组件驱动滑座4升降运动；上述下顶组件设置于滑座4上侧部，且输出端朝下设置；上述旋转组件设置于滑座4的下侧部，旋转组件的下部连接有旋转套15，并驱动旋转套15旋转运动；上述组装组件18从旋转套15下部可拆卸地插设在旋转套15内，组装组件18包括第二气杆184及设置于第二气杆184侧部的夹爪186；上述下顶组件的输出端穿过旋转组件从旋转套15内部向下延伸至组装组件18内；取料时，下顶组件的输出端下顶，并下压组装组件18的第二气杆184，使第二气杆184向下伸出，以便贴近物料顶面并吸附物料；第二气杆184下降的同时，通过下压斜面1811推动两夹爪186向内移动，从物料外侧夹紧物料，实现同时吸附和夹紧物料；组装时，第二气杆184继续下压，将物料压入产品内，并通过下顶组件传动第二气杆184时监测下压压力，物料压入完成后，第二气杆184向上回缩，同时驱动两夹爪186松开物料。

升降组件包括第一电机2、第一输出轴3及滑块5，其中，上述第一电机2设置于机械手支板1的顶部，第一输出轴3沿竖直方向插设在第一电机2内，第一电机2驱动第一输出轴3升降运动；第一输出轴的下端固定连接于滑座4上，以便驱动滑座4升降运动；上述滑块5固定于滑座4的侧壁上，且滑块5可滑动地嵌设在机械手支架1侧壁上设置的滑轨上，以便导向限位滑座4。

下顶组件包括第二电机6、第二输出轴7、推块8、推套9、滑槽10、推杆11及压力传感器12，其中，上述滑槽10为条状槽体结构，滑槽10沿竖直方向开设于滑座4上；上述推套9为空心柱状结构，推套9的后侧部设有块状滑体，该块状滑体可滑动地嵌设在滑槽10内；推套9的顶部开设有连接缺口；上述推块8的下端可滑动地嵌设在推套9的连接缺口内。

第二电机6设置于滑座4的顶部，第二输出轴7竖直插设在第二电机6内，第二电机8驱动第二输出轴7升降运动；第二输出轴7的下端连接于推块8上，以便通过推块驱动推套9升降运动；上述推杆11竖直设置于推套9内，推杆11的上端连接于推块8的底部，推杆11的下端设有压力传感器12，推块8通过推杆11及压力传感器12推动推套9升降运动，并通过压力传感器12感应推块8对推套9向下的压力。

旋转组件包括第三电机13、旋转套15、滑套16及滑套弹簧17，其中，上述第三电机13设置于滑座4的底部，且输出端朝下设置；上述旋转套15连接于第三电机13的输出端上，第三电机13驱动旋转套15旋转运动；上述旋转套15的外部可滑动地套设有滑套16，滑套16的顶部设有向外延伸的第一环形连接面，该第一环形连接面与旋转套15外壁上设置的第二环形连接面之间设有滑套弹簧17；上述旋转套15的侧壁上设有至少二个弹性卡珠21，弹性卡珠21在旋转套15内可沿径向方向移动，向上拉动滑套16时，滑套弹簧17压缩，滑套16离开弹性卡珠21，滑套16内壁对弹性卡珠21的向内压力消失，弹性卡珠21向外弹出，以便将组装组件18由下而上插入旋转套15内，组装组件18安装好后，松开滑套16，滑套16在滑套弹簧17的反弹力作用下，向下滑动，将弹性卡珠21重新向内压入组装组件18内，以便卡紧组装组件18，反之即可拆卸组装组件18，组装组件18随旋转套15旋转，以调整组装角度；上述滑套15的内侧壁设有由上至下逐步向外倾斜的延伸的压入斜面22，滑套弹簧17向下推动滑套15滑动时，压入斜面22逐步将弹性卡珠21向内侧压入组装组件18内。

第三电机13及旋转套15内可滑动地竖直插设有第一气杆14，第一气杆14的上端延伸至上述推套9下方，且通过设置于推套9上的气嘴与真空发生装置连接，推套9下降时下压第一气杆14，使第一气杆14的下端在旋转套15内下压组装组件18，使第一气杆14的下端与第二气杆184的上端对接，形成完整的气路，且推动第二气杆184向下伸出吸附物料，且第二气杆184同时驱动夹爪186向内移动夹紧物料。

组装组件18包括插套181、压套1812、座体182、底板183、第二气杆184、夹座185、夹爪186、夹座延伸部187、承载斜面188、导槽189、弹簧套1810及下压斜面1811，其中，上述插套181为圆状套体结构，插套181的外壁上设有向内凹陷的环形槽体1813，插套181插入旋转套15内时，旋转套15上的弹性卡珠21卡入环形槽体1813内，以便卡紧固定插套181；插套181的内部可滑动地插设有压套1812，压套1812内插设固定有第二气杆184，第一气杆14下压时，第一气杆14的下端与第二气杆184的上端在压套1812内对接，以便形成完整的气路，且第一气杆14下压第二气杆184，第二气杆184带动压套1812下降。

座体182连接于插套181下部，座体182的底部设有底板183，第二气杆184可滑动地穿过底板183；上述夹座185包括二个，两夹座185沿插套181轴心方向对称设置于座体182内，且可沿底板183自由滑动；两夹座185朝插套181一侧设夹座延伸部187，该夹座延伸部187的一侧设有从轴心向外逐步向下倾斜延伸的承载斜面188；上述压套1812的底部对应两承载斜面188设有倾斜角度相同的下压斜面1811；上述导槽189包括二个，两导槽189分别开设于夹座延伸部187的内侧壁上，两导槽189内分别可滑动地插设有弹簧套1810，弹簧套1810的两端分别连接在两夹座185上；上述夹爪186包括二个，两夹爪186分别设置于两夹座185的底部；自然状态下，弹簧套1810的反弹力将两夹座185向外顶出，两夹爪186张开；第二气杆184下降时，其底部的气嘴伸出底板183，以便贴近物料，且第二气杆184带动压套1812下降，使压套1812底部的下压斜面1811下顶夹座185的承载斜面188，将两夹座185向内侧推动，使两夹爪186向内侧移动，以便夹紧物料。

滑座4上设有CCD组件，CCD组件随滑座4运动至产品待组装部位上方，以便进行CCD扫描；CCD组件包括CCD摄像头19及光源20，其中，CCD摄像头19设置于推套9的一侧，且镜头方向朝下设置；上述光源20沿竖直方向对应设置于CCD摄像头19下方，光源20为环状结构，CCD摄像头19经光源20中部的通孔扫描产品，光源20发出的光线照射产品。

一种自动组装机械手的取料和组装工艺，包括以下取料及组装工艺步骤，其中，取料步骤将物料从供料装置内通过吸附和/或夹紧的方式取出，组装步骤将取出的物料自动组装至产品的待组装部位处，组装步骤完成后，机械手重新进行取料，不断循环组装；

上述取料包括以下工艺步骤：

S1、靠近物料：升降组件驱动滑座整体向下运动，以便靠近物料上方；

S2、气嘴伸出：机械手的气嘴在下顶组件的驱动下向下伸出，并贴紧物料顶面；

S3、真空吸料：步骤S2中的气嘴下降的同时与真空发生装置之间的气路导通，真空发生装置使气嘴处产生负压，以便吸附物料；

S4、夹料：步骤S2中的气嘴向下伸出的同时，同步驱动机械手的夹爪从外侧夹紧物料；

S5、取料升降：步骤S4中物料被吸附夹紧后，升降组件驱动滑座向上运动，离开取料处；

S6、水平移动：步骤S5中机械手离开取料处后，与机械手连接的动力机构驱动机械手在水平面内移动，使机械手移动至待组装物料的产品上方，以便进行物料组装；

上述组装包括以下工艺步骤：

S7、靠近产品：步骤S6中的机械手移动至产品上方后，升降组件驱动滑座整体向下运动，以便靠近产品；

S8、角度调整：CCD组件扫描组装位置，并将位置信息发送至工控机，工控机控制机械手的旋转组件调整组装角度；

S9、气嘴下压：步骤S8调整好组装角度后，气嘴继续下压，将物料压入产品的待组装部位处，并通过压力传感器实时监测下压压力，以防止压坏产品或物料；

S10、气嘴回缩、步骤S9中的物料组装完成后，气嘴向上回缩，同时驱动夹爪松开物料；

S11、组装升降：步骤S10中气嘴回缩及夹爪松开物料后，升降组件驱动滑座整体上升，离开产品，以便进行下一个组装物料的取料动作。

进一步，本发明设计了一种同时具备升降、吸附、夹紧、旋转及压力检测功能，可适应不同种类尺寸的物料搬运和组装，组装不良品率低，且通过单套动力结构实现吸附和夹紧同步联动，在简化结构的同时有效地保证了取料或组装时同步性的自动组装机械手及其取料和组装工艺；本发明的组装机械手与传统机械手区别之处在于其同时集成有升降、下顶、吸附、夹紧、旋转及压力实时监测功能；组装机械手以机械手支板为整体承载部件，第一电机通过第一输出轴驱动第一滑座带动旋转组件、下顶组件及组装组件整体升降运动，以使组装组件靠近物料或产品；本发明的旋转组件作为组装角度调节结构设置于滑座下部，设置于滑座上的CCD组件拍摄产品位置后，通过工控机分析比对位置信息后，发出信号至旋转组件的第三电机驱动连接于其下部的旋转套带动插设在旋转套内的组装组件旋转运动完成组装角度调节；本发明下顶组件以第二电机作为动力部件，第二电机通过推块、推套及推杆推动插设在第三电机内，并延伸至旋转套内部的第一气杆下顶，以提供驱动组装组件的吸嘴下压及夹爪向内侧运动夹紧物料的动力，第一气杆下顶的同时，通过设置于推套内部，并位于推杆与第一气杆之间的压力传感器实时监测第一气杆下顶时传递给组装组件的压力，以检测下顶过程中对物料或产品产生的压力，防止压力过大而损坏物料或产品；本发明的组装组件为组装机械手完成自动取料、搬运及组装的具体执行部件，组装组件的插套为与旋转套可拆卸连接的部件，插套的外侧壁上设有向内凹陷的环形槽体，插套插入旋转套之前，首先将旋转套外部套设的滑套向上拉动，使滑套弹簧压缩，插套插入旋转套内后，松开滑套，在滑套弹簧的反推力作用下，滑套沿旋转套外壁向下滑动，滑套内壁由上而下内径逐步增大的内壁随着滑套下滑过程将旋转套内嵌的弹性卡珠向内压入插套内，使插套与旋转套卡紧固定，完成插套安装，拆卸时，将滑套向上拉动，弹性卡珠在自身弹力作用下向外弹出插套，使插套松开；本发明的插套内部可滑动地插设有压套，压套内部固定连接有第二气杆，压套的底面两侧则分别设有由轴心向外逐步向下倾斜延伸的下压斜面，当第一气杆下压伸入压套内时，第一气杆的下端与第二气杆的上端在压套内对接密封，第一气杆顶端通过设置于推套上的气嘴与外设的真空发生装置连接，第一气杆与第二气杆端部对接完成后，使第二气杆与真空发生装置之间的气路导通，通过真空发生装置即可使第二气杆底部的吸嘴产生负压，以便吸附物料；第二气杆下压使其底部的气嘴向下伸出设置于插套底部的底板，以便贴紧物料表面进行吸附；同时，第二气杆带动压套同步下降，压套底部的下压斜面抵住设置于底板两侧并可在底板上直线滑动的两夹座上部设置的承载斜面，随着第二气杆下压的同时，压套下压两夹座的承载斜面，使两夹座带动设置于其下部的两夹爪向内侧移动，从而实现吸附物料的同时，同步协作的夹紧物料，实现吸附与夹紧物料同步联动；组装物料时，第二气杆继续下压，将其底部吸附的物料压入产品内，组装完成后，第一气杆向上回缩，第一气杆给第二气杆的下压力消失，第二气杆在压套与插套内部的弹簧向上的反弹力作用下带动第二气杆向上移动，使第二气杆底部的吸嘴离开产品，且压套底部下压斜面离开夹座的承载斜面，夹座在弹簧套弹力作用下向外张开，以便进行下一次取料动作。

实施例2：如图13至图14所示，为本发明的实施例2，本实施例与实施例1的区别之处在于，实施例1同时集成有吸附及夹持功能，而本实施例仅仅通过吸附实现对物料的取出和组装，因此，本实施例仅适用于片状物料或重量较轻的顶面为平面结构的块状物料的自动化组装；基于上述功能不同，本实施例在结构上与实施例1存在如下差异：本实施例省略了实施例1中的组装组件，即第一气杆的下端直接向下穿过第三电机及旋转套，延伸至旋转套下方；同时，为保证第一气杆在组装时进行旋转以调整角度，本实施例与实施例1不同之处还在于，第一气杆与旋转套之间固定连接，即第三电机驱动旋转套旋转时，旋转套带动第一气杆同步旋转，以便调整组装角度。另外，基于实施例1与实施例2，对于仅具备夹持功能进行取料和组装动作的结构设计也可经本发明实施例1、2直接构思出，因此也属于本发明保护范围。

本发明的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种自动组装机械手，其特征在于：包括机械手支板（1）、升降组件、滑座（4）、下顶组件、旋转组件、旋转套（15）及组装组件（18），其中，上述机械手支板（1）固定设置于动力机构的输出端上，并经动力机构驱动在水平面内移动；上述升降组件设置于机械手支板（1）上，且输出端朝下设置；上述滑座（4）沿竖直方向可滑动地连接于机械手支板（1）上，且与升降组件的输出端连接，升降组件驱动滑座（4）升降运动；上述下顶组件设置于滑座（4）上侧部，且输出端朝下设置；上述旋转组件设置于滑座（4）的下侧部，旋转组件的下部连接有旋转套（15），并驱动旋转套（15）旋转运动；上述组装组件（18）从旋转套（15）下部可拆卸地插设在旋转套（15）内，组装组件（18）包括第二气杆（184）及设置于第二气杆（184）侧部的夹爪（186）；上述下顶组件的输出端穿过旋转组件从旋转套（15）内部向下延伸至组装组件（18）内；取料时，下顶组件的输出端下顶，并下压组装组件（18）的第二气杆（184），使第二气杆（184）向下伸出，以便贴近物料顶面并吸附物料；第二气杆（184）下降的同时，通过下压斜面（1811）推动两夹爪（186）向内移动，从物料外侧夹紧物料，实现同时吸附和夹紧物料；组装时，第二气杆（184）继续下压，将物料压入产品内，并通过下顶组件传动第二气杆（184）时监测下压压力，物料压入完成后，第二气杆（184）向上回缩，同时驱动两夹爪（186）松开物料。

2.根据权利要求1所述的一种自动组装机械手，其特征在于：所述的升降组件包括第一电机（2）、第一输出轴（3）及滑块（5），其中，上述第一电机（2）设置于机械手支板（1）的顶部，第一输出轴（3）沿竖直方向插设在第一电机（2）内，第一电机（2）驱动第一输出轴（3）升降运动；第一输出轴的下端固定连接于滑座（4）上，以便驱动滑座（4）升降运动；上述滑块（5）固定于滑座（4）的侧壁上，且滑块（5）可滑动地嵌设在机械手支架（1）侧壁上设置的滑轨上，以便导向限位滑座（4）。

3.根据权利要求2所述的一种自动组装机械手，其特征在于：所述的下顶组件包括第二电机（6）、第二输出轴（7）、推块（8）、推套（9）、滑槽（10）、推杆（11）及压力传感器（12），其中，上述滑槽（10）为条状槽体结构，滑槽（10）沿竖直方向开设于滑座（4）上；上述推套（9）为空心柱状结构，推套（9）的后侧部设有块状滑体，该块状滑体可滑动地嵌设在滑槽（10）内；推套（9）的顶部开设有连接缺口；上述推块（8）的下端可滑动地嵌设在推套（9）的连接缺口内。

4.根据权利要求3所述的一种自动组装机械手，其特征在于：所述的第二电机（6）设置于滑座（4）的顶部，第二输出轴（7）竖直插设在第二电机（6）内，第二电机（8）驱动第二输出轴（7）升降运动；第二输出轴（7）的下端连接于推块（8）上，以便通过推块驱动推套（9）升降运动；上述推杆（11）竖直设置于推套（9）内，推杆（11）的上端连接于推块（8）的底部，推杆（11）的下端设有压力传感器（12），推块（8）通过推杆（11）及压力传感器（12）推动推套（9）升降运动，并通过压力传感器（12）感应推块（8）对推套（9）向下的压力。

5.根据权利要求4所述的一种自动组装机械手，其特征在于：所述的旋转组件包括第三电机（13）、旋转套（15）、滑套（16）及滑套弹簧（17），其中，上述第三电机（13）设置于滑座（4）的底部，且输出端朝下设置；上述旋转套（15）连接于第三电机（13）的输出端上，第三电机（13）驱动旋转套（15）旋转运动；上述旋转套（15）的外部可滑动地套设有滑套（16），滑套（16）的顶部设有向外延伸的第一环形连接面，该第一环形连接面与旋转套（15）外壁上设置的第二环形连接面之间设有滑套弹簧（17）；上述旋转套（15）的侧壁上设有至少二个弹性卡珠（21），弹性卡珠（21）在旋转套（15）内可沿径向方向移动，向上拉动滑套（16）时，滑套弹簧（17）压缩，滑套（16）离开弹性卡珠（21），滑套（16）内壁对弹性卡珠（21）的向内压力消失，弹性卡珠（21）向外弹出，以便将组装组件（18）由下而上插入旋转套（15）内，组装组件（18）安装好后，松开滑套（16），滑套（16）在滑套弹簧（17）的反弹力作用下，向下滑动，将弹性卡珠（21）重新向内压入组装组件（18）内，以便卡紧组装组件（18），反之即可拆卸组装组件（18），组装组件（18）随旋转套（15）旋转，以调整组装角度；上述滑套（15）的内侧壁设有由上至下逐步向外倾斜的延伸的压入斜面（22），滑套弹簧（17）向下推动滑套（15）滑动时，压入斜面（22）逐步将弹性卡珠（21）向内侧压入组装组件（18）内。

6.根据权利要求5所述的一种自动组装机械手，其特征在于：所述的第三电机（13）及旋转套（15）内可滑动地竖直插设有第一气杆（14），第一气杆（14）的上端延伸至上述推套（9）下方，且通过设置于推套（9）上的气嘴与真空发生装置连接，推套（9）下降时下压第一气杆（14），使第一气杆（14）的下端在旋转套（15）内下压组装组件（18），使第一气杆（14）的下端与第二气杆（184）的上端对接，形成完整的气路，且推动第二气杆（184）向下伸出吸附物料，且第二气杆（184）同时驱动夹爪（186）向内移动夹紧物料。

7.根据权利要求6所述的一种自动组装机械手，其特征在于：所述的组装组件（18）包括插套（181）、压套（1812）、座体（182）、底板（183）、第二气杆（184）、夹座（185）、夹爪（186）、夹座延伸部（187）、承载斜面（188）、导槽（189）、弹簧套（1810）及下压斜面（1811），其中，上述插套（181）为圆状套体结构，插套（181）的外壁上设有向内凹陷的环形槽体（1813），插套（181）插入旋转套（15）内时，旋转套（15）上的弹性卡珠（21）卡入环形槽体（1813）内，以便卡紧固定插套（181）；插套（181）的内部可滑动地插设有压套（1812），压套（1812）内插设固定有第二气杆（184），第一气杆（14）下压时，第一气杆（14）的下端与第二气杆（184）的上端在压套（1812）内对接，以便形成完整的气路，且第一气杆（14）下压第二气杆（184），第二气杆（184）带动压套（1812）下降。

8.根据权利要求7所述的一种自动组装机械手，其特征在于：所述的座体（182）连接于插套（181）下部，座体（182）的底部设有底板（183），第二气杆（184）可滑动地穿过底板（183）；上述夹座（185）包括二个，两夹座（185）沿插套（181）轴心方向对称设置于座体（182）内，且可沿底板（183）自由滑动；两夹座（185）朝插套（181）一侧设夹座延伸部（187），该夹座延伸部（187）的一侧设有从轴心向外逐步向下倾斜延伸的承载斜面（188）；上述压套（1812）的底部对应两承载斜面（188）设有倾斜角度相同的下压斜面（1811）；上述导槽（189）包括二个，两导槽（189）分别开设于夹座延伸部（187）的内侧壁上，两导槽（189）内分别可滑动地插设有弹簧套（1810），弹簧套（1810）的两端分别连接在两夹座（185）上；上述夹爪（186）包括二个，两夹爪（186）分别设置于两夹座（185）的底部；自然状态下，弹簧套（1810）的反弹力将两夹座（185）向外顶出，两夹爪（186）张开；第二气杆（184）下降时，其底部的气嘴伸出底板（183），以便贴近物料，且第二气杆（184）带动压套（1812）下降，使压套（1812）底部的下压斜面（1811）下顶夹座（185）的承载斜面（188），将两夹座（185）向内侧推动，使两夹爪（186）向内侧移动，以便夹紧物料。

9.根据权利要求1-8中任意项所述的一种自动组装机械手，其特征在于：所述的滑座（4）上设有CCD组件，CCD组件随滑座（4）运动至产品待组装部位上方，以便进行CCD扫描；CCD组件包括CCD摄像头（19）及光源（20），其中，CCD摄像头（19）设置于推套（9）的一侧，且镜头方向朝下设置；上述光源（20）沿竖直方向对应设置于CCD摄像头（19）下方，光源（20）为环状结构，CCD摄像头（19）经光源（20）中部的通孔扫描产品，光源（20）发出的光线照射产品。

10.一种如权利要求1所述的自动组装机械手的取料和组装工艺，其特征在于，包括以下取料及组装工艺步骤，其中，取料步骤将物料从供料装置内通过吸附和/或夹紧的方式取出，组装步骤将取出的物料自动组装至产品的待组装部位处，组装步骤完成后，机械手重新进行取料，不断循环组装；

上述取料包括以下工艺步骤：

S1、靠近物料：升降组件驱动滑座整体向下运动，以便靠近物料上方；

S2、气嘴伸出：机械手的气嘴在下顶组件的驱动下向下伸出，并贴紧物料顶面；

S3、真空吸料：步骤S2中的气嘴下降的同时与真空发生装置之间的气路导通，真空发生装置使气嘴处产生负压，以便吸附物料；

S4、夹料：步骤S2中的气嘴向下伸出的同时，同步驱动机械手的夹爪从外侧夹紧物料；

S5、取料升降：步骤S4中物料被吸附夹紧后，升降组件驱动滑座向上运动，离开取料处；

S6、水平移动：步骤S5中机械手离开取料处后，与机械手连接的动力机构驱动机械手在水平面内移动，使机械手移动至待组装物料的产品上方，以便进行物料组装；

上述组装包括以下工艺步骤：

S7、靠近产品：步骤S6中的机械手移动至产品上方后，升降组件驱动滑座整体向下运动，以便靠近产品；

S8、角度调整：CCD组件扫描组装位置，并将位置信息发送至工控机，工控机控制机械手的旋转组件调整组装角度；

S9、气嘴下压：步骤S8调整好组装角度后，气嘴继续下压，将物料压入产品的待组装部位处，并通过压力传感器实时监测下压压力，以防止压坏产品或物料；

S10、气嘴回缩、步骤S9中的物料组装完成后，气嘴向上回缩，同时驱动夹爪松开物料；

S11、组装升降：步骤S10中气嘴回缩及夹爪松开物料后，升降组件驱动滑座整体上升，离开产品，以便进行下一个组装物料的取料动作。