CN109027022B - 一种双机器人协同装配轴承的操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双机器人协同装配轴承的操作装置，包括操作平台、安装在操作平台上的脚轮，操作平台上设有第1机器人、第2机器人；第1机器人的末端连接有电磁手爪；第2机器人的末端连接有气动手爪；操作平台上设有与第1机器人和第2机器人均相连的控制装置、位于第1机器人与第2机器人之间的装配操作台；操作平台上设有作业工具存放装置、轴承存放平台。本发明通过双机器人协作对轴承进行装配，解决轴承装配的自动化程度低、智能化低的问题，扩展了机器人应用领域，提高轴承装配与机器人集成化程度，节约轴承装配的操作空间，提供双机器人协同作业实现轴承装配的解决方案。

Description

一种双机器人协同装配轴承的操作装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体的说是一种双机器人协同装配轴承的操作装置。

背景技术

轴承是当代机械设备中一种重要零部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。轴承一般由外圈、内圈、滚珠组成。

中国专利号为CN201610764556.7的发明专利中公开了一种轴承自动装配生产线，该轴承自动装配生产线包括机器人、工件输送装置、旋掰装置和升降台，其将上下两层的工件输送装置设置在机器人两侧，一个用于输送轴承外圈，一个用于输送轴承内圈，在同一位置为机器人提供轴承内圈和外圈，以方便机器人给旋掰装置提供轴承组装工件，同时，工件输送装置的上下层之间通过一个升降台来进行轴承和配件的转运，其送料和下料以及轴承组装都采用全自动处理，提高轴承装配效率。

但是，上述这种方式轴承装配方式固定，使用灵活性差，智能化程度低，轴承装配时的操作空间较大，不利于轴承装配。

发明内容

为了避免和解决上述技术问题，本发明提出了一种双机器人协同装配轴承的操作装置。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种双机器人协同装配轴承的操作装置，包括操作平台、安装在操作平台上的脚轮，所述操作平台上设有第1机器人、第2机器人；所述第1机器人的末端连接有电磁手爪；所述第2机器人的末端连接有气动手爪；所述操作平台上设有与第1机器人和第2机器人均相连的控制装置、位于第1机器人与第2机器人之间的装配操作台；所述操作平台上设有作业工具存放装置、轴承零部件存放平台。

进一步的，所述第1机器人与第2机器人在操作平台上沿同一方向呈相对设置。

进一步的，所述作业工具存放装置包括底板；所述底板上设有固定块I、固定块II、固定块III、固定块IV；所述固定块I上设有轴承内圈固定装置；所述固定块II上设有灌珠装置；所述固定块III上设有分珠装置；所述固定块IV上设有定珠装置。

进一步的，所述轴承内圈固定装置包括前支架、后支架、两端分别连接前支架和后支架的外管，所述前支架上固定有内圈挡板，所述内圈挡板上设有滚珠固定珠挡块和挡杆、水平滑动有内圈挡块；

所述外管内设有与内圈挡块螺纹练级的支撑轴，所述支撑轴上套装有位于自身限位台肩和外管内的大弹簧。

进一步的，所述灌珠装置包括灌珠支架、前压板、安装在灌珠支架上的后压板、两端分别与前压板和后压板相连且相通的滚珠输送管，所述灌珠支架的顶部连接有抓取手柄、底部设有导槽。

进一步的，所述分珠装置包括支撑盘，所述支撑盘上设有若干个长度不等的且均布在同一圆线上的分珠杆，任一个分珠杆上均螺纹连接有分珠头。

进一步的，所述定珠装置包括定珠基座，所述定珠基座上设有外圈限位面、内圈限位面，所述外圈限位面上呈环形均布有若干个定珠弧面，相邻的定珠弧面之间均设有分珠杆预留孔。

进一步的，所述装配操作台包括固定支架，所述固定支架上设有定位装置、后支座、与定位装置对应设置的灌珠分珠辅助装置、与后支座对应设置的定珠定内圈辅助装置，所述后支座内设有导杆。

进一步的，所述灌珠分珠辅助装置包括立架、安装在立架上的移动调整气缸，所述移动调整气缸的输出端穿过立架连接有移动座板，所述移动座板上滑动配合有固定在立架上的导向杆，所述立架的顶部固定有灌珠气缸，所述移动座板上设有移动挡块、供灌珠气缸的输出端穿过的通孔。

进一步的，所述轴承零部件存放平台包括基板，所述基板上设有内圈固定块、外圈固定块、轴承固定块。

进一步的，所述控制装置包括控制面板、与控制面板相连的控制系统。

进一步的，所述控制面板包括面板支架，所述面板支架上安装有触摸屏、启动按钮、停止按钮、急停按钮、启动指示灯、停止指示灯以及电源指示灯。

进一步的，所述控制系统包括电源、输入模块和输出模块、与电源相连的PLC、与PLC相连的电磁阀和位置传感器；

所述PLC通过端口与输入模块和输出模块相连，控制电磁阀和电磁铁动作，并接收和处理位置传感器的信号。

本发明的有益效果是：本发明通过双机器人协作对轴承进行装配，并采用多个工具装置配合，实现机器人与轴承的高集成化作业，解决了轴承装配的灵活性差、智能化低的问题，扩展了机器人应用领域，节约轴承装配的操作空间，提供双机器人协同作业实现轴承装配的解决方案。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中电磁手爪的结构示意图；

图3为本发明中作业工具存放装置的结构示意图；

图4为本发明中轴承内圈固定装置的结构示意图一；

图5为本发明中轴承内圈固定装置的结构示意图二；

图6为本发明中灌珠装置的结构示意图一；

图7为本发明中灌珠装置的结构示意图二；

图8为本发明中分珠装置的结构示意图一；

图9为本发明中分珠装置的结构示意图二；

图10为本发明中定珠装置的结构示意图；

图11为本发明中轴承零部件存放平台的结构示意图；

图12为本发明中装配操作台的结构示意图一；

图13为本发明中装配操作台的结构示意图二；

图14为本发明中定珠定内圈辅助装置的内部结构剖视图；

图15为本发明中装配操作台的局部结构示意图一；

图16为本发明中装配操作台的局部结构示意图二；

图17为装配操作台中弹簧套、弹簧轴、动挡块以及弹簧装配示意图；

图18为本发明中灌珠分珠辅助装置的结构示意图一；

图19为本发明中灌珠分珠辅助装置的结构示意图二；

图20为本发明中控制面板的结构示意图；

图21为本发明中控制系统的控制框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

如图1至图21所示，一种双机器人协同装配轴承的操作装置，包括操作平台1、安装在操作平台1上的脚轮2，所述操作平台1上设有第1机器人4、第2机器人8；所述第1机器人4的末端连接有电磁手爪5；所述第2机器人8的末端连接有气动手爪7；所述操作平台1上设有与第1机器人4和第2机器人8均相连的控制装置3、位于第1机器人与第2机器人之间的装配操作台10；所述操作平台1上设有作业工具存放装置9、轴承零部件存放平台6。

所述第1机器人4与第2机器人8在操作平台1上沿同一方向呈相对设置。

所述电磁手爪5包括安装板51、连接于安装板51一端的轴承抓手52、连接于安装板51另一端的轴承内外圈抓手53。

所述轴承抓手52包括第1压块521、分布于同一圆线的四个1号电磁铁522。这样可以通过第1压块521限位轴承，并通过1号电磁铁522通断电抓取轴承。

所述轴承内外圈抓手53包括第2压块531、分布于同一圆线的两个2号电磁铁532、分布于同一圆线的两个3号电磁铁533；所述2号电磁铁532所在圆线的直径小于3号电磁铁533所在圆线的直径。使用时，通过第2压块531限位轴承外圈16，并通过2号电磁铁532通断电抓取小直径的轴承内圈17，3号电磁铁533通断电抓取大直径的轴承外圈16，操作方便，抓取快速。

所述作业工具存放装置9包括底板91；所述底板91上设有固定块I92、固定块II93、固定块III94、固定块IV95；所述固定块I92上设有轴承内圈固定装置96；所述固定块II93上设有灌珠装置97；所述固定块III94上设有分珠装置98；所述固定块IV95上设有定珠装置99。

所述轴承内圈固定装置96包括前支架961、后支架962、两端分别连接前支架961和后支架962的外管963，所述前支架961上固定有内圈挡板964，所述内圈挡板964上设有滚珠固定珠挡块966和挡杆967、水平滑动有内圈挡块965；所述外管963内设有与内圈挡块965螺纹连接的支撑轴968，所述支撑轴968上套装有位于自身限位台肩和外管963内的大弹簧969。

所述后支架的顶部固定有手柄9621，第2机器人8可通过夹爪手柄9621将轴承内圈固定装置96抓取到装配操作台10上进行工作，所述前支架961、后支架962的底部均设有导向槽96a。

使用时，轴承内圈17接触内圈挡板964将其端面的位置进行确定，而内圈挡块965则在装配时伸出放置轴承内圈17，接着灌装滚珠在轴承内圈17上时，滚珠固定珠挡块966可挡住滚珠在内外圈之间，同时挡杆967保证灌珠以后滚珠对称分布，最后轴承安装完毕时，通过大弹簧969实现内圈挡块965的复位。

所述灌珠装置97包括灌珠支架971、前压板972、安装在灌珠支架971上的后压板973、两端分别与前压板972和后压板973相连且相通的滚珠输送管974，所述灌珠支架971的顶部连接有抓取手柄975、底部设有导槽971a。使用时，先将滚珠填装在滚珠输送管974内部，只需将滚珠顶出即可实现滚珠灌装，第2机器人8可通过气动手爪7抓取手柄975将灌珠装置97抓取到装配操作台10上进行工作。

所述分珠装置98包括支撑盘981，所述支撑盘981上设有若干个长度不等的且均布在同一圆线上的分珠杆982，任一个分珠杆982上均螺纹连接有分珠头983。所述分珠杆982在支撑盘981上自上而下杆长依次增加。所述分珠头983呈楔形。使用时，滚珠装入轴承内外圈之间后，因自身重力堆积在一起，通过推动整个分珠装置98，使不同长度的分珠杆982依次接触滚珠，其中底部最长的分珠杆982首先将滚珠分开，然后依次实现对所有滚珠的分珠，操作简单，方便。

所述支撑盘981的顶部固定有连接手柄984、底部设有导向凹槽981a，所述支撑盘981上设有压紧分珠杆982的分珠杆压板985。使用时，第2机器人8可通过夹爪连接手柄984将分珠装置98抓取到装配操作台10上进行工作。

所述定珠装置99包括定珠基座991，所述定珠基座991上设有外圈限位面992、内圈限位面993，所述外圈限位面992上呈环形均布有若干个定珠弧面994，相邻的定珠弧面994之间均设有分珠杆预留孔995。使用时，外圈限位面992、内圈限位面993分别确定轴承外圈16、轴承内圈17的位置，当分珠杆982对滚珠分开时，分珠杆982与相应的分珠杆预留孔995配合，同时将滚珠分别推移到相应的定珠弧面994上。

所述定珠基座991上连接有拾取手柄996，所述定珠基座991的周向面上设有长导槽991a、定位导向面991b。使用时，第2机器人8可通过气动手爪7拾取手柄996将定珠装置99抓取到装配操作台10上进行工作。

所述轴承零部件存放平台6包括基板61，所述基板61上设有内圈固定块62、外圈固定块63、轴承固定块64。

所述装配操作台10包括固定支架101，所述固定支架101上设有定位装置102、后支座103、与定位装置102对应设置的灌珠分珠辅助装置104、与后支座103对应设置的定珠定内圈辅助装置106，所述后支座103内设有导杆105。

所述后支座103呈半圆管状。使用时，通过导杆105与导向槽96a配合、与长导槽991a配合，实现对轴承内圈固定装置96、定珠基座991的工作时的安装导向。

所述固定支架101与后支座103相连端面的背面设有上下两个凸台101b，所述两个凸台101b呈阶梯状且形成与轴承外圈16配合的卡槽，实现定位。

所述定位装置102包括固定在固定支架101上的弹簧套1021、安装在弹簧套1021内的弹簧轴1022、固定在弹簧轴1022上的动挡块1023、分别连接在两个凸台1013上的上压块1024和下压块1025，所述弹簧轴1022上套装有位于动挡块1023和弹簧套1021内轴孔之间的弹簧1026。使用时，第1机器人4抓取轴承外圈16，移动至动挡块1023处，压下动挡块1023使轴承外圈16的端面与固定立架101的端面接触，第1机器人4带动轴承外圈16沿固定立架101的端面移动至凸台101b形成的卡槽处，同时，在弹簧1026的作用下动挡块1023弹出，将轴承外圈16放置在装配位置，接下来则进行装配。

所述动挡块1023与凸台1013位于固定支架101上的同一侧。

所述灌珠分珠辅助装置104包括立架1041、安装在立架1041上的移动调整气缸1042，所述移动调整气缸1042的输出端穿过立架1041连接有移动座板1043，所述移动座板1043上滑动配合有固定在立架1041上的导向杆1044，所述立架1041的顶部固定有灌珠气缸1045，所述移动座板1043上设有移动挡块1046、供灌珠气缸1045的输出端穿过的通孔1043a。使用时，第2机器人8抓取灌珠装置97、分珠装置98，并通过导槽971a、导向凹槽981a与导向杆1044配合进行放置，移动调整气缸1042伸出，经移动座板1043推动分珠装置98可实现滚珠的分珠，而灌珠气缸1045伸出，进入灌珠装置97的滚珠输送管974中，可将滚珠推出到轴承内圈17与轴承外圈16的间隙中，完成灌珠。

所述定珠定内圈辅助装置106包括机架1061、连接在机架1061上的定珠装置伸缩气缸1062、与定珠装置伸缩气缸1062的输出轴相连的后移动支架1063、连接在后移动支架1063上且输出轴可穿过后移动支架1063的内圈固定杆伸缩气缸1064。使用时，定珠装置伸缩气缸1062动作，可推动定珠装置99固定滚珠，而内圈固定杆伸缩气缸1064动作，可伸入轴承内圈固定装置96的外管963中，推动支撑轴968伸出，使内圈挡块965伸出用于放置轴承内圈17，其次，固定支架101上设有过孔101a，同时定珠装置伸缩气缸1062可推动轴承内圈固定装置96，使轴承内圈17穿过过孔101a位于轴承外圈16中。

所述固定支架101上设有用于安装传感器的1号支架1011、2号支架1012。

所述控制装置3包括控制面板31、与控制面板31相连的控制系统。

所述控制面板31包括面板支架311，所述面板支架311上安装有触摸屏312、启动按钮313、停止按钮314、急停按钮315、启动指示灯316、停止指示灯317以及电源指示灯318。

所述控制系统包括电源、输入模块和输出模块、与电源相连的PLC、与PLC相连的电磁阀和位置传感器；

所述PLC通过端口与输入模块和输出模块相连，控制电磁阀和电磁铁动作，并接收和处理位置传感器的信号。

所述PLC通过以太网与触摸屏312进行连接。

所述位置传感器包括连接在1号支架1011上的灌珠装置到位检测传感器11和分珠装置到位检测传感器12以及移动座板退回到位检测传感器13、连接在2号支架1012上的后移动支架退回到位检测传感器14和内圈固定装置到位检测传感器15。

所述电磁阀包括气爪松开电磁阀、气爪闭合电磁阀、定珠气缸电磁阀、定珠装置推出电磁阀、分珠装置退回电磁阀、分珠装置推出电磁阀、灌珠气缸退回电磁阀、灌珠气缸伸出电磁阀、内圈固定杆伸缩气缸退回电磁阀、内圈固定杆伸出电磁阀。

所述输出模块与气爪松开电磁阀、气爪闭合电磁阀、定珠气缸电磁阀、定珠装置推出电磁阀、分珠装置退回电磁阀、分珠装置推出电磁阀、灌珠气缸退回电磁阀、灌珠气缸伸出电磁阀、内圈固定杆退回电磁阀、内圈固定杆伸出电磁阀、第1机器人控制器、第2机器人控制器、抓取轴承内圈电磁铁、抓取轴承电磁铁、抓取轴承外圈电磁铁相连。

所述气爪松开电磁阀、气爪闭合电磁阀与气动手爪7相连；

所述定珠气缸电磁阀、定珠装置推出电磁阀与定珠装置伸缩气缸1062相连；

所述分珠装置退回电磁阀、分珠装置推出电磁阀与移动调整气缸1042相连；

所述内圈固定杆退回电磁阀、内圈固定杆伸出电磁阀与内圈固定杆伸缩气缸1064相连。

所述输入模块与灌珠装置检测到位传感器、分珠装置到位检测传感器、轴承内圈固定装置到位检测传感器、定珠装置到位检测传感器、第1机器人的控制器、第2机器人控制器相连。

使用时，轴承内圈17、轴承外圈16实现分别安装在轴承零部件存放平台6中的内圈固定块62上和外圈固定块63上；接着，通过在控制面板3上输入指令，控制系统控制第1机器人4抓取轴承外圈16、轴承内圈17依次放入装配操作台10中，并控制第2机器人8分别抓取作业工具存放装置9中的轴承内圈固定装置96、定珠装置99在后支座103上，抓取灌珠装置97、分珠装置98在灌珠分珠辅助装置104中，对轴承进行装配。

最后，当轴承装配完成手，控制系统控制第1机器人4将装配好的轴承放入轴承固定块64上。

综上，本发明通过双机器人协作对轴承进行装配，并通过多个装置实现轴承的装配，实现机器人与轴承的高集成化作业，解决了轴承装配的灵活性差、智能化低的问题，扩展了机器人应用领域，节约轴承装配的操作空间，提供双机器人协同作业实现轴承装配的解决方案。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种双机器人协同装配轴承的操作装置，包括操作平台（1）、安装在操作平台（1）上的脚轮（2），其特征在于：

所述操作平台（1）上设有第1机器人（4）、第2机器人（8）；

所述第1机器人（4）的末端连接有电磁手爪（5）；

所述第2机器人（8）的末端连接有气动手爪（7）；

所述操作平台（1）上设有与第1机器人（4）和第2机器人（8）均相连的控制装置（3）、位于第1机器人与第2机器人之间的装配操作台（10）；

所述操作平台（1）上设有作业工具存放装置（9）、轴承零部件存放平台（6）；

所述作业工具存放装置（9）包括底板（91）；

所述底板（91）上设有固定块I（92）、固定块II（93）、固定块III（94）、固定块IV（95）；

所述固定块I（92）上设有轴承内圈固定装置（96）；

所述固定块II（93）上设有灌珠装置（97）；

所述固定块III（94）上设有分珠装置（98）；

所述固定块IV（95）上设有定珠装置（99）；

所述装配操作台（10）包括固定支架（101），所述固定支架（101）上设有定位装置（102）、后支座（103）、与定位装置（102）对应设置的灌珠分珠辅助装置（104）、与后支座（103）对应设置的定珠定内圈辅助装置（106），所述后支座（103）内设有导杆（105）；控制系统控制第1机器人（4）抓取轴承外圈（16）、轴承内圈（17）依次放入装配操作台（10）中，并控制第2机器人（8）分别抓取作业工具存放装置（9）中的轴承内圈固定装置（96）、定珠装置（99）在后支座（103）上，抓取灌珠装置（97）、分珠装置（98）在灌珠分珠辅助装置（104）中，对轴承进行装配。

2.根据权利要求1所述的一种双机器人协同装配轴承的操作装置，其特征在于：所述轴承内圈固定装置（96）包括前支架（961）、后支架（962）、两端分别连接前支架（961）和后支架（962）的外管（963），所述前支架（961）上固定有内圈挡板（964），所述内圈挡板（964）上设有滚珠固定珠挡块（966）和挡杆（967）、水平滑动有内圈挡块（965）；

所述外管（963）内设有与内圈挡块（965）螺纹连接的支撑轴（968），所述支撑轴（968）上套装有位于自身限位台肩和外管（963）内的大弹簧（969）。

3.根据权利要求1所述的一种双机器人协同装配轴承的操作装置，其特征在于：所述灌珠装置（97）包括灌珠支架（971）、前压板（972）、安装在灌珠支架（971）上的后压板（973）、两端分别与前压板（972）和后压板（973）相连且相通的滚珠输送管（974），所述灌珠支架（971）的顶部连接有抓取手柄（975）、底部设有导槽（971a）。

4.根据权利要求1所述的一种双机器人协同装配轴承的操作装置，其特征在于：所述分珠装置（98）包括支撑盘（981），所述支撑盘（981）上设有若干个长度不等的且均布在同一圆线上的分珠杆（982），任一个分珠杆（982）上均螺纹连接有分珠头（983）。

5.根据权利要求1所述的一种双机器人协同装配轴承的操作装置，其特征在于：所述定珠装置（99）包括定珠基座（991），所述定珠基座（991）上设有外圈限位面（992）、内圈限位面（993），所述外圈限位面（992）上呈环形均布有若干个定珠弧面（994），相邻的定珠弧面（994）之间均设有分珠杆预留孔（995）。

6.根据权利要求1所述的一种双机器人协同装配轴承的操作装置，其特征在于：所述灌珠分珠辅助装置（104）包括立架（1041）、安装在立架（1041）上的移动调整气缸（1042），所述移动调整气缸（1042）的输出端穿过立架（1041）连接有移动座板（1043），所述移动座板（1043）上滑动配合有导向杆（1044），所述立架（1041）的顶部固定有灌珠气缸（1045），所述移动座板（1043）上设有移动挡块（1046）、供灌珠气缸（1045）的输出端穿过的通孔（1043a）。

7.根据权利要求1所述的一种双机器人协同装配轴承的操作装置，其特征在于：所述定珠定内圈辅助装置（106）包括机架（1061）、连接在机架（1061）上的定珠装置伸缩气缸（1062）、与定珠装置伸缩气缸（1062）的输出轴相连的后移动支架（1063）、连接在后移动支架（1063）上且输出轴可穿过后移动支架（1063）的内圈固定杆伸缩气缸（1064）。

8.根据权利要求1所述的一种双机器人协同装配轴承的操作装置，其特征在于：所述控制装置（3）包括控制面板（31）、与控制面板（31）相连的控制系统；

所述控制系统包括电源、输入模块和输出模块、与电源相连的PLC、与PLC相连的电磁阀和位置传感器；

所述PLC通过端口与输入模块和输出模块相连，控制电磁阀和电磁铁动作，并接收和处理位置传感器的信号。