CN109585200A - 一种断路器底板与静触头自动化装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种断路器底板与静触头自动化装配系统，由数据处理系统对接上位机MES系统，对上下料系统、机器人、装配平台、装配机头、检测系统、装配机械手等进行控制，实现上下料系统对物料自动上下料，机器人对物料进行自动抓取、装配平台对物料进行自动定位夹紧、装配机械手及螺丝刀组件对物料进行自动组装、检测系统对组装位置进行找位及对装配后结果进行判定、机器人对组装完成的物料根据判定结果进行周转，以实现不用人工参与装配的自动化智能制造装置。

Description

一种断路器底板与静触头自动化装配系统

技术领域

本发明涉及断路器自动化制造技术领域，尤其涉及一种框架断路器底板和静触头自动组装。

背景技术

框架断路器的底板是属于支撑承载各功能部件的承载零件，其上面需要组装静触头及其他关键零部件，静触头作为断路器的接触导电部件，对其装配精度要求较高，否则会与动触头接触不正，达不到理想寿命，或接触不良导致整个断路器烧毁等安全隐患，目前一般生产厂家都是采用手工装配的模式进行生产，由于零件较重按常规的手工装配模式生产劳动强度较大，装配时压伤手指，零件跌落砸伤脚的事情时有发生，而且手工装配质量一致性差、效率低，还有人力成本日益增加等问题一直困扰着断路器生产厂家。

发明内容

本发明的目的是克服现有生产方式的缺陷，提供一种自动化装配系统，能提高产品的生产效率及提高产品质量。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种断路器底与板静触头自动化装配系统，包含：

一装配平台(100)，可承载断路器底板及静触头并对其进行定位；

上下料系统(200)，对断路器底板、螺钉、静触头进行上料，对组装完成的成品和次品进行下料；

一机器人(300)，设置在上下料系统(200)与装配平台(100)之间；

一装配机头(400)，置于装配平台(100)的上方；

一检测系统(500)，由成像装置(501)和测距装置(502)组成；

装配机械手(600)，第一装配机械手(601)设置在装配平台上方，第二装配机械手(602)设置在装配平台下方；

数据处理中心(700)，与装配平台(100)、上下料系统(200)、机器人(300)、装配机头(400)、检测系统(500)、装配机械手(600)互联互通。

在本发明的实施方式中，装配平台(100)上设有，断路器底板定位装置(101)、静触头定位装置(102)。

在本发明的实施方式中，上下料系统(200)第一托盘(201)盛载断路器底板、第二托盘(202)盛载静触头通过传送装置(203)分别进行上料，再有振动盘(204)与管道(205)对螺钉进行上料，还有不合格物料下料位(206A、206B)对不合格品进行下料，还有合格物料下料位(207)对合格物料进行传输。

在本发明的实施方式中，机器人(300)有多副夹爪(301、302……)，分别将断路器底板和静触头进行抓取后，放入装配平台(100)的断路器底板定位装置(101)和静触头定位装置(102)中。

在本发明的实施方式中，装配机头(400)其特征在于，装配机头(400)上设有第一装配机械手(401)、成像装置(501)、激光测距装置(502)、螺丝刀组件(402)等，装配机头(400)设置于龙门架(403)上能实现X、Y、Z轴三个方向的往复运动。

在本发明的实施方式中，上下料系统(200)中螺钉的上料的管道(205)，一端与装配机头(400)上的螺丝刀组件(402)连接，一端与振动盘(204)相连接。在本发明的实施方式中，所述装配机械手(600)的第二装配机械手(602)设置在装配平台(100)的下方，和第一机械手(601)位置对应。

在本发明的实施方式中，检测系统(500)中的成像装置(501)为CCD，测距装置(502)为激光镭射测距仪。

在本发明的实施方式中，数据处理中心(700)，通过与上位机MES系统对接，根据所组装的产品型号规格调整各工作部件的相应动作，对检测系统(500)生成的数据及成像进行分析处理、控制各部件做出相应的反应。

在本发明的实施方式中，第一托盘(201)中置有若干断路器底板并整齐摆放，且方向一致，第二托盘(202)中置有若干静触头并整齐，且方向一致，通过传送装置(203)将托盘(201、202)运送到机器人(300)待抓取位置，振动盘(204)内盛有螺钉，通过管道(205)将将螺钉输送到螺丝刀组件(402)内，机器人(300)从托盘(201、202)中抓取断路器底板和静触头，放入装配平台(100)上的断路器底板定位装置(101)和静触头定位装置(102)，断路器底板的定位装置(101)将断路器底板夹紧保持稳定，装配机头(400)上的成像装置(501)对断路器底板上装配静触头的位置进行拍照，数据处理中心(700)对位置信息进行处理，记录坐标，装配机头(400)上的第一机械手(601)从静触头定位装置(102)中将静触头抓取，根据记录的坐标将静触头装配到断路器底板相应的位置，然后第二机械手(602)从装配平台(100)底部接过静触头将其向下运动并安装到位，然后装配机头(400)上的螺丝刀组件(402)对静触头上相应的安装孔进行打螺钉固定，完成后激光测距装置(502)对静触头装配完成后的高度进行检测，数据控制中心(700)对检测结果进行判断，根据判定结果机器人(300)将完成装配并合格的断路器底板和静触头组件抓取到合格下料位上(207)，传输到下一工位，不合格的放入不合格下料位上(206A、206B)。

本发明提供的一种断路器底与板静触头自动化装配系统，解决了手工装配质量一致性差、效率低，人力成本高等问题，实现了断路器底板与静触头自动化装配，提高了生产效率，提升了产品质量，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的一种断路器底板与静触头自动化装配系统总体布局图。

图2为本发明的装配平台结构示意图。

图3为本发明的机器人结构示意图。

图4为本发明的装配机头结构示意图。

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“上”、“下”、“左”、“右”等方位用语以图1中所示位置为准。

如图1所示，本发明提供了一种断路器底与板静触头自动化装配系统，该装置包含：装配平台(100)、上料系统(200)、机器人(300)、装配机头(400)、检测系统(500)、装配机械手(600)等；

装配平台(100)作为对被装配零件的承载装置，其上设有断路器底板的定位装置(101)和静触头定位装置(102)，可承载断路器底板及静触头并对其进行定位；

上下料系统(200)是对所要装配的物料进行供给及对装配完成或不合格物料进行下料，上料供给方式是两种：对断路器底板、静触头采用专用托盘(201、202)，物料提前整齐的摆放到托盘内，通过轨道滚轮(203A、203B)式传送到指定的位置，螺钉作为固定断路器底板和静触头的标准件，由于零件较小，采用振动盘(204)结合管道(205)的方式进行上料；对于装配过程中出现的不合格物料以及装配完成合格物料采用不同的下料位分类放置进行传输，合格物料放置在合格下料位(207)上传输流入下一工序，不合格物料分类放置在不合格下料位(206A、206B)上出自动留出自动化装配系统；

机器人(300)作为核心周转动作执行装置，设置在断路器底与板静触头自动化装配系统的中心位置，主要用于对断路器底板和静触头的抓取上料，以及对合格物料和不合格物料进行抓取下料分类放到指定的下料轨道(207、206A、206B)上；

装配机头(400)，作为组装动作的核心装置，其上设置有检测系统(500)、机械手(601)、螺丝刀组件(402)等，置于装配平台(100)的上方实现对断路器的底板、静触头、螺钉进行检测、找位、组装等；

检测系统(500)，由成像装置(501)和测距装置(502)组成，成像装置(501)主要是负责对底板上静触头装配位置进行探测找位及比对判断，一方面通过成像比对判断物料是否合格，另一方面通过成像找位记录坐标，根据找位坐标数据定位装配位置，机械手(600)根据找位坐标将静触头装配到指定位置，螺丝刀组件(402)根据找位坐标将螺钉打入静触头和断路器底板的螺钉孔内进行固定，测距装置(502)是对装配完成的静触头进行高度测量，根据数据处理中心给出的判定标准，判定是否合格；

装配机械手(600)，为两个，第一装配机械手(601)设置在装配平台(100)上方，第二装配机械手(602)设置在装配平台(100)下方；第一机械手(601)在静触头定位装置(102)内抓取静触头，根据成像装置(501)对断路器底板上静触头装配位置的找位坐标将静触头从静触头定位装置(102)内夹持到断路器底板相应的位置上方，向下进行装配，在接近装配位置后第二装配机械手(602)在装配平台(100)的下方对静触头进行夹持，第一装配机械手(601)解除夹持，由第二机械手(602)将静触头从上至下装配到位；

数据处理中心(700)作为该装置的软件系统主要是对各系统部件进行控制和对生产数据进行处理并上传上位机MES系统以及对上位机MES的指令实施，数据处理中心(700)根据上位机MES系统的订单要求自动调整装配平台(100)上的断路器底板定位装置(101)的定位状态，上下料系统(200)读取物料信息并确认后，机器人(300)将断路器底板和静触头夹持到装配平台(100)上的断路器底板定位装置(101)和静触头定位装置(102)内，检测系统(500)根据数据处理中心(700)的信息对断路器底板上的静触头装配位置进行成像检测和成像记录坐标，根据定位坐标信息和检测结果机械手(600)、螺丝刀组件(402)执行装配动作，完成装配后检测系统(500)，根据数据处理中心(700)的判定标准进行自动检测，机器人(300)根据数据处理中心(700)的判定结果进行分类下料。

如图2所示，本发明的一种断路器底板与静触头自动化装配系统的装配平台(100)上设有，断路器底板定位装置(101)和静触头定位装置(102)，其断路器底板定位装置(101)由第一推杆(101A)、第二推杆(101B)、挡停装置(101C)、定位杆(101D)组成。断路器底板定位装置(101)设置在装配平台(100)的中间位置，静触头定位装置(102)内设有定位凹槽(102A)其静触头定位装置(102)至少为一个设置在装配平台(100)上的断路器底板定位装置(101)的周边，断路器底板为方形结构，通过机器人(300)将断路器底板放置到装配平台(100)上的断路器底板定位装置(101)上，首先由设置在-X方向的第一推杆(101A)将断路器底板向X轴方向推移至设置在X方向的挡停装置(101C)，然后设置由设置在Y方向的两个第二推杆(101B)将断路器底板朝-Y方向推移，设置在-Y方向的两个定位杆(101D)根据数据处理中心的信息，调整两个定位杆(101D)的间距及位置，并与断路器底板的相应特征进行配合定位，然后第一推杆(101A)和第二推杆(101B)保持夹紧准备装配工作，所述第一推杆(101A)和第二推杆(101B)采用气缸为动力装置，实现往复运动和加紧保持；所述第一推杆(101A)和第二推杆(101B)也可以采用丝杠加电机、凸轮连杆等方式为动力装置，实现往复运动和加紧保持；静触头定位装置(102)上有一凹槽(102A)，其凹槽(102A)的形状与静触头的轮廓相对应其特征为上面间隙大下面间隙小，利用静触头自身的重力，落入凹槽(102A)内实现精准定位，也可以采用气缸对静触头进行加紧实现精准定位。静触头定位装置(102)在装配平台上可以设置多个，以14个为佳，因为一个底板上有3-4个静触头，这样可以减少机器人(300)抓取静触头的次数。

如图1所示，本发明的一种断路器底板与静触头自动化装配系统的上下料系统包含：第一托盘(201)、第二托盘(202)、传送装置(203A、203B)、振动盘(204)与管道(205)、下料位(206A、206B、207)。第一托盘(201)上设有若干凹槽用于定位断路器底板，第二托盘(202)上设有若干凹槽用于定位静触头，第一托盘(201)和第二托盘(202)分别置于各自的传输装置(203A、203B)上，向靠近机器人(300)方向传输到指定的位置，传送装置为双向道，传向机器人(300)方向的为满载物料进入，反向为空托盘传出后进行装填物料周而复始不断循环。振动盘(204)为离心振动螺旋攀爬原理，利于螺钉的自身结构通过阻挡结构对螺钉的方向进行筛选，然后振入管道(205)内，管道(205)的输出端连接至装配机头(400)上的自动螺丝刀组件(402)内进行，实现持续不断的上料。下料位(206A、206B、207)为3处，分别为静触头不良下料为位(206B)、断路器底板和组装不良下料位(206A)、组装完成的合格物料下料位(207)，其下料位(206A、206B、207)都分布在机器人(300)的周围并能触及的位置便于机器人(300)将物料放置在下料位上(206A、206B、207)，其下料位(206A、206B、207)上设置有皮带或板链等传输装置，将物料传输到远离机器人(300)的方向，合格物料传输到下一工位进行后续的组装操作，不合格物料在下料位(206A、206B)的起始端和末端设置有光学传感器，起始端的光学传感器用于控制下料位(206A、206B、207)的留空，当机器人把物料放置在下料位(206A、206B、207)上后，传输装置会向外传输留出一个物料位，以便下一个不合格物料的放置，末端的光学传感器为挡停装置，当物料达到一定数量阻挡了光学传感器的路径，整个装置报警并停机提示清理物料。

如图3所示，本发明的一种断路器底板与静触头自动化装配系统的机器人(300)为6轴智能机器人，可以实现360°各个位置的动作，其上设有多副夹爪(301、302……)，分别将断路器底板和静触头进行抓取后，放入装配平台(100)上的断路器底板定位装置(101)和静触头定位装置(102)内。其夹爪(301、302)至少为两副，断路器底板夹爪(301)为一副，静触头夹爪(302)至少是一副，机器人(300)置于断路器底板与静触头装配装置的中间位置，能够及周围的上下料系统(200)，装配平台(100)，机器人(300)上断路器底板夹爪(301)采用的是齿轮齿条结构，其齿条(301A、301B)为2两个，齿轮(301C)为一个设于两个齿条(301A、301B)的中间，当齿轮(301C)转动时两个齿条(301A、301B)做方向相反的直线运动，以实现夹紧和松开，齿轮(301C)的驱动为电机驱动，当然也可以采用气缸、连杆机构等方式实现抓取，其静触头夹爪(302)采用的是气缸带动滑块实现抓取，其所有夹爪(301、302……)为刚性材料制作与所夹持的物料上的自身特征相配合实现稳定抓取，在夹爪(301、302……)的工作位置，也是夹爪(301、302……)触及物料的位置上设置有铁氟龙胶带，以保护被夹持产品不受损伤。

如图4所示，本发明的一种断路器底板与静触头自动化装配系统的装配机头(400)上设有第一装配机械手(601)、成像装置(501)、激光测距装置(502)、螺丝刀组件(402)等，装配机头(400)设置在龙门架(403)上能实现X、Y、Z轴3个方向往复移动。其龙门架(403)通过两条导轨(403A、403B)设置于装配平台(100)上，两条导轨(403A、403B)平行且水平设置于装配平台(100)上，龙门架(403)通过电机驱动丝杠实现Y轴方向的前后往复运动，装配机头(400)设置于龙门架(403)的横梁(403C)上通过电极驱动丝杠实现X轴方向的左右往复运动，其装配机头(400)上还设有自身的滑槽(400A)通过电机驱动丝杠实现Z轴方向的上下往复运动。第一机械手(601)设置在装配机头上通过气缸带动滑块实现抓取动作，成像装置(501)为CCD照相机，对断路器底板的静触头装配位置进行拍照，一方面是比对装配位置结构尺寸是否合格，另一方面是定位静触头装配位置坐标，第一机械手根据位置坐标准确执行对静触头进行装配，螺丝刀组件(402)通过滑轨(402A)固定在装配机头(400)上，可以单独实现Z轴方向的上下运动，当静触头装配完成后根据CCD成像信息找到螺钉孔的坐标，对螺钉孔进行螺钉安装，激光测距装置(502)为激光镭射测距仪，用于对装配完成的静触头进行高度检测。

如图4所示，本发明的一种断路器底板与静触头自动化装配系统的第二机械手(602)设置在装配平台(100)的下方，通过导轨、丝杠、电机实现X、Z轴方向往复运动，其动作位置与第一夹爪(601)保持一致，当第一夹爪(601)抓住静触头在相应的位置往下放到一定距离时保持不动，然后第二夹爪(602)向上运动夹住静触头，第一夹爪(601)松开，第二夹爪(602)夹紧静触头向下装配到位。由于静触头自身结构问题，第一夹爪(601)的抓取位置是要陷入断路器底板内的，所以只能是下放到一定距离时通过第二夹爪(602)接住，第一夹爪(601)撤离然后由第二夹爪(602)继续向下装配到位。

如图1所示，本发明的一种断路器底板与静触头自动化装配系统的数据处理中心(700)，通过程序控制，并与上位机MES系统相连，根据上位机所给出的订单信息，数据处理中心(700)调取相应的程序控制整个装置运转，组装出订单所需零组件，其过程清晰，动作精准、高效、可靠，最终实现智能制造目标。

以上仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种断路器底板与静触头自动化装配系统，其特征在于：

一装配平台(100)，可承载断路器底板及静触头并对其进行定位；

上下料系统(200)，对断路器底板、螺钉、静触头进行上料，对组装完成的成品和次品进行下料；

一机器人(300)，设置在上下料系统(200)与装配平台(100)之间；

一装配机头(400)，置于装配平台(100)的上方；

一检测系统(500)，由成像装置(501)和测距装置(502)组成；

装配机械手(600)，第一装配机械手(601)设置在装配平台上方，第二装配机械手(602)设置在装配平台下方；

数据处理中心(700)，与装配平台(100)、上下料系统(200)、机器人(300)、装配机头(400)、检测系统(500)、装配机械手(600)互联互通。

2.根据权利要求1所述一种断路器底板与静触头自动化装配系统，其特征在于，装配平台(100)上设有断路器底板定位装置(101)、静触头定位装置(102)。

3.根据权利要求1所述一种断路器底板与静触头自动化装配系统，其特征在于，所述上下料系统(200)包括：第一托盘(201)、第二托盘(202)、传送装置(203)、振动盘(204)、管道(205)、不合格物料下料位(206A、206B)和合格物料下料位(207)，所述第一托盘(201)盛载断路器底板、所述第二托盘(202)盛载静触头，并通过传送装置(203)分别进行上料，所述振动盘(204)与管道(205)对螺钉进行上料，所述不合格物料下料位(206A、206B)对不合格品进行下料，所述合格物料下料位(207)对合格物料进行传输。

4.根据权利要求1所述一种断路器底板与静触头自动化装配系统，其特征在于，机器人(300)有多副夹爪(301、302……)，分别将断路器底板和静触头进行抓取后，放入装配平台(100)的断路器底板定位装置(101)和静触头定位装置(102)中。

5.根据权利要求1所述一种断路器底板与静触头自动化装配系统，其特征在于，装配机头(400)上设有第一装配机械手(401)、成像装置(501)、激光测距装置(502)、螺丝刀组件(402)，装配机头(400)设置于龙门架(403)上，可实现X、Y、Z轴三个方向的往复运动。

6.根据权利要求1或3所述一种断路器底板与静触头自动化装配系统，其特征在于，上下料系统(200)中螺钉的上料的管道(205)，一端与装配机头(400)上的螺丝刀组件(402)连接，一端与振动盘(204)相连接。

7.根据权利要求1所述一种断路器底板与静触头自动化装配系统，其特征在于，所述装配机械手(600)的第二装配机械手(602)设置在装配平台(100)的下方，和第一机械手(601)位置对应。

8.根据权利要求1所述一种断路器底板与静触头自动化装配系统，其特征在于，检测系统(500)中的成像装置(501)为CCD，测距装置(502)为激光镭射测距仪。

9.根据权利要求1所述一种断路器底板与静触头自动化装配系统，其特征在于，数据处理中心(700)通过上位机与MES系统对接，根据所组装的产品型号规格调整各工作部件的相应动作，对检测系统(500)生成的数据及成像进行分析处理、控制各部件做出相应的反应。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种断路器底板与静触头自动化装配系统，其特征在于，第一托盘(201)中置有若干断路器底板并整齐摆放，且方向一致，第二托盘(202)中置有若干静触头并整齐，且方向一致，通过传送装置(203)将托盘(201、202)运送到机器人(300)待抓取位置，振动盘(204)内盛有螺钉，通过管道(205)将将螺钉输送到螺丝刀组件(402)内，机器人(300)从托盘(201、202)中抓取断路器底板和静触头，放入装配平台(100)上的断路器底板定位装置(101)和静触头定位装置(102)，断路器底板的定位装置(101)将断路器底板夹紧保持稳定，装配机头(400)上的成像装置(501)对断路器底板上装配静触头的位置进行拍照，数据处理中心(700)对位置信息进行处理，记录坐标，装配机头(400)上的第一机械手(601)从静触头定位装置(102)中将静触头抓取，根据记录的坐标将静触头装配到断路器底板相应的位置，然后第二机械手(602)从装配平台(100)底部接过静触头将其向下运动并安装到位，然后装配机头(400)上的螺丝刀组件(402)对静触头上相应的安装孔进行打螺钉固定，完成后激光测距装置(502)对静触头装配完成后的高度进行检测，数据控制中心(700)对检测结果进行判断，根据判定结果机器人(300)将完成装配并合格的断路器底板和静触头组件抓取到合格下料位上(207)，传输到下一工位，不合格的放入不合格下料位上(206A、206B)。