CN109732338B - 一种指尖陀螺装配系统和装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种指尖陀螺装配系统和装配方法，其中装配系统包括：物料存放区，用于存放指尖陀螺所需的各种零件；芯轴装配体组装区，设置有芯轴放置台和芯轴夹具；指尖陀螺总组装区，设置有总装台和总装夹具；至少一个机器人，用于在物料存放区、芯轴装配体组装区和指尖陀螺总组装区之间作业，以完成指尖陀螺的装配；其中，芯轴装配体组装区用于组装芯轴装配体；指尖陀螺总组装区用于：将基座与芯轴装配体进行组装，并在芯轴的另一端装配齿轮轴承合件和指托。本发明中，通过设置包括多个组装区的装配系统，并通过采用先分块装配再整体组装的装配方法，实现了指尖陀螺的自动化装配。相比于人工装配，本发明提高了指尖陀螺的装配效率。

Description

一种指尖陀螺装配系统和装配方法

技术领域

本发明涉及装配技术领域，尤其涉及一种指尖陀螺装配系统和装配方法。

背景技术

随着工业制造的技术发展，智能制造已是传统制造业未来发展和转型的方向。装配自动化作为智能制造的重要组成部分，将会提升装配效率与装配质量。零件尺寸和零件复杂度是决定装配自动化的核心因素，尺寸越小，形状越不规则的零件在装配过程中的难度也会相应的加大。对于指尖陀螺来说，由于零件种类较多，零件尺寸较小，目前通常采用人工实现装配，尚没有合适的实现指尖陀螺自动化装配的解决方案，这使得指尖陀螺的装配效率较低。

发明内容

本发明实施例提供一种指尖陀螺装配系统和装配方法，以解决现有技术中无法实现指尖陀螺自动化装配的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

本发明实施例提供了一种指尖陀螺装配系统，用于装配指尖陀螺，所述指尖陀螺包括基座和芯轴，所述基座开设有贯通的轴承孔，所述芯轴设置于所述轴承孔内，所述芯轴套设有轴承，所述芯轴两端分别装配有齿轮轴承合件和指托，所述轴承与所述齿轮轴承合件之间设置有垫片；

所述指尖陀螺装配系统包括：

物料存放区，用于存放所述指尖陀螺所需的各种零件；

芯轴装配体组装区，设置有芯轴放置台和芯轴夹具；

指尖陀螺总组装区，设置有总装台和总装夹具；

至少一个机器人，用于在所述物料存放区、所述芯轴装配体组装区和所述指尖陀螺总组装区之间作业，以完成所述指尖陀螺的装配；

其中，所述芯轴装配体组装区用于：组装芯轴装配体，所述芯轴装配体包括所述芯轴、套设于所述芯轴上的所述轴承和装配于所述芯轴一端的齿轮轴承合件和指托；

所述指尖陀螺总组装区用于：将基座与所述芯轴装配体进行组装，并在所述芯轴的另一端装配齿轮轴承合件和指托。

可选的，所述基座为六面体，所述指尖陀螺还包括分别装配于所述基座的两平行面的垫片、齿轮轴承合件和指托；所述基座以及装配于所述基座的两平行面的垫片、齿轮轴承合件和指托形成基座装配体；

所述指尖陀螺装配系统还包括：

基座装配体一面组装区，设置有基座放置台和基座夹具；

基座装配体中转区，设置有基座装配体放置台；

所述至少一个机器人用于在所述物料存放区、所述芯轴装配体组装区、所述基座装配体一面组装区、所述基座装配体中转区和所述指尖陀螺总组装区之间作业，以完成所述指尖陀螺的装配；

其中，所述基座装配体一面组装区用于：将垫片、齿轮轴承合件和指托与基座的一面进行组装；

所述指尖陀螺总组装区用于：将装配好一面的基座的另一面进行组装，以完成基座装配体的装配；

所述基座装配体中转区用于：放置所述基座装配体；

所述指尖陀螺总组装区还用于：将所述基座装配体与所述芯轴装配体进行组装，并在所述芯轴的另一端装配齿轮轴承合件和指托。

可选的，所述芯轴装配体组装区、所述指尖陀螺总组装区、所述基座装配体一面组装区和所述基座装配体中转区集中设置，形成所述指尖陀螺的装配区。

可选的，所述至少一个机器人与所述物料存放区和所述指尖陀螺的装配区相邻设置。

可选的，所述至少一个机器人包括第一机器人和第二机器人；

所述第一机器人用于拣取所述基座、所述芯轴和所述齿轮轴承合件至对应的组装区；

所述第二机器人用于拣取所述轴承、所述垫片和所述指托至对应的组装区。

可选的，所述芯轴的端部还设置有螺纹孔，所述指托通过所述芯轴的螺纹孔装配于所述芯轴的端部；

所述第一机器人可与第一手爪连接，所述第二机器人可与第二手爪和旋拧机构连接，所述第二手爪设置有电磁铁和力觉传感器；

所述第一机器人通过所述第一手爪拣取所述基座、所述芯轴和所述齿轮轴承合件至对应的组装区；

所述第二机器人通过所述第二手爪拣取所述轴承和所述垫片至对应的组装区；

所述第二机器人通过所述旋拧机构拣取所述指托并将所述指托旋拧至所述芯轴的螺纹孔内。

可选的，所述第二机器人设置有更换接口，所述第二手爪和所述旋拧机构均设置有更换接头，所述第二机器人通过所述更换接口与所述第二手爪或所述旋拧机构连接。

可选的，所述旋拧机构包括旋拧枪，所述旋拧枪的端部设置有第一吸盘，所述第二机器人通过所述第一吸盘拣取所述指托，并通过旋转所述旋拧枪将所述指托旋拧至所述芯轴的螺纹孔内，直至所述第一吸盘脱离所述指托。

可选的，所述第一手爪设置有第二吸盘，和/或，所述第二手爪设置有第三吸盘。

可选的，所述指尖陀螺装配系统还包括成品中转区、刻印机和第三机器人，所述第三机器人设置有第三手爪；

所述第三机器人、所述成品中转区和所述刻印机相邻设置；

所述第一机器人或所述第二机器人用于拣取所述基座至所述成品中转区；

所述第三机器人用于通过所述第三手爪从所述成品中转区拣取所述基座至所述刻印机进行刻印。

可选的，所述第三手爪设置有第三吸盘。

第二方面，本发明实施例提供一种指尖陀螺装配方法，用于装配指尖陀螺，所述指尖陀螺包括基座和芯轴，所述基座开设有贯通的轴承孔，所述芯轴设置于所述轴承孔内，所述芯轴套设有轴承，所述芯轴两端分别装配有齿轮轴承合件和指托，所述轴承与所述齿轮轴承合件之间设置有垫片；

所述方法包括：

装配芯轴装配体；

装配指尖陀螺；

其中，所述装配芯轴装配体的步骤包括：

控制机器人从物料存放区拣取芯轴至芯轴装配体组装区的芯轴放置台；控制所述芯轴装配体组装区的芯轴夹具固定所述芯轴；依次控制机器人从所述物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至所述芯轴装配体组装区与所述芯轴组装，以形成芯轴装配体；

所述装配指尖陀螺的步骤包括：

控制机器人从所述芯轴装配体组装区拣取所述芯轴装配体至指尖陀螺总组装区的总装台；控制机器人从所述物料存放区拣取基座至所述指尖陀螺总组装区与所述芯轴装配体组装；控制所述指尖陀螺总组装区的总装夹具固定所述基座；依次控制机器人从所述物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至所述指尖陀螺总组装区与所述芯轴装配体组装，以形成所述指尖陀螺。

可选的，所述装配芯轴装配体的步骤，具体包括：

控制第一机器人拣取芯轴至所述芯轴放置台；

控制所述芯轴夹具固定所述芯轴；

依次控制第二机器人拣取轴承和垫片至所述芯轴装配体组装区与所述芯轴组装；

控制所述第一机器人拣取齿轮轴承合件至所述芯轴装配体组装区与所述芯轴组装；

控制所述第二机器人拣取指托至所述芯轴装配体组装区与所述芯轴组装。

可选的，所述依次控制第二机器人拣取轴承和垫片至所述芯轴装配体组装区与所述芯轴组装的步骤，具体包括：

控制所述第二机器人通过设置有电磁铁和力觉传感器的手爪，拣取轴承并将所述轴承装配至所述芯轴上；

控制所述第二机器人通过所述手爪拣取垫片并将所述垫片装配至所述芯轴上。

可选的，所述芯轴的端部还设置有螺纹孔，所述指托通过所述芯轴的螺纹孔装配于所述芯轴的端部；

所述控制所述第二机器人拣取指托至所述芯轴装配体组装区与所述芯轴组装的步骤，具体包括：

控制所述第二机器人通过旋拧机构拣取指托并将所述指托旋拧至所述芯轴的螺纹孔内。

可选的，所述装配指尖陀螺的步骤，具体包括：

控制第一机器人拣取所述芯轴装配体至所述总装台；

控制第二机器人拣取基座至所述指尖陀螺总组装区与所述芯轴装配体组装；

控制所述总装夹具固定所述基座；

依次控制所述第二机器人拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至所述指尖陀螺总组装区与所述芯轴装配体组装。

第三方面，本发明实施例提供另一种指尖陀螺装配方法，用于装配指尖陀螺，所述指尖陀螺包括基座和芯轴，所述基座为六面体，所述基座开设有贯通的轴承孔，所述芯轴设置于所述轴承孔内；所述基座的两平行面分别装配有垫片、齿轮轴承合件和指托；所述芯轴套设有轴承，所述芯轴两端分别装配有齿轮轴承合件和指托，所述轴承与所述齿轮轴承合件之间设置有垫片；

所述方法包括：

装配芯轴装配体；

装配基座装配体；

装配指尖陀螺；

其中，所述装配芯轴装配体的步骤包括：

控制机器人从物料存放区拣取芯轴至芯轴装配体组装区的芯轴放置台；控制所述芯轴装配体组装区的芯轴夹具固定所述芯轴；依次控制机器人从所述物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至所述芯轴装配体组装区与所述芯轴组装，以形成芯轴装配体；

所述装配基座装配体的步骤包括：

控制机器人从所述物料存放区拣取基座至基座装配体一面组装区的基座放置台；控制所述基座装配体一面组装区的基座夹具固定所述基座；依次控制机器人从所述物料存放区拣取垫片、齿轮轴承合件和指托至所述基座装配体一面组装区与所述基座组装；控制机器人从所述基座装配体一面组装区拣取装配了一面的基座至指尖陀螺总组装区的总装台；控制所述指尖陀螺总组装区的总装夹具固定所述基座；依次控制机器人从所述物料存放区拣取垫片、齿轮轴承合件和指托至所述指尖陀螺总组装区与所述基座组装，以形成基座装配体；

所述装配指尖陀螺的步骤包括：

控制机器人从所述指尖陀螺总组装区拣取所述基座装配体至基座装配体中转区的基座装配体放置台；控制机器人从所述芯轴装配体组装区拣取所述芯轴装配体至所述指尖陀螺总组装区的总装台；控制机器人从所述基座装配体中转区拣取所述基座装配体至所述指尖陀螺总组装区与所述芯轴装配体组装；控制所述指尖陀螺总组装区的总装夹具固定所述基座装配体；依次控制机器人从所述物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至所述指尖陀螺总组装区与所述芯轴装配体组装，以形成所述指尖陀螺。

可选的，在控制机器人拣取所述基座装配体与所述芯轴装配体组装的过程中，控制机器人轻微旋转所述基座装配体，使所述基座装配体上的齿轮轴承合件与所述芯轴装配体上的齿轮轴承合件相互啮合；

在控制机器人拣取齿轮轴承合件与所述芯轴装配体组装的过程中，控制机器人轻微旋转所述齿轮轴承合件，使所述齿轮轴承合件与所述基座装配体上的齿轮轴承合件相互啮合。

本发明实施例中，通过设置包括多个组装区的装配系统，并通过采用先分块装配再整体组装的装配方法，实现了指尖陀螺的自动化装配。相比于人工装配，本发明实施例提高了指尖陀螺的装配效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的指尖陀螺装配系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的指尖陀螺的装配区的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的指尖陀螺的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的芯轴装配体的装配示意图；

图5是本发明实施例提供的基座装配体的装配示意图；

图6是本发明实施例提供的指尖陀螺的装配流程示意图；

图7是本发明实施例提供的指尖陀螺的装配示意图；

图8是本发明实施例提供的第一手爪的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的第二手爪的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的旋拧机构的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的第一手爪的结构示意图。

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作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1至图2所示，本发明实施例提供了一种指尖陀螺装配系统，包括：

物料存放区1，用于存放指尖陀螺所需的各种零件；

芯轴装配体组装区2，设置有芯轴放置台21和芯轴夹具22；

基座装配体一面组装区3，设置有基座放置台31和基座夹具32；

基座装配体中转区4，设置有基座装配体放置台41；

指尖陀螺总组装区5，设置有总装台51和总装夹具52；

至少一个机器人6，用于在物料存放区1、芯轴装配体组装区2、基座装配体一面组装区3、基座装配体中转区4和指尖陀螺总组装区5之间作业，以完成所述指尖陀螺的装配。

本发明实施例的指尖陀螺装配系统用于装配图3示出的指尖陀螺，如图3所示，指尖陀螺7包括基座71和芯轴72，基座71为六面体，基座71开设有贯通的轴承孔711，芯轴72设置于轴承孔711内；基座71的两平行面分别装配有垫片73、齿轮轴承合件74和指托75；芯轴72套设有轴承76，芯轴72两端分别装配有齿轮轴承合件74和指托75，轴承76与齿轮轴承合件74之间设置有垫片73。

对于指尖陀螺的装配来说，由于涉及到的零件种类较多，使指尖陀螺的自动化装配的工艺流程较复杂。鉴于此，为了降低装配难度，优化装配流程，可以将整个指尖陀螺7拆分为两个主要的装配体，即如图4所示的芯轴装配体A和如图5所示的基座装配体B。其中，芯轴装配体A包括芯轴72、套设于芯轴72上的轴承76和装配于芯轴72一端的齿轮轴承合件74和指托75；基座装配体B包括基座71以及在基座71的两平行面上装配的垫片73、齿轮轴承合件74和指托75。装配时，可以先装配芯轴装配体A和基座装配体B，然后将芯轴装配体A和基座装配体B进行组合，再装配其他零件，完成整个指尖陀螺的装配。

其中，芯轴装配体组装区2用于：组装芯轴装配体A；

基座装配体一面组装区3用于：将垫片73、齿轮轴承合件74和指托75与基座71的一面进行组装；

指尖陀螺总组装区5用于：将装配好一面的基座71的另一面进行组装，以完成基座装配体B的装配；

基座装配体中转区4用于：放置基座装配体B；

指尖陀螺总组装区5还用于：将基座装配体B与芯轴装配体A进行组装，并在芯轴72的另一端装配齿轮轴承合件74和指托75。

以下对指尖陀螺的整个装配过程进行说明。

如图6所示，本发明实施例提供一种指尖陀螺装配方法，包括以下步骤：

S11：装配芯轴装配体；

S12：装配基座装配体；

S13：装配指尖陀螺。

其中，装配芯轴装配体的步骤S11包括：

控制机器人从物料存放区拣取芯轴至芯轴装配体组装区的芯轴放置台；控制芯轴装配体组装区的芯轴夹具固定芯轴；依次控制机器人从物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至芯轴装配体组装区与芯轴组装，以形成芯轴装配体。

图4示出了芯轴装配体的装配过程。

装配基座装配体的步骤S12包括：

控制机器人从物料存放区拣取基座至基座装配体一面组装区的基座放置台；控制基座装配体一面组装区的基座夹具固定基座；依次控制机器人从物料存放区拣取垫片、齿轮轴承合件和指托至基座装配体一面组装区与基座组装；控制机器人从基座装配体一面组装区拣取装配了一面的基座至指尖陀螺总组装区的总装台；控制指尖陀螺总组装区的总装夹具固定基座；依次控制机器人从物料存放区拣取垫片、齿轮轴承合件和指托至指尖陀螺总组装区与基座组装，以形成基座装配体。

图5示出了基座装配体的装配过程。

装配指尖陀螺的步骤S13包括：

控制机器人从指尖陀螺总组装区拣取基座装配体至基座装配体中转区的基座装配体放置台；控制机器人从芯轴装配体组装区拣取芯轴装配体至指尖陀螺总组装区的总装台；控制机器人从基座装配体中转区拣取基座装配体至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装；控制指尖陀螺总组装区的总装夹具固定基座装配体；依次控制机器人从物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装，以形成指尖陀螺。

图7示出了指尖陀螺成品的装配过程。

本发明实施例中，通过设置多个组装区与中转区，能够实现机器人的有序装配。通过采用上述指尖陀螺装配方法，能够实现指尖陀螺的自动化装配，整个装配节拍可控制在3分钟以内，节省了大量的人工和劳动力，显著提高了指尖陀螺的生产效率，并且能够确保指尖陀螺装配质量的一致性。

可选的，如图1和图2所示，芯轴装配体组装区2、指尖陀螺总组装区5、基座装配体一面组装区3和基座装配体中转区4集中设置，形成指尖陀螺的装配区C。

通过上述设置，能够提高机器人的作业效率，从而有利于提高指尖陀螺的整体装配效率。

可选的，上述机器人6与物料存放区1和指尖陀螺的装配区C相邻设置。

通过上述设置，能够提高机器人的作业效率，从而有利于提高指尖陀螺的整体装配效率。

可选的，上述机器人6包括第一机器人61和第二机器人62；

第一机器人61用于拣取基座71、芯轴72和齿轮轴承合件74至对应的组装区；

第二机器人62用于拣取轴承76、垫片73和指托75至对应的组装区。

对于指尖陀螺的装配来说，由于涉及到的零件种类较多，且零件的尺寸较小，零件的拣取难度较高，使指尖陀螺的自动化装配的难度增大。鉴于此，可根据零件的尺寸与装配的难易程度将零件分为两组，其中，尺寸较大的、较容易装配的零件分为一组，例如，基座71、芯轴72和齿轮轴承合件74，由第一机器人61进行拣取；尺寸较小的、较难装配的零件分为一组，例如，轴承76、垫片73和指托75，由第二机器人62进行拣取。

这样，通过设置两个机器人共同配合作业，实现零件的拣取与装配，有利于提高机器人的作业效率，从而有利于提高指尖陀螺的整体装配效率。

另外，通过将零件进行分组，由不同的机器人进行拣取与装配，可以根据各组零件的特性，为机器人配置不同性能和不同装配精度的手爪，有利于降低指尖陀螺装配系统的成本，实现高效装配。

例如，为第一机器人61配置第一手爪611(如图8所示)，为第二机器人62配置第二手爪621(如图9所示)，在第二手爪621上设置电磁铁和力觉传感器，提高第二手爪621的装配精度。

可选的，芯轴72的端部还设置有螺纹孔，指托75通过芯轴72的螺纹孔装配于芯轴72的端部；

第一机器人61可与第一手爪611连接，第二机器人62可与第二手爪621和旋拧机构622连接，第二手爪621设置有电磁铁和力觉传感器；

第一机器人61通过第一手爪611拣取基座71、芯轴72和齿轮轴承合件74至对应的组装区；

第二机器人62通过第二手爪621拣取轴承76和垫片73至对应的组装区；

第二机器人62通过旋拧机构622(如图10所示)拣取指托75并将指托75旋拧至芯轴72的螺纹孔内。

由于第二手爪621设置有电磁铁，利用电磁作用力，可以将尺寸较小的零件吸附，提高第二手爪621对小尺寸零件的拣取效果；由于第二手爪621设置有力觉传感器，在装配尺寸较小的零件或装配难度较大的零件时，可以通过力觉传感器找正，实现装配动作的微调，提高零件的装配精度，能够提升第二机器人在高精度装配场景的应用。

其中，第一机器人61与第一手爪611的连接方式，既可以是第一机器人61与第一手爪611不可拆卸连接，也可以是在第一机器人61上设置连接接口，第一手爪611设置连接接头，第一机器人61与第一手爪611可拆卸连接。

第二机器人62与第二手爪621和旋拧机构622的连接方式，既可以是在第二机器人62上同时设置第二手爪621和旋拧机构622，也可以是在第二机器人62上设置更换接口，第二手爪621和旋拧机构622均设置有与更换接口相匹配的更换接头，第二机器人62通过更换接口与第二手爪621或旋拧机构622连接。对于第二种实施方式，第二机器人62在装配指托75之前，需要将第二手爪621更换为旋拧机构622。

可选的，旋拧机构622包括旋拧枪6221，旋拧枪6221的端部设置有第一吸盘6222，第二机器人62通过第一吸盘6222拣取指托75，并通过旋转旋拧枪6221将指托75旋拧至芯轴72的螺纹孔内，直至第一吸盘6222脱离指托75。

通过在旋拧枪6221的端部设置有第一吸盘6222，能够使指托75更容易地被第二机器人62拣取，并通过第一吸盘6222与指托75之间的吸力，使指托75较稳固地被第二机器人62拣取。而随着指托75旋拧至芯轴72的螺纹孔内的深度增加，直至指托75旋拧到位，第一吸盘6222能够逐渐与指托75顺利地分开。通过上述设置，能够很好地避免指托75在旋拧过程中容易打滑的现象，大大降低了指托75旋拧的时间，提高了指托75旋拧的效率，从而提高了指尖陀螺的装配效率。

可选的，第一手爪611设置有第二吸盘612，和/或，第二手爪621设置有第三吸盘623。

通过在手爪上设置吸盘，使手爪的拣取方式更加多样，在对表面较平整的零件(例如六面体基座、指尖陀螺成品等)，或者厚度较薄不易夹取的零件进行拣取时，可通过吸盘实现方便快捷地拣取。

以下对指尖陀螺的整个装配过程中，第一机器人和第二机器人的作业方式进行具体的说明。

可选的，装配芯轴装配体的步骤S11包括：

S111：控制第一机器人从物料存放区拣取芯轴至芯轴装配体组装区的芯轴放置台；其中，芯轴放置台上可以设置与芯轴相匹配的固定槽，以防止芯轴倾倒；

S112：控制芯轴装配体组装区的芯轴夹具固定芯轴；其中，芯轴夹具可以通过气缸固定芯轴，以使芯轴保持固定，方便芯轴装配体的装配；

S113：控制第二机器人从物料存放区拣取轴承至芯轴装配体组装区与芯轴组装；其中，第二机器人可通过带电磁铁的第二手爪拣取轴承，并通过力觉传感器找正将轴承装配于芯轴上；

S114：控制第二机器人从物料存放区拣取垫片至芯轴装配体组装区与芯轴组装；其中，第二机器人可通过带电磁铁的第二手爪拣取垫片，并通过力觉传感器找正将垫片装配于芯轴上；

S115：控制第一机器人从物料存放区拣取齿轮轴承合件至芯轴装配体组装区与芯轴组装；其中，第一机器人可通过第一手爪拣取齿轮轴承合件；

S116：控制第二机器人从物料存放区拣取指托至芯轴装配体组装区与芯轴组装；其中，对于指托与芯轴通过螺纹孔装配的实施方式而言，第二机器人可将第二手爪更换为旋拧机构，使用旋拧枪拣取指托，并将指托旋拧入芯轴螺纹孔内。

至此，芯轴装配体在第一机器人和第二机器人的配合下装配完成。

可选的，装配基座装配体的步骤S12包括：

S120：控制第一机器人从物料存放区拣取基座至基座装配体一面组装区的基座放置台；

S121：控制基座装配体一面组装区的基座夹具固定基座；

S122：控制第二机器人从物料存放区拣取垫片至基座装配体一面组装区与基座组装；其中，第二机器人可通过带电磁铁的第二手爪拣取垫片，并将垫片放置于基座上；

S123：控制第一机器人从物料存放区拣取齿轮轴承合件至基座装配体一面组装区与基座组装；

S124：控制第二机器人从物料存放区拣取指托至基座装配体一面组装区与基座组装；其中，基座的两平行面上均可设置螺纹孔，指托可通过螺纹孔装配于基座的两平行面上，这样，第二机器人可将第二手爪更换为旋拧机构，使用旋拧枪拣取指托，并将指托旋拧入基座螺纹孔内；

S125：控制第一机器人从基座装配体一面组装区拣取装配了一面的基座至指尖陀螺总组装区的总装台；其中，第一机器人将装配了一面的基座从基座装配体一面组装区拣取至指尖陀螺总组装区时，第一机器人可使用第一手爪的翻转操作，将装配了一面的基座翻转后放置于总装台，以装配基座的另一面；

S126：控制指尖陀螺总组装区的总装夹具固定基座；其中，总装夹具可通过气缸固定装配好一面的基座，以使基座保持固定，方便对基座的另一面进行装配；

S127：控制第二机器人从物料存放区拣取垫片至指尖陀螺总组装区与基座的另一面组装；其中，第二机器人可通过带电磁铁的第二手爪拣取垫片，并将垫片放置于基座的另一面上；

S128：控制第一机器人从物料存放区拣取齿轮轴承合件至指尖陀螺总组装区与基座的另一面组装；

S129：控制第二机器人从物料存放区拣取指托至指尖陀螺总组装区与基座的另一面组装；相应的，第二机器人可将第二手爪更换为旋拧机构，使用旋拧枪拣取指托，并将指托旋拧入基座另一面的螺纹孔内。

至此，基座装配体装配完成。

可选的，装配指尖陀螺的步骤S13包括：

S131：控制第一机器人从指尖陀螺总组装区拣取基座装配体至基座装配体中转区的基座装配体放置台；其中，将基座装配体从指尖陀螺总组装区移动至基座装配体中转区，使指尖陀螺总组装区空出，以供指尖陀螺成品的装配；

S132：控制第一机器人从芯轴装配体组装区拣取芯轴装配体至指尖陀螺总组装区的总装台；其中，第一机器人将芯轴装配体从芯轴装配体组装区拣取至指尖陀螺总组装区时，第一机器人可使用第一手爪的翻转操作，将芯轴装配体翻转后放置于总装台；

S133：控制第二机器人从基座装配体中转区拣取基座装配体至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装；其中，在控制第二机器人拣取基座装配体与芯轴装配体组装的过程中，控制第二机器人轻微旋转基座装配体，使基座装配体上的齿轮轴承合件与芯轴装配体上的齿轮轴承合件相互啮合；

S134：控制指尖陀螺总组装区的总装夹具固定基座装配体；其中，总装夹具可通过气缸固定基座装配体，以使基座装配体保持固定，方便对芯轴的另一端进行装配；

S135：控制第二机器人从物料存放区拣取轴承至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装；其中，第二机器人可通过带电磁铁的第二手爪拣取轴承，并通过力觉传感器找正将轴承装配于芯轴装配体，即芯轴的另一端上；

S136：控制第二机器人从物料存放区拣取垫片至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装；其中，第二机器人可通过带电磁铁的第二手爪拣取垫片，并通过力觉传感器找正将垫片装配于芯轴装配体，即芯轴的另一端上；

S137：控制第二机器人从物料存放区拣取齿轮轴承合件至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装；其中，在控制第二机器人拣取齿轮轴承合件与芯轴装配体组装的过程中，控制第二机器人轻微旋转齿轮轴承合件，使该齿轮轴承合件与基座装配体上的齿轮轴承合件相互啮合；

S138：控制第二机器人从物料存放区拣取指托至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装；其中，第二机器人可将第二手爪更换为旋拧机构，使用旋拧枪拣取指托，并将指托旋拧入芯轴另一端的螺纹孔内。

至此，指尖陀螺装配完成。

可选的，如图1和图11所示，指尖陀螺装配系统还包括成品中转区8、刻印机9和第三机器人10，第三机器人10设置有第三手爪101；

第三机器人10、成品中转区8和刻印机9相邻设置；

第一机器人61或第二机器人62用于拣取基座71至成品中转区8；

第三机器人10用于通过第三手爪101从成品中转区8拣取基座71至刻印机9进行刻印。

其中，刻印机9可为2D激光刻印机，完成刻印后，第三机器人10可将刻印好的基座71拣取至成品中转区8，第一机器人61或第二机器人62可从成品中转区8拣取刻印好的基座71至物料存放区1。通过使用刻印机9在基座71上刻印图案、标志等，可以定制个性化的指尖陀螺。

可选的，指尖陀螺7装配完成之后，第二机器人62通过第二手爪621从指尖陀螺总组装区5拣取指尖陀螺7至成品中转区8，第三机器人10从成品中转区8拣取指尖陀螺7至成品存放盘11中。

可选的，第三手爪101设置有第三吸盘(图中未示出)。这样，第三机器人10可通过第三吸盘拣取基座71或指尖陀螺7。

可选的，指尖陀螺7所需的各零件均通过机器人(图中未示出)拣取至物料存放区1。具体的，指尖陀螺7所需的各零件可通过AGV(Automated Guided Vehicle，自动引导车)机器人从毛坯存储区12拣取至物料存放区1。

以上指尖陀螺装配系统和指尖陀螺装配方法，均能够实现图3示出的指尖陀螺的自动化装配。

综上可知，本发明实施例的指尖陀螺装配系统和指尖陀螺装配方法具有如下特点：

其一，采用由局部到整体、先分块装配再整体组装的装配模式，先装配芯轴装配体，再装配基座装配体，然后将芯轴装配体和基座装配体进行组装，最后装配轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托，完成指尖陀螺的装配。上述装配模式能够避开顺序装配模式存在的悬空支撑与翻转等装配难题。

其二，采用不同装配精度的手爪，以及多工位夹具，保证了装配功能的实现，很好地解决了装配过程中的以下难题：高精度芯轴与轴承之间的装配问题；轴承与基座轴承孔之间的装配问题；轴向齿轮轴承合件和纵向齿轮轴承合间之间的啮合问题；指托的旋拧问题。

实施例二

本发明实施例也能够实现另一种指尖陀螺的自动化装配：该指尖陀螺包括基座和芯轴，基座开设有贯通的轴承孔，芯轴设置于轴承孔内，芯轴套设有轴承，芯轴两端分别装配有齿轮轴承合件和指托，轴承与齿轮轴承合件之间设置有垫片。相比于图3示出的指尖陀螺，该指尖陀螺除了未在基座的两平行面装配垫片、齿轮轴承合件和指托之外，其余均与图3示出的指尖陀螺的结构相同。

相应的，指尖陀螺装配系统可包括：

物料存放区，用于存放所述指尖陀螺所需的各种零件；

芯轴装配体组装区，设置有芯轴放置台和芯轴夹具；

指尖陀螺总组装区，设置有总装台和总装夹具；

至少一个机器人，用于在所述物料存放区、所述芯轴装配体组装区和所述指尖陀螺总组装区之间作业，以完成所述指尖陀螺的装配；

其中，所述芯轴装配体组装区用于：组装芯轴装配体，所述芯轴装配体包括所述芯轴、套设于所述芯轴上的所述轴承和装配于所述芯轴一端的齿轮轴承合件和指托；

所述指尖陀螺总组装区用于：将基座与所述芯轴装配体进行组装，并在所述芯轴的另一端装配齿轮轴承合件和指托。

相应的，指尖陀螺装配方法包括：

装配芯轴装配体；

装配指尖陀螺；

其中，装配芯轴装配体的步骤包括：

控制机器人从物料存放区拣取芯轴至芯轴装配体组装区的芯轴放置台；控制芯轴装配体组装区的芯轴夹具固定芯轴；依次控制机器人从物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至芯轴装配体组装区与芯轴组装，以形成芯轴装配体；

装配指尖陀螺的步骤包括：

控制机器人从芯轴装配体组装区拣取芯轴装配体至指尖陀螺总组装区的总装台；控制机器人从物料存放区拣取基座至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装；控制指尖陀螺总组装区的总装夹具固定基座；依次控制机器人从物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装，以形成指尖陀螺。

可选的，装配芯轴装配体的步骤，具体包括：

控制第一机器人拣取芯轴至芯轴放置台；

控制芯轴夹具固定芯轴；

依次控制第二机器人拣取轴承和垫片至芯轴装配体组装区与芯轴组装；

控制第一机器人拣取齿轮轴承合件至芯轴装配体组装区与芯轴组装；

控制第二机器人拣取指托至芯轴装配体组装区与芯轴组装。

可选的，依次控制第二机器人拣取轴承和垫片至芯轴装配体组装区与芯轴组装的步骤，具体包括：

控制第二机器人通过设置有电磁铁和力觉传感器的手爪，拣取轴承并将轴承装配至芯轴上；

控制第二机器人通过手爪拣取垫片并将垫片装配至芯轴上。

可选的，芯轴的端部还设置有螺纹孔，指托通过芯轴的螺纹孔装配于芯轴的端部；

控制第二机器人拣取指托至芯轴装配体组装区与芯轴组装的步骤，具体包括：

控制第二机器人通过旋拧机构拣取指托并将指托旋拧至芯轴的螺纹孔内。

可选的，装配指尖陀螺的步骤，具体包括：

控制第一机器人拣取芯轴装配体至总装台；

控制第二机器人拣取基座至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装；

控制总装夹具固定基座；

依次控制第二机器人拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至指尖陀螺总组装区与芯轴装配体组装。

本发明实施例的指尖陀螺装配系统和装配方法与图3所示的指尖陀螺的装配系统和装配方法类似，可参照前述发明实施例的相关说明，为避免重复，对此不作赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种指尖陀螺装配系统，其特征在于，用于装配指尖陀螺，所述指尖陀螺包括基座和芯轴，所述基座开设有贯通的轴承孔，所述芯轴设置于所述轴承孔内，所述芯轴套设有轴承，所述芯轴两端分别装配有齿轮轴承合件和指托，所述轴承与所述齿轮轴承合件之间设置有垫片；

所述指尖陀螺装配系统包括：

物料存放区，用于存放所述指尖陀螺所需的各种零件；

芯轴装配体组装区，设置有芯轴放置台和芯轴夹具；

指尖陀螺总组装区，设置有总装台和总装夹具；

至少一个机器人，用于在所述物料存放区、所述芯轴装配体组装区和所述指尖陀螺总组装区之间作业，以完成所述指尖陀螺的装配；

其中，所述芯轴装配体组装区用于：组装芯轴装配体，所述芯轴装配体包括所述芯轴、套设于所述芯轴上的所述轴承和装配于所述芯轴一端的垫片、齿轮轴承合件和指托；

所述指尖陀螺总组装区用于：将基座与所述芯轴装配体进行组装，并在所述芯轴的另一端装配垫片、齿轮轴承合件和指托。

2.根据权利要求1所述的指尖陀螺装配系统，其特征在于，所述基座为六面体，所述指尖陀螺还包括分别装配于所述基座的两平行面的垫片、齿轮轴承合件和指托；所述基座以及装配于所述基座的两平行面的垫片、齿轮轴承合件和指托形成基座装配体；

所述指尖陀螺装配系统还包括：

基座装配体一面组装区，设置有基座放置台和基座夹具；

基座装配体中转区，设置有基座装配体放置台；

所述至少一个机器人用于在所述物料存放区、所述芯轴装配体组装区、所述基座装配体一面组装区、所述基座装配体中转区和所述指尖陀螺总组装区之间作业，以完成所述指尖陀螺的装配；

其中，所述基座装配体一面组装区用于：将垫片、齿轮轴承合件和指托与基座的一面进行组装；

所述指尖陀螺总组装区用于：将装配好一面的基座的另一面进行组装，以完成基座装配体的装配；

所述基座装配体中转区用于：放置所述基座装配体；

所述指尖陀螺总组装区还用于：将所述基座装配体与所述芯轴装配体进行组装，并在所述芯轴的另一端装配垫片、齿轮轴承合件和指托。

3.根据权利要求2所述的指尖陀螺装配系统，其特征在于，所述芯轴装配体组装区、所述指尖陀螺总组装区、所述基座装配体一面组装区和所述基座装配体中转区集中设置，形成所述指尖陀螺的装配区。

4.根据权利要求3所述的指尖陀螺装配系统，其特征在于，所述至少一个机器人与所述物料存放区和所述指尖陀螺的装配区相邻设置。

5.根据权利要求1所述的指尖陀螺装配系统，其特征在于，所述至少一个机器人包括第一机器人和第二机器人；

所述第一机器人用于拣取所述基座、所述芯轴和所述齿轮轴承合件至对应的组装区；

所述第二机器人用于拣取所述轴承、所述垫片和所述指托至对应的组装区。

6.根据权利要求5所述的指尖陀螺装配系统，其特征在于，所述芯轴的端部还设置有螺纹孔，所述指托通过所述芯轴的螺纹孔装配于所述芯轴的端部；

所述第一机器人可与第一手爪连接，所述第二机器人可与第二手爪和旋拧机构连接，所述第二手爪设置有电磁铁和力觉传感器；

所述第一机器人通过所述第一手爪拣取所述基座、所述芯轴和所述齿轮轴承合件至对应的组装区；

所述第二机器人通过所述第二手爪拣取所述轴承和所述垫片至对应的组装区；

所述第二机器人通过所述旋拧机构拣取所述指托并将所述指托旋拧至所述芯轴的螺纹孔内。

7.根据权利要求6所述的指尖陀螺装配系统，其特征在于，所述第二机器人设置有更换接口，所述第二手爪和所述旋拧机构均设置有更换接头，所述第二机器人通过所述更换接口与所述第二手爪或所述旋拧机构连接。

8.根据权利要求6所述的指尖陀螺装配系统，其特征在于，所述旋拧机构包括旋拧枪，所述旋拧枪的端部设置有第一吸盘，所述第二机器人通过所述第一吸盘拣取所述指托，并通过旋转所述旋拧枪将所述指托旋拧至所述芯轴的螺纹孔内，直至所述第一吸盘脱离所述指托。

9.根据权利要求6所述的指尖陀螺装配系统，其特征在于，所述第一手爪设置有第二吸盘，和/或，所述第二手爪设置有第三吸盘。

10.根据权利要求5所述的指尖陀螺装配系统，其特征在于，所述指尖陀螺装配系统还包括成品中转区、刻印机和第三机器人，所述第三机器人设置有第三手爪；

所述第三机器人、所述成品中转区和所述刻印机相邻设置；

所述第一机器人或所述第二机器人用于拣取所述基座至所述成品中转区；

所述第三机器人用于通过所述第三手爪从所述成品中转区拣取所述基座至所述刻印机进行刻印。

11.根据权利要求10所述的指尖陀螺装配系统，其特征在于，所述第三手爪设置有第三吸盘。

12.一种指尖陀螺装配方法，其特征在于，用于装配指尖陀螺，所述指尖陀螺包括基座和芯轴，所述基座开设有贯通的轴承孔，所述芯轴设置于所述轴承孔内，所述芯轴套设有轴承，所述芯轴两端分别装配有齿轮轴承合件和指托，所述轴承与所述齿轮轴承合件之间设置有垫片；

所述方法包括：

装配芯轴装配体；

装配指尖陀螺；

其中，所述装配芯轴装配体的步骤包括：

控制机器人从物料存放区拣取芯轴至芯轴装配体组装区的芯轴放置台；控制所述芯轴装配体组装区的芯轴夹具固定所述芯轴；依次控制机器人从所述物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至所述芯轴装配体组装区与所述芯轴组装，以形成芯轴装配体；

所述装配指尖陀螺的步骤包括：

控制机器人从所述芯轴装配体组装区拣取所述芯轴装配体至指尖陀螺总组装区的总装台；控制机器人从所述物料存放区拣取基座至所述指尖陀螺总组装区与所述芯轴装配体组装；控制所述指尖陀螺总组装区的总装夹具固定所述基座；依次控制机器人从所述物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至所述指尖陀螺总组装区与所述芯轴装配体组装，以形成所述指尖陀螺。

13.一种指尖陀螺装配方法，其特征在于，用于装配指尖陀螺，所述指尖陀螺包括基座和芯轴，所述基座为六面体，所述基座开设有贯通的轴承孔，所述芯轴设置于所述轴承孔内；所述基座的两平行面分别装配有垫片、齿轮轴承合件和指托；所述芯轴套设有轴承，所述芯轴两端分别装配有齿轮轴承合件和指托，所述轴承与所述齿轮轴承合件之间设置有垫片；

所述方法包括：

装配芯轴装配体；

装配基座装配体；

装配指尖陀螺；

其中，所述装配芯轴装配体的步骤包括：

控制机器人从物料存放区拣取芯轴至芯轴装配体组装区的芯轴放置台；控制所述芯轴装配体组装区的芯轴夹具固定所述芯轴；依次控制机器人从所述物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至所述芯轴装配体组装区与所述芯轴组装，以形成芯轴装配体；

所述装配基座装配体的步骤包括：

控制机器人从所述物料存放区拣取基座至基座装配体一面组装区的基座放置台；控制所述基座装配体一面组装区的基座夹具固定所述基座；依次控制机器人从所述物料存放区拣取垫片、齿轮轴承合件和指托至所述基座装配体一面组装区与所述基座组装；控制机器人从所述基座装配体一面组装区拣取装配了一面的基座至指尖陀螺总组装区的总装台；控制所述指尖陀螺总组装区的总装夹具固定所述基座；依次控制机器人从所述物料存放区拣取垫片、齿轮轴承合件和指托至所述指尖陀螺总组装区与所述基座组装，以形成基座装配体；

所述装配指尖陀螺的步骤包括：

控制机器人从所述指尖陀螺总组装区拣取所述基座装配体至基座装配体中转区的基座装配体放置台；控制机器人从所述芯轴装配体组装区拣取所述芯轴装配体至所述指尖陀螺总组装区的总装台；控制机器人从所述基座装配体中转区拣取所述基座装配体至所述指尖陀螺总组装区与所述芯轴装配体组装；控制所述指尖陀螺总组装区的总装夹具固定所述基座装配体；依次控制机器人从所述物料存放区拣取轴承、垫片、齿轮轴承合件和指托至所述指尖陀螺总组装区与所述芯轴装配体组装，以形成所述指尖陀螺。

14.根据权利要求13所述的指尖陀螺装配方法，其特征在于，在控制机器人拣取所述基座装配体与所述芯轴装配体组装的过程中，控制机器人轻微旋转所述基座装配体，使所述基座装配体上的齿轮轴承合件与所述芯轴装配体上的齿轮轴承合件相互啮合；

在控制机器人拣取齿轮轴承合件与所述芯轴装配体组装的过程中，控制机器人轻微旋转所述齿轮轴承合件，使所述齿轮轴承合件与所述基座装配体上的齿轮轴承合件相互啮合。

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