CN110682271A - 一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种圆形连接器生产线载具换销钉设备,包括机架部分、流水线、四轴机械手、销钉托盘、CCD拍照识别装置、产品载具、电气控制机构,其特征在于:在产线产品加工上料前,该设备可根据产品生产信息,将流水线载具上的定位销钉,更换至不同的位置,以实现不同型号产品的定位要求。设备上的流水线采用皮带输送线作为加工工件的输送载体,可兼容全自动、半自动及人工工站的使用;产品载具采用通用化设计,可兼容各尺寸规格产品的定位,载具上安装有RFID芯片,可储存产品的物料信息;设备读取载具上需要加工的产品信息后,采用CCD拍照装置对载具上的定位销钉位置进行识别,并由四轴机械手实现其自动切换及补充,以满足加工产品的定位要求。
Description
技术领域
本发明属于电连接器制造技术领域,具体涉及一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备及方法。
背景技术
目前国外许多电子元器件制造企业将自动化组装、自动化检测、机器人等技术大量地应用到产线集成上,并通过大数据、物联网、人工智能、3D打印等新技术来提高企业的制造柔性、敏捷反应和竞争能力,基本完成了从劳动密集型向技术密集型和自动化转型升级。如Harwin和自动化技术领先供应商Festo合作,建立了公司有史以来最大自动化和柔性化连接器装配生产线,完全实现了50芯接触件范围内的多品种变批量全自动化装配。而国内企业虽然借助智能制造发展新趋势,大力推进自动化、智能化的产业升级和自主创新,在提高精度、效率方面也取得了阶段性成果;但是其总体远没有达到到智能制造应用的设计水平,对于多品种、多工艺的连接器产品,其制造柔性程度低、装配工艺分散、人工介入多,生产计划管理、物料存储、在制品管理、工装夹具管理等十分困难,造成其生产效率低下,严重影响产品的竞争力,因此实现产品的柔性化制造未来企业发展的必然趋势。其中,如何实现各型号产品在制造过程中的输送及自动定位切换是实现产品柔性制造的关键技术之一。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备及方法,用于实现某圆形连接器柔性制造的加工件输送及各型号产品定位销自动切换。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备,包括上机架与安装在上机架上的控制面板,下机架及安装在下机架外侧的气动三联件,安装于下机架上方的设备底板及安装于底板上的皮带输送线,销钉托盘,机械手以及安装于机械手上的CCD拍照装置,还包括一个安装于皮带输送线上的RFID射频读写器;所述产品载具通过皮带输送线6输送至设备中,由射频读写器读取产品载具上的产品加工信息,通过CCD拍照装置对其上面的产品定位销钉位置进行识别,然后由机械手完成其位置的自动切换;
所述皮带输送线呈“U”字型结构,由输入输送线、中间输送线及输出输送线搭建而成;所述输入输送线上设置有入口挡停气缸及接近开关传感器;所述中间输送线上设置有挡停顶升气缸及RFID射频读写器;所述输出输送线上设置有出口挡停气缸及接近开关传感器;
所述销钉托盘由销钉载板、支柱及卡扣组成;所述销钉载板通过支柱及卡扣安装在设备底板上,位于机械手右侧;
所述机械手由四轴机械臂及气爪组成;所述四轴机械臂可实现水平面上的摆动,Z轴竖直方向上的上下运动及绕Z轴的旋转运动;所述气爪安装于四轴机械臂的Z轴上,可实现销钉的水平面方向的搬运,竖直方向的拔起与插入及气爪夹取销钉时偏转角度的调整,以避免其于其他销钉干涉;所述气爪的侧边安装有CCD拍照装置,由相机及光源组成,可随气爪一起运动;
所述产品载具由底板、载板及RFID芯片三部分组成;所述RFID芯片安装于载板的右前方侧,可储存产品的物料信息,与设备进行信息交互。
进一步的,所述载板上均布有个产品放置位,每个放置位上开有若干个产品定位销钉孔,每种型号产品由3个销钉定位,两两相距120°。
进一步的,所述皮带输送线6的每条输送线均由双皮带输送,变频电机驱动,其支撑骨架为铝型材架构。
进一步的,所述销钉载板上开有11行、20列均布的销钉放置孔,行与行及列与列之间的位置应满足机械手的夹取。
进一步的,所述底板和载板采用分离式设计,底板上安装有四个可伸缩限位销钉,左右方向各两个,其宽度为铝型材输送线宽度,其下方中间位置开有挡停槽,底板的下方前后部位设有两个定位轴套;载板的中心部位上开有四个夹持孔,用于实现载板的上下料,载板的前后部位设有两个定位轴套,用于载板在底板处的定位。
进一步的,还包括一个垫块,所述机械手通过垫块安装于设备底板的中间位置,将其垫高到合适的高度,机械手的运动空间覆盖产品载具工作位的定位区域及销钉托盘上销钉的摆放区域。
一种使用上述任一设备进行销钉更换的方法,包括以下步骤:
步骤一,产品载具上料前,先由MES系统将产品的加工信息写入到载具的RFID芯片中,然后载具由皮带输送线输送到设备中。载具进入设备时,首先被入口挡停气缸挡停在入口处等待通行,由入口接近开关传感器检测检测后,与设备主控发生通讯,确认工作位是否有产品正在切换销钉,若无则挡停气缸缩回挡杆,将入口处产品载具放进至设备中,若有则入口处的产品载具继续等待至工作位产品完成销钉切换;
步骤二,产品载具经入口挡停放行进入设备后,由挡停顶升气缸将其挡停在工作位,此时,RFID射频读写器读取载具上预先写入芯片中的产品加工信息;设备读取到加工信息后,顶升气缸顶升其定位销钉插入到载具底板下方的定位轴套中,同时载具被顶起脱离皮带输送线,以实现其精确定位,之后由机械手带动CCD拍照装置逐个对所需加工产品放置位置处的销钉位置进行拍照识别,判断当前有无销钉、当前销钉位置是否为所需的定位位置,然后由机械手按照预先标定好的各销钉孔位的坐标及机械手的夹取角度来实现销钉位置的自动切换;
步骤三,待所需加工产品放置位置上的销钉全部切换完毕后,顶升气缸和挡停气缸下降,载具产品载具放行流入至出口挡停气缸处,经出口接近开关传感器检测后,与MES主控系统发生通讯,确认后续工站是否有产品等待加工,以等待放行。
进一步的,在步骤二后,进行判断,若产品载具上定位销钉不足,则由机械手气爪夹取销钉托盘上的销钉进行补充;若销钉不在正确位置上,则由机械手对其位置进行更换,更换时首先将两颗定位销钉先放置到销钉托盘上,最后一颗则直接放置到合适位置,然后机械手再由销钉托盘上取料将剩余两颗销钉补上,如此可避免直接插拔更换时的干涉;若定位销钉旁边上插有多余的销钉,夹取有干涉时,则设备自动报警,由人工处理。
进一步的,所述步骤二中,进行产品信息读取时,读取的产品信息包括载具号、产品批次号、产品型号、产品放置位置。
本发明的有益效果在于:本发明使用模块化皮带输送线,可兼容全自动、半自动及人工工站的使用;产品载具的通用化设计,可兼容各尺寸规格产品的定位;载具上安装的RFID芯片,可储存产品的物料信息,与加工工站进行信息交互;在产线产品加工上料前,由载具换销钉设备读取载具上需要加工的产品信息,采用CCD拍照装置对载具上的定位销钉位置进行识别,并由四轴机械手实现其自动切换至不同的位置,可实现圆形连接器生产线产品定位销钉的自动切换,满足其柔性制造的要求。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为图1的内部结构示意图;
图3为本发明产品载具的结构示意图;
图4为本发明载具底板的结构示意图;
图5为本发明皮带输送线的结构示意图;
图6为本发明销钉托盘的结构示意图;
图7为本发明机械手的结构示意图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案,但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1与图2所示,一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备,包括上机架1与安装在上机架1上的控制面板2,下机架3及安装在下机架3外侧的气动三联件4,安装于下机架3上方的设备底板5及安装于底板5上的皮带输送线6,销钉托盘7,机械手8以及安装于机械手8上的CCD拍照装置9,还包括一个安装于皮带输送线6上的RFID射频读写器11;所述产品载具10通过皮带输送线6输送至设备中,由射频读写器11读取产品载具10上的产品加工信息,通过CCD拍照装置9对其上面的产品定位销钉位置进行识别,然后由机械手8完成其位置的自动切换;
如图5所示,所述皮带输送线6呈“U”字型结构,由输入输送线6.1、中间输送线6.2及输出输送线6.3搭建而成;所述输入输送线6.1上设置有入口挡停气缸6.4及接近开关传感器6.5;所述中间输送线6.2上设置有挡停顶升气缸6.6及RFID射频读写器11;所述输出输送线6.3上设置有出口挡停气缸6.7及接近开关传感器6.8;所述皮带输送线6的每条输送线均由双皮带输送,变频电机驱动,其支撑骨架为铝型材架构。
如图6所示,所述销钉托盘7由销钉载板7.1、支柱7.2及卡扣7.3组成;所述销钉载板7.1通过支柱7.2及卡扣7.3安装在设备底板5上,位于机械手8右侧;所述销钉载板7.1上开有11行、20列均布的销钉放置孔7.1.1,行与行及列与列之间的位置应满足机械手的夹取。
如图7所示,所述机械手8由四轴机械臂8.2及气爪8.3组成;所述四轴机械臂8.2可实现水平面上的摆动,Z轴竖直方向上的上下运动及绕Z轴的旋转运动;所述气爪8.3安装于四轴机械臂的Z轴上,可实现销钉的水平面方向的搬运,竖直方向的拔起与插入及气爪夹取销钉时偏转角度的调整,以避免其于其他销钉干涉;所述气爪8.3的侧边安装有CCD拍照装置9,由相机9.1及光源9.2组成,可随气爪8.3一起运动;还包括一个垫块8.1,所述机械手8通过垫块8.1安装于设备底板的中间位置,将其垫高到合适的高度,机械手8的运动空间覆盖产品载具10工作位的定位区域及销钉托盘7上销钉的摆放区域。
如图3与4所示,所述产品载具10由底板10.1、载板10.2及RFID芯片10.3三部分组成;所述RFID芯片10.3安装于载板10.2的右前方侧,可储存产品的物料信息,与设备进行信息交互,所述载板10.2上均布有8个产品放置位,每个放置位上开有若干个产品定位销钉孔10.2.1,每种型号产品由3个销钉定位,两两相距120°;所述底板10.1和载板10.2采用分离式设计,底板10.1上安装有四个可伸缩限位销钉10.1.1,其下方中间位置开有挡停槽10.1.2,底板的下方前后部位设有两个定位轴套10.1.3;载板10.2的中心部位上开有四个夹持孔,用于实现载板的上下料,载板的前后部位设有两个定位轴套10.2.3,用于载板在底板处的定位。
一种使用上述任一设备进行销钉更换的方法,包括以下步骤:
步骤一,产品载具10上料前,先由MES系统将产品的加工信息写入到载具的RFID芯片10.3中,然后载具由皮带输送线6输送到设备中。载具进入设备时,首先被入口挡停气缸6.4挡停在入口处等待通行,由入口接近开关传感器检测6.5检测后,与设备主控发生通讯,确认工作位是否有产品正在切换销钉,若无则挡停气缸6.4缩回挡杆,将入口处产品载具10放进至设备中,若有则入口处的产品载具10继续等待至工作位产品完成销钉切换;
步骤二,产品载具10经入口挡停放行进入设备后,由挡停顶升气缸6.6将其挡停在工作位,此时,RFID射频读写器11读取载具上预先写入芯片10.3中的产品加工信息;设备读取到加工信息后,顶升气缸6.6顶升其定位销钉插入到载具底板10.1下方的定位轴套10.1.3中,同时载具被顶起脱离皮带输送线,以实现其精确定位,之后由机械手8带动CCD拍照装置9逐个对所需加工产品放置位置处的销钉位置进行拍照识别,判断当前有无销钉、当前销钉位置是否为所需的定位位置,然后由机械手8按照预先标定好的各销钉孔位的坐标及机械手8的夹取角度来实现销钉位置的自动切换;
步骤三,待所需加工产品放置位置上的销钉全部切换完毕后,顶升气缸6.6和挡停气缸6.7下降,载具产品载具10放行流入至出口挡停气缸6.7处,经出口接近开关传感器6.8检测后,与MES主控系统发生通讯,确认后续工站是否有产品等待加工,以等待放行。
进一步的,在步骤二后,进行判断,若产品载具10上定位销钉不足,则由机械手气爪8.3夹取销钉托盘7上的销钉进行补充;若销钉不在正确位置上,则由机械手8对其位置进行更换,更换时首先将两颗定位销钉先放置到销钉托盘上,最后一颗则直接放置到合适位置,然后机械手8再由销钉托盘7上取料将剩余两颗销钉补上,如此可避免直接插拔更换时的干涉;若定位销钉旁边上插有多余的销钉,夹取有干涉时,则设备自动报警,由人工处理。
进一步的,所述步骤二中,进行产品信息读取时,读取的产品信息包括载具号、产品批次号、产品型号、产品放置位置。
该实施案例中,设备刚开机运行时,需要对销钉托盘上的销钉位置进行设定。托盘的销钉位置即托盘上存有销钉的起始位置,设备开始运行时,机械手由此位置开始取料。托盘上共有220个销钉存放位置,销钉位置由大到小依次取料。注意:由于机械手在运行时,先判断载具上是否有销钉,若有销钉,则现将前两个先放置到托盘位置,再进行位置的更换,因此为防止其无位置存放,必须给其预留两个空位。即托盘销钉位置最大设置到218。
Claims (9)
1.一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备,其特征在于:包括上机架与安装在上机架上的控制面板,下机架及安装在下机架外侧的气动三联件,安装于下机架上方的设备底板及安装于底板上的皮带输送线,销钉托盘,机械手以及安装于机械手上的CCD拍照装置,还包括一个安装于皮带输送线上的RFID射频读写器;所述产品载具10通过皮带输送线输送至设备中,由射频读写器读取产品载具上的产品加工信息,通过CCD拍照装置对其上面的产品定位销钉位置进行识别,然后由机械手完成其位置的自动切换;
所述皮带输送线呈“U”字型结构,由输入输送线、中间输送线及输出输送线搭建而成;所述输入输送线上设置有入口挡停气缸及接近开关传感器;所述中间输送线上设置有挡停顶升气缸及RFID射频读写器;所述输出输送线上设置有出口挡停气缸及接近开关传感器;
所述销钉托盘由销钉载板、支柱及卡扣组成;所述销钉载板通过支柱及卡扣安装在设备底板上,位于机械手右侧;
所述机械手由四轴机械臂及气爪组成;所述四轴机械臂可实现水平面上的摆动,Z轴竖直方向上的上下运动及绕Z轴的旋转运动;所述气爪安装于四轴机械臂的Z轴上,可实现销钉的水平面方向的搬运,竖直方向的拔起与插入及气爪夹取销钉时偏转角度的调整,以避免其与其他销钉干涉;所述气爪的侧边安装有CCD拍照装置,由相机及光源组成,可随气爪一起运动;
所述产品载具由底板、载板及RFID芯片三部分组成;所述RFID芯片安装于载板的右前方侧,可储存产品的物料信息,与设备进行信息交互。
2.如权利要求1所述的一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备,其特征在于:所述载板上均布有8个产品放置位,每个放置位上开有若干个产品定位销钉孔,每种型号产品由3个销钉定位,两两相距120°。
3.如权利要求1所述的一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备,其特征在于:所述皮带输送线的每条输送线均由双皮带输送,变频电机驱动,其支撑骨架为铝型材架构。
4.如权利要求1所述的一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备,其特征在于:所述销钉载板上开有11行、20列均布的销钉放置孔,行与行及列与列之间的位置应满足机械手的夹取。
5.如权利要求1所述的一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备,其特征在于:所述底板和载板采用分离式设计,底板上安装有四个可伸缩限位销钉,左右方向各两个,其宽度为铝型材输送线宽度,其下方中间位置开有挡停槽,底板的下方前后部位设有两个定位轴套;载板的中心部位上开有四个夹持孔,用于实现载板的上下料,载板的前后部位设有两个定位轴套,用于载板在底板处的定位。
6.如权利要求1所述的一种用于圆形连接器生产线载具更换销钉的设备,其特征在于:还包括一个垫块,所述机械手通过垫块安装于设备底板的中间位置,将其垫高到合适的高度,机械手的运动空间覆盖产品载具工作位的定位区域及销钉托盘上销钉的摆放区域。
7.一种使用上述任一设备进行销钉更换的方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一,产品载具上料前,先由MES系统将产品的加工信息写入到载具的RFID芯片中,然后载具由皮带输送线输送到设备中。载具进入设备时,首先被入口挡停气缸挡停在入口处等待通行,由入口接近开关传感器检测后,与设备主控发生通讯,确认工作位是否有产品正在切换销钉,若无则挡停气缸缩回挡杆,将入口处产品载具放进至设备中,若有则入口处的产品载具继续等待至工作位产品完成销钉切换;
步骤二,产品载具经入口挡停放行进入设备后,由挡停顶升气缸将其挡停在工作位,此时,RFID射频读写器读取载具上预先写入芯片中的产品加工信息;设备读取到加工信息后,顶升气缸顶升其定位销钉插入到载具底板下方的定位轴套中,同时载具被顶起脱离皮带输送线,以实现其精确定位,之后由机械手带动CCD拍照装置逐个对所需加工产品放置位置处的销钉位置进行拍照识别,判断当前有无销钉、当前销钉位置是否为所需的定位位置,然后由机械手按照预先标定好的各销钉孔位的坐标及机械手的夹取角度来实现销钉位置的自动切换;
步骤三,待所需加工产品放置位置上的销钉全部切换完毕后,顶升气缸和挡停气缸下降,载具产品载具放行流入至出口挡停气缸处,经出口接近开关传感器检测后,与MES主控系统发生通讯,确认后续工站是否有产品等待加工,以等待放行。
8.如权利要求7所述的进行销钉更换的方法,其特征在于:在步骤二后,进行判断,若产品载具上定位销钉不足,则由机械手气爪夹取销钉托盘上的销钉进行补充;若销钉不在正确位置上,则由机械手对其位置进行更换,更换时首先将两颗定位销钉先放置到销钉托盘上,最后一颗则直接放置到合适位置,然后机械手再由销钉托盘上取料将剩余两颗销钉补上,如此可避免直接插拔更换时的干涉;若定位销钉旁边上插有多余的销钉,夹取有干涉时,则设备自动报警,由人工处理。
9.如权利要求7所述的进行销钉更换的方法,其特征在于:所述步骤二中,进行产品信息读取时,读取的产品信息包括载具号、产品批次号、产品型号、产品放置位置。
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