CN111730322B - 一种智能辅助装配机器人以及辅助装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及渔叉装配技术领域，具体涉及一种渔叉叉头和叉柄预组装辅助机构，包括中转圆台、第一压紧机构、第二压紧机构、叉柄取放机械手和多个定位治具，所有定位治具沿中转圆台的周向等夹角分布在中转圆台顶部，每个定位治具均能够水平活动的与中转圆台的台面相配合，第一压紧机构和第二压紧机构均设于中转圆台外围，叉柄取放机械手能够竖直活动的设于第一压紧机构的上方，第一压紧机构和第二压紧机构相同，经中转圆台步进式转动能够迫使所有定位治具逐个与第一压紧机构和第二压紧机构相对应，每个定位治具的旁侧分别设有一个与之传动连接的给料机构，本发明能够大幅度减少人工的操作步骤，有利于提升加工效率。

Description

一种智能辅助装配机器人以及辅助装配方法

技术领域

本发明涉及智能制造领域，具体涉及一种智能辅助装配机器人以及辅助装配方法。

背景技术

在生产渔叉的过程中，需要将渔叉的叉头和叉柄进行装配，目前多采用人工装配，在装配时需要同时将叉头和叉柄进行固定并将对应的连接孔对齐，在人工装配时，至少要先将叉头或者叉柄中的一个固定到其它工具上，用一只手拿住叉头或叉柄中的另一个，另一只手拿住螺钉，同时还需要拿住扳手，因此，人工装配非常不便，并且效率低，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能辅助装配机器人以及辅助装配方法，用以将叉头和叉柄移动到配合的状态，然后通过人工或者机械手将螺钉固定即可，提高了生产效率，降低了生产成本。

为达此目的，本发明提供以下技术方案：一种智能辅助装配机器人，包括：

机架；

中转圆台，沿着竖向轴线可旋转地设置在机架上，在机架上相对于中转圆台的旋转轴线至少设置有上料工位和装配工位；

多个夹持结构，等角度设置在中转圆台上，用以对叉头进行夹持，每个所述夹持结构包括：

滑动板，呈U型，所述U型的开口朝向所述中转圆台的中心，所述中转圆台的边缘从滑动板的U型的开口插入，所述滑动板能够相对于中转圆台沿着其所在中转圆台位置处的直径滑动；

支撑座，通过立杆支撑在滑动板上，用以放置叉头；

两夹紧板，两夹紧板沿着所述滑动板的滑动方向排列且能够沿着所述滑动方向相互靠近或者远离以将位于支撑座上的叉头夹紧或者松开。

优选地，所述夹持结构还包括：

U型支撑板，所述U型支撑板的开口朝下，其两端分别位于滑动板的沿着垂直于所述滑动方向的水平方向的两侧且固定在中转圆台上，所述U型支撑板的中间部分位于滑动板13的正上方；

旋转轴，所述旋转轴的两端分别可旋转地设置在U型支撑板的两侧部分之间且位于滑动板的正上方，在所述旋转轴上靠近两端的位置处分别设置有两驱动齿；

两齿条，设置在滑动板的上表面且分别与两驱动齿相啮合；

移动马达，设置在U型支撑板上且与所述旋转轴传动连接。

优选地，在两夹紧板之间设置有复位弹簧，所述复位弹簧始终处于被压缩的状态。

优选地，还包括设置在机架上对应上料工位的位置处的用以驱动夹紧板松开的松开结构，所述松开结构包括：

松开气缸，通过安装架安装在机架上，松开气缸的气缸杆向上延伸；

两松开球头，通过安装板安装在松开气缸的气缸杆的自由端上，在每个夹紧结构的两夹紧板的一端的下表面设置有相对的抵触斜面，从两夹紧板的端部观察时，两夹紧板的抵触斜面呈“八”字型，两松开球头能够选择性地分别抵靠在对应的抵触斜面上。

优选地，还包括设置在机架上且对应装配工位位置处的叉柄送料结构，所述叉柄送料结构用以将叉柄送入到位于装配工位的叉头的两端之间，所述叉柄送料结构包括用以夹持叉柄的夹爪气缸，俯视观察时，所述夹爪气缸能够上下移动且能够沿着处于装配工位的夹持结构的所在的中转圆台的直径的方向来回移动。

优选地，在所述机架的对应装配工位的位置处设置有支撑杆，所支撑杆成倒L型，其竖向部分的下端固定在机架上，水平部分的一端与竖向部分的上端连接，水平部分的另一端设置有升降电动缸，所述升降电动缸的输出端上下移动并且在其输出端上设置有导向座，在所述导向座上设置有推进气缸，所述推进气缸的气缸杆的自由端设置有连接板，所述夹爪气缸设置在连接板上，所述夹爪气缸的气缸杆的延伸方向平行于中转圆台的对应于装配工位的直径。

优选地，还包括设置在机架上且对应装配工位位置处的压紧结构，所述压紧结构用于在叉柄移动到位后将叉头的两端压紧在叉柄上并使叉头两端的穿孔与叉柄上的穿孔对齐，所述压紧结构包括通过压紧架支撑在机架上且对应装配工位位置处的第一压紧板和第二压紧板，第一压紧板和第二压紧板相对设置且分别位于处于装配工位的叉头的两端的两侧，所述第一压紧板和第二压紧板能够彼此相向运动或者背离运动以将叉头的两端压紧在叉柄上。

优选地，俯视观察时，所述第一压紧板和第二压紧板沿着平行于中转圆台的对应于装配工位的直径延伸并且位于中转圆台的外侧。

优选地，所述第一压紧板和第二压紧板通过导向板设置在压紧架上，所述导向板沿着垂直于第一压紧板和第二压紧板延伸的方向延伸，在所第一压紧板和第二压紧板靠近导向板的一端设置有带有内螺纹的滑块，在所述压紧架上设置有压紧电机，所述压紧电机的输出轴上传动连接有双向丝杠，所述双向丝杠的两侧设置有旋向相反的外螺纹，双向丝杠的两侧的外螺纹分别与第一压紧板和第二压紧板上的滑块的内螺纹连接。

优选地，在第一压紧板和第二压紧板的中间部分的正上方设置有压紧气缸，所述压紧气缸的气缸杆的朝下延伸并且在自由端上设置有压紧盘，所述压紧盘用以下压叉柄。

本发明还提供一种采用上述辅助装配机器人的辅助装配方法，具体包括如下步骤：

步骤1：旋转中转圆台，将需要上料的夹持结构移动到上料工位；

步骤2：控制滑动板向着远离中转圆台中心的方向移动一段距离；

步骤3：松开气缸的气缸杆向上伸出，两松开球头分别抵靠在对应的夹紧板的抵触斜面上，是两夹紧板向着相互远离的方向移动；

步骤4：将叉头放在支撑座上后，松开气缸的气缸杆缩回，夹紧板将叉头夹紧；

步骤5：控制滑动板向着靠近中转圆台中心的方向移动一端距离；

步骤6：中转圆台旋转，将完成上料的夹持结构移动到装配工位；

步骤7：将位于装配工位的滑动板向着远离中转圆台中心的方向移动一段距离使叉头的两端位于第一压紧板和第二压紧板之间；

步骤8：将叉柄夹持到夹爪气缸上后夹爪气缸向着叉头的方向移动，并将叉柄移动到与叉头配合的位置处；

步骤9：压紧气缸向下移动使叉柄在上下方向上压紧叉头；

步骤10：第一压紧板和第二压紧板相向移动使叉头的两端夹持在叉柄上；

步骤11：将螺栓穿在叉头和叉柄的穿孔上；

步骤12：压紧气缸缩回、第一压紧板与第二压紧板向着相反的方向移动、夹爪气缸松开叉柄且向着靠近中转圆台中心的方向移动；

步骤13：中转圆台带着夹持结构旋转到下一个工位。

与现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的辅助装配机器人，主要用以将叉头和叉柄装配到一起以便于安装螺栓将叉头和叉柄连接固定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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1-3是本发明的立体图；

图4是A处的放大图；

图5是本发明的支撑座和夹紧板的结构图；

图6是本发明的夹持结构和上料结构的结构图；

图7是B处的放大图；

图8是C处的放大图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1至图8所示，一种智能辅助装配机器人，包括机架1、沿着竖向轴线可旋转地设置在机架1上的中转圆台11、设置在中转圆台11上的多个夹紧结构2，所述夹紧结构2用以对叉头 39进行夹持，多个夹持结构2相对于中转圆台11的旋转轴线等角度地设置，在机架1上设置有多个工位，多个工位中至少包括上料工位、装配工位，上料工位与装配工位之间的夹角等于相邻的夹持结构2之间的夹角，也可以是相邻的夹持结构2的夹角的整数倍，优选地，上料工位与装配工位之间的夹角为90°，相邻的夹持结构2之间的夹角也为90°。在装配工位，所述机器人将叉柄40移动到叉头39的位置处并采用螺栓进行固定。所述叉头39呈U型，且两端相互靠近，所述叉柄40夹持在叉头39的两端之间且采用螺栓将叉头39和叉柄40固定，在叉柄40和叉头39的两端上分别设置有两穿孔，并且在装配时，叉柄40、叉头39的两端上的穿孔相互对齐。

每个所述夹持结构2包括呈U型的滑动板13、通过立杆17支撑在滑动板13上的支撑座14、两夹紧板18，所述滑动板13的U型开口朝向中转圆台11的中心，所述中转圆台11的边缘插入到滑动板13的U型内，并且，所述滑动板13能够沿着其所在中转圆台11的位置处的一直径方向来回移动，两所述夹紧板18位于支撑座14的沿滑动板13的移动方向的两侧且能够相对支撑座14做相互靠近或者背离的运动以实现夹紧或者松开。所述支撑座14用于对叉头39进行支撑，在其上设置有与叉头39的叉杆对应的贯通孔16以使得叉头39能够放置在支撑座14上，当叉头39放置在支撑座14上后，通过夹紧板18进行夹紧，并且在完成相应的加工之后，夹紧板18松开，可以将叉头39取走。

优选地，在两夹紧板18之间设置有复位弹簧19，所述复位弹簧19始终处于被压缩的状态，以将两夹紧板18始终具有夹紧的趋势。

所述夹持结构2还包括U型支撑板27，所述U型支撑板27的开口朝下，其两端分别位于滑动板13的沿着垂直于所述移动方向的水平方向的两侧且固定在中转圆台11上，所述U型支撑板27的中间部分位于滑动板13的正上方。所述夹持结构2还包括旋转轴25，所述旋转轴25可旋转地设置在U型支撑板27的两侧部分之间且位于滑动板13的正上方。在所述旋转轴25上靠近两端的位置处分别设置有两驱动齿26，在所述滑动板13的上表面设置有两沿着所述移动方向延伸的齿条15，所述驱动齿26与对应的齿条15啮合，这样通过控制旋转轴25的旋转能够实现对滑动板13的控制，进而能够实现对支撑座14上的叉头39的移动。优选地，在U型支撑板27的一侧设置有与所述旋转轴25传动连接的移动马达24。

在所述上料工位设置有能够驱动夹紧板18松开的松开结构。所述松开结构包括通过安装架211安装在机架1上的松开气缸21、通过安装板22安装在松开气缸21的气缸杆的自由端上的松开球头23，所述松开气缸21的气缸杆上下延伸且自由端朝上设置，所述松开球头23设置在安装板22的上表面，且松开球头23具有两个，在每个夹紧结构2的两夹紧板18的一端的下表面设置有相对的抵触斜面20，从两夹紧板18的端部观察时，两夹紧板18的抵触斜面20呈“八”字型，当夹紧结构2移动到上料工位时，两松开球头23分别与对应的抵触斜面20的正下方，当松开气缸21的气缸杆伸出，松开球头23能够推抵对应的抵触斜面20使两夹紧板18向着相互远离的方向移动，当将叉头39放到支撑座14上后，松开气缸21的气缸杆缩回，两夹紧板18在复位弹簧19的带动下将叉头39夹紧。

所述机器人还包括设置在机架1上且对应装配工位位置处的叉柄送料结构，所述叉柄送料结构用以将叉柄40送入到位于装配工位的叉头39的两端之间。所述叉柄送料结构包括用以夹持叉柄40的夹爪气缸34，所述夹爪气缸34能够上下移动且能够沿着处于装配工位的夹持结构2的所在的中转圆台11的直径的方向来回移动。具体地，在所述机架1的对应装配工位的位置处设置有支撑杆41，所支撑杆41成倒L型，其竖向部分的下端固定在机架1上，水平部分的一端与竖向部分的上端连接，水平部分的另一端设置有升降电动缸31，所述升降电动缸31的输出端上下移动并且在其输出端上设置有导向座32，俯视观察时，所述夹爪气缸34位于中转圆台11的对应于装配工位的一直径上且能够沿着该直径来回移动。具体地，在所述导向座32上设置有推进气缸33，所述推进气缸33的气缸杆的自由端设置有连接板42，所述夹爪气缸34设置在连接板42上，所述夹爪气缸34的气缸杆的延伸方向平行于中转圆台11的对应于装配工位的直径。优选地，为了能够使夹爪气缸34夹持的更加稳定，可以在夹爪气缸34的夹爪上设置与叉柄40的表面相吻合的凹槽（未示出），避免叉柄40在移动的过程中发生摆动。叉柄40可以通过机械手等设备放入到夹爪气缸34的夹爪上。

所述机器人还包括设置在机架1上且对应装配工位位置处的压紧结构，所述压紧结构用于在叉柄40移动到位后将叉头39的两端压紧在叉柄40上并使叉头39两端的穿孔与叉柄40上的穿孔对齐。在将叉柄40放入到夹爪气缸34的夹爪之前，叉柄40上的穿孔的朝向已经预先放好。所述压紧结构包括通过压紧架43支撑在机架1上且对应装配工位位置处的第一压紧板5和第二压紧板6，第一压紧板5和第二压紧板6相对设置且分别位于处于装配工位的叉头39的两端的两侧，所述第一压紧板5和第二压紧板6能够彼此相向运动或者背离运动以将叉头39的两端压紧在叉柄40上。

俯视观察时，所述第一压紧板5和第二压紧板6沿着平行于中转圆台11的对应于装配工位的直径延伸并且位于中转圆台11的外侧，这样能够避免夹持结构2在带动叉头39移动时与第一压紧板5和第二压紧板6发生碰撞。当叉头39移动到装配工位时，第一压紧板5和第二压紧板6处于距离较远的位置，此时控制移动马达24可以使叉头39向着远离中转圆台11中心的方向移动而进入到第一压紧板5和第二压紧板6之间。

在第一压紧板5和第二压紧板6将叉头39的两端压紧之后，需要将螺栓穿过所述穿孔，为了能够使螺栓穿入到穿孔中，在所述第一压紧板5和第二压紧板6上分别设置有与所述穿孔对应的避让孔10，这样可以通过避让孔10将螺栓插入到穿孔中。

具体地，所述第一压紧板5和第二压紧板6通过导向板7设置在压紧架43上，所述导向板7沿着垂直于第一压紧板5和第二压紧板6延伸的方向延伸，在所第一压紧板5和第二压紧板6靠近导向板7的一端设置有带有内螺纹的滑块8，在所述压紧架43上设置有压紧电机4，所述压紧电机4的输出轴上传动连接有双向丝杠3，所述双向丝杠3的两侧设置有旋向相反的外螺纹，双向丝杠3的两侧的外螺纹分别与第一压紧板5和第二压紧板6上的滑块8的内螺纹连接，通过控制压紧电机4能够实现两压紧板的相向或者背离运动。

进一步，在第一压紧板5和第二压紧板6的中间部分的正上方设置有压紧气缸28，所述压紧气缸28的气缸杆的朝下延伸并且在自由端上设置有压紧盘29，所述压紧盘29用以下压叉柄40，以使所述叉柄40的下端能够抵靠在叉头39的U型的中部进而能够保证穿孔的对齐。

在所述机架1上还可以设置拧紧工位，在拧紧工位处，将螺帽旋拧在螺栓上。所述旋拧工位与装配工位相对于中转圆台11的夹角为90°，即夹紧结构2从上料工位旋转90°后到达装配工位，再旋转90°进入到拧紧工位，再旋转90°进入到下料工位，在所述下料工位处可以设置与上料工位相同的结构以使夹紧结构松开，当然，也可以直接旋转到上料工位进行下料。

在机架1的拧紧工位处设置有与装配工位结构相同的压紧结构，但是位置相反，这样使得在装配工位处的螺栓位于内侧的一端在移动到拧紧工位后露出，以便于将螺帽从螺栓露出的一端拧在螺栓上。而对于压紧气缸28在拧紧工位可以不使用。拧紧的过程可以采用机械手臂，也可以采用人工拧紧。

当然，也可以不设置拧紧工位，而直接在装配工位的位置处实现螺栓的装配和螺帽的拧紧。只需要调整第一压紧板5和第二压紧板6的结构，使第一压紧板5和第二压紧板6的两侧空出足够的空间以使机械手臂等具有足够大的操作空间即可，通过机械手臂即可实现螺栓的装配和螺帽的拧紧。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (6)

1.一种智能辅助装配机器人，包括：

机架；

中转圆台，沿着竖向轴线可旋转地设置在机架上，在机架上相对于中转圆台的旋转轴线至少设置有上料工位和装配工位；

多个夹持结构，等角度设置在中转圆台上，用以对叉头进行夹持，每个所述夹持结构包括：

滑动板，呈U型，所述U型的开口朝向所述中转圆台的中心，所述中转圆台的边缘从滑动板的U型的开口插入，所述滑动板能够相对于中转圆台沿着其所在中转圆台位置处的直径滑动；

支撑座，通过立杆支撑在滑动板上，用以放置叉头；

两夹紧板，两夹紧板沿着所述滑动板的滑动方向排列且能够沿着所述滑动方向相互靠近或者远离以将位于支撑座上的叉头夹紧或者松开；

所述夹持结构还包括：

U型支撑板，所述U型支撑板的开口朝下，其两端分别位于滑动板的沿着垂直于所述滑动方向的水平方向的两侧且固定在中转圆台上，所述U型支撑板的中间部分位于滑动板的正上方；

旋转轴，所述旋转轴的两端分别可旋转地设置在U型支撑板的两侧部分之间且位于滑动板的正上方，在所述旋转轴上靠近两端的位置处分别设置有两驱动齿；

两齿条，设置在滑动板的上表面且分别与两驱动齿相啮合；

移动马达，设置在U型支撑板上且与所述旋转轴传动连接；

所述智能辅助装配机器人还包括设置在机架上对应上料工位的位置处的用以驱动夹紧板松开的松开结构，所述松开结构包括：

松开气缸，通过安装架安装在机架上，松开气缸的气缸杆向上延伸；

两松开球头，通过安装板安装在松开气缸的气缸杆的自由端上，在每个夹紧结构的两夹紧板的一端的下表面设置有相对的抵触斜面，从两夹紧板的端部观察时，两夹紧板的抵触斜面呈“八”字型，两松开球头能够选择性地分别抵靠在对应的抵触斜面上；

所述智能辅助装配机器人还包括设置在机架上且对应装配工位位置处的叉柄送料结构，所述叉柄送料结构用以将叉柄送入到位于装配工位的叉头的两端之间，所述叉柄送料结构包括用以夹持叉柄的夹爪气缸，俯视观察时，所述夹爪气缸能够上下移动且能够沿着处于装配工位的夹持结构的所在的中转圆台的直径的方向来回移动；

所述智能辅助装配机器人还包括设置在机架上且对应装配工位位置处的压紧结构，所述压紧结构用于在叉柄移动到位后将叉头的两端压紧在叉柄上并使叉头两端的穿孔与叉柄上的穿孔对齐，所述压紧结构包括通过压紧架支撑在机架上且对应装配工位位置处的第一压紧板和第二压紧板，第一压紧板和第二压紧板相对设置且分别位于处于装配工位的叉头的两端的两侧，所述第一压紧板和第二压紧板能够彼此相向运动或者背离运动。

2.根据权利要求1所述的一种智能辅助装配机器人，其特征在于，在所述机架的对应装配工位的位置处设置有支撑杆，所支撑杆成倒L型，其竖向部分的下端固定在机架上，水平部分的一端与竖向部分的上端连接，水平部分的另一端设置有升降电动缸，所述升降电动缸的输出端上下移动并且在其输出端上设置有导向座，在所述导向座上设置有推进气缸，所述推进气缸的气缸杆的自由端设置有连接板，所述夹爪气缸设置在连接板上，所述夹爪气缸的气缸杆的延伸方向平行于中转圆台的对应于装配工位的直径。

3.根据权利要求1所述的一种智能辅助装配机器人，其特征在于，俯视观察时，所述第一压紧板和第二压紧板沿着平行于中转圆台的对应于装配工位的直径延伸并且位于中转圆台的外侧。

4.根据权利要求3所述的一种智能辅助装配机器人，其特征在于，所述第一压紧板和第二压紧板通过导向板设置在压紧架上，所述导向板沿着垂直于第一压紧板和第二压紧板延伸的方向延伸，在所述第一压紧板和第二压紧板靠近导向板的一端设置有带有内螺纹的滑块，在所述压紧架上设置有压紧电机，所述压紧电机的输出轴上传动连接有双向丝杠，所述双向丝杠的两侧设置有旋向相反的外螺纹，双向丝杠的两侧的外螺纹分别与第一压紧板和第二压紧板上的滑块的内螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能辅助装配机器人，其特征在于，在第一压紧板和第二压紧板的中间部分的正上方设置有压紧气缸，所述压紧气缸的气缸杆朝下延伸并且在自由端上设置有压紧盘，所述压紧盘用于下压叉柄。

6.一种采用权利要求5所述的智能辅助装配机器人的辅助装配方法，具体包括如下步骤：

步骤1：旋转中转圆台，将需要上料的夹持结构移动到上料工位；

步骤2：控制滑动板向着远离中转圆台中心的方向移动一段距离；

步骤3：松开气缸的气缸杆向上伸出，两松开球头分别抵靠在对应的夹紧板的抵触斜面上，两夹紧板向着相互远离的方向移动；

步骤4：将叉头放在支撑座上后，松开气缸的气缸杆缩回，夹紧板将叉头夹紧；

步骤5：控制滑动板向着靠近中转圆台中心的方向移动一端距离；

步骤6：中转圆台旋转，将完成上料的夹持结构移动到装配工位；

步骤7：将位于装配工位的滑动板向着远离中转圆台中心的方向移动一段距离使叉头的两端位于第一压紧板和第二压紧板之间；

步骤8：将叉柄夹持到夹爪气缸上后夹爪气缸向着叉头的方向移动，并将叉柄移动到与叉头配合的位置处；

步骤9：压紧气缸向下移动使叉柄在上下方向上压紧叉头；

步骤10：第一压紧板和第二压紧板相向移动使叉头的两端夹持在叉柄上；

步骤11：将螺栓穿在叉头和叉柄的穿孔上；

步骤12：压紧气缸缩回、第一压紧板与第二压紧板向着相反的方向移动、夹爪气缸松开叉柄且向着靠近中转圆台中心的方向移动；

步骤13：中转圆台带着夹持结构旋转到下一个工位。

Images