CN111958237A - 一种用于装配逆变器的接电机构的机器人以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，包括：转盘，沿着竖向轴线可旋转；多个固定结构，沿着所述竖向轴线等角度地设置在转盘的边缘且用于对装配前的接电柱模块和电路板分别进行固定；第一上料结构，设置在第一上料工位位置处且用于将接电柱模块上料到位于第一上料工位处的固定结构上；第二上料结构，设置在第二上料工位位置处且用于将待装配的电路板上料到位于第二上料工位处的固定结构上；自动拧螺丝机，设置在拧螺丝工位且将位于固定结构上的电路板与接电柱模块采用螺丝连接，所述第一上料工位、第二上料工位和拧螺丝工位中的相邻两工位之间相对于所述竖向轴线之间的夹角等于相邻的固定结构之间的夹角的整数倍。该机器人能够实现逆变器的接电机构的自动装配。

Description

一种用于装配逆变器的接电机构的机器人以及方法

技术领域

本发明涉及逆变器自动装配设备领域，具体是涉及一种用于装配逆变器的接电机构的机器人以及方法。

背景技术

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶、光伏组件)转变成定频定压或调频调压交流电(一般为220V,50Hz正弦波)的转换器。

光伏电站中会大量使用逆变器，用于将光伏组件发出的直流电转变为便于传输的交流电；在马达驱动器领域，逆变器将电池输出的直流电转变成驱动电机运转的三相交流电。

逆变器的接电机构包括电路板和接电柱，需要将接电柱与电路板采用螺栓连接，在装配时，目前多采用人工装配，效率低，人工成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于装配逆变器的接电结构的机器人以及方法，本机器人能够自动装配接电柱与电路板，大幅度提高了生产效率。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，逆变器的接电机构包括电路板和待与电路板进行装配的接电柱模块，所述接电柱模块包括塑料支架和安装在塑料支架上的多个接电柱，多个接电柱排成一排，在每个接电柱的一端设置有螺纹孔，在所述电路板上设置有与每个螺纹孔对齐的多个通孔，其特征在于，所述机器人包括：

转盘，沿着竖向轴线可旋转；

多个固定结构，沿着所述竖向轴线等角度地设置在转盘的边缘且用于对装配前的接电柱模块和电路板分别进行固定；

第一上料结构，设置在第一上料工位位置处且用于将接电柱模块上料到位于第一上料工位处的固定结构上；

第二上料结构，设置在第二上料工位位置处且用于将待装配的电路板上料到位于第二上料工位处的固定结构上；

自动拧螺丝机，设置在拧螺丝工位且将位于固定结构上的电路板与接电柱模块采用螺丝连接，所述第一上料工位、第二上料工位和拧螺丝工位中的相邻两工位之间相对于所述竖向轴线之间的夹角等于相邻的固定结构之间的夹角的整数倍。

优选地，所述固定结构包括：

支撑板，支撑在转盘上，在所述支撑板上设置有用于放置所述塑料支架的凹槽，俯视观察时，所述凹槽的形状与所述塑料支架的形状吻合；

凸台，设置在支撑板的上表面，所述凸台的上表面配置成与放置在凹槽中的接电柱模块的接电柱的上端面对齐，在支撑板上对应每个接电柱的位置处设置有第一避让孔，所述凹槽相对于凸台更靠近转盘的边缘。

优选地，所述固定结构还包括：

活动压板，所述活动压板能够沿着远离或者靠近凸台的上表面的方向来回移动以在靠近凸台的上表面时将电路板压紧在凸台上或者在远离凸台的上表面时将松开电路板。

优选地，所述固定结构还包括：

联动杆，设置在活动压板的下表面，所述联动杆与活动压板呈一定角度，所述联动杆的下端穿过支撑板和凸台；

第一弹簧，套设在联动杆上，且其上端抵靠在支撑板或者凸台上，下端抵靠在靠近联动杆下端的位置处，所述第一弹簧始终处于被压缩的状态。

优选地，还包括松开结构，所述松开结构包括第一气缸，所述第一气缸的气缸杆与所述联动杆同轴设置且当第一气缸的气缸杆伸出时能够推抵联动杆的下端以使活动压板松开对电路板的压力。

优选地，第二上料机构包括：

物料叠放台，设置在第二上料工位处，用于放置待装配的电路板；

吸盘，位于物料叠放台的上方，所述吸盘能够上下移动且能够在物料叠放台与位于第二上料工位处的固定结构上的凸台之间来回移动以将物料叠放台上的电路板移动到处于第二上料工位处的凸台上。

优选地，所述第二上料机构还包括设置在第二上料工位处的用于带动吸盘在物料叠放台与位于第二上料工位处的凸台之间移动的水平移动机构，在所述水平移动机构的输出端上设置有第二气缸，所述第二气缸的气缸杆朝下设置且其下端设置有第四支架，所述吸盘设置在所述第四支架的下表面，吸盘的下表面为工作面。

优选地，所述联动杆倾斜设置，其上端相比于下端更靠近转盘的轴线。

优选地，所述第二上料机构还包括用于驱动物料叠放台中的电路板向上移动的物料举升结构，所述物料举升结构包括贯通式电机和设置在贯通式电机的输出轴的一端上的举升板，所述贯通式电机的输出轴上下布置，所述举升板设置在贯通式电机的输出轴的上端且贯通式电机的输出轴相对于举升板可旋转，所述举升板每次移动的距离为电路板的厚度。

本发明还提供了一种用于装配逆变器的接电机构的方法，采用上述机器人，包括如下步骤：

步骤1：转盘带动固定结构移动到第一上料工位，将接电柱模块放置到固定结构上；

步骤2：所述固定结构移动到第二上料工位，将电路板放置到固定结构并将电路板上的通孔与接电柱上的螺纹孔对齐；

步骤3：固定结构移动到拧螺丝工位，将螺丝穿过通孔拧入到螺纹孔中；

上述步骤1-步骤3能够同时进行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明能够实现逆变器的接电机构的自动安装。

附图说明

图1为产品装配完成状态的立体图；

图2为本发明的立体图；

图3为本发明的定结构的立体图；

图4为本发明的第二上料机构的主视图；

图5为本发明的固定结构的主视图；

图6为本发明的B-B视图；

图7为本发明的C处的放大图；

图8为本发明的A-A视图；

图9为本发明的第二上料机构的立体图；

图10为本发明的检测结构的立体图；

图11为本发明的检测结构的主视图；

图12为本发明的D-D视图；

图13为本发明的E处的放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，逆变器的接电机构1包括电路板1c、安装在电路板1c上的多个接电柱1a、用于将多个接电柱1a连成一体的塑料支架1b，多个所述接电柱 1a沿着电路板1c的长度方向排成一排，多个接电柱1a与塑料支架1b预先装配成接电柱模块，在每个接电柱1a的轴线上设置有螺纹孔，在所述电路板1c上设置有与每个螺纹孔对齐的多个通孔，通过螺丝穿过所述通孔与所述螺纹孔螺纹连接来实现电路板1c与接电柱模块的固定连接。

如图2至13所示的一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，包括可旋转的转盘2、沿着转盘2的轴线等角度地设置在转盘2的边缘且用于对装配前的接电柱模块和电路板1c分别进行固定的多个固定结构3、设置在第一上料工位位置处且用于将接电柱模块上料到位于第一上料工位处的固定结构3上的第一上料结构(未示出)、设置在第二上料工位位置处且用于将电路板1c上料到位于第二上料工位位置处的第二上料结构5以及位于拧螺丝工位且将位于固定结构3 上的电路板1c与接电柱模块采用螺丝连接的自动拧螺丝机6。所述第一上料工位、第二上料工位以及拧螺丝工位相对于转盘2的轴线位于同一圆周上，且相邻工位相对于转盘2的轴线的夹角是相邻固定结构3相对转盘2的轴线的夹角的整数倍，所述转盘2在旋转的过程中，在转盘2的带动下，固定结构3依次经过第一上料工位、第二上料工位、拧螺丝工位完成接电柱模块、电路板1c的上料和通过螺丝将电路板1c与接电柱模块连接。所述第一上料结构可以采用现有技术中的机械手等，甚至可以采用人工上料的方式对接电柱模块进行上料。所述自动拧螺丝机6也采用现有技术。

所述转盘2设置在分度结构的输出端上，转盘2每次转动的角度等于相邻的固定结构3相对于转盘2的轴线的夹角。

所述固定结构3包括支撑在转盘2上的支撑板2b、支撑在支撑板2b上用于对电路板1c进行支撑的凸台3c，在所述支撑板2b上设置有用于放置所述塑料支架1b的凹槽3a，俯视观察时，所述凹槽3a的形状与所述塑料支架1b的形状吻合。在支撑板2b上对应每个接电柱1a的位置处设置有第一避让孔3b，将物料支架1b放置到凹槽3a中时，所述接电柱1a朝下的一端插入到第一避让孔3b 中以保证塑料支架1b的下表面能够与凹槽3a的底面接触进而使得接电柱模块稳定地放入到凹槽3a中。所述凸台3c的上表面与放置在凹槽3a中的接电柱模块的接电柱1a的上端面对齐以保证当电路板1c能够水平地放置到凸台3c和接电柱1a的上端面。所述凹槽3a相比于凸台3c更靠近转盘2的外边缘。所述凸台 3c可以与支撑板2b一体成型。

在所述凸台3c的上方活动设置有活动压板3d，所述活动压板3能够沿着远离或者靠近凸台3c的上表面的方向来回移动，当活动压板3d压紧在凸台3c的上表面时，能够使电路板1c夹持在活动压板3d与凸台3c之间进而实现对电路板1c的固定。为了能够在夹紧时对电路板1c进行保护，在所述凸台3c的上表面设置有第一橡胶垫3c1，在所述活动压板3d的下表面设置有第二橡胶垫3d1。

进一步，在所述活动压板3d的下表面设置有联动杆3d2，联动杆3d2的上端与活动压板3d连接，下端穿过凸台3c和支撑板2b，在所述凸台3c和支撑板 2b对应联动杆3d2的位置处沿着从上到下的方向依次设置有第一导向孔3c2和第一弹簧孔3c4，所述第一导向孔3c2和第一弹簧孔3c4同轴设置，所述第一导向孔3c2的直径等于或者略大于联动杆3d2的直径，所述第一弹簧孔3c4的直径大于第一导向孔3c2的直径，在所述联动杆3d2的靠近下端的位置处设置有止动件3e1，在所述联动杆3d2套设有第一弹簧3e2，所述第一弹簧3e2的下端抵靠在止动件3e1，上端伸入到第一弹簧孔3c4且抵靠在第一弹簧孔3c4的靠近第一导向孔3c2的一端，所述第一弹簧3e2始终处于被压缩的状态以使得活动压板 3d始终具有向着凸台3c移动的趋势。

进一步，在第二上料工位的位置处设置有用以驱动联动杆3d2向着使活动压板3d远离凸台3c的方向移动的松开结构。所述松开结构包括设置在第二上料工位位置处的第一支架3f1和设置在第一支架3f1上的第一气缸3f2，所述第一气缸3f2的缸体固定在第一支架3f1上，所述第一气缸3f2的气缸杆与位于第二上料工位的联动杆3d2同轴设置且朝向位于第二上料工位处的联动杆3d2的方向延伸，当固定结构3移动到第二上料工位处时，第一气缸3f2的气缸杆伸出，推动联动杆3d2移动进而使活动压板3d松开，第二上料结构即可将电路板1c移动到凸台3c上，然后第一气缸3f2的气缸杆缩回，联动杆3d2在第一弹簧3e2的驱动下使活动压板3d向着凸台3c移动并最终将电路板1c压紧在凸台3c上。

进一步，所述联动杆3d2具有两个，两联动杆3d2相互平行，所述第一气缸 3f2为双杆气缸，分别与两联动杆3d2对应。

第二上料机构5包括设置在第二上料工位处的用于放置电路板1c的物料叠放台5a和位于物料叠放台5a的上方的吸盘5e2，所述吸盘5e2能够上下移动且能够在物料叠放台5a与位于第二上料工位处的固定结构3上的凸台3c之间来回移动以将物料叠放台5a上的电路板1c移动到处于第二上料工位处的凸台3c上。

所述第二上料机构5还包括设置在第二上料工位处的用于带动吸盘5e2在物料叠放台5a与位于第二上料工位处的凸台3c之间移动的水平移动机构5c，所述水平移动机构5c可以采用现有技术中的皮带驱动。在所述水平移动机构5c 的输出端上设置有第二气缸5d，所述第二气缸5d的气缸杆朝下设置且其下端设置有第四支架5e1，所述吸盘5e2设置在所述第四支架5e1的下表面，吸盘5e2 的下表面为工作面，所述电路板1c被吸附在吸盘5e2的下表面，所述吸盘5e2 的工作原理采用现有技术。当吸盘5e2移动到凸台3c或者物料叠放台5a的正上方时，第二气缸5d的气缸杆伸出，将电路板1c放到凸台3c上或者从物料叠放台5a将电路板1c吸起。

所述吸盘5e2具有多个，位于第四支架5e1的对应于电路板1c的长度方向的两端。

所述第二上料机构5还包括用于驱动物料叠放台5a中的电路板1c向上移动的物料举升结构5b，所述物料举升结构5b包括贯通式电机5b1和设置在贯通式电机5b1的输出轴的一端上的举升板5b2，所述贯通式电机5b1的输出轴上下布置，所述举升板5b2设置在贯通式电机5b1的输出轴的上端且贯通式电机5b1 的输出轴相对于举升板5b2可旋转，这样贯通式电机5b1能够带动举升板5b2 上下移动。所述举升板5b2可以抵靠在物料叠放台5a上以带动物料叠放台5a 上下移动，或者举升板5b2穿过物料叠放台5a抵靠在物料叠放台5a上的电路板 1c上。通过物料举升结构5b，能够实现物料叠放台5a内最上方的电路板1c保持在固定的高度，第二气缸5d每次伸出相同的长度，使吸盘5e2刚好能够吸住电路板1c。

所述物料叠放台5a包括第三支架5a1、支撑在第三支架5a1上的置物板5a2 以及位于置物板5a2上对电路板1c进行限位的多个定位柱5a3，定位柱5a3设置在置物板5a2的对应电路板1c的四个角的位置，每个角需要两个定位柱5a3，两个定位柱5a3对应于所在角的两侧面。采用定位柱5a3，相比于采用板，能够减小与电路板1c的接触面积，更容易将电路板1c吸起。

所述联动杆3d2倾斜设置，上端相比于下端更靠近转盘2的轴线，这样当活动压板3d向上移动的同时，向着转盘2的轴线方向移动，这样能够使活动压板 3d移出凸台3c的正上方，使得第二上料机构5在上料时能够从凸台3c的正上方上料。

进一步，所述机器人还包括位于第一检测工位和位于第二检测工位的检测机构4，第一检测工位的检测机构4和第二检测工位的检测机构4结构相同。所述第一检测工位的检测机构4用于检测接电柱模块是否放好，第二检测工位的检测机构4用于检测电路板1c上的通孔是否与接电柱1a上的螺纹孔对齐。在所述机器人上还具有下料工位，在下料工位进行下料，在下料工位的位置处设置有下料机构，所述下料机构可以采用现有技术中的机械手，也可以手动下料。

所述第一上料工位、第一检测工位、第二上料工位、第二检测工位、拧螺丝工位以及下料工位沿着转盘2的旋转方向依次设置并且工位的个数等于固定结构的个数，这样能够同时实现对接电柱模块的上料、检测接电柱模块是否放好、对电路板1c进行上料、检测电路板1c上的通孔和接电柱上的螺纹孔是否对齐、拧螺丝以及下料。

所述检测机构4包括检测架41、可上下移动地设置在检测架41上的第二支架4b、相对第二支架4b可上下移动地设置在第二支架4b上的多个检测柱4d以及设置在第二支架4b上的多个传感器4e，所述第二支架4b位于处于对应的检测工位的接电柱1a的正上方，检测柱4d与对应的接电柱1a上的螺纹孔对应，当第二支架4b带动检测柱4d向下移动一段距离后，如果传感器4e未检测到检测柱4d相对第二支架4b发生移动，说明检测柱4d插入到了对应的螺纹孔中，此时认为接电柱模块放置到位或者通孔与螺纹孔对齐，如果接电柱模块放置不到位或者通孔与螺纹孔未对齐，至少部分检测柱4d在向下移动的过程中会被阻挡，被阻挡的检测柱4d相对第二支架4b向上移动，此时传感器4e的数据发生变化。所述传感器4e为光电对射传感器，每一排检测柱4d对应一传感器4e，光电对射传感器的发射端和接收端分别设置在第二支架4b的两侧且与对应的一排检测柱4d对齐，在检测之前，所有的检测柱4d的上端位于同一高度，所述传感器的发射端和接收端处于同一高度且其发射端发出的至少部分光线能够被接收端接收，当接电柱模块放置不到位或者通孔与螺纹孔未对齐，检测柱4d会相对第二支架4b移动，使得传感器4e检测到的数据发生变化。

在所述第二支架4b上设置有底板4c1，底板4c1上对应每个检测柱4d的位置处从上到下依次设置有第二弹簧孔4c2、第二导向孔4c4，所述第二弹簧孔4c2 的直径大于第二导向孔4c4，第二导向孔4c4的直径等于或者略大于检测柱4d 的直径，在所述检测柱4d的靠近下端的位置处设置有环状凸缘4d2，所述环状凸缘4d2的直径大于第二导向孔4c4的直径且略小于第二弹簧孔4c2的直径，在所述检测柱4d上套设有第二弹簧4f2，所述第二弹簧4f2的下端抵靠在环状凸缘4d2上，上端抵靠在固定在底板4c1的上表面上的盖板4f1，所述盖板4f1上对应于检测柱4d的位置处设置有供检测柱4d的上端穿过的穿孔4f3，所述穿孔 4f3的直径小于第二弹簧孔4c2的直径。所述第二弹簧4f2始终处于被压缩的状态，使得检测柱4d始终具有向下移动的趋势，在正常情况下，环形凸缘4d2抵靠在第二弹簧孔4c2的下端面上。所述检测柱4d的下端从底板4c1的下表面向下伸出以保证检测柱4d的一部分在正常情况下能够插入到螺纹孔中。

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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，逆变器的接电机构包括电路板和待与电路板进行装配的接电柱模块，所述接电柱模块包括塑料支架和安装在塑料支架上的多个接电柱，多个接电柱排成一排，在每个接电柱的一端设置有螺纹孔，在所述电路板上设置有与每个螺纹孔对齐的多个通孔，其特征在于，所述机器人包括：

转盘，沿着竖向轴线可旋转；

多个固定结构，沿着所述竖向轴线等角度地设置在转盘的边缘且用于对装配前的接电柱模块和电路板分别进行固定；

第一上料结构，设置在第一上料工位位置处且用于将接电柱模块上料到位于第一上料工位处的固定结构上；

第二上料结构，设置在第二上料工位位置处且用于将待装配的电路板上料到位于第二上料工位处的固定结构上；

自动拧螺丝机，设置在拧螺丝工位且将位于固定结构上的电路板与接电柱模块采用螺丝连接，所述第一上料工位、第二上料工位和拧螺丝工位中的相邻两工位之间相对于所述竖向轴线之间的夹角等于相邻的固定结构之间的夹角的整数倍。

2.根据权利要求1所述的一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，其特征在于，所述固定结构包括：

支撑板，支撑在转盘上，在所述支撑板上设置有用于放置所述塑料支架的凹槽，俯视观察时，所述凹槽的形状与所述塑料支架的形状吻合；

凸台，设置在支撑板的上表面，所述凸台的上表面配置成与放置在凹槽中的接电柱模块的接电柱的上端面对齐，在支撑板上对应每个接电柱的位置处设置有第一避让孔，所述凹槽相对于凸台更靠近转盘的边缘。

3.根据权利要求2所述的一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，其特征在于，所述固定结构还包括：

活动压板，所述活动压板能够沿着远离或者靠近凸台的上表面的方向来回移动以在靠近凸台的上表面时将电路板压紧在凸台上或者在远离凸台的上表面时将松开电路板。

4.根据权利要求3所述的一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，其特征在于，所述固定结构还包括：

联动杆，设置在活动压板的下表面，所述联动杆与活动压板呈一定角度，所述联动杆的下端穿过支撑板和凸台；

第一弹簧，套设在联动杆上，且其上端抵靠在支撑板或者凸台上，下端抵靠在靠近联动杆下端的位置处，所述第一弹簧始终处于被压缩的状态。

5.根据权利要求4所述的一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，其特征在于，还包括松开结构，所述松开结构包括第一气缸，所述第一气缸的气缸杆与所述联动杆同轴设置且当第一气缸的气缸杆伸出时能够推抵联动杆的下端以使活动压板松开对电路板的压力。

6.根据权利要求5所述的一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，其特征在于，第二上料机构包括：

物料叠放台，设置在第二上料工位处，用于放置待装配的电路板；

吸盘，位于物料叠放台的上方，所述吸盘能够上下移动且能够在物料叠放台与位于第二上料工位处的固定结构上的凸台之间来回移动以将物料叠放台上的电路板移动到处于第二上料工位处的凸台上。

7.根据权利要求6所述的一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，其特征在于，所述第二上料机构还包括设置在第二上料工位处的用于带动吸盘在物料叠放台与位于第二上料工位处的凸台之间移动的水平移动机构，在所述水平移动机构的输出端上设置有第二气缸，所述第二气缸的气缸杆朝下设置且其下端设置有第四支架，所述吸盘设置在所述第四支架的下表面，吸盘的下表面为工作面。

8.根据权利要求7所述的一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，其特征在于，所述联动杆倾斜设置，其上端相比于下端更靠近转盘的轴线。

9.根据权利要求7所述的一种用于装配逆变器的接电机构的机器人，其特征在于，所述第二上料机构还包括用于驱动物料叠放台中的电路板向上移动的物料举升结构，所述物料举升结构包括贯通式电机和设置在贯通式电机的输出轴的一端上的举升板，所述贯通式电机的输出轴上下布置，所述举升板设置在贯通式电机的输出轴的上端且贯通式电机的输出轴相对于举升板可旋转，所述举升板每次移动的距离为电路板的厚度。

10.一种用于装配逆变器的接电机构的方法，采用权利要求9所述的机器人，包括如下步骤：

步骤1：转盘带动固定结构移动到第一上料工位，将接电柱模块放置到固定结构上；

步骤2：所述固定结构移动到第二上料工位，将电路板放置到固定结构并将电路板上的通孔与接电柱上的螺纹孔对齐；

步骤3：固定结构移动到拧螺丝工位，将螺丝穿过通孔拧入到螺纹孔中；

上述步骤1-步骤3能够同时进行。

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