CN112192243A - 一种柔性执行平台 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种柔性执行平台，包括：主站装置，包括底座、设于底座上方的转盘和驱动转盘绕竖轴转动的旋转驱动结构，在所述转盘的转动方向上依次布置有多个产品载座，每个产品载座均与转盘可拆卸连接；从站装置，设置有多个，且多个从站装置围在主站装置外，每个从站装置与主站装置之间均设置有对接结构，从站装置和主站装置通过对接结构可拆卸连接。本公开解决了产品小批量、多批次生产的难题；其次，主站装置和从站装置通过对接结构可拆卸连接，因此可自由组合各从站装置；并且，能根据工艺变化，及时调整相应的从站装置，换线时间短，设备利用率高。

Description

一种柔性执行平台

技术领域

本公开涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种柔性执行平台。

背景技术

随着工业4.0的大力推广，各种自动化设备应用于各行各业。自动化组装、焊接、装配和包装等需求日益增多。但很多产品又属于小批量、多批次生产。传统的自动化设备，一条生产流水线只能生产一种或少数同类型产品，这就导致企业需要投入很大成本购买自动化设备，并且存在生产过程中开机率不高、设备更新换代快、利用率低等缺点。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种柔性执行平台。

根据本公开的一个方面，一种柔性执行平台，包括：

主站装置，包括底座、设于底座上方的转盘和驱动转盘绕竖轴转动的旋转驱动结构，在所述转盘的转动方向上依次布置有多个产品载座，每个产品载座均与转盘可拆卸连接；

从站装置，设置有多个，且多个从站装置围在主站装置外，每个从站装置与主站装置之间均设置有对接结构，从站装置和主站装置通过对接结构可拆卸连接。

根据本公开的至少一个实施方式，所述底座的上表面开设有多个安装孔；多个安装孔呈带状分布在转盘外。

根据本公开的至少一个实施方式，所述主站装置还包括：

夹爪，用于抓取产品；

机械手，与底座固定连接，用于驱动所述夹爪在产品载座和从站装置之间往复运动。

根据本公开的至少一个实施方式，所述主站装置还包括：

机械手，与底座固定连接；

CCD视觉系统，包括连接于机械手的运动端的CCD相机。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括：

电气接头盒，设置有多个，多个电气接头盒均固定于底座，多个电气接头盒沿转盘的旋转方向排列，每个电气接头盒内均固定有与气源连通的气接头、与电源连接的电源接头以及与主站装置通信连接的通信接口。

根据本公开的至少一个实施方式，所述旋转驱动结构包括：

回转支承，其内圈与底座固定连接，回转支承的外圈与转盘固定连接，回转支承的外圈的外圆面一体成型有外齿轮；

主动齿轮，与所述外齿轮啮合连接；

伺服电机，其输出端与主动齿轮固定连接；

间隙补偿机构，包括与伺服电机固定连接的电机连接板以及驱使电机连接板朝回转支承中心方向运动的弹性件；

或者，所述旋转驱动结构包括：

回转支承，其外圈与底座固定连接，回转支承的内圈与转盘固定连接，回转支承的内圈的内圆面一体成型有内齿轮；

主动齿轮，与所述内齿轮啮合连接；

伺服电机，其输出端与主动齿轮固定连接；

间隙补偿机构，包括与伺服电机固定连接的电机连接板以及驱使电机连接板朝远离回转支承中心方向运动的弹性件。

根据本公开的至少一个实施方式，所述转盘中部开设有竖向的通孔，通孔内设置有支架，支架的一端固定于底座，支架的另一端固定有安装板；安装板固定有多个电气接口盒，多个电气接口盒沿转盘的旋转方向排列，每个电气接口盒内均分别固定有与气源连通的气管接头和与电源连接的电源接口。

根据本公开的至少一个实施方式，所述间隙补偿机构还包括：

螺栓，沿水平方向设置，且螺纹连接于底座；

所述电机连接板的一端与底座铰接，电机连接板的另一端套在所述螺栓外；

所述弹性件为压缩弹簧，压缩弹簧的两端分别抵至螺栓的头部和电机连接板。

根据本公开的至少一个实施方式，所述对接结构包括：

锁紧连杆，沿水平方向穿设于从站装置，锁紧连杆相对从站装置既可转动也可滑动，且锁紧连杆的转动轴线平行于锁紧连杆的滑动方向；

第一限位件，固定在锁紧连杆靠近主站装置的一端；

第二限位件，固定在锁紧连杆远离主站装置的一端，第二限位件沿垂直锁紧连杆的轴线方向的两端分别为第一端和第二端，第一端与锁紧连杆的转动轴线之间的距离不等于第二端与锁紧连杆的转动轴线之间的距离；

所述底座具有容纳第二限位件的空腔，空腔朝向从站装置的侧壁开设有插入孔；插入孔的形状与第二限位件的形状适配。

根据本公开的至少一个实施方式，所述锁紧连杆远离从站装置的一端开设有外螺纹；第一限位件开设有与所述外螺纹适配的内螺纹。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的实施方式的柔性执行平台的示意图。

图2是图1所示的柔性执行平台中主站装置的结构示意图。

图3是图1所示的柔性执行平台中旋转驱动结构的示意图(省略转盘)。

图4是图1所示的柔性执行平台中旋转驱动结构的爆炸示意图。

图5是图1所示的柔性执行平台中旋转驱动结构的爆炸示意图(省略回转支承)。

图6是图1所示的柔性执行平台中电气接口盒的爆炸示意图。

图7是图1所示的柔性执行平台中机械手与夹爪连接及机械手与CCD视觉系统连接的示意图。

图8是是图1所示的柔性执行平台中从站装置与主站装置对接的示意图。

图9是图8中A-A剖视图。

图10是图8中B-B剖视图。

图11是是图1所示的柔性执行平台中锁紧连杆的示意图。

附图标记：

100-主站装置；101-底座；102-转盘；1021-通孔；103-产品载座；104-安装孔；105-夹爪；106-机械手；107-CCD相机；108-正光源；109-回转支承；110-主动齿轮；111-伺服电机；112-电机连接板；113-螺栓；114-弹性件；115-支架；116-安装板；117-插入孔；118-空腔；119-电气接口盒；1191-气管接口；1192-电源接口；

200-从站装置；201-锁紧连杆；202-第一限位件；203-第二限位件；204-万向脚轮；205-弹簧；

300-电气接头盒；301-气接头；302-电源接头；303-通信接口；

400-对接定位结构；401-定位销轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

本公开通过主站装置进行产品工位的转移，通过与主站装置对接的各从站装置完成对产品的各项操作，例如上料、下料、包装、装配和检测等操作，通过更换不同的产品载座和不同的从站装置，可对生产多种不同类型的产品，解决了产品小批量、多批次生产的难题；其次，主站装置和从站装置通过对接结构可拆卸连接，因此可自由组合各从站装置；并且，能根据工艺变化，及时调整相应的从站装置，换线时间短，设备利用率高。

根据本公开的第一实施方式，提供了一种柔性执行平台，包括：

主站装置100，包括底座101、设于底座101上方的转盘102和驱动转盘102绕竖轴转动的旋转驱动结构，在所述转盘102的转动方向上依次布置有多个产品载座103，每个产品载座103均与转盘102可拆卸连接；

从站装置200，设置有多个，且多个从站装置200围在主站装置100外，每个从站装置200与主站装置100之间均设置有对接结构，从站装置200和主站装置100通过对接结构可拆卸连接。

旋转驱动结构可采用凸轮分割器等现有技术实现，本实施例中的旋转驱动结构可采用以下两种结构实现：

(一)旋转驱动结构可包括

回转支承109，其内圈与底座101固定连接，回转支承109的外圈与转盘102固定连接，回转支承109的外圈的外圆面一体成型有外齿轮；

主动齿轮110，与所述外齿轮啮合连接；

伺服电机111，其输出端与主动齿轮110固定连接；

间隙补偿机构，包括与伺服电机111固定连接的电机连接板112以及驱使电机连接板112朝回转支承109中心方向运动的弹性件114。

(二)旋转驱动结构可包括：

回转支承109，其外圈与底座101固定连接，回转支承109的内圈与转盘102固定连接，回转支承109的内圈的内圆面一体成型有内齿轮；

主动齿轮110，与所述内齿轮啮合连接；

伺服电机111，其输出端与主动齿轮110固定连接；

间隙补偿机构，包括与伺服电机111固定连接的电机连接板112以及驱使电机连接板112朝远离回转支承109中心方向运动的弹性件114。

为方便在回转支承109内圈内安装其他零件，本实施例中，采用第(一)中方式的旋转驱动结构。

通过伺服电机111驱动转盘102转动，能进行任意角度的分割，进而形成任意数量的工位；其次，伺服电机111能匀加速启动和匀减速停止，进而使转盘102启停更平稳。

电机连接板112可沿转盘102的径向滑动设置，例如可采用直线滚动导轨分别连接电机连接板112及底座101，实现电机连接板112的滑动，在电机连接板112远离回转支承109的一侧安装矩形弹簧或气弹簧等弹性件114，也可在电机连接板112靠近回转支承109的一侧安装拉伸弹簧等弹性件114，还可在电机连接板112远离回转支承109的一侧安装扭转弹簧等弹性件114，从而通过弹性件114驱使电机连接板112回转支承109中心方向运动，进而带动主动齿轮110与外齿轮紧紧啮合，消除机械磨损带来的误差。

本实施例中的间隙补偿机构还可包括：

螺栓113，沿水平方向设置，且螺纹连接于底座101；

所述电机连接板112的一端与底座101铰接，电机连接板112的另一端套在所述螺栓113外；

所述弹性件114为压缩弹簧，压缩弹簧的两端分别抵至螺栓113的头部和电机连接板112。

电机连接板112通过铰接销轴铰接于底座101。本实施例中，压缩弹簧套在螺栓113的螺杆外，以对压缩弹簧进行导向。旋转螺栓113，调节压缩弹簧的压缩量，从而可调节压缩弹簧的压紧力，确保主动齿轮110与回转支承109的齿轮紧紧啮合。可以理解的是，在电机连接板112转动时，电机连接板112与螺栓113的螺杆之间的间隙能使电机连接板112与螺栓113的螺杆不发生干涉。在此基础上，间隙补偿机构还可包括：

压板，位于所述电机连接板112上方，压板与底座101之间形成有与电机连接板112间隙配合的空间；

连接柱，两端分别与压板和底座101固定连接；

所述电机连接板112开设有避让连接柱的避让孔。

通过在压板与底座101之间形成与电机连接板112间隙配合的空间，从而对电机连接板112导向。需要说明的是，在电机连接板112转动时，避让孔与连接柱之间的间隙能使连接柱不与避让孔的孔壁发生干涉。

本实施例中的转盘102中部开设有竖向的通孔1021，通孔1021内设置有支架115，支架115的一端固定于底座101，支架115的另一端固定有安装板116；安装板116固定有多个电气接口盒119，多个电气接口盒119沿转盘102的旋转方向排列，每个电气接口盒119内均分别固定有与气源连通的气管接口1191和与电源连接的电源接口1192。从而更换夹具时，可直接将夹具中的执行元件的气缸或/和电机等通过气管接口1191和电源接口1192分别连接电源和气源，达到快速更换夹具的目的。

产品载座103与转盘102可拆卸连接，从而在更换生产产品时，更换不同的产品载座103即可。本实施例中的产品载座103包括与转盘102可拆卸连接的连接部和用于定位产品的定位部，定位部可与连接部一体成型，定位部的具体结构根据具体的生产产品确定。优选地，连接部与转盘102之间设置有定位结构，例如定位销和与定位销适配的定位孔、定位槽和与定位槽适配的定位凸块等；本实施例中，连接部和转盘102均开设有竖向的定位孔，转盘102的定位孔内配合有定位销，定位销与连接部的定位孔定位配合。连接部通过定位结构与转盘102定位连接，从而在更换不同的产品载座103后，无需多余的调整，进而减少换线时间。

优选地，各产品载座103沿转盘102的旋转方向等间距分布，从而使各产品载座103可同时进行生产动作，如组装、检测等，从而提高生产效率。

对接结构可采用现有的定位结构或快换接头等实现，本实施例中的对接结构可包括：

锁紧连杆201，沿水平方向穿设于从站装置200，锁紧连杆201相对从站装置200既可转动也可滑动，且锁紧连杆201的转动轴线平行于锁紧连杆201的滑动方向；

第一限位件202，固定在锁紧连杆201靠近主站装置100的一端；

第二限位件203，固定在锁紧连杆201远离主站装置100的一端，第二限位件203沿垂直锁紧连杆201的轴线方向的两端分别为第一端和第二端，第一端与锁紧连杆201的转动轴线之间的距离不等于第二端与锁紧连杆201的转动轴线之间的距离；

所述底座101具有容纳第二限位件203的空腔118，空腔118朝向从站装置200的侧壁开设有插入孔117；插入孔117的形状与第二限位件203的形状适配。

对接时，将从站装置200推向主站装置100，然后将锁紧连杆201朝主站装置100方向推动，待第二限位件203进入空腔118后，旋转锁紧连杆201，即可将从站装置200与主站装置100对接。

优选地，锁紧连杆201远离从站装置200的一端开设有外螺纹；第一限位件202开设有与所述外螺纹适配的内螺纹，在第二限位件203进入空腔118并旋转锁紧连杆201后，保持锁紧连杆201不转动，旋转第一限位件202，从而将从站装置200锁紧于主站装置100。为方便转动第一限位件202，本实施例中的第一限位件202呈手轮状。为方便操作锁紧连接杆，本实施例中的锁紧连杆201远离第二限位件203的一端固定有旋转手轮，旋转手轮位于第一限位件202远离第二限位件203的一侧。

优选地，为方便调整从站装置200，使第二限位件203插进插入孔117内，本实施例中的从站装置200的底部可安装多个万向脚轮204。

本实施例中的对接机构还可包括：

弹簧205，设置在从站装置200和锁紧连杆201之间，驱使锁紧连杆201朝远离主站装置100的方向运动。一方面，在主站装置100和从站装置200未对接时，弹簧205能避免锁紧连杆201伸出，避免锁紧连杆201损坏；另一方面，在分离主站装置100和从站装置200时，弹簧205能驱使锁紧连杆201复位。弹簧205可以是拉伸弹簧、压缩弹簧等，在本实施例中，弹簧205为压缩弹簧，且弹簧205套在锁紧连杆201外，在此基础上，位于第一限位件202和第二限位件203之间的锁紧连杆201具有限位台阶；弹簧205的两端分别抵至限位台阶和从站装置200。

本实施例中的底座101的上表面开设有多个安装孔104；多个安装孔104呈带状分布在转盘102外。从而可根据产品工艺需要直接在底座101上安装直线振动送料器、超声波焊接机等生产工艺装置。

本实施例的主站装置100还可包括：

夹爪105，用于抓取产品；

机械手106，与底座101固定连接，用于驱动所述夹爪105在产品载座103和从站装置200之间往复运动。

夹爪105可采用现有的夹爪105气缸等实现。机械手106可采用现有技术实现，例如EPSON公司生产的四轴机械手106，FANUC公司生产的四轴机械手106和六轴机械手106等，均可从市面上直接购买成品，在此不再赘述。本实施例中，机械手106固定于安装板116，显而易见的是，机械手106也可固定于底座101其他位置上。夹爪105固定于机械手106的运动端。通过设置机械手106和夹爪105取放产品，从而使主站装置100能从从站装置200中取产品，并将转盘102上的产品放入从站装置200中，完成上下料处理。

本实施例的主站装置100还可包括：

机械手106，与底座101固定连接；

CCD视觉系统，包括连接于机械手106的运动端的CCD相机107。

CCD相机107可采用现有技术实现，例如康耐视公司生产的CCD相机107。CCD视觉系统还可包括光源，例如正光源108，正光源108固定于机械手106的运动端，且正光源108位于CCD相机107的正下方；也可以是背光源，背光源固定于底座101，且背光源位于产品下方。

通过设置机械手106和CCD视觉系统，可对转盘102上的产品进行检测，例如外观检测等。同时，可结合从站装置200上相应的标记，例如矩形槽、“十”字符号等，检测从站装置200的位置误差，完成从站装置200的位置校准；同时，还可通过在从站装置200上张贴二维码标识，确认从站装置200信息，确保从站装置200对接正确，即从站装置200的工艺动作与设定值一致。

本柔性执行平台还可包括：

电气接头盒300，设置有多个，多个电气接头盒300均固定于底座101，多个电气接头盒300沿转盘102的旋转方向排列，每个电气接头盒300内均分别固定有与气源连通的气接头301、与电源连接的电源接头302以及与主站装置通信连接的通信接口303。从而可通过气接头301和电源接头302为从站装置200供电和供气，从站装置200可通过通信接口303与主站装置100通信连接，进而减少换线时间。

本柔性执行平台还可包括：

对接定位结构400，用于主站装置100和从站装置200的定位连接，可采用现有技术实现。例如可通过定位销轴401和与定位销轴401适配的定位孔实现，主站装置100和从站装置200二者之一开设定位孔，另一者固定于该定位孔适配的定位销轴401。优选地，插入孔117即为定位孔，可开设多个插入孔117，从而可根据从站装置200的大小选择多个插入孔117中，哪些插入孔117与定位销轴401配合，哪些插入孔117与第二限位件203配合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种柔性执行平台，其特征在于，包括：

主站装置，包括底座、设于底座上方的转盘和驱动转盘绕竖轴转动的旋转驱动结构，在所述转盘的转动方向上依次布置有多个产品载座，每个产品载座均与转盘可拆卸连接；

从站装置，设置有多个，且多个从站装置围在主站装置外，每个从站装置与主站装置之间均设置有对接结构，从站装置和主站装置通过对接结构可拆卸连接。

2.如权利要求1所述的柔性执行平台，其特征在于，所述底座的上表面开设有多个安装孔；多个安装孔呈带状分布在转盘外。

3.如权利要求1所述的柔性执行平台，其特征在于，所述主站装置还包括：

夹爪，用于抓取产品；

机械手，与底座固定连接，用于驱动所述夹爪在产品载座和从站装置之间往复运动。

4.如权利要求1所述的柔性执行平台，其特征在于，所述主站装置还包括：

机械手，与底座固定连接；

CCD视觉系统，包括连接于机械手的运动端的CCD相机。

5.如权利要求1所述的柔性执行平台，其特征在于，还包括：

电气接头盒，设置有多个，多个电气接头盒均固定于底座，多个电气接头盒沿转盘的旋转方向排列，每个电气接头盒内均固定有与气源连通的气接头、与电源连接的电源接头以及与主站装置通信连接的通信接口。

6.如权利要求1所述的柔性执行平台，其特征在于，所述旋转驱动结构包括：

回转支承，其内圈与底座固定连接，回转支承的外圈与转盘固定连接，回转支承的外圈的外圆面一体成型有外齿轮；

主动齿轮，与所述外齿轮啮合连接；

伺服电机，其输出端与主动齿轮固定连接；

间隙补偿机构，包括与伺服电机固定连接的电机连接板以及驱使电机连接板朝回转支承中心方向运动的弹性件；

或者，所述旋转驱动结构包括：

回转支承，其外圈与底座固定连接，回转支承的内圈与转盘固定连接，回转支承的内圈的内圆面一体成型有内齿轮；

主动齿轮，与所述内齿轮啮合连接；

伺服电机，其输出端与主动齿轮固定连接；

间隙补偿机构，包括与伺服电机固定连接的电机连接板以及驱使电机连接板朝远离回转支承中心方向运动的弹性件。

7.如权利要求6所述的柔性执行平台，其特征在于，所述转盘中部开设有竖向的通孔，通孔内设置有支架，支架的一端固定于底座，支架的另一端固定有安装板；安装板固定有多个电气接口盒，多个电气接口盒沿转盘的旋转方向排列，每个电气接口盒内均分别固定有与气源连通的气管接头和与电源连接的电源接口。

8.如权利要求6所述的柔性执行平台，其特征在于，所述间隙补偿机构还包括：

螺栓，沿水平方向设置，且螺纹连接于底座；

所述电机连接板的一端与底座铰接，电机连接板的另一端套在所述螺栓外；

所述弹性件为压缩弹簧，压缩弹簧的两端分别抵至螺栓的头部和电机连接板。

9.如权利要求1所述的柔性执行平台，其特征在于，所述对接结构包括：

锁紧连杆，沿水平方向穿设于从站装置，锁紧连杆相对从站装置既可转动也可滑动，且锁紧连杆的转动轴线平行于锁紧连杆的滑动方向；

第一限位件，固定在锁紧连杆靠近主站装置的一端；

第二限位件，固定在锁紧连杆远离主站装置的一端，第二限位件沿垂直锁紧连杆的轴线方向的两端分别为第一端和第二端，第一端与锁紧连杆的转动轴线之间的距离不等于第二端与锁紧连杆的转动轴线之间的距离；

所述底座具有容纳第二限位件的空腔，空腔朝向从站装置的侧壁开设有插入孔；插入孔的形状与第二限位件的形状适配。

10.如权利要求9所述的柔性执行平台，其特征在于，所述锁紧连杆远离从站装置的一端开设有外螺纹；第一限位件开设有与所述外螺纹适配的内螺纹。

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