CN113059332B - 一种注塑机部件自动化装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种注塑机部件自动化装配系统，属于注塑机装配技术领域，包括:抓取设备，其包括机械臂和安装于机械臂末端的多功能夹爪，多功能夹爪包括拉杆夹持组件和丝母夹持组件；拉杆上料台，其布置于抓取设备周围并用于定位放置拉杆；丝母上料台，其布置于抓取设备周围并用于定位放置调模丝母；装配台，其布置于抓取设备周围用于定位放置模板；本发明具有结构简单且低成本的优点。

Description

一种注塑机部件自动化装配系统

技术领域

本发明属于注塑机装配技术领域，涉及一种注塑机部件自动化装配系统。

背景技术

注塑机的合模部件的传统装配过程如下：1)工人利用行车等工具将尾板起吊到固定位置，然后将中板和头板分别起吊到与尾板相对的位置，再固定好头板、中板和尾板；2)利用行车起吊一根拉杆，将该拉杆清理干净后涂抹润滑油，之后在行车的辅助下，人工将该拉杆依次缓慢穿过尾板、中板以及头板的拉杆孔，在穿插过程中由于头板、中板和尾板上位置相对的拉杆孔的孔位可能不同心，需要在手动穿孔过程中不断对三块模板的位置进行微调，同时，在穿杆过程中需要多名装配工人协作配合，不断用铜棒敲击拉杆端部，以便为拉杆的穿孔提供动力，直到该拉杆穿孔完成；3)重复步骤2，直至四根拉杆全部穿进三块模板对应的拉杆孔中；4)手动将调模丝母选到拉杆的螺纹段上；5)然后在中板和尾板上均装入连杆，并将连杆的锁轴孔对准，然后再通过敲击将锁轴插入锁轴孔的连接处。传统的注塑机合模机构的装配基本依靠人工完成，工人劳动强度大，装配效率低下。

为此申请人此前提供了一种大型注塑机装配一体机，申请号为201911417261.2，其包括定位平台，拉杆串装装置，调模丝母自动旋装装置，连杆锁轴安装装置以及控制装置。

但是这种注塑机装配一体机中，实现拉杆穿装和调模丝母自动旋转的机构比较复杂，设备安装调试繁琐，整体成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种结构简单且低成本的注塑机部件自动化装配系统。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种注塑机部件自动化装配系统，包括：

抓取设备，其包括机械臂和安装于机械臂末端的多功能夹爪，多功能夹爪包括拉杆夹持组件和丝母夹持组件；

拉杆上料台，其布置于抓取设备周围并用于定位放置拉杆；

丝母上料台，其布置于抓取设备周围并用于定位放置调模丝母；

装配台，其布置于抓取设备周围用于定位放置模板；

机械臂可通过拉杆夹持组件夹持拉杆上料台上的拉杆，并将拉杆插入装配台上的模板，之后机械臂可通过丝母夹持组件夹持丝母上料台上的调模丝母，调模丝母随机械臂搬运至预定位置后可通过丝母夹持组件拧入模板上的拉杆。

作为本发明的进一步改进，所述多功能夹爪包括：

支架，其与机械臂末端相连；

拉杆夹持组件，其包括安装于支架前侧的两个下夹块，两个下夹块位于同一水平高度，每个下夹块对应设置有一个与支架相连的夹紧气缸，夹紧气缸的摆臂连接有上夹块，夹紧气缸可带动上夹块向前摆动至下夹块正上方；

丝母夹持组件，其包括夹爪壳体、锁紧气缸、驱动块和两个曲柄夹爪和预紧机构，夹爪壳体与支架相连并位于下夹块的下方，锁紧气缸与夹爪壳体相连，驱动块与锁紧气缸相连并可相对于夹爪壳体上下滑动，两个曲柄夹爪分设于驱动块前后两侧，每个曲柄夹爪的中部与夹爪壳体铰接，曲柄夹爪上端与驱动块相连，曲柄夹爪下端安装有导向轮，预紧机构包括与驱动块相连的预紧电机，预紧电机输出端安装有预紧轮，预紧轮位于两个曲柄夹爪之间，驱动块向下滑动时带动两个曲柄夹爪相对闭合，两个导向轮与预紧轮配合夹紧调模丝母，且预紧轮与调模丝母抵接时可带动调模丝母转动。

作为本发明的进一步改进，所述拉杆上料台包括两个支撑台，两个支撑台分别用于支撑拉杆两端，每个支撑台对应设置有可升降的定位条，定位条顶面设有若干个定位齿槽，定位齿槽可伸出或收入支撑台。

作为本发明的进一步改进，所述装配台包括底座、安装于底座上的可调工作台，可调工作台用于固定安装模板，且可调工作台可带动模板相对于底座沿X轴和/或Y轴和/或Z轴平移。

作为本发明的进一步改进，所述多功能夹爪还包括位移传感器，位移传感器相对于支架固定并用于检测拉杆与支架的相对位移。

作为本发明的进一步改进，所述驱动块两侧设有斜面，每个曲柄夹爪上端铰接有滑移滚轮，滑移滚轮与驱动块的斜面相抵。

作为本发明的进一步改进，所述预紧轮外周设有摩擦面，预紧轮通过摩擦力带动调模丝母转动，或者所述预紧轮与调模丝母之间齿轮啮合。

本发明还提供了一种注塑机部件自动化装配方法，包括：

步骤S1：将拉杆放置到拉杆上料台的预定位置，将调模丝母放置到丝母上料台的预定位置，将模板放置到装配台的预定位置；

步骤S2：机械臂活动至拉杆上料台附近的预设位置，并通过多功能夹爪的拉杆夹持组件夹紧拉杆；

步骤S3：机械臂带着拉杆活动至装配台附近的预设位置，机械臂末端朝装配台方向平移并将拉杆水平插入模板；

步骤S4：拉杆夹持组件松开拉杆，机械臂活动至丝母上料台附近的预设位置，并通过多功能夹爪的丝母夹持组件夹紧调模丝母；

步骤S5：机械臂带着调模丝母活动至装配台附近的预设位置，并使调模丝母与其对应的拉杆处于同轴位置；

步骤S6：启动丝母夹持组件的预紧电机以使调模丝母拧入对应拉杆；

步骤S7：丝母夹持组件松开调模丝母，机械臂复位。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，装配台定位放置有三个模板，步骤S3包括：

步骤S31：机械臂带着拉杆活动至装配台附近的预设位置，机械臂末端朝装配台方向平移并将拉杆水平插入第一个模板；

步骤S32：拉杆夹持组件松开拉杆之后，机械臂末端朝远离装配台方向平移预设距离，然后拉杆夹持组件重新夹紧拉杆，机械臂末端再朝装配台方向平移并将拉杆水平插入第二个模板；

步骤S33：拉杆夹持组件松开拉杆之后，机械臂末端朝远离装配台方向平移预设距离，然后拉杆夹持组件重新夹紧拉杆，机械臂末端再朝装配台方向平移并将拉杆水平插入第三个模板。

作为本发明的进一步改进，还包括位于步骤S3与步骤S4之间的步骤S8：重复执行步骤S2至S3四次，以将四根拉杆全部插装至模板；还包括位于步骤S7之后的步骤S9：重复执行步骤S5至S7四次，以将四个调模丝母拧入对应四根拉杆。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

1、机械臂可活动至不同工位，然后配合多功能夹爪实现拉杆和调模丝母的装配，设计巧妙、结构简单，便于安装调试且成本较低。

2、拉杆上料台可批量放置多根拉杆，而后定位条的多次升降后，定位齿槽可将多根拉杆分隔并定位，以便后续拉杆的连续上料。

3、通过可调工作台以便于调整模板的预定位置，保证多个模板定位放置至装配台后，拉杆可直接水平插入多个模板。另外，更换不同规格模板的时候，装配台调试也更便捷。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的立体图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是装配台的结构示意图。

图4是抓取设备的结构示意图。

图5是多功能抓手的立体图。

图6是图5的右视图。

图7是丝母夹持组件的立体图。

图8是丝母夹持组件的内部结构图。

图9丝母夹持组件另一角度的立体图。

图中，01、抓取设备；1、直线滑道；2、机械臂；3、多功能夹爪；02、拉杆上料台；021、支撑台；022、定位条；022a、定位齿槽；03、装配台；031、底座；0321、第一台板；0322、第二台板；0323、第三台板；0324、调节螺钉；0325、连接块；0326、缓冲器；04、拉杆；05、调模丝母；06、模板；10、支架；20、拉杆夹持组件；21、下夹块；21a、V形缺口；22、上夹块；23、夹紧气缸；30、丝母夹持组件；100、夹爪壳体；110、导向槽；120、滑动缺口；130、摆动缺口；200、锁紧气缸；300、驱动块；310、斜面；320、滑销；400、曲柄夹爪；410、导向轮；420、滑移滚轮；430、复位弹簧；500、预紧机构；510、预紧电机；520、预紧轮。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图4所示，本用于注塑机部件自动化装配系统包括：

抓取设备01，其包括直线滑道1及安装于直线滑道1上的机械臂2，直线滑道1驱动机械臂2平移，机械臂2末端安装有多功能夹爪3，多功能夹爪3包括拉杆夹持组件20和丝母夹持组件30；

拉杆上料台02，其布置于直线滑道1周围并用于定位放置拉杆04；

丝母上料台(图中未显示)，其布置于直线滑道1周围并用于定位放置调模丝母05；

装配台03，其布置于直线滑道1周围用于定位放置三个模板06；

机械臂2可通过拉杆夹持组件20夹持拉杆上料台02上的拉杆04，并将拉杆04插入装配台03上的模板06，之后机械臂2可通过丝母夹持组件30夹持丝母上料台上的调模丝母05，调模丝母05随机械臂2搬运至预定位置后可通过丝母夹持组件30拧入模板06上的拉杆04。

直线滑道1包括齿条，机械臂2底部设有与电机及与齿条啮合的齿轮，电机带动齿轮转动时，驱动机械臂2整体平移。也就是说，机械臂2可通过直线滑动来扩展工作范围，以到达不同工位，然后配合多功能夹爪3实现拉杆04和调模丝母05的装配，设计巧妙、结构简单，便于安装调试且成本较低。

如图2所示，拉杆上料台02包括两个支撑台021，两个支撑台021分别用于支撑拉杆04两端，每个支撑台021对应设置有可升降的定位条022，定位条022顶面设有若干个定位齿槽022a，定位齿槽022a可伸出或收入支撑台021。

拉杆上料台02可批量放置多根拉杆04，而后定位条022的多次升降后，定位齿槽022a可将多根拉杆04分隔并定位，以便后续拉杆04的连续上料。

如图3所示，装配台03包括底座031、安装于底座031上的可调工作台，可调工作台包括第一台板0321、第二台板0322、第三台板0323，第三台板0323通过直线模组与底座031相连，第三台板0323可相对于底座031沿Y轴平移；第二台板0322通过直线模组与第三台板0323相连，第二台板0322可相对于第三台板0323沿Y轴Z轴倾斜移动，第二台板0322、第三台板0323之间相对倾斜的调整结构可提供较大支撑力；第一台板0321通过导轨与第二台板0322相连，第一台板0321可相对于第二台板0322沿X轴平移并由调节螺钉0324限位，其中，调节螺钉0324与连接块0325螺接，连接块0325固定在第二台板0321上，转动调节螺钉0324可使第一台板0321沿X轴方向微调；模板06通过定位结构安装于第一台板0321上方，定位结构可采用如凹凸配合的定位凸块、定位凹槽等；第一台板0321上还设置有缓冲器0326，以便于模板06的吊装。

通过可调工作台以便于调整模板06的预定位置，保证多个模板06定位放置至装配台03后，拉杆04可直接水平插入多个模板06。另外，更换不同规格模板06的时候，装配台03调试模板06的位置也更便捷。

如图4至图9所示，多功能夹爪3包括：

支架10，其与机械臂2末端相连；

拉杆夹持组件20，其包括安装于支架10前侧的两个下夹块21，两个下夹块21位于同一水平高度，每个下夹块21对应设置有一个与支架10相连的夹紧气缸23，夹紧气缸23位于支架10后侧，夹紧气缸23的摆臂连接有上夹块22，夹紧气缸23可带动上夹块22向前摆动至下夹块21正上方以夹紧拉杆04；

丝母夹持组件30，其包括夹爪壳体100、锁紧气缸200、驱动块300和两个曲柄夹爪400和预紧机构500。

如图7至图9所示，锁紧气缸200安装于夹爪壳体100上方，驱动块300向上嵌入夹爪壳体100并与锁紧气缸200相连，锁紧气缸200可带动驱动块300沿夹爪壳体100上下滑动，两个曲柄夹爪400向上嵌入夹爪壳体100并分设于驱动块300两侧，每个曲柄夹爪400的中部与夹爪壳体100铰接，曲柄夹爪400上端与驱动块300相连，曲柄夹爪400下端安装有导向轮410，预紧机构500包括与驱动块300相连的预紧电机510，预紧电机510输出端安装有预紧轮520，预紧轮520位于两个曲柄夹爪400之间。

当驱动块300向下滑动时带动两个曲柄夹爪400相对闭合，两个导向轮410与预紧轮520配合夹紧调模丝母05，且预紧轮520与调模丝母05抵接时可带动调模丝母05转动。

也就是说，锁紧气缸200工作时，可通过驱动块300带动曲柄夹爪400相对开合，以自动抓取预定位置上的调模丝母05，两个曲柄夹爪400夹起调模丝母05后，预紧轮520与两个导向轮410配合夹紧调模丝母05，将调模丝母05搬运至待安装位置后，预紧电机510带动预紧轮520转动，以带动调模丝母05转动，进而实现调模丝母05的自动拧入。另外，预紧轮520、两个导向轮410可在3个方向上对调模丝母05进行支撑，使得调模丝母05夹持稳定可靠。

值得一提的是，下夹块21顶面下凹有V形缺口21A，使得下夹块21可对拉杆04进行自动定位，保证拉杆夹持组件20的夹持效果，且能适用不同直径的拉杆04。夹紧气缸23的型号可以是CKZ3T，其通过摆臂可带动上夹块22在0°至135°之间摆动以夹紧或松开拉杆04。

拉杆04、调模丝母05装配时，为保证多功能夹爪3横向移动空间充足，两个下夹块21对称布置于支架10左右两端，夹爪壳体100布置于支架10左端或右端，可有效避免发生碰撞。

多功能夹爪3还包括位移传感器(图中未显示)，位移传感器相对于支架10固定并用于检测拉杆04与支架10的相对位移。拉杆04插入模板过程中，一旦位移传感器检测到拉杆04位移超过预设值时，表明拉杆04打滑，系统停止工作，从而提高安全性。

丝母夹持组件30中，驱动块300两侧设有斜面310，每个曲柄夹爪400上端铰接有滑移滚轮420，滑移滚轮420与驱动块300的斜面310相抵，使得驱动块300上下活动时，可带动两个曲柄夹爪400相对开合。这种驱动块300与曲柄夹爪400之间的传动结构简单可靠，且能提供较大的夹持力，调模丝母05夹持效果理想。

值得一提的是，每个曲柄夹爪400与夹爪壳体100的铰接部位设置有复位弹簧430，使得滑移滚轮420始终贴合驱动块300的斜面310，保证驱动块300复位后，两个曲柄夹爪400可自动张开足够角度以便下一次的夹取。

其中，曲柄夹爪400的下半部呈V字形设置，使得两个曲柄夹爪400夹取调模丝母05时可起到自动定心的作用，夹持效果更佳。

为使预紧轮520能带动调模丝母05转动，预紧轮520与调模丝母05之间可采用齿轮啮合的结构，具体结构可参考背景技术。

作为另一种优选方案，本丝母夹持组件30的预紧轮520外周设有摩擦面，当预紧轮520与两个导向轮410配合夹紧调模丝母05时，预紧轮520可通过摩擦力带动调模丝母05转动，使得本丝母夹持组件30可适用于不同直径的调模丝母05，使用范围更广。

预紧轮520优选由橡胶、聚氨酯等弹性材料制成，使得丝母夹持组件30能够更牢靠的夹紧调模丝母05，且预紧轮520能在夹持过程中提供缓冲作用。

值得一提的是，预紧轮520与两个曲柄夹爪400的导向轮410位于同一竖直平面，以保证夹持效果。

夹爪壳体100一侧开设有导向槽110，驱动块300固设有与导向槽110适配的滑销320，滑销320可沿导向槽110上下滑动，导向槽110可为驱动块300的滑动提供导向作用，驱动块300滑动更顺畅。夹爪壳体100一侧还开设有供预紧电机510上下滑动的滑动缺口120。

夹爪壳体100两侧还开设有供曲柄夹爪400摆动的摆动缺口130，使得整体结构更加紧凑，且方便曲柄夹爪400的装配。

本发明还提供了一种注塑机部件自动化装配方法，包括：

步骤S1：将拉杆04放置到拉杆上料台02的预定位置，将调模丝母05放置到丝母上料台的预定位置，将模板06放置到装配台03的预定位置；

步骤S2：机械臂2活动至拉杆上料台02附近的预设位置，并通过多功能夹爪3的拉杆夹持组件20夹紧拉杆04；

步骤S3：机械臂2带着拉杆04活动至装配台03附近的预设位置，机械臂2末端朝装配台03方向平移并将拉杆04水平插入模板06；

步骤S4：拉杆夹持组件20松开拉杆04，机械臂2活动至丝母上料台附近的预设位置，并通过多功能夹爪3的丝母夹持组件30夹紧调模丝母05；

步骤S5：机械臂2带着调模丝母05活动至装配台03附近的预设位置，并使调模丝母05与其对应的拉杆04处于同轴位置；

步骤S6：启动丝母夹持组件30的预紧电机510以使调模丝母05拧入对应拉杆04；

步骤S7：丝母夹持组件30松开调模丝母05，机械臂2复位。

进一步的，上述的步骤S1中，装配台03定位放置有三个模板06，步骤S3包括：

步骤S31：机械臂2带着拉杆04活动至装配台03附近的预设位置，机械臂2末端朝装配台03方向平移并将拉杆04水平插入第一个模板06；

步骤S32：拉杆夹持组件20松开拉杆04之后，机械臂2末端朝远离装配台03方向平移预设距离，然后拉杆夹持组件20重新夹紧拉杆04，机械臂2末端再朝装配台03方向平移并将拉杆04水平插入第二个模板06；

步骤S33：拉杆夹持组件20松开拉杆04之后，机械臂2末端朝远离装配台03方向平移预设距离，然后拉杆夹持组件20重新夹紧拉杆04，机械臂2末端再朝装配台03方向平移并将拉杆04水平插入第三个模板06。

进一步的，还包括位于步骤S3与步骤S4之间的步骤S8：重复执行步骤S2至S3四次，以将四根拉杆04全部插装至模板06；还包括位于步骤S7之后的步骤S9：重复执行步骤S5至S7四次，以将四个调模丝母05拧入对应四根拉杆04。

根据节拍和工艺要求，拉杆上料台可以一次性放置八根拉杆,以满足两组模板的装配需求。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种注塑机部件自动化装配系统，其特征在于，包括：

抓取设备，其包括机械臂和安装于机械臂末端的多功能夹爪，多功能夹爪包括拉杆夹持组件和丝母夹持组件；

拉杆上料台，其布置于抓取设备周围并用于定位放置拉杆；

丝母上料台，其布置于抓取设备周围并用于定位放置调模丝母；

装配台，其布置于抓取设备周围用于定位放置模板；

机械臂可通过拉杆夹持组件夹持拉杆上料台上的拉杆，并将拉杆插入装配台上的模板，之后机械臂可通过丝母夹持组件夹持丝母上料台上的调模丝母，调模丝母随机械臂搬运至预定位置后可通过丝母夹持组件拧入模板上的拉杆；

所述多功能夹爪包括：

支架，其与机械臂末端相连；

拉杆夹持组件，其包括安装于支架前侧的两个下夹块，两个下夹块位于同一水平高度，每个下夹块对应设置有一个与支架相连的夹紧气缸，夹紧气缸的摆臂连接有上夹块，夹紧气缸可带动上夹块向前摆动至下夹块正上方；

丝母夹持组件，其包括夹爪壳体、锁紧气缸、驱动块和两个曲柄夹爪和预紧机构，夹爪壳体与支架相连并位于下夹块的下方，锁紧气缸与夹爪壳体相连，驱动块与锁紧气缸相连并可相对于夹爪壳体上下滑动，两个曲柄夹爪分设于驱动块前后两侧，每个曲柄夹爪的中部与夹爪壳体铰接，曲柄夹爪上端与驱动块相连，曲柄夹爪下端安装有导向轮，预紧机构包括与驱动块相连的预紧电机，预紧电机输出端安装有预紧轮，预紧轮位于两个曲柄夹爪之间，驱动块向下滑动时带动两个曲柄夹爪相对闭合，两个导向轮与预紧轮配合夹紧调模丝母，且预紧轮与调模丝母抵接时可带动调模丝母转动。

2.根据权利要求1所述的一种注塑机部件自动化装配系统，其特征在于：所述拉杆上料台包括两个支撑台，两个支撑台分别用于支撑拉杆两端，每个支撑台对应设置有可升降的定位条，定位条顶面设有若干个定位齿槽，定位齿槽可伸出或收入支撑台。

3.根据权利要求1所述的一种注塑机部件自动化装配系统，其特征在于：所述装配台包括底座、安装于底座上的可调工作台，可调工作台用于固定安装模板，且可调工作台可带动模板相对于底座沿X轴和/或Y轴和/或Z轴平移。

4.根据权利要求1所述的一种注塑机部件自动化装配系统，其特征在于：所述多功能夹爪还包括位移传感器，位移传感器相对于支架固定并用于检测拉杆与支架的相对位移。

5.根据权利要求1所述的一种注塑机部件自动化装配系统，其特征在于：所述驱动块两侧设有斜面，每个曲柄夹爪上端铰接有滑移滚轮，滑移滚轮与驱动块的斜面相抵。

6.根据权利要求1所述的一种注塑机部件自动化装配系统，其特征在于：所述预紧轮外周设有摩擦面，预紧轮通过摩擦力带动调模丝母转动，或者所述预紧轮与调模丝母之间齿轮啮合。

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