CN113231797B - 一种智能机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能机器人及其控制方法，包括固定架，所述固定架上有驱动电机、间歇旋拧组件、装配/取料组件、盘形工位切换组件及落料机构；驱动部件包括与支撑板固定的步进电机、转盘电机以及抓取单元；间歇旋拧组件包括相互配合的锥形橡胶轮组，锥形橡胶轮与弹簧座配合，变径弹簧两端分别固定在弹簧座和抓手固定架上，装配/取料组件包含旋拧组件、气动手指及抓手，该机构呈中心对称结构；在装配/取料组件下方设置盘形工位切换机构，盘形工位切换机构包含转盘、电机、电机固定架、牛眼轮及下支撑板，转盘上设置有工位槽。本发明的优点：可以实现装配快速和取料的切换，装配和取料同时进行，特殊的旋拧机构，保证了装配效率和质量。

Description

一种智能机器人
技术领域
本发明涉及机器人或智能制造领域的一种智能机器人，尤其涉及多部件产品或医药用品装配的机器人，可以有效提高生产效率。
背景技术
随着智能制造、科技的发展及机器换人的号召，对工业自动化的要求越来越高，而随着新生儿出生率的下降，未来工人成本及用工难的问题会日益突出，所以对于繁琐且高强度的劳动会越来越依靠机器人或是智能装备，针对此，提出本技术方案，可以有效的缓解用工难和招工难的现状，大幅度的降低企业的人工成本，提升生产效率，提高产品质量，从而确保企业在激烈的市场竞争中保持优势。
多部件组装经常出现在医药产品或是玩具产品的装配中，需求巨大，目前多组件的产品装备大多数依靠人工装配，生产效率低，有些采用自动化或是半自动化的准备/机器人，但是产品的装配质量难以保障，而且组装过程有拧紧环节，因此劳动强度大，长时间组装，会降低产品的品质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是高效的完成取料和装配动作，并且在装配时通过弹簧与弹簧座的特殊结构可以有效避免因拧紧力过大而导致滑丝现象，而导致产品质量降低的一种产品装配智能机器人。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：
一种智能机器人，包括上支撑板，所述上支撑板上有间歇旋拧组件、装配/取料组件、升降/换向机构、转盘形工位切换组件及落料机构；
所述上支撑板固定在固定支柱和外固定支柱上；
所述转盘形工位切换组件包括转盘、旋转电机、旋转电机固定架及牛眼轮，所述牛眼轮固定在底板上，所述底板一端固定在内支柱上，另一端通过固定圆螺母安装在所述固定支柱上，在底板上安装有所述落料机构，所述转盘放置在所述牛眼轮上，所述转盘中心与所述旋转电机连接，所述旋转电机固定在所述旋转电机固定架上，所述转盘上布置有第一工位工件、第二工位工件、第三工位工件及第四工位工件；
所述升降/换向机构包括动力步进电机、转轴、气动手指固定架、导向轴、单向轴承、旋转板及弹簧，所述动力步进电机固定在所述上支撑板上，通过联轴器连接所述转轴，所述气动手指固定架安装在所述转轴上，所述气动手指固定架上布置有手指固定架，所述气动手指固定架上布置有两个孔，所述导向轴贯穿所述气动手指固定架上布置的两个孔，所述导向轴的另一端固定在所述旋转板上，所述旋转板安装在所述单向轴承上，所述单向轴承固定在固定法兰上，所述固定法兰与所述底板连接，所述气动手指固定架和所述旋转板之间布置有弹簧，所述手指固定架上布置有所述装配/取料组件；
所述装配/取料组件包括多个气动手指固定架、气动手指及其对应的抓手，所述气动手指安装在所述气动手指固定架上，所述气动手指端部安装有不同配置的所述抓手，所述气动手指固定架通过丝杠螺母固定到所述转轴上，所述气动手指固定架通过气动手指支架固定所述气动手指，装配位的所述抓手分别位于第一工位工件、第二工位工件、第三工位工件、第四工位工件的正上方；
所述间歇旋拧组件包含相互配合的锥形橡胶轮、橡胶轮支架、变径弹簧座及变径弹簧，所述锥形橡胶轮通过轴承固定在转轴上，并通过轴承固定在锥形橡胶轮固定架上，所述转轴端部安装有所述变径弹簧座，所述变径弹簧小径端固定在所述变径弹簧座外部，大径端安装在所述气动手指支架上，所述变径弹簧贯通所述气动手指固定架安装在所述气动手指支架上。
优选的，在所述丝杠螺母上升时，所述升降/换向机构控制所述动力步进电机相邻次转N+1或是N-1，N为偶数，在上升过程中实现装配和取料机构的切换。
优选的，所述转盘上的工位每个工位分成两层结构，其中下层开有朝外的斜槽，便于落料。
与现有技术相比，该发明的优点是在同时完成取料和装配工作时，通过变径弹簧与弹簧座配合可以有效避免滑丝，从而保证产品的装配质量和品质，能有效的替代人的劳动，从而提高生产效率。
附图说明
图1是本发明一种智能机器人及其控制方法的最高位后视图；
图2是本发明一种智能机器人及其控制方法装配取料时的等轴测最高点主视图；
图3是本发明一种智能机器人及其控制方法装配取料时的等轴测图；
图4是本发明一种智能机器人及其控制方法装配取料时的等轴测接触点左视图；
图5是本发明一种智能机器人及其控制方法装配取料时的等轴测接触点右视图；
图6是本发明一种智能机器人及其控制方法装配取料时的等轴测接触点主视图；
图7是本发明一种智能机器人及其控制方法装配取料时的等轴测装配主视图；
图8是本发明一种智能机器人及其控制方法的等轴测旋拧机构主视图；
图9是本发明一种智能机器人及其控制方法的工位切换局部结构俯视图；
图10是本发明一种智能机器人及其控制方法的工位切换局部结构等轴测图。
其中，1-动力步进电机；2-联轴器；3-转轴锥形橡胶轮；4-旋转电机；5-旋转电机固定架；6-底板；7-固定圆螺母；8-牛眼轮；9-导向轴；10-固定法兰；11-内支柱；12-旋转板；13-丝杠螺母；14-变径弹簧座；15-变径弹簧；16-锥形橡胶轮固定架；17-锥形橡胶轮；18-锥形橡胶轮轴；19-上支撑板；20-法兰轴承；21-转轴；22-转盘；23-固定支柱；24-落料杆；25-气动手指固定架；26-上料工位气动手指；27-第二工位气动手指支架；28-第二工位气动手指；29-第四工位气动手指；30-第一工位工件；31-第二工位工件；32-第三工位工件；33-第四工位工件；34-单向轴承；35-弹簧；36-外固定支柱；37-沟槽；38-第三工位气动手指固定架；39-工位孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。给予本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范畴。
以下将结合图1-10对本发明进行进一步阐述，本发明提供一种智能机器人，动力步进电机1固定在上支撑板19上，上支撑板19固定在固定支柱23和外固定支柱36上，动力步进电机输出轴贯穿过固定在上支撑板19上的法兰轴承20，动力步进电机1的输出轴通过联轴器2与转轴21相连，转轴21上布置有转轴锥形橡胶轮3，丝杠螺母13安装在转轴21上，锥形橡胶轮固定架16安装在丝杠螺母13上，锥形橡胶轮轴18通过轴承固定在锥形橡胶轮固定架16上，锥形橡胶轮17安装在锥形橡胶轮轴18上，并与转轴锥形橡胶轮3相互配合，锥形橡胶轮轴18的另一端安装有变径弹簧座14，变径弹簧15安装在变径弹簧座14的外壁上，变径弹簧14贯穿过气动手指固定架25，其中变径弹簧嵌在抓取单元固定架的沟槽37内，大径端部与第三工位气动手指固定架38相连，上料工位气动手指26、第二工位气动手指28、第三工位气动手指、第四工位气动手指29分别固定在气动手指固定架25上，四个气动手指的活动端分别安装有抓手，装配位的抓手分别位于第一工位工件30、第二工位工件31、第三工位工件32、第四工位工件33的正上方，第一工位工件30、第二工位工件31、第三工位工件32、第四工位工件33布置在转盘22上，转盘上设置有朝外开口带有阶梯的工位孔39，转盘22放置在牛眼轮8上，牛眼轮8固定在底板6上，底板6一端固定在内支柱11上，另一端通过固定圆螺母7安装在固定支柱23上，转盘22中心与旋转电机4相连，旋转电机4固定在旋转电机固定架5上，底板6上安装有落料杆24，气动手指固定架25上布置有两个孔，导向轴9贯穿过气动手指固定架25上布置的两个孔，导向轴9另一端固定在旋转板12上，旋转板12安装在单向轴承34上，单向轴承34固定在固定法兰10上，气动手指固定架25和旋转板12中间布置有弹簧35。
本发明提供的一种智能机器人的控制方法，以下针对一个产品装配过程进行阐述：
(1)如图1-2所示，此时装配/取料机构处于最高位，变径弹簧15处于拉伸状态，变径弹簧15与弹簧座14的外壁紧密贴合，变径弹簧15与弹簧座14的外壁的贴合逐渐变松，此时转轴锥形橡胶轮3与锥形橡胶轮17处于分离状态，气动手指固定架25下面的弹簧35处于伸长状态。动力步进电机1正向运动，带动丝杠螺母13向下运动，达到如图5-6所示的状态，丝杠螺母13与气动手指固定架25贴合，动力步进电机1继续正向运动，带动固定架25向下运动，弹簧35开始压缩，变径弹簧15逐渐恢复原长，轴锥形橡胶轮3与锥形橡胶轮17逐渐靠近贴合，带动锥形橡胶轮轴18转动，从而带动弹簧座14和变径弹簧15做旋转运动，在装配区，气动手指带动抓手开始拧第三工位工件32，在动力步进电机1带动丝杠螺母13运动到最低点时，如图7所示，此时弹簧35处于最大压缩状态，轴锥形橡胶轮3与锥形橡胶轮17配合最紧密，变径弹簧15上的拉力最小，并与弹簧座14的外壁紧密最松弛，此时弹簧座14和变径弹簧15之间的摩擦力最小，可以有效避免旋盖在过大扭力下，造成滑丝，影响产品精度、实用性和美观性。在该状态下，第一工位工件30、第二工位工件31、第三工位工件32、第四工位工件33分别被气动手指上的抓手松开，放置到相应的工位上，在取料区，四个抓手分别抓取从振动盘输送来的相应部件；
(2)装配完成后，动力步进电机1反转，丝杠螺母14逐渐带动锥形橡胶轮固定架16向上运动，与此同时弹簧35逐渐伸长，气动手指固定架25一边在弹簧35的弹力作用下上升，另一方面在导向轴9的带动下做旋转运动，当到达如图5-6所示的状态时，丝杠螺母13与气动手指固定架25即将分离，动力步进电机1继续反转，到达图1-2所示的状态，此时抓取了待装配工件的抓手正好到达转盘22的正上方，与此同时，旋转电机4带动转盘22运动，转盘22转动一个工位，装配好的产品在导落料杆24的引导下自动脱落。
(3)步进电机运动，带动丝杠螺母下降，从而带动支架下降，重复以上运动，可以实现周而复始的装配任务。
因旋转板12安装在单向轴承34上，单向轴承内圈与固定法兰10相连，在丝杠螺母向下运动时，与转动板连的单向轴承外圈锁死不转动，导向轴9不运动，而当丝杠螺母13上升时，导向轴9在气动手指固定架25的带动下做旋转运动，旋转板12与单向轴承外圈相连做转动，从而保障丝杠在下降过程中始终保持垂直直线，在上升过程中实现装配和取料机构的切换，丝杠螺母上升时，控制步进电机相邻次转N+1或是N-1，N为偶数，从而可以有效的实现气动手指固定架25工位切换，将抓取装配件的气动手指转动至转盘工位的正上方，空的气动手指转动至待上料区。采用锥形橡胶轮组配合，正好与装配、取料等工序配合，实现间歇性运动，可以实现能量和资源的合理利用。
最后应说明的是：以上实施例仅说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种智能机器人，其特征在于，包括上支撑板，所述上支撑板上有间歇旋拧组件、装配/取料组件、升降/换向机构、转盘形工位切换组件及落料机构；
所述上支撑板固定在固定支柱和外固定支柱上；
所述转盘形工位切换组件包括转盘、旋转电机、旋转电机固定架及牛眼轮，所述牛眼轮固定在底板上，所述底板一端固定在内支柱上，另一端通过固定圆螺母安装在所述固定支柱上，在底板上安装有所述落料机构，所述转盘放置在所述牛眼轮上，所述转盘中心与所述旋转电机连接，所述旋转电机固定在所述旋转电机固定架上，所述转盘上布置有第一工位工件、第二工位工件、第三工位工件及第四工位工件；
所述升降/换向机构包括动力步进电机、转轴、气动手指固定架、导向轴、单向轴承、旋转板及弹簧，所述动力步进电机固定在所述上支撑板上，通过联轴器连接所述转轴，所述气动手指固定架安装在所述转轴上，所述气动手指固定架上布置有手指固定架，所述气动手指固定架上布置有两个孔，所述导向轴贯穿所述气动手指固定架上布置的两个孔，所述导向轴的另一端固定在所述旋转板上，所述旋转板安装在所述单向轴承上，所述单向轴承固定在固定法兰上，所述固定法兰与所述底板连接，所述气动手指固定架和所述旋转板之间布置有弹簧，所述手指固定架上布置有所述装配/取料组件；
所述装配/取料组件包括多个气动手指固定架、气动手指及其对应的抓手，所述气动手指安装在所述气动手指固定架上，所述气动手指端部安装有不同配置的所述抓手，所述气动手指固定架通过丝杠螺母固定到所述转轴上，所述气动手指固定架通过气动手指支架固定所述气动手指，装配位的所述抓手分别位于第一工位工件、第二工位工件、第三工位工件、第四工位工件的正上方；
所述间歇旋拧组件包含相互配合的锥形橡胶轮、橡胶轮支架、变径弹簧座及变径弹簧，所述锥形橡胶轮通过轴承固定在转轴上，并通过轴承固定在锥形橡胶轮固定架上，所述转轴端部安装有所述变径弹簧座，所述变径弹簧小径端固定在所述变径弹簧座外部，大径端安装在所述气动手指支架上，所述变径弹簧贯通所述气动手指固定架安装在所述气动手指支架上。
2.如权利要求1所述的一种智能机器人，其特征在于：在所述丝杠螺母上升时，所述升降/换向机构控制所述动力步进电机相邻次转N+1或是N-1，N为偶数，在上升过程中实现装配和取料机构的切换。
3.如权利要求1所述的一种智能机器人，其特征在于：所述转盘上的工位每个工位分成两层结构，其中下层开有朝外的斜槽，便于落料。
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