CN113732643A - 装配装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种装配装置，用于将镶件与工件的安装孔配合，所述装配机构包括：装配平台，用于承载所述安装孔上涂覆有粘接胶的所述工件；第一摄像件，与所述装配平台连接，所述第一摄像件用于采集所述安装孔的轮廓图像并得出所述安装孔的第一坐标位置；装配机械手，设置在所述装配平台上并用于夹持所述镶件；及第二摄像件，与所述装配平台连接，所述第二摄像件用于采集位于所述装配机械手上的所述镶件的图像并得出所述镶件的第二坐标位置，所述装配机械手根据所述第一坐标位置和所述第二坐标位置调整装配姿态以将所述镶件与所述安装孔配合，如此可以提高工件与镶件之间的装配效率和装配精度。
Description
技术领域
本发明涉及机械工装技术领域，特别是涉及一种装配装置。
背景技术
对于智能手机或平板电脑的加工制造，通常涉及到将商标(logo)安装在壳体上，传统模式通常采用人工进行装配。但是，人工装配通常会影响装配精度，从而导致产品良率较低。同时，人工装配会费时费力，从而影响装配效率。
发明内容
本发明解决的一个技术问题是如何提高装配精度和装配效率。
一种装配装置，用于将镶件与工件的安装孔配合，所述装配装置包括装配机构，所述装配机构包括：
装配平台，用于承载所述安装孔上涂覆有粘接胶的所述工件；
第一摄像件，与所述装配平台连接，所述第一摄像件用于采集所述安装孔的轮廓图像并得出所述安装孔的第一坐标位置；
装配机械手，设置在所述装配平台上并用于夹持所述镶件；及
第二摄像件，与所述装配平台连接，所述第二摄像件用于采集位于所述装配机械手上的所述镶件的图像并得出所述镶件的第二坐标位置，所述装配机械手根据所述第一坐标位置和所述第二坐标位置调整装配姿态以将所述镶件与所述安装孔配合。
在其中一个实施例中，所述装配机构还包括控制组件，所述控制组件同时与所述第一摄像件和所述第二摄像件、所述装配机械手信号连接，所述控制组件用于将所述第一摄像件提供的所述第一坐标位置和所述第二摄像件提供的所述第二坐标位置跟标准坐标位置对比，以控制所述装配机械手调整装配姿态。
在其中一个实施例中，还包括保压机构，所述保压机构包括机箱、安装架、加热治具、驱动器和保压组件，所述安装架和所述加热治具设置在所述机箱上，所述驱动器设置在所述安装架上，所述加热治具用于加热并承载带有所述镶件的所述工件，所述保压组件滑动设置在所述安装架上，所述驱动器驱动所述保压组件抵压所述镶件。
在其中一个实施例中，所述保压组件包括保压压头、弹性件、导杆和滑动件，所述滑动件与所述安装架滑动连接，所述保压压头与所述滑动件间隔设置并用于抵接所述镶件，所述弹性件连接在所述滑动件和所述保压头之间，所述导杆固定在所述滑动件上并与所述保压头滑动配合。
在其中一个实施例中，所述保压组件还包括具有弹性的弹性压头，所述弹性压头与所述滑动件连接并用于抵压所述工件。
在其中一个实施例中，所述保压压头采用柔性材料制成。
在其中一个实施例中，所述加热治具包括用于与所述工件接触的导热件，所述导热件上开设有环绕所述安装孔设置的溢胶槽，所述溢胶槽用于接纳从所述工件上溢出的粘接胶。
在其中一个实施例中，还包括如下方案中的至少一项：
还包括支撑架和搬运机械手，所述搬运机械手与所述支撑架滑动连接，所述搬运机械手用于将所述装配平台的所述工件搬运至所述加热治具，所述支撑架与所述安装架间隔形成有通道；
所述保压机构还包括设置在所述安装架上的扫码件，所述扫码件用于扫描并识别所述工件的信息；
所述安装架的数量为多个并分别与所述机箱滑动连接。
在其中一个实施例中，还包括设置在所述装置平台旁侧的点胶机构，所述装配机构还包括转移机械手，所述转移机械手用于将所述工件输送所述点胶机构以涂覆粘接胶，并将涂覆有粘接胶的所述工件从所述点胶机构输送至所述装配平台。
在其中一个实施例中，还包括设置在装配机构旁侧的上料机构和回收机构，所述上料机构用于提供所述工件，所述回收机构用于回收装配有所述镶件的所述工件。
本发明的一个实施例的一个技术效果是：在将镶件放置在工件之前，第一摄像件采集安装孔的轮廓图像以形成第一坐标位置，第二摄像件采集镶件的轮廓图像以形成第二坐标位置，使得夹持有镶件的装配机械手根据第一坐标位置和第二坐标位置沿特定方向转动设定角度，从而使装配机械手的装配姿态进行准确调整，确保镶件在正确的装配位置与安装孔配合。如此可以提高镶件的装配精度，也可以提高镶件的装配效率。
附图说明
图1为工件与镶件的分解结构示意图；
图2为图1在另一视角下的机构示意图；
图3为工件和镶件装配后的立体剖视结构示意图；
图4为一实施例提供的装配装置的立体结构示意图；
图5为图4所示装配装置中装配机构的立体结构示意图；
图6为图4所示装配装置中保压机构的局部结构示意图；
图7为图6的局部侧视结构示意图；
图8为图6所示保压机构中加热治具的局部结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1、图2和图3，本发明一实施例提供的装配装置用于将镶件20安装在工件30上，镶件20可以为商标，工件30可以为平板电脑或智能手机的壳体，工件30上开设有安装孔32，该安装孔32为具有台阶面的台阶孔，该安装孔32在厚度方向上贯穿整个工件30，安装孔32上可以涂覆粘接胶，当镶件20与该安装孔32配合时，粘接胶可以将镶件20固定在工件30上，以实现镶件20与工件30之间的胶接连接关系。为保证装配精度，一是必须保证镶件20的外表面21和工件30的外表面31平齐，即两者在同一平面，衡量相互平齐的标准为镶件20的外表面21和工件30的外表31在工件30厚度方向上的间距控制在0mm至0.08mm之间。二是镶件20与工件30位于该安装孔32之间沿垂直于工件30厚度方向的间隙不能太大，必须保证该间隙控制在0mm至0.13mm之间。
参阅图1，装配装置10包括上料机构110、点胶机构120、搬运机构130、回收机构140、装配机构200和保压机构300。
参阅图4和图5，在一些实施例中，上料机构110用于提供待装配镶件20的工件30，多个工件30可以在重力方向上相互叠置，以便从上料机构110上逐个转移至点胶机构120。装配机构200包括装配平台210、转移机械手220、第一摄像件231、第二摄像件232、装配机械手240和控制组件，转移机械手220、第一摄像件231、第二摄像件232、装配机械手240和控制组件均设置在装配平台210上。第一摄像件231、第二摄像件232和装配机械手240三者均跟控制组件信号连接。
转移机械手220可以为六轴机械手，转移机械手220将待装配镶件20的工件30从上料机构110转移至点胶机构120，点胶机构120位于装配平台210的旁侧，当工件30转移至点胶机构120之内后，点胶结构对工件30的安装孔32处涂覆粘接胶。装配平台210包括装配治具211，涂覆有粘接胶的工件30通过该转移机械手220输送至该装配治具211上，使得工件30的外表面31与装配治具211接触，从而使得装配治具211通过支撑工件30的外表面而承载整个工件30。第一摄像件231设置在装配平台210上，例如第一摄像件231可以位于在装配治具211的下方，第一摄像件231用于采集安装孔32的轮廓图像，第一摄像件231可以为CCD(charge coupled device)立体相机，如此可以使得第一摄像件231对安装孔32进行全方位拍摄，以形成准确的安装孔32的轮廓图像，从而得出安装孔32的中心所在的第一坐标位置，然后将该第一坐标位置输送至控制组件。
第二摄像件232设置在装配平台210上，例如第二摄像件232可以靠近装配治具211设置，第二摄像件232用于采集镶件20的轮廓图像，第二摄像件232可以为CCD(chargecoupled device)立体相机，如此可以使得第二摄像件232对镶件20进行全方位拍摄，以形成准确的镶件20的轮廓图像，从而得出镶件20的中心所在的第二坐标位置，然后将该第二坐标位置输送至控制组件。
装配机械手240可以为四轴机械手，当涂覆有粘接胶的工件30放置在装配治具211上后，装配机械手240可以夹持镶件20向装配治具211运动，在向装配治具211运动的过程中，装配机械手240可以先停留一小段时间，在该小段时间内，第二摄像件232将对装配机械手240所夹持的镶件20进行拍照以采集镶件20的轮廓图像而形成第二坐标位置，并将该第二坐标位置输送至控制组件。控制组件内存储有用于参照的标准坐标位置，当控制组件将该第一坐标位置和第二坐标位置跟标准坐标位置进行对比时，可以得出装配机械手240沿何种方向应转动的具体角度，从而对装配机械手240的装配姿态进行调整，确保镶件20以正确的装配位置与安装孔32配合。
假如镶件20的装配位置出现较大偏差时，一方面将使得镶件20的外表面21和工件30的外表面31之间在工件30的厚度方向上存在较大的间距，另一方面将使得镶件20与工件30位于该安装孔32之间沿垂直于工件30厚度方向的间隙较大，当后续镶件20完全胶接而固定在工件30上时，导致镶件20无法满足设计的装配精度。
而对于上述实施例中的装配装置10，在将镶件20放置在工件30之前，第一摄像件231采集安装孔32的轮廓图像以形成第一坐标位置，第二摄像件232采集镶件20的轮廓图像以形成第二坐标位置，控制组件将该第一坐标位置和第二坐标位置跟标准坐标位置进行对比，使得装配机械手240沿特定方向转动设定角度，从而对装配机械手240的装配姿态进行准确调整，确保镶件20在正确的装配位置与安装孔32配合。如此既可以保证镶件20的外表面21和工件30的外表面31基本平齐，又可以保证件与工件30位于该安装孔32之间沿垂直于工件30厚度方向的间隙较小，最终提高镶件20的装配精度。
在一些实施例中，搬运机构130位于装配平台210的旁侧，搬运机构130包括支撑架131和搬运机械手132，搬运机械手132也可以为四轴机械手，搬运机械手132用于将附着有镶件20的工件30从装配治具211上转移至保压机构300上。搬运机械手132可以通过底座与支撑架131滑动配合，即搬运机械手132可以相对支撑架131产生滑动，如此可以进一步提高搬运机械手132运动的自由度，从而提高搬运机械手132的运动覆盖范围，确保搬运机械手132在更广的范围内取放工件30。支撑架131和保压机构300间隔设置，使得两者之间间隔形成有通道133，该通道133具有合理的宽度，可以使得工作人员在该通道133内通过，以便工作人员对整个装配装置10进行调试、检修和维护。
参阅图4、图6和图7，在一些实施例中，保压机构300包括机箱310、安装架320、加热治具330、驱动器340、保压组件350和扫码件360。机箱310的数量为一个，机箱310与搬运机构130的支撑架131之间形成上述通道133。安装架320、加热治具330、驱动器340、保压组件350和扫码件360可以看成一整个组装单元，该组装单元设置在机箱310上且其数量可以为多个，多个组装单元以一定的排列方式有序设置在机箱310上，例如多个组装单元以矩阵方式排列形成多排。
安装架320可以与机箱310滑动连接，加热治具330设置在机箱310上，加热治具330能够产生热量，当装配有镶件20的工件30转移至该加热治具330上时，粘接胶将吸收加热治具330所产生的热量而快速凝固，使得镶件20通过粘接胶可靠地固定在工件30上，确保镶件20与工件30之间有足够的粘接强度。驱动器340设置在安装架320上，驱动器340可以气缸，保压组件350与安装架320滑动连接，例如安装架320上设置有沿竖直方向延伸的导轨，保压组件350上设置有导槽，该导槽与导轨配合，从而可以实现保压组件350与安装架320之间的滑动连接。驱动器340的缸筒固定在安装架320上，驱动器340的活塞杆与保压组件350连接，当驱动器340带动器活塞杆上下伸缩时，可以驱动保压组件350相对安装架320产生上下运动。
保压组件350包括保压压头351、弹性件352、导杆353和滑动件354，保压压头351可以采用柔性材料制成，例如采用聚醚醚酮塑胶材料(也即PEEK材料)制成，保压压头351用于直接抵压镶件20和工件30。鉴于保压压头351具有一定的柔性，在保压压头351抵压镶件20和工件30的过程中，可以防止保压压头351对镶件20和工件30产生刮花，即避免工件30和镶件20产生损坏。事实上，保压压头351可以同时抵压工件30的内表面和镶件20的内表面22。滑动件354可以与安装架320上的导轨滑动连接，滑动件354与驱动器340的活塞杆连接，即驱动器340带动滑动件354上下运动。保压压头351与滑动件354在竖直方向间隔设置，弹性件352可以连接在保压压头351和滑动件354之间的间隔空间之内，弹性件352可以为压缩弹簧并套设在导杆353上，弹性件352的上端与滑动件354连接，弹性件352的下端与保压压头351连接。导杆353的上端固定在滑动件354上，导杆353可以与滑动件354螺纹连接，使得导杆353与滑动件354实现可拆卸连接；保压压头351上可以开设有滑孔351a，导杆353的下端穿设在该滑孔351a中。
在保压组件350向下运动的过程中，当保压压头351抵接该镶件20时，通过镶件20和工件30的干涉作用，保压压头351同时向下运动。此时，驱动器340可以带动滑动件354继续朝保压压头351向下滑动一定距离，即滑动件354靠近保压压头351运动，从而减少滑动件354和保压压头351之间的间隔空间的宽度，继而使得弹性件352被压缩而存储能量。因此，通过设置弹性件352，一方面在保压压头351跟镶件20和工件30的接触的瞬间，弹性件352可以吸收保压压头351跟镶件20和工件30产生的冲击力，避免镶件20和工件30在冲击力的作用下产生损坏。另一方面在保压压头351抵压镶件20和工件30的过程中，弹性件352对保压压头351持续施加弹性力，从而合理提高保压压头351对镶件20和工件30的抵压力，确保保压压头351能够以设定的压力作用在镶件20和工件30上。
鉴于安装架320与机箱310可以滑动连接，当安装架320在水平方向上远离加热治具330运动设定距离时，可以防止保压组件350位于加热治具330的正上方，保证加热治具330上方有足够的避位空间，以便搬运机械手132将工件30放置在加热治具330上，或者将工件30从加热治具330上移出。
在保压压头351对镶件20和工件30施加抵压力的过程中，一方面可以将镶件20的内表面22或工件30的内表面作为基准面，当保压压头351与该基准面紧密贴合时，可以确保镶件20的外表面21和工件30的外表面31共面而相互平齐，从而提高镶件20和工件30之间的装配精度。另一方面保压压头351对位于镶件20和工件30之间的粘接胶施加挤压力，当粘接胶凝固成型后，可以提高粘接胶的粘接强度，从而提高镶件20和工件30之间的连接强度。保压压头351的抵压时间可以持续约两分钟左右，如此即既可以保证装配装置10具有较高的工作效率，又可以提高粘接胶的粘接强度以提高镶件20和工件30之间的连接强度。
参阅图6、图7和图8，在一些实施例中，加热治具330包括导热件331，导热件331可以采用金属材料制成，例如采用铜质材料制成。导热件331上可以开设溢胶槽332，溢胶槽332环绕安装孔32的边缘设置，溢胶槽332可以由导热件331朝向工件30的表面向下凹陷深度形成。当工件30放置在该加热治具330上时，工件30的外表面和镶件20的外表面可以与该导热件331直接接触，使得导热件331产生的热量快速以热传导的方式通过镶件20和工件30传递至粘接胶，使得粘接胶在短时间内快速凝固成型。通过设置溢胶槽332，在保压压头351挤压的过程中，可以使得因挤压而从安装孔32溢出的粘接胶直接流入至该溢胶槽332，防止移出的粘接胶流入至导热件331跟镶件20和工件30相互抵压的表面之间，避免移出的粘接胶将导热件331跟镶件20和工件30连接在一起，确保装配有镶件20的工件30能够从加热治具330上顺利卸载。
在一些实施例中，保压组件350还包括弹性压头355，弹性压头355具有一定的弹性，弹性压头355的数量可以为两个，两个弹性压头355同时跟滑动件354连接，即弹性压头355可以跟随滑动件354在竖直方向上往复运动，当弹性压头355跟随滑动件354向下滑动时，弹性压头355可以与工件30的内表面相抵接，从而对工件30施加抵压力。两个弹性压头355分居保压压头351的相对两侧，例如当保压压头351的横截面为圆形或类圆形时，两个弹性压头355沿保压压头351的周向可以间隔180°。通过设置弹性压头355，当弹性压头355抵压工件30时，可以防止粘接胶在溢出的过程中带动工件30产生滑动，继而防止镶件20偏离正确的装配位置，从而提高镶件20和工件30之间的装配精度。
扫码件360设置在安装架320上，工件30上可以设置二维码，扫描件用于对工件30上的二维码进行扫描以识别二维码中的信息，从而对工件30起到很好的辨别作用，如此有利于工艺工序的溯源。
回收机构140设置在装配机构200的旁侧，回收机构140用于回收装配有镶件20的工件30，当然，必须保证镶件20和工件30之间的装配必须满足设定的装配精度要求，此时，将装配有镶件20的工件30可以看成合格的良品，故回收机构140用于回收合格的良品。在其他实施例中，还可以设置废料机构150，该废料机构150用于收容装配精度不满足要求的不合格的次品。鉴于装配装置10能极大地提高装配精度，故出现次品的概率是很低的。
参阅图4，装配装置10工作时，第一步，通过转移机械手220将上料机构110上的工件30转移至点胶机构120，然后使得点胶机构120在工件30的安装孔32内涂覆粘接胶，在使得转移机械手220将涂覆有粘接胶的工件30从点胶机构120转移至装配机构200的装配平台210上。第二步，第一摄像件231对装配平台210上的工件30进行拍照以获取第一坐标位置，然后装配机械手240抓取镶件20，并使得第二摄像件232对镶件20进行拍照以获取第二坐标位置，控制组件将第一坐标位置和第二坐标位置跟标准坐标位置对比，以控制装配机械手240调整装配姿态，以使得镶件20在正确的装配位置与安装孔32配合。第三步，搬运机械手132将初步装配有镶件20的工件30从装配平台210上转移至加热治具330，然后保压组件350抵压镶件20和工件30，并使得加热治具330对粘接胶进行加热以凝固，从而保证镶件20和工件30之间的粘接强度。第四步，通过搬运机械手132将装配合格的良品转移至回收机构140，并将装配不合格的次品转移至废料机构150。因此，通过上述装配装置10，既可以提高镶件20和工件30之间的装配效率，还可以很好地保证两者之间的装配精度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种装配装置，用于将镶件与工件的安装孔配合，其特征在于，所述装配装置包括装配机构，所述装配机构包括：
装配平台，用于承载所述安装孔上涂覆有粘接胶的所述工件；
第一摄像件，与所述装配平台连接，所述第一摄像件用于采集所述安装孔的轮廓图像并得出所述安装孔的第一坐标位置；
装配机械手，设置在所述装配平台上并用于夹持所述镶件；及
第二摄像件，与所述装配平台连接，所述第二摄像件用于采集位于所述装配机械手上的所述镶件的图像并得出所述镶件的第二坐标位置，所述装配机械手根据所述第一坐标位置和所述第二坐标位置调整装配姿态以将所述镶件与所述安装孔配合。
2.根据权利要求1所述的装配装置，其特征在于，所述装配机构还包括控制组件，所述控制组件同时与所述第一摄像件和所述第二摄像件、所述装配机械手信号连接，所述控制组件用于将所述第一摄像件提供的所述第一坐标位置和所述第二摄像件提供的所述第二坐标位置跟标准坐标位置对比，以控制所述装配机械手调整装配姿态。
3.根据权利要求1所述的装配装置，其特征在于，还包括保压机构，所述保压机构包括机箱、安装架、加热治具、驱动器和保压组件，所述安装架和所述加热治具设置在所述机箱上，所述驱动器设置在所述安装架上，所述加热治具用于加热并承载带有所述镶件的所述工件，所述保压组件滑动设置在所述安装架上，所述驱动器驱动所述保压组件抵压所述镶件。
4.根据权利要求3所述的装配装置，其特征在于，所述保压组件包括保压压头、弹性件、导杆和滑动件，所述滑动件与所述安装架滑动连接，所述保压压头与所述滑动件间隔设置并用于抵接所述镶件，所述弹性件连接在所述滑动件和所述保压头之间，所述导杆固定在所述滑动件上并与所述保压头滑动配合。
5.根据权利要求4所述的装配装置，其特征在于，所述保压组件还包括具有弹性的弹性压头，所述弹性压头与所述滑动件连接并用于抵压所述工件。
6.根据权利要求4所述的装配装置，其特征在于，所述保压压头采用柔性材料制成。
7.根据权利要求3所述的装配装置，其特征在于，所述加热治具包括用于与所述工件接触的导热件，所述导热件上开设有环绕所述安装孔设置的溢胶槽，所述溢胶槽用于接纳从所述工件上溢出的粘接胶。
8.根据权利要求3所述的装配装置，其特征在于，还包括如下方案中的至少一项：
还包括支撑架和搬运机械手，所述搬运机械手与所述支撑架滑动连接，所述搬运机械手用于将所述装配平台的所述工件搬运至所述加热治具，所述支撑架与所述安装架间隔形成有通道；
所述保压机构还包括设置在所述安装架上的扫码件，所述扫码件用于扫描并识别所述工件的信息；
所述安装架的数量为多个并分别与所述机箱滑动连接。
9.根据权利要求1所述的装配装置，其特征在于，还包括设置在所述装置平台旁侧的点胶机构，所述装配机构还包括转移机械手，所述转移机械手用于将所述工件输送所述点胶机构以涂覆粘接胶，并将涂覆有粘接胶的所述工件从所述点胶机构输送至所述装配平台。
10.根据权利要求1所述的装配装置，其特征在于，还包括设置在装配机构旁侧的上料机构和回收机构，所述上料机构用于提供所述工件，所述回收机构用于回收装配有所述镶件的所述工件。
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