CN114850825A - 一种轴类工件自动化装配装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴类工件自动化装配装置，包括工作平台、轴类安装机构、视觉定位机构、上料机构和控制机构，工作平台包括机架、X轴移动输送线、升降平台、导轨组件、Z轴升降机构和平衡锁紧组件，平衡锁紧组件设置在机架上，升降平台的底部设置在平衡锁紧组件上，平衡锁紧组件随升降平台的升降而伸缩，轴类安装机构设置在升降平台上，上料机构用于将轴类工件输送至轴类安装机构上，X轴移动输送线、Z轴升降机构、上料机构、轴类安装机构和视觉定位机构与控制机构通信连接。本发明自动化程度高、装配精度高、性能稳定，有利于装配生产线的智能化升级以及提升工艺节点柔性化水平。

Description

一种轴类工件自动化装配装置
技术领域
本发明属于自动化技术领域，具体涉及一种轴类工件自动化装配装置。
背景技术
目前，大型机械设备、汽车等行业中自动化装配设备运用较为广泛。但是在大型的机械运动部分的零件安装、轴类零部件安装中，由于其要求装配精度高以及难度大，通常采用人工装配；人工装配过程中小型轴类零部件在孔轴装配配合时准确性差，需要反复调整，导致效率低下；在大型轴类零部件装配配合时，吊装时会产生误伤风险，移动不方便，同样整体效率低下，装配效果不佳。而且在采用热装装配工艺时，人工装配牢固性不足，易造成轴类零部件受损。随着智能化工厂和自动化装配生产线的运用，主要传动部分的装配不能实现自动化安装导致效率低装配质量不稳定，不利于整条生产的装配生产流转，不利于保证核心传动的装配质量，从而会导致整体产品设备寿命减小。
因此，如何提供一种自动化程度、柔性化、装配精度高的轴类工件自动化装配装置，成了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种轴类工件自动化装配装置，满足不同装配工况下安装不同类型的轴类零部件，不仅结构简单，改造安装方便，有利于产线柔性化生产，而且大幅度降低产线成本与人工操作的危险系数，提升了生产效率。
上述目的是通过如下技术方案实现：一种轴类工件自动化装配装置，包括工作平台、轴类安装机构、视觉定位机构、上料机构和控制机构，所述工作平台包括机架、X轴移动输送线、升降平台、导轨组件、Z轴升降机构和平衡锁紧组件，所述机架设置在所述X轴移动输送线并可沿所述X轴移动输送线进行 X向运动，所述导轨组件垂直安装在所述机架的支柱上，所述升降平台与所述导轨组件相连，所述Z轴升降机构与所述升降平台传动连接并用于驱动所述升降平台沿所述导轨组件进行Z向运动，所述Z轴升降机构设置在所述机架上，所述平衡锁紧组件设置在所述机架上，所述升降平台的底部设置在所述平衡锁紧组件上，所述平衡锁紧组件随所述升降平台的升降而伸缩，所述轴类安装机构设置在所述升降平台上并用于驱动所述轴类工件进行Y向运动，所述上料机构用于将轴类工件输送至所述轴类安装机构上，所述X轴移动输送线、Z轴升降机构、上料机构、轴类安装机构和视觉定位机构与所述控制机构通信连接，所述视觉定位机构通过拍照获取轴类工件的坐标信息并反馈给控制机构，所述控制机构用于控制X轴移动输送线、Z轴升降机构、上料机构和轴类安装机构进行动作。
具体应用过程中，控制机构控制上料机构取轴类工件，将轴类工件放置在整体都于初始位置的轴类安装机构上，视觉定位机构通过拍照获取坐标信息并反馈给控制机构，控制机构控制工作平台移动，工作平台继续移动使轴类安装机构位于装配位置，启动轴类安装机构，推动轴类工件进行Y向进给运动，使其压入工装的安装孔；平衡锁紧组件、导轨组件和Z轴升降机构相配合，令Z 轴升降机构推动升降平台进行Z向运动时，保证精度和稳定性。
进一步的技术方案是，所述视觉定位机构包括安装座、直线模组组件、安装板、相机组件、可旋转光源组件和光源，所述安装座设置在所述升降平台的侧面，所述直线模组组件设置在所述安装座上，所述安装板设置在所述直线模组组件的滑块上，所述安装板的一端设有所述相机组件，另一端设有可旋转光源组件，所述光源设置在可旋转光源组件上，所述可旋转光源组件用于驱动所述光源转动。
控制机构控制视觉定位系统，获取反馈信号，根据控制机构反馈信号，得出坐标后控制XYZ轴方向移动；本发明可以实现搭载不同适配的工作装置，且自身移动范围广、精度高，柔性化水平高。控制机构控制直线模组组件运动，使其调整相机组件的拍照位置和范围，获取反馈信号，根据控制机构反馈信号，得出坐标后控制XYZ轴方向移动。
具体安装时，直线模组组件的动作方向且与轴类安装机构的动作方向同向。
进一步的技术方案是，所述平衡锁紧组件包括气缸，所述气缸的气杆活动端设有浮动接头，所述浮动接头与所述升降平台的底部相连。如此设置，升降平台升降运动时，气缸也随着伸缩，平衡锁紧组件可以进行随动支撑升降平台，浮动接头的设置气缸保证升降平台Z向运动时的平衡。
进一步的技术方案是，所述上料机构包括龙门系统、夹具和送料输送线，所述送料输送线用于轴类工件的输入，所述夹具设置在所述龙门系统的龙门架上并可至少进行横向、竖向移动，所述夹具用于在所述送料输送线夹取轴类工件后输送至轴类安装机构，所述工作平台设置在所述龙门系统的龙门架下方。
龙门系统上增加用于安装夹具的快换头，这个可以更换不同规格夹具，龙门系统可以改造吊装小型机器人在安装夹具可增加夹具的更多自由度位置的变化。
进一步的技术方案是，所述轴类工件自动化装配装置设有用于固定工装的工装夹持组件，所述工装夹持组件包括工装输送线、工装支架和工装定位夹具，所述工装输送线与所述X轴移动输送线的安装方向一致，所述工装支架活动设置在所述工装输送线上，所述工装定位夹具固定连接在所述工装支架上。
工装夹持组件的工装输送线，在对其之上的夹具进行工装的上下料，应用是，可以根据成本接入机械人对工装进行夹取实现自动向上下料；当然也可以用龙门系统吊装实现上下料。
进一步的技术方案是，所述工作平台上设有加热机构，所述加热机构包括加热组件和伸缩组件，所述伸缩组件设置在所述升降平台上，所述伸缩组件与所述加热组件传动连接并可驱动所述加热组件运动，所述加热组件运动方向与所述轴类安装机构的运行方向同向。
装配时，控制机构控制工作平台移动，在移动前根据装配工艺判断是热压装配还是冷压装配；热压装配：控制机构控制工作平台移动使加热机构位于装配位置，在通过加热机构自身进行Y向进给运动，对工装的安装孔进行加热，加热完成后回到初始位置；冷压装配：控制机构控制工作平台移动使轴类安装机构位于装配位置，启动轴类安装机构，推动轴类工件进行Y向进给运动，使其压入安装孔；完成装配后，轴类安装机构和工作平台移动回到初始位置，等待下次落料和装配。
根据实际需要，机架的升降平台上可以平衡的配置多个轴类安装机构和加热机构。
进一步的技术方案是，所述平衡锁紧组件至少设有两组，两组所述平衡锁紧组件对称设置在所述Z轴升降机构的两侧。
进一步的技术方案是，所述机架和升降平台上设有用于测量所述升降平台的在移动位移的光电开关检测机构，所述光电开关检测机构与所述控制机通信连接并将检测信号反馈至所述控制机构。如此，控制机构根据接收信号根据矫正移动后位置的实际坐标量控制对应的机构进行动作。
相比于现有技术，本发明通过夹具装夹不同直径的轴类零部件，实现不同轴类零部件的自动化上料，位移移动位置精确度高，保证安装在其上装置移动后位置的精确性，从而提高装配精度；视觉定位系统(自动位移补偿)，通过拍照可以获取精确定位的装配位置坐标；具有自动轴类热装装置，可实现根据装配工艺可以进行热压装配和冷压装配；工作平台通过升降板的安装位置调整，然后根据安装孔位的调整安装轴类安装机构的位置，从而可以安装多个轴类零部件实现同时装配；本发明可以实现轴类零部件的间隙配合、过渡配合的装配工艺，并通过轴类加热机构，实现过盈配合的装配工艺，因此较为全面的实现了轴类零部件通用性装配工艺。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种实施方式所涉及的轴类工件自动化装配装置的结构示意图；
图2为本发明一种实施方式所涉及的工作平台的结构示意图；
图3为本发明一种实施方式所涉及的视觉定位机构的结构示意图；
图4为本发明一种实施方式所涉及的上料机构的结构示意图；
图5为本发明一种实施方式所涉及的工装夹持组件的结构示意图。
图中：
1工作平台 2轴类安装机构 3加热机构 4视觉定位机构
5上料机构 6工装夹持组件 7轴类工件 8工装
101机架 102 X轴移动输送线 103升降平台 104导轨组件
105 Z轴升降机构 106平衡锁紧组件
401安装座 402直线模组组件 403安装板 404相机组件
405可旋转光源组件 406光源
501龙门系统 502夹具 503送料输送线
601工装输送线 602工装支架 603工装定位夹具。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下，如图1～4，一种轴类工件自动化装配装置，包括工作平台1、轴类安装机构2、视觉定位机构4、上料机构5和控制机构，所述工作平台1包括机架101、X轴移动输送线102、升降平台103、导轨组件104、Z 轴升降机构105和平衡锁紧组件106，所述机架101设置在所述X轴移动输送线102并可沿所述X轴移动输送线102进行X向运动，所述导轨组件104垂直安装在所述机架101的支柱上，所述升降平台103与所述导轨组件104相连，所述Z轴升降机构105与所述升降平台103传动连接并用于驱动所述升降平台 103沿所述导轨组件104进行Z向运动，所述Z轴升降机构105设置在所述机架101上，所述平衡锁紧组件106设置在所述机架101上，所述升降平台103 的底部设置在所述平衡锁紧组件106上，所述平衡锁紧组件106随所述升降平台103的升降而伸缩，所述轴类安装机构2设置在所述升降平台103上并用于驱动所述轴类工件7进行Y向运动，所述上料机构5用于将轴类工件7输送至所述轴类安装机构2上，所述X轴移动输送线102、Z轴升降机构105、上料机构5、轴类安装机构2和视觉定位机构4与所述控制机构通信连接，所述视觉定位机构4通过拍照获取轴类工件7的坐标信息并反馈给控制机构，所述控制机构用于控制X轴移动输送线102、Z轴升降机构105、上料机构5和轴类安装机构2进行动作。
具体应用过程中，如图1，控制机构控制上料机构5取轴类工件7，将轴类工件7放置在整体都于初始位置的轴类安装机构2上，视觉定位机构4通过拍照获取坐标信息并反馈给控制机构，控制机构控制工作平台1移动，工作平台 1继续移动使轴类安装机构2位于装配位置，启动轴类安装机构2，推动轴类工件7进行Y向进给运动，使其压入工装8的安装孔；平衡锁紧组件106、导轨组件104和Z轴升降机构105相配合，令Z轴升降机构105推动升降平台103 进行Z向运动时，保证精度和稳定性。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1和图3，所述视觉定位机构4包括安装座401、直线模组组件402、安装板403、相机组件304、可旋转光源406组件405和光源406，所述安装座401设置在所述升降平台103 的侧面，所述直线模组组件402设置在所述安装座401上，所述安装板403设置在所述直线模组组件402的滑块上，所述安装板403的一端设有所述相机组件304，另一端设有可旋转光源406组件405，所述光源406设置在可旋转光源 406组件405上，所述可旋转光源406组件405用于驱动所述光源406转动。
控制机构控制视觉定位系统，获取反馈信号，根据控制机构反馈信号，得出坐标后控制XYZ轴方向移动；本发明可以实现搭载不同适配的工作装置，且自身移动范围广、精度高，柔性化水平高。控制机构控制直线模组组件402运动，使其调整相机组件304的拍照位置和范围，获取反馈信号，根据控制机构反馈信号，得出坐标后控制XYZ轴方向移动。
具体安装时，直线模组组件402的动作方向且与轴类安装机构2的动作方向同向。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1，所述平衡锁紧组件106包括气缸，所述气缸的气杆活动端设有浮动接头，所述浮动接头与所述升降平台103的底部相连。如此设置，升降平台103升降运动时，气缸也随着伸缩，平衡锁紧组件106可以进行随动支撑升降平台103，浮动接头的设置气缸保证升降平台103Z向运动时的平衡。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1和图4，所述上料机构5包括龙门系统501、夹具502和送料输送线503，所述送料输送线503 用于轴类工件7的输入，所述夹具502设置在所述龙门系统501的龙门架上并可至少进行横向、竖向移动，所述夹具502用于在所述送料输送线503夹取轴类工件7后输送至轴类安装机构2，所述工作平台1设置在所述龙门系统501 的龙门架下方。
龙门系统501上增加用于安装夹具502的快换头，这个可以更换不同规格夹具502，龙门系统501可以改造吊装小型机器人在安装夹具502可增加夹具 502的更多自由度位置的变化。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1和图5，所述轴类工件自动化装配装置设有用于固定工装8的工装夹持组件6，所述工装夹持组件6包括工装输送线601、工装支架602和工装定位夹具603，所述工装输送线 601与所述X轴移动输送线102的安装方向一致，所述工装支架602活动设置在所述工装输送线601上，所述工装定位夹具603固定连接在所述工装支架602 上。
工装夹持组件6的工装输送线601，在对其之上的夹具502进行工装8的上下料，应用是，可以根据成本接入机械人对工装8进行夹取实现自动向上下料；当然也可以用龙门系统501吊装实现上下料。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1，所述工作平台1 上设有加热机构3，所述加热机构3包括加热组件和伸缩组件，所述伸缩组件设置在所述升降平台103上，所述伸缩组件与所述加热组件传动连接并可驱动所述加热组件运动，所述加热组件运动方向与所述轴类安装机构2的运行方向同向。
装配时，控制机构控制工作平台1移动，在移动前根据装配工艺判断是热压装配还是冷压装配；热压装配：控制机构控制工作平台1移动使加热机构3 位于装配位置，在通过加热机构3自身进行Y向进给运动，对工装8的安装孔进行加热，加热完成后回到初始位置；冷压装配：控制机构控制工作平台1移动使轴类安装机构2位于装配位置，启动轴类安装机构2，推动轴类工件7进行Y向进给运动，使其压入安装孔；完成装配后，轴类安装机构2和工作平台 1移动回到初始位置，等待下次落料和装配。
根据实际需要，机架101的升降平台103上可以平衡的配置多个轴类安装机构2和加热机构3。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图1，所述平衡锁紧组件106至少设有两组，两组所述平衡锁紧组件106对称设置在所述Z轴升降机构105的两侧。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，所述机架101和升降平台 103上设有用于测量所述升降平台103的在移动位移的光电开关检测机构，所述光电开关检测机构与所述控制机通信连接并将检测信号反馈至所述控制机构。如此，控制机构根据接收信号根据矫正移动后位置的实际坐标量控制对应的机构进行动作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种轴类工件自动化装配装置，其特征在于，包括工作平台、轴类安装机构、视觉定位机构、上料机构和控制机构，所述工作平台包括机架、X轴移动输送线、升降平台、导轨组件、Z轴升降机构和平衡锁紧组件，所述机架设置在所述X轴移动输送线并可沿所述X轴移动输送线进行X向运动，所述导轨组件垂直安装在所述机架的支柱上，所述升降平台与所述导轨组件相连，所述Z轴升降机构与所述升降平台传动连接并用于驱动所述升降平台沿所述导轨组件进行Z向运动，所述Z轴升降机构设置在所述机架上，所述平衡锁紧组件设置在所述机架上，所述升降平台的底部设置在所述平衡锁紧组件上，所述平衡锁紧组件随所述升降平台的升降而伸缩，所述轴类安装机构设置在所述升降平台上并用于驱动所述轴类工件进行Y向运动，所述上料机构用于将轴类工件输送至所述轴类安装机构上，所述X轴移动输送线、Z轴升降机构、上料机构、轴类安装机构和视觉定位机构与所述控制机构通信连接，所述视觉定位机构通过拍照获取轴类工件的坐标信息并反馈给控制机构，所述控制机构用于控制X轴移动输送线、Z轴升降机构、上料机构和轴类安装机构进行动作。
2.根据权利要求1所述的轴类工件自动化装配装置，其特征在于，所述视觉定位机构包括安装座、直线模组组件、安装板、相机组件、可旋转光源组件和光源，所述安装座设置在所述升降平台的侧面，所述直线模组组件设置在所述安装座上，所述安装板设置在所述直线模组组件的滑块上，所述安装板的一端设有所述相机组件，另一端设有可旋转光源组件，所述光源设置在可旋转光源组件上，所述可旋转光源组件用于驱动所述光源转动。
3.根据权利要求2所述的轴类工件自动化装配装置，其特征在于，所述平衡锁紧组件包括气缸，所述气缸的气杆活动端设有浮动接头，所述浮动接头与所述升降平台的底部相连。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的轴类工件自动化装配装置，其特征在于，所述上料机构包括龙门系统、夹具和送料输送线，所述送料输送线用于轴类工件的输入，所述夹具设置在所述龙门系统的龙门架上并可至少进行横向、竖向移动，所述夹具用于在所述送料输送线夹取轴类工件后输送至轴类安装机构，所述工作平台设置在所述龙门系统的龙门架下方。
5.根据权利要求4所述的轴类工件自动化装配装置，其特征在于，所述轴类工件自动化装配装置设有用于固定工装的工装夹持组件，所述工装夹持组件包括工装输送线、工装支架和工装定位夹具，所述工装输送线与所述X轴移动输送线的安装方向一致，所述工装支架活动设置在所述工装输送线上，所述工装定位夹具固定连接在所述工装支架上。
6.根据权利要求4所述的轴类工件自动化装配装置，其特征在于，所述工作平台上设有加热机构，所述加热机构包括加热组件和伸缩组件，所述伸缩组件设置在所述升降平台上，所述伸缩组件与所述加热组件传动连接并可驱动所述加热组件运动，所述加热组件运动方向与所述轴类安装机构的运行方向同向。
7.根据权利要求6所述的轴类工件自动化装配装置，其特征在于，所述平衡锁紧组件至少设有两组，两组所述平衡锁紧组件对称设置在所述Z轴升降机构的两侧。
8.根据权利要求6所述的轴类工件自动化装配装置，其特征在于，所述机架和升降平台上设有用于测量所述升降平台的在移动位移的光电开关检测机构，所述光电开关检测机构与所述控制机通信连接并将检测信号反馈至所述控制机构。
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