CN115446569B - 垫圈套装设备及垫圈套装方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了垫圈套装设备及垫圈套装方法，其中垫圈套装设备包括料盒，其用于承装螺栓并使螺栓以头部朝下且竖直的状态保持在料盒内；输送机，其设置于工作台上，用于进行料盒的输送；一组垫圈供料器，它们设置在工作台上且分布在输送机的两侧；套装机构，其包括吊设在所述工作台上方的移动机构及由其驱动的机械手，移动机构驱动所述机械手至垫圈供料器处获取平垫圈或弹簧垫圈并套装至料盒内对应的螺栓上。本发明的结构可以在一个料盒中批量放置有需要套装不同类型弹簧垫圈和/或平垫圈的螺栓时，根据每个螺栓的实际套装需要从对应的垫圈供料器处获取相应的弹簧垫圈和/或平垫圈并进行自动套装，套装效率高，应用灵活性好，适用范围广。

Description

垫圈套装设备及垫圈套装方法

技术领域

本发明涉及数字智能制造领域，尤其是垫圈套装设备及垫圈套装方法。

背景技术

在拧螺栓时，通常会先在螺栓上套装平垫圈和/或弹簧垫圈，然后再进行拧紧。

常规的套装方法是采用人工的方式来进行套装，而采用自动化设备来代替人工实现套装显然是工业4.0的发展需要。

如授权公告为CN217344386U的中国实用新型专利，其揭示了一种将垫片自动套装在螺栓上的设备。

但是这种结构中仅能为一种类型的螺栓套装一种平垫圈，而在设备组装时，通常会需要采用多种不同型号的螺栓来进行拧装，而每种螺栓上可能要套装不同类型的平垫圈和/或弹簧垫圈，而现有技术显然无法满足不同类型的螺栓套装平垫圈和/或弹簧垫圈的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种垫圈套装设备及垫圈套装方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

垫圈套装设备，包括工作台，还包括：

料盒，其用于承装螺栓并使螺栓以头部朝下且竖直的状态保持在料盒内；

输送机，其设置于所述工作台上，用于进行料盒的输送；

一组垫圈供料器，它们设置在所述工作台上且分布在所述输送机的两侧；

套装机构，其包括吊设在所述工作台上方的移动机构及由所述移动机构驱动的机械手，所述移动机构驱动所述机械手至所述垫圈供料器处获取平垫圈或弹簧垫圈并套装至料盒内对应的螺栓上。

优选的，所述料盒包括盒体及位于所述盒体内的限位板，所述盒体的底板上设置有位于所述限位板下方的磁体，所述限位板上设置有一组与所述磁体的位置相对应的限位孔。

优选的，所述输送机的一侧设置有靠近其输入端的读码器或电子标签读写器，所述读码器用于读取所述输送机上输送的料盒上的识别码，所述电子标签读写器用于读取所述输送机上输送的料盒上的电子标签。

优选的，所述输送机包括两个间隙设置的输送组件，两个所述输送组件之间的间距可调。

优选的，所述垫圈供料器包括一排给料机、一个柔性振动盘及一个第一图像采集装置，所述柔性振动盘包括与每个所述给料机匹配的接料槽，所述第一图像采集装置设置在所述柔性振动盘的上方且所述第一图像采集装置的图像采集范围覆盖全部所述接料槽。

优选的，所述套装机构还包括由所述移动机构驱动与所述机械手同步移动的图像采集机构，所述图像采集机构至少包括镜头朝下的第二图像采集装置。

优选的，所述机械手为多种且它们与所述移动机构通过工具快换盘可拆卸地连接。

优选的，所述工作台上设置第一顶升机构，所述第一顶升机构位于所述输送机的两个输送组件之间且用于将处于套装作业位置的料盒顶升脱离所述输送组件以进行套装作业。

优选的，所述工作台上设置第一视觉检测机构，其至少包括镜头朝上且处于所述机械手移动范围内的第三图像采集装置。

优选的，所述工作台上设置有处于所述机械手的移动范围内的重定位装置，所述重定位装置包括固定块及活动块，所述固定块上设置有一排与不同平垫圈或弹簧垫圈匹配的定位仿形槽，所述活动块上形成有与每个所述定位仿形槽匹配的V形槽且所述活动块连接驱动其沿第一方向往复移动的定位驱动组件，所述第一方向与一排所述定位仿形槽的排布方向垂直。

优选的，所述垫圈套装设备还包括第二视觉检测机构，其至少包括镜头朝下的第四图像采集装置，所述第四图像采集装置的图像采集范围覆盖完成套装作业的料盒。

垫圈套装设备，包括工作台，还包括：

输送机，其设置于所述工作台上，用于输送装有螺栓的料盒；

一组垫圈供料器，它们设置在所述工作台上且分布在所述输送机的两侧；

套装机构，其包括吊设在所述工作台上方的移动机构及由所述移动机构驱动的机械手，所述移动机构驱动所述机械手至所述垫圈供料器处获取平垫圈或弹簧垫圈并套装至料盒内对应的螺栓上。

垫圈套装设备，包括工作台，还包括：

套装作业位，用于放置装有螺栓的料盒；

一组垫圈供料器，它们设置在所述套装作业位的两侧，每个所述垫圈供料器用于供应一种平垫圈或弹簧垫圈；

套装机构，其包括吊设在所述套装作业位上方的四轴机器人及由所述四轴机器人驱动的机械手，所述四轴机器人的一级摆臂转动时所绕的轴与所述套装作业位同心，所述四轴机器人驱动机械手至所述垫圈供料器处获取平垫圈或弹簧垫圈并套装至料盒内对应的螺栓上。

垫圈套装方法，包括如下步骤：

S1，提供如上任一所述的垫圈套装设备，在一组垫圈供料器的每个给料机中加入一种弹簧垫圈或平垫圈；

S2，将装有螺栓的料盒置入到输送机上进行输送；

S3，输送机将料盒输送到套装作业位置；

S4，套装机构启动并根据确定的该料盒中的每个螺栓的位置及每个螺栓要套装的垫圈的信息执行套装作业；

S5，套装机构完成套装作业后，所述输送机启动使料盒继续向下游输送。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本发明通过一个吊设的套装机构与多个垫圈供料器配合，当一个料盒中批量放置有需要套装不同类型弹簧垫圈和/或平垫圈的螺栓时，可以根据每个螺栓的实际套装需要从对应的垫圈供料器处获取相应的弹簧垫圈和/或平垫圈并进行自动套装，套装效率高，应用灵活性好，适用范围广。本发明的套装机构采用吊设的移动机构来驱动机械手移动，能够有效地避免套装机构占据垫圈供料器的安装空间，结构更紧凑，从而可以在更小的范围内布置更多的垫圈供料器，便于满足更多种类垫圈的套装需要。

本发明在料盒的限位板上设置限位孔，能够一定程度上对螺栓的头部进行限定，结合磁体能够有效地对螺栓进行磁吸固定，从而保证螺栓保持竖直状态以便与套装机构配合进行套装。

本发明在输送机旁设置有读码器或者电子标签读写器可以在输送机输送过程中获取料盒中的每个螺栓的位置及其要套装的垫圈的信息，不需要人工操作获取套装所需的信息，自动化程度更高。

本发明使一个柔性振动盘具有多个接料槽，从而可以通过一个柔性振动盘及一个图像采集装置来实现多种平垫圈和/或弹簧垫圈的分布状态调整，能够有效减少设备成本，提高设备的集成度和紧凑度，有利于在有限的空间内供应尽可能多种类的平垫圈和/或弹簧垫圈。

本发明的套装机构设置多种机械手，可以根据不同的平垫圈或弹簧垫圈进行切换从而保证抓取的可靠实现，并且采用工具快换盘实现机械手的快换，能够有效地提高机械手更换效率。

本发明的移动机构采用四轴机器人并通过对四轴机器人的一级摆臂、垫圈供料器及套装作业位置的配合设计，使得四轴机器人能够更好地将机械手移动到四个垫圈供料器的任一接料槽处进行取料，有利于节约空间。

本发明通过将料盘从输送机上顶起进行套装作业，使得输送机可以正常进行其他料盘的输送，有利于提高工作节拍，进一步结合视觉检测机构能够有效地对机械手抓取螺栓结果及最终套装的结果进行核查，从而保证套装的有效性。

附图说明

图1是本发明的垫圈套装设备的立体图（图中隐去了设备外框）；

图2是本发明的垫圈套装设备的俯视图（图中隐去了设备外观及套装机构）；

图3是本发明的料盒的分解状态立体图；

图4是本发明的输送机的立体图（图中隐去了一侧的轮座及一侧从动轮所在的端块）；

图5是本发明的输送机的仰视立体图（图中隐去了一侧从动轮所在的端块）；

图6是本发明的输送机的端剖视图；

图7是图4中B区域的放大图；

图8是本发明的第一顶升机构的立体图；

图9是图1中A区域的放大图；

图10是本发明的套装机构的立体图；

图11是本发明的移动机构与机械手的连接的第一视角立体图；

图12是本发明的移动机构与机械手的连接的第二视角立体图；

图13是本发明的多个机械手设置在机械手安装架上的立体图；

图14是本发明的机械手所采用的真空吸头的剖视图；

图15是本发明的机械手所采用的真空吸头的仰视图；

图16是本发明的重定位装置的立体图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本发明揭示的垫圈套装设备进行阐述，如附图1、附图2、附图10所示，其包括工作台100，还包括：

料盒200，其用于承装螺栓并使螺栓以头部朝下且竖直的状态保持在料盒内；

输送机300，其设置于所述工作台100上，用于进行料盒200的输送；

一组垫圈供料器400，它们设置在所述工作台100上且分布在所述输送机300的两侧；

套装机构500，其包括吊设在所述工作台100上方的移动机构502及由所述移动机构502驱动的机械手501，所述移动机构驱动所述机械手至所述垫圈供料器处获取平垫圈或弹簧垫圈并套装至料盒内对应的螺栓上。

如附图3所示，所述料盒200包括盒体201及设置于所述盒体201内的限位板202，所述限位板202水平设置在所述盒体201的底板的上方，所述盒体201的底板的顶面开设有凹槽，所述凹槽内设置有磁体203，所述限位板202上设置有一组与所述磁体203的位置相对应的限位孔204。

如附图3所示，所述盒体201可以是矩形或圆形等规则形状，优选为矩形，所述磁体203优选为多条且沿所述盒体201的宽度方向延伸，所述限位板202上的限位孔204为多排，每排限位孔与一条所述磁体203对应，使用时，螺栓以头部朝下的状态放置在所述限位孔204中并被所述磁体203磁吸固定，从而在输送过程中及套装过程中，螺栓不会倾倒。同时，所述限位板202的至少一个顶角处设置有矩形缺口205，这样便于将限位板202从所述盒体201内取出。

所述输送机300可以采用已知的可行结构，例如可以采用滚筒输送机，当然，也可以是链板输送机等。

如附图4-附图7所示，本实施例中，所述输送机300采用皮带机，其包括两个间隙设置的输送组件301，每个所述输送组件301包括侧框302、可自转地设置在所述侧框一端的驱动轮303、可自转地设置在所述侧框另一端的端块上的从动轮304及套装在驱动轮303和从动轮304上的输送带305，并且，每个输送组件可以具有独立的动力源。

如附图4、附图5所示，本实施例中，两个所述输送组件301共用一个动力源且两个所述输送组件301之间的间距可调，即两个所述侧框302中的一个通过一组支脚306固定在所述工作台上，另一个连接驱动其平移以调整两个所述输送组件之间的间距的调距机构310，这样所述输送机能够有效地适用不同尺寸料盒200的输送。

如附图6、附图7所示，两个所述侧框302上分别通过轴承309可自转地设置有一所述驱动轮303，两个所述驱动轮303共轴设置，位置固定的输送组件301的驱动轮的外端连接输送电机308，所述输送电机308为减速电机且设置在位置固定的所述侧框302的外侧。位置固定的输送组件301的驱动轮的内端共轴连接一传动轴307，所述传动轴307为棱柱形且通过轴承可自转地连接固定座328，所述固定座328位于连接调距机构310的侧框302的外侧且固定在所述工作台上。连接调距机构的输送组件301的驱动轮303套装在所述传动轴307上且可沿所述传动轴307滑动。

如附图4所示，本实施例中，以右侧的侧框302连接调距机构310为例进行说明。

如附图5所示，所述调距机构310包括第一丝杠311、第二丝杠312、传动机构313及驱动机构314，所述第一丝杠311的第一螺杆可自转地设置在所述工作台100上的脚座上。

如附图4所示，所述第一丝杠311的第一活动螺母连接右侧的侧框302，同时所述第一螺杆的右端连接驱动机构，所述驱动机构可以采用电动驱动结构，即采用电机来驱动所述第一螺杆转动。

如附图4所示，所述驱动机构包括与所述第一螺杆连接的驱动手轮315以及锁紧机构316。所述锁紧机构316的具体结构为已知技术，其包括锁紧座317及锁紧螺栓318，所述锁紧座317上形成有供所述第一螺杆或连接轴穿过的穿孔，所述穿孔与位于其径向一侧的径向缺口连通，所述径向缺口水平延伸至所述锁紧座317的侧面，所述锁紧座317上位于所述径向缺口两侧的部分还分别设置有与径向缺口连通且共轴的组装孔，所述锁紧螺栓318穿过所述组装孔并连接螺母，从而使锁紧座317夹紧所述第一螺杆。当然，所述锁紧机构316也可以是其他可行结构，此处不作赘述。或者，所述锁紧机构316可以省去。

如附图5所示，所述第一螺杆还通过同步轮319和同步带320构成的传动机构313连接所述第二丝杠312的第二螺杆，所述第二丝杠312的第二活动螺母连接在右侧的所述侧框302上。同时，右侧的所述侧框302通过一组滑块321滑动设置在沿第一方向延伸的导轨322上，所述第一方向为水平方向且与所述输送机的输送方向垂直。

当需要进行右侧的侧框302调整时，松开锁紧机构，通过驱动手轮315转动所述第一螺杆，此时，第一丝杠311的第一活动螺母和第二丝杠312的第二活动螺母同步移动进而带动右侧的侧框302移动实现两个侧框302之间的间距调整，调整后锁紧机构再次锁紧。

如附图7所示，所述输送组件301还包括第一滚轮323、第二滚轮324及第三滚轮325，所述第一滚轮323可自转地设置在所述驱动轮303的外侧且位于所述驱动轮303的上方，所述第一滚轮323位于所述输送带305的内侧且与所述从动轮等高，此时，所述驱动轮303低于所述从动轮。所述第二滚轮324及第三滚轮325可自转地设置在所述驱动轮303的左右两侧，它们位于所述输送带305的外侧。所述第二滚轮324及第三滚轮325可自转地设在轮座326上，所述轮座326高度可调地连接在所述侧框302的端部。具体的，所述轮座326至少通过与所述输送组件的输送面垂直的螺栓与所述侧框302螺接，这样可以通过调整所述轮座326的安装高度来调整输送带305的张紧度。

如附图7所示，为了避免所述料盒200在输送过程中从所述输送机300上掉落，所述输送机300的每个侧框302的顶部还设置有位于所述输送带305外侧的挡条327。

在一些实施例中，可以直接在所述输送机300上进行垫圈的套装，但是套装作业时，输送机300将无法继续进行输送，影响到处理效率。因此，更优的，当所述输送机300将料盒200移动到套装作业位置进行套装时，可以使所述料盒200脱离所述输送机300，从而输送机300可以正常进行输送。

如附图2所示，所述工作台100上设置第一顶升机构600，所述第一顶升机构600位于所述输送机300的两个输送组件301之间且用于将所述输送组件301上位于套装作业位置的料盒200顶升脱离输送组件301。

如附图8所示，所述第一顶升机构600包括顶板601，所述顶板601的底部连接顶升气缸602，所述顶升气缸602固定在载板603上，所述载板603固定在工作台100的台板上，所述载板603上还设置有一组轴套604，所述轴套604中可滑动地插设有导向轴605，所述导向轴605的上端连接所述顶板601。

如附图2所示，为了防止被顶升的料盒200因振动出现位置偏移，所述输送机300的两个侧框的外侧还设置有与所述第一顶升机构600配合将料盒200固定的一组限位块606。当所述第一顶升机构600将所述料盒200顶起时，所述料盒200的顶部与所述限位块606抵接，从而所述第一顶升机构600及限位块606将料盒200固定。

所述垫圈供料器400可以采用已知的振动盘进行供料，或者，所述垫圈供料器400包括给料机401及柔性振动盘402，其具体结构可以采用授权公告号为CN216334684U、CN214732292U等中国专利所述揭示的结构。并且在这种结构中，可以通过所述套装机构处设置的图像采集装置来确定柔性振动盘中的弹簧垫圈或平垫圈是否需要通过振动来调整分布状态，而无需在每个柔性振动盘402的上方设置图像采集装置。

如附图1、附图9所示，每个所述垫圈供料器400包括一排给料机401、一个柔性振动盘402及一个第一图像采集装置403。一排所述给料机401为4个；同时，本发明在常规柔性振动盘402的基础上，使所述柔性振动盘402包括与每个所述给料机401匹配的接料槽404，即本发明的柔性振动盘402具有4个所述接料槽404，每个给料机401将一种平垫圈或弹簧垫圈供应到其对应的接料槽404中。所述第一图像采集装置403设置在所述柔性振动盘402的上方且镜头朝下，每个所述第一图像采集装置403是一吊设在设备外框顶部的相机，所述第一图像采集装置403的图像采集范围覆盖全部所述接料槽404，即所述第一图像采集装置403的图像采集范围可以覆盖四个所述接料槽404，从而可以通过一个图像采集装置来识别四个所述接料槽404中的弹簧垫圈或平垫圈的分布状态，且可以通过一个振动组件来驱动四个所述接料槽404以改变它们内的弹簧垫圈或平垫圈的分布状态，这样有利于降低设备成本，同时使设备更紧凑。

如附图1、附图2所示，所述垫圈供料器400优选为四个，它们对称分布在所述输送机的两侧，它们呈矩形分布且紧靠所述输送机；所述垫圈供料器400的每个给料机401可以供应一种平垫圈或弹性垫圈，所述料盒在套装作业位置时，其位于四个所述垫圈供料器400的正中位置。

如附图10所示，所述套装机构500包括移动机构502、由所述移动机构502驱动同步移动的图像采集机构503及机械手501，所述机械手501为多种且它们与所述移动机构502可拆卸地连接。

所述移动机构502吊装在所述设备外框内的支架上，所述支架固定在所述外框的顶板上，所述移动机构502可以是已知的XYZ三轴运动平台。较优的，所述移动机构502可以是四轴机器人，所述四轴机器人的一级摆臂540转动时所绕的轴与处于套装作业位置的料盒共轴。

所述四轴机器人的二级摆臂541的底部设置所述图像采集机构503，所述图像采集机构503包括镜头朝下的第二图像采集装置504及第一光源505，所述图像采集机构可以用于确认料盒中的每个所述螺栓的位置以及确定垫圈供料器400的每个接料槽中的弹簧垫圈或平垫圈的分布状态、弹簧垫圈或平垫圈的具体位置，从而准确控制机械手501的抓取动作和套装动作。当然所述图像采集机构503不是必须的，可以省去，在套装时，由于每个螺栓在料盒中的位置是确定的，所述移动机构可以根据获取的每个料盒的螺栓的位置从而控制机械手的套装动作。

如附图11、附图12所示，所述四轴机器人的升降轴（图中未示出）连接一轴连接套506，所述轴连接套506连接一U形座507，所述U形座507的中间板与所述轴连接套506的法兰盘连接，所述U形座507的两个侧支撑板的外侧分别设置有导向座508，所述导向座508上滑动设置有滑轨509，所述滑轨509的延伸方向平行于所述升降轴的延伸方向，所述滑轨509连接在一转接板510的内侧，两个转接板510连接位于所述中间板下方的浮动板511，所述浮动板511的侧部设置有转接块512，所述转接块512顶部设置挡板513，所述挡板513位于所述轴连接套506的法兰盘的上方且与所述法兰盘的顶面抵靠，所述浮动板511与所述U形座的中间板之间还设置有弹簧514。这样在更换机械手501及取弹簧垫圈或平垫圈时，能够有效地避免机械手501及工具快换盘的机器人侧连接盘由于硬碰撞造成损伤。

所述浮动板511通过工具快换盘连接每个所述机械手501，所述工具快换盘的结构为已知技术，此处不作赘述。

如附图13所示，所述机械手501至少包括第一机械手、第二机械手及第三机械手，它们活动挂设在机械手安装架515上，所述机械手安装架515包括托板516及位于托板516底部的支杆，所述托板516上形成有多个安装缺口517，所述托板516的顶面设置有位于每个所述安装缺口517两侧的卡槽518。所述机械手安装架515位于所述输送机300的两个输送组件301之间，且连接驱动其升降的调高装置519。所述调高装置519包括调高气缸536，所述调高气缸536固定在平板537上且其气缸轴连接在所述托板516的底部，所述机械手安装架515的支杆通过导杆538滑动设置在两个支板539上，两个支板539固定在所述工作台100的台板上且两个所述支板539之间设置所述平板537，所述调高气缸536可驱动所述机械手安装架515及其上的机械手501由所述输送组件301的输送面的下方移动至所述输送组件301上方的预定位置以便更换机械手。

如附图13所示，所述第一机械手可以包括与所述卡槽518形状匹配的基板520，所述基板520的顶面设置有工具快换盘的工具侧连接盘521，所述基板520的底面设置有与所述工具侧连接盘521共轴的卡盘522，所述卡盘522可以是两爪卡盘或三爪卡盘或四爪卡盘，所述卡盘522通过其夹持爪523实现垫片的夹取，工作时，所述夹持爪523从平垫圈和弹簧垫圈的外周将其抱持。

如附图12所示，所述第二机械手与所述第一机械手的整体结构相近，区别在于：所述第二机械手采用扩张爪524来代替第一机械手中的夹持爪523。工作时，几个扩张爪524伸入到弹簧垫圈或平垫圈的中心孔后并扩张与弹簧垫圈或平垫圈的孔壁抵接，从而将弹簧垫圈或平垫圈抓取。

如附图13所示，所述第三机械手与所述第一机械手的整体结构相近，区别在于：所述第三机械手采用真空吸头525来代替所述卡盘522，所述真空吸头525与所述工具侧连接盘521共轴，此时，真空吸头525通过真空吸附来吸附所述平垫圈或弹簧垫圈。

如附图14、附图15所示，所述真空吸头525包括本体526，所述本体526包括内腔527以及与所述内腔527连通的一组真空吸孔528，一组所述真空吸孔528呈圆形分布，所述本体526的轴线过一组所述真空吸孔528所围合成的圆的圆心，所述真空吸孔528的轴线与所述本体526的轴线平行且其下端延伸到所述本体526的底部。所述本体526的底部中心还设置有避让槽530，所述避让槽530可以在放置垫圈时，避免本体526底部与螺栓接触。所述本体526上还设置有用于连接外管接头的连接孔529，所述连接孔529与所述内腔527连通。

如附图13所示，所述第三机械手可以有多个，且不同第三机械手的真空吸头上的一组真空吸孔528所围合成的圆的直径不同，这样可以有效满足不同尺寸的平垫圈或弹簧垫圈的吸附需要。

如附图12所示，当所述机械手501采用真空吸头525进行弹簧垫圈或平垫圈吸附时，所述转接块512外侧还设置有升降驱动气缸531，所述升降驱动气缸531连接气动夹爪533，所述气动夹爪533滑动设置在所述升降驱动气缸531外侧的转接件532上，所述气动夹爪533的两个爪体的夹头534的相对侧面处形成有正对的V形定位槽535，当所述升降驱动气缸531的气缸轴伸出时，所述夹头534可以移动到所述真空吸头525的下方，并且优选夹头534紧邻所述真空吸头525的下端。当两个所述爪体处于张开状态时，它们对称分布于所述真空吸头的两侧，当所述爪体闭合时，它们的夹头534可以使真空吸头525要吸附的弹簧垫圈或平垫圈调整到与所述真空吸头525处于共轴的位置，从而保证真空吸头525能够稳定、有效地吸附弹簧垫圈或平垫圈以及保证吸附在真空吸头525上的弹簧垫圈或平垫圈与真空吸头525保持位置精度，从而便于后续精确地套装。当所述升降驱动气缸531的气缸轴缩回时，所述夹头位于真空吸头525的下端上方。

如附图2、附图9所示，所述工作台100上设置第一视觉检测机构700，其至少包括镜头朝上的第三图像采集装置701及位于所述第三图像采集装置上方的第二光源702。所述第一视觉检测机构700可以用于确定所述机械手501上是否抓取有弹簧垫圈或平垫圈以及可以确定抓取的弹簧垫圈或平垫圈是否处于倾斜的状态，当确定机械手未有效抓取弹簧垫圈或平垫圈，可以重新抓取垫圈；当确定机械手抓取的弹簧垫圈或平垫圈处于歪斜的状态时，可以将其抓取的弹簧垫圈或平垫圈放入原有的垫圈供料器再次取垫圈。

当然，当机械手501抓取的弹簧垫圈或平垫圈倾斜时，也可以通过所述工作台100上设置的重定位装置800来对弹簧垫圈或平垫圈进行再次定位。

如附图2、附图16所示，所述重定位装置800与所述第一视觉检测机构700分布在所述输送机300的两侧，且所述重定位装置800位于两个所述垫圈供料器400之间，所述重定位装置800包括基座801及设置在所述基座801上的固定块802及活动块803，所述固定块802上设置有一排与不同平垫圈或弹簧垫圈匹配的定位仿形槽804，所述活动块803上形成有与每个所述定位仿形槽804匹配的V形槽805且所述活动块803连接驱动其沿垂直于一排所述定位仿形槽的排布方向（第一方向）往复移动的定位驱动组件806，所述定位驱动组件806可以采用气缸、液压缸或伺服直线模组等。当需要进行弹簧垫圈或平垫圈定位时，所述套装机构将其抓取的弹簧垫圈或平垫圈放置于固定块上与该弹簧垫圈或平垫圈对应的定位仿形槽中，然后所述定位驱动组件驱动所述活动块向所述固定块方向移动并通过其上的V形槽与定位仿形槽配合将弹簧垫圈或平垫圈夹持并定位，随后，所述套装机构驱动抓取机械手将定位后的弹簧垫圈或平垫圈抓取，接着，所述定位驱动组件驱动所述活动块反向移动松开弹簧垫圈或平垫圈；所述套装机构将其抓取的弹簧垫圈或平垫圈取走。当然，在实际使用时，所述套装机构也可以在所述活动块反向移动松开弹簧垫圈或平垫圈后再进行弹簧垫圈或平垫圈的抓取。

如附图2所示，所述垫圈套装设备还包括第二视觉检测机构900，其至少用于通过视觉分析确定完成套装作业的所述料盒200中的每个螺栓上是否准确地套装有平垫圈和/或弹簧垫圈。所述第二视觉检测机构900包括镜头朝向所述输送机300的第四图像采集装置901，在所述套装机构500完成套装后，所述输送机300启动将所述料盒200移动到所述第四图像采集装置901的采集范围内并停止。此时，所述第四采集装置采集所述料盒200内的图像从而分析确定每个所述螺栓上是否准确套装有平垫圈和/或弹簧垫圈。

如附图2所示，为了避免第二视觉检测机构900检测时影响所述输送机300的输送，所述第一顶升机构600的下游还设置有第二顶升机构902，所述第二顶升机构902的结构与所述第一顶升机构600的结构相同，此处不作赘述，所述输送机300的两侧同样设置有与所述第二顶升机构902配合将脱离输送机300的料盒200固定的一组压块903。

为了能够方便地获取到料盒中的螺栓位置、每个螺栓上要套装的垫圈的信息及套装顺序等，通常会在料盒上设置识别码（条码或二维码）或电子标签（射频标签），然后通过信息获取装置a（读码器或电子标签读写器）来读取料盒200上的识别码或电子标签来获取上述信息。

所述信息获取装置a可以设置在设备外框的外部并由人工进行操作。

如附图1、附图2所示，本实施例中，所述信息获取装置a是设置在设备外框的内部，具体是设置在所述输送机的侧部且位于所述第一顶升机构的上游，当料盒由输送机输送经过所述信息获取装置a，所述信息获取装置a通过读取所述料盒外侧面的识别码或电子标签从而获得相应的信息。

在所述料盒要停止的三个位置处还分别设置有阻挡器来阻挡所述料盒，所述阻挡器的具体结构为已知技术，此处不作赘述。

所述垫圈套装设备还包括控制系统，所述控制系统可以根据预设程序并结合不同位置的传感器来控制整个设备自动工作，相应的控制技术为已知技术，此处不作赘述。

实施例2

本实施例与上述实施例1的整体结构相近，区别在于：本实施例中，可以将所述输送机直接用一个位置固定的套装作业位来替代，所述套装作业位可以是工作台顶面的固定区域，也可以是设置在工作台上的一个限位治具等。所述套装作业位与所述四轴机器人的一级摆臂540转动时所绕的轴同心，此时，可以采用人工或料盒搬运机器人来将料盒移动至所述套装作业位以及从套装作业位移走。

实施例3

本实施例与上述实施例1、2的结构相当，区别在于：本实施例中，料盒不是垫圈套装设备的必备结构，即本实施例中的垫圈套装设备可以不提供料盒，用户可以自己准备所述料盒。

实施例4

本实施例与上述实施例1-3的结构相当，区别在于：本实施例中，可以不设置所述信息获取装置a，而是将每个料盒中的螺栓要套装弹簧垫圈和/或平垫圈的信息和以及螺栓的位置都存储在一个数据库中并且对应一个地址编号。当需要为一个料盒中的螺栓进行垫圈套装时，可以通过人工操作信息输入装置向控制系统中输入该料盒对应的地址编号，从而控制系统从数据库中调取该料盒对应的信息并根据获取的信息进行相应的套装控制。

实施例5

本实施例揭示了一种垫圈套装方法，包括如下步骤：

S1，提供如上任一实施例中的垫圈套装设备，在垫圈供料器400的每个给料机中加入一种弹簧垫圈或平垫圈。

S2，将装有螺栓的料盒200置入到所述输送机300上进行输送；在将螺栓放置到料盒200中时，可以通过自动上料机器人来执行，也可以通过人工来实现。当料盒放置到所述输送机300上时，可以通过检测料盒的传感器来启动所述输送机，也可以通过启动按钮来启动所述输送机。

S3，所述输送机300将料盒200输送到套装作业位置后停止。

S4，确定料盒200到位后，所述套装机构500启动并根据确定的该料盒200中的每个螺栓的位置及每个螺栓需要套装的垫圈的信息进行套装作业。所述料盒200中的每个螺栓的位置及每个螺栓需要套装的垫圈的信息是在所述料盒200输送经过所述信息获取装置a时获取，当然也可以通过上述实施例中提到的其他方式获取。

在套装机构500套装时，垫圈供料器使接料槽中的弹性垫圈或平垫圈振动分散从而便于机械手逐一抓取。所述机械手501可以将其抓取的弹簧垫圈或平垫圈移动到螺栓的顶部并保持共轴状态，然后所述机械手501松开弹簧垫圈或平垫圈，弹簧垫圈或平垫圈自动下落并套装在螺栓上。当然，如果所述机械手501采用抱取的方式抓取弹簧垫圈或平垫圈时，所述机械手501可以驱动弹簧垫圈或平垫圈直接套设在螺栓上。为了减少更换机械手501的频次，可以先将一种机械手501能够抓取的平垫圈和/或弹簧垫圈先全部进行套装，然后再换另一种机械手501进行其他类型的平垫圈和/或弹簧垫圈的套装。

S5，所述套装机构500完成套装作业后，所述输送机300启动使料盒200继续向下游输送。

当所述垫圈套装设备还包括所述第一顶升机构600时，在所述S3中料盒200输送到所述第一顶升机构600的正上方时，所述第一顶升机构600的顶升气缸602的气缸轴伸出使所述料盒200与所述输送机300脱离并且料盒200的顶部与限位块606抵接。此时，输送机可以继续进行输送。在S5中，所述第一顶升机构600使所述料盒200落回到所述输送机上后继续向下游输送。

当所述垫圈套装设备还包括第一视觉检测机构700时，在所述S4中，所述机械手每次执行一个抓取动作后，移动到所述第一视觉检测机构700处进行检测以确定机械手501是否有效抓取弹簧垫圈或平垫圈和/或确定所述机械手501上的弹簧垫圈或平垫圈的状态等，当确定没有抓取到平垫圈或弹簧垫圈时，可以再次进行抓取动作；当确定所述机械手501上的弹簧垫圈或平垫圈是歪斜的状态时，可以移动到所述重定位机构处进行定位后并重新抓取，也可以直接将垫圈放回其所对应的接料槽并重新抓取。

当所述垫圈套装设备还包括第二视觉检测机构900时，在所述S5中，所述输送机300将所述料盒200输送到所述第二顶升机构902的上方时，所述第二顶升机构902将所述料盒200顶升脱离所述输送机300，所述的第四图像采集装置901启动对所述料盒200内的螺栓的套装状态进行检测，当确定所述料盒200内的螺栓上都准确套装有平垫圈和/或弹簧垫圈时，所述第二顶升机构902使所述料盒回落到所述输送机300上，所述输送机300启动继续进行料盒200的输送。当检测发现有螺栓上未有效套装垫圈时，记录该螺栓的位置和/或报警提醒人工处理。当然，也可以通过所述套装机构500将套装错误的螺栓从料盒200中取出并放置到异常回收盒处。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.垫圈套装设备，包括工作台，其特征在于：还包括：

料盒，其用于承装螺栓并使螺栓以头部朝下且竖直的状态保持在料盒内；所述料盒包括盒体及位于所述盒体内的限位板，所述盒体的底板上设置有磁体，所述限位板上设置有一组与所述磁体位置对应的限位孔；

输送机，其设置于所述工作台上，用于进行料盒的输送；

一组垫圈供料器，它们设置在所述工作台上且分布在所述输送机的两侧；

所述垫圈供料器包括一排给料机、一个柔性振动盘及一个第一图像采集装置，所述柔性振动盘包括与每个所述给料机匹配的接料槽，所述第一图像采集装置设置在所述柔性振动盘的上方且所述第一图像采集装置的图像采集范围覆盖全部所述接料槽；

套装机构，其包括吊设在所述工作台上方的移动机构及由所述移动机构驱动的机械手，所述移动机构驱动所述机械手至所述垫圈供料器处获取平垫圈或弹簧垫圈并套装至料盒内对应的螺栓上；

所述移动机构的升降轴连接一轴连接套，所述轴连接套连接一U形座，所述U形座的中间板与所述轴连接套的法兰盘连接，所述U形座的两个侧支撑板的外侧分别设置有导向座，所述导向座上滑动设置有滑轨，所述滑轨的延伸方向平行于所述升降轴的延伸方向，所述滑轨连接在一转接板的内侧，两个转接板连接位于所述中间板下方的浮动板，所述浮动板的侧部设置有转接块，所述转接块顶部设置挡板，所述挡板位于所述轴连接套的法兰盘的上方且与所述法兰盘的顶面抵靠，所述浮动板与所述U形座的中间板之间还设置有弹簧，所述浮动板通过工具快换盘连接所述机械手；

所述工作台上设置有处于所述机械手的移动范围内的重定位装置，所述重定位装置包括固定块及活动块，所述固定块上设置有一排与不同平垫圈或弹簧垫圈匹配的定位仿形槽，所述活动块上形成有与每个所述定位仿形槽匹配的V形槽且所述活动块连接驱动其沿第一方向往复移动的定位驱动组件，所述第一方向与一排所述定位仿形槽的排布方向垂直；

所述机械手至少包括第一机械手、第二机械手及第三机械手，它们活动挂设在机械手安装架上，所述机械手安装架包括托板及位于托板底部的支杆，所述托板上形成有多个安装缺口，所述托板的顶面设置有位于每个所述安装缺口两侧的卡槽；所述机械手安装架位于所述输送机的两个输送组件之间，且连接驱动其升降的调高装置，所述机械手安装架的支杆通过导杆滑动设置在两个支板上，两个支板固定在所述工作台的台板上，所述调高装置可驱动所述机械手安装架及其上的机械手由所述输送组件的输送面的下方移动至所述输送组件上方的预定位置。

2.根据权利要求1所述的垫圈套装设备，其特征在于：所述输送机的一侧设置有靠近其输入端的读码器或电子标签读写器，所述读码器用于读取所述输送机上输送的料盒上的识别码，所述电子标签读写器用于读取所述输送机上输送的料盒上的电子标签。

3.根据权利要求1所述的垫圈套装设备，其特征在于：所述输送机包括两个间隙设置的输送组件，两个所述输送组件之间的间距可调。

4.根据权利要求1所述的垫圈套装设备，其特征在于：所述套装机构还包括由所述移动机构驱动与所述机械手同步移动的图像采集机构，所述图像采集机构至少包括镜头朝下的第二图像采集装置。

5.根据权利要求1所述的垫圈套装设备，其特征在于：所述机械手为多种且它们与所述移动机构通过工具快换盘可拆卸地连接。

6.根据权利要求1所述的垫圈套装设备，其特征在于：所述工作台上设置第一顶升机构，所述第一顶升机构位于所述输送机的两个输送组件之间且用于将处于套装作业位置的料盒顶升脱离所述输送组件以进行套装作业。

7.根据权利要求1所述的垫圈套装设备，其特征在于：所述工作台上设置第一视觉检测机构，其至少包括镜头朝上且处于所述机械手移动范围内的第三图像采集装置。

8.根据权利要求1-7任一所述的垫圈套装设备，其特征在于：还包括第二视觉检测机构，其至少包括镜头朝下的第四图像采集装置，所述第四图像采集装置的图像采集范围覆盖完成套装作业的料盒。

9.垫圈套装设备，包括工作台，其特征在于：还包括：

输送机，其设置于所述工作台上，用于输送装有螺栓的料盒；

一组垫圈供料器，它们设置在所述工作台上且分布在所述输送机的两侧；所述垫圈供料器包括一排给料机、一个柔性振动盘及一个第一图像采集装置，所述柔性振动盘包括与每个所述给料机匹配的接料槽，所述第一图像采集装置设置在所述柔性振动盘的上方且所述第一图像采集装置的图像采集范围覆盖全部所述接料槽；

套装机构，其包括吊设在所述工作台上方的移动机构及由所述移动机构驱动的机械手，所述移动机构驱动所述机械手至所述垫圈供料器处获取平垫圈或弹簧垫圈并套装至料盒内对应的螺栓上；

所述移动机构的升降轴连接一轴连接套，所述轴连接套连接一U形座，所述U形座的中间板与所述轴连接套的法兰盘连接，所述U形座的两个侧支撑板的外侧分别设置有导向座，所述导向座上滑动设置有滑轨，所述滑轨的延伸方向平行于所述升降轴的延伸方向，所述滑轨连接在一转接板的内侧，两个转接板连接位于所述中间板下方的浮动板，所述浮动板的侧部设置有转接块，所述转接块顶部设置挡板，所述挡板位于所述轴连接套的法兰盘的上方且与所述法兰盘的顶面抵靠，所述浮动板与所述U形座的中间板之间还设置有弹簧，所述浮动板通过工具快换盘连接所述机械手；

所述工作台上设置有处于所述机械手的移动范围内的重定位装置，所述重定位装置包括固定块及活动块，所述固定块上设置有一排与不同平垫圈或弹簧垫圈匹配的定位仿形槽，所述活动块上形成有与每个所述定位仿形槽匹配的V形槽且所述活动块连接驱动其沿第一方向往复移动的定位驱动组件，所述第一方向与一排所述定位仿形槽的排布方向垂直；

所述机械手至少包括第一机械手、第二机械手及第三机械手，它们活动挂设在机械手安装架上，所述机械手安装架包括托板及位于托板底部的支杆，所述托板上形成有多个安装缺口，所述托板的顶面设置有位于每个所述安装缺口两侧的卡槽；所述机械手安装架位于所述输送机的两个输送组件之间，且连接驱动其升降的调高装置，所述机械手安装架的支杆通过导杆滑动设置在两个支板上，两个支板固定在所述工作台的台板上，所述调高装置可驱动所述机械手安装架及其上的机械手由所述输送组件的输送面的下方移动至所述输送组件上方的预定位置。

10.垫圈套装设备，包括工作台，其特征在于：还包括：

套装作业位，其设置于工作台上，用于放置装有螺栓的料盒；

一组垫圈供料器，它们设置在工作台上且位于所述套装作业位的外周；所述垫圈供料器包括一排给料机、一个柔性振动盘及一个第一图像采集装置，所述柔性振动盘包括与每个所述给料机匹配的接料槽，所述第一图像采集装置设置在所述柔性振动盘的上方且所述第一图像采集装置的图像采集范围覆盖全部所述接料槽；

套装机构，其包括吊设在所述套装作业位上方的四轴机器人及由所述四轴机器人驱动的机械手，所述四轴机器人的一级摆臂转动时所绕的轴与所述套装作业位同心，所述四轴机器人驱动机械手至所述垫圈供料器处获取平垫圈或弹簧垫圈并套装至料盒内对应的螺栓上；

所述四轴机器人的升降轴连接一轴连接套，所述轴连接套连接一U形座，所述U形座的中间板与所述轴连接套的法兰盘连接，所述U形座的两个侧支撑板的外侧分别设置有导向座，所述导向座上滑动设置有滑轨，所述滑轨的延伸方向平行于所述升降轴的延伸方向，所述滑轨连接在一转接板的内侧，两个转接板连接位于所述中间板下方的浮动板，所述浮动板的侧部设置有转接块，所述转接块顶部设置挡板，所述挡板位于所述轴连接套的法兰盘的上方且与所述法兰盘的顶面抵靠，所述浮动板与所述U形座的中间板之间还设置有弹簧，所述浮动板通过工具快换盘连接所述机械手；

所述工作台上设置有处于所述机械手的移动范围内的重定位装置，所述重定位装置包括固定块及活动块，所述固定块上设置有一排与不同平垫圈或弹簧垫圈匹配的定位仿形槽，所述活动块上形成有与每个所述定位仿形槽匹配的V形槽且所述活动块连接驱动其沿第一方向往复移动的定位驱动组件，所述第一方向与一排所述定位仿形槽的排布方向垂直；

所述机械手至少包括第一机械手、第二机械手及第三机械手，它们活动挂设在机械手安装架上，所述机械手安装架包括托板及位于托板底部的支杆，所述托板上形成有多个安装缺口，所述托板的顶面设置有位于每个所述安装缺口两侧的卡槽；所述机械手安装架位于输送机的两个输送组件之间，且连接驱动其升降的调高装置，所述机械手安装架的支杆通过导杆滑动设置在两个支板上，两个支板固定在所述工作台的台板上，所述调高装置可驱动所述机械手安装架及其上的机械手由所述输送组件的输送面的下方移动至所述输送组件上方的预定位置。

11.垫圈套装方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，提供如权利要求1-10任一所述的垫圈套装设备，在一组垫圈供料器的每个给料机中加入一种弹簧垫圈或平垫圈；

S2，将装有螺栓的料盒置入到输送机上进行输送；

S3，输送机将料盒输送到套装作业位置；

S4，套装机构启动并根据确定的该料盒中的每个螺栓的位置及每个螺栓要套装的垫圈的信息执行套装作业；

S5，套装机构完成套装作业后，所述输送机启动使料盒继续向下游输送。

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