CN116214121B - 一种柱钉辊套粘钉机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱钉辊套粘钉机器人，包括床身，安装在床身上的协同机器人底座，协同机器人上安装柱钉抓取机构和柱钉垫抓取机构；床身上安装有点胶装置和旋压装置和检测装置；检测装置，用于检测柱钉和柱钉垫位置；床身上安装有2D相机和3D相机，用于拍摄柱钉辊套上的某一个柱钉孔实际位置；打磨清洗喷吹装置，用于对柱钉辊套柱钉孔在点胶前进行打磨和清扫；在协同机器人侧还设有上料平台，所述上料平台安装有相互独立的柱钉上料单元和柱钉垫上料单元；在床身的侧面安装有托辊总成，用于支撑柱钉辊套。本发明在相互配合下，实现了柱钉辊套柱钉粘钉作业，本发明具有自动化程度高、提高柱钉辊套的加工效率，保证粘钉质量。

Description

一种柱钉辊套粘钉机器人

技术领域

本发明属于柱钉辊套技术领域，尤其涉及一种柱钉辊套粘钉机器人。

背景技术

众所周知，柱钉辊作为辊压机的核心配件之一，为辊压机提供高耐磨、高抗压强度的特性，可以满足不同工况的使用要求。柱钉辊套采用耐磨合金复合辊套并进行钻、铰孔工序后，工作辊面采用镶嵌硬质合金柱钉的方式制造，柱钉辊套表面需要镶嵌装配的柱钉数量非常多，在柱钉的粘钉过程中，工艺流程主要为：柱钉孔的清洗、点胶、放垫、点胶、放柱钉、旋压、检测等工序；由于传统的方式是采用手工清洗、点胶、插入，随后利用锤击装配；这种传统工艺过程存在如下的缺陷：

一、粘钉工艺复杂，人工操作失误率高；比如，忘记点胶，造成安装不牢固，柱钉脱落的问题，点胶过量，造成流胶；

一、劳动强度大，由于柱钉辊套套上需要嵌入成千上万的柱钉，因此人工嵌入的方式需要耗费大量的时间和人力；

二、人工操作容易发生遗漏的事故；由于柱钉孔的数量巨大，因此难免发生遗漏的事故；

人工操作时，锤击的力度难以把握，因此导致柱钉的牢固程度不同，高度不同，影响最终的质量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种能够实现柱钉及柱钉垫的自动上料、清扫、点胶、旋压的柱钉辊套粘钉机器人。

本发明是这样实现的，一种柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：包括床身，所述床身包括床身机架，所述床身机架上安装有自动粘钉机架组件，所述自动粘钉机架组件包括上层移动导轨和下层移动导轨，在床身机架内所述上层移动导轨的侧面安装有上层传动齿条；在床身机架内所述下层移动导轨的侧面安装有下层传动齿条；上层移动导轨上安装有协同机器人底座，协同机器人底座上安装有机器人行走电机，机器人行走电机的输出端安装有与上层齿条啮合的机器人行走齿轮；协同机器人底座上安装有协同机器人，协同机器人的机械臂的端部安装有机械手法兰基板，所述机械手法兰基板上安装柱钉抓取机构和柱钉垫抓取机构；上层移动导轨上安装有安装有点胶装置和旋压装置，其中，点胶装置用于在柱钉和柱钉垫放置前箱柱钉孔内注入胶液；旋压装置将协同机器人抓取的柱钉和柱钉垫压紧在柱钉辊套柱钉孔内；下层移动导轨上安装有3D相机采集装置和打磨清洗喷吹装置，其中，3D相机采集装置用于拍摄柱钉辊套上的某一个柱钉孔实际位置；打磨清洗喷吹装置，用于对柱钉辊套柱钉孔在点胶前进行打磨和清扫；在协同机器人侧还设有上料平台，所述上料平台安装有相互独立的柱钉上料单元和柱钉垫上料单元；在床身的侧面安装有托辊总成，用于支撑柱钉辊套。

优选的，所述柱钉垫抓取机构包括上部夹持块，所述上部夹持块安装有电磁铁安装块，电磁铁安装块内嵌装有电磁铁，靠近上料侧所述电磁铁安装块上设有柱钉垫定位槽；所述机械手法兰基板上安装有推压机构；推压机构包括双杆气缸，双杆气缸的活塞杆连接推板，所述推板上安装有六个推杆。

优选的，所述柱钉抓取机构包括取料板，取料板通过连杆连接机械手法兰基板，取料板上安装有六个柔性爪，每个柔性爪均包括两个相对设置的夹持块，夹持块连接双向气缸来实现夹持动作；在取料板的一端安装有2D相机安装板，2D相机安装板上安装有2D相机，2D相机用于采集柱钉辊套上柱钉孔的位置。

优选的，机械手法兰基板上还安装有粘钉保护支架，所述粘钉保护支架上安装有用于检测推杆位置极限位置的检测传感器，起到了柔性防护作用，防止超行程推送柱钉垫和柱钉。优选的，在上层移动导轨上的直线轨道滑行座；直线轨道滑行座侧面安装有行走电机，所述行走电机的输出端安装有与上层齿条啮合的行走齿轮；直线轨道滑行座的上方安装有点胶旋压进给基板，点胶旋压进给基板上安装点胶装置和旋压装置；点胶旋压进给基板与直线轨道滑行座之间设有直线轨道，点胶旋压进给基板上安装点胶旋压进给行走电机，点胶旋压进给行走电机的输出端安装有点胶旋压进给行走齿轮，在点胶旋压进给基板与直线轨道滑行座之间设有与点胶旋压进给行走齿轮啮合的齿条；点胶旋压进给基板的一侧安装有旋转升降机构；所述旋转升降机构包括与点胶旋压进给基板垂直设置的四个升降柱，在点胶旋压进给基板的下方安装升降电机，升降电机通过丝杠螺母副连接旋转升降基板，旋转升降基板的一侧设置有旋转装置。

所述旋转装置包括贯通轴丝杠式步进电机，步进电机的输出端连接齿条，所述齿条安装在直线滑轨的滑块上，齿条的上部啮合有从动齿轮，从动齿轮安装在从动轴上，所述从动轴安装旋转轴承座上，旋转轴承安装在旋转升降基板上，旋转升降基板上安装点胶旋压进给基板。优选的，所述点胶装置包括点胶基板，所述点胶基板上安装点胶气缸，点胶气缸的输出端连接点胶推板，点胶推板连接点胶阀固定板，点胶阀固定板上安装有气动可以调节流量的气动点胶阀，气动点胶阀连接点胶桶和高压气源，点胶桶安装在点胶旋压进给基板上，点胶桶连接高压气源，通过高压气源向气动点胶阀输送胶水。

优选的，所述旋压装置包括旋压基板，旋压基板与点胶旋压进给基板之间设有直线导轨，旋压基板的后端所述点胶旋压进给基板上安装有缓冲座，缓冲座上垂直旋压基板设有缓冲杆，缓冲杆上设有缓冲弹簧；旋压基板上安装有旋压电机座，旋压电机座上安装有旋压电机，旋压电机的输出轴上安装有主动齿轮，主动齿轮啮合从动齿轮组，从动齿轮组的每个从动齿轮均安装在独立的旋压轴上，旋压轴安装在旋压轴承座上，旋压轴承座安装旋压基板上，在旋压轴的端部安装有旋压头。

优选的，在直线轨道滑行座的支座上固定安装有检测装置，用于检测柱钉旋压高度，所述检测装置包括支架，所述支架的上端向柱钉辊套方向延伸，在支架的端部安装有测距感应器。

优选的，所述3D相机采集装置包括与下层移动导轨配合的3D相机行走板，3D相机行走板的侧面安装有3D相机采集装置行走电机，3D相机采集装置行走电机的输出端安装有行走齿轮，行走齿轮啮合安装在下层移动导轨内侧的下层传动齿条；所述3D相机行走板上安装有3D相机，3D相机连接显示器。

优选的，所述3D相机行走板的上表面安装有3D相机升降进给板，3D相机升降进给板与3D相机行走板安装有直线导轨；3D相机升降进给板安装有3D相机进给行走电机，行走电机的输出端安装有3D相机进给行走齿轮，3D相机进给行走齿轮与啮合设置在3D相机行走板的上表面的3D相机进给齿条；使3D相机采集装置沿垂直柱钉辊套轴线方向运动；所述3D升降基座上安装有3D相机升降机构。

优选的，3D相机升降机构包括3D相机升降导向板，安装在3D相机升降导向板下方的贯通轴式丝杠步进电机，电机的输出端连接丝杠，丝杠上端连接3D相机升降板，3D相机升降板上安装3D相机；3D相机升降板与3D相机升降导向板之间设有导向柱。

优选的，所述打磨清洗喷吹装置包括安装在下层移动导轨上的打磨清洗喷吹行走板，打磨清洗喷吹行走板的侧面安装行走电机，行走电机的输出端安装行走齿轮，所述行走齿轮啮合安装在下层移动导轨外侧的下层传动齿条；打磨清洗喷吹行走板安装在打磨清洗喷吹基座上，打磨清洗喷吹基座与打磨清洗喷吹行走板之间安装有直线导轨，打磨清洗喷吹基座上安装有打磨清洗喷吹进给电机，打磨清洗喷吹进给电机的输出端安装进给齿轮，进给齿轮啮合进给齿条；所述进给齿条安装在打磨清洗喷吹行走板的上表面；在靠近柱钉辊套侧所述打磨清洗喷吹升降基板上安装有升降导向板，升降导向板的下方安装有贯通轴式丝杠步进电机，步进电机的输出端连接丝杠，丝杠上端连接打磨清洗喷吹升降板，打磨清洗喷吹升降板上安装打磨组件和清洗喷吹组件；打磨清洗喷吹升降板与升降导向板之间设有导向柱。

优选的，所述打磨组件包括安装在打磨清洗喷吹升降板上的三个打磨电机，每个打磨电机输出端连接打磨轮。

优选的，所述清洗喷吹组件包括安装在打磨清洗喷吹升降板上的气缸，气缸的活塞杆连接打磨清洗喷吹座，所述打磨清洗喷吹座上安装有喷雾基板，所述喷雾基板上安装有六个与清洗剂和高压气源连接的喷雾阀。

优选的，所述柱钉上料单元包括设置在柱钉振动筛分机的传送轨道的末端的柱钉挡板，沿着垂直方向安装有柱钉上料移动组件，柱钉上料移送组件包括数个柱钉上料块，数个柱钉上料块呈一字型布局安装在柱钉移动托板上，所述柱钉移动托板安装在直线滑轨的滑块上，柱钉挡板连接气缸活塞杆端部的推板，柱钉挡板下端立柱上安装有柱钉导向块，所述柱钉导向块上设有柱钉导向孔；还设置两个柱钉到位检测传感器，检测柱钉是否倾斜，在柱钉导向块的下表面还设有下料检测传感器，下料检测传感器用于检测是否落料。

优选的，柱钉垫上料单元包括设置在柱钉垫振动筛分机柱钉垫的传送轨道的末端的柱钉垫物料拾取装置，沿着垂直方向安装有柱钉垫上料组件，柱钉垫上料组件包括数个柱钉垫上料块，数个柱钉垫上料块呈一字型布局安装在柱钉垫移动板，所述柱钉垫移动板安装在直线滑轨的滑块上，柱钉垫拾取装置包括竖直设置机架，机架上安装有升降机构，升降机构包括有贯通式升降电机，贯通式升降电机的输出轴上安装有磁铁安装套，磁铁安装套内安装有电磁块；所述机架上还安装有柱钉垫承托板，所述柱钉垫成托板与柱钉垫栓送轨道对接，所述柱钉垫成托板连接柱钉垫承托气缸；所述机架上安装有第一红外传感器，用于检测电磁块是否回到原点初始位置；还有两个柱钉垫位置检测传感器，其中位于上部的位置检测传感器用于检测柱钉垫是否到位；位于下部的位置检测传感器用于检测柱钉垫下落。

优选的，所述托辊总成用于支撑柱钉辊套，包括与地基连接的底座，所述底座上对称设有托辊装置，托辊装置包括托辊架，所述托辊架上安装有两个托辊，其中一侧的托辊装置的两个托辊分别安装有驱动托辊旋转的私服驱动电机和减速机。

优选的，底座上沿垂直柱钉辊套轴线方向设有直线导轨，所述托辊架移动安装在直线导轨上，每个托辊架均通过丝杠连接，每个丝杠独立连接私服电机。

本发明具有的优点和技术效果：

本发明通过协同机器人，完成柱钉垫和柱钉的自动上料，打磨清洗喷吹装置，用于对柱钉辊套柱钉孔在点胶前进行打磨和清扫；通过点胶装置在柱钉和柱钉垫放置前箱柱钉孔内注入胶液；通过旋压装置将协同机器人抓取的柱钉和柱钉垫压紧在柱钉辊套柱钉孔内；检测装置，用于检测柱钉和柱钉垫位置；采用3D相机和2D视觉定位拾取和投放功能定位精准，本发明在相互配合下，实现了柱钉辊套柱钉粘钉作业，本发明具有自动化程度高、提高柱钉辊套的加工效率，保证粘钉质量。

附图说明

图1是本发明主视图；

图2是俯视图；

图3是左视图；

图4是本发明立体结构示意图；

图5是机身主视图；

图6是机身立体结构示意图；

图7是床身机架结构示意图；

图8是柱钉上料单元立体结构示意图；

图9是柱钉垫上料单元立体结构示意图；

图10和图11协同机器人安装立体结构示意图；

图12和图13是点胶装置和旋压装置安装立体结构示意图；

图14和图15是3D相机采集装置立体结构示意图；

图16至图18是打磨清洗喷吹装置立体结构示意图；

图19和图20是托辊总成立体结构示意图。

1、柱钉棍套，1-1、柱钉；1-2、柱钉垫；

100、床身；110、床身机架；120、自动粘钉机架组件；

121、上层移动导轨；1210、直线轨道滑行座；1211、行走电机；1212、行走齿轮；1213、点胶旋压进给基板；1214、直线轨道；1215、点胶旋压进给行走电机；1216、点胶旋压进给行走齿轮；1217、齿条；1218、旋转升降机构；1219、升降柱；1220、升降电机；1221、旋转升降基板；1230、旋转装置；1231、步进电机；1232、齿条；1233、直线滑轨；1234、滑块；1235、从动齿轮；1236、从动轴；1237、旋转轴承座；

122、下层移动导轨；123、上层传动齿条；

200、协同机器人底座；210、有机器人行走电机；220、机器人行走齿轮；230、协同机器人；240、机械手法兰基板；

250、柱钉抓取机构；251、取料板；252、连杆；253、柔性爪；2531、夹持块；2532、双向气缸；254、2D相机安装板；255、2D相机；

260、柱钉垫抓取机构；262、电磁铁安装块；263、电磁铁；264、柱钉垫定位槽；265、推压机构；2651、双杆气缸；2652、推板；2653、推杆；

270、粘钉保护支架；271、检测传感器；

300、点胶装置；301、点胶基板；302、点胶气缸；303、点胶推板；304、点胶阀固定板；305、气动点胶阀；306、点胶桶；

400、旋压装置；401、旋压基板；402、直线导轨；403、缓冲座；404、缓冲杆；405、缓冲弹簧；406、旋压电机；407、旋压电机；408、主动齿轮；409、从动齿轮；410、旋压轴；411、旋压轴承座；412、旋压头；

500、检测装置；501、支架；502、测距感应器；

600、3D相机采集装置；601、3D相机行走板；602、3D相机采集装置行走电机；603、行走齿轮；605、3D相机；606、3D相机升降进给板；607、直线导轨；608、3D相机进给行走电机；609、3D相机进给行走齿轮；610、3D相机进给齿条；611、3D相机升降机构；6110、3D相机升降导向板；6111、步进电机；6112、丝杠；6113、3D相机升降板；6114、导向柱；

700、打磨清洗喷吹装置；701、打磨清洗喷吹行走板；702、侧面安装行走电机；703、行走齿轮；705、打磨清洗喷吹基座；706、直线导轨；707、打磨清洗喷吹进给电机；708、进给齿轮；709、进给齿条；710、升降导向板；711、步进电机；712、丝杠；713、打磨清洗喷吹升降板；714、打磨组件；7140、打磨电机；7141、打磨轮；715、清洗喷吹组件；7150、气缸；7151、打磨清洗喷吹座；7152、喷雾基板；7153、喷雾阀；716、导向柱；

800、上料平台；

810、柱钉上料单元；811、柱钉振动筛分机；812、柱钉挡板；813、柱钉上料移动组件；814、柱钉上料块；815、柱钉移动托板；816、直线滑轨；817、滑块；818、气缸活塞杆；819、推板；8110、柱钉导向块；8111、柱钉导向孔；8112、到位检测传感器；8113、下料检测传感器；8114、立柱；

820、柱钉垫上料单元；821、柱钉垫振动筛分机；822、柱钉垫物料拾取装置；823、柱钉垫上料组件；824、柱钉垫上料块；825、柱钉垫移动板；826、直线滑轨；827、滑块；828、机架；829、升降机构；8210、贯通式升降电机；8211、磁铁安装套；8212、第一红外传感器；8213、位置检测传感器；

900、托辊总成；910、底座；920、托辊装置；921、托辊架；922、托辊；923、私服驱动电机；924、减速机；930、直线导轨；940、丝杠；941、私服电机；

1000、支架；1001、擦胶辊。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1至图7，一种柱钉辊套粘钉机器人，包括床身100，所述床身包括床身机架110，所述床身机架上安装有自动粘钉机架组件120，所述自动粘钉机架组件包括上层移动导轨121和下层移动导轨122，在床身机架内所述上层移动导轨的侧面安装有上层传动齿条123；在床身机架内所述下层移动导轨的侧面安装有下层传动齿条124；上层传动齿条123和下层传动齿条124为实现旋压、点胶、图形采集等提供行走的跑道，保证设备按照预定的轨道行走。

上层移动导轨121上安装有协同机器人底座200，协同机器人底座上安装有机器人行走电机210，机器人行走电机的输出端安装有与上层齿条啮合的机器人行走齿轮220；协同机器人底座上安装有协同机器人230，协同机器人的机械臂的端部机械手法兰基板240上安装柱钉抓取机构250和柱钉垫抓取机构260；协同机器人可以实现柱钉垫1-2和柱钉1-1的抓取、释放操作，替代传统的人工，提高粘钉效率；协同机器人采用六轴多方位机器人，其工作原理属于已知技术，再次不进行赘述。

上层移动导轨上安装有安装有点胶装置300和旋压装置400，其中点胶装置300用于在柱钉和柱钉垫放置前箱柱钉孔内注入胶液，替代人工刷胶；旋压装置400，旋压装置将协同机器人抓取的柱钉和柱钉垫压紧在柱钉辊套柱钉孔内，替代人工敲打锤击安装柱钉，提高了粘钉效率，同时保证粘钉高度的一致性；

下层移动导轨122上安装有3D相机采集装置600和打磨清洗喷吹装置700，3D相机采集装置600，用于拍摄柱钉辊套上的某一个柱钉孔实际位置；为安装柱钉垫和柱钉提供位置坐标，实现自动粘钉的效果；

打磨清洗喷吹装置700，用于对柱钉辊套柱钉孔在点胶前进行打磨和清扫；保证柱钉孔内的清洁，避免存在异物导致安装精度存在差异；

在协同机器人侧还设有上料平台800，所述上料平台安装有相互独立的柱钉上料单元810和柱钉垫上料单元820；实现柱钉垫和柱钉的自动上料；

在床身的侧面安装有托辊总成900，用于支撑柱钉辊套，一方面在安装同一排时保持相对静止，另一方面，安装下一排时可以旋转，替代人工转动庞大的柱钉辊，降低了劳动强度。

请参阅图8，柱钉上料单元810包括在柱钉振动筛分机811的传送轨道的末端安装的柱钉挡板812，沿着垂直方向安装有柱钉上料移动组件813，柱钉上料移送组件包括数个柱钉上料块814，数个柱钉上料块呈一字型布局安装在柱钉移动托板815上，所述柱钉移动托板安装在直线滑轨816的滑块817上，柱钉挡板812连接气缸活塞杆818端部的推板819，柱钉挡板下端立柱8114上安装有柱钉导向块8110，所述柱钉导向块上设有柱钉导向孔8111；还设置两个柱钉到位检测传感器8112，两侧呈一个面，防止柱钉倾斜，在柱钉导向块的下表面还设有下料检测传感器8113，下料检测传感器用于检测落料，检测有个落料后，柱钉上料块沿着轨道前进一个工位；柱钉有柱钉振动筛分机下来后通过传送轨道输送，当遇到柱钉挡板时停止运动，然后在推板的作用下将柱钉释放，在柱钉导向块的导向作用下进入柱钉上料块，如此操作将柱钉移动托板上的每个柱钉上料块内均放置有一个柱钉，本发明设置有6个柱钉上料块，放置完成后在电动式直线轨道的带动下移送至柱钉上料工位，等待协同机器人抓取柱钉。

请参阅图9，柱钉垫上料单元820：包括在柱钉垫振动筛分机821柱钉垫的传送轨道的末端安装有柱钉垫物料拾取装置822，沿着垂直方向安装有柱钉垫上料组件823，柱钉垫上料组件包括数个柱钉垫上料块824，数个柱钉垫上料块呈一字型布局安装在柱钉垫移动板825，所述柱钉垫移动板安装在直线滑轨826的滑块827上，柱钉垫拾取装置822包括竖直设置机架828，机架上安装有升降机构829，升降机构包括有贯通式升降电机8210，贯通式升降电机的输出轴上安装有磁铁安装套8211，磁铁安装套内安装有电磁块；所述机架上还安装有柱钉垫承托板8214，柱钉垫承托板为槽型，截面与柱钉垫的传送轨道一致；所述柱钉垫成托板与柱钉垫栓送轨道对接，所述柱钉垫成托板连接柱钉垫承托气缸8215所述机架上安装有第一红外传感器8212，用于检测电磁块是否回到原点初始位置；还有两个柱钉垫位置检测传感器8213，其中位于上部的位置检测传感器用于检测柱钉垫是否到位；位于下部的位置检测传感器用于检测柱钉垫下落。

柱钉由柱钉垫振动筛分机下来后通过传送轨道输送，当遇到柱钉垫移动至末端的柱钉垫承托板时，贯通式升降电机的输出轴上安装有磁铁安装套和磁铁下降吸附柱钉垫，然后将柱钉垫放置在柱钉垫上料块内实现柱钉垫的拾取，如此操作将柱钉垫移动托板上的每个柱钉垫上料块内均放置有一个柱钉，本发明设置有6个柱钉垫上料块，放置完成后在电动式直线轨道的带动下移送至柱钉垫上料工位，等待协同机器人抓取柱钉垫。

请参阅图10和图11，上述技术方案中优选的，所述柱钉垫抓取机构260包括电磁铁安装块262，电磁铁安装块内嵌装有电磁铁263，靠近上料侧所述电磁铁安装块上设有柱钉垫定位槽264；机械手法兰基板240上安装有推压机构265；推压机构包括双杆气缸2651，双杆气缸的活塞杆连接推板2652，所述推板上安装有六个推杆2653，上述的电磁铁安装块262固定安装在柱钉抓取机构250的夹持块2531的两侧，通电后吸取柱钉垫，移动至柱钉孔位置电磁铁断电柱钉垫释放；当需要柱钉垫放入柱钉辊时，启动协同机器人，协同机器人从柱钉垫上料单元抓取柱钉垫，抓取方式为磁吸式，抓取后将柱钉垫放置在柱钉辊的柱钉孔内。然后在移动一个工位使推杆柱钉垫对准柱钉辊套上的柱钉孔，并推送至柱钉孔内，实现柱钉垫的安装。

请参阅图10和图11，上述技术方案中优选的，所述柱钉抓取机构250包括取料板251，取料板通过连杆252连接机械手法兰基板240，取料板上安装有六个柔性爪253，柔性爪包括两个相对设置的夹持块2531，夹持块连接双向气缸2532来实现夹持动作；在取料板251的一端安装有2D相机安装板254，2D相机安装板上安装有2D相机255，2D相机用于采集柱钉辊套上柱钉孔的位置。

上述技术方案优选的，机械手法兰基板240上还安装有粘钉保护支架270，所述粘钉保护支架上安装有用于检测推杆位置极限位置的检测传感器271，起到了柔性防护作用，防止超行程推送柱钉垫和柱钉，在放置柱钉垫后的柱钉孔内通过柱钉抓取机构抓取柱钉，并放置，柱钉的抓取采用双向夹持的方式，保证柱钉夹持的稳定性。

请参阅图12和图13，优选的，安装在上层移动导轨121上的直线轨道滑行座1210；直线轨道滑行座侧面安装有行走电机1211，所述行走电机的输出端安装有与上层齿条啮合的行走齿轮1212；直线轨道滑行座的上方安装有点胶旋压进给基板1213，点胶旋压进给基板上安装点胶装置300和旋压装置400；点胶旋压进给基板与直线轨道滑行座之间设有直线轨道1214，点胶旋压进给基板上安装点胶旋压进给行走电机1215，点胶旋压进给行走电机的输出端安装有点胶旋压进给行走齿轮1216，在点胶旋压进给基板与直线轨道滑行座之间与点胶旋压进给行走齿轮1216啮合的齿条1217；点胶旋压进给基板1213的一侧安装有旋转升降机构1218；所述旋转升降机构包括与点胶旋压进给基板垂直设置的四个升降柱1219，在点胶旋压进给基板的下方安装升降电机1220，升降电机通过丝杠螺母副连接旋转升降基板1221，旋转升降基板的一侧设置有旋转装置1230；旋转装置1230包括步进电机1231，步进电机的输出端连接旋转轴1232，旋转轴安装旋转轴承座1233上，旋转轴承安装在旋转升降基板1221上，旋转升降基板上安装点胶旋压基板1234。上述可以实现点胶装置和旋压装置沿柱钉辊轴向移动，移动行程覆盖整个柱钉辊，垂直柱钉辊方向进给实现进给，完成柱点胶和柱钉的旋压工作。

请参阅图12和图13，上述技术方案中优选的，所述点胶装置300包括点胶基板301，所述点胶基板上安装点胶气缸302，点胶气缸的输出端连接点胶推板303，点胶推板连接点胶阀固定板304，点胶阀固定板上安装有气动可以调节流量的气动点胶阀305，气动点胶阀连接点胶桶306和高压气源，点胶桶安装在点胶旋压进给基板1213上，点胶桶连接高压气源，通过高压气源向气动点胶阀输送胶水。在点胶气缸的带动下点胶推板和点胶阀固定板向着柱钉辊方向进给，在3D相机给出的位置坐标实现每个柱钉孔内点胶作业。

请参阅图12和图13，上述技术方案中优选的，所述旋压装置400包括旋压基板401，旋压基板与点胶旋压进给基板之间设有直线导轨402，旋压基板的后端所述点胶旋压进给基板上安装有缓冲座403，缓冲座上垂直旋压基板设有缓冲杆404，缓冲杆上设有缓冲弹簧405；旋压基板上安装有安装旋压电机座406，旋压电机座上安装有旋压电机407，旋压电机的输出轴上安装有主动齿轮408，主动齿轮啮合从动齿轮409，所述从动齿轮安装在旋压轴410上，旋压轴安装在旋压轴承座411上，旋压轴承座安装旋压基板上，在旋压轴的端部安装有旋压头412。在旋压电机的带动下实现放置的柱钉进行旋压。

请参阅图12和图13，上述技术方案中优选的，在直线轨道滑行座的支座上固定安装有检测装置500，用于检测柱钉旋压高度，所述检测装置包括支架501，所述支架的上端向柱钉辊套方向延伸，在支架的端部安装有测距感应器502；检测的位置特征反馈至总控中心，确定是否旋压至设定的位置。

请参阅图12和图13，在旋压装置的下方和点胶装置一侧通过支架1000还设有擦胶辊1001，用于擦除多余留胶，位于点胶装置侧擦胶辊竖直设置，位于旋压装置下方的擦胶辊水平放置，这样水平和竖直方向均可以实现擦胶。

请参阅图14和图15，上述技术方案中优选的，所述3D相机采集装置600包括与下层移动导轨配合的3D相机行走板601，3D相机行走板的侧面安装有3D相机采集装置行走电机602，3D相机采集装置行走电机的输出端安装有行走齿轮603，行走齿轮啮合安装在下层移动导轨内侧的下层传动齿条124；所述3D相机行走板上安装有3D相机605，3D相机连接显示器，3D相机采集装置600在3D相机采集装置行走电机的带动下沿下层传动齿条行走，采集的位置信息传至总控中心。

上述技术方案中优选的，所述3D相机行走板的上表面安装有3D相机升降进给板606，3D相机升降进给板与3D相机行走板安装有直线导轨607；3D相机升降进给板安装有3D相机进给行走电机608，3D相机进给行走电机的输出端安装有3D相机进给行走齿轮609，3D相机进给行走齿轮与啮合设置在3D相机行走板的上表面的3D相机进给齿条610；使3D相机采集装置沿垂直柱钉辊套轴线方向运动；所述3D升降基座上安装有3D相机升降机构611。

上述技术方案中优选的，3D相机升降机构611包括3D相机升降导向板6110，安装在3D相机升降导向板下方的贯通轴式丝杠步进电机6111，电机的输出端连接丝杠6112，丝杠上端连接3D相机升降板6113，3D相机升降板上安装3D相机605；3D相机升降板与3D相机升降导向板之间设有导向柱6114。3D相机升降机构611实现3D相机的上下升降，满足上下角度的调整，已得到准确的柱钉孔的位置坐标。

请参阅图16至图18，上述技术方案中优选的，打磨清洗喷吹装置700包括安装在下层移动导轨上的打磨清洗喷吹行走板701，打磨清洗喷吹行走板的侧面安装行走电机702，行走电机的输出端安装行走齿轮703，所述行走齿轮啮合安装在下层移动导轨外侧的下层传动齿条124；在行走电机702的带动下实现打磨清洗喷吹装置沿着下层传动齿条124移动，满足柱钉辊轴向行程方向移动。

打磨清洗喷吹行走板安装有打磨清洗喷吹基座705，打磨清洗喷吹基座与打磨清洗喷吹行走板之间安装有直线导轨706，打磨清洗喷吹基座上安装打磨清洗喷吹进给电机707，打磨清洗喷吹进给电机的输出端安装进给齿轮708，进给齿轮啮合进给齿条709；所述进给齿条安装在打磨清洗喷吹行走板的上表面；在靠近柱钉辊套侧所述打磨清洗喷吹升降基板上安装有升降导向板710，升降导向板的下方安装有贯通轴式丝杠步进电机711，步进电机的输出端连接丝杠712，丝杠上端连接打磨清洗喷吹升降板713，打磨清洗喷吹升降板上安装打磨组件714和清洗喷吹组件715；打磨清洗喷吹升降板与升降导向板之间设有导向柱716，采用上述技术方案可以实现打磨清洗喷嘴上进给和升降，满足不同孔为的打磨清洗喷吹作业。

上述技术方案优选的，打磨组件714包括安装在打磨清洗喷吹升降板上的三个打磨电机7140，每个打磨电机输出端连接打磨轮7141，在打磨电机的带动下实现打磨轮对柱钉孔内进行打磨。

优选的，清洗喷吹组件715包括安装在打磨清洗喷吹升降板上的气缸7150，气缸的活塞杆连接打磨清洗喷吹座7151，所述打磨清洗喷吹座上安装有喷雾基板7152，所述喷雾基板上安装有六个与清洗剂和高压气源连接的喷雾阀7153，在气缸喷雾阀实现清洗剂的喷吹。

请参阅图19，上述技术方案优选的，托辊总成900用于支撑柱钉辊套，在实际粘钉过程中可以带动柱钉棍套旋转，具体包括与地基连接的底座910，所述底座上对称设有托辊装置920，托辊装置包括托辊架921，所述托辊架上安装有两个托辊922，其中一侧的托辊装置的两个托辊分别安装有驱动柱钉辊旋转的私服驱动电机923和减速机924，采用上述技术方案实现柱钉辊支撑和旋转。

请参阅图20，上述技术方案优选的，底座910上沿垂直柱钉辊套轴线方向设有直线导轨930，所述托辊架移动安装在直线导轨上，每个托辊架均通过丝杠940连接，每个丝杠独立连接私服电机941，该技术方案可以满足不同柱定棍套直径大小的粘钉作业，采用上述技术方案可以实现不同直径的主动辊的粘钉作业，通过丝杠调整同侧托辊架之间的距离即可。

本发明使用方法：

工作原理：一种柱钉辊套用自动控制方法，包括：

S1、通过人机对话模块向控制系统内输入工艺参数；

S2、控制系统首先向托辊总成下发旋转动作指令；所述旋转动作指令包括旋转时间参数和旋转角度参数；然后托辊总成执行旋转动作指令；

S3、由2D和3D相机构成的视觉控制系统获取柱钉辊套上目标柱钉孔的位置信息，通过对位置信息判断托辊总成是否旋转到位，如果旋转到位，则执行S4，否则将位置信息反馈给控制系统,控制系统通过差值运算进而输出调整旋转参数，托辊总成根据调整旋转参数执行相应的动作，执行完后，再次进行视觉控制系统判断，直至旋转到位；

S4、控制系统首先向打磨清洗喷吹装置发送打磨清洗参数指令；打磨清洗喷吹装置执行打磨清洗参数指令，进而对目标柱钉孔进行打磨清洗作业；

S5、控制系统向点胶装置发送点胶参数指令；点胶装置执行点胶参数指令，进而对目标柱钉孔进行一次点胶作业；

S6、控制系统向协同机器人系统发送抓取柱钉垫指令；协同机器人系统执行抓柱钉垫指令，并将柱钉垫置于目标柱钉孔内；

S7、控制系统向点胶装置发送点胶参数指令；点胶装置执行点胶参数指令，进而对目标柱钉孔进行二次点胶作业；

S8、控制系统向系统机器人系统发送抓柱钉指令；协同机器人系统执行抓取柱钉指令，并将抓柱钉旋压于目标柱钉孔内；

S9、控制系统向托辊总成下发旋转动作指令；托辊总成执行旋转动作指令，视觉控制系统重新确定目标柱钉孔，然后循环S1～S8。

其中，每次的目标柱钉孔为位于同一水平线上的3～10个柱钉孔。

所述打磨清洗参数指令依次包括：5s风干、30s打磨、5s风干、3s清洗、5s风干。

在上述优选实施例中：打磨清洗喷吹装置的工作原理：气控喷雾阀与风干气嘴集成一体，可定时喷雾与风干并且时间可调，对柱钉孔进行清洗液的雾状清洗及风干作业，集成在闭环步进电机上的定制钢丝打磨轮可对柱钉孔内残留的切削液进行高效彻底的清理作业。工作流程为：风干(5s)—打磨(30s)—风干(5s)—清洗(3s)—风干(5s)(备注：以上时间为机构工作时间，不包含各种运动到位时间)；

点胶装置的工作原理：6组厌氧胶专用点胶阀单次对柱钉辊套的孔位进行点胶作业，点胶工作为柱钉垫放入前点胶与柱钉放入前点胶，点胶压力、点胶时间可控，柱钉旋压装置为非标定制的6组柱钉同时旋压装置，6组旋压装置单组分别设置缓冲机构，防止柱钉高低误差影响旋压效果。工作节拍：柱垫点胶(3s)、柱钉点胶(6s)、旋压节拍(一次压停5s、一次旋压7s、二次压停5s、二次旋压7s)(备注：以上时间为机构工作时间，不包含各种运动到位时间)。

协同机器人自动抓取柱钉垫、柱钉、释放柱钉垫、释放柱钉，协同机器人带动2D相机及柱垫柱钉抓取组件对筛分机分出的柱钉垫和柱钉进行定位拾取，在向柱钉辊套放垫放钉前对柱钉辊套相应放置位置进行拍照定位并将需补偿结果反馈至PLC，再经PLC反馈至机器人进行相应位置调整，以消除各方面综合误差对放垫、放钉的影响，另外柱垫柱钉抓取组件中6组抓取夹爪分别设置有柔性模块，能对±0.1mm的位置误差进行柔性补偿，进一步增加柱垫、柱钉放入的准确性。工作节拍：抓垫(6S)、柱垫视觉定位(2S)、柱垫放入(7S)、柱垫推入(5S)、抓钉(6S)、柱钉视觉定位(2S)、柱钉推入(7S)。

柱钉辊套旋转定位系统的工作原理：2D&3D相机相互配合对柱钉辊套进行圆周方向旋转定位，3D相机负载定位角度，2D相机负责定位位置，整体理论定位精度为柱钉孔平面方向精度±0.02mm，现场使用中为了能够在保证使用精度、最大程度的提高工作效率并保证工作稳定性的前提下，将2D相机平面定位精度设定为±0.3mm，工作节拍：定位精度在±0.3mm时，圆周方向相邻两排孔定位时间为30s。

还包括S10、通过对柱钉的高度进行检测，进而判定柱钉是否旋压到位。高度检测的工作原理：每组柱钉粘贴后会对粘贴后的柱钉进行高度检测，如超出设定高度值，会报警提示柱钉粘贴高度不合格。

传感器原理：采用高精度激光位移传感器进行高度检测，检测精度±0.13mm。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：包括床身，所述床身包括床身机架，所述床身机架上安装有自动粘钉机架组件，所述自动粘钉机架组件包括上层移动导轨和下层移动导轨，在床身机架内所述上层移动导轨的侧面安装有上层传动齿条；在床身机架内所述下层移动导轨的侧面安装有下层传动齿条；

上层移动导轨上安装有协同机器人底座，协同机器人底座上安装有机器人行走电机，机器人行走电机的输出端安装有与上层齿条啮合的机器人行走齿轮；协同机器人底座上安装有协同机器人，协同机器人的机械臂的端部安装有机械手法兰基板，所述机械手法兰基板上安装柱钉抓取机构和柱钉垫抓取机构；

上层移动导轨上安装有点胶装置和旋压装置，其中，点胶装置用于在柱钉和柱钉垫放置前箱柱钉孔内注入胶液；旋压装置将协同机器人抓取的柱钉和柱钉垫压紧在柱钉辊套柱钉孔内；

在上层移动导轨上设有直线轨道滑行座；直线轨道滑行座侧面安装有行走电机，所述行走电机的输出端安装有与上层齿条啮合的行走齿轮；直线轨道滑行座的上方安装有点胶旋压进给基板，点胶旋压进给基板上安装点胶装置和旋压装置；点胶旋压进给基板与直线轨道滑行座之间设有直线轨道，点胶旋压进给基板上安装点胶旋压进给行走电机，点胶旋压进给行走电机的输出端安装有点胶旋压进给行走齿轮，在点胶旋压进给基板与直线轨道滑行座之间设有与点胶旋压进给行走齿轮啮合的齿条；点胶旋压进给基板的一侧安装有旋转升降机构；所述旋转升降机构包括与点胶旋压进给基板垂直设置的四个升降柱，在点胶旋压进给基板的下方安装升降电机，升降电机通过丝杠螺母副连接旋转升降基板，旋转升降基板的一侧设置有旋转装置；

下层移动导轨上安装有3D相机采集装置和打磨清洗喷吹装置，其中，3D相机采集装置用于拍摄柱钉辊套上的某一个柱钉孔实际位置；打磨清洗喷吹装置，用于对柱钉辊套柱钉孔在点胶前进行打磨和清扫；

在协同机器人侧还设有上料平台，所述上料平台安装有相互独立的柱钉上料单元和柱钉垫上料单元；

在床身的侧面安装有托辊总成，用于支撑柱钉辊套。

2.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述柱钉垫抓取机构包括上部夹持块，所述上部夹持块安装有电磁铁安装块，电磁铁安装块内嵌装有电磁铁，靠近上料侧所述电磁铁安装块上设有柱钉垫定位槽；所述机械手法兰基板上安装有推压机构；推压机构包括双杆气缸，双杆气缸的活塞杆连接推板，所述推板上安装有六个推杆。

3.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述柱钉抓取机构包括取料板，取料板通过连杆连接机械手法兰基板，取料板上安装有六个柔性爪，每个柔性爪均包括两个相对设置的夹持块，夹持块连接双向气缸来实现夹持动作；在取料板的一端安装有2D相机安装板，2D相机安装板上安装有2D相机，2D相机用于采集柱钉辊套上柱钉孔的位置。

4.根据权利要求3所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：机械手法兰基板上还安装有粘钉保护支架，所述粘钉保护支架上安装有用于检测推杆位置极限位置的检测传感器，起到了柔性防护作用，防止超行程推送柱钉垫和柱钉。

5.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述旋转装置包括贯通轴丝杠式步进电机，步进电机的输出端连接齿条，所述齿条安装在直线滑轨的滑块上，齿条的上部啮合有从动齿轮，从动齿轮安装在从动轴上，所述从动轴安装旋转轴承座上，旋转轴承安装在旋转升降基板上，旋转升降基板上安装点胶旋压进给基板。

6.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述点胶装置包括点胶基板，所述点胶基板上安装点胶气缸，点胶气缸的输出端连接点胶推板，点胶推板连接点胶阀固定板，点胶阀固定板上安装有气动可以调节流量的气动点胶阀，气动点胶阀连接点胶桶和高压气源，点胶桶安装在点胶旋压进给基板上，点胶桶连接高压气源，通过高压气源向气动点胶阀输送胶水。

7.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述旋压装置包括旋压基板，旋压基板与点胶旋压进给基板之间设有直线导轨，旋压基板的后端所述点胶旋压进给基板上安装有缓冲座，缓冲座上垂直旋压基板设有缓冲杆，缓冲杆上设有缓冲弹簧；旋压基板上安装有旋压电机座，旋压电机座上安装有旋压电机，旋压电机的输出轴上安装有主动齿轮，主动齿轮啮合从动齿轮组，从动齿轮组的每个从动齿轮均安装在独立的旋压轴上，旋压轴安装在旋压轴承座上，旋压轴承座安装旋压基板上，在旋压轴的端部安装有旋压头。

8.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：在直线轨道滑行座的支座上固定安装有检测装置，用于检测柱钉旋压高度，所述检测装置包括支架，所述支架的上端向柱钉辊套方向延伸，在支架的端部安装有测距感应器。

9.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述3D相机采集装置包括与下层移动导轨配合的3D相机行走板，3D相机行走板的侧面安装有3D相机采集装置行走电机，3D相机采集装置行走电机的输出端安装有行走齿轮，行走齿轮啮合安装在下层移动导轨内侧的下层传动齿条；所述3D相机行走板上安装有3D相机，3D相机连接显示器。

10.根据权利要求9所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述3D相机行走板的上表面安装有3D相机升降进给板， 3D相机升降进给板与3D相机行走板安装有直线导轨；3D相机升降进给板安装有3D相机进给行走电机，行走电机的输出端安装有3D相机进给行走齿轮，3D相机进给行走齿轮与啮合设置在3D相机行走板的上表面的3D相机进给齿条；使3D相机采集装置沿垂直柱钉辊套轴线方向运动；所述3D相机升降进给板上安装有3D相机升降机构。

11.根据权利要求10所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于： 3D相机升降机构包括3D相机升降导向板，安装在3D相机升降导向板下方的贯通轴式丝杠步进电机，电机的输出端连接丝杠，丝杠上端连接3D相机升降板，3D相机升降板上安装3D相机；3D相机升降板与3D相机升降导向板之间设有导向柱。

12.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述打磨清洗喷吹装置包括安装在下层移动导轨上的打磨清洗喷吹行走板，打磨清洗喷吹行走板的侧面安装行走电机，行走电机的输出端安装行走齿轮，所述行走齿轮啮合安装在下层移动导轨外侧的下层传动齿条；打磨清洗喷吹行走板安装在打磨清洗喷吹基座上，打磨清洗喷吹基座与打磨清洗喷吹行走板之间安装有直线导轨，打磨清洗喷吹基座上安装有打磨清洗喷吹进给电机，打磨清洗喷吹进给电机的输出端安装进给齿轮，进给齿轮啮合进给齿条；所述进给齿条安装在打磨清洗喷吹行走板的上表面；在靠近柱钉辊套侧所述打磨清洗喷吹基座上安装有升降导向板，升降导向板的下方安装有贯通轴式丝杠步进电机，步进电机的输出端连接丝杠，丝杠上端连接打磨清洗喷吹升降板，打磨清洗喷吹升降板上安装打磨组件和清洗喷吹组件；打磨清洗喷吹升降板与升降导向板之间设有导向柱。

13.根据权利要求12所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述打磨组件包括安装在打磨清洗喷吹升降板上的三个打磨电机，每个打磨电机输出端连接打磨轮。

14.根据权利要求12所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述清洗喷吹组件包括安装在打磨清洗喷吹升降板上的气缸，气缸的活塞杆连接打磨清洗喷吹座，所述打磨清洗喷吹座上安装有喷雾基板，所述喷雾基板上安装有六个与清洗剂和高压气源连接的喷雾阀。

15.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述柱钉上料单元包括设置在柱钉振动筛分机的传送轨道的末端的柱钉挡板，沿着垂直方向安装有柱钉上料移动组件，柱钉上料移送组件包括数个柱钉上料块，数个柱钉上料块呈一字型布局安装在柱钉移动托板上，所述柱钉移动托板安装在直线滑轨的滑块上，柱钉挡板连接气缸活塞杆端部的推板，柱钉挡板下端立柱上安装有柱钉导向块，所述柱钉导向块上设有柱钉导向孔；还设置两个柱钉到位检测传感器，检测柱钉是否倾斜，在柱钉导向块的下表面还设有下料检测传感器，下料检测传感器用于检测是否落料。

16.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：柱钉垫上料单元包括设置在柱钉垫振动筛分机柱钉垫的传送轨道的末端的柱钉垫物料拾取装置，沿着垂直方向安装有柱钉垫上料组件，柱钉垫上料组件包括数个柱钉垫上料块，数个柱钉垫上料块呈一字型布局安装在柱钉垫移动板，所述柱钉垫移动板安装在直线滑轨的滑块上，柱钉垫拾取装置包括竖直设置机架，机架上安装有升降机构，升降机构包括有贯通式升降电机，贯通式升降电机的输出轴上安装有磁铁安装套，磁铁安装套内安装有电磁块；所述机架上还安装有柱钉垫承托板，所述柱钉垫成托板与柱钉垫栓送轨道对接，所述柱钉垫成托板连接柱钉垫承托气缸；所述机架上安装有第一红外传感器，用于检测电磁块是否回到原点初始位置；还有两个柱钉垫位置检测传感器，其中位于上部的位置检测传感器用于检测柱钉垫是否到位；位于下部的位置检测传感器用于检测柱钉垫下落。

17.根据权利要求1所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：所述托辊总成用于支撑柱钉辊套，包括与地基连接的底座，所述底座上对称设有托辊装置，托辊装置包括托辊架，所述托辊架上安装有两个托辊，其中一侧的托辊装置的两个托辊分别安装有驱动托辊旋转的私服驱动电机和减速机。

18.根据权利要求17所述的柱钉辊套粘钉机器人，其特征在于：底座上沿垂直柱钉辊套轴线方向设有直线导轨，所述托辊架移动安装在直线导轨上，每个托辊架均通过丝杠连接，每个丝杠独立连接伺服电机。