CN117123867B - 一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，涉及自动化设备技术领域，包括柔性振动盘分料装置、取料装置、孔径检测升降装置、上装夹机构、滚齿机五个大部分。本发明可以实现对五金件毛坯半成品柔性振动盘柔性供料，可以切换不同的五金件毛坯半成品供料，产品兼容比较广，柔性强，协作机器人可以通过切换吸头或者手爪来抓取不同的产品上料，毛坯半成品的穿针检测解决了不良品半成品的筛选，有利于滚齿加工的更好的稼动率及效率，下料实现全自动推送下料，完成解决了人工上下料，人手浸泡在油水环境里，以及产品上下料兼容性的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及自动化设备技术领域，具体为一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置。
背景技术
小模数齿轮加工是指0.1M-1M之间和1M-3M之间的的五金件的滚齿机加工，在工业生产中，五金件零部件上下料由于生产工艺中存在的问题，主要可能存在各种不同类型问题，如产品毛坯内孔径小、外径大、毛刺、对滚齿上下料危害很大，加工不良直接影响零件的检测、装配、使用性能、工作寿命，现有常用滚齿上下料主要有几种方式：
1、通过机械手的方式上下料，主要通过人工摆盘，把摆好产品的托盘放入机械手上料区，机械手抓取摆盘上的产品运送到滚齿加工顶针位上料，滚齿机加工，机械手上下料方式条件有限，首先是需要人工摆盘，第二是只能做专一产品，专款专用，柔性不强；
2、人工滚齿加工上下料，方式比较传统，一是大量消耗人工人力，二是人手要经常浸泡在油水中上下料，三是人手操作安全行不高所以对人工身体健康消耗极大，安全性也不高，对人体有伤害的风险；
综上，本领域的技术人员提出了一种对五金件小模数齿轮毛坯柔性振盘上料，穿针检测及上下料要求加工的整个流程的加工装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，该装置能够替代传统的人工滚齿上下料作业方式以及机械手滚齿上下料作业的加工方式装置。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，包括柔性振动盘分料装置、取料装置、孔径检测升降装置、上装夹机构、滚齿机，
所述柔性振动盘分料装置的位置是所述加工装置的起始位置，能够将若干个散乱的小模数齿轮坯料通过间歇性振动的方式，快速的码放整齐，满足取料装置的取料需求；
所述取料装置的位置介于柔性振动盘分料装置和孔径检测升降装置之间，能够将柔性振动盘分料装置中码放整齐的小模数齿轮坯料以双工位的形式，输送转移到孔径检测升降装置中；
所述孔径检测升降装置安装在滚齿机的顶端，能够对取料装置输送过来的小模数齿轮坯料的内径、外径进行检测，检测是否符合产品的加工标准；
所述上装夹机构安装在滚齿机的顶端，且位于孔径检测升降装置的一侧，能够取走孔径检测升降装置检测合格或不合格的小模数齿轮坯料，合格的小模数齿轮坯料会输送给滚齿机进行开齿加工，不合格的小模数齿轮坯料会输送给废料盒；
所述滚齿机能够在合格小模数齿轮坯料的表面加工出齿牙。
进一步的，所述柔性振动盘分料装置包括底座、壳体，所述底座的顶端分别安装有柔性振动盘、直振，所述柔性振动盘的驱动端安装有托盘，所述直振的驱动端安装有料盒，所述料盒的出料口与托盘的入料口对应，所述底座的尾端安装有支臂，所述支臂的顶端连接有可调节支架，所述可调节支架的端面上安装有相机安装座，所述相机安装座的内部安装有工业相机，所述底座的顶端且位于壳体的两侧均安装有把手。
进一步的，所述壳体的顶端分别开设有通孔一、通孔二，所述柔性振动盘、直振的驱动端分别通过通孔一、通孔二延伸至壳体的上方，所述工业相机位于托盘的正上方，且工业相机图像采集区域的面积至少需大于托盘的面积，所述柔性振动盘驱动托盘持续振动的部件为音圈电机，音圈电机的振动端与托盘连接。
进一步的，所述取料装置包括协作机器人，所述协作机器人的驱动端固定安装有用于拾取小齿轮的吸料模组。
进一步的，所述吸料模组包括与协作机器人驱动端相连接的安装板，所述安装板的前端部固定安装有气缸固定块，所述气缸固定块的前端部安装有滑台气缸一，所述滑台气缸一的驱动端安装有吸嘴，所述安装板的侧部安装有用于控制吸嘴吸料、放料的正负压电磁阀，所述正负压电磁阀的气口与吸嘴的气口通过气管连接，所述滑台气缸一的驱动端与吸嘴之间通过吸嘴固定块连接固定。
进一步的，所述孔径检测升降装置包括基座，所述基座的侧部安装有滑台气缸二，所述滑台气缸二的驱动端安装有检测台，所述检测台的内部安装有用于检测小模数齿轮坯料内径是否达标的检测针，小模数齿轮坯料在检测时，套设在检测针的外部，所述检测台的两侧分别设置有用于检测小模数齿轮坯料外径是否达标的一号激光测距仪、二号激光测距仪，所述滑台气缸二驱动小模数齿轮坯料下降到最低位时，所述小模数齿轮坯料位于一号激光测距仪、二号激光测距仪发射的测距光路上，所述基座的上部安装有两端均为敞口的外护罩，所述外护罩的内部两侧分别安装有支架一、支架二，所述一号激光测距仪、二号激光测距仪对应安装在支架一、支架二的顶端。
进一步的，所述检测针包括安装在检测台内部的针座，所述针座的上部连接有针体，所述针体的顶部设置有导入部，所述导入部为圆台形。
进一步的，所述上装夹机构包括安装在滚齿机顶端的直线驱动模组，所述直线驱动模组的驱动端安装有横移模组，所述横移模组的驱动端安装有旋转台，所述旋转台的驱动端安装有活动座，所述活动座的端部固定安装有旋转夹持气缸，所述旋转夹持气缸的驱动端对称安装有夹爪，所述夹爪的相邻端面均开设有夹槽。
进一步的，所述横移模组包括安装在直线驱动模组驱动端上的防护罩，所述防护罩的内部底端分别安装有横移驱动气缸、导轨，所述导轨的上部滑动连接有滑台，所述滑台的底端与横移驱动气缸的伸缩端连接固定。
进一步的，所述防护罩的顶端对称开设有通孔三，所述滑台的顶端通过通孔三延伸至防护罩上方，且与旋转台连接固定。
本发明提供了一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置。与现有技术相比具备以下有益效果：
本发明可以实现对五金件毛坯半成品柔性振动盘柔性供料，可以切换不同的五金件毛坯半成品供料，产品兼容比较广，柔性强，协作机器人可以通过切换吸头或者手爪来抓取不同的产品上料，毛坯半成品的穿针检测解决了不良品半成品的筛选，有利于滚齿加工的更好的稼动率及效率，下料实现全自动推送下料，完成解决了人工上下料，人手浸泡在油水环境里，以及产品上下料兼容性的缺陷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明中柔性振动盘分料装置的结构示意图；
图4为本发明中柔性振动盘分料装置拆去壳体的结构示意图；
图5为本发明中取料装置的结构示意图；
图6为本发明中吸料模组的结构示意图；
图7为本发明中孔径检测升降装置的拆分示意图；
图8为本发明中孔径检测升降装置的装配示意图；
图9为本发明中孔径检测升降装置装配后拆去外护罩的正视图；
图10为本发明中检测针的结构示意图；
图11为本发明中上装夹机构的结构示意图；
图12为本发明中横移模组的结构示意图；
图13为本发明图11中A部分的放大图。
图中：1、柔性振动盘分料装置；11、底座；12、壳体；121、通孔一；122、通孔二；13、柔性振动盘；14、直振；15、托盘；16、料盒；17、支臂；18、可调节支架；19、相机安装座；110、工业相机；111、把手；2、取料装置；21、协作机器人；22、吸料模组；221、安装板；222、正负压电磁阀；223、气缸固定块；224、滑台气缸一；225、吸嘴固定块；226、吸嘴；3、孔径检测升降装置；31、基座；32、滑台气缸二；33、检测台；34、检测针；341、针座；342、针体；343、导入部；35、小模数齿轮坯料；36、一号激光测距仪；37、二号激光测距仪；38、外护罩；39、支架一；310、支架二；4、上装夹机构；41、直线驱动模组；42、横移模组；421、防护罩；422、通孔三；423、横移驱动气缸；424、导轨；425、滑台；43、旋转台；44、活动座；45、旋转夹持气缸；46、夹爪；47、夹槽；5、滚齿机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、2，本发明提供一种技术方案：一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，包括柔性振动盘分料装置1、取料装置2、孔径检测升降装置3、上装夹机构4、滚齿机5，具体的，柔性振动盘分料装置1的位置是加工装置的起始位置，能够将若干个散乱的小模数齿轮坯料通过间歇性振动的方式，快速的码放整齐，满足取料装置2的取料需求，取料装置2的位置介于柔性振动盘分料装置1和孔径检测升降装置3之间，能够将柔性振动盘分料装置1中码放整齐的小模数齿轮坯料以双工位的形式，输送转移到孔径检测升降装置3中，孔径检测升降装置3安装在滚齿机5的顶端，能够对取料装置2输送过来的小模数齿轮坯料的内径、外径进行检测，检测是否符合产品的加工标准，上装夹机构4安装在滚齿机5的顶端，且位于孔径检测升降装置3的一侧，能够取走孔径检测升降装置3检测合格或不合格的小模数齿轮坯料，合格的小模数齿轮坯料会输送给滚齿机5进行开齿加工，不合格的小模数齿轮坯料会输送给废料盒，滚齿机5能够在合格小模数齿轮坯料的表面加工出齿牙。
请参阅图3、4，柔性振动盘分料装置1包括底座11、壳体12，底座11的顶端分别安装有柔性振动盘13、直振14，柔性振动盘13的驱动端安装有托盘15，直振14的驱动端安装有料盒16，料盒16的出料口与托盘15的入料口对应，底座11的尾端安装有支臂17，支臂17的顶端连接有可调节支架18，可调节支架18的端面上安装有相机安装座19，相机安装座19的内部安装有工业相机110，底座11的顶端且位于壳体12的两侧均安装有把手111，壳体12的顶端分别开设有通孔一121、通孔二122，柔性振动盘13、直振14的驱动端分别通过通孔一121、通孔二122延伸至壳体12的上方，工业相机110位于托盘15的正上方，且工业相机110图像采集区域的面积至少需大于托盘15的面积，柔性振动盘13驱动托盘15持续振动的部件为音圈电机，音圈电机的振动端与托盘15连接。
柔性振动盘分料装置1在工作时，将若干个小模数齿轮坯料35倒入料盒16中，然后启动柔性振动盘13和直振14，直振14将料盒16中的小模数齿轮坯料35从料盒16的出口振出，落入托盘15中，柔性振动盘13中的音圈电机不停带动托盘15振动，使得托盘15中的小模数齿轮坯料35不停的翻滚，当小模数齿轮坯料35的凸出端翻滚到导向槽(导向槽是托盘15底端分布的槽体结构)中后，便不再翻滚，直到小模数齿轮坯料35铺满整个托盘15(直振14停止下料)，即可完成小模数齿轮坯料35的分料，在分料过程中，工业相机110不停的采集图像，判断分料是否完成，如果完成，由如下的取料装置2将整齐摆放的小模数齿轮坯料35取走即可。
请参阅图5，取料装置2包括协作机器人21，协作机器人21的驱动端固定安装有用于拾取小齿轮的吸料模组22，请参阅图6，吸料模组22包括与协作机器人21驱动端相连接的安装板221，安装板221的前端部固定安装有气缸固定块223，气缸固定块223的前端部安装有滑台气缸一224，滑台气缸一224的驱动端安装有吸嘴226，安装板221的侧部安装有用于控制吸嘴226吸料、放料的正负压电磁阀222，正负压电磁阀222的气口与吸嘴226的气口通过气管连接，滑台气缸一224的驱动端与吸嘴226之间通过吸嘴固定块225连接固定。
取料装置2在工作时，协作机器人21位于柔性振动盘分料装置1和孔径检测升降装置3之间，其动作过程是拾取取料区域内小模数齿轮的坯料，并将拾取到的小模数齿轮的坯料转移至放料区域，在此过程中，由协作机器人21驱动吸料模组22移动，当吸料模组22中的吸嘴226与小模数齿轮坯料接触后，正负压电磁阀222产生负压，从而让吸嘴226产生吸力，对小模数齿轮坯料进行拾取，同理，放料时，正负压电磁阀222恢复大气压，让吸嘴226失去吸力，小模数齿轮坯料会在重力作用下落入孔径检测升降装置3内。
请参阅图7、8、9，孔径检测升降装置3包括基座31，基座31的侧部安装有滑台气缸二32，滑台气缸二32的驱动端安装有检测台33，检测台33的内部安装有用于检测小模数齿轮坯料内径是否达标的检测针34，小模数齿轮坯料在检测时，套设在检测针34的外部，检测台33的两侧分别设置有用于检测小模数齿轮坯料外径是否达标的一号激光测距仪36、二号激光测距仪37，滑台气缸二32驱动小模数齿轮坯料下降到最低位时，小模数齿轮坯料位于一号激光测距仪36、二号激光测距仪37发射的测距光路上，基座31的上部安装有两端均为敞口的外护罩38，外护罩38的内部两侧分别安装有支架一39、支架二310，一号激光测距仪36、二号激光测距仪37对应安装在支架一39、支架二310的顶端，请参阅图10，检测针34包括安装在检测台33内部的针座341，针座341的上部连接有针体342，针体342的顶部设置有导入部343，导入部343为圆台形。
孔径检测升降装置3在工作时，测量包括对小模数齿轮坯料5的内径检测和外径检测；
内径检测的原理是，我们标准是小模数齿轮坯料5的内径不能小于10mm(即针体42的外针尺寸)，如果小模数齿轮坯料5的内径小于10mm，比如是8mm，那么小模数齿轮坯料5放在针体42上时，最低位置只能到达导入部43的8mm处，落不到针体42的最底端，此时的小模数齿轮坯料5内径是不符合标准的，为不良品；
外径检测的原理是，我们的标准是小模数齿轮坯料35的外径不能小于33mm，一号激光测距仪36、二号激光测距仪37之间的距离固定为100mm，且检测针34的安装位置居中于一号激光测距仪36、二号激光测距仪37，如果此时内径检测合格的小模数齿轮坯料35位于检测针34最低位置时，比如是35mm的外径尺寸，那么小模数齿轮坯料35表面与一号激光测距仪36的距离以及与二号激光测距仪37之间的距离就都是32.5(32.5小于标准的33.5)，此时的小模数齿轮坯料35的外径是不符合标准的，为不良品；
综上，内径和外径尺寸任一个不符合标准尺寸，那么这个小模数齿轮坯料35就属于不良品；
在对小模数齿轮坯料35进行检测时，通过取料装置2抓取一个小模数齿轮坯料35，放在检测针34上，如果小模数齿轮坯料35能够放入，则说明内径尺寸符合标准，如果不能放入，则说明内径尺寸不合格，上装夹机构4将该小模数齿轮坯料35取走放入不良品盒内，合格的小模数齿轮坯料35，进行后续的外径检测，滑台气缸二32缩短，带动检测台33、检测针34以及小模数齿轮坯料35下降高度，降至一号激光测距仪36、二号激光测距仪37发出的测距光路之间，此时通过测距，得知外径是否合格，然后滑台气缸二32上升高度，合格的被上装夹机构4抓取至滚齿机5中进行加工，不合格的则放入不良品中。
请参阅图11、13，上装夹机构4包括安装在滚齿机5顶端的直线驱动模组41，直线驱动模组41的驱动端安装有横移模组42，请参阅图12，横移模组42的驱动端安装有旋转台43，旋转台43的驱动端安装有活动座44，活动座44的端部固定安装有旋转夹持气缸45，旋转夹持气缸45的驱动端对称安装有夹爪46，夹爪46的相邻端面均开设有夹槽47，横移模组42包括安装在直线驱动模组41驱动端上的防护罩421，防护罩421的内部底端分别安装有横移驱动气缸423、导轨424，导轨424的上部滑动连接有滑台425，滑台425的底端与横移驱动气缸423的伸缩端连接固定，防护罩421的顶端对称开设有通孔三422，滑台425的顶端通过通孔三422延伸至防护罩421上方，且与旋转台43连接固定。
上装夹机构4在工作时，通过直线驱动模组41、横移模组42、旋转台43以及旋转夹持气缸45的相互配合，让夹爪46能够夹到小模数齿轮坯料35，随后直线驱动模组41驱动小模数齿轮坯料35朝着滚齿机5的加工区域进行移动，到位后，滚齿机5对小模数齿轮坯料35进行夹持固定，由滚齿机5对小模数齿轮坯料35进行加工处理(具体如何进行加工此处不再详述)，随后直线驱动模组41、横移模组42、旋转台43以及旋转夹持气缸45均退回原位，取下一个小模数齿轮坯料35，依次循环，即可.
综上所述，本实施例的提出的基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，可以实现对五金件毛坯半成品柔性振动盘柔性供料，可以切换不同的五金件毛坯半成品供料，产品兼容比较广，柔性强，协作机器人可以通过切换吸头或者手爪来抓取不同的产品上料，毛坯半成品的穿针检测解决了不良品半成品的筛选，有利于滚齿加工的更好的稼动率及效率，下料实现全自动推送下料，完成解决了人工上下料，人手浸泡在油水环境里，以及产品上下料兼容性的缺陷。
Claims (6)
1.一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，其特征在于，包括柔性振动盘分料装置(1)、取料装置(2)、孔径检测升降装置(3)、上装夹机构(4)、滚齿机(5)，
所述柔性振动盘分料装置(1)的位置是所述加工装置的起始位置，能够将若干个散乱的小模数齿轮坯料通过间歇性振动的方式，快速的码放整齐，满足取料装置(2)的取料需求；
所述取料装置(2)的位置介于柔性振动盘分料装置(1)和孔径检测升降装置(3)之间，能够将柔性振动盘分料装置(1)中码放整齐的小模数齿轮坯料以双工位的形式，输送转移到孔径检测升降装置(3)中；
所述孔径检测升降装置(3)安装在滚齿机(5)的顶端，能够对取料装置(2)输送过来的小模数齿轮坯料的内径、外径进行检测，检测是否符合产品的加工标准；
所述上装夹机构(4)安装在滚齿机(5)的顶端，且位于孔径检测升降装置(3)的一侧，能够取走孔径检测升降装置(3)检测合格或不合格的小模数齿轮坯料，合格的小模数齿轮坯料会输送给滚齿机(5)进行开齿加工，不合格的小模数齿轮坯料会输送给废料盒；
所述滚齿机(5)能够在合格小模数齿轮坯料的表面加工出齿牙；
所述孔径检测升降装置(3)包括基座(31)，所述基座(31)的侧部安装有滑台气缸二(32)，所述滑台气缸二(32)的驱动端安装有检测台(33)，所述检测台(33)的内部安装有用于检测小模数齿轮坯料内径是否达标的检测针(34)，小模数齿轮坯料在检测时，套设在检测针(34)的外部，所述检测台(33)的两侧分别设置有用于检测小模数齿轮坯料外径是否达标的一号激光测距仪(36)、二号激光测距仪(37)，所述滑台气缸二(32)驱动小模数齿轮坯料下降到最低位时，所述小模数齿轮坯料位于一号激光测距仪(36)、二号激光测距仪(37)发射的测距光路上，所述基座(31)的上部安装有两端均为敞口的外护罩(38)，所述外护罩(38)的内部两侧分别安装有支架一(39)、支架二(310)，所述一号激光测距仪(36)、二号激光测距仪(37)对应安装在支架一(39)、支架二(310)的顶端；
所述检测针(34)包括安装在检测台(33)内部的针座(341)，所述针座(341)的上部连接有针体(342)，所述针体(342)的顶部设置有导入部(343)，所述导入部(343)为圆台形；
所述取料装置(2)包括协作机器人(21)，所述协作机器人(21)的驱动端固定安装有用于拾取小齿轮的吸料模组(22)；
所述吸料模组(22)包括与协作机器人(21)驱动端相连接的安装板(221)，所述安装板(221)的前端部固定安装有气缸固定块(223)，所述气缸固定块(223)的前端部安装有滑台气缸一(224)，所述滑台气缸一(224)的驱动端安装有吸嘴(226)，所述安装板(221)的侧部安装有用于控制吸嘴(226)吸料、放料的正负压电磁阀(222)，所述正负压电磁阀(222)的气口与吸嘴(226)的气口通过气管连接，所述滑台气缸一(224)的驱动端与吸嘴(226)之间通过吸嘴固定块(225)连接固定。
2.根据权利要求1所述的一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，其特征在于，所述柔性振动盘分料装置(1)包括底座(11)、壳体(12)，所述底座(11)的顶端分别安装有柔性振动盘(13)、直振(14)，所述柔性振动盘(13)的驱动端安装有托盘(15)，所述直振(14)的驱动端安装有料盒(16)，所述料盒(16)的出料口与托盘(15)的入料口对应，所述底座(11)的尾端安装有支臂(17)，所述支臂(17)的顶端连接有可调节支架(18)，所述可调节支架(18)的端面上安装有相机安装座(19)，所述相机安装座(19)的内部安装有工业相机(110)，所述底座(11)的顶端且位于壳体(12)的两侧均安装有把手(111)。
3.根据权利要求2所述的一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，其特征在于，所述壳体(12)的顶端分别开设有通孔一(121)、通孔二(122)，所述柔性振动盘(13)、直振(14)的驱动端分别通过通孔一(121)、通孔二(122)延伸至壳体(12)的上方，所述工业相机(110)位于托盘(15)的正上方，且工业相机(110)图像采集区域的面积至少需大于托盘(15)的面积，所述柔性振动盘(13)驱动托盘(15)持续振动的部件为音圈电机，音圈电机的振动端与托盘(15)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，其特征在于，所述上装夹机构(4)包括安装在滚齿机(5)顶端的直线驱动模组(41)，所述直线驱动模组(41)的驱动端安装有横移模组(42)，所述横移模组(42)的驱动端安装有旋转台(43)，所述旋转台(43)的驱动端安装有活动座(44)，所述活动座(44)的端部固定安装有旋转夹持气缸(45)，所述旋转夹持气缸(45)的驱动端对称安装有夹爪(46)，所述夹爪(46)的相邻端面均开设有夹槽(47)。
5.根据权利要求4所述的一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，其特征在于，所述横移模组(42)包括安装在直线驱动模组(41)驱动端上的防护罩(421)，所述防护罩(421)的内部底端分别安装有横移驱动气缸(423)、导轨(424)，所述导轨(424)的上部滑动连接有滑台(425)，所述滑台(425)的底端与横移驱动气缸(423)的伸缩端连接固定。
6.根据权利要求5所述的一种基于协作机器人小模数齿轮上下料加工装置，其特征在于，所述防护罩(421)的顶端对称开设有通孔三(422)，所述滑台(425)的顶端通过通孔三(422)延伸至防护罩(421)上方，且与旋转台(43)连接固定。
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