CN105128326A - 贯流风叶机器人集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种工作效率高、加工质量好、且能为企业节省成本的贯流风叶机器人集成系统。它包括出料机组、输送线、待焊区、机械手、超声波焊接机和收料机构，在所述机械手的自由端设置有抓料夹，在所述机械手上还设置有第一摄像头，在所述超声波焊接机上设置有第二摄像头，所述抓料夹包括固定座、同步带、与所述同步带相啮合的第一齿轮、与所述第一齿轮套设连接的第二齿轮、设置在所述第一齿轮上的三个均布的第一卡爪、设置在所述固定座上的单向轴承齿轮和复位弹簧，所述第一卡爪处于常闭状态，所述单向轴承齿轮与所述第二齿轮相啮合，所述复位弹簧的两端分别连接所述第一齿轮和所述第二齿轮。本发明可应用于精密设备领域。

Description

贯流风叶机器人集成系统

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种贯流风叶机器人集成系统。

背景技术

贯流风叶因其优异的特点和性能表现被应用于多个行业。贯流风叶由多节经超声波焊接而成。但因其单节叶片多而薄，在端盖上的定位槽亦极浅，在装配时需要耗费大量的时间来进行定位。现在技术中亦由利用设备进行全自动生产。如公开号为CN104070674A的中国专利公开了一种贯流风叶焊接机器人。在该文件中，通过分送料模块将工件送至抓料机械手经三夹爪夹持进行初步整形自定心，随后送入预定位模块实现八夹爪夹持自定心和定位标记旋转对位，再经入料模块实现四夹爪夹持自定心、平移误差和旋转角度误差的补偿以及软着陆和旋转搜索的叶片嵌插，进而在超声波焊接机中通过四导向杆的夹持自定心和夹紧力控制、两级式焊接头运动和数字电源驱动的超声波换能器完成焊接，然后收料模块将焊接后成品取出送至储料皮带线。但在该文献中，在机械手取得工件后，需要送入预定位模块实现八夹爪夹持自定心和定位标记旋转对位，这在生产中需要耗费一定的时间，但日积月累下来，其耗费的时间将会严重地影响企业的效率。为了改变这一状况，有必要进行重新设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工作效率高、加工质量好、且能为企业节省成本的贯流风叶机器人集成系统。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括出料机组、输送线、与所述输送线末端相连的待焊区、机械手、超声波焊接机和收料机构，所述输送线的始端与所述出料机组的出料口相连接，所述机械手设置在所述待焊区与所述超声波焊接机之间，所述收料机构设置在所述超声波焊接机的出料位处，在所述机械手的自由端设置有抓料夹，在所述机械手上还设置有第一摄像头，在所述超声波焊接机上设置有第二摄像头，所述抓料夹包括固定座、同步带、与所述同步带相啮合的第一齿轮、与所述第一齿轮套设连接的第二齿轮、设置在所述第一齿轮上的三个均布的第一卡爪、设置在所述固定座上的单向轴承齿轮和复位弹簧，所述第一卡爪处于常闭状态，所述单向轴承齿轮与所述第二齿轮相啮合，所述复位弹簧的两端分别连接所述第一齿轮和所述第二齿轮。

进一步地，所述第一卡爪为移动块，所述移动块上连接有移动轴，在所述第二齿轮上设置有导向槽，所述导向槽的两端到所述第二齿轮的中心轴的距离不等，在所述第一齿轮上设置有与所述移动轴相适配的移动槽，在所述第一齿轮的一端上设置有导向件，所述导向件上设置有与所述移动块相配合的限位槽，所述移动轴穿过所述导向槽和所述移动槽，随着所述移动轴在所述导向槽和所述移动槽上移动，所述移动块相对于所述第一齿轮和/或所述第二齿轮的中心线作径向运动。

进一步地，所述第一卡爪为转动块，所述转动块的抓物端为突出部，所述转动块的下端设置有第三齿轮，在所述第二齿轮的内侧壁上设置有与所述第三齿轮相啮合的内齿轮，所述第三齿轮在所述内齿轮上运动时，所述转动块作转动运动，所述转动块的抓物端处于夹持和松开两个状态。

进一步地，所述机械手为四轴机械手，所述第一摄像头的镜头向下正对所述抓料夹。

进一步地，所述超声波焊接机下方设置有定位平台，所述定位平台通过第一电机驱动在第一丝杆上作上下运动，所述第二摄像头的镜头向下正对所述定位平台。

进一步地，所述收料机构包括设置在所述定位平台一侧的抓取和翻转机构和位于所述抓取和翻转机构一侧的回收传送带，所述抓取和翻转机构包括第二卡爪、驱动所述第二卡爪作开合运动的电缸、驱动所述第二卡爪和所述电缸作转动运动的第四齿轮、与所述第四齿轮相啮合的齿条，以及推动所述第二卡爪、所述电缸、所述第四齿轮和所述齿条这一整体作直线运动的气缸。

进一步地，所述待焊区设置为V型定位槽，所述V型定位槽的前端设置有第一传感器。

进一步地，在所述输送线上设置有第二传感器，所述第二传感器感知贯流风叶的堆积数量。

进一步地，所述待焊区的底部设置有调节螺母。

更进一步地，所述输送线包括贯流风叶输送线、上端盖输送线和下端盖输送线，所述贯流风叶输送线的来料直接由注塑机输出，所述下端盖输送线的来料由振动盘输送，所述上端盖输送线由料斗输送。

本发明的有益效果是：由于本发明包括出料机组、输送线、与所述输送线末端相连的待焊区、机械手、超声波焊接机和收料机构，所述输送线的始端与所述出料机组的出料口相连接，所述机械手设置在所述待焊区与所述超声波焊接机之间，所述收料机构设置在所述超声波焊接机的出料位处，在所述机械手的自由端设置有抓料夹，所述抓料夹包括固定座、同步带、与所述同步带相啮合的第一齿轮、与所述第一齿轮套设连接的第二齿轮、设置在所述第一齿轮上的三个均布的第一卡爪、设置在所述固定座上的单向轴承齿轮和复位弹簧，所述第一卡爪处于常闭状态，所述单向轴承齿轮与所述第二齿轮相啮合，所述复位弹簧的两端分别连接所述第一齿轮和所述第二齿轮，所以，本发明通过所述抓料夹的设置，在第一卡爪抓取工件后，通过所述第一摄像头和所述第二摄像头分别获取位于待焊区位置上的工件的角度位置和超声波焊接机下方位置上的焊接到一定程度的工件的角度位置，根据两个角度位置的对比，以及待焊区的平整精度，通过所述抓料夹从待焊区抓取工件后直接进行旋转校正，节省了大量的加工时间，降低了工作人员的劳动强度和成本，也大大提高了效率。

附图说明

图1是本发明整体结构的第一视角简易结构示意图；

图2是所述抓料夹第一种结构的第一视角简易结构示意图；

图3是所述抓料夹第一种结构的第二视角简易结构示意图；

图4是所述抓料夹第二种结构的第一视角简易结构示意图；

图5是所述抓料夹第二种结构的第二视角简易结构示意图；

图6是本发明整体结构的第二视角简易结构示意图；

图7是图6中A部分的放大结构示意图；

图8是所述输送线与所述机械手作用部的简易结构示意图；

图9是所述抓取和翻转机构的简易结构示意图；

图10是所述机械手的简易结构示意图；

图11是所述料斗的简易结构示意图。

具体实施方式

如图1至图11所示，本发明包括出料机组1、输送线2、与所述输送线2末端相连的待焊区3、机械手4、超声波焊接机5和收料机构6。所述输送线2的始端与所述出料机组1的出料口相连接，所述机械手4设置在所述待焊区3与所述超声波焊接机5之间，所述收料机构6设置在所述超声波焊接机5的出料位处。在所述机械手4的自由端设置有抓料夹7，在所述机械手4上还设置有第一摄像头，在所述超声波焊接机5上设置有第二摄像头。所述机械手4为四轴机械手，所述第一摄像头的镜头向下正对所述抓料夹7。所述抓料夹7包括固定座71、同步带72、与所述同步带72相啮合的第一齿轮73、与所述第一齿轮73套设连接的第二齿轮74、设置在所述第一齿轮73上的三个均布的第一卡爪75、设置在所述固定座71上的单向轴承齿轮76和复位弹簧77。所述第一卡爪75处于常闭状态，所述单向轴承齿轮76与所述第二齿轮74相啮合，所述复位弹簧77的两端分别连接所述第一齿轮73和所述第二齿轮74。

所述第一卡爪的结构可以有以下两种具体的结构。

第一种如下：

所述第一卡爪75为移动块751，所述移动块751上连接有移动轴752，在所述第二齿轮74上设置有导向槽741，所述导向槽741的两端到所述第二齿轮74的中心轴的距离不等，在所述第一齿轮73上设置有与所述移动轴752相适配的移动槽，在所述第一齿轮73的一端上设置有导向件，所述导向件上设置有与所述移动块751相配合的限位槽，所述移动轴752穿过所述导向槽741和所述移动槽，随着所述移动轴752在所述导向槽741和所述移动槽上移动，所述移动块751相对于所述第一齿轮73和/或所述第二齿轮74的中心线作径向运动。

第二种如下：

所述第一卡爪75为转动块753，所述转动块753的抓物端为突出部，所述转动块753的下端设置有第三齿轮754，在所述第二齿轮74的内侧壁上设置有与所述第三齿轮754相啮合的内齿轮，所述第三齿轮754在所述内齿轮上运动时，所述转动块753作转动运动，所述转动块753的抓物端处于夹持和松开两个状态。

所述超声波焊接机5下方设置有定位平台51，所述定位平台51通过第一电机52驱动在第一丝杆53上作上下运动，所述第二摄像头的镜头向下正对所述定位平台51。

所述收料机构6包括设置在所述定位平台51一侧的抓取和翻转机构61和位于所述抓取和翻转机构61一侧的回收传送带62，所述抓取和翻转机构61包括第二卡爪611、驱动所述第二卡爪611作开合运动的电缸612、驱动所述第二卡爪611和所述电缸612作转动运动的第四齿轮613、与所述第四齿轮613相啮合的齿条614，以及推动所述第二卡爪611、所述电缸612、所述第四齿轮613和所述齿条614这一整体作直线运动的气缸615。

所述待焊区3设置为V型定位槽31，所述V型定位槽31的前端设置有第一传感器32。所述第一传感器32用于获知贯流风叶工件（以下简称工件）已经到达待焊区3。在所述输送线2上设置有第二传感器21，所述第二传感器21感知贯流风叶的堆积数量。当工件从所述待焊区3堆积排列到达所述第二传感器21的位置时，所述抓料夹7开始抓取这一输送线上的工件进行焊接所述待焊区3的底部设置有调节螺母33。所述调节螺母33的设置，是为了在第一次进行设备安装调试时，在待焊区3的平整度不够时，进行平整度调节，以保证后续的加工精度。

所述输送线2包括贯流风叶输送线22、上端盖输送线23和下端盖输送线24，所述贯流风叶输送线22的来料直接由注塑机输出，所述下端盖输送线24的来料由振动盘输送，所述上端盖输送线23由料斗8输送。在本发明中，所述贯流风叶输送线22设置有三条，所述上端盖输送线23和下端盖输送线24的数目分别为一条。所述贯流风叶输送线22直接与注塑机的产品出料口连接。由于上端盖带有一圈风叶，其硬度不够，故所述上端盖输送线23通过流都8来传输。而下端盖的硬度较高，其可用振动盘上料。解决了人工上料的麻烦。

本发明的工作流程如下：

在进行设备安装时，需要注意待焊区的平整度，若平整度不高，则需要利用所述调节螺母33进行调节，直至平整度达到要求。

在进行生产时，所述出料机组1的各台注塑机生产出贯流风叶工件、上端盖和下端盖等，然后通过输送线2进行输送，在到达待焊区3后，进行排队等待，每一条输送线上的工件需要堆积数量达到要求后，才开始抓取该条输送线上的工件进行焊接。所述机械手4运动到待焊区上方，第一摄像头获取工件的角度位置，同时第二摄像头获取定位平台51上的工件的角度位置，通过对比得出这两处工件的角度差异。通过步进电机或伺服电机驱动抓料夹7上的同步带72带动第一齿轮73转动，第一齿轮73带动第二齿轮74一起运动，作反响运动，由于单向轴承齿轮的存在，第二齿轮74不能转动，而第一齿轮73上的移动轴752或转动块753在导向槽741或发生转动运动，从而使得移动块或转动块展开，从而实现抓取工件，其后通过弹簧的回复力。在抓取工件后，通过转动第一齿轮实现工件的角度位置调整，使工件的角度与定位平台上的工件的角度一致。

通过机械手4将工件输送至所述超声波焊接机5下方的定位平台51上，开启超声波焊接机进行焊接。在完成一节贯流风叶焊接后，所述定位平台在所述第一电机52和所述第一丝杆53的作用下下移一个单位，等待机械手传送一节贯流风叶工件放置于焊接机下，进行焊接，直至完成工件焊接。

在完成工件焊接后，需要进行上端盖的焊接。

当全部焊接完成后，所述收料机构6上的抓取和翻转机构61抓取焊接好的工件，然后翻转90°角度，放开所述第二卡爪611，使工件产品落在回收传送带62上，最后实现工件加工并回收。

本发明加工快速，加工精度高，成本低，能为企业节省不少的成本。

本发明可应用于精密设备领域。

Claims (10)

1.一种贯流风叶机器人集成系统，包括出料机组（1）、输送线（2）、与所述输送线（2）末端相连的待焊区（3）、机械手（4）、超声波焊接机（5）和收料机构（6），所述输送线（2）的始端与所述出料机组（1）的出料口相连接，所述机械手（4）设置在所述待焊区（3）与所述超声波焊接机（5）之间，所述收料机构（6）设置在所述超声波焊接机（5）的出料位处，其特征在于：在所述机械手（4）的自由端设置有抓料夹（7），在所述机械手（4）上还设置有第一摄像头，在所述超声波焊接机（5）上设置有第二摄像头，所述抓料夹（7）包括固定座（71）、同步带（72）、与所述同步带（72）相啮合的第一齿轮（73）、与所述第一齿轮（73）套设连接的第二齿轮（74）、设置在所述第一齿轮（73）上的三个均布的第一卡爪（75）、设置在所述固定座（71）上的单向轴承齿轮（76）和复位弹簧（77），所述第一卡爪（75）处于常闭状态，所述单向轴承齿轮（76）与所述第二齿轮（74）相啮合，所述复位弹簧（77）的两端分别连接所述第一齿轮（73）和所述第二齿轮（74）。

2.根据权利要求1所述的贯流风叶机器人集成系统，其特征在于：所述第一卡爪（75）为移动块（751），所述移动块（751）上连接有移动轴（752），在所述第二齿轮（74）上设置有导向槽（741），所述导向槽（741）的两端到所述第二齿轮（74）的中心轴的距离不等，在所述第一齿轮（73）上设置有与所述移动轴（752）相适配的移动槽，在所述第一齿轮（73）的一端上设置有导向件，所述导向件上设置有与所述移动块（751）相配合的限位槽，所述移动轴（752）穿过所述导向槽（741）和所述移动槽，随着所述移动轴（752）在所述导向槽（741）和所述移动槽上移动，所述移动块（751）相对于所述第一齿轮（73）和/或所述第二齿轮（74）的中心线作径向运动。

3.根据权利要求1所述的贯流风叶机器人集成系统，其特征在于：所述第一卡爪（75）为转动块（753），所述转动块（753）的抓物端为突出部，所述转动块（753）的下端设置有第三齿轮（754），在所述第二齿轮（74）的内侧壁上设置有与所述第三齿轮（754）相啮合的内齿轮，所述第三齿轮（754）在所述内齿轮上运动时，所述转动块（753）作转动运动，所述转动块（753）的抓物端处于夹持和松开两个状态。

4.根据权利要求1至3任一项所述的贯流风叶机器人集成系统，其特征在于：所述机械手（4）为四轴机械手，所述第一摄像头的镜头向下正对所述抓料夹（7）。

5.根据权利要求4所述的贯流风叶机器人集成系统，其特征在于：所述超声波焊接机（5）下方设置有定位平台（51），所述定位平台（51）通过第一电机（52）驱动在第一丝杆（53）上作上下运动，所述第二摄像头的镜头向下正对所述定位平台（51）。

6.根据权利要求5所述的贯流风叶机器人集成系统，其特征在于：所述收料机构（6）包括设置在所述定位平台（51）一侧的抓取和翻转机构（61）和位于所述抓取和翻转机构（61）一侧的回收传送带（62），所述抓取和翻转机构（61）包括第二卡爪（611）、驱动所述第二卡爪（611）作开合运动的电缸（612）、驱动所述第二卡爪（611）和所述电缸（612）作转动运动的第四齿轮（613）、与所述第四齿轮（613）相啮合的齿条（614），以及推动所述第二卡爪（611）、所述电缸（612）、所述第四齿轮（613）和所述齿条（614）这一整体作直线运动的气缸（615）。

7.根据权利要求5所述的贯流风叶机器人集成系统，其特征在于：所述待焊区（3）设置为V型定位槽（31），所述V型定位槽（31）的前端设置有第一传感器（32）。

8.根据权利要求7所述的贯流风叶机器人集成系统，其特征在于：在所述输送线（2）上设置有第二传感器（21），所述第二传感器（21）感知贯流风叶的堆积数量。

9.根据权利要求7所述的贯流风叶机器人集成系统，其特征在于：所述待焊区（3）的底部设置有调节螺母（33）。

10.根据权利要求9所述的贯流风叶机器人集成系统，其特征在于：所述输送线（2）包括贯流风叶输送线（22）、上端盖输送线（23）和下端盖输送线（24），所述贯流风叶输送线（22）的来料直接由注塑机输出，所述下端盖输送线（24）的来料由振动盘输送，所述上端盖输送线（23）由料斗（8）输送。