申请/专利权人：青岛杰瑞工控技术有限公司

申请日：2018-09-07

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN109175979B

主分类号：B23P19/06

分类号：B23P19/06;B23P21/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2019.02.12#实质审查的生效;2019.01.11#公开

摘要：本发明属于机械设计技术领域，公开了一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，包括底座、浮动系统、抱紧系统和压紧系统，浮动系统与底座连接，抱紧系统和压紧系统设置在浮动系统的外侧。本技术方案具有用于承载的底座、用于精密装配的浮动系统和用于实现同步夹紧的抱紧系统，抱紧系统能够升降，可实现夹持部的上下移动，用于克服电动扭力扳手拧紧扭力的压紧系统。结构简单、紧凑、合理，在借助机器视觉系统的基础上，能够主动适应视觉系统产生的误差，优质高效的完成大型、重型工业产品的自动化装配作业。

主权项：1.一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：包括底座、浮动系统、抱紧系统和压紧系统，浮动系统与底座连接，抱紧系统和压紧系统设置在浮动系统的外侧；浮动系统包括固定座、水平调整组成、顶升气缸和顶升气缸支架，顶升气缸与水平调整组成连接，水平调整组成可径向移动，顶升气缸带动水平调整组成缩回后，水平调整组成与固定座圆锥配合，不发生相对运动；抱紧系统包括夹爪部、升降组成、平移组成、同步连杆机构和驱动气缸，驱动气缸带动同步连杆机构实现两个夹爪部的同步运动；压紧系统包括压紧气缸、压杆和压头，每个压头配备独立的压紧气缸；其操作步骤包括：S1：工业机器人依靠视觉系统将待装配件一放在浮动系统上部，接着由工业机器人依靠视觉系统将待装配件二置于待装配件一上方悬停，抱紧系统的夹爪部同步相向运动将待装配件二夹紧，确认夹紧后工业机器人夹具撤走；S2：抱紧系统带动待装配件二向待装配件一运动，待装配件二垂直向下运动，水平调整组成带动待装配件一左右移动，当二者装配部位的大倒角有重叠后，浮动系统顶起，两待装配件继续相向运动，二者间的不同轴误差通过配合大倒角的导向作用，依靠浮动系统中的水平调整组成实时调整待装配件一的位置保证二者同轴，从而完成组合装配作业；S3：浮动系统回位，压紧系统工作，安装在工业机器人上的电动扭力扳手完成螺钉的拧紧作业，装配完成后，另一台工业机器人依靠视觉系统定位抓取将该组合件运送至下一工位，随后整个浮动装配系统复位，准备下一装配作业。

全文数据：一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统技术领域本发明专利涉及机械设计技术领域，尤其涉及用于机器人工厂自动化的浮动装配系统。背景技术机器人工厂自动化中对电子产品等小型零部件的装配，往往完全采用机器视觉系统来解决；但对于大型、重型工业产品，因其尺寸较大，对应的镜头视野较大，现有的机器视觉产品或解决方案其定位精度不足以支撑高精密的装配作业。这就需要一种辅助设备，能够主动适应视觉系统产生的误差，优质高效的完成大型、重型工业产品的自动化装配作业。发明内容本发明的目的在于针对上述技术问题，提供用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，该系统在借助机器视觉系统的基础上，能够主动适应视觉系统产生的误差，优质高效的完成大型、重型工业产品的自动化装配作业，其采用的技术方案如下：用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，包括底座、浮动系统、抱紧系统和压紧系统。所述底座用于承载浮动系统、抱紧系统和压紧系统，保证其正常工作。浮动系统用于实现精密装配。抱紧系统用于实现待装件的同步夹紧，同时该系统还具有升降功能，可实现夹持部的上下移动。压紧系统配备多个压头，可用于克服电动扭力扳手拧紧时产生的扭力。工作时，首先将待装配件一依靠视觉系统由工业机器人放在浮动系统上部。接着由工业机器人依靠视觉系统将待装配件二置于待装配件一上方悬停。然后抱紧系统动作，其夹爪部同步相向运动将待装配件二夹紧，确认夹紧后工业机器人夹具撤走。再然后抱紧系统带动待装配件二向待装配件一运动，当二者装配部位的大倒角有重叠后，浮动系统顶起，两待装配件继续相向运动，二者间的不同轴错位通过配合大倒角的导向作用，依靠浮动系统中的钢珠滚轮实时调整待装配件一的位置保证二者同轴，从而完成组合装配作业。然后浮动系统回位，压紧系统工作，安装在工业机器人上的电动扭力扳手完成螺钉的拧紧作业。最终装配完成后，另一台工业机器人依靠视觉系统定位抓取将该组合件运送至下一工位，随后浮动装配系统复位，准备下一装配作业。所述底座由方管和钢板焊接而成，结构稳固。浮动系统包括浮动固定座、水平调整组成、顶升气缸及顶升气缸支架。顶升气缸将水平调整组成顶起后，水平调整组成可做径向移动。顶升气缸带动水平调整组成缩回后，水平调整组成与浮动固定座发生圆锥配合，水平调整组成完全固定，无法进行相对运动。水平调整组成包括钢珠滚轮、钢珠滚轮座（2-2-2）、浮动板。浮动板与钢珠滚轮点接触，因而钢珠滚轮座发生水平移动的阻力非常小。抱紧系统包括夹爪部、升降组成、平移组成、同步连杆机构、驱动气缸。驱动气缸带动同步连杆机构，可实现两个夹爪部的同步运动，从而保证夹紧后的重复定位精度。夹爪部采用V形结构，可以自动定心，保证夹紧后待装配件位置恒定。升降组成、平移组成均安装有两条直线导轨，保证运行平稳。同步连杆机构通过传动齿轮与介轮的啮合传动，使两个平移组成实现同步相向运动，从而实现了两个夹爪部的同步夹紧。压紧系统包括压紧气缸、压杆以及橡胶压头。为保证每一个橡胶压头均能传导压力，避免压力不均匀，故而每一个橡胶压头均配备独立的压紧气缸。本技术方案具有用于承载的底座、用于精密装配的浮动系统和用于实现同步夹紧的抱紧系统，抱紧系统能够升降，可实现夹持部的上下移动，用于克服电动扭力扳手拧紧扭力的压紧系统。结构简单、紧凑、合理，在借助机器视觉系统的基础上，能够主动适应视觉系统产生的误差，优质高效的完成大型、重型工业产品的自动化装配作业。附图说明图1：本发明一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统的结构示意图（一）；图2：本发明一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统的结构示意图（二）；图3：图2的横截面图；图4：本发明一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统的浮动系统示意图；图5：本发明浮动装配系统与电动扭力扳手的搭配示意图；图6：本发明一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统的待装配配件示意图；图7：图6的B-B截面图；图8：本发明浮动装配系统与工业机器人的搭配示意图。其中：1.底座；2.浮动系统；2-1.固定座；2-2.水平调整组成；2-2-1.滚轮；2-2-2.滚轮座；2-2-3.浮动板；2-3.顶升气缸；2-4.气缸支架；3.抱紧系统；3-1.夹爪部；3-2.升降组成；3-3.平移组成；3-4.同步连杆机构；3-4-1：传动齿轮；3-4-2.介轮；3-5.驱动气缸；4.压紧系统；4-1.压紧气缸；4-2.压杆；4-3.压头5.工业机器人；6.电动扭力扳手；7.待装配件一；8.待装配件二；9.配合倒角。具体实施方式下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。如图1到图8所示，用于机器人工厂自动化的浮动装配系统包括：底座1、浮动系统2、抱紧系统3和压紧系统4。所述底座1用于承载浮动系统2、抱紧系统3和压紧系统4，保证其正常工作。浮动系统2用于实现精密装配。抱紧系统3用于实现待装件的同步夹紧，同时该系统还具有升降功能，可实现夹持部的上下移动。压紧系统4配备多个压头，可用于克服电动扭力扳手拧紧时产生的扭力。底座1由方管和钢板焊接而成，结构稳固。浮动系统2包括浮动固定座2-1、水平调整组成2-2、顶升气缸2-3及顶升气缸支架2-4。顶升气缸2-3将水平调整组成2-2顶起后，水平调整组成2-2可做径向移动。顶升气缸2-3带动水平调整组成2-2缩回后，水平调整组成2-2与浮动固定座2-1发生圆锥配合，水平调整组成2-2完全固定，无法进行相对运动。水平调整组成2-2包括钢珠滚轮2-2-1、钢珠滚轮座2-2-2、浮动板2-2-3。浮动板2-2-3与钢珠滚轮2-2-1点接触，因而钢珠滚轮座2-2-2发生水平移动的阻力非常小。抱紧系统3包括夹爪部3-1、升降组成3-2、平移组成3-3、同步连杆机构3-4、驱动气缸3-5。驱动气缸3-5带动同步连杆机构3-4，可实现两个夹爪部3-1的同步运动，从而保证夹紧后的重复定位精度。夹爪部3-1采用V形结构，可以自动定心，保证夹紧后待装配件位置恒定。升降组成3-2、平移组成3-3均安装有两条直线导轨，保证运行平稳。同步连杆机构3-4通过传动齿轮3-4-1与介轮3-4-2的啮合传动，使两个平移组成3-3实现同步相向运动，从而实现了两个夹爪部3-1的同步夹紧。压紧系统4包括压紧气缸4-1、压杆4-2以及橡胶压头4-3。为保证每一个橡胶压头4-3均能传导压力，避免压力不均匀，故而每一个橡胶压头4-3均配备独立的压紧气缸4-1。如图8所示，待装配件一依靠视觉系统由工业机器人放在浮动系统上部。接着由工业机器人依靠视觉系统将待装配件二置于待装配件一上方悬停。抱紧系统动作，其夹爪部同步相向运动将待装配件二夹紧，确认夹紧后工业机器人夹具撤走。如图6-7所示，抱紧系统带动待装配件二向待装配件一运动。待装配件二垂直向下运动，待装配件一由于浮动系统钢珠滚轮可以左右移动。当二者装配部位的大倒角有重叠后，浮动系统顶起，两待装配件继续相向运动，二者间的不同轴误差通过配合大倒角的导向作用，依靠浮动系统中的钢珠滚轮2-2-1实时调整待装配件一的位置保证二者同轴，从而完成组合装配作业。如图5所示，浮动系统回位，压紧系统工作。安装在工业机器人上的电动扭力扳手完成螺钉的拧紧作业。最终装配完成后，另一台工业机器人依靠视觉系统定位抓取将该组合件运送至下一工位，随后整个浮动装配系统复位，准备下一装配作业。实施例仅说明本发明的技术方案，而非对其进行任何限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

权利要求：1.一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：包括底座、浮动系统、抱紧系统和压紧系统，浮动系统与底座连接，抱紧系统和压紧系统设置在浮动系统的外侧。2.根据权利要求1所述的一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：浮动系统包括固定座、水平调整组成、顶升气缸和顶升气缸支架，顶升气缸与水平调整组成连接，水平调整组成可径向移动，顶升气缸带动水平调整组成缩回后，水平调整组成与固定座圆锥配合，不发生相对运动。3.根据权利要求2所述的一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：水平调整组成包括滚轮、滚轮座和浮动板，浮动板与滚轮点接触。4.根据权利要求1-3任一所述的一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：抱紧系统包括夹爪部、升降组成、平移组成、同步连杆机构和驱动气缸，驱动气缸带动同步连杆机构实现两个夹爪部的同步运动。5.根据权利要求4所述的一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：夹爪部是V形结构。6.根据权利要求5所述的一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：升降组成和或平移组成安装有两条直线导轨。7.根据权利要求1-3或5或6任一所述的一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：同步连杆机构通过传动齿轮与介轮的啮合传动。8.根据权利要求7所述的一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：压紧系统包括压紧气缸、压杆和压头，每个压头配备独立的压紧气缸。9.根据权利要求8所述的一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：压紧系统有两个或多个。10.根据权利要求1-3或5或6或8或9所述的一种用于机器人工厂自动化的浮动装配系统，其特征在于：底座由方管和钢板焊接而成。

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