CN112077556B - 一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，具体涉及工业机器人技术领域，包括机架、工件和控制箱，所述机架的顶端固定安装有高度调节组件，且高度调节组件的一侧固定连接有基座，所述基座的一侧连接有驱动箱，所述驱动箱的顶端固定安装有横板，所述横板的顶端设有装配拾取组件，且横板的底端设有驱动装配拾取组件的偏转组件，所述工件设置在装配拾取组件的一侧，所述驱动箱的一侧设有上料组件。整个装配机器人的结构灵活性好，实现边拾取边装配，效率高，同时可保证不规则工件的有效地装配，实时适应工件不同面的曲度，不易出现配件安装位置错位，零件装配时固定性较差的问题，防止工件产品的装配质量下降。

Description

一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人。

背景技术

工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中；

装配机器人是工业机器人的一种，是柔性自动化装配***的核心设备，由机器人操作机、控制器、末端执行器和传感***组成，其中操作机的结构类型有水平关节型、直角坐标型、多关节型和圆柱坐标型等，控制器一般采用多CPU或多级计算机***，实现运动控制和运动编程，末端执行器为适应不同的装配对象而设计成各种手爪和手腕等，传感***用来获取装配机器人与环境和装配对象之间相互作用的信息；

现有的装配机器人针对曲面的工件在进行配件的装配的过程中，由于工件曲度的影响，易出现配件安装位置错位，零件装配时固定性较差，进而影响到整个工件产品的质量下降以及造成返修率增加；

为此，我们提出了一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人。

发明内容

为此，本发明提供一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，旨在解决现有的装配机器人针对曲面的工件在进行配件的装配的过程中，由于工件曲度的影响，易出现配件安装位置错位，零件装配时固定性较差，进而影响到整个工件产品的质量下降以及造成返修率增加的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，包括机架、工件和控制箱，控制箱设置在机架的一侧，所述机架的顶端固定安装有高度调节组件，且高度调节组件的一侧固定连接有基座，所述基座的一侧连接有驱动箱，所述驱动箱的顶端固定安装有横板，所述横板的顶端设有装配拾取组件，且横板的底端设有驱动装配拾取组件的偏转组件，所述工件设置在装配拾取组件的一侧，所述驱动箱的一侧设有上料组件，所述驱动箱的内部设有驱动偏转组件以及上料组件的驱动机组；

所述装配拾取组件包括设置在横板底部一端的第一电机，且第一电机的外部连接有转动轴，所述转动轴的端部套接有转杆，且转杆的端部轴接有第一连杆，所述第一连杆的另一端轴接有第二连杆，所述横板远离第二连杆的一侧设有与第二连杆相轴接的摆杆，且摆杆的顶端转动配合有装配头，所述装配头的一侧设有四个吸盘，且装配头的一端插接有钢管，所述钢管的另一端插接有基块，且基块的一端连接有第二电机，所述钢管靠近基块的一端端部固定连接有接管；

所述偏转组件包括固定安装在横板底端的L型板，且基座的一端与L型板相焊接，所述基座的内部横向插接有传动轴，且传动轴位于L型板的一端套接有第一齿轮，所述L型板的顶端设有与第一齿轮相啮合的第二齿轮，所述L型板通过轴承套接有立柱，所述立柱与机架相滑动插接。

进一步地，所述横板的顶端固定安装有与第二电机相连接的支撑架。

进一步地，所述装配头的外部轴承转动配合有基壳，且基壳靠近钢管的一端设有防护罩，所述防护罩的内部设有啮合齿轮组，所述基壳的一侧外侧壁设有与摆杆顶端相转动插接的凸杆。

进一步地，所述啮合齿轮组的从动端与装配头的尾端相套接，所述基壳的顶端固定安装有与啮合齿轮组的主动端相连接的第三电机。

进一步地，所述高度调节组件包括设置在机架顶端的立座，所述立座靠近基座的一侧设有直线电机，所述机架的外部设有电气箱，所述立座靠近直线电机的两侧对称设有导轨，且直线电机的外侧设有与导轨相滑动配合的滑座，所述滑座的外表面螺栓固定有与基座相连接的连接座。

进一步地，所述上料组件包括与驱动机组相连接的转盘，所述转盘的上方设有与驱动箱一侧相连接的第一限位框，且第一限位框的内侧设有第二限位框，所述第一限位框位于转盘外侧的一端设有基板，所述摆杆的一侧外侧壁设有与第一限位框和第二限位框相对应的卡杆。

进一步地，所述驱动机组包括设置在驱动箱内部的第四电机，且第四电机与传动轴相连接，所述传动轴位于驱动箱内部的一端套接有第三齿轮，所述驱动箱的底端垂直插接有第一立轴，且第一立轴位于驱动箱内部的一端套设有与第三齿轮相啮合的第四齿轮。

进一步地，所述第一立轴位于驱动箱底部的一端套接有皮带轮组，且皮带轮组的从动端连接有第二立轴，所述第二立轴与转盘相套接。

进一步地，所述第二立轴靠近转盘的一端套设有横杆，且横杆的端部连接有齿条。

进一步地，所述转盘的上表面垂直插接有第三立轴，且第三立轴的顶端套设有弧形板，所述弧形板与第二限位框的端部相对接，所述第三立轴靠近齿条的一端套设有传动齿轮。

本发明具有如下优点：

1、通过设置的装配拾取组件，可实现配件的先拾取后装配，效率高，当在工件上的具有曲度的平面进行装配时，可利用偏转组件实现装配拾取组件装配时能够配合工件的曲度，整个装配机器人的结构灵活性好，实现边拾取边装配，效率高，同时可保证不规则工件的有效地装配，实时适应工件不同面的曲度，不易出现配件安装位置错位，零件装配时固定性较差的问题，防止工件产品的装配质量下降。

2、通过设置的上料组件，驱动机组驱动转盘顺时针转动，配件由于离心力的作用，从第一限位框靠近第二立轴处滑动至基板处，转盘转动一圈时，有两个配件进入基板处，然后，传动齿轮与齿条产生啮合，带动传动齿轮逆时针转动一定角度，带动第三立轴位于转盘上的弧形板摆动至靠近第二限位框的外边缘处，此时，配件由于离心力的作用会从第二限位框外侧与第一限位框之间形成的轨道滑至基板处，实现一次性四个配件的定量上料，可防止配件上料时的堆积，造成机器堵塞停止，费时费力，影响装配操作的顺利进行，保证工作效率的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明提供的整机主视图；

图2为本发明提供的图1中A部的结构示意图；

图3为本发明提供的装配拾取组件的主视图；

图4为本发明提供的装配头的立体图；

图5为本发明提供的高度调节组件的主视图；

图6为本发明提供的驱动机组的结构示意图；

图7为本发明提供的上料组件的俯视图；

图中：1、机架；2、高度调节组件；201、立座；202、直线电机；203、导轨；204、滑座；205、连接座；3、基座；4、驱动箱；5、横板；6、工件；7、上料组件；701、转盘；702、第一限位框；703、第二限位框；704、第三立轴；705、基板；706、弧形板；8、立柱；9、第一电机；10、转动轴；11、转杆；12、第一连杆；13、第二连杆；14、摆杆；15、基壳；16、防护罩；17、装配头；18、吸盘；19、钢管；20、支撑架；21、第二电机；22、基块；23、接管；24、L形板；25、传动轴；26、第一齿轮；27、第二齿轮；28、第三电机；29、啮合齿轮组；30、卡杆；31、第四电机；32、第三齿轮；33、第一立轴；34、第四齿轮；35、第二立轴；36、横杆；37、齿条；38、传动齿轮；39、凸杆；40、控制箱；41、电气箱；42、皮带轮组。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

参照说明书附图1-6，该实施例的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，包括机架1、工件6和控制箱40，控制箱40设置在机架1的一侧，所述机架1的顶端固定安装有高度调节组件2，且高度调节组件2的一侧固定连接有基座3，所述基座3的一侧连接有驱动箱4，所述驱动箱4的顶端固定安装有横板5，所述横板5的顶端设有装配拾取组件，且横板5的底端设有驱动装配拾取组件的偏转组件，所述工件6设置在装配拾取组件的一侧，所述驱动箱4的一侧设有上料组件7，所述驱动箱4的内部设有驱动偏转组件以及上料组件7的驱动机组；

所述装配拾取组件包括设置在横板5底部一端的第一电机9，且第一电机9的外部连接有转动轴10，所述转动轴10的端部套接有转杆11，且转杆11的端部轴接有第一连杆12，所述第一连杆12的另一端轴接有第二连杆13，所述横板5远离第二连杆13的一侧设有与第二连杆13相轴接的摆杆14，且摆杆14的顶端转动配合有装配头17，所述装配头17的一侧设有四个吸盘18，且装配头17的一端插接有钢管19，所述钢管19的另一端插接有基块22，且基块22的一端连接有第二电机21，所述钢管19靠近基块22的一端端部固定连接有接管23，连接空压机，实现吸盘18的吸附配件的功能；

所述偏转组件包括固定安装在横板5底端的L型板24，且基座3的一端与L型板24相焊接，所述基座3的内部横向插接有传动轴25，且传动轴25位于L型板24的一端套接有第一齿轮26，所述L型板24的顶端设有与第一齿轮26相啮合的第二齿轮27，所述L型板24通过轴承套接有立柱8，所述立柱8与机架1相滑动插接。

进一步地，所述横板5的顶端固定安装有与第二电机21相连接的支撑架20，对基块22实现支撑作用。

进一步地，所述装配头17的外部轴承转动配合有基壳15，且基壳15靠近钢管19的一端设有防护罩16，所述防护罩16的内部设有啮合齿轮组29，所述基壳15的一侧外侧壁设有与摆杆14顶端相转动插接的凸杆39，保证基壳15与摆杆14的连接性。

进一步地，所述啮合齿轮组29的从动端与装配头17的尾端相套接，所述基壳15的顶端固定安装有与啮合齿轮组29的主动端相连接的第三电机28。

进一步地，所述高度调节组件包括设置在机架1顶端的立座201，所述立座201靠近基座3的一侧设有直线电机202，所述机架1的外部设有电气箱41，所述立座201靠近直线电机202的两侧对称设有导轨203，且直线电机202的外侧设有与导轨203相滑动配合的滑座204，所述滑座204的外表面螺栓固定有与基座3相连接的连接座205，保证基座3与滑座204的连接性。

实施场景具体为：首先，驱动机组驱动上料组件7进行配件的上料，同时，装配拾取组件完成配件的拾取和装配，具体操作为，首先，控制箱40控制第一电机9带动转动轴10顺时针转动，通过第一连杆12带动第二连杆13顺时针摆动，由于第二连杆13与摆杆14相轴接，进而带动摆杆14顺时针摆动，同时带着装配头17顺时针摆动，钢管19与基块22产生滑动，同时，第二电机21驱动基块19转动带动装配头17有四个吸盘18的一面翻转至上料组件7的正上方，同时高度调节组件2的直线电机202驱动滑座203带动基座3向下移动，吸盘18与上料组件7上的配件接触，接管23连接空压机，空压机产生的负压使得配件被吸附在吸盘18上，随后，按照上述操作方向相反的操作，可实现装配头17带着吸附的配件靠近工件6，同时，第三电机28驱动啮合齿轮组29使得装配头17在基壳15的内部产生转动，使得配件对应工件上的装配位置进行装配；

当在工件6上的具有曲度的平面进行装配时，可利用偏转组件实现装配拾取组件装配时能够配合工件6的曲度，具体操作为，第四电机31驱动传动轴25转动带动第一齿轮26转动，同时第一齿轮26与第二齿轮27相互啮合，同时，使得L型板24配合立柱8产生转动，同时立柱8与机架1相插接，进而使得整个装配拾取组件相对于立柱8产生转动，使得装配过程中能够实时适应工件6不同面的曲度；

整个装配机器人的结构灵活性好，实现边拾取边装配，效率高，同时可保证不规则工件6的有效地装配，实时适应工件6不同面的曲度，不易出现配件安装位置错位，零件装配时固定性较差的问题，防止工件产品的装配质量下降。

参照说明书附图1、6、7，该实施例的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，所述上料组件7包括与驱动机组相连接的转盘701，所述转盘701的上方设有与驱动箱4一侧相连接的第一限位框702，且第一限位框702的内侧设有第二限位框703，所述第一限位框702位于转盘701外侧的一端设有基板705，所述摆杆14的一侧外侧壁设有与第一限位框702和第二限位框703相对应的卡杆30。

进一步地，所述驱动机组包括设置在驱动箱4内部的第四电机31，且第四电机31与传动轴25相连接，所述传动轴25位于驱动箱4内部的一端套接有第三齿轮32，所述驱动箱4的底端垂直插接有第一立轴33，且第一立轴33位于驱动箱4内部的一端套设有与第三齿轮32相啮合的第四齿轮34。

进一步地，所述第一立轴33位于驱动箱4底部的一端套接有皮带轮组42，且皮带轮组42的从动端连接有第二立轴35，所述第二立轴35与转盘701相套接。

进一步地，所述第二立轴35靠近转盘701的一端套设有横杆36，且横杆36的端部连接有齿条37，与传动齿轮38配合，使得弧形板706产生转动，改变配件的滑动轨迹，保证基板705处出现两排设置的四个配件。

进一步地，所述转盘701的上表面垂直插接有第三立轴704，且第三立轴704的顶端套设有弧形板706，所述弧形板706与第二限位框703的端部相对接，所述第三立轴704靠近齿条37的一端套设有传动齿轮38。

实施场景具体为：第四电机31驱动第三齿轮32带动第四齿轮34产生转动，进而带动与第四齿轮34连接的第一立轴33的转动，第一立轴33通过皮带轮组42带动第二立轴35的转动，进而实现上料组件7的转盘701顺时针匀速转动，从转盘701的一侧上料，随着转盘701的顺时针转动，配件由于离心力的作用，从第一限位框702靠近第二立轴35处滑动至基板705处，转盘701转动一圈时，有两个配件进入基板705处，然后，通过第三立轴704连接的传动齿轮38与齿条37产生啮合，带动传动齿轮38逆时针转动一定角度，带动第三立轴703位于转盘701上的弧形板706摆动至靠近第二限位框702的外边缘处，此时，配件由于离心力的作用会从第二限位框703外侧与第一限位框702之间形成的轨道滑至基板705处，控制箱40控制转盘701转动两圈使得基板705上上料了四个配件供装配拾取组件拾取，定量上料，可防止配件上料时的堆积，造成机器堵塞停止，费时费力，影响装配操作的顺利进行，保证工作效率的提高。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，包括机架（1）、工件（6）和控制箱（40），控制箱（40）设置在机架（1）的一侧，其特征在于：所述机架（1）的顶端固定安装有高度调节组件（2），且高度调节组件（2）的一侧固定连接有基座（3），所述基座（3）的一侧连接有驱动箱（4），所述驱动箱（4）的顶端固定安装有横板（5），所述横板（5）的顶端设有装配拾取组件，且横板（5）的底端设有驱动装配拾取组件的偏转组件，所述工件（6）设置在装配拾取组件的一侧，所述驱动箱（4）的一侧设有上料组件（7），所述驱动箱（4）的内部设有驱动偏转组件以及上料组件（7）的驱动机组；

所述装配拾取组件包括设置在横板（5）底部一端的第一电机（9），且第一电机（9）的外部连接有转动轴（10），所述转动轴（10）的端部套接有转杆（11），且转杆（11）的端部轴接有第一连杆（12），所述第一连杆（12）的另一端轴接有第二连杆（13），所述横板（5）远离第二连杆（13）的一侧设有与第二连杆（13）相轴接的摆杆（14），且摆杆（14）的顶端转动配合有装配头（17），所述装配头（17）的一侧设有四个吸盘（18），且装配头（17）的一端插接有钢管（19），所述钢管（19）的另一端插接有基块（22），且基块（22）的一端连接有第二电机（21），所述钢管（19）靠近基块（22）的一端端部固定连接有接管（23）；

所述偏转组件包括固定安装在横板（5）底端的L型板（24），且基座（3）的一端与L型板（24）相焊接，所述基座（3）的内部横向插接有传动轴（25），且传动轴（25）位于L型板（24）的一端套接有第一齿轮（26），所述L型板（24）的顶端设有与第一齿轮（26）相啮合的第二齿轮（27），所述L型板（24）通过轴承套接有立柱（8），所述立柱（8）与机架（1）相滑动插接。

2.根据权利要求1所述的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，其特征在于：所述横板（5）的顶端固定安装有与第二电机（21）相连接的支撑架（20）。

3.根据权利要求1所述的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，其特征在于：所述装配头（17）的外部轴承转动配合有基壳（15），且基壳（15）靠近钢管（19）的一端设有防护罩（16），所述防护罩（16）的内部设有啮合齿轮组（29），所述基壳（15）的一侧外侧壁设有与摆杆（14）顶端相转动插接的凸杆（39）。

4.根据权利要求3所述的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，其特征在于：所述啮合齿轮组（29）的从动端与装配头（17）的尾端相套接，所述基壳（15）的顶端固定安装有与啮合齿轮组（29）的主动端相连接的第三电机（28）。

5.根据权利要求1所述的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，其特征在于：所述高度调节组件包括设置在机架（1）顶端的立座（201），所述立座（201）靠近基座（3）的一侧设有直线电机（202），所述机架（1）的外部设有电气箱（41），所述立座（201）靠近直线电机（202）的两侧对称设有导轨（203），且直线电机（202）的外侧设有与导轨（203）相滑动配合的滑座（204），所述滑座（204）的外表面螺栓固定有与基座（3）相连接的连接座（205）。

6.根据权利要求1所述的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，其特征在于：所述上料组件（7）包括与驱动机组相连接的转盘（701），所述转盘（701）的上方设有与驱动箱（4）一侧相连接的第一限位框（702），且第一限位框（702）的内侧设有第二限位框（703），所述第一限位框（702）位于转盘（701）外侧的一端设有基板（705），所述摆杆（14）的一侧外侧壁设有与第一限位框（702）和第二限位框（703）相对应的卡杆（30）。

7.根据权利要求6所述的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，其特征在于：所述驱动机组包括设置在驱动箱（4）内部的第四电机（31），且第四电机（31）与传动轴（25）相连接，所述传动轴（25）位于驱动箱（4）内部的一端套接有第三齿轮（32），所述驱动箱（4）的底端垂直插接有第一立轴（33），且第一立轴（33）位于驱动箱（4）内部的一端套设有与第三齿轮（32）相啮合的第四齿轮（34）。

8.根据权利要求7所述的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，其特征在于：所述第一立轴（33）位于驱动箱（4）底部的一端套接有皮带轮组（42），且皮带轮组（42）的从动端连接有第二立轴（35），所述第二立轴（35）与转盘（701）相套接。

9.根据权利要求8所述的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，其特征在于：所述第二立轴（35）靠近转盘（701）的一端套设有横杆（36），且横杆（36）的端部连接有齿条（37）。

10.根据权利要求6所述的一种智慧工厂高度可调节的自动化装配机器人，其特征在于：所述转盘（701）的上表面垂直插接有第三立轴（704），且第三立轴（704）的顶端套设有弧形板（706），所述弧形板（706）与第二限位框（703）的端部相对接，所述第三立轴（704）靠近齿条（37）的一端套设有传动齿轮（38）。

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