CN205290979U - 一种往复式人与机器人协同作业自动化设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种往复式人与机器人协同作业自动化设备，包括工作台、第一载具、机器人、第二载具、第一滑轨、第二滑轨、第一送料机构、第二送料机构，工作台前段并排安装有第一滑轨、第二滑轨，机器人安装于工作台后段，第一载具与第一滑轨滑动连接并由第一载具输送机构驱动，第二载具与第二滑轨滑动连接并由第二载具输送机构驱动，工人在工作台前作业，机器人从第一送料机构取料向第一载具上的工件作业，机器人从第二送料机构取料向第二载具上的工件作业。本实用新型能处理多任务工位的产品，机器人集成的难度小，成本低，且适合当前商品个性化、客户定制化设计多品种小批量的商业模式，换线停工时间短，作业效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业机器人技术领域，特别涉及一种往复式人与机器人协同作业自动化设备。
背景技术
目前工业机器人在制造行业的运用越来越普及，它们被大量的使用在装配、冲压、码垛、插件、喷涂、焊接等作业工位，取代人工完成这些高强度、高危险、繁琐的工作任务。目前需要多任务处理工位的产品，自动化设备的机器人集成的难度大，成本高，且不适合当前商品个性化、客户定制化设计多品种小批量的商业模式，换线停工时间长，作业效率低。
有鉴于此，特提出本实用新型，以解决上述技术问题。
实用新型内容
针对上述现有技术，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种往复式人与机器人协同作业自动化设备，该设备能处理多任务工位的产品，自动化设备的机器人集成的难度小，成本低，且适合当前商品个性化、客户定制化设计多品种小批量的商业模式，换线停工时间短，作业效率高。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种往复式人与机器人协同作业自动化设备，其包括工作台、第一载具、机器人、第二载具、第一滑轨、第二滑轨、第一送料机构、第二送料机构，所述工作台前段并排安装有第一滑轨、第二滑轨，所述机器人安装于工作台后段，所述第一载具与第一滑轨滑动连接并由第一载具输送机构驱动，所述第二载具与第二滑轨滑动连接并由第二载具输送机构驱动，所述第一送料机构置于靠近第一载具的工作台的侧边，所述第二送料机构置于靠近第二载具的工作台的侧边，工人在工作台前作业，所述机器人从第一送料机构取料向第一载具上的工件作业，所述机器人从第二送料机构取料向第二载具上的工件作业。
本实用新型的进一步改进为，所述机器人包括底座、X轴运动装置、Y轴运动装置、Z轴运动装置、两组角度调整装置、两组产品夹取装置，所述X轴运动装置安装于所述底座上，所述Y轴运动装置安装于所述X轴运动装置上，所述Z轴运动装置安装于所述Y轴运动装置前端，两组角度调整装置分别安装于所述Z轴运动装置两侧，两组产品夹取装置分别安装于两组角度调整装置下，所述X轴运动装置实现水平初步定位，所述Y轴运动装置实现水平精确定位，所述Z轴运动装置实现Z轴方向运动精确定位，所述角度调整装置实现角度调整，所述产品夹取装置夹取产品。
本实用新型的进一步改进为，所述X轴运动装置包括第一步进电机、第一减速器、主臂，所述第一步进电机设有第一步进电机输出轴，所述第一步进电机安装于所述底座内，所述第一减速器安装于底座上，所述第一步进电机输出轴与所述第一减速器连接，所述主臂的一端与所述第一减速器连接。
本实用新型的进一步改进为，所述Y轴运动装置包括第二步进电机、第二减速器、副臂，所述第二步进电机设有第二步进电机输出轴，所述第二步进电机、第二减速器分别安装于所述副臂的一端，所述第二步进电机输出轴与所述第二减速器连接，所述第二减速器与所述主臂的另一端连接。
本实用新型的进一步改进为，所述Z轴运动装置包括第三步进电机、第三步进电机安装板、第一同步带轮、第二同步带轮、同步带、导轨、滑块、齿条、齿条安装座、销轴，所述第三步进电机设有第三步进电机输出轴，所述第三步进电机安装于所述第三步进电机安装板，所述第三步进电机安装板与所述副臂的另一端固定连接，所述第一同步带轮固定安装于所述第三步进电机输出轴，所述第二同步带轮通过所述销轴与所述第三步进电机安装板转动连接，所述同步带分别与所述第一同步带轮、第二同步带轮传动连接，所述导轨固定安装于所述第三步进电机安装板，所述导轨与所述滑块滑动连接，所述齿条安装于所述齿条安装座，所述齿条安装座与所述滑块固定连接，所述齿条与所述同步带咬合。
本实用新型的进一步改进为，所述角度调整装置包括第四步进电机、第四步进电机安装板、扭力盘、扭力架，所述第四步进电机设有第四步进电机输出轴，所述第四步进电机安装于所述第四步进电机安装板，所述第四步进电机安装板与所述滑块固定连接，所述扭力盘固定安装于所述第四步进电机输出轴，所述扭力架固定安装于扭力盘。
本实用新型的进一步改进为，所述产品夹取装置包括手指气缸、第一夹爪、第二夹爪，所述手指气缸设有两气动手指，所述第一夹爪、第二夹爪分别安装于所述两气动手指，所述手指气缸安装于所述扭力架下。
本实用新型的进一步改进为，所述第一减速器、第二减速器都为谐波减速器。
本实用新型的进一步改进为，所述Z轴运动装置还包括缓冲垫块，所述缓冲垫块固定安装于所述第三步进电机安装板上部，用于所述滑块向上运动时的缓冲。
本实用新型的进一步改进为，所述Z轴运动装置还包括同步带张紧机构，所述同步带张紧机构包括调整块、紧固螺钉、张紧螺钉，所述第三步进电机安装板下部设有调节槽、方形空腔，所述销轴固定安装于所述调整块，所述调整块置于所述方形空腔内并与之松动连接，所述紧固螺钉穿过所述调节槽并与所述调整块螺纹连接，所述张紧螺钉穿过所述第三步进电机安装板底部的通孔与所述调整块螺纹连接。
与现有技术相比，本实用新型采用机器人从第一送料机构取料向第一载具上的工件作业，第一载具由第一载具输送机构驱动前后移动，机器人从第二送料机构取料向第二载具上的工件作业，第二载具由第二载具输送机构驱动前后移动，工人在工作台前作业，本实用新型实现了人与机器人往复式协同作业。本实用新型能处理多任务工位的产品，自动化设备的机器人集成的难度小，成本低，且适合当前商品个性化、客户定制化设计多品种小批量的商业模式，换线停工时间短，作业效率高。
附图说明
图1是本实用新型的立体图;
图2是本实用新型的机器人立体图;
图3是本实用新型的X轴运动装置立体图;
图4是图3的立体展开图;
图5是本实用新型的Y轴运动装置立体图;
图6是图5的立体展开图;
图7是本实用新型的Z轴运动装置立体图;
图8是本实用新型的第三步进电机安装板立体图;
图9是图8的立体展开图;
图10是本实用新型的角度调整装置立体图;
图11是本实用新型的产品夹取装置立体图;
图12是是图10的立体展开图;
图13是是图11的立体展开图。
图中各部件名称如下：
1—工作台;
2—第一载具;
3—机器人;
31—底座;
32—X轴运动装置;
321—第一步进电机;
322—第一减速器;
323—主臂;
3231—第一角度控制挡块;
33—Y轴运动装置;
331—第二步进电机;
332—第二减速器;
333—副臂;
34—Z轴运动装置;
3401—第三步进电机;
3402—第三步进电机安装板;
34021—调节槽;
34022—方形空腔;
3403—第一同步带轮;
3404—第二同步带轮;
3405—同步带;
3406—导轨;
3407—滑块;
3408—齿条;
3409—齿条安装座;
3410—销轴;
3411—缓冲垫块;
3412—同步带张紧机构;
34121—调整块;
34122—紧固螺钉;
34123—张紧螺钉;
35—角度调整装置;
351—第四步进电机;
352—第四步进电机安装板;
353—扭力盘;
354—扭力架;
355—力传感器;
36—产品夹取装置;
361—手指气缸;
3611—气动手指;
362—第一夹爪;
363—第二夹爪;
4—第二载具;
5—第一滑轨;
6—第二滑轨;
7—第一送料机构;
8—第二送料机构。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1所示，一种往复式人与机器人协同作业自动化设备，其包括工作台1、第一载具2、机器人3、第二载具4、第一滑轨5、第二滑轨6、第一送料机构7、第二送料机构8，所述工作台1前段并排安装有第一滑轨5、第二滑轨6，所述机器人3安装于工作台1后段，所述第一载具2与第一滑轨5滑动连接并由第一载具输送机构驱动，所述第二载具4与第二滑轨6滑动连接并由第二载具输送机构驱动，所述第一送料机构7置于靠近第一载具2的工作台1的侧边，所述第二送料机构8置于靠近第二载具4的工作台1的侧边，工人在工作台1前作业，所述机器人3从第一送料机构7取料向第一载具2上的工件作业，所述机器人3从第二送料机构8取料向第二载具4上的工件作业。
具体地，如图1所示，本实用新型的工作台1、第一载具2、第二载具4、第一滑轨5、第二滑轨6、第一送料机构7、第二送料机构8、第一载具输送机构、第二载具输送机构(图中未示)都为现有技术;第一送料机构7、第二送料机构8都采用振动盘送料，第一载具输送机构、第二载具输送机构(图中未示)都采用气缸输送，故在些不作详细说明。
具体地，如图2所示，所述机器人3包括底座31、X轴运动装置32、Y轴运动装置33、Z轴运动装置34、两组角度调整装置35、两组产品夹取装置36，所述X轴运动装置32安装于所述底座31上，所述Y轴运动装置33安装于所述X轴运动装置32上，所述Z轴运动装置34安装于所述Y轴运动装置33前端，两组角度调整装置35分别安装于所述Z轴运动装置34两侧，两组产品夹取装置36分别安装于两组角度调整装置35下，所述X轴运动装置32实现水平初步定位，所述Y轴运动装置33实现水平精确定位，所述Z轴运动装置34实现Z轴方向运动精确定位，所述角度调整装置35实现角度调整，所述产品夹取装置36夹取产品。
具体地，如图3及图4所示，所述X轴运动装置32包括第一步进电机321、第一减速器322、主臂323，所述第一步进电机321设有第一步进电机输出轴，所述第一步进电机321固定安装于底座31内，所述第一减速器322固定安装于底座31上，所述第一步进电机输出轴与所述第一减速器322固定连接，所述主臂323的一端与所述第一减速器322固定连接;所述第一减速器322为谐波减速器。
具体地，如图5及图6所示，所述Y轴运动装置33包括第二步进电机331、第二减速器332、副臂333，所述第二步进电机331设有第二步进电机输出轴，所述第二步进电机331、第二减速器332分别固定安装于所述副臂333的一端，所述第二步进电机输出轴与所述第二减速器332固定连接，所述第二减速器332与所述主臂323的另一端固定连接;所述第二减速器332为谐波减速器。
具体地，如图7、图8及图9所示，所述Z轴运动装置34包括第三步进电机3401、第三步进电机安装板3402、第一同步带轮3403、第二同步带轮3404、同步带3405、导轨3406、滑块3407、齿条3408、齿条安装座3409、销轴3410，所述第三步进电机3401设有第三步进电机输出轴，所述第三步进电机3401固定安装于所述第三步进电机安装板3402背面，所述第三步进电机安装板3402的背面与所述副臂333的另一端固定连接，所述第一同步带轮3403固定安装于所述第三步进电机输出轴，所述第二同步带轮3404通过所述销轴3410与所述第三步进电机安装板3402转动连接，所述同步带3405分别与所述第一同步带轮3403、第二同步带轮3404传动连接，所述导轨3406固定安装于所述第三步进电机安装板3402前面，所述导轨3406与所述滑块3407滑动连接，所述齿条3408固定安装于所述齿条安装座3409，所述齿条安装座3409与所述滑块3407固定连接，所述齿条3408与所述同步带3405咬合;所述导轨3406、滑块3407、齿条3408、齿条安装座3409、销轴3410的数量都为2个。优选地，所述Z轴运动装置34还包括两个缓冲垫块3411，所述两个缓冲垫块3411分别固定安装于所述第三步进电机安装板3402上部，用于所述滑块3407向上运动时的缓冲。所述Z轴运动装置34还包括同步带张紧机构3412，所述同步带张紧机构3412包括调整块34121、紧固螺钉34122、张紧螺钉34123，所述第三步进电机安装板3402下部设有调节槽34021、方形空腔34022，所述销轴3410固定安装于所述调整块34121，所述调整块34121置于所述方形空腔34022内并与之松动连接，所述紧固螺钉34122穿过所述调节槽34021并与所述调整块34121螺纹连接，所述张紧螺钉34123穿过所述第三步进电机安装板3402底部的通孔与所述调整块34121螺纹连接，松开所述紧固螺钉34122，并上下拧动所述张紧螺钉34123即可实现同步带3405张紧或松开。
具体地，如图10及图12所示，所述角度调整装置35包括第四步进电机351、第四步进电机安装板352、扭力盘353、扭力架354，所述第四步进电机351设有第四步进电机输出轴，所述第四步进电机351固定安装于所述第四步进电机安装板352，所述第四步进电机安装板352与所述滑块47固定连接，所述扭力盘353固定安装于所述第四步进电机输出轴，所述扭力架354固定安装于扭力盘353。
具体地，如图11及图13所示，所述产品夹取装置36包括手指气缸361、第一夹爪362、第二夹爪363，所述手指气缸361设有两气动手指3611，所述第一夹爪362、第二夹爪363分别固定安装于所述两气动手指3611处，所述手指气缸361固定安装于所述扭力架354下。所述角度调整装置35还包括力传感器355，所述力传感器355固定安装于所述扭力盘353、扭力架354之间，所述力传感器355用于测量第一夹爪362和第二夹爪363夹取产品时的质量。所述角度调整装置35和产品夹取装置36都为两组，以便于能同时夹取两个产品，提高效率，节约工时。
优选地，如图4所示，所述主臂323上还设有第一角度控制挡块3231，所述第一角度控制挡块3231固定安装于靠近所述主臂323的一端处，所述第一角度控制挡块241用于控制所述主臂323的最大旋转角度。
本实用新型还包括控制***，所述控制***用于控制所述第一步进电机321、第二步进电机331、第三步进电机3401、第四步进电机351、手指气缸361、第一送料机构7、第二送料机构8、第一载具输送机构、第二载具输送机构的工作。
如图1所示，本实用新型的工作原理(工序)如下：
1.作业员放置工件到第一载具2,第一载具2由第一载具输送机构移载到机器人工作站进行作业;
2.然后作业员放置下一工件到第二载具4，第二载具4处于待作业状态;
3.第一载具2的工件加工作业完成后，第一载具2由第一载具输送机构退回原位，作业员取出完成品，然后放置下一工件到第一载具2，同时第二载具4由第二载具输送机构移载到机器人工作站进行作业;
4.第二载具4的工件加工作业完成后，第二载具4由第二载具输送机构退回原位，作业员取出完成品，然后放置下一工件到第二载具4;
按以上工序循环进行。
机器人3的工作原理如下：
X轴运动定位：控制***发出信号给所述第一步进电机321，第一步进电机输出轴旋转并通过第一减速器322带动所述主臂323旋转，同时带动与主臂323连接的副臂333一起旋转至指定位置;
Y轴运动定位：控制***发出信号给所述第二步进电机331，第二步进电机输出轴旋转并通过第二减速器332带动所述副臂333旋转至指定位置，实现精确定位;
Z轴运动定位：控制***发出信号给所述第三步进电机3401，第三步进电机输出轴旋转并通过第一同步轮403、第二同步轮404带动所述同步带3405带动上下移动，所述同步带3405带动所述齿条3408一起移动，所述齿条3408通过齿条安装块409带动滑块3407沿导轨3406上下移动，所述滑块3407带动与之相连的第四步进电机351、手指气缸361一起上下移动，最终达到第一夹爪362和第二夹爪363在Z轴方向上精确定位，夹住产品;
角度精确调整定位：控制***发出信号给所述第四步进电机351，所述第四步进电机输出轴旋转并通过扭力盘353、扭力架354带动所述产品夹取装置36一起旋转，最终达到角度精确调整定位的目的;
夹取产品：控制***发出信号给所述手指气缸361，所述手指气缸361工作驱动所述两气动手指3611工作夹取或松开产品。
本实用新型的优点在于，本实用新型采用机器人从第一送料机构取料向第一载具上的工件作业，第一载具由第一载具输送机构驱动前后移动，机器人从第二送料机构取料向第二载具上的工件作业，第二载具由第二载具输送机构驱动前后移动，工人在工作台前作业，本实用新型实现了人与机器人往复式协同作业。本实用新型能处理多任务工位的产品，自动化设备的机器人集成的难度小，成本低，且适合当前商品个性化、客户定制化设计多品种小批量的商业模式，换线停工时间短，作业效率高。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种往复式人与机器人协同作业自动化设备，其特征在于：包括工作台(1)、第一载具(2)、机器人(3)、第二载具(4)、第一滑轨(5)、第二滑轨(6)、第一送料机构(7)、第二送料机构(8)，所述工作台(1)前段并排安装有第一滑轨(5)、第二滑轨(6)，所述机器人(3)安装于工作台(1)后段，所述第一载具(2)与第一滑轨(5)滑动连接并由第一载具输送机构驱动，所述第二载具(4)与第二滑轨(6)滑动连接并由第二载具输送机构驱动，所述第一送料机构(7)置于靠近第一载具(2)的工作台(1)的侧边，所述第二送料机构(8)置于靠近第二载具(4)的工作台(1)的侧边，工人在工作台(1)前作业，所述机器人(3)从第一送料机构(7)取料向第一载具(2)上的工件作业，所述机器人(3)从第二送料机构(8)取料向第二载具(4)上的工件作业。
2.如权利要求1所述的往复式人与机器人协同作业自动化设备，其特征在于：所述机器人(3)包括底座(31)、X轴运动装置(32)、Y轴运动装置(33)、Z轴运动装置(34)、两组角度调整装置(35)、两组产品夹取装置(36)，所述X轴运动装置(32)安装于所述底座(31)上，所述Y轴运动装置(33)安装于所述X轴运动装置(32)上，所述Z轴运动装置(34)安装于所述Y轴运动装置(33)前端，两组角度调整装置(35)分别安装于所述Z轴运动装置(34)两侧，两组产品夹取装置(36)分别安装于两组角度调整装置(35)下，所述X轴运动装置(32)实现水平初步定位，所述Y轴运动装置(33)实现水平精确定位，所述Z轴运动装置(34)实现Z轴方向运动精确定位，所述角度调整装置(35)实现角度调整，所述产品夹取装置(36)夹取产品。
3.如权利要求2所述的往复式人与机器人协同作业自动化设备，其特征在于：所述X轴运动装置(32)包括第一步进电机(321)、第一减速器(322)、主臂(323)，所述第一步进电机(321)设有第一步进电机输出轴，所述第一步进电机(321)安装于所述底座(31)内，所述第一减速器(322)安装于底座(31)上，所述第一步进电机输出轴与所述第一减速器(322)连接，所述主臂(323)的一端与所述第一减速器(322)连接。
4.如权利要求3所述的往复式人与机器人协同作业自动化设备，其特征在于：所述Y轴运动装置(33)包括第二步进电机(331)、第二减速器(332)、副臂(333)，所述第二步进电机(331)设有第二步进电机输出轴，所述第二步进电机(331)、第二减速器(332)分别安装于所述副臂(333)的一端，所述第二步进电机输出轴与所述第二减速器(332)连接，所述第二减速器(332)与所述主臂(323)的另一端连接。
5.如权利要求4所述的往复式人与机器人协同作业自动化设备，其特征在于：所述Z轴运动装置(34)包括第三步进电机(3401)、第三步进电机安装板(3402)、第一同步带轮(3403)、第二同步带轮(3404)、同步带(3405)、导轨(3406)、滑块(3407)、齿条(3408)、齿条安装座(3409)、销轴(3410)，所述第三步进电机(3401)设有第三步进电机输出轴，所述第三步进电机(3401)安装于所述第三步进电机安装板(3402)，所述第三步进电机安装板(3402)与所述副臂(333)的另一端固定连接，所述第一同步带轮(3403)固定安装于所述第三步进电机输出轴，所述第二同步带轮(3404)通过所述销轴(3410)与所述第三步进电机安装板(3402)转动连接，所述同步带(3405)分别与所述第一同步带轮(3403)、第二同步带轮(3404)传动连接，所述导轨(3406)固定安装于所述第三步进电机安装板(3402)，所述导轨(3406)与所述滑块(3407)滑动连接，所述齿条(3408)安装于所述齿条安装座(3409)，所述齿条安装座(3409)与所述滑块(3407)固定连接，所述齿条(3408)与所述同步带(3405)咬合。
6.如权利要求5所述的往复式人与机器人协同作业自动化设备，其特征在于：所述角度调整装置(35)包括第四步进电机(351)、第四步进电机安装板(352)、扭力盘(353)、扭力架(354)，所述第四步进电机(351)设有第四步进电机输出轴，所述第四步进电机(351)安装于所述第四步进电机安装板(352)，所述第四步进电机安装板(352)与所述滑块(3407)固定连接，所述扭力盘(353)固定安装于所述第四步进电机输出轴，所述扭力架(354)固定安装于扭力盘(353)。
7.如权利要求6所述的往复式人与机器人协同作业自动化设备，其特征在于：所述产品夹取装置(36)包括手指气缸(361)、第一夹爪(362)、第二夹爪(363)，所述手指气缸(361)设有两气动手指(3611)，所述第一夹爪(362)、第二夹爪(363)分别安装于所述两气动手指(3611)，所述手指气缸(361)安装于所述扭力架(354)下。
8.如权利要求4至7任一项所述的往复式人与机器人协同作业自动化设备，其特征在于：所述第一减速器(322)、第二减速器(332)都为谐波减速器。
9.如权利要求5至7任一项所述的往复式人与机器人协同作业自动化设备，其特征在于：所述Z轴运动装置(34)还包括缓冲垫块(3411)，所述缓冲垫块(3411)固定安装于所述第三步进电机安装板(3402)上部，用于所述滑块(3407)向上运动时的缓冲。
10.如权利要求5至7任一项所述的往复式人与机器人协同作业自动化设备，其特征在于：所述Z轴运动装置(34)还包括同步带张紧机构(3412)，所述同步带张紧机构(3412)包括调整块(34121)、紧固螺钉(34122)、张紧螺钉(34123)，所述第三步进电机安装板(3402)下部设有调节槽(34021)、方形空腔(34022)，所述销轴(3410)固定安装于所述调整块(34121)，所述调整块(34121)置于所述方形空腔(34022)内并与之松动连接，所述紧固螺钉(34122)穿过所述调节槽(34021)并与所述调整块(34121)螺纹连接，所述张紧螺钉(34123)穿过所述第三步进电机安装板(3402)底部的通孔与所述调整块(34121)螺纹连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620018574.6U CN205290979U (zh) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | 一种往复式人与机器人协同作业自动化设备 |
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