一種面向智能裝配的定位系統(tǒng)及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種面向智能裝配的定位系統(tǒng)，包括基座、豎直導(dǎo)柱、豎直直線軸承、頂端固定塊、平衡器、橫架、橫向直線軸承、橫導(dǎo)柱、夾緊頭、裝配工具、橡膠固定圈、旋轉(zhuǎn)傳感器、磁尺直線位移傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器固定機(jī)構(gòu)、磁尺直線位移傳感器固定機(jī)構(gòu)、機(jī)械定位塊以及系統(tǒng)控制器。該系統(tǒng)不僅能作為自動化裝配過程中手持式裝配工具，控制裝配工具的輸出轉(zhuǎn)矩以及裝配的時間，而且能嚴(yán)格確保裝配工具垂直于裝配面，并確保裝配工具只能按工藝要求的裝配順序定位于下一個裝配點(diǎn)，有利于孔的裝配質(zhì)量和裝配工藝的保證。
【專利說明】
一種面向智能裝配的定位系統(tǒng)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及一種面向智能裝配的定位系統(tǒng)及其工作方法，其屬于自動化裝配技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]智能制造首先就要求制造工具具有智能化，對裝配而言，對裝配定位系統(tǒng)的智能化具有以下要求:首先裝配定位系統(tǒng)不僅能精確輸出可設(shè)置的輸出扭矩和裝配時間，還要求能按照裝配工藝要求對預(yù)先定義裝配順序，并且在裝配過程中始終控制裝配人員嚴(yán)格按預(yù)先定義的順序進(jìn)行裝配。為了確保裝配質(zhì)量，還要求裝配過程中保證裝配工具和裝配面的垂直度，從而確保裝配過程中螺釘和孔在裝配過程中不出現(xiàn)錯牙和受力不均產(chǎn)生裝配應(yīng)力甚至使產(chǎn)品報(bào)廢。同時裝配定位工具還能實(shí)時采集裝配中所有的數(shù)據(jù)，進(jìn)行記錄，便于工藝優(yōu)化和質(zhì)量追溯。最后要求裝配定位系統(tǒng)的使用能更人性化，降低勞動強(qiáng)度?，F(xiàn)有的在自動化裝配領(lǐng)域內(nèi)的專利如專利號CN201520586423.6所公開的專利能實(shí)現(xiàn)自動擰緊螺絲，對輸出扭矩進(jìn)行控制，而專利號CN201420522514.9所示的專利在實(shí)現(xiàn)自動擰緊螺絲、對輸出扭矩進(jìn)行控制同時還能進(jìn)行自動送料，但兩者均無法控制裝配節(jié)拍，對裝配過程進(jìn)行監(jiān)控，對多孔裝配不能根據(jù)工藝要求定義并控制孔的裝配順序，也無法將采集到的信息進(jìn)行存儲和處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的在于根據(jù)智能制造的發(fā)展要求，針對目前裝配系統(tǒng)中的問題，提出了一種面向智能裝配的定位系統(tǒng)及其工作方法，該系統(tǒng)可以集裝配、定位和檢測于一體，其最大的特點(diǎn)在于:(I)可以定義孔裝配的先后順序，即對某些多孔的工件，可以使其按指定的順序進(jìn)行裝配，以防不恰當(dāng)?shù)陌惭b順序?qū)е卵b配體的受力不均；(2)可以對輸出的轉(zhuǎn)矩以及裝配時間進(jìn)行嚴(yán)格的控制，從而保證裝配的質(zhì)量和效率；(3)由于采用橫向定位機(jī)構(gòu)，可以保證裝配工具垂直于裝配面，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠避免人工手持裝配工具時無法保證裝配工具和裝配面的垂直，從而導(dǎo)致裝配過程中出現(xiàn)螺紋錯牙等問題。該方法從技術(shù)層面確保了工藝的正確性。同時，由于采用了平衡器，可使裝配機(jī)構(gòu)在豎直方向任意位置保持平衡，從而可避免操作者一直手持工具，使整個裝配過程中幾乎不耗體力。另外，結(jié)合傳感技術(shù)和控制技術(shù)，可實(shí)時監(jiān)控裝配過程，對不滿足要求的裝配進(jìn)行實(shí)時報(bào)警，進(jìn)而可減少后期的檢測時間同時保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。而且，其系統(tǒng)布局方便，輸送線和能源利用率高，是一種智能型的裝配定位系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種面向智能裝配的定位系統(tǒng)，包括基座、豎直導(dǎo)柱、豎直直線軸承、頂端固定塊、設(shè)有引出鋼絲的平衡器、橫架、橫向直線軸承、橫導(dǎo)柱、夾緊頭、裝配工具、橡膠固定圈、旋轉(zhuǎn)傳感器、磁尺直線位移傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器固定機(jī)構(gòu)、磁尺直線位移傳感器固定機(jī)構(gòu)、機(jī)械定位塊，以及系統(tǒng)控制器，所述豎直導(dǎo)柱支撐于基座上，所述頂端固定塊連接在豎直導(dǎo)柱的一末端上，旋轉(zhuǎn)傳感器連接在頂端固定塊上，兩個平衡器分別固定在頂端固定塊的兩側(cè)，所述豎直直線軸承與平衡器通過引出鋼絲相連接，所述橫架和豎直直線軸承安裝固定于一起，豎直直線軸承和豎直導(dǎo)柱相配合，所述橡膠固定圈套設(shè)于豎直導(dǎo)柱上，所述橫架和橫向直線軸承安裝固定于一起，所述夾緊頭安裝固定于橫導(dǎo)柱的一末端，用于固定裝配工具，所述機(jī)械定位塊固定于橫導(dǎo)柱的另一末端，所述系統(tǒng)控制器與磁尺直線位移傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器相連，所述磁尺直線位移傳感器與橫架及橫向直線軸承固定在一起，以進(jìn)行橫向位移的測量，所述磁尺直線位移傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器構(gòu)成系統(tǒng)的信息采集，并將信息傳送給系統(tǒng)控制器，所述平衡器位于頂端固定塊和豎直直線軸承之間。
[0005]進(jìn)一步地，所述橫向直線軸承包括兩個直線軸承，橫向直線軸承中的兩個直線軸承與橫導(dǎo)柱相配合，構(gòu)成橫向運(yùn)動。
[0006]進(jìn)一步地，所述夾緊頭由兩個通過螺母連接于一起的半圓組成。
[0007]本發(fā)明還采用如下技術(shù)方案:一種面向智能裝配的定位系統(tǒng)的工作方法，包括如下步驟:
[0008](—).根據(jù)自動化裝配線上的待裝配工序和待定位和檢測的工序，尤其是一個工位上有幾個甚至多個有嚴(yán)格先后順序裝配要求的裝配定位過程，此時根據(jù)需求，橫架和橫導(dǎo)柱的相對位移以及豎直導(dǎo)柱和豎直直線軸承的相對轉(zhuǎn)動，從而定位到相應(yīng)的位置進(jìn)行裝配，并進(jìn)行檢測；
[0009](二).根據(jù)采集到的幾組數(shù)據(jù)判斷有先后要求的工序是否滿足指定的要求，數(shù)據(jù)的采集由磁尺直線位移傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器完成，而信息的處理和判斷則由和磁尺直線位移傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器相連的系統(tǒng)控制器完成，整個機(jī)械模塊和控制模塊的配合從而完成裝配定位系統(tǒng)的裝配、定位和檢測過程。
[0010]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0011]1.相比采用人工手持裝配，本發(fā)明利用橫架，橫向直線軸承，橫導(dǎo)柱以及豎直導(dǎo)柱，豎直直線軸承和夾緊頭，從而確保裝配過程中，裝配工具垂直于裝配面，使得不會出現(xiàn)錯牙以及裝配過程中由于裝配工具不垂直于裝配面而造成的受力不均等問題，從技術(shù)層面保證了工藝的正確性；
[0012]2.本發(fā)明采用面向智能裝配的定位系統(tǒng)，和其他裝配系統(tǒng)相比，采用了傳感技術(shù)和控制技術(shù)，可以對輸出的轉(zhuǎn)矩和裝配時間進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保整個裝配過程的規(guī)范性和可控性，體現(xiàn)了該系統(tǒng)的智能性，同時由于采用了傳感技術(shù)可以在裝配的同時進(jìn)行檢測監(jiān)控和實(shí)時報(bào)警，降低了系統(tǒng)的檢測時間；
[0013]3.本發(fā)明采用面向智能裝配的定位系統(tǒng)，綜合采用了定位、裝配和檢測功能，并且創(chuàng)造性的使用了平衡器，使得整個系統(tǒng)可以處于隨動狀態(tài)，從而降低了工人的勞動強(qiáng)度，同時，該裝配定位系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，體積小，由于采用基座固定，使得該系統(tǒng)可以很方便應(yīng)用于自動化輸送線上的任何地方，成功的解決了【背景技術(shù)】中的自動化裝配整個系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)不方便、集成度低、輸送線和能源利用率低、同時柔性低和調(diào)度優(yōu)化不方便以及造成勞動力浪費(fèi)和增加了工人的勞動強(qiáng)度等諸多問題；
[0014]4.相比較傳統(tǒng)的單一手持式裝配工具而言，采用該定位裝配系統(tǒng)，可以集多功能任務(wù)于一體，而現(xiàn)有的自動化裝配線上，對于某一單一功能的作用任務(wù)的需求也是越來越少，取而帶之的是為了減少整個自動化裝配線的長度，盡可能的將諸多功能集合在一起，簡化了布局設(shè)計(jì)，提高了輸送效率和資源利用率，極大的提高系統(tǒng)的集成性；
[0015]5.相比較其他單一的定位系統(tǒng)而言，采用該定位裝配系統(tǒng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，連接方便，同時柔性較高，可以根據(jù)檢查對象的不同隨時替換夾緊頭上的裝配和檢測工具，同時由于整個系統(tǒng)安裝方便，可以很方便的安裝在自動化裝配線上的適當(dāng)位置。
【附圖說明】
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[0016]圖1為本發(fā)明面向智能裝配的定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2為本發(fā)明面向智能裝配的定位系統(tǒng)的主視圖。
[0018]圖3為本發(fā)明面向智能裝配的定位系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0019]圖4為本發(fā)明面向智能裝配的定位系統(tǒng)的俯視圖。
[0020]其中:
[0021 ] 1-基座，2-豎直導(dǎo)柱，3-豎直直線軸承，4-頂端固定塊，5-平衡器，6_橫架，7_橫向直線軸承，8-橫導(dǎo)柱，9-夾緊頭，10-裝配工具，11-橡膠固定圈，12-旋轉(zhuǎn)傳感器，13-磁尺直線位移傳感器，14-旋轉(zhuǎn)傳感器固定機(jī)構(gòu)，15-磁尺直線位移傳感器固定機(jī)構(gòu)、16-機(jī)械定位塊，17-系統(tǒng)控制器。
【具體實(shí)施方式】
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[0022]請參照圖1至圖4所示，本發(fā)明面向智能裝配的定位系統(tǒng)包括基座1、豎直導(dǎo)柱2、豎直直線軸承3、頂端固定塊4、平衡器5、橫架6、橫向直線軸承7、橫導(dǎo)柱8、夾緊頭9、裝配工具
10、橡膠固定圈11、旋轉(zhuǎn)傳感器12、磁尺直線位移傳感器13、旋轉(zhuǎn)傳感器固定機(jī)構(gòu)14、磁尺直線位移傳感器固定機(jī)構(gòu)15、機(jī)械定位塊16以及系統(tǒng)控制器17?；鵌固定于地面或者其它固定基座(未圖示)上，豎直導(dǎo)柱2支撐于基座I上，頂端固定塊4連接在豎直導(dǎo)柱2的末端上，旋轉(zhuǎn)傳感器12連接在頂端固定塊4上，兩個平衡器5分別固定在頂端固定塊4的兩側(cè)，豎直直線軸承3與平衡器5通過平衡器的引出鋼絲相連接。橫架6和豎直直線軸承3安裝固定于一起，進(jìn)而使得橫架6可以隨著豎直直線軸承3在豎直方向上做直線運(yùn)動，豎直直線軸承3和豎直導(dǎo)柱2相配合，構(gòu)成豎直方向的運(yùn)動，橡膠固定圈11套設(shè)于豎直導(dǎo)柱2上，用于限制豎直方向的行程。橫架6和橫向直線軸承7安裝固定于一起，進(jìn)而使得橫架6可以隨著橫向直線軸承7在橫向方向上做直線運(yùn)動，同時機(jī)械定位塊16固定于橫導(dǎo)柱8的另一末端以實(shí)現(xiàn)在橫向起限位的作用。其中橫向直線軸承7包括兩個直線軸承，橫向直線軸承7中的兩個直線軸承與橫導(dǎo)柱8相配合，構(gòu)成橫向運(yùn)動。夾緊頭9安裝固定于橫導(dǎo)柱8的一末端，用于固定裝配工具10，其中夾緊頭9可由兩個半圓組成，通過螺母連接，這就使得安裝固定于夾緊頭9上的裝配工具10具有一定的可調(diào)性，同時也可以根據(jù)裝配工具10的不同而應(yīng)用于不同的裝配系統(tǒng)。磁尺直線位移傳感器13與橫架6及橫向直線軸承7固定在一起，進(jìn)而進(jìn)行橫向位移的測量。磁尺直線位移傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器構(gòu)成系統(tǒng)的信息采集，并將信息傳送給系統(tǒng)控制器17。平衡器5位于頂端固定塊4和豎直直線軸承3之間，平衡器5上的引出鋼絲和豎直直線軸承3連接，同時可以根據(jù)所掛重量的不同和行程的大小調(diào)節(jié)平衡器5的阻尼，從而使橫架6能夠在任意高度保持平衡，不需要額外的手持力。
[0023]本發(fā)明面向智能裝配的定位系統(tǒng)中，包括極半徑方向定位和極角方向定位，其中極半徑方向定位包括橫向直線軸承7、橫導(dǎo)柱8和磁尺直線位移傳感器13，極角方向定位包括豎直直線軸承3、豎直導(dǎo)柱2和旋轉(zhuǎn)傳感器12。將磁尺直線位移傳感器13采集到的極半徑方向位移(即直線位移)和旋轉(zhuǎn)傳感器12采集到的極角方向位移(即角度位移)數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)控制器17，可以對裝配順序進(jìn)行定義，即對自動化裝配過程中對裝配順序有嚴(yán)格要求的裝配工序進(jìn)彳丁監(jiān)控，從而提尚廣品的合格率和降低廣品的檢測時間。
[0024]本發(fā)明面向智能裝配的定位系統(tǒng)包括如下步驟:
[0025](—).根據(jù)自動化裝配線上的待裝配工序和待定位和檢測的工序，尤其是一個工位上有幾個甚至多個有嚴(yán)格先后順序裝配要求的裝配定位過程，此時根據(jù)需求，橫架和橫導(dǎo)柱的相對位移以及豎直導(dǎo)柱和豎直直線軸承的相對轉(zhuǎn)動，從而定位到相應(yīng)的位置進(jìn)行裝配，并進(jìn)行檢測；
[0026](二).根據(jù)采集到的幾組數(shù)據(jù)判斷有先后要求的工序是否滿足指定的要求，數(shù)據(jù)的采集由磁尺直線位移傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器完成，而信息的處理和判斷則由和磁尺直線位移傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器相連的系統(tǒng)控制器完成，整個機(jī)械模塊和控制模塊的配合從而完成裝配定位系統(tǒng)的裝配、定位和檢測過程。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種面向智能裝配的定位系統(tǒng)，其特征在于:包括基座(I)、豎直導(dǎo)柱(2)、豎直直線軸承(3)、頂端固定塊(4)、設(shè)有引出鋼絲的平衡器(5)、橫架(6)、橫向直線軸承(7)、橫導(dǎo)柱(8)、夾緊頭(9)、裝配工具(10)、橡膠固定圈(11)、旋轉(zhuǎn)傳感器(12)、磁尺直線位移傳感器(13)、旋轉(zhuǎn)傳感器固定機(jī)構(gòu)(14)、磁尺直線位移傳感器固定機(jī)構(gòu)(15)、機(jī)械定位塊(16)，以及系統(tǒng)控制器(17)，所述豎直導(dǎo)柱(2)支撐于基座(I)上，所述頂端固定塊(4)連接在豎直導(dǎo)柱(2)的一末端上，旋轉(zhuǎn)傳感器(12)連接在頂端固定塊(4)上，兩個平衡器(5)分別固定在頂端固定塊(4)的兩側(cè)，所述豎直直線軸承(3)與平衡器(5)通過引出鋼絲相連接，所述橫架(6)和豎直直線軸承(3)安裝固定于一起，豎直直線軸承(3)和豎直導(dǎo)柱(2)相配合，所述橡膠固定圈(11)套設(shè)于豎直導(dǎo)柱(2)上，所述橫架(6)和橫向直線軸承(7)安裝固定于一起，所述夾緊頭(9)安裝固定于橫導(dǎo)柱(8)的一末端，用于固定裝配工具(10)，所述機(jī)械定位塊(16)固定于橫導(dǎo)柱(8)的另一末端，所述系統(tǒng)控制器(17)與磁尺直線位移傳感器(13)、旋轉(zhuǎn)傳感器(12)相連，所述磁尺直線位移傳感器(13)與橫架(6)及橫向直線軸承(7)固定在一起，以進(jìn)行橫向位移的測量，所述磁尺直線位移傳感器(13)和旋轉(zhuǎn)傳感器(12)構(gòu)成系統(tǒng)的信息采集，并將信息傳送給系統(tǒng)控制器(17)，所述平衡器(5)位于頂端固定塊(4)和豎直直線軸承(3)之間。2.如權(quán)利要求1所述的面向智能裝配的定位系統(tǒng)，其特征在于:所述橫向直線軸承(7)包括兩個直線軸承，橫向直線軸承(7)中的兩個直線軸承與橫導(dǎo)柱(8)相配合，構(gòu)成橫向運(yùn)動。3.如權(quán)利要求2所述的面向智能裝配的定位系統(tǒng)，其特征在于:所述夾緊頭(9)由兩個通過螺母連接于一起的半圓組成。4.一種如權(quán)利要求1所述的面向智能裝配的定位系統(tǒng)的工作方法，其特征在于:包括如下步驟 (一).根據(jù)自動化裝配線上的待裝配工序和待定位和檢測的工序，尤其是一個工位上有幾個甚至多個有嚴(yán)格先后順序裝配要求的裝配定位過程，此時根據(jù)需求，橫架和橫導(dǎo)柱的相對位移以及豎直導(dǎo)柱和豎直直線軸承的相對轉(zhuǎn)動，從而定位到相應(yīng)的位置進(jìn)行裝配，并進(jìn)行檢測； (二).根據(jù)采集到的幾組數(shù)據(jù)判斷有先后要求的工序是否滿足指定的要求，數(shù)據(jù)的采集由磁尺直線位移傳感器和旋轉(zhuǎn)傳感器完成，而信息的處理和判斷則由和磁尺直線位移傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器相連的系統(tǒng)控制器完成，整個機(jī)械模塊和控制模塊的配合從而完成裝配定位系統(tǒng)的裝配、定位和檢測過程。
【文檔編號】B23P19/00GK105834708SQ201610319756
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】錢曉明, 樓佩煌, 朱立群, 武星, 屠嘉晨, 孫穎
【申請人】南京航空航天大學(xué)