專利名稱：自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明屬于物流傳輸、產(chǎn)品制造及裝配領(lǐng)域，尤其是一種自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于自動(dòng)化的物流傳輸或者機(jī)件加工制造裝配領(lǐng)域，都設(shè)計(jì)有專門的生產(chǎn)線。這些自動(dòng)生產(chǎn)線功能比較單一，技術(shù)不成熟，主要表現(xiàn)在1.機(jī)件等物流傳輸大多為封閉回轉(zhuǎn)的傳輸方式，其傳動(dòng)方式通常采用鏈條傳動(dòng)或者滾輪傳動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑比較大，運(yùn)行不可靠，精度比較低。尤其對(duì)于角度為90°的回轉(zhuǎn)，在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)。針對(duì)這種情況，可以采取皮帶傳輸?shù)姆绞接枰詫?shí)現(xiàn)，在回轉(zhuǎn)時(shí)采用直角錯(cuò)接的方式，將機(jī)件傳輸?shù)搅硪粋€(gè)傳送皮帶上。然而出現(xiàn)了傳輸?shù)臋C(jī)件震動(dòng)比較大，傳輸不平穩(wěn)、不可靠、不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，甚至可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞機(jī)件的事故。
2.在數(shù)控機(jī)床加工領(lǐng)域所使用的機(jī)件庫(kù)，普遍采用的是貯架式或臺(tái)架式結(jié)構(gòu)來(lái)存放機(jī)件(工具或部件)，類似于現(xiàn)在的倉(cāng)儲(chǔ)貨架。在機(jī)件存取時(shí)，采用的機(jī)械控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，至少采用三套傳動(dòng)方式才可以實(shí)現(xiàn)，造價(jià)比較高，就位精度比較差，存放的空間比較小，影響了數(shù)控機(jī)床的進(jìn)一步發(fā)展。
3.現(xiàn)有的機(jī)械手通常為三軸機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手在三個(gè)方位的動(dòng)作。近年來(lái)，也出現(xiàn)了四軸機(jī)械手，這僅僅是多了一個(gè)方位的動(dòng)作，其結(jié)構(gòu)方式和驅(qū)動(dòng)方式?jīng)]有改變，采用的傳動(dòng)方式均為齒輪傳動(dòng)或鏈輪傳動(dòng)，普遍采用齒輪減速器，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積比較大，成本比較高，且動(dòng)作比較單一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、機(jī)件等物流傳輸平穩(wěn)可靠、機(jī)件存放空間大且就位精度高、采用五軸機(jī)械手精確抓取存放機(jī)件的自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)。
本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容為在系統(tǒng)工作平臺(tái)上安裝有機(jī)件傳輸線、機(jī)械手和機(jī)件庫(kù)，其中機(jī)件傳輸線為平面框架式結(jié)構(gòu)且由3～6個(gè)直線傳輸單元首尾連接構(gòu)成，該機(jī)件傳輸線上運(yùn)行有機(jī)件托盤。
另外，本發(fā)明還有其他一些技術(shù)要點(diǎn)所述的直線傳輸單元的結(jié)構(gòu)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙窄皮帶同步傳輸軌道，其首尾連接構(gòu)成的平面框架式結(jié)構(gòu)的每一首尾連接處的雙窄皮帶同步傳輸軌道中軸線上固裝一機(jī)件托盤的導(dǎo)向軌道，該導(dǎo)向軌道通過(guò)所制成的弧線狀逐漸過(guò)度到與之進(jìn)行傳輸?shù)牧硪浑p窄皮帶同步傳輸軌道的中軸線。
采用的五軸機(jī)械手包括腰機(jī)構(gòu)、肩機(jī)構(gòu)、肘機(jī)構(gòu)、腕機(jī)構(gòu)、爪機(jī)構(gòu)五級(jí)傳動(dòng)部分(不包括爪機(jī)構(gòu)自身的動(dòng)作)，其中肩機(jī)構(gòu)與固裝在固定座上的腰機(jī)構(gòu)的減速器軸一體固裝實(shí)現(xiàn)肩機(jī)構(gòu)繞固定座上腰機(jī)構(gòu)的減速器軸的周向擺動(dòng)，肘機(jī)構(gòu)、腕機(jī)構(gòu)分別安裝在肩機(jī)構(gòu)內(nèi)、肘機(jī)構(gòu)內(nèi)的減速器上實(shí)現(xiàn)肩機(jī)構(gòu)與肘機(jī)構(gòu)、肘機(jī)構(gòu)與腕機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)擺動(dòng)，爪機(jī)構(gòu)安裝在腕機(jī)構(gòu)的錐齒輪軸上并通過(guò)安裝在腕機(jī)構(gòu)減速器上的一對(duì)錐齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)爪機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)。在機(jī)件傳輸線所設(shè)置的任一機(jī)件工作位置的系統(tǒng)工作平臺(tái)上均安裝有機(jī)械手，機(jī)械手的腰機(jī)構(gòu)、肩機(jī)構(gòu)、肘機(jī)構(gòu)、腕機(jī)構(gòu)所采用的減速器均為諧波減速器。
機(jī)件庫(kù)為多功位塔形旋轉(zhuǎn)機(jī)件庫(kù)，其結(jié)構(gòu)是在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的減速機(jī)的軸上固裝有一立軸，在立軸的柱面上水平固裝有1～8層托板。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為1.機(jī)件傳輸線采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)安裝在兩根型材支架上的皮帶傳動(dòng)輪所構(gòu)成的雙窄皮帶同步傳輸軌道，其首尾方向相互固裝的接頭處中軸線位置固裝有導(dǎo)向軌道，可使運(yùn)送物體的托盤按照導(dǎo)向軌道運(yùn)行，不但可實(shí)現(xiàn)一般角度的回轉(zhuǎn)，而且完全可以實(shí)現(xiàn)角度為90°的回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)平穩(wěn)、安全、可靠。
2.采用多層托板式的塔形結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)機(jī)件庫(kù)，只需一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)機(jī)件的存取，且執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，托板上可以均布劃分為若干個(gè)機(jī)件存放單元，機(jī)件存放空間大，可以達(dá)到現(xiàn)有機(jī)件庫(kù)的3-10倍。
3.機(jī)械手是五軸機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)(不含爪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng))五個(gè)方位動(dòng)作(空間運(yùn)動(dòng))，傳動(dòng)部分的減速器采用諧波減速器，爪機(jī)構(gòu)可據(jù)工作要求隨意更換，增加了傳動(dòng)的可靠性和準(zhǔn)確性，功能全面。
圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)平面示意圖；圖2為機(jī)件傳輸線的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為圖3的A--A向剖視圖；圖5為機(jī)件庫(kù)的截面剖視圖；圖6為機(jī)件托盤運(yùn)行到導(dǎo)向軌道位置的機(jī)件傳輸線的局部截面剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)實(shí)施例做一下敘述。
首先參見(jiàn)圖1自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)的各種部件安裝在系統(tǒng)工作平臺(tái)6上，在系統(tǒng)工作臺(tái)上安裝的部件有機(jī)件傳輸線4、機(jī)械手2和機(jī)件庫(kù)7，另外還安裝有一直線傳輸線1，該直線傳輸線的兩端安置有自動(dòng)加工車床(CNC)等加工裝置(如虛線所示)，其上運(yùn)行的機(jī)械手用于將傳輸線傳來(lái)的機(jī)件拿到車床進(jìn)行加工，然后再放回機(jī)件傳輸線上。機(jī)件傳輸線傳送機(jī)件采用的是可在機(jī)件傳輸線上運(yùn)行的機(jī)件托盤5。本實(shí)施例中的機(jī)械手示意為三個(gè)，分別安置在機(jī)件出庫(kù)入庫(kù)位置、直線傳輸線的軌道上和機(jī)件傳輸線內(nèi)的機(jī)件裝配位置，機(jī)械手的數(shù)量隨加工工步可以增加或減少。
圖2、圖6為機(jī)件傳輸線的結(jié)構(gòu)平面圖，它是由3～6個(gè)直線傳輸單元首尾連接構(gòu)成的平面框架式結(jié)構(gòu)，是電機(jī)9通過(guò)減速機(jī)同步驅(qū)動(dòng)安裝在兩根型材支架上的皮帶傳動(dòng)輪所構(gòu)成的雙窄皮帶同步傳輸軌道10(具體的結(jié)構(gòu)部件未標(biāo)號(hào))，其首尾連接構(gòu)成的平面框架式結(jié)構(gòu)的每一首尾連接處的雙窄皮帶同步傳輸軌道中軸線上，均在型材支架的橫梁24上固裝一可運(yùn)行機(jī)件托盤的導(dǎo)向軌道3，該導(dǎo)向軌道通過(guò)所制成的弧線狀逐漸過(guò)度到與之進(jìn)行傳輸?shù)牧硪浑p窄皮帶同步傳輸軌道的中軸線上。機(jī)件托盤可在機(jī)件傳輸線上運(yùn)行，其下安裝的導(dǎo)向輪23可嵌入導(dǎo)向軌道中運(yùn)行。本實(shí)施例中的直線傳輸單元為4個(gè)，呈平面直角框架式結(jié)構(gòu)。
圖3、圖4是機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。該機(jī)械手包括腰機(jī)構(gòu)15、肩機(jī)構(gòu)14、肘機(jī)構(gòu)13、腕機(jī)構(gòu)12、爪機(jī)構(gòu)11(不含爪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng))五級(jí)傳動(dòng)部分，構(gòu)成五軸機(jī)械手。其中肩機(jī)構(gòu)與固裝在固定座上的腰機(jī)構(gòu)的減速器軸(未標(biāo)號(hào))一體固裝，可實(shí)現(xiàn)肩機(jī)構(gòu)繞固定座上腰機(jī)構(gòu)的減速器軸的周向擺動(dòng)，在圖4中還圖示有平衡彈簧(未標(biāo)號(hào))機(jī)構(gòu)，其功用就是平衡肩機(jī)構(gòu)與肘機(jī)構(gòu)、肘機(jī)構(gòu)與腕機(jī)構(gòu)之間的力矩。腰機(jī)構(gòu)、肩機(jī)構(gòu)、肘機(jī)構(gòu)、腕機(jī)構(gòu)均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)諧波減速器傳動(dòng)力矩，使肩機(jī)構(gòu)圍繞腰機(jī)構(gòu)、肘機(jī)構(gòu)圍繞肩機(jī)構(gòu)、腕機(jī)構(gòu)圍繞肘機(jī)構(gòu)進(jìn)行平面擺動(dòng)。爪機(jī)構(gòu)圍繞碗機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)一套錐齒輪系統(tǒng)16來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中傳動(dòng)系統(tǒng)為兩個(gè)，每一組的電機(jī)17均通過(guò)皮帶輪驅(qū)動(dòng)減速機(jī)18運(yùn)動(dòng)，兩組傳動(dòng)系統(tǒng)在同步逆向運(yùn)動(dòng)時(shí)，可嚙合錐齒輪使爪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)同步順向旋轉(zhuǎn)時(shí)，爪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)；當(dāng)不同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，爪機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行擺動(dòng)。
圖5所示為機(jī)件庫(kù)的截面剖視圖。該機(jī)件庫(kù)為多工位塔形旋轉(zhuǎn)機(jī)件庫(kù)，其結(jié)構(gòu)是在固定座21內(nèi)的電機(jī)22驅(qū)動(dòng)的減速機(jī)20的軸上固裝有一立軸19，在立軸的柱面上水平固裝有1～8層托板(本實(shí)施例中有4層托板)，托板上均布放置有機(jī)件8。
本發(fā)明的機(jī)件庫(kù)的旋轉(zhuǎn)、機(jī)件托盤的運(yùn)行、機(jī)件傳輸線的運(yùn)行、機(jī)械手的動(dòng)作均是由智能操作系統(tǒng)控制，該智能操作系統(tǒng)在本實(shí)施例中不做陳述。
本發(fā)明的工作原理為在智能操作系統(tǒng)的指令下，機(jī)件庫(kù)旋轉(zhuǎn)，將所需要的機(jī)件轉(zhuǎn)到機(jī)械手容易抓取的位置，機(jī)械手將抓取的機(jī)件放在機(jī)件傳輸線上的機(jī)件托盤上，機(jī)件托盤通過(guò)機(jī)件傳輸線的皮帶帶動(dòng)，到達(dá)下一工步——直線傳輸線所在的加工工步。該位置的機(jī)械手將機(jī)件從機(jī)件托盤上取出，并通過(guò)直線傳輸線送到加工車床上進(jìn)行加工，加工后，由機(jī)械手再將加工好的機(jī)件放回到機(jī)件托盤上，通過(guò)機(jī)件傳輸線運(yùn)送到裝配工步，由該位置的機(jī)械手將機(jī)件送到裝配位置裝配。當(dāng)各種機(jī)件通過(guò)上述過(guò)程加工好并逐一裝配后，再由機(jī)械手將裝配好的成品放到機(jī)件托盤上，該機(jī)件托盤通過(guò)機(jī)件傳輸線送到機(jī)件庫(kù)位置，由機(jī)械手取放、入庫(kù)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)，由機(jī)械手、機(jī)件庫(kù)、機(jī)件傳輸線構(gòu)成，其特征在于在系統(tǒng)工作平臺(tái)上安裝有機(jī)件傳輸線、機(jī)械手和機(jī)件庫(kù)，其中機(jī)件傳輸線為平面框架式結(jié)構(gòu)且由3～6個(gè)直線傳輸單元首尾連接構(gòu)成，該機(jī)件傳輸線上運(yùn)行有機(jī)件托盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)，其特征在于所述的直線傳輸單元的結(jié)構(gòu)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的雙窄皮帶同步傳輸軌道，其首尾連接構(gòu)成的平面框架式結(jié)構(gòu)的每一首尾連接處的雙窄皮帶同步傳輸軌道中軸線上固裝一機(jī)件托盤的導(dǎo)向軌道，該導(dǎo)向軌道通過(guò)所制成的弧線狀逐漸過(guò)度到與之進(jìn)行傳輸?shù)牧硪浑p窄皮帶同步傳輸軌道的中軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)械手包括腰機(jī)構(gòu)、肩機(jī)構(gòu)、肘機(jī)構(gòu)、腕機(jī)構(gòu)、爪機(jī)構(gòu)五級(jí)傳動(dòng)部分，其中肩機(jī)構(gòu)與固裝在固定座上的腰機(jī)構(gòu)的減速器軸一體固裝實(shí)現(xiàn)肩機(jī)構(gòu)繞固定座上腰機(jī)構(gòu)的減速器軸的周向擺動(dòng)，肘機(jī)構(gòu)、腕機(jī)構(gòu)分別安裝在肩機(jī)構(gòu)內(nèi)、肘機(jī)構(gòu)內(nèi)的減速器上實(shí)現(xiàn)肩機(jī)構(gòu)與肘機(jī)構(gòu)、肘機(jī)構(gòu)與腕機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)擺動(dòng)，爪機(jī)構(gòu)安裝在腕機(jī)構(gòu)的錐齒輪軸上并通過(guò)安裝在腕機(jī)構(gòu)減速器上的一對(duì)錐齒輪的嚙合實(shí)現(xiàn)爪機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)件庫(kù)為多工位塔形旋轉(zhuǎn)機(jī)件庫(kù)，其結(jié)構(gòu)是在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的減速機(jī)的軸上固裝有一立軸，在立軸的柱面上水平固裝有1～8層托板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)，其特征在于在機(jī)件傳輸線所設(shè)置的任一機(jī)件工作位置的系統(tǒng)工作平臺(tái)上均安裝有機(jī)械手。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)，其特征在于機(jī)械手的腰機(jī)構(gòu)、肩機(jī)構(gòu)、肘機(jī)構(gòu)、腕機(jī)構(gòu)所采用的減速器均為諧波減速器。
全文摘要
本發(fā)明屬于物流傳輸、產(chǎn)品制造及裝配領(lǐng)域的一種自動(dòng)化柔性制造裝配系統(tǒng)。主要特點(diǎn)是在系統(tǒng)工作平臺(tái)上安裝有機(jī)件傳輸線、機(jī)械手和機(jī)件庫(kù)，其中機(jī)件傳輸線為平面框架式結(jié)構(gòu)且由3～6個(gè)直線傳輸單元首尾連接構(gòu)成，該機(jī)件傳輸線上運(yùn)行有機(jī)件托盤。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、機(jī)件等物流傳輸平穩(wěn)可靠、機(jī)件存放空間大且就位精度高、并采用五軸機(jī)械手精確抓取存放機(jī)件，是一種先進(jìn)的智能制造裝配系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B23P21/00GK1569587SQ0313041
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者張軍輝, 張海林, 張則鋼 申請(qǐng)人:張軍輝