一种面向可重构柔性装配线的可编程工夹具库
技术领域
本发明涉及柔性装配，特别是涉及一种面向可重构柔性装配线的可编程工夹具库。
背景技术
随着市场中新产品的出现频率加快，个性化定制的变体增多等一系列趋势的出现，近来自动化装配设备开始逐步转向高柔性，高可重构性。因此在自动化装配末端，工夹具的数量和类型日益增加，工夹具的放置和集中管理需求日益突出。
CN110238621B公开了一种可重构柔性装配系统，装配不同零件时需要不同工具和夹具，由于装配线能生产的零件种类繁多，因此配置有面向不同种类零件的工具和夹具，并且在相近零件的装配中，可以实现工具和夹具的复用。但在这样的情况下，随着生产零件的种类增多，工夹具也随之扩展。为了提高效率和节省成本，还需要对工夹具集中管理，配置一套工夹具编码体系，配合机器人快速取放，且能够进行适当的扩展。
CN213054873U公开了一种柔性机器人末端工具库，通过转动包含多个工具的转盘，使得末端工具库能配合柔性机器人快速更换末端工具，但仅能放置圆柱外形的工具，无法实现水平夹具的放置。CN112122901A公开了一种机器人快换夹具库及机器人工作站，采用半圆形的设计，可以存储大量的快换夹具，但其快换结构单一，存取空间受限于机械臂的运动范围，无法依据装配要求变更设置。
CN111070230A公开了一种用于机器人工作站的智能立体夹具库，夹具存放数量增加时能够增加库位存储部件的层数而无需加大设备占地面积，然而由于其夹具转移转置的复杂性，其空间利用的效率还可以进一步提高。
CN209140926U公开了一种机器人配套工具库，将工具设置在封闭壳体内，避免粉尘等影响，通过两个移动门实现机器人侧和人工侧的工具取放，但是使用的标准化工具库，不能满足多样化装配场景下的工夹具的扩展配置。
总的来说，之前的库设计，是单独针对工具或夹具而构建的，具体来说，只能存取标准接口的工夹具，扩展性差。
发明内容
为了弥补上述现有技术的不足，本发明提出一种面向可重构柔性装配线的可编程工夹具库，能够满足可快速存取指定位置的各种标准和非标工夹具。
为此，本发明提出一种面向可重构柔性装配线的可编程工夹具库，包括外壳体、可重构层板、动力总成，动力总成中包含有伺服电机；所述外壳体和可重构层板通过层板支撑角型支架连接，通过动力轴组传递伺服电机动力。
在一些实施例中，还包括如下可选的技术特征：
所述外壳体包括外壳主体、上盖板、承载板和壳体门；所述上盖板安装有上轴承，所述承载板安装有下轴承，所述壳体门加工有导销；所述导销在导槽移动所述上下轴承内支撑动力轴以传递动力。
所述外壳主体配置有洁净气管通路，配置有洁净气管，所述外壳主体有一体加工的导槽；所述洁净气管下部接入动力总成，与电磁阀等气源配件相连接，所述洁净气管通过洁净气管通路将气源引入各工夹具层。
所述可重构层板包括扩展层板、工具一层板、工具二层板、夹具层板，各层均成套使用；所述可重构层板还包括层板动力总成、层板主体，所述层板动力总成与层板主体通过齿轮啮合传递动力。
所述层板动力总成还包括动力气缸、小齿轮脱啮环，所述动力气缸连接小齿轮脱啮环完成动力切换；所述外壳体与动力总成连接；所述动力总成中动力轴组通过转动轴承与减速机相连，减速机与伺服电机通过齿轮啮合传动。
还包括PLC组件、无线模块和伺服驱动器，所述PLC组件、无线模块和伺服驱动器一同放置在动力主体的电控腔中；还包括气源阀岛及电磁阀，连接洁净气管并将气源输送到气缸，吹气机构。
所述层板动力总成中小齿轮为外啮合，小齿轮通过齿与层板主体内齿轮啮合，传递动力；所述层板主体通过层板支撑角型支架承载，通过层板轴向偏置滚珠消除偏心力。
扩展层板包含层板主体、层板支撑角型支架、层板动力总成、层板轴向偏置滚珠；所述层板轴向偏置滚珠周向的嵌入扩展层板中；所述层板主体中部有内齿轮，所述层板支撑角型支架包含主体、万向滚珠、壳体连接螺栓，其中，万向滚珠内嵌于主体。
所述动力总成构成动力总成组件，其包括动力轴组、动力主体、移动脚轮、PLC组件、无线模块、伺服驱动器、气源阀岛及电磁阀、伺服电机、减速机。所述动力轴组分段的安装有键槽位，末端安装有转动轴承；所述动力主体通过主体隔板分成三个部分，分别是放置气源阀岛及电磁阀的气源腔、放置电机和减速机的动力腔、放置PLC等的电控腔。
所述动力总成中动力轴组通过转动轴承与减速机相连，减速机与伺服电机通过齿轮啮合传动；PLC组件、无线模块、和伺服驱动器、一同放置在动力主体、的电控腔中。
本发明具有如下优点：工夹具库作为一个库单元，可以配置多层工夹具平台，在每层平台，可以放置不同种类的工具或夹具，此外，可以根据需要，配置合适的快换母头，可存放各类标准和非标的装配工夹具。工夹具依据库单元，层数，位置编码，以最大化工夹具的利用效率。
在一些实施例中，还具有如下优点：
特别的，每层平台可以单独也可一同运动，层的数量可以依据工夹具的种类和数量扩展，调整。在库中，设置有新风系统，可以保持库中洁净的环境，提高工夹具的使用寿命，保证精度。
工夹具库配置有PLC，便携式触摸屏，无线模块等，可以实现库与库通信，库与装配线通信，扩展性强。
采用封闭圆柱空间，结构紧凑，洁净度好，可以依据实际装配工艺需要扩展工夹具库的单元数量，单元内部构成，满足可重构柔性装配系统对于工夹具集中管理的需求。
附图说明
图1是本发明实施例整体立体示意图。
图2是本发明实施例外壳立体示意图。
图3是本发明实施例内部立体示意图。
图4是本发明实施例扩展层板示意图。
图5是本发明实施例动力总成示意图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明实施例作进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念，或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
在面向可重构柔性装配系统的库设计中，需要存取中小尺寸工夹具，兼容不同种类工夹具，有较大容量，结构紧凑，需要包含工夹具编码体系以实现特定位置工夹具的存取。为此，在下述实施例中，通过以下的技术方案予以解决：
如图1所示，公开了一种面向可重构柔性装配线的可编程工夹具库，该工夹具库包括外壳体1、可重构层板2、动力总成3，各部分依据焊接或声明的螺栓的连接方式等保证相对的位置关系。所述外壳体和可重构层板通过层板支撑角型支架212连接，通过动力轴组31传递伺服电机38动力。
如图2所示，其中外壳体包括外壳主体11、上盖板12、承载板13和壳体门14。所述外壳主体配置有洁净气管通路111，配置有洁净气管112，所述外壳主体有一体加工的导槽113。所述洁净气管下部接入动力总成，与电磁阀等气源配件相连接，所述洁净气管通过洁净气管通路将气源引入各工夹具层。所述上盖板安装有上轴承121，所述承载板安装有下轴承131，所述壳体门加工有导销141。所述导销在导槽移动，所述上下轴承内支撑动力轴311以传递动力。
如图3所示，所述可重构层板包括扩展层板21、工具一层板22、工具二层板23、夹具层板24，各层均成套使用。所述工具一层板放置工具一221，工具一快拆母盘222。所述工具二层板放置工具二231，工具二快拆母盘232。所述夹具层板放置夹具241，夹具快拆母盘242。优选的，夹具层圆周的分布六个夹具位，工具一圆周的分布八个工具位，工具二圆周的分布八个工具位。特别的，以扩展层板为例进一步描述各层板共性结构。层板动力总成213与层板主体211通过齿轮啮合传递动力。动力气缸2134连接小齿轮脱啮环2136完成动力切换。所述外壳体通过螺栓与动力总成3连接。所述动力总成中动力轴组31通过转动轴承312与减速机39相连，减速机与伺服电机38通过齿轮啮合传动。PLC组件34，无线模块35和伺服驱动器36一同放置在动力主体32的电控腔中。气源阀岛及电磁阀37连接洁净气管112并将气源输送到气缸，吹气机构。动力主体32通过螺栓与移动脚轮33相连。
所述层板放置工夹具，工夹具快拆母盘，所述层板动力总成中小齿轮为外啮合，小齿轮通过齿2137与层板主体内齿轮啮合，传递动力。所述层板主体通过层板支撑角型支架212承载，通过层板轴向偏置滚珠214消除偏心力。
如图4所示，扩展层板包含层板主体211、层板支撑角型支架212、层板动力总成213、层板轴向偏置滚珠214。所述层板轴向偏置滚珠周向的嵌入扩展层板中。所述层板主体中部有内齿轮2111，所述层板支撑角型支架包含主体2121、万向滚珠2122、壳体连接螺栓2123，其中，万向滚珠内嵌于主体。所述层板动力总成包含小齿轮2131、小齿轮内侧安装有平键2132、动力气缸2134通过快拆锁2135与动力轴311相连、气缸末端连接有小齿轮脱啮环2136，所述小齿轮为外啮合，小齿轮通过齿2137与层板主体内齿轮啮合，传递动力。
如图5所示，所述动力总成组件包括动力轴组31、动力主体32、移动脚轮33、PLC组件34、无线模块35、伺服驱动器36、气源阀岛及电磁阀37、伺服电机38、减速机39。所述动力模组分段的安装有键槽位311，末端安装有转动轴承312。所述动力主体通过主体隔板321分成三个部分，分别是放置气源阀岛及电磁阀的气源腔、放置电机和减速机的动力腔、放置PLC等的电控腔。所述电气元件通过导轨安装，所述电机和减速机通过螺栓连接。所述移动脚轮有支撑主体331，移动轮332并且通过螺栓333紧固。所述动力总成中动力轴组31通过转动轴承与减速机39相连，减速机与伺服电机38通过齿轮啮合传动。PLC组件34，无线模块35和伺服驱动器36一同放置在动力主体32的电控腔中。气源阀岛及电磁阀37连接洁净气管112并将气源输送到气缸，吹气机构。动力主体32通过螺栓与移动脚轮33相连。
本发明上述实施例的工作原理为：在机器人需要存取工夹具时，由机器人发信号到工夹具库无线单元，PLC控制气缸打开壳体门，壳体门通过导销在外壳主体的导槽中移动，由编码确定的具体库，层，位置可以确定取放的特定工夹具。编码规则为GJ010203，其中字母表示的工夹具类型缩写，01所在占位符表示库编码，02所在占位符表示层编码，03所在占位符表示位置编码，所述编码进位方式优选的为16进制。同时PLC依据机械人给定编码位置计算需要旋转层，控制对应层的层板动力总成动作，电机通过减速机转动，通过齿轮啮合将动力轴组动力传递给层板，层板至固定位置，机器人进行取放，工夹具配置有位置传感器，可以冗余的检测当前位置的工夹具存取状态。完成后PLC控制气缸使壳体门关闭。
本发明实施例的主要创新点有：本发明实施例的主要创新点为圆柱多层结构，各层可以独立旋转，也可多层旋转，每层可依据实际需求增删层数，每层依据需要配置不同工夹具，各层使用同一动力装置。具体列表如下：
本发明实施例与现有技术对比的有益效果包括：
本发明实施例中，工夹具库作为一个库单元，可以通过脚轮方便的移动，以便于根据装配工艺需求，合理的调整库在装配线的位置。在库中，可以配置多层工夹具平台，在每层平台，可以放置不同种类的工具或夹具，此外，可以根据需要，配置合适的快换母头，可存放各类标准和非标的装配工夹具。特别的，每层平台可以单独也可一同运动，层的数量可以依据工夹具的种类和数量扩展，调整。工夹具依据库单元，层数，位置编码，以最大化工夹具的利用效率。在库中，设置有新风系统，可以保持库中洁净的环境，提高工夹具的使用寿命，保证精度。工夹具库配置有PLC，便携式触摸屏，无线模块等，可以实现库与库通信，库与装配线通信，扩展性强。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
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