口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的制作方法

本发明涉及牙刷的自动化生产设备，更具体地说，涉及一种用于电动牙刷的自动化装配设备。

背景技术：

牙刷作为日常生活用品，消耗量巨大。随着生活水平的提升，电动牙刷也逐渐普及，电动牙刷作为机电一体化产品，结构复杂，零部件众多，为实现电动牙刷的自动化生产，需要相应的自动化装备。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备，在电动牙刷的自动化装配生产中，将牙刷柄安装于动态工装上后，将密封圈装配于牙刷柄末端的密封圈安装面。本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备，牙刷柄连接于动态工装上后随转盘机构运动至不同的工位，可以对密封圈的姿态做自动化精密调整和定位，实现了密封圈的准确装配，利用机器视觉对装配完成的牙刷柄进行检测，提高电动牙刷的产品质量和生产效率。

一种口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备，包括：用于实现工位转换的转盘机构、用于安置所述转盘机构的工作台、均布于所述转盘机构上的动态工装、用于装配密封圈的密封圈安装机构；所述动态工装固连于所述转盘机构，所述密封圈安装机构固连于所述工作台，所述密封圈安装机构和所述动态工装相匹配；

所述密封圈安装机构包括：用于移动所述密封圈的搬运机器人、用于支撑所述密封圈的回转供料机构、用于对所述密封圈的装配状态进行检测的移动式视觉检测机构，所述回转供料机构固连于所述工作台，所述搬运机器人位于所述回转供料机构的上部，所述移动式视觉检测机构位于所述动态工装的上部；所述搬运机器人包括：机器人支架、x轴手臂、y轴手臂、z轴手臂、真空式手腕，所述机器人支架固连于所述工作台，所述x轴手臂固连于所述机器人支架，所述y轴手臂固连于所述x轴手臂，所述z轴手臂固连于所述y轴手臂，所述真空式手腕固连于所述z轴手臂的z轴滑台上；所述真空式手腕包括：腕部电机、联轴器、腕部支架、腕部吸盘、上轴承、回转轴、真空通道、真空口，所述腕部支架固连于所述z轴滑台，所述回转轴通过所述上轴承活动连接于所述腕部支架，所述腕部电机的输出轴通过所述联轴器固连于所述回转轴，所述腕部吸盘固连于所述回转轴的下部，所述腕部吸盘和所述密封圈相匹配，所述回转轴上设置有所述真空通道，所述腕部吸盘上设置有和所述真空通道相连通的所述真空口，所述真空通道连接至真空泵。

优选地，所述回转供料机构包括：底座板、下轴承、随动托盘、随动芯轴、光纤传感器，所述底座板固连于是工作台，所述随动托盘通过所述下轴承活动连接于所述底座板，随动芯轴固连于所述随动托盘，所述光纤传感器固连于所述底座板，所述随动芯轴上设置有和所述光纤传感器相匹配的缺口。

优选地，所述动态工装固连于所述转盘机构上，所述动态工装成地均匀布置于所述转盘机构上；所述动态工装包括：夹具体、转动式料台、限位轮、齿轮、齿条、齿条导向块、齿条滑台、齿条复位弹簧、复位座、插销块、插销复位弹簧，所述夹具体固连于所述大转盘，所述转动式料台活动连接于所述夹具体，所述限位轮、齿轮成同轴布置，所述限位轮、齿轮都固连于所述转动式料台；所述插销块活动连接于所述夹具体，所述限位轮上设置有和所述插销块相匹配的一号缺口、二号缺口，所述插销块的下部设置有插销复位弹簧；所述复位座固连所述大转盘上，所述齿条滑台活动连接于所述复位座，在所述齿条滑台和复位座之间设置有齿条复位弹簧，所述齿条导向块固连于所述夹具体，所述齿条活动连接于所述齿条导向块，所述齿条的下部固连于所述齿条滑台，所述齿轮和齿条相啮合。

优选地，所述移动式视觉检测机构包括：视觉滑台、工业相机，所述视觉滑台固连于所述机器人支架，所述工业相机位于所述动态工装的上部。

优选地，所述视觉滑台和所述y轴手臂相互平行。

优选地，所述工业相机的分辨率是一千万像素。

优选地，所述齿轮的类型为斜齿轮，所述齿条的类型为斜齿条。

优选地，所述腕部电机的类型为步进电机。

优选地，所述上轴承的类型为角接触球轴承，所述上轴承处于背靠背预紧安装。

优选地，所述x轴手臂和y轴手臂相互垂直；所述y轴手臂和z轴手臂相互垂直；所述x轴手臂和z轴手臂相互垂直。

和传统技术相比，本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备具有以下积极作用和有益效果：

本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备，主要包括：转盘机构、工作台、动态工装、密封圈安装机构；所述动态工装固连于所述转盘机构，所述转盘机构将所述动态工装运转至不同的工位，所述密封圈安装机构固连于所述工作台，所述密封圈安装机构和所述动态工装相匹配，所述密封圈安装机构用于将所述密封圈装配于所述密封圈安装面。

所述牙刷柄套于所述动态工装上后，所述动态工装可以精确调节所述牙刷柄的姿态角度，以便于所述牙刷柄的自动化加工工序。接着，所述动态工装搭载于所述转盘机构上并运转至所述密封圈安装机构的下部。所述密封圈安装机构包括：搬运机器人、回转供料机构、移动式视觉检测机构。所述密封圈先放置于所述回转供料机构上等待所述搬运机器人的吸取，所述搬运机器人将所述密封圈的角度调整到位后，从所述回转供料机构上将所述密封圈抓取到所述密封圈安装面，以使所述密封圈安装面的凸缘和所述密封圈的凹缘相匹配，所述移动式视觉检测机构用于对所述密封圈的装配质量进行检测，以确保达到可靠的装配。

接下来描述所述密封圈安装机构和回转供料机构的工作过程和工作原理：

所述回转供料机构固连于所述工作台，所述密封圈套于所述回转供料机构上，所述搬运机器人位于所述回转供料机构的上部，所述搬运机器人的所述真空式手腕接触到位于所述回转供料机构上的密封圈，所述真空式手腕驱动所述密封圈转动，直到所述密封圈调整到预定的角度，接着所述真空式手腕吸附住所述密封圈，将所述密封圈安装于所述密封圈安装面，所述移动式视觉检测机构位于所述动态工装的上部。

所述x轴手臂、y轴手臂、z轴手臂都可以做直线运动，所述x轴手臂、y轴手臂、z轴手臂成两两垂直的姿态布置，所述真空式手腕固连于所述z轴手臂，因此所述搬运机器人具备四个自由度。

所述腕部支架固连于所述z轴滑台，所述回转轴通过所述上轴承活动连接于所述腕部支架，所述腕部电机的输出轴通过所述联轴器固连于所述回转轴，所述腕部电机可以驱动所述回转轴做转动。所述腕部吸盘固连于所述回转轴的下部，所述腕部吸盘和所述密封圈相匹配。所述回转轴上设置有所述真空通道，所述腕部吸盘上设置有和所述真空通道相连通的所述真空口，所述真空通道连接至真空泵。所述腕部吸盘的下部设置有和所述密封圈相匹配的外形轮廓。所述腕部吸盘压于所述密封圈后，所述真空口通过负压作用于所述密封圈，使所述密封圈吸附于所述腕部吸盘上，所述腕部电机可以驱动所述密封圈进行转动。

所述底座板固连于是工作台，所述光纤传感器固连于所述底座板，所述随动芯轴固连于所述随动托盘，所述随动芯轴上设置有和所述光纤传感器相匹配的缺口。所述光纤传感器对着所述缺口进行照射，并对采集的光电信号进行分析。所述搬运机器人驱动所述密封圈转动，当所述缺口和凹缘匹配后构成一个完整的圆形缺口，所述光纤传感器照射到该圆形缺口，所述光纤传感器通过对光电信号的采集可以感知到所述缺口和凹缘已经处于匹配状态。接着所述搬运机器人吸附住所述密封圈，再将所述密封圈装配于所述密封圈安装面上。由于所述密封圈已经经过校正，使得所述凸缘和凹缘处于匹配的姿态，从而达到精密装配。

最后由所述移动式视觉检测机构对所述密封圈的装配质量进行检测，以保证装配质量。

接下来描述所述动态工装的工作过程和工作原理：

所述动态工装用于承载所述牙刷柄，将所述牙刷柄移动到各个工位，并将所述牙刷柄调整个所需要的姿态角度。所述夹具体固连于所述大转盘，所述转动式料台活动连接于所述夹具体，所述限位轮、齿轮成同轴布置，所述限位轮、齿轮都固连于所述转动式料台，所述齿轮可以驱动所述转动式料台转动。所述齿条导向块固连于所述夹具体，所述齿条活动连接于所述齿条导向块，所述齿条的下部固连于所述齿条滑台，所述齿轮和齿条相啮合。所述插销块活动连接于所述夹具体，所述限位轮上设置有和所述插销块相匹配的一号缺口、二号缺口，所述插销块的下部设置有插销复位弹簧。

所述插销块在所述插销复位弹簧的推动下，具有向所述限位轮运动的趋势。如果所述插销块插入到所述一号缺口，则所述转动式料台处于锁定的状态，并且所述牙刷柄处于水平姿态；如果所述插销块插入到所述二号缺口中，则所述转动式料台处于锁定的状态，并且所述牙刷柄处于竖直姿态；如果所述插销块脱离所述一号缺口和所述二号缺口，则所述转动式料台具有自由转动的状态。

在外部机械作用下使所述插销块脱离所述一号缺口，则所述转动式料台具有自由转动的机会；接着，在外部机械作用下使所述齿条下降，所述齿条驱动所述齿轮转动，所述齿轮驱动所述限位轮、转动式料台转动，直到所述插销块在所述插销复位弹簧的驱动下自动地插入到所述二号缺口中。接着，所述转动式料台处于锁定的状态，并且所述牙刷柄处于竖直姿态。从而实现对所述牙刷柄姿态角度的变换。

同理，如果需要将所述牙刷柄从竖直的姿态角度转变为水平的姿态角度。需要将所述插销块脱离所述限位轮，所述齿条在所述齿条复位弹簧的推动下自动上移，所述齿条驱动所述齿轮转动，所述齿轮驱动所述限位轮、转动式料台转动。当所述限位轮转动一定的角度后，施加在所述插销块上的外力取消。接着，所述限位轮继续转动直到所述插销块在所述插销复位弹簧的驱动下自动地插入到所述一号缺口，则所述转动式料台处于锁定的状态，并且所述牙刷柄处于水平姿态。

附图说明

图1是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的结构示意图；

图2、3、4是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的密封圈安装机构的结构示意图；

图5是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的搬运机器人的结构示意图；

图6、7是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的动态工装的结构示意图；

图8是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的动态工装在拆掉齿轮后的结构示意图。

1工作台、2转盘机构、3上料工位、6动态工装、11夹具体、12转动式料台、13限位轮、14齿轮、15齿条、16齿条导向块、17齿条滑台、18齿条复位弹簧、19复位座、20插销块、21插销复位弹簧、22一号缺口、23二号缺口、24牙刷柄、45密封圈安装机构、46搬运机器人、47回转供料机构、48移动式视觉检测机构、49机器人支架、50x轴手臂、51y轴手臂、52z轴手臂、53真空式手腕、54z轴滑台、55腕部电机、56联轴器、57腕部支架、58腕部吸盘、59上轴承、60回转轴、61真空通道、62真空口、63底座板、64下轴承、65随动托盘、66随动芯轴、67光纤传感器、68视觉滑台、69工业相机、70密封圈安装面、71凸缘、72密封圈、73凹缘、74缺口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备，在电动牙刷的自动化装配生产中，将牙刷柄安装于动态工装上后，将密封圈装配于牙刷柄末端的密封圈安装面。本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备，牙刷柄连接于动态工装上后随转盘机构运动至不同的工位，可以对密封圈的姿态做自动化精密调整和定位，实现了密封圈的准确装配，利用机器视觉对装配完成的牙刷柄进行检测，提高电动牙刷的产品质量和生产效率。

图1是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的结构示意图，图2、3、4是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的密封圈安装机构的结构示意图，图5是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的搬运机器人的结构示意图，图6、7是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的动态工装的结构示意图，图8是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的动态工装在拆掉齿轮后的结构示意图。

一种口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备，包括：用于实现工位转换的转盘机构2、用于安置所述转盘机构2的工作台1、均布于所述转盘机构2上的动态工装6、用于装配密封圈72的密封圈安装机构45；所述动态工装6固连于所述转盘机构2，所述密封圈安装机构45固连于所述工作台1，所述密封圈安装机构45和所述动态工装6相匹配；

所述密封圈安装机构45包括：用于移动所述密封圈72的搬运机器人46、用于支撑所述密封圈72的回转供料机构47、用于对所述密封圈72的装配状态进行检测的移动式视觉检测机构48，所述回转供料机构47固连于所述工作台1，所述搬运机器人46位于所述回转供料机构47的上部，所述移动式视觉检测机构48位于所述动态工装6的上部；所述搬运机器人46包括：机器人支架49、x轴手臂50、y轴手臂51、z轴手臂52、真空式手腕53，所述机器人支架49固连于所述工作台1，所述x轴手臂50固连于所述机器人支架49，所述y轴手臂51固连于所述x轴手臂50，所述z轴手臂52固连于所述y轴手臂51，所述真空式手腕53固连于所述z轴手臂52的z轴滑台54上；所述真空式手腕53包括：腕部电机55、联轴器56、腕部支架57、腕部吸盘58、上轴承59、回转轴60、真空通道61、真空口62，所述腕部支架57固连于所述z轴滑台54，所述回转轴60通过所述上轴承59活动连接于所述腕部支架57，所述腕部电机55的输出轴通过所述联轴器56固连于所述回转轴60，所述腕部吸盘58固连于所述回转轴60的下部，所述腕部吸盘58和所述密封圈72相匹配，所述回转轴60上设置有所述真空通道61，所述腕部吸盘58上设置有和所述真空通道61相连通的所述真空口62，所述真空通道61连接至真空泵。

更具体地，所述回转供料机构47包括：底座板63、下轴承64、随动托盘65、随动芯轴66、光纤传感器67，所述底座板63固连于是工作台1，所述随动托盘65通过所述下轴承64活动连接于所述底座板63，随动芯轴66固连于所述随动托盘65，所述光纤传感器67固连于所述底座板63，所述随动芯轴66上设置有和所述光纤传感器67相匹配的缺口74。

更具体地，所述动态工装6固连于所述转盘机构2上，所述动态工装6成地均匀布置于所述转盘机构2上；所述动态工装6包括：夹具体11、转动式料台12、限位轮13、齿轮14、齿条15、齿条导向块16、齿条滑台17、齿条复位弹簧18、复位座19、插销块20、插销复位弹簧21，所述夹具体11固连于所述大转盘8，所述转动式料台12活动连接于所述夹具体11，所述限位轮13、齿轮14成同轴布置，所述限位轮13、齿轮14都固连于所述转动式料台12；所述插销块20活动连接于所述夹具体11，所述限位轮13上设置有和所述插销块20相匹配的一号缺口22、二号缺口23，所述插销块20的下部设置有插销复位弹簧21；所述复位座19固连所述大转盘8上，所述齿条滑台17活动连接于所述复位座19，在所述齿条滑台17和复位座19之间设置有齿条复位弹簧18，所述齿条导向块16固连于所述夹具体11，所述齿条15活动连接于所述齿条导向块16，所述齿条15的下部固连于所述齿条滑台17，所述齿轮14和齿条15相啮合。

更具体地，所述移动式视觉检测机构48包括：视觉滑台68、工业相机69，所述视觉滑台68固连于所述机器人支架49，所述工业相机69位于所述动态工装6的上部。

更具体地，所述视觉滑台68和所述y轴手臂51相互平行。

更具体地，所述工业相机69的分辨率是一千万像素。

更具体地，所述齿轮14的类型为斜齿轮，所述齿条15的类型为斜齿条。

更具体地，所述腕部电机55的类型为步进电机。

更具体地，所述上轴承59的类型为角接触球轴承，所述上轴承59处于背靠背预紧安装。

更具体地，所述x轴手臂50和y轴手臂51相互垂直；所述y轴手臂51和z轴手臂52相互垂直；所述x轴手臂50和z轴手臂52相互垂直。

以下结合图1至8，进一步描述本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的工作原理和工作过程：

本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备，主要包括：转盘机构2、工作台1、动态工装6、密封圈安装机构45；所述动态工装6固连于所述转盘机构2，所述转盘机构2将所述动态工装6运转至不同的工位，所述密封圈安装机构45固连于所述工作台1，所述密封圈安装机构45和所述动态工装6相匹配，所述密封圈安装机构45用于将所述密封圈72装配于所述密封圈安装面70。

所述牙刷柄24套于所述动态工装6上后，所述动态工装6可以精确调节所述牙刷柄24的姿态角度，以便于所述牙刷柄24的自动化加工工序。接着，所述动态工装6搭载于所述转盘机构2上并运转至所述密封圈安装机构45的下部。所述密封圈安装机构45包括：搬运机器人46、回转供料机构47、移动式视觉检测机构48。所述密封圈72先放置于所述回转供料机构47上等待所述搬运机器人46的吸取，所述搬运机器人46将所述密封圈72的角度调整到位后，从所述回转供料机构47上将所述密封圈72抓取到所述密封圈安装面70，以使所述密封圈安装面70的凸缘71和所述密封圈72的凹缘73相匹配，所述移动式视觉检测机构48用于对所述密封圈72的装配质量进行检测，以确保达到可靠的装配。

接下来描述所述密封圈安装机构45和回转供料机构47的工作过程和工作原理：

所述回转供料机构47固连于所述工作台1，所述密封圈72套于所述回转供料机构47上，所述搬运机器人46位于所述回转供料机构47的上部，所述搬运机器人46的所述真空式手腕53接触到位于所述回转供料机构47上的密封圈72，所述真空式手腕53驱动所述密封圈72转动，直到所述密封圈72调整到预定的角度，接着所述真空式手腕53吸附住所述密封圈72，将所述密封圈72安装于所述密封圈安装面70，所述移动式视觉检测机构48位于所述动态工装6的上部。

所述x轴手臂50、y轴手臂51、z轴手臂52都可以做直线运动，所述x轴手臂50、y轴手臂51、z轴手臂52成两两垂直的姿态布置，所述真空式手腕53固连于所述z轴手臂52，因此所述搬运机器人46具备四个自由度。

所述腕部支架57固连于所述z轴滑台54，所述回转轴60通过所述上轴承59活动连接于所述腕部支架57，所述腕部电机55的输出轴通过所述联轴器56固连于所述回转轴60，所述腕部电机55可以驱动所述回转轴60做转动。所述腕部吸盘58固连于所述回转轴60的下部，所述腕部吸盘58和所述密封圈72相匹配。所述回转轴60上设置有所述真空通道61，所述腕部吸盘58上设置有和所述真空通道61相连通的所述真空口62，所述真空通道61连接至真空泵。所述腕部吸盘58的下部设置有和所述密封圈72相匹配的外形轮廓。所述腕部吸盘58压于所述密封圈72后，所述真空口62通过负压作用于所述密封圈72，使所述密封圈72吸附于所述腕部吸盘58上，所述腕部电机55可以驱动所述密封圈72进行转动。

所述底座板63固连于是工作台1，所述光纤传感器67固连于所述底座板63，所述随动芯轴66固连于所述随动托盘65，所述随动芯轴66上设置有和所述光纤传感器67相匹配的缺口74。所述光纤传感器67对着所述缺口74进行照射，并对采集的光电信号进行分析。所述搬运机器人46驱动所述密封圈72转动，当所述缺口74和凹缘73匹配后构成一个完整的圆形缺口，所述光纤传感器67照射到该圆形缺口，所述光纤传感器67通过对光电信号的采集可以感知到所述缺口74和凹缘73已经处于匹配状态。接着所述搬运机器人46吸附住所述密封圈72，再将所述密封圈72装配于所述密封圈安装面70上。由于所述密封圈72已经经过校正，使得所述凸缘71和凹缘73处于匹配的姿态，从而达到精密装配。

最后由所述移动式视觉检测机构48对所述密封圈72的装配质量进行检测，以保证装配质量。

接下来描述所述动态工装6的工作过程和工作原理：

所述动态工装6用于承载所述牙刷柄24，将所述牙刷柄24移动到各个工位，并将所述牙刷柄24调整个所需要的姿态角度。所述夹具体11固连于所述大转盘8，所述转动式料台12活动连接于所述夹具体11，所述限位轮13、齿轮14成同轴布置，所述限位轮13、齿轮14都固连于所述转动式料台12，所述齿轮14可以驱动所述转动式料台12转动。所述齿条导向块16固连于所述夹具体11，所述齿条15活动连接于所述齿条导向块16，所述齿条15的下部固连于所述齿条滑台17，所述齿轮14和齿条15相啮合。所述插销块20活动连接于所述夹具体11，所述限位轮13上设置有和所述插销块20相匹配的一号缺口22、二号缺口23，所述插销块20的下部设置有插销复位弹簧21。

所述插销块20在所述插销复位弹簧21的推动下，具有向所述限位轮13运动的趋势。如果所述插销块20插入到所述一号缺口22，则所述转动式料台12处于锁定的状态，并且所述牙刷柄24处于水平姿态；如果所述插销块20插入到所述二号缺口23中，则所述转动式料台12处于锁定的状态，并且所述牙刷柄24处于竖直姿态；如果所述插销块20脱离所述一号缺口22和所述二号缺口23，则所述转动式料台12具有自由转动的状态。

在外部机械作用下使所述插销块20脱离所述一号缺口22，则所述转动式料台12具有自由转动的机会；接着，在外部机械作用下使所述齿条15下降，所述齿条15驱动所述齿轮14转动，所述齿轮14驱动所述限位轮13、转动式料台12转动，直到所述插销块20在所述插销复位弹簧21的驱动下自动地插入到所述二号缺口23中。接着，所述转动式料台12处于锁定的状态，并且所述牙刷柄24处于竖直姿态。从而实现对所述牙刷柄24姿态角度的变换。

同理，如果需要将所述牙刷柄24从竖直的姿态角度转变为水平的姿态角度。需要将所述插销块20脱离所述限位轮13，所述齿条15在所述齿条复位弹簧18的推动下自动上移，所述齿条15驱动所述齿轮14转动，所述齿轮14驱动所述限位轮13、转动式料台12转动。当所述限位轮13转动一定的角度后，施加在所述插销块20上的外力取消。接着，所述限位轮13继续转动直到所述插销块20在所述插销复位弹簧21的驱动下自动地插入到所述一号缺口22，则所述转动式料台12处于锁定的状态，并且所述牙刷柄24处于水平姿态。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备较有代表性的例子。显然，本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明口腔清洁用品的机器人辅助全自动装配成套装备的保护范围。