一种机器人平面拼图和涂胶系统的制作方法

本发明涉及平面拼图和涂胶技术领域，尤其涉及一种机器人平面拼图和涂胶系统。

背景技术：

现阶段的平面拼图和涂胶领域较少有相关的自动化设备，多是采用人工操作，工人在切割后的板料上拾取所需要的小块板料拼到母板上，并通过人工涂胶，从而形成所需要的拼图样式，缺点是人工操作精度、效率低下，且现场作业环境恶劣，对工人身心健康有较大的损害。鉴于此，本发明提供的机器人平面拼图和涂胶系统，集成了拼花、翻转、涂胶和下料等工艺，系统集成度相比传统的单一功能设备有了很大的提升，可以极大地降低工人工作强度和改善工人的工作环境，同时对拼图技术领域的整体技术水平也会有较大的提升。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免传统的陶瓷拼花人工操作的效率低下和劳动强度大等缺陷，同时为了提高相关工艺的集成度而提供一种精度、效率高的拼图和涂胶系统。

本发明所采用的技术方案：一种机器人平面拼图和涂胶系统，包括底座(223)，所述底座(223)两侧设有丝杠传动机构，所述底座(223)上设有第一驱动电机(331)，所述第一驱动电机(331)通过第一同步带(333)与所述丝杠传动机构连接；所述丝杠传动机构连接有输送机安装座(313)，所述输送机安装座(313)下部设有第二驱动电机(314)，所述输送机安装座(313)上方设有输送机(311)，所述第二驱动电机(314)通过第二同步带(315)与所述输送机(311)连接；所述丝杠传动机构上端设有第三驱动电机(224)，所述第三驱动电机(224)连接有翻转装置(2)，所述翻转装置(2)的一侧设有机器人系统(1)。

优选的，所述机器人系统(1)包括安装座(13)，所述安装座(13)上设有工业机器人(11)，所述工业机器人(11)末端连接有末端执行器(12)。

优选的，所述翻转装置(2)包括翻转框架(214)，所述翻转框架(214)的一侧通过翻转框架连接件(221)与轴承(222)连接，所述轴承(222)与所述丝杠传动机构上端连接，所述翻转装置(2)的另一侧与所述第三驱动电机(224)的转轴连接。

优选的，所述翻转装置(2)上设有用于夹紧面板结构的夹紧气缸(215)，所述夹紧气缸(215)通过夹紧气缸安装座(216)与所述翻转框架(214)连接。

优选的，所述夹紧气缸(215)分为上下两层，所述夹紧气缸(215)的末端设有夹紧块(217)。

优选的，所述丝杠传动机构包括丝杠(324)和设置在所述丝杠(324)两侧的直线轴承(322)，所述丝杠传动机构的一侧通过丝杠螺母(323)与所述输送机安装座(313)连接，所述丝杠传动机构的另一侧通过连接件(326)与所述输送机安装座(313)连接。

优选的，所述第三驱动电机通过联轴器(225)连接翻转框架连接件(221)，所述翻转框架连接件(221)与所述翻转装置(2)连接。

优选的，所述面板结构包括面板(211)和底板(213)以及嵌合于所述底板(213)上的镶嵌件(212)。

优选的，所述底座(223)上端设有轴承(222)，所述轴承(222)连接有翻转框架连接件(221)。

一种机器人平面拼图和涂胶系统，该系统作为平面拼花生产线的一个工位时，可作为拼图、翻转、涂胶、压固、美缝的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明结合机器人系统(1)、翻转装置(2)和出料装置于一体，实现拼花、翻转和涂胶等工序的整合，在单个系统上实现了多个工序的集中，在完成同等工序操作的情况下，其设备数量和设备占地明显减少，自动化程度极大提高，具有结构简单和操作方便等优点；(2)本发明提供的机器人平面拼图和涂胶系统将替代拼花领域内的部分人工，将人从恶劣的现场环境中解放出来，大大节省了人力物力。

附图说明

图1为本发明一种机器人平面拼图和涂胶系统的结构示意图。

图2为本发明机器人系统的结构示意图；

图3为本发明底座和翻转装置(2)的结构示意图；

图4为本发明夹紧机构俯视图；

图5为本发明夹紧机构的轴侧视图；

图6为本发明面板、镶嵌件和底板的结构示意图；

图7为本发明夹紧气缸和夹紧气缸安装座的结构示意图；

图8为夹紧气缸和夹紧气缸座侧视图；

图9为本发明底座和第三驱动电机的结构示意图；

图10为本发明出料装置和底座的结构示意图；

图11为本发明输送机装置的结构示意图；

图12为本发明丝杠传动机构的结构示意图；

图13为本发明的第一驱动电机的结构示意图；

图14为本发明拼图工艺示意图；

图15为本发明翻转工艺示意图；

图16为本发明涂胶工艺示意图；

图17为本发明压固工艺示意图；

图18为本发明美缝工艺示意图；

图19和图20为本发明出料工艺示意图；

图21为本发明多工艺处理过程的流程图。

图中：1、机器人系统；11、工业机器人；12、末端执行器；13、安装座；2、翻转装置；211、面板；212、镶嵌件；213、底板；214、翻转框架；215、夹紧气缸；216、夹紧气缸安装座；217、夹紧块；218、突起；219、内槽；22、翻转机构；221、翻转框架连接件；222、轴承；223、底座；224、第三驱动电机；225、联轴器；3、出料装置；31、输送机装置；311、输送机；312、输送机安装柱；313、输送机安装座；314、第二驱动电机；315、第二同步带传动装置；32、丝杠传动机构；321、丝杠传动装置安装座；322、直线轴承；323、丝杠螺母；324、丝杠；325、导向轴；326、连接件；331、第一驱动电机；332、第一驱动电机安装座；333、第一同步带；4、拼图作业装置；5、翻转作业装置；6、涂胶作业装置；7、压固作业装置示意图a；8、压固作业装置示意图b；9、美缝作业装置；10、出料装置示意图一；11、出料装置示意图二；12、作业流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如图1-21所示，一种机器人平面拼图和涂胶系统，包括底座(223)，所述底座(223)两侧设有丝杠传动机构，所述底座(223)上设有第一驱动电机(331)，所述第一驱动电机(331)通过第一同步带(333)与所述丝杠传动机构连接；所述丝杠传动机构连接有输送机安装座(313)，所述输送机安装座(313)下部设有第二驱动电机(314)，所述输送机安装座(313)上方设有输送机(311)，所述第二驱动电机(314)通过第二同步带(315)与所述输送机(311)连接；所述丝杠传动机构上端设有第三驱动电机(224)，所述第三驱动电机(224)连接有翻转装置(2)，所述翻转装置(2)的一侧设有机器人系统(1)。

在本发明的具体技术方案中，所述机器人系统(1)包括安装座(13)，所述安装座(13)上设有工业机器人(11)，所述工业机器人(11)末端连接有末端执行器(12)；所述翻转装置(2)包括翻转框架(214)，所述翻转框架(214)的一侧通过翻转框架连接件(221)与轴承(222)连接，所述轴承(222)与所述丝杠传动机构上端连接，所述翻转装置(2)的另一侧与所述第三驱动电机(224)的转轴连接；所述翻转装置(2)上设有用于夹紧面板结构的夹紧气缸(215)，所述夹紧气缸(215)通过夹紧气缸安装座(216)与所述翻转框架(214)连接。

在本发明的具体技术方案中，所述夹紧气缸(215)分为上下两层，所述夹紧气缸(215)的末端设有夹紧块(217)，所述丝杠传动机构包括丝杠(324)和设置在所述丝杠(324)两侧的直线轴承(322)，所述丝杠传动机构的一侧通过丝杠螺母(323)与所述输送机安装座(313)连接，所述丝杠传动机构的另一侧通过连接件(326)与所述输送机安装座(313)连接。

在本发明的具体技术方案中，所述第三驱动电机通过联轴器(225)连接翻转框架连接件(221)，所述翻转框架连接件(221)与所述翻转装置(2)连接，所述面板结构包括面板(211)和底板(213)以及嵌合于所述底板(213)上的镶嵌件(212)，所述底座(223)上端设有轴承(222)，所述轴承(222)连接有翻转框架连接件(221)。

一种机器人平面拼图和涂胶系统，该系统作为平面拼花生产线的一个工位时，可作为拼图、翻转、涂胶、压固、美缝的应用。

进一步具体说明的是，如图2所示，工业机器人(11)安装在工业机器人安装座(13)上，末端执行器(12)安装在工业机器人(11)的末端；

如图3所示的翻转装置(2)包括夹紧机构(21)和翻转机构(22)，夹紧机构(21)和翻转机构(22)通过翻转框架连接件(221)和轴承(222)连接在一起，轴承(222)固连于底座(223)上，夹紧机构(21)通过翻转框架连接件(221)与翻转机构(22)的轴承(222)连接，第三驱动电机(224)通过联轴器225与翻转框架连接件(221)连接，夹紧气缸(215)通过夹紧气缸安装座(216)实现与翻转框架(214)的固连，如图9所示。

夹紧气缸(215)通过夹紧气缸安装座(216)与翻转框架(214)连接，翻转框架(214)的每条边各安装有4个夹紧气缸，如图4和图5所示；夹紧气缸(215)末端安装有一个夹紧块(217)，如图7所示，夹紧块(217)安装于夹紧气缸(215)的末端，其中夹紧块(217)的突起(218)呈上下两层分布，一半的夹紧块(217)的突起(218)靠上面，另一半的夹紧块(217)的突起(218)靠下面，两个夹紧块(217)留有两个面板(211)高度的距离，用于夹紧操作时容纳底板(213)和面板(211)，翻转框架(214)上的夹紧气缸(215)同时动作，处于伸出状态时，从一侧看过去，可以看到翻转框架(214)四周的夹紧块(217)会形成楔形槽口，如图8所示，翻转框架四周的夹紧块(217)形成的槽口对面板(211)和底板(213)的四周起到定位和夹紧的作用，底板(213)、面板(211)和镶嵌件(212)的爆炸示意图如图6所示，底板(213)、面板(211)均挖有用于容纳镶嵌件(212)的内槽(219)，内槽(219)高度为镶嵌件(212)厚度的一半，实际工作的时候，底板(213)和面板(211)对夹在其间的镶嵌件(212)起到了定位和保护作用，在需要对镶嵌件(212)表面进行加工的时候，将上面的面板(211)拿掉即可。

如图10所示的出料装置(3)，包括输送机装置(31)、丝杠传动机构(32)、第一驱动电机(331)、第一驱动电机安装座(332)和第一同步带(333)；所述输送机装置(31)包括输送机(311)、输送机安装柱(312)、输送机安装座(313)、第二驱动电机(314)、第二同步带(315)，第二驱动电机(314)安装于输送机安装座(313)上，输送机(311)安装于输送机安装座(313)上部，通过输送机安装柱(312)连接，第二驱动电机通过第二同步(315)将动力传至输送机(311)，如图11所示；所述输送机装置(31)的输送机安装座(313)通过连接件(326)与丝杠传动机构(32)连接，输送机(311)通过输送机安装柱(312)与输送机安装座(313)连接，第二驱动电机(314)安装在输送机安装座(313)上，通过第二同步带(315)与输送机(311)连接和传动。

直线轴承(322)和丝杠螺母(323)安装在连接件(326)上，包括两个直线轴承(322)和中间的丝杠螺母(323)，三者并排安装于连接件(326)上，直线轴承(322)和丝杠螺母(323)分别套在导向轴(325)和丝杠(324)上，相应地，包括两根导向轴(325)和一根丝杠(324)，丝杠螺母(323)和直线轴承(322)可以竖直方向上上下运动，丝杠(324)和导向轴(325)安装在丝杠传动装置安装座(321)上，丝杠(324)末端和第一驱动电机(331)均安装有同步轮(327)，第一驱动电机(331)通过第一同步带(333)将动力传送到丝杠传动机构(32)，从而实现输送机装置(31)的上下运动，如图12所示；第一驱动电机(331)安装于第一驱动电机座(332)上，第一驱动电机座(332)通过第一同步带(333)驱动两侧的丝杠(324)运动，如图13所示。

需要说明的是，本发明的一个完整工作过程为：

驱动带有突起(218)靠下面的夹紧块(217)的夹紧气缸(215)，使其处于伸出状态，放入底板(213)，所有伸出的夹紧气缸(215)的夹紧块(218)刚好能够容纳底板(215)，并将底板(215)托住，再往底板(215)内槽(219)放入预定的镶嵌件(212)，内槽(219)被镶嵌件(212)占满位置后，即可对镶嵌件(212)表面进行其他处理，处理完成后，再放入面板(212)，使得面板(212)的内槽(219)刚好盖住镶嵌件(212)，并与底板(213)的上表面接触，随后驱动带有突起(218)靠上面的夹紧块(217)的夹紧气缸(215)，使其处于伸出状态，这时候所有的夹紧气缸(215)均处于伸出状态，面板(211)、镶嵌件(212)和底板(213)构成的整体被夹紧气缸(215)的夹紧块(217)夹紧，翻转操作的准备工作完成。

所述第三驱动电机通过联轴器(225)连接翻转框架连接件(221)，启动所述第三驱动电机(224)后可实现对翻转装置(2)的任意角度的翻转，如180度，所述翻转装置(2)上的夹紧气缸(215)将待加工的夹紧面板结构夹紧固定，所述面板结构包括面板(211)和底板(213)以及嵌合于所述底板(213)上的镶嵌件(212)，当工业机器人(11)完成对面板(211)的加工后，可启动所述第三驱动电机(224)实现对翻转装置(2)的翻转，使得底板(213)的面朝上，进而继续通过工业机器人(11)对底板(213)进行加工，翻转180度完成后，将带有突起(218)靠上面的夹紧块(217)的夹紧气缸(215)复位，拿去面板(211)，即可对镶嵌件的另一面进行处理，完成后便可以进行下料操作。

启动所述第一驱动电机(331)时，所述第一驱动电机(331)通过第一同步带(333)将动力传送到丝杠传动机构(32)，丝杠传动机构(32)带动输送机安装座(313)的往上运动，从而实现输送机装置(31)往上运动；

所述输送机装置(31)用于运送面板结构成品，当工业机器人(11)完成对面板结构的拼图、翻转、涂胶和美缝作业后，关闭所述翻转装置(2)上的夹紧气缸(215)，使得面板(211)和底板(213)的整体结构落于输送机装置(31)上，接着启动第二驱动电机(314)，第二驱动电机(314)通过第二同步带(315)带动输送机(311)传动，通过输送机(311)将面板(211)和底板(213)的整体结构往其他后续工位输送，从而实现输送机输送功能的目的；

需要说明的是，如图6所示，系统进行拼图操作时，在加工过程中需要对每一块板料配备相应的面板(211)和底板(213)，面板(211)和底板(213)内开有内槽(219)用于容纳镶嵌件(212)，内槽(219)的高度设置为镶嵌件(212)厚度的一半，槽口进行倒角，面板(211)、镶嵌件(212)和底板(213)三者呈上中下排列，形成了类似夹心饼干的三层布局方式。

拼图作业，如图14所示：开始工作时，镶嵌件(212)、面板(211)和底板(213)分别由人工准备好，位于系统一侧，驱动带有下侧突起(218)的夹紧块(217)的夹紧气缸(215)伸出，工业机器人(11)将底板(213)放入翻转装置(2)的夹紧机构(21)中，再按照预定的次序，工业机器人(11)利用安装在其末端的末端执行器(12)放入各种尺寸的镶嵌件(212)到底板(213)上的浅槽中，需要指出的是，这里的镶嵌件(212)并不是内槽(219)大小的整块板料，而是指许多形状和颜色各异的小件，由这些小件组成内槽大小的镶嵌件(212)，直至完成拼图操作完成，工业机器人(11)再将面板(211)放入翻转装置(2)的夹紧机构(21)中，翻转框架(214)的上层夹紧气缸(215)伸出，两层夹紧气缸的夹紧块(217)形成了槽口结构，将面板(211)和底板(213)夹紧，之后需要对拼好的镶嵌件(212)的另一面进行涂胶操作，所以在夹紧操作完成后，驱动翻转装置(2)进行翻转180度，具体的结构细节如图5、6和7所示。

涂胶作业，如图16所示，经过了之前的平图作业后，第三驱动电机(224)动作，带动翻转框架(214)翻转180度，图15所示的是翻转过程中的某一时刻，设备所处的状态，之后将带有上侧突起(218)的夹紧块(217)的夹紧气缸(215)缩回，工业机器人(11)利用其末端执行器(12)拿去面板(211)，利用视觉信息辅助对镶嵌件(212)上面的缝隙进行涂胶作业，需要注意的是，这里所说的面板(211)和底板(213)是根据其所处位置的上下来确定的，即翻转操作前的面板(211)在翻转180度后，便称之为底板(213)，而翻转操作前的底板(213)在翻转180度后，便称之为面板(211)，具体的结构细节如图6、7和15所示。

压固作业，如图17所示，涂胶操作完成后，机器人(11)再将面板(211)重新放入夹紧机构(21)中，面板(211)的内槽(219)盖住镶嵌件(212)，使得底板(213)和面板(212)相接触，翻转框架(214)上带有上侧突起(218)的夹紧块(217)的夹紧气缸(215)伸出，与翻转框架(214)上带有下侧突起(219)的夹紧块(217)的夹紧气缸(215)同时作用，利用夹紧机构(21)上下两侧的夹紧块(217)所形成的槽口结构，对面板(211)和底板(213)四周施加一定的压力，持续一段时间，完成压固作业。

美缝作业，如图18所示：压固作业完成后，第三驱动电机(224)动作，驱动翻转框架(214)再翻转180度，随后位于翻转框架(214)上带有上侧突起(218)的夹紧块(217)的夹紧气缸(215)缩回，工业机器人(11)利用末端执行器(12)拿去上层的面板(211)，启动机器人(11)来回对镶嵌件(212)表面涂刷美缝漆，直至刷完整个镶嵌件(212)上表面，完成美缝作业。

下料作业，如图19和20所示：美缝操作完成后需要进行下料作业，第一驱动电机(331)动作，通过第一同步带(333)驱动位于底座(223)两侧的丝杠传动机构(32)，带动与其固连的输送机装置(31)往上动作至接触到底板(213)下表面后，第一驱动电机(331)停止，此时翻转框架(214)上的夹紧气缸(215)全部缩回原位，底板(213)由输送机装置(31)支撑，随后再次启动第一驱动电机，带动丝杠传动机构(32)的输送机装置(31)进入返回行程中，待运动到与后续工位等高处，第一驱动电机(331)停止，第二驱动电机(314)动作，驱动输送机装置(31)将底板(213)连同镶嵌件(212)和面板(211)输送到后续工位进行其他作业，输送到位后，第二驱动电机(314)停止动作，第一驱动电机(331)继续驱动两侧的丝杠传动机构(32)，将输送机装置(31)送回到开始位置，完成系统一个周期的所有动作，具体结构如图1、图6和图9所示。

设计时，由于用到了双丝杠传动机构，考虑到两侧运动的协调性，实施例中对双丝杠机构的驱动装置采用的是同步带驱动，单条同步带由一个电机进行驱动；此处的输送机上下运动功能的实现不局限于丝杠传动机构，其他的直线运动也是可行的。实际工作时，翻转装置(2)在进行翻转时，需要确认输送机装置(31)已经运动到其行程的最低处，防止翻转装置(2)和输送机装置(31)的动作干涉；进行下料操作时，输送机装置(31)接触到底板(213)下表面时，还需要往上走一段距离，直至底板(213)下表面离开夹紧机构；机器人(11)末端的吸附模块、胶枪和美缝刷是同时安装在机器人末端，需要更换工具时，只需要机器人(11)第六轴转过一定角度，即可完成工具更换；面板(211)和底板(213)实物是一样的，只是为了区别其实际所处的位置，才用了两个叫法，处于下侧时叫底板(213)，处于上侧时叫面板(211)。

本发明中，图21是本发明多工艺处理过程的流程图，包括拼图作业、翻转作业、涂胶作业、压固作业、美缝作业和出料作业。

需要说明的是，图1至图21所示的实施例只是本发明所介绍的一个优选实施例，本领域技术人员在此基础上，完全可以设计出更多的实施例。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。