水壶壶身与上连接器自动装配机的制作方法

本实用新型涉及水壶制造技术领域，更具体地说，涉及一种水壶壶身与上连接器自动装配机，该自动装配机应用于水壶制造行业，解决水壶壶身与上连接器的装配。

背景技术：

目前在水壶制造业领域，水壶产品需要不断适应市场发展的需求，产品更新换代非常快。水壶产品的设计制作标准化才能更快适应市场的需求。但是目前水壶制造领域装配技术大部分还停留在人工操作，自动化程度低，劳动强度大等问题。上连接器自动装配机的实用新型弥补了水壶装配制造业前工序自动装配的空白。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种水壶壶身与上连接器自动装配机，该自动装配机只需人工放入水壶壶身及上连接器，然后设备根据预先设置的程序自动进行一系列自动化、智能化的上连接器自动装配动作。该水壶壶身与上连接器自动装配机减少了操作人员、降低了生产成本，同时也提高了生产效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种水壶壶身与上连接器自动装配机，包括用于将壶身旋转至预定位置的壶身预定位机构、用于转运已预定位的壶身至不同装配线上的壶身转运机构、用于将已预定位的壶身转移至壶身转运机构上的壶身上料机构、用于将导热硅脂点至壶底上的壶底点胶机构、用于将上连接器搬送并定位在壶身上连接器装配位置的上连接器搬送机构、用于将上连接器装配固定在壶底上的锁螺丝机构、用于检测螺丝是否出现浮锁现象的浮锁检测机构以及将装配完成的合格品与不合格品搬离装配线的下料搬送机构。

优选地，所述壶身预定位机构包括用于放置水壶壶身的壶身定位治具、用于固定安装壶身定位治具的安装板、用于夹紧壶身定位治具上的水壶壶身的夹紧组件、用于驱动夹紧组件夹紧或松开水壶壶身的夹紧气缸、用于旋转安装板以转动水壶壶身至预定位置的驱动电机以及用于检测水壶壶身螺柱反光量以确定水壶壶身是否转动至预定位置的激光定位传感器；所述壶身定位治具固定安装在安装板上，所述驱动电机的输出轴与安装板传动连接。

优选地，所述壶身转运机构包括转盘、设置在转盘上的用于固定壶身的壶身压紧机构、用于控制压紧机构压紧或松开壶身的手动阀、用于触发手动阀运作的触碰开关；转盘上设有多个水壶放置治具板，每个水壶放置治具板上设一壶身压紧机构。

优选地，所述壶身上料机构包括用于识别壶底上螺柱的螺柱校正夹、用于吸附壶身的海绵型真空吸盘组件、用于将校正好的壶身转移至壶身转运机构上的水壶放置治具板上的平移升降组件以及驱动平移升降组件运作的壶身上料气缸。

优选地，所述壶底点胶机构包括用于将导热硅脂点至壶底上的点胶阀、用于升降点胶阀的点胶升降组件以及用于给点胶阀提供动力的气缸活塞式压力桶。

优选地，所述上连接器搬送机构包括用于输送上连接器的上连接器输送机构、用于将上连接器从输送机构转移至中转位置的上连接器下料机构、用于将上连接器从中转位置搬送至夹料位置的上连接器转接机构以及用于将上连接器转移至壶身上连接器装配位置的上连接器上料机构；

所述上连接器输送机构包括上连接器定位治具、用于检测上连接器定位治具上是否已放置上连接器的上连接器检测传感器、用于输送上连接器的链条输送机以及用于检测上连接器是否已输送至预定位置的上连接器定位传感器；

所述上连接器下料机构包括用于夹紧或松开上连接器的下料机械手、用于水平方向输送上连接器的第一水平定位机构以及用于垂直方向输送上连接器的第一垂直定位机构；

所述上连接器转接机构包括上连接器转接治具、用于水平方向输送上连接器的第二水平定位机构以及用于垂直方向输送上连接器的第二垂直定位机构；

所述上连接器上料机构包括用于夹紧或松开上连接器的上料机械手、用于水平方向输送上连接器的第三水平定位机构以及用于垂直方向输送上连接器的第三垂直定位机构。

优选地，所述锁螺丝机构包括用于拧紧和旋松螺钉用的电批组件、用于压紧上连接器的连接器压紧机构以及用于定位电批组件的夹头定位组件。

优选地，所述浮锁检测机构包括用于检测螺丝是否出现浮锁现象的浮锁位移传感器和用于驱动浮锁位移传感器做升降运动的浮锁升降机构。

优选地，该水壶壶身与上连接器自动装配机还包括用于校正钎焊后水壶发热盘螺柱的偏差是否达到装配要求的壶身螺柱校正机构；该壶身螺柱校正机构包括螺柱校正套筒组件、用于升降螺柱校正套筒组件的螺柱校正升降机构以及用于校正钎焊后水壶发热盘螺柱的偏差的壶底触碰缓冲针。

优选地，该水壶壶身与上连接器自动装配机还包括用于检测导热硅脂是否已点至壶底的点胶检测机构。

实施本实用新型的水壶壶身与上连接器自动装配机，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的自动装配机只需人工放入水壶壶身及上连接器，然后设备根据预先设置的程序自动进行一系列自动化、智能化的上连接器自动装配动作；该自动装配机整合各个生产工序、减少操作人员节约生产成本；整机采用自动化智能控制，操作简单，生产效率及产品质量明显提升；

(2)每一个机构都是模块化设计，设备安装及拆卸维护都非常方便。

(3)另外，壶身预定位机构采用激光采集壶身螺柱反光量确定壶身上料位置，放置水壶时只需大致将水壶壶身放置于某一角度即可，大大降低操作员的操作技能，同时也降低操作员的劳动疲劳。两个夹紧气缸固定安装在安装板的顶面，两个夹紧气缸分别通过两个滑块驱动左夹紧块和右夹紧块运动，该夹紧气缸的安装方式能够最大限度的节约空间位置。左夹紧块和右夹紧块可以设置成可调节高度的左夹紧块和右夹紧块以适应不同壶身的高度也能实现夹紧动作。行星减速箱的应用使得整个机构旋转定位速度更平稳，定位更精确。

(4)壶身上料机构的抓取机械手功能由设置有水壶螺柱校正夹及真空吸附装置实现，设计这种结构的目的可以使壶身在搬送过程中定位位置准确且不摆动。

(5)锁螺丝机构可以模拟人工打螺丝的速度控制，多次打螺丝动作等，打螺丝稳定性更高，质量更可靠。

(6)浮锁检测机构采用独立检测三颗螺丝检测机构，采用高精密回弹式直流LVDT位移传感器，重复精度高，检测更稳定。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型较佳实施例水壶壶身与上连接器自动装配机的结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例水壶壶身与上连接器自动装配机另一角度的结构示意图；

图3是图1中壶身预定位机构的结构示意图；

图4是图1中壶身上料机构的结构示意图；

图5是图1中壶身转运机构的结构示意图；

图6是图1中转盘升降机构的结构示意图；

图7是图1中壶身螺柱校正机构的结构示意图；

图8是图1中壶底点胶机构的结构示意图；

图9是图1中点胶检测机构的结构示意图；

图10是图1中上连接器搬送机构的结构示意图；

图11是图10中上连接器输送机构的结构示意图；

图12是图10中上连接器下料机构的结构示意图；

图13是图10中上连接器转接机构的结构示意图；

图14是图10中上连接器上料机构的结构示意图；

图15是图1中锁螺丝机构的结构示意图；

图16是图1中浮锁检测机构的结构示意图；

图17是图1中下料搬送机构的结构示意图；

其中，1、壶身预定位机构；101、壶身定位治具；102、安装板；103、夹紧组件；104、夹紧气缸；105、驱动电机；106、缓冲限位组件；107、激光定位传感器；2、壶身上料机构；201、螺柱校正夹；202、海绵型真空吸盘组件；203、平移升降组件；3、壶身转运机构；301、转盘；302、壶身压紧机构；303、手动阀；304、触碰开关；305、水壶放置治具板；306、转盘升降机构；3061、凸轮分割器；3062、固定板；3063、升降导向轴；3064、升降电机；4、壶身螺柱校正机构；401、螺柱校正套筒组件；402、螺柱校正升降机构；403、壶底触碰缓冲针；5、壶底点胶机构；501、点胶阀；502、点胶升降组件；503、气缸活塞式压力桶；6、点胶检测机构；601、色标传感器；7、上连接器搬送机构；701、上连接器输送机构；7011、上连接器定位治具；7012、上连接器检测传感器；7013、链条输送机；7014、上连接器定位传感器；702、上连接器下料机构；7021、下料机械手；7022、第一水平定位机构；7023、第一垂直定位机构；703、上连接器转接机构；7031、上连接器转接治具；7032、第二水平定位机构；7033、第二垂直定位机构；704、上连接器上料机构；7041、上料机械手；7042、第三水平定位机构；7043、第三垂直定位机构；8、锁螺丝机构；801、电批组件；802、连接器压紧机构；803、夹头定位组件；9、浮锁检测机构；901、浮锁位移传感器；902、浮锁升降机构；10、下料搬送机构；1001、下料夹紧机构；1002、下料升降机构；1003、下料水平输送机构；A、水壶；B、上连接器。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图1-17所示，一种水壶壶身与上连接器自动装配机，包括用于将壶身旋转至预定位置的壶身预定位机构1、用于转运已预定位的壶身至不同装配线上的壶身转运机构3、用于将已预定位的壶身转移至壶身转运机构上的壶身上料机构2、用于校正钎焊后水壶发热盘螺柱的偏差是否达到装配要求的壶身螺柱校正机构4、用于将导热硅脂点至壶底上的壶底点胶机构5、用于检测导热硅脂是否已点至壶底的点胶检测机构6、用于将上连接器搬送并定位在壶身上连接器装配位置的上连接器上料机构7、用于将上连接器装配固定在壶底上的锁螺丝机构8、用于检测螺丝是否出现浮锁现象的浮锁检测机构9以及将装配完成的合格品与不合格品搬离装配线的下料搬送机构10。

如图3所示，所述壶身预定位机构1包括用于放置水壶壶身A的壶身定位治具101、用于固定安装壶身定位治具的安装板102、用于夹紧壶身定位治具上的水壶壶身的夹紧组件103、用于驱动夹紧组件夹紧或松开水壶壶身的夹紧气缸104、用于旋转安装板以转动水壶壶身至预定位置的驱动电机105、用于限制左、右夹紧块与水壶壶身之间松开距离的缓冲限位组件106、用于检测水壶壶身是否已放置在壶身定位治具上的壶身位置传感器(图中未示)以及用于检测水壶壶身螺柱反光量以确定水壶壶身是否转动至预定位置的激光定位传感器107(见图4)。其中壶身定位治具通过两个位于安装板两侧的固定块固定安装在安装板上，所述驱动电机的输出轴与安装板的底部传动连接。

壶身位置传感器购自松下公司，型号为CX-421的位置传感器，激光定位传感器购自基恩士公司，型号为LR-ZB100N的激光定位传感器。壶身位置传感器可根据实际生产线的需求安装在可以感知水壶壶身是否已放置在定位治具上的任何地方；优选地，壶身位置传感器安装在壶身上料机构的支架上。激光定位传感器可通过选取壶身某个角度的配件作为上料位置，如通过采集壶身螺柱反光量确定壶身上料位置，从而安装在可以检测到壶身配件的位置；优选地，激光定位传感器安装在壶身上料机构的海绵型真空吸盘附近。

具体地，所述夹紧组件包括“┕”型左夹紧块和“┚”型右夹紧块，左夹紧块和右夹紧块分别位于壶身的左右两侧，并分别由两个夹紧气缸控制其靠近或远离水壶壶身。所述两个夹紧气缸固定安装在安装板的顶面，两个夹紧气缸分别通过两个滑块驱动左夹紧块和右夹紧块运动，“┕”型左夹紧块和“┚”型右夹紧块的底部固定在滑块上。夹紧气缸的安装方式能够最大限度的节约空间位置。

另外，左夹紧块和右夹紧块可以设置成可调节高度的左夹紧块和右夹紧块以适应不同壶身的高度也能实现夹紧动作。

具体地，所述缓冲限位组件包括直立安装在安装板两端的安装块以及固定在安装块上的缓冲胶，缓冲胶的位置刚好对准左、右夹紧块的转角位。该缓冲胶有效防止夹紧块松开壶身时移动太过。

驱动电机上设有行星减速箱。行星减速箱的应用使得整个机构旋转定位速度更平稳，定位更精确。

如图4所示，所述壶身上料机构2包括用于识别壶底上螺柱的螺柱校正夹201、用于吸附壶身的海绵型真空吸盘组件202、用于将校正好的壶身转移至壶身转运机构上的水壶放置治具板上的平移升降组件203以及驱动平移升降组件运作的壶身上料气缸(图中未标示)。壶身上料机构，它的主要目的将已经预定位完成的水壶搬送到转盘压紧机构。壶身上料机构抓取机械手功能由设置有水壶螺柱校正夹及真空吸附装置实现，设计这种结构的目的可以使壶身在搬送过程中定位位置准确且不摆动。搬送机构采用电缸方式，壶身上料气缸由两个气缸组成，一个用于驱动抓取机械手结构水平运动，另一个用于驱动抓取机械手结构上下垂直运动。

如图5所示，所述壶身转运机构3包括转盘301、设置在转盘上的用于固定壶身的壶身压紧机构302、用于控制压紧机构压紧或松开壶身的手动阀303、用于触发手动阀运作的触碰开关304；转盘上设有八个加工工位，每个加工工位上设一水壶放置治具板305，每个水壶放置治具板上设一壶身压紧机构。触碰开关304安装在转盘升降机构的固定板上，(见图6)。本机构采用旋转气接头布置于转盘中心，八工位转盘气动压紧采用手控阀控制，该手控阀的动作由触碰开关通过自动化控制程序实现。

如图6所示，其中转盘由转盘升降机构306驱动其做升降运动，转盘升降机构包括用于驱动转盘精准定位至每个工位的凸轮分割器3061、用于固定安装凸轮分割器的固定板3062、用于调节凸轮分割器沿垂直方向升降的升降导向轴3063、用于驱动凸轮分割器升降高度的升降电机3064，升降电机采用步进电机，可任意精度调节升降高度。触碰开关安装在固定板上。固定板上设有分停止位感应器，该分停止位感应器用于检测凸轮分割器的分割定位。分停止位感应器购自松下公司，型号为PM-L25的分停止位感应器。

如图7所示，壶身螺柱校正机构4因为发热盘钎焊后变形，螺柱位置与理论正确尺寸出现不一致，而且螺柱位置的偏差在一定范围内是可以满足上连接器打螺丝要求，所以它的主要目的是校正钎焊后水壶发热盘螺柱的偏差是否达到装配的要求。该壶身螺柱校正机构包括螺柱校正套筒组件401、用于升降螺柱校正套筒组件的螺柱校正升降机构402以及用于校正钎焊后水壶发热盘螺柱的偏差的壶底触碰缓冲针403。

如图8所示，壶底点胶机构5包括用于将导热硅脂点至壶底上的点胶阀501、用于升降点胶阀的点胶升降组件502以及用于给点胶阀提供动力的气缸活塞式压力桶503(见图1-2)。壶底点胶机构的结构设计为双点胶头同时点胶，且点胶头距离设计为可调宽度方式。因导热硅脂的流动性较差，本设备采用气缸活塞式压力桶供料。

如图9所示，点胶检测机构6用于检测导热硅脂是否已点至壶底。点胶检测机构安装色标传感器601，预先设置导热硅脂反光量，当壶底点胶且达到反光量信号输出时，判断壶底已点胶，反之则无。色标传感器购自德国西克(SICK)公司，型号为KT5W-2N1116的RGB色标传感器。

如图10所示，上连接器搬送机构7将人工放置的上连接器B搬送并定位在壶身上连接器装配位置。该上连接器搬送机构包括用于输送上连接器的上连接器输送机构701、用于将上连接器从输送机构转移至中转位置的上连接器下料机构702、用于将上连接器从中转位置搬送至夹料位置的上连接器转接机构703以及用于将上连接器转移至壶身上连接器装配位置的上连接器上料机构704；

如图11所示，所述上连接器输送机构701包括上连接器定位治具7011、用于检测上连接器定位治具上是否已放置上连接器的上连接器检测传感器7012、用于输送上连接器的链条输送机7013以及用于检测上连接器是否已输送至预定位置的上连接器定位传感器7014；上连接器检测传感器购自松下公司，型号为EE-11A检测传感器；上连接器定位传感器购自松下公司，型号为EE-11A定位传感器。

如图12所示，所述上连接器下料机构702包括用于夹紧或松开上连接器的下料机械手7021、用于水平方向输送上连接器的第一水平定位机构7022以及用于垂直方向输送上连接器的第一垂直定位机构7023；这三个部件可以将上连接器从输送机构搬送到上连接器转接治具。

如图13所示，所述上连接器转接机构703包括上连接器转接治具7031、用于水平方向输送上连接器的第二水平定位机构7032以及用于垂直方向输送上连接器的第二垂直定位机构7033；这三个部件可以将上连接器搬送到上连接器上料机构的夹料位置。

如图14所示，所述上连接器上料机构704包括用于夹紧或松开上连接器的上料机械手7041、用于水平方向输送上连接器的第三水平定位机构7042以及用于垂直方向输送上连接器的第三垂直定位机构7043。这三个部件可以将上连接器从夹料位置搬送到需要打螺丝工位壶身上方，等待上连接器与壶身锁螺丝装配。

如图15所示，锁螺丝机构8主要目的是将壶身与上连接器装配。锁螺丝机构8包括用于拧紧和旋松螺钉用的电批组件801、用于压紧上连接器的连接器压紧机构802以及用于定位电批组件的夹头定位组件803。锁螺丝机构可以模拟人工打螺丝的速度控制，多次打螺丝动作等，打螺丝稳定性更高，质量更可靠。

如图16所示，所述浮锁检测机构9包括用于检测螺丝是否出现浮锁现象的浮锁位移传感器901和用于驱动浮锁位移传感器做升降运动的浮锁升降机构902。浮锁检测机构采用独立检测三颗螺丝检测机构，采用高精密回弹式直流LVDT位移传感器，重复精度高，检测更稳定。

如图17所示，下料搬送机构10主要目的是将合格装配完成的合格品与不合格品由转盘搬送到其他组装生产线。下料搬送机构10包括用于夹紧装配完成的合格品或不合格品的下料夹紧机构1001、用于驱动下料夹紧机构做升降转运的下料升降机构1002以及用于驱动下料夹紧机构做水平转运的下料水平输送机构1003。

本实用新型的自动装配机的工作过程如下：

(1)水壶壶身预定位：人工将水壶壶身A放置于定位治具上，放置水壶时只需大致将水壶壶身放置于某一角度即可，位置传感器检测水壶已放置到位，夹紧气缸带动左、右夹紧块自动夹紧水壶壶身。然后驱动电机及行星齿轮减速箱驱动被夹紧完成的壶身旋转至预定的位置，当激光定位传感器检测壶身到位，停止转动，定位完成。

(2)水壶壶身转运至转盘上：壶身上料机构主要目的将已经预定位完成的水壶搬送到转盘上的壶身压紧机构。螺柱校正夹识别壶底上螺柱，海绵型真空吸盘组件吸附壶身，然后壶身上料气缸搬送至转盘上的水壶放置治具板上，此时，固定板上的触碰开关通过自动化控制程序触发手控阀运作，驱使壶身压紧机构下降压紧壶身。由转盘旋转至每个装配线上的工位上。

(3)壶身螺柱校正：水壶壶身压紧后，由转盘旋转到螺柱校正机构工位，螺柱校正升降机构下降到位，同时螺柱校正套筒组件套进螺柱；壶底触碰缓冲针触碰到壶底，如果没有出现报警，则螺柱偏差合格，可进行后续工序操作。

(4)壶底点胶：水壶由转盘旋转到壶底点胶机构的工位上，气缸活塞式压力桶与点胶阀时刻处于待吐胶状态，点胶升降组件下降到位点胶阀依照程序设定定量吐胶，吐胶完成后，点胶升降机构上升到位，等待进行后续工序操作。

(5)检测壶底点胶有无：水壶由转盘旋转到点胶检测机构的工位上，色标传感器检测预先设置导热硅脂反光量，当壶底点胶且达到反光量信号输出时，判断壶底已点胶，反之则无。

(6)搬送上连接器至壶身上连接器装配位置：人工将上连接器放置到上连接器定位治具内，上连接器检测传感器感应到已放置上连接器，上连接器输送机构驱动电机启动，带动链条转动将产品输送到上连接器定位传感器定位位置，输送机构停止运作。上连接器下料机构、上连接器转接机构、上连接器搬送机构三个机构共同将上连接器从输送机构搬送到上连接器转接治具。

(7)打螺丝：水壶由转盘旋转到锁螺丝机构的工位上，上连接器上料机构将上连接器放置到壶身上连接器装配位置，锁螺丝机构将壶身与上连接器通过打螺丝固定装配。

(8)检测浮锁现象：完成初步装配的水壶由转盘旋转到浮锁检测机构的工位上，由浮锁位移传感器检测螺丝是否出现浮锁现象。

(9)搬离装配线：下料搬送机构将装配完成的合格品与不合格品搬离装配线。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。