本发明涉及阀门协同配合组装方法。
背景技术：
随着中国劳动力成本加速上涨，以及企业经济结构调整、产业优化升级的需要，很多民营、中小型企业已经逐渐充分认识到智能化工业装备的优势，并已经使用智能机器单元系统代替传统的人工在搬运、焊接、加工等领域实现有效作业。但当前主流通用的智能机器单元设计及应用的相对应用较为单一和简单，面对传统企业的非标准性生产工序和多样化的换人需求并无法满足，由此出现的智能机器单元产能过剩与智能化应用不足所产生的反差日益严重。如何有效利用智能机器单元协调配合，实现完全的脱离工作人员的实时监管，不断降低多机协调应用成本、并扩大其对非标准化生产的兼容性成为急需解决的技术问题。
随着智能机器单元在各种生产领域的应用越来越普及，智能机器单元逐渐已经成为工业自动化生产系统中的一个标准单元，这已成为现代化生产的发展趋势。当前针对单台智能机器单元轨迹运行、力矩控制、示教模拟等技术已经相当成熟，因此如何将多台机器单元协调合作，如何有效解决当前机器换人所面临的技术问题，多品牌机器单元如何协调配合应用成为急需解决的技术问题。
智能机器单元组协同作业是提高机器单元系统空间操作能力、负载能力、可靠性以及扩展操作空间的有效途径。经过多年的研究开发在理论与技术上均取得了不少成果,这些理论与技术在一些场合也得到了应用,但在研究与应用中依然存在一些问题：1)目前的研究与应用大多以双机器单元共同抓取、搬运刚体为主，尽管有许多的理论问题可以探讨,但这些作业并不能本质地体现机器单元协调的优越性。原则上讲，只要单个机器单元的负载能力足够大，操作空间足够广，就可以胜任超大、超重刚性物体的抓取与搬运工作。更多的作业如相关多轴孔装配、空间动态边缘跟踪、弹性体操作是单个机器单元根本无法完成的，无疑在这些作业上双机器单元更能显示其长处。2)在研究领域所使用的机器单元系统很多是简化了的实验装置，与实用的智能机器单元相去甚远。针对这样的系统所提出的规划方法、控制策略,大都不适用于现成智能机器单元系统。
技术实现要素：
针对上述内容，本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便的阀门协同配合组装方法；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种阀门协同配合组装方法，在阀门协同配合组装生产线中组装，该阀门协同配合组装生产线包括机架、设置在机架上且用于传送电磁阀组件的直线传送带系统、设置在直线传送带系统一侧的第一组装系统、设置在直线传送带系统另一侧且与第一组装系统工序衔接的第二组装系统、至少两个分别设置在直线传送带系统一侧且分别向第一组装系统和/或第二组装系统的配件辅助机器手、至少两个分别设置在直线传送带系统一侧且用于将对应的配件辅助机器手传送的螺栓安装在第一组装系统或第二组装系统上的旋转工进机、至少两个分别设置在直线传送带系统一侧且用于将对应的配件辅助机器手传送的定位销安装在第一组装系统或第二组装系统上的下压工进机。该方法包括以下步骤，
步骤一，首先，通过机械手或传送带将电磁阀组件放置到直线送料传送带上，直线送料传送带带动电磁阀组件前行；然后，当第一个电磁阀组件达到传送带第一横向推送气缸处时候，传送带第一横向推送气缸伸出；当第二个电磁阀组件达到传送带限位横向气缸处，传送带限位横向气缸伸出；当第三个电磁阀组件达到传送带挡位横向气缸处，传送带挡位横向气缸伸出，第三个以及其之后的电磁阀组件位于传送带挡位横向气缸后侧；
步骤二，首先，传送带第一横向推送气缸将第一个电磁阀组件推送到第一摆动底座上；然后，通过气缸调整第一个电磁阀组件的位置，直到第一个电磁阀组件同时与第一横向前侧限位板与第一右侧向限位板定位接触；其次，第一竖直下压头通过第一竖直下行压板下压第一个电磁阀组件，通过第一摆动数控电机摆动，第一个电磁阀组件的螺孔与定位销孔同心；再次，配件辅助机器手将定位销和至少两个螺栓依次送给第一个电磁阀组件的定位销孔与螺孔中；下一步，下压工进机将定位销压入定位销孔内，旋转工进机将至少两个螺栓旋进到螺孔内；最后，通过气缸将第一个电磁阀组件送回到直线送料传送带上；
步骤三，首先，直线送料传送带将第一个电磁阀组件向前送到传送带第二横向推送气缸处；同时，第二个电磁阀组件送到第一组装系统中重复步骤二；然后，传送带第二横向推送气缸将第一个电磁阀组件推送到第二组装系统的第二摆动底座上；其次，第二组装系统对第一个电磁阀组件进行定位；再次，配件辅助机器手将剩余的螺栓依次送给第一个电磁阀组件的剩余的螺孔中；下一步，旋转工进机将螺栓旋进到对应螺孔内；最后，通过气缸将第一个电磁阀组件送回到直线送料传送带上，直线送料传送带将组装完毕的第一个电磁阀组件输出。
本发明应用研究，将大大提升智能机器单元的应用水平，并有利于整合工业经济体的多样化需求与高端技术脱节的矛盾，对工业整体工业自动化水平，具有显著的社会经济意义。
多机器单元系统是由多个机器单元(机械手、模块、系统、机床等)组成的系统，它不是多个机器单元简单的集合，而是多个机器单元的有机组合。系统中的机器单元不仅仅是一个独立的个体，更是系统中的一个成员。多机器单元系统的体系结构是指系统中各个机器单元之间在逻辑上和物理上存在着信息联系和控制关系，通过主控工业计算机实现综合控制，是多机器单元系统的最高层部分，它决定了多机器单元系统在任务分解、分配、规划、决策及执行等过程中的运行机制，系统中的各机器单元个体所担当的角色是平等自主的互惠互利式协作关系,通过主控链路和并行数据环链路实现多机器单元协作控制,因此其体系结构的优劣决定了系统的整体行为和整体能力。
该系统包括所有任务、环境、受控机器单元等信息,可以运用规划算法、优化算法，对任务进行分解与分配，可以向各个受控机器单元发布命令、可以组合多个机器单元协作完成任务，系统中的其它机器单元只与主控机器单元进行信息交换。集中式结构要求主控机器单元具有较强的规划处理能力,具有控制简单、可能得到全局最优规划的特点。分布式结构中，没有主控机器单元，所有的机器单元之间的关系都是平等的，每个机器单元均能通过通信等手段与其它机器单元进行信息交流，自主地进行决策。在分布式结构中，每个机器单元都具备较高的智能水平，能够进行自主决策。因此，系统适应外界环境变化、完成复杂任务的能力较强，且系统的容错性、可靠性、并行性、可扩展性等均优于集中式结构的多机器单元系统。本系统将二者并联起来所示，存在一个主控系统，它具有系统的完全信息,并能够进行全局规划与决策，系统中的其它机器单元既能与主控机器单元进行信息交换，又能与其它的机器单元进行信息交换，虽然不具有系统的完全信息，却具有进行局部规划和决策的能力。一般情况下，机器单元系统的规划和决策由各个机器单元自主来完成，只有特殊条件下，才由主控机器单元进行全局的规划与决策。因此,多机器单元系统的体系结构融合了集中式结构和分布式结构的优点，具有更强的活力，适应于动态的、复杂的环境。
在多机器单元协调协作系统中,机器单元之间的通信方式可以分为显式通信和隐式通信两类。机器单元之间直接进行信息交流的通信方式称为显式通信,机器单元通过环境来获取系统中其它机器单元的信息的通信方式称为隐式通信。隐式通信方式又可以分为主动隐式通信和被动隐式通信。被动隐式通信是指在无显式通信的多机器单元系统中,机器单元使用传感器被动地感知环境的变化,并依据机器单元内部的推理,理解模型来获取其它机器单元的距离、方位等信息,并根据这些信息进行相应的决策与协作,是一种基于传感器信息的通信方式。主动隐式通信是指在多机器单元系统中,各个机器单元可以通过某种方式在环境中留下某些特定的信息进行信息传递,机器单元通过感知系统获取外界环境信息的同时,也可能获取其它机器单元遗留在环境中的某些特定信息。
本系统综合应用了多种渠道的信息体构成混合通信链路，利用c#软件开发实时监控端，对多机器单元协作系统的通信问题、实时性要求的通信协议、通信方式、网络拓扑结构等进行了理论与实践的优化，本发明机器单元系统着力于对合作伙伴行为的推理机制，获取相关信息通信控制策略，使机器单元在复杂条件下仍能完成给定的任务。
本项目将结合实验室现有的abb智能机器单元做为该智能机器单元组协同作业系统的开发对象，通过工业计算机控制系统的配合以建立智能机器单元组在装配生产线协同控制。通过计算机串行口采集相关光电传感器、视频传感器、旋转编码器等反馈数据并实时显示、存储，对存储数据镜像曲线分析、曲线打印、趋势评估等。其通讯速率可达100m/s，存盘周期0.1-60秒可设，自动校准定时误差。感知系统设计理念从简单到复杂层层递进，首先测试单台abb智能机器单元的控制特性，当测试满足要求后再增加一台abb智能机器单元进行协调装配的控制测试，同时系统在软件部分预留多台智能机器单元的性能测试接口，为将来配置更多的智能机器单元组留有余地。
本系统的主要创新点是利用搜集到的庞大传感器及通信数据，通过软件系统内嵌多个独立系统实现并行数据采集与处理，利用专用高效的数据管理程序实现高效、快捷分配存储位置、实时对各独立机器单元体进行控制。
本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更佳详细的描述。
附图说明
图1是本发明俯视的结构示意图；
图2是本发明立体第一视角的结构示意图；
图3是本发明立体第二视角的结构示意图；
图4是本发明立体第三视角的结构示意图；
图5是本发明第一组装系统的结构示意图；
图6是本发明第一组装系统第一视角的结构示意图；
图7是本发明第一组装系统第二视角的结构示意图；
图8是本发明第二组装系统的结构示意图；
图9是本发明配件辅助机器手的结构示意图；
图10是本发明第二组装系统第二视角的结构示意图；
图11是本发明第二组装系统第三视角的结构示意图；
图12是本发明的控制构架示意图。
其中：1、电磁阀组件；2、第一组装系统；3、第二组装系统；4、直线传送带系统；5、配件辅助机器手；6、旋转工进机；7、下压工进机；8、传送带伺服电机；9、传送带主动辊；10、传送带包角调整辊；11、直线送料传送带；12、传送带进料端；13、传送带侧护板；14、传送带底撑板；15、传送带挡位横向气缸；16、传送带限位横向气缸；17、传送带第一横向推送气缸；18、传送带横向推送l推板；19、l推板倒角面；20、传送带第二横向推送气缸；21、第一固定机架；22、第一摆动数控电机；23、第一摆动从动轴；24、第一电磁离合器；25、第一摆动感应杆；26、第一摆动角度霍尔传感器；27、第一摆动底座；28、第一返回气缸；29、第一横向背侧限位板；30、第一左侧向气缸；31、推动尼龙头；32、第一左侧向限位板；33、第一右侧向气缸；34、第一右侧向限位板；35、限位板斜面；36、第一横向前侧限位板；37、第一竖直导向杆；38、第一竖直缓冲簧；39、第一竖直下行压板；40、第一竖直限位横架；41、第一横向导向气缸；42、第一竖直下压气缸；43、第一竖直下压头；44、第一竖直螺孔探头；45、第一竖直销孔探头；46、第一横向销孔探头；47、第二竖直销孔探头；48、辅助机架；49、辅助横向直线气缸；50、辅助竖直旋转马达；51、辅助副直线气缸；52、辅助旋转手臂；53、辅助夹取手指。
具体实施方式
如图1-12所示，本实施例的阀门协同配合组装生产线，包括机架、设置在机架上且用于传送电磁阀组件1的直线传送带系统4、设置在直线传送带系统4一侧的第一组装系统2、设置在直线传送带系统4另一侧且与第一组装系统2工序衔接的第二组装系统3、至少两个分别设置在直线传送带系统4一侧且分别向第一组装系统2和/或第二组装系统3的配件辅助机器手5、至少两个分别设置在直线传送带系统4一侧且用于将对应的配件辅助机器手5传送的螺栓安装在第一组装系统2或第二组装系统3上的旋转工进机6、至少两个分别设置在直线传送带系统4一侧且用于将对应的配件辅助机器手5传送的定位销安装在第一组装系统2或第二组装系统3上的下压工进机7。
直线传送带系统4包括设置在机架上的传送带伺服电机8、与传送带伺服电机8传动连接的传送带主动辊9、平行设置在传送带主动辊9两侧的传送带包角调整辊10、下行部分经过在传送带包角调整辊10与传送带主动辊9的直线送料传送带11、设置在直线送料传送带11纵向一端的传送带进料端12、两个对称设置在直线送料传送带11横向两侧的传送带侧护板13、设置在该两个传送带侧护板13之间且位于直线送料传送带11下方的传送带底撑板14、设置在传送带进料端12处的传送带挡位横向气缸15、设置在传送带挡位横向气缸15前方且位于直线送料传送带11一侧的传送带限位横向气缸16、设置在传送带限位横向气缸16前方且位于直线送料传送带11一侧且与第一组装系统2对应的传送带第一横向推送气缸17、设置在传送带第一横向推送气缸17活塞杆端部的传送带横向推送l推板18、设置在传送带横向推送l推板18端部的l推板倒角面19、以及设置在传送带第一横向推送气缸17前方且位于直线送料传送带11一侧且与第二组装系统3对应的传送带第二横向推送气缸20。
第一组装系统2包括设置在机架上且位于直线送料传送带11另一侧且与直线传送带系统4的传送带第一横向推送气缸17对应的第一固定机架21、设置在第一固定机架21上的第一摆动数控电机22、与第一摆动数控电机22传动连接的第一摆动从动轴23、设置在第一摆动从动轴23上的第一电磁离合器24、设置在第一摆动从动轴23一端部的第一摆动感应杆25、设置在第一固定机架21上且用于感应第一摆动感应杆25的第一摆动角度霍尔传感器26、与第一摆动从动轴23键连接的第一摆动底座27、横向设置在第一固定机架21且用于将电磁阀组件1从第一摆动底座27推回到直线送料传送带11上的第一返回气缸28、设置在第一摆动底座27上且用于对电磁阀组件1横向背侧限位的第一横向背侧限位板29、对称设置在第一摆动底座27上且用于对电磁阀组件1纵向限位的第一左侧向限位板32与第一右侧向限位板34、设置在第一摆动底座27上且用于对电磁阀组件1横向正面限位的第一横向前侧限位板36、纵向且对称设置在第一摆动底座27两侧且分别带有推动尼龙头31的第一左侧向气缸30与第一右侧向气缸33、设置在第一横向前侧限位板36上的限位板斜面35、至少四个竖直设置在第一摆动底座27上的第一竖直导向杆37、上下活动设置在第一竖直导向杆37上的第一竖直下行压板39、套装在第一竖直导向杆37上且位于第一竖直下行压板39与第一摆动底座27之间的第一竖直缓冲簧38、设置在第一竖直导向杆37上端的第一竖直限位横架40、设置在第一固定机架21上方的第一横向导向气缸41、设置在第一横向导向气缸41活塞杆端头的第一竖直下压气缸42、以及设置在第一竖直下压气缸42下端的第一竖直下压头43；
第二组装系统3与第一组装系统2结构相同。
第一组装系统2还包括设置在第一竖直下压头43上且用于检测电磁阀组件1定位销孔同轴度的第一竖直销孔探头45、设置在第一竖直下压头43上且用于检测电磁阀组件1螺栓孔同轴度的第一竖直螺孔探头44、以及设置在第一竖直下压头43上且用于检测电磁阀组件1组装终点位置的第一横向销孔探头46；
在第二组装系统3上设置有用于检测电磁阀组件1定位销孔同轴度的第二竖直销孔探头47。
配件辅助机器手5包括设置在机架上的辅助机架48、水平设置在辅助机架48上的辅助横向直线气缸49、竖直设置在辅助横向直线气缸49悬臂端的辅助竖直旋转马达50、根部设置在辅助竖直旋转马达50上端的辅助副直线气缸51、水平设置在辅助副直线气缸51端部的辅助旋转手臂52、以及设置在辅助旋转手臂52端部的辅助夹取手指53。
旋转工进机6包括设置在机架上的机械手、设置在机械手上的旋转马达、设置在旋转马达输出轴端部且带有磁性的内六方套筒；下压工进机7包括设置在机架上的下压气缸、以及设置在下压气缸活塞头下端且带有磁性的压块。
还包括协同配合系统；协同配合系统包括
主控计算机，作为阀门协同配合组装生产线的中控中心，通过物联网与上下游工序的衔接；还通过主控链路分别与直线传送带系统4的传送处理器、第一组装系统2的第一组装处理器、第二组装系统3的第二组装处理器、配件辅助机器手5的四自由度处理器、配件辅助旋转工进机6的数控旋转工件处理器、以及下压工进机7的数控压机处理器通信衔接；
传送处理器，其输出端电连接有控制传送带伺服电机8的传送控制器，其输入端电连接有分别设置在传送带进料端12与直线送料传送带11的出料端的上下料光电开关；其输出端还分别电连接有控制传送带挡位横向气缸15的挡位控制器以及控制传送带限位横向气缸16的限位控制器；其输入端还分别电连接有用于检测传送带挡位横向气缸15处是否有电磁阀组件1的挡位光电开关以及用于检测传送带限位横向气缸16处是否有电磁阀组件1的限位光电开关；
第一组装处理器，其通过数据传送环与传送处理器通信连接，第一组装处理器其输出端电连接有用于控制传送带第一横向推送气缸17的第一推送控制器、用于控制第一返回气缸28的第一返回控制器、以及用于控制第一摆动数控电机22摆动角度的第一摆动角度控制器；
第一组装处理器其输入端电连接有用于检测传送带第一横向推送气缸17处是否有电磁阀组件1的第一推送光电开关、用于检测第一返回气缸28处是否有电磁阀组件1的第一返回光电开关、用于反馈第一摆动从动轴23摆动角度的第一摆动霍尔传感器、用于检测电磁阀组件1组装紧固位置的第一纵向组装螺孔探针、用于检测电磁阀组件1组装竖直定位位置的第一纵向组装定位销探针、以及用于检测电磁阀组件1组装竖直定位位置的第一横向组装探针；
第一组装处理器其电连接有用于控制第一左侧向气缸30、第一右侧向气缸33、第一横向导向气缸41、和第一竖直下压气缸42的第一三坐标控制器；第一三坐标控制器电连接有用于检测电磁阀组件1在第一摆动底座27上位置的第一三坐标光电开关；
第二组装处理器与第一组装处理器型号相同，其通过数据传送环与传送处理器通信连接；
第二组装处理器其输出端电连接有用于控制传送带第二横向推送气缸20的第二推送控制器、用于控制第二组装系统3的第二返回气缸的第二推送控制器、以及用于控制第二摆动数控电机摆动角度的第二摆动角度控制器；
第二组装处理器其输入端电连接有用于检测传送带第二横向推送气缸20处是否有电磁阀组件1的第二推送光电开关、用于检测第二返回气缸处是否有电磁阀组件1的第二返回光电开关、用于反馈第二组装系统3的第二摆动从动轴摆动角度的第二摆动霍尔传感器、以及用于检测电磁阀组件1组装竖直定位位置的第二纵向组装定位销探针；
第二组装处理器其电连接有用于控制第二左侧向气缸、第二右侧向气缸、第二横向导向气缸、和第二竖直下压气缸的第二三坐标控制器；第二三坐标控制器电连接有用于检测电磁阀组件1在第二摆动底座上位置的第二三坐标光电开关；
四自由度处理器电连接有四自由度光电开关；四自由度处理器电连接有配件辅助机器手5。
本实施例的协同配合组装方法，该方法包括以下步骤，
步骤一，首先，通过机械手或传送带将电磁阀组件1放置到直线送料传送带11上，直线送料传送带11带动电磁阀组件1前行；然后，当第一个电磁阀组件1达到传送带第一横向推送气缸17处时候，传送带第一横向推送气缸17伸出；当第二个电磁阀组件1达到传送带限位横向气缸16处，传送带限位横向气缸16伸出；当第三个电磁阀组件1达到传送带挡位横向气缸15处，传送带挡位横向气缸15伸出，第三个以及其之后的电磁阀组件1位于传送带挡位横向气缸15后侧；
步骤二，首先，传送带第一横向推送气缸17将第一个电磁阀组件1推送到第一摆动底座27上；然后，通过气缸调整第一个电磁阀组件1的位置，直到第一个电磁阀组件1同时与第一横向前侧限位板36与第一右侧向限位板34定位接触；其次，第一竖直下压头43通过第一竖直下行压板39下压第一个电磁阀组件1，通过第一摆动数控电机22摆动，第一个电磁阀组件1的螺孔与定位销孔同心；再次，配件辅助机器手5将定位销和至少两个螺栓依次送给第一个电磁阀组件1的定位销孔与螺孔中；下一步，下压工进机7将定位销压入定位销孔内，旋转工进机6将至少两个螺栓旋进到螺孔内；最后，通过气缸将第一个电磁阀组件1送回到直线送料传送带11上；
步骤三，首先，直线送料传送带11将第一个电磁阀组件1向前送到传送带第二横向推送气缸20处；同时，第二个电磁阀组件1送到第一组装系统2中重复步骤二；然后，传送带第二横向推送气缸20将第一个电磁阀组件1推送到第二组装系统3的第二摆动底座上；其次，第二组装系统3对第一个电磁阀组件1进行定位；再次，配件辅助机器手5将剩余的螺栓依次送给第一个电磁阀组件1的剩余的螺孔中；下一步，旋转工进机6将螺栓旋进到对应螺孔内；最后，通过气缸将第一个电磁阀组件1送回到直线送料传送带11上，直线送料传送带11将组装完毕的第一个电磁阀组件1输出。
本发明细节上，通过传送带主动辊9、传送带包角调整辊10组合提高传送带主动辊9与传送带接触面，增大包角，减少摩擦，节约空间，减少占地面积。传送带侧护板13实现定位；传送带底撑板14起到辅助支撑；传送带横向推送l推板18起到推送与限位的作用，限位板斜面35、l推板倒角面19方便插入，第一摆动数控电机22调节方便；第一电磁离合器24调节方便，第一摆动感应杆25、第一摆动角度霍尔传感器26角度检测，第一摆动底座27作为支撑，第一返回气缸28、第一左侧向气缸30、第一右侧向气缸33、第一横向背侧限位板29、第一左侧向限位板32、第一右侧向限位板34、第一横向前侧限位板36方便定位卡位；推动尼龙头31避免损坏工件，第一竖直导向杆37、第一竖直缓冲簧38缓冲导向。
探头感应检测，通过第一系统实现定位销定位与两个螺栓预先紧固，通过第二系统找正定位销位置，实现对剩余螺栓的安装，对所有螺栓的紧固。提高效果。
本发明优选通过定位与紧固分离处理，提高组装效率。本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不在一一举例。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。