一种风叶用夹具、视觉定位机器人和生产线的制作方法

1.本发明涉及风叶安装技术领域，尤其涉及一种风叶用夹具、视觉定位 机器人和生产线。


背景技术：

2.空调外机的轴流风叶是装配在电机轴上的。电机轴的末端设有螺纹， 安装风叶后，需在电机轴的末端拧紧风叶螺母，使轴流风叶固定在电机轴 上。由于轴流风叶外形复杂、拧紧过程扭矩的要求高，在生产线运送轴流 风叶的过程中，难以自动化地通过风叶螺母将轴流风叶固定在电机轴上， 因此难以实现轴流风叶和电机的自动化装配。设计出一种可以较好地风叶 螺母拧紧在电机轴上的夹具，是实现轴流风叶和电机的自动化装配的关 键。
3.中国专利cn208516440u公开了一种轴流风叶用夹具及生产线。该夹 具包括安装组件，用于夹具与用于轴流风叶安装的工业机器人配合；吸盘 组件，用于轴流风叶的抓取；连接体，连接体的一端与安装组件连接，另 一端与吸盘组件连接，进而通过控制吸盘组件中的吸盘放开对轴流风叶的 吸取，使得工装与轴流风叶分离，工装在机械臂的带动下回到初始位置进 行后续的工作循环，整个轴流风叶的装车过程由于无需工人的参与，进而 可避免工人长时间进行操作出现疲劳导致的轴流风叶转运的准确度降低 问题，提升了在制造过程中的生产效率。
4.但是这种夹具无法适应不同形状和不同位置状态的轴流风叶的固定， 且没有实现拧紧风叶螺母功能。


技术实现要素：

5.为克服相关技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种风叶用 夹具，该夹具可以代替人工自动拧紧风叶螺母，提高风叶与电机轴的安装 效率，且可以适应不同形状的风叶固定，应用范围广。
6.基板；
7.若干根浮动挡柱，若干根所述浮动挡柱对风叶起定位作用，所述浮动 挡柱可伸缩设置在所述基板的一端；
8.拧紧装置，所述拧紧装置包括拧紧驱动器以及螺母套筒，所述螺母套 筒设置在所述浮动挡柱之间，所述螺母套筒用于容纳风叶螺母，所述拧紧 驱动器固定在所述基板上，用于驱动所述螺母套筒转动以实现风叶螺母拧 紧；
9.用于驱动所述拧紧驱动器移动的位移驱动装置，所述位移驱动装置设 置在所述基板上，驱动所述拧紧驱动器远离或靠近所述浮动挡柱。
10.在本发明较佳的技术方案中，所述位移驱动装置包括导向板和位移驱 动气缸，所述导向板设置沿所述基板的长度方向设置在所述基板上；所述 拧紧驱动器可滑动安装在所述导向板上，所述位移驱动气缸固定在所述基 板上，且所述位移驱动气缸的输出端与所
述拧紧驱动器固定连接。
11.在本发明较佳的技术方案中，若干根所述浮动挡柱在所述基板沿水平 方向设置n列、沿竖直方向设置m行，m与n均为大于1的自然数，m 与n相等或不等；
12.所述浮动挡柱包括限位管、缓冲弹簧以及柱体，所述限位管固定在所 述基板的沿长度方向的一端，所述缓冲弹簧设置在所述限位管内，所述基 板的一端伸入所述限位管内，另外一端外露于所述限位管外，外露于所述 限位管外的柱体的一端设有橡胶头；所述柱体可在所述限位管中移动，当 所述橡胶头向靠近所述限位管的方向移动时，所述柱体挤压所述缓冲弹簧 使所述缓冲弹簧收缩。
13.在本发明较佳的技术方案中，所述螺母套筒与所述拧紧驱动器之间设 置有缓冲套筒，所述缓冲套筒与所述螺母套筒之间设置有快拆机构。
14.在本发明较佳的技术方案中，所述螺母套筒包括套筒杆与套筒头，所 述套筒头设置在所述套筒杆的一端，所述套筒杆与所述快拆机构可拆卸连 接，所述套筒头上设有容置腔，所述容置腔开口处设有螺母卡位，所述容 置腔中设有安装座，所述安装座上设有磁铁，所述安装座通过弹性装置与 所述容置腔底壁连接。
15.本发明的目的之二是提供一种视觉定位机器人，该机器人包括机器人 主体和视觉定位装置，所述机器人主体上安装有如上所述的风叶用夹具， 所述视觉定位装置包括视觉光源和工业相机，所述视觉光源和所述工业相 机均安装在所述风叶用夹具的基板上、且朝向所述浮动挡柱的一端设置。
16.本发明的目的之三是提供一种生产线，该生产线包括：
17.输送线，所述输送线用于输送空调外机；
18.阻挡机构，所述阻挡机构用于阻挡空调外机运动，所述阻挡机构包括 挡板和阻挡气缸，所述挡板竖直设置在所述输送线上，所述阻挡气缸设置 在所述输送线底部，所述阻挡气缸驱动所述挡板从所述输送线表面伸出或 缩回；
19.如上所述的机器人，所述机器人位于所述输送线一侧，所述机器人上 安装有如上所述的风叶用夹具，所述机器人用于驱动所述夹具将风叶拧紧 在空调外机的电机轴上。
20.该生产线可以快速实现风叶与电机轴的相互固定，提高了风叶固定在 空调外机的电机轴上的安装效率，适用范围广、生产效率高。
21.在本发明较佳的技术方案中，还包括定位机构，所述定位机构包括气 缸安装板、定位气缸以及定位板，所述气缸安装板设置在所述输送线上， 所述定位气缸固定在所述气缸安装板，所述定位板与所述定位气缸的输出 端固定连接，所述定位气缸驱动所述定位板运动，所述定位机构与所述阻 挡机构相互夹紧空调外机实现空调外机固定。
22.在本发明较佳的技术方案中，还包括供料机构，所述供料机构设靠近 所述机器人设置，所述供料机构用于为所述机器人提供风叶螺母；所述机 器人从所述供料机构中吸取风叶螺母，并通过所述风叶用夹具将风叶螺母 拧紧在空调外机的电机轴上。
23.在本发明较佳的技术方案中，所述输送线包括线架和多根辊棒，多根 所述辊棒沿所述线架的长度方向并行设置在所述线架上，所述线架上设有 驱动电机，所述驱动电机驱动所述辊棒运转。
24.本发明的有益效果为：
25.本发明提供的一种风叶用夹具，该夹具的基板上设有若干根浮动挡 柱，浮动挡柱
可以在基板上伸缩，若干根浮动挡柱可以对具有不同加强筋 的风叶进行固定、定位，而且可伸缩的浮动挡柱避免了夹具与风叶本体之 间的干涉，从而可以避免风叶定位、固定过程中的划伤、挤压。拧紧装置 在风叶固定后启动，通过拧紧驱动器驱动螺母套筒旋转，可以将螺母套筒 内的螺母拧紧在电机轴上，实现风叶螺母与电机轴的锁紧，避免了人工拧 紧风叶螺母的缺陷，提高了生产效率。而且位移驱动装置可以驱动拧紧驱 动器移动，因此可以改变螺母套筒的位置，以便更好地对不同规格、尺寸 的风叶进行拧紧固定，更是提高了该夹具的应用范围。
26.本发明还提供视觉定位机器人和生产线，该机器人通过视觉定位精准 定位电机轴的位置，该生产线通过输送线输送空调外机，通过机器人将风 叶螺母拧紧在空调外机的电机轴上，可以快速实现风叶与电机轴的相互固 定，提高了风叶固定在空调外机的电机轴上的安装效率，适用范围广、生 产效率高。
附图说明
27.图1是本发明提供的风叶用夹具的第一立体图；
28.图2是本发明提供的风叶用夹具拧紧风叶螺母时的结构示意图；
29.图3本本发明提供的浮动挡柱安装在基板上的结构示意图；
30.图4是本发明提供的螺母套筒的结构示意图；
31.图5是本发明提供的套筒头的侧视图；
32.图6是本发明提供的生产线的侧面的结构示意图；图7是本发明提供的定位机构的结构示意图。
33.附图标记：
34.1、输送线；2、阻挡机构；3、定位机构；4、机器人主体；5、供料 机构；11、辊棒；12、线架；21、挡板；22、阻挡气缸；31、气缸安装板； 32、定位气缸；33、定位板；100、基板；200、浮动挡柱；210、柱体； 220、限位管；230、缓冲弹簧；300、拧紧装置；310、螺母套筒；311、 套筒头；312、弹性装置；313、安装座；314、磁铁；315、螺母卡位；316、 套筒杆；400、位移驱动装置；500、视觉定位装置；320、拧紧驱动器； 410、导向板；420、位移驱动气缸；510、视觉光源；520、工业相机；600、 缓冲套筒；700、快拆机构；2101、橡胶头；3111、容置腔。
具体实施方式
35.下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显 示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明 而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使 本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的 技术人员。
36.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限 制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“该
”ꢀ
和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理 解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的 任何或所有可能组合。
37.应当理解，尽管在本发明可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来 描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类 型的信息彼此区分开。例如，
在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也 可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此， 限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该 特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明 确具体的限定。
38.如图1-4所示，一种风叶用夹具，包括：基板100、若干根浮动挡柱 200、拧紧装置300以及用于驱动所述拧紧驱动器320移动的位移驱动装 置400。
39.所述基板100为该夹具的各个部件提供安装基础，所述基板100可以 采用合金材料制成。参见图1-2，需要说明的是，所述基板100可以包括 长度较长的第一矩形板、长度较短的第二矩形板，第二矩形板焊接在第一 矩形板的一侧，第一矩形板与第二矩形板之间形成“l”形的结构。
40.若干根所述浮动挡柱200对风叶起定位作用，所述浮动挡柱200可伸 缩设置在所述基板100的一端；在本实施例中，所述浮动挡柱200固定在 所述第二矩形板中。
41.所述拧紧装置300包括拧紧驱动器320以及螺母套筒310，所述螺母 套筒310设置在所述浮动挡柱200之间，所述螺母套筒310用于容纳风叶 螺母，所述拧紧驱动器320固定在所述基板100上，用于驱动所述螺母套 筒310转动以实现风叶螺母拧紧。
42.所述位移驱动装置400设置在所述基板100上，驱动所述拧紧驱动器 320远离或靠近所述浮动挡柱200。
43.上述的的一种风叶用夹具，该夹具的基板上设有若干根浮动挡柱200， 浮动挡柱200可以在基板100上伸缩，若干根浮动挡柱200可以对具有不 同加强筋的风叶进行固定、定位，而且可伸缩的浮动挡柱200避免了夹具 与风叶本体之间的干涉，从而可以避免风叶定位、固定过程中的划伤、挤 压。拧紧装置300在风叶固定后启动，通过拧紧驱动器320驱动螺母套筒 310旋转，可以将螺母套筒310内的螺母拧紧在电机轴上，实现风叶螺母 与电机轴的锁紧，避免了人工拧紧风叶螺母的缺陷，提高了生产效率。而 且位移驱动装置400可以驱动拧紧驱动器320移动，因此可以改变螺母套 筒310的位置，以便更好地对不同规格、尺寸的风叶进行拧紧固定，更是 提高了该夹具的应用范围。
44.更具体地，实际应用中，所述夹具是搭配工业机器人一起使用。该夹 具安装在工业机器人上，工业机器人驱动夹具运动实现风叶螺母的拧紧作 业。若干根浮动挡柱200可以在基板100上横向设置两列，纵向设置两行， 即附送挡柱设置4根，且两根浮动挡柱200之间具有一定的间隔。产业上， 通常为了加强结构的稳定性，风叶的壳体中会设置有加强筋。不同形状尺 寸的风叶加强筋的设置位置也有所不同。而间隔设置成矩形的浮动挡柱 200在实际应用时，会卡进风叶的加强筋之间，与加强筋相互作用，使风 叶安装在电机轴上后不能转动。由于浮动挡柱200是可以伸缩的，因此， 当浮动挡柱200在固定风叶的过程中，即使浮动挡柱200与加强筋产生干 涉，也会在加强筋的作用下缩回。此设计避免浮动挡柱200与风叶加强筋 刚性接触，从而使得通过浮动挡柱200固定风叶时不会对风叶造成损伤。 而且成矩形分布的浮动挡柱200，也可以适应不同形式、规格的风叶的固 定，提高了该加具的应用范围。需要说明的是，在浮动挡柱200卡紧固定 风叶过程中，所述螺母套筒310是远离风叶的。浮动挡柱200将风叶固定 在电机轴上后，所述位移驱动装置400驱动拧紧驱动器320运动，拧紧驱 动器320带动螺母套筒310向靠近风叶，并使得螺母套筒310与电机轴相 对应。当螺母套筒310嵌套进电机轴上后，所述拧紧驱动器320驱动所述 螺母调套筒旋转，
因此，风叶螺母可以拧紧固定在电机轴上，实现风叶与 电机轴的锁定安装。
45.进一步地，所述位移驱动装置400包括导向板410和位移驱动气缸 420，所述导向板410设置沿所述基板100的长度方向设置在所述基板100 上；所述拧紧驱动器320安装在所述导向板410上，所述位移驱动气缸420 固定在所述基板100上，且所述位移驱动气缸420的输出端与所述拧紧驱 动器320固定连接。所述拧紧驱动器320与所述导向板410之间是滑块与 导向板410的配合关系，所述导向板410对所述拧紧驱动器320的移动起 导向作用。所述位移驱动装置400可以是气缸。
46.进一步地，若干根所述浮动挡柱200在所述基板100沿水平方向设置 n列、沿竖直方向设置m行，m与n均为大于1的自然数，m与n相等 或不等；
47.见图3，所述浮动挡柱200包括限位管220、缓冲弹簧230以及柱体 210，所述限位管220固定在所述基板100的沿长度方向的一端，所述缓 冲弹簧230设置在所述限位管220内，所述基板100的一端伸入所述限位 管220内，另外一端外露于所述限位管220外，外露于所述限位管220外 的柱体210的一端设有橡胶头2101；所述柱体210可在所述限位管220 中移动，当所述橡胶头2101向靠近所述限位管220的方向移动时，所述 柱体210挤压所述缓冲弹簧230使所述缓冲弹簧230收缩。
48.为了兼顾生产成本与风叶的固定效果，通常m与n为2或3。所述限 位管220用于容纳所述缓冲弹簧230，所述限位管220可以通过螺栓固定 在所述基板100上。所述缓冲弹簧230设置在所述限位管220中后，应处 于压缩状态，即所述缓冲弹簧230对所述基板100产生使所述橡胶头2101 远离所述限位管220的作用力。因此，各柱体210自然状态下外露在所述 限位管220的一段的长度是相同的，所有的橡胶头2101均处于同一平面 内。所述橡胶头2101在限制风叶移动时可以减少风叶的划伤。当所述浮 动挡柱200受到挤压时，所述柱体210压缩所述缓冲弹簧230并缩回。
49.进一步地，所述螺母套筒310与所述拧紧驱动器320之间设置有缓冲 套筒600，所述缓冲套筒600与所述螺母套筒310之间设置有快拆机构700。 缓冲套筒600的作用是将所述螺母套筒310与所述拧紧驱动器320之间的 刚性接触改为柔性接触，使得在拧紧风叶螺母过程中螺母套筒310与拧紧 驱动器320之间具有一定的缓冲，降低拧紧作业时对所述拧紧驱动器320 的伤害。所述拧紧驱动器320为伺服电机，伺服电机具有响应快、控制精 准的特点，可以较好地完成风叶螺母的拧紧作业。
50.进一步地，见图4，所述螺母套筒310包括套筒杆316与套筒头311， 所述套筒头311设置在所述套筒杆316的一端，所述套筒杆316与所述快 拆机构700可拆卸连接，所述套筒头311上设有容置腔3111，所述容置腔 3111开口处设有螺母卡位315，所述容置腔3111中设有安装座313，所述 安装座313上设有磁铁314，所述安装座313通过弹性装置312与所述容 置腔3111底壁连接。所述螺母卡位315用于卡设风叶螺母，所述磁铁314 的作用是吸取风叶螺母，并使风叶螺母稳固地卡设在所述螺母卡位315中， 确保风叶螺母与螺母套筒310内的磁铁314时刻紧贴，只在锁入电机轴后 才脱离接触，避免螺母的掉落和错位。快拆结构内有定位滚珠，下拔环装 扳指，定位滚珠收缩，螺母套筒310限位解除，即可实现快速拆卸，便于 维护保养。
51.如图5所示，本发明还提供一种视觉定位机器人，该机器人包括机器 人主体4和视觉定位装置500，所述机器人主体4上安装有如上所述的风 叶用夹具，所述视觉定位装置
500包括视觉光源510和工业相机520，所 述视觉光源510和所述工业相机520均安装在所述风叶用夹具的基板100 上、且朝向所述浮动挡柱200的一端设置。所述视觉定位装置500用于精 准定位电机轴的位置，以使该夹具可以适应不同尺寸风叶的拧紧，提升产 品兼容性，提高风叶螺母与电机轴的对接准确性。所述视觉光源510和所 述工业相机520相互配合，完成电机轴的识别以及定位，视觉光源510和 工业相机520的相互配合工作为现有技术，因此在此不对其工作原理作进 一步描述。该机器人通过视觉定位装置500与机器人主体4的相互配合， 既能精准定位电机轴的位置，又能自动化地执行风叶螺母拧紧作业。
52.如图5-6所示，本发明还提供一种生产线，该生产线包括输送线1、 阻挡机构2以及如上所述的机器人。所述输送线1用于输送空调外机；更 具体地，所述输送线1包括线架12和多根辊棒11，多根所述辊棒11沿所 述线架12的长度方向并行设置在所述线架12上，所述线架12上设有驱 动电机，所述驱动电机驱动所述辊棒11运转。相邻辊棒11之间具有间隙， 转动的辊棒11可以实现空调外机的运送。
53.所述阻挡机构2用于阻挡空调外机运动，所述阻挡机构2包括挡板21 和阻挡气缸22，所述挡板21竖直设置在所述输送线1上，所述阻挡气缸 22设置在所述输送线1底部，所述阻挡气缸22驱动所述挡板21从所述输 送线1表面伸出或缩回。由于相邻辊棒11之间具有间隙，因此所述挡板 21在阻挡气缸22的驱动下，可以在相邻辊棒11之间升起或降落。当所述 挡板21升起时，可以阻止空调外机被输送线1输送。
54.所述机器人设置在输送线1的一侧，所述机器人上安装有如上所述的 风叶用夹具，所述机器人用于驱动所述夹具将风叶拧紧在空调外机的电机 轴上。
55.该生产线通过输送线1输送空调外机，通过机器人将风叶螺母拧紧在 空调外机的电机轴上，可以快速实现风叶与电机轴的相互固定，提高了风 叶固定在空调外机的电机轴上的安装效率，适用范围广、生产效率高。
56.进一步地，还包括定位机构3，所述定位机构3包括气缸安装板31、 定位气缸32以及定位板33，所述气缸安装板31设置在所述输送线1上， 所述定位气缸32固定在所述气缸安装板31，所述定位板33与所述定位气 缸32的输出端固定连接，所述定位气缸32驱动所述定位板33运动，所 述定位机构3与所述阻挡机构2相互配合将空调外机夹紧固定在所述输送 线1上。空调外机被运动到机器人一侧后，所述挡板21升起，阻止空调 外机被继续输送。在挡板21阻止空调外机后，所述定位气缸32启动，驱 动所述定位板33向一侧压紧空调外机。需要说明的是，所述定位机构3 与所述阻挡机构2相对设置，即定位时定位板33从与挡板21相对的一侧 压紧空调外机，防止空调外机在拧紧风叶螺母时移位，造成拧紧失败。
57.进一步地，还包括供料机构5，所述供料机构5设置在输送线1与所 述机器人之间，所述供料机构5用于为所述机器人提供风叶螺母；所述机 器人从所述供料机构5中吸取风叶螺母，并通过所述风叶用夹具将风叶螺 母拧紧在空调外机的电机轴上。
58.以下对生产线的具体工作过程进行说明：
59.电机轴上套设风叶的空调外机被放上输送线1的入口端，输送线1启 动，空调外机被输送线1带动运动。机器人处设有光电感应开关，当光电 感应开关感知空调外机到位后，所述阻挡机构2启动。阻挡气缸22驱动 挡板21升起，阻止空调外机继续运动。此时所述定位气缸32也启动，驱 动所述定位板33从侧边压紧空调，所述定位板33和所述挡板21共同作 用，夹紧空调外机。
器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在 其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语
ꢀ“
在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该 器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这 里所使用的空间相对描述作出相应解释。
67.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件， 仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没 有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。以上所述仅为本 发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来 说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。