本发明专利技术公开了一种多机器人自动线缆焊锡装配单元，属于智能制造领域，解决机器人自动线缆焊锡操作中，多机器人协同作业装配单元的布局、多工位转换、机器人工件标定的技术问题，提高传统线缆焊锡工艺的工作效率。本发明专利技术包括机器人线缆焊锡操作的轨迹规划及单元运作过程中所需夹具及装置的设计。所述夹具包括电烙铁夹具和工件夹具，均具结构简单，使用方便，夹持可靠的特点；所述装置为自动出锡装置，具有结构尺寸小，电路简单，外观精致的特点。本发明专利技术通用性强，只改变电烙铁夹具的孔位排布及尺寸，便可配合各类工业机器人进行全自动生产线使用，减少作业时间，降低工人劳动强度。
A Multi-Robot Automatic Cable Soldering Tin Assembly Unit
【技术实现步骤摘要】
一种多机器人自动线缆焊锡装配单元
本专利技术属于智能制造领域，具体为一种多机器人自动线缆焊锡装配单元。
技术介绍
线缆焊锡是一种劳动密集型工艺，可重复性强。现有电子装联工艺过于繁琐，需工人两手伏案，一只手送锡，一只手操作电烙铁，工人对工作的责任态度，疲劳度都是影响焊锡质量的直接因素，且熟练工人培养周期长，延长工时，适合机器人代替人进行焊锡操作，引入机器人提供自动化焊锡迫切需要。现已有的机器人焊锡工艺自动化程度低，多工位加工实现差且焊锡工具不具备通用性，增加简单工艺的设计成本及设备购入成本。为解决上述缺陷，提出一种多机器人自动线缆焊锡装配单元，通过机器人与单元内所设计装置协同作业，增强该工艺自动化程度与多工位实现，提高工作效率，缩短工时。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述局限性，本专利技术提供一种多机器人自动线缆焊锡装配单元。本专利技术采用的技术方案是：一种多机器人自动线缆焊锡装配单元，包括电烙铁夹具(1)、工件夹具(2)、自动出锡装置(3)、收集架(4)、通气泵(5)、气杆(6)、推板(7)、传送带(8)、散热除尘装置(9)，工件夹具(2)位于单元中心，四台机器人两两分布于单元对角线两端，分为焊锡机器人与送线机器人，末端装有电烙铁夹具(1)的工业机器人为焊锡机器人，末端装有手爪的工业机器人为送线机器人，针对某批次待焊工件的线缆焊锡操作包括以下几个步骤：步骤1、送线机器人夹持待焊工件至工件夹具(2)装夹台(30)斜面(3010)，通气泵(5)收缩气杆(6)紧拉夹紧装置(3006)逐渐压紧工件接触推板(7)，推板(7)触发气路系统行程开关，气杆(6)停止收缩夹紧工件；步骤2、操作焊锡机器人使电烙铁笔尖以夹角α接触定位点a1(3007)，α为电烙铁笔尖与定位点a1(3007)法线所张夹角，范围为30°～45°，此为相对位姿P1(10)，相对位姿P2(11)与相对位姿P1(10)关于定位点a1(3007)法线成对称姿态，相对位姿P3(12)即电烙铁笔尖垂直接触定位点a1(3007)，在示教器中记录三个相对位姿位置信息，以相对位姿P3(12)操作电烙铁笔尖垂直接触定位点a2(3008)并记录位姿信息，此即相对位姿P4(13)，以相对位姿P4(13)沿装夹台(30)+Y方向垂直接触定位点a3(3009)，到达并记录相对位姿P5(14)位置信息，最后以相对位姿P5(14)沿装夹台(30)+Z方向移动一段距离到达相对位姿P6(15)，记录当前位姿信息，运用矩阵运算求得工具坐标系{T}(18)相对腕部坐标系{W}(17)位姿变换，借助当前位置定位点a1(3007)、定位点a2(3008)、定位点a3(3009)所构成的平面，确定工件尺寸并获取工件位姿PG；步骤3、基于相对位置矩阵PG及机器人焊锡工装夹具仿真模型，通过仿真示教记录工艺轨迹所需路径点，工艺接入点(19)、融锡点(20)、焊锡推平起始点(21)、焊锡推平结束点(22)、退出点(23)，在实际工作单元中，示教得到焊锡工艺起始点(24)，焊锡机器人经初始位姿插补至焊锡工艺起始点(24)即移动轨迹，同时将焊锡工艺起始点(24)和工艺接入点(19)分别作为过渡起始点和过渡终止点，进行运动学插补获得过渡插补轨迹，实现对机器人移动轨迹和工艺轨迹的光滑拼接，完成机器人完整焊锡操作轨迹；步骤4、对角线两端机器人同时进行焊锡操作，完成当前位置焊锡任务，送线机器人将成品送至收集架(4)；步骤5、通气泵(5)驱动工件夹具(2)装夹台(30)上抬，装夹台(30)底部换位滑轮(3004)进入压块(29)间隙层(2904)，通过行程开关限制转动角度为90°，完成工位转换，重复步骤1、4、5，实现装配单元连续给料与多工位自动焊锡操作。优选的，所述步骤3，建立与实际工作单元几何特性、运动特性一致的仿真工作单元，针对每一批工件焊锡操作，通过仿真示教记录焊锡工艺轨迹所需路径点，其包括工艺接入点(19)、融锡点(20)、焊锡推平起始点(21)、焊锡推平结束点(22)、退出点(23)，工艺接入点(19)为焊锡机器人安全工作位置，距离指定焊点正上方3mm～5mm，确保机器人不与单元内各零件发生碰撞；融锡点(20)为自动出锡装置(3)送锡与送线机器人送线的信号位置点，位于指定焊点底端，距焊点底端法线方向1mm～2mm，以便线缆送入；焊锡推平起始点(21)位于焊点中部，紧贴焊点；焊锡推平结束点(22)位于焊点顶端；退出点(23)与工艺接入点(19)重合。优选的，所述电烙铁夹具(1)，夹具体(25)装配轴(2502)通过心轴(2504)与法兰盘(2507)连接，心轴(2504)四周通过筋板(2505)加以结构稳固，法兰盘(2507)通过螺纹孔(2506)与工业机器人末端连接，装配轴(2502)上有键(2501)，其中心钻有沉头孔(2503)，与左活动夹块(27)、右活动夹块(26)形成轴孔过盈配合；左活动夹块(27)与右活动夹块(26)上钻有沉头孔(2602)，经螺栓对称安装在夹具体(25)两侧，其上端为样条曲线槽(2601)，通过多边形特点，稳定夹持电烙铁，防止电烙铁上下窜动。优选的，所述工件夹具(2)，包括夹具体(28)，压块(29)，装夹台(30)，夹具体(28)通过螺纹孔(2801)与单元固连，其中心设有凸台(2803)，凸台(2803)中心为通孔(2802)，孔(2802)内布置气路系统，孔(2802)外壁均布L形槽(2804)，用于限制工位；压块(29)安装于夹具体(28)上，压块(29)为半中空结构，中心为通孔(2902)，空腔与夹具体(28)凸台(2803)形成轴孔过渡配合，其间间隙(2904)作为工位转换的旋转滑道；装夹台(30)底部为传动轴(3002)，与压块(29)，夹具体(28)进行轴孔装配，传动轴(3002)外壁均布螺纹孔(3003)，用于换位滑轮(3004)装入，装夹台(30)顶部为工作面。优选的，所述自动出锡装置(3)，由机架(31)、步进电机(32)、定轴轮系(33)、控制器(34)、摇杆(35)、壳板(36)、橡胶管(37)、出锡头(38)组成，机架(31)外部为摇杆(35)，通过螺钉(3502)与机架(31)固连，摇杆(35)前端开有孔(3501)，内载焊锡丝的橡胶管(37)接壳板(36)出锡嘴(3601)再经该孔(3501)，可依螺钉(3502)旋转控制出锡角度；机架(31)内部有步进电机(32)，其通过输出轴上的齿轮(3201)与定轴轮系(33)啮合；定轴轮系(33)上齿轮(3302)、下齿轮(3303)通过销与齿轮架(3301)连接，齿轮架(3301)下端为孔(3305)，上端为腰鼓形滑槽(3304)，可通过橡皮筋缠绕销进行稳固同时使上齿轮(3302)法线方向得到补偿，以容许不同直径的焊锡丝通过齿轮啮合点；控制器(34)通过控制电路通断及电机转速改变齿轮传动比，间接控制出锡量与出锡速度。本专利技术的有益效果为：解决目前电子装联工艺中未引入多机器人实现多工位协作加工与自动焊锡工艺所需夹具与装置不具备通用性的问题，起到提高传统工艺自动化水平，减少人力成本和管理成本，提高工作效率的效果。附图说明图1为本专利技术的多机器人自动线缆焊锡装配单元俯视图。图2为本专利技术的标定工具坐标系本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多机器人自动线缆焊锡装配单元，包括电烙铁夹具(1)、工件夹具(2)、自动出锡装置(3)、收集架(4)、通气泵(5)、气杆(6)、推板(7)、传送带(8)、散热除尘装置(9)，工件夹具(2)位于单元中心，四台机器人两两分布于单元对角线两端，分为焊锡机器人与送线机器人，末端装有电烙铁夹具(1)的工业机器人为焊锡机器人，末端装有手爪的工业机器人为送线机器人，针对某批次待焊工件的线缆焊锡操作包括以下几个步骤：步骤1、送线机器人夹持待焊工件至工件夹具(2)装夹台(30)斜面(3010)，通气泵(5)收缩气杆(6)紧拉夹紧装置(3006)逐渐压紧工件接触推板(7)，推板(7)触发气路系统行程开关，气杆(6)停止收缩夹紧工件；步骤2、操作焊锡机器人使电烙铁笔尖以夹角α接触定位点a1(3007)，α为电烙铁笔尖与定位点a1(3007)法线所张夹角，范围为30°～45°，此为相对位姿P1(10)，相对位姿P2(11)与相对位姿P1(10)关于定位点a1(3007)法线成对称姿态，相对位姿P3(12)即电烙铁笔尖垂直接触定位点a1(3007)，在示教器中记录三个相对位姿位置信息，以相对位姿P3(12)操作电烙铁笔尖垂直接触定位点a2(3008)并记录位姿信息，此即相对位姿P4(13)，以相对位姿P4(13)沿装夹台(30)+Y方向垂直接触定位点a3(3009)，到达并记录相对位姿P5(14)位置信息，最后以相对位姿P5(14)沿装夹台(30)+Z方向移动一段距离到达相对位姿P6(15)，记录当前位姿信息，运用矩阵运算求得工具坐标系{T}(18)相对腕部坐标系{W}(17)位姿变换，借助当前位置定位点a1(3007)、定位点a2(3008)、定位点a3(3009)所构成的平面，确定工件尺寸并获取工件位姿PG；步骤3、基于相对位置矩阵PG及机器人焊锡工装夹具仿真模型，通过仿真示教记录工艺轨迹所需路径点，工艺接入点(19)、融锡点(20)、焊锡推平起始点(21)、焊锡推平结束点(22)、退出点(23)，在实际工作单元中，示教得到焊锡工艺起始点(24)，焊锡机器人经初始位姿插补至焊锡工艺起始点(24)即移动轨迹，同时将焊锡工艺起始点(24)和工艺接入点(19)分别作为过渡起始点和过渡终止点，进行运动学插补获得过渡插补轨迹，实现对机器人移动轨迹和工艺轨迹的光滑拼接，完成机器人完整焊锡操作轨迹；步骤4、对角线两端机器人同时进行焊锡操作，完成当前位置焊锡任务，送线机器人将成品送至收集架(4)；步骤5、通气泵(5)驱动工件夹具(2)装夹台(30)上抬，装夹台(30)底部换位滑轮(3004)进入压块(29)间隙层(2904)，通过行程开关限制转动角度为90°，完成工位转换，重复步骤1、4、5，实现装配单元连续给料与多工位自动焊锡操作。...
【技术特征摘要】
1.一种多机器人自动线缆焊锡装配单元，包括电烙铁夹具(1)、工件夹具(2)、自动出锡装置(3)、收集架(4)、通气泵(5)、气杆(6)、推板(7)、传送带(8)、散热除尘装置(9)，工件夹具(2)位于单元中心，四台机器人两两分布于单元对角线两端，分为焊锡机器人与送线机器人，末端装有电烙铁夹具(1)的工业机器人为焊锡机器人，末端装有手爪的工业机器人为送线机器人，针对某批次待焊工件的线缆焊锡操作包括以下几个步骤：步骤1、送线机器人夹持待焊工件至工件夹具(2)装夹台(30)斜面(3010)，通气泵(5)收缩气杆(6)紧拉夹紧装置(3006)逐渐压紧工件接触推板(7)，推板(7)触发气路系统行程开关，气杆(6)停止收缩夹紧工件；步骤2、操作焊锡机器人使电烙铁笔尖以夹角α接触定位点a1(3007)，α为电烙铁笔尖与定位点a1(3007)法线所张夹角，范围为30°～45°，此为相对位姿P1(10)，相对位姿P2(11)与相对位姿P1(10)关于定位点a1(3007)法线成对称姿态，相对位姿P3(12)即电烙铁笔尖垂直接触定位点a1(3007)，在示教器中记录三个相对位姿位置信息，以相对位姿P3(12)操作电烙铁笔尖垂直接触定位点a2(3008)并记录位姿信息，此即相对位姿P4(13)，以相对位姿P4(13)沿装夹台(30)+Y方向垂直接触定位点a3(3009)，到达并记录相对位姿P5(14)位置信息，最后以相对位姿P5(14)沿装夹台(30)+Z方向移动一段距离到达相对位姿P6(15)，记录当前位姿信息，运用矩阵运算求得工具坐标系{T}(18)相对腕部坐标系{W}(17)位姿变换，借助当前位置定位点a1(3007)、定位点a2(3008)、定位点a3(3009)所构成的平面，确定工件尺寸并获取工件位姿PG；步骤3、基于相对位置矩阵PG及机器人焊锡工装夹具仿真模型，通过仿真示教记录工艺轨迹所需路径点，工艺接入点(19)、融锡点(20)、焊锡推平起始点(21)、焊锡推平结束点(22)、退出点(23)，在实际工作单元中，示教得到焊锡工艺起始点(24)，焊锡机器人经初始位姿插补至焊锡工艺起始点(24)即移动轨迹，同时将焊锡工艺起始点(24)和工艺接入点(19)分别作为过渡起始点和过渡终止点，进行运动学插补获得过渡插补轨迹，实现对机器人移动轨迹和工艺轨迹的光滑拼接，完成机器人完整焊锡操作轨迹；步骤4、对角线两端机器人同时进行焊锡操作，完成当前位置焊锡任务，送线机器人将成品送至收集架(4)；步骤5、通气泵(5)驱动工件夹具(2)装夹台(30)上抬，装夹台(30)底部换位滑轮(3004)进入压块(29)间隙层(2904)，通过行程开关限制转动角度为90°，完成工位转换，重复步骤1、4、5，实现装配单元连续给料与多工位自动焊锡操作。2.根据权利要求1所述的一种多机器人自动线缆焊锡装配单元，其特征在于：所述步骤3，建立与实际工作单元几何特性、运动特性一致的仿真工作单元，针对每一批工件焊锡操作，通过仿真示教记录焊锡工艺轨迹所需路径点，其包括工艺接入点(19)、融锡点(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明富，谢思晨，姚俊，刘真兴，刘稳，吴帆，曾令城，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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