一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统的制作方法

1.本技术涉及装配机械的技术领域，尤其是涉及一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统。


背景技术：

2.卡簧也叫挡圈或扣环，属于紧固件的一种，供装在机器、设备的轴槽或孔槽中，起着阻止轴上或孔上的零件轴向运动的作用。轴用卡簧，是一种安装于槽轴上的档圈，用作固定零部件的轴向运动，这类挡圈的内径比装配轴径稍小，因此在进行卡簧和轴的组装时，需要保证卡簧的安装精度。
3.相关技术中，在进行卡簧和轴的装配时，通常是通过人工手动安装或者通过设备直接进行压装，这些装配方式不仅效率低下，而且安装质量也不高，废品率增加。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，能够有效地提高卡簧和轴的装配质量与效率。
5.本技术提供的一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统采用如下的技术方案：
6.一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，包括：
7.机械夹爪，顶部设置有轴向朝上的爪头，用于抓取卡簧至预安装位置；
8.卡簧安装工装，设置于机械夹爪上方，包括前端用于套设卡簧的套杆、将卡簧从套杆上推下的推送组件以及控制套杆旋转的转动组件；
9.工业相机，设置在卡簧安装工装的一侧，用于观察卡簧在套杆上的状态；
10.步进电机，与转动组件连接，根据工业相机的拍摄结果，驱动调整套杆的角度；以及
11.零件固定座，与卡簧安装工装相对设置，用于固定零件轴。
12.通过采用上述技术方案，在进行卡簧安装时，先将卡簧放置在机械夹爪上的预安装位置，然后卡簧安装工装移动到机械夹爪上方，由机械夹爪将卡簧推入到卡簧安装工装上，卡簧安装工装旋转至与工业相机相对的状态，利用工业相机的视觉系统，调整套杆的水平状态和卡簧在套杆上的角度，调整到套杆与工业相机正对的状态，卡簧安装工装下降，零件固定座和零件轴达到与套杆相对的状态，由推送组件将卡簧从套杆上推下，套在零件轴上。
13.可选的，所述机械夹爪包括支撑座和可升降连接在支撑座顶部的推送件，所述爪头连接在支撑座的顶部，所述推送件滑动套设在爪头外圈。
14.通过采用上述技术方案，卡簧套设在爪头上，在推送件的推动下，卡簧逐渐上移与爪头脱离，并套设在套杆的端部，便于套杆转移卡簧。
15.可选的，所述爪头包括下端的圆柱杆和上端的锥杆，所述锥杆的直径向上逐渐减小。
16.通过采用上述技术方案，圆柱杆用于卡簧的存储，避免卡簧自动从爪头上滑落，在推送件的推动下，卡簧更容易从锥杆部分脱落套在套杆上。
17.可选的，所述转动组件包括固定在套杆上的从动轮、连接在步进电机输出轴上的主动轮以及传动件，所述传动件连接在主动轮和从动轮之间。
18.通过采用上述技术方案，主动轮通过转动件带动从动轮转动，进而带动套杆自传，调整卡簧在套杆上的角度，方便与零件轴对位。
19.可选的，所述推送组件包括套设在套杆上的安装板、固定在安装板上的驱动件以及连接在驱动件远离安装板一端的推料头，所述推料头将套杆上的卡簧推掉。
20.通过采用上述技术方案，安装板固定在套杆上，能够随着套杆一起转动，在进行卡簧和零件轴组装时，启动驱动件，驱动件将推料头向前推送，推料头将卡簧从套杆端部推下。
21.可选的，所述卡簧安装工装还包括转动臂，所述转动组件和步进电机均连接在转动臂上，所述转动臂可绕轴转动，带动步进电机从轴向水平和轴向竖直之间进行切换。
22.通过采用上述技术方案，转动臂带动卡簧安装工装转动，使卡簧安装工装在竖直状态和水平状态进行切换，方便取料和送料。
23.可选的，所述工业相机可拆卸连接在调节座上，所述卡簧安装工装转动到水平状态时，所述工业相机与套杆处于同轴的状态。
24.通过采用上述技术方案，方便了工业相机与套杆对位找正，也方便对工业相机进行调平。
25.可选的，所述零件固定座包括后端的支撑块和前端两个可相对平移的夹紧块，零件轴后端放置于支撑块上，前端被夹紧块约束，所述卡簧安装工装转动到水平状态时，零件轴可处于与套杆同轴的状态。
26.通过采用上述技术方案，零件轴后端放置在支撑块上，前端被两个夹紧块夹紧固定，使零件轴保持稳定，在与卡簧组装时不会发生移动，提高卡簧安装的准确性和效率。
27.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
28.1.在进行卡簧安装时，先将卡簧放置在机械夹爪上的预安装位置，然后卡簧安装工装移动到机械夹爪上方，由机械夹爪将卡簧推入到卡簧安装工装上，卡簧安装工装旋转至与工业相机相对的状态，利用工业相机的视觉系统，调整套杆的水平状态和卡簧在套杆上的角度，调整到套杆与工业相机正对的状态，卡簧安装工装下降，零件固定座和零件轴达到与套杆相对的状态，由推送组件将卡簧从套杆上推下，套在零件轴上，使卡簧和零件轴的组装过程更顺畅，效率得到提升。
29.2.本技术利用工业相机结合步进电机进行卡簧的组装，自动化程度更高，有效的节省人力，提高工作效率。
30.3.卡簧安装工装和步进电机安装在转动臂上，转动臂带动卡簧安装工装转动，使卡簧安装工装在竖直状态和水平状态进行切换，方便取料和送料，同时提高卡簧安装的准确性。
31.4.本技术的系统能够自动运行，有效的防止卡簧从设备上弹出，避免对人员造成伤害。
附图说明
32.图1是本技术实施例安装系统的整体结构示意图；
33.图2是本技术实施例中机械夹爪的结构示意图；
34.图3是本技术实施例中卡簧安装工装的结构示意图；
35.图中，1、机械夹爪；11、爪头；111、圆柱杆；112、锥杆；12、支撑座；13、推送件；2、卡簧安装工装；21、套杆；22、从动轮；23、主动轮；24、传动件；25、安装板；26、驱动件；27、推料头；28、转动臂；3、工业相机；31、调节座；4、步进电机；5、零件固定座；51、支撑块；52、夹紧块。
具体实施方式
36.以下结合附图1-附图3，对本技术作进一步详细说明。
37.本技术提出一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，参照图1，包括机械夹爪1、卡簧安装工装2、工业相机3、步进电机4和零件固定座5等结构组成。机械夹爪1用于抓取卡簧，并将初始状态的卡簧撑开，达到便于进行安装的状态；卡簧安装工装2用于从机械夹爪1上获取卡簧，并结合工业相机3对卡簧的位置进行调整，使卡簧达到与 工业相机3正对的状态；然后降下卡簧安装工装2的位置，使卡簧安装工装2与零件固定座5上的零件轴正对，然后将卡簧安装工装2上的卡簧推下安装到零件轴上。
38.参照图1和2，机械夹爪1安装在设备平台上，顶部设置有轴向朝上的爪头11，喂料器将卡簧运输到机械夹爪1上，卡簧套在爪头11上，完成卡簧的上料。
39.机械夹爪1还包括支撑座12和推送件13，支撑座12为圆柱体结构，爪头11同轴固定在支撑座12顶面上，推送件13设置为金属圆盘，滑动套设在爪头11外圈，并且可以沿着爪头11轴线方向上下升降，支撑座12顶面位于同一圆环上等间隔安装有三个气缸，推送件13固定在三个气缸的活塞杆上，由三个气缸推动推送件13上下移动，将爪头11上的卡簧推落下去。
40.为了方便卡簧在爪头11上的拆装，爪头包括下端的圆柱杆111和上端的锥杆112两部分，锥杆112的直径向上逐渐减小，方便卡簧从上向下套在爪头11上，也方便卡簧从锥杆112部分脱落。
41.参照图1和3，卡簧安装工装2设置于机械夹爪1的上方，并安装在升降气缸的活塞杆上，升降气缸带动卡簧安装工装2上下移动，靠近或者远离机械夹爪1，并且卡簧安装工装2能够在竖直和水平两种状态之间旋转。
42.卡簧安装工装2包括套杆21、推送组件、转动组件和转动臂28，升降气缸顶部安装转动座和驱动电机，转动臂28连接在驱动电机的输出轴上，由驱动电机带动转动臂28旋转。套杆21一端为实心杆，通过轴承与转动臂28连接，另一端为空心管，用于承接从机械夹爪1上推送的卡簧；本实施例中步进电机4也固定连接的转动臂28上，步进电机4的输出轴与套杆21平行，步进电机4与套杆21之间通过转动组件连接，转动组件包括从动轮22、主动轮23和传动件24，从动轮22固定在套杆21上，外周面设置有一圈凸齿，主动轮23固定在步进电机4的输出轴上，外周面也设置有一圈凸齿，传动件24连接在主动轮23和从动轮22之间，本实施例中传动件24采用同步带，通过内圈的凸齿与主动轮23和从动轮22啮合，实现步进电机4来驱动套杆21转动，调节卡簧在套杆21上的放置角度。
43.推送组件安装在套杆21上，推送组件包括安装板25、驱动件26和推料头27，安装板25设置为矩形金属板，套设固定在套杆21上，驱动件26包括两个关于套杆21对称设置的气缸，轴向与套杆21轴向平行，固定在安装板25背离转动臂28的一侧，推料头27两端与两个气缸的活塞杆连接，中间部位套设在套杆21上，气缸收缩时，推料头27后退露出套杆21，气缸伸出时，推料头27前进将套杆21上的卡簧推掉。
44.参照图1，工业相机3设置在卡簧安装工装2的一侧，镜头朝向卡簧安装工装2，用于观察卡簧在套杆21上的状态。工业相机3可拆卸连接在调节座31上，方便拆卸更换，卡簧安装工装2抓取卡簧之后上升，然后转动到水平状态，工业相机3与套杆21相对，利用工业相机的视觉系统，进行观察，根据观察结果调整套杆21的角度，可通过控制步进电机4和驱动电机工作，来调整卡簧达到正确的状态和位置，以便于零件轴进行组装。
45.零件固定座5也与卡簧安装工装2相对设置，并位于工业相机3的正下方，用于固定零件轴。卡簧在卡簧安装工装2上调整完状态和位置之后，卡簧安装工装2被升降气缸带动下落，卡簧安装工装2下落到与零件固定座5相对的高度位置，使卡簧与零件固定座5上的零件轴相对。
46.本实施例中零件固定座5包括后端的支撑块51和前端两个可相对平移的夹紧块52，支撑块51上开设有导向槽，零件轴后端放置于导向槽上，两个夹紧块52可相互靠近或者远离，二者之间形成束缚零件轴的圆形孔，零件轴前端被夹紧块52约束，本实施例中只进行径向约束，轴向可以移动。零件轴后端设置有推送气缸，可将零件轴向前推送，零件轴的前端可插入到套杆21前端的管腔内，卡簧槽爆露在外，方便卡簧套在卡簧槽内。
47.本技术实施例的实施原理为：
48.在进行卡簧安装时，先将卡簧放置在机械夹爪1上的预安装位置，然后卡簧安装工装2移动到机械夹爪1上方，套杆21前端套在爪头11上端，由推送件13将卡簧上推，卡簧套在套杆21上，转动卡簧安装工装至套杆21水平与工业相机3相对的状态，利用工业相机3的视觉系统，观察卡簧的位置，然后控制步进相机调整套杆21的水平状态和卡簧在套杆21上的角度，然后卡簧安装工装2由升降气缸带动下降，套杆21达到与零件固定座5和零件轴相对的状态，平移零件轴与套杆21抵接，启动驱动件26将卡簧从套杆21上推下，套在零件轴上的卡簧槽内。
49.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，其特征在于，包括：机械夹爪（1），顶部设置有轴向朝上的爪头（11），用于抓取卡簧至预安装位置；卡簧安装工装（2），设置于机械夹爪（1）上方，包括前端用于套设卡簧的套杆（21）、将卡簧从套杆（21）上推下的推送组件以及控制套杆（21）旋转的转动组件；工业相机（3），设置在卡簧安装工装（2）的一侧，用于观察卡簧在套杆（21）上的状态；步进电机（4），与转动组件连接，根据工业相机（3）的拍摄结果，驱动调整套杆（21）的角度；以及零件固定座（5），与卡簧安装工装（2）相对设置，用于固定零件轴。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，其特征在于，所述机械夹爪（1）包括支撑座（12）和可升降连接在支撑座（12）顶部的推送件（13），所述爪头（11）连接在支撑座（12）的顶部，所述推送件（13）滑动套设在爪头（11）外圈。3.根据权利要求2所述的一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，其特征在于，所述爪头（11）包括下端的圆柱杆（111）和上端的锥杆（112），所述锥杆（112）的直径向上逐渐减小。4.根据权利要求1所述的一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，其特征在于，所述转动组件包括固定在套杆（21）上的从动轮（22）、连接在步进电机（4）输出轴上的主动轮（23）以及传动件（24），所述传动件（24）连接在主动轮（23）和从动轮（22）之间。5.根据权利要求1所述的一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，其特征在于，所述推送组件包括套设在套杆（21）上的安装板（25）、固定在安装板（25）上的驱动件（26）以及连接在驱动件（26）远离安装板（25）一端的推料头（27），所述推料头（27）将套杆（21）上的卡簧推掉。6.根据权利要求1所述的一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，其特征在于，所述卡簧安装工装（2）还包括转动臂（28），所述转动组件和步进电机（4）均连接在转动臂（28）上，所述转动臂（28）可绕轴转动，带动步进电机（4）从轴向水平和轴向竖直之间进行切换。7.根据权利要求6所述的一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，其特征在于，所述工业相机（3）可拆卸连接在调节座（31）上，所述卡簧安装工装（2）转动到水平状态时，所述工业相机（3）与套杆（21）处于同轴的状态。8.根据权利要求6所述的一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，其特征在于，所述零件固定座（5）包括后端的支撑块（51）和前端两个可相对平移的夹紧块（52），零件轴后端放置于支撑块（51）上，前端被夹紧块（52）约束，所述卡簧安装工装（2）转动到水平状态时，零件轴可处于与套杆（21）同轴的状态。

技术总结
本申请涉及一种基于视觉和步进电机的卡簧安装系统，涉及装配机械的技术领域，包括：机械夹爪，顶部设置有轴向朝上的爪头，用于抓取卡簧至预安装位置；卡簧安装工装，设置于机械夹爪上方，包括前端用于套设卡簧的套杆、将卡簧从套杆上推下的推送组件以及控制套杆旋转的转动组件；工业相机，设置在卡簧安装工装的一侧，用于观察卡簧在套杆上的状态；步进电机，与转动组件连接，根据工业相机的拍摄结果，驱动调整套杆的角度；以及零件固定座，与卡簧安装工装相对设置，用于固定零件轴。本申请的卡簧安装系统能够有效地提高卡簧和轴的装配质量与效率。量与效率。量与效率。


技术研发人员：陈依波
受保护的技术使用者：博格华纳汽车零部件（天津）有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/21