支腿总成装配设备的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械领域，具体地涉及支腿总成装配设备。


背景技术：

2.很多工程机械具有支腿，装配时需将支腿总成装到底架的安装腔中。其中，安装腔与支腿总成直接通常具有一定安装间隙，安装时，通过行车将支腿总成送至靠近底架，然后人工将支腿总成的尾部对准底架安装腔的开口，随后通过行车将支腿总成插入开口一定深度，随后安装托轮以及液压胶管等附件，随后将支腿总成与行车解除连接，再利用叉车将支腿总成完全推入安装腔。由于通过人工对准支腿总成和安装腔，受限于人的主观判断偏差以及安装间隙较小，导致装配精度不高，装配过程中可能存在磕碰，容易损坏相关部件的结构和外观，使得最终产品具有质量隐患。并且，装配过程需要多人配合，效率低，劳动强度较大且存在安全风险。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的支腿总成装配精度差、效率低的问题，提供一种支腿总成装配设备，以提高装配精度和效率。
4.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种支腿总成装配设备，其中，所述支腿总成装配设备包括机械手、用于承载所述机械手移动的移动装置、安装于所述机械手的视觉识别装置以及控制所述机械手与所述移动装置的控制单元，所述控制单元与所述视觉识别装置电连接，以根据所述视觉识别装置的识别结果控制所述机械手和所述移动装置进行抓取支腿总成以及将所述支腿总成对准底架的安装腔的操作。
5.可选的，所述移动装置包括沿第一水平方向设置的第一导轨和沿所述第一导轨移动设置的移动支撑机构，所述移动支撑机构包括沿垂直于所述第一水平方向的第二水平方向设置的第二导轨、沿所述第二导轨移动的支撑座和安装于所述支撑座的升降机构，所述机械手安装于所述升降机构。
6.可选的，所述移动装置设置为具有以下至少一个特征：所述第一导轨上设置有第一直齿条，所述第二导轨的底部设置有与所述第一直齿条配合的第一齿轮；所述第二导轨上设置有第二直齿条，所述支撑座的底部设置有与所述第二直齿条配合的第二齿轮；所述升降机构包括安装所述机械手的安装座、固定于所述支撑座的第三直齿条、与所述第三直齿条配合并安装于所述安装座的第三齿轮。
7.可选的，所述机械手包括连接于所述移动装置的基体、安装于所述基体的用于推送支腿总成的推送机构和成对设置的手指，所述手指可移动地安装于所述基体以能够调节一对所述手指之间的间隙。
8.可选的，所述机械手包括用于转动所述基体的旋转机构。
9.可选的，所述推送机构能够通过所述旋转机构的旋转而在相反的方向上推送。
10.可选的，所述视觉识别装置设置于所述基体的侧端。
11.可选的，所述支腿总成装配设备包括用于定位与所述支腿总成装配的底架的底架定位机构。
12.可选的，所述支腿总成装配设备包括地轨，所述底架定位机构设置在所述地轨上并能够在沿所述地轨移动的移动状态和相对于所述地轨锁定的锁定状态之间切换。
13.可选的，所述支腿总成装配设备包括用于放置所述支腿总成的支腿总成定位机构，所述支腿总成定位机构包括用于限位所述支腿总成的侧部的侧定位块。
14.通过上述技术方案，可以通过视觉识别装置精确判断安装腔的位置，从而通过控制单元根据支腿总成与安装腔的位置确定的路径精确控制机械手的操作和移动，精准完成支腿总成的装配。
附图说明
15.图1是使用本技术的支腿总成装配设备进行装配的立体图；
16.图2是图1中第一导轨的安装结构的立体图；
17.图3是图1中移动支撑机构和机械手的立体图；
18.图4是图1中机械手的立体图；
19.图5是图1中底架定位机构的立体图；
20.图6是将底架定位在图5的底架定位机构上的立体图；
21.图7是图1中支腿总成定位机构的立体图；
22.图8是将支腿总成定位在图7的支腿总成定位机构上的立体图。
23.附图标记说明
24.100、机械手；110、基体；120、推送机构；130、手指；140、旋转机构；150、滚轮；200、移动装置；210、第一导轨；211、第一直齿条；220、第二导轨；221、第一齿轮；222、第二直齿条；230、支撑座；240、升降机构；241、安装座；242、第三直齿条；243、第三齿轮；250、水平拖链；260、竖直拖链；270、立柱；280、横梁；300、视觉识别装置；400、支腿总成； 500、底架；510、安装腔；600、底架定位机构；610、定位槽；620、后定位块；630、压紧结构；631、杆体；632、压板；640、车体；700、地轨； 710、定位板；800、支腿总成定位机构；810、侧定位块；820、固定座；830、定位座。
具体实施方式
25.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
26.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本技术。
27.根据本技术的一个方面，提供一种支腿总成装配设备，其中，所述支腿总成装配设备包括机械手100、用于承载所述机械手100移动的移动装置200、安装于所述机械手100的视觉识别装置300以及控制所述机械手100与所述移动装置200的控制单元，所述控制单元与所述视觉识别装置300电连接，以根据所述视觉识别装置300的识别结果控制所述机械手100和所述移动装置200进行抓取支腿总成400以及将所述支腿总成400对准底架500的安装
腔510的操作。
28.使用本技术的支腿总成装配设备，可以通过视觉识别装置300精确判断安装腔510的位置，从而通过控制单元根据支腿总成400与安装腔510的位置确定的路径精确控制机械手100的操作和移动，精准完成支腿总成的装配。
29.其中，视觉识别装置300包括视觉传感器等元件，从而能够进行视觉拍摄并通过分析拍摄的图像分析得出所需的信息(例如安装腔510的坐标位置)，继而将该信息反馈至控制单元，控制单元可以根据所述信息确定已经定位的支腿总成400的位置(支腿总成400可以预先定位，因此位置是设定的)与安装腔510的位置之间的路径，从而控制机械手100和移动装置200进行相应的操作，使得机械手100准确拾取支腿总成400并将支腿总成400移动到与安装腔510对准，以便完成装配。
30.为便于承载机械手100进行全方位移动，优选在正交的三个方向上承载机械手100移动。为此，如图1
‑
3所示，所述移动装置200包括沿第一水平方向设置的第一导轨210(其中，为避让地面的相关装置如下文的底架定位机构600，可以通过立柱270支撑横梁280，将第一导轨210安装于横梁280) 和沿所述第一导轨210移动设置的移动支撑机构，所述移动支撑机构包括沿垂直于所述第一水平方向的第二水平方向设置的第二导轨220、沿所述第二导轨220移动的支撑座230和安装于所述支撑座230的升降机构240，所述机械手100安装于所述升降机构240。
31.通过升降机构240，可以使机械手100沿竖直方向移动；通过支撑座23 沿第二导轨220移动，可以使机械手100沿第二水平方向移动；通过移动支撑机构沿第一导轨210移动，可以使机械手100沿第一水平方向移动。由此，机械手100能够携带支腿总成400在设定的三维空间内任意移动到指定位置。
32.其中，升降机构240、支撑座230和移动支撑机构的移动可以通过各种适当方式实现。例如，所述第一导轨210上可以设置有第一直齿条211，所述第二导轨220的底部设置有与所述第一直齿条211配合的第一齿轮221，通过驱动第一齿轮221，可以使第一齿轮221带动第二导轨220沿第一直齿条211移动，以实现机械手100沿第一水平方向的移动。为确保平稳移动，可以在移动机构的两侧平行设置一对第一导轨210，第二导轨220的两端分别设置对应的第一齿轮221。类似的，所述第二导轨220上可以设置有第二直齿条222，所述支撑座230的底部设置有与所述第二直齿条222配合的第二齿轮，通过驱动第二齿轮，可以使第二齿轮带动支撑座230沿第二直齿条 222移动，以实现机械手100沿第二水平方向的移动。类似的，所述升降机构240可以包括安装所述机械手100的安装座241、固定于所述支撑座230 的第三直齿条242、与所述第三直齿条242配合并安装于所述安装座241的第三齿轮243。通过驱动第三齿轮243，可以带动安装座241沿第三直齿条242移动，以实现机械手100沿竖直方向的移动。
33.另外，为便于设置各种管线，移动装置200可以包括用于布置管线的拖链，例如，移动装置200可以包括便于管线沿第二水平方向移动的水平拖链 250和便于管线沿竖直方向移动的竖直拖链260。水平拖链250的两端可以分别设置在第二导轨220和支撑座230上，竖直拖链260的两端可以分别设置在第三直齿条242和安装座241上。
34.为便于拾取和推送支腿总成400，机械手100可以采用各种适当结构，例如，在图4所示的实施方式中，所述机械手100可以包括连接于所述移动装置200的基体110、安装于所
述基体110的用于推送的推送机构120和成对设置的手指130，所述手指130可移动地安装于所述基体110以能够调节一对所述手指130之间的间隙。由此，可以通过调节一对手指130之间的间隙来拾取和放开支腿总成400，通过推送机构120的推送，可以借由推送手指130来推送支腿总成400。
35.具体的，基体110上可以设置有滑轨，至少一个手指130滑动安装于滑轨并通过驱动机构沿滑轨移动，以调节一对手指130之间的间隙。另外，为便于在拾取支腿总成400时提供所需的稳固夹紧，可以设置至少两对手指 130。并且，为降低对支腿总成400的摩擦损伤，可以在手指130的底部设置滚轮150，以在夹持支腿总成400时对支腿总成400提供支撑并在推送过程中提供滚动摩擦，从而保护支腿总成400的底面免受磕碰损坏。
36.其中，其中，手指130可以采用各种适当方式可移动地安装于基体110，为便于使一对手指130能够方便地彼此靠近或远离，以实现夹持或松开操作，优选地，所述基体110上可转动地设置有丝杆，一对所述手指130分别通过螺母座安装于所述丝杆，以能够通过所述丝杆的转动而彼此靠近或远离。具体的，丝杆的两端可以通过轴承支撑在基体110的相对侧，丝杆的中部可以通过轴承支撑在基体110的中部横梁上，丝杆从中部向两端分别设置旋向相反的螺纹，一对手指130的螺母座分别安装于丝杆的中部的两侧。丝杆可以通过伺服电机驱动，伺服电机可以安装于中部横梁。另外，手指130安装于螺母座下方，可以在基体110上设置手指导轨，以引导手指的移动。
37.另外，可以根据支腿总成400的型号、重量调整手指130的夹持力。具体的，可以通过调节伺服电机的电流，使得伺服电机具有不同的输出功率，从而调节手指的夹持力。
38.此外，由于支腿总成400的初始放置状态可能使得支腿总成400的轴线与安装腔510的轴线存在偏差，当机械手100拾取支腿总成400后，还需转动支腿总成400，为此，所述机械手100包括用于转动所述基体110的旋转机构140。
39.其中，可以理解的，应当确保基体110旋转后依然能够通过推送机构120 完成推送，也就是说，推送机构120应随基体110一起旋转。另外，当通过手指130夹持支腿总成400时，不可避免会占用支腿总成400的一部分长度，当手指130推送支腿总成400至安装腔510的一定深度后，手指130可能与安装腔510干涉而无法继续推送。为实现将支腿总成400全部推入，优选地，所述推送机构120能够通过所述旋转机构140的旋转而在相反的方向上推送。其中，推送机构120设置为能够双向推送，例如推送机构120可以为伺服推杆，通过伸出和缩回伺服推杆即可进行双向推送。由此，当通过伸出伺服推杆而通过手指130推送到一定深度后，可以松开手指130，并通过驱动机构 140进行平面180
°
的转动，使得手指130让开安装腔510的前方，继而通过收缩伺服推杆而反向操作，从而将支腿总成400完全推入安装腔510。
40.本技术中，视觉识别装置300可以设置在机械手100的适当位置，以便在机械手100移动时能够进行视觉拍照。优选地，所述视觉识别装置300设置于所述基体110的侧端，更优选的，视觉识别装置300设置在通过手指130 推送时朝向安装腔510的侧端，以实时反馈推送过程的信息。例如，当推送时因制造误差导致支腿总成400与安装腔510的侧壁接触，可以通过视觉识别装置300及时发现而调整机械手100的推入路径。
41.此外，所述支腿推送设备包括用于检测推送(包括移动装置200、所述推送装置120进行的推送)所受反力的力检测装置。其中，所述力检测装置可以与控制单元电连接。通过设置所述力检测装置，便于判断推入是否顺畅。具体的，当由于推入方向发生偏离(例如由
于安装腔的尺寸偏差导致按照设定路径推入支腿总成400时与支腿总成400接触)时，推送时所受反力将升高。因此，可以根据实验数据或经验对控制单元进行设置，当力检测装置的反馈表明所受反力达到预定值，说明推入方向发生偏离，控制单元可以控制机械手100和/或移动装置200调整机械手100的位置(同时停止推送)，同时继续通过力检测装置检测所受反力，直到力检测装置所受的反力降低到所述预定值以下，此时可以保持当前的推送方向继续推送。并且，可以通过视觉识别装置300辅助上述过程。具体的，可以通过视觉识别装置300监控推入过程中支腿总成400与安装腔的间隙，以辅助判断推送方向是否偏离以及调整位置后推送方向是否适当。
42.本技术中，在将支腿总成400装入安装腔510时，需确保底架500稳定地定位。一方面，需要以定位的安装腔510的位置设置机械手100的移动路径，另一方面，需要确保装配过程中底架500不会移动而顺利装配。为此，如图5和图6所示，所述支腿总成装配设备包括用于定位与所述支腿总成400 装配的底架500的底架定位机构600。具体的，底架定位机构600可以包括用于定位底架500上对应结构(例如底架500底部的卡板)的定位槽610、用于沿底架500的长度方向定位底架500后侧的后定位块620和用于将底架 500压紧于定位槽610的压紧结构630。使用时，将底架500放置在底架定位机构600上，使得对应的结构容纳在定位槽610内且底架500的后侧抵接后定位块620而初步定位，然后通过压紧结构630将底架500压紧于定位槽610中即可。压紧结构630可以包括设置在定位槽610的槽底的杆体631和与杆体螺纹连接的压板632，在底架500初步定位后，可以旋紧压板632，以使压板将底架500压紧在定位槽610的顶面上。
43.此外，为便于连续作业，可以使底架定位机构600设置为能够移动，以便移送底架500并在装配完成后将底架500和支腿总成400移走。为此，所述支腿总成装配设备包括地轨700，所述底架定位机构600设置在所述地轨 700上并能够在沿所述地轨700移动的移动状态和相对于所述地轨700锁定的锁定状态之间切换。具体的，底架定位机构600可以具有与地轨700配合的车体640，定位槽610、后定位块620可以设置在车体640上。为便于实现移动主体和锁止状态的切换，地轨700两侧可以设置有定位板710，车体 640的两侧可以设置有与定位板710上的第一定位孔对应的第二定位孔，以便通过在第一定位孔和第二定位孔中穿设连接件(例如销轴)实现车体640 与地轨700的锁定。需要移动车体640时，去除连接件即可。
44.此外，为使支腿总成400在被机械手100拾取前具有良好的初始定位，如图7和图8所示，所述支腿总成装配设备包括用于放置所述支腿总成400 的支腿总成定位机构800，所述支腿总成定位机构800包括用于限位所述支腿总成400的侧部的侧定位块810。
45.使用时，可以将支腿总成400吊装至支腿总成定位机构800，以使支腿总成400的侧部抵靠侧定位块810放置而初步定位。根据视觉识别装置300 的识别或者预设的型号参数，可以获得支腿总成400的重心位置，以便通过机械手100夹持支腿总成400的适当位置继而拾取和移动。其中，为提高初步定位精度，可以在支腿总成定位机构800上设置沿直线排列的多个侧定位块810，以沿长度方向协同定位支腿总成400。并且，为提供效率，可以设置至少两组侧定位块810，每组沿同一直线排列。在图7所示的实施方式中，支腿总成定位机构800可以包括固定座820，固定座820上平行设置有多个定位座830，每个定位座830上设置有间隔的侧定位块820。不同定位座830 的对应侧定位块820成直线排列，以定位同一个支腿
总成400。另外，可以使多个定位座830之间的距离不同，例如，可以在固定座820的中部设置两个定位座830，该两个定位座830之间的距离用于定位支腿总成400的中心，将支腿总成400运输(例如吊装)到支腿总成定位机构800时，可以参考两个定位座830的位置进行操作。优选地，可以在固定座820的端面上设置对中标识，该对中标识对应于两个定位座830之间的中心。
46.根据本技术的另一方面，提供一种支腿总成装配方法，其中，所述支腿总成装配方法包括：
47.s1、通过视觉识别装置识别底架的安装腔的位置；
48.s2、通过机械手抓取所述支腿总成并按照识别的所述支腿总成的位置和待安装所述支腿总成的底架的容纳腔的位置之间的路径将所述支腿总成装配到所述容纳腔中。
49.使用本技术的支腿总成装配方法，可以通过视觉识别装置300精确判断安装腔510的位置，从而根据支腿总成400与安装腔510的位置确定的路径精确控制机械手100的操作和移动，精准完成支腿总成的装配。
50.其中，由于实际工件与设计存在制造公差，为确保顺利装配，步骤s2 可以包括：s21、在识别的所述安装腔的位置的基础上，通过对比所述安装腔与标准安装腔的尺寸参数进行校准，以获得所述路径；s22、按照所述路径将所述支腿总成装配到所述容纳腔中。
51.也就是说，可以通过视觉识别获得安装腔510与对应的标准件(即设计尺寸，例如与支腿总成400和安装腔510装配相关的轮廓尺寸)的偏差，通过在考虑该偏差的情况下设定路径，可以使支腿总成的装配更加精准、顺利。
52.步骤s22包括根据所述支腿总成的型号确定所述机械手的夹持力，以进行拾取和装配操作。例如，在使用本技术的支腿总成装配设备时，可以通过控制驱动手指130的伺服电机的电流来控制上述夹持力。
53.本技术的方法可以通过适当方式实施，例如可以使用本技术的支腿总成装配设备。
54.优选地，所述机械手100包括连接于所述移动装置200的基体110、安装于所述基体110的用于推送所述支腿总成400的推送机构120和成对设置的手指130，所述手指130可移动地安装于所述基体110以能够调节一对所述手指130之间的间隙，所述机械手100包括用于转动所述基体110的旋转机构140，步骤s2中将所述支腿总成装配到所述安装腔包括：
55.通过所述移动装置200移动所述机械手100，以夹持所述支腿总成400 向所述安装腔510内推送第一距离；
56.安装托轮和胶管；
57.松开所述机械手100对所述支腿总成400的夹紧力并通过机械手100握持所述支腿总成400，通过所述推送机构120将所述支腿总成400向所述安装腔510内推送第二距离；
58.释放所述机械手100对所述支腿总成400的握持，通过所述旋转机构140 使所述基体110转动180
°
，以通过所述推送机构120的收缩将所述支腿总成400完全推入所述安装腔510内。
59.通过先将支腿总成400推入第一距离，以便安装托轮和胶管等配件。通过将支腿总成400的剩余推入距离分成两次推入，可以充分利用推送机构 120的有限行程完成长距离推送。
60.可选择的，也可以在基体110上安装另外的辅助推送机构，辅助推送机构的推送方向与推送机构120的推送方向不同，在安装托轮和胶管后，首先通过推送机构120将支腿总成400推入第二距离，然后通过旋转机构140转动基体110，以使辅助推送机构能够转动到沿推入方向推送的位置，从而继续通过辅助推送机构推送支腿总成400直至支腿总成400完全推入。根据辅助推送机构和推送机构120的相对位置，可以通过旋转机构140旋转对应的角度来切换二者的推送。
61.下面参考附图说明使用本技术的支腿总成装配设备实施本技术的方法。
62.首先，分别将支腿总成400和底架500定位。具体的，将支腿总成400 尽可能居中地放置到位置预先确定的支腿总成定位机构800上，使得支腿总成400抵靠侧定位块810放置以定位。将底架500放置到固定在地轨700上预定位置的底架定位机构600上，使得底架500的卡板定位在定位槽610中，底架500的后侧抵靠后定位块620定位，然后通过压紧结构630压紧底架500。
63.此时，支腿总成400的位置基本确定，可以通过视觉识别装置300对安装腔510的位置进行识别，并且根据支腿总成400的具体型号，控制单元可以确定支腿总成400的重心位置以及支腿总成400与安装腔510的角度偏差。通过视觉识别装置300提供的数据比对底架500与对应标准件的尺寸差异，将该尺寸差异作为补偿因素，控制单元可以获得将支腿总成400移动到安装腔510并推入其中的精确路径。随后，控制单元可以控制机械手100、移动装置200进行相应的操作，以拾取支腿总成400(例如通过控制手指130之间的远离和靠近)并将其移动到对准安装腔510的位置。其中，手指130对支腿总成400的夹紧力可以根据支腿总成400的规格设定。
64.然后，可以首先通过移动装置200使机械手100夹持支腿总成400推入安装腔510一定距离(例如总推入距离的35％)，随后可以安装托轮与胶管等配件，之后可以通过推送机构120的伸出，使手指130夹持支腿总成400 推入安装腔510一定距离(例如总推入距离的30％，总计推入总推入距离的 65％)。此时，可以松开手指130，通过旋转机构140水平转动180
°
，使得手指130让开安装腔510前方的区域并通过推送机构120对准安装腔510，通过推送机构120的缩回将支腿总成400继续推入剩余距离。
65.在推入支腿总成400的过程中，还可以通过视觉识别装置300实时反馈推入过程并根据需要(例如支腿总成400与安装腔510的安装间隙消除而彼此接触)实时调整推入方向、力度。
66.支腿总成400完全推入安装腔510后，可以在支腿总成400的尾部安装链轮，从而完成装配。随后，可以解除底架定位机构600与地轨700的锁定，将底架500和装配在底架500上的支腿总成400一并运离装配场地。
67.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。本技术包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。