一種自動打螺絲機的控制方法及應用該方法的打螺絲設備與流程

2023-12-12 08:36:27

本發明涉及生產線中打螺絲工序的領域，尤其是一種自動打螺絲機的控制方法及應用該方法的打螺絲設備。

背景技術：

目前，由於工廠的發展規模越來越大，訂單越來越多，全人工的生產線已經不能滿足生產的要求，若通過增加全人工的生產線來保證產量的方式會大大增加了生產的成本，並且效率不高，同時用工難的現象也日益嚴重，特別是工作量大並且容易實現的工序，例如擰螺絲的工序，使用全人工的方式需要投入更大的成本，根據工廠的數據顯示，例如完成一個某型號的油炸鍋的螺絲釘，一個熟練的工人需要的平均時間為1分鐘，並且打螺絲的工種需要多個工人參與，另外，當工人長時間拿著氣批打螺絲時，時間越長，工人越累，速度就會變慢，從而影響生產線的生產進度。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明的目的在於提供一種自動打螺絲機的控制方法及應用該方法的設備，通過該控制方法和應用該方法的設備，能夠快速準確地完成打螺絲工作，並且能夠全天候高速工作，極大地滿足生產的需要，從而能夠大大降低生產的成本和提高生產的效率。

本發明解決其問題所採用的技術方案是：

一種自動打螺絲機的控制方法，包括以下步驟：

A、機械臂進行原點回歸處理；

B、通過觸摸顯示屏對需要打螺絲釘的位置進行手動調測坐標；

C、控制模塊根據調測得到的坐標進行數據初始化；

D、再次進行原點回歸處理；

E、機械臂進行取釘處理；

F、機械臂進行走位處理；

G、電批進行打釘處理；

H、機械臂進行退件處理；

I、完成當前的打螺絲釘處理。

進一步，步驟A或D中的原點回歸處理包括以下的工作步驟：

A1、原點回歸開始；

B1、Z軸滑臺原點回歸；

C1、X軸滑臺和Y軸滑臺原點回歸；

D1、原點回歸結束；

其中，原點表示用於打螺絲的機械臂所處的原始位置，Z軸滑臺表示帶動機械臂進行上下方向移動的滑臺，X軸滑臺表示帶動機械臂進行前後方向移動的滑臺，Y軸滑臺表示帶動機械臂進行左右方向移動的滑臺。

進一步，步驟E中的取釘處理包括以下的工作步驟：

A2、取釘開始；

B2、X軸滑臺和Y軸滑臺共同運動，移動到取釘位置的上方；

C2、Z軸滑臺向下移動；

D2、吸嘴在真空電磁閥的作用下吸取螺絲釘；

E2、Z軸滑臺向上移動；

F2、檢測吸嘴是否成功吸取螺絲釘，若取釘不成功，轉到步驟G2，若取釘成功，轉到步驟I2；

G2、判斷取釘次數是否小於3次，若小於3次，轉到步驟C2，若不小於3次，轉到步驟H2；

H2、取釘工作模塊暫停工作，若沒有接收到解除暫停的指令，取釘工作模塊保持暫停狀態，若接收到解除暫停的指令，轉到步驟C2；

I2、取釘結束。

進一步，步驟F中的走位處理包括X軸滑臺移動步驟和Y軸滑臺移動步驟，X軸滑臺移動步驟和Y軸滑臺移動步驟相互獨立。

進一步，步驟G中的打釘處理包括以下的工作步驟：

A3、Z軸滑臺向下移動；

B3、氣缸充氣帶動電批向下運動；

C3、電批轉動進行打螺絲；

D3、判斷螺絲釘是否滑牙，若出現滑牙，轉到步驟E3，若沒有出現滑牙，轉到步驟G3；

E3、Z軸滑臺向上移動；

F3、打釘工作模塊暫停工作，若沒有接收到解除暫停的指令，打釘工作模塊保持暫停狀態，若接收到解除暫停的指令，轉到步驟H3；

G3、Z軸滑臺向上移動；

H3、當前打釘工作結束並進行下一次打釘工作。

進一步，步驟H中的退件處理包括以下的步驟：

A4、判斷打釘處理是否完成設定的打釘件數，若滿足，轉到步驟B4，若不滿足，轉到步驟C4；

B4、X軸滑臺、Y軸滑臺和Z軸滑臺均進行原點回歸，轉到步驟D4；

C4、X軸滑臺和Y軸滑臺共同運動，移動到取釘位置的上方；

D4、退件處理結束。

進一步，步驟B中的手動調測坐標包括運動粗調步驟和步進微調步驟，運動粗調步驟和步進微調步驟相互獨立。

進一步，一種應用自動打螺絲機的控制方法的打螺絲設備，包括控制模塊、觸摸顯示屏、工作平臺、龍門架和用於放置螺絲釘的螺絲陣列機，龍門架之上設置有兩個相互獨立的機械臂，兩個機械臂均設置有電批、X軸滑臺、Y軸滑臺、Z軸滑臺、氣缸、氣動電磁閥、負壓表、調壓閥、用於驅動X軸滑臺進行移動的X軸驅動電機、用於驅動Y軸滑臺進行移動的Y軸驅動電機、用於驅動Z軸滑臺進行移動的Z軸驅動電機和用於驅動電批的鑽頭進行轉動的電批驅動器等各種部件，龍門架設置於工作平臺的上方，螺絲陣列機和觸摸顯示屏均設置於工作平臺的旁邊，觸摸顯示屏、氣缸、氣動電磁閥、調壓閥、X軸驅動電機、Y軸驅動電機、Z軸驅動電機和電批驅動器分別與控制模塊連接於一起。

本發明的有益效果是：

一種自動打螺絲機的控制方法，能夠快速準確地完成打螺絲工作，並且能夠全天候高速工作，極大地滿足生產的需要，從而能夠大大降低生產的成本和提高生產的效率；原點回歸處理能夠使得機械臂在多次運動之後進行原點數據校正，從而能夠防止誤差的積累；取釘處理能夠為打釘處理做好準備，並且當連續三次取釘不成功時，能夠暫停工作以便用戶查看是否已經取完螺絲釘或者是否出現故障，從而能夠方便用戶進行故障排除；打釘處理能夠保證螺絲釘滑牙時不會繼續進行打釘處理，從而能夠保證產品的質量；

一種應用自動打螺絲機的控制方法的打螺絲設備，通過各個部件之間的相互配合，能夠良好地應用本發明的自動打螺絲機的控制方法，從而能夠快速準確地完成打螺絲工作，並且能夠全天候高速工作，極大地滿足生產的需要，從而能夠大大降低生產的成本和提高生產的效率。

附圖說明

下面結合附圖和實例對本發明作進一步說明。

圖1是自動打螺絲機的控制方法的流程圖；

圖2是原點回歸處理的流程圖；

圖3是取釘處理的流程圖；

圖4是打釘處理的流程圖；

圖5是退件處理的流程圖。

具體實施方式

參照圖1-圖5，本發明的一種自動打螺絲機的控制方法，包括以下步驟：

A、機械臂進行原點回歸處理；

B、通過觸摸顯示屏對需要打螺絲釘的位置進行手動調測坐標；

C、控制模塊根據調測得到的坐標進行數據初始化；

D、再次進行原點回歸處理；

E、機械臂進行取釘處理；

F、機械臂進行走位處理；

G、電批進行打釘處理；

H、機械臂進行退件處理；

I、完成當前的打螺絲釘處理；

其中，步驟F中的走位處理包括X軸滑臺移動步驟和Y軸滑臺移動步驟，X軸滑臺移動步驟和Y軸滑臺移動步驟相互獨立；步驟B中的手動調測坐標包括運動粗調步驟和步進微調步驟，運動粗調步驟和步進微調步驟相互獨立。機械臂在本發明的自動打螺絲機的控制方法的控制下，依次進行原點回歸、手動調測坐標、取釘處理、走位處理、打釘處理和退件處理，從而完成了整個自動打螺絲釘的處理過程，由於在正式打螺絲釘之前，首先對需要打螺絲釘的位置進行了手動調測坐標，並且控制模塊根據調測得到的坐標進行數據初始化，使得需要打螺絲釘的位置數據準確地保存在控制模塊之中，因此機械臂每次都能夠準確地在正確的位置進行打釘處理，從而能夠快速準確地完成打螺絲工作，並且能夠全天候高速工作，極大地滿足生產的需要，從而能夠大大降低生產的成本和提高生產的效率。

其中，參照圖2，步驟A或D中的原點回歸處理包括以下的工作步驟：

A1、原點回歸開始；

B1、Z軸滑臺原點回歸；

C1、X軸滑臺和Y軸滑臺原點回歸；

D1、原點回歸結束；

其中，原點表示用於打螺絲的機械臂所處的原始位置，Z軸滑臺表示帶動機械臂進行上下方向移動的滑臺，X軸滑臺表示帶動機械臂進行前後方向移動的滑臺，Y軸滑臺表示帶動機械臂進行左右方向移動的滑臺。機械臂在運動過程中，由於可能存在機械誤差或者控制模塊出現掉失脈衝指令的情況，因此當機械臂進行多次運動後，其移動位置的誤差就會積累，當誤差積累較大時，會出現無法精確定位的情況，從而影響生產的有效進行，而原點回歸處理能夠初始化位置數據並對原點位置數據進行校正，使得機械臂恢復準確的原點位置，從而防止誤差的積累，保證打釘處理的精準度。此外，原點回歸處理還能夠使得機械臂在出現機械故障或操作不當等突發情況時，能夠回歸原點位置，為用戶進行故障排查提供良好的條件。當進行原點回歸處理時，為了保證機械臂的位移，Z軸滑臺首先朝其原點方向運動，當Z軸滑臺到達其原點位置時會立即停止運動，此時，X軸滑臺和Y軸滑臺同時向各自的原點位置移動，當X軸滑臺和Y軸滑臺均到達對應的原點位置時，X軸滑臺和Y軸滑臺立即停止運動，從而完成了原點回歸處理的過程。

其中，參照圖3，步驟E中的取釘處理包括以下的工作步驟：

A2、取釘開始；

B2、X軸滑臺和Y軸滑臺共同運動，移動到取釘位置的上方；

C2、Z軸滑臺向下移動；

D2、吸嘴在真空電磁閥的作用下吸取螺絲釘；

E2、Z軸滑臺向上移動；

F2、檢測吸嘴是否成功吸取螺絲釘，若取釘不成功，轉到步驟G2，若取釘成功，轉到步驟I2；

G2、判斷取釘次數是否小於3次，若小於3次，轉到步驟C2，若不小於3次，轉到步驟H2；

H2、取釘工作模塊暫停工作，若沒有接收到解除暫停的指令，取釘工作模塊保持暫停狀態，若接收到解除暫停的指令，轉到步驟C2；

I2、取釘結束；

取釘處理是每次打螺絲釘的開始步驟，由於螺絲釘原本已經在螺絲陣列機中排列好，因此，首先Y軸滑臺在Y軸驅動電機的作用下帶動機械臂移動到螺絲陣列機的出釘口位置上方，接著Z軸滑臺在Z軸驅動電機的作用下帶動機械臂往下移動到能吸取螺絲釘的位置，打開真空電磁閥，機械臂在螺絲釘的位置上方停留0.6s後，Z軸滑臺帶動機械臂向上移動，並返回到Z軸滑臺的原點位置，控制模塊通過檢測負壓表的氣壓變化而檢測螺絲釘是否被吸取成功，若檢測顯示已經吸取螺絲釘，則表示取釘處理已完成，機械臂為進行下一步動作做準備；若檢測顯示沒有吸取螺絲釘，則Z軸滑臺下壓，繼續取釘，其動作過程和第一次取釘一樣，如果連續取釘三次都不成功，則Z軸滑臺回到其原點位置，並且暫停工作，因此用戶能夠查看是否已取完螺絲釘或者是否出現故障，從而能夠方便用戶進行故障排除，待用戶排清故障後，用戶能夠自行選擇是否需要繼續工作，若需要繼續進行取釘處理，按下啟動鍵即可。

其中，參照圖4，步驟G中的打釘處理包括以下的工作步驟：

A3、Z軸滑臺向下移動；

B3、氣缸充氣帶動電批向下運動；

C3、電批轉動進行打螺絲；

D3、判斷螺絲釘是否滑牙，若出現滑牙，轉到步驟E3，若沒有出現滑牙，轉到步驟G3；

E3、Z軸滑臺向上移動；

F3、打釘工作模塊暫停工作，若沒有接收到解除暫停的指令，打釘工作模塊保持暫停狀態，若接收到解除暫停的指令，轉到步驟H3；

G3、Z軸滑臺向上移動；

H3、當前打釘工作結束並進行下一次打釘工作；

當X軸滑臺和Y軸滑臺完成走位動作後，Z軸滑臺在Z軸驅動電機的作用下下降到適合打釘的位置，接著氣缸在氣動電磁閥的作用下充氣，隨著氣缸中氣壓的增大，氣缸支臂往下壓並帶動電批向下運動，電批下降到達目標位置後，等待150ms，以確保電批准確到達位置，當時間到後，電批在電批驅動器的作用下首先轉幾下，以確保處於電批頭部的螺絲刀能插入螺絲釘頭部的凹槽中，接著電批驅動器驅動電批轉動，把螺絲釘擰入產品中。當電批驅動器檢測到電批的扭力達到設定值時，表明螺絲釘已經擰到位，此時，控制模塊關斷電批驅動器和氣動電磁閥，並同時關斷調壓閥使得氣缸不再充氣，接著Z軸滑臺向上移動，完成打釘處理。電批驅動器對電批扭力進行檢測時，控制模塊首先設定一個擰螺絲釘的時間T1，T1約為1s，當電批驅動器在T1時間內沒有檢測到電批的扭力達到設定值時，就被認定為螺絲釘滑牙，此時控制模塊同時關斷電批驅動器、氣動電磁閥和調壓閥，並把Z軸滑臺向上移動返回原點位置，當Z軸滑臺到達原點位置時，打釘處理暫停，此時，用戶可以進行故障的排除及維修，當完成故障的排除及維修後，用戶可以自行選擇是否繼續生產，若繼續生產，按下啟動鍵即可。

其中，參照圖5，步驟H中的退件處理包括以下的步驟：

A4、判斷打釘處理是否完成設定的打釘件數，若滿足，轉到步驟B4，若不滿足，轉到步驟C4；

B4、X軸滑臺、Y軸滑臺和Z軸滑臺均進行原點回歸，轉到步驟D4；

C4、X軸滑臺和Y軸滑臺共同運動，移動到取釘位置的上方；

D4、退件處理結束；

當一個工件的所有需要打螺絲釘的位置都被打上螺絲釘時，機械臂退出並回到原點位置，此時，表示打螺絲釘的工作已完成。退件處理有兩種形式，第一種是達到了需要完成的產品的設定數值後，機械臂進行原點回歸處理，從而完成退件處理；第二種則是還沒有達到所需完成的產品的設定值，機械臂仍然在進行打螺絲釘工作，當完成當前工件的打螺絲釘處理時，X軸滑臺迅速地返回到其原點位置，而Y軸滑臺和Z軸滑臺則移動到螺絲陣列機的出釘口位置上方，為下一個工件的打螺絲釘工作做好準備。

此外，一種應用自動打螺絲機的控制方法的打螺絲設備，包括控制模塊、觸摸顯示屏、工作平臺、龍門架和用於放置螺絲釘的螺絲陣列機，龍門架之上設置有兩個相互獨立的機械臂，兩個機械臂均設置有電批、X軸滑臺、Y軸滑臺、Z軸滑臺、氣缸、氣動電磁閥、真空電磁閥、負壓表、調壓閥、用於驅動X軸滑臺進行移動的X軸驅動電機、用於驅動Y軸滑臺進行移動的Y軸驅動電機、用於驅動Z軸滑臺進行移動的Z軸驅動電機和用於驅動電批的鑽頭進行轉動的電批驅動器等各種部件，龍門架設置於工作平臺的上方，螺絲陣列機和觸摸顯示屏均設置於工作平臺的旁邊，觸摸顯示屏、氣缸、氣動電磁閥、真空電磁閥、調壓閥、X軸驅動電機、Y軸驅動電機、Z軸驅動電機和電批驅動器分別與控制模塊連接於一起。通過各個部件之間的相互配合，該打螺絲設備能夠良好地應用本發明的自動打螺絲機的控制方法，從而能夠快速準確地完成打螺絲工作，並且能夠全天候高速工作，極大地滿足生產的需要，從而能夠大大降低生產的成本和提高生產的效率。

以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明並不局限於上述實施方式，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的範圍內。