一種自動鎖螺絲裝置的製作方法

2023-07-08 04:42:32 1

本發明涉及一種自動鎖螺絲裝置，屬於自動化擰緊領域。

背景技術：

目前，節約人力成本和工業4.0是當前製造業發展趨勢。一般來說螺釘擰緊是產品製造的終端工序，如果沒有很高的質量保證，因為螺釘擰緊裝配產生的不良品的失敗成本是遠遠得不償失的。所以裝配質量的好壞對購買與否有一票否決作用，不能跨越穩定性這一關，再廉價的設備都只是廢鐵一堆。

目前市場上大多數機器人螺釘擰緊裝配設備(主流是直角坐標型)的效率比人工裝配設備低10～30％，很難達到一臺機器取代一個人工。3C產品中的消費電子產品的更新換代周期越縮越短，高價值裝配設備的利用度低，就需要通用程度高的擰緊裝配設備。

桌面直角坐標機械手搭建的擰緊機器人平臺受限於滾珠絲杆或皮帶傳動速度限制，通常其運動的最高速度不超過1m/s；經過大量的實踐和試驗數據表明：通常一套直角坐標擰緊自動化設備的產能只能到達一個普通工人產能的70～90％，很難實現一臺設備取代一個人工。

技術實現要素：

本發明提供了一種機械自動鎖螺絲裝置，可實現機器人在工廠取代人工提升效率。

所述機械自動鎖螺絲裝置包括：機體框架、步進搬運裝置、機械手滾珠花鍵鎖附機構、螺絲供料系統、不良品檢測搬運裝置。

所述步進搬運裝置包括：伺服模組、直線滑軌、底板、頂升氣缸、搬運載板、連杆。頂升氣缸由螺絲固定於底板上，頂升氣缸的氣缸導杆與搬運載板固定連接，底板與直線滑軌配合且與伺服模組連接。伺服模組與頂升氣缸共同作用實現步進搬運功能。

所述機械手滾珠花鍵鎖附機構包含：水平多關節工業機器人、支架、伺服電機、同步帶、同步輪、滾珠花鍵軸、聯軸器、壓簧①、壓簧②、壓簧限位裝置、螺絲批杆、螺絲批杆套、螺絲夾嘴；伺服電機靠支架安裝於水平多關節工業機器人的上部，滾珠花鍵軸安裝在水平多關節工業機器人的Z軸方向上，可沿Z軸上下運動，松螺絲伺服電機通過同步輪和同步帶驅動滾珠花鍵軸旋轉運動，滾珠花鍵軸下端通過聯軸器與螺絲批杆相連，在滾珠花鍵軸和螺絲批杆之間的空隙加裝了壓簧①，螺絲批杆受力時壓簧①收縮；第一安裝板、第二安裝板為L型板件；第一安裝板的水平面的中間開有能容納滾珠花鍵軸穿過的圓孔，兩端開有容納導向軸通過的孔位，兩個導向軸內部均設有壓簧②，導向軸串聯了第一安裝板、第二安裝板；第二安裝板的上方兩側還設有撞塊，當撞塊接觸到位於Z軸底部的、相對於Z軸靜止的壓簧限位裝置時，壓簧②的伸展運動停止；螺絲夾嘴與穿過第二安裝板的螺絲批杆連接，位於機械手滾珠花鍵鎖附機構的末端。

在本發明的一種實施方式中，螺絲批杆外部設有螺絲批杆套。

在本發明的一種實施方式中，所述壓簧限位裝置是限位螺母。

所述螺絲供料系統置於機體框架內，由圓振、直振串聯而成，並通過末端氣缸完成螺絲撥料及吹送動作；所述螺絲供料系統包括：圓振、螺絲振動盤、直振流道、直振、螺絲撥料吹送裝置。通過圓振、螺絲振動盤可以螺絲振動盤中的螺絲不間斷振出並流入直振流道，直振流道底部裝有直振，用於將螺絲從直振流道中振入撥料吹料裝置入口；螺絲撥料吹料裝置由氣缸驅動將入口處的螺絲撥入氣管，隨後吹氣啟動將螺絲吹入機械手滾珠花鍵鎖附機構的螺絲夾嘴內。

在本發明的一種實施方式中，所述滾珠花鍵鎖附機構的螺絲夾嘴可根據螺絲型號進行更換。

在本發明的一種實施方式中，所述滾珠花鍵鎖附機構中機械手運動位置可根據不同的鎖附螺絲位置來調整。工作時根據載具螺絲所在高度調節壓簧限位裝置的高度，可使撞塊停在不同位置，以達到所需鎖附螺絲的高度。

在本發明的一種實施方式中，所述滾珠花鍵鎖附機構中伺服電機扭矩及轉速是可調整的。

所述不良品檢測搬運裝置的主要構成為一組二軸機械手、X方向伺服模組、Z方向伺服模組、滑軌、夾爪氣缸、多個光纖傳感器，以及治具流道、流道電機、流道皮帶線；光纖傳感器安裝在夾爪氣缸上。

在本發明的一種實施方式中，所述不良品檢測搬運裝置還包括：皮帶鬆緊調節惰輪和流道寬度調節裝置，方便調節皮帶的鬆緊，以及更換不同載具時調節流道寬度，節省了重新做流道的成本。對於不同種類的載具可通過更換夾爪氣缸、調整傳感器的安裝位置來實現抓取。

在本發明的一種實施方式中，所述全自動鎖螺絲裝置在機體框架底部還設有地腳和滾輪。調平地腳用於調節機臺水平。滾輪可以用於快速地將機臺推運至想要擺放的位置。

本發明的機械手滾珠花鍵鎖附機構中的滾珠花鍵末端通過聯軸器與螺絲批杆連接，節省空間同時又保證同心度，延長使用壽命；伺服電機通過同步帶、同步帶輪、聯軸器及滾珠花鍵軸與滾珠花鍵串聯，再靠支架安裝於水平多關節工業機器人的上部，由機器人控制大幅度的上下運動，由伺服電機控制鎖螺絲的裝置，由壓簧限位裝置和撞塊對鎖螺絲位置進行細微的調整。此結構可以節省標準四軸機械手旋轉末軸節約成本，同時又可以自行更換較大功率的伺服電機驅動旋轉，不必再受普通四軸機械手旋轉軸扭矩太小的限制，還能根據需要對鎖螺絲位置進行高度上的微調。

總的來說，本發明結構緊湊，合理，操作方便，重複利用率高節約成本。通過步進搬運裝置代替人工搬運治具；機械手及鎖附機構代替人工擰螺絲；不良品檢測搬運裝置取代繁瑣的人工檢測，不論從效率還是精確都使得此擰緊裝置在生產中發揮巨大作用。

附圖說明

圖1為本發明的一種實施方式的結構示意圖(視角1)。

圖2為本發明的一種實施方式的結構示意圖(視角2)。

圖3為本發明的一種實施方式的螺絲供料系統結構示意圖。

圖4為本發明的一種實施方式的機械手滾珠花鍵鎖付機構的結構示意圖。

圖5為本發明的一種實施方式的機械手滾珠花鍵鎖付機構中螺絲批杆套內的壓簧①、導向軸內的壓簧②的放大示意圖。

圖6為本發明的一種實施方式的步進搬運裝置結構示意圖。

圖7為本發明的一種實施方式的不良品檢測搬運裝置結構示意圖。

圖8為本發明的一種實施方式的不良品檢測搬運裝置流道結構示意圖。

圖1中：1、機體框架，2、機械手滾珠花鍵鎖附機構，3、螺絲供料系統，4、步進搬運裝置，5、不良品檢測搬運裝置，6、滾輪，7、地腳；

圖2中：8、流道；

圖3中：9、螺絲振動盤，10、圓振，11、直振，12、直振流道，13、螺絲撥料吹送裝置；

圖4中：14、水平多關節工業機器人，15、支架，16、伺服電機，17、同步帶，18、同步輪，19、滾軸軸承，20、滾珠花鍵軸，21、聯軸器，22、螺絲批杆套，23、螺絲批杆，24、導向軸，25、螺絲夾嘴，26、緩衝器，27、壓簧限位裝置；46、第一安裝板，47、第二安裝板，48、撞塊；

圖5中：28、壓簧①，29、壓簧②；

圖6中：30、伺服模組，31、直線滑軌，32、底板，33、頂升氣缸，34、搬運載板，35、連接杆；

圖7中：36、伺服模組，37、直線滑軌，38、夾爪氣缸，39、光纖傳感器；

圖8中：40、驅動電機，41、同步輪，42、同步帶，43、惰輪，44、流道寬度調節裝置，45、寬度調節軸，49、夾爪。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，所述權自動鎖螺絲裝置可包括：機體框架1，機械手滾珠花鍵鎖附機構2，螺絲供料系統3，步進搬運裝置4，不良品檢測搬運裝置5。機體框架1底部裝有滾輪6及地腳7，方便運輸及調節水平。機體框架1上一次分布步進搬運裝置4、機械手滾珠花鍵鎖附機構2、不良品檢測搬運裝置5，螺絲供料系統3位於機體框架1內部、機械手滾珠花鍵鎖附機構2下方。

如圖3所示，螺絲供料系統包括：螺絲振動盤9、圓振10、直振11、直振流道12、螺絲撥料吹送裝置13。圓振10可以將螺絲振動盤9中的螺絲不間斷振出流入直振流道12，直振流道12底部裝有直振11，直振11將螺絲從直振流道12振入螺絲撥料吹料裝置13的入口。螺絲撥料吹料裝置13的氣缸驅動將入口處的螺絲撥入氣管，隨後吹氣將螺絲吹入機械手滾珠花鍵鎖附機構的螺絲夾嘴25內。

如圖4、5所示，機械手滾珠花鍵鎖付機構包括：水平多關節工業機器人14、支架15、伺服電機16、同步帶17、同步輪18、滾軸軸承19、滾珠花鍵軸20、聯軸器21、螺絲批杆套22、螺絲批杆23、導向軸24、螺絲夾嘴25、緩衝器26、壓簧限位裝置27、壓簧①28、壓簧②29。伺服電機16依靠支架15安裝於水平多關節工業機器人14的上部，滾珠花鍵的螺母與一個同步輪18連接固定的同時利用滾珠軸承19固定於支架15，另一個同步輪(圖中不可見)和伺服電機16的軸固定，同步輪之間靠同步帶17串聯，伺服電機16就可以驅動滾珠花鍵旋轉將電機扭力傳到滾珠花鍵軸上，此時花鍵螺母不可上下運動，滾珠花鍵軸可旋轉運動；滾珠花鍵軸末端通過聯軸器與螺絲批杆23通過壓簧①28連接，螺絲批杆23受力時可伸縮，螺絲批杆23外套有螺絲批杆套22；第一安裝板46、第二安裝板47為L型板件；第一安裝板46的水平面的中間開有能容納滾珠花鍵軸20穿過的圓孔，兩端開有容納導向軸24通過的孔位，兩個導向軸內部均設有壓簧②，導向軸24串聯了第一安裝板46、第二安裝板47；第二安裝板47的上方兩側還設有撞塊48，當撞塊48接觸到位於Z軸底部的、相對於Z軸靜止的壓簧限位裝置27時，壓簧②的伸展運動停止；螺絲夾嘴25與穿過第二安裝板47的螺絲批杆23連接，位於機械手滾珠花鍵鎖附機構的末端。

根據需要調整壓簧限位裝置27的高度，此時壓簧②被壓縮一段行程，水平多關節工業機器人在電缸驅動下沿Z軸往下運動，直至批頭與螺絲充分接觸且壓簧①被壓縮一段行程，水平多關節工業機器人沿Z軸的運動停止，藉助壓簧①的反作用力，批杆、批頭與螺絲之間處於壓緊狀態，此時，鎖螺絲伺服電機轉動，鎖緊螺絲。

如圖6所示，步進搬運裝置包括：伺服模組30、直線滑軌31、底板32、頂升氣缸33、搬運載板34、連接杆35；頂升氣缸33由螺絲固定於底板32，頂升氣缸33的氣缸導杆與搬運載板34靠螺絲連接固定，底板32與直線滑軌31配合受伺服模組30驅動。伺服模組30驅動底板32帶動頂升氣缸33運行至機械手滾珠花鍵鎖付機構下方，頂升氣缸33的頂升託板將待鎖螺絲的產品託起，鎖螺絲完成後，頂升氣缸33的頂升託板下降，帶動產品運行到不良品檢測搬運裝置。

如圖7與圖8所示，不良品檢測搬運裝置還包括：伺服模組36、直線滑軌37、夾爪氣缸38、光纖傳感器39、驅動電機40、同步輪41、同步帶42、惰輪43、流道寬度調節裝置44、寬度調節軸45、夾爪49；夾爪49在夾爪氣缸38的驅動下，沿直線滑軌37運動到產品上方，安裝在夾爪49上的光纖傳感器39檢測螺絲鎖緊狀態，根據檢測結果，夾爪49將產品放到相應出料流道上。流道寬度調節裝置44，可在更換不同載具時調節流道寬度。此裝置在對應不同種類的載具時所需更換的部件只有夾爪及傳感器的安裝位置。

雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但其並非用以限定本發明，任何熟悉此技術的人，在不脫離本發明的精神和範圍內，都可做各種的改動與修飾，因此本發明的保護範圍應該以權利要求書所界定的為準。