发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种置钉机、用于置钉机的吸嘴及置钉方法,能够提高生产效率和产品的质量,并且节约成本。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种置钉机,包括Y工作台,包括Y导轨和可以沿Y导轨滑动的Y滑块,Y滑块用于供给设有销孔的产品,产品通过夹具固定在Y滑块上;Z工作台,位于Y工作台的上方,且垂直于Y工作台,包括Z导轨座、固定在Z导轨座上的Z导轨和可以沿Z导轨滑动的Z滑块;X工作台,位于Y工作台的上方,同时垂直于Y工作台和Z工作台,包括X导轨和可以沿X导轨移动的X滑块,Z导轨座固定连接在X滑块上,可以带动Z工作台沿X导轨滑动;光学组件;用于确定产品上的销孔的位置;自动供料机,位于Y工作台沿X工作台方向的两侧,分检出单个的销钉;吸嘴;固定于Z工作台的Z滑块上,用于从自动供料机吸附销钉并将销钉摁压到产品的销孔内;真空发生检测器,对吸嘴吸气和吹气,使吸嘴吸放销钉;其中,吸嘴包括吸嘴头和与其相连的空心的吸嘴臂,吸嘴头设有向外倾斜扩张的导向孔,吸嘴臂包括与吸嘴头直接连接的第一吸嘴臂,第一吸嘴臂与导向孔是同轴贯通的,导向孔最小处的直径大于第一吸嘴臂的内径,并且等于销钉的外径。
其中,自动供料机在出钉位置的两侧相对设置红外线发射装置和红外线接收装置,用于判断出钉位置是否有销钉。
其中,Z导轨座上伸出与Y导轨平行的悬臂,光学组件固定在悬臂的自由端,可以沿X导轨滑动。
其中,当销钉为台阶销钉时,吸嘴头的轴向高度小于或等于台阶销钉的台阶厚度。
其中,导向孔的导向角为120度。
其中,真空检测器固定安装Z导轨座上高于X导轨的位置。
为解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案是:提供一种吸嘴,该吸嘴用于吸放销钉,其包括吸嘴头和与其相连的空心的吸嘴臂,吸嘴头设有向外倾斜扩张的导向孔,吸嘴臂包括与吸嘴头直接连接的第一吸嘴臂,第一吸嘴臂与导向孔是同轴贯通的,导向孔最小处的直径大于第一吸嘴臂的内径,并且等于销钉的外径。
其中,当销钉为台阶销钉时,吸嘴头的轴向高度小于或等于台阶销钉的台阶厚度。
其中,导向部的导向角为120度。
其中,吸嘴臂的内壁与吸嘴头的内面均为光滑表面。
为解决上述技术问题,本发明采用的又一个技术方案是:提供一种置钉机的置钉方法,该方法适用于将销钉放置到产品的销孔中,该方法包括以下步骤:对销钉进行分拣;通过吸嘴获取销钉;通过光学组件确定产品的销孔的位置;控制吸嘴的中心与销孔的位置为同轴;将销钉摁压到销孔中。
其中,将销钉摁压到销孔中位置之前包括:检测吸嘴是否吸附销钉,并在检测的结果为否时,再次重复获取销钉、确定销孔的位置并控制吸嘴的中心与销孔的位置为同轴的步骤。
其中,通过光学组件确定产品上的销孔的位置的步骤还包括:
拍摄销孔的位置,以获得销孔的位置的光学信号;
将光学信号转换为模拟电流信号,模拟电流信号经过放大转换成数字信号,并将数字信号经过压缩后保存;
对保存的数字信号进行处理以确定销孔的位置。
其中,在安装间隙配合销钉时向销钉吹气。
本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明的置钉机用于将销钉放置到产品的销孔中,其包括吸嘴、X工作台、Y工作台、Z工作台、自动供料机、光学组件以及真空发生检测器,其中,Y工作台包括Y导轨和可以沿Y导轨滑动的Y滑块,Y滑块用于供给设有销孔的产品,产品通过夹具固定在Y滑块上,Z工作台位于Y工作台的上方,且垂直于Y工作台,包括Z导轨座、固定在Z导轨座上的Z导轨和可以沿Z导轨滑动的Z滑块,X工作台位于Y工作台的上方,同时垂直于Y工作台和Z工作台,包括X导轨和可以沿X导轨移动的X滑块,Z导轨座固定连接在X滑块上,可以带动Z工作台沿X导轨滑动,光学组件用于确定产品上的销孔的位置,自动供料机位于Y工作台沿X工作台方向的两侧,分检出单个的销钉,吸嘴固定于Z工作台的Z滑块上,用于从自动供料机吸附销钉并将销钉摁压到产品的销孔内,真空发生检测器对吸嘴吸气和吹气,使吸嘴吸放销钉,其中,吸嘴包括吸嘴头和与其相连的空心的吸嘴臂,吸嘴头设有向外倾斜扩张的导向孔,吸嘴臂包括与吸嘴头直接连接的第一吸嘴臂,第一吸嘴臂与导向孔是同轴贯通的,导向孔最小处的直径大于第一吸嘴臂的内径,并且等于销钉的外径。本发明的置钉机能够提高生产效率和产品的质量,并且节约成本。
具体实施方式
请参阅图1,图1是本发明实施例的一种置钉机的结构示意图。如图1所示,本发明的置钉机10包括机架主体11、控制电箱12、机体护框13、显示器14、框架门框15以及三色灯16。其中,机架主体11形成了置钉机10的一个承载框架,其用于承载置钉机10的其他元件。控制电箱12用于向置钉机10的电子元件提供电源。机架护框13用于配合框架门框15形成半封闭的容置空间,显示器14用于辅助图像处理和显示置钉机10的操作软件的操作界面,三色灯16用于显示置钉机10的运行状态,如正常工作,机器暂停和错误报警等。
请参阅图2,图2是图1所示的机体护框13与框架门框15形成的半封闭的容置空间中的结构示意图。如图2所示,在机体护框13与框架门框15形成的半封闭的容置空间中设置了自动供料机17、X工作台18、Y工作台19、Z工作台20、夹具21、光学组件22、吸嘴23以及真空发生检测器24。置钉机10还包括控制中心(图中未标示),本实施例优选为计算机,用于控制自动供料机17、X工作台18、Y工作台19、Z工作台20、夹具21、光学组件22、吸嘴23以及真空发生检测器24的工作。
请一并参阅图3-图5,图3-图5分别为Y、X以及Z工作台19、18以及20在工作状态时的结构。Y工作台19包括Y导轨191和可以沿Y导轨191滑动的Y滑块192,Y滑块192用于供给设有销孔101的产品100,产品100通过夹具21固定在Y滑块192上。Z工作台20位于Y工作台19的上方,且垂直于Y工作台19,包括Z导轨座200、固定在Z导轨座200上的Z导轨201和可以沿Z导轨201滑动的Z滑块202以及Z导轨座200上伸出与Y导轨191平行的悬臂203。X工作台18位于Y工作台19的上方,同时垂直于Y工作台19和Z工作台20,包括X导轨181和可以沿X导轨181移动的X滑块182,Z导轨座200固定连接在X滑块182上,可以带动Z工作台20沿X导轨181滑动。光学组件22用于确定产品100上的销孔101的位置,光学组件22固定在悬臂203的自由端,可以沿X导轨181滑动,光学组件22包括摄像头221和镜筒222,摄像头221设置在镜筒222的上面,通过镜筒222拍摄销孔101的位置,能够获取更准确的位置信息。真空发生检测器24对吸嘴23吸气和吹气,使吸嘴23吸放销钉,真空发生检测器24固定安装Z导轨座200上高于X导轨181的位置。自动供料机17位于Y工作台19沿X工作台18方向的两侧,分检出单个的销钉。吸嘴23固定于Z工作台20的Z滑块202上,用于从自动供料机17吸附销钉并将销钉摁压到产品100的销孔101内。
自动供料机17是一种往复式自动振筛机,其通过旋转式圆盘将成排的销钉分检成单个,消除了销钉重叠的现象,从而实现稳定单个销钉的分开。自动供料机17在出钉位置的两侧(如图2中的前后方向)相对设置有红外线发射装置(图未示)和红外线接收装置(图未示),计算机可根据红外线接收装置是否接收到红外线来判断出钉位置是否有销钉,具体而言,当红外线接收装置接收到红外线时判断出钉位置无销钉,当红外线接收装置没有接收到红外线时判断出钉位置有销钉。本实施例中,置钉机10摁压一个销钉到销孔101内的周期为600毫秒,而自动供料机17分检一个销钉的周期为800毫秒至900毫秒。因此为了提高分检效率,本实施例优选设置两台自动供料机171和172,其分别设置在Y工作台19的两边。
本实施例中,在自动供料机17分检出单个销钉后,需要通过X以及Y工作台18及19移动吸嘴23到自动供料机17位置吸取销钉,然后再将销钉摁压到销孔101。本实施例的吸嘴23的结构如下。
请一起参阅图6-图8,图6是本发明实施例的吸嘴的立体示意图,图7是本发明实施例的吸嘴的剖视示意图,图8是图7所示的圆圈中的吸嘴的放大图。本实施例中,吸嘴23的外形为圆柱体结构,并且其内部是相贯通的。吸嘴23包括吸嘴头231和与其相连的空心的吸嘴臂232。
其中,吸嘴头231设有向外倾斜扩张的导向孔2311,吸嘴臂232包括与吸嘴头231直接连接的第一吸嘴臂2321,第一吸嘴臂2321与导向孔2311是同轴贯通的。本实施例中,导向孔2311可与第一吸嘴臂2321一体成型,即导向孔2311为第一吸嘴臂2321的内壁上的一个倾斜面。
导向孔2311最小处的直径R大于第一吸嘴臂2321的内径r1,并且等于销钉的外径L(如图9所示),导向孔2311最小处的直径R误差优选为-0.05到0毫米之间,以确保销钉的中心和吸嘴23的中心为同轴,并进一步保证销钉的垂直度。导向孔2311的导向角优选为120度,用于引导销钉向第一吸嘴臂2321的方向移动。当销钉为台阶销钉时,吸嘴头231的轴向高度H小于或等于台阶销钉的台阶厚度h(如图9所示),本实施例优选吸嘴头231的高度H小于台阶销钉的台阶厚度h,且吸嘴头231的高度H误差优选为0.01到0.015毫米之间,以确保在吸嘴23摁压销钉到销孔101内时,销钉能够完全被摁压进产品100中。
本实施例中,吸嘴臂232还包括第二吸嘴臂2322,第二吸嘴臂2322的一端为内螺纹结构233,用于与真空发生检测器24相配合来传导气流。具体而言,吸嘴23与真空发生检测器24之间连接时,内螺纹结构233处连接气管接头(图未示),气管直通真空发生检测器24。
其中,第二吸嘴臂2322还包括内部相连通主吸嘴臂2323和辅吸嘴臂2324,辅吸嘴臂2324与第一吸嘴臂2321内部相连通。第一吸嘴臂2321的内径r1小于辅吸嘴臂2324的内径r2,辅吸嘴臂2324的内径r2小于主吸臂的内径r3。
本实施例中,吸嘴臂232的内壁与吸嘴头231的内面均为光滑表面,以保证在吸嘴23工作时,能形成真空腔。
以下将介绍置钉机的工作原理:
本实施例假设产品100需要1号和2号两种类型的销钉,并且1号和2号两种销钉除长度不同外其他规格的任何参数都一致,1号销钉由自动供料机171分检,2号销钉由自动供料机172分检。产品100上有两个销孔101,分别用于放置1号销钉和2号销钉。
当要放置1号销钉到销孔101时,置钉机10的工作过程如下:自动供料机171自动分检出1号销钉,具体为,自动供料机171通过旋转式圆盘将成排的1号销钉分检成单个后分在出钉位置的分料位1711上,吸嘴23随Z工作台20往上运动,然后Z工作台20随着X工作台18往左运动到达分料位1711正上方,吸嘴23进一步随着Z工作台20往下运动,到达分料位1711,真空发生检测器24对吸嘴23吸气,产生真空吸住1号销钉,吸嘴23随着Z工作台20往上运动,本实施例优选运动10毫米的距离。Z工作台20随着X工作台18往右运动,到达产品100上方。通过摄像头221和镜筒222等光学组件22确定产品100的销孔101的位置。Y工作台19与X工作台18同时运动,使得吸嘴23的正中心与产品100的销孔101的位置为同轴,误差优选为±0.001毫米。最后吸嘴23随着Z工作台20往下运动,将1号销钉移动到产品100的销孔101的位置,并通过Z工作台20的滑块201向下移动时产生的作用力将1号销钉摁压到产品100的销孔101内。如果1号销钉与产品100的销孔101是间隙配合,真空发生器24对吸嘴23吹气,以防止已经安装好的1号销钉再次被吸嘴23吸附上来。
其中,在吸嘴23随着Z工作台20往下运动,将1号销钉移动到产品100的销孔101的位置的过程中,如果销钉在此之前是不垂直的,此时,销钉可进一步通过吸嘴头231的引导孔2311的引导向第一吸嘴臂2321方向移动并垂直固定在引导孔2311与第一吸嘴臂2321的连接处,从而保证了销钉在置入产品100前与产品100的垂直度。
摄像头221和镜筒222等光学组件22确定产品100的销孔101的位置,实现精确对位,其具体原理为:摄像头221通过镜筒222的调焦作用拍摄产品100的销孔101的位置,以形成光学信号,并将该光学信号转换为模拟电流信号,电流信号进一步经过放大转换成数字信号,数字信号经过压缩后由闪速存储器或内置硬盘卡保存,并将数字信号等数据传输给计算机,计算机对接收的数据进行处理以确定销孔101的位置。计算机进一步根据销孔101的位置控制吸嘴23的正中心与产品100的销孔101的位置为同轴,实现精确对位。
类似的,当要放置2号销钉到另一销孔101的位置时,置钉机10的工作过程如下:自动供料机172自动分出2号销钉,具体为,自动供料机172通过旋转式圆盘将成排的2号销钉分拣成单个后分在出料位置的分料位1721上,吸嘴23随Z工作台20往上运动,Z工作台20随着X工作台18往右运动到达自动供料机172的分料位1721正上方,吸嘴23随着Z工作台20往下运动,到达自动供料机172的分料位1721,真空发生检测器24产生真空使吸嘴23吸住2号销钉,吸嘴23随着Z工作台20往上运动,本实施例优选运动10毫米的距离。Z工作台20随着X工作台18往左运动,到达产品100上方,通过摄像头221和镜筒222等光学组件22确定产品100的销孔101的位置。Y工作台19与X工作台18同时运动,使得吸嘴23的正中心与产品100的销空101的位置为同轴,误差优选为±0.001毫米。最后吸嘴23随着Z工作台20往下运动,将2号销钉摁压到产品100的销孔101的位置,并通过Z工作台20的滑块201向下移动时产生的作用力将2号销钉摁压到产品100的底部。如果2号销钉与产品100的销孔101是间隙配合,真空发生检测器24对吸嘴23吹气,以防止已经安装好的2号销钉再次被吸嘴23吸附上来。
其中,222摄像头和223镜筒等光学组件22确定产品100的销孔101的位置的具体原理与确定1号销钉时的相同,在此不再赘述。
值得注意的是,本实施例的真空发生检测器24还进一步通过真空度的大小检测吸嘴23是否吸附了销钉。具体而言,真空发生检测器24产生真空度的大小跟进气源气压强度的大小有关,真空发生检测器24的检测功能是通过调节其灵敏度后确定在一个范围内的气压,设置在该范围内的气压时为正常,超出该范围内的气压时为异常。其中,气压范围的确定由实际进气源气压强度以及气压通过管道的界面面积、长短而定。
真空发生检测器24检测吸嘴23是否吸附了销钉的动作具体可以在吸嘴23执行了获取销钉的动作后Z工作台20往上运动的时候检测,也可以在吸嘴23的正中心与产品100的销孔101的位置为同轴后检测。当检测的结果为否时,重新控制吸嘴23获取销钉。
以上的工作过程为完成一个完整的放置两种钉置的过程。当需要多个该两种销钉时,重复上述的过程即可。
请参阅图10,图10是本发明实施例的一种置钉机的置钉方法的流程图。该置钉机为前文所述的置钉机10,该置钉方法适用于将销钉放置到产品100的销孔101,如图10所示,该方法包括以下步骤:
步骤S1:对销钉进行分拣;
具体过程为:自动供料机17通过旋转式圆盘将成排的销钉分检成单个后分在分料位上。
步骤S2:通过吸嘴23获取销钉;
本步骤中,吸嘴23的结构和工作过程如前文所述,在此不再赘述。
步骤S3:通过光学组件22确定产品100的销孔101的位置;
步骤S3还包括以下步骤:
拍摄销孔101的位置,以获得销孔101的位置的光学信号;
将光学信号转换为模拟电流信号,模拟电流信号经过放大转换成数字信号,并将数字信号经过压缩后保存;
对保存的数字信号进行处理以确定销孔101的位置。
步骤S4:控制吸嘴23的中心与销孔101的为同轴;
根据步骤S3中确定的销孔101的位置,控制吸嘴23的中心与销孔101的位置为同轴,误差优选为±0.001毫米。
步骤S5:将销钉摁压到销孔101中。
本步骤中,将销钉摁压到销孔101中具体是通过Z工作台20的滑块201向下移动时产生的作用力将销钉摁压到产品100的销孔101中。值得注意的是,在将销钉摁压到销孔中之前还需要检测吸嘴23是否吸附销钉。具体而言,真空发生检测器24产生真空度的大小跟进气源气压强度的大小有关,真空发生检测器24的检测功能是通过调节其灵敏度后确定在一个范围内的气压,设置在该范围内的气压时为正常,超出该范围内的气压时为异常。其中,气压范围的确定由实际进气源气压强度以及气压通过管道的界面面积、长短而定。
真空发生检测器24检测吸嘴23是否吸附了销钉的动作可以在步骤S2获取销钉后检测,也可以在控制吸嘴23的中心与销孔101的位置为同轴时检测。在检测的结果为否时,再次重复步骤S2、S3以及S4。
本发明方法中,优选为在安装间隙配合销钉时向销钉吹气,以防止已经安装好的销钉再次被吸嘴吸附上来。
综上所述,本发明的置钉机的自动供料机自动分检出单个销钉,吸嘴配合真空发生检测器吸收和放置销钉,光学组件确定销孔的位置,计算机根据销孔的位置控制吸嘴的中心与销孔的位置同轴,使销钉能准确摁压到销孔的位置,本发明的置钉机的置钉方式能够每小时完成3000到3500个销钉,因此,提高了生产效率和产品的质量,并且节约了成本。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。