CN104043967A - 超高速螺栓输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高速螺栓输送系统。一种分配螺栓的方法包括形成上下叠置的螺栓纵列的步骤。该纵列包括上端部和下端部。每个螺栓的螺杆部分朝向下端部取向。该方法还包括移动螺栓纵列以及一次一个地从下端部分配螺栓的步骤。提供了一种螺栓分配系统，并且该螺栓分配系统包括分配管和分配部分。分配部分位于分配管的端部附近，并且被构造成用于一次一个地从该端部分配螺栓。

Description

超高速螺栓输送系统

技术领域

本公开涉及用于分配螺栓的方法和装置，更具体地，涉及用于将螺栓分配至形成在工件上的孔中的方法和系统。

背景技术

大规模制造产品的一种方式是通过利用装配线进行的，在该装配线上工件移动通过多个工位，并且在每个工位处有特定的一组部件被安装在工件上。这种制造方式包括在每个工位处将部件从供应装置移动至工件。由诸如机器人的自动化装置进行的从供应装置至工件的单一进程可能足以运载并在工件上安装一种类型的部件，而可能无法在单一进程中运载和安装各种部件，并且因此如果使用传统的制造技术则需要多个进程。例如，可能很难或者无法将机器人构造成在单一进程中有效地运载不同尺寸或形状的螺栓或螺钉并将其安装在工件上。

发明内容

在一个示例方面，提供了一种螺栓分配系统，并且该螺栓分配系统包括分配管和分配部分。分配管包括第一端部、第二端部和位于第一端部和第二端部之间的通道。该通道被构造成用于存储通过第一端部供应的多个螺栓。多个螺栓在通道内被布置为彼此上下叠置成纵列。每个螺栓的螺杆部朝向第二端部取向。分配部分位于分配管的第二端部附近，并且被构造成一次一个地从第二端部分配螺栓。

在另一示例方面中，分配螺栓的方法包括以上下叠置的方式形成螺栓纵列的步骤。螺栓纵列包括上端部和下端部。每个螺栓的螺杆部朝向下端部取向。该方法还包括移动螺栓纵列以及一次一个地从下端部分配螺栓的步骤。

附图说明

当参照附图对下面的具体描述进行阅读时，可以更好地理解这些方面和其他方面，其中：

图1是制造设备和第一示例工件的第一示例实施方式的侧视图，该制造设备包括连接至螺栓分配系统的机械臂和第一示例工件；

图2是螺栓分配系统的近视立体图，该螺栓分配系统将螺栓分配至工件的孔中；

图3是通过螺栓分配系统的分配管和分配部分的剖视立体图，示出了处于第一位置的枢转构件；

图4是通过螺栓分配系统的分配管和分配部分的剖视立体图，示出了处于第二位置的枢转构件；

图5是螺栓分配系统的第二端部的立体图，未示出分配管；以及

图6是制造设备的第二示例实施方式和第二示例工件的立体图。

具体实施方式

下文将参照示出了示例实施方式的附图对一些示例进行更全面的描述。只要有可能，相同的附图标记在全部附图中用于指代相同或相似的部件。然而，这些方面可以体现为许多不同的形式，并且不应被理解为被限制为本文所提出的实施方式。

现在参照图1，示出了制造设备10的示例实施方式，其中为了将螺栓16分配至固定于保持装置12的工件18上而在保持装置12和螺栓装载工位14之间输送螺栓。本公开中的术语“螺栓”应该被理解为包括具有头部和柱体的任何类型的紧固件，该柱体从头部延伸并且其中具有或者不具有外部螺纹。

在图1的示例实施方式中，保持装置12与围绕工件18移动的单机械臂20相邻，然而也可以提供多个机械臂20。保持装置12可以实施为包括卡盘，车床等，并且可以安装在输送装置22(例如输送带，轨道或类似的)上，通过该输送装置，保持装置12可以沿着装配线进行移动。输送装置22可以允许保持装置12沿输送装置22停止在离散的位置处并且允许保持装置接近一个或多个机械臂20，从而可以通过装配线上的各种设备来加工由保持装置12固定的工件18。

本文中所讨论的系统可能与美国专利申请No.13/618,254中讨论的方法和装置有相似之处，该申请通过引用被纳入本文。

在图1中，示例性机械臂20被示出为安装在固定位置处，但是可以将机械臂20构造成是可移动的，例如通过将基座24（机械臂20从该基座延伸）构造为可以移动来将机械臂构造成是可移动的。机械臂20可以被实施为具有通过一个或多个连接件连接的构件26，上述连接件允许具有各种自由度的移动，如本领域传统已知的，与人类手臂相类似。特别是，机械臂20可以包括近端部分28和远端部分30，远端部分30被构造成相对于被安装在基座24上的近端部分28移动。根据机械手20移动的方式，机械手20可以被设计成选择性顺应组装机械臂或选择性顺应铰接机械臂(SCARA)（图1），其中下面将要描述的螺栓分配系统32在机械臂20的整个移动中保持为基本竖直。根据笛卡尔坐标，螺栓分配系统32在机械臂20的整个移动中保持为基本平行于Z轴。另选地，如图6中所示，机械臂20可以是6轴机械臂、7轴机械臂或相类似的，其中螺栓分配系统32是自由的以呈现另选的取向。必须注意的是，制造设备10的各种特征在图6中为了清楚起见而被省略。

远端部分30可以被构造成与用于处理工件18的各种装置连接。图2的螺栓分配系统32可以是上述装置并且被示为与机械臂20分离。螺栓分配系统32可以包括安装块34，分配管36和分配部分38。螺栓分配系统32通过安装块34连接至机械臂20，安装块可以通过本领域已知的各种装置（例如螺栓，螺钉等）固定至远端部分30。分配管36用作螺栓16的容器，并且包括第一端部36a和第二端部36b，以及位于第一端部36a和第二端部36b之间的通道40。螺栓分配系统32连接至远端部分30，使得分配管36延伸穿过安装块34并且第一端部36a与螺栓装载工位14自由地在操作上连接。如图1所示，螺栓装载工位14可以供应组装至工件18的螺栓16。

在本实施方式中，螺栓装载工位14位于机械臂20上方，并且沿向下的方向向螺栓分配系统32供应螺栓16。螺栓16的移动可以借助重力实现，使得螺栓16简单地从上方的螺栓装载工位14掉落。然而，螺栓装载工位14还可以定位成侧向地邻近机械臂20，并且可以在这种构造下使用其他方法将螺栓16输送至螺栓分配系统32（例如，借助于空气压力）。如图1中所示，螺栓装载工位14包括一个或多个螺栓供应装置14，每个螺栓供应装置供应具有一组给定尺寸的螺栓16。来自螺栓供应装置14的螺栓16可以通过斜槽被引导，该斜槽可以被实施为具有上游端部42a和下游端部42b的柔性管42。螺栓16可以被送入至分配管36的第一端部36a。在存在多个螺栓供应装置14a的情况下，柔性管42的上游端部42a可以在螺栓供应装置14a之间移动，从而使得不同类型的螺栓16可以被供应给分配管36。例如，分配管36可以以这种方式被直径相等但长度不同的螺栓16填充。下游端部42b可以连接至分配管36的第一端部36a。

如图3所示，螺栓分配系统32的分配部分38是细长的盒状部件，其沿着分配管36的轴向方向延伸并且位于分配管36的第二端部36b处，以便对螺栓16的分配进行控制。螺栓16被布置成在通道40内形成的纵列39，其中螺栓16的头部部分16a朝向第一或者上端部36a取向，并且使得螺栓16的螺杆部分向下朝向分配管36的第二或者下端部36b取向。分配部分38可以包括在第一位置（图4）和第二位置（图3）之间枢转的构件44，以便将其中一个螺栓16从第二端部36b分配至第一位置中（图4），同时将螺栓16固定在第二位置中（图3）。如图3所示，分配部分38可以包括往复机构46，该往复机构在操作上连接至枢转构件44，使得机械臂或往复机构46的活塞48的往复移动转换为枢转机构44的枢转移动。特别是，如图3至5所示，枢转机构44可以是板状部件并且枢转构件44的中间部分可以包括供销钉50插入的孔，从而使得枢转构件44可以围绕销钉50转动。销钉50可以基本垂直于分配管36取向。枢转构件44可以包括槽52，该槽允许往复机构46的活塞48的端部48a以可转动的方式联接至枢转机构44。因此，当往复机构46的活塞48基本上平行于分配管36伸出和缩回而因此使得活塞48的端部48a沿槽52移动时，枢转构件44围绕销钉50转动。往复机构46可以通过诸如气动装置、液压装置或电气装置的本领域已知的各种方法进行控制。枢转构件44可以包括第一截挡部44a和第二截挡部44b，它们可以延伸至通道40中分别处于第一位置（图3）和第二位置（图4）中。第一截挡部44a可以实施为具有半圆柱形凹槽54的块体（图5），凹槽54可以接合螺栓16，并且可以包括截头圆锥形的上部部分54a和圆柱形的下部部分54b。

在图5中，为了描述凹槽54，分配管36的一部分被省略。第一截挡部44a可以包括邻近凹槽的磁体56（图5），以便对准最靠近第二端部36b的螺栓16。分配管36在第二端部处可以是半圆柱形的，从而使得第一截挡部44a可以围绕螺栓16。此外，分配管36可以包括狭缝58（图3），枢转构件44的第二截挡部44b穿过该狭缝延伸至通道40中，并与螺栓16接合。最靠近分配管36的第二端部36b的螺栓16可以被部分地容纳在凹槽54中，其中当往复机构46的活塞48处于伸出位置时（图3），头部部分16a（图3）在枢转构件44的第一位置中被第一截挡部44a的顶面截挡住。图4示出了枢转构件44的第二位置，在该第二位置，在第一截挡部44a通过往复机构46的活塞48的缩回而与最靠近第二端部36b的螺栓16脱离接合之后，最靠近第二端部36b的螺栓16借助重力被分配，并且第二靠近第二端部36b的螺栓16的头部下落并且被第二截挡部44b截挡住。此后，当枢转构件44返回至第一位置时，最靠近第二位置的螺栓16掉落并且被第一截挡部44a截挡住。

如图2至3中所示，系统32提供了一种易于围绕工件18进行移动的紧凑的狭窄的几何结构。因为分配部分38在结构上被构造成基本平行于分配管36延伸，并且螺栓分配系统32的横截面面积保持很小，因此螺栓分配系统32可以容易地进入定位在围绕工件18的孔18a的狭小的空间中的孔。例如如图2所示，工件18上的孔18a可以位于突出部18b之间，该突出部可以防止具有较大几何尺寸的较厚或较宽的结构进入孔18a。

螺栓分配系统32可以以各种方式移动以便进入工件18上的孔18a中，并且机械臂20可以通过平移，围绕轴线或点的转动等的组合移动分配管36。在一种示例中，分配部分38可以用作接近孔18a的障碍物，并且机械臂20可以围绕分配管36的纵向轴线来转动分配管36。也就是说，分配管36将围绕与分配管36的纵向轴线共线的转动轴线进行转动。在另一示例中，机械臂20可以沿分配管36的纵向轴线移动分配管36。根据分配管36的取向，这可以导致分配管36在竖直方向上的移动。机械臂20的移动可以编程在控制器中，并且以各种描述三维运动的参数表示。例如，在操作螺栓分配系统32时，分配管36可以与SCARA类型的机械臂的笛卡尔坐标系的Z轴保持平行。

涉及上述螺栓分配系统32的操作可以如下面描述的一样来执行。工件18被安装在保持装置12上，该保持装置可以位于设置有螺栓分配系统32的机械臂20的下方。螺栓16从螺栓装载工位14的一个或多个供应装置14a被供应至分配管36的通道40中，其中螺栓16的螺杆部分16b（图3）朝向分配管36的第二端部36b取向。因此螺栓16彼此上下堆叠，从而在分配管36内形成螺栓16的纵列39。柔性管42可以在一个或多个供应装置14a之间进行移动，以形成可能具有不同尺寸（例如只在长度上有所不同）的螺栓16的纵列39。此后，机械臂20可以将布置在分配管36内的螺栓16的纵列39移动至形成在工件18上的多个孔18a处。分配管36的第二端部36b被带至每个孔18a的附近，使得分配管36的纵向轴线与孔18a的纵向轴线对准。通过由往复机构46触发的枢转构件44的枢转运动，一次一个地从下部的第二端部36b分配螺栓16。特别是，当枢转构件44从第一位置（图4）枢转至第二位置（图3）时，最靠近下部的第二端部36b的螺栓16由第一截挡部44a释放并且因此被分配，从而允许紧接在上方的螺栓16向下移动。而且，当枢转构件44位于第二位置（图3）中时，第二截挡部44b与紧接在螺栓16上方的螺栓16接合。当枢转构件44枢转回第一位置（图4）时，螺栓16被第二截挡部44b释放并且在第二端部36b附近被第一截挡部44a接合。螺栓装载工位14可以被构造成，当螺栓16的纵列39朝向分配管36的第二端部36b行进时，通过向纵列39添加螺栓16来填充在通道40内在分配管36的第一端部36a附近形成的空隙。供螺栓16的纵列39移动通过的孔18a的顺序通过不同类型的螺栓16在纵列39中堆叠的顺序来确定，从而使得每个螺栓16被插入相应的孔18a中。在将螺栓16插入适当的孔18a中之后，可以通过诸如具有螺杆驱动能力的机械臂的其他装置将螺栓16围绕工件18进行紧固，或者必要时手动紧固这些螺栓。

当螺栓分配系统32围绕工件18移动时，针对每个孔18a重复进行这样的分配和再填充步骤。分配管36对应于每个孔18a的取向被纳入机械臂20的控制器中，从而可以在避免螺栓分配系统32和工件18之间的接触的同时进行螺栓分配。

对于本领域技术人员来说，显然可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改和变型。

Claims (20)

1.一种螺栓分配系统，该螺栓分配系统包括：

分配管，该分配管包括第一端部，第二端部以及位于所述第一端部和所述第二端部之间的通道，所述通道被构造成用于存储通过所述第一端部供应的多个螺栓，所述螺栓在所述通道内被上下叠置布置成纵列，每个所述螺栓的螺杆部分朝向所述第二端部取向；以及

分配部分，该分配部分位于所述分配管的所述第二端部附近，并且被构造成一次一个地从所述第二端部分配螺栓。

2.根据权利要求1所述的系统，所述分配部分包括被构造成在第一位置和第二位置之间枢转的枢转构件，所述枢转构件被构造成在所述第一位置中延伸进入所述通道并且接合所述第一端部中的最靠近的螺栓，并且所述枢转构件被构造成在所述第二位置中延伸进入所述通道中并且接合第二最靠近所述第二端部的螺栓。

3.根据权利要求2所述的系统，所述枢转构件包括第一截挡部和第二截挡部，所述枢转构件被构造成围绕垂直于所述分配管的轴线进行枢转，使得在所述第一位置中所述第一截挡部延伸进入所述通道，并且在所述第二位置中所述第二截挡部延伸进入所述通道。

4.根据权利要求3所述的系统，所述分配部分包括与所述分配管平行设置的往复机构，使得所述往复机构的臂部可以基本上平行于所述分配管而伸出和缩回，所述枢转构件还包括槽，所述臂部的端部通过所述槽被联接至所述枢转构件，所述枢转构件被构造成当所述臂部的所述端部沿所述槽移动时，所述枢转构件在所述第一位置和所述第二位置之间枢转。

5.根据权利要求3所述的系统，所述分配管还包括形成在所述第二端部附近的狭缝，所述第二截挡部被构造成在所述第二位置中延伸进入所述狭缝中。

6.根据权利要求3所述的系统，所述第一截挡部的形状确定为用于容纳螺栓，并且包括被构造成对准螺栓的磁体。

7.根据权利要求1所述的系统，所述分配管由纵向轴线限定并且被安装至包括近端部分和远端部分的机械臂，所述远端部分被构造成相对于所述近端部分移动并且被构造成与所述系统连接，所述机械臂被构造成使所述分配管围绕所述分配管的所述纵向轴线转动。

8.根据权利要求7所述的系统，所述机械臂被构造成沿着所述纵向轴线移动所述分配管。

9.根据权利要求1所述的系统，该系统包括至少一个被构造成向所述分配管的所述第一端部供应螺栓的螺栓供应装置。

10.根据权利要求1所述的系统，该系统包括多个螺栓供应装置以及具有上游端部和下游端部的柔性管，所述上游端部被构造成在所述多个螺栓供应装置之间移动，并且所述下游端部连接至所述分配管的所述第一端部。

11.一种分配螺栓的方法，所述方法包括以下步骤：

形成上下叠置的螺栓纵列，所述螺栓纵列包括上端部和下端部，每个所述螺栓的螺杆部分朝向所述下端部取向；

移动所述螺栓纵列；以及

一次一个地从所述下端部分配螺栓。

12.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括在所述上端部上向所述螺栓纵列添加螺栓以从所述下端部分配每个所述螺栓的步骤。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述移动所述螺栓纵列的步骤包括使所述螺栓纵列相对于工件的孔对准，使得在分配步骤中螺栓能够被插入所述孔内。

14.根据权利要求13所述的方法，该方法还包括通过分配管供应所述螺栓的步骤，其中所述分配管包括第一端部、第二端部和位于所述第一端部和所述第二端部之间的通道，所述螺栓纵列被设置在所述通道内，使得所述螺栓纵列的所述上端部靠近所述第一端部，并且所述螺栓纵列的所述下端部靠近所述第二端部；并且该方法还包括通过所述第一端部供应所述螺栓的步骤。

15.根据权利要求14所述的方法，该方法还包括通过分配部分分配所述螺栓的步骤，其中所述分配部分位于所述分配管的所述第二端部处；并且所述移动所述螺栓纵列的步骤还包括避免所述分配部分和所述工件之间的接触。

16.根据权利要求14所述的方法，该方法还包括通过所述第一端部供应第一类螺栓以及通过所述第一端部供应第二类螺栓的步骤，所述第二类螺栓具有不同于所述第一类螺栓的尺寸。

17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一次一个地分配螺栓的步骤包括：使接合在所述下端部处的第一螺栓脱开使得所述第一螺栓通过重力被分配；并且接合朝向所述下端部移动的第二螺栓。

18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述螺栓纵列由纵向轴线限定，并且所述移动所述螺栓纵列的步骤包括使所述螺栓纵列围绕所述纵向轴线旋转。

19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述移动所述螺栓纵列的步骤包括以平移的方式移动所述螺栓纵列。

20.一种螺栓分配系统，该螺栓分配系统包括：

分配管，该分配管包括第一端部，第二端部以及位于所述第一端部和所述第二端部之间的通道，所述通道被构造成用于存储通过所述第一端部供应的多个螺栓，所述螺栓在所述通道内被上下叠置布置成纵列，每个所述螺栓的螺杆部分朝向所述第二端部取向；以及

设置在所述分配管的所述第二端部附近的构件，所述构件包括第一截挡部和第二截挡部，所述第一截挡部被构造成在第一位置中与所述分配管的所述第二端部附近的螺栓接合，所述第二截挡部被构造成在所述第二位置中与第二靠近所述分配管的所述第一端部的螺栓接合，所述构件被构造成在第一位置和第二位置之间移动，使得当所述构件从所述第一位置移动至所述第二位置时，从所述第二端部分配螺栓。