CN104632853A - 螺纹紧固件及其螺接方法 - Google Patents

Abstract

一种螺纹紧固件，其包括设有螺纹部的第一螺合件以及与该螺纹部相配合且开设有螺纹孔的第二螺合件，该第一螺合件上设置有第一定位部，该第一定位部的中心点与该螺纹部的中心轴线垂直相连形成第一虚拟线段，该螺纹部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第二虚拟线段，该第二螺合件上设置有第二定位部，该第二定位部的中心点与该螺纹孔的中心轴线垂直相连形成第三虚拟线段，该螺纹孔的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第四虚拟线段，当该第二螺合件与该第一螺合件同轴且该第二虚拟线段平行于该第四虚拟线段时，该第一虚拟线段平行于该第三虚拟线段。本发明还提供上述螺纹紧固件的螺接方法，其螺接效率高且不易损坏螺牙。

Description

螺纹紧固件及其螺接方法

技术领域

本发明涉及一种紧固件，尤其涉及一种螺纹紧固件及其螺接方法。

背景技术

在工件的组装过程中，常需要用到螺纹紧固件（如螺栓与螺母相配合的紧固件）将多个零件组装到一起。目前，在需大量组装上述螺纹紧固件的场合，已采用机器人进行组装作业，其组装过程为：首先，将螺栓等第一螺合件定位并穿设于待紧固工件的装配孔中，由机器人识别并抓取螺母等第二螺合件，直接将其旋转套设于第一螺合件上以紧固零件。在上述紧固件的组装过程中，常常由于第二螺合件的螺纹起始点与第一螺合件的螺纹起始点难以对正，使得机器人需事先带动第二螺合件抵持于第一螺合件的末端并空转，直至第二螺合件的螺纹起始点与第一螺合件的螺纹起始点相对准后，才能够将第二螺合件旋转套设于第一螺合件上，其螺接效率低。很多情况下，当第二螺合件抵持第一螺合件的末端并发生空转时，由于第二螺合件的螺牙会与第一螺合件的螺牙发生碰撞，致使螺纹连接处容易损坏，影响零件组装的紧固力。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种螺接效率高且不易损坏的螺纹紧固件及其螺接方法。

一种螺纹紧固件，其包括设有螺纹部的第一螺合件以及与该螺纹部相配合且开设有螺纹孔的第二螺合件，该第一螺合件上设置有第一定位部，该第一定位部的中心点与该螺纹部的中心轴线垂直相连形成第一虚拟线段，该螺纹部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第二虚拟线段，该第二螺合件上设置有第二定位部，该第二定位部的中心点与该螺纹孔的中心轴线垂直相连形成第三虚拟线段，该螺纹孔的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第四虚拟线段，当该第二螺合件与该第一螺合件同轴且该第二虚拟线段平行于该第四虚拟线段时，该第一虚拟线段平行于该第三虚拟线段。

一种螺接方法，其包括以下步骤：提供一个机器人，该机器人包括控制系统及分别与该控制系统电性连接的抓取部及视觉识别系统；提供上述的螺纹紧固件；提供待紧固的工件，该工件上开设有装配孔，将该第一螺合件穿过该装配孔；该机器人的视觉系统识别该第一定位部及该第二定位部后，该控制系统控制该抓取部将该第二螺合件运送并贴近至该第一螺合件末端，并使该第二定位部对准第一定位部；该抓取部旋转该第二螺合件以将该第二螺合件螺接于该第一螺合件上。

又，一种螺接方法，其包括以下步骤：提供一个机器人，该机器人包括控制系统及分别与该控制系统电性连接的抓取部及视觉识别系统；提供设有螺纹部的第一螺合件，该第一螺合件上设置有第一定位部，该第一定位部的中心点与该螺纹部的中心轴线垂直相连形成第一虚拟线段，该螺纹部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第二虚拟线段；提供待紧固的工件，该工件上开设有装配孔并邻近该装配孔设置有第三定位部，该装配孔内设与该螺纹部相配合的第一螺纹连接部，该第三定位部的中心点与该装配孔的中心轴线垂直相连形成第五虚拟线段，该第一螺纹连接部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第六虚拟线段，当该装配孔与该第一螺合件同轴且该第二虚拟线段平行于该第六虚拟线段时，该第一虚拟线段平行于该第五虚拟线段；该机器人的视觉系统识别该第一定位部及该第三定位部后，该控制系统控制该抓取部将该第一螺合件运送并贴近至该至该工件的装配孔处，并使该第一定位部对准第三定位部；该抓取部旋转该第一螺合件以将该第一螺合件螺接于该工件的装配孔内。

又，一种螺接方法，其包括以下步骤：提供一个机器人，该机器人包括控制系统及分别与该控制系统电性连接的抓取部及视觉识别系统；提供开设有螺纹孔的第二螺合件，该第二螺合件上设置有第二定位部，该第二定位部的中心点与该螺纹孔的中心轴线垂直相连形成第三虚拟线段，该螺纹孔的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第四虚拟线段；提供待紧固的工件，该工件上凸伸形成有装配部并邻近该装配部设置有第四定位部，该装配部上设置有与该螺纹孔相配合的第二螺纹连接部，该第四定位部的中心点与该装配部的中心轴线垂直相连形成第七虚拟线段，该第二螺纹连接部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第八虚拟线段，当该装配部与该第二螺合件同轴且该第四虚拟线段平行于该第八虚拟线段时，该第三虚拟线段平行于该第七虚拟线段；该机器人的视觉系统识别该第二定位部及该第四定位部后，该控制系统控制该抓取部将该第二螺合件运送并贴近至该至该工件的装配部末端，并使该第二定位部对准该第四定位部；该抓取部旋转该第二螺合件以将该第二螺合件螺接于该工件的装配部上。

本发明的螺纹紧固件及其螺接方法中，由于在第一螺合件上设置有第一定位部，并在第二螺合件上设置有与第一定位部相对应的第二定位部。当需将第二螺合部螺接于第一螺合件上时，仅需将第二定位部对准第一定位部，便可使得螺纹孔的螺纹起始点对正于螺纹部的螺纹起始点，然后直接将第二螺合件旋于第一螺合件上，避免了在螺接之前进行螺纹找正的空转，同时避免了空转导致的螺牙碰撞损坏，提高了螺接效率。

附图说明

图1为本发明螺纹紧固件的主视图。

图2为图1所示螺纹紧固件的第一螺合件的俯视图。

图3为图2所示螺纹紧固件的第二螺合件的仰视图。

图4为本发明第一实施方式的螺接方法的流程示意图。

图5为本发明第二实施方式的螺接方法的流程示意图。

图6为本发明第三实施方式的螺接方法的流程示意图。

主要元件符号说明

螺纹紧固件	100
		第一螺合件	10
头部	12
		第一端面	121
第一定位部	1211
		第二端面	123
第一周壁	125
		螺杆	14
光杆部	141
		螺纹部	143
第二螺合件	30
		螺纹孔	301
第三端面	31
		第二定位部	311
第四端面	33
		第二周壁	35
第一虚拟线段	a
		第二虚拟线段	b
第一投影线	b1
		第一平面夹角	α
第三虚拟线段	c
		第二投影线	c1
第四虚拟线段	d
		第二平面夹角	β

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，本发明实施方式的螺纹紧固件100，包括第一螺合件10及与第一螺合件10相配合的第二螺合件30。

请同时参阅图2，在本实施例中，第一螺合件10为内六角头螺栓，其包括头部12及设置于头部12一端的螺杆14。头部12大致呈圆柱状，其包括相对的第一端面121及第二端面123，以及与第一端面121和第二端面123均连接的第一周壁125。第一端面121上形成有第一定位部1211，用以定位第二螺合件30。在本实施例中，第一定位部1211凹点。螺杆14凸伸形成于头部12的第一端面121，其包括靠近头部12的光杆部141及邻接于光杆部141一端的螺纹部143。螺纹部143用于与第二螺合件30螺合。第一定位部1211的中心点与螺纹部143的中心轴线垂直相连形成第一虚拟线段a，螺纹部143的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第二虚拟线段b。第二虚拟线段b向垂直该中心轴线且经过第一虚拟线段a的平面投影形成第一投影线b1，第一投影线b1与第一虚拟线段a相交组成第一平面夹角α。

请同时参阅图3，在本实施例中，第二螺合件30为与第一螺合件10相配合的六角螺母，其上开设有螺纹孔301以与第一螺合件10的螺纹部143相螺合。第二螺合件30包括相对的第三端面31及第四端面33，以及与第三端面31和第四端面33均连接的第二周壁35。第三端面31背离第一螺合件10，螺纹孔301贯穿第三端面31及第四端面33。第三端面31上对应第一定位部1211形成有第二定位部311，第二定位部311用于与第一定位部1211相配合以完成第二螺合件30螺合于第一螺合件10之前的预定位。在本实施例中，第二定位部311为凹点。第二定位部311的中心点与螺纹孔301的中心轴线的垂直相连形成第三虚拟线段c，螺纹孔301的螺纹起始点与该中心轴线的垂直相连形成第四虚拟线段d。第三虚拟线段c向垂直该中心轴线且经过第四虚拟线段d的平面投影形成第二投影线c1，第二投影线c1与第四虚拟线段d相交组成第二平面夹角β。第二平面夹角β等于第一平面夹角α。当螺纹孔301与螺纹部143同轴，螺纹孔301的螺纹起始点对正于螺纹部143的螺纹起始点时，令第一平面夹角α及第二平面夹角β朝向垂直于螺纹孔301的中心轴线的同一平面上投影，第二平面夹角β与第一平面夹角α重合。

可以理解，第二平面夹角β及第一平面夹角α均可以大于或等于0°。当第二平面夹角β及第一平面夹角α均为0°时，第一虚拟线段a与第二虚拟线段b平行，第三虚拟线段c与第四虚拟线段d平行。当第二平面夹角β及第一平面夹角α均为180°时，令螺纹孔301与螺纹部143同轴，使第一虚拟线段a、第二虚拟线段b、第三虚拟线段c及第四虚拟线段d朝向垂直于螺纹孔301的中心轴线的同一平面上投影，第一虚拟线段a的投影与第三虚拟线段c的投影重合，第二虚拟线段b的投影与第四虚拟线段d的投影重合。

可以理解，第一定位部1211的设置位置可以不限于第一端面121。例如，第一定位部1211可以设置于第二端面123或第一周壁125上，甚至，第一定位部1211还可以设置于螺杆14的光杆部141上，仅需保证当第二螺合件30与第一螺合件10同轴且第二虚拟线段b平行于第四虚拟线段d时，第一虚拟线段a平行于第三虚拟线段c即可；或，第一定位部1211可以设置于第一端面121、第二端面123、第一周壁125及光杆部141中的任意至少一个上。类似地，第二定位部311可以设置于第三端面31、第四端面33及第二周壁35中的任意至少一个上。

可以理解，第一定位部1211的外形可以不局限于凹点。例如，第一定位部1211可以设计成凸点、刻痕或平面记号，甚至，第一定位部1211还可以为埋入第一螺合件10中的感应器，仅需保证其能够为机器视觉系统所识别即可。类似地，第二定位部311可以设计成凸点、刻痕、平面记号、感应器或其他能够为机器视觉系统所识别的特征即可。

可以理解，第一螺合件10可以不限于内六角头螺栓，其可以为六角头螺栓、螺柱、螺钉或其他外螺纹紧固件。类似地，第二螺合件30可以不限于六角螺母，其可以为圆螺母等其他与第一螺合件10相螺接的紧固件。

请同时参阅图4，本发明第一实施方式的螺接方法，其采用机器人（图未示）抓取第二螺合件30与第一螺合件10相螺接，以紧固工件（图未示），包括以下步骤：

S101：提供一个机器人，其包括控制系统及分别与该控制系统电性连接的抓取部和视觉识别系统，该视觉识别系统包括图像获取模块和视觉处理模块。机器人通过图像获取模块获取环境的图像，并通过视觉处理模块进行分析和解释，从而能够辨识物体并将物体信息传达至该控制系统，该控制系统通过该信息发出工作指令控制该抓取部工作。

S102：提供上述的螺纹紧固件100，其包括第一螺合件10及与第一螺合件10相配合的第二螺合件30。第一螺合件10上形成有螺纹部143，并对应螺纹部143的螺纹起始点形成有第一定位部1211。第二螺合件30上开设有螺纹孔301，并对应螺纹孔301的螺纹起始点形成有第二定位部311。

S103：提供待紧固的工件，该工件上形成有装配孔，将第一螺合件10定位并穿过该装配孔。

S104：该机器人的视觉系统识别第一定位部1211及第二定位部311后，该控制系统控制该抓取部抓取第二螺合件30，并将第二螺合件30运送并贴近至第一螺合件10的末端，使第二螺合件30与第一螺合件10同轴，并使第二定位部311对准第一定位部1211，从而使得螺纹孔301的螺纹起始点对正于螺纹部143的螺纹起始点。

S105：该机器人的抓取部旋转第二螺合件30，使得第二螺合件30套设于螺纹部143并螺接于第一螺合件10上。

请同时参阅图5，本发明第二实施方式的螺接方法，其采用机器人（图未示）抓取第一螺合件10与工件（图未示，例如手机壳体、电视机壳体等电子装置壳体，或者需要采用设置有外螺纹的第一螺合件10锁固的其他工件）相螺接，以紧固工件，包括以下步骤：

S201：提供一个机器人，其包括控制系统及分别与该控制系统电性连接的抓取部和视觉识别系统，该视觉识别系统包括图像获取模块和视觉处理模块。机器人通过图像获取模块获取环境的图像，并通过视觉处理模块进行分析和解释，从而能够辨识物体并将物体信息传达至该控制系统，该控制系统通过该信息发出工作指令控制该抓取部工作。

S202：提供第一螺合件10，第一螺合件10上设置有螺纹部143并邻近螺纹部143设置有第一定位部1211，第一定位部1211的中心点与螺纹部143的中心轴线垂直相连形成第一虚拟线段a，螺纹部143的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第二虚拟线段b。

S203：提供待紧固的工件，该工件上开设有装配孔并邻近该装配孔设置有第三定位部，该装配孔内设与螺纹部143相配合的第一螺纹连接部，该第三定位部的中心点与该装配孔的中心轴线垂直相连形成第五虚拟线段，该第一螺纹连接部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第六虚拟线段，当该装配孔与第一螺合件10同轴且第二虚拟线段b平行于该第六虚拟线段时，第一虚拟线段a平行于该第五虚拟线段。

S204：该机器人的视觉系统识别第一定位部1211及该第三定位部后，该控制系统控制该抓取部抓取第一螺合件10，并将第一螺合件10运送并贴近至该工件的装配孔处，使第一螺合件10与该装配孔同轴，并使第一定位部1211对准该第三定位部，即第二虚拟线段b平行于该第六虚拟线段，从而使得第一虚拟线段a段平行于该第五虚拟线段，即螺纹部143的螺纹起始点对正于该装配孔的第一螺纹连接部的螺纹起始点。

S205：该机器人的抓取部旋转第一螺合件10，使得第一螺合件10插设于该装配孔内并与该装配孔的第一螺纹连接部相螺接。

请同时参阅图6，本发明第三实施方式的螺接方法，其采用机器人（图未示）抓取第二螺合件30与工件（图未示，例如手机壳体、电视机壳体等电子装置壳体，或者需要采用设置有内螺纹的第二螺合件30锁固的其他工件）相螺接，以紧固工件，包括以下步骤：

S301：提供一个机器人，其包括控制系统及分别与该控制系统电性连接的抓取部和视觉识别系统，该视觉识别系统包括图像获取模块和视觉处理模块。机器人通过图像获取模块获取环境的图像，并通过视觉处理模块进行分析和解释，从而能够辨识物体并将物体信息传达至该控制系统，该控制系统通过该信息发出工作指令控制该抓取部工作。

S302：提供开设有螺纹孔301的第二螺合件30，第二螺合件30上设置有第二定位部311，第二定位部311的中心点与螺纹孔301的中心轴线垂直相连形成第三虚拟线段c，螺纹孔301的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第四虚拟线段d。

S303：提供待紧固的工件，该工件上凸伸形成有装配部并邻近该装配部设置有第四定位部，该装配部上设置有与螺纹孔301相配合的第二螺纹连接部，该第四定位部的中心点与该装配部的中心轴线垂直相连形成第七虚拟线段，该第二螺纹连接部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第八虚拟线段，当该装配部与第二螺合件30同轴且该第四虚拟线段d平行于该第八虚拟线段时，该第三虚拟线段c平行于该第七虚拟线段。

S304：该机器人的视觉系统识别第二定位部311及该第四定位部后，该控制系统控制该抓取部抓取第二螺合件30，并将第二螺合件30运送并贴近至该工件的装配部末端，使第二螺合件30与该装配部同轴，并使第二定位部311对准该第四定位部，即该第四虚拟线段d平行于该第八虚拟线段，从而使得该第三虚拟线段c平行于该第七虚拟线段，即螺纹孔301的螺纹起始点对正于该装配部的第二螺纹连接部的螺纹起始点。

S305：该机器人的抓取部旋转第二螺合件30，使得第二螺合件30套设于该装配部并螺接于该第二螺纹连接部上。

本发明的螺纹紧固件100及其螺接方法中，由于在第一螺合件10上设置有第一定位部1211，并在第二螺合件30上设置有与第一定位部1211相对应的第二定位部311。当需将第二螺合件30螺接于第一螺合件10上时，仅需将第二定位部311对准第一定位部1211，便可使得螺纹孔301的螺纹起始点对正于螺纹部143的螺纹起始点，然后直接将第二螺合件30旋于第一螺合件10上，避免了在螺接之前进行螺纹找正的空转，同时避免了空转导致的螺牙碰撞损坏，提高了螺接效率。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种螺纹紧固件，其包括设有螺纹部的第一螺合件以及与该螺纹部相配合且开设有螺纹孔的第二螺合件，其特征在于：该第一螺合件上设置有第一定位部，该第一定位部的中心点与该螺纹部的中心轴线垂直相连形成第一虚拟线段，该螺纹部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第二虚拟线段，该第二螺合件上设置有第二定位部，该第二定位部的中心点与该螺纹孔的中心轴线垂直相连形成第三虚拟线段，该螺纹孔的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第四虚拟线段，当该第二螺合件与该第一螺合件同轴且该第二虚拟线段平行于该第四虚拟线段时，该第一虚拟线段平行于该第三虚拟线段。

2.如权利要求1所述的螺纹紧固件，其特征在于：该第一定位部邻近该螺纹部的螺纹起始点设置使得该第一虚拟线段与该第二虚拟线段平行，该第二定位部邻近该螺纹孔的螺纹起始点设置使得该第三虚拟线段与该第四虚拟线段平行。

3.如权利要求1所述的螺纹紧固件，其特征在于：该第一螺合件包括头部及设置于该头部一端的螺杆，该螺纹部设置于该螺杆上，该第一定位部设置于该头部上。

4.如权利要求3所述的螺纹紧固件，其特征在于：该头部包括相对的第一端面及第二端面，以及与该第一端面及该第二端面均连接的第一周壁，该螺杆包括凸伸形成于该第一端面的光杆部，该螺纹部邻接于该光杆部远离该第一端面的一端，该第一定位部对应于该螺纹部的螺纹起始点设置于该第一端面、该第二端面及该第一周壁中的任意至少一个上。

5.如权利要求1所述的螺纹紧固件，其特征在于：该第二螺合件包括相对的第三端面及第四端面，该螺纹孔贯穿该第三端面及该第四端面。

6.如权利要求5所述的螺纹紧固件，其特征在于：该第二螺合件还包括与该第三端面及该第四端面均连接的第二周壁，该第二定位部对应于该螺纹孔的螺纹起始点设置于该第三端面、该第四端面及该第二周壁中的任意至少一个上。

7.如权利要求5所述的螺纹紧固件，其特征在于：该第一螺合件为螺栓，该第二螺合件为能够与该螺栓相螺合的螺母。

8.一种螺接方法，其包括以下步骤：

提供一个机器人，该机器人包括控制系统及分别与该控制系统电性连接的抓取部及视觉识别系统；

提供如权利要求1所述的螺纹紧固件；

提供待紧固的工件，该工件上开设有装配孔，将该第一螺合件穿过该装配孔；

该机器人的视觉系统识别该第一定位部及该第二定位部后，该控制系统控制该抓取部将该第二螺合件运送并贴近至该第一螺合件末端，并使该第二定位部对准第一定位部；及

该抓取部旋转该第二螺合件以将该第二螺合件螺接于该第一螺合件上。

9.一种螺接方法，其包括以下步骤：

提供一个机器人，该机器人包括控制系统及分别与该控制系统电性连接的抓取部及视觉识别系统；

提供设有螺纹部的第一螺合件，该第一螺合件上设置有第一定位部，该第一定位部的中心点与该螺纹部的中心轴线垂直相连形成第一虚拟线段，该螺纹部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第二虚拟线段；

提供待紧固的工件，该工件上开设有装配孔并邻近该装配孔设置有第三定位部，该装配孔内设与该螺纹部相配合的第一螺纹连接部，该第三定位部的中心点与该装配孔的中心轴线垂直相连形成第五虚拟线段，该第一螺纹连接部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第六虚拟线段，当该装配孔与该第一螺合件同轴且该第二虚拟线段平行于该第六虚拟线段时，该第一虚拟线段平行于该第五虚拟线段；

该机器人的视觉系统识别该第一定位部及该第三定位部后，该控制系统控制该抓取部将该第一螺合件运送并贴近至该至该工件的装配孔处，并使该第一定位部对准第三定位部；及该抓取部旋转该第一螺合件以将该第一螺合件螺接于该工件的装配孔内。

10.一种螺接方法，其包括以下步骤：

提供一个机器人，该机器人包括控制系统及分别与该控制系统电性连接的抓取部及视觉识别系统；

提供开设有螺纹孔的第二螺合件，该第二螺合件上设置有第二定位部，该第二定位部的中心点与该螺纹孔的中心轴线垂直相连形成第三虚拟线段，该螺纹孔的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第四虚拟线段；

提供待紧固的工件，该工件上凸伸形成有装配部并邻近该装配部设置有第四定位部，该装配部上设置有与该螺纹孔相配合的第二螺纹连接部，该第四定位部的中心点与该装配部的中心轴线垂直相连形成第七虚拟线段，该第二螺纹连接部的螺纹起始点与该中心轴线垂直相连形成第八虚拟线段，当该装配部与该第二螺合件同轴且该第四虚拟线段平行于该第八虚拟线段时，该第三虚拟线段平行于该第七虚拟线段；

该机器人的视觉系统识别该第二定位部及该第四定位部后，该控制系统控制该抓取部将该第二螺合件运送并贴近至该至该工件的装配部末端，并使该第二定位部对准该第四定位部；及该抓取部旋转该第二螺合件以将该第二螺合件螺接于该工件的装配部上。