发明内容
本发明的发明目的是为了解决螺栓在拧入过程中存在操作困难的问题,提供一种高自动寻位摆正填装的螺栓拧紧机,摆正装置可以对螺栓的摆置方向进行统一,然后运输至螺栓装配装置待用,螺栓装配装置的拧紧接头可以自动寻找到载具上的螺纹通孔,并将螺栓进行拧入。
为了实现上述发明目的,本发明采用了以下技术方案:一种高自动寻位摆正填装的螺栓拧紧机,包括螺栓装配装置和摆正装置;所述螺栓装配装置,包括底架、支座、和拧紧装置,所述拧紧装置设于支座前方,底架顶部为载物面板,支座固定于载物面板上表面,所述支座与拧紧装置之间还设有:操作架,包括底板和浮板;水平移位机构,包括横向滑轨、固定板和控制固定板移动的横向驱动装置,所述横向驱动装置固定于底板或支座表面,固定板与横向滑轨滑动连接,拧紧装置固定于固定板表面,水平移位机构设于浮板表面;纵向移位机构,包括供操作架纵向移动的纵向滑轨、控制操作架高度的提升装置、配重块和转轮,配重块与操作架通过连接件连接,转轮位于支座的顶部,配重块与操作架通过连接件垂挂于转轮的两端;所述载物面板中部设有可旋转的圆形载物台,底架设有供载物台转动的旋转驱动装置以及限制载物台转动角度的旋转限位装置;拧紧装置包括用于螺栓旋紧的拧紧接头、转动拧紧接头的旋转机构和为拧紧接头放入螺栓的填装装置;所述螺栓装配装置还包括激光对接装置,所述激光对接装置包括移动轨道、发射器和接收器:所述接收器位于拧紧接头旋转中心,所述发射器于移动轨道上往复滑动,发射器跟随所述发射器和接收器保持处于同一竖直轴线上,所述载物台中部镂空设置,移动轨道及发射器均位于载物台下方;所述提升装置、横向驱动装置、旋转机构、旋转驱动装置和旋转限位装置均与智能终端相连接;
所述摆正装置,与填装装置相连接,包括储料斗、阀门、输送带、外壳和向填装装置输送螺栓的出料管;所述外壳顶部设有储料斗,储料斗设有向输送带添料的通料管道;所述阀门安装于通料管道侧面上;所述输送带设于外壳的内部,输送带包括前端,出料管位于输送带前端的下方,出料管连接填装装置,所述输送带中部向下凹陷且设有仅供螺栓螺杆掉入的摆正间隙;所述外壳设有对储料斗和输送带产生振动的振动机构。
优选的,所述填装装置包括用于放置螺栓的螺栓储筒、供螺栓向拧紧接头移动填装导向套管和控制螺栓进入填装导向套管的启闭开关,螺栓储筒与出料管连接;所述拧紧接头前还设有可夹持螺栓的封口片。
优选的,所述填装导向套管包括套管入口和导向通槽,所述套管入口与螺栓储筒连通,导向通槽连接套管入口和拧紧接头,所述导向通槽呈“T”型通槽;所述拧紧接头呈圆柱形,拧紧接头中部设有六边形的螺栓通槽,拧紧接头侧壁设有供螺栓进入的螺栓配口,螺栓配口呈“T”形并与导向通槽连通。
优选的,所述浮板表面枢接有一圆形齿轮,浮板表面共有两个固定板,固定板均设有齿条,所述齿条与齿轮啮合,两个固定板通过齿条关于齿轮中心对称移动。
优选的,所述固定板呈“L”形,横向滑轨共两条,各个固定板与两根横向滑轨均滑动连接。
优选的,所述输送带包括两个倾斜设置的斜送带,输送带的截面呈“V”形。
优选的,所述输送带的摆正间隙两侧设有水平设置的平送带,平送带与斜送带一体成型连接。
优选的,所述阀门还设有控制阀门定时启闭的开关。
优选的,所述螺栓储筒与出料管之间通过避震软管相连通。
与现有技术相比,采用了上述技术方案的高自动寻位摆正填装的螺栓拧紧机,具有如下有益效果:
本发明的高自动寻位摆正填装的螺栓拧紧机,包括螺栓装配装置和摆正装置;
一、其中,摆正装置中的振动机构对储料斗产生振动,使储料斗内的螺栓可以通过通料管道落在输送带上;之后,掉落在输送带上的螺栓在振动机构的作用下,不断振动,由于螺栓的螺杆部分重量作用下,部分螺栓的螺帽搁置在摆正间隙两侧的输送带上,螺杆部分落入摆正间隙内,所有从输送带运输出来的螺栓均是螺杆朝下状态进入出料管内。完成螺栓运输过程中摆正,所有螺栓摆放的方向均统一。
输送带两端的侧间隙是用于未进入摆正间隙的螺栓及时掉落,避免影响到处于摆正间隙内的螺栓摆放。
二、本发明中的螺栓装配装置,通过支座将拧紧装置架起,再通过纵向移位机构、水平移位机构和可旋转的载物台,载物台上可以增设夹具,夹具将载体进行夹紧。
-水平移位机构中的横向驱动装置用于控制拧紧装置的水平位置;
-载物台的旋转驱动装置可以使其转动,旋转限位装置用于限制载物台的转动,达到固定的目的,旋转限位装置可以采用摩擦卡紧、定位销轴限位、卡块限位等多种方式均可实现。
-纵向移位机构中的提升装置用于控制拧紧装置的高低,以及为螺栓拧入时提供一定的下压力量。
-摆正装置将储料斗内的螺栓进行摆正并输送至拧紧装置内,拧紧装置将螺栓拧入对准的螺纹通孔内。摆正装置源源不断的为拧紧装置提供摆置方向统一的螺栓,实现高速填装和拧入。
-激光对接装置,可以对载体表面的螺纹通孔进行扫描,当扫掠轨迹上存在螺纹通孔时,激光对接装置的发射器光线照射至接收器内,启动螺栓拧紧程序,将拧紧装置的螺栓拧入螺纹孔内。
通过水平移位机构及载物台的转动,配合激光对接装置于载体表面扫描,形成涡旋的扫掠轨道,当扫掠轨道经过螺纹通孔时,表示存在需要拧紧的螺纹通孔,此时拧紧装置对准载体上的螺纹通孔,拧紧装置的拧紧接头从摆正装置填装螺栓,最后通过纵向移位机构将拧紧装置进行下压拧紧,使螺栓进入载体内部,快速的完成多个螺栓的拧紧。
三、上述的纵向移位机构、水平移位机构和可旋转的载物台可以与智能终端(如计算机、平板电脑或手机等)进行连接,通过智能终端来控制纵向移位机构、水平移位机构和载物台,单次程序的操作可以完成多个螺钉的快速拧紧,自动化程度高,操作工人仅需对操作过程进行监控即可。
四、由于所有的操作均是通过纵向移位机构、水平移位机构和可旋转的载物台完成,使用者无需手动将拧紧装置抬起,因此对于使用者的体格也无特殊要求,通过智能终端实现一键式的自动化操作,效率高,安全系数高。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1至18所示的一种高自动寻位摆正填装的螺栓拧紧机,他由两部分组成:螺栓装配装置和摆正装置。
其中,摆正装置如图13至图17所示,与填装装置相连接,包括储料斗71、阀门72、输送带73、外壳76和向填装装置输送螺栓的出料管74。外壳76顶部设有储料斗71,储料斗71设有向输送带添料的通料管道711。阀门72安装于通料管道711侧面上;述输送带73设于外壳76的内部,输送带73包括前端,出料管74位于输送带前端73a的下方,出料管74连接填装装置,所述输送带73中部向下凹陷且设有仅供螺栓螺杆掉入的摆正间隙731;外壳76设有对储料斗和输送带产生振动的振动机构75。
储料斗71通过输料管道711负责向高自动螺栓摆正机内添加螺栓,保持机器的正常运行;
阀门72位于通料管道711的侧面,安装有定时启闭开关,负责定时的开启和关闭通料管道711,以达到管理添料的速度和时间,启闭的时间间隔可以是71秒钟,能够保证至少71秒内通料管道711落入输送带73上的螺栓在一个以内,可以有效防止输送带上螺栓堆叠现象。
输送带73是整个自动螺栓摆正机的主要工作部位,负责接收通料管道711落下的螺栓,并通过输送带73上的斜送带730保证螺栓的作用方向,两根斜送带共同构成一个V形的输送带,斜送带730可以使螺栓倾斜并集中于输送带73的摆正间隙731上,如图15示为斜送带730对螺栓的摆正原理,使螺栓翻滚螺杆朝下。
进入摆正间隙731的螺栓经过平送带732保持水平位移的传送可以落入输送带前端73a的出料管74中,平送带732设置的原因在于:由于螺栓的螺帽下方为平整面,平送带可以保证螺帽在振动运输过程中保持一个水平,如果仅有斜送带而没有平送带,螺栓在输出时螺母紧贴斜送带导致左右偏斜朝向不均,因此需要一个水平的平送带保持螺栓运输的平稳。
出料管74位于输送带前端73a的正下方,负责接收从输送带摆正间隙731中掉落的螺栓,出料管74还要将掉入的螺栓以生产机器所需方向添料入生产机器。
外壳76负责保护整个机体不受外力破坏,同时也可以保证使用者的人身安全。
振动机构75由一个或数个偏振器组成,对储料斗71产生振动,使储料斗71内的螺栓振动并落入通料管道711内,振动机构75还对输送带73产生振动,使输送带73表面的螺栓进入摆正间隙731内。
支架78承担了整部机器的重量和由振动机构75导致的振动,避免了机器因振动与地面发生的磕碰与摩擦,保证了机器的耐用性和机器内部的平稳;同时支架也提高了机器的高度,方便配合重力向下进行移动传输,用于下一步的操作。
经过摆正装置摆正的螺栓,通过出料管74运输至螺栓装配装置的螺栓储筒41内,用于螺栓装配装置将螺栓拧入载体内部。
出料管74与螺栓储筒41之间设有避震软管740,由出料管74内出来的螺栓可以通过避震软管740滑落至螺栓储筒41内。同时避震软管可以有效降低振动的传输:由于摆正装置内含有偏振器,整个装置处于振动,若是直接将螺栓储通41与出料管74相连接,则会将振动余波传递至拧紧装置内,导致激光对接装置中的接收器难以与发射器对接,并且影响螺栓拧入的稳定性。
其次,由于螺栓装配装置的操作架在螺栓对接拧入过程中需要上下移动,因此出料管74与螺栓储筒41之间的间距是不断的往复伸缩,因此需要采用软管。
本实施例中的避震软管740可以采用波纹管、橡胶软管或其他。
其中,螺栓装配装置如图2至图12所示,包括底架1、支座3、激光对接装置和拧紧装置4,拧紧装置4设于支座前方,底架1顶部为载物面板10,支座3固定于载物面板10上表面,支座3与拧紧装置4之间还设有水平移位机构和纵向移位机构。
水平移位机构,如图5所示,包括横向滑轨320、固定板321和控制固定板移动的横向驱动装置323,横向驱动装置323固定于底板310或支座3表面,固定板321与横向滑轨320滑动连接,拧紧装置4固定于固定板表面,水平移位机构设于浮板311表面;
浮板311表面枢接有一圆形齿轮322,浮板311表面共有两个固定板321,固定板321均设有齿条,齿条与齿轮322啮合,两个固定板321通过齿条关于齿轮322中心对称移动,两个固定板321上均设有拧紧接头43。当一个固定板321受到横向驱动装置323的移动时,可以带动另一个固定板进行移动,以此可以达到一个控制多个拧紧装置4的目的,横向驱动装置323仅仅控制单个拧紧接头43所在的固定板,通过齿条与齿轮的配合,可以同时控制2个拧紧接头43所在的固定板。
两个拧紧接头43下方均设有与之对应的激光发射器,当载物台5转动过程中,两套激光对接装置均可对螺纹通孔进行寻位及螺栓拧紧,可以有效的降低螺纹通孔无法被扫到的几率。
如图12所示,是单个激光对接装置所能扫掠到的载体表面,而那些无法扫掠到的螺纹通孔,仅能通过人工进行检查,并进行补漏。
固定板321呈“L”形,横向滑轨320共两条,各个固定板321与两根横向滑轨320均滑动连接,滑动过程更为平稳安全。
本实施例中,横向驱动装置323固定于底板310表面,横向驱动装置323可跟随纵向移位机构一同移动。
激光对接装置包括移动轨道62、发射器60和接收器61:接收器61位于拧紧接头43旋转中心内,发射器60于移动轨道62上往复滑动,发射器跟随发射器60和接收器61保持处于同一竖直轴线上。
发射器60与接收器61的位置可以对调,但是考虑到激光发射器60的体积较为庞大,难以安装在拧紧接头43内,因此本实施例中接收器61安装于拧紧接头43内。
移动轨道62主要是供发射器60进行移动,发射器60跟随水平移位机构上的拧紧接头43一同移动,并保持发射器60内的激光能够照射到接收器61内。
纵向移位机构,包括供操作架纵向移动的纵向滑轨300、控制操作架高度的提升装置302、配重块303和转轮301,配重块303与操作架通过连接件连接,转轮301位于支座3的顶部,配重块303与操作架通过连接件垂挂于转轮301的两端;
纵向移位机构,首先是用于拧紧装置4的升降,安装与取出载体,其次是用于拧紧接头43在下压拧紧螺栓时为其提供足够的下压行程。
配重块303和转轮301是用于平衡两边的重量,其原理类似于电梯,可以大幅降低升降装置302控制拧紧装置4所需的力。提升装置302采用气缸进行推动,控制方便。
载物面板10中部设有可旋转的圆形载物台5,底架1设有供载物台5转动的旋转驱动装置以及限制载物台5转动角度的旋转限位装置,载物台5中部镂空设置。
旋转驱动装置是用于带动载物台5的转动,可以采用电机配合齿轮箱或其他部件实现载物台的转动。
旋转限位装置是用于螺栓拧紧时限制载物台的转动,防止螺钉拧紧时载体被拧紧力带动而固定不稳,发生偏转,因此旋转限位装置需要稳定的一个限制,采用定位销等刚性限位安全性高,但是角度选择较少,若采用摩擦进行限位,能够实现多个角度的无级调整限位,本实施例中采用摩擦限位,通过压紧载物台5以控制其转动。
载物台5中部镂空设置的目的在于:尽量减少其对激光对接装置的干扰,本实施例中可以采用细钢筋来弥补载物台中部缺乏的结构强度,类似于自行车轮胎的辐条,载体可以通过夹具固定于细钢筋上。
如图7和图8所示,拧紧装置4包括用于螺栓旋紧的拧紧接头43、转动拧紧接头的旋转机构40和为拧紧接头放入螺栓的填装装置。填装装置包括用于放置螺栓的螺栓储筒41、供螺栓向拧紧接头移动填装导向套管42和控制螺栓进入填装导向套管的启闭开关410;拧紧接头43前还设有可夹持螺栓的封口片44。
螺栓储筒41呈竖直设置的管状,用于放置待安装的统一规格的螺栓,启闭开关410用于控制螺栓的掉落,当发射器60的激光照射至接收器内,表示拧紧装置正下方有螺纹通孔,此时启闭开关410打开,将螺栓运输至拧紧接头43上,用于拧入螺纹通孔内。
填装导向套管42包括套管入口421和导向通槽422,套管入口421与螺栓储筒41连通,导向通槽422连接套管入口421和拧紧接头43,导向通槽422呈“T”型通槽。
如图9至图11所示,拧紧接头43呈圆柱形,拧紧接头43中部设有六边形的螺栓通槽431,拧紧接头43侧壁设有供螺栓进入的螺栓配口430,螺栓配口430呈“T”型并与导向通槽422连通。
填装导向套管42还包括有接头套管420,拧紧接头43套设于接头套管420内,接头套管420可以有效的防止高速转动的拧紧接头43裸露于外部,防止螺栓飞出,同时保证不易被人误触。
激光对接装置中的发射器和接收器对接后,显示正下方为螺纹通孔,启闭开关410打开后,螺栓于套管入口421进入,并通过导向通槽422滑入螺栓配口430进入拧紧接头43的螺栓通槽431内,之后封口片44将拧紧接头43封住,仅仅漏出螺栓的螺杆部分,螺栓的螺帽位于拧紧接头内。
拧紧接头43内增设有下压装置,将螺栓的螺帽压紧于封口片44上,纵向移位机构将整个拧紧装置下压,并将螺栓拧入载体内,在拧入过程中封口片44打开,使螺帽能够移出拧紧接头43。
本实施例中下述的驱动装置均与智能终端相连接。
驱动装置包括:
-水平移位机构中的横向驱动装置323,为气缸。
-纵向移位机构中的提升装置302,为气缸。
-载物台5上的旋转驱动装置51,为电机。
-拧紧装置中的旋转机构40,均为电机。
-摆正装置内的阀门72,采用气缸或电机均可。
现智能终端采用普通的计算机通过数据线进行连接和传导,后期可以采用无线电波如蓝牙、wifi等实现无线传输控制。而智能终端除了计算机,还可以是手机、平板电脑等通过app实现实时控制及数据反馈,更方便智能。
本实施例的有点在于:自动化程度高,能够独立完成多种不同载体的螺栓拧紧,但是要求螺纹孔必须为通孔。适用于品种生产多样化的载体成品。
以上所述使本发明的优选实施方式,对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干变型和改进,这些也应视为本发明的保护范围。