CN106695244B - 一种装配螺母自动拧紧装置以及拧紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装配螺母自动拧紧装置，包括不少于两个的用于紧固不同数量装配螺母的紧固系统,还包括视觉系统和与视觉系统电连接的控制系统，视觉系统用于获取装配螺母数量，控制系统用于接收视觉系统获取的装配螺母的数量信息，并控制用于紧固对应数量装配螺母的紧固系统进行紧固；本发明的装配螺母自动拧紧装置是针对数量和相对位置不固定的装配螺母的拧紧，设置有视觉系统和控制系统，相对于现有技术的人工根据装配螺母的情况进行选择紧固，本申请实现了智能识别，自动化装配拧紧，装配效率和装配的质量大大提高，降低了装配成本。

Description

一种装配螺母自动拧紧装置以及拧紧方法

技术领域

本发明涉及螺母拧紧领域，尤其涉及一种针对螺母数量不固定的装配螺母自动拧紧装置以及针对内胆加热管装配螺母自动拧紧方法。

背景技术

在部件之间使用螺母进行装配时，为提高装配效率，需要同时对多个螺母进行紧固。在实际拧紧作业过程中，针对紧固螺母的数量和位置不固定的情况，一般安排生产线工人根据具体的情况，选择操作相应的紧固枪进行作业。这种方式不仅造成了生产线工人的超负荷工作，而且生产效率低，紧固质量也无法保证。

以将电加热管装配到内胆为例，安装时，电加热管的管体部分伸入热水器内胆中，加热管的管端接线部分经内胆胆口伸出以接通外部电源，加热管需要由螺母固定于内胆胆口的端盖处。加热管的管端接线头分为四管端和五管端，相应需要与内胆胆口端盖的五螺母紧固和四螺母紧固。目前，对于加热管的安装多为人工识别螺母位置，并操纵紧固枪对螺母进行安装，安装质量不能得到保证且安装效率低，造成后续检测产品是否合格程序复杂，检测不到位导致不合格产品流入下一工位。

发明内容

本发明提供一种装配螺母自动拧紧装置，其目的在于提供智能识别装配螺母的数量并自动拧紧的装配螺母自动拧紧装置。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种装配螺母自动拧紧装置，包括不少于两个的用于紧固不同数量装配螺母的紧固系统，还包括视觉系统和与视觉系统电连接的控制系统，所述视觉系统用于获取装配螺母数量，所述控制系统用于接收视觉系统获取的装配螺母的数量信息，并控制用于紧固对应数量装配螺母的紧固系统进行紧固。

进一步的技术方案是，所述视觉系统通过拍照的方式获取装配螺母的数量信息。

进一步的技术方案是，所述视觉系统还用于获取每个装配螺母的位置，所述控制系统接收视觉系统获取的每个装配螺母的位置信息，并控制紧固系统的角度调节使紧固系统的紧固轴与装配螺母一一对应。

进一步的技术方案是，还包括与控制系统电连接的扭矩检测系统、报警系统和显示系统，所述控制系统控制所述扭矩检测系统对应每个装配螺母的位置信息获取相应位置装配螺母的扭矩，并发送于控制系统，当任一位置的装配螺母的扭矩不在预设扭矩范围内时，控制系统控制报警系统报警，所述显示系统显示扭矩不在预设扭矩范围内的装配螺母的位置信息。

进一步的技术方案是，所述紧固系统包括旋转机构和紧固枪，所述旋转机构与控制系统电连接，用于在控制系统的控制下驱动紧固枪旋转，使紧固抢的紧固轴与装配螺母一一对应。

进一步的技术方案是，所述旋转机构包括微调驱动电机、驱动齿轮和微调齿轮，所述驱动齿轮与微调驱动电机的输出轴连接，所述微调齿轮与紧固枪固定连接，所述驱动齿轮与微调齿轮啮合；控制系统与微调驱动电机电连接，用于控制微调驱动电机的旋转角度和旋转方向，进而控制微调齿轮旋转以实现对紧固枪的角度调节。

进一步的技术方案是，还包括支撑架，所述支撑架上设置有滑移架和滑移架驱动装置，所述滑移架在滑移架驱动装置的带动下可滑动设置在支撑架上，所述紧固系统设置在滑移架上，所述控制系统与滑移架驱动装置电连接，述控制系统通过控制滑移架驱动装置驱动滑移架移动，滑移架将紧固系统带动至装配螺母的可拧紧位置。

进一步的技术方案是，所述紧固系统在紧固系统驱动装置的带动下可沿垂直于滑移架的运动方向运动，所述紧固系统驱动装置包括驱动电机、丝杠和丝杠座，所述丝杠座与紧固系统相连接，所述丝杠在驱动电机的带动下旋转，旋转的丝杠带动丝杠座和紧固系统做直线运动。

进一步的技术方案是，所述紧固系统包括四轴紧固系统和五轴紧固系统，所述四轴紧固系统、视觉系统、五轴紧固系统依次设置在滑移架上，所述视觉系统设置在四轴紧固枪和五轴紧固枪的中间位置，控制系统通过控制滑移架的移动方向控制四轴紧固系统/五轴紧固系统运动至装配螺母的可拧紧位置。

一种装配螺母自动拧紧方法，用于拧紧装配内胆和加热管的装配螺母，应用如上述所述的装配螺母自动拧紧装置，包括以下步骤：

步骤1：在装配有加热管的内胆胆口预安装4个或者5个的装配螺母；

步骤2：视觉系统获取加热管装配螺母的数目和位置信息；

步骤3：控制系统根据视觉系统获取的数目信息控制四轴紧固系统/五轴紧固系统运动至加热管装配螺母的可拧紧位置；

步骤4：控制系统根据视觉系统获取的每个装配螺母的位置控制五轴紧固系统/四轴紧固系统旋转，使五轴紧固系统/四轴紧固系统的紧固轴与加热管装配螺母一一对应；

步骤5：四轴紧固系统/五轴紧固系统拧紧加热管安装螺母。

本发明的有益效果为：

本发明的装配螺母自动拧紧装置是针对数量和相对位置不固定的装配螺母的拧紧，设置有视觉系统和控制系统，视觉系统以拍照的形式获取装配螺母的数量和位置，控制系统控制紧固系统进行装配螺母的紧固，相对于现有技术的人工根据装配螺母的情况进行选择紧固，本申请实现了智能识别，自动化装配拧紧，装配效率和装配的质量大大提高，降低了装配成本。

附图说明

图1为本发明提供的装配螺母自动拧紧装置的结构示意图；

图2为本发明提供的装配螺母自动拧紧装置的主视图；

图3为图2中A部分的放大图；

图4为本发明提供的装配螺母自动拧紧装置的流程图；

图5为本发明提供的装配螺母自动拧紧装置的控制系统与扭矩检测系统、报警系统、显示系统的连接示意图。

图中：

1、紧固系统；2、视觉系统；3、控制系统；4、扭矩检测系统；5、报警系统；6、显示系统；7、支撑架；8、滑移架；9、滑移架驱动装置；10、紧固系统驱动装置；11、旋转机构；12、紧固枪；101、驱动电机；102、丝杠、103、丝杠座；111、微调驱动电机；112、驱动齿轮；113、微调齿轮。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例中，针对加热管与内胆的装配，提供了一种内胆加热管装配螺母的自动拧紧装置。由于加热管的管端接线头分为四管端和五管端，相应需要五螺母或者四螺母进行紧固。在应用本实施例中内胆加热管装配螺母的自动拧紧装置之前，需要先将加热管安装到内胆中，并对加热管的管端接线头预安装装配螺母。预安装螺母的内胆由夹具竖直夹持。

本实施例提供的一种内胆加热管装配螺母的自动拧紧装置，如图1、图2和图4所示，包括不少于两个的用于紧固不同数量装配螺母的紧固系统1和用于支撑紧固系统1的支撑架7，具体的，包括四轴紧固系统和五轴紧固系统。所述支撑架7上设置有滑移架8和滑移架驱动装置9，所述支撑架8上设置有滑轨，所述滑移架8在滑移架驱动装置9的带动下可沿滑轨滑动。优选的，所述滑移架驱动装置9为由电机驱动的滚珠丝杠，丝杆轴与电机输出轴连接，丝杠螺母与滑移架8固定连接。所述四轴紧固系统和五轴紧固系统设置在滑移架8上，且可随滑移架8一起移动。

还包括视觉系统2和与视觉系统2电连接的控制系统3，所述控制系统3与滑移架驱动装置9电连接，优选的，控制系统3与驱动丝杠轴旋转的电机电连接。所述视觉系统2固定设置在内胆胆口上方，通过拍照的方式获取装配螺母数量和每个装配螺母的位置。所述控制系统3用于接收视觉系统2获取的装配螺母的数量信息和每个装配螺母的位置信息，并根据视觉系统2获取的装配螺母的数量，控制滑移架8的移动位移和移动方向，使相应的紧固系统1移动至装配螺母的可拧紧位置。

如图3所示，所述紧固系统1包括旋转机构11和紧固枪12，所述旋转机构11包括微调驱动电机111、驱动齿轮112和微调齿轮113，所述驱动齿轮112与微调驱动电机111的输出轴连接，所述微调齿轮113与紧固枪12固定连接，控制系统3与微调驱动电机111电连接。控制系统3根据获取的每个装配螺母的位置信息，控制微调驱动电机111旋转相应的角度，并经驱动齿轮112与微调齿轮113的啮合传动，使紧固枪12旋转一定角度至紧固枪12的紧固轴与装配螺母一一对应，此时，紧固枪12可准确的对每个装配螺母进行拧紧。

具体的，所述五轴紧固系统包括旋转机构11和五轴紧固枪，所述四轴紧固系统包括旋转机构11和四轴紧固枪。所述五轴紧固枪包括圆周布置的五个紧固轴，用于拧紧圆周布置的五螺母。控制系统3控制滑移架8移动，使五轴紧固枪的圆周中心与五螺母的圆周中心相对应，即五轴紧固枪移动到装配螺母的可装配位置。随后，控制系统3控制五轴紧固枪旋转，当五轴紧固枪的一个紧固轴与其中一个装配螺母对准后，其余四个紧固轴也相应与其余四个装配螺母对准。依此类推，四轴紧固枪的移动到装配螺母的可装配位置是指四轴紧固枪的中心与四螺母的中心（中心可以是圆周中心，也可以是对角线的交点）对准，随后，控制系统3控制四轴紧固枪旋转，当四轴紧固枪的一个紧固轴与其中一个装配螺母对准后，其余三个紧固轴也相应与其余三个装配螺母对准。

为了防止紧固系统1在移动至装配螺母的可拧紧位置时与内胆发生干涉，预安装装配螺母的内胆胆口与紧固系统1之间需预留空隙，本实施例中，紧固系统1在紧固前，随滑移架8滑移至内胆胆口的上方,紧固抢12与内胆胆口预留空隙。因此，紧固系统1在进行紧固前，需要向内胆方向移动。本实施例为紧固系统1直线向下移动。

具体的，所述紧固系统1在紧固系统驱动装置10的带动下可沿垂直于滑移架8的运动方向运动，所述紧固系统驱动装置10包括驱动电机101、丝杠102和丝杠座103，所述丝杠座103与紧固系统1相连接，所述丝杠102在驱动电机101的带动下旋转，旋转的丝杠102带动丝杠座103和紧固系统1向下直线运动。

如图5所示，还包括与控制系统3电连接的扭矩检测系统4、报警系统5和显示系统6，所述控制系统3控制所述扭矩检测系统4对应每个装配螺母的位置信息获取相应位置装配螺母的扭矩，并发送于控制系统3，当任一位置的装配螺母的扭矩不在预设扭矩范围内时，控制系统3控制报警系统5报警，所述显示系统6显示扭矩不在预设扭矩范围内的装配螺母的位置信息，快速定位不合格安装螺母并进行后续处理，防止不合格产品流入下一工位。

综上所述，本实施例内胆加热管装配螺母自动拧紧的方法包括以下步骤：

步骤1：在装配有加热管的内胆胆口预安装4个或者5个的装配螺母；

步骤2：视觉系统2获取加热管装配螺母的数目和位置信息；

步骤3：控制系统3根据视觉系统2获取的数目信息控制四轴紧固系统/五轴紧固系统运动至加热管装配螺母的可拧紧位置；

步骤4：控制系统3根据视觉系统2获取的每个螺母的位置控制五轴紧固系统/四轴紧固系统旋转，使五轴紧固系统/四轴紧固系统的紧固轴与加热管装配螺母一一对应；

步骤5：四轴紧固系统/五轴紧固系统向内胆方向直线运动，四轴紧固抢/五轴紧固抢拧紧加热管安装螺母。

步骤6：扭矩检测系统4检测装配螺母的扭矩，当任一位置的装配螺母的扭矩不在预设扭矩范围内时，系统报警报警5。

本发明的装配螺母自动拧紧装置是针对数量和相对位置不固定装配螺母的拧紧，设置有视觉系统2和控制系统3，视觉系统2以拍照的形式获取装配螺母的数量和位置，控制系统3控制紧固系统1进行装配螺母的紧固，相对于现有技术的人工根据装配螺母的情况进行选择紧固，本申请实现了智能识别，自动化装配拧紧，装配效率和装配的质量大大提高，降低了装配成本。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于：视觉系统2固定设置在滑移架8上。滑移架8处于初始状态时，视觉系统2位于内胆胆口上方，对内胆胆口的加热管装配螺母进行拍照。控制系统3控制滑移架移动使四轴紧固系统或者五轴紧固系统移动至装配螺母的可装配位置时，视觉系统2也随之一起移动。当拧紧结束后，滑移架8复位至初始状态，视觉系统2复位至内胆上方，对下一个待装配内胆拍照。

优选的，所述四轴紧固系统、视觉系统2、五轴紧固系统依次设置在滑移架8上，所述视觉系统2设置在四轴紧固枪和五轴紧固枪的中间位置，控制系统3控制滑移架驱动装置9的电机正转或者反转设定的角度即可使四轴紧固系统或者五轴紧固系统移动到装配螺母的可拧紧位置。拧紧完成后，电机反转或者正转同样的角度即可使视觉系统2复位。

实施例3

本实施例与实施例1的区别之处在于包括三个用于紧固不同数量装配螺母的紧固系统1，具体为四轴紧固系统、五轴紧固系统和六轴紧固系统。上述三个紧固系统依次设置在滑移架8上。其他技术特征与实施例1相同，此处不再赘述。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种装配螺母自动拧紧装置，包括不少于两个的用于紧固不同数量装配螺母的紧固系统（1），其特征在于：还包括视觉系统（2）和与视觉系统（2）电连接的控制系统（3），所述视觉系统（2）用于获取装配螺母数量，所述控制系统（3）用于接收视觉系统（2）获取的装配螺母的数量信息，并控制用于紧固对应数量装配螺母的紧固系统（1）进行紧固；

所述视觉系统（2）还用于获取每个装配螺母的位置，所述控制系统（3）接收视觉系统（2）获取的每个装配螺母的位置信息，并控制紧固系统（1）的角度调节使紧固系统（1）的紧固轴与装配螺母一一对应；

所述紧固系统（1）包括旋转机构（11）和紧固枪（12），所述旋转机构（11）与控制系统（3）电连接，用于在控制系统（3）的控制下驱动紧固枪（12）旋转，使紧固枪的紧固轴与装配螺母一一对应；

所述旋转机构（11）包括微调驱动电机（111）、驱动齿轮（112）和微调齿轮（113），所述驱动齿轮（112）与微调驱动电机（111）的输出轴连接，所述微调齿轮（113）与紧固枪（12）固定连接，所述驱动齿轮（112）与微调齿轮（113）啮合；控制系统（3）与微调驱动电机（111）电连接，用于控制微调驱动电机（111）的旋转角度和旋转方向，进而控制微调齿轮（113）旋转以实现对紧固枪（12）的角度调节。

2.根据权利要求1所述的装配螺母自动拧紧装置，其特征在于：所述视觉系统（2）通过拍照的方式获取装配螺母的数量信息。

3.根据权利要求1所述的装配螺母自动拧紧装置，其特征在于：还包括与控制系统电连接的扭矩检测系统（4）、报警系统（5）和显示系统（6），所述控制系统（3）控制所述扭矩检测系统（4）对应每个装配螺母的位置信息获取相应位置装配螺母的扭矩，并发送于控制系统（3），当任一位置的装配螺母的扭矩不在预设扭矩范围内时，控制系统（3）控制报警系统（5）报警，所述显示系统（6）用于显示扭矩不在预设扭矩范围内的装配螺母的位置信息。

4.根据权利要求1所述的装配螺母自动拧紧装置，其特征在于：还包括支撑架（7），所述支撑架（7）上设置有滑移架（8）和滑移架驱动装置（9），所述滑移架（8）在滑移架驱动装置（9）的带动下可滑动设置在支撑架（7）上，所述紧固系统（1）设置在滑移架（8）上，所述控制系统（3）与滑移架驱动装置（9）电连接；所述控制系统（3）通过控制滑移架驱动装置（9）驱动滑移架（8）移动，滑移架（8）将紧固系统（1）带动至装配螺母的可拧紧位置。

5.根据权利要求4所述的装配螺母自动拧紧装置，其特征在于：所述紧固系统（1）在紧固系统驱动装置（10）的带动下可沿垂直于滑移架（8）的运动方向运动，所述紧固系统驱动装置（10）包括驱动电机（101）、丝杠（102）和丝杠座（103），所述丝杠座（103）与紧固系统（1）相连接，所述丝杠（102）在驱动电机（101）的带动下旋转，旋转的丝杠（102）带动丝杠座（103）和紧固系统（1）做直线运动。

6.根据权利要求4所述的装配螺母自动拧紧装置，其特征在于：所述紧固系统（1）包括四轴紧固系统和五轴紧固系统，所述四轴紧固系统、视觉系统（2）、五轴紧固系统依次设置在滑移架（8）上，所述视觉系统（2）设置在四轴紧固枪和五轴紧固枪的中间位置，控制系统（3）通过控制滑移架（8）的移动方向控制四轴紧固系统/五轴紧固系统运动至装配螺母的可拧紧位置。

7.一种装配螺母自动拧紧方法，用于拧紧装配内胆和加热管的装配螺母，其特征在于：应用如权利要求1-6任一所述的装配螺母自动拧紧装置，包括以下步骤：

步骤1：在装配有加热管的内胆胆口预安装4个或者5个的装配螺母；

步骤2：视觉系统（2）获取加热管装配螺母的数目和位置信息；

步骤3：控制系统（3）根据视觉系统（2）获取的数目信息控制四轴紧固系统/五轴紧固系统运动至加热管装配螺母的可拧紧位置；

步骤4：控制系统（3）根据视觉系统（2）获取的每个装配螺母的位置控制五轴紧固系统/四轴紧固系统旋转，使五轴紧固系统/四轴紧固系统的紧固轴与加热管装配螺母一一对应；

步骤5：四轴紧固系统/五轴紧固系统拧紧加热管安装螺母。