CN106736487A - 一种全自动拆螺丝的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动拆螺丝的设备，属于机械自动化领域。所述全自动拆螺丝的设备包括：上料流道装置、螺丝拆除收集装置、产品载具分离出料装置。本发明结构紧凑、合理、安全，操作方便，效率高，利用模块化设计，通过模块之间的配合可快速实现装置的功能，同时因为模块化的设计，各个组件方便调节，更大程度上提高了装置的兼容性，使装置稼动率提高。

Description

一种全自动拆螺丝的设备

技术领域

本发明涉及一种全自动拆螺丝的设备，属于机械自动化领域。

背景技术

目前，随着社会人力成本的提高，劳动密集型企业面临着运营成本急剧升高的压力，企业被迫向工业自动化转型，工业自动化已成为当前生产的发展趋势，尤其在3C产品中，消费电子产品更新换代的周期短、生产要求高、产能低。对生产过程中需要拆螺丝的工序的优化可以有效地解决这些问题。

现有的拆螺丝装置主要存在以下不足：

一是搭建的桌面式直角坐标机器人平台，受限于滚珠丝杆或皮带传动的速度限制，通常其运动的极限速度不超过1m/s，一般只能达到一个普通工人产能的70％-80％，很难实现一台设备取代一个工人；

二是作为3C行业既有的人工生产线的产能规划，要满足生产节拍，就需要多台这样的设备方能满足流水线现有1个工人工位的生产节拍，或者将以此工位的瓶颈产能作为新的产能进行规划；

三是不能实现扭矩的实时监控，一般桌面式直角坐标机器人平台安装的是从市场上直接购买的电动螺丝刀，只能对输出扭矩作一个范围的调整，无法对扭矩实时监控，也无法检测螺丝孔位的异常；

四是无角度(螺纹圈数)控制，不能控制螺丝拧松到任意角度；

五是普通螺丝刀无阶段速度控制，易造成批头和螺丝冲击磨损、啮合不完全、打滑等现象；

六是桌面式直角坐标平台是由三根单轴模组搭建而成，单轴模组的重复利用局限性很大，很容易造成资源的浪费。

发明内容

本发明提供了一种自动拆除螺丝、收集螺丝、分离产品、分离载具的装置。

所述全自动拆螺丝的装置包括：机箱、机架上防护罩、上料流道装置、螺丝拆除收集装置、产品载具分离出料装置。

所述机箱，是设备安装、运转的平台，设备所有机构都安装在机箱上，电气控制元件安装在机箱内部。

所述机架上防护罩是用于防止设备运行时发生安全事故，伤及操作员。为方便设备观察和维修，机架上防护罩设有门窗，生产过程中，门窗自动锁止。

在本发明的一种实施方式中，设备与外界相通且不适于安装门窗的部位，安装安全光栅。当外界有物体进入安全光栅检测区域时，程序控制设备停机并报警，确认安全后清除报警，设备继续正常运行。

所述上料流道装置包括竖板、上料输送皮带、上料流道感应装器、步进电机、载具；所述竖板有两块，垂直放置，竖板内侧上部分别固定有上料输送皮带，形成上料流道，竖板外侧安装步进电机，步进电机通过同步带轮驱动上料输送皮带同步运动；所述上料流道感应装器安装在上料输送皮带的两个末端，用于控制步进电机的启停动作。

所述螺丝拆除装置包括定位装置、顶升装置、运载装置、压紧装置、拆螺丝装置、夹取螺丝装置、螺丝收集装置。

所述定位装置是带有定位销的固定结构，安装在工作台面上。所述顶升装置由顶升气缸和顶升托板组成，顶升托板上安装两个定位销钉，用于顶升时对载具的定位，顶升装置安装在运载装置的直线导轨上。

所述运载装置是由伺服电机、精密滚珠丝杆、丝杆螺母、直线导轨组成，伺服电机驱动精密滚珠丝杆旋转，丝杆螺母带动顶升装置运动。

在设定的位置，顶升装置的顶升托板将载具顶起，再运动到下个指定位置，顶升托板下降将载具放到定位装置上。拆螺丝装置按照程序设定，将治具上不同位置的螺丝逐个拆除，螺丝拆除后，夹取螺丝装置配合拆螺丝装置上水平工业机器人(Scara)将螺丝抛到螺丝收集装置中。

所述拆螺丝装置包括水平多关节工业机器人(Scara)、松螺丝伺服电机、同步轮、同步带、花键轴、联轴器、批杆、撞块、压簧①等。花键轴安装在水平多关节工业机器人的Z轴(第三轴)上，可沿Z轴上下运动，松螺丝伺服电机通过同步轮和同步带驱动花键轴旋转，花键轴下端通过联轴器与批杆相连，在花键轴和批杆之间的空隙加装了压簧①，由此松螺丝伺服电机可将旋转运动传递到批杆，且批头受压力时有自由收缩行程。

所述夹取螺丝装置，包括连杆、夹爪、螺丝批头、气缸、压簧限位装置、压簧②、第一安装板、第二安装板；第一安装板、第二安装板为L型板件；第一安装板的水平面的中间开有能容纳花键轴穿过的圆孔；第二安装板的竖直面底部设有直线导轨，作为夹爪的滑行轨道，第二安装板的水平面与第一安装板的水平面之间设有两根压簧②；第二安装板的水平面的上方两侧还设有撞块，当撞块接触到位于Z轴底部的、相对于Z轴静止的压簧限位装置时，压簧②的伸展运动停止；连杆的一端固定在气缸活塞杆上，另一端分别与一个夹爪相连，夹爪固定在直线导轨的滑块上；所述夹爪内表面设有凸起，用于截住螺丝使批头与螺丝能完全分离，防止螺丝粘在批头上。两夹爪的运动对称、同步且方向相反。工作时根据载具螺丝所在高度调节压簧限位装置的高度，可使撞块停在不同位置，以达到所需夹取螺丝高度。

在本发明的一种实施方式中，所述在定位装置上还装有压紧装置，当顶升装置把载具放到定位装置后，压紧装置的气缸推动压块向下压紧载具，等待拆螺丝装置动作。

在本发明的一种实施方式中，所述压簧限位装置是限位螺母。

在本发明的一种实施方式中，所述压簧②置于导向轴内部，压簧②置于批杆套内。

所述产品载具分离出料装置包括载具分离装置、产品分离装置、分料换位装置、载具流出装置、产品流出装置、载具流出位置检测装置、产品流出位置检测装置。

所述载具分离装置包含螺丝孔位拆除检测器、载具分料夹爪、载具分料升降气缸。所述产品分离装置包含产品分料夹爪、产品分料升降气缸。所述分料换位装置包括伺服电机、精密滚珠丝杆模组，用于驱动载具分离装置和产品分离装置的横向多位置移动。

所述产品流出装置包括步进驱动电机、皮带，产品流出装置的入口和出口处均有产品出料感应装置，出口处还有产品出料限位挡块。

所述载具流出装置包括步进驱动电机、同步带、同步轮、驱动轴、联轴器、滑动平台、竖板、载具流出装置的入口和出口处均有载具出料感应装置，出口处还有载具出料限位挡块。

上料输送皮带起始处的上料流道感应装器感应到上料流道上有载具时，上料输送皮带开始转动，输送载具，上料输送皮带终点处的上料流道感应装器感应到载具到位后，上料输送皮带停止运动。运载装置驱动顶升托板运行至载具下方，顶升气缸配合，将顶升托板上的销钉插入到载具底面的销孔中，并同时将载具托离上料输送皮带、运送到定位装置，顶升气缸缩回使顶升托板、运载装置彻底与载具脱离。定位装置的定位销与载具底面的销孔配合，对载具进行定位，同时承载载具重量及拆螺丝时载具所受的力。压紧装置的气缸推动压块向下压紧载具。

螺丝拆除装置到达指定位置，根据需要调整压簧限位装置的高度，此时压簧②被压缩一段行程，水平多关节工业机器人沿Z轴往下运动，直至批头与载具上的螺丝充分接触且压簧①被压缩一段行程，水平多关节工业机器人沿Z轴的运动停止，借助压簧①的反作用力，批杆、批头与螺丝之间处于压紧状态，此时，松螺丝伺服电机转动，批头落入螺丝的凹槽内，将松螺丝伺服电机的松螺丝扭矩的传递到螺丝上；当螺丝被拧出时，气缸驱动连杆，使两个连杆的夹角减小，夹爪沿直线导轨相向运动，夹住螺丝；水平多关节工业机器人沿Z轴向上运动，批头与螺丝分离，当压簧②达到自由位置时，夹爪上的螺丝与治具分离，水平多关节工业机器人在XY轴方向移动到螺丝收集装置上方，气缸向下驱动连杆，两个夹爪同步、对称背向运动，松开螺丝，螺丝掉入螺丝收集装置中。螺丝拆除后，运载装置动作，将拆除螺丝后的载具搬运到产品载具分离出料装置的流道上。

载具分离装置的载具分料夹爪到达载具上方，载具分料夹爪打开，载具分料升降气缸下降至载具分料夹爪可抓取载具的位置，螺丝孔位拆除检测器检测螺丝孔内螺丝是否拆除，若都已拆除，载具分料夹爪装夹取载具上盖板，载具分料升降气缸上升，上盖板与产品、载具分离；载具分料夹爪离开载具上方，同时产品分料夹爪到达载具上方，产品分料夹爪打开，产品分料升降气缸下降，产品分料夹爪夹取产品后产品分料升降气缸上升，产品与载具分离；产品分料夹爪夹住产品回到产品流出装置上方，载具分料夹爪与载具上盖板位于载具上方；产品分料夹爪与载具分料夹爪同时动作，分别将产品和载具放到各自的流出装置上。

当产品流出装置、载具流出装置的入口处的感应装置感应到有物料时，驱动电机工作；当出口处的感应装置感应到有物料时驱动电机停止，并提醒作业员取料。出口处的限位挡块，可防止产品或载具掉出。

本发明结构紧凑、合理、安全，操作方便，效率高，利用模块化设计，通过模块之间的配合可快速实现装置的功能，同时因为模块化的设计，各个组件方便调节，更大程度上提高了装置的兼容性，使装置稼动率提高。

附图说明

图1为本发明的一种实施方式的结构示意图(视角1)；101、机架上防护罩；102、上料流道装置；103、机箱；104、产品载具分离出料装置。

图2为本发明的一种实施方式的结构示意图(视角2)；201、拆螺丝装置；202、水平多关节机器人(Scara)；203、螺丝收集装置；204、产品、载具分离装置；205、产品出料装置；206、运载装置；207、顶升装置。

图3为本发明的一种实施方式的上料装置的结构示意图；301、上料流道感应装器；302、上料输送皮带；303、竖板；304、步进电机；305、载具。

图4为发明的一种实施方式的拆螺丝装置的结构示意图及局部放大图；401、定位装置；402、顶升装置；403、运载装置；404、压紧装置；405、拆螺丝装置；406、载板定位销。

图5为本发明的一种实施方式的拆螺丝装置的结构示意图；

图5中：501、水平多关节工业机器人(Scara)；502、松螺丝伺服电机；503、压簧限位螺母；504、第二安装板；505、联轴器；506、花键轴；507、同步轮；508、同步带；509、批杆；510、机器人第三轴；511、撞块；512、第一安装板。

图6为本发明的一种实施方式的拆螺丝装置的结构示意图及局部放大图；

图6中：601、压簧①；602、直线导轨；603、连杆；604、夹爪；605、夹爪气缸；606、压簧②。

图7为本发明的一种实施方式的产品载具分离装置的结构图；

图7中：701、载具分料升降气缸；702、载具分料夹爪；703、分料换位装置；704、产品分料升降气缸；705、产品分料夹爪；706、产品流出装置；707、产品出料感应装置；708、载具出料感应装置；709、载具出料限位挡块；710、产品出料限位挡块。

具体实施方式

按照图1、图2所示，本发明的自动拆螺丝装置可包括：机架上防护罩101、上料流道装置102、机箱103、载具出料流道装置104、拆螺丝装置201。所述机箱203，是设备安装、运转的平台，设备所有机构都安装在机箱103上，电气控制元件安装在机箱103内部。机架上防护罩101是用于防止设备运行时发生安全事故，伤及操作员。为方便设备观察和维修，机架上防护罩设有门窗，生产过程中，门窗自动锁止。设备与外界相通且不适于安装门窗的部位，安装安全光栅。当外界有物体进入安全光栅检测区域时，程序控制设备停机并报警，确认安全后清除报警，设备继续正常运行。

如图3、4所示，上料流道装置102主要包含两块竖板303、上料流道感应装器301、载具305、上料输送皮带302、步进电机304组成。所述竖板303有两块，垂直放置，竖板303内侧上部分别固定有上料输送皮带302，形成上料流道，竖板303外侧安装步进电机304，步进电机304通过同步带轮驱动上料输送皮带302同步运动；上料流道感应装器301安装在上料输送皮带302的两个末端，用于控制步进电机304的启停动作。步进电机304为上料输送皮带302提供驱动力，竖板303限定载具305的位置，上料流道感应装器301通过检测载具305有无，提供步进电机304启停信号，从而完成载具305上料。上料输送皮带302起始处的上料流道感应装器301感应到上料流道上有载具305时，上料输送皮带302开始转动，输送载具，上料输送皮带302终点处的上料流道感应装器感应到载具305到位后，上料输送皮带302停止运动。运载装置驱动顶升托板运行至载具下方，顶升气缸配合，将顶升托板上的销钉插入到载具底面的销孔中，并同时将载具托离上料输送皮带、运送到定位装置，顶升气缸缩回使顶升托板、运载装置彻底与载具脱离。定位装置的定位销与载具底面的销孔配合，对载具进行定位，同时承载载具重量及拆螺丝时载具所受的力。压紧装置404的气缸推动压块向下压紧载具。

如图5、6所示，拆螺丝装置主要包括水平多关节机器人501、松螺丝伺服电机502、压簧限位装置503、夹螺丝装置固定板505、花键轴506、同步轮507、同步带508、联轴器509、批杆509、机器人第三轴510、压簧①601、压簧②606、夹爪气缸605、连杆603、夹爪604、直线导轨602、压簧限位螺母503、撞块511；松螺丝伺服电机502驱动同步轮507，同步带508带动花键轴506旋转，通过联轴器509将动力传递到螺丝批头，螺丝批头拧松螺丝后，夹爪气缸605驱动连杆603，使夹爪604夹住螺丝，水平多关节机器人501将螺丝带离。压簧限位螺母503、压簧②606、撞块511可用于根据需要拆除的螺丝的高度来调节水平多关节机器人沿Z轴的运动幅度。

如图7所示，出料装置部分主要包括：载具分料升降气缸701、载具分料夹爪702、分料换位装置703、产品分料升降气缸704、产品分料夹爪705、产品流出装置706、产品出料感应装置707、载具出料感应装置708、载具出料限位挡块709、产品出料限位挡块710。载具分料升降气缸701向下，载具分料夹爪702张开，夹取载具上盖后载具分料升降气缸701提升，分料换位装置703移动，使产品分料夹爪705位于产品和载具上方，产品分料夹爪705张开，产品分料升降气缸704向下，夹取产品，使产品与载具分离，当产品夹取完成后分料换位装置703复位，载具分料夹爪702和产品分料夹爪705分别将载具上盖和产品放到各自的流道上，载具流道上的感应装置感应到有载具时，流道运动，将产品和载具运送到流道末端，当末端感应器有信号时，流道步进电机停止工作，同时提醒作业员将物料取出，为防止感应器异常，限位挡块可以防止产品和载具掉出。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种自动拆螺装置，其特征在于，包括：上料流道装置、螺丝拆除收集装置、产品载具分离出料装置；

所述螺丝拆除收集装置包括定位装置、顶升装置、运载装置、压紧装置、拆螺丝装置、夹取螺丝装置、螺丝收集装置；

所述拆螺丝装置包括水平多关节工业机器人、松螺丝伺服电机、同步轮、同步带、花键轴、联轴器、批杆、撞块、压簧①等；花键轴沿水平多关节工业机器人的Z轴安装上，可沿Z轴上下运动，松螺丝伺服电机通过同步轮和同步带驱动花键轴旋转，花键轴下端通过联轴器与批杆相连，在花键轴和批杆之间的空隙加装了压簧①，由此松螺丝伺服电机可将旋转运动传递到批杆，且批头受压力时有自由收缩行程；

所述夹取螺丝装置，包括连杆、夹爪、螺丝批头、气缸、压簧限位装置、压簧②、第一安装板、第二安装板；第一安装板、第二安装板为L型板件；第一安装板的水平面的中间开有能容纳花键轴穿过的圆孔；第二安装板的竖直面底部设有直线导轨，作为夹爪的滑行轨道，第二安装板的水平面与第一安装板的水平面之间设有两根压簧②；第二安装板的水平面的上方两侧还设有撞块，当撞块接触到位于Z轴底部的、相对于Z轴静止的压簧限位装置时，压簧②的伸展运动停止；连杆的一端固定在气缸活塞杆上，另一端分别与一个夹爪相连，夹爪固定在直线导轨的滑块上。

2.根据权利要求1所述的一种自动拆螺装置，其特征在于，所述夹爪内表面设有凸起，用于截住螺丝使批头与螺丝能完全分离，防止螺丝粘在批头上。

3.根据权利要求1或2所述的一种自动拆螺装置，其特征在于，所述上料流道装置包括竖板、上料输送皮带、上料流道感应装器、步进电机、载具；所述竖板有两块，垂直放置，竖板内侧上部分别固定有上料输送皮带，形成上料流道，竖板外侧安装步进电机，步进电机通过同步带轮驱动上料输送皮带同步运动；所述上料流道感应装器安装在上料输送皮带的两个末端，用于控制步进电机的启停动作。

4.根据权利要求1或2所述的一种自动拆螺装置，其特征在于，所述定位装置是带有定位销的固定结构，安装在工作台面上；所述顶升装置由顶升气缸和顶升托板组成，顶升托板上安装两个定位销钉，用于顶升时对载具的定位，顶升装置安装在运载装置的直线导轨上；所述运载装置包括由伺服电机、精密滚珠丝杆、丝杆螺母、直线导轨，伺服电机驱动精密滚珠丝杆旋转，丝杆螺母带动顶升装置运动；压紧装置包括气缸和压块。

5.根据权利要求1所述的一种自动拆螺装置，其特征在于，所述产品载具分离出料装置包括载具分离装置、产品分离装置、分料换位装置、载具流出装置、产品流出装置、载具流出位置检测装置、产品流出位置检测装置。

6.根据权利要求5所述的一种自动拆螺装置，其特征在于，所述载具分离装置包含螺丝孔位拆除检测器、载具分料夹爪、载具分料升降气缸；所述产品分离装置包含产品分料夹爪、产品分料升降气缸；所述分料换位装置包括伺服电机、精密滚珠丝杆模组，用于驱动载具分离装置和产品分离装置的横向多位置移动。

7.根据权利要求5或6所述的一种自动拆螺装置，其特征在于，所述产品流出装置包括步进驱动电机、皮带，产品流出装置的入口和出口处均有产品出料感应装置，出口处还有产品出料限位挡块；所述载具流出装置包括步进驱动电机、同步带、同步轮、驱动轴、联轴器、滑动平台、竖板、载具流出装置的入口和出口处均有载具出料感应装置，出口处还有载具出料限位挡块。

8.根据权利要求1～7任一所述的一种自动拆螺装置，其特征在于，还包括机箱，各部件安装在机箱上或内部。

9.根据权利要求1～7任一所述的一种自动拆螺装置，其特征在于，还包括机架上防护罩，是用于防止设备运行时发生安全事故，伤及操作员。

10.根据权利要求1～7任一所述的一种自动拆螺装置，其特征在于，还在设备与外界相通且不适于安装门窗的部位，安装安全光栅。