CN107127561B - 一种三坐标式自动螺丝锁付机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种三坐标式自动螺丝锁付机，其包括：基座、运动机构和执行机构；所述基座固定在工作台上，用于为所述运动结构和所述执行机构提供支撑；所述运动机构安装在所述基座上，具有两个转动自由度；所述执行机构安装在所述运动机构上，用于执行螺丝的锁付。本发明通过上述技术方案提高了螺丝锁付工序的工业自动化程度、保证了工序的精确度、提高了效率、减少了人工成本。
Description
技术领域
本发明属于工业自动化技术领域，具体而言，本发明涉及一种三坐标式自动螺丝锁付机。
背景技术
在当今中国制造业中，玩具、电子产品、塑胶、汽车零部件、通讯机、家电等行业是制造业重要的组成部分，在这些行业的产品制造装配中，螺钉装配即螺丝锁付一直是一道重要的工序。
现有技术中，企业通常采用的是人工手动螺丝锁付。整个锁付过程中，取螺丝钉、对准螺纹孔所用时间约占整个锁螺丝时间的一半或更多，特别是当螺丝为铜、不锈钢等磁铁不能吸附的材料时，整个锁付过程会用时更多。另外随着螺丝锁付工件种类多样化、复杂程度不断增加，高效快速地进行螺丝锁付难度越来越大。采用传统人工螺丝锁付方式速度慢、效率低、工作周期长而且螺丝锁付精度也无法保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三坐标式自动螺丝锁付机，以至少解决现有技术中在螺丝锁付时存在的依赖人工操作，成本较高，生产效率较低的问题。
本发明提供了一种三坐标式自动螺丝锁付机，其包括：基座、运动机构和执行机构；所述基座固定在工作台上，用于为所述运动结构和所述执行机构提供支撑；所述运动机构安装在所述基座上，具有两个转动自由度；所述执行机构安装在所述运动机构上，用于执行螺丝的锁付。
在如上所述的一种三坐标式自动螺丝锁付机中，优选地，所述运动机构包括：第一转动单元，具有X轴谐波减速器、X轴电机和大臂，所述X轴谐波减速器的波发生器安装在所述X轴电机的转轴上，所述X轴谐波减速器的钢轮和所述X轴电机的机体安装在所述基座上，所述X轴谐波减速器的法兰外壳与所述大臂的一端连接，还与所述X轴谐波减速器的柔轮连接以在所述X轴谐波减速器的柔轮的带动下转动；第二转动单元，具有Y轴谐波减速器、Y轴电机和小臂，所述Y轴谐波减速器的法兰外壳与所述大臂的另一端连接，所述Y轴谐波减速器的波发生器安装在所述Y轴电机的转轴上，所述Y轴谐波减速器的钢轮和所述Y轴电机的机体安装在所述小臂的一端，所述Y轴谐波减速器的柔轮作为第二转动单元的输出端，且与所述Y轴谐波减速器的法兰外壳连接，所述小臂的另一端与所述执行机构连接。
在如上所述的一种三坐标式自动螺丝锁付机中，优选地，所述小臂包括水平段和竖直段；所述水平段的一端作为所述小臂的一端，所述水平段的另一端的两侧向外延伸形成两个凸起部，所述竖直段的底端连接于两个所述凸起部之间，所述竖直段的侧壁作为所述小臂的另一端。
在如上所述的一种三坐标式自动螺丝锁付机中，优选地，所述执行机构包括：移动单元和锁付单元；所述移动单元具有Z轴电机、直线模组和滑台，所述Z轴电机的转轴与所述直线模组的丝杠连接以驱动所述丝杠转动，所述直线模组的支撑座与所述小臂的另一端连接，且安装有所述Z轴电机和所述丝杠，所述滑台的一端安装于所述丝杠上以在所述丝杠的带动下沿所述丝杠的长度方向移动；所述锁付单元具有底板、上固定板、下固定板、光轴导轨、滑块、气缸、电批和批头，所述底板的一侧壁与所述滑台的另一端连接，所述底板的上端安装有所述上固定板，所述底板的下端安装有所述下固定板，所述光轴导轨位于所述底板的另一侧且安装于所述上固定板和所述下固定板之间，所述底板的另一侧与所述底板的一侧壁对应的所述底板的一侧相对，所述滑块通过直线轴承安装在所述光轴导轨上，所述电批安装在所述滑块上，所述批头安装在所述下固定板上，所述气缸安装在所述上固定板上，所述气缸的活塞杆的一端安装在所述滑块上以驱动所述滑块沿所述光轴导轨滑动。
在如上所述的一种三坐标式自动螺丝锁付机中，优选地，所述锁付单元还包括导轨弹簧；所述导轨弹簧安装在所述下固定板上，且位于所述滑块和所述下固定板之间。
在如上所述的一种三坐标式自动螺丝锁付机中，优选地，所述锁付单元还包括限位挡块；所述限位挡块安装在所述底板上，且位于所述滑块和所述下固定板之间。
在如上所述的一种三坐标式自动螺丝锁付机中，优选地，所述基座包括底座、盖板和转接板；所述底座固定在所述工作台上，呈箱状且具有顶面开口和侧面开口；所述盖板以可拆卸安装的方式覆盖于所述侧面开口；所述转接板以可拆卸安装的方式覆盖于所述顶面开口，且安装有所述X轴谐波减速器的钢轮和所述X轴电机的机体。
本发明的带来的有益效果如下：
自动化程度高。本发明将平面机器人机构与自动锁付机构结合起来，省去了人工对准、定位的工序，可实现全自动化锁付，
节约成本。省去工业生产中人工的开支，可降低产品成本。
节约空间、结构简单。由于结合了平面机器人机构，比其他直角坐标机器人、圆柱坐标机器人或者并联机器人相比，占据的空间小，行程较大，对姿态的影响小。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种三坐标式自动螺丝锁付机的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基座、X轴谐波减速器和X轴电机的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种大臂、Y轴谐波减速器、Y轴电机和小臂的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种执行机构的结构示意图；
图中标记说明如下：
1-基座、2-运动机构、3-执行机构、4-底座、5-盖板、6-X轴电机、7-转接板、8-X轴谐波减速器、9-大臂、10-Y轴谐波减速器、11-Y轴电机、12-小臂、121-水平段、1210-凸起部、122-竖直段、13-直线模组、131-丝杠、132-支撑座、14-滑台、15-Z轴电机、16-底板、17-上固定板、18-下固定板、19-光轴导轨、20-导轨弹簧、21-滑块、22-活塞杆、23-电批、24-批头、25-限位挡块、26-气缸。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种三坐标式自动螺丝锁付机主要包括：基座1、运动机构2和执行机构3。基座1用于为运动结构2和执行机构3提供支撑，应用时，其安装在工作台上。运动机构2安装在基座1上，具有两个转动自由度，从而可将执行机构3定位在工作台上，即将执行机构3运行至指定的平面作业点。执行机构3安装在运动机构2上，用于执行螺丝的锁付。
通过将具有两个转动自由度的运动机构2与执行螺丝锁付的执行机构3结合起来，省去了人工对准、定位的工序，可实现全自动化锁付，从而提高了效率、减少了人工成本。
具体地，参见图2和图3，运动机构2包括：第一转动单元和第二转动单元。其中，第一转动单元具有X轴谐波减速器8、X轴电机6和大臂9。X轴谐波减速器8包括：波发生器、钢轮、柔轮、轴承和法兰外壳。X轴谐波减速器8的波发生器安装在X轴电机6的转轴上以在转轴的驱动下旋转，柔轮随着波发生器的转动而转动，且与轴承的外圈和法兰外壳固定，钢轮与轴承的内圈固定，且和X轴电机6的机体连接，并安装在基座1上，法兰外壳(或称X轴谐波减速器的机体)与大臂9的一端连接。应用时，X轴电机6的转轴旋转，继而带动X轴谐波减速器8的波发生器转动，波发生器带动X轴谐波减速器8的柔轮转动，进而带动法兰外壳转动，继而通过法兰外壳带动大臂9绕X轴谐波减速器8的中心轴转动。第二转动单元具有Y轴谐波减速器10、Y轴电机11和小臂12。Y轴谐波减速器10的结构与X轴谐波减速器8的结构相同，其包括：波发生器、钢轮、柔轮、轴承和法兰外壳。Y轴谐波减速器10的钢轮与轴承内圈固定，柔轮与轴承外圈和法兰外壳固定。Y轴谐波减速器10的法兰外壳(或称Y轴谐波减速器的机体)还与大臂9的另一端连接以使第二转动单元随着大臂9的转动而转动。Y轴谐波减速器10的波发生器安装在Y轴电机11的转轴上，Y轴谐波减速器10的钢轮和Y轴电机6的机体安装在小臂12的一端以与小臂12连接，Y轴谐波减速器10的柔轮作为第二转动单元的输出端，小臂12的另一端与执行机构3连接。应用时，在X轴电机6的驱动下，大臂9会绕X轴谐波减速器8的中心轴转动，进而带动第二转动单元转动，实现执行机构的一次旋转；Y轴电机11的转轴旋转时，继而带动Y轴谐波减速器10的波发生器发生转动，波发生器带动Y轴谐波减速器10的柔轮转动，由于Y轴谐波减速器10的柔轮安装于大臂9上，所以相对于大臂9，小臂12连同Y轴电机11绕Y轴谐波减速器10的中心轴转动，实现执行机构的二次旋转，使得执行机构可以运行至平面内的指定作业点。X轴谐波减速器8和Y轴谐波减速器10的轴承优选均为十字交叉轴承。
参见图3，小臂12包括水平段121和竖直段122，换言之，小臂12呈“L”型。水平段121的一端作为小臂12的一端，水平段121的另一端的两侧向外延伸形成两个凸起部1210，竖直段122的底端连接于两个凸起部1210之间，即竖直段122的底端连接于两个凸起部1210形成的凹槽内，竖直段122的侧壁作为小臂12的另一端，如此可以牢固地将执行机构3固定在小臂12上。
参见图4，执行机构包括：移动单元和锁付单元。移动单元用于实现升降运动，其具有Z轴电机15、直线模组13和滑台14。Z轴电机15的转轴与直线模组13的丝杠131连接以驱动丝杠131转动，直线模组13的支撑座132与小臂12的另一端连接，且其上安装有Z轴电机15和丝杠131，滑台14的一端安装于丝杠131上以在丝杠131的带动下沿丝杠131的长度方向移动，丝杠131优选为滚珠丝杠。应用时，Z轴电机15驱动丝杠131旋转，丝杠131带动滑台14移动，进而带动下述的底板16移动，实现锁付单元的移动，即升降运动。锁付单元用于对螺丝进行锁付，其具有底板16、上固定板17、下固定板18、光轴导轨19、滑块21、气缸26、电批23和批头24，底板16的一侧壁与滑台14的另一端连接，底板16的上端安装有上固定板17，底板16的下端安装有下固定板18，光轴导轨19位于底板16的另一侧且安装于上固定板17和下固定板18之间，底板16的另一侧与底板16的一侧壁对应的底板16的一侧相对，滑块21通过直线轴承安装在光轴导轨19上，电批23安装在滑块21上，批头24安装在下固定板18上，气缸26安装在上固定板17上，气缸26的活塞杆22的一端安装在滑块21上以驱动滑块21沿光轴导轨19滑动。
锁付单元还包括导轨弹簧20，其一端安装在下固定板18上，且位于滑块21和下固定板18之间，其在滑块21运动时起到缓冲作用，可使电批23的头部与批头24内螺钉接触力减小，减少损耗。
实际使用时，存在如下情况：批头24内即使缺失螺钉但其还是向外发送了螺钉已到位的信号，这时电批23运动，头部可能会将批头24损坏，为了避免电批23的头部被损坏，锁付单元还包括限位挡块25，其安装在底板16上，且位于滑块21和下固定板18之间，如此使得即使信号出错，滑块21的过度运动也会被限位挡块25限制，使电批23不会损坏批头24。
基座1包括底座4、盖板5和转接板7。底座1固定在工作台上，呈箱状且具有顶面开口和侧面开口，可以在底座1的一个侧面上开有侧面开口，也可以在两个相对的侧面上均开有侧面开口，本实施例对此不进行限定。盖板5以可拆卸安装的方式覆盖于侧面开口，如此方便X轴电机6的安装、拆卸；转接板7以可拆卸安装的方式覆盖于顶面开口，且安装有X轴谐波减速器8的钢轮和X轴电机6的机体。
下面对应用本发明实施例提供的一种三坐标式自动螺丝锁付机进行螺丝锁付的工作过程进行说明。
先将底座4定位于工作台上的工作位，进行螺丝锁付作业时，由X轴电机6和Y轴电机11相互配合运动，将执行机构3运行至指定的平面作业点，然后Z轴电机15运动，使直线模组13中的滚珠丝杠131转动，带动滑台14沿滚珠丝杠131的长度方向移动，进而将底板16运送至工作位置，由送丝装置将螺钉送至批头24处，然后通过控制气缸启动开关，如气动电磁阀，使气缸26工作，由气缸26中的活塞杆22驱使滑块21运动，进而使电批23运动，从而使电批23的头部压紧在批头24内的螺钉上，接着电批23开始工作进行锁付，螺钉在随着电批23转动的同时会在轴向逐渐向工件移动，由于气缸26的压力，使电批23始终与螺钉压紧，保证了电批23与螺钉的接触不会分开，当螺钉锁紧后，电批23内部检测到转矩达到所设定的锁紧力矩的值后，就停止转动，这时给气缸26一个信号，气缸活塞杆22收回，使电批23离开批头24，Z轴电机15反转将底板16抬起，一次作业结束。
分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
自动化程度高。本发明将平面机器人机构与自动锁付机构结合起来，省去了人工对准、定位的工序，可实现全自动化锁付，
节约成本。省去工业生产中人工的开支，可降低产品成本。
节约空间、结构简单。由于结合了平面机器人机构，比其他直角坐标机器人、圆柱坐标机器人或者并联机器人相比，占据的空间小，行程较大，对姿态的影响小。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (3)
1.一种三坐标式自动螺丝锁付机，其特征在于，所述三坐标式自动螺丝锁付机包括：基座、运动机构和执行机构；
所述基座固定在工作台上，用于为所述运动结构和所述执行机构提供支撑；
所述运动机构安装在所述基座上，具有两个转动自由度；
所述执行机构安装在所述运动机构上，用于执行螺丝的锁付；
所述执行机构包括：移动单元和锁付单元；
所述移动单元具有Z轴电机、直线模组和滑台，所述Z轴电机的转轴与所述直线模组的丝杠连接以驱动所述丝杠转动，所述滑台的一端安装于所述丝杠上以在所述丝杠的带动下沿所述丝杠的长度方向移动；
所述丝杠为滚珠丝杠，所述直线模组中的滚珠丝杠转动，带动所述滑台沿滚珠丝杠的长度方向移动，进而将底板运送至工作位置；
所述锁付单元具有底板、上固定板、下固定板、光轴导轨、滑块、气缸、电批和批头，在所述底板相对的两侧上，其中一侧的侧壁与所述滑台的另一端连接，所述底板的上端安装有所述上固定板，所述底板的下端安装有所述下固定板，所述光轴导轨位于所述底板的另一侧且安装于所述上固定板和所述下固定板之间，所述滑块通过直线轴承安装在所述光轴导轨上，所述电批安装在所述滑块上，所述批头安装在所述下固定板上，所述气缸安装在所述上固定板上，所述气缸的活塞杆的一端安装在所述滑块上以驱动所述滑块沿所述光轴导轨滑动；
所述锁付单元还包括导轨弹簧；
所述导轨弹簧安装在所述下固定板上，且位于所述滑块和所述下固定板之间；
所述锁付单元还包括限位挡块；
所述限位挡块安装在所述底板上，且位于所述滑块和所述下固定板之间；
所述运动机构包括：
第一转动单元，具有X轴谐波减速器、X轴电机和大臂，所述X轴谐波减速器的波发生器安装在所述X轴电机的转轴上，所述X轴谐波减速器的钢轮和所述X轴电机的机体安装在所述基座上，所述X轴谐波减速器的法兰外壳与所述大臂的一端连接，还与所述X轴谐波减速器的柔轮连接以在所述X轴谐波减速器的柔轮的带动下转动；
第二转动单元，具有Y轴谐波减速器、Y轴电机和小臂，所述Y轴谐波减速器的法兰外壳与所述大臂的另一端连接，所述Y轴谐波减速器的波发生器安装在所述Y轴电机的转轴上，所述Y轴谐波减速器的钢轮和所述Y轴电机的机体安装在所述小臂的一端，所述Y轴谐波减速器的柔轮作为第二转动单元的输出端，且与所述Y轴谐波减速器的法兰外壳连接，所述小臂的另一端与所述执行机构连接；
所述小臂包括水平段和竖直段；
所述水平段的一端作为所述小臂的一端，所述水平段的另一端的两侧向外延伸形成两个凸起部，所述竖直段的底端连接于两个所述凸起部之间，所述竖直段的侧壁作为所述小臂的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种三坐标式自动螺丝锁付机，其特征在于，所述直线模组的支撑座与所述小臂的另一端连接，且安装有所述Z轴电机和所述丝杠。
3.根据权利要求1所述的一种三坐标式自动螺丝锁付机，其特征在于，所述基座包括底座、盖板和转接板；
所述底座固定在所述工作台上，呈箱状且具有顶面开口和侧面开口；
所述盖板以可拆卸安装的方式覆盖于所述侧面开口；
所述转接板以可拆卸安装的方式覆盖于所述顶面开口，且安装有所述X轴谐波减速器的钢轮和所述X轴电机的机体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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