CN107498301B - 自动锁螺丝机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动锁螺丝机，包括机台及设于机台上的夹具、机械手、上相机、下相机、螺丝供料器与包括电批、吸咀的锁付模组，电批的批头向下穿设于吸咀中，夹具定位产品并使产品的螺孔朝上，上相机位于夹具上方并向下朝向夹具中的产品，下相机位于夹具与螺丝供料器之间并朝上设置，锁付模组设于机械手上，机械手带动锁付模组于夹具与螺丝供料器之间移动。采用本自动锁螺丝机来完成螺丝锁付工序，可以避免无锁螺丝的产品流向下游。同时，通过精确定位螺孔实际位移并检测螺丝吸附姿态，能够有效避免拧入过程对产品造成的损伤，而在锁付完成后还可再利用上相机对产品外观进行检测，本自动锁螺丝机极大地提高了锁付良品率。

Description

自动锁螺丝机

技术领域

本发明涉及螺丝自动锁付技术领域，尤其涉及一种自动锁螺丝机。

背景技术

包括手机等电子设备在内的许多产品在装配过程中都需经历螺丝锁付工序，以往的由工人手动操作螺丝批、电批进行锁付的方法由于劳动强度大、效率低基本已经被各行业所淘汰。如今大多数的企业车间中都配备有锁螺丝设备，该设备包括夹具、螺丝供料器、电批以及与电批配合的吸咀，夹具供产品定位，螺丝供料器将螺丝逐个供出，吸咀将螺丝吸附带起，电批将螺丝拧入产品上的螺孔，锁螺丝设备能够自动、高效地完成螺丝锁付。但是，现有的锁螺丝设备仅能保证锁付动作的执行，并不具备检测功能或检测功能不足，导致锁付工序中可能出现以下问题：

一，当螺丝没有被电批成功吸附时，电批的锁付动作实际是空转，导致锁孔中未锁入螺丝的产品流向下一工序；二，螺丝被电批吸附后姿态不正，导致锁付时螺丝无法锁入螺孔或锁入后对产品造成损坏；三，不同产品个体定位于夹具后螺孔的位置稍有偏差，但电批的锁付位置固定，导致锁付动作损坏产品。特别是对于智能手机这种螺孔、螺丝尺寸非常小的产品，出现问题导致产品损伤的情况更加严重。

为避免上述问题的出现，有必要提供一种具备全面检测功能的锁螺丝设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备全面检测功能的锁螺丝设备。

为了实现上述目的，本发明提供了一种自动锁螺丝机，包括机台及设于所述机台上的夹具、机械手、上相机、下相机、螺丝供料器与包括电批、吸咀的锁付模组，所述电批的批头向下穿设于所述吸咀中，所述夹具定位产品并使产品的螺孔朝上，所述上相机位于所述夹具上方并向下朝向所述夹具中的产品，所述下相机位于所述夹具与所述螺丝供料器之间并朝上设置，所述锁付模组设于所述机械手上，所述机械手带动所述锁付模组于所述夹具与螺丝供料器之间移动，所述锁付模组还包括固定座、驱动机构、第一压缩弹簧以及滑动设置于所述固定座上的上安装座与下安装座，所述固定座与所述机械手固定，所述电批、吸咀分别固定于所述上安装座、下安装座，所述驱动机构设于所述固定座并上拉所述上安装座或通过所述第一压缩弹簧下压所述上安装座。

与现有技术相比，本发明的自动锁螺丝机中在机台上设置了上相机与下相机，具备了足够的检测能力。在将产品放入夹具中后，上相机能够精确定位产品上螺孔的实际位置，而吸咀从螺丝供料器中将螺丝带出后，机械手将锁付模组移动到下相机之上，下相机能够对吸咀是否成功吸附螺丝以及吸附后螺丝的姿态进行检测。当检测结果合格时，机械手根据上相机测量的螺孔实际位置将锁付模组移动到产品上方，电批作动将螺丝准确地拧入到螺孔中。采用本自动锁螺丝机来完成螺丝锁付工序，可以避免无锁螺丝的产品流向下游。同时，通过精确定位螺孔实际位移并检测螺丝吸附姿态，能够有效避免拧入过程对产品造成的损伤，而在锁付完成后还可再利用上相机对产品外观进行检测，本自动锁螺丝机极大地提高了锁付良品率。

较佳地，还包括转盘，所述转盘上设置至少两所述夹具，其中一所述夹具位于锁付工位，另一所述夹具位于上下料工位，所述上相机设于位于所述锁付工位的所述夹具上方。

较佳地，所述夹具具有容纳产品的容纳槽，所述夹具还包括摆动臂，所述摆动臂将产品定位于所述容纳槽中，所述摆动臂相对所述容纳槽向外转动后与产品脱离。

具体地，所述夹具包括位于所述容纳槽两侧的两旋转气缸，两所述旋转气缸的输出轴上分别固定有一所述摆动臂。

具体地，所述夹具还包括上下滑动地设于所述容纳槽底部的抬升臂，所述抬升臂抬起后将产品从所述容纳槽中顶出。

较佳地，所述锁付模组还包括拉簧与调节件，所述调节件活动地设于所述固定座下端并向上顶起所述下安装座，所述拉簧连接于所述下安装座与固定座之间并下拉所述下安装座。

具体地，所述驱动机构包括驱动电机、丝杆、螺母以及升降块，所述驱动电机固定于所述固定座，所述丝杆与所述驱动电机的输出轴固定，所述螺母连接于所述丝杆上，所述升降块与所述螺母固定，所述上安装座连接有第一竖杆，所述第一竖杆上下滑动地穿设于所述升降块，所述第一压缩弹簧套于所述第一竖杆并位于所述升降块之下。

更具体地，所述第一竖杆通过一压力传感器与所述上安装座固定。

具体地，所述下安装座上设有第二竖杆，所述第二竖杆滑动穿设于所述上安装座，所述第二竖杆上套有一位于所述上安装座之下的第二压缩弹簧。

具体地，所述固定座的底部设有激光位移传感器。

附图说明

图1是本发明自动锁螺丝机的立体图。

图2是本发明自动锁螺丝机中内部机构的立体图。

图3是内部机构的侧视图。

图4是内部机构的俯视图。

图5是机械手与锁付模组的立体图。

图6是转盘与其上的两夹具的立体图。

图7是上CCD视觉系统的示意图。

图8是下CCD视觉系统的示意图。

图9是螺丝供料器的结构示意图。

图10是本发明自动锁螺丝机中锁付模组的立体图。

图11是锁付模组另一角度的立体图。

图12是锁付模组又一角度的立体图。

图13是锁付模组的侧视图。

图14是锁付模组的剖视图。

具体实施方式

下面结合给出的说明书附图对本发明的较佳实施例作出描述。

如图1所示，本发明提供了一种执行螺丝锁付工序并具有完备的检测功能的自动锁螺丝机，本自动锁螺丝机包括机台1、设于机台1上的机架2以及设于机台1上并被机架2罩设于其中的内部机构。机架2前端的下部具有操作开口20，操作开口20将内部机构露出，方便进行操作与观察。机架2前端的上部设有显示屏21，显示屏21用于显示自动锁螺丝机的各种工作状态与参数。机台1的前端设有操作面板11，用于对机器进行控制。机架2的侧面还设有一可打开或关闭的窗板23，打开该窗板23后可方便地对内部机构进行检修、维护。机台1作为承载内部机构的结构基础，是必要部件，而机架2仅是起到遮挡内部结构的作用，可以省略。

结合图2至图4，机台1顶部包括一安装板12，内部机构安装在安装板12上，内部机构包括转盘3、夹具4、机械手5、上CCD视觉系统6、下CCD视觉系统7、螺丝供料器8以及锁付模组9。

转盘3设于安装板12上较为靠前的位置，转盘3可于水平面内转动，且转动的模式为间歇性转动，即转过一定角度后停顿一定时间，然后继续转动相同的角度。转盘3上设置两所述夹具4，两夹具4相互间相隔180度，其中一夹具4位于靠后的锁付工位，另一夹具4位于靠前的上下料工位。操作者可以通过前述的操作开口20将产品a定位到上下料工位的夹具4中，定位后的产品a中的螺孔朝上。本实施例中由于转盘3上设置的夹具4的数量为两个，因此转盘3每次转动的角度为360/2＝180度，当转盘3上设置的夹具4数量为三个时，转盘3每次转动的角度即位360/3＝120度。当然，转盘3上夹具4的数量还可以是更多个，视实际需求而定。

安装板12上固定有一龙门架13，上CCD视觉系统6设在龙门架13上并向下朝向位于锁付工位的夹具4，从而可对产品a进行拍照而实时检测其外观状态。螺丝供料器8位于安装板12上较为靠后的位置，其作用是储存螺丝并将螺丝逐个供出。下CCD视觉系统7位于转盘3与螺丝供料器8之间并朝上设置。机械手5包括固定于安装板12后端的固定部51以及转动地连接于固定部51上的活动部52，活动部52可于螺丝供料器8、下CCD视觉系统7以及转盘3这三者之间的上方来回移动。锁付模组9设于机械手5的活动部52上。

参照图5，锁付模组9包括电批91与吸咀92，电批91的批头911穿设在吸咀92中。吸咀92藉由吸力将螺丝从螺丝供料器8中吸附带起，电批91相对吸咀92向下移动同时转动，从而将螺丝从吸咀92上拧入到螺孔中。较佳地，该电批91为智能电批，使得批头911转动的扭力、时间均精确可控。该锁付模组9的更多具体结构将在后续内容中介绍。

参照图6，夹具4包括主体41与背板42，主体41的正面开设容纳产品a的容纳槽43，背板42固定在主体41的背面。背板42的两端分别设有一旋转气缸44，旋转气缸44的输出轴朝主体41的正面延伸，两旋转气缸44分别位于容纳槽43两侧。旋转气缸44的输出轴上固定有一延伸方向大致平行于主体41的摆动臂45，摆动臂45的末端具有凸向主体41背面的抵顶部451。当两个摆动臂45朝内位于大致水平位置时，两摆动臂45的抵顶部451将产品a压紧、定位于容纳槽43中，确保锁付过程中产品a不会出现移位。当摆动臂45与抵顶部451位于容纳槽43之外时夹具4接触对产品a的定位。在夹具4的底部还设有一可上下滑动的抬升臂46，该抬升臂46位于容纳槽43中并由位于主体41背面的气缸47控制。较佳地，还可在夹具4中增设若干真空吸孔，通过真空吸附力来进一步定位产品a。

在夹具4中放入产品a的具体过程如下：使两摆动臂45保持在容纳槽43之外的位置(可以是竖直朝下或竖直朝上)，将抬升臂46抬升到较高位置后再放入产品a，产品a承载于抬升臂46上，然后抬升臂46下降到最低位置，使产品a完全容纳于容纳槽43中。然后两旋转气缸44作动使两摆动臂45摆向容纳槽43内，两抵顶部451与产品a接触并将产品a压紧、定位于容纳槽43中。在夹具4中取出产品a的具体过程如下：使两旋转气缸44反向作动，两摆动臂45向外摆动，抵顶部451与产品a完全脱离。然后控制抬升臂46抬升，产品a的上部被抬升臂46顶出容纳槽43之外，便可通过产品a的上部轻松地将产品a从夹具4中取出。

如图7、图8所示，上CCD视觉系统6包括朝下设置的上相机61与LED灯组62，LED灯组62为上相机61提供照明，上相机61对位于锁付工位的夹具4中的产品a进行拍照，从而确定给产品a上螺孔的实际精确位置，以及锁付后该产品a的外观情况。下CCD视觉系统7包括朝上设置的下相机71与LED灯组72。

如图9所示，螺丝供料器8的后部为储料盒81，前部具有一供料位82，从储料盒81中伸出有一送料臂83，该送料臂83将储料盒81中的螺丝逐个送出到供料位上82。

本自动锁螺丝机的工作过程如下：将待锁螺丝的产品a从机架2的操作开口20放入位于上下料工位的夹具4中，夹具4的旋转气缸44作动以使摆动臂45将产品a夹紧。转盘3转过180度使该夹具4移动到锁付工位。上相机61对产品a进行拍照，确定产品a上螺孔的实际位置。机械手5的活动部52作动，将锁付模组9带到螺丝供料器8上方，然后吸咀92吸附起一个螺丝后活动部52将锁付模组9移动到下相机71上方。下相机71对吸咀92进行拍照，确定吸咀92上是否成功吸附了螺丝以及螺丝的姿态。如果吸咀92上没有螺丝，则控制活动部52重新回到螺丝供料器8进行取料；如果螺丝的姿态不正，则由吸咀92吹气将该螺丝舍弃。在确定吸咀92带有螺丝且螺丝姿态正确后，活动部52根据上相机61的检测结果移动锁付模组9到锁付工位的夹具4上方，使螺丝与螺孔的位置完全对准，然后电批91下移同时批头911转动，将螺丝锁入螺孔中。锁入完成后，活动部52与锁付模组9从产品a上移开，上相机61再次对产品a进行拍照，确认锁付后的产品a及螺丝完好。

图10-14所示为锁付模组9的具体结构，除电批91与吸咀92之外，本实施例中锁付模组9还包括固定座90、上安装座93、下安装座94、驱动机构、第一压缩弹簧96、拉簧97、第二压缩弹簧98、调节件99、压力传感器9a以及激光位移传感器9b，其中驱动机构包括驱动电机951、丝杆952、螺母953以及升降块954。

固定座90的上端与机械手5的活动部52固定，固定座90呈中空结构，其两侧分别设有竖直滑轨901，上安装座93与下安装座94套在固定座90上并藉由该竖直滑轨901与固定座90形成滑动配合，且上安装座93位于下安装座94的上方。电批91固定在上安装座93的前端，吸咀92固定在下安装座94的前端，电批91的批头911向下插入吸咀92中。

固定座90的后部具有供驱动机构安装的安装架902，驱动电机951固定在安装架902上，其输出轴朝下设置，丝杆952与驱动电机951的输出轴固定，螺母953连接于丝杆952上从而形成了一丝杆螺母副。当驱动电机951启动时可带动丝杆952正向或反向转动，从而使螺母953沿丝杆952向上或向下移动。升降块954与螺母953固定并朝固定座90的前端延伸，为使升降块954的升降更为稳定，安装架902之下还设有两竖直导杆903，并利用直线轴承将升降块954与竖直导杆903连接。压力传感器9a设置在上安装座93内部，压力传感器9a的下端与上安装座93固定，压力传感器9a的上端与一第一竖杆931固定，第一竖杆931的上端穿过了升降块954并可相对升降块954上下滑动。第一竖杆931的上端具有位于升降块954上方的限位部932。第一压缩弹簧96套在第一竖杆931上并位于升降块954下方，第一压缩弹簧96弹性抵顶于升降块954与第一竖杆931的下端之间。当螺母953带动升降块954往上移动时，升降块954通过限位部932向上拉动第一竖杆931，第一竖杆931则通过压力传感器9a带动上安装座93，使电批91的整体向上移动。在现有电批进行锁付动作的末期，螺丝已经完全拧入产品上的螺孔中，但电批的旋转、下移还具有一定余量，该余量可能会损伤螺丝与螺孔。但在本方案的锁付模组9中，当螺丝完全拧紧后，假如批头911还往下移，则电批91会受到向上的力，此时藉由第一竖杆931与升降块954的滑动配合，上安装座93可稍往上移动而压缩第一压缩弹簧96，以此抵消批头911的动作余量，确保螺丝与螺孔不会受损伤。

调节件99为一螺栓并螺纹连接于固定座90底部，该调节件99向上穿过了固定座90的底部并抵顶于下安装座94。当转动调节件99使其沿固定座90往上移动时，调节件99能够将下安装座94的位置顶高。拉簧97的上端定位于下安装座94，拉簧97的下端定位于固定座90底部，设在下安装座94与固定座90之间的拉簧97为下安装座94提供了往下移动的拉力。当吸附有螺丝的吸咀92往下移向产品上的螺孔时，抵触到产品的吸咀92可连同下安装座94稍微往上移动，从而避免螺丝与产品硬接触。激光位移传感器9b安装于固定座90的底部，其朝向产品螺孔并检测螺丝拧入螺孔中的位移量。

设置在第一竖杆931与上滑动件之间的压力传感器9a是为了测量升降块954通过第一压缩弹簧96施加于上安装座93的力，也就是电批91往下施加于产品上的力。但是由于上安装座93、电批91自重的影响，导致该测量结果与电批91实际上所施加于产品的力偏差较大。因此，为减小误差，在下安装座94上固定有一第二竖杆941，使第二竖杆941滑动穿设于上安装座93，并将第二压缩弹簧98套在第二竖杆941上，第二压缩弹簧98弹性抵顶于上安装座93与第二竖杆941的下端之间。由于下安装座94已经被调节件99限位，因此第二压缩弹簧98能够为上安装座93提供向上的弹力，一定程度上抵消了上安装座93与电批91自重对压力传感器9a的影响。

本实施例中锁付模组99的具体结构仅是实现螺丝锁定功能的其中一种结构，锁付模组9的结构并不限定于此。

与现有技术相比，本发明的自动锁螺丝机中在机台1上设置了上相机61与下相机71，具备了足够的检测能力，采用本自动锁螺丝机来完成螺丝锁付工序，可以避免无锁螺丝的产品a流向下游。同时，通过精确定位螺孔实际位移并检测螺丝吸附姿态，能够有效避免拧入过程对产品a造成的损伤，而在锁付完成后还可再利用上相机对产品a外观进行检测，本自动锁螺丝机极大地提高了锁付良品率。另外，锁付模组9中通过设置压力传感器9a、激光位移传感器9b，并且将上安装座93、下安装座94通过弹性件设置在固定座上，可确保锁付过程中的接触动作都具有缓冲而没有硬接触，进一步确保锁付质量。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，其作用是方便本领域的技术人员理解并据以实施，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种自动锁螺丝机，其特征在于：包括机台及设于所述机台上的夹具、机械手、上相机、下相机、螺丝供料器与包括电批、吸咀的锁付模组，所述电批的批头向下穿设于所述吸咀中，所述夹具定位产品并使产品的螺孔朝上，所述上相机位于所述夹具上方并向下朝向所述夹具中的产品，所述下相机位于所述夹具与所述螺丝供料器之间并朝上设置，所述锁付模组设于所述机械手上，所述机械手带动所述锁付模组于所述夹具与螺丝供料器之间移动，所述锁付模组还包括固定座、驱动机构、第一压缩弹簧以及滑动设置于所述固定座上的上安装座与下安装座，所述固定座与所述机械手固定，所述电批、吸咀分别固定于所述上安装座、下安装座，所述驱动机构设于所述固定座并上拉所述上安装座或通过所述第一压缩弹簧下压所述上安装座。

2.如权利要求1所述的自动锁螺丝机，其特征在于：还包括转盘，所述转盘上设置至少两所述夹具，其中一所述夹具位于锁付工位，另一所述夹具位于上下料工位，所述上相机设于位于所述锁付工位的所述夹具上方。

3.如权利要求1所述的自动锁螺丝机，其特征在于：所述夹具具有容纳产品的容纳槽，所述夹具还包括摆动臂，所述摆动臂将产品定位于所述容纳槽中，所述摆动臂相对所述容纳槽向外转动后与产品脱离。

4.如权利要求3所述的自动锁螺丝机，其特征在于：所述夹具包括位于所述容纳槽两侧的两旋转气缸，两所述旋转气缸的输出轴上分别固定有一所述摆动臂。

5.如权利要求3所述的自动锁螺丝机，其特征在于：所述夹具还包括上下滑动地设于所述容纳槽底部的抬升臂，所述抬升臂抬起后将产品从所述容纳槽中顶出。

6.如权利要求1所述的自动锁螺丝机，其特征在于：所述锁付模组还包括拉簧与调节件，所述调节件活动地设于所述固定座下端并向上顶起所述下安装座，所述拉簧连接于所述下安装座与固定座之间并下拉所述下安装座。

7.如权利要求6所述的自动锁螺丝机，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机、丝杆、螺母以及升降块，所述驱动电机固定于所述固定座，所述丝杆与所述驱动电机的输出轴固定，所述螺母连接于所述丝杆上，所述升降块与所述螺母固定，所述上安装座连接有第一竖杆，所述第一竖杆上下滑动地穿设于所述升降块，所述第一压缩弹簧套于所述第一竖杆并位于所述升降块之下。

8.如权利要求7所述的自动锁螺丝机，其特征在于：所述第一竖杆通过一压力传感器与所述上安装座固定。

9.如权利要求6所述的自动锁螺丝机，其特征在于：所述下安装座上设有第二竖杆，所述第二竖杆滑动穿设于所述上安装座，所述第二竖杆上套有一位于所述上安装座之下的第二压缩弹簧。

10.如权利要求6所述的自动锁螺丝机，其特征在于：所述固定座的底部设有激光位移传感器。