CN107791011A - 一种全纹螺柱自动化装配系统及方法 - Google Patents

一种全纹螺柱自动化装配系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种全纹螺柱自动化装配系统及方法,全纹螺柱装配系统由平移机构、自动送料机构、拧紧机构和气动系统组成。在装配位和上、下料位之间设有平移机构,在平移方向装配位的端部设有拧紧机构,在平移机构的一侧设有自动送料机构,在机架的侧面装有气动系统,方便的实现全纹螺柱与绝缘盆子全自动装配工艺流程,提高了装配质量和装配效率,降低了劳动强度;装配占地面积减小,作业环境的清洁度大大改善。

Description

一种全纹螺柱自动化装配系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于电气制作领域,涉及盆式绝缘子装配系统,具体涉及一种全纹螺柱自 动化装配系统及方法。
背景技术
[0002] 目前,高压开关产品用盆式绝缘子全纹螺柱装配过程中,主要存在以下问题:
[0003] 1 •当全纹螺柱拧入至一定深度,电动扳手退回时,极易容易将螺柱带出一截,需要 反复拧入;
[0004] 2 •全纹螺柱在金属环外侧裸露长度的一致性难以保证问题,装配一致性控制难度 大;
[0005] 3.由于人为因素的影响,容易造成绝缘盆子本身损伤;
[0006] 4 •装配过程基本为手动操作,劳动强度大。
发明内容
[0007]针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种全纹螺柱自动化装配系统 及方法,解决现有盆式绝缘子手工装配螺柱过程中,装配一致性难以保证、劳动强度大、效 率低的问题。
[0008]为了解决上述问题,本发明采用如下技术方案:
[0009] —种全纹螺柱自动化装配系统,包括工件输送机构、拧紧机构、自动送料机构和气 动系统;
[0010]工件输送机构包括支架、工件托盘及托盘定位和变位装置;支架上固定有平行设 置的两条导轨,工件托盘通过滑块安装在两条导轨上,支架上还设置有驱动工件托盘沿导 轨滑动的弟一气缸;托盘走位和变位装置包括一次定位底板、举升气缸和二次定位气缸,二 次定位底板安装在支架上位于导轨下方,竖向设置的举升气缸和二次定位气缸分别固定在 二次定位底板上,当工件托盘移动工作位置后,二次定位气缸伸出将工件托盘位置固定举 升气缸上升或下降,调整限位盘的上下位置,以适应不同尺寸的盆式绝缘子和螺杆的装配;
[0011] 自动送料机构包括供料支架、升降机构、旋转分度机构和螺钉导向擒纵机构;供料 支架安装在设备底座上,与拧紧机构的相对位置固定;升降机构包括第二气缸、升降底板、 直线轴承和导向轴,竖向设置的第二气缸与直线轴承安装在供料支架上,升降底板安装在 第二气缸的移动法兰表面上,升降底板下面安装导向轴,导向轴穿过直线轴承定位,升降底 板上面安装旋转分度机构;旋转分度机构包括竖向设置的第三气缸,安装在第三气缸上的 旋转底板和安装在旋转底板上的双头螺栓存放盘;
[0012] 螺栓导向擒纵机构包括送料机构支架二、气爪、螺栓夹爪和螺栓导向件;送料机构 支架一安装在供料支架上,气爪安装在送料机构支架二上,螺栓夹爪安装在气爪上,螺栓导 向件安装在送料机构支架二上位于螺栓夹爪下方;
[0013]拧紧机构包括机器人、电动拧紧轴、双头螺柱专用套筒和控制系统;机器人安装在 在设备底座上,电动拧紧轴安装在机器人手臂前端,用于将双头螺柱拧入金属环法兰对应 的螺纹孔中,电动拧紧轴末端安装一个双头螺柱专用套筒;控制系统用于设置电动拧紧轴 拧紧抢的极限值,扭矩超过该值后,拧紧抢自动停止。
[0014] 进一步,在支架上加工有导轨槽,导轨槽中放置有调整垫一和调整垫二,通过调整 垫一和调整垫二调整导轨的平行度。
[0015] 进一步,在支架两端工件托盘移动的极限位置分别装有缓冲器安装座,缓冲器安 装座上面安装有缓冲器,缓冲器上安装有调节的外六方螺钉。
[0016] 进一步,工件托盘包括托盘底板、定位盘、限位盘、托盘定位销、盆子定位销、举升 定位盘高度限位、托盘定位套、定位盘定位套和托盘档板;
[0017] 托盘底板下面装有滑块与导轨连接,上面安装托盘定位销和举升定位盘高度限 位,托盘定位销充当限位盘上下运动的导向轴,限位盘上安装有直线轴承导向,保证限位盘 顺滑的上下运动,举升定位盘高度限位通过台阶端面与限位盘接触;托盘定位销端头安装 又绝缘盆子定位销,限制住定位盘的位置,定位盘上有沉头螺钉孔,通过螺钉与举升定位盘 高度限位顶端的螺纹孔连接。
[0018] 进一步,双头螺栓存放盘内安装有螺栓槽内套。
[0019] 进一步,包括2套电动拧紧轴,其间距为工件上两个螺孔的间距。
[0020] 全纹螺柱自动化装配方法,包括以下步骤:
[0021] 第一步,工件吊装至上、下料位上的托盘,托盘中的定位盘及绝缘盆子定位销限制 了绝缘盆子的位置;
[0022] 第二步,通过第一气缸驱动托盘沿导轨送达装配位,二次定位气缸伸出将工件托 盘的位置固定,根据盆式绝缘子和螺杆的不同尺寸决定举升气缸升起的位置高度,上述工 作完成后,工件准备工作完成;
[0023]第三步,与第一、二步同步进行,即人工将一定数量的螺栓放到震动料斗中,震动 料斗将一根根螺栓有序的排列,然后一根一根送至螺栓导向件正上方;
[0024]第四步,接螺栓时,第二气缸保持在伸出状态,双头螺栓存放盘中的空槽对准螺栓 导向件,螺栓便落入存放槽中,然后旋转30°继续重复操作;
[0025] 第五步,当拧紧机构n来取螺栓时,气爪带动螺栓夹爪夹紧,上面一根螺栓被固 定,第二气缸回到原位,旋转60°,机械手到取料位置后下降,套筒抓取两根螺栓后上升,双 头螺栓存放盘下方有接近传感器,可以检测螺栓是否被成功抓到,如果抓取成功,第二气缸 从新伸出到位,螺栓夹爪松开,双头螺栓落入双头螺栓存放盘当中;
[0026]第六步,拧紧机构抓取螺柱后,达装配位进行拧紧操作,整个过程完成规定的循环 次数,机械手回原位,二次定位气缸解除,托盘回至下料位,将工件吊走。
[0027]本发明的盆式绝缘子全纹螺柱装配用自动化装配系统及方法,设备为卧式结构, 采用模块设计思想,全纹螺柱装配系统由平移机构、自动送料机构、拧紧机构和气动系统组 成。在装配位和上、下料位之间设有平移机构,在平移方向装配位的端部设有拧紧机构,在 平移机构的一侧设有自动送料机构,在机架的侧面装有气动系统。可以方便的实现全纹螺 柱与绝缘盆子全自动装配工艺流程。一方面,提高了装配质量和装配效率,降低了劳动强 度;另一方面,装配占地面积减小,作业环境的清洁度大大改善。
[0028]本发明采用自动控制的安全、紧凑型高压开关产品用盆式绝缘子全纹螺柱装配系 统,整个装配工艺过程结构布置紧凑、自动控制,装配质量一致性高,装配效率高,节省人力 和占地面积,进而降低成本。
[0029]本发明全纹螺柱装配用自动化装配方法,通过平移机构到达装配位,同时自动输 送机构提供螺柱,当拧紧机构来取料时,自动输送机构气缸带动螺栓夹爪夹紧,上面一根螺 栓被固定,气缸将输送机构供料部分调整到预定位置,拧紧机构到达预定位置抓取螺柱,然 后进行拧紧操作。整个装配系统自动控制,装配效率高,装配质量稳定,节省人力和占地面 积,降低成本。
附图说明
[0030] 图1-工件输送机构俯视图;
[0031] 图2-工件输送机构主视图;
[0032]图3-自动送料机构左视图;
[0033]图4-自动送料机构俯视图;
[0034]图5-整机设备主视图;
[0035]图6-整机设备俯视图。
[0036]图中:A-上、下料位,B-装配位,I -工件输送机构,n -拧紧机构,m-自动送料机构; [0037] 1-第一气缸,2-气缸连接件,3-调整垫一,4-45导轨,5-缓冲器安装座,6-缓冲器, 7-外六方螺钉,8-托盘定位套,9-托盘底板,10-气缸连接件,11-调整垫二,12-滑块,13-举 升气缸,14-气动元件,15-二次定位气缸,16-二次定位安装板,17-托盘挡板,18-支架,19地 脚,20-限位盘,21-定位盘,22-定位盘定位套,23-盆子定位销,24-直线轴承,25-举升定位 盘高度限位,26-托盘定位销,27-供料支架,28-导向轴,29-直线轴承,30-第二气缸,31-升 降底板,32-第三气缸,33-旋转底板,34-双头螺栓存放盘,35-螺栓槽内套,36-螺栓卡爪, 37-气爪,38-螺栓导向件,39送料机构支架二。
具体实施方式
[0038]下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
[0039] 本发明的全纹螺柱自动化装配系统由工件输送机构I、拧紧机构n、自动送料机构 m和气动系统组成。
[0040] 图1、图2为工件输送机构I的结构图示意图,主要分为支架18,工件托盘,托盘定位 和变位装置三部分。第一气缸1和导轨4通过螺钉固定在支架18上,在18支架上加工有导轨 槽、配有调整垫一 3、调整垫二11保证导轨4的平行度,确保工件托盘可以稳定的在导轨上运 动,在支架18两端分别装有一个缓冲器安装座5,上面安装了缓冲器6和可以调节的外六方 螺钉7,吸收工件托盘停止时的冲击力并保证工件托盘定位之前的大致位置,不至于出现工 件托盘定位卡死的现象。
[0041] 工件托盘由托盘底板9,定位盘21,限位盘20,托盘定位销26,盆子定位销23,举升 定位盘高度限位25,托盘定位套8,定位盘定位套22,托盘档板17构成;托盘底板9下面装有6 个滑块12与导轨4连接,上面安装4根托盘定位销26和4根举升定位盘高度限位25,托盘定位 销26充当限位盘上下运动的导向轴,限位盘20上安装有4个直线轴承24导向,保证限位盘20 顺滑的上下运动,4根举升定位盘高度限位25通过台阶端面与限位盘20接触,并保证双头螺 栓的拧紧深度。其中两根托盘定位销26端头安装了绝缘盆子定位销,限制住定位盘21的位 置,定位盘21上有沉头螺钉孔,通过螺钉与举升定位盘高度限位25顶端的螺纹孔连接,保证 定位盘21不会在工件吊装的过程中被带起来。
[0042] 托盘定位和变位装置由一块二次定位底板16,4套举升气缸13,2套二次定位气缸 15组成,工件托盘移动到图1位置时为工作位置,到位后,二次定位气缸15伸出将工件托盘 的位置固定,根据操作工人的选择决定举升气缸是否升起。上述工作完成后,工件准备工作 完成,拧紧机构可以开始工作。
[0043]图3、图4自动送料机构的结构示意图,自动送料机构由供料支架,升降机构,旋转 分度机构,螺钉导向擒纵机构组成。供料支架27安装在设备底座上,与拧紧机构的相对位置 固定。升降机构包括第二气缸30,升降底板31,4个直线轴承29,4根导向轴28。第二气缸30与 直线轴承29安装在供料支架27上,保证升降机构运动的位置度。升降底板31安装在气缸的 移动法兰表面上,下面装有四根导向轴28。上面安装有旋转分度机构,包括第三气缸32,旋 转底板33,双头螺栓存放盘34,每个组件的连接都有定位孔保证位置度和动作的重复精度。 双头螺栓存放盘内有螺栓槽内套35保证耐磨性,如有磨损也可以单独更换,方便维护。
[0044] 螺栓导向擒纵机构包括送料机构支架二39,气爪37,螺栓夹爪36,螺栓导向件38。 全纹螺杆放入震动料斗,震动料斗自动将螺杆一根根排列,震动料斗下方开设出料口,出料 口和螺杆导向件同轴,接料时第二气缸30保持在伸出状态,全纹螺杆沿着震动出料口、导向 件直至落入存放盘34中。当拧紧机构来取料时,气爪37带动螺杆夹爪36夹紧刚落入存放盘 34的螺杆,震动料斗上方的螺杆被夹紧的螺杆挡住,不会继续落下。此时,第二气缸30回到 原位,旋转60°,机械手到取料位置如图4后下降,套筒抓取两根螺杆后上升,双头螺杆存放 盘34下方有接近传感器,可以检测螺杆是否被成功抓到,如果抓取成功,第二气缸30从新伸 出到位,螺杆夹爪36松开,双头螺杆落入双头螺杆存放盘34当中,重复上述过程。。
[0045]图5、图6整个设备结构示意图,其中拧紧机构n包括机器人、电动拧紧轴、双头螺 柱专用套筒、控制系统。电动拧紧轴是将双头螺柱拧入金属环法兰对应的螺纹孔中,并且保 持螺柱的突出高度一致;每个拧紧轴末端各安装一个双头螺柱专用套筒,该套筒能够准确 旋入到预定突出部分高度,其可调解扣规一旦接触到产品表面,套筒便会释放双头螺柱,gp 使套筒继续转动,也不会旋进双头螺柱;控制系统会给拧紧抢设置一个极限值,扭矩超过该 值后,拧紧抢会自动停止,这样就能使双头螺柱的拧入深度或露出高度自动保持一致;本机 构共2套拧紧轴,其间距正好为工件上两个螺孔的间距,都固定在机器人的端部,机器人的 端部还固定有气动夹爪和螺柱专用夹具,实现取料、拧紧一次完成。
[0046] 在设计和制造时,结构布局设计为在装配位和下线位之间设有平移机构,在平移 方向装配位的端部设有拧紧机构,在平移机构的一侧设有自动送料机构,在机架的侧面装 有气动系统。在工件输送机构I中,工件吊装至上料位A上的托盘,通过气缸驱动托盘沿导轨 送达装配位b ;与此同时,在自动送料机构m中,震动料斗提供一根根有序的螺柱,通过导 向,落入存放盘中。当拧紧机构来取料时,气爪带动螺栓夹爪夹紧,上面一根螺栓被固定,第 二气缸30将输送机构供料部分调整到预定位置,拧紧机构到达预定位置抓取螺柱,然后到 达装配位进行拧紧操作,整个过程完成规定的循环次数,机械手回原位,定位气缸解除,托 盘回至下料位A,将工件吊走,即完成了整个工艺装配过程。
[0047]采用单侧自动装配方式作业方法,一方面,减少人工的有效活动范围;另一方面, 结构紧凑,极大减少占地面积。具体装配步骤如下:
[0048]第一步,工件吊装至上料位A上的托盘,托盘中的定位盘21及绝缘盆子定位销23限 制了绝缘盆子的位置;
[0049]第二步,通过第一气缸1驱动托盘沿导轨4送达装配位B,二次定位气缸15伸出将工 件托盘的位置固定,根据操作工人的选择决定举升气缸是否升起。上述工作完成后,工件准 备工作完成;
[0050]第三步,与第一、二步同步进行,即人工将一定数量的螺栓放到震动料斗中,震动 料斗将一根根螺栓有序的排列,然后一根一根送至螺栓导向件38正上方;
[0051 ]第四步,接螺栓时,第二气缸3〇保持在伸出状态,双头螺栓存放盘34中的空槽对准 螺栓导向件38,螺栓便落入存放槽中,然后旋转30°继续重复操作。
[0052]第五步,当拧紧机构II来取螺栓时,气爪37带动螺栓夹爪36夹紧,上面一根螺栓被 固定,第二气缸30回到原位,旋转60°,机械手到取料位置后下降,套筒抓取两根螺栓后上 升,双头螺栓存放盘34下方有接近传感器,可以检测螺栓是否被成功抓到,如果抓取成功, 第二气缸30从新伸出到位,螺栓夹爪加松开,双头螺栓落入双头螺栓存放盘34当中。
[0053]第六步,拧紧机构抓取螺柱后,达装配位B进行拧紧操作,整个过程完成规定的循 环次数,机械手回原位,二次定位气缸15解除,托盘回至下料位A,将工件吊走。
[0054]全纹螺柱自动化装配系统适用于全纹螺柱的装配,尤其适用于高压开关产品用盆 式绝缘子全纹螺柱装配,针对高压开关用盆式绝缘子各型号尺寸均适用。
[0055]本文对本发明中的技术方案进行了完整明确的表述,但是,本文所描述的实例仅 是一部分实例,并不是全部实例。在本发明的基础上,本领域技术人员在没有做出创新性工 作的前提下所获得的其他实例,均属于本发明保护的范畴。

Claims (7)

1.一种全纹螺柱自动化装配系统,其特征在于:包括工件输送机构(I)、拧紧机构(n)、 自动送料机构(m)和气动系统; 工件输送机构(I)包括支架、工件托盘及托盘定位和变位装置;支架(18)上固定有平行 设置的两条导轨(4),工件托盘通过滑块(12)安装在两条导轨⑷上,支架(18)上还设置有 驱动工件托盘沿导轨(4)滑动的第一气缸(1);托盘定位和变位装置包括二次定位底板 (16)、举升气缸(13)和二次定位气缸(I®,二次定位底板(I6)安装在支架(18)上位于导轨 ⑷下方,竖向设置的举升气缸(13)和二次定位气缸(15)分别固定在二次定位底板(16)上, 当工件托盘移动工作位置后,二次定位气缸(15)伸出将工件托盘位置固定举升气缸(13)上 升或下降,调整限位盘(20)的上下位置,以适应不同尺寸的盆式绝缘子和螺杆的装配; 自动送料机构(m)包括供料支架、升降机构、旋转分度机构和螺钉导向擒纵机构;供料 支架(27)安装在设备底座上,与拧紧机构的相对位置固定;升降机构包括第二气缸(30)、升 降底板(31)、直线轴承(29)和导向轴(28),竖向设置的第二气缸(30)与直线轴承(29)安装 在供料支架(27)上,升降底板(31)安装在第二气缸(30)的移动法兰表面上,升降底板(31) 下面安装导向轴(28),导向轴(28)穿过直线轴承(29)定位,升降底板(31)上面安装旋转分 度机构;旋转分度机构包括竖向设置的第三气缸(32),安装在第三气缸(32)上的旋转底板 (33)和安装在旋转底板(33)上的双头螺栓存放盘(34); 螺栓导向擒纵机构包括送料机构支架二(39)、气爪(37)、螺栓夹爪(36)和螺栓导向件 (38);送料机构支架二(39)安装在供料支架(27)上,气爪(37)安装在送料机构支架二(39) 上,螺栓夹爪(36)安装在气爪(37)上,螺栓导向件(38)安装在送料机构支架二(39)上位于 螺栓夹爪(36)下方; 拧紧机构(n)包括机器人、电动拧紧轴、双头螺柱专用套筒和控制系统;机器人安装在 在设备底座上,电动拧紧轴安装在机器人手臂前端,用于将双头螺柱拧入金属环法兰对应 的螺纹孔中,电动拧紧轴末端安装一个双头螺柱专用套筒;控制系统用于设置电动拧紧轴 拧紧抢的极限值,扭矩超过该值后,拧紧抢自动停止。
2.根据权利要求1所述的全纹螺柱自动化装配系统,其特征在于:在支架(18)上加工有 导轨槽,导轨槽中放置有调整垫一(3)和调整垫二(11),通过调整垫一(3)和调整垫二(11) 调整导轨⑷的平行度。
3.根据权利要求1所述的全纹螺柱自动化装配系统,其特征在于:在支架(18)两端工件 托盘移动的极限位置分别装有缓冲器安装座(5),缓冲器安装座(5)上面安装有缓冲器⑹, 缓冲器®)上安装有调节的外六方螺钉C7)。
4.根据权利要求1所述的全纹螺柱自动化装配系统,其特征在于:工件托盘包括托盘底 板(9)、定位盘(21)、限位盘(20)、托盘定位销(26)、盆子定位销(23)、举升定位盘高度限位 (25)、托盘定位套(8)、定位盘定位套(22)和托盘档板(17); 托盘底板⑼下面装有滑块(12)与导轨(4)连接,上面安装托盘定位销(26)和举升定位 盘高度限位(25),托盘定位销(26)充当限位盘上下运动的导向轴,限位盘(20)上安装有直 线轴承(24)导向,保证限位盘(20)顺滑的上下运动,举升定位盘高度限位(25)通过台阶端 面与限位盘(20)接触;托盘定位销(26)端头安装又绝缘盆子定位销,限制住定位盘(21)的 位置,定位盘(21)上有沉头螺钉孔,通过螺钉与举升定位盘高度限位(25)顶端的螺纹孔连 接。
5.根据权利要求1所述的全纹螺柱自动化装配系统,其特征在于:双头螺栓存放盘(34) 内安装有螺栓槽内套(35)。
6.根据权利要求1所述的全纹螺柱自动化装配系统,其特征在于:包括2套电动拧紧轴, 其间距为工件上两个螺孔的间距。
7.基于权利要求1装配系统的全纹螺柱自动化装配方法,其特征在于包括以下步骤: 第一步,工件吊装至上、下料位(A)上的托盘,托盘中的定位盘(21)及绝缘盆子定位销 (23)限制绝缘盆子的位置; 第二步,通过第一气缸(1)驱动托盘沿导轨(4)送达装配位¢),二次定位气缸(15)伸出 将工件托盘的位置固定,根据盆式绝缘子和螺杆的不同尺寸决定举升气缸是否升起,上述 工作完成后,工件准备工作完成; 第三步,与第一、二步同步进行,将一定数量的螺栓放到震动料斗中,震动料斗将一根 根螺栓有序的排列,然后一根一根送至螺栓导向件(38)正上方; 第四步,接螺栓时,第二气缸(30)保持在伸出状态,双头螺栓存放盘(34)中的空槽对准 螺栓导向件(38),当螺栓便落入存放槽中,然后旋转30°继续重复操作; 第五步,当拧紧机构n来取螺栓时,气爪(37)带动螺栓夹爪(36)夹紧,上面一根螺栓被 固定,第二气缸(30)回到原位,旋转60°,机械手到取料位置后下降,套筒抓取两根螺栓后上 升,双头螺栓存放盘(34)下方有接近传感器,可以检测螺栓是否被成功抓到,如果抓取成 功,第二气缸(30)从新伸出到位,螺栓夹爪(36)松开,双头螺栓落入双头螺栓存放盘(34)当 中; 第六步,拧紧机构抓取螺柱后,达装配位(B)进行拧紧操作,整个过程完成规定的循环 次数,机械手回原位,二次定位气缸(15)解除,托盘回至下料位(A),将工件吊走。
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