CN107877152B - 一种螺丝与胶圈自动装配装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺丝与胶圈自动装配装置，包括工作台、胶圈供料机构、胶圈撑开机构、套胶圈机构、螺丝供料机构、螺丝分料机构，所述胶圈供料机构用于将多个胶圈有序排列并依次输送到所述胶圈撑开机构；所述胶圈撑开机构用于固定并撑开一枚胶圈；所述螺丝供料机构用于将多个螺丝有序排列并依次输送到所述螺丝分料机构；所述螺丝分料机构用于夹取螺丝供料机构中的螺丝至套胶圈位置；所述套胶圈机构用于从胶圈撑开机构中取出撑开的胶圈并将所述撑开的胶圈安装至螺丝分料机构中的螺丝上。本发明可实现多种规格螺丝自动套胶圈，特别是填补了现有的自动装配装置难以实现在螺丝上装配内径3mm以下胶圈的空缺。

Description

一种螺丝与胶圈自动装配装置及方法

技术领域

本发明涉及工业自动化设备领域，尤其涉及一种螺丝与胶圈自动装配装置及方法。

背景技术

防水性是电子工件的一个很关键的性能指标，如果防水性不好，工件容易进水，使得电路损坏。带胶圈的螺丝通常用于电子产品螺丝孔防水，保证螺丝连接部位的防水性能，防止产品内部电路免受损坏，使用非常广泛。

螺丝和胶圈是两个不同组件，通常采用预装的方式，传统的作业方法主要为人工一只手拿取一颗螺丝，捏住螺帽，另外一只手拿取镊子取一只胶圈,将胶圈撑开，穿入螺丝螺牙部位，松开镊子，胶圈收缩到螺丝上，完成组件装配。该操作方法为全手工作业，劳动效率低、强度大，组装品质无法保证，一致性差。

随着工业自动化程度不断提升，传统的手工装配方法已经不能满足社会的发展需求，随着人工成本的不断提升，社会竞争力的不断提升，要想在激烈的竞争中占据一席之地，必须要有强有力的工业自动化做后盾，才能够不被淘汰。虽然目前已经出现了一些螺丝与胶圈自动装配的装置，但是现有的装置不能实现多种规格的螺丝与胶圈的装配，特别是难以实现在螺丝上自动装配内径在3mm以下的胶圈。

发明内容

为了弥补已有技术的缺陷，本发明提供一种螺丝与胶圈自动装配装置及方法，能够实现胶圈供料、螺丝供料、取胶圈、套胶圈、成品下料等工序全自动化执行，提高生产效率，保证产品一致性。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种螺丝与胶圈自动装配装置，包括工作台、胶圈供料机构、胶圈撑开机构、套胶圈机构、螺丝供料机构、螺丝分料机构，所述胶圈供料机构、胶圈撑开机构、套胶圈机构、螺丝供料机构、螺丝分料机构分别安装于所述工作台上，所述胶圈供料机构用于将多个胶圈有序排列并依次输送到所述胶圈撑开机构；所述胶圈撑开机构用于固定并撑开一枚胶圈；所述螺丝供料机构用于将多个螺丝有序排列并依次输送到所述螺丝分料机构；所述螺丝分料机构用于夹取螺丝供料机构中的螺丝至套胶圈位置；所述套胶圈机构用于从胶圈撑开机构中取出撑开的胶圈并将所述撑开的胶圈安装至螺丝分料机构中的螺丝上。

进一步地，所述胶圈供料机构包括胶圈振动盘和设置在胶圈振动盘出料口处的胶圈直震器，所述螺丝供料机构包括螺丝振动盘和设置在螺丝振动盘出料口处的螺丝直震器。

进一步地，所述胶圈撑开机构包括支座、胶圈撑开模具、移料装置及胶圈夹持装置；所述胶圈撑开模具包括子弹头及设置于子弹头后端的连接杆；所述移料装置用于驱动所述胶圈撑开模具上下移动，所述移料装置包括固定于所述支座上的纵向线性导轨，在纵向线性导轨上滑动连接有纵向滑块，在纵向滑块上固定有安装块，所述连接杆固定于所述安装块内，胶圈撑开气缸的驱动端与所述安装块连接以驱动所述安装块内的胶圈撑开模具沿纵向线性导轨上下移动；所述胶圈夹持装置设于所述胶圈撑开模具上端，所述胶圈夹持装置用于接收从胶圈供料机构中输出的胶圈并将胶圈夹住固定，所述胶圈夹持装置包括用于夹持胶圈的胶圈夹爪、用于驱动所述胶圈夹爪闭合和打开的胶圈夹爪气缸，所述胶圈夹爪与所述胶圈撑开模具同轴设置。

进一步地，所述胶圈夹爪闭合形成的容纳槽的空间仅能接收单个胶圈，所述容纳槽底端设有槽孔。

进一步地，所述套胶圈机构包括套胶圈组件及连接所述套胶圈组件的位移机构，所述位移机构驱动所述套胶圈组件水平移动和垂直升降。

进一步地，所述套胶圈组件包括模具头、套设在所述模具头上的滑套及驱动所述滑套沿所述膜具头轴向上下滑动的套胶圈气缸，所述模具头为空心管状结构，所所述模具头的外径与所述胶圈撑开模具中子弹头的截面直径相等，所述膜具头的内径大于所述螺丝的外径。

进一步地，所述位移机构包括第一X轴位移机构和Z轴位移机构，所述第一X轴位移机构设置在机架上，所述Z轴位移机构设置在第一X轴位移机构上，所述套胶圈组件固定于所述Z轴位移机构上，所述第一X轴位移机构通过伺服电机和丝杆进行X轴方向上的水平移动，所述Z轴位移机构通过伺服电机和丝杆进行Z轴方向上的垂直升降。

进一步地，所述螺丝分料机构包括支撑座、设置于所述支撑座上的螺丝夹持装置、连接所述螺丝夹持装置的错位移动装置、螺丝挡停装置、及套胶圈平台，所述螺丝夹持装置用于夹住固定从螺丝供料机构中输出的螺丝，所述错位移动装置驱动所述螺丝夹持装置水平移动；所述螺丝挡停装置安装于所述螺丝供料机构的出料端处，用以阻挡螺丝从螺丝供料机构中滑出；在所述套胶圈平台上实现螺丝与胶圈的装配，所述套胶圈平台的下方还设有成品接料盒。

进一步地，所述螺丝夹持装置包括用于夹持螺丝的螺丝夹爪、用于驱动所述螺丝夹爪闭合和打开的螺丝夹爪气缸；所述错位移动装置包括第二X轴位移机构和Y轴位移机构，所述第二X轴位移机构设置在支撑座上，所述Y轴位移机构设置在第二X轴位移机构上，所述螺丝夹持装置固定于所述Y轴位移机构上，所述第二X轴位移机构通过气缸、直线导轨和滑块进行X轴方向上的水平移动；所述Y轴位移机构通过气缸进行Y轴方向上的水平移动。

本发明还提供采用上述螺丝与胶圈自动装配装置进行装配的方法，包括如下步骤：

（1）胶圈供料：胶圈经胶圈振动盘振动排序，并由胶圈直震器按顺序依次流出；（2）胶圈撑开：胶圈撑开机构接住从胶圈直震器流出的胶圈，并把胶圈夹住撑开；（3）取胶圈： Z轴位移机构下降，将撑开的胶圈从胶圈撑开机构上取走；（4）螺丝供料：螺丝经螺丝振动盘振动排序，并由螺丝直震器按顺序依次流出；（5）螺丝分料：采用螺丝分料机构将螺丝夹持送到套胶圈平台；（6）套胶圈：第一X轴位移机构带动Z轴位移机构移动到套胶圈平台上方，将胶圈套到螺丝上；（7）下料：第一X轴位移机构将套有胶圈的螺丝拖动到成品接料盒上方，套有胶圈的螺丝掉落到成品接料盒。

本发明具有如下有益效果：

本发明将现有的人工方式改进为设备自动进行，装配效率高，减少了作业人工，降低了人工成本，产品一致性好，提高产品的装配质量和产量，为用户带来明显的经济效益。

本发明可实现多种规格螺丝自动套胶圈，特别是填补了现有的自动装配装置难以实现在螺丝上装配内径3mm以下胶圈的空缺。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明胶圈撑开机构的结构示意图；

图3为本发明套胶圈机构的结构示意图；

图4为本发明套胶圈机构的另一结构示意图；

图5为本发明螺丝供料机构和螺丝分料机构的结构示意图。

图中：1、工作台，2、胶圈供料机构，3、胶圈撑开机构，4、套胶圈机构，5、螺丝供料机构，6、螺丝分料机构，7、支座，8、胶圈撑开模具，9、纵向线性导轨，10、纵向滑块，11、安装块，12、胶圈撑开气缸，13、胶圈夹爪，14、胶圈夹爪气缸，15、第一X轴位移机构，16、Z轴位移机构，17、机架，18、模具头，19、滑套，20、套胶圈气缸，21、连接块，22、螺丝振动盘，23、螺丝直震器，24、支撑座，25、螺丝挡停装置，26、套胶圈平台，27、螺丝夹爪，28、螺丝夹爪气缸，29、第二X轴位移机构，30、Y轴位移机构。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

一种螺丝与胶圈自动装配装置，包括工作台、胶圈供料机构、胶圈撑开机构、套胶圈机构、螺丝供料机构、螺丝分料机构，所述胶圈供料机构、胶圈撑开机构、套胶圈机构、螺丝供料机构、螺丝分料机构分别安装于所述工作台上。

所述胶圈供料机构用于将多个胶圈有序排列并依次输送到所述胶圈撑开机构。所述胶圈供料机构包括胶圈振动盘和设置在胶圈振动盘出料口处的胶圈直震器，所述胶圈振动盘的底端通过螺栓螺母固定在胶圈振动盘底板上，所述胶圈振动盘底板固定于所述工作台上。本发明中，胶圈投放到胶圈振动盘，胶圈振动盘震动过程中，胶圈按统一的方向由胶圈直震器流出供料。

所述胶圈撑开机构用于固定并撑开一枚胶圈。所述胶圈撑开机构包括支座、胶圈撑开模具、移料装置及胶圈夹持装置；所述胶圈撑开模具包括子弹头及设置于子弹头后端的连接杆；所述移料装置用于驱动所述胶圈撑开模具上下移动，所述移料装置包括固定于所述支座上的纵向线性导轨，在纵向线性导轨上滑动连接有纵向滑块，在纵向滑块上固定有安装块，所述连接杆固定于所述安装块内，胶圈撑开气缸的驱动端与所述安装块连接以驱动所述安装块内的胶圈撑开模具沿纵向线性导轨上下移动；所述胶圈夹持装置设于所述胶圈撑开模具上端，所述胶圈夹持装置用于接收从胶圈供料机构中输出的胶圈并将胶圈夹住固定。

所述胶圈夹持装置包括用于夹持胶圈的胶圈夹爪、用于驱动所述胶圈夹爪闭合和打开的胶圈夹爪气缸，所述胶圈夹爪与所述胶圈撑开模具同轴设置。所述胶圈夹爪闭合形成的容纳槽的空间仅能接收单个胶圈，所述容纳槽底端设有槽孔。

工作时，首先胶圈夹爪气缸处于张开状态，胶圈撑开气缸处于下限位，胶圈撑开模具和胶圈夹爪气缸同轴，胶圈由胶圈直震器直振进入胶圈夹爪，胶圈夹爪气缸闭合，胶圈夹爪将胶圈夹住固定，胶圈撑开气缸向上动作，胶圈撑开模具从胶圈内孔通过将胶圈逐级撑开，胶圈套在胶圈撑开模具上，保持位置不动。

所述套胶圈机构用于从胶圈撑开机构中取出撑开的胶圈并将所述撑开的胶圈安装至螺丝分料机构中的螺丝上。所述套胶圈机构包括套胶圈组件及连接所述套胶圈组件的位移机构，所述位移机构驱动所述套胶圈组件水平移动和垂直升降。所述套胶圈组件包括模具头、套设在所述模具头上的滑套及驱动所述滑套沿所述膜具头轴向上下滑动的套胶圈气缸。作为进一步改进，所述套胶圈气缸的活塞杆前端通过气缸连接块连接所述滑套，所述膜具头的一端固定于所述位移机构上。本发明中，所述模具头为空心管状结构，所述模具头的外径与所述胶圈撑开模具中子弹头的截面直径相等，所述膜具头的内径大于所述螺丝的外径。

本发明中，所述位移机构包括第一X轴位移机构和Z轴位移机构，所述第一X轴位移机构设置在机架上，所述Z轴位移机构设置在第一X轴位移机构上，所述套胶圈组件固定于所述Z轴位移机构上。本发明中可以使用已经公知的任何现有技术来实现第一X轴位移机构在X轴方向上的水平移动和Z轴位移机构在Z轴方向上的垂直移动，本领域技术人员容易根据实际需要进行选择，作为优选：所述第一X轴位移机构通过伺服电机和丝杆进行X轴方向上的水平移动，所述Z轴位移机构通过伺服电机和丝杆进行Z轴方向上的垂直升降。

工作时，Z轴位移机构移动到胶圈撑开机构的正上方，模具头和夹爪、胶圈撑开模具同轴； Z轴位移机构向下运动，胶圈撑开模具的锥头部分伸入到模具头内，Z轴位移机构继续向下运动时，胶圈撑开模具被模具头强行往下顶（Z轴输出力大于胶圈撑开气缸力），此时胶圈因为被夹爪夹住，保持在原位，当模具头移动到超过胶圈下底面时，胶圈从胶圈撑开模具转移到模具头，胶圈夹爪气缸打开，胶圈套在模具头上随Z轴位移机构上升，完成取胶圈过程，X轴位移机构将Z轴位移机构移动到螺丝正上方。

所述螺丝供料机构用于将多个螺丝有序排列并依次输送到所述螺丝分料机构。所述螺丝供料机构包括螺丝振动盘和设置在螺丝振动盘出料口处的螺丝直震器，所述螺丝直震器位于所述螺丝振动盘和螺丝分料机构之间。所述螺丝振动盘的底端通过螺栓螺母固定在螺丝振动盘底板上，所述螺丝振动盘底板固定于所述工作台上。本发明中，螺丝投放到螺丝振动盘，螺丝振动盘震动过程中，螺丝按统一的方向由螺丝直震器流出供料。

所述螺丝分料机构用于夹取螺丝供料机构中的螺丝至套胶圈位置。所述螺丝分料机构包括支撑座、设置于所述支撑座上的螺丝夹持装置、连接所述螺丝夹持装置的错位移动装置、螺丝挡停装置、及套胶圈平台。

所述螺丝夹持装置用于夹住固定从螺丝供料机构中输出的螺丝。优选地，所述螺丝夹持装置包括用于夹持螺丝的螺丝夹爪、用于驱动所述螺丝夹爪闭合和打开的螺丝夹爪气缸。

所述错位移动装置用于驱动所述螺丝夹持装置水平移动。所述错位移动装置包括第二X轴位移机构和Y轴位移机构，所述第二X轴位移机构设置在支撑座上，所述Y轴位移机构设置在第二X轴位移机构上，所述螺丝夹持装置固定于所述Y轴位移机构上。本发明中可以使用已经公知的任何现有技术来实现第二X轴位移机构在X轴方向上的水平移动和Y轴位移机构上在Y轴方向上的水平移动，本领域技术人员容易根据实际需要进行选择，作为优选：所述第二X轴位移机构通过气缸、直线导轨和滑块进行X轴方向上的水平移动；所述Y轴位移机构通过气缸进行Y轴方向上的水平移动。

所述螺丝挡停装置安装于所述螺丝供料机构的出料端处，用以阻挡螺丝从螺丝供料机构中滑出。所述螺丝挡停装置包括但不限定于弹性挡料块。

在所述套胶圈平台上实现螺丝与胶圈的装配，所述套胶圈平台的下方还设有成品接料盒。

工作时，螺丝夹爪处于打开状态，螺丝经螺丝振动盘、螺丝直震器进入螺丝夹爪，螺丝夹爪气缸闭合夹紧螺丝，第二X轴位移机构向X轴方向限位移动，同时螺丝挡停装置阻挡后面的螺丝从螺丝供料机构中滑出，第二X轴位移机构到达前限位后，Y轴位移机构在Y轴方向上水平移动到达套胶圈平台，Z轴位移机构向下运动，螺丝沉入模具头的内孔，Z轴位移机构行进一段距离后停止下降，螺丝夹爪打开，第二X轴位移机构和Y轴位移机构回原位，Z轴位移机构继续下降到模具头底部到达螺丝套胶圈位置后停止，套胶圈气缸带动滑套将胶圈从模具头顶出收缩到螺丝上，完成螺丝自动套胶圈，Z轴位移机构保持不动，X轴位移机构运动到下料盒正上方，螺丝脱离套胶圈平台，掉入成品接料盒，完成整个过程。

采用上述螺丝与胶圈自动装配装置进行装配的方法，包括如下步骤：

（1）胶圈供料：胶圈经胶圈振动盘振动排序，并由胶圈直震器按顺序依次流出；（2）胶圈撑开：胶圈撑开机构接住从胶圈直震器流出的胶圈，并把胶圈夹住撑开；（3）取胶圈： Z轴位移机构下降，将撑开的胶圈从胶圈撑开机构上取走；（4）螺丝供料：螺丝经螺丝振动盘振动排序，并由螺丝直震器按顺序依次流出；（5）螺丝分料：采用螺丝分料机构将螺丝夹持送到套胶圈平台；（6）套胶圈：第一X轴位移机构带动Z轴位移机构移动到套胶圈平台上方，将胶圈套到螺丝上；（7）下料：第一X轴位移机构将套有胶圈的螺丝拖动到成品接料盒上方，套有胶圈的螺丝掉落到成品接料盒。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种螺丝与胶圈自动装配装置，其特征在于，其包括工作台、胶圈供料机构、胶圈撑开机构、套胶圈机构、螺丝供料机构、螺丝分料机构，所述胶圈供料机构、胶圈撑开机构、套胶圈机构、螺丝供料机构、螺丝分料机构分别安装于所述工作台上，所述胶圈供料机构用于将多个胶圈有序排列并依次输送到所述胶圈撑开机构；所述胶圈撑开机构用于固定并撑开一枚胶圈；所述螺丝供料机构用于将多个螺丝有序排列并依次输送到所述螺丝分料机构；

所述螺丝分料机构用于夹取螺丝供料机构中的螺丝至套胶圈位置；所述套胶圈机构用于从胶圈撑开机构中取出撑开的胶圈并将所述撑开的胶圈安装至螺丝分料机构中的螺丝上；

所述胶圈撑开机构包括支座、胶圈撑开模具、移料装置及胶圈夹持装置；所述胶圈撑开模具包括子弹头及设置于子弹头后端的连接杆；所述移料装置用于驱动所述胶圈撑开模具上下移动，所述移料装置包括固定于所述支座上的纵向线性导轨，在纵向线性导轨上滑动连接有纵向滑块，在纵向滑块上固定有安装块，所述连接杆固定于所述安装块内，胶圈撑开气缸的驱动端与所述安装块连接以驱动所述安装块内的胶圈撑开模具沿纵向线性导轨上下移动；所述胶圈夹持装置设于所述胶圈撑开模具上端，所述胶圈夹持装置用于接收从胶圈供料机构中输出的胶圈并将胶圈夹住固定，所述胶圈夹持装置包括用于夹持胶圈的胶圈夹爪、用于驱动所述胶圈夹爪闭合和打开的胶圈夹爪气缸，所述胶圈夹爪与所述胶圈撑开模具同轴设置；

所述套胶圈机构包括套胶圈组件及连接所述套胶圈组件的位移机构，所述位移机构驱动所述套胶圈组件水平移动和垂直升降；

所述套胶圈组件包括模具头、套设在所述模具头上的滑套及驱动所述滑套沿所述模具头轴向上下滑动的套胶圈气缸，所述模具头为空心管状结构，所述模具头的外径与所述胶圈撑开模具中子弹头的截面直径相等，所述模具头的内径大于所述螺丝的外径；

所述螺丝分料机构包括支撑座、设置于所述支撑座上的螺丝夹持装置、连接所述螺丝夹持装置的错位移动装置、螺丝挡停装置、及套胶圈平台，所述螺丝夹持装置用于夹住固定从螺丝供料机构中输出的螺丝，所述错位移动装置驱动所述螺丝夹持装置水平移动；所述螺丝挡停装置安装于所述螺丝供料机构的出料端处，用以阻挡螺丝从螺丝供料机构中滑出；在所述套胶圈平台上实现螺丝与胶圈的装配，所述套胶圈平台的下方还设有成品接料盒；

所述螺丝夹持装置包括用于夹持螺丝的螺丝夹爪、用于驱动所述螺丝夹爪闭合和打开的螺丝夹爪气缸；所述错位移动装置包括第二X轴位移机构和Y轴位移机构，所述第二X轴位移机构设置在支撑座上，所述Y轴位移机构设置在第二X轴位移机构上，所述螺丝夹持装置固定于所述Y轴位移机构上，所述第二X轴位移机构通过气缸、直线导轨和滑块进行X轴方向上的水平移动；所述Y轴位移机构通过气缸进行Y轴方向上的水平移动。

2.如权利要求1所述螺丝与胶圈自动装配装置，其特征在于，所述胶圈供料机构包括胶圈振动盘和设置在胶圈振动盘出料口处的胶圈直震器，所述螺丝供料机构包括螺丝振动盘和设置在螺丝振动盘出料口处的螺丝直震器。

3.如权利要求1所述螺丝与胶圈自动装配装置，其特征在于，所述胶圈夹爪闭合形成的容纳槽的空间仅能接收单个胶圈，所述容纳槽底端设有槽孔。

4.如权利要求1所述螺丝与胶圈自动装配装置，其特征在于，所述位移机构包括第一X轴位移机构和Z轴位移机构，所述第一X轴位移机构设置在机架上，所述Z轴位移机构设置在第一X轴位移机构上，所述套胶圈组件固定于所述Z轴位移机构上，所述第一X轴位移机构通过伺服电机和丝杆进行X轴方向上的水平移动，所述Z轴位移机构通过伺服电机和丝杆进行Z轴方向上的垂直升降。

5.采用权利要求1-4任一项所述螺丝与胶圈自动装配装置进行装配的方法，包括如下步骤：

（1）胶圈供料：胶圈经胶圈振动盘振动排序，并由胶圈直震器按顺序依次流出；（2）胶圈撑开：胶圈撑开机构接住从胶圈直震器流出的胶圈，并把胶圈夹住撑开；（3）取胶圈：Z轴位移机构下降，将撑开的胶圈从胶圈撑开机构上取走；（4）螺丝供料：螺丝经螺丝振动盘振动排序，并由螺丝直震器按顺序依次流出；（5）螺丝分料：采用螺丝分料机构将螺丝夹持送到套胶圈平台；（6）套胶圈：第一X轴位移机构带动Z轴位移机构移动到套胶圈平台上方，将胶圈套到螺丝上；（7）下料：第一X轴位移机构将套有胶圈的螺丝拖动到成品接料盒上方，套有胶圈的螺丝掉落到成品接料盒。