CN108311877A - 自动锁螺丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动锁螺丝装置，包括内设PLC的机体以及设于机体上的工作平台，工作平台上方设有相对设置的螺丝锁付机构和摄像机；其中，工作平台通过Y轴轴向运动机构固定在所述机体的底座上，工作平台上固定设有夹具机构；螺丝锁付机构通过Z轴轴向运动机构和X轴轴向运动机构固定在机体上。本发明提供的自动锁螺丝装置，采用摄像机和多传感器并结合X轴、Y轴和Z轴三维定位技术，对螺丝孔进行精确定位，避免由螺丝孔变形偏移带来的螺丝孔定位不准确，提高了螺丝锁付率和产品合格率；而螺丝夹头处外部与吹钉机构连接，即节省了工作平台的有效空间，同时无需电批来回返螺丝钉机构的排列处进行吸钉，提高了打钉效率。

Description

自动锁螺丝装置

技术领域

本发明涉及螺丝自动锁付技术领域，特别涉及一种自动锁螺丝装置。

背景技术

在国内，自动锁螺丝机在多种组装行业中应用，其中包括笔记本电脑，手机、相机、家电、玩具、平板电脑等电子组装类，还有马达、电机零部件等机械组装类。对于一般的由金属材料铸造而成的金属件，一般的锁螺丝机是可以完全应用的；但是对于由塑料制造而成的注塑件，由于注塑成形时，塑料冷却收缩有可能造成的螺丝孔变形偏移，所以一般的锁螺丝机无法精确锁付，极大地降低了锁付效率，准确率低。

手持自动锁丝机也称手握式自动锁螺丝机，它只需工人一只手握着电批，另外一只手固定按压待锁丝物就可完成锁丝，锁完一颗后只需拿高螺丝刀对准下一个螺丝孔，输送系统会自动在这段时间输送一颗螺丝到电批头，工人进行第二次的锁丝，这样不断循环重复直到锁丝完成；手持式的另一种形式采用的是自动风批头，它是利用高速气体动力推动马达转动产生的扭矩来进行锁丝，具有高精度、节能、扭矩易控制优点，但它的生产效率最低，并且准确率也较低。

多轴式一般指具有两个或者两个以上锁丝头的自动锁螺丝机，它可同时进行多颗螺丝的锁进，并且只需公用一个振动盘就可满足供料需求，相对手持自动锁螺丝机，它的速度和效率有所提高，但随着锁丝头轴数增多其稳定性变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用摄像和多传感器结合可以对螺丝孔进行精确定位提高螺丝锁付效率和产品合格率、降低生产成本且工作稳定性强的自动螺丝锁付装置以解决现有技术中的不足。

本发明通过以下技术方案来实现发明目的：

自动锁螺丝装置，包括内设PLC的机体以及设于机体上的工作平台，工作平台上方设有相对设置的螺丝锁付机构和摄像机；

所述工作平台通过Y轴轴向运动机构固定在所述机体的底座上，工作平台上固定设有夹具机构；

所述螺丝锁付机构包括电批以及与电批连接的螺丝夹头，螺丝锁付机构通过Z轴轴向运动机构和X轴轴向运动机构固定在所述机体上；

所述摄像机通过支架固定在所述机体的底座上，摄像机对工作平台进行拍照并发送给后台电脑，后台电脑再将待锁螺丝的位置信息数据发送给PLC，PLC控制所述X轴轴向运动机构、Y轴轴向运动机构和/或Z轴轴向运动机构移动使螺丝锁付机构移动到夹具机构上待加工产品的螺丝孔处完成锁付。

进一步地，所述Z轴轴向运动机构包括Z轴电机、与Z轴电机同轴连接的Z轴同步轮和Z轴同步带、Z轴支撑板、固定在Z 轴支撑板上的Z轴直线导轨以及与所述Z轴直线导轨匹配的Z轴滑块，Z轴滑块另一端与所述电批连接，所述电批上与所述Z轴滑块平行的另一侧还设有使电批与Z轴同步带连接的同步带压块；

所述X轴轴向运动机构包括X轴电机、与X轴电机同轴连接的X轴同步轮和X轴同步带，固定在所述机体上的X轴直线导轨以及与所述X轴直线导轨相匹配的X轴滑块，X轴滑块另一端与所述Z轴支撑板连接，所述Z轴支撑板上设有使Z轴支撑板与X 轴同步带连接的同步带压块；

所述Y轴轴向运动机构包括Y轴电机、与Y轴电机同轴连接的Y轴同步轮和Y轴同步带，固定在所述工作平台下部底座上的 Y轴直线导轨以及与所述Y轴直线导轨相匹配的Y轴滑块，Y轴滑块顶端固定连接在所述工作平台底部，所述工作平台底部设有与所述Y轴滑块平行的可使工作平台与Y轴同步带连接的同步带压块。

进一步地，所述电批与所述Z轴支撑板之间的垂直连接板上还设有缓冲器，由此，对电批进行身高，并在稳定电批打钉时减少对待加工工件的冲击力，同时还可以减少电批对螺钉夹头的冲撞，避免螺钉夹头的松动。

进一步地，所述X轴直线导轨为两组分别位于所述X轴同步带的上方和下方；所述Y轴直线导轨为两组分别位于所述Y轴同步带的两侧；所述X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨两端均设有传感器。由此，X轴直线导轨和Y轴直线导轨均设置两组，使移动过程中电批的位置不会产生偏移使定位更加精确，传感器可以使相应的电机改变转动方向从而使滑块前进或后退。

进一步地，所述Z轴滑块上还安装有气缸，电批的上端与所述气缸的活塞连接，由此，电批在气缸的驱动下向下运动将螺丝钉打入螺丝孔中或向上运动使螺丝夹头收回。

进一步地，所述螺丝锁付结构通过螺丝夹头处的气管与外部的吹钉结构连接，由此，吹钉机构的排列螺丝钉结构、分钉和吹钉结构都在锁螺丝装置有限工作空间以外的部分，可以适当减小锁螺丝机的体积，同时，锁付完一个螺丝孔，电批可直接前往下一螺丝孔的位置，在移动的过程中，吹钉机构会将准备好的螺丝钉吹送至螺丝夹头中，避免了采用吸钉机构时电批需要来回返螺丝钉机构的排列处进行吸钉，提高了打钉效率。

进一步地，所述机体两侧均设立支柱，两根支柱之间的距离与底座的宽度相等，由此，两支柱之间的距离适当使整个装置在工作过程中更加稳定。

进一步地，所述夹具机构的形状与待锁螺丝产品的形状相匹配，由此，针对不同的待锁螺丝产品制定不同的夹具机构使待锁螺丝产品在锁螺丝过程中固定得更加牢固使定位更加准确提高了产品加工合格率。

进一步地，所述工作平台上与所述夹具机构对应的中心处设有位置标记，由此，便于电脑根据摄像机拍摄的照片计算出待加工产品上需要打螺丝钉的位置相对于工作平台上位置标记与X轴、 Y轴和Z轴三个维度之间距离，从而确定电批移动的位置和路径以及要移动到工作平台的位置。

本发明提供的自动锁螺丝装置结构简单，相对现有技术具有以下优点：

1、采用摄像机和多传感器并结合X轴、Y轴和Z轴三维定位技术，对螺丝孔进行精确定位，尤其对于由塑料制造而成的注塑件，避免由于注塑成形时因塑料冷却收缩有可能造成的螺丝孔变形偏移带来的螺丝孔定位不准确，提高了螺丝锁付率和产品合格率；

2、机体采用双支柱结构，因电批组件和Z轴部分重量较为集中同时Z轴部分长时间处于运动状态，而双支柱的两个支柱能互相制约抵消Z轴运动带来的力，消除偏移，降低Z轴运动带来整体的晃动和震动，保证整个装置的工作稳定性并延长使用寿命；

3、Z轴支撑板下部安装有缓冲器，能够对电批的移动位置微调，并在稳定电批打钉时减少对待加工工件的冲击力，并同时减少电批对螺钉夹头的冲撞，避免螺钉夹头的松动，进一步提高了打钉的精确率；

4、螺丝夹头处外部与吹钉机构连接，锁付完一个螺丝孔，电批可直接前往下一螺丝孔的位置，在移动的过程中，吹钉机构会将准备好的螺丝钉吹送至螺丝夹头中，避免了采用吸钉机构时电批需要来回返螺丝钉机构的排列处进行吸钉，提高了打钉效率。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的结构示意图；

图2为图1另一个角度的结构示意图；

1—机体，2—工作平台，3—螺丝锁付机构，31—电批，32—螺丝夹头，4—摄像机，5—底座，6—X轴轴向运动机构，61—X 轴电机，62—X轴同步轮，63—X轴同步带，64—X轴直线导轨，65—X轴滑块，7—Y轴轴向运动机构，71—Y轴电机，72—Y轴同步轮，73—Y轴同步带，74—Y轴直线导轨，75—Y轴滑块，8—Z 轴轴向运动机构，81—Z轴电机，82—Z轴同步轮，83—Z轴同步带，84—Z轴直线导轨，85—Z轴滑块，86—Z轴支撑板，9—同步带压块，10—缓冲器，11—传感器，12—气缸，13—支柱，14—摄像机支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，自动锁螺丝装置，包括内设PLC的机体 1以及设于机体1上的工作平台2，工作平台2上方设有相对设置的螺丝锁付机构3和摄像机4，机体1两侧均设立支柱13，两根支柱13之间的距离与底座5的宽度相等。

其中，工作平台2通过Y轴轴向运动机构固定在机体的底座上，工作平台2上固定设有夹具机构(图中未示出)；螺丝锁付机构3包括电批31以及与电批31连接的螺丝夹头32，螺丝锁付机构3通过Z轴轴向运动机构8和X轴轴向运动机构6固定在机体 1上；摄像机4通过摄像机支架14固定在机体1的底座5上，摄像机4对工作平台2进行拍照并发送给后台电脑，后台电脑再将待锁螺丝的位置信息数据发送给PLC，PLC控制X轴轴向运动机6、 Y轴轴向运动机构7和/或Z轴轴向运动8机构移动使螺丝锁付机构3移动到夹具机构上待加工产品的螺丝孔处完成锁付。

此外，Z轴轴向运动机构8包括Z轴电机81、与Z轴电机81 同轴连接的Z轴同步轮82和Z轴同步带83、Z轴支撑板86、固定在Z轴支撑板86上的Z轴直线导轨84以及与Z轴直线导轨84 匹配的Z轴滑块85，Z轴滑块85另一端与电批31连接，电批31 上与Z轴滑块85平行的另一侧还设有使电批31与Z轴同步带83 连接的同步带压块9；X轴轴向运动机构6包括X轴电机61、与 X轴电机61同轴连接的X轴同步轮62和X轴同步带63，固定在机体1上的X轴直线导轨64以及与X轴直线导轨64相匹配的X 轴滑块65，X轴滑块65另一端与Z轴支撑板86连接，Z轴支撑板86上设有使Z轴支撑板86与X轴同步带63连接的同步带压块 9；

Y轴轴向运动机构7包括Y轴电机71、与Y轴电机71同轴连接的Y轴同步轮72和Y轴同步带73，固定在工作平台2下部底座5上的Y轴直线导轨74以及与Y轴直线导轨74相匹配的Y轴滑块75，Y轴滑块75顶端固定连接在工作平台2底部，工作平台 2底部设有与Y轴滑块75平行的可使工作平台2与Y轴同步带73 连接的同步带压块9。

上述X轴轴向运动机构6、Y轴轴向运动机构7和Z轴轴向运动机构8中的同步压块9分别将各个轴与相应的同步带锁紧，将相应电机的转动变为各个轴的直线运动。

为了减少电批31打钉时对待加工工件的冲击力，电批31与 Z轴支撑板86之间的垂直连接板上还设有缓冲器10。

此外，为了使电批31的移动的位置更加精确，X轴直线导轨 64为两组分别位于X轴同步带63的上方和下方；Y轴直线导轨 74为两组分别位于Y轴同步带73的两侧；同时，为了限制电批 31在X轴、Y轴和Z轴上的移动位置，X轴直线导轨64、Y轴直线导轨74和Z轴直线导轨84两端均设有传感器11。

其中，Z轴滑块85上还安装有气缸12，电批31的上端与气缸12的活塞连接。

此外，螺丝锁付结构3通过螺丝夹头32处的气管与外部的吹钉结构连接，夹具机构的形状与待锁螺丝产品的形状相匹配，同时，工作平台2上与夹具机构对应的中心处设有位置标记。

使用本发明提供的自动锁螺丝装置时，根据待锁螺丝的产品，选择与其相匹配的夹具机构将待加工产品夹紧并固定在工作平台 2上，随后开启装置，摄像机4开始对整个工作平台2拍照并将拍摄后的照片发送至电脑，由电脑确定电批与待加工产品上的螺丝孔对齐过程中的一些数据和参数，即确定电批31的位置和工作平台2的位置后，电脑将其数据发送给PLC，随后PLC发出脉冲信号，控制X轴轴向运动机构6、Y轴轴向运动机构7和Z轴轴向运动机构8中的电机运动，PLC通过控制电机，利用同步带等传动机构，将电批31和工作平台2按照电脑之前规划的路径进行移动，移动后，电批31上的螺丝夹头32将停在待加工产品的其中一个螺丝孔的正上方合适的位置。

待电批31和工作平台2到达各自的位置后，该自动锁螺丝机的辅助机构部分开始工作、运动，辅助机构是螺丝整列机和分钉、吹钉机构，辅助机构将排列杂乱的螺丝钉，排列成整齐的一排螺丝钉，然后分出一颗出来，随后将这一颗螺丝钉放入与螺丝夹头32对相连接的气管中，最后通过气管吹送至螺丝夹头32中，气管和辅助机构上安装的多个传感器可以检测此过程中有无正常完成预定动作，是否将一颗螺丝钉通过气管吹送到螺丝夹头中，如果该过程无误则开始打钉。

打钉时，电批31开始旋转，并且开始检测电批31实时的扭矩，气缸12收回，电批31逐渐下压，待电批座接触到缓冲器10时，电批31下压逐渐变慢，电批31的批头开始与螺丝钉接触，带动螺丝钉向下运动的同时螺丝钉也开始旋转，随后嵌入到待加工的产品上的螺丝孔内，下压过程电批31实时监测扭矩，待达到预定的数值后，说明螺丝钉已经拧紧，达到预期效果，电批31停止下压和旋转，气缸 12伸出，收回电批31。本次打钉结束，开始对该加工产品上的其它螺丝孔位进行工作，由于之前电脑处理待加工产品时的数据时，已经把同一个产品上的所有需要这台螺丝机进行打螺丝的螺丝孔位置均已计算出，并且传送至PLC中，所以打完本产品上第一个螺丝钉后，自动锁螺丝机就会按照电脑之前给出的数据，按照计算出的路径和位置来移动电批31和工作平台2，将电批31移动至下一个螺丝孔上方附近，开始对本待加工产品上的第二个需要进行打钉的螺丝孔进行打钉工作。

当自动锁螺丝机将该待加工产品上所有需要打钉的螺丝孔都打孔完毕后，PLC通过控制X轴电机61、Y轴电机71、Z轴电机81和气缸12的运动使电批31和工作平台2移动至预定的位置，打开待加工产品上的夹具机构，取出待加工产品，同时防放置止另一个待加工产品，进行下一轮工作。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.自动锁螺丝装置，其特征在于：包括内设PLC的机体以及设于机体上的工作平台，工作平台上方设有相对设置的螺丝锁付机构和摄像机；

所述工作平台通过Y轴轴向运动机构固定在所述机体的底座上，工作平台上固定设有夹具机构；

所述螺丝锁付机构包括电批以及与电批连接的螺丝夹头，螺丝锁付机构通过Z轴轴向运动机构和X轴轴向运动机构固定在所述机体上；

所述摄像机通过支架固定在所述机体的底座上，摄像机对工作平台进行拍照并发送给后台电脑，后台电脑再将待锁螺丝的位置信息数据发送给PLC，PLC控制所述X轴轴向运动机、Y轴轴向运动机构和/或Z轴轴向运动机构移动使螺丝锁付机构移动到夹具机构上待加工产品的螺丝孔处完成锁付。

2.根据权利要求1所述的自动锁螺丝装置，其特征在于：

所述Z轴轴向运动机构包括Z轴电机、与Z轴电机同轴连接的Z轴同步轮和Z轴同步带、Z轴支撑板、固定在Z轴支撑板上的Z轴直线导轨以及与所述Z轴直线导轨匹配的Z轴滑块，Z轴滑块另一端与所述电批连接，所述电批上与所述Z轴滑块平行的另一侧还设有使电批与Z轴同步带连接的同步带压块；

所述X轴轴向运动机构包括X轴电机、与X轴电机同轴连接的X轴同步轮和X轴同步带，固定在所述机体上的X轴直线导轨以及与所述X轴直线导轨相匹配的X轴滑块，X轴滑块另一端与所述Z轴支撑板连接，所述Z轴支撑板上设有使Z轴支撑板与X轴同步带连接的同步带压块；

所述Y轴轴向运动机构包括Y轴电机、与Y轴电机同轴连接的Y轴同步轮和Y轴同步带，固定在所述工作平台下部底座上的Y轴直线导轨以及与所述Y轴直线导轨相匹配的Y轴滑块，Y轴滑块顶端固定连接在所述工作平台底部，所述工作平台底部设有与所述Y轴滑块平行的可使工作平台与Y轴同步带连接的同步带压块。

3.根据权利要求1所述的自动锁螺丝装置，其特征在于：所述电批与所述Z轴支撑板之间的垂直连接板上还设有缓冲器。

4.根据权利要求2所述的自动锁螺丝装置，其特征在于：所述X轴直线导轨为两组分别位于所述X轴同步带的上方和下方；

所述Y轴直线导轨为两组分别位于所述Y轴同步带的两侧；

所述X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨两端均设有传感器。

5.根据权利要求2所述的自动锁螺丝装置，其特征在于：所述Z轴滑块上还安装有气缸，电批的上端与所述气缸的活塞连接。

6.根据权利要求1所述的自动锁螺丝装置，其特征在于：所述螺丝锁付结构通过螺丝夹头处的气管与外部的吹钉结构连接。

7.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的自动锁螺丝装置，其特征在于：所述机体两侧均设立支柱，两根支柱之间的距离与底座的宽度相等。

8.根据权利要求7所述的自动锁螺丝装置，其特征在于：所述夹具机构的形状与待锁螺丝产品的形状相匹配。

9.根据权利要求7所述的自动锁螺丝装置，其特征在于：所述工作平台上与所述夹具机构对应的中心处设有位置标记。