CN108555598A - 一种自动钻孔、涂胶、锁丝装置 - Google Patents

Abstract

一种自动钻孔、涂胶、锁丝装置，包括用于将产品前端夹持固定并旋转的旋转夹持机构、用于支撑产品中间部分的支撑机构、用于产品预置螺纹孔定位确认的探杆机构、用于将产品后端压紧固定的浮动定位机构、钻孔锁丝组件、作业台面、控制系统；旋转夹持机构、支撑机构、探杆机构、浮动定位机构依次安装在作业台面前侧，钻孔锁丝组件经直线运动机构装于作业台面后侧；控制系统包括信号采集系统、伺服系统、可编程逻辑控制器、开关电源；本发明用于不同产品直径、不同产品长度、不同螺纹孔径、不同螺纹孔数的产品自动化装配及生产，可实现装配过程自动化、装配参数数字化，大幅提升装配效率，满足自动化装配生产线的基本需求。

Description

一种自动钻孔、涂胶、锁丝装置

技术领域

本发明涉及一种钻孔、涂胶、锁丝装置。

背景技术

目前某种圆柱状产品对接后的紧固工作（二次钻孔、涂胶、锁丝等）主要由人工手动完成。产品支撑在作业台面，工人手持电钻，通过肉眼观察，手动进行穿过预置螺纹孔的二次钻孔作业，完成后采用毛刷将铁屑清理干净，最后将胶体挤出至螺钉表面，利用螺丝刀手动完成锁丝作业。由于预置螺纹孔尺寸较小，穿过螺纹孔进行二次钻孔、涂胶、锁丝工作依赖工人的个人能力及经验成分较重，钻孔精度、扭力、深度、涂胶量及锁丝扭力等参数均无法实时测控，装配质量无从保证，无法满足自动化装配生产线的基本需求。因此，需要采用一种自动化装置来实现自动钻孔、涂胶、锁丝等工作。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的上述不足，而提供一种自动钻孔、涂胶、锁丝装置，自动完成穿过产品周向预置螺纹孔的二次钻孔、涂胶、锁丝等工作，实现装配过程自动化、装配参数数字化，大幅提升装配效率，满足自动化装配生产线的基本需求。

本发明的技术方案是：包括用于将产品前端夹持固定并旋转的旋转夹持机构、用于支撑产品中间部分的支撑机构、用于产品预置螺纹孔定位确认的探杆机构、用于将产品后端压紧固定的浮动定位机构、用于加工产品的钻孔锁丝组件、作业台面、控制系统；旋转夹持机构、支撑机构、探杆机构、浮动定位机构依次安装在作业台面前侧，钻孔锁丝组件经直线运动机构装于作业台面后侧；所述旋转夹持机构包括伺服电机和气动卡盘，伺服电机通过减速机与气动卡盘连接，驱动卡盘旋转；所述探杆机构包括探杆、升降气缸、标尺、平移调整机构；平移调整机构由智能相机二引导，根据探杆与标尺的相对距离将探杆调整至产品预置螺纹孔下方，升降气缸带动探杆运动，若产品预置螺纹孔定位准确，探杆位置检测传感器发送确认信号；所述钻孔锁丝组件包括钻孔机构、吸铁屑机构、涂胶机构和锁丝机构，由伺服电机驱动实现平移定位；所述控制系统包括信号采集系统、伺服系统、可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器为德国西门子S7-1200系列、开关电源；所述信号采集系统包括用于检测探杆与标尺的相对距离的智能相机二、用于检测钻孔机构的钻头断裂及磨损情况的智能相机一、用于检测气动卡盘的卡爪位置信息的卡爪传感器，卡爪闭合到后方可进行气动卡盘的旋转、用于检测探杆位置信息的探杆传感器，探杆上升至高位后方可确认预置螺纹孔的定位准确性、用于检测钻孔锁丝组件位置信息的钻孔锁丝传感器，钻孔锁丝组件平移到相应位置后方可进行相应装配工序；所述伺服系统包括与平移调整机构连接的探杆伺服电机、与直线运动机构连接的平移定位伺服电机、伺服控制器，所述探杆伺服电机、伺服电机、平移定位伺服电机分别与对应的伺服控制器连接，伺服控制器通过网络交换机与可编程逻辑控制器连接，接收可编程逻辑控制器的控制请求，同时反馈运动执行结果；所述智能相机二、智能相机一通过网络交换机与可编程逻辑控制器连接。

所述可编程逻辑控制器还连接有用于提示钻头断裂及磨损超限的声光报警器。

用于改变升降气缸气路方向实现探杆升降运动的电控换向阀与可编程逻辑控制器输出点连接。

所述钻孔机构、吸铁屑机构、涂胶机构和锁丝机构通过同一安装底板固定于直线运动机构上。

本发明属于自动化装配技术领域，具体涉及一种自动钻孔、涂胶、锁丝的装置，可实现穿过周向相对规律分布的预置螺纹孔进行二次钻孔、涂胶、锁丝等工作。本发明旋转夹持机构、支撑机构、浮动定位机构根据产品尺寸规格进行设计，按一定间距分开安装在作业台面前侧。根据不同产品尺寸规格可对上述机构进行适当调整，满足生产要求。本发明通过智能相机二自动测算参考点位置坐标，利用伺服系统自动定位初始点，采用探杆机构自动进行初始点定位确认。本发明通过智能相机一自动判断钻头断裂、磨损等异常工作状态。利用真空系统产生负压实现铁屑自动收集。使用回吸注胶定量阀实现定量涂胶。采用锁丝气马达实现定扭力自动锁丝。本发明通过机械主体机构和控制系统两部分的结合，实现了自动钻孔、涂胶、锁丝，大幅提升装配效率，满足自动化装配生产线的基本需求。本发明可用于不同产品直径、不同产品长度、不同螺纹孔径、不同螺纹孔数的产品自动化装配及生产。

附图说明

图1是本发明的正视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的探杆机构及钻孔锁丝机构。

图4是本发明的控制系统框图。

图中：1.作业台面 2.旋转夹持机构 3.支撑机构 4.探杆机构 5.浮动定位机构6.钻孔锁丝组件 7.直线运动机构 8.智能相机组件 9.伺服电机 10.探杆 11.升降气缸12.标尺 13.平移调整机构 14.智能相机一 15.智能相机二 16.钻孔机构 17.吸铁屑机构18.涂胶机构 19.锁丝机构 20.位置检测传感器 21.可编程逻辑控制器 22.电控换向阀23.开关电源 24.网络交换机 25.声光报警器 26.伺服控制器 27.卡爪传感器 28.探杆传感器 29.钻孔锁丝传感器30. 气动卡盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

图1、2、3中，本发明机械主体结构包括：作业台面1、旋转夹持机构2、支撑机构3、探杆机构4、浮动定位机构5、钻孔锁丝组件6、直线运动机构7等。机械主体结构各部分的作用如下：作业台面1用于固定及安装各机构部件；旋转夹持机构2用于将产品前端夹持固定并旋转；支撑机构3用于支撑产品中间部分；探杆机构4用于产品预置螺纹孔的定位确认； 浮动定位机构5用于产品后端压紧固定；钻孔锁丝组件6用于钻孔、吸铁屑、涂胶、锁丝等工作；直线运动机构7用于驱动钻孔锁丝组件6水平移动。机械主体结构各部分连接关系为：旋转夹持机构2、支撑机构3、探杆机构4、浮动定位机构5按一定间距依次安装在作业台面1前侧，钻孔锁丝组件6安装在直线运动机构7前侧，直线运动机构7安装在作业台面1后侧。旋转夹持机构2、支撑机构3、浮动定位机构5根据产品尺寸规格进行设计，按一定间距分开安装在作业台面前侧。根据不同产品尺寸规格可对上述机构进行适当调整，满足生产要求。旋转夹持机构2包括伺服电机9和气动卡盘30，伺服电机9通过减速机与气动卡盘30连接，驱动卡盘旋转。探杆机构包括探杆10、升降气缸11、探杆位置检测传感器28、标尺12、平移调整机构13。平移调整机构13由智能相机二15引导，根据探杆10与标尺12的相对距离将探杆10调整至初始点正下方，升降气缸11带动探杆10运动，若初始点定位准确，探杆传感器28发送确认信号。

图4中，本发明控制系统包括：智能相机组件8、位置检测传感器20、伺服控制器26、用于整个装配过程的逻辑控制及数据采集的可编程逻辑控制器21、用于改变气缸的气路方向，实现气缸正反向运动的电控换向阀22、用于智能相机组件8及可编程逻辑控制器21供电的开关电源23、用于智能相机组件8、可编程逻辑控制器21、伺服控制器26间的数据交换的网络交换机24、声光报警器25、探杆伺服电机、平移定位伺服电机。智能相机组件8包括用于探杆与标尺距离检测的智能相机二15和用于钻头断裂及磨损情况检测的智能相机一14。位置检测传感器20包括卡爪传感器27、探杆传感器28、钻孔锁丝传感器29。位置检测传感器20与可编程逻辑控制器21输入点相连，电控换向阀22、声光报警器25与可编程逻辑控制器21输出点相连。探杆伺服电机用于驱动平移调整机构13平移，平移定位伺服电机用于驱动直线运动机构7移动、伺服控制器，探杆伺服电机、伺服电机9、平移定位伺服电机分别与对应的伺服控制器26连接，智能相机组件8、伺服控制器26通过网络交换机24与可编程逻辑控制器21连接，接收可编程逻辑控制器21的控制请求，同时反馈运动执行结果。开关电源23与智能相机组件8、可编程逻辑控制器21相连。本发明通过智能相机组件8中的智能相机二15引导伺服电机9实现螺纹孔精确定位，配合探杆机构4实现定位确认及消除机械误差。通过智能相机一14自动判断钻头断裂及磨损状态并触发声光报警。

本发明的初始状态为：旋转夹持机构2位于其底部平移导轨最左端且卡爪完全张开；浮动定位机构5位于其底部平移导轨最右端；探杆机构4位于平移调整机构13最左端且升降气缸11完全缩回，探杆10位于最低位；钻孔锁丝组件6位于直线运动机构7的最右端且钻孔机构16、吸铁屑机构17、涂胶机构18和锁丝机构19全部处于垂直方向最高位。

所述发明工作过程为：

步骤一，通过生产线转移设备将待装配产品转移至作业台面1支撑机构3。

步骤二，旋转夹持机构2和浮动定位机构5同时向中心推进，卡爪闭合，固定产品。

步骤三，旋转产品，智能相机二15自动测算参考点位置坐标并引导伺服电机9将初始点调整至正下方。

步骤四，探杆机构4上升，自动进行初始点定位确认。

步骤五，智能相机二15引导伺服电机9将第一个待二次钻孔的螺纹孔调整至正上方。

步骤六，钻孔锁丝组件6沿直线运动机构7移动到待工作位置，此时钻孔机构16位于螺纹孔正上方，智能相机14自动完成钻头断裂、磨损状态检测。

步骤七，钻孔机构16、吸铁屑机构17、涂胶机构18、锁丝机构19依次运动到螺纹孔正上方完成钻孔、吸铁屑、涂胶及锁丝工作。

步骤八，智能相机二15引导伺服电机9将第二个待二次钻孔的螺纹孔调整至正上方，重复步骤六、步骤七，完成第二个螺纹孔的装配工作。

步骤九，根据产品的实际螺纹孔数量，依次完成所有螺纹孔的装配工作。

装配过程中探杆机构4只需进行一次初始点定位确认，若确认不成功，则停止后续工作，并触发声光报警器25。

装配过程中检测出钻头断裂或磨损超限，则停止后续工作，并触发声光报警器25。

装配过程中利用真空系统产生负压实现铁屑自动收集。使用回吸注胶定量阀实现定量涂胶。采用锁丝气马达实现定扭力自动锁丝。

本发明可用于不同产品直径、不同产品长度、不同螺纹孔径、不同螺纹孔数的产品自动化装配及生产。

Claims (5)

1.一种自动钻孔、涂胶、锁丝装置，其特征在于：包括用于将产品前端夹持固定并旋转的旋转夹持机构（2）、用于支撑产品中间部分的支撑机构（3）、用于产品预置螺纹孔定位确认的探杆机构（4）、用于将产品后端压紧固定的浮动定位机构（5）、用于加工产品的钻孔锁丝组件（6）、作业台面（1）、控制系统；

旋转夹持机构（2）、支撑机构（3）、探杆机构（4）、浮动定位机构（5）依次安装在作业台面（1）前侧，钻孔锁丝组件（6）经直线运动机构（7）装于作业台面（1）后侧；

所述旋转夹持机构（2）包括伺服电机（9）和气动卡盘（30），伺服电机（9）通过减速机与气动卡盘（30）连接；

所述探杆机构（4）包括探杆（10）、升降气缸（11）、标尺（12）、平移调整机构（13）；

所述钻孔锁丝组件（6）包括钻孔机构（16）、吸铁屑机构（17）、涂胶机构（18）和锁丝机构（19）；

所述控制系统包括信号采集系统、伺服系统、可编程逻辑控制器（21）、开关电源（23）；

所述信号采集系统包括用于检测探杆（10）与标尺（12）的相对距离的智能相机二（15）、用于检测钻孔机构（16）的钻头（31）断裂及磨损情况的智能相机一（14）、用于检测气动卡盘（30）的卡爪位置信息的卡爪传感器（27）、用于检测探杆位置信息的探杆传感器（28）、用于检测钻孔锁丝组件（6）位置信息的钻孔锁丝传感器（29）；

所述伺服系统包括与平移调整机构（13）连接的探杆伺服电机、与直线运动机构（7）连接的平移定位伺服电机、伺服控制器，所述探杆伺服电机、伺服电机（9）、平移定位伺服电机分别与对应的伺服控制器连接，伺服控制器通过网络交换机（24）与可编程逻辑控制器（21）连接。

2.根据权利要求1所述的自动钻孔、涂胶、锁丝装置，其特征在于：所述智能相机二（15）、智能相机一（14）通过网络交换机（24）与可编程逻辑控制器（21）连接。

3.根据权利要求1所述的自动钻孔、涂胶、锁丝装置，其特征在于：所述可编程逻辑控制器（21）还连接有用于提示钻头（31）断裂及磨损超限的声光报警器（25）。

4.根据权利要求1所述的自动钻孔、涂胶、锁丝装置，其特征在于：用于改变升降气缸（11）气路方向实现探杆（10）升降运动的电控换向阀（22）与可编程逻辑控制器（21）输出点连接。

5.根据权利要求1所述的自动钻孔、涂胶、锁丝装置，其特征在于：所述钻孔机构（16）、吸铁屑机构（17）、涂胶机构（18）和锁丝机构（19）通过同一安装底板固定于直线运动机构（7）上。