CN109128786A - 电批批头快换装置及其快换方法、批头快换式螺丝拧紧机及其拧装方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了电批批头快换装置及其快换方法、批头快换式螺丝拧紧机及其拧装方法，其中，快换装置包括定位套，定位套中插接浮动套，浮动套的内孔中插接有批头安装轴，批头安装轴的快换槽的槽壁上均设有一组插接有销的通孔，销的长度大于通孔长度且两端为外凸弧面，常态下，销对应浮动套的第一高度，在第一高度处，内孔孔壁到快换槽的侧壁的距离小于销的长度；压止状态下，销对应浮动套的第二高度，在第二高度处，内孔孔壁到快换槽的侧壁距离不小于销的长度。本方案使销对应浮动套的两个不同高度时，可具有不同的位置状态，从而能够与电批的动力输出件配合实现与动力输出件的连接和分离，为批头的快速更换创造了条件，便于自动化更换的实现。

Description

电批批头快换装置及其快换方法、批头快换式螺丝拧紧机及 其拧装方法

技术领域

本发明涉及自动拧装工具领域，尤其是电批批头快换装置及其快换方法、批头快换式螺丝拧紧机及其拧装方法。

背景技术

随着社会科学的发展，机械自动化技术水平越来越高，在各种产品中，螺丝、螺栓是目前用得最为广泛的紧固件，由于产品的结构越来越复杂，单个产品上的螺丝数量越来越多，螺丝的类型也越来越多，为了适应不同的螺丝的拧装要求，那么就需要跟换批头以适应螺丝的型号，因此各种电动螺丝批常常都带有更换披头的结构，例如杠杆式的锁止扣或弹性销等锁止结构，但是这些结构往往比较小巧，一般只能采用手工操作的方式更换批头，而很难使用各种自动化设备来仿真人手的操作，因此，这种披头更换结构往往无法进行批头的自动更换；即使有能够实现自动更换的机械结构，其至少也需要一个机构驱动锁止结构，而另一个机构进行披头的拆卸和安装，这就导致设备结构的复杂化，且需要多个驱动结构，增加了设备成本。

另外，目前市场上存在一些自动化螺丝锁紧设备，一次拧装动作往往只能进行一个螺钉的安装，其拧装效率相对较低，无法满足多个不同位置的螺钉同时拧装的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种电批批头快换装置及其快换方法、批头快换式螺丝拧紧机及其拧装方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

电批批头快换装置，包括定位套，所述定位套中可相对其上下移动地插接一浮动套，所述浮动套的内孔中插接有贯穿并连接所述定位套的批头安装轴，所述批头安装轴的上端具有快换槽，所述快换槽的槽壁上均设有至少两个通孔，所述通孔中可滑动地设置有长度大于所述通孔长度且两端为外凸弧面的销；

常态下，所述浮动套位于高位，所述销对应浮动套的内孔孔壁的第一高度，在第一高度处，内孔孔壁到快换槽的侧壁的距离小于销的长度；

压止状态下，所述浮动套位于低位，所述销对应浮动套的内孔孔壁的第二高度，在第二高度处，内孔孔壁到快换槽的侧壁距离不小于销的长度。

优选的，所述的电批批头快换装置中，所述通孔为沉孔，且其小尺寸端靠近所述快换槽，所述销与所述通孔的形状匹配，且销的小尺寸段的长度大于通孔的小尺寸段的长度。

优选的，所述的电批批头快换装置中，所述内孔孔壁到快换槽的侧壁的距离在第一高度和第二高度之间至少呈递增趋势。

优选的，所述的电批批头快换装置包括

定位机构，具有至少一个限定所述定位套的结构；

下压机构，具有驱动所述浮动套相对所述定位套下移的结构。

优选的，所述的电批批头快换装置中，所述下压机构包括压板，所述压板上具有至少一个内径在所述浮动套的内径和外径之间的半圆缺口，所述压板连接驱动其沿第一方向及第二方向往复移动的动力组件。

批头快换式螺丝拧紧机，包括上述任一所述的电批批头快换装置，还包括连接所述批头安装轴的电批及驱动所述电批移动的移动机构。

优选的，所述的批头快换式螺丝拧紧机中，所述移动机构包括至少可安装一电批的安装架，所述安装架连接驱动其移动的6轴机器人。

优选的，所述的批头快换式螺丝拧紧机中，所述安装架具有至少两个安装电批的安装位，相邻安装位之间的水平间距能够调整。

优选的，所述的批头快换式螺丝拧紧机中，所述安装架上设置有用于至少定位待拧装点的激光定位传感器和/或图像采集组件。

电批批头快换方法，包括如下步骤：

S1，将定位套位置固定，下压浮动套使批头安装轴上的销对应浮动套的内壁的第二高度；

S2，将电批的动力输出件插接到连接有批头的批头安装轴的快换槽中；

S3，停止对浮动套施加压力，浮动套复位并推动销嵌入到动力输出件的卡槽中。

批头快换式螺丝拧紧机的拧装方法，包括如下步骤：

S10，通过视觉检测定位和/或激光测距定位确定至少两个处于同一直线上的待拧装点的位置；

S20，调整电批之间的间距，使每个电批与一个待拧装点对应；

S30，移动机构驱动多个电批同时进行拧装。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本方案设计精巧，结构简单，采用更换快换整体的方式来替代常规的单独更换披头的方式，通过对快换整体中浮动套的浮动设计及浮动套的孔壁及销的设计，使销对应浮动套的两个不同高度时，可以具有不同的位置状态，从而能够与电批的动力输出件配合实现与动力输出件的连接和分离，因此只要产生下压浮动套的动作即可，便于通过机械结构来仿真下压动作，为批头的快速更换创造了条件，便于自动化更换的实现。

并且通过对浮动套的孔壁的形状设计，使销在浮动套的移动过程中逐步移动，从而能够保证移动的顺畅性和稳定性，避免出现卡止或者硬接触等情况。

通过对销及通孔的形状、尺寸设计，能够有效的避免销从孔中松脱，保证了结构的稳定性和可靠性。

下压机构的设置使自动化更换成为现实，提高了设备的集成度和自动化程度，同时独特的下压机构，能够同时进行多个浮动套的同时下压，且满足了更换时的避让要求，有利于提高更换效率。

本方案的自动拧装机，可以同时进行多个位置的拧装，极大的提高了拧装效率，同时可以进行相同或不同类型的螺丝的同时拧装，改善了应用的灵活性，并且整个设备可以实现批头的安装、拆卸、更换的全过程自动化操作，自动化程度极大提升。

采用视觉定位和激光测距定位，能够有效的保证定位的精确性且能够有效的适应待拧装点不确定的应用场景，结合电批的移动机构，能够根据具体的待拧装点进行电批位置的柔性调整，灵活度和适用性极大的改善。

附图说明

图 1 是本发明的快换装置的剖视图；

图 2 是图1中A区域的放大图；

图 3是本发明的快换装置的整体结构图;

图4是本发明的快换装置的俯视图；

图5是本发明的快换装置的侧视图；

图6是本发明的螺丝拧紧机更换批头状态的结构示意图（图中未显示出6轴机器人）；

图7是本发明的螺丝拧紧机的拧装状态的结构示意图（图中未显示出定位机构及下压机构）。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本发明揭示的电批批头快换装置进行阐述，如附图1所示，其包括组合成一个快换整体10的定位套1、浮动套2、批头安装轴3、销4及弹簧5，所述快换整体10用于连接批头6和电批20的动力输出件。

其中，如附图1所示，所述定位套1的纵截面呈现为倒凸字形或锥台形，所述定位套1具有与其轴线共轴的沉孔11，所述沉孔11的上部分可沿其孔壁滑动地插接有浮动套2，所述浮动套2的内孔21整体近似为工字型，并且其内插接有贯穿所述定位套1的批头安装轴3，所述批头安装轴3用于安装批头6，其连接所述定位套1且其外周套设有位于所述浮动套2和定位套1之间的弹簧5，从而所述浮动套2可相对所述定位套1上下浮动。

如附图1所示，所述批头安装轴3的上端具有用于连接电批的动力输出件的快换槽31，所述快换槽31优选为长宽相等的四方体或圆柱体，当然也可以是其他形状，所述快换槽31的槽壁上均设有至少两个通孔32，优选为4个，每个所述通孔32中可滑动地设置有长度大于所述通孔32长度且两端41、42为外凸弧面的销4，外凸弧面的形状便于在后续的批头更换时，驱动所述销4移动。

另外，所述通孔32可以是孔径不变的孔，也可以是具有不同孔径段的孔，在优选的实现方式中，如附图2所示，所述通孔32具有靠近所述快换槽31的细径段321和远离所述快换槽31的粗径段322，而每个所述销4的形状与所述通孔32的形状一致，其同样包括粗径段43和细径段44，并且细径段44的长度大于所述通孔32的细径段321的长度，从而可以有效的避免销4从快换槽31中退出，当然也可以通过其他方式实现，例如每个所述销4的长度大于所述快换槽31的边长的板或半径；同时，所述销4的细径段44的长度满足当其贯穿所述通孔32的细径段时，其所述端41的外凸弧面区域位于所述快换槽31中。

由于所述浮动套2是可上下移动的，因此其和销4的相对位置会发生变化，常态下，在所述弹簧5的作用下，所述浮动套2位于高位，此时，所述销4对应所述浮动套2的内孔孔壁的第一高度，在所述第一高度处，所述内孔孔壁到快换槽31的侧壁的距离小于所述销4的长度，此时，由于浮动套2的内孔孔壁的限制，所述销4的另一端延伸到所述快换槽31中。

当所述浮动套2在压力下下压并达到压止状态时，所述销4对应所述浮动套2的内孔孔壁的第二高度，所述第二高度高于所述第一高度，在第二高度处，所述内孔孔壁到快换槽21的侧壁距离不小于所述销4的长度，此时，所述销4具有向所述内孔孔壁方向移动的空间，因此，当电批的动力输出件插入到所述快换槽21中时，由于所述销4的端面为弧面，所以动力输出件能够驱动所述销4退出所述快换槽21，并且，其另一端嵌入到所述浮动套2的第二高度处的空间中。

当不再对所述浮动套2施加压力时，所述浮动套2在弹簧5的反作用力下复位，所述浮动套2的内壁形状设计能够使销4从所述第二高度处的空间中退出并向快换槽21内移动并嵌入到位于快换槽21的动力输出件的卡槽中，从而实现电批20和快换整体10地连接。

进一步，为了使销4能够逐步的移动，如附图1所示，所述内孔孔壁到快换槽的侧壁的距离在第一高度和第二高度之间至少呈递增趋势，另外，所述第二区域形成有与所述销4的对应端匹配的凹槽22。

在上述结构的基础上，为了进一步实现批头的自动更换，如附图3-附图5所示，所述的电批批头快换装置还包括定位机构7，具有至少一个限定所述定位套1的结构；

下压机构8，具有驱动所述浮动套2相对所述定位套1下移的结构。

具体来说，如附图3所示，所述定位机构7包括一悬空设置的基板71，所述基板71上开设有一组孔72，所述基板71上设置有一组与每个孔72共轴的限位套73，所述限位套73上具有与所述孔72共轴的定位孔731，所述定位孔731的直径大于所述定位套1的细径部分的直径且小于其粗径部分的直径，如附图4所示，所述基板71上还设置有与每个所述限位套73对应且用于确定所述限位套73中是否具有定位套1的传感器74。

并且，优选的实施例中，如附图3、附图4所示，所述限位套73为4个且间隙设置，它们的轴线的连线为一条直线，它们中的快换整体10可用于安装相同或不同类型的批头6，并且优选所述快换整体10中任意的两个用于安装同一种批头，另外两个用于安装另一种批头。

如附图4所示，所述下压机构8包括压板81，所述压板81呈现为L形，并且在所述压板81的水平面板上具有至少一个内径在所述浮动套2的内径和外径之间的半圆缺口82，每个所述半圆缺口82与一个所述限位套73位置对应。

如附图4、附图5所示，所述压板81连接驱动其沿第一方向Y及第二方向Z（纵向）往复移动的动力组件83，所述动力组件83可以是各种可行的结构，如6轴机器人、两个直线导轨垂直组合的结构等，优选的，其包括设置于支架上的第一气缸831，所述第一气缸831的活塞杆沿第二方向Z延伸且连接第二气缸832，所述第二气缸832的活塞杆沿第一方向Y延伸，并且其连接所述压板81的纵向面板。

本发明进一步揭示了一种批头快换式螺丝拧紧机，如附图6所示，包括至少一上述的电批批头快换装置，所述电批批头快换装置上连接有批头6，还包括至少一连接批头安装轴的电批20及驱动所述电批20移动的移动机构30。

其中，如附图6所示，所述移动机构30包括至少可安装一电批20的安装架301，所述安装架301具有至少两个安装电批的安装位3011，相邻安装位3011之间的水平间距能够调整。

具体来看，如附图6所示，所述安装架301具有呈L形的基架3012，所述基架3012的纵向板上等高设置有一个位置固定的安装位3011以及一个可沿第三方向X移动的安装位3011，所述第三方向X与所述第一方向Y、第二方向Z两两垂直，所述可移动的安装位3011优选通过如下移动结构进行移动，所述安装位3011设置于一滑动架303上，所述滑动架303可滑动地设置于两条沿第三方向X移动的导轨304上且其通过连接件（图中未示出）连接驱动其沿所述导轨304滑动的丝杠305的活动螺母，所述丝杠305可转动地架设于所述竖向板背面的安装座上，并且其螺杆连接电机306。

如附图7所示，所述安装架301通过其横面板上的法兰连接驱动其移动的6轴机器人302，当然驱动所述安装架301移动的也可以是其他可以驱动其进行第一方向、第二方向及第三方向移动和转动的结构，此处为已知技术，在此不再赘述。

另外，由于在拧装时，待拧装的螺丝位置往往是不确定的，因此为了增加定位的灵活性，实现柔性的调整，如附图6所示，在所述安装架301上设置有用于至少定位待拧装点的激光定位传感器40和/或图像采集组件50，优选两者都有，并且，它们位于两个所述电批20之间，同时，它们可以用于调整两个电批之间的间距。

在设备的运行过程中，通过PLC（图中未示出）等各种可行的控制设备进行整套设备运行的控制，此处为已知技术，不再赘述。

采用上述的批头快换式螺丝拧紧机进行拧装时，其加工方法如下：

S1，将至少一快换整体10放入到一个限位套73中，将定位套1位置固定，优选将不相邻的两个限位套73中放置具有一种批头的快换整体10，另外两个限位套73中放置具有另一种批头的快换整体10；接着，所述下压机构的第一气缸831驱动压板81上的缺口82移动到所述浮动套2的上方，然后所述第二气缸832驱动所述压板81下压将所述浮动套2完全压止。

S2，此时，所述6轴机器人驱动其上的两个电批移动到所述快换整体10的上方，通过激光定位传感器40和图像采集组件50确定两个快换整体10的位置后通过电机306驱动丝杠305来调整两个电批之间的间隙以使每个电批20与一个快换组件对应并驱动两个所述电批的动力输出件分别插入到与其对应的批头安装轴3的快换槽31中。

S3，所述第二气缸832驱动所述压板81反向移动上升，接着所述第一气缸831驱动所述压板81反向移动复位，此时，所述压板81不再对所述浮动套2施加压力，所述浮动套2在弹簧5的反作用力下复位，从而逐步推动各销4嵌入到动力输出件的卡槽中，从而实现电批20和快换整体10的连接。

完成连接后，所述6轴机器人驱动两个电批20移动到待拧装工件处。

S10，通过视觉检测定位和激光测距定位确定至少两个处于同一直线上的待拧装点的位置。

S20，根据两个待拧装点之间的位置，所述电机306驱动丝杠305调整两个电批20之间的间距，使每个电批20与一个待拧装点对应。

S30，接着六轴机器人驱动两个电批20移动到相应的待拧装点同时进行拧装。

按照上述步骤将该批头对应的螺丝拧紧后，当需要更换批头进行另一种螺栓或螺丝拧装时，所述6轴机器人驱动其上的两个电批移动到两个空的限位套73的上方，并使两个电批20上的快换整体10分别插入到一个限位套73中，接着所述下压机构的第一气缸831驱动压板81上的缺口82移动到所述浮动套2的上方，然后所述第二气缸832驱动所述压板81下压将电批上的两个快换整体10中的浮动套2完全压止，随后6轴机械人驱动两个电批的动力输出件从所述批头安装轴3上的快换槽31中退出，并移动到另外两个限位套73中的快换整体10的上方，并按照上述S2-S3步骤进行快换整体10的更换。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.电批批头快换装置，其特征在于：包括定位套（1），所述定位套（1）中可相对其上下移动地插接一浮动套（2），所述浮动套（2）的内孔（21）中插接有贯穿并连接所述定位套（1）的批头安装轴（3），所述批头安装轴（3）的上端具有快换槽（31），所述快换槽（31）的槽壁上均设有至少两个通孔（32），每个所述通孔（32）中可滑动地设置有长度大于所述通孔（32）的长度且两端（41）、(42)为外凸弧面的销（4）；

常态下，所述浮动套（2）位于高位，所述销（4）对应浮动套（2）的内孔孔壁的第一高度，在第一高度处，内孔孔壁到快换槽（31）的侧壁的距离小于所述销（4）的长度；

压止状态下，所述浮动套（2）位于低位，所述销（4）对应浮动套（2）的内孔孔壁的第二高度，在第二高度处，内孔孔壁到快换槽（21）的侧壁距离不小于所述销（4）的长度。

2.根据权利要求1所述的电批批头快换装置，其特征在于：所述内孔孔壁到快换槽的侧壁的距离在第一高度至第二高度之间至少呈递增趋势。

3.根据权利要求1所述的电批批头快换装置，其特征在于：所述通孔（32）为沉孔，且其小尺寸端靠近所述快换槽，所述销（4）与所述通孔（32）的形状匹配，且销（4）的小尺寸段的长度大于通孔（32）的小尺寸段的长度。

4.根据权利要求1所述的电批批头快换装置，其特征在于：包括

定位机构（7），具有至少一个限定所述定位套（1）的结构；

下压机构（8），具有驱动所述浮动套（2）相对所述定位套（1）下移的结构。

5.根据权利要求4所述的电批批头快换装置，其特征在于：所述下压机构（8）包括压板（81），所述压板（81）上具有至少一个内径在所述浮动套（2）的内径和外径之间的半圆缺口（82），所述压板（81）连接驱动其沿第一方向（Y）及第二方向（Z）往复移动的动力组件（83）。

6.批头快换式螺丝拧紧机，其特征在于：至少包括权利要求1-5任一所述的电批批头快换装置以及与所述批头安装轴连接的电批（20）。

7.根据权利要求6所述的批头快换式螺丝拧紧机，其特征在于：还包括驱动所述电批（20）移动的移动机构（30）。

8.根据权利要求7所述的批头快换式螺丝拧紧机，其特征在于：所述移动机构（30）包括可移动的安装架（301），所述安装架（301）具有至少两个安装电批的安装位（3011），相邻安装位（3011）之间的水平间距能够调整。

9.根据权利要求8所述的批头快换式螺丝拧紧机，其特征在于：所述安装架（301）上设置有用于至少定位待拧装点的激光定位传感器（40）和/或图像采集组件（50）。

10.电批批头快换方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1，将定位套（1）位置固定，下压浮动套（2）使批头安装轴（3）上的销（4）对应浮动套（2）的内壁的第二高度；

S2，将电批的动力输出件插接到连接有批头（6）的批头安装轴（3）的快换槽（31）中；

S3，停止对浮动套（2）施加压力，浮动套（2）复位并推动销（4）嵌入到动力输出件的卡槽中。

11.批头快换式螺丝拧紧机的拧装方法，其特征在于：包括如下步骤：

S10，通过视觉检测定位和/或激光测距定位确定至少两个处于同一直线上的待拧装点的位置；

S20，调整电批之间的间距，使每个电批与一个待拧装点对应；

S30，移动机构驱动多个电批同时进行拧装。