CN109500565A - 一种自动装配支架的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动装配支架的设备和方法。自动装配支架的设备包括设置在工作台上的定位部、送料部、机械手部和控制部;所述送料部包括螺母送料部和螺栓送料部,用于输送螺母和螺栓到指定位置;所述定位部用于固定待装配的支架;所述机械手部包括螺栓机械手部和螺母机械手部,用于将螺丝和螺母装配到待装配的支架上;所述控制部根据接受的信号控制相应设备的启停。本发明可以对放置到定位部的需组装的设备进行自动组装,提高了生产效率,解放了劳动力,而且还避免了人工操作时,出现螺丝和螺母拧反的问题;利用弹射顶针与螺栓之间处于压缩状态,在螺栓夹持装置松开的瞬间把螺栓弹射到安装孔,避免了因自旋导致螺栓安装不到位的问题。
Description
技术领域
本发明涉及螺栓与螺丝装配技术领域,具体涉及一种自动装配支架的设备和方法。
背景技术
螺母在机械领域中有着广泛的应用,主要起到连接两部件的作用,传统的螺栓螺母的配合连接主要依靠人工完成,对于批量的螺栓螺母装配,不仅工作量大,而且费时费力,生产效率低,特别是在一些工业生产线,往往由于螺栓螺母的装配只能人工完成,导致整个工艺生产线无法实现全自动,延长生产时间,增加劳动力成本。目前国内对于锁紧螺丝螺母的工艺是:基于手工将螺丝螺母装配到指定位置并用气批或者电批锁紧。这种生产工艺效率低下,需要更多的人力去完成,而且在安装过程中,螺栓上的螺纹线在接触到安装孔会出现自旋问题,导致螺栓安装不到位的问题。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种自动装配支架的设备和方法,可以实现自动锁紧螺丝和螺母,提高了生产效率,解放了劳动力。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种自动装配支架的设备,包括设置在工作台上的定位部、送料部、机械手部和控制部;所述送料部包括螺母送料部和螺栓送料部,用于输送螺母和螺栓到指定位置;所述定位部用于固定待装配的支架;所述机械手部包括螺栓机械手部和螺母机械手部,用于将螺丝和螺母装配到待装配的支架上;所述控制部根据接受的信号控制相应设备的启停。
作为本发明的一个优选的技术方案:所述螺母送料部包括设置在工作台外侧的螺母振动盘、直线振动送料轨道;所述螺母振动盘的输出端与直线振动送料轨道相连接,所述直线振送料轨道的输入端两侧设置有第一螺母位置传感器,输出端的一侧设置有第二螺母位置传感器;所述直线振送料轨道输出端外侧设置有夹料装置,所述夹料装置包括螺母分料气缸,所述螺母分料气缸通过固定支架设置在工作台上,所述螺母分料气缸的输出端上设置有固定板,所述固定板上设置有螺母夹持气缸,所述螺母夹持气缸上设置有螺母夹持臂,所述螺母夹持臂上设置有挡板。
作为本发明的一个优选的技术方案:所述螺栓送料部包括设置在工作台外侧的螺栓振动盘,所述螺栓振动盘的输出端与直线振动送料轨道相连接,所述直线振动送料轨道的输入端两侧设置有第一螺栓位置传感器,输出端的一侧设置有第二螺栓位置传感器;所述直线振动送料轨道输出端外侧设置有螺栓定位装置,所述螺栓定位装置包括用于分料座,所述分料座包括加料升降门和第三螺栓位置传感器,分料座上设置有与直线振动送料轨道相对的凹槽,所述第三螺栓位置传感器位于分料座的内部;所述分料座固定在分料座气缸上,所述分料座气缸通过滑块与滑轨相连接;所述滑轨通过第一固定支架固定工作台上,所述分料气缸的输出轴设置在第一固定支架上。
作为本发明的一个优选的技术方案:所述定位部包括固定在工作台上的Y轴直线电机和滑轨,所述直线电机的的滑块上方设置有平台,所述平台的另一侧与滑轨相连接;所述平台的上方设置有夹具模组,所述夹具模组之间的平台上设置有多个安装孔;所述工作台上设置有用于检测待装配支架的物料检测传感器;所述工作台的尾部设置有工作台防护罩;所述定位部有两个,分别设置在工作台的两侧;所述工作台防护罩为风琴式防护罩。
作为本发明的一个优选的技术方案:所述螺栓机械手部包括设置在工作台上方的上支撑架,所述上支撑架上设置有X1轴直线电机,所述X1轴直线电机的滑块上设置有框架,所述框架上方设置有取料升降气缸,所述取料升降气缸的输出端与第一框架相连接;所述第一框架通过取料升降滑块与设置在框架内的取料导轨相连接;所述第一框架的下方设置有螺栓夹持装置,所述螺栓夹持装置与螺栓夹持气缸相连接,所述螺栓夹持气缸上设置有行程调节装置;所述第一框架的上方设置有固定气缸,所述固定气缸的输出端上设置有弹射顶针,所述弹射顶针位于螺栓夹持装置内部。
作为本发明的一个优选的技术方案:所述螺母机械手部包括设置在工作台下方的下支撑架,所述下支撑架上设置有X2轴直线电机,所述X2轴直线电机的滑块上设置有Z轴直线电机;所述Z轴直线电机的滑块上设置有第二框架,所述第二框架内设置有锁紧电机,所述锁紧电机的输出轴与螺母套筒相连接,所述锁紧电机的输出轴上设置有扭力控制器;所述Z轴直线电机的滑块上设置有缓冲滑轨,所述缓冲滑轨与缓冲滑块相连接,所述缓冲滑块与第二框架相连接,其下方设置有形变缓冲器。
作为本发明的一个优选的技术方案:所述工作台上方只有防护罩,所述防护罩上方设置有三色指示灯,所述防护罩内部设置有控制装置,防护罩表面设置有与控制装置相连接的显示器,所述工作台下方设置有防护门;所述螺栓为马车螺栓。
本发明还提供了一种自动装配支架的方法,使用上述任一技术方案所述的自动装配支架的设备,包括以下步骤:
A.将待装配的支架放置到夹具模组上;
B.启动自动装配支架的设备,夹具模组移动到装配区,螺母送料装置螺母送到指定位置,螺栓送料装置将螺栓送到指定位置;
C.螺栓机械手抓取螺栓,并将螺栓安装到待装配的支架安装孔上;
D.螺母机械手抓取螺母,并将螺母锁紧在安装好的螺栓上;
E.取下装配好的支架。
作为本发明的一个优选的技术方案:所述步骤A中夹具模组有两组,分别将待装配的支架放置到两组夹具模组上,并重复步骤B、C、D。
本发明具有以下有益效果:
1、可以对放置到定位部的需组装的设备进行自动组装,提高了生产效率,解放了劳动力,而且还避免了人工操作时,出现的螺丝和螺母拧反的问题。
2、利用弹射顶针与螺栓之间处于压缩状态,在螺栓夹持装置松开的瞬间把螺栓弹射到安装孔,避免了因自旋导致螺栓安装不到位的问题。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图;
图2为本发明防护罩展开结构示意图;
图3为本发明无防护罩的整体结构示意图;
图4为图3的主视图;
图5为图3的俯视图;
图6为本发明螺栓送料部结构示意图;
图7为图6的主视图;
图8为图6的左视图;
图9为图6的俯视图;
图10为本发明螺母送料部整体结构示意图;
图11为图10的主视图;
图12为图10的左视图;
图13为图10的俯视图;
图14为图10中夹料装置的放大图;
图15为本发明螺母机械手部整体结构示意图;
图16为图15的主视图;
图17为本发明螺栓机械手部整体结构示意图;
图18为图17的左视图;
图19为图18的主视图;
图20为图18的俯视图;
图21为图17中夹料装置的放大图;
图22为定位部的整体结构示意图;
图23为图22的主视图;
图24为图22的俯视图;
图25为图22的左视图;
图26为图6中定位装置的放大图;
图1-图26中;1工作台,2、送料部,3、机械手部,5、定位部,6、螺栓送料部,7、螺母送料部,8、螺栓机械手部,9、螺母机械手部,10、防护罩,11、防护罩框架,12、显示器,13、电控系统检修门,14、防护门,15、待装配的支架,16、指示灯,17、控制装置,51、Y轴直线电机,52、滑轨,53、平台,54、滑块,55、夹具模组,56、安装孔,57、物料检测传感器,58、工作台防护罩,61、螺栓振动盘,62、直线振动轨道,63、轨道,64、直线振动机构,65、第一螺栓位置传感器,66、第二螺栓位置传感器,67、定位装置,671、分料座,672、夹料升降门,673、第三螺栓位置传感器,674、分料座气缸,675、凹槽,677、滑轨,676、第一固定支架,71、螺母振动盘,72、直线振动送料轨道,73、轨道,74、直线振动机构,75、夹料装置,751、螺母分料气缸,752、分料气缸支架,753、固定板,754、螺母夹持气缸,755、螺母夹持臂,756、挡板,76、接料通孔,77、第一螺母位置传感器,78、第二螺母位置传感器,81、上支撑架,82、X1轴直线电机,83框架,84、取料升降气缸,85、第一框架,87、螺栓夹持装置,871、螺栓夹持气缸,872、行程调节装置,88、固定气缸,891、外壳,892、顶针,91、下支撑架,92、X2轴直线电机,93、Z轴直线电机,931、缓冲滑轨,932、缓冲滑块,933、形变缓冲器;94、第二框架,95、锁紧电机,96、螺母套筒,97、扭力控制器。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1-图5所示,本发明实施例提供了一种自动装配支架的设备,包括设置在工作台11上的定位部5、送料部2、机械手部3和控制部;送料部2包括螺母送料部7和螺栓送料部6,用于输送螺母和螺栓到指定位置;定位部5用于固定待装配的支架15;机械手部3包括螺栓机械手部8和螺母机械手部9,用于将螺丝和螺母装配到待装配的支架上;控制部包括控制装置17和与控制装置17相连接的显示器12;控制装置17包括PLC,根据接受的传感器检测的信号和设置的程序来控制相应设备的启停;工作台1上方只有防护罩10,防护罩10包括设置在工作台1上的防护罩框架11,控制装置17位于防护罩框架11内部的上方,防护罩框架11正前方设置有显示器12,侧面设置有电控系统检修门13,工作台1下方设置有防护门14,防护罩10上方设置有用于指示运行状态的三色指示灯16。
如图6-9和图26所示,螺栓送料部6包括设置在工作台1外侧的螺栓振动盘61,螺栓振动盘61的输出端与直线振动送料轨道62相连接,直线振动送料轨道62包括轨道63和位于轨道63下方的直线振动机构64;直线振动送料轨道62的输入端两侧设置有第一螺栓位置传感器65,输出端的一侧设置有第二螺栓位置传感器66;第一螺栓位置传感器65和第二螺栓位置传感器66与PLC相连接,将检测到直线振动送料轨道62上螺栓的信息传递给PLC;直线振动送料轨道62输出端外侧设置有用于接收螺栓的螺栓定位装置67,螺栓定位装置67包括用于放置螺栓的分料座671,分料座671包括夹料升降门672和第三螺栓位置传感器673,分料座671固定在分料座气缸674上,分料座671前端设置有开口的凹槽675,用于接收来自直线振动送料轨道62上的螺栓,螺栓传感器三673设在分料座671的内部,用于检测分料座671内有无螺栓,并将信息传递给PLC,PLC根据第一螺栓位置传感器、第二螺栓位置传感器、第三螺栓位置传感器传递的信息来控制直线振动送料轨道62和螺栓振动盘61的启停;夹料升降门672的下降带动位于分料座671内的螺栓上升;分料座气缸674通过滑块与滑轨677相连接;滑轨677通过第一固定支架676固定工作台1上,分料座气缸674的输出端固定在第一固定支架676上,分料座气缸674、直线振动送料轨道62和螺栓振动盘61的控制装置与PLC相连接。
如图17-图21所示,螺栓机械手部8包括设置在工作台1上方的上支撑架81,上支撑架81上设置有X1轴直线电机82,X1轴直线电机82的滑块上设置有框架83,X1轴直线电机82通过滑块带动框架83沿着X轴方向运动;框架83上方设置有取料升降气缸84,取料升降气缸84的输出端与第一框架85相连接,第一框架85通过取料升降滑块与设置在框架83内的取料导轨相连接,这样取料升降气缸84可以带动第一框架85上升或者下降;第一框架85的下方设置有螺栓夹持装置87,螺栓夹持装置87与螺栓夹持气缸871相连接,螺栓夹持气缸871上设置有行程调节装置872,行程调节装置872用于调节螺栓夹持装置开合度,以适应不同大小的螺栓;第一框架85的外侧设置有固定气缸88,固定气缸88的输出端上设置有弹射顶针,弹射顶针包括外壳891,外壳891内部设置有弹簧,弹簧与设置在外壳外部的顶针892活动连接,弹射顶针位于螺栓夹持装置内部,通过固定气缸88可以调节弹射顶针与螺栓之间的距离,从而可以适应不同大小的螺栓;X1轴直线电机80、取料升降气缸84、螺栓夹持气缸871、固定气缸88的控制装置与PLC相连接。
如图10-图14所示,螺母送料部7包括螺母振动盘71、直线振动送料轨道72;螺母振动盘的输出端与直线振动送料轨道72相连接,直线振动送料轨道72包括轨道73,轨道73下方设置有直线振动机构74,直线振动送料轨道72输出端外侧设置有夹料装置75,螺母通过螺母振动盘71和直线振送料轨道72进入到夹料装置75;夹料装置75包括螺母分料气缸751,螺母分料气缸751通过分料气缸支架752固定在工作台1上,螺母分料气缸751的输出端上设置有固定板753,固定板753上设置有螺母夹持气缸754,螺母夹持气缸754的输出端与螺母夹持臂755相连接,螺母夹持臂755的外侧设置有挡板756,螺母夹持臂755下方的工作台1上设置有接料通孔76,通过螺母分料气缸751的移动,当螺母夹持臂755移动到直线振动送料轨道72正前方,螺母进入到螺母夹持臂755的内部,当螺母夹持臂755离开直线振动送料轨道72正前方时,挡板756挡住直线振动送料轨道72防止螺母的掉落;直线振动送料轨道72的输入端两侧设置有第一螺母位置传感器77,输出端的一侧设置有第二螺母位置传感器78;第一螺母位置传感器77和第二螺母位置传感器78与PLC相连接,将检测到直线振动送料轨道72上螺母位置信息传递给PLC,螺母分料气缸751,螺母夹持气缸754、直线振动机构74和螺母振动盘71的控制装置与PLC相连接。
如图15和图16所示,螺母机械手部9包括设置在工作台1下方的下支撑架91,下支撑架91上设置有X2轴直线电机92,X2轴直线电机92的滑块上设置有Z轴直线电机93;Z轴直线电机93的滑块上设置有第二框架94,第二框架94内设置有锁紧电机95,锁紧电机95的输出轴与螺母套筒96相连接,通过Z轴直线电机93可以带动螺母套筒96的上升和下降,通过X2轴电机92可以使得螺母套筒96沿着X轴方向移动;锁紧电机95的输出轴上设置有扭力控制器97,通过扭力控制器97检测到的扭力来控制锁紧电机95的停止;Z轴直线电机93的滑块上设置有缓冲滑轨931,缓冲滑轨931与缓冲滑块932相连接,缓冲滑块932与第二框架94相连接,缓冲滑块932下方设置有形变缓冲器933,减缓了在上升和下降过程中对第二框架94内部的设备的冲击。
如图22-图25所示,定位部5包括固定在工作台1上的Y轴直线电机51和滑轨52,Y轴直线电机53的滑块54上方设置有平台53,平台53的另一侧与滑轨52滑动相连接,Y轴直线电机51通过滑块带动平台53在滑轨52上沿Y轴方向运动;平台53的上方设置有夹具模组55,夹具模组55用于放置待装配的支架15,夹具模组55之间的平台53上设置有多个安装孔56,安装孔56用于通过螺母套筒,工作台1上设置有用于检测待装配支架的物料检测传感器57;工作台1的尾部设置有工作台防护罩58,工作台防护罩58为风琴式防护罩;定位部5有两个,位于工作台1的两侧。
本发明实施例还提供一种自动装配支架的方法,使用上述的自动装配支架的设备,包括以下步骤:
A.将待装配的支架放置到夹具模组上;
B.启动自动装配支架的设备,夹具模组移动到装配区,螺母送料装置螺母送到指定位置,螺栓送料装置将螺栓送到指定位置;
C.螺栓机械手抓取螺栓,并将螺栓安装到待装配的支架安装孔上;
D.螺母机械手抓取螺母,并将螺母锁紧在安装好的螺栓上;
E.取下装配好的支架。
作为优选的,步骤A中夹具模组有两组,分别将待装配的支架放置到两组夹具模组上,并重复步骤B、C、D。
本发明可以对放置到定位部的需组装的设备进行自动组装,提高了生产效率,解放了劳动力,而且还避免了人工操作时,出现的螺丝和螺母拧反的问题;利用弹射顶针与螺栓之间处于压缩状态,在螺栓夹持装置松开的瞬间把螺栓弹射到安装孔,避免了因自旋导致螺栓安装不到位的问题。
本发明具体实施的工作原理为:物料放入夹具模组55后,按下启动按钮;Y轴直线电机51根据控制系统发出的指令移动到螺栓螺母装配区,装配区设在平台53的下方的工作台1上,其X轴方向设置有供螺母套筒96进出的通孔,物料检测传感器57确认有料并将信号传输到控制系统;同时控制系统启动送料部,将螺栓和螺母送至相应的位置;第三螺栓位置传感器673将螺栓已到分料座671的信息传递给控制系统后,控制系统发出指令,分料座气缸674执行指令移动到螺栓夹持装置87下方,并将到位信号传输到控制系统中,取料升降气缸84执行指令下降到分料座671处并压动夹料升降门672一起下降到可夹持螺栓的位置,同时螺栓推动弹射顶针里的弹簧处于压缩状态,螺栓夹持气缸871执行指令将螺栓夹住并将夹持到位的信号传输到控制系统,取料升降气缸84上升并将信号传输到系统,X1轴直线电机82执行指令移动到螺栓装配处并将信号传输到控制系统,同时取料升降气缸84执行指令将螺栓送进装配孔约3mm的深度,接着螺栓夹持气缸松开,同一时刻弹射装置将螺栓以每秒约50米的速度射进装配孔。
控制系统确认螺母已到螺母夹持臂755处,螺母分料气缸751根据指令将螺母夹持气缸754移动到接料通孔76处,此时X2轴直线电机92启动将螺母套筒96也移动到接料通孔处,Z轴直线电机93启动将螺母套筒96上升到套住螺母的位置,螺母夹持气缸754执行指令将螺母夹持臂755分开,螺母落入到螺母套筒96内;随后X2轴直线电机92和Z轴直线电机93的共同作用将螺母套筒96移动到螺栓螺母装配区,锁紧电机95开始执行指令进行对已安装好螺栓的锁紧,直至锁紧至设定的扭力;并将完成的信号反馈到控制系统中。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种自动装配支架的设备,其特征在于:包括设置在工作台上的定位部、送料部、机械手部和控制部;所述送料部包括螺母送料部和螺栓送料部,用于输送螺母和螺栓到指定位置;所述定位部用于固定待装配的支架;所述机械手部包括螺栓机械手部和螺母机械手部,用于将螺丝和螺母装配到待装配的支架上;所述控制部根据接受的信号控制相应设备的启停。
2.根据权利要求1所述的一种自动装配支架的设备,其特征在于:所述螺母送料部包括设置在工作台外侧的螺母振动盘、直线振动送料轨道;所述螺母振动盘的输出端与直线振动送料轨道相连接,所述直线振送料轨道的输入端两侧设置有第一螺母位置传感器,输出端的一侧设置有第二螺母位置传感器;所述直线振送料轨道输出端外侧设置有夹料装置,所述夹料装置包括螺母分料气缸,所述螺母分料气缸通过固定支架设置在工作台上,所述螺母分料气缸的输出端上设置有固定板,所述固定板上设置有螺母夹持气缸,所述螺母夹持气缸上设置有螺母夹持臂,所述螺母夹持臂上设置有挡板。
3.根据权利要求1所述的一种自动装配支架的设备,其特征在于:所述螺栓送料部包括设置在工作台外侧的螺栓振动盘,所述螺栓振动盘的输出端与直线振动送料轨道相连接,所述直线振动送料轨道的输入端两侧设置有第一螺栓位置传感器,输出端的一侧设置有第二螺栓位置传感器;所述直线振动送料轨道输出端外侧设置有螺栓定位装置,所述螺栓定位装置包括用于分料座,所述分料座包括加料升降门和第三螺栓位置传感器,分料座上设置有与直线振动送料轨道相对的凹槽,所述第三螺栓位置传感器位于分料座的内部;所述分料座固定在分料座气缸上,所述分料座气缸通过滑块与滑轨相连接;所述滑轨通过第一固定支架固定工作台上,所述分料气缸的输出轴设置在第一固定支架上。
4.根据权利要求1所述的一种自动装配支架的设备,其特征在于:所述定位部包括固定在工作台上的Y轴直线电机和滑轨,所述直线电机的的滑块上方设置有平台,所述平台的另一侧与滑轨相连接;所述平台的上方设置有夹具模组,所述夹具模组之间的平台上设置有多个安装孔;所述工作台上设置有用于检测待装配支架的物料检测传感器;所述工作台的尾部设置有工作台防护罩;所述定位部有两个,分别设置在工作台的两侧;所述工作台防护罩为风琴式防护罩。
5.根据权利要求1所述的一种自动装配支架的设备,其特征在于:所述螺栓机械手部包括设置在工作台上方的上支撑架,所述上支撑架上设置有X1轴直线电机,所述X1轴直线电机的滑块上设置有框架,所述框架上方设置有取料升降气缸,所述取料升降气缸的输出端与第一框架相连接;所述第一框架通过取料升降滑块与设置在框架内的取料导轨相连接;所述第一框架的下方设置有螺栓夹持装置,所述螺栓夹持装置与螺栓夹持气缸相连接,所述螺栓夹持气缸上设置有行程调节装置;所述第一框架的上方设置有固定气缸,所述固定气缸的输出端上设置有弹射顶针,所述弹射顶针位于螺栓夹持装置内部。
6.根据权利要求1所述的一种自动装配支架的设备,其特征在于:所述螺母机械手部包括设置在工作台下方的下支撑架,所述下支撑架上设置有X2轴直线电机,所述X2轴直线电机的滑块上设置有Z轴直线电机;所述Z轴直线电机的滑块上设置有第二框架,所述第二框架内设置有锁紧电机,所述锁紧电机的输出轴与螺母套筒相连接,所述锁紧电机的输出轴上设置有扭力控制器;所述Z轴直线电机的滑块上设置有缓冲滑轨,所述缓冲滑轨与缓冲滑块相连接,所述缓冲滑块与第二框架相连接,其下方设置有形变缓冲器。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种自动装配支架的设备,其特征在于:所述工作台上方只有防护罩,所述防护罩上方设置有三色指示灯,所述防护罩内部设置有控制装置,防护罩表面设置有与控制装置相连接的显示器,所述工作台下方设置有防护门;所述螺栓为马车螺栓。
8.一种自动装配支架的方法,其特征在于:使用权利要求1-7任一项所述的自动装配支架的设备,包括以下步骤:
A.将待装配的支架放置到夹具模组上;
B.启动自动装配支架的设备,夹具模组移动到装配区,螺母送料装置螺母送到指定位置,螺栓送料装置将螺栓送到指定位置;
C.螺栓机械手抓取螺栓,并将螺栓安装到待装配的支架安装孔上;
D.螺母机械手抓取螺母,并将螺母锁紧在安装好的螺栓上;
E.取下装配好的支架。
9.根据权利要求8所述的一种自动装配支架的方法,其特征在于:所述步骤A中夹具模组有两组,分别将待装配的支架放置到两组夹具模组上,并重复步骤B、C、D。
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