CN109625858B - 一种盖型螺母自动上料设备和上料方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种盖型螺母自动上料设备和上料方法，包括底板、上料机构、升降抓手、移料机构、取料机械手，上料机构包括螺母振动盘、供料轨道和直线振动器，升降抓手包括固定板、升降气缸、连接板、翻转气缸和伸缩夹具，升降气缸的升降杆通过连接板与翻转气缸的电机相连，翻转气缸的转盘与伸缩夹具相连。移料机构包括滑轨、移料板和移料气缸，滑轨设置于支撑台上表面，移料板与滑轨滑动连接，移料气缸的滑杆与移料板相连。移料板上设有凹槽，当滑动至靠近供料轨道一端时，凹槽与供料轨道出口相接，当移料板滑动至靠近升降抓手一端时，凹槽处于伸缩夹具的正下方。本技术方案解决了盖型螺母在自动化生产中有序上料的问题，可配合全自动生产线使用。

Description

一种盖型螺母自动上料设备和上料方法

技术领域

本发明涉及自动化生产加工辅助设备领域，具体涉及一种盖型螺母自动上料设备和上料方法。

背景技术

盖型螺母即带有盖帽的六角形螺母，这个盖帽可以将紧固外侧露出的部分盖上。盖型螺母的用途广泛，结构与普通六角形螺母的不同点在于，可防止水分或其它腐蚀性物质进入设备内部，从而起到密封防锈的作用，提高其本身以及连接件的使用时间。盖型螺母与其他五金配件作为工业制造产品的配件在装配过程中用到的种类多、数量较多，且体积小、重量轻。由于盖型螺母形状的上下不对称性，难以使盖型螺母按规定的姿态到达指定位置。目前盖型螺母在生产过程中取料和上料，主要是由工作人员手工装配和旋紧，浪费人力，增加生产成本。

公布号为CN106271579A的发明专利，提供了一种盖型螺母全自动上料装备，包括底座、用于将盖型螺母有序输出的振动盘、用于输送盖型螺母的供料轨道、用于将盖型螺母进行就位等待的上料机构、用于将盖型螺母输送到工装夹具上的上料机械手、用于提高工装夹具的定位精度的纠偏机构、用于输送工装夹具的伺服滑台。该装置通过振动盘供料，然后由机械手抓取盖型螺母并实现装配，并且有纠偏机构提高定位精度。该装置机械结构过于复杂，设备的设计和维护成本高，且占地面积大，无法实现上料装置与工件距离较远时的装配任务。

授权公告号为CN207671151U的实用新型专利，提供了一种异形螺母用上料装置，包括底座，该底座上设有第一支架和第二支架，第一支架上设有圆形振动器，圆形振动器上设有筛料盘，筛料盘设有圆形的导料通道，导料通道设有出料口。第二支架上设有直线振动器，直线振动器上设有与出料口位置对应的长条形安装槽，安装槽中可拆卸地安装有弹夹和连接块，连接块位于弹夹和出料口之间，且连接块的一端与弹夹对接，另一端正对出料口。弹夹内设有容置槽，该容置槽的截面形状与异型螺母的外形适配，连接块内设有与容置槽连通的导料槽。该上料装置只能将特定形状的螺母按指定姿态实现上料，应用领域的局限性较大，且出料后无法将螺母固定，因而螺母从装置离开后无法一直保持规定的姿态。其次，该上料装置为半自动装置，无法配合全自动化生产线使用。

发明内容

针对以上不足，本发明提供了一种盖型螺母自动上料设备和上料方法，可实现盖型螺母的全自动上料，无需人工干预，解决了盖型螺母在自动化生产中有序上料的问题，可配合全自动生产线使用。

本发明的技术方案为：

一种盖型螺母自动上料设备，包括底板、上料机构、升降抓手、移料机构、取料机械手和控制机构，所述上料机构包括螺母振动盘、供料轨道和直线振动器，所述螺母振动盘和直线振动器均固定于底板上，两者之间通过供料轨道相连，所述供料轨道固定于直线振动器上表面，入口端与螺母振动盘边缘出口相接；所述升降抓手包括固定板、升降气缸、连接板、翻转气缸和伸缩夹具，所述底板上设有支撑台，所述固定板固定于支撑台侧面，升降气缸固定于固定板侧面，升降气缸的升降杆通过连接板与翻转气缸的电机相连，翻转气缸的转盘与伸缩夹具相连，可实现伸缩夹具的180度翻转；所述移料机构包括滑轨、移料板和移料气缸，所述滑轨设置于支撑台上表面，其延伸方向垂直于供料轨道，所述移料板与滑轨滑动连接，所述移料气缸固定于支撑台上，移料气缸的滑杆与移料板相连；移料板上设有凹槽，凹槽的宽度与盖型螺母六边形底部的对边宽度一致，凹槽的延伸方向与供料轨道一致，当所述移料板滑动至靠近供料轨道一端时，所述凹槽与供料轨道出口相接，当移料板滑动至靠近升降抓手一端时，所述凹槽处于伸缩夹具的正下方；所述控制机构用于根据设定程序控制伸缩夹具、取料机械手的动作，螺母振动盘和直线振动器的运行，以及移料气缸、升降气缸和翻转气缸的伸缩。

还包括光敏传感器，所述光敏传感器固定于支撑台上表面、供料轨道和移料板的凹槽连接处，所述光敏传感器与控制机构相连，将检测信号传送到控制机构。

所述盖型螺母上部具有半球形的帽盖，所述供料轨道的内表面上半部为半圆形。

所述移料板的凹槽深度为盖型螺母六边形底部高度的1/2。

所述移料机构还包括限位块，所述限位块固定于支撑台上表面边缘处。

所述取料机械手为六轴机械手，具有与盖型螺母内螺纹大小对应的螺纹治具，通过治具旋紧的方式完成对盖型螺母的取料。

所述伸缩夹具的夹爪为点状局部接触型夹爪或环形围绕型夹爪。

一种盖型螺母自动上料方法，包括以下步骤：

S1：初始状态下，移料板位于靠近供料轨道一端，其凹槽与供料轨道出口相接，伸缩夹具位于较高的位置，夹爪处于打开状态；

S2：控制机构启动螺母振动盘和直线振动器；

S3：盖型螺母由螺母振动盘定向排序，送至供料轨道；

S4：盖型螺母从供料轨道出口滑出，到达移料板的凹槽内；

S5：光敏传感器检测到信号，传达到控制机构；

S6：控制机构控制螺母振动盘和直线振动器停止振动；

S7：移料气缸启动，移料板滑动至伸缩夹具的正下方；

S8：升降气缸的升降杆收缩，伸缩夹具下降，盖型螺母处于伸缩夹具的夹爪之间；

S9；伸缩夹具的夹爪合拢，将盖型螺母夹起；

S10：升降气缸的升降杆伸出，伸缩夹具夹持盖型螺母一起上升；

S11：翻转气缸启动，使伸缩夹具连带盖型螺母产生180度旋转，盖型螺母的螺纹口朝上；

S12：移料气缸启动，移料板滑动至靠近供料轨道一端，螺母振动盘和直线振动器再次启动；

S13：取料机械手移动到盖型螺母的螺丝口正上方，通过治具旋紧的方式与盖型螺母连接固定；

S14：取料机械手携带盖型螺母移动到上料地点，治具反方向旋转，与盖型螺母相分离；

S15：重复步骤S3-S14，直至完成所有盖型螺母的上料。

本发明的通过上料机构的振动实现盖型螺母的姿态整理、依次有序排出，升降抓手为可升降和180度翻转抓手，实现盖型螺母的抓取和翻转动作，移料机构为可平行滑动机构，在上料机构出料端和升降抓手之间来回滑动实现盖型螺母的传递。光敏传感器可感知盖型螺母是否已经到达移料机构，控制机构收到检测信号控制移动气缸、升降气缸和翻转气缸的动作。本发明的技术方案具有以下优点：

1、实现了盖型螺母的自动机器上料，可代替繁琐的人工手动排序上料，减少人工数量，降低劳动成本，且机器上料准确率高，减少操作失误；

2、不受盖型螺母的材质、规格的影响，可对不锈钢、尼龙、铜等材料的螺母，及人工不易操作的小或超小型螺母进行上料作业；

3、全自动上料流程，无需人工干预，可配合全自动化生产线使用，实现大规模批量化生产需求；

4、本上料装置占地面积小，结构简单，设计成本和维护成本低。

附图说明

图1为本发明盖型螺母自动上料设备的立体图；

图2为本发明移料机构和升降抓手的局部放大图；

图3为本发明移料机构和升降抓手的局部放大图2；

图4为本发明伸缩夹具夹起盖型螺母并180度翻转后的状态图；

图5为本发明盖型螺母在供料轨道里滑动状态图；

图6为本发明伸缩夹具的两种夹爪外观对比图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

参考图1，本发明的盖型螺母自动上料设备，包括底板10、上料机构20、升降抓手30、移料机构40、光敏传感器50、取料机械手和控制机构，上料机构20包括螺母振动盘21、供料轨道22和直线振动器23，螺母振动盘21和直线振动器23均固定于底板10上，两者之间通过供料轨道22相连，供料轨道22为一长直轨道，固定于直线振动器23上表面，入口端与螺母振动盘21边缘出口相接。

螺母振动盘21是一种定向排序的送料设备，通过振动将大量无序的盖型螺母80沿料斗内螺旋轨道上升并定向排序，从最上端侧边缘的出口排出，送至供料轨道22上。供料轨道22下方的直线振动器23产生振动，使盖型螺母80有序匀速通过供料轨道22。螺母振动盘21和直线振动器23均配有振动频率调配器，上料频率实现可控。

参考图5，本发明的上料设备适用的盖型螺母80，在普通螺母的上部增加了半球形的帽盖，整体结构均匀，呈左右对称。为了便于盖型螺母80在输送中矫正姿态，供料轨道22的内表面上半部为半圆形，使盖型螺母80进入到供料轨道22时统一为半球形帽盖朝上，六边形底部朝下。

参考图2和图3，移料机构40包括滑轨41、移料板42、移料气缸43和限位块44，滑轨41设置于支撑台11上表面，其延伸方向垂直于供料轨道22，移料板42与滑轨41滑动连接，移料气缸43固定于支撑台11上，移料气缸43的滑杆与移料板42相连。移料气缸43滑杆的伸缩带动移料板42沿滑轨41来回滑动。

移料板42上设有凹槽421，用于容纳盖型螺母80。凹槽421的宽度与盖型螺母80六边形底部的对边宽度一致，深度为盖型螺母80六边形底部高度的1/2，凹槽421的延伸方向与供料轨道22一致，当移料板42滑动至靠近供料轨道22一端时，凹槽421与供料轨道22出口相接，盖型螺母80自供料轨道22出口滑出，落入凹槽421内。当移料板42滑动至靠近升降抓手30一端时，凹槽421处于伸缩夹具35的正下方，等待被伸缩夹具35抓取。

限位块44固定于支撑台11上表面边缘处，本实施例的限位块44有两块，分别位于靠近升降抓手30一端和供料轨道22一端。限位块44可限制移料板42在指定范围内移动，防止移料板42脱离轨道，同时还可起到减震的作用。

参考图2和图3，升降抓手30包括固定板31、升降气缸32、连接板33、翻转气缸34和伸缩夹具35，底板10上设有支撑台11，固定板31固定于支撑台11侧面，升降气缸32固定于固定板31侧面，升降气缸32的升降杆321通过连接板33与翻转气缸34的电机相连，翻转气缸34的转盘与伸缩夹具35相连，可实现伸缩夹具35的180度翻转。

升降气缸32带动升降杆321伸缩的同时，通过连接板33带动翻转气缸34也在一定区间内上下移动。伸缩夹具35能开合，实现对盖型螺母80的抓取动作。在控制机构的控制下，伸缩夹具35先位于目标盖型螺母80的上方呈打开状态，下降后夹爪向内收紧将螺母夹起。升降气缸32启动，升降杆321伸出，将翻转气缸34升起，翻转气缸34启动，带动伸缩夹具35和盖型螺母80实现180度旋转，变成半球形帽盖朝下，六边形底部朝上。

图4为盖型螺母80翻转后的状态，值得注意的是，伸缩夹具35的夹持部位在盖型螺母80的上半部分，也就是半球形帽盖部分。经过翻转后，具有内螺纹的六边形底部朝上，有利于被下道工序的取料机械手取走，这也就是设置翻转气缸34，使盖型螺母80翻转180度的原因。

参考图6，伸缩夹具35的夹爪为点状局部接触型夹爪351或环形围绕型夹爪352。点状局部接触型夹爪351适合夹取重量较轻的螺母，这种夹爪的适用范围广，除了普通曲面的盖型螺母80，也适用于非曲面的盖型螺母80。环型围绕型夹爪352适合夹取重量较重的螺母，这种环型结构受力较为均匀，在移动过程中螺母的形态不会轻易发生改变。

取料机械手为六轴机械手，具有与盖型螺母80内螺纹大小对应的螺纹治具。待盖型螺母80到达指定取料位置且处于螺纹口朝上的取料状态后，取料机械手根据控制机构的指令，按节拍将螺纹治具移动到螺纹口的正上方，将治具旋入盖型螺母80内部，通过旋紧治具的方式与盖型螺母80固定，完成对盖型螺母80的取料动作。随后，取料机械手再将盖型螺母80移至指定上料地点，螺纹治具反方向旋转，盖型螺母80与治具分离，从而完成整个盖型螺母80的上料动作。

控制机构用于根据设定程序控制伸缩夹具35、取料机械手的动作，螺母振动盘21和直线振动器23的运行，以及移料气缸43、升降气缸32和翻转气缸34的伸缩。作为控制机构的一部分，光敏传感器50固定于支撑台11上表面、供料轨道22和移料板42的凹槽421连接处，用于感应盖型螺母80是否已落入移料板42的凹槽421内。光敏传感器50与控制机构相连，将检测信号传送到控制机构，控制机构根据检测信号启动下一步的动作。

本发明的盖型螺母自动上料方法，包括以下步骤：

S1：初始状态下，移料板42位于靠近供料轨道22一端，其凹槽421与供料轨道22出口相接，伸缩夹具35位于较高的位置，夹爪处于打开状态；

S2：控制机构启动螺母振动盘21和直线振动器23；

S3：盖型螺母80由螺母振动盘21定向排序，送至供料轨道22；

S4：盖型螺母80从供料轨道22出口滑出，到达移料板42的凹槽421内；

S5：光敏传感器50检测到信号，传达到控制机构；

S6：控制机构控制螺母振动盘21和直线振动器23停止振动；

S7：移料气缸43启动，移料板42滑动至伸缩夹具35的正下方；

S8：升降气缸32的升降杆321收缩，伸缩夹具35下降，盖型螺母80处于伸缩夹具35的夹爪之间；

S9；伸缩夹具35的夹爪合拢，将盖型螺母80夹起；

S10：升降气缸32的升降杆321伸出，伸缩夹具35夹持盖型螺母80一起上升；

S11：翻转气缸34启动，使伸缩夹具35连带盖型螺母80产生180度旋转，盖型螺母80的螺纹口朝上；

S12：移料气缸43启动，移料板42滑动至靠近供料轨道22一端，螺母振动盘21和直线振动器23再次启动；

S13：取料机械手移动到盖型螺母80的螺丝口正上方，通过治具旋紧的方式与盖型螺母80连接固定；

S14：取料机械手携带盖型螺母80移动到上料地点，治具反方向旋转，与盖型螺母80相分离；

S15：重复步骤S3-S14，直至完成所有盖型螺母80的上料。

以上公开的仅为本发明的实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种盖型螺母自动上料设备，其特征在于，包括底板（10）、上料机构（20）、升降抓手（30）、移料机构（40）、取料机械手和控制机构，所述上料机构（20）包括螺母振动盘（21）、供料轨道（22）和直线振动器（23），所述螺母振动盘（21）和直线振动器（23）均固定于底板（10）上，两者之间通过供料轨道（22）相连，所述供料轨道（22）固定于直线振动器（23）上表面，入口端与螺母振动盘（21）边缘出口相接；所述升降抓手（30）包括固定板（31）、升降气缸（32）、连接板（33）、翻转气缸（34）和伸缩夹具（35），所述底板（10）上设有支撑台（11），所述固定板（31）固定于支撑台（11）侧面，升降气缸（32）固定于固定板（31）侧面，升降气缸（32）的升降杆（321）通过连接板（33）与翻转气缸（34）的缸体相连，翻转气缸（34）的转盘与伸缩夹具（35）相连，可实现伸缩夹具（35）的180度翻转；所述移料机构（40）包括滑轨（41）、移料板（42）和移料气缸（43），所述滑轨（41）设置于支撑台（11）上表面，其延伸方向垂直于供料轨道（22），所述移料板（42）与滑轨（41）滑动连接，所述移料气缸（43）固定于支撑台（11）上，移料气缸（43）的滑杆与移料板（42）相连；移料板（42）上设有凹槽（421），凹槽（421）的宽度与盖型螺母（80）六边形底部的对边宽度一致，凹槽（421）的延伸方向与供料轨道（22）一致，当所述移料板（42）滑动至靠近供料轨道（22）一端时，所述凹槽（421）与供料轨道（22）出口相接，当移料板（42）滑动至靠近升降抓手（30）一端时，所述凹槽（421）处于伸缩夹具（35）的正下方；所述控制机构用于根据设定程序控制伸缩夹具（35）、取料机械手的动作，螺母振动盘（21）和直线振动器（23）的运行，以及移料气缸（43）、升降气缸（32）的伸缩和翻转气缸（34）的转动；所述取料机械手为六轴机械手，具有与盖型螺母（80）内螺纹大小对应的螺纹治具，通过螺纹治具旋紧的方式完成对盖型螺母（80）的取料。

2.根据权利要求1所述的盖型螺母自动上料设备，其特征在于，还包括光敏传感器（50），所述光敏传感器（50）固定于支撑台（11）上表面、供料轨道（22）和移料板（42）的凹槽（421）连接处，所述光敏传感器（50）与控制机构相连，将检测信号传送到控制机构。

3.根据权利要求1所述的盖型螺母自动上料设备，其特征在于，所述盖型螺母（80）上部具有半球形的帽盖，所述供料轨道（22）的内表面上半部为半圆形。

4.根据权利要求1所述的盖型螺母自动上料设备，其特征在于，所述移料板（42）的凹槽（421）深度为盖型螺母（80）六边形底部高度的1/2。

5.根据权利要求1所述的盖型螺母自动上料设备，其特征在于，所述移料机构（40）还包括限位块（44），所述限位块（44）固定于支撑台（11）上表面边缘处。

6.根据权利要求1所述的盖型螺母自动上料设备，其特征在于，所述伸缩夹具（35）的夹爪为点状局部接触型夹爪（351）或环形围绕型夹爪（352）。

7.一种盖型螺母自动上料方法，应用于权利要求2所述的设备，其特征在于，包括以下步骤：

S1：初始状态下，移料板（42）位于靠近供料轨道（22）一端，其凹槽（421）与供料轨道（22）出口相接，伸缩夹具（35）位于较高的位置，夹爪处于打开状态；

S2：控制机构启动螺母振动盘（21）和直线振动器（23）；

S3：盖型螺母（80）由螺母振动盘（21）定向排序，送至供料轨道（22）；

S4：盖型螺母（80）从供料轨道（22）出口滑出，到达移料板（42）的凹槽（421）内；

S5：光敏传感器（50）检测到信号，传达到控制机构；

S6：控制机构控制螺母振动盘（21）和直线振动器（23）停止振动；

S7：移料气缸（43）启动，移料板（42）滑动至伸缩夹具（35）的正下方；

S8：升降气缸（32）的升降杆（321）收缩，伸缩夹具（35）下降，盖型螺母（80）处于伸缩夹具（35）的夹爪之间；

S9；伸缩夹具（35）的夹爪合拢，将盖型螺母（80）夹起；

S10：升降气缸（32）的升降杆（321）伸出，伸缩夹具（35）夹持盖型螺母（80）一起上升；

S11：翻转气缸（34）启动，使伸缩夹具（35）连带盖型螺母（80）产生180度旋转，盖型螺母（80）的螺纹口朝上；

S12：移料气缸（43）启动，移料板（42）滑动至靠近供料轨道（22）一端，螺母振动盘（21）和直线振动器（23）再次启动；

S13：取料机械手移动到盖型螺母（80）的螺丝口正上方，通过螺纹治具旋紧的方式与盖型螺母（80）连接固定；

S14：取料机械手携带盖型螺母（80）移动到上料地点，治具反方向旋转，与盖型螺母（80）相分离；

S15：重复步骤S3-S14，直至完成所有盖型螺母（80）的上料。