CN110039279A - 一种取钉装置及快换式取钉拧紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种取钉装置及快换式取钉拧紧装置，取钉装置包括块体和杆体，杆体轴向滑动、径向转动安装于块体内；块体上设有处于杆体外部的腔室，腔室包括上腔室和下腔室，块体和杆体之间安装分隔上腔室和下腔室的密封圈；杆体上固定有处于块体内的活塞，密封圈、活塞和块体构成密闭腔室；下腔室与待拧紧螺丝或螺钉的形状匹配；块体上设置与密闭腔室连接的第一气孔以及与下腔室连接的第二气孔。快换式取钉拧紧装置包括底座、旋进机构、驱动机构和取钉装置，取钉装置与底座通过连接块和快换装置连接。本发明的优点是采用快接装置，取钉装置配置多套，旋进机构和驱动机构仅需一套，兼容多种螺丝，设备通用性能高，节省成本，结构简单，更换速度快。

Description

一种取钉装置及快换式取钉拧紧装置

技术领域

本发明属于零件装配技术领域，尤其涉及一种可实现快速更换取钉装置规格、提高设备通用性能的吸顶式快换取钉拧紧装置。

背景技术

自动锁螺丝装置的应用将大量工人从生产线枯燥的工作中解放出来，大大提升了自动化程度与生产效率。自动锁螺丝装置，是将自动拧螺丝工具与自动螺丝供应机二者结合在一起。自动拧螺丝工具采用三维移动装置操控，并采用气缸之类的动力装置代替人工往下按压转动；自动拧螺丝工具的锁付工具下面设置螺丝夹头，使从自动螺丝供应机输出的螺丝先卡止于螺丝夹头出口处，再由自动拧螺丝工具的锁付工具拧紧。现有技术中为了提高锁付精度提高工作效率，螺丝夹头只对应同一规格或同一种类的螺丝，而且螺丝夹头结构复杂，与锁付工具连接后不能轻易拆卸。由于螺丝的种类繁多，其端头的大小也不一样，往往在同一工位需要锁付不同种类的螺丝，这样就需要配置多套自动拧螺丝工具，使得设备的购置成本增加，生产时操作空间增大。

现有技术中，自动拧螺丝工具的锁付机构包括螺丝夹头和锁付工具(如电批、风批等)，螺丝夹头的设计方案是：螺丝夹头内具有由两个相连通的分支通道所构成的“Y”形通道，构成“Y”形通道的两个分支通道分别是用于锁付工具锁付的直线锁付通道和用于输送螺丝的斜向送钉通道。工作时，螺丝由斜向送钉通道输送至两个分支通道的连通处，然后进入直线锁付通道后被送入螺丝夹头进行定位，此时，锁付工具的螺丝批杆进入直线锁付通道并对准螺丝头部的切口，然后将螺丝推出螺丝夹头并旋紧螺丝将其锁紧到待装配工件的螺丝安装孔中。

例如：中国专利申请，申请号CN201621264888.0，申请日20161123，授权公告号CN206216231U，授权公告日20170606，公开了一种可调节螺钉锁付机头及自动锁螺丝机，包括锁付基板、调节机构和驱动机构，锁付基板上设置有第一固定板、第二固定板和导向机构，导向机构上设置有第一滑动板和第二滑动板，调节机构包括调节螺杆和调节螺母，调节螺杆穿过第一滑动板和第二滑动板设置，并在调节螺杆的两端分别设置有两个调节螺母，驱动机构设置于第一固定板上，并与第一滑动板相连接，通过改变调节螺杆和调节螺母的紧固位置，配合驱动机构实现第二滑动板位置的抬升或下降，使螺钉锁付机头适用于对不同高度工件进行锁付，扩大了螺钉锁付机头的使用范围。还包括锁丝头，所述锁丝头设置在所述电批头下方，所述电批头的轴心线与所述锁丝头的轴心线相重合，所述锁丝头包括：鸟嘴夹紧座，所述鸟嘴夹紧座与所述第二滑动板相连接；鸟嘴，所述鸟嘴与所述鸟嘴夹紧座相连接，所述鸟嘴上设置有螺钉导向管；其中，所述鸟嘴与所述鸟嘴夹紧座为过盈配合，并通过所述鸟嘴夹紧座侧边紧固螺丝紧固。该专利申请的锁丝头即与螺丝夹头的设计方案相同。

中国专利申请，申请号CN201510616459.9，申请日20150925，申请公布号CN105127733A，申请公布日，20151209，公开了一种真空吸取螺丝拧紧装置，该装置包括导轨、驱动气缸、螺丝枪、真空浮动吸取装置和配合螺丝枪的运动机构，导轨上设置有用于固定螺丝枪的第一滑块和用于固定真空浮动吸取装置的第二滑块，第一滑块和第二滑块滑动设置在导轨上，导轨与驱动气缸之间通过螺栓连接进而实现竖直方向的滑动，螺丝枪设置在第一滑块上，螺丝枪与真空浮动吸取装置通过固定件连接，驱动气缸驱动运动机构运动，运动机构驱动真空浮动吸取装置对螺丝进行吸取和拧紧。本申请结构简单，操作方便。在工作过程中，能保证作业的安全性和稳定性，极大地提高了工作效率，满足于不同领域中对于锁钉需求的产品加工，可以适用于各种气动或电动螺丝枪的拧紧系统。缺点是无法实现多种规格螺丝的兼容拧紧。

另一种螺丝夹头的设计方案是将其与锁付工具分开设计，例如：中国专利申请，申请号201520067191.3，授权公告号CN204621518U，公开了一种“吸附喂钉式锁付结构”，包括：送钉套筒，其用于输送螺丝；承料块，其用于承接螺丝，所述承料块设置有螺丝安装槽；真空吸附管，其用于吸附承料块内的螺丝；锁付工具，所述锁付工具的螺丝批杆穿设于所述真空吸附管；承料块平移驱动机构，其用于驱动所述承料块将螺丝平移输送至所述真空吸附管的正下方；承料块上下驱动机构，其用于驱动所述承料块在对接所述送钉套筒的出口端和远离所述送钉套筒的出口端之间上下移动切换；锁付驱动机构，其用于驱动所述真空吸附管下行将承料块内的螺丝吸附住并将螺丝输送至螺丝安装孔内；还包括吸附管密封套，所述吸附管密封套开设真空腔室和吸气孔，所述真空吸附管的顶部固定于所述真空腔室，所述吸气孔与所述真空腔室连通，所述吸气孔连接抽真空装置；所述螺丝批杆与所述真空腔室密封连接。从该发明的具体实施方式中可知：承料块，其用于承接螺丝，承料块设置有螺丝安装槽。本发明的吸附喂钉式锁付机构工作时，承料块与送钉套管的出口端对接，螺丝由送钉套管送入承料块的螺丝安装槽内，然后承料块上下驱动机构带动承料块下行离开送钉套管，接着承料块平移驱动机构带动承料块平移至真空吸附管的正下方，此时锁付驱动机构带动真空吸附管下行将承料块内的螺丝吸附住，然后承料块返回至送钉套管的下方，同时锁付驱动机构带动真空吸附管继续下行至将螺丝输送至待装配工件的螺丝安装孔内，此时锁付工具将螺丝锁紧至螺丝安装孔，最后锁付驱动机构带动螺丝批杆和真空吸附管上行返回到初始位置，由此完成一次螺丝锁付的循环工作。本发明的承料块具有加工简单、成本低的优点，避免了短小型螺丝发生翻转的现象，而且锁付深孔产品时更加准确和稳定，提高了锁付效率，缩短了锁付周期。缺点是，本发明的真空套管吸取螺丝失败时，只能通过提醒工作人员人工清理位于承料块的螺丝安装槽内对位不准的螺丝，占用人力资源，自动化生产效率低，另外承料块虽然可设计成不同规格，但是其安装步骤繁琐，定位校准难度较大，生产效率低。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种取钉装置及快换式取钉拧紧装置，采用吸顶式螺丝拧紧结构及快接式结构，实现螺丝吸取装置的快速更换，设备通用性能高，结构简单，运行稳定，实现多规格螺丝的兼容拧紧。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种取钉装置，其特点是包括块体和杆体，所述杆体轴向滑动、径向转动安装于块体内；所述块体上设置有处于杆体外部的腔室，所述腔室包括贯通块体上端的上腔室和贯通块体下端的下腔室，所述块体和杆体之间安装分隔上腔室和下腔室的密封圈；所述杆体上固定有处于块体内的活塞，所述密封圈、活塞和块体构成密闭腔室；所述下腔室的下端开口；所述块体上设置与密闭腔室连接的第一气孔以及与下腔室连接的第二气孔；通过第一气孔正压气体输送至密闭腔室内并驱动活塞向远离密封圈方向运动；通过第二气孔向下腔室提供负压并在下腔室下端开口吸取螺丝或螺钉。

进一步地，所述块体包括由上下连接的上块体和下块体，所述杆体贯通上块体和下块体，所述块体上设置有处于杆体外部的腔室，所述腔室包括贯通上块体上端的上腔室和贯通下块体下端的下腔室，所述块体和杆体之间安装分隔上腔室和下腔室的密封圈；所述杆体上固定有处于上块体内的活塞，所述密封圈、活塞和上块体构成密闭腔室，所述上块体上设置与密闭腔室连接的第一气孔，通过第一气孔正压气体输送至密闭腔室内并驱动活塞向远离密封圈方向运动；所述下腔室的下端开口；所述下块体上设置与下腔室连接的第二气孔，通过第二气孔向下腔室提供负压并在块体下端吸取螺丝或螺钉。

进一步地，所述下腔室的下端截面呈“凸”字形结构，配合螺丝或螺钉的钉帽形状，方便吸取螺丝或螺钉。

进一步地，所述下腔室的下端截面呈“凸”字形结构并在下端开口处呈扩散喇叭口形状，配合螺丝或螺钉的钉帽形状，增加吸钉成功率。

进一步地，所述杆体包括上杆体和下杆体，所述上杆体与下杆体内螺纹连接，所述上杆体设于上腔室，上端伸出块体，所述块体上端固定铜套，所述上杆体套接铜套；所述下杆体设于下腔室内，下杆体下端呈螺丝批头形状。

一种快换式取钉拧紧装置，包括底座、旋进机构、驱动机构和取钉装置；其特点是所述旋进机构与驱动机构连接并安装在底座上，所述驱动机构带动旋进机构在同一直线上往复运动；所述取钉装置与连接块连接，所述连接块内设置与第二气孔对接的气体通道；所述连接块与底座通过快换装置包括主模块和辅模块，所述主模块与底座连接，所述辅模块与连接块连接，且辅模块上的气路与气体通道连接；所述主模块与辅模块连接时使所述杆体与旋进机构同轴线。

进一步地，所述旋进机构包括电批和电批连接头；所述电批固定在底座上并与驱动机构连接；所述电批连接头在轴向方向上连接电批和杆体。

进一步地，所述驱动机构为电缸、直线电机、液压缸中的一种。

本发明的工作原理：

1.本发明使用的快换装置是机器人工具领域常用的末端执行器，由两部分组成，分别称为主模块(主侧)和辅模块(工具侧)，两侧设计可以自动锁紧连接同时可以连通和传递例如电信号、气体、水等等介质。本发明使用的快换装置使用气体锁紧主模块(主侧)和辅模块(工具侧)，快换装置为自动更换工具并连通各种介质提供了极大的柔性。快换装置的主模块(主侧)安装在一台机器人上，CNC设备上或者其他结构上。辅模块(工具侧)安装在工具上，例如抓具、焊枪或毛刺清理工具等；一个主模块(主侧)可以配套设置多个辅模块(工具侧)。

2.将底座、旋进机构、驱动机构进行固定连接，取钉装置的杆体与电批连接头轴向对接，连接块上的辅模块与与底座上的主模块对接并气体锁紧，辅模块与连接块内的气体通道连通，使下腔室呈负压环境；第一气孔连接正压气源；工作时，电批处于待机工位，此时密闭腔室内充满压缩气体，杆体上移伸出上腔室，下腔体为负压环境，螺丝或螺钉从下腔室下端开口被吸取，钉帽堵住开口，负压稳定后装置判定成功吸取螺丝或螺钉，驱动机构和旋进机构运动，电批与杆体通过电批连接头连接，上腔室内的气体被排出，杆体起到传动作用，下杆体的螺丝批头抵进钉帽，在轴向和径向方向上螺丝或螺钉被拧进待装配工件中；拧进完成后，旋进机构停止工作，驱动机构带动旋进机构沿轴向方向复位，同时压缩气源通过第一气孔向密闭腔室填充气体，使杆体在活塞带动下向远离密封圈方向运动——与驱动机构运动方向相同，下腔室处于负压环境。

与现有技术相比，本发明的优点是取钉装置可设计为与螺丝或螺钉匹配的多种规格，通过多个辅模块与一个主模块的配套，旋进机构和驱动机构仅需准备一套，就可实现多种螺丝的快速拧紧，设备的通用性能高，与整体式螺丝拧紧装置相比节省设备成本；结构简单，更换速度快，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明取钉装置正视结构示意图。

图2是本发明取钉装置左视结构示意图。

图3是本发明取钉装置俯视结构示意图。

图4是本发明取钉装置正视剖面结构示意图。

图5是本发明快换式取钉拧紧装置中取钉装置与底座连接前结构示意图。

图6是本发明快换式取钉拧紧装置中取钉装置与底座连接后结构示意图。

图中：1-块体 2-杆体 2a-上杆体 2b下杆体 3-上块体 4-下块体 5-上腔室 6-下腔室 7-密封圈 8-活塞 9-密闭腔室 10-螺丝或螺钉 11-第一气孔 12-第二气孔 13-连接块 14-气体通道 15-底座 16-驱动机构 17a-主模块 17b-辅模块 18-电批 19-电批连接头 20-铜套。

具体实施方式

下面将结合附图对发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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，仅是为了便于描述发明和简化描述，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，因此不能理解为对发明的限制。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

如图1、图2、图3、图4所示，一种取钉装置，包括块体1和杆体2，杆体2轴向滑动、径向转动安装于块体1内；块体1包括由上下连接的上块体3和下块体4，杆体2贯通上块体3和下块体4，块体1上设置有处于杆体2外部的腔室，腔室包括贯通上块体3上端的上腔室5和贯通下块体4下端的下腔室6，块体1和杆体2之间安装分隔上腔室5和下腔室6的密封圈7；杆体2上固定有处于块体1内的活塞8，密封圈7、活塞8和块体1构成密闭腔室9；下腔室6的下端开口；块体1上设置与密闭腔室9连接的第一气孔11以及与下腔室6连接的第二气孔12；通过第一气孔11正压气体输送至密闭腔室9内并驱动活塞8向远离密封圈7方向运动；通过第二气孔12向下腔室6提供负压并在下腔室下端开口吸取螺丝或螺钉10。

下腔室6的下端截面呈“凸”字形结构，配合螺丝或螺钉10的钉帽形状，方便吸取螺丝或螺钉10。

下腔室6的下端截面呈“凸”字形结构并在下端开口处呈扩散喇叭口形状，配合螺丝或螺钉10的钉帽形状，增加吸钉成功率。

杆体2包括上杆体2a和下杆体2b，上杆体2a与下杆体2b内螺纹连接，上杆体2a设于上腔室5，上端伸出块体1，块体1上端固定铜套20，上杆体2a套接铜套20；下杆体2b设于下腔室6内，下杆体2b下端呈螺丝批头形状。

如图1至图6所示，一种快换式取钉拧紧装置，包括底座15、旋进机构、驱动机构16和取钉装置；旋进机构与驱动机构16连接并安装在底座15上，驱动机构16带动旋进机构在同一直线上往复运动；取钉装置与连接块13连接，连接块13内设置与第二气孔12对接的气体通道14；连接块13与底座15通过快换装置连接，快换装置包括主模块17a和辅模块17b，主模块17a与底座15连接，辅模块17b与连接块13连接，且辅模块17b上的气路与气体通道14连接；主模块17a与辅模块17b连接时使杆体2与旋进机构同轴线。

旋进机构包括电批18和电批连接头19；电批18固定在底座15上并与驱动机构16连接；电批连接头19在轴向方向上连接电批18和杆体2。

驱动机构16为电缸、直线电机、液压缸中的一种，为了减轻设计重量和运动精度的控制，本发明的实施例中使用的是电缸。电缸原理：电缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优点-精确转速控制，精确转数控制，精确扭矩控制转变成-精确速度控制，精确位置控制，精确推力控制；实现高精度直线运动系列的全新革命性产品。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种取钉装置，其特征在于：包括块体和杆体，所述杆体轴向滑动、径向转动安装于块体内；所述块体上设置有处于杆体外部的腔室，所述腔室包括贯通块体上端的上腔室和贯通块体下端的下腔室，所述块体和杆体之间安装分隔上腔室和下腔室的密封圈；所述杆体上固定有处于块体内的活塞，所述密封圈、活塞和块体构成密闭腔室；所述下腔室的下端开口；所述块体上设置与密闭腔室连接的第一气孔以及与下腔室连接的第二气孔；通过第一气孔正压气体输送至密闭腔室内并驱动活塞向远离密封圈方向运动；通过第二气孔向下腔室提供负压并在下腔室下端开口吸取螺丝或螺钉。

2.根据权利要求1所述一种取钉装置，其特征在于：所述块体包括由上下连接的上块体和下块体，所述杆体贯通上块体和下块体，所述块体上设置有处于杆体外部的腔室，所述腔室包括贯通上块体上端的上腔室和贯通下块体下端的下腔室，所述块体和杆体之间安装分隔上腔室和下腔室的密封圈；所述杆体上固定有处于上块体内的活塞，所述密封圈、活塞和上块体构成密闭腔室，所述上块体上设置与密闭腔室连接的第一气孔，通过第一气孔正压气体输送至密闭腔室内并驱动活塞向远离密封圈方向运动；所述下腔室的下端开口；所述下块体上设置与下腔室连接的第二气孔，通过第二气孔向下腔室提供负压并在块体下端吸取螺丝或螺钉。

3.根据权利要求1或2所述一种取钉装置，其特征在于：所述下腔室的下端截面呈“凸”字形结构，配合螺丝或螺钉的钉帽形状。

4.根据权利要求1或2所述一种取钉装置，其特征在于：所述下腔室的下端截面呈“凸”字形结构并在下端开口处呈扩散喇叭口形状。

5.根据权利要求1或2所述一种取钉装置，其特征在于：所述杆体包括上杆体和下杆体，所述上杆体与下杆体内螺纹连接，所述上杆体设于上腔室，上端伸出块体，所述块体上端固定铜套，所述上杆体套接铜套；所述下杆体设于下腔室内，下杆体下端呈螺丝批头形状。

6.一种快换式取钉拧紧装置，包括底座、旋进机构、驱动机构和如权利要求1至5所述取钉装置；其特征在于：所述旋进机构与驱动机构连接并安装在底座上，所述驱动机构带动旋进机构在同一直线上往复运动；所述取钉装置与连接块连接，所述连接块内设置与第二气孔对接的气体通道；所述连接块与底座通过快换装置包括主模块和辅模块，所述主模块与底座连接，所述辅模块与连接块连接，且辅模块上的气路与气体通道连接；所述主模块与辅模块连接时使所述杆体与旋进机构同轴线。

7.根据权利要求6所述一种快换式取钉拧紧装置，其特征在于：所述旋进机构包括电批和电批连接头；所述电批固定在底座上并与驱动机构连接；所述电批连接头在轴向方向上连接电批和杆体。

8.根据权利要求6所述一种快换式取钉拧紧装置，其特征在于：所述驱动机构为电缸、直线电机、液压缸中的一种。