CN110153692A - 一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其是指一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其包括底座以及机架，还包括激光定位装置以及与激光定位装置配合使用的锁附螺丝装置，所述锁附螺丝装置包括工件定位机构以及锁附螺丝机构，所述激光定位装置包括设置于机架上的光纤发射机构以及与光纤发射机构相对应的光纤接收机构，所述锁附螺丝机构、光纤发射机构以及光纤接收机构同步移动。本申请的激光定位装置扫描工件样品的同时锁附螺丝装置对工件锁附螺丝，能够适用于多种不同的工件，无需用户编程，且激光定位装置不受工作环境影响，大大减小误差，提高锁附螺丝的精度，实用性强，操作简单，大大降低器材的损耗，降低成本。

Description

一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其是指一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机。

背景技术

工业自动化一直是世界制造业发展进步的主要推动力，在进步、提升、突破创新中高速前行，制造业中存在的各种需求、困难换人矛盾促使自动化行业不断打破现有技术壁垒，突破自我，自动锁螺丝机的是组成自动化行业的一个小单元，也是实现更高程度自动化的一个非常重要的一环；如今自动螺丝机已广泛应用在各行各业，只要用到螺丝的领域均可使用自动锁螺丝机进行螺丝装配，来代替人工锁螺丝操作。

现有技术中的自动锁螺丝机一般采用视教预编程，这种方法对不同产品需要编不同程序，需要专业人员做技术支持，操作难度大。现有技术中的自动锁螺丝机也有一些采用视觉导引螺丝刀上螺丝，即拍照比对识别螺丝孔，视觉导引受工作环境影响，如颜色、光线、景深焦距等，存在一定的误差，且此种自动锁螺丝机价格昂贵，对不同产品预留对比特征图片等，会有材料损耗，成本较高，同时也需要专业人员做技术支持，对人们造成很大的困扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，采用激光扫描定位技术，激光定位装置扫描工件样品的同时锁附螺丝装置对工件锁附螺丝，无需用户编程，操作简单。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其包括底座以及设置于底座上的机架，还包括激光定位装置以及与激光定位装置配合使用的锁附螺丝装置，所述锁附螺丝装置包括活动设置于底座上并用于对工件定位的工件定位机构以及活动设置于机架上并用于对工件定位机构定位后的工件锁附螺丝的锁附螺丝机构，所述激光定位装置包括设置于机架上的光纤发射机构以及与光纤发射机构相对应的光纤接收机构，所述锁附螺丝机构、光纤发射机构以及光纤接收机构同步移动。

进一步地，所述底座包括第一底座和第二底座，所述第一底座位于机架的一侧，第二底座位于机架的另一侧，锁附螺丝机构与第一底座位于机架的同一侧，所述工件定位机构滑动设置于第一底座上，所述第二底座与光纤发射机构位、光纤接收机构位于机架的同一侧。

进一步地，所述机架上安装有X轴模组，X轴模组上滑动设有Z轴模组，所述第一底座上设有Y轴模组，所述锁附螺丝机构滑动设置于Z轴模组上，所述工件定位机构滑动设置于Y轴模组上，所述光纤发射机构与光纤接收机构均滑动设置于X轴模组上，所述Z轴模组、光纤发射机构、光纤接收机构同步移动。

进一步地，所述激光定位装置还包括承载于第二底座上并用于对工件样品定位的工件样品定位机构、滑动设置于X轴模组上的同步固定架、设置于同步固定架的驱动部件以及与驱动部件驱动连接的卡头，所述光纤发射机构安装于同步固定架的一端，所述光纤接收机构与卡头卡接。

进一步地，所述工件样品定位机构包括第一定位基座、设置于第一定位基座上的透光板、设置于第一定位基座的导轨以及设置于第一定位基座并用于遮盖导轨的防尘板，所述导轨的数量为两个，两个导轨分别设置于第一定位基座的两侧，所述光纤接收机构的两端分别滑动设置于两个导轨，所述光纤发射机构、光纤接收机构分别位于透光板的上下两侧，工件样品承载于透光板上，所述光纤发射机构移动扫描工件样品并发射扫描信号，所述光纤接收机构接收光纤发射机构发射的扫描信号。

进一步地，所述锁附螺丝机构包括滑动设置于Z轴模组的第一滑动底板以及固定安装于第一滑动底板的螺丝刀模组，第一滑动底板与同步固定架远离光纤发射机构的一端固定连接。

进一步地，所述工件定位机构包括第二定位基座以及设置于第二定位基座上并用于对工件限位的限位凹槽，所述Y轴模组滑动设有第二滑动底板，所述第二定位基座安装于第二滑动底板上。

进一步地，所述自动锁螺丝机还包括设置于第一底座内的控制中心模块以及设置于第一底座上的控制屏，所述控制屏、光纤发射机构、光纤接收机构、X轴模组、Y轴模组、Z轴模组均与控制中心模块电性连接。

进一步地，所述第一底座设有排气扇以及设置于第一底座侧壁上的排风孔，所述排气扇用于对控制中心模块吹风散热，所述排气扇将控制中心模块的热量经由所述排风孔排出。

进一步地，工件与工件样品的结构完全相同，工件以及工件样品上均设有多个螺丝孔，所述螺丝刀模组对螺丝孔的中心坐标锁附螺丝，螺丝孔的边缘处设有A特征点以及B特征点，V为光纤发射机构的移动速度，T为光纤发射机构由A特征点移动到B特征点所用的时间，M为光纤接收机构的接收点数，F为光纤接收机构的间距，n为自然数，螺丝孔的中心坐标的离散型数学模型如下：

X_max＝(V×T)÷2

本发明的有益效果：本申请的激光定位装置与锁附螺丝装置分别设置于机架的两侧，锁附螺丝机构位于工件定位机构的上方，所述光纤发射机构位于光纤接收机构的上方，光纤发射机构与光纤接收机构沿竖直方向竖直；工件与工件样品的结构完全相同，工件与工件样品上均设有一个或多个螺丝孔，工件需要锁附上螺丝，工件样品用于供激光定位装置扫描，光纤发射机构发射的光束透过工件样品的螺丝孔后被光纤接收机构接收；对工件锁附螺丝时，将工件定位于工件定位机构上，将工件样品定位于光纤发射机构与光纤接收机构之间，所述锁附螺丝机构、光纤发射机构以及光纤接收机构均开始同步移动，光纤发射机构发射光束，当光纤发射机构移动至工件样品的螺丝孔处，光束透过工件样品的螺丝孔被光纤接收机构接收，此时锁附螺丝机构对工件相对应的螺丝孔锁附螺丝，激光定位装置不受工作环境影响，锁附螺丝的精度大大提高，大大降低器材的损耗，降低成本；本申请的激光定位装置扫描工件样品的同时锁附螺丝装置对工件锁附螺丝，能够适用于多种不同的工件，无需用户编程，且激光定位装置不受工作环境影响，大大减小误差，提高锁附螺丝的精度，实用性强，操作简单，大大降低器材的损耗，降低成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图一。

图2为本发明的整体结构示意图二。

图3为本发明的整体结构示意图三。

图4为本发明的激光定位装置的局部分解结构示意图。

图5为本发明的激光定位装置和工件样品的立体结构示意图。

图6为本发明的第一底座、控制屏、控制中心模块、Y轴模组和排气扇的结构示意图。

图7为本发明的工件、工件定位机构、第二滑动底板、第一底座和控制屏的局部分解结构示意图。

图8为本发明的锁附螺丝机构的立体结构示意图。

图9为本发明的工件、螺丝孔、A特征点和B特征点的结构示意图。

附图标记说明：

1-底座；11-第一底座；111-排气扇；12-第二底座；2-机架；21-X轴模组；22-Y轴模组；221-第二滑动底板；23-Z轴模组；3-激光定位装置；31-光纤发射机构；32-光纤接收机构；33-工件样品定位机构；331-第一定位基座；332-透光板；333-导轨；334-防尘板；34-同步固定架；35-驱动部件；36-卡头；4-锁附螺丝装置；41-工件定位机构；411-第二定位基座；412-限位凹槽；42-锁附螺丝机构；421-第一滑动底板；422-螺丝刀模组；5-控制中心模块；6-控制屏。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

如图1至图9所示，本发明提供的一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其包括底座1以及设置于底座1上的机架2，还包括激光定位装置3以及与激光定位装置3配合使用的锁附螺丝装置4，所述锁附螺丝装置4包括活动设置于底座1上并用于对工件定位的工件定位机构41以及活动设置于机架2上并用于对工件定位机构41定位后的工件锁附螺丝的锁附螺丝机构42，所述激光定位装置4包括设置于机架2上的光纤发射机构31以及与光纤发射机构31相对应的光纤接收机构32，所述锁附螺丝机构42、光纤发射机构31以及光纤接收机构32同步移动。优选地，所述光纤发射机构31可以为光纤矩阵(发射)，所述光纤接收机构32可以为光纤矩阵(接收)。

实际运用中，激光定位装置3与锁附螺丝装置4分别设置于机架2的两侧，锁附螺丝机构42位于工件定位机构41的上方，所述光纤发射机构31位于光纤接收机构32的上方，光纤发射机构31与光纤接收机构32沿竖直方向竖直；工件与工件样品的结构完全相同，工件与工件样品上均设有一个或多个螺丝孔，工件需要锁附上螺丝，工件样品用于供激光定位装置3扫描，光纤发射机构31发射的光束透过工件样品的螺丝孔后被光纤接收机构32接收；对工件锁附螺丝时，将工件定位于工件定位机构41上，将工件样品定位于光纤发射机构31与光纤接收机构32之间，所述锁附螺丝机构42、光纤发射机构31以及光纤接收机构32均开始同步移动，光纤发射机构31发射光束，当光纤发射机构31移动至工件样品的螺丝孔处，光束透过工件样品的螺丝孔被光纤接收机构32接收，此时锁附螺丝机构42对工件相对应的螺丝孔锁附螺丝，激光定位装置3不受工作环境影响，锁附螺丝的精度大大提高，大大降低器材的损耗，降低成本；本申请的激光定位装置3扫描工件样品的同时锁附螺丝装置4对工件锁附螺丝，能够适用于多种不同的工件，无需用户编程，且激光定位装置3不受工作环境影响，大大减小误差，提高锁附螺丝的精度，实用性强，操作简单，大大降低器材的损耗，降低成本。

本实施例中，所述底座1包括第一底座11和第二底座12，所述第一底座11位于机架2的一侧，第二底座12位于机架2的另一侧，锁附螺丝机构42与第一底座11位于机架2的同一侧，所述工件定位机构41滑动设置于第一底座11上，所述第二底座12与光纤发射机构位31、光纤接收机构32位于机架2的同一侧。所述机架2上安装有X轴模组21，X轴模组21上滑动设有Z轴模组23，所述第一底座11上设有Y轴模组22，所述锁附螺丝机构42滑动设置于Z轴模组23上，所述工件定位机构41滑动设置于Y轴模组22上，所述光纤发射机构31与光纤接收机构32均滑动设置于X轴模组21上，所述Z轴模组21、光纤发射机构31、光纤接收机构32同步移动。所述X轴模组21、Y轴模组22、Z轴模组21构成一个X/Y/Z的三维坐标。

本实施例中，所述激光定位装置3还包括承载于第二底座12上并用于对工件样品定位的工件样品定位机构33、滑动设置于X轴模组21上的同步固定架34、设置于同步固定架34的驱动部件35以及与驱动部件35驱动连接的卡头36，所述光纤发射机构31安装于同步固定架34的一端，所述光纤接收机构32与卡头36卡接。所述工件样品定位机构33包括第一定位基座331、设置于第一定位基座331上的透光板332、设置于第一定位基座331的导轨333以及设置于第一定位基座331并用于遮盖导轨333的防尘板334，所述导轨333的数量为两个，两个导轨333分别设置于第一定位基座331的两侧，所述光纤接收机构32的两端分别滑动设置于两个导轨333，所述光纤发射机构31、光纤接收机构32分别位于透光板332的上下两侧，工件样品承载于透光板332上，所述光纤发射机构31移动扫描工件样品并发射扫描信号，所述光纤接收机构32接收光纤发射机构31发射的扫描信号。优选地，所述透光板332可以由透光材料制成，光纤发射机构31发射的光束能够透射所述透光板332；优选地，所述驱动部件35可以为气动滑台，用于使得光纤发射机构31与光纤接收机构32的发射与接收同步，提高定位的精确度；优选地，所述导轨333可以为直线导轨，使得光纤接收机构32沿直线移动，提高稳定性和精确度。

本实施例中，所述锁附螺丝机构4包括滑动设置于Z轴模组23的第一滑动底板421以及固定安装于第一滑动底板421的螺丝刀模组422，第一滑动底板421与同步固定架34远离光纤发射机构31的一端固定连接。所述同步固定架34用于将光纤发射机构31和光纤接收机构32固定，使得螺丝刀模组422、光纤发射机构31以及光纤接收机构32同步移动。优选地，所述螺丝刀模组422可以为气动螺丝刀模组或电动螺丝刀模组。

本实施例中，所述工件定位机构41包括第二定位基座411以及设置于第二定位基座411上并用于对工件限位的限位凹槽412，所述Y轴模组22滑动设有第二滑动底板221，所述第二定位基座411安装于第二滑动底板221上。Y轴模组22驱使第二定位基座411移动，使得工件与螺丝刀模组422对位，使得螺丝刀模组422准确地对工件的螺丝孔锁附螺丝。

本实施例中，所述自动锁螺丝机还包括设置于第一底座11内的控制中心模块5以及设置于第一底座11上的控制屏6，所述控制屏6、光纤发射机构31、光纤接收机构32、X轴模组21、Y轴模组22、Z轴模组23均与控制中心模块5电性连接。所述第一底座11设有排气扇111以及设置于第一底座11侧壁上的排风孔(图中未示出)，所述排气扇111用于对控制中心模块5吹风散热，所述排气扇111将控制中心模块5的热量经由所述排风孔排出11。优选地，所述控制中心模块5可以为PLC控制器，PLC控制器用于控制整个设备的动作。Z轴模组23随着X轴模组21移动的同时，光纤发射机构31发射激光光束，激光光束穿过工件样品的螺丝孔、透光板332投射在光纤接收机构32上，光纤接收机构32通过数据线与PLC控制器进行数据通讯，由PLC控制器按预定的程序进行螺丝孔位计算，即Y轴坐标点，PLC控制器储存该计算定位坐标值，PLC控制器自动同步或异步调螺丝孔位坐标，由PLC控制器自动转化为定位驱动脉冲信号，驱动X轴模组21、Y轴模组22、Z轴模组23的伺服(步进)电机到达预定位置进行打螺丝，由PLC控制器自动转化为螺丝输送信号，驱动外界的气动电磁阀门吹送螺丝，并自动计数。

本实施例中，工件与工件样品的结构完全相同，工件以及工件样品上均设有多个螺丝孔，所述螺丝刀模组422对螺丝孔的中心坐标锁附螺丝，螺丝孔的边缘处设有A特征点以及B特征点，V为光纤发射机构31的移动速度，T为光纤发射机构31由A特征点移动到B特征点所用的时间，M为光纤接收机构32的接收点数，F为光纤接收机构32的间距，n为自然数，螺丝孔的中心坐标的离散型数学模型如下：

X_max＝(V×T)÷2

螺丝孔的坐标XY的建立：区域光纤对射是由光纤发射机构31与光纤接收机构32两部分组成，其扫描宽度约长500m，但现有区域光纤发射和接收区域面积一般都在120mm以内，光纤芯直径约为0.125mm，光纤间距为0.15mm，所以本申请的光纤发射机构31与光纤接收机构32需要定制。光纤发射机构31、光纤接收机构32与X轴模组21联动同步行走，通过光纤发射机构31、光纤接收机构32的发射与接收，PLC控制器同步通讯，定位螺丝孔的XY轴坐标点，X轴模组21的伺服电机或步进电机的编码器来定位螺丝孔的X轴坐标点，由此构成螺丝孔的坐标XY。

螺丝孔中心位置的计算：假设光纤发射机构31以V速度移动，从螺丝孔的左边往右边行走，在光纤接收机构32收到第一个信号开始，到收不到信号的时间为T，PLC控制器将选择的最大值为螺丝孔中心位置X轴坐标点，Y轴的光纤接收信号从从单点到无数点，假设光纤点为M，经与PLC控制器数据交换通讯和预定程序计算，选着

综上所述，螺丝孔的中心坐标的离散型数学模型如下：

X_max＝(V×T)÷2

本申请依据伺服电机编码器来定位原点位置，并且每次工作完毕后，系统将自动复位原点，以消除累计误差。将工件样品放置原点与X轴模组21原点一致，光纤发射机构31发射激光光束被光纤接收机构32接收，如果激光光束全部被接收，判断为无工件样品，激光光束部分被接收或无接收信号，则判断为有工件样品。如果控制中心模块5判断无工件样品，将待机，并接收人工指令，按照人工指令直接调取已存在控制中心模块系统坐标，驱动X轴模组21、Y轴模组22的伺服(步进)电机动作，Z轴模组23的伺服(步进)电机负责自动拧上螺丝。

本实施例中的所有技术特征均可根据实际需要而进行自由组合。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，包括底座以及设置于底座上的机架，其特征在于：还包括激光定位装置以及与激光定位装置配合使用的锁附螺丝装置，所述锁附螺丝装置包括活动设置于底座上并用于对工件定位的工件定位机构以及活动设置于机架上并用于对工件定位机构定位后的工件锁附螺丝的锁附螺丝机构，所述激光定位装置包括设置于机架上的光纤发射机构以及与光纤发射机构相对应的光纤接收机构，所述锁附螺丝机构、光纤发射机构以及光纤接收机构同步移动。

2.根据权利要求1所述的一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其特征在于：所述底座包括第一底座和第二底座，所述第一底座位于机架的一侧，第二底座位于机架的另一侧，锁附螺丝机构与第一底座位于机架的同一侧，所述工件定位机构滑动设置于第一底座上，所述第二底座与光纤发射机构位、光纤接收机构位于机架的同一侧。

3.根据权利要求2所述的一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其特征在于：所述机架上安装有X轴模组，X轴模组上滑动设有Z轴模组，所述第一底座上设有Y轴模组，所述锁附螺丝机构滑动设置于Z轴模组上，所述工件定位机构滑动设置于Y轴模组上，所述光纤发射机构与光纤接收机构均滑动设置于X轴模组上，所述Z轴模组、光纤发射机构、光纤接收机构同步移动。

4.根据权利要求3所述的一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其特征在于：所述激光定位装置还包括承载于第二底座上并用于对工件样品定位的工件样品定位机构、滑动设置于X轴模组上的同步固定架、设置于同步固定架的驱动部件以及与驱动部件驱动连接的卡头，所述光纤发射机构安装于同步固定架的一端，所述光纤接收机构与卡头卡接。

5.根据权利要求4所述的一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其特征在于：所述工件样品定位机构包括第一定位基座、设置于第一定位基座上的透光板、设置于第一定位基座的导轨以及设置于第一定位基座并用于遮盖导轨的防尘板，所述导轨的数量为两个，两个导轨分别设置于第一定位基座的两侧，所述光纤接收机构的两端分别滑动设置于两个导轨，所述光纤发射机构、光纤接收机构分别位于透光板的上下两侧，工件样品承载于透光板上，所述光纤发射机构移动扫描工件样品并发射扫描信号，所述光纤接收机构接收光纤发射机构发射的扫描信号。

6.根据权利要求4所述的一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其特征在于：所述锁附螺丝机构包括滑动设置于Z轴模组的第一滑动底板以及固定安装于第一滑动底板的螺丝刀模组，第一滑动底板与同步固定架远离光纤发射机构的一端固定连接。

7.根据权利要求3所述的一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其特征在于：所述工件定位机构包括第二定位基座以及设置于第二定位基座上并用于对工件限位的限位凹槽，所述Y轴模组滑动设有第二滑动底板，所述第二定位基座安装于第二滑动底板上。

8.根据权利要求3所述的一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其特征在于：所述自动锁螺丝机还包括设置于第一底座内的控制中心模块以及设置于第一底座上的控制屏，所述控制屏、光纤发射机构、光纤接收机构、X轴模组、Y轴模组、Z轴模组均与控制中心模块电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其特征在于：所述第一底座设有排气扇以及设置于第一底座侧壁上的排风孔，所述排气扇用于对控制中心模块吹风散热，所述排气扇将控制中心模块的热量经由所述排风孔排出。

10.根据权利要求6所述的一种带有激光定位装置的自动锁螺丝机，其特征在于：工件与工件样品的结构完全相同，工件以及工件样品上均设有多个螺丝孔，所述螺丝刀模组对螺丝孔的中心坐标锁附螺丝，螺丝孔的边缘处设有A特征点以及B特征点，V为光纤发射机构的移动速度，T为光纤发射机构由A特征点移动到B特征点所用的时间，M为光纤接收机构的接收点数，F为光纤接收机构的间距，n为自然数，螺丝孔的中心坐标的离散型数学模型如下：

X_max＝(V×T)÷2