CN110315310B - 医疗保健设备用u型螺栓配件智能化拧螺母的设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗保健设备用配件制造设备技术领域，涉及一种医疗保健设备用U型螺栓配件智能化拧螺母的设备。链条的工作边把U型螺栓运送到工作工位，左V型槽向右推动U型螺栓左边的竖直边贴在左定位面上完成精确定位。视觉传感器检测和分析螺母的外六方是处于哪一个角度方位，六轴智能机器人通过机械手抱住螺母旋合到U型螺栓左边的外螺纹711上原地旋转，螺母每旋转一周就向下平移一个螺距的距离，和手指V型槽之间滑动摩擦。本发明的有益效果：提高生产自动化和智能化水平，工作效率提高，采取了多项保护系统不受破坏的措施，工作安全性较高。

Description

医疗保健设备用U型螺栓配件智能化拧螺母的设备

技术领域

本发明属于医疗保健设备用配件制造设备技术领域，涉及一种U型螺栓配件的装配设备，具体涉及一种医疗保健设备用U型螺栓配件智能化拧螺母的设备。

背景技术

大型的医疗保健设备在使用现场安装时经常需要沿着地面、墙面、沟槽敷设电缆线、水管或者其它流体管路，这些管路往往隔一段距离就使用一套U型螺栓和螺母装配件，该领域需要大量使用U型螺栓和螺母装配件。U型螺栓是指JB/ZQ4321-1997所描述的U型螺栓。螺母是指GB/T 6170-2000所描述的六角螺母，为了方便装配，螺母的外六方与端面之间、内螺丝与端面之间的相邻边都设有倒角。在标准GB/T 6170-2000中，螺母的对边距离尺寸s总是小于螺母的厚度m。U型螺栓和螺母装配件包括一个U型螺栓和两个螺母；U型螺栓包括一个半圆弧和两个直边，两个直边的末端有外螺纹；两个螺母分别拧在U型螺栓的两个外螺纹上，但是不需要拧紧，U型螺栓的端面露出螺母一至两圈螺纹就可以。

U型螺栓和螺母装配件在配套或者单独销售时总是拧在一起的，这样就不必分别清点，简化销售环节的工作流程。

以往都是由人工把U型螺栓和螺母拧在一起的，工作效率较低，有时工人在精神状态不好的时候还会漏掉一个，给后期的销售带来不必要的麻烦。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足之处，提供一种医疗保健设备用U型螺栓配件智能化拧螺母的设备。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种医疗保健设备用U型螺栓配件智能化拧螺母的设备，包括螺母供给组件、机械手、超载传感器、六轴智能机器人、视觉传感器和输送装置；

螺母供给组件包括振动盘、静止盘、闸门组件、振动电机、弹性柱和振动支架；振动支架和机架固定联接；振动盘是一个开口朝上的容器，振动盘有一个平面的底面，振动盘内有一个阻挡板，阻挡板的下表面和振动盘的底面平行；阻挡板的下表面和振动盘的底面之间的距离大于一个螺母的厚度且小于一个螺母外六方对角线的距离，仅能容平放的螺母通过，不能容其它方位放置的螺母通过；螺母平放是指螺母的一个端面贴在振动盘的底面上，螺母的内螺纹轴心线垂直于振动盘的底面；螺母平放时的高度最低，以其它方位放置时的高度高于平放螺母的高度；其它方位放置是指，外六方的六个平面的其中一个平面贴在振动盘的底面上，或者是一个螺母倚靠在另外一个螺母上，螺母的某个边或者倒角或者顶点靠在振动盘的底面上等；振动盘的底面与水平面之间有一个10至25度的夹角；阻挡板左右方向布置，振动盘的底面位于阻挡板后面的部分是放料区，放料区的高度较高，振动盘的底面位于阻挡板前面的部分是螺母平放区，螺母平放区的高度较低；振动盘的前端设有出料口；振动盘和振动支架之间通过弹性柱相联；振动电机的外壳法兰和振动盘固定联接；静止盘位于振动盘的前方，静止盘的底面和振动盘的底面对齐，静止盘有一个朝后并且和出料口对齐的开口；静止盘上设有传感器，传感器用来检测是否存在完全位于静止盘底面上的螺母；静止盘和振动支架固定联接；闸门组件包括闸门和闸门气缸；闸门气缸是带导杆型气缸，闸门气缸包括闸门气缸活塞杆和闸门气缸体；闸门气缸体固定联接在振动支架上；闸门固定联接在闸门气缸活塞杆的上末端，闸门气缸活塞杆带动闸门相对于闸门气缸体做活塞运动，闸门气缸活塞杆向上伸出时闸门切断出料口朝向静止盘的通路，闸门气缸活塞杆向下缩回时闸门避开出料口朝向静止盘的通路；

视觉传感器是平面型视觉传感器，视觉传感器的摄像头对准静止盘拍摄，视觉传感器用于检测和分析螺母的外六方是处于哪一个角度方位；

六轴智能机器人的底座固定联接在机架上，超载传感器固定联接在六轴智能机器人的第六轴法兰上；

机械手包括三爪平行开闭型气爪和三个机械手指；三爪平行开闭型气爪包括气爪缸体和三个气爪体；气爪缸体固定联接超载传感器的检测盘上；机械手指上设有手指V型槽，组成手指V型槽的两个平面之间的夹角是120度，组成手指V型槽的两个平面之间的夹角的平分线经过气爪缸体的中心点，三个手指V型槽关于气爪缸体的轴心线成均布的圆周阵列；三个机械手指分别固定联接在三个气爪体上，三个机械手指随着三个气爪体平行开闭；组成三个手指V型槽的六个平面两两平行；当三个机械手指平移到距离气爪缸体的轴心线最远的极限位置时，平行且相对的一对平面之间的距离值D1、D2和D3取GB/T 4390-1995中的第2款表格中的对边尺寸数值，极限偏差取该表中相对应的《扳手开口和扳手孔的极限偏差》中的上偏差和下偏差；组成手指V型槽的两个平面的背面是两个斜面，相邻的平面和斜面成一个锐角，这样，在机械手向下平移夹取螺母时，斜面与相邻螺母的外六方与端面之间的倒角相接触，能避免顶在相邻的螺母上，也能把相邻的螺母推开；

输送装置包括输送支架、驱动链轮、改向链轮、伺服电机、链条、左定位组件、右定位组件和定位块；输送支架和机架固定联接；驱动链轮和改向链轮分别与输送支架通过转动副相联；伺服电机的外壳法兰和输送支架固定联接，伺服电机的输出轴和驱动链轮固定联接；链条包括多个装载链节，装载链节等间距地联接在链条上，装载链节包括固定联接在一起的装载链板和橡胶块，橡胶块上设有U型槽，U型槽的形状和U型螺栓的外形相匹配；链条同时和驱动链轮与改向链轮啮合，链条连接在驱动链轮与改向链轮上的上部的边是工作边，处于工作边上的橡胶块的U型槽开口朝上；定位块上有一个朝左的竖直的左定位面和一个朝右的竖直的右定位面；

左定位组件包括左定位气缸和左V型槽块；左定位气缸是带导杆型气缸；左定位气缸包括左定位气缸体和左定位气缸活塞杆；左定位气缸体和输送支架固定联接；左V型槽块上设有左V型槽，左V型槽块和左定位气缸活塞杆的末端固定联接，左V型槽的槽形方向是竖直，左V型槽的开口朝右对准左定位面；

右定位组件包括右定位气缸和右V型槽块；右定位气缸是带导杆型气缸；右定位气缸包括右定位气缸体和右定位气缸活塞杆；右定位气缸体和输送支架固定联接；右V型槽块上设有右V型槽，右V型槽块和右定位气缸活塞杆的末端固定联接，右V型槽的槽形方向是竖直，右V型槽的开口朝左对准右定位面。

以上所述的视觉传感器是指：利用光学元件和成像装置获取外部环境图像信息的仪器，通常用图像分辨率来描述视觉传感器的性能。视觉传感器的精度不仅与分辨率有关，而且同被测物体的检测距离相关。被测物体距离越远，其绝对的位置精度越差。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。例如，若视觉传感器被设定为辨别正确地插有八颗螺栓的机器部件，则传感器知道应该拒收只有七颗螺栓的部件，或者螺栓未对准的部件。此外，无论该机器部件位于视场中的哪个位置，无论该部件是处于哪个角度方位，视觉传感器都能做出判断。

视觉传感器分为三维视觉传感器和平面视觉传感器两种，三维视觉传感器能分辨出在三维空间任何角度和位置放置的物体，平面视觉传感器能分辨出物体在平面空间任何角度和位置放置的物体，三维视觉传感器虽然功能强大，但是它的价格也比平面视觉传感器高出许多倍，在本发明中的视觉传感器是指平面视觉传感器，让所有的螺母都平放，适合使用平面视觉传感器，避免工程造价过高。

本发明的工作过程如下所述。

1)启动输送装置，伺服电机驱动驱动链轮、链条和改向链轮运行，链条的工作边自后向前平移。人工或者自动把U型螺栓放置到U型槽中，链条的工作边把U型螺栓运送到工作工位，在工作工位U型螺栓左边的竖直边位于左定位面和左V型槽之间，右边的竖直边位于右定位面和右V型槽之间，U型螺栓被粗略地定位。

2)左定位气缸通入压缩空气，左定位气缸活塞杆带动左V型槽块向右伸出，左V型槽向右推动U型螺栓左边的竖直边，由于橡胶块是有弹性的，可以发生弹性变形，U型螺栓在推力作用下可以小范围自由活动而又不从U型槽内脱离出来，U型螺栓左边的竖直边贴在左定位面上，左V型槽和左定位面共同将U型螺栓左边的竖直边精确定位，左边的外螺纹在上端，露在外面不妨碍与螺母旋合。

3)将大量螺母随意地倾倒到振动盘的放料区，启动振动电机，由于振动盘是由弹性柱联接的，可以自由摆动，螺母在激振力的作用下沿着底面自后向前朝高度较低的位置移动，其中平放的螺母能从阻挡板的下面通过并进入螺母平放区，不是平放的螺母的顶部被阻挡板挡一下会变倾倒后平放到放料区的底面，最终从阻挡板的下面通过并进入螺母平放区。大量平放的螺母在激振力的作用下相互簇拥着沿着底面自后向前朝高度较低的位置移动，离出料口最近的就从出料口出来，进入静止盘，当进入静止盘的螺母的最前沿被传感器检测到时，闸门气缸通入压缩空气，闸门气缸活塞杆带动闸门向上伸出切断出料口朝向静止盘的通路，只留一个或者两个螺母在静止盘上，振动电机停止。如果闸门关闭时正好压在某个螺母上，即螺母被卡在出料口，其它螺母被挡住不能通过，也被视为是切断了出料口朝向静止盘的通路。

4)启动视觉传感器，视觉传感器检测和分析螺母的外六方是处于哪一个角度方位，并将信号传递给电控系统。

5)六轴智能机器人带动超载传感器和机械手移动和旋转，使三个手指V型槽正好对齐并围拢静止盘上的螺母的三个相互不相邻的楞边。三爪平行开闭型气爪通入压缩空气，三个机械手指随着三个气爪体平行闭合，则把螺母紧紧地抱住。

6)六轴智能机器人带动超载传感器、机械手和螺母移动或旋转，螺母转移到工作工位的U型螺栓左边的外螺纹的正上方，螺母内螺纹的轴心线和U型螺栓左边的外螺纹的轴心线上下对齐。

7)六轴智能机器人带动超载传感器、机械手和螺母一边旋转一边缓慢下降，每旋转一周下降一个螺距的距离，外螺纹和内螺纹开始进入旋合后则三爪平行开闭型气爪反向通入压缩空气，三个气爪体平行打开，三个机械手指不再抱紧螺母，但是组成手指V型槽的六个平面并没有远离螺母，而是离开不大于前面所述的《扳手开口和扳手孔的极限偏差》的极限尺寸距离，六轴智能机器人的第六轴不再下降，而是原地旋转，螺母受到手指V型槽的拨动作用而旋合到U型螺栓左边竖直边外螺纹上，同时螺母每旋转一周就向下平移一个螺距的距离，和手指V型槽之间滑动摩擦。

六轴智能机器人的第六轴一边旋转一边向下平移，每旋转一周向下平移一个螺距的距离，这种动作也可以实现，短距离工作是可以的，如果超过三个螺距，则很难保证动作完全协调，产生很大的轴向附加力的概率很大，那会损坏六轴智能机器人的精密零件，降低工作精度，甚至破坏六轴智能机器人的某些零件。采取一边旋转一边相对滑动摩擦的办法就能避免产生过大的轴向附加力，保护六轴智能机器人的精密零件不受损坏，保证六轴智能机器人能长期精密地工作。

如果螺母和机械手卡在了一起而不能轴向移动，产生了较大的轴向附加力，则超载传感器能及时检测到并产生一个信号发给电控系统，电控系统能及时切断电源，保护六轴智能机器人不受破坏。

8)六轴智能机器人的第六轴竖直方向平移离开螺母。

9)左定位气缸反向通入压缩空气，左定位气缸活塞杆带动左V型槽块向左平移离开U型螺栓，U型螺栓又变回自由状态。

10)右定位气缸通入压缩空气，右定位气缸活塞杆带动右V型槽块向左伸出，右V型槽向左推动U型螺栓右边的竖直边，由于橡胶块是有弹性的，可以发生弹性变形，U型螺栓在推力作用下可以小范围自由活动而又不从U型槽内脱离出来，U型螺栓右边的竖直边贴在右定位面上，右V型槽和右定位面共同将U型螺栓右边的竖直边精确定位，右边的外螺纹在上端，露在外面不妨碍与螺母旋合。

11)重复步骤3)至5)。

12)六轴智能机器人带动超载传感器、机械手和螺母移动或旋转，螺母转移到工作工位的U型螺栓右边的外螺纹的正上方，螺母内螺纹的轴心线和U型螺栓右边的外螺纹的轴心线上下对齐。

13)六轴智能机器人带动超载传感器、机械手和螺母一边旋转一边缓慢下降，每旋转一周下降一个螺距的距离，外螺纹和内螺纹开始进入旋合后则三爪平行开闭型气爪反向通入压缩空气，三个气爪体平行打开，三个机械手指不再抱紧螺母，但是组成手指V型槽的六个平面并没有远离开螺母，而是离开不大于前面所述的《扳手开口和扳手孔的极限偏差》的极限尺寸距离，六轴智能机器人的第六轴不再下降，而是原地旋转，螺母受到手指V型槽的拨动作用而旋合到U型螺栓右边竖直边外螺纹上，同时螺母每旋转一周就向下平移一个螺距的距离，和手指V型槽之间滑动摩擦。U型螺栓旋合了两个螺母变成了U型螺栓和螺母装配件。

14)六轴智能机器人的第六轴竖直方向平移离开螺母。

15)右定位气缸反向通入压缩空气，右定位气缸活塞杆带动右V型槽块向右平移离开U型螺栓和螺母装配件，U型螺栓和螺母装配件变成自由状态。

16)启动输送装置，伺服电机驱动驱动链轮、链条和改向链轮运行，链条的工作边自后向前平移，位于工作边最前端的U型槽朝前下方翻转至开口朝下，里面的U型螺栓和螺母装配件落下。一个工作循环结束。

以上所述的六轴智能机器人的第六轴不再下降，而是原地旋转，一般旋转的圈数较多，和超载传感器相连接的电线、和三爪平行开闭型气爪相连接的气管都不能过度地缠绕，这种工况可以使用旋转电刷和气动旋转接头解决。

本发明的有益效果：提高生产自动化和智能化水平，工作效率提高，采取了多项保护系统不受破坏的措施，工作安全性较高。

附图说明

图1是本发明实施例的正视图；

图2是螺母供给组件1的正视图；

图3是螺母供给组件1的三维结构示意图，闸门气缸活塞杆1321向上伸出，闸门131切断出料口114朝向静止盘12的通路的状况；

图4是螺母供给组件1的三维结构示意图，闸门气缸活塞杆1321向下缩回时闸门131避开出料口114朝向静止盘12的通路的状况；

图5是机械手2的正视图；

图6是图5中A向视图；

图7是机械手指22第一视角的三维结构示意图；

图8是机械手指22第二视角的三维结构示意图；

图9是输送装置6的正视图；

图10是图9中B向视图；

图11是图9中沿C-C线的剖视图；

图12是左V型槽块662的三维结构示意图；

图13是右V型槽块672的三维结构示意图；

图14是装载链节651的三维结构局部剖视示意图；

图15是U型螺栓和螺母装配件7的三维结构示意图；

图中所示：1.螺母供给组件；11.振动盘；111.阻挡板；112.放料区；113.螺母平放区；114.出料口；12.静止盘；121.传感器；13.闸门组件；131.闸门；132.闸门气缸；1321.闸门气缸活塞杆；1322.闸门气缸体；14.振动电机；15.弹性柱；16.振动支架；A.振动盘11的底板与水平面所成的夹角；

2.机械手；21.三爪平行开闭型气爪；211.气爪缸体；212.气爪体；22.机械手指；221.手指V型槽；222.斜面；D1、D2和D3：组成三个手指V型槽221的六个平面中的三对平行且相对的平面之间的距离；

3.超载传感器；4.六轴智能机器人；5.视觉传感器；

6.输送装置；61.输送支架；62.驱动链轮；63.改向链轮；64.伺服电机；65.链条；651.装载链节；6511.装载链板；6512.橡胶块；65121.U型槽；66.左定位组件；661.左定位气缸；6611.左定位气缸体；6612.左定位气缸活塞杆；662.左V型槽块；6621.左V型槽；67.右定位组件；671.右定位气缸；6711.右定位气缸体；6712.右定位气缸活塞杆；672.右V型槽块；6721.右V型槽；68.定位块；681.左定位面；682.右定位面；

7.U型螺栓和螺母装配件；71.U型螺栓；72.螺母；10.水平面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例：参见图1至图15。

一种医疗保健设备用U型螺栓配件智能化拧螺母的设备，包括螺母供给组件1、机械手2、超载传感器3、六轴智能机器人4、视觉传感器5和输送装置6；

螺母供给组件1包括振动盘11、静止盘12、闸门组件13、振动电机14、弹性柱15和振动支架16；振动支架16和机架固定联接；振动盘11是一个开口朝上的容器，振动盘11有一个平面的底面，振动盘11内有一个阻挡板111，阻挡板111的下表面和振动盘11的底面平行；阻挡板111的下表面和振动盘11的底面之间的距离大于一个螺母的厚度且小于一个螺母外六方对角线的距离，能容平放的螺母72通过，不能容其它方位放置的螺母72通过；螺母72平放是指螺母72的一个端面贴在振动盘11的底面上，螺母72的内螺纹轴心线垂直于振动盘11的底面；螺母72平放时的高度最低；其它方位放置的螺母72包括，外六方的六个平面的其中一个平面贴在振动盘11的底面上，或者是一个螺母72倚靠在另外一个螺母上，螺母72的某个边或者倒角或者顶点靠在振动盘11的底面上等；振动盘11的底面与水平面之间有一个夹角A，A＝15度；阻挡板111左右方向布置，振动盘11的底面位于阻挡板111后面的部分是放料区112，放料区112的高度较高，振动盘11的底面位于阻挡板111前面的部分是螺母平放区113，螺母平放区113的高度较低；振动盘11的前端设有出料口114；振动盘11和振动支架16之间通过弹性柱15相联；振动电机14的外壳法兰和振动盘11固定联接；静止盘12位于振动盘11的前方，静止盘12的底面和振动盘11的底面对齐，静止盘12有一个朝后并且和出料口114对齐的开口；静止盘12上设有传感器121，传感器121用来检测是否存在完全位于静止盘12底面上的螺母72；静止盘12和振动支架16固定联接；闸门组件13包括闸门131和闸门气缸132；闸门气缸132是带导杆型气缸，闸门气缸132包括闸门气缸活塞杆1321和闸门气缸体1322；闸门气缸体1322固定联接在振动支架16上；闸门131固定联接在闸门气缸活塞杆1321的上末端，闸门气缸活塞杆1321带动闸门131相对于闸门气缸体1322做活塞运动，闸门气缸活塞杆1321向上伸出时闸门131切断出料口114朝向静止盘12的通路，闸门气缸活塞杆1321向下缩回时闸门131避开出料口114朝向静止盘12的通路；视觉传感器5是平面型视觉传感器，视觉传感器5的摄像头对准静止盘12拍摄，视觉传感器5用于检测和分析螺母72的外六方是处于哪一个角度方位；

六轴智能机器人4的底座固定联接在机架上，超载传感器3固定联接在六轴智能机器人4的第六轴法兰上；

机械手2包括三爪平行开闭型气爪21和三个机械手指22；三爪平行开闭型气爪21包括气爪缸体211和三个气爪体212；气爪缸体211固定联接超载传感器3的检测盘上；机械手指22上设有手指V型槽221，组成手指V型槽221的两个平面之间的夹角是120度，组成手指V型槽221的两个平面之间的夹角的平分线经过气爪缸体211的中心点，三个手指V型槽221关于气爪缸体211的轴心线成均布的圆周阵列；三个机械手指22分别固定联接在三个气爪体212上，三个机械手指22随着三个气爪体212平行开闭；组成三个手指V型槽221的六个平面两两平行且相对；当三个机械手指22平移到距离气爪缸体211的轴心线最远的极限位置时，平行且相对的一对平面之间的距离值D1、D2和D3取GB/T 4390-1995中的第2款表格中的对边尺寸数值，极限偏差取该表中相对应的《扳手开口和扳手孔的极限偏差》中的上偏差和下偏差；组成手指V型槽221的两个平面的背面是两个斜面222，相邻的平面和斜面222成一个锐角，这样，在机械手2向下平移夹取螺母72时，斜面222与相邻螺母的外六方与端面之间的倒角相接触，能避免顶在相邻的螺母上，也能把相邻的螺母推开；

输送装置6包括输送支架61、驱动链轮62、改向链轮63、伺服电机64、链条65、左定位组件66、右定位组件67和定位块68；输送支架61和机架固定联接；驱动链轮62和改向链轮63分别与输送支架61通过转动副相联；伺服电机64的外壳法兰和输送支架61固定联接，伺服电机64的输出轴和驱动链轮62固定联接；链条65包括多个装载链节651，装载链节651等间距地联接在链条65上，装载链节651包括固定联接在一起的装载链板6511和橡胶块6512，橡胶块6512上设有U型槽65121，U型槽65121的形状和U型螺栓71的外形相匹配；链条65同时和驱动链轮62与改向链轮63啮合，链条65连接在驱动链轮62与改向链轮63上的上部的边是工作边，处于工作边上的橡胶块6512的U型槽65121开口朝上；定位块68上有一个朝左的竖直的左定位面681和一个朝右的竖直的右定位面682；

左定位组件66包括左定位气缸661和左V型槽块662；左定位气缸661是带导杆型气缸；左定位气缸661包括左定位气缸体6611和左定位气缸活塞杆6612；左定位气缸体6611和输送支架61固定联接；左V型槽块662上设有左V型槽6621，左V型槽块662和左定位气缸活塞杆6612的末端固定联接，左V型槽6621的槽形方向是竖直，左V型槽6621的开口朝右对准左定位面681；

右定位组件67包括右定位气缸671和右V型槽块672；右定位气缸671是带导杆型气缸；右定位气缸671包括右定位气缸体6711和右定位气缸活塞杆6712；右定位气缸体6711和输送支架61固定联接；右V型槽块672上设有右V型槽6721，右V型槽块672和右定位气缸活塞杆6712的末端固定联接，右V型槽6721的槽形方向是竖直，右V型槽6721的开口朝左对准右定位面682。

以上所述的视觉传感器是指：利用光学元件和成像装置获取外部环境图像信息的仪器，通常用图像分辨率来描述视觉传感器的性能。视觉传感器的精度不仅与分辨率有关，而且同被测物体的检测距离相关。被测物体距离越远，其绝对的位置精度越差。在捕获图像之后，视觉传感器将其与内存中存储的基准图像进行比较，以做出分析。例如，若视觉传感器被设定为辨别正确地插有八颗螺栓的机器部件，则传感器知道应该拒收只有七颗螺栓的部件，或者螺栓未对准的部件。此外，无论该机器部件位于视场中的哪个位置，无论该部件是处于哪个角度方位，视觉传感器都能做出判断。

视觉传感器分为三维视觉传感器和平面视觉传感器两种，三维视觉传感器能分辨出在三维空间任何角度和位置放置的物体，平面视觉传感器能分辨出物体在平面空间任何角度和位置放置的物体，三维视觉传感器虽然功能强大，但是它的价格也比平面视觉传感器高出许多倍，在本实施例中的视觉传感器是指平面视觉传感器，让所有的螺母都平放，适合使用平面视觉传感器，避免工程造价过高。

本实施例的工作过程如下所述。

1)启动输送装置6，伺服电机64驱动驱动链轮62、链条65和改向链轮63运行，链条65的工作边自后向前平移。人工或者自动把U型螺栓71放置到U型槽65121中，链条65的工作边把U型螺栓71运送到工作工位，在工作工位U型螺栓71左边的竖直边位于左定位面681和左V型槽6621之间，右边的竖直边位于右定位面682和右V型槽6721之间，U型螺栓71被粗略地定位。

2)左定位气缸661通入压缩空气，左定位气缸活塞杆6612带动左V型槽块662向右伸出，左V型槽6621向右推动U型螺栓71左边的竖直边，由于橡胶块6512是有弹性的，可以发生弹性变形，U型螺栓71在推力作用下可以小范围自由活动而又不从U型槽65121内脱离出来，U型螺栓71左边的竖直边贴在左定位面681上，左V型槽6621和左定位面681共同将U型螺栓71左边的竖直边精确定位，左边的外螺纹在上端，露在外面不妨碍与螺母72旋合。

3)将大量螺母72随意地倾倒到振动盘11的放料区112，启动振动电机14，由于振动盘11是由弹性柱15联接的，可以自由摆动，螺母72在激振力的作用下沿着底面自后向前朝高度较低的位置移动，其中平放的螺母72能从阻挡板111的下面通过并进入螺母平放区113，不是平放的螺母72的顶部被阻挡板111挡一下会变倾倒后平放到放料区112的底面，最终从阻挡板111的下面通过并进入螺母平放区113。大量平放的螺母72在激振力的作用下相互簇拥着沿着底面自后向前朝高度较低的位置移动，离出料口114最近的就从出料口114出来，进入静止盘12，当进入静止盘12的螺母72的最前沿被传感器121检测到时，闸门气缸132通入压缩空气，闸门气缸活塞杆1321带动闸门131向上伸出切断出料口114朝向静止盘12的通路，只留一个或者两个螺母72在静止盘12上，振动电机14停止。如果闸门131关闭时正好压在某个螺母72上，即螺母72被卡在出料口114，其它螺母被挡住不能通过，也被视为是切断了出料口114朝向静止盘12的通路。

4)启动视觉传感器5，视觉传感器5检测和分析螺母72的外六方是处于哪一个角度方位，并将信号传递给电控系统。

5)六轴智能机器人4带动超载传感器3和机械手2移动和旋转，使三个手指V型槽221正好对齐并围拢静止盘12上的螺母72的三个相互不相邻的楞边。三爪平行开闭型气爪21通入压缩空气，三个机械手指22随着三个气爪体212平行闭合，则把螺母72紧紧地抱住。

6)六轴智能机器人4带动超载传感器3、机械手2和螺母72移动或旋转，螺母72转移到工作工位的U型螺栓71左边的外螺纹的正上方，螺母72内螺纹的轴心线和U型螺栓71左边的外螺纹的轴心线上下对齐。

7)六轴智能机器人4带动超载传感器3、机械手2和螺母72一边旋转一边缓慢下降，每旋转一周下降一个螺距的距离，外螺纹和内螺纹开始进入旋合后则三爪平行开闭型气爪21反向通入压缩空气，三个气爪体212平行打开，三个机械手指22不再抱紧螺母72，但是组成手指V型槽221的六个平面并没有远离螺母72，而是离开不大于前面所述的《扳手开口和扳手孔的极限偏差》的极限尺寸距离，六轴智能机器人4的第六轴不再下降，而是原地旋转，螺母72受到手指V型槽221的拨动作用而旋合到U型螺栓71左边竖直边外螺纹上，同时螺母72每旋转一周就向下平移一个螺距的距离，和手指V型槽221之间滑动摩擦。

六轴智能机器人4的第六轴一边旋转一边向下平移，每旋转一周向下平移一个螺距的距离，这种动作也可以实现，短距离工作是可以的，如果超过三个螺距，则很难保证动作完全协调，产生很大的轴向附加力的概率很大，那会损坏六轴智能机器人4的精密零件，降低工作精度，甚至破坏六轴智能机器人4的某些零件。采取一边旋转一边相对滑动摩擦的办法就能避免产生过大的轴向附加力，保护六轴智能机器人4的精密零件不受损坏，保证六轴智能机器人4能长期精密地工作。

如果螺母72和机械手2卡在了一起而不能轴向移动，产生了较大的轴向附加力，则超载传感器3能及时检测到并产生一个信号发给电控系统，电控系统能及时切断电源，保护六轴智能机器人4不受破坏。

8)六轴智能机器人4的第六轴竖直方向平移离开螺母。

9)左定位气缸661反向通入压缩空气，左定位气缸活塞杆6612带动左V型槽块662向左平移离开U型螺栓71，U型螺栓71又变回自由状态。

10)右定位气缸671通入压缩空气，右定位气缸活塞杆6712带动右V型槽块672向左伸出，右V型槽6721向左推动U型螺栓71右边的竖直边，由于橡胶块6512是有弹性的，可以发生弹性变形，U型螺栓71在推力作用下可以小范围自由活动而又不从U型槽65121内脱离出来，U型螺栓71右边的竖直边贴在右定位面682上，右V型槽6721和右定位面682共同将U型螺栓71右边的竖直边精确定位，右边的外螺纹在上端，露在外面不妨碍与螺母72旋合。

11)重复步骤3)至5)。

12)六轴智能机器人4带动超载传感器3、机械手2和螺母72移动或旋转，螺母72转移到工作工位的U型螺栓71右边的外螺纹的正上方，螺母72内螺纹的轴心线和U型螺栓71右边的外螺纹的轴心线上下对齐。

13)六轴智能机器人4带动超载传感器3、机械手2和螺母72一边旋转一边缓慢下降，每旋转一周下降一个螺距的距离，外螺纹和内螺纹开始进入旋合后则三爪平行开闭型气爪21反向通入压缩空气，三个气爪体212平行打开，三个机械手指22不再抱紧螺母72，但是组成手指V型槽221的六个平面并没有远离开螺母72，而是离开不大于前面所述的《扳手开口和扳手孔的极限偏差》的极限尺寸距离，六轴智能机器人4的第六轴不再下降，而是原地旋转，螺母72受到手指V型槽221的拨动作用而旋合到U型螺栓71右边竖直边外螺纹上，同时螺母72每旋转一周就向下平移一个螺距的距离，和手指V型槽221之间滑动摩擦。U型螺栓71旋合了两个螺母72变成了U型螺栓和螺母装配件7。

14)六轴智能机器人4的第六轴竖直方向平移离开螺母72。

15)右定位气缸671反向通入压缩空气，右定位气缸活塞杆6712带动右V型槽块672向右平移离开U型螺栓和螺母装配件7，U型螺栓和螺母装配件7变成自由状态。

16)启动输送装置6，伺服电机64驱动驱动链轮62、链条65和改向链轮63运行，链条65的工作边自后向前平移，位于工作边最前端的U型槽65121朝前下方翻转至开口朝下，里面的U型螺栓和螺母装配件7落下。一个工作循环结束。

以上所述的六轴智能机器人4的第六轴不再下降，而是原地旋转，一般旋转的圈数较多，和超载传感器3相连接的电线、和三爪平行开闭型气爪21相连接的气管都不能过度地缠绕，这种工况可以使用旋转电刷和气动旋转接头解决。

本实施例的有益效果：提高生产自动化和智能化水平，工作效率提高，采取了多项保护系统不受破坏的措施，工作安全性较高。

Claims (1)

1.一种医疗保健设备用U型螺栓配件智能化拧螺母的设备，包括超载传感器和六轴智能机器人；六轴智能机器人的底座固定联接在机架上，超载传感器固定联接在六轴智能机器人的第六轴法兰上；其特征在于，还包括螺母供给组件、机械手、视觉传感器和输送装置；

螺母供给组件包括振动盘、静止盘、闸门组件、振动电机、弹性柱和振动支架；振动支架和机架固定联接；振动盘是一个开口朝上的容器，振动盘有一个平面的底面，振动盘内有一个阻挡板，阻挡板的下表面和振动盘的底面平行；阻挡板的下表面和振动盘的底面之间的距离大于一个螺母的厚度且小于一个螺母外六方对角线的距离；振动盘的底面与水平面之间有一个10至25度的夹角；阻挡板左右方向布置，振动盘的底面位于阻挡板后面的部分是放料区，放料区的高度较高，振动盘的底面位于阻挡板前面的部分是螺母平放区，螺母平放区的高度较低；振动盘的前端设有出料口；振动盘和振动支架之间通过弹性柱相联；振动电机的外壳法兰和振动盘固定联接；静止盘位于振动盘的前方，静止盘的底面和振动盘的底面对齐，静止盘有一个朝后并且和出料口对齐的开口；静止盘上设有传感器，传感器用来检测是否存在完全位于静止盘底面上的螺母；静止盘和振动支架固定联接；闸门组件包括闸门和闸门气缸；闸门气缸是带导杆型气缸，闸门气缸包括闸门气缸活塞杆和闸门气缸体；闸门气缸体固定联接在振动支架上；闸门固定联接在闸门气缸活塞杆的上末端，闸门气缸活塞杆带动闸门相对于闸门气缸体做活塞运动，闸门气缸活塞杆向上伸出时闸门切断出料口朝向静止盘的通路，闸门气缸活塞杆向下缩回时闸门避开出料口朝向静止盘的通路；

视觉传感器是平面型视觉传感器，视觉传感器的摄像头对准静止盘拍摄，视觉传感器用于检测和分析螺母的外六方是处于哪一个角度方位；

机械手包括三爪平行开闭型气爪和三个机械手指；三爪平行开闭型气爪包括气爪缸体和三个气爪体；气爪缸体固定联接在超载传感器的检测盘上；机械手指上设有手指V型槽，组成手指V型槽的两个平面之间的夹角是120度，组成手指V型槽的两个平面之间的夹角的平分线经过气爪缸体的中心点，三个手指V型槽关于气爪缸体的轴心线成均布的圆周阵列；三个机械手指分别固定联接在三个气爪体上，三个机械手指随着三个气爪体平行开闭；组成三个手指V型槽的六个平面两两平行；

输送装置包括输送支架、驱动链轮、改向链轮、伺服电机、链条、左定位组件、右定位组件和定位块；输送支架和机架固定联接；驱动链轮和改向链轮分别与输送支架通过转动副相联；伺服电机的外壳法兰和输送支架固定联接，伺服电机的输出轴和驱动链轮固定联接；链条包括多个装载链节，装载链节等间距地联接在链条上，装载链节包括固定联接在一起的装载链板和橡胶块，橡胶块上设有U型槽，U型槽的形状和U型螺栓的外形相匹配；链条同时和驱动链轮与改向链轮啮合，链条连接在驱动链轮与改向链轮上的上部的边是工作边，处于工作边上的橡胶块的U型槽开口朝上；定位块上有一个朝左的竖直的左定位面和一个朝右的竖直的右定位面；

左定位组件包括左定位气缸和左V型槽块；左定位气缸是带导杆型气缸；左定位气缸包括左定位气缸体和左定位气缸活塞杆；左定位气缸体和输送支架固定联接；左V型槽块上设有左V型槽，左V型槽块和左定位气缸活塞杆的末端固定联接，左V型槽的槽形方向是竖直，左V型槽的开口朝右对准左定位面；

右定位组件包括右定位气缸和右V型槽块；右定位气缸是带导杆型气缸；右定位气缸包括右定位气缸体和右定位气缸活塞杆；右定位气缸体和输送支架固定联接；右V型槽块上设有右V型槽，右V型槽块和右定位气缸活塞杆的末端固定联接，右V型槽的槽形方向是竖直，右V型槽的开口朝左对准右定位面。

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