CN110394641A - 一种自动安装弹垫和螺母的装置及弹垫螺母安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能装配技术领域，具体涉及一种自动安装弹垫和螺母的装置及弹垫螺母安装方法，装置包括：弹垫上料振动盘、螺母上料振动盘、弹垫螺母分料机构、弹垫螺母取料机械手、拧螺母横移机构以及固定螺栓机构；弹垫螺母分料机构包括：第一升降气缸、分料板、送料气缸、螺母送料板和弹垫送料板、螺母推中气缸、螺母推中板、弹垫推中气缸以及弹垫推中板；拧螺母横移机构包括横向导轨、第一滑块、旋转气缸、第一电机支架、拧螺母电机以及与螺母弹垫放置头。本发明通过弹垫螺母分料机构将弹垫和螺母叠放，通过拧螺母横移机构移动弹垫和螺母至固定螺栓机构上的螺栓上，并将螺母拧紧在螺栓上，实现了全自动拧弹垫‑螺母组合。

Description

一种自动安装弹垫和螺母的装置及弹垫螺母安装方法
技术领域
本发明属于智能装配技术领域，具体涉及一种自动安装弹垫和螺母的装置及弹垫螺母安装方法。
背景技术
螺母也称螺帽，拧紧在螺栓或者螺杆上用来固定安装两个零部件，螺母和螺栓拧紧后由于设备工作时的长时间振动往往会导致松动，存在安全隐患，在一些有防松要求的机构中多采用在螺母下面垫弹垫的方式。由于弹垫成本低廉、安装方便，在机械安装中应用非常广泛。
单纯的拧螺母相对比较容易，目前市场上具有自动拧螺母的设备，但是由于弹垫较薄，机器自动抓取不方便，并且还需要将弹垫和螺母叠放安装在螺栓上，目前大多弹垫-螺母组合式拧紧在螺栓上的操作还通过人工完成，由于工作量很大，效率低且非常浪费人力。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的人工将弹垫-螺母组合式拧紧在螺栓上浪费人力的缺陷，提供一种拧螺母效率高的自动安装弹垫和螺母装置及弹垫螺母安装方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种自动安装弹垫和螺母的装置，其特征在于：包括弹垫上料振动盘、螺母上料振动盘、弹垫螺母分料机构、弹垫螺母取料机械手、拧螺母横移机构以及固定螺栓机构；弹垫螺母分料机构包括：第一升降气缸、固定在所述第一升降气缸的输出端上的分料板、送料气缸、安装在所述送料气缸的输出端的螺母送料板和弹垫送料板、螺母推中气缸、安装在所述螺母推中气缸输出端的螺母推中板、弹垫推中气缸以及安装在所述弹垫推中气缸输出端的弹垫推中板；所述分料板上具有螺母进料槽和弹垫进料槽；所述螺母推中板位于所述弹垫推中板下方；所述螺母推中板上具有螺母放置槽，所述弹垫推中板上具有弹垫放置槽；螺母和弹垫上料至弹垫螺母分料机构状态下，所述螺母上料振动盘的出料口正对所述螺母进料槽，所述弹垫上料振动盘的出料口正对所述弹垫进料槽，第一升降气缸驱动分料板上升后，所述螺母送料板正对所述螺母进料槽，螺母被螺母送料板推出后落入所述螺母放置槽内，所述弹垫送料板正对所述弹垫进料槽，弹垫被弹垫送料板推出后落入所述弹垫放置槽内，所述螺母推中气缸和所述弹垫推中气缸分别将所述螺母推中板和所述弹垫推中板向中间推送，使螺母和弹垫叠放；所述拧螺母横移机构包括横向导轨、沿所述横向导轨移动的第一滑块、安装在所述第一滑块上的旋转气缸、安装在所述旋转气缸输出端的第一电机支架、安装在所述第一电机支架上的拧螺母电机以及与所述拧螺母电机的输出轴同轴设置的螺母弹垫放置头；所述弹垫螺母取料机械手将弹垫螺母分料机构上叠放好的螺母和弹垫抓取至所述螺母弹垫放置头中；所述拧螺母横移机构移动将螺母和弹垫移动至固定螺栓机构上的螺栓上，并通过启动拧螺母电机旋转螺母和弹垫。
进一步地，所述螺母弹垫放置头包括内套筒、套设在所述内套筒外的外套筒、贯穿所述内套筒的圆周壁面上的多个均布设置的挡块以及设置在所述挡块与所述外套筒之间的调节弹簧。
进一步地，所述挡块伸入到所述内套筒内的一端为圆弧形。
进一步地，所述挡块为2个。
进一步地，所述螺母推中板与所述弹垫推中板的之间的距离小于所述弹垫的厚度。
进一步地，所述拧螺母横移机构还包括横移气缸、安装在所述横移气缸输出端的第二滑块，所述第二滑块沿所述横向导轨移动，所述第二滑块与所述第一滑块之间通过弹性元件连接，所述第一滑块上固定安装有第二升降气缸，所述第二升降气缸的输出端安装有第二电机支架，所述旋转气缸安装在所述第二电机支架上。
更进一步地，所述弹垫进料槽和所述螺母进料槽内均具有物料检测传感器。
一种弹垫螺母安装方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、弹垫上料振动盘将弹垫上料至弹垫螺母分料机构的弹垫进料槽中；螺母上料振动盘将螺母上料至弹垫螺母分料机构的螺母进料槽中；
S2、启动第一升降气缸带动分料板上升，直至所述弹垫送料板正对所述弹垫进料槽，螺母送料板正对所述螺母进料槽；
S3、启动所述送料气缸，同步推动所述弹垫送料板和所述螺母送料板运动，将弹垫送入所述弹垫放置槽，将螺母送入所述螺母放置槽；
S4、所述弹垫推中气缸和所述螺母推中气缸分别将所述弹垫推中板和所述螺母推中板向中间推送，直至所述弹垫放置槽和所述螺母放置槽重合，弹垫叠放在螺母上；
S5、弹垫螺母取料机械手将叠放的弹垫螺母抓起，放至螺母弹垫放置头内，所述旋转气缸旋转90°，使弹垫和螺母正对所述固定螺栓机构上的螺栓；
S5、移动所述拧螺母横移机构，将弹垫和螺母套在螺栓上；
S6、启动所述拧螺母电机，拧螺母电机带动弹垫和螺母旋转，从而将螺母拧紧在螺栓上。
进一步地，还包括步骤：S7、螺母拧紧在螺栓上后，所述拧螺母横移机构复位，所述旋转气缸复位。
更进一步地，当所述物料检测传感器检测到所述弹垫进料槽和所述螺母进料槽内均有物料时，所述送料气缸才推动所述弹垫送料板和所述螺母送料板运动。
本发明的一种自动安装弹垫和螺母的装置及弹垫螺母安装方法的有益效果是：
1、通过将螺母推中板设置在弹垫推中板下方，螺母送料板和弹垫送料板分别将螺母和弹垫送至螺母推中板和弹垫推中板上，并将螺母推中板和弹垫推中板向中间推，使弹垫叠放在螺母的上面，弹垫螺母取料机械手将弹垫和螺母抓取放至螺母弹垫放置头中，再将通过旋转气缸带动螺母弹垫放置头旋转90°，拧螺母横移机构移动螺母弹垫放置头内的弹垫和螺母至固定螺栓机构上的螺栓上，通过启动拧螺母电机旋转螺母和弹垫，将螺母拧紧在螺栓上。实现了全自动将弹垫-螺母拧紧在螺栓上
2、挡块与外套筒之间设置调节弹簧，保证螺母弹垫放置头旋转90°为横向放置时，调节弹簧和螺母不会掉出。将挡块伸入到内套筒内的一端设计为圆弧形，便于弹垫和螺母放入到挡块下方的内套筒内，且在螺母拧紧在螺栓上后便于弹垫和螺母从螺母弹垫放置头中出来。
3、螺母推中板与弹垫推中板的之间的距离小于弹垫的厚度，保证弹垫不会完全从弹垫放置槽中掉落到螺母推中板上。
4、第二升降气缸可调节螺母弹垫放置头的高度，以适应固定螺栓机构上的螺栓的高度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例的整体结构图；
图2是本发明实施例的弹垫螺母分料机构立体图；
图3是本发明实施例的拧螺母横移机构立体图；
图4是本发明实施例的螺母弹垫放置头立体图。
图中：1、弹垫上料振动盘，2、螺母上料振动盘，3、弹垫螺母分料机构，30、第一升降气缸，31、分料板，311、螺母进料槽，312、弹垫进料槽，32、送料气缸，33、螺母送料板，34、弹垫送料板，35、螺母推中气缸，36、螺母推中板，361、螺母放置槽，37、弹垫推中气缸，38、弹垫推中板，381、弹垫放置槽，4、弹垫螺母取料机械手，5、拧螺母横移机构，50、横向导轨，51、第一滑块，52、旋转气缸，53、第一电机支架，54、拧螺母电机，55、螺母弹垫放置头，551、内套筒，552、外套筒，553、挡块，554、调节弹簧，56、横移气缸，57、第二滑块，58、弹性元件，59、第二升降气缸，510、第二电机支架，6、固定螺栓机构，7、机架。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图4所示的本发明的一种自动安装弹垫和螺母的装置的具体实施例，包括机架7、弹垫上料振动盘1、螺母上料振动盘2、弹垫螺母分料机构3、弹垫螺母取料机械手4、拧螺母横移机构5以及固定螺栓机构6。
参见图2，弹垫螺母分料机构3包括：固定在机架7上的第一升降气缸30、固定在第一升降气缸30的输出端上的分料板31、送料气缸32、安装在送料气缸32的输出端的螺母送料板33和弹垫送料板34、螺母推中气缸35、安装在螺母推中气缸35输出端的螺母推中板36、弹垫推中气缸37以及安装在弹垫推中气缸37输出端的弹垫推中板38；分料板31上具有螺母进料槽311和弹垫进料槽312；螺母推中板36位于弹垫推中板38下方；螺母推中板36上具有螺母放置槽361，弹垫推中板38上具有弹垫放置槽381；螺母和弹垫上料至弹垫螺母分料机构3状态下，螺母上料振动盘2的出料口正对螺母进料槽311，弹垫上料振动盘1的出料口正对弹垫进料槽312；螺母进料槽311和弹垫进料槽312内均具有物料检测传感器，当检测到螺母进料槽311和弹垫进料槽312内均有物料时，控制器控制第一升降气缸30驱动分料板31上升，分料板31上升至合适位置后，螺母送料板33正对螺母进料槽311，螺母被螺母送料板33推出后落入螺母放置槽361内，弹垫送料板34正对弹垫进料槽312，弹垫被弹垫送料板34推出后落入弹垫放置槽381内，螺母推中气缸35和弹垫推中气缸37分别将螺母推中板36和弹垫推中板38向中间推送，使螺母和弹垫叠放。
弹垫放置槽381为通孔结构，弹垫可以从弹垫放置槽381漏下，而螺母放置槽361为盲孔，为了保证弹垫放置槽381和螺母放置槽361不重合时，弹垫不会从弹垫放置槽381中漏下，螺母推中板36与弹垫推中板38的之间的距离要小于弹垫的厚度，同时为了避免摩擦，只需螺母推中板36和弹垫推中板38之间有很小的间隙即可。
参见图3，拧螺母横移机构5包括横向导轨50、沿横向导轨50移动的第一滑块51、横移气缸56安装在第一滑块51上的旋转气缸52、安装在旋转气缸52输出端的第一电机支架53、安装在第一电机支架53上的拧螺母电机54以及与拧螺母电机54的输出轴同轴设置的螺母弹垫放置头55；弹垫螺母取料机械手4将弹垫螺母分料机构3上叠放好的螺母和弹垫抓取至螺母弹垫放置头55中；拧螺母横移机构5移动将螺母和弹垫移动至固定螺栓机构6上的螺栓上，并通过启动拧螺母电机54旋转螺母和弹垫。拧螺母横移机构5还包括横移气缸56、安装在横移气缸56输出端的第二滑块57，第二滑块57沿横向导轨50移动，第二滑块57与第一滑块51之间通过弹性元件58连接，第一滑块51上固定安装有第二升降气缸59，第二升降气缸59的输出端安装有第二电机支架510，旋转气缸52安装在第二电机支架510上。螺栓固定机构固定有安装好螺栓的待固定零部件，螺栓的螺纹头朝向螺母弹垫放置头55侧，第二升降气缸59可调节螺母弹垫放置头55的高度，以适应固定螺栓机构6上的螺栓的高度。
由于弹垫和螺母被弹垫螺母取料机械手4放置到螺母弹垫放置头55内后，需要将螺母弹垫旋转90°，以使弹垫和螺母正对螺栓，进而拧紧在螺栓上，所以必须保证弹垫和螺母转动90°(即螺母弹垫放置头55水平后)，弹垫和螺母不会脱出。参见图4，螺母弹垫放置头55包括内套筒551、套设在内套筒551外的外套筒552、贯穿内套筒551的圆周壁面上的多个均布设置的挡块553以及设置在挡块553与外套筒552之间的调节弹簧554。挡块553伸入到内套筒551内的一端为圆弧形。本实施例中挡块553为2个。挡块553与外套筒552之间设置调节弹簧554，保证螺母弹垫放置头55旋转90°为横向放置时，弹垫和螺母不会掉出。将挡块553伸入到内套筒551内的一端设计为圆弧形，便于弹垫和螺母放入到挡块553下方的内套筒551内，且在螺母拧紧在螺栓上后便于弹垫和螺母从螺母弹垫放置头55中出来。
由于在拧螺母时，螺母在旋转的同时，还需要一个向螺栓方向的压力，本实施例采用弹性元件58给旋转的螺母施加压力。本实施例中的弹性元件58可采用导杆、滑动轴承和弹簧的组合形式，也可以采用气动弹簧等。
弹垫和螺母的上料装置，不限于本实施例中的振动盘，推板机、码垛料盘和机械手均可实现上料。
本实施例的装置的弹垫螺母安装方法，包括以下步骤：
S1、弹垫上料振动盘1将弹垫上料至弹垫螺母分料机构3的弹垫进料槽312中；螺母上料振动盘2将螺母上料至弹垫螺母分料机构3的螺母进料槽311中；
S2、启动第一升降气缸30带动分料板31上升，直至弹垫送料板34正对弹垫进料槽312，螺母送料板33正对螺母进料槽311；
S3、当物料检测传感器检测到弹垫进料槽312和螺母进料槽311内均有物料时，启动送料气缸32，同步推动弹垫送料板34和螺母送料板33运动，将弹垫送入弹垫放置槽381，将螺母送入螺母放置槽361；
S4、弹垫推中气缸37和螺母推中气缸35分别将弹垫推中板38和螺母推中板36向中间推送，直至弹垫放置槽381和螺母放置槽361重合，弹垫叠放在螺母上；
S5、弹垫螺母取料机械手4将叠放的弹垫螺母抓起，放至螺母弹垫放置头55内，旋转气缸52旋转90°，使弹垫和螺母正对固定螺栓机构6上的螺栓；
S5、移动拧螺母横移机构5，将弹垫和螺母套在螺栓上；
S6、启动拧螺母电机54，拧螺母电机54带动弹垫和螺母旋转，从而将螺母拧紧在螺栓上。
S7、螺母拧紧在螺栓上后，拧螺母横移机构5复位，旋转气缸52复位。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种自动安装弹垫和螺母的装置，其特征在于：包括：包括弹垫上料振动盘(1)、螺母上料振动盘(2)、弹垫螺母分料机构(3)、弹垫螺母取料机械手(4)、拧螺母横移机构(5)以及固定螺栓机构(6)；弹垫螺母分料机构(3)包括：第一升降气缸(30)、固定在所述第一升降气缸(30)的输出端上的分料板(31)、送料气缸(32)、安装在所述送料气缸(32)的输出端的螺母送料板(33)和弹垫送料板(34)、螺母推中气缸(35)、安装在所述螺母推中气缸(35)输出端的螺母推中板(36)、弹垫推中气缸(37)以及安装在所述弹垫推中气缸(37)输出端的弹垫推中板(38)；所述分料板(31)上具有螺母进料槽(311)和弹垫进料槽(312)；所述螺母推中板(36)位于所述弹垫推中板(38)下方；所述螺母推中板(36)上具有螺母放置槽(361)，所述弹垫推中板(38)上具有弹垫放置槽(381)；螺母和弹垫上料至弹垫螺母分料机构(3)状态下，所述螺母上料振动盘(2)的出料口正对所述螺母进料槽(311)，所述弹垫上料振动盘(1)的出料口正对所述弹垫进料槽(312)，所述第一升降气缸(30)驱动所述分料板(31)上升后，所述螺母送料板(33)正对所述螺母进料槽(311)，螺母被螺母送料板(33)推出后落入所述螺母放置槽(361)内，所述弹垫送料板(34)正对所述弹垫进料槽(312)，弹垫被弹垫送料板(34)推出后落入所述弹垫放置槽(381)内，所述螺母推中气缸(35)和所述弹垫推中气缸(37)分别将所述螺母推中板(36)和所述弹垫推中板(38)向中间推送，使螺母和弹垫叠放；所述拧螺母横移机构(5)包括横向导轨(50)、沿所述横向导轨(50)移动的第一滑块(51)、安装在所述第一滑块(51)上的旋转气缸(52)、安装在所述旋转气缸(52)输出端的第一电机支架(53)、安装在所述第一电机支架(53)上的拧螺母电机(54)以及与所述拧螺母电机(54)的输出轴同轴设置的螺母弹垫放置头(55)；所述弹垫螺母取料机械手(4)将弹垫螺母分料机构(3)上叠放好的螺母和弹垫抓取至所述螺母弹垫放置头(55)中；所述拧螺母横移机构(5)移动将螺母和弹垫移动至固定螺栓机构(6)上的螺栓上，并通过启动拧螺母电机(54)旋转螺母和弹垫。
2.根据权利要求1所述的一种自动安装弹垫和螺母的装置，其特征在于：所述螺母弹垫放置头(55)包括内套筒(551)、套设在所述内套筒(551)外的外套筒(552)、贯穿所述内套筒(551)的圆周壁面上的多个均布设置的挡块(553)以及设置在所述挡块(553)与所述外套筒(552)之间的调节弹簧(554)。
3.根据权利要求2所述的一种自动安装弹垫和螺母的装置，其特征在于：所述挡块(553)伸入到所述内套筒(551)内的一端为圆弧形。
4.根据权利要求2所述的一种自动安装弹垫和螺母的装置，其特征在于：所述挡块(553)为2个。
5.根据权利要求1所述的一种自动安装弹垫和螺母的装置，其特征在于：所述螺母推中板(36)与所述弹垫推中板(38)的之间的距离小于所述弹垫的厚度。
6.根据权利要求1所述的一种自动安装弹垫和螺母的装置，其特征在于：所述拧螺母横移机构(5)还包括横移气缸(56)、安装在所述横移气缸(56)输出端的第二滑块(57)，所述第二滑块(57)沿所述横向导轨(50)移动，所述第二滑块(57)与所述第一滑块(51)之间通过弹性元件(58)连接，所述第一滑块(51)上固定安装有第二升降气缸(59)，所述第二升降气缸(59)的输出端安装有第二电机支架(510)，所述旋转气缸(52)安装在所述第二电机支架(510)上。
7.根据权利要去1-6任一项所述的一种自动安装弹垫和螺母的装置，其特征在于：所述弹垫进料槽(312)和所述螺母进料槽(311)内均具有物料检测传感器。
8.一种权利要求1所述的自动安装弹垫和螺母装置的弹垫螺母安装方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、弹垫上料振动盘(1)将弹垫上料至弹垫螺母分料机构(3)的弹垫进料槽(312)中；螺母上料振动盘(2)将螺母上料至弹垫螺母分料机构(3)的螺母进料槽(311)中；
S2、启动第一升降气缸(30)带动分料板(31)上升，直至所述弹垫送料板(34)正对所述弹垫进料槽(312)，螺母送料板(33)正对所述螺母进料槽(311)；
S3、启动所述送料气缸(32)，同步推动所述弹垫送料板(34)和所述螺母送料板(33)运动，将弹垫送入所述弹垫放置槽(381)，将螺母送入所述螺母放置槽(361)；
S4、所述弹垫推中气缸(37)和所述螺母推中气缸(35)分别将所述弹垫推中板(38)和所述螺母推中板(36)向中间推送，直至所述弹垫放置槽(381)和所述螺母放置槽(361)重合，弹垫叠放在螺母上；
S5、弹垫螺母取料机械手(4)将叠放的弹垫螺母抓起，放至螺母弹垫放置头(55)内，所述旋转气缸(52)旋转90°，使弹垫和螺母正对所述固定螺栓机构(6)上的螺栓；
S5、移动所述拧螺母横移机构(5)，将弹垫和螺母套在螺栓上；
S6、启动所述拧螺母电机(54)，拧螺母电机(54)带动弹垫和螺母旋转，从而将螺母拧紧在螺栓上。
9.根据权利要求8所述的自动安装弹垫和螺母装置的弹垫螺母安装方法，其特征在于：还包括步骤：
S7、螺母拧紧在螺栓上后，所述拧螺母横移机构(5)复位，所述旋转气缸(52)复位。
10.根据权利根据权利要求8或9所述的自动安装弹垫和螺母装置的弹垫螺母安装方法，其特征在于：当所述物料检测传感器检测到所述弹垫进料槽(312)和所述螺母进料槽(311)内均有物料时，所述送料气缸(32)才推动所述弹垫送料板(34)和所述螺母送料板(33)运动。
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