CN110722349A - 自动切换批头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动切换批头装置，涉及非标自动化设备领域，其技术方案要点是，包括带动批头旋转的电动批头工具和带有多根批头供电动批头工具更换的批头工具库；电动批头工具上带有夹头，批头嵌设在夹头内，夹头内的批头利用限位机构锁定或释放，电动批头工具与批头工具库对接的过程中，利用对接机构和限位机构的相互协作，将批头完成锁定或释放状态，电动批头工具上的批头可放置多个，根据产品上的螺丝种类进行自动更换，无需手动调整，自动切换，且整理更换批头的效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及非标自动化设备领域，特别涉及一种自动切换批头装置。
背景技术
目前很多工厂都在大力推进自动化，在电子产品的生产过程中，锁螺丝是最常见的工位，人工锁螺丝，工作强度大，且效率低，质量得不到控制。
大多产品都需要先对产品上的螺丝进行预拧紧，然后需要螺丝机将产品的上的螺钉按照设计要求，将螺钉的扭矩值达到设计标准数值，从而达到产品紧固的标准。确保每件产品产出的质量是统一的。
目前，有一类产品，螺丝种类多，且更换频率很高，目前市面上的自动锁螺丝机，一直都难以实现自动更换批头的动作，手动调整的效率和质量都得不到控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动切换批头装置，其具有切换效率高、更换效果好的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种自动切换批头装置，包括带动批头旋转的电动批头工具和带有多根批头供电动批头工具更换的批头工具库；
电动批头工具包括安装板、设于安装板上的支承架和设于支承架上，支承架旋转连接有套筒、联动套筒旋转的动力装置；套筒的内部插接有联动批头旋转的夹头和作用在夹头上的第一弹性件，夹头的头部具有与批头插接的内六角孔，且设有锁定或释放批头位置的限位机构；
批头工具库包括底座、设于底座上的支撑板，支撑板上设有与批头对接进行放取的对接机构；对接机构包括换批头套筒、受限制的轴向滑移在换批头套筒内部的压接套筒和抵接套筒，压接套筒和抵接套筒之间设有第三弹性件，接套筒和抵接套筒轴心孔处于同一轴线上供批头穿设。
通过采用上述技术方案，电动批头工具上带有夹头，批头嵌设在夹头内，夹头内的批头利用限位机构锁定或释放，电动批头工具与批头工具库对接的过程中，利用对接机构和限位机构的相互协作，将批头完成锁定或释放状态，电动批头工具上的批头可放置多个，根据产品上的螺丝种类进行自动更换，无需手动调整，自动切换，且整理更换批头的效率较高。
进一步设置：所述套筒包括位于位朝向动力装置一侧的连接头、位于中部的轴套和位于另一端部的轴肩，轴套的轴心内部设有滑移孔，滑移孔的开口方向背向动力装置一侧，轴肩的轴心内部具有套接孔，套接孔的孔径大于滑移孔的孔径，第一弹性件设于套筒的滑移孔内。
通过采用上述技术方案，套筒分段设计，配合对接机构的安装，以及所需要实现的动作。
进一步设置：所述夹头本体上设有销轴，并于轴肩位置处设有轴向延伸供销轴滑移连接的滑道。
通过采用上述技术方案，销轴和滑道使得夹头本体和套筒一并旋转联动，且留有轴向移动的空间，确保夹头的轴向活动量。
进一步设置：所述限位机构包括径向开设于夹头外圈上的通道、设于通道内的滚动件和带动滚动件于通道内径向往复的推动件，推动件呈环形的套设在夹头的外侧，推动件包括向轴向内心一侧的凸起和于凸起位置相接的环形槽，环形槽的设置位置处于推动件的中段，两轴端被凸起限制行程；当批头在嵌入的过程中或拖动件由外力施加动力时，两者产生轴向错位，轴向错位的过程中，滚动件径向往复，限位在批头的环形槽内限位或者脱离环形槽解除对批头的限位。
通过采用上述技术方案，限位机构利用推动件驱使滚动件径向嵌设至批头的环形槽内，在轴向方向上限制批头脱离，完成位置的锁定；反之，完成解锁。
进一步设置：所述套筒的套接孔内设有第二弹性件，第二弹性件作用至推动件的轴端面上。
通过采用上述技术方案，推动件在与对接机构对接的过程中，对推动件受力作用在套筒的端部上，第二弹性件对该部分的力起到缓冲作用。
进一步设置：所述支撑板的下方还设有径向作用在批头外圈的弹性夹持机构，弹性夹持机构包括抵接至抵接套筒下方的夹持套筒，夹持套筒与抵接套筒相接，在夹持套筒的下方设有缺口，缺口使得套筒的仅有一半的弧形本体。弹性夹持机构还包括压块和推动压块朝向缺口一侧径向往复的第四弹性件。
通过采用上述技术方案，弹性夹持机构对批头有个约束力，降低第一弹性和第三弹性件对批头的影响，使得批头的升降动作的控制更平稳。
进一步设置：所述压块的表面设有弧形凹槽，弧形凹槽与弧形本体形成夹持空间，第四弹性件的弹性使得压块始终朝向弧形本体一侧压持。
通过采用上述技术方案，弧形凹槽和弧形本体的配合更好的与批头形成面接触，增加一定的摩擦，形成暂时的夹持效果。
进一步设置：所述底座上对应换批头套筒的轴线的下方设有弹性缓冲装置，弹性缓冲装置包括滑套、设于滑套内的顶杆和设于滑套内且作用在顶杆上的第五弹性件；滑套安装在底座上，顶杆设于滑套的中心，且顶杆与换批头套筒的轴线同轴。
通过采用上述技术方案，当批头完全下降到底部时，底座上具有弹性缓冲装置进行缓冲，避免批头的尖部被磨损。
进一步设置：所述支撑板的下方设有导柱，底座上设有导套，支撑板上的导柱滑移连接于底座的导套上，底座上设有驱动支撑板升降的第一顶升装置。
通过采用上述技术方案，支撑板与底座之间的高度可调整，适配多种长度的批头。
进一步设置：所述动力装置优选为扭矩电机，扭矩电机的输出轴利用联动轴与套筒连接。
通过采用上述技术方案，扭矩电机在检测到批头的扭矩达到标准数值后，停止螺丝的旋转。
综上所述，本发明具有以下有益效果：1、能够将螺钉的扭矩值达到设计标准数值，从而达到产品紧固的标准，确保每件产品产出的质量是统一的。
2、自动更换批头，对产品上的不同种类的螺丝进行预拧紧。
附图说明
图1是自动切换批头装置的结构示意图；
图2是电动批头工具的立体示意图；
图3是电动批头工具的截面示意图；
图4是批头工具库的立体示意图；
图5是批头工具库的截面示意图；
图6是弹性夹持机构的结构示意图；
图7是吸附板的下方结构示意图。
图中，100、电动批头工具；101、套筒；102、轴承；103、动力装置；104、连接头；105、轴套；106、轴肩；107、滑移孔；108、内六角孔；109、套接孔；110、通道；111、推动件；112、滚动件；113、环形槽；114、凸起；115、第一弹性件；116、第二弹性件；117、夹头；118、销轴；119、限位机构； 120、安装板；121、支承架；
200、批头工具库；201、底座；202、支撑板；203、导柱；204、导套；205、对接机构；206、第一顶升装置；207、换批头套筒；208、压接套筒；209、抵接套筒；210、凸台；211、第三弹性件；212、弹性夹持机构；213、夹持套筒；214、缺口；215、压块；216、第四弹性件；217、弧形凹槽；218、弧形本体；219、滑套；220、第五弹性件；221、顶杆；222、弹性缓冲装置；
300、批头；301、环形沟槽；
400、料架；401、拖板；402、吸附板；403、第二顶升装置；404、定位销；405、吸附孔；406、U型导向块；407、U型滑块；408、U型滑槽；409、对接孔；410、镂空部；411、传感器；
500、机架；
600、工作台；
700、三轴机械手；701、X轴机构；702、Y轴机构；703、Z轴机构；704、CCD相机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
第一种优选实施方式：
一种自动切换批头装置，如图1所示，包括带动批头300旋转的电动批头300工具100和带有多根批头300供电动批头300工具100更换的批头工具库200。
如图2至图3所示，电动批头300工具100包括安装板120、设于安装板120上的支承架121，支承架121上设有套筒101，套筒101通过轴承102座和轴承102旋转连接在支承架121上，支承架121上设有联动套筒101旋转的动力装置103，动力装置103优选为扭矩电机，扭矩电机的输出轴利用联动轴与套筒101连接。
套筒101包括位于位朝向动力装置103一侧的连接头104、位于中部的轴套105和位于另一端部的轴肩106，轴套105的轴心内部设有滑移孔107，滑移孔107的开口方向背向动力装置103一侧，轴肩106的轴心内部具有套接孔109，套接孔109的孔径大于滑移孔107的孔径。
套筒101的内部插接有联动批头300旋转的夹头117，夹头117呈柱状设置，夹头117的头部具有与批头300插接的内六角孔108，批头300的尾部嵌设在内六角孔108内，并在夹头117上设有锁定或释放批头300位置的限位机构119。
限位机构119包括径向开设于夹头117外圈上的通道110、设于通道110内的滚动件112和带动滚动件112于通道110内径向往复的推动件111。推动件111呈环形的套设在夹头117的外侧，推动件111包括向轴向内心一侧的凸起114和于凸起114位置相接的环形槽113，环形槽113的设置位置处于推动件111的中段，两轴端被凸起114限制行程。常规的批头300的形状通常为六边形，在尾段具有一个环形沟槽301。当批头300在嵌入的过程中或拖动件由外力施加动力时，两者产生轴向错位，轴向错位的过程中，滚动件112径向往复，限位在批头300的环形沟槽301内限位或者脱离环形沟槽301解除对批头300的限位。限位后，由于批头300与夹头117的六角配合关系，夹头117联动批头300旋转。
套筒101的滑移孔107内设有作用在夹头117上的第一弹性件115，在套筒101的套接孔109内设有第二弹性件116。夹头117的滑移孔107和套接孔109相互惯穿，在夹头117本体上设有销轴118，并于轴肩106位置处设有轴向延伸供销轴118滑移连接的滑道(图中未示出)，夹头117的轴向移动量由滑道的长度决定。第二弹性件116作用至推动件111的轴端面上。
如图4至图5所示，批头工具库200包括底座201、设于底座201上的支撑板202，支撑板202的下方设有导柱203，底座201上设有导套204，支撑板202上的导柱203滑移连接于底座201的导套204上。支撑板202上设有与批头300对接进行放取的对接机构205，底座201上设有驱动支撑板202升降的第一顶升装置206。
对接机构205包括换批头套筒207、受限制的轴向滑移在换批头套筒207内部的压接套筒208和抵接套筒209，压接套筒208和抵接套筒209轴心孔处于同一轴线上供批头300穿设。压接套筒208和抵接套筒209相对的内侧面上设有凸台210，压接套筒208和抵接套筒209的两凸台210之间设有第三弹性件211，第三弹性件211的弹力要大于第一弹性件115的弹力。
支撑板202的下方还设有径向作用在批头300外圈的弹性夹持机构212，弹性夹持机构212包括抵接至抵接套筒209下方的夹持套筒213，夹持套筒213与抵接套筒209相接，在夹持套筒213的下方设有缺口214，缺口214使得套筒101的仅有一半的弧形本体218。弹性夹持机构212还包括压块215和推动压块215朝向缺口214一侧径向往复的第四弹性件216。压块215的表面设有弧形凹槽217，弧形凹槽217与弧形本体218形成夹持空间，第四弹性件216的弹性使得压块215始终朝向弧形本体218一侧压持。
底座201上对应换批头套筒207的轴线的下方设有弹性缓冲装置222，弹性缓冲装置222包括滑套219、设于滑套219内的顶杆221和设于滑套219内且作用在顶杆221上的第五弹性件220。滑套219安装在底座201上，顶杆221设于滑套219的中心，且顶杆221与换批头套筒207的轴线同轴。
电动批头300工具100需要安装批头300时，借由外部动力使得电动批头300工具100移动，电动批头300工具100的夹头117下压套接在夹头117的套接孔109内，随着电动批头300工具100的持续下降，夹头117部分深入压接套筒208内，推动件111的轴端抵触在压接套筒208的轴端上，该过程使得推动件111的环形槽113轴向移动至滚动件112位置，滚动件112可根据通道110径向移动至环形槽113位置，将限位机构119处于释放批头300状态。
如图5和图6所示，压接套筒208根据下方的第三弹性件211的留有的弹性变量，使得压接套筒208适当下降，压接套筒208下方的第三弹性件211的弹力要大于第一弹性件115的弹力，对推动件111和夹头117具有适当的回复力，确保转化过程是缓慢下降的。在批头300下降的过程中，支撑板202下方的弹性夹持机构212径向作用在批头300外圈，
批头300嵌设在弧形凹槽217与弧形本体218形成夹持空间内，第四弹性件216将弧形本体218朝向弧形凹槽217一侧压持，第四弹性件216的弹力由批头300的下降动力克服，弹性夹持机构212对批头300有个约束力，降低第一弹性和第三弹性件211对批头300的影响，使得批头300的升降动作的控制更平稳。
当批头300完全下降到底部时，底座201上具有弹性缓冲装置222进行缓冲，避免批头300的尖部被磨损。
第一顶升装置206，第一顶升装置206联动支撑板202升降，支撑板202与底座201之间的高度可调整，适配多种长度的批头300。
一种批头装置，包括机架500和工作台600，工作台600上设有放置产品的料架400。料架400包括设于机架500上的拖板401、设于拖板401上的吸附板402和设于拖板401上驱动吸附板402升降的第二顶升装置403，第二顶升装置403的结构与第一顶升装置206结构相同，实现驱动吸附板402升降即可。
如图1和图7所示，吸附板402的边缘布置有定位销404，用于产品定位。吸附板402的中部设有吸附孔405，吸附孔405外接真空站或其他真空发生装置，对拖板401上的产品进行吸附固定。
吸附板402的底部设有U型导向块406，U型导向块406嵌设至吸附板402上，U型导向块406上设有U型滑槽408，且U型滑槽408内滑移连接有U型滑块407，U型滑块407上带有与第二顶升装置403的输出轴联动的对接孔409，顶升动作更为平稳，确保较好的水平度，控制产品的加工过程的误差。底板上的边沿设有向中部凹陷的镂空部410，便于外部机械手或人体的手部拿取产品。
机架500上还设有三轴机械手700，三轴机械手700包括设于机架500上的X轴机构701、设于X轴机构701上的Y轴机构702和设于Y轴机构702上的Z轴机构703。
机架500上还设有第一种实施方式中的自动切换批头装置，自动切换批头装置的电动批头300工具100的安装板120安装在Z轴机构703上，批头工具库200的底座201安装在机架500上。
在安装板120上还设有CCD相机704，用于辅助确定产品上的螺丝的位置，具体的，产品上具有多个需要拧紧的螺丝，将产品上的螺丝的预拧紧状态再次旋转，使得扭矩值达到某个数值，矫力后达到产品紧固的标准。CCD相机704捕捉螺丝的初始点，利用第一次进行校准的产品作为基准，确定初始点和其他距离初始点位置的螺丝，形成拍照坐标。每一个产品上的螺丝因装配要求，螺丝间距可能存在一致性不好的情况。需要针对偏移后的螺丝位置需要进行校准，第二个产品在加工时，螺丝位置可能会变动，CCD相机704位于初始位置拍照确定产品螺丝的位置形式，当螺丝不在原位置，利用三轴机械手700进行位置补偿。
料架400的吸附板402上设有传感器411，传感器411反馈吸附板402上是否有产品的信号，使得控制器对三轴机械手700作出对应的启闭命令。
上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种自动切换批头装置，其特征在于：包括带动批头(300)旋转的电动批头(300)工具(100)和带有多根批头(300)供电动批头(300)工具(100)更换的批头(300)工具库(200)；
电动批头(300)工具(100)包括安装板( 120)、设于安装板( 120)上的支承架(121)和设于支承架(121)上，支承架(121)旋转连接有套筒(101)、联动套筒(101)旋转的动力装置(103)；套筒(101)的内部插接有联动批头(300)旋转的夹头(117)和作用在夹头(117)上的第一弹性件(115)，夹头(117)的头部具有与批头(300)插接的内六角孔(108)，且设有锁定或释放批头(300)位置的限位机构(119)；
批头(300)工具库(200)包括底座(201)、设于底座(201)上的支撑板(202)，支撑板(202)上设有与批头(300)对接进行放取的对接机构(205)；对接机构(205)包括换批头套筒(207)、受限制的轴向滑移在换批头套筒(207)内部的压接套筒(208)和抵接套筒(209)，压接套筒(208)和抵接套筒(209)之间设有第三弹性件(211)，接套筒(101)和抵接套筒(209)轴心孔处于同一轴线上供批头(300)穿设。
2.根据权利要求1所述的自动切换批头装置，其特征在于：所述套筒(101)包括位于位朝向动力装置(103)一侧的连接头(104)、位于中部的轴套(105)和位于另一端部的轴肩(106)，轴套(105)的轴心内部设有滑移孔(107)，滑移孔(107)的开口方向背向动力装置(103)一侧，轴肩(106)的轴心内部具有套接孔(109)，套接孔(109)的孔径大于滑移孔(107)的孔径，第一弹性件(115)设于套筒(101)的滑移孔(107)内。
3.根据权利要求2所述的自动切换批头装置，其特征在于：所述夹头(117)本体上设有销轴(118)，并于轴肩(106)位置处设有轴向延伸供销轴(118)滑移连接的滑道。
4.根据权利要求3所述的自动切换批头装置，其特征在于：所述限位机构(119)包括径向开设于夹头(117)外圈上的通道(110)、设于通道(110)内的滚动件(112)和带动滚动件(112)于通道(110)内径向往复的推动件(111)，推动件(111)呈环形的套设在夹头(117)的外侧，推动件(111)包括向轴向内心一侧的凸起(114)和于凸起(114)位置相接的环形槽(113)，环形槽(113)的设置位置处于推动件(111)的中段，两轴端被凸起(114)限制行程；当批头(300)在嵌入的过程中或拖动件由外力施加动力时，两者产生轴向错位，轴向错位的过程中，滚动件(112)径向往复，限位在批头(300)的环形槽(113)内限位或者脱离环形槽(113)解除对批头(300)的限位。
5.根据权利要求4所述的自动切换批头装置，其特征在于：所述套筒(101)的套接孔(109)内设有第二弹性件(116)，第二弹性件(116)作用至推动件(111)的轴端面上。
6.根据权利要求1所述的自动切换批头装置，其特征在于：所述支撑板(202)的下方还设有径向作用在批头(300)外圈的弹性夹持机构(212)，弹性夹持机构(212)包括抵接至抵接套筒(209)下方的夹持套筒(213)，夹持套筒(213)与抵接套筒(209)相接，在夹持套筒(213)的下方设有缺口(214)，缺口(214)使得套筒(101)的仅有一半的弧形本体(218)，弹性夹持机构(212)还包括压块(215)和推动压块(215)朝向缺口(214)一侧径向往复的第四弹性件(216)。
7.根据权利要求6所述的自动切换批头装置，其特征在于：所述压块(215)的表面设有弧形凹槽(217)，弧形凹槽(217)与弧形本体(218)形成夹持空间，第四弹性件(216)的弹性使得压块(215)始终朝向弧形本体(218)一侧压持。
8.根据权利要求7所述的自动切换批头装置，其特征在于：所述底座(201)上对应换批头套筒(207)的轴线的下方设有弹性缓冲装置(222)，弹性缓冲装置(222)包括滑套(219)、设于滑套(219)内的顶杆(221)和设于滑套(219)内且作用在顶杆(221)上的第五弹性件(220)；滑套(219)安装在底座(201)上，顶杆(221)设于滑套(219)的中心，且顶杆(221)与换批头套筒(207)的轴线同轴。
9.根据权利要求8所述的自动切换批头装置，其特征在于：所述支撑板(202)的下方设有导柱(203)，底座(201)上设有导套(204)，支撑板(202)上的导柱(203)滑移连接于底座(201)的导套(204)上，底座(201)上设有驱动支撑板(202)升降的第一顶升装置(206)。
10.根据权利要求1所述的自动切换批头装置，其特征在于：所述动力装置(103)优选为扭矩电机，扭矩电机的输出轴利用联动轴与套筒(101)连接。
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