CN110977419A - 一种螺纹套自动装配机构的控制方法 - Google Patents

一种螺纹套自动装配机构的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于螺纹套装配技术领域，涉及一种螺纹套自动装配机构的控制方法。包括以下步骤：1、将待装配螺纹套的工件装入工件定位夹具上；2、螺纹套的自动整理、送料和操作者手持扫码枪读取工件二维码，3、工件定位夹具自动定位夹紧并进行定位检测，4、位置传感器反馈给控制系统移送到位信号，控制系统确认当前拧紧机构已校准有效；5、进行自动螺纹套拧入，螺纹套拧紧机构输出当前孔装配扭矩数据给控制系统；6、驱动接触式距离传感器进行螺纹套深度检测，7、完成螺纹套去尾柄；8、驱动激光传感器进行去尾柄确认检测；本发明可实现高定位和重复定位精度含空间角，避免损坏螺纹套和工件装配底孔。自动装配降低劳动强度，大大提升生产效率。

Description

一种螺纹套自动装配机构的控制方法
技术领域
本发明属于螺纹套装配技术领域，涉及一种螺纹套自动装配机构的控制方法。
背景技术
目前了解到国内没有螺纹套自动装配含去尾柄机构控制系统，都采用人工的手动装配或自动工具含去尾柄，对于大批量生产，人工手动装配含去尾柄存在的缺点：
1、复杂零部件多孔装配时，安装空间角度不容易掌控，劳动强度大、效率低，易损坏螺纹套和装配底孔；
2、过程扭矩、深度靠限位和人工手动控制，波动较大不稳定，只能监测结果；
3、多孔装配时螺纹套装配和螺纹套去尾容易遗漏，手动偏差易造成工件或螺纹套损坏；
4、过程参数需要手动记录或手动录入，工件流水号、装配时间、扭矩、深度等记录繁琐，可操作难度大；
5、复杂零部件多孔装配时，操作人员需求多，人工成本大。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的上述问题，提供了一种螺纹套自动装配机构的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：
一种螺纹套自动装配机构的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：操作者将适量螺纹套从螺纹套加料口11加入螺纹套振动盘10后，按要求将待装配螺纹套的工件19装入工件定位夹具15上；
步骤二：振动盘10自动整理螺纹套并推送到螺纹套上料夹紧组件12，操作者手持扫码枪读取工件二维码，成功后进入步骤三；
步骤三：操作者按下操作按钮28，工件定位夹具15自动定位夹紧并进行定位检测，定位及夹紧有效则进入步骤四，否则控制系统25报警提示；
步骤四：控制系统25收到工件定位有效及夹紧完成，送料滑台18带动工件定位夹具15，与待装配螺纹套的工件19一起进入装配站点后，送料滑台18上的位置传感器反馈给控制系统25移送到位信号，控制系统25确认当前拧紧机构已校准有效后，进入步骤五；
步骤五：六轴机器人8带动螺纹套拧紧机构5及螺纹套安装芯轴3到螺纹套上料夹紧组件9的相应固定位置提取所需规格的螺纹套，然后六轴机器人8按待装配螺纹套的工件19上各孔的空间点和角度，进行自动螺纹套拧入，螺纹套拧入过程实时监测装配扭矩、装配高度，到达预设定深度后，六轴机器人8带动螺纹套拧紧机构5自动退出，若无异常进入步骤六；
螺纹套拧紧机构5输出当前孔装配扭矩数据给控制系统25；
步骤六：六轴机器人8调整手臂姿态，驱动接触式距离传感器6进行螺纹套深度检测，输出装配深度数据给控制系统25，超出预设定的值后，控制系统25报警提示；
步骤七：六轴机器人8调整手臂姿态，驱动尾柄冲断机构2，完成螺纹套去尾柄；
步骤八：六轴机器人8调整手臂姿态，驱动激光传感器4进行去尾柄确认检测，输出去尾柄确认信息给控制系统25，发现去尾柄异常后，控制系统25报警提示；
步骤九：控制系统25驱动六轴机器人8重复步骤五到步骤八的单孔循环，完成所有工件上的螺纹套装配工作后，送料滑台18带动工件定位夹具15，与已装配螺纹套的工件17一起滑出装配站点到手工上料端，工件定位夹具15自动松开；
步骤十：操作者取下已装配螺纹套的工件17，放置下料线16，彻底完成此件的装配循环。
步骤二中所述振动盘10自动整理螺纹套并推送到螺纹套上料夹紧组件12，送料和操作者手持扫码枪读取工件二维码，具体步骤如下：
①螺纹套经螺纹套振动盘10整理后，螺纹套按首尾固有排序推送到螺纹套上料夹紧组件 9固有位置，待六轴机器人8携带螺纹套安装芯轴3来预拧入提取；
②操作者用手持扫码枪27读取工件上的二维码，手持扫码枪27输出读取时间和二维码数据给控制系统25；
当二维码无法正常读取时，操作者可在触摸显示屏26手动录入待装配螺纹套的工件19 明码，此明码等同于此工件二维码；
控制系统25只有得到待装配螺纹套的工件19二维码或明码才能有效启动步骤三。
步骤四中控制系统25确认当前拧紧机构已校准有效的具体步骤如下：
控制系统25对螺纹套拧紧机构5的校准情况实时统计分析，当到达预设定的时间间隔频次或装配次数后，控制系统25调用校准循环程序，六轴机器人8带动螺纹套拧紧机构5通过扭矩传感器及校准组件7进行校准，扭矩传感器及校准组件7输出扭矩校准数据给控制系统 25。
步骤五中所述螺纹套拧紧机构5输出当前孔装配扭矩数据给控制系统25，若螺纹套拧紧机构5监测到自动拧入过程中拧紧力矩有异常，报警中止拧入，螺纹套拧紧机构5自动退出，需操作者进行异常原因分析处理后，在返修工作台23的手动返修定位夹具20上，进行二次扫码手工返修处理。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1、本发明自动装配机构调试完成后，依靠工装和机器人，可实现高定位和重复定位精度含空间角，避免损坏螺纹套和工件装配底孔。自动装配降低劳动强度，大大提升生产效率。工装用机器人的定位和重复定位可达到0.15mm。
2、本发明机构配备电动拧紧枪和深度传感器，可实现过程扭矩、深度实时反馈PLC，过程稳定可控。
3、本发明按固有程序自动运行，正常运行不存在漏序；而且有结果100％视觉检测。批量生产不漏装，几乎无损坏。
4、本发明装配过程参数自动与工件流水号绑定存储并自动上传MES系统，可实时信息扫码检索查询，避免繁琐的记录及检索。
5、本发明可节约人工成本40％左右。
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述一种螺纹套自动装配机构的控制方法流程图；
图2为螺纹套自动装配机构整体结构示意图；
图3为图2中A处局部放大图；
图4为螺纹套自动装配机构操作侧结构示意图；
图5为图4中B处局部放大图；
图6为图4中C处局部放大图；
图中：1、机器人控制柜；2、尾柄冲断机构；3、螺纹套安装芯轴；4、激光传感器；5、螺纹套拧紧机构；6、接触式距离传感器；7、扭矩传感器及校准组件；8、六轴机器人；9、螺纹套上料夹紧组件；10、螺纹套振动盘；11、螺纹套加料口；12、螺纹套上料夹紧组件； 13、机器人底座；14、设备基座组件；15、工件定位夹具；16、下料线；17、已装配螺纹套的工件；18、送料滑台；19、待装配螺纹套的工件；20、手动返修定位夹具；21、待返修工件；22、工具架；23、返修工作台；24、锁紧机构；25、控制系统；26、触摸显示屏；27、手持扫码枪；28、操作按钮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
参阅图2、图3、图5，整个设备主要由送料滑台18、工件定位夹具15、手持扫码枪27、下料线16、六轴机器人8、尾柄冲断机构2、螺纹套安装芯轴3、激光传感器4、螺纹套拧紧机构5、接触式距离传感器6、螺纹套振动盘10、螺纹套上料夹紧组件12、扭矩传感器及校准组件7、设备基座组件14、控制系统25、触摸显示屏26、返修工作台23等主要部件组成。
通过六轴机器人8、螺纹套振动盘10、螺纹套上料夹紧组件9、螺纹套拧紧机构5、尾柄冲断机构2、激光传感器4、接触式距离传感器6、送料滑台18等一套自动化智造单元，使得本产品螺纹套拧入工序实现自动化和信息化，每次产品的拧紧力矩、螺纹套结果状态等数据信息均记录在控制系统中。
螺纹套采用专用的螺纹套振动盘10整理后，以固定的首尾次序排序，逐个被推送到螺纹套上料夹紧组件12，实现螺纹套自动上料。螺纹套振动盘10内一次性储存螺纹套500-2000 只，可以保证连续生产，需要时补充时在螺纹套加料口倒入即可。螺纹套的抓取和拧入过程全部由六轴机器人8实现，保证了产品的装配精度和一致性，同时也提高了生产效率，降低了拧紧装配过程产品的不良率。
在装配过程中，可以在控制系统的触摸显示屏26输入螺纹套自动装配时拧紧力矩范围，当超过扭矩范围时，设备自动报警，保护螺纹套拧紧机构5和待装配螺纹套的工件19。螺纹套拧紧机构5可按预设定的时间间隔频次或装配次数进行自动校准。当控制系统计时或计数到达校准条件时，六轴机器人8通过扭矩传感器及校准组件7对螺纹套拧紧机构5进行校准，以保证螺纹套拧入的扭矩的恒定性和一致性；螺纹套装配完成后，由送料滑台18将产品输出，同时将另一个产品由侧方的送料滑台输入，保持生产的连续性。已装配螺纹套的工件17通过人工取出后，通过下料线16送入到其他工序。
参阅图1，一种螺纹套自动装配机构的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：操作者将适量螺纹套从螺纹套加料口11加入螺纹套振动盘10后，按要求将待装配螺纹套的工件19装入工件定位夹具15上。
步骤二：振动盘10自动整理螺纹套并推送到螺纹套上料夹紧组件12，操作者手持扫码枪读取工件二维码，成功后进入步骤三。
具体如下:
①螺纹套经螺纹套振动盘10整理后，螺纹套按首尾固有排序推送到螺纹套上料夹紧组件 9固有位置，待六轴机器人8携带螺纹套安装芯轴3来预拧入提取；
②操作者用手持扫码枪27读取工件上的二维码，手持扫码枪27输出读取时间和二维码数据给控制系统25。
当二维码无法正常读取时，操作者可在触摸显示屏26手动录入待装配螺纹套的工件19 明码，此明码等同于此工件二维码。
控制系统25只有得到待装配螺纹套的工件19二维码或明码才能有效启动步骤三。
步骤三：参阅图4、图6，操作者按下操作按钮28，工件定位夹具15自动定位夹紧并进行定位检测，定位及夹紧有效则进入步骤四，否则控制系统25报警提示。
参阅图3、图5，定位检测发现定位不良时，系统报警提示，可有效防止工件定位夹紧不良，造成六轴机器人8自动进行螺纹套装配和去尾柄时，撞坏螺纹套拧紧机构5和尾柄冲断机构2。需人工排除。
步骤四：控制系统25收到到工件定位有效及夹紧完成，送料滑台18带动工件定位夹具 15，与待装配螺纹套的工件19一起进入装配站点后，送料滑台18上的位置传感器反馈给控制系统25移送到位信号，控制系统25确认当前拧紧机构已校准有效后，进入步骤五。
当送料滑台18上的位置传感器发现移送到位异常，控制系统25报警提示后，人工处理。
每个工件开始步骤五前，控制系统25对螺纹套拧紧机构5的校准情况实时统计分析，当到达预设定的时间间隔频次或装配次数后，控制系统25调用校准循环程序，六轴机器人8带动螺纹套拧紧机构5通过扭矩传感器及校准组件7进行校准，扭矩传感器及校准组件7输出扭矩校准数据给控制系统25。
步骤五：六轴机器人8带动螺纹套拧紧机构5及螺纹套安装芯轴3到螺纹套上料夹紧组件9的相应固定位置提取所需规格的螺纹套预拧入，然后六轴机器人8按待装配螺纹套的工件19上各孔的空间点和角度，进行自动螺纹套拧入，螺纹套拧入过程实时监测装配扭矩、装配高度，到达预设定深度后，六轴机器人8带动螺纹套拧紧机构5自动退出，若无异常进入步骤六；
螺纹套拧紧机构5输出当前孔装配扭矩数据给控制系统25。
若螺纹套拧紧机构5监测到自动拧入过程中拧紧力矩有异常，报警中止拧入，螺纹套拧紧机构5自动退出，需操作者进行异常原因分析处理后，在返修工作台23的手动返修定位夹具20上，进行二次扫码手工返修处理。
步骤六：六轴机器人8调整手臂姿态，驱动接触式距离传感器6进行螺纹套深度检测，输出装配深度数据给控制系统25，超出预设定的值后，控制系统25报警提示。
步骤七：六轴机器人8调整手臂姿态，驱动尾柄冲断机构2，完成螺纹套去尾柄。
步骤八：六轴机器人8调整手臂姿态，驱动激光传感器4进行去尾柄确认检测，输出去尾柄确认信息给控制系统25，发现去尾柄异常后，控制系统25报警提示。
步骤九：控制系统25驱动六轴机器人8重复步骤五到步骤八的单孔循环，完成所有工件上的螺纹套装配工作后，送料滑台18带动工件定位夹具15，与已装配螺纹套的工件17一起滑出装配站点到手工上料端，工件定位夹具15自动松开。
步骤十：操作者取下已装配螺纹套的工件17，放置下料线16，彻底完成此件的装配循环。
同时控制系统25将时间、已装配螺纹套的工件17的二维码、装配扭矩、装配深度、去尾柄检测、扭矩校准等信息绑定存储，并通过工业以太网与MES对接，实现数据共享和协同管控。
MES制造执行系统：将信息化“触角”深入到车间底层，使制造企业对信息技术的应用更加深入。它既为企业顶层管理系统ERP提供了大量及时、可靠的生产数据，又提高了整个工厂的制造执行能力，通过与企业底层管理系统DNC/MDC/PDM/Tracker/RCM等的集成应用，还能够实现企业的生产数据共享和协同管控。
本发明采用机器人装配技术，可以实现复杂的空间装配、更好的精度、扭矩及深度控制，保证装配及去尾柄无遗漏。
本发明亦可采用固定工件，滑台带多把拧紧枪装配的方式实现装配。由于方案采用拧紧枪移动到固定位置装配螺纹套，所以只能试用于固定产品，但产品换型后，机构需改造，柔性化弱。
采用多托盘循环方式，亦可实现装配循环，但结构复杂，成本较高。对多托盘的一致性要求高。

Claims (4)

1.一种螺纹套自动装配机构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：操作者将适量螺纹套从螺纹套加料口(11)加入螺纹套振动盘(10)后，按要求将待装配螺纹套的工件(19)装入工件定位夹具(15)上；
步骤二：振动盘(10)自动整理螺纹套并推送到螺纹套上料夹紧组件(12)，操作者手持扫码枪读取工件二维码，成功后进入步骤三；
步骤三：操作者按下操作按钮(28)，工件定位夹具(15)自动定位夹紧并进行定位检测，定位及夹紧有效则进入步骤四，否则控制系统(25)报警提示；
步骤四：控制系统(25)收到工件定位有效及夹紧完成，送料滑台(18)带动工件定位夹具(15)，与待装配螺纹套的工件(19)一起进入装配站点后，送料滑台(18)上的位置传感器反馈给控制系统(25)移送到位信号，控制系统(25)确认当前拧紧机构已校准有效后，进入步骤五；
步骤五：六轴机器人(8)带动螺纹套拧紧机构(5)及螺纹套安装芯轴(3)到螺纹套上料夹紧组件(9)的相应固定位置提取所需规格的螺纹套，然后六轴机器人(8)按待装配螺纹套的工件(19)上各孔的空间点和角度，进行自动螺纹套拧入，螺纹套拧入过程实时监测装配扭矩、装配高度，到达预设定深度后，六轴机器人(8)带动螺纹套拧紧机构(5)自动退出，若无异常进入步骤六；
螺纹套拧紧机构(5)输出当前孔装配扭矩数据给控制系统(25)；
步骤六：六轴机器人(8)调整手臂姿态，驱动接触式距离传感器(6)进行螺纹套深度检测，输出装配深度数据给控制系统(25)，超出预设定的值后，控制系统(25)报警提示；
步骤七：六轴机器人(8)调整手臂姿态，驱动尾柄冲断机构(2)，完成螺纹套去尾柄；
步骤八：六轴机器人(8)调整手臂姿态，驱动激光传感器(4)进行去尾柄确认检测，输出去尾柄确认信息给控制系统(25)，发现去尾柄异常后，控制系统(25)报警提示；
步骤九：控制系统(25)驱动六轴机器人(8)重复步骤五到步骤八的单孔循环，完成所有工件上的螺纹套装配工作后，送料滑台(18)带动工件定位夹具(15)，与已装配螺纹套的工件(17)一起滑出装配站点到手工上料端，工件定位夹具(15)自动松开；
步骤十：操作者取下已装配螺纹套的工件(17)，放置下料线(16)，彻底完成此件的装配循环。
2.根据权利要求1所述的一种螺纹套自动装配机构的控制方法，其特征在于：
步骤二中所述振动盘10自动整理螺纹套并推送到螺纹套上料夹紧组件12，送料和操作者手持扫码枪读取工件二维码，具体步骤如下：
①螺纹套经螺纹套振动盘(10)整理后，螺纹套按首尾固有排序推送到螺纹套上料夹紧组件(9)固有位置，待六轴机器人(8)携带螺纹套安装芯轴(3)来预拧入提取；
②操作者用手持扫码枪(27)读取工件上的二维码，手持扫码枪(27)输出读取时间和二维码数据给控制系统(25)；
当二维码无法正常读取时，操作者可在触摸显示屏(26)手动录入待装配螺纹套的工件(19)明码，此明码等同于此工件二维码；
控制系统(25)只有得到待装配螺纹套的工件(19)二维码或明码才能有效启动步骤三。
3.根据权利要求1所述的一种螺纹套自动装配机构的控制方法，其特征在于：
步骤四中控制系统(25)确认当前拧紧机构已校准有效的具体步骤如下：
控制系统(25)对螺纹套拧紧机构(5)的校准情况实时统计分析，当到达预设定的时间间隔频次或装配次数后，控制系统(25)调用校准循环程序，六轴机器人(8)带动螺纹套拧紧机构(5)通过扭矩传感器及校准组件(7)进行校准，扭矩传感器及校准组件(7)输出扭矩校准数据给控制系统(25)。
4.根据权利要求1所述的一种螺纹套自动装配机构的控制方法，其特征在于：
步骤五中所述螺纹套拧紧机构(5)输出当前孔装配扭矩数据给控制系统(25)，若螺纹套拧紧机构(5)监测到自动拧入过程中拧紧力矩有异常，报警中止拧入，螺纹套拧紧机构(5)自动退出，需操作者进行异常原因分析处理后，在返修工作台(23)的手动返修定位夹具(20)上，进行二次扫码手工返修处理。
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