CN111250982A - 一种流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，用于对螺钉、止动垫圈、类螺母工件进行自动化装配，所述螺钉设有外螺纹，所述止动垫圈上设有通孔，所述类螺母工件设有内螺纹，所述流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统包括机器人抓取装置以及螺钉拧紧装置；所述机器人抓取装置用于抓取所述止动垫圈并将所述止动垫圈转移至所述类螺母工件上方进行定位；所述螺钉拧紧装置安装在一安装框架上，用于将所述类螺母工件进行压紧固定，并用于真空吸附住所述螺钉并将其穿过所述止动垫圈的通孔与所述类螺母工件拧紧螺接。本发明提高了自动化装配水平，大幅度降低了劳动力，提高了装配品质。

Description

一种流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统

技术领域

本发明属于自动化装配领域，具体涉及一种流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统。

背景技术

随着时代的进步，我们的工业已经进入了自动化的时代和信息化的时代。工业自动化装配及控制系统显现出具有提高生产效率、节能降耗、降低人员劳动强度、节约人力资本、促进产业升级的明显效果。在国内，工业自动化装配及控制系统有着国家法规政策的大力支持，拥有庞大的多元化的市场需求，我国的自动化水平得到快速的发展。

目前，在自动化水平较高的装配生产线，工件的拧紧功能逐渐的采用电动拧紧轴进行拧紧，电动拧紧轴所产生的力矩可直接通过控制系统上传到上位机进行数据记录，实现数据可追溯。现水平，行业对大多数场合螺钉拧紧技术较为成熟，可实现自动化。但是对于一些深孔拧紧或者螺钉拧紧空间非常局限的工况下，还是需要人工辅助拧紧。装配过程因人工的参与，从而导致自动化水平降低，生产效率和生产品质得不到很好的保证。

发明内容

本发明提供了一种流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，以提高流动生产线工件紧固自动化装配水平，减少人员的参与，保证装配工况统一性，从而提高装配效率改善产品装配品质。

为了实现上述目的，本发明提供了一种流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，用于对螺钉、止动垫圈、类螺母工件进行自动化装配，所述螺钉设有外螺纹，所述止动垫圈上设有通孔，所述类螺母工件设有内螺纹，所述流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统包括机器人抓取装置以及螺钉拧紧装置；所述机器人抓取装置用于抓取所述止动垫圈并将所述止动垫圈转移至所述类螺母工件上方进行定位；所述螺钉拧紧装置安装在一安装框架上，用于将所述类螺母工件进行压紧固定，并用于真空吸附住所述螺钉并将其穿过所述止动垫圈的通孔与所述类螺母工件拧紧螺接。

其中，所述机器人抓取装置包括：

机器人，具有旋转及平移功能；

法兰安装板，可转动式设于所述机器人上；

夹爪气缸，安装在所述法兰安装板上；以及

至少两个夹爪手指，成对设于所述夹爪气缸下方，用于对所述止动垫圈进行夹取。

其中，所述螺钉拧紧装置包括：

安装底板，沿竖直方向设置，其一侧面设有导轨滑块；

拧钉气缸安装板，可滑动式设于所述导轨滑块上；

拧钉气缸，设置于所述拧钉气缸安装板上，且与所述导轨滑块平行设置；

钉夹安装板，设于所述安装底板的下部；

钉夹，安装于所述钉夹安装板上，用于夹紧所述螺钉；

套管安装板，与所述钉夹安装板对应设置；

套管，设于所述钉夹安装板和所述套管安装板之间，且与所述钉夹连通并与被夹紧的所述螺钉同轴设置；

真空发生器，设于所述钉夹安装板一侧，用于产生真空吸附所述螺钉并通过测量真空度检测所述螺钉是否被吸附；

吸钉气缸，设于所述钉夹安装板的上且与所述拧钉气缸对应设置，其下端与所述钉夹安装板连接，其上端与所述拧钉气缸连通用于控制所述钉夹安装板与所述拧钉气缸安装板的间距；

拧紧轴安装板，与所述拧钉气缸安装板固定连接；

拧紧轴，安装于所述拧紧轴安装板上，且与所述导轨滑块平行设置；

螺钉批头，可拆卸式安装于所述拧紧轴下方；以及

起子头，可拆卸式安装于所述螺钉批头下方且与所述拧紧轴同轴设置，用于穿过所述套管并在所述拧紧轴的带动下对所述螺钉进行拧紧。

进一步地，所述螺钉拧紧装置还包括：压紧部装，设于所述安装底板的下部一侧，用于将所述类螺母工件进行压紧固定。

其中，所述压紧部装包括：

压紧气缸，其一端可滑动式设于所述安装底板的下部且与所述钉夹安装板间隔设置；

压紧气缸安装板，与所述压紧气缸的另一端固定连接，可在竖直方向移动，用于将所述类螺母工件的一端压紧固定；

压紧支架，与所述压紧气缸安装板的下端连接；以及

压紧块，通过一双头螺柱可拆卸式安装于所述压紧支架下表面，用于将所述类螺母工件的另一端压紧固定。

进一步地，所述螺钉拧紧装置还包括：气缸连接柱，可伸缩式设于所述吸钉气缸和所述拧钉气缸之间，用于将两者连通。

进一步地，所述螺钉拧紧装置还包括：

气缸死挡块，设于所述安装底板的一侧且位于所述吸钉气缸和所述拧钉气缸之间，用于挡停所述吸钉气缸；

缓冲器，设于所述气缸死挡块上，用于缓冲所述拧钉气缸；

第一挡停钉，设于所述导轨滑块上部一侧且位于所述吸钉气缸和所述拧钉气缸之间，用于挡停所述拧钉气缸安装板；

第二挡停钉，设于所述导轨滑块下部一侧，用于挡停所述拧紧轴安装板；以及

第三挡停钉，设于所述钉夹安装板上且位于所述钉夹安装板和所述套管安装板之间，用于对所述套管安装板进行限位并防止所述套管与所述类螺母工件相撞。

进一步地，所述螺钉拧紧装置还包括：

铰链销，与所述套管安装板固定并可与所述拧紧轴安装板脱离；

固定环，固定到所述铰链销上；以及

弹簧，安装在固定环和拧紧轴安装板之间，通过调节所述固定环和所述拧紧轴安装板之间的距离来调节所述弹簧的压缩量。

进一步地，所述流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统还包括螺钉自动上料装置，所述螺钉自动上料装置包括：

螺钉料仓，用于储存所述螺钉；

螺钉供料器，与所述料仓的出口相接，用于将所述螺钉按照特定的出料方向输送；以及

螺钉送料管，其一端与所述震动供料器的出口相接，其另一端与所述钉夹的一侧连通，用于输送所述螺钉至所述钉夹内。

进一步地，所述流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统还包括止动垫圈上料装置，所述止动垫圈上料装置包括：

料仓，用于储存所述止动垫圈；

震动供料器，与所述料仓的出口相接，用于将所述止动垫圈按照特定的出料方向输送；

直震，与所述震动供料器的出口相接，用于筛选同一排布方式的所述止动垫圈并将其在直线方向输送；以及

分料机构，与所述直震的出口相接，用于接收并对所述止动垫圈进行依次分离定位，保证每次分料机构只存在一个止动垫圈。

进一步地，所述分料机构包括：

立柱；

气缸安装板，与所述立柱顶端连接；

定位气缸，其一端与所述气缸安装板连接；

定位销，与所述定位气缸的另一端连接；

立柱盖板，与所述定位销对应设置，并与所述立柱间隔设置；

接近传感器，安装在所述立柱盖板的一侧，，用以判断所述止动垫圈是否到位；

导轨滑块设于所述立柱下部的一侧面并与所述立柱盖板对应设置；

导轨焊接板，可滑动式安装于所述导轨滑块上；以及

举升气缸，其一端设于所述立柱上，其另一端与所述导轨焊接板连接，用于使所述导轨焊接板沿所述导轨滑块滑动；当所述导轨焊接板1与所述立柱盖板压紧时，两者间隙等于所述止动垫圈的厚度。

进一步地，所述分料机构还包括：

焊接架死挡，设于所述立柱中部且位于所述导轨滑块一侧，用于挡停所述导轨焊接板；

挡停块，设于所述焊接架死挡上方，用于挡停所述止动垫圈；

缓冲器，设于所述立柱下部且位于所述导轨滑块一侧，用于缓冲所述导轨焊接板。

进一步地，所述流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统还包括类螺母工件上料装置，用于输送所述类螺母工件。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：首先，全过程均为自动化装配，无须人工参与，时间节拍约为13秒/件，相对于人工装配，不仅提高了装配效率，更是提高了装配的质量。其次，采用本系统中的螺钉拧紧装置，可对深孔或者螺钉边缘空间比较局限的工况下可实现自动拧钉，避免人工辅助参与。再者，采用本系统中的螺钉拧紧装置，可以对螺钉批头进行快速的更换，缩短停机时间，提高装配生产效率。最后，本系统中各种产品工件与上位机系统相连，可实时对物料使用情况进行数据监控，并能够记录拧紧过程中的拧紧力，实现数据可追溯功能。

本发明提供的所述流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，提高了自动化装配水平，大幅度降低了劳动力，提高了装配品质。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，并与说明书一起用于阐明本发明的原理。

图1为流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统总装图；

图2为紧固件轴测图；

图3为紧固件剖视图；

图4为螺钉和止动垫圈自动上料装置部装图；

图5为分料机构部装图；

图6为分料机构局部示图；

图7为定位销主视图；

图8为机器人抓取装置部装图；

图9为机器人夹爪局部视图；

图10为螺钉拧紧装置部装图一；

图11为螺钉拧紧装置部装图二；

图12为螺钉自动上料状态的局部视图；

图13为真空吸钉状态的局部视图；

图14为拧钉状态的局部视图；

图15为套管剖视图；

图16为套管仰视图；

图17为控制系统气动原理图。

其中，附图的符号表示为：01--螺钉、02--止动垫圈、03--类螺母工件、1--螺钉自动上料装置、11--螺钉料仓、12--螺钉供料器、13--螺钉送料管、14--钉夹、2--止动垫圈上料装置、21--料仓、22--震动供料器、23--直震、24--分料机构、241--导轨焊接板、242--气缸安装板、243--定位气缸、244--定位销、245--立柱盖板、246--接近传感器、247--挡停块、248--焊接架死挡、249--立柱、2410--缓冲器、2411--举升气缸、2412--导轨滑块、3--机器人抓取装置、31--机器人、32--机器人法兰安装板、33--夹爪气缸、34--夹爪左手指、35--夹爪右手指、4--螺钉拧紧装置、41--安装底板、42--拧钉气缸、43--拧钉气缸安装板、44--缓冲器、45--气缸死挡块、46--气缸连接柱、47--吸钉气缸、48--钉夹安装板、49--压紧部装、491--压紧气缸安装板、492--压紧气缸、493--压紧支架、494--双头螺柱、495--压紧块、410--套管、411--套管安装板、412--螺钉批头、413--起子头、414--导轨滑块、415--拧紧轴、416--拧紧轴安装板、417--真空发生器、418--铰链销、419--固定环、420--弹簧、421--第一挡停钉、422--第二挡停钉、423--第三挡停钉、2491--倒角、4101--螺纹孔、4102--台阶、4103--批头孔、4104--通气孔。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。

为了使本领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，主要对类螺母工件、止动垫圈和螺钉进行自动化装配。本系统具有柔性自动化装配优点，通过人工或者自动对特定工装进行换型，可以满足多种场合装配需求。在本发明中只以一种型号产品为例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，该系统主要包括螺钉自动上料装置1、止动垫圈上料装置2、机器人抓取装置3、螺钉拧紧装置4、类螺母工件上料装置5以及安装框架6等。其中螺钉自动上料装置1、止动垫圈上料装置2在同一个台面板上，机器人抓取装置3、螺钉拧紧装置4、类螺母工件上料装置5在同一个台面板上。此设计考虑在不影响总体布局的前提下，将螺钉自动上料装置1、止动垫圈上料装置2与主线分离，台面板降低，符合人机工程学原理，便于人员对料仓进行加料。螺钉拧紧装置4整体安装到安装框架6上，便于作业人员整体调试，易于检修。

如图2所示和图3所示，本系统主要是对螺钉01、止动垫圈02、类螺母工件03进行自动化装配。其中螺钉01设有外螺纹，所述螺钉01通过螺钉自动上料装置1自动上料，所述止动垫圈02上设有止动耳，所述止动垫圈02通过所述止动垫圈上料装置2自动上料。所述类螺母工件03一般为基体工件，设有内螺纹以及开设有固定槽，所述螺钉01穿过所述止动垫圈02与所述类螺母工件03螺接，并通过将止动耳折弯放到固定槽里进行固定，这样止动垫圈02就不会由于轴的转动而松脱。在进入本系统之前需要对其完成若干其他装配要求，一般在本系统外由人工上料、人工将其放置到特定工装托盘上，被输送线输送到特定位置。

如图4、图10、图12、图13所示，所述螺钉自动上料装置1包括螺钉料仓11、螺钉供料器12、螺钉送料管13。具体的，所述螺钉料仓11用于储存所述螺钉；所述螺钉供料器12与所述料仓的出口相接，用于将所述螺钉按照特定的出料方向输送；所述螺钉送料管13的一端与所述震动供料器的出口相接，其另一端与所述钉夹14的一侧连通，用于输送所述螺钉至所述钉夹14内。其中所述钉夹14也可作为所述螺钉自动上料装置1的一部分。其中所述螺钉料仓11通过控制器与上位机相连，当所述螺钉料仓11缺少料时，会反馈给上位机信号，便于人工加料。所述螺钉料仓11为所述螺钉供料器12自动加料，料满停机，不需人工干预。

如图5所示，所述止动垫圈上料装置2包括料仓21、震动供料器22、直震23、分料机构24。其中所述料仓21用于储存所述止动垫圈；所述震动供料器22与所述料仓21的出口相接，用于将所述止动垫圈02按照特定的出料方向输送；所述直震23与所述震动供料器22的出口相接，用于筛选同一排布方式的所述止动垫圈02并将其在直线方向输送；所述分料机构24与所述直震23的出口相接，用于接收并对所述止动垫圈02进行依次分离定位，保证每次分料机构24只存在一个止动垫圈02。

如图4和图5所示，分料机构24包括导轨焊接板241、气缸安装板242、定位气缸243、定位销244、立柱盖板245、接近传感器246、挡停块247、焊接架死挡248、立柱249、缓冲器2410、举升气缸2411和导轨滑块2412等。所述气缸安装板242与所述立柱249顶端连接；所述定位气缸243的一端与所述气缸安装板242连接；所述定位销244与所述定位气缸243的另一端连接；所述立柱盖板245与所述定位销244对应设置，并与所述立柱249间隔设置；所述接近传感器246安装在所述立柱盖板245的一侧，用以判断所述止动垫圈是否到位；所述导轨滑块2412设于所述立柱249下部的一侧面并与所述立柱盖板245对应设置；所述导轨焊接板241可滑动式安装于所述导轨滑块2412上；所述举升气缸2411的一端设于所述立柱249上，其另一端与所述导轨焊接板241连接，用于使所述导轨焊接板241沿所述导轨滑块2412滑动；当所述导轨焊接板241与所述立柱盖板245压紧时，两者间隙等于所述止动垫圈02的厚度；所述焊接架死挡248设于所述立柱249中部且位于所述导轨滑块2412一侧，用于挡停所述导轨焊接板241；所述挡停块247设于所述焊接架死挡248上方，用于挡停所述止动垫圈02；所述缓冲器2410设于所述立柱249下部且位于所述导轨滑块2412一侧，用于缓冲所述导轨焊接板241。

如图5所示，所述直震23将所述止动垫圈02输送到分料机构24内，分料机构24对所述止动垫圈02进行依次分料定位。当所述接近传感器246检测到所述止动垫圈02时，定位气缸242伸出，定位销244将所述止动垫圈02的左右侧进行压紧定位。所述举升气缸2411伸出，通过所述立柱盖板245与所述立柱249将所述止动垫圈02的上下侧压紧定位，等待六轴机器人来此位置夹取。

如图6所示所述立柱盖板245与所述立柱249安装留有尺寸间隙h1，保证尺寸h1略大于所述止动垫圈02厚度；所述立柱249多处边缘设置倒角2491，所述立柱盖板245多处边缘设置倒角2451，便于所述止动垫圈02进入到所述立柱249与所述立柱盖板245缝隙处。进一步地，所述立柱245面应光滑，无凹凸质点，避免划伤所述止动垫圈02。

如图7所示，所述定位销244一端设有锥形过渡，进一步地，定位销尺寸Φd1应略小于工件通孔尺寸，角度45°<α<90°。

如图8和图9所示，所述机器人抓取装置3包括机器人31、机器人法兰安装板32、夹爪气缸33、至少两个夹爪手指，本实施例中所述至少两个夹爪手指为夹爪左手指34、夹爪右手指35。所述机器人31具有旋转及平移功能；所述法兰安装板32可转动式设于所述机器人上；所述夹爪气缸33安装于所述机器人法兰安装板32上，用于带动所述夹爪左手指34和所述夹爪右手指35对所述止动垫圈02进行夹取。优选地，所述机器人31选用六轴机器人，但不限于此规格机器人。进一步地，如图7所示，所述夹爪左手指34和所述夹爪右手指35对所述止动垫圈02进行特征仿形，保证每次夹取都能对止动垫圈02精确定位。

如图10和图11所示，所述螺钉拧紧装置4包括安装底板41、拧钉气缸42、拧钉气缸安装板43、缓冲器44、气缸死挡块45、气缸连接柱46、吸钉气缸47、钉夹安装板48、压紧部装49、套管410、套管安装板411、螺钉批头412、起子头413、导轨滑块414、拧紧轴415、拧紧轴安装板416、真空发生器417、铰链销418、固定环419、弹簧420、钉夹14。所述安装底板41沿竖直方向设置，其一侧面设有导轨滑块414；所述拧钉气缸安装板43可滑动式设于所述导轨滑块414上；所述拧钉气缸42设置于所述拧钉气缸安装板43上，且与所述导轨滑块414平行设置；所述钉夹安装板48设于所述安装底板41的下部；所述钉夹14安装于所述钉夹安装板48上，用于夹紧所述螺钉；所述套管安装板411与所述钉夹安装板48对应设置；所述套管410设于所述钉夹安装板48和所述套管安装板411之间，且与所述钉夹14连通并与被夹紧的所述螺钉同轴设置；所述真空发生器417设于所述钉夹安装板48一侧，用于产生真空吸附所述螺钉并通过测量真空度检测所述螺钉是否被吸附；所述吸钉气缸47设于所述钉夹安装板48的上且与所述拧钉气缸42对应设置，其下端与所述钉夹安装板48连接，其上端与所述拧钉气缸42连通用于控制所述钉夹安装板48与所述拧钉气缸安装板43的间距；所述气缸连接柱46可伸缩式设于所述吸钉气缸47和所述拧钉气缸42之间，用于将两者连通；所述拧紧轴安装板416与所述拧钉气缸安装板43固定连接；所述拧紧轴415安装于所述拧紧轴安装板416上，且与所述导轨滑块414平行设置；所述螺钉批头412可拆卸式安装于所述拧紧轴415下方；所述起子头413可拆卸式安装于所述螺钉批头412下方且与所述拧紧轴415同轴设置，用于穿过所述套管410并在所述拧紧轴415的带动下对所述螺钉01进行拧紧。所述螺钉批头412与起子头413均为标准产品，可实现快速更换。所述套管410内通有真空气体，用于吸附螺钉01。所述拧紧轴415具有弹性装置，可上下自由压缩伸出。所述吸钉气缸47输出力要大于所述拧钉气缸42输出力，优选的所述吸钉气缸47缸径大于所述拧钉气缸42缸径。

所述压紧部装49包括压紧气缸安装板491、压紧气缸492、压紧支架493、双头螺柱494和压紧块495。所述压紧气缸492的一端可滑动式设于所述安装底板41的下部且与所述钉夹安装板48间隔设置；所述压紧气缸安装板491与所述压紧气缸492的另一端固定连接，可在竖直方向移动，用于将所述类螺母工件03的一端压紧固定；所述压紧支架493与所述压紧气缸安装板491的下端连接；所述压紧块495通过一双头螺柱494可拆卸式安装于所述压紧支架493下表面，用于将所述类螺母工件03的另一端压紧固定。优选地，压紧块495尽可能的增大与所述类螺母工件的接触面积，便于很好地压紧所述类螺母工件03。

所述气缸死挡块45设于所述安装底板41的一侧且位于所述吸钉气缸47和所述拧钉气缸42之间，用于挡停所述吸钉气缸47；所述缓冲器44设于所述气缸死挡块45上，用于缓冲所述拧钉气缸42；所述缓冲器44设于所述气缸死挡块45上，用于缓冲所述拧钉气缸42。所述螺钉拧紧装置还包括第一挡停钉421、第二挡停钉422、第三挡停钉423，所述第一挡停钉421设于所述导轨滑块414上部一侧且位于所述吸钉气缸47和所述拧钉气缸42之间，用于挡停所述拧钉气缸安装板43；所述第二挡停钉422设于所述导轨滑块414下部一侧，用于挡停所述拧紧轴安装板416；所述第三挡停钉423设于所述钉夹安装板48上且位于所述钉夹安装板48和所述套管安装板411之间，用于对所述套管410安装板进行限位并防止所述套管410与所述类螺母工件02相撞。所述吸钉气缸47和所述拧钉气缸42、所述第一挡停钉421、所述第二挡停钉422、所述第三挡停钉423以及所述拧紧轴415配合使用可实现四种位置精确定位。所述铰链销418与所述套管安装板411固定并与所述拧紧轴安装板416脱离、所述固定环419固定到铰链销418上，所述弹簧420安装在所述固定环419和所述拧紧轴安装板416之间。可通过调节所述固定环419和所述拧紧轴安装板416之间的距离，来调节所述弹簧420的压缩量，进而控制弹簧力。

如图12所示，当刚开始工作，所述吸钉气缸47呈伸出状态，所述拧钉气缸42呈缩回状态，所述钉夹的气缸呈伸出状态，此时所述套管 410位于最上方，防止吹钉过程中，所述螺钉01与所述套管14出现碰撞。同时，所述螺钉自动送料装置1通过高压气体将所述螺钉01吹送到所述钉夹14的固定位置。

如图13所示，所述吸钉气缸47呈缩回状态，所述拧钉气缸呈42缩回状态，所述钉夹的气缸呈伸出状态，此时所述套管 410位于中间位置，所述套管410刚好与所述螺钉01接触，通过所述套管410内的真空气体作用，将所述螺钉01进行吸附。

如图14所示，所述吸钉气缸47呈缩回状态，所述拧钉气缸呈42伸出状态，所述钉夹的气缸呈缩回状态，此时所述套管 410位于最下方位置，所述螺钉批头412在拧紧轴的带动下对所述螺钉01进行拧紧。

如图15和图16所示，所述套管410设有螺纹孔4101，用于接气管接头。所述套管410设有台阶4102用于对所述螺钉01进行定位，所述台阶4102中部开有批头孔4103，用于对所述螺钉批头412进行导向。进一步地。所述批头孔4103附近开若干通气孔4104，用于增大真空吸附面积。进一步地，所述套管410一端设有锥角过渡段及圆柱段，保证角度45°<β<90°，尺寸Φd2略大于螺钉最大头尺寸。进一步地，所述批头孔4103孔直径Φd3要略大于批头杆的直径。优选的，所述套管410外径Φd3在保证能进入到拧紧空间的同时，适量的增大尺寸Φd3，保证套管的整体刚性。

如图17所示，为控制系统气动原理图，描述了本系统的控制原理。当系统从初始开始工作时，所述止动垫圈02被依次输送到所述分料机构24中，所述定位气缸243将所述止动垫圈02进行压紧固定，所述举升气缸2411伸出，将所述止动垫圈02单个举起，此时机器人信号运动到此为止。所述夹爪气缸33伸出，所述机器人31移动到特定位置，所述夹爪气缸33缩回，此时对所述止动垫圈02实现了夹紧，然后所述机器人31运动将所述止动垫圈02放置到所述类螺母工件03上面的特定位置。此时所述吸钉气缸47呈伸出状态，所述拧钉气缸呈42缩回状态，所述钉夹14的气缸呈伸出状态，此时所述套管 410位于最上方，所述螺钉01被所述螺钉自动上料装置1吹送到是钉夹14处。钉夹检测到所述螺钉01到位之后，所述吸钉气缸47呈缩回状态，所述拧钉气缸呈42缩回状态，所述钉14夹的气缸呈伸出状态，此时套管 410位于中间位置，此时所述套管410刚好与所述螺钉01接触，通过所述套管410内的真空气体作用，将螺钉01进行吸附。当所述真空传感器417检测到对所述螺钉01已经吸附好之后，所述吸钉气缸47呈缩回状态，所述拧钉气缸呈42伸出状态，所述钉夹14的气缸呈缩回状态，此时所述套管 410位于最下方位置，所述螺钉批头412在所述拧紧轴415的带动下对所述螺钉01进行拧紧。当所述拧紧轴415达到一定的扭矩，所述吸钉气缸47呈缩回状态，所述拧钉气缸42呈缩回状态，所述钉夹的气缸呈伸出状态复位，进行准备下一次工作循环。

本方案具体工作工程如下：人工将类螺母工件03放到类螺母工件上料装置5的工装托盘上，通过倍速链传输到指定工位，所述类螺母工件上料装置5包括倍速链输送线、托盘、举升定位组件等构成。压紧部装49工作将类螺母工件进行压紧固定。机器人31将止动垫圈从分料机构24处，放到类螺母工件03上方。螺钉通过螺钉送料管13被高压气体吹到钉夹14处。钉夹14中具有传感器，检测到螺钉01到位之后。吸钉气缸47缩回，螺钉01在套管410的过渡下，在套管台阶4102处内进行准确定位。真空发生器417启动，真空吸附住螺钉。真空发生器417通过真空度检测到螺钉01已经被吸附住之后，拧钉气缸42缩回。由于拧钉气缸42输出力小于吸钉气缸47输出力，拧钉气缸42与吸钉气缸47相对位置减小，套管安装板411与拧紧轴安装板416在压缩弹簧420弹力作用下向类螺母工件03方向移动。当套管410吸附的螺钉接触到紧固件时，第三挡停钉423对套管410安装板进行限位，防止套管410与类螺母工件02相撞。但因拧钉气缸42还未达到完全缩回量，拧钉气缸42继续移动带动拧紧轴安装板416继续移动。因套管安装板411已固定，使得拧紧轴415压缩，弹簧420压缩，铰链销418与拧紧轴安装板416脱离，当拧紧轴安装板416与第二挡停钉422接触时才能固定。此时拧紧轴415启动，螺钉01在拧紧轴415的压力下，向螺纹中进给移动，于此同时拧紧轴415的压缩量逐渐缩小。当拧紧轴415达到中间指定扭矩时，夹爪气缸33松开，使止动垫圈02呈自然状态被螺钉01紧固。当拧紧轴415达到最终指定扭矩时，拧钉气缸42和吸钉气缸47同时缩回，套管410上升的位置不影响钉夹14进入螺钉01。

所述螺钉01、止动垫圈02储存在各自料仓中，当无料或者缺少料时，自动向上位机控制器发送信号，便于人及时补料。类螺母工件03被托盘输送到指定工位，具有RFID记录功能，与上位机系统相连，记录每种类螺母工件03拧紧过程中的拧紧力，实现数据可追溯功能。

综上所述，本发明提供的所述流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，提高了自动化装配水平，大幅度降低了劳动力，提高了装配品质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，其特征在于，用于对螺钉、止动垫圈、类螺母工件进行自动化装配，所述螺钉设有外螺纹，所述止动垫圈上设有通孔，所述类螺母工件设有内螺纹，其包括：

机器人抓取装置，用于抓取所述止动垫圈并将所述止动垫圈转移至所述类螺母工件上方进行定位；以及

螺钉拧紧装置，安装在一安装框架上，用于将所述类螺母工件进行压紧固定，并用于真空吸附住所述螺钉并将其穿过所述止动垫圈的通孔与所述类螺母工件拧紧螺接；

其中，所述机器人抓取装置包括：

机器人，具有旋转及平移功能；

法兰安装板，可转动式设于所述机器人上；

夹爪气缸，安装在所述法兰安装板上；以及

至少两个夹爪手指，成对设于所述夹爪气缸下方，用于对所述止动垫圈进行夹取；

其中，所述螺钉拧紧装置包括：

安装底板，沿竖直方向设置，其一侧面设有导轨滑块；

拧钉气缸安装板，可滑动式设于所述导轨滑块上；

拧钉气缸，设置于所述拧钉气缸安装板上，且与所述导轨滑块平行设置；

钉夹安装板，设于所述安装底板的下部；

钉夹，安装于所述钉夹安装板上，用于夹紧所述螺钉；

套管安装板，与所述钉夹安装板对应设置；

套管，设于所述钉夹安装板和所述套管安装板之间，且与所述钉夹连通并与被夹紧的所述螺钉同轴设置；

真空发生器，设于所述钉夹安装板一侧，用于产生真空吸附所述螺钉并通过测量真空度检测所述螺钉是否被吸附；

吸钉气缸，设于所述钉夹安装板的上且与所述拧钉气缸对应设置，其下端与所述钉夹安装板连接，其上端与所述拧钉气缸连通用于控制所述钉夹安装板与所述拧钉气缸安装板的间距；

拧紧轴安装板，与所述拧钉气缸安装板固定连接；

拧紧轴，安装于所述拧紧轴安装板上，且与所述导轨滑块平行设置；

螺钉批头，可拆卸式安装于所述拧紧轴下方；以及

起子头，可拆卸式安装于所述螺钉批头下方且与所述拧紧轴同轴设置，用于穿过所述套管并在所述拧紧轴的带动下对所述螺钉进行拧紧。

2.根据权利要求1所述的流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，其特征在于，所述螺钉拧紧装置还包括：

压紧部装，设于所述安装底板的下部一侧，用于将所述类螺母工件进行压紧固定；

其中，所述压紧部装包括：

压紧气缸，其一端可滑动式设于所述安装底板的下部且与所述钉夹安装板间隔设置；

压紧气缸安装板，与所述压紧气缸的另一端固定连接，可在竖直方向移动，用于将所述类螺母工件的一端压紧固定；

压紧支架，与所述压紧气缸安装板的下端连接；以及

压紧块，通过一双头螺柱可拆卸式安装于所述压紧支架下表面，用于将所述类螺母工件的另一端压紧固定。

3.根据权利要求1所述的流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，其特征在于，所述螺钉拧紧装置还包括：

气缸连接柱，可伸缩式设于所述吸钉气缸和所述拧钉气缸之间，用于将两者连通。

4.根据权利要求1所述的流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，其特征在于，所述螺钉拧紧装置还包括：

气缸死挡块，设于所述安装底板的一侧且位于所述吸钉气缸和所述拧钉气缸之间，用于挡停所述吸钉气缸；

缓冲器，设于所述气缸死挡块上，用于缓冲所述拧钉气缸；

第一挡停钉，设于所述导轨滑块上部一侧且位于所述吸钉气缸和所述拧钉气缸之间，用于挡停所述拧钉气缸安装板；

第二挡停钉，设于所述导轨滑块下部一侧，用于挡停所述拧紧轴安装板；以及

第三挡停钉，设于所述钉夹安装板上且位于所述钉夹安装板和所述套管安装板之间，用于对所述套管安装板进行限位并防止所述套管与所述类螺母工件相撞。

5.根据权利要求1所述的流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，其特征在于，所述螺钉拧紧装置还包括：

铰链销，与所述套管安装板固定并可与所述拧紧轴安装板脱离；

固定环，固定到所述铰链销上；以及

弹簧，安装在固定环和拧紧轴安装板之间，通过调节所述固定环和所述拧紧轴安装板之间的距离来调节所述弹簧的压缩量。

6.根据权利要求1所述的流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，其特征在于，还包括螺钉自动上料装置，所述螺钉自动上料装置包括：

螺钉料仓，用于储存所述螺钉；

螺钉供料器，与所述料仓的出口相接，用于将所述螺钉按照特定的出料方向输送；以及

螺钉送料管，其一端与所述震动供料器的出口相接，其另一端与所述钉夹的一侧连通，用于输送所述螺钉至所述钉夹内。

7.根据权利要求1所述的流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，其特征在于，还包括止动垫圈上料装置，所述止动垫圈上料装置包括：

料仓，用于储存所述止动垫圈；

震动供料器，与所述料仓的出口相接，用于将所述止动垫圈按照特定的出料方向输送；

直震，与所述震动供料器的出口相接，用于筛选同一排布方式的所述止动垫圈并将其在直线方向输送；以及

分料机构，与所述直震的出口相接，用于接收并对所述止动垫圈进行依次分离定位，保证每次分料机构只存在一个止动垫圈。

8.根据权利要求7所述的流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，其特征在于，所述分料机构包括：

立柱；

气缸安装板，与所述立柱顶端连接；

定位气缸，其一端与所述气缸安装板连接；

定位销，与所述定位气缸的另一端连接；

立柱盖板，与所述定位销对应设置，并与所述立柱间隔设置；

接近传感器，安装在所述立柱盖板的一侧，用以判断所述止动垫圈是否到位；

导轨滑块设于所述立柱下部的一侧面并与所述立柱盖板对应设置；

导轨焊接板，可滑动式安装于所述导轨滑块上；以及

举升气缸，其一端设于所述立柱上，其另一端与所述导轨焊接板连接，用于使所述导轨焊接板沿所述导轨滑块滑动；当所述导轨焊接板1与所述立柱盖板压紧时，两者间隙等于所述止动垫圈的厚度。

9.根据权利要求1所述的流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，其特征在于，所述分料机构还包括：

焊接架死挡，设于所述立柱中部且位于所述导轨滑块一侧，用于挡停所述导轨焊接板；

挡停块，设于所述焊接架死挡上方，用于挡停所述止动垫圈；

缓冲器，设于所述立柱下部且位于所述导轨滑块一侧，，用于缓冲所述导轨焊接板。

10.根据权利要求1所述的流动生产线工件紧固自动化装配及控制系统，其特征在于，还包括类螺母工件上料装置，用于输送所述类螺母工件。

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