CN111482797A - 一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构,包括四大部分，从上到下依次为总体XY方向控制机构，转轴机构，浮动螺丝刀，转盘和底座；总体xy方向控制机构连接有转轴机构，转轴机构连接有浮动螺丝刀，转盘和底座置于两侧框架的底部，两侧框架上部与总体XY方向控制机构固定连接；本发明视觉机构捕捉到螺钉位置后刀头自动移动至螺钉上方，自动向下移动至接触螺钉，然后反向旋出螺钉并放入指定位置，提高了自动化程度；本发明两个刀头同步拆解提高了效率；两个刀头可以独立工作互不干涉，既可以同时工作也可以单独工作；兼顾自动化程度和拆解效率。

Description

一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构

技术领域

本发明涉及自动多螺钉同步拆解领域，尤其涉及一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构。

背景技术

目前，自动化程度和拆解效率是螺钉拆解机构重点突破方向。当前所存在的螺钉拆解机构存在灵活性、实用性、可操作性较差，效率较低等缺点。

传统多刀头螺钉拆解设备在对螺钉定位时多用手动定位，这降低了自动化程度和灵活性。而单刀头螺钉拆解设备可以自动定位，但一次只能拆解一个螺钉，效率依然很低。所以传统拆解设备很难兼顾自动化程度和拆解效率。

中国专利CN201810053182.7具体涉及一种手机电池拆卸装置，属于手机维修技术领域。其包括支撑架，所述支撑架由支撑架底板、第一支撑框和2条支撑杆组成，所述支撑架底板安装有第一螺杆、加热装置支撑架和2块手机夹板，所述加热装置支撑架上安装有加热装置；所述第一支撑框中安装有第二支撑框滑槽，所述第二支撑框中安装有滑动支撑板，所述滑动支撑板中安装有第二螺杆和2条导柱，所述第二螺杆和所述2条导柱的下端共同安装有电池夹板支撑板，所述电池夹板支撑板中安装有第三螺杆和2块电池夹板。本发明解决了热风机风口过大，会使手机外壳加热不均匀而导致主板过热受损的问题；本发明还解决了撬棒撬出电池很容易导致外壳边缘损伤，也很容易使主板受损的问题。

CN201210202258.0公开一种螺钉拆卸装置，其包括基座、装设于该基座上的传送机构以及螺钉拆卸机构，该传动机构用以将物料传送并定位以供该螺钉拆卸机构进行拆螺钉作业，该螺钉拆卸机构包括垂直驱动组件、旋转驱动组件以及执行组件，该旋转驱动组件与该垂直驱动组件连接，该垂直驱动组件驱动该旋转驱动组件相对基座沿垂直方向移动，该执行组件连接于该旋转驱动组件上，并能够在该旋转驱动组件的驱动下绕自身旋转，该执行组件包括依次连接的第一万向节、连接杆、第二万向节以及用以拆卸螺钉的浮动起子，该第一万向节连接于该旋转驱动组件上。本发明还提供一种该螺钉拆卸装置采用的螺钉拆卸机构。该螺钉拆卸机构定位准确。

发明内容

有鉴于此，本发明针对上述问题，提出一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，本发明采用如下技术方案实现：

一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，该机构包括四大部分，从上到下依次为总体XY方向控制机构1，转轴机构2，浮动螺丝刀4，转盘和底座3；

总体XY方向控制机构1连接有转轴机构2，转轴机构2连接有浮动螺丝刀4，转盘和底座3置于两侧框架的底部，两侧框架上部与总体XY方向控制机构1固定连接；

优选的，总体XY方向控制机构1包括电机II 12，总体XY方向控制机构1从视觉机构获得螺钉位置，通过步进电机使主轴移动到相应螺钉上方；滑轨13通过机架17上的矩形凹槽与机架17间隙配合，使之可以在机架17上沿凹槽Y向滑动；电机I(11)通过连接丝杠16，连接丝杠16穿过滑轨13从而为滑轨13的Y向滑动提供动力。

滑轨14通过矩形凹槽与滑轨13间隙配合，使之可以在滑轨13上沿凹槽X向滑动；

电机II12向右连接丝杠15，电机II12通过穿过滑轨14的丝杠15为滑轨14的X向滑动提供动力；进而滑轨14可以相对于机架17XY向移动。由于转轴机构2与滑轨14连接，进而保证了主轴的XY向移动。

所述电机I11与机架17固定连接，所述电机II12与滑轨13固定连接；

优选的，转轴机构的工作过程：

1)视觉机构捕捉到两个螺钉的位置后总体XY方向控制机构1移动使主轴对准其中一个螺钉；

2)之后该机构使副轴以以主轴为原点的极坐标的方式对准另一个螺钉；之后进给电机使刀头向下移动，刀头反向旋转旋出螺钉，并放入指定位置。

优选的，转轴机构2包括螺钉旋出电机21，螺钉旋出电机21带动主轴上部23旋转，主轴上部23通过六边形轴连接主轴下部24；

该设计既可以保证扭矩可以由上传到下也可以为主轴下部24提供Z向自由度，进而保证主轴下部24反向旋出螺钉；

优选的，主轴下部24套有轴承211，轴承内圈与主轴下部24过盈配合，轴承外圈第一侧有凸起的键与底板216间隙配合，以保证轴承可以沿着键槽滑动；

进一步的，第二侧由螺纹与Z向进给电机212啮合；该结构可以保证Z向进给电机212为主轴下部24提供Z向进给动力又不与主轴下部24旋转干涉。

优选的，旋转电机22带动下部的小齿轮213旋转，小齿轮213带动相啮合的大齿轮214旋转，大齿轮与底板216连接从而使底板216绕主轴旋转。

由于副轴位于滑轨217上，滑轨217与底板216通过矩形凹槽间隙配合连接，所以在底板216绕主轴旋转时副轴也绕主轴旋转。

优选的，副轴分为副轴上部27和副轴下部28，通过六边形轴连接；副轴下部28通过轴承和Z向进给电机212配合，使之可以Z向移动。

优选的，主轴上部23通过锥齿轮与连轴上部25啮合，连轴上部25通过六边形轴与连轴下部26连接，连轴下部通过锥齿轮与副轴上部27连接；当主轴旋转时可以带动副轴旋转，进而使副轴刀头反向旋出螺钉。

滑轨217通过底板216上的矩形凹槽可以在底板216上滑动，副轴位于滑轨上，进而副轴不但可以绕主轴旋转还可以改变与主轴的距离r；

由于连轴分为两部分通过六边形轴连接，所以既可以保证动力传输又可以保证主轴、副轴距离r的改变；进给电机29通过丝杠210为滑轨的滑动提供动力。

当前存在的万向节连接机构受制于万向节连接角度的限制，使副轴不能有很大的活动范围。而该锥齿轮传动机构结构克服了这一问题使轴的活动范围更大，传动更平稳；

进一步的，轴之间还可以通过带传动连接，但为了保证轴之间的距离发生变化时依然确保传动就必须增加两对轴使皮带张紧，增加了机构的复杂性。所以综合考虑选择了锥齿轮传动。

由于底板216的自重不均会使主轴承受较大的弯矩，所以，优选的，在外壳218上开有T形槽215，底板216上有T形键与之配合承受一部分底板216的自重。

优选的，外壳218内部置有螺钉旋出电机21，旋转电机22，小齿轮213，大齿轮214；

进一步的，优选的，转盘和底座3包括转盘31，转盘31和底座36为装夹部分；转盘31位于底座36上，设有4个工位，并有相应的装夹机构，中间为螺钉收集盒32；

装夹工件时可以转动紧固螺钉35，紧固螺钉35通过锥齿轮与丝杠34连接，安装在转盘31上，进而带动丝杠34转动，丝杠34两端有旋向相反的螺纹并分别与两端的卡爪33旋合，丝杠34旋转时可以使两端的卡爪33同时向内运动或向外运动，进而夹紧或松开工件；

当一个工件拆解完毕后转盘会通过下部的电机旋转使下一个工件位于拆解位置。

优选的，浮动螺丝刀4包括刀头41，浮动螺丝刀采用浮动设计，刀头41通过设置在内部的弹簧42与上面的主轴下部24(或副轴下部28)柔性连接，当浮动螺丝刀不工作时弹簧42处于被压缩状态，该结构中弹簧42提供一定程度的Z向自由度；

工作时，螺丝刀向下运动，即使刀头41没有完全对准螺钉凹槽，弹簧42可以提供适当的收缩量使刀头41压到待拆螺钉上，当刀头41转动到一定角度时弹簧自动伸长使螺丝刀刀头与螺钉凹槽吻合，进而反向旋出螺钉。

并且，当螺钉旋出时螺钉向上运动，弹簧42也可以提供Z向收缩自由度；刀头设有电磁装置，当拆完螺钉后，刀头移动至螺钉收集盒32上方，此时刀头消除磁力把螺钉放入螺钉收集盒32中。

一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，包括九大部分，总体XY方向控制机构1；螺钉旋出机构2’；转盘和底座3；浮动螺丝刀4；主轴5；从动轴6；从动轴XY方向控制机构7；主轴Z向进给机构8；从动轴Z向进给机构9；

该机构固定连接于滑轨14；该机构控制主轴和从动轴的反向旋出动作；电机21’固定与外壳25’之上，带动主动轮23’旋转，并通过皮带22’带动从动轮24’旋转；主动轮23’连接主轴上部51实现主轴反向旋出螺钉的动作，从动轮带动从动轴上部61实现从动轴的反向旋出螺钉的动作；

主轴由主轴上部51和主轴下部52两部分组成；主轴上部51上端连接主动轮23’，下端通过六边形轴连接主轴下部52；主轴下部52可以沿着主轴上部51的轴线移动；该结构既保证主轴上部51的旋转动力传导到主轴下部52，又为主轴拆螺钉时提供Z向自由度；

从动轴采用两个万向节连接四个部分的结构；该结构中从动轴上部61的上端连接从动轮24’，下端依次连接第一万向节65、从动轴中上部62、从动轴中下部63、第二万向节66和从动轴下部64；

从动轴中上部62和从动轴中下部63通过六边形轴结构连接；从动轴中下部63可以沿着从动轴中上部62的轴线自由移动，该结构既能保证从动轴中上部62的旋转动力传导到从动轴中下部63，又能保证从动轴拆螺钉时的Z向移动自由度和从动轴下部64XY向移动时产生的从动轴中部的伸缩量；

第一万向节65和第二万向节66分别连接从动轴上部61和从动轴中上部62与从动轴中下部63和从动轴下部64。

优选的，从动轴XY方向控制机构通过立柱与上方的螺钉旋出机构2’固定连接；与右方的主轴Z向进给机构8固定连接；

该机构从视觉机构获得第二个螺钉相对于第一个螺钉的位置，并通过步进电机使从动轴下部64移动至第二个螺钉上方；

滑块71位于基座79上，并可以Y向滑动；电机73固定于基座79上，并带动丝杠75旋转并通过锥齿轮78和连杆77带动丝杠76旋转，丝杠75和丝杠76与滑块71旋合，进而控制滑块71的Y方向的移动从而实现从动轴下部64的Y向移动；

滑块72位于滑块71上，并可以X向移动；电机74固定于滑块71上，并带动丝杠710旋转，丝杠710与滑块72旋合，进而控制滑块72的X向移动从而实现从动轴下部64的X向移动。

本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1.视觉机构捕捉到螺钉位置后刀头自动移动至螺钉上方，自动向下移动至接触螺钉，然后反向旋出螺钉并放入指定位置，提高了自动化程度；

2.本发明两个刀头同步拆解提高了效率；两个刀头可以独立工作互不干涉，既可以同时工作也可以单独工作；兼顾自动化程度和拆解效率。

附图说明

图1为实施例一总体三维装配图；

图2为实施例一总体XY方向控制机构三维图；

图3为实施例一旋转机构三维图及剖面图；(a)为三维图，(b)为剖面图；

图4为实施例一转盘和底座三维图及俯视图；(a)为三维图，(b)为俯视图；

图5为实施例一浮动螺丝刀三维图及剖面图；(a)为三维图，(b)为剖面图；

图6为实施例一主轴三维图及剖面图；(a)为三维图，(b)为剖面图；

图7为实施例一轴承进给电机三维图；

图8为实施例二总体三维装配图；

图9为实施例二螺钉旋出电机机构三维图；

图10为实施例二主轴三维图；(a)为三维图，(b)为俯视图；

图11为实施例二从动轴三维图；

图12为实施例二从动轴XY方向控制机构三维图；

图13为实施例二主轴Z向进给三维图；

图14为实施例二从动轴Z向进给机构三维图；

其中，附图标记对应的零部件名称如下：

1为总体XY方向控制机构，11为电机，12为电机，13为滑轨，14为滑轨，15为丝杠，16为丝杠，17为机架，2为转轴机构，21为螺钉旋出电机，22为旋转电机，23为主轴上部，24为主轴下部，25为连轴上部，26为连轴下部，27为副轴上部，28为副轴下部，29为进给电机，210为丝杠，211为轴承，212为Z向进给电机，213为小齿轮，214为大齿轮，215为T形槽，216为底板，217为滑轨，218为外壳，2’为螺钉旋出机构，21’为电机，22’为皮带，23’为主动轮，24’为从动轮，25’为外壳，3为转盘和底座，31为转盘，32为螺钉收集盒，33为卡爪，34为丝杠，35为紧固螺钉，36为底座，4为浮动螺丝刀，41为刀头，42为弹簧，5为主轴，51为主轴上部，52为主轴下部，6为从动轴，61为从动轴上部，62为从动轴中上部，63为从动轴中下部，64为从动轴下部，65为第一万向节，66为第二万向节，7为从动轴XY方向控制机构，71为滑块，72为滑块，73为电机，74为电机，75为丝杠，76为丝杠，77为连杆，78为锥齿轮，79为基座，710为丝杠，8为主轴Z向进给机构，81为轴承，82为电机，83为机架，84为丝杠，9为从动轴Z向进给机构，91为轴承，92为电机，93为丝杠。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系。这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[实施例一]

如图1-6所示，一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，该机构包括四大部分，如图1所示，从上到下依次为总体XY方向控制机构1，转轴机构2，浮动螺丝刀4，转盘和底座3；

总体XY方向控制机构1连接有转轴机构2，转轴机构2连接有浮动螺丝刀4，转盘和底座3置于两侧框架的底部，两侧框架上部与总体XY方向控制机构1固定连接，

总体XY方向控制机构

如图2，总体XY方向控制机构1包括电机II 12，该机构从视觉机构获得螺钉位置，通过步进电机使主轴移动到相应螺钉上方；滑轨13通过机架17上的矩形凹槽与机架17间隙配合，使之可以在机架17上沿凹槽Y向滑动；电机I(11)通过连接丝杠16，连接丝杠16穿过滑轨13从而为滑轨13的Y向滑动提供动力。

滑轨14通过矩形凹槽与滑轨13间隙配合，使之可以在滑轨13上沿凹槽X向滑动。电机II(12)向右连接丝杠15，电机II(12)通过穿过滑轨14的丝杠15为滑轨14的X向滑动提供动力；进而滑轨14可以相对于机架17XY向移动。由于转轴机构2与滑轨14连接，进而保证了主轴的XY向移动。

所述电机I(11)与机架17固定连接，所述电机II(12)与滑轨13固定连接；

转轴机构

视觉机构捕捉到两个螺钉的位置后总体XY方向控制机构1移动使主轴对准其中一个螺钉；

之后该机构使副轴以以主轴为原点的极坐标的方式对准另一个螺钉；之后进给电机使刀头向下移动，刀头反向旋转旋出螺钉，并放入指定位置。

如图3，转轴机构2包括螺钉旋出电机21，螺钉旋出电机21带动主轴上部23旋转，主轴上部23通过六边形轴连接主轴下部24，该设计既可以保证扭矩可以由上传到下也可以为主轴下部24提供Z向自由度，进而保证主轴下部24反向旋出螺钉；

如图8，主轴下部24套有轴承211，轴承内圈与主轴下部24过盈配合，轴承外圈第一侧有凸起的键与底板216间隙配合，以保证轴承可以沿着键槽滑动；

第二侧由螺纹与Z向进给电机212啮合；该结构可以保证Z向进给电机212为主轴下部24提供Z向进给动力又不与主轴下部24旋转干涉。

旋转电机22带动下部的小齿轮213旋转，小齿轮213带动相啮合的大齿轮214旋转，大齿轮与底地板216连接从而使底板216绕主轴旋转。

由于副轴位于滑轨217上，滑轨217与底板216通过矩形凹槽间隙配合连接，所以在底板216绕主轴旋转时副轴也绕主轴旋转。

副轴分为副轴上部27和副轴下部28，通过六边形轴连接；副轴下部28通过轴承和Z向进给电机212配合，使之可以Z向移动。

主轴上部23通过锥齿轮与连轴上部25啮合，连轴上部25通过六边形轴与连轴下部26连接，连轴下部通过锥齿轮与副轴上部27连接；当主轴旋转时可以带动副轴旋转，进而使副轴刀头反向旋出螺钉。

滑轨217通过底板216上的矩形凹槽可以在底板216上滑动，副轴位于滑轨上，进而副轴不但可以绕主轴旋转还可以改变与主轴的距离r；

由于连轴分为两部分通过六边形轴连接，所以既可以保证动力传输又可以保证主轴、副轴距离r的改变；进给电机29通过丝杠210为滑轨的滑动提供动力。

当前存在的万向节连接机构受制于万向节连接角度的限制，使副轴不能有很大的活动范围。而该锥齿轮传动机构结构克服了这一问题使轴的活动范围更大，传动更平稳；

作为本发明另一个实施例，轴之间还可以通过带传动连接，但为了保证轴之间的距离发生变化时依然确保传动就必须增加两对轴使皮带张紧，增加了机构的复杂性。所以综合考虑选择了锥齿轮传动。

由于底板216的自重不均会使主轴承受较大的弯矩所以在外壳218上开有T形槽215，底板216上有T形键与之配合承受一部分底板216的自重。

外壳218内部置有螺钉旋出电机21，旋转电机22，小齿轮213，大齿轮214。

转盘和底座

如图4所示，转盘和底座3包括转盘31，该机构为装夹部分。转盘31位于底座36上，设有4个工位，并有相应的装夹机构，中间为螺钉收集盒32；

装夹工件时可以转动紧固螺钉35，紧固螺钉35通过锥齿轮与丝杠34连接，安装在转盘31上，进而带动丝杠34转动，丝杠34两端有旋向相反的螺纹并分别与两端的卡爪33旋合，丝杠34旋转时可以使两端的卡爪33同时向内运动或向外运动，进而夹紧或松开工件；

当一个工件拆解完毕后转盘会通过下部的电机旋转使下一个工件位于拆解位置。

浮动螺丝刀

如图5，浮动螺丝刀4包括刀头41，浮动螺丝刀采用浮动设计，刀头41通过设置在内部的弹簧42与上面的主轴下部24(或副轴下部28)柔性连接，当浮动螺丝刀不工作时弹簧42处于被压缩状态，该结构中弹簧42提供一定程度的Z向自由度；

工作时，螺丝刀向下运动，即使刀头41没有完全对准螺钉凹槽，弹簧42可以提供适当的收缩量使刀头41压到待拆螺钉上，当刀头41转动到一定角度时弹簧自动伸长使螺丝刀刀头与螺钉凹槽吻合，进而反向旋出螺钉。

并且，当螺钉旋出时螺钉向上运动，弹簧42也可以提供Z向收缩自由度；刀头设有电磁装置，当拆完螺钉后，刀头移动至螺钉收集盒32上方，此时刀头消除磁力把螺钉放入螺钉收集盒32中。该机构通过视觉机构判断螺钉位置，并把信号传给步进电机，控制步进电机使螺丝刀刀头对准待拆螺钉并旋出。

该机构可以同步拆除两个螺钉也可以单独用主轴拆除单个螺钉。当同步拆除两个螺钉时，即一种视觉控制自动双螺钉同步拆解工艺，包括以下步骤：

1.视觉系统首先捕捉到第一个螺钉的位置并通过脉冲信号把第一个螺钉的位置信息传给控制主轴XY方向的电机I(11)和电机II(12)，使主轴移动至待拆螺钉正上方；

2.然后捕捉第二个螺钉的位置并通过脉冲信号把第二个螺钉相对于第一个螺钉的位置信息传给控制副轴位置的旋转电机22和进给电机29，使副轴移动至第二个待拆螺钉上方。

3.确定好两个螺钉的位置后，视觉机构分别把两个螺钉相对于刀头41的Z向距离通过脉冲信号传给控制两个刀头Z向移动的Z向进给电机212，使刀头41准确移动至接触两个螺钉，然后螺钉旋出电机21启动反向旋出螺钉。

4.旋出螺钉后，刀头41设有电磁装置使螺钉吸附于刀头之上，并移动至螺钉收集盒32上，刀头的电磁装置消除磁力使螺钉落至螺钉收集盒32中。

当拆除一个螺钉时，视觉机构扑捉到螺钉位置时通过脉冲信号将信息传至控制主轴XY方向的电机I(11)和电机II(12)，使主轴移动至待拆螺钉正上方。

当确定好待拆螺钉的XY方向后，视觉机构将待拆螺钉相对于刀头41的Z向距离通过脉冲信号传给控制主轴Z向移动的Z向进给电机212单独控制主轴螺丝刀刀头41准确移动至接触待拆螺钉，然后反向旋出。

[实施例二]

实施例二与实施例一的不同点在于：实施例二中，在主轴连接的螺丝刀刀头确定位置后，从动轴连接的螺丝刀刀头以平面直角坐标系的方式确定与主轴的相对位置，通过两个步进电机分别控制从动轴连接的螺丝刀刀头的X向与Y向的位置。

而实施例一中当主轴连接的螺丝刀刀头确定位置后，副轴连接的螺丝刀刀头以极坐标的方式确定与主轴的相对位置。副轴通过旋转电机22确定相对于主轴的角度；通过进给电机29确定与主轴的距离。进而使副轴连接的螺丝刀刀头对准待拆螺钉。

其具体不同点如下：

一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，该机构包括九大部分，如图8所示，总体XY方向控制机构1；螺钉旋出机构2’；转盘和底座3；浮动螺丝刀4；主轴5；从动轴6；从动轴XY方向控制机构7；主轴Z向进给机构8；从动轴Z向进给机构9。

一、螺钉旋出机构

该机构固定连接于滑轨14。如图9，该机构控制主轴和从动轴的反向旋出动作。电机21’固定与外壳25’之上，带动主动轮23’旋转，并通过皮带22’带动从动轮24’旋转。主动轮23’连接主轴上部51实现主轴反向旋出螺钉的动作，从动轮24’带动从动轴上部61实现从动轴的反向旋出螺钉的动作。

二、主轴

如图10，主轴5由主轴上部51和主轴下部52两部分组成。主轴上部51上端连接主动轮23’，下端通过六边形轴连接主轴下部52；主轴下部52可以沿着主轴上部51的轴线移动。该结构既保证主轴上部51的旋转动力传导到主轴下部52，又为主轴拆螺钉时提供Z向自由度。

三、从动轴

如图11，为保证从动轴动力源部分不动，动力输出部分可以灵活改变位置，即拆解不同位置的螺钉的，从动轴6采用两个万向节连接四个部分的结构；该结构中从动轴上部61的上端连接从动轮24’，下端依次连接第一万向节65、从动轴中上部62、从动轴中下部63、第二万向节66和从动轴下部64；

从动轴中上部62和从动轴中下部63通过六边形轴结构连接；从动轴中下部63可以沿着从动轴中上部62的轴线自由移动，该结构既能保证从动轴中上部62的旋转动力传导到从动轴中下部63，又能保证从动轴拆螺钉时的Z向移动自由度和从动轴下部64XY向移动时产生的从动轴中部的伸缩量；

第一万向节65和第二万向节66分别连接从动轴上部61和从动轴中上部62与从动轴中下部63和从动轴下部64，该结构实现了动力的多角度传导，保证了动力源位置不动，动力输出部分灵活运动的目的。

四、从动轴XY方向控制机构

该机构通过立柱与上方的螺钉旋出机构2’固定连接；与右方的主轴Z向进给机构8固定连接。

如图12所示，该机构从视觉机构获得第二个螺钉相对于第一个螺钉的位置，并通过步进电机使从动轴下部64移动至第二个螺钉上方。

滑块71位于基座79上，并可以Y向滑动；电机73固定于基座79上，并带动丝杠75旋转并通过锥齿轮78和连杆77带动丝杠76旋转，丝杠75和丝杠76与滑块71旋合，进而控制滑块71的Y方向的移动从而实现从动轴下部64的Y向移动。

滑块72位于滑块71上，并可以X向移动；电机74固定于滑块71上，并带动丝杠710旋转，丝杠710与滑块72旋合，进而控制滑块72的X向移动从而实现从动轴下部64的X向移动。

五、主轴Z向进给机构

该机构通过立柱与上方的螺钉旋出机构2’固定连接；与左方的从动轴XY方向控制机构7固定连接。

如图13所示，该结构实现的是拆螺钉时主轴下部52的Z向进给；该机构从视觉系统获得主轴下部52连接的浮动螺丝刀刀头41与待拆螺丝的Z向距离，并通过步进电机使浮动螺丝刀刀头41移动至接触待拆螺钉。

主轴下部52上套有轴承81，并与轴承内圈过盈配合；主轴下部52在轴承81里可以自由转动，同时可以随着轴承81Z向移动；轴承外圈一侧有螺纹，一侧有键；螺纹一侧与电机82带动的丝杠84啮合，当电机82转动时带动轴承Z向移动；键与机架83上的凹槽配合以保证轴承外圈只沿着凹槽方向移动而不转动；该结构既保证了主轴下部52在拆螺钉时的Z向移动又保证主轴下部Z向移动不干涉主轴旋转。

六、从动轴Z向进给机构

如图14所示，该结构实现的是拆螺钉时从动轴下部64的Z向进给；

该机构从视觉系统获得从动轴下部64连接的浮动螺丝刀刀头41与待拆螺钉的Z向距离，并通过步进电机使浮动螺丝刀刀头41移动至接触待拆螺钉；

从动轴下部64上套有轴承91，并与轴承内圈过盈配合；从动轴下部64在轴承91里可以自由转动，同时可以随着轴承91Z向移动；轴承外圈一侧有螺纹；一侧有键；螺纹一侧与电机92带动的丝杠93啮合，当电机92转动时带动轴承Z向移动；键与滑块72上的凹槽配合以保证轴承外圈只沿着凹槽方向移动而不转动。

该结构既保证了从动轴下部64在拆螺钉时的Z向移动又保证主轴下部Z向移动不干涉主轴旋转。

当同时拆解两个螺钉时，主轴下部52与从动轴下部64连接的浮动螺丝刀刀头41同时对准两个待拆螺钉，同时拆解；当拆解单个螺钉时，主轴下部52连接的浮动螺丝刀刀头41单独工作拆解螺钉。

该机构可以同步拆除两个螺钉也可以单独用主轴拆除单个螺钉。当同步拆除两个螺钉时，即一种视觉控制自动双螺钉同步拆解工艺，包括以下步骤：

1)通过视觉机构判断螺钉位置，并把信号传给电机11、电机12、电机73和电机74，通过控制电机11和电机12使主轴下部52连接的浮动螺丝刀刀头41对准第一个待拆螺钉；通过控制电机73和电机74使从动轴下部64连接的浮动螺丝刀刀头41对准第二个待拆螺钉；

2)通过视觉机构判断浮动螺丝刀刀头与待拆螺钉的Z向距离，并把信号传递给电机82和电机92，分别控制主轴下部52连接的刀头41和从动轴下部64连接的刀头41移动至接触待拆螺钉，同时启动电机21’反向旋出螺钉。

3)当同步拆除两个螺钉时，视觉系统首先捕捉到第一个螺钉的位置并通过脉冲信号把第一个螺钉的位置信息传给控制主轴XY方向的电机11和电机12，使主轴移动至待拆螺钉正上方，然后捕捉第二个螺钉的位置并通过脉冲信号把第二个螺钉相对于第一个螺钉的位置信息传给控制从动轴下部64XY方向的电机73和电机74，使从动轴下部64移动至第二个待拆螺钉上方。

4)确定好两个螺钉的XY方向后，视觉机构分别把两个螺钉相对于刀头41的Z向距离通过脉冲信号传给控制两个刀头Z向移动的电机82和电机92，使两个刀头41准确移动至接触两个螺钉，然后启动电机21’反向旋出螺钉；旋出螺钉后，刀头41设有电磁装置使螺钉吸附于刀头41之上，并移动至螺钉收集盒32上方，刀头41的电磁装置消除磁力使螺钉落至螺钉收集盒32中；

当拆除一个螺钉时，视觉机构扑捉到螺钉位置时通过脉冲信号将信息传至控制主轴XY方向的电机11和电机12，使主轴移动至待拆螺钉正上方；

当确定好待拆螺钉的XY方向后，视觉机构将待拆螺钉相对于刀头41的Z向距离通过脉冲信号传给控制主轴Z向移动的电机82，单独控制主轴下部52连接的刀头41准确移动至接触待拆螺钉，然后反向旋出。

以上实施方案仅用于说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，其特征在于：包括四大部分，从上到下依次为总体XY方向控制机构(1)，转轴机构(2)，浮动螺丝刀(4)，转盘和底座(3)；

总体XY方向控制机构(1)连接有转轴机构(2)，转轴机构(2)连接有浮动螺丝刀(4)，转盘和底座(3)置于两侧框架的底部，两侧框架上部与总体XY方向控制机构(1)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，其特征在于：

总体XY方向控制机构(1)包括电机II(12)，总体XY方向控制机构(1)从视觉机构获得螺钉位置，通过步进电机使主轴移动到相应螺钉上方；滑轨(13)通过机架(17)上的矩形凹槽与机架(17)间隙配合，使之可以在机架(17)上沿凹槽Y向滑动；电机I(11)通过连接丝杠(16)，连接丝杠(16)穿过滑轨(13)从而为滑轨(13)的Y向滑动提供动力；

滑轨(14)通过矩形凹槽与滑轨(13)间隙配合，使之可以在滑轨(13)上沿凹槽X向滑动；

电机II(12)向右连接丝杠(15)，电机II(12)通过穿过滑轨(14)的丝杠(15)为滑轨(14)的X向滑动提供动力；进而滑轨(14)可以相对于机架(17)XY向移动；由于转轴机构(2)与滑轨(14)连接，进而保证了主轴的XY向移动；

所述电机I(11)与机架(17)固定连接，所述电机II(12)与滑轨(13)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，其特征在于：

转轴机构(2)包括螺钉旋出电机(21)，螺钉旋出电机(21)带动主轴上部(23)旋转，主轴上部(23)通过六边形轴连接主轴下部(24)；

主轴下部(24)套有轴承(211)，轴承内圈与主轴下部(24)过盈配合，轴承外圈第一侧有凸起的键与底板(216)间隙配合，以保证轴承可以沿着键槽滑动；

第二侧由螺纹与Z向进给电机(212)啮合；

旋转电机(22)带动下部的小齿轮(213)旋转，小齿轮(213)带动相啮合的大齿轮(214)旋转，大齿轮与底板(216)连接从而使底板(216)绕主轴旋转；

副轴位于滑轨(217)上，滑轨(217)与底板(216)通过矩形凹槽间隙配合连接。

4.根据权利要求3所述的一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，其特征在于：副轴分为副轴上部(27)和副轴下部(28)，通过六边形轴连接；副轴下部(28)通过轴承(211)和Z向进给电机(212)配合，使之可以Z向移动；

主轴上部(23)通过锥齿轮与连轴上部(25)啮合，连轴上部(25)通过六边形轴与连轴下部(26)连接，连轴下部通过锥齿轮与副轴上部(27)连接；当主轴旋转时可以带动副轴旋转，进而使副轴刀头反向旋出螺钉。

5.根据权利要求3所述的一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，其特征在于：滑轨(217)通过底板(216)上的矩形凹槽可以在底板(216)上滑动，副轴位于滑轨(217)上；

连轴分为两部分通过六边形轴连接；进给电机(29)通过丝杠(210)为滑轨(217)的滑动提供动力；

在外壳(218)上开有T形槽(215)，底板(216)上有T形键与之配合承受一部分底板(216)的自重；

外壳(218)内部置有螺钉旋出电机(21)，旋转电机(22)，小齿轮(213)，大齿轮(214)。

6.根据权利要1所述的一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，其特征在于：转盘和底座(3)包括转盘(31)，该部分为装夹部分；转盘(31)位于底座(36)上，设有4个工位，并有相应的装夹机构，中间为螺钉收集盒(32)；

装夹工件时可以转动紧固螺钉(35)，紧固螺钉(35)通过锥齿轮与丝杠(34)连接，安装在转盘(31)上，进而带动丝杠(34)转动，丝杠(34)两端有旋向相反的螺纹并分别与两端的卡爪(33)旋合，丝杠(34)旋转时可以使两端的卡爪(33)同时向内运动或向外运动，进而夹紧或松开工件；

当一个工件拆解完毕后转盘会通过下部的电机旋转使下一个工件位于拆解位置。

7.根据权利要求6所述的一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，其特征在于：

浮动螺丝刀(4)包括刀头(41)，浮动螺丝刀采用浮动设计，刀头(41)通过设置在内部的弹簧(42)与上面的主轴下部(24)(或副轴下部(28))柔性连接，当浮动螺丝刀不工作时弹簧(42)处于被压缩状态，该结构中弹簧(42)提供一定程度的Z向自由度；

刀头设有电磁装置；

所述的一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构通过视觉机构判断螺钉位置，并把信号传给步进电机，控制步进电机使螺丝刀刀头对准待拆螺钉并旋出。

8.一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，其特征在于：包括九大部分，总体XY方向控制机构(1)、螺钉旋出机构(2’)、转盘和底座(3)、浮动螺丝刀(4)、主轴(5)、从动轴(6)、从动轴XY方向控制机构(7)、主轴Z向进给机构(8)、从动轴Z向进给机构(9)；

该机构固定连接于滑轨(14)；该机构控制主轴(5)和从动轴(6)的反向旋出动作；电机(21’)固定与外壳(25’)之上，带动主动轮(23’)旋转，并通过皮带(22’)带动从动轮(24’)旋转；主动轮(23’)连接主轴上部(51)实现主轴(5)反向旋出螺钉的动作，从动轮带动从动轴上部(61)实现从动轴(6)的反向旋出螺钉的动作；

主轴(5)由主轴上部(51)和主轴下部(52)两部分组成；主轴上部(51)上端连接主动轮(23’)，下端通过六边形轴连接主轴下部(52)；主轴下部(52)可以沿着主轴上部(51)的轴线移动；该结构既保证主轴上部(51)的旋转动力传导到主轴下部(52)，又为主轴拆螺钉时提供Z向自由度；

从动轴(6)采用两个万向节连接四个部分的结构；该结构中从动轴上部(61)的上端连接从动轮(24’)，下端依次连接第一万向节(65)、从动轴中上部(62)、从动轴中下部(63)、第二万向节(66)和从动轴下部(64)；

从动轴中上部(62)和从动轴中下部(63)通过六边形轴结构连接；从动轴中下部(63)可以沿着从动轴中上部(62)的轴线自由移动，该结构既能保证从动轴中上部(62)的旋转动力传导到从动轴中下部(63)，又能保证从动轴拆螺钉时的Z向移动自由度和从动轴下部(64)XY向移动时产生的从动轴中部的伸缩量；

第一万向节(65)和第二万向节(66)分别连接从动轴上部(61)和从动轴中上部(62)与从动轴中下部(63)和从动轴下部(64)。

9.根据权利要求8所述的一种视觉控制自动多螺钉同步拆解机构，其特征在于：

从动轴XY方向控制机构(7)通过立柱与上方的螺钉旋出机构(2’)固定连接；与右方的主轴Z向进给机构(8)固定连接；

该机构从视觉机构获得第二个螺钉相对于第一个螺钉的位置，并通过步进电机使从动轴下部(64)移动至第二个螺钉上方；

滑块(71)位于基座(79)上，并可以Y向滑动；电机(73)固定于基座(79)上，并带动丝杠(75)旋转并通过锥齿轮(78)和连杆(77)带动丝杠(76)旋转，丝杠(75)和丝杠(76)与滑块(71)旋合，进而控制滑块(71)的Y方向的移动从而实现从动轴下部(64)的Y向移动；

滑块(72)位于滑块(71)上，并可以X向移动；电机(74)固定于滑块(71)上，并带动丝杠(710)旋转，丝杠(710)与滑块(72)旋合，进而控制滑块(72)的X向移动从而实现从动轴下部(64)的X向移动。

10.一种视觉控制自动双螺钉同步拆解工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)视觉系统首先捕捉到第一个螺钉的位置并通过脉冲信号把第一个螺钉的位置信息传给控制主轴XY方向的电机(11)和电机(12)，使主轴移动至待拆螺钉正上方；

2)然后捕捉第二个螺钉的位置并通过脉冲信号把第二个螺钉相对于第一个螺钉的位置信息传给控制副轴位置的旋转电机(22)和进给电机(29)，使副轴移动至第二个待拆螺钉上方；

3)确定好两个螺钉的位置后，视觉机构分别把两个螺钉相对于刀头(41)的Z向距离通过脉冲信号传给控制两个刀头Z向移动的Z向进给电机(212)，使刀头(41)准确移动至接触两个螺钉，然后螺钉旋出电机(21)启动反向旋出螺钉；

4)旋出螺钉后，刀头(41)设有电磁装置使螺钉吸附于刀头之上，并移动至螺钉收集盒(32)上，刀头(41)的电磁装置消除磁力使螺钉落至螺钉收集盒(32)中；

当拆除一个螺钉时，视觉机构扑捉到螺钉位置时通过脉冲信号将信息传至控制主轴XY方向的电机(11)和电机(12)，使主轴移动至待拆螺钉正上方；

当确定好待拆螺钉的XY方向后，视觉机构将待拆螺钉相对于刀头(41)的Z向距离通过脉冲信号传给控制主轴Z向移动的Z向进给电机(212)单独控制主轴螺丝刀刀头(41)准确移动至接触待拆螺钉，然后反向旋出。

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