CN111496514A - 一种落料单元、螺钉自动装配机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化装配领域，具体涉及一种落料单元、螺钉自动装配机，本发明的落料机包括振动盘、落料管、第一驱动装置、第一顶针、端板和第二顶针，还公开了一种包括该落料机的螺钉自动装配机，采用本发明的装置，可以通过简单的操作即可完成螺钉的自动化装配，工作效率得到了大幅提高。

Description

一种落料单元、螺钉自动装配机

技术领域

本发明涉及自动化装配领域，具体涉及一种落料单元、螺钉自动装配机。

背景技术

本公司产品断路器中有一个延时螺钉与螺母需要预先装配好，形成一个单独的部件，该部件型号多，需求量大。每一种断路器都需要不同尺寸的延时螺钉，原先都是由员工手工装配时费时费力，劳动强度大，效率不高。且尺寸要求多，手工装配，质量得不到保障。随着我公司销量的不断提升，对延时螺钉的需求也不断增加，迫切需要我们设计出能更加提升效率，满足不同尺寸延时螺钉的装配需要，又能提升质量的全自动化设备。

发明内容

本发明旨在提供一种落料单元、螺钉自动装配机，可以完成螺钉的自动装配，提高装配效率。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种落料单元，包括如下装置：

落料管，待落下物品落入落料管，落料管的上部设置有第一通孔，落料管的下部设置有第二通孔；

第一驱动装置，设置于落料管一侧；

第一顶针，设置于第一驱动装置上，与第一通孔对应，随第一驱动装置运动；

端板，设置于第一驱动装置上，包围或半包围落料管，随第一驱动装置运动；

第二顶针，设置于端板上，位于第一顶针对侧，与第二通孔对应，随端板运动。

当然，还可以包括振动盘，放置待落下物品；

支撑架；在支撑架上设置有如下结构：

一种螺钉自动装配机，包括如下装置：

装配平台；在装配平台上设置有如下结构：

前述所述的落料单元；

螺钉运送单元，位于落料单元下方，将落料单元落下的螺钉运送至设置于装配平台上的螺钉装配单元；

螺钉装配单元，包括螺母运送装置和螺母夹紧装置；

螺钉旋入单元，位于螺钉装配单元上方，包括电机、拧紧结构，所述的拧紧结构随电机运转而旋转。

本专利中所述的“螺钉”是一个广义的概念，包括所有带有螺纹且需要拧紧装配的部件，例如带有螺母的螺杆或螺丝等。

优选的，所述螺母运送装置为第二驱动装置，所述螺母夹紧装置包括螺母推杆、螺母夹紧块，所述的螺母推杆与第二驱动装置连接，所述螺母推杆的顶部或侧边设置有第一凹口，所述第一凹口设置有凹槽，凹槽与第一凹口贯通，凹槽的开口大于第一凹口的开口；所述螺母夹紧块上设置有与第一凹口对应的第二凹口。

优选的，还包括螺钉定位单元，位于螺钉装配单元和螺钉旋入单元之间，包括设置在装配平台上的定位板，定位板上设置有第一螺钉孔。

优选的，所述的拧紧结构包括轴套，轴套中设置有滑动轴，滑动轴上套设有弹性部件，滑动轴下端设置有螺丝批安装套以及安装在螺丝批安装套中的螺丝批。

优选的，所述的螺钉运送单元包括第三驱动装置和设置在第三驱动装置上的第一螺钉固定装置。

优选的，还包括位于落料单元与螺钉运送单元之间的分选单元和翻转单元，所述的分选单元包括分选平台，分选平台上设置有分选通孔，和设置在分选平台上的探测器；

所述翻转单元包括第二支撑结构、设置于第二支撑结构上的翻转气缸、夹紧气缸和夹紧机构，所述夹紧机构随翻转气缸的运动而旋转；所述夹紧机构随夹紧气缸的运动而夹紧或放松；

落料单元落下的螺钉进入分选单元，探测器检测落下螺钉的为正，则直接从分选通孔落下；探测器检测落下螺钉的为反，则螺钉被翻转单元翻转后再落下。

优选的，还包括第二落料单元和导向装置，所述的第二落料单元位于分选单元和螺钉运送单元之间，第二落料单元与前述所述的落料单元结构一致，导向装置连接第二落料单元和分选单元，从分选单元落下的螺钉沿导向装置落入到第二落料单元的落料管中。

优选的，所述的导向装置为导管。

优选的，所述的支撑结构为龙门结构。

有益效果：

本发明的落料单元使得螺钉可以逐个自动下落；螺钉装配机可以完成螺钉的自动装配；螺钉的拧紧结构采用特殊的螺丝批安装套，使得螺丝批更换更加方便；螺钉装配机上还设置了分选单元和翻转单元，来分选出倒置的螺钉；导向装置和第二落料单元不仅可以间隔落料，更重要的是起到了蓄水池的作用。

综上所述，该发明的双控操作机构连锁装置方案简单、易于操作、可以自动化装配。螺丝安装全过程全自动生产，无人值守，大大提高了劳动效率，保证了产品的一致性，提升了企业的自动化水平。

附图说明

图1落料单元的结构图

图2电机旋入单元的结构图

图3拧紧结构的结构示意图

图4螺钉定位单元示意图

图5螺钉装配单元结构图

图6螺母推杆结构图

图7螺母夹紧块结构图

图8分选单元结构图

图9分选单元另一视角结构图

图10翻转单元结构图

图11螺钉装配机结构图

图12螺钉运送单元的结构图

图13螺钉装配机左侧视角视图

图14螺钉装配机右侧视角视图

图中：1—落料单元、1-1—落料管；1-2—第一驱动装置；1-3—第一顶针；1-4—端板； 1-5—第二顶针；1-6—落料单元支撑架；

2—电机旋入单元；2-1—电机；2-2—拧紧结构；2-3—第一支撑机构；2-21—轴套；2-22—滑动轴；2-23—滚珠轴套；2-24—弹性部件；2-25—螺丝批安装套；2-26—螺丝批；

3—螺钉定位单元；3-1—定位板；3-2—第一螺钉孔；

4—螺钉装配单元；4-1—第二驱动装置、4-2—螺母推杆、4-3—螺母夹紧块、4-4—平台台阶；4-5—第一凹口；4-6—第二凹口；4-7—凹槽；4-8—磁铁块；

5—螺钉运送单元；5-1—第三驱动装置；5-2—第一螺钉定位装置；

6—导向装置；

7—分选单元；7-1—分选平台；7-2—探测器；7-3—探测器安装平台；7-4—限位柱；7-5—夹紧气缸；

8—翻转单元；8-1—第二支撑机构；8-2—水平驱动机构；8-3—翻转气缸；8-4—夹紧气缸；8-5—夹紧机构；

9—传感器；10-第二落料单元；11-装配平台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明，以方便本领域技术人员理解本发明，并不构成对本发明的限制。

下面结合附图对本发明进行详细说明，以方便本领域技术人员理解本发明。

如图1所示，为一种落料单元1的结构图，落料单元包括如下装置：

支撑架1-6；本实施例中落料单元1所包含的支撑架1-6为一块水平板，根据需要，支撑架1-6可以选择增加两个支撑柱来支撑水平板；

振动盘(图中未示出)，放置待落下物品，本实施例中是用于放置螺钉；

落料管1-1，固定设置在支撑架1-6上，振动盘中的螺钉落在落料管1-1中，落料管1-1 的上部设置有第一通孔，落料管1-1的下部设置有第二通孔；本实施例中落料管1-1穿过支撑架1-6的水平板；

第一驱动装置1-2，设置在支撑架1-6的水平板上，位于落料管1-1的一侧；本实施例中该第一驱动装置1-2为气缸。

第一顶针1-3，设置于第一驱动装置1-2上，与落料管1-1上的第一通孔对应，且第一顶针1-3随第一驱动装置1-2运动，从而进出第一通孔；

端板1-4，设置于第一驱动装置1-2上，包围或半包围落料管1-1，随第一驱动装置1-2 运动；本实施例中端板1-4为半包围设置，其中端板1-4一侧使用螺钉固定设置在第一驱动装置1-2上。

第二顶针1-5，设置于端板1-4上，位于第一顶针1-3对侧，也即第一驱动装置1-2的对侧，第二顶针1-5与第二通孔对应，随端板1-4运动不断进出第二通孔。

如图11所示，本实施例中的一种螺钉自动装配机，其主要包括落料单元1，第二落料单元10，螺钉旋入单元2，螺钉定位单元3，螺钉装配单元4，螺钉运送单元5，分选单元7，翻转单元8，装配平台11和第一支撑机构2-3。螺钉装配的主要动作为：待装配的螺钉落入落料单元1，从落料单元1中落下的螺钉被翻转单元8所具有的夹紧机构夹住，后被分选单元7进行正反的分选，后螺钉落入第二落料单元10，经第二落料单元10落入螺钉运送单元5，螺钉后被运送至螺钉定位单元3，螺钉旋入单元2、螺钉装配单元4配合装配螺钉和螺母。

下面对装配机的各个单元进行详细介绍：

如图11所示，装配机包括装配平台11；

还包括第一支撑机构2-3，设置在装配平台11上，本实施例的第一支撑机构2-3为两根支撑柱以及一块竖直设置在两根支撑柱上的支撑板组成；

如图11所示，还包括前述所述的落料单元1，设置在第一支撑机构2-3上的支撑板上，该落料单元1的支撑架1-6为一块水平板，不需要支撑柱；

如图11所示，还包括分选单元7和翻转单元8，所述的分选单元7设置在第一支撑机构 2-3上，分选单元7包括分选平台7-1(见图8和图9)，分选平台7-1位于落料单元1的下方(见图11)，分选平台7-1的右侧设置有通孔，方便螺钉落下。如图8和图9所示，分选平台 7-1上还设置有探测器安装平台7-3，探测器7-2(见图13)设置在探测器安装平台7-3上；还包括夹紧气缸7-5和限位柱7-4，限位柱7-4固定设置在夹紧气缸7-5上，夹紧气缸7-5进行夹紧或放松运动，从而可以调整限位柱7-4的位置，从而调整分选平台7-1的位置；替换限位柱7-4的长短可以更改分选不同长度的尺寸的螺钉，起到一机多用。

如图10所示，所述翻转单元8包括第二支撑结构8-1、设置于第二支撑结构8-1上的水平驱动机构8-2，设置于水平驱动机构8-2上的翻转气缸8-3，设置于翻转气缸8-3上的夹紧气缸8-4，设置于夹紧气缸8-4上的夹紧机构8-5，夹紧机构8-5随夹紧气缸8-4的运动而夹紧或放松，所述夹紧机构8-5和夹紧气缸8-4随翻转气缸8-3的运动而旋转；所述夹紧机构8-5、夹紧气缸8-4和翻转气缸8-3随水平驱动机构8-2的运动而做水平运动。本实施例中的第二支撑结构8-1为龙门结构，由两根支撑柱和一块支撑板组成。

如图11所示，待装配的螺钉从落料单元落下，翻转单元8中的夹紧机构8-5夹紧落下的螺钉，随水平驱动机构8-2向右移动至分选平台7-1右侧的通孔上，经分选单元7上的探测器7-2探测螺钉的正反，如果螺钉为正，则夹紧机构8-5松开，螺钉直接落下；如果螺钉为反，则翻转气缸8-3带动螺钉进行180°翻转后再落下。

如图13所示，还包括第二落料单元10，第二落料单元10的结构与前述落料单元1的结构一致，其支撑架1-6选择带有支撑柱的结构，第二落料单元10通过支撑柱设置在装配平台 11上。

如图12所示，还包括导向装置6，所述导向装置6设置在分选平台7-1右侧通孔的底部，导向装置6的另一端与第二落料单元10的落料管1-1连接，使落下的螺钉平稳落入第二落料单元10中。本实施例中的导向装置6为导向管，螺钉进入导向管依次进入第二落料单元10。

还包括如图11和图12中所示的螺钉运送单元5，螺钉运送单元5包括第三驱动装置5-1 和设置在第三驱动装置5-1上的第一螺钉固定装置5-2，将第二落料单元10落下的螺钉运送至螺钉定位单元3；如图12示，本实施例中该第一螺钉固定装置5-2为设置在第三驱动机构 5-1上的具有螺钉孔的运送板，运送板上设置有通孔，用以定位落下的螺钉，该运送板随第三驱动装置5-1进行左右运动(图10视角)，从而带动第二螺钉孔中的螺钉运动。

从第二落料单元10落下的螺钉落入第一螺钉固定装置5-2中，第一螺钉固定装置5-2被第三驱动机构5-1带动向右运动。

还包括如图11和图2所示的螺钉旋入单元2，螺钉旋入单元2设置在第一支撑机构2-3 的右侧(图10视角)，如图2所示，该单元包括电机2-1、拧紧结构2-2，所述的拧紧结构2-2 随电机2-1运转而旋转；该单元还包括固定板2-4，固定板2-4设置在第一支撑机构2-3上，电机2-1固定于第一支撑机构2-3上的固定板2-4上。本实施例中所用电机2-1为步进电机，可以精确控制螺钉拧入螺母的圈数。

如图3所示，所述的拧紧结构2-2包括上端的轴套2-21，轴套2-21中设置有滑动轴2-22，滑动轴2-22穿过固定板2-4，在固定板2-4下端，在滑动轴2-22上套设有弹性部件2-24，本实施例为弹簧，弹簧的设置可以减少螺丝批下压的力度，保护零件和设备；弹性部件2-24的下端，位于滑动轴2-22下端处设置有螺丝批安装套2-25，在螺丝批安装套2-25中设置有螺丝批2-26。本实施例中轴套2-21为六角轴套，滑动轴2-22为外六角滑动轴。在滑动轴2-22 穿过固定板2-4处设置有滚珠轴套2-23，以降低外六角滑动轴的旋转摩擦和上下摩擦。本实施例中螺丝批安装套2-25带有圆珠顶丝(图中未示出)，以方便螺丝批的拆装。

还包括如图11和图4所示的螺钉定位单元3，该螺钉定位单元3设置在装配平台11上，位于螺钉旋入单元2的下方，也位于第一螺钉固定装置5-2的下方(见图12)，如图4所示，具体包括定位板3-1，在定位板3-1上设置有第一螺钉孔3-2，如图12所示，在安装螺钉时，第一螺钉孔3-2与第一螺钉固定装置5-2上的螺钉落下的通孔对应，并与拧紧结构2-2相对应，也即拧紧结构2-2、第一螺钉固定装置5-2上的螺钉落下的通孔以及第一螺钉孔3-2对齐，方便拧紧螺钉；

还包括如图11和图5所示的螺钉装配单元4，该单元设置在装配平台11上，包括第二驱动装置4-1、螺母推杆4-2、螺母夹紧块4-3、平台台阶4-4，所述的螺母推杆4-2与第二驱动装置4-1连接，位于螺钉定位单元3的下方；

如图6所示，所述螺母推杆4-2的端部设置有第一凹口4-5和凹槽4-7，所述第一凹口4-5 位于螺母推杆4-2的顶部，凹槽4-7位于螺母推杆4-2的底部，第一凹口4-5和凹槽4-7相贯通，第一凹口4-5的开口大于凹槽4-7的开口，两者共同垂直贯穿螺母推杆4-2；

如图7所示，所述的螺母夹紧块4-3上设置有凸出的板，凸出的板上设置有第二凹口4-6，第二凹口4-6与螺母推杆4-2上的第一凹口4-5相对应，两者共同形成一个封闭或半封闭的凹口，以供螺母放置。本实施例中，第一凹口4-5和第二凹口4-6共同形成了半封闭的六边形凹口(见图5)。本实施例中第二驱动装置4-1为气缸，气缸的不断前后运动带动螺母推杆4-2 的不断前后运动，从而与螺母夹紧块4-3上的第二凹口4-6组合成螺母的形状。

螺母推杆4-2上的第一凹口4-5的旁边设置有磁铁块4-8(图6)，用以吸住螺母。

如图5所示，平台台阶4-4位于螺母推杆4-2的下方，平台台阶4-4的侧面伸出一竖直板，竖直板折弯在螺母推杆4-2的上方，在竖直板的折弯上设置有传感器9，用于测量螺钉的位置。

螺钉旋入单元准备工作时，螺母被放置在第一凹口4-5中，被磁铁块4-8吸住固定，之后螺母推杆4-2随第二驱动装置4-1向前推动，使得第一凹口4-5和第二凹口4-6组成封闭或半封闭的凹口形状，以固定螺母，方便螺丝批下压拧紧螺钉。

如图13、14所示为螺钉装配机的不同视角下的结构图，以帮助理解。

螺钉装配机的运作过程：

整台设备准备就绪，操作人员分别将待装配螺钉和螺母倒入到各自相应的振动盘中，按下启动按钮，螺母自动排列至螺母错位机构，进入螺母推杆4-2上的第一凹口4-5，螺母推杆 4-2上安装有磁铁快4-8，将螺母比较牢固的吸附着，在推动时不易变动位置，螺母推杆4-2 在第二驱动装置4-1的驱动下伸出，将螺母卡至第一凹口4-5和第二凹口4-6组成的凹口中夹紧，螺母与第一螺钉孔3-2、螺钉旋入单元3相对应，待装配中；

初始状态，落料单元1上的第一顶针1-3位于落料管1-1上的第一通孔内，第二顶针1-5 位于落料管1-1上的第二通孔外，因此螺钉落入落料管后无法落下。第一驱动装置1-2带动第一顶针1-3抽出第一通孔的同时第二顶针1-5慢慢进入落料管1-1的第二通孔，当第一顶针 1-3抽出后，螺钉落入落料管1，但被第二顶针1-5阻拦，无法落下；第一驱动装置1-2带动第一顶针1-3进入落料管1上的第一通孔，阻断连续的螺钉，同时第二顶针1-5随第一驱动装置1-2逐渐抽出，卡在第一顶针1-3和第二顶针1-5之间的一个螺钉落下；如此往复，使得螺钉逐个落下。

从落料单元1落下的螺钉被翻转单元8中的夹紧机构8-5夹紧，后夹载有螺钉的夹紧机构8-5在水平驱动机构8-2的带动下水平向右运动(图11视角)，到达分选平台7-1具有通孔部分的上部，此时分选单元7中的探测器对螺钉进行探测，以确定螺钉的正反，如果螺钉为反，则翻转气缸8-3带动夹载有螺钉的夹紧机构8-5进行翻转180°，后落入分选平台7-1上的通孔；如果螺钉为正，则直接落入分选平台7-1上的通孔。

螺钉落入通孔后进入了导向装置6中，后依次落入第二落料单元10中，第二落料单元 10的运动同落料单元1的运动相同，使得螺钉逐个落下。第二落料单元不仅可以间隔落料，更重要的是起到了蓄水池的作用。

从第二落料单元10落下的螺钉落入螺钉运送单元5中的第一螺钉固定装置5-2，随后第一螺钉固定装置5-2在第三驱动装置5-1的带动下向右运动(图11视角)，直至第一螺钉固定装置5-2上的通孔与螺钉定位单元3中的第一螺钉孔3-2对应，螺钉落入第一螺钉孔3-2，后第一螺钉固定装置5-2向左运动到起始位置。

此时，第一螺钉孔3-2与螺母、螺钉旋入单元3相对应，控制螺钉旋入单元3进行螺钉装配即可。由步进电机控制旋转转数，旋转到规定尺寸后，螺母推杆4-2后退，螺丝组件自动掉入到周转盒中。后螺丝批2-26上抬至起始位置。

螺丝安装全过程全自动生产，无人值守，大大提高了劳动效率，保证了产品的一致性，提升了企业的自动化水平。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种落料单元，其特征在于，包括：

落料管(1-1)，待落下物品落入落料管(1-1)，落料管(1-1)的上部设置有第一通孔，落料管(1-1)的下部设置有第二通孔；

第一驱动装置(1-2)，设置于落料管一侧；

第一顶针(1-3)，设置于第一驱动装置(1-2)上，与第一通孔对应，随第一驱动装置(1-2)运动；

端板(1-4)，设置于第一驱动装置(1-2)上，随第一驱动装置(1-2)运动；

第二顶针(1-5)，设置于端板(1-4)上，位于第一顶针(1-3)对侧，与第二通孔对应，随端板(1-4)运动。

2.一种螺钉自动装配机，其特征在于，包括如下装置：

装配平台(11)；在装配平台(11)上设置有如下结构：

权利要求1所述的落料单元；

螺钉运送单元(5)，位于落料单元下方，将落料单元落下的螺钉运送至设置于装配平台(11)上的螺钉装配单元(4)；

螺钉装配单元(4)，包括螺母运送装置和螺母夹紧装置；

螺钉旋入单元(2)，位于螺钉装配单元(4)上方，包括电机(2-1)、拧紧结构(2-2)，所述的拧紧结构(2-2)随电机(2-1)运转而旋转。

3.根据权利要求2所述的螺钉自动装配机，其特征在于，所述螺母运送装置为第二驱动装置(4-1)，所述螺母夹紧装置包括螺母推杆(4-2)、螺母夹紧块(4-3)，所述的螺母推杆(4-2)与第二驱动装置(4-1)连接，所述螺母推杆(4-2)的顶部或侧边设置有第一凹口(4-5)，所述第一凹口(4-5)设置有凹槽(4-7)，凹槽(4-7)与第一凹口(4-5)贯通，凹槽(4-7)的开口大于第一凹口(4-5)的开口；所述螺母夹紧块(4-6)上设置有与第一凹口(4-5)对应的第二凹口(4-6)。

4.根据权利要求2所述的螺钉自动装配机，其特征在于，还包括螺钉定位单元(3)，位于螺钉装配单元(4)和螺钉旋入单元(2)之间，包括设置在装配平台(11)上的定位板(3-1)，定位板(3-1)上设置有第一螺钉孔(3-2)。

5.根据权利要求2所述的螺钉自动装配机，其特征在于，所述的拧紧结构(2-2)包括轴套(2-21)，轴套(2-21)中设置有滑动轴(2-22)，滑动轴(2-22)上套设有弹性部件(2-24)，滑动轴(2-22)下端设置有螺丝批安装套(2-25)以及安装在螺丝批安装套(2-25)中的螺丝批(2-26)。

6.根据权利要求2所述的螺钉自动装配机，其特征在于，所述的螺钉运送单元(5)，包括第三驱动装置(5-1)和设置在第三驱动装置(5-1)上的第一螺钉固定装置(5-2)。

7.根据权利要求2～6任一项所述的螺钉自动装配机，其特征在于，还包括位于落料单元与螺钉运送单元(5)之间的分选单元(7)和翻转单元(8)，所述的分选单元(7)包括分选平台(7-1)，分选平台(7-1)上设置有分选通孔，和设置在分选平台(7-1)上的探测器(7-2)；

所述翻转单元(8)包括第二支撑结构(8-1)、设置于第二支撑结构(8-1)上的翻转气缸(8-3)、夹紧气缸(8-4)和夹紧机构(8-5)，所述夹紧机构(8-5)随翻转气缸(8-3)的运动而旋转；所述夹紧机构(8-5)随夹紧气缸(8-4)的运动而夹紧或放松；

落料单元落下的螺钉进入分选单元(7)，探测器(7-2)检测落下螺钉的为正，则直接从分选通孔落下；探测器(7-2)检测落下螺钉的为反，则螺钉被翻转单元(8)翻转后再落下。

8.根据权利要求7所述的螺钉自动装配机，其特征在于，还包括第二落料单元(10)和导向装置(6)，所述的第二落料单元(10)位于分选单元(7)和螺钉运送单元(5)之间，第二落料单元(10)与权利要求1所述的落料单元结构一致，导向装置(6)连接第二落料单元(10)和分选单元(7)，从分选单元(7)落下的螺钉沿导向装置(6)落入到第二落料单元(10)的落料管中。

9.根据权利要求8所述的螺钉自动装配机，其特征在于，所述的导向装置(6)为导管。

10.根据权利要求7所述的螺钉自动装配机，其特征在于，所述的支撑结构(8-1)为龙门结构。

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