CN111546046A - 机器人锁螺丝机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人锁螺丝机，包括机械臂，机械臂的作业端上设有锁螺丝装置，锁螺丝装置包括驱动气缸，驱动气缸的伸缩端上设有电动螺丝刀，电动螺丝刀包括螺丝刀驱动部件、螺丝刀杆、螺丝刀披头，机械臂带动锁螺丝装置至设定的工位，螺钉输送装置将螺钉输送至螺丝刀披头前方的行程轨迹上，驱动气缸的伸缩端前伸带动螺丝刀披头压紧螺钉，螺丝刀驱动部件驱动螺丝刀杆旋转带动螺丝刀披头拧紧螺钉。本发明采用多向调节机械臂与锁螺丝装置、螺钉输送装置结合，具有加工效率高的特点。

Description

机器人锁螺丝机

技术领域

本发明涉及一种锁螺丝机，特别涉及一种机器人锁螺丝机，属于锁螺丝机领域。

背景技术

锁螺丝机是通过输运装置实现螺丝的输送，通过电动部件实现螺丝杆带动批头拧紧螺丝的装置。锁螺丝机采用机械设备来简化螺丝紧固工序，达到减少人工数量及减少工人劳动强度，避免人工误操作带来返工、报废等问题。锁螺丝机的作业过程就是操作人员添加螺钉，设备自动执行送螺丝、拧螺丝等工序，通常包括以下步骤:⑴开机检查设备状态以及参数设置；(2)操作人员确定待加工件的位置，设备设置参数；⑶开机试运行，并检查成品的效果、质量，确认加工过程稳定后，开始批量生产；⑷定期进行质量检查，确保性能稳定。

发明内容

本发明机器人锁螺丝机公开了新的方案，采用多向调节机械臂与锁螺丝装置、螺钉输送装置结合，解决了现有方案加工效率低的问题。

本发明机器人锁螺丝机包括机械臂，机械臂的作业端上设有锁螺丝装置，锁螺丝装置包括驱动气缸，驱动气缸的伸缩端上设有电动螺丝刀，电动螺丝刀包括螺丝刀驱动部件、螺丝刀杆、螺丝刀披头，机械臂带动锁螺丝装置至设定的工位，螺钉输送装置将螺钉输送至螺丝刀披头前方的行程轨迹上，驱动气缸的伸缩端前伸带动螺丝刀披头压紧螺钉，螺丝刀驱动部件驱动螺丝刀杆旋转带动螺丝刀披头拧紧螺钉。

进一步，本方案的锁螺丝装置还包括驱动气缸连接板，驱动气缸连接板包括直角弯板A，直角弯板A的一端板上设有驱动气缸，直角弯板A的另一端板上设有机械臂连接支板，机械臂连接支板与机械臂的作业端连接。

更进一步，本方案的直角弯板A的另一端板上设有驱动气缸伸缩端运行轨道，驱动气缸的伸缩端沿驱动气缸伸缩端运行轨道前伸带动螺丝刀披头压紧螺钉。

再进一步，本方案的驱动气缸的伸缩端与直角弯板B的一端板固定连接，直角弯板B的另一端板上设有电动螺丝刀，直角弯板B的一端板上设有滑块，滑块与驱动气缸伸缩端运行轨道形成限位滑动连接，驱动气缸的伸缩端通过上述限位滑动连接沿驱动气缸伸缩端运行轨道前伸带动螺丝刀披头压紧螺钉。

进一步，本方案的机械臂包括机械臂基座，机械臂基座上设有水平旋转基座盘，水平旋转基座盘的盘面中部与基柱臂的下端固定连接，基柱臂的上端与一级悬臂的一端铰接，一级悬臂的另一端与二级悬臂的一端铰接，二级悬臂的另一端通过转轴与三级悬臂的一端轴向限位连接，三级悬臂的另一端与四级悬臂的一端铰接，四级悬臂的一端通过转轴与锁螺丝装置轴向限位连接。

进一步，本方案的螺钉输送装置包括供钉机，供钉机包括供钉箱、气压送钉装置，供钉箱内设有升降上钉滑道、向下倾斜的送钉滑道，送钉滑道的下端与环形旋转送料槽送料连接，气压送钉装置包括高压吹嘴、螺钉输送管道，高压吹嘴设在螺钉输送管道的入口处，螺钉输送管道的入口与环形旋转送料槽送料连接，螺钉输送管道的出口设在螺丝刀披头前方的行程轨迹处，升降上钉滑道上升将供钉箱内的螺钉向上输送至送钉滑道的上端，螺钉沿送钉滑道向下滑入环形旋转送料槽，环形旋转送料槽旋转将螺钉输送至螺钉输送管道的入口处，高压吹嘴利用高压气流将螺钉通过螺钉输送管道输送至螺丝刀披头前方的行程轨迹上。

更进一步，本方案的供钉箱内还设有扫钉器，扫钉器包括扫钉驱动部件、扫钉毛刷，扫钉毛刷的刷头设在送钉滑道的上端轨道上方，扫钉驱动部件驱动扫钉毛刷沿送钉滑道往复运动将送钉滑道上的多余螺钉扫落。

更进一步，本方案的螺钉输送装置包括旋转送钉装置、设在直角弯板A的另一端板与机械臂连接支板间的供钉箱，供钉箱内设有向下倾斜的送钉滑道，旋转送钉装置包括旋转送钉圆盘，旋转送钉圆盘上设有驱动中心轴，旋转送钉圆盘的边沿外端上设有多个进钉卡槽，驱动中心轴与送料驱动齿轮形成齿轮传动连接，送钉滑道的下端与旋转送钉圆盘送料连接，机械臂通过上下振颤运动将供钉箱内的螺钉扬起落入送钉滑道，螺钉沿送钉滑道向下运动滑入旋转送钉圆盘的进钉卡槽内，送料驱动齿轮通过上述齿轮传动连接驱动旋转送钉圆盘旋转将螺钉输送至螺丝刀披头前方的行程轨迹上。

再进一步，本方案的送钉滑道的下方设有顶吹排孔，顶吹排孔向上喷射气流将送钉滑道上的多余螺钉吹落。

又进一步，本方案的送钉滑道的中部的一侧滑轨上设有进钉挡板，进钉挡板遮挡在送钉滑道中部的上方，进钉挡板避免多余的螺钉沿送钉滑道滑出供钉箱。

本发明机器人锁螺丝机采用多向调节机械臂与锁螺丝装置、螺钉输送装置结合，具有加工效率高的特点。

附图说明

图1是机器人锁螺丝机实施例一的示意图。

图2是图1中机器人锁螺丝机的局部放大示意图。

图3是机器人锁螺丝机实施例二的示意图。

图4是图3中机器人锁螺丝机的局部放大示意图。

图5是图4中机器人锁螺丝机局部的内部结构示意图。

其中，120是水平旋转基座盘，130是基柱臂，140是一级悬臂，150是二级悬臂，160是三级悬臂，170是四级悬臂，200是驱动气缸，210是驱动气缸连接板，211是机械臂连接支板，300是电动螺丝刀，310是直角弯板B，410是供钉箱，401是送钉滑道，411是升降上钉滑道，412是扫钉毛刷，421是顶吹排孔，422是进钉挡板，510是环形旋转送料槽，610是高压吹嘴，620是螺钉输送管道，710是旋转送钉圆盘，711是驱动中心轴，712是进钉卡槽，810是送料驱动齿轮。

具体实施方式

本发明机器人锁螺丝机包括机械臂，机械臂的作业端上设有锁螺丝装置，锁螺丝装置包括驱动气缸，驱动气缸的伸缩端上设有电动螺丝刀，电动螺丝刀包括螺丝刀驱动部件、螺丝刀杆、螺丝刀披头，机械臂带动锁螺丝装置至设定的工位，螺钉输送装置将螺钉输送至螺丝刀披头前方的行程轨迹上，驱动气缸的伸缩端前伸带动螺丝刀披头压紧螺钉，螺丝刀驱动部件驱动螺丝刀杆旋转带动螺丝刀披头拧紧螺钉。上述方案采用多向调节机械臂与锁螺丝装置、螺钉输送装置结合，三者按照既定的运行程序完成定位、上钉、锁钉的操作过程，大幅提高了设备的整体加工效率。

为了实现驱动气缸与机械臂的稳定连接，如图2、4所示，本方案的锁螺丝装置还包括驱动气缸连接板，驱动气缸连接板包括直角弯板A，直角弯板A的一端板上设有驱动气缸，直角弯板A的另一端板上设有机械臂连接支板，机械臂连接支板与机械臂的作业端连接。基于以上方案，为了保证驱动气缸带动电动螺丝刀行进的准确性，本方案的直角弯板A的另一端板上设有驱动气缸伸缩端运行轨道，驱动气缸的伸缩端沿驱动气缸伸缩端运行轨道前伸带动螺丝刀披头压紧螺钉。为了实现驱动气缸与电动螺丝刀的稳定连接，本方案的驱动气缸的伸缩端与直角弯板B的一端板固定连接，直角弯板B的另一端板上设有电动螺丝刀，直角弯板B的一端板上设有滑块，滑块与驱动气缸伸缩端运行轨道形成限位滑动连接，驱动气缸的伸缩端通过上述限位滑动连接沿驱动气缸伸缩端运行轨道前伸带动螺丝刀披头压紧螺钉。

为了实现机械臂的灵活定位功能，如图1所示，本方案的机械臂包括机械臂基座，机械臂基座上设有水平旋转基座盘，水平旋转基座盘的盘面中部与基柱臂的下端固定连接，基柱臂的上端与一级悬臂的一端铰接，一级悬臂的另一端与二级悬臂的一端铰接，二级悬臂的另一端通过转轴与三级悬臂的一端轴向限位连接，三级悬臂的另一端与四级悬臂的一端铰接，四级悬臂的一端通过转轴与锁螺丝装置轴向限位连接。以上方案采用多自由度的机械臂，便于准确调节、定位。

为了实现螺钉输送装置的功能，本方案公开了以下具体实例。

实施例一

如图1、2所示，本方案采用了一种高效、稳定的螺钉输送装置，具体是螺钉输送装置包括供钉机，供钉机包括供钉箱、气压送钉装置，供钉箱内设有升降上钉滑道、向下倾斜的送钉滑道，送钉滑道的下端与环形旋转送料槽送料连接，气压送钉装置包括高压吹嘴、螺钉输送管道，高压吹嘴设在螺钉输送管道的入口处，螺钉输送管道的入口与环形旋转送料槽送料连接，螺钉输送管道的出口设在螺丝刀披头前方的行程轨迹处，升降上钉滑道上升将供钉箱内的螺钉向上输送至送钉滑道的上端，螺钉沿送钉滑道向下滑入环形旋转送料槽，环形旋转送料槽旋转将螺钉输送至螺钉输送管道的入口处，高压吹嘴利用高压气流将螺钉通过螺钉输送管道输送至螺丝刀披头前方的行程轨迹上。基于以上方案，为了避免进钉姿态错误的螺钉导致卡塞，本方案的供钉箱内还设有扫钉器，扫钉器包括扫钉驱动部件、扫钉毛刷，扫钉毛刷的刷头设在送钉滑道的上端轨道上方，扫钉驱动部件驱动扫钉毛刷沿送钉滑道往复运动将送钉滑道上的多余螺钉扫落。

以上方案组成的锁螺丝机主要由机器人(机械臂)、电动批头(电动螺丝刀)、驱动气缸、吹气式供料头(螺钉输送管道)、螺丝自动供钉机(螺钉输送装置)、传输管道(螺钉输送管道)等部件组成。锁螺丝机的工作流程包括：⑴人工将一定量螺丝倒入螺丝自动供钉机；(2)螺丝供料机将螺钉分成单个并通过传输管道送往吹气式供料头；⑶机器人运动至工件的目标螺纹孔处；⑷电动批头旋转，同时驱动气缸伸出下压，将螺丝旋入螺纹孔；⑸待螺丝旋紧，电动批头内传感器触发，则驱动气缸缩回。其中，螺丝自动供钉机的结构如图2所示，主要由螺丝槽(供钉箱)、推钉滑道(升降上钉滑道)、固定滑道(送钉滑道)、扫钉毛刷、分料盘(环形旋转送料槽)、吹气送钉口(高压吹嘴)等部件组成。螺丝自动供钉机的工作流程包括：⑴人工将一定量螺丝放入螺丝供料机的螺丝槽；(2)推钉滑道将少量螺钉推起，螺钉流入固定滑道上部；⑶扫钉毛刷自开机后一直摆动，螺钉经过毛刷时，只有姿态正确的螺钉能顺利通过，其他的被扫落至螺丝槽底部；⑷螺丝排队滑至固定滑道的底部，传感器触发，分料盘旋转，将最前端螺钉转至吹气送钉口；⑸吹气送钉口上部进气，螺钉由出料管道送出，经过传输管道进入吹气供钉口。基于以上内容，本例实现了高效的加工过程，但是也存在以下问题：⑴供料装置结构复杂，动力装置多，占用空间大，每台机器人旁需配备螺丝供料机，在场地紧凑的流水线旁局限性较大；(2)不能适应长度与宽度接近或长度比宽度更小的螺丝，这种规格的螺丝易在传输管道内翻滚或卡在传输管道内；⑶螺丝供料装置结构较复杂，动力源较多，成本较高。

实施例二

如图3、4、5所示，为了克服实施例一存在的问题，本例公开了一种结构精简、高效的螺钉输送装置，具体是螺钉输送装置包括旋转送钉装置、设在直角弯板A的另一端板与机械臂连接支板间的供钉箱，供钉箱内设有向下倾斜的送钉滑道，旋转送钉装置包括旋转送钉圆盘，旋转送钉圆盘上设有驱动中心轴，旋转送钉圆盘的边沿外端上设有多个进钉卡槽，驱动中心轴与送料驱动齿轮形成齿轮传动连接，送钉滑道的下端与旋转送钉圆盘送料连接，机械臂通过上下振颤运动将供钉箱内的螺钉扬起落入送钉滑道，螺钉沿送钉滑道向下运动滑入旋转送钉圆盘的进钉卡槽内，送料驱动齿轮通过上述齿轮传动连接驱动旋转送钉圆盘旋转将螺钉输送至螺丝刀披头前方的行程轨迹上。基于以上方案，为了避免进钉姿态错误的螺钉导致卡塞，本方案的送钉滑道的下方设有顶吹排孔，顶吹排孔向上喷射气流将送钉滑道上的多余螺钉吹落。进一步，本方案的送钉滑道的中部的一侧滑轨上设有进钉挡板，进钉挡板遮挡在送钉滑道中部的上方，进钉挡板避免多余的螺钉沿送钉滑道滑出供钉箱。

以上方案组成的锁螺丝机主要由螺丝槽(供钉箱)、固定滑道(送钉滑道)、吹气排孔(顶吹排孔)、分料供料盘(旋转送钉装置)、传动齿轮(送料驱动齿轮)、电动批头(电动螺丝刀)、下压气缸(驱动气缸)、机器人(机械臂)等部件组成。锁螺丝机的工作流程包括：⑴人工将螺丝放入螺丝槽；(2)机器人运行一个上下抖动动作，将螺丝扬起，并落向固定滑道；⑶排在滑道前端且姿态正确的螺丝滑至底部，其余螺丝被挡在挡片(进钉挡板)左侧，吹气排孔吹气，将其余螺丝吹落至螺丝槽；⑷机器人移动至工件的目标螺纹孔上方；⑸电动批头旋转，下压气缸伸出，带动电动批头下降，同时凸轮杆带动传动齿轮旋转，并通过锥度齿轮传动带动分料供料盘旋转180度后停止转动，此时，电动批头还未到达触碰螺丝位置；⑹分料供料盘经过上步骤旋转，将螺丝送至出钉口，然后电动批头到达，将螺丝旋入目标螺纹孔。因此，上述方案具有以下特点：⑴将螺丝槽1与机器人集成在一起，省去了螺丝自动供钉机，节省了设备整体占用空间；(2)采用分料供料盘同时完成螺丝的单个分料和最终的供料，省去了传输管道的传输过程，避免了长度与宽度接近或长度比宽度更小的螺丝易在传输管道内翻滚或卡住的情况，提高了螺丝规格的适应性；⑶采用机器人动作替代推钉滑道实现螺钉的上料，节省了一个驱动动力源；⑷采用吹气排孔替代摆动的毛刷，简化了机构；⑸采用分料供料盘替代吹气送钉口直接完成螺钉的供料，节省了一个吹气动力源；⑹采用下压气缸的动力同时完成电动批头和分料供料盘的运动，替代了分料盘的驱动动力源，节省了一个驱动动力源。

本例的机器人锁螺丝机可用于多种行业，比如汽车装配、3C零部件组装等，主要解决的问题有三点:⑴将螺丝自动供钉机与机器人的治具集成在一起，缩小了空间占用面积；(2)直接将螺丝供给最终供钉口，省去了传输管道，可适应长度与宽度接近或长度比宽度更小的螺丝；⑶减少了整体装置的动力源数量，降低了成本。因此，本例具有以下有益效果：⑴节省空间，将螺丝自动供钉机与锁螺丝机构全部集成在机器人的治具上，最大程度的节省了空间；(2)产品适应性更强，省去了螺丝运行的管道，可适应各种尺寸的螺丝；⑶优化结构，节约成本，通过优化结构，减少了动力源的数量，使结构趋于更简单，整体成本更低。

本方案机器人锁螺丝机并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以基于本领域技术人员的理解而延伸，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (10)

1.机器人锁螺丝机，其特征是包括机械臂，所述机械臂的作业端上设有锁螺丝装置，所述锁螺丝装置包括驱动气缸，所述驱动气缸的伸缩端上设有电动螺丝刀，所述电动螺丝刀包括螺丝刀驱动部件、螺丝刀杆、螺丝刀披头，所述机械臂带动所述锁螺丝装置至设定的工位，螺钉输送装置将螺钉输送至所述螺丝刀披头前方的行程轨迹上，所述驱动气缸的伸缩端前伸带动所述螺丝刀披头压紧所述螺钉，所述螺丝刀驱动部件驱动所述螺丝刀杆旋转带动所述螺丝刀披头拧紧所述螺钉。

2.根据权利要求1所述的机器人锁螺丝机，其特征在于，所述锁螺丝装置还包括驱动气缸连接板，所述驱动气缸连接板包括直角弯板A，所述直角弯板A的一端板上设有所述驱动气缸，所述直角弯板A的另一端板上设有机械臂连接支板，所述机械臂连接支板与所述机械臂的作业端连接。

3.根据权利要求2所述的机器人锁螺丝机，其特征在于，所述直角弯板A的另一端板上设有驱动气缸伸缩端运行轨道，所述驱动气缸的伸缩端沿所述驱动气缸伸缩端运行轨道前伸带动所述螺丝刀披头压紧所述螺钉。

4.根据权利要求3所述的机器人锁螺丝机，其特征在于，所述驱动气缸的伸缩端与直角弯板B的一端板固定连接，所述直角弯板B的另一端板上设有所述电动螺丝刀，所述直角弯板B的一端板上设有滑块，所述滑块与所述驱动气缸伸缩端运行轨道形成限位滑动连接，所述驱动气缸的伸缩端通过所述限位滑动连接沿所述驱动气缸伸缩端运行轨道前伸带动所述螺丝刀披头压紧所述螺钉。

5.根据权利要求1所述的机器人锁螺丝机，其特征在于，所述机械臂包括机械臂基座，所述机械臂基座上设有水平旋转基座盘，所述水平旋转基座盘的盘面中部与基柱臂的下端固定连接，所述基柱臂的上端与一级悬臂的一端铰接，所述一级悬臂的另一端与二级悬臂的一端铰接，所述二级悬臂的另一端通过转轴与三级悬臂的一端轴向限位连接，所述三级悬臂的另一端与四级悬臂的一端铰接，所述四级悬臂的一端通过转轴与所述锁螺丝装置轴向限位连接。

6.根据权利要求1所述的机器人锁螺丝机，其特征在于，所述螺钉输送装置包括供钉机，所述供钉机包括供钉箱、气压送钉装置，所述供钉箱内设有升降上钉滑道、向下倾斜的送钉滑道，所述送钉滑道的下端与环形旋转送料槽送料连接，所述气压送钉装置包括高压吹嘴、螺钉输送管道，所述高压吹嘴设在所述螺钉输送管道的入口处，所述螺钉输送管道的入口与所述环形旋转送料槽送料连接，所述螺钉输送管道的出口设在所述螺丝刀披头前方的行程轨迹处，所述升降上钉滑道上升将所述供钉箱内的螺钉向上输送至所述送钉滑道的上端，所述螺钉沿所述送钉滑道向下滑入所述环形旋转送料槽，所述环形旋转送料槽旋转将所述螺钉输送至所述螺钉输送管道的入口处，所述高压吹嘴利用高压气流将所述螺钉通过所述螺钉输送管道输送至所述螺丝刀披头前方的行程轨迹上。

7.根据权利要求6所述的机器人锁螺丝机，其特征在于，所述供钉箱内还设有扫钉器，所述扫钉器包括扫钉驱动部件、扫钉毛刷，所述扫钉毛刷的刷头设在所述送钉滑道的上端轨道上方，所述扫钉驱动部件驱动所述扫钉毛刷沿所述送钉滑道往复运动将所述送钉滑道上的多余螺钉扫落。

8.根据权利要求2所述的机器人锁螺丝机，其特征在于，所述螺钉输送装置包括旋转送钉装置、设在所述直角弯板A的另一端板与所述机械臂连接支板间的供钉箱，所述供钉箱内设有向下倾斜的送钉滑道，所述旋转送钉装置包括旋转送钉圆盘，所述旋转送钉圆盘上设有驱动中心轴，所述旋转送钉圆盘的边沿外端上设有多个进钉卡槽，所述驱动中心轴与送料驱动齿轮形成齿轮传动连接，所述送钉滑道的下端与所述旋转送钉圆盘送料连接，所述机械臂通过上下振颤运动将所述供钉箱内的螺钉扬起落入所述送钉滑道，所述螺钉沿所述送钉滑道向下运动滑入所述旋转送钉圆盘的进钉卡槽内，所述送料驱动齿轮通过所述齿轮传动连接驱动所述旋转送钉圆盘旋转将所述螺钉输送至所述螺丝刀披头前方的行程轨迹上。

9.根据权利要求8所述的机器人锁螺丝机，其特征在于，所述送钉滑道的下方设有顶吹排孔，所述顶吹排孔向上喷射气流将所述送钉滑道上的多余螺钉吹落。

10.根据权利要求9所述的机器人锁螺丝机，其特征在于，所述送钉滑道的中部的一侧滑轨上设有进钉挡板，所述进钉挡板遮挡在所述送钉滑道中部的上方，所述进钉挡板避免多余的螺钉沿所述送钉滑道滑出所述供钉箱。

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