CN112895296A - 一种旋转插钉组件及其自动插钉装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械手自动插螺钉技术领域，提供一种旋转插钉组件及其自动插钉装置，包括一支撑架；以及支撑盘，主要包括一外圈体及与所述外圈体固定相接的连接盘，所述连接盘转动连接在所述支撑架上；以及夹持头，多个所述夹持头固定连接在所述外圈体上，夹持头包括连接座和夹持嘴，一对所述夹持嘴对称连接在所述连接座的前侧，夹持嘴之间可进行弹性开合，其内部设有用于夹取螺钉的夹持槽；所述连接座上设有导向孔，所述向孔与所述夹持槽相通；本发明有效地解决了现有技术的自动插钉装置更换模具后必需按模具重新设计制作，通用性差，成本高以及应用周期长的问题。

Description

一种旋转插钉组件及其自动插钉装置

技术领域

本发明涉及机械手自动插螺钉技术领域，具体涉及一种旋转插钉组件及其自动插钉装置。

背景技术

传统的螺钉插入注塑或压铸模具时都是用人工插入模具内，速度慢，周期长，易疲劳，市场现有的自动插钉装置都是一个模具要配一套专用的插钉装置，更换模具后必需按模具重新设计制作插钉装置，通用性差，成本高，周期长。

发明内容

解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种旋转插钉组件及其自动插钉装置，解决了现有技术的自动插钉装置更换模具后必需按模具重新设计制作，通用性差，成本高以及应用周期长的问题。

技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明一方面提供一种旋转插钉组件，包括一支撑架；

以及支撑盘，主要包括一外圈体及与所述外圈体固定相接的连接盘，所述连接盘转动连接在所述支撑架上；

以及夹持头，多个所述夹持头固定连接在所述外圈体上，夹持头包括连接座和夹持嘴，一对所述夹持嘴对称连接在所述连接座的前侧，夹持嘴之间可进行弹性开合，其内部设有用于夹取螺钉的夹持槽；所述连接座上设有导向孔，所述向孔与所述夹持槽相通；

以及顶针，位于在所述连接座之间，与任一夹持头的导向孔同轴时，其一端可沿导向孔穿入至夹持槽内，将其内的螺钉从夹持嘴顶出；

其中，所述支撑盘外部联动有伺服驱动结构，所述伺服驱动结构用于拖动支撑盘按照预设角度转动，所述顶针外部联动有往复直动结构，往复直动结构用于拖动顶针进行往复平移。

本发明另一方面提供一种自动插钉装置，包括以下任一实施例中所提出的旋转插钉组件，还包括伺服平移模组，所述伺服平移模组的移动副通过立柱与所述旋转插钉组件的支撑架固定相接，所述伺服平移模组用于拖动旋转插钉组件分别沿X、Y、Z方向移动

进一步地，所述支撑架包括第一立板、第二立板和横板，所述第一立板、第二立板分别固定连接在所述横板的两侧，与横板组成倒U型支架，所述支撑盘置于第一立板和第二立板之间，并转动连接在所述第一立板的内侧面上。

进一步地，所述支撑盘主体为一圆形盘体，所述外圈体为圆环，所述连接盘固定连接在所述圆环的一侧，并与圆环形成一开口的容置槽。

进一步地，所述外圈体上周向均匀设有多个贯通的连接孔，外圈体的侧壁上设有与所述连接孔垂直相通的锁紧孔，所述锁紧孔与连接孔一一对应，所述连接座的后端为柱形凸起，所述柱形凸起间隙配合在所述连接孔内，并通过在锁紧孔设置锁紧螺钉实现对柱形凸起压紧固定。

进一步地，所述夹持座还包括基体，所述基体与柱形凸起一体式固定相接，所述夹持嘴中部通过扭簧转动连接在基体上，夹持嘴的前端共同设有与夹持槽相通的圆孔，用于所述螺钉的前段伸出夹持嘴，夹持嘴的前端固定有耳板，向内挤压所述耳板夹持嘴的前端沿转动连接处张开。

进一步地，所述伺服驱动结构包括伺服电机和减速机，所述伺服电机与减速机联动并固定在第一立板的外侧，所述往复直动结构为一导杆气缸，所述导杆气缸固定在第二立板上。

进一步地，所述顶针为水平设置的一长圆杆，整体置于容置槽内，顶针与所述导向孔间隙配合，导杆气缸的活塞杆外端固定有夹板，顶针的一端固定在所述夹板上，实现导杆气缸拖动所述顶针沿水平方向进行往复平移。

进一步地，所述顶针的平移路径的沿线上设有接近开关，所述接近开关通过传感器支架固定在第二立板上，接近开关检测夹板靠近时，顶针穿入夹持头到位，接近开关控制电磁阀使所述导杆气缸的活塞杆作反向移动。

有益效果

本发明提供了一种旋转插钉组件及其自动插钉装置，与现有公知技术相比，本发明的具有如下有益效果：

本发明通过设计夹持头在支撑盘上自由组合、安装的装配方式，同时进一步利用顶针与任一夹持头的导向孔同轴时，其一端可沿导向孔穿入至夹持槽内，将其内的螺钉从夹持嘴顶出，即可实现连续插钉工序，本装置可以不同模具的不同孔数自主增加或减少夹持头的个数，以适应使用需求；同时利用可拖动旋转插钉组件分别沿X、Y、Z方向移动的伺服平移模组，针对不同的模具穴孔位置变化时可以按需设置各穴孔位座标，从而实现一套插钉装置适应多种模具。孔数增减，位置变化，都可以用一套装置达到适应各种模具，通用性强，同时，模具变化不用重新设计制作插钉装置，使用成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的旋转插钉组件整体透视图；

图2为本发明的旋转插钉组件整体左视图；

图3为本发明的支撑盘在第一立板上组装示意图；

图4为本发明的顶针在第二立板组装示意图；

图5为本发明的支撑盘透视图；

图6为本发明的夹持头前侧即后侧示意图；

图7为本发明的自动插钉装置应用状态主视图；

图中的标号分别代表：1-支撑架；2-支撑盘；3-夹持头；4-顶针；5-伺服平移模组；6-立柱；7-伺服电机；8-减速机；9-胀套；10-夹板；11-接近开关；12-传感器支架；13-螺钉；14-导杆气缸；101-第一立板；102-第二立板；103-横板；201-外圈体；202-连接盘；203-容置槽；204-连接孔；205-锁紧孔；310-夹持嘴；320-夹持座；311-夹持槽；312-圆孔；313-耳板；321-导向孔；322-柱形凸起；323-基体。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

实施例：

本实施例的本发明一方面提供一种旋转插钉组件，参照图1-2；包括一支撑架1，其中支撑架1主要起到支撑和安装其他组件的作用。

以及支撑盘2，其主要包括一外圈体201及与外圈体201固定相接的连接盘202，连接盘202转动连接在支撑架1上，转的连接的设计为连续插钉工艺提供了动作基础。

以及夹持头3，其中，夹持头3主要用于夹持需要插入模具的螺钉13；多个夹持头3固定连接在外圈体201上，夹持头3包括连接座和夹持嘴310，一对夹持嘴310对称连接在连接座的前侧，夹持嘴310之间可进行弹性开合，其内部设有用于夹取螺钉13的夹持槽311；连接座上设有导向孔321，向孔与夹持槽311相通；

以及一根顶针4，位于在连接座的后侧之间，与任一夹持头3的导向孔321同轴时，其一端可沿导向孔321穿入至夹持槽311内，将其内的螺钉13从夹持嘴310顶出，其中在夹持头3的夹持嘴310对齐模具的穴孔时，顶针4将螺钉13从夹持嘴310顶出直接插入模具的穴孔内，即可完成一个插钉动作。

其中，支撑盘2外部联动有伺服驱动结构，伺服驱动结构用于拖动支撑盘2按照预设角度转动，顶针4外部联动有往复直动结构，往复直动结构用于拖动顶针4进行往复平移。伺服驱动结构通过连续转动控制支撑盘2按照预设角度转动至水平位置的“插钉点”，“插钉点”的位置夹持头3的导向孔321与顶针4同轴，支撑盘2每转动调节一次，往复直动结构拖动顶针4进行一次进、退动作，即可实现连续插钉工序。小角度的转动支撑盘2实现转换不同夹持头3，并配合顶针4的直动顶出、插钉的方式，使得连续插钉动作响应快、效率高；同时作业稳定性高，设备故障率低。

本发明另一方面提供一种自动插钉装置，参照图7：包括以下任一实施例中所提出的旋转插钉组件，还包括伺服平移模组5，伺服平移模组5的移动副通过立柱6与旋转插钉组件的支撑架1固定相接，伺服平移模组5用于拖动旋转插钉组件分别沿X、Y、Z方向移动，其中，伺服平移模组5主要由X、Y、Z方向上三个线性模组,三个线性模组按空间直角坐标系3轴向组合而成，（线性模组在图中未示出），其中，本实施例优选地线性模组采用伺服电动滑台，其为现有技术产品在此就不做赘述，其中，针对大范围的X、Y、Z方向移动时，可配合X-Y-Z轴伺服龙门架进行使用。本自动插钉装置针对不同的模具穴孔位置变化时，可以按需通过编程设置各穴孔位座标，并拖动用于插钉作业的旋转插钉组件根据编程的移动轨迹，先后移动至对应的穴孔的前侧，完成插钉作业。实现一套插钉装置适应多种模具。

参照图1、3，本实施中优选地支撑架1包括第一立板101、第二立板102和横板103，第一立板101、第二立板102分别固定连接在横板103的两侧，与横板103组成倒U型支架，支撑盘2置于第一立板101和第二立板102之间，并转动连接在第一立板101的内侧面上。倒U型支架的设计为下面的伺服电机7和导杆气缸14结合应用提供了安装基础。

其中，具体实施为：伺服驱动结构包括伺服电机7和减速机8，伺服电机7与减速机8联动并固定在第一立板101的外侧，往复直动结构为一导杆气缸14，导杆气缸14固定在第二立板102上。安装时，通过在连接盘202和第一立板101上开设有安装孔，配合胀套9完成减速机8与连接盘202之间的连接。减速机8和导杆气缸14分别通过螺栓固定在第一立板101和第二立板102上。

参照图3、5和6，本实施例中优选支撑盘2主体为一圆形盘体，外圈体201为圆环，连接盘202固定连接在圆环的一侧，并与圆环形成一开口的容置槽203。容置槽203为顶针4设置在连接座的后侧之间，提供了安装空间，以及为顶针4往复平移提供了移动空间。

同时，通过在外圈体201上周向均匀设有多个贯通的连接孔204，外圈体201的侧壁上设有与连接孔204垂直相通的锁紧孔205，锁紧孔205与连接孔204一一对应，连接座的后端为柱形凸起322，柱形凸起322间隙配合在连接孔204内，并通过在锁紧孔205设置锁紧螺栓实现对柱形凸起322压紧固定。通过设计夹持头3在支撑盘2上自由组合、安装的装配方式，夹持头3的拆装方便，可以不同模具的不同孔数自主增加或减少夹持头3的个数，以适应使用需求。同时本实施例中优选地在柱形凸起322的圆柱面上切设有平面，使得在连接孔204内被锁紧螺栓压紧固定更加牢固。

夹持座320还包括基体323，基体323与柱形凸起322一体式固定相接，夹持嘴310中部通过扭簧转动连接在基体323上，夹持嘴310的前端共同设有与夹持槽311相通的圆孔312，用于螺钉13的前段伸出夹持嘴310，夹持嘴310的前端固定有耳板313，向内挤压耳板313夹持嘴310的前端沿转动连接处张开。

参照图1、4，本实施中的顶针4为水平设置的一长圆杆，整体置于容置槽203内，顶针4与导向孔321间隙配合，导杆气缸14的活塞杆外端固定有夹板10，顶针4的一端固定在夹板10上，实现导杆气缸14拖动顶针4沿水平方向进行往复平移。使用时，在夹板10开设有固定槽口，通过将顶针4的一端插接在内并配合紧固螺栓进行固定，这样安装设计方便对磨损严重的顶针4进行更换。

其中，在顶针4的平移路径的沿线上设有接近开关11，接近开关11通过传感器支架12固定在第二立板102上，接近开关11检测夹板10靠近时，顶针4穿入夹持头3到位，接近开关11控制电磁阀使导杆气缸14的活塞杆作反向移动。接近开关11的作用不仅限制了顶针4在夹持头3内的推进距离，还为推进到位后，活塞杆作反向动作提供了信号响应点，使得推杆向后退出复位（考虑到夹板10采用钢材质，本实施例的接近开关11采用为金属感应型接近开关11）。

本自动插钉装置的工作流程：

1.首选利用夹持头3的夹持嘴310可弹性开合的能力，在对应“装钉工位”，配合支撑盘2的旋转完成每个夹持头3装夹有螺钉13。

2.通过伺服平移模组5拖动旋转插钉组件分别沿X、Y、Z方向移动，移动至模具上第一个穴孔，保持一个夹持头3位于“插钉点”，并对齐第一个穴孔，而后，导杆气缸14动作带动顶针4向前推进，其前端经导向孔321传入至至夹持槽311内，将其内的螺钉13从夹持嘴310顶出直接插入模具的穴孔内，即可完成一个插钉动作。

3.顶针4推进到位后，完成一个插钉动作，接近开关11响应，导杆气缸14（为一个双向气缸）反向移动，带动顶针4退出；

伺服电机7带动支撑盘2转动一定角度，使得下一个装有螺钉13的夹持头3转至“插钉点”位置，同时伺服平移模组5拖动旋转插钉组件，让“插钉点”位置的加持头对齐下一个穴孔，如此循环，实现连续插钉工序。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种旋转插钉组件，其特征在于，包括：

一支撑架；

支撑盘，主要包括一外圈体及与所述外圈体固定相接的连接盘，所述连接盘转动连接在所述支撑架上；

夹持头，多个所述夹持头固定连接在所述外圈体上，夹持头包括连接座和夹持嘴，一对所述夹持嘴对称连接在所述连接座的前侧，夹持嘴之间可进行弹性开合，其内部设有用于夹取螺钉的夹持槽；所述连接座上设有导向孔，所述向孔与所述夹持槽相通；

顶针，位于在所述连接座之间，与任一夹持头的导向孔同轴时，其一端可沿导向孔穿入至夹持槽内，将其内的螺钉从夹持嘴顶出；

其中，所述支撑盘外部联动有伺服驱动结构，所述伺服驱动结构用于拖动支撑盘按照预设角度转动，所述顶针外部联动有往复直动结构，往复直动结构用于拖动顶针进行往复平移。

2.根据权利要求1所述的一种旋转插钉组件，其特征在于，所述支撑架包括第一立板、第二立板和横板，所述第一立板、第二立板分别固定连接在所述横板的两侧，与横板组成倒U型支架，所述支撑盘置于第一立板和第二立板之间，并转动连接在所述第一立板的内侧面上。

3.根据权利要求1或2所述的一种旋转插钉组件，其特征在于，所述支撑盘主体为一圆形盘体，所述外圈体为圆环，所述连接盘固定连接在所述圆环的一侧，并与圆环形成一开口的容置槽。

4.根据权利要求3所述的一种旋转插钉组件，其特征在于，所述外圈体上周向均匀设有多个贯通的连接孔，外圈体的侧壁上设有与所述连接孔垂直相通的锁紧孔，所述锁紧孔与连接孔一一对应，所述连接座的后端为柱形凸起，所述柱形凸起间隙配合在所述连接孔内，并通过在锁紧孔设置锁紧螺钉实现对柱形凸起压紧固定。

5.根据权利要求1或4所述的一种旋转插钉组件，其特征在于，所述夹持座还包括基体，所述基体与柱形凸起一体式固定相接，所述夹持嘴中部通过扭簧转动连接在基体上，夹持嘴的前端共同设有与夹持槽相通的圆孔，用于所述螺钉的前段伸出夹持嘴，夹持嘴的前端固定有耳板，向内挤压所述耳板夹持嘴的前端沿转动连接处张开。

6.根据权利要求1所述的一种旋转插钉组件，其特征在于，所述伺服驱动结构包括伺服电机和减速机，所述伺服电机与减速机联动并固定在第一立板的外侧，所述往复直动结构为一导杆气缸，所述导杆气缸固定在第二立板上。

7.根据权利要求1所述的一种旋转插钉组件，其特征在于，所述顶针为水平设置的一长圆杆，整体置于容置槽内，顶针与所述导向孔间隙配合，导杆气缸的活塞杆外端固定有夹板，顶针的一端固定在所述夹板上，实现导杆气缸拖动所述顶针沿水平方向进行往复平移。

8.根据权利要求7所述的一种旋转插钉组件，其特征在于，所述顶针的平移路径的沿线上设有接近开关，所述接近开关通过传感器支架固定在第二立板上，接近开关检测夹板靠近时，顶针穿入夹持头到位，接近开关控制电磁阀使所述导杆气缸的活塞杆作反向移动。

9.一种自动插钉装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的旋转插钉组件，还包括伺服平移模组，所述伺服平移模组的移动副通过立柱与所述旋转插钉组件的支撑架固定相接，所述伺服平移模组用于拖动旋转插钉组件分别沿X、Y、Z方向移动。

10.根据权利要求9所述的一种自动插钉装置，其特征在于，所述伺服平移模组主要由X、Y、Z方向上三个线性模组,三个线性模组按空间直角坐标系3轴向组合而成。

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