CN113182831B - 一种螺母垫片组合装配式拧紧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺母垫片组合装配式拧紧装置及方法。该装置包括底板、拧紧模块、送料模块、搬运组装模块。该方法包括：驱动本体移动至右夹瓣的侧孔端面与螺母运送通道和垫片运送通道的端面贴合；将螺母和垫片送入送料模块，螺母和垫片沿下部孔的锥形过渡区域下沉定位在指定位置；驱动本体反向运动，位于待拧紧位置；电批下行，批头边旋转边下行，螺母与垫片拧紧。本发明通过分步式送料‑拧紧机构，使得螺母和垫片能够通过不同专用管道进入取料位置，并最终定位在由两个夹瓣构成的指定位置处；通过设计由气缸驱动的平动搬运模块，并结合夹瓣开合机构，实现了螺母和垫片的组合拧紧，显著提高了装配效率。

Description

一种螺母垫片组合装配式拧紧装置及方法

技术领域

本发明涉及一种拧紧装置及方法，特别涉及一种用于将螺母和垫片拧紧到对应的螺栓上的自动化拧紧装置及方法。

背景技术

拧紧轴普遍应用于自动化装配行业，但其应用场景分类较多，包括常规螺钉的拧紧、小长径比螺钉的拧紧、螺母的拧紧等不同工况。在一些实际应用中，螺钉的拧紧过程中通常要配合垫片的装配，目前主要操作方法是通过人工事先将螺母和垫片装配在一起，后通过自动送料系统将已经装配好垫片的螺钉输送自拧紧轴，从而实现拧紧的过程。常规的拧紧轴无法使用吹钉式送料方法实现螺母和垫片同步输送并实现拧紧。还有一类不同的工况，就是螺钉已经通过人工手动操作的方法将其实现固定安装在工件上，需要将螺母和垫片拧紧到对应的螺栓上，对应的自动化拧紧方案尚未出现，目前还处于手动拧紧的阶段。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种螺母垫片组合装配式拧紧装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种螺母垫片组合装配式拧紧装置，包括底板、拧紧模块、送料模块、搬运组装模块；其中，

所述拧紧模块包括第一滑动机构、第一驱动机构、电批，所述第一滑动机构沿底板安装，包括可在第一驱动机构的驱动下上下平动的第一滑块，所述电批固定安装于所述第一滑块上，所述电批的下部安装有批头；

所述送料模块包括螺母运送通道和垫片运送通道，所述螺母运送通道和垫片运送通道相互平行设置；

所述搬运组装模块安装于底板下部，包括第二滑动机构、第二驱动机构、本体，所述第二滑动机构安装于底板上，包括第二滑块，所述本体固定安装于所述第二滑块上，所述第二驱动机构可驱动第二滑块和/或本体做横向平动，所述本体上安装有第三驱动机构，所述本体的侧面铰接安装有左夹瓣和右夹瓣，同时，所述左夹瓣通过左连杆铰接安装于第三驱动机构上，所述右夹瓣通过右连杆铰接安装于第三驱动机构上，所述左夹瓣和右夹瓣的抱合区域为上下贯通的通孔，所述通孔包括上部孔、中部孔和下部孔，所述下部孔的底部具有一向下收缩的锥形过渡区域，所述上部孔可允许批头伸入，所述中部孔与螺母的尺寸相适应，所述下部孔与垫片的尺寸相适应，所述右夹瓣具有连通螺母运送通道与通孔的第一侧孔、以及连通垫片运送通道与通孔的第二侧孔。

进一步的，所述第二滑动机构包括第一滑轨，所述第一滑轨固定安装在底板上，所述第一滑块安装于第一滑轨上，具有沿第一滑轨轴向平动的自由度，底板的上部固定安装有上支座，所述第一驱动机构包括第一气缸，所述第一气缸固定安装在上支座上，第一气缸的活塞杆与第一滑块相连，电批固定安装于第一滑块上。

进一步的，所述第一气缸与第一滑块通过缓冲器串联在一起。

进一步的，所述第二滑动机构包括第二滑轨，所述底板的下部固定安装有下支座，所述第二滑轨固定安装在下支座上，所述第二滑块滑动配合连接于第二滑轨上，所述第二驱动机构包括第二气缸，第二气缸的活塞杆与本体的侧面相连，所述第三驱动机构包括第三气缸，第三气缸的活塞杆通过销轴分别与左连杆和右连杆装配在一起，左连杆通过销轴与左夹瓣连接，右连杆通过销轴与右夹瓣连接。

进一步的，所述底板的侧面固定安装有背板，所述背板上固定安装有侧板，所述送料模块固定安装于所述侧板上，所述螺母运送通道和垫片运送通道的上端为入口、下端为出口，所述出口与右夹瓣上的侧孔相对应，可随本体的运动而与右夹瓣对接或分离。

进一步的，所述第二气缸固定安装于背板上。

进一步的，所述上部孔和中部孔之间具有一锥形过渡区域。

一种上述螺母垫片组合装配式拧紧装置的拧紧方法，包括：

步骤1：第三驱动机构驱动左夹瓣和右夹瓣抱合，第二驱动机构驱动本体移动至右夹瓣的侧孔端面与螺母运送通道和垫片运送通道的端面贴合，位于待取料位置；

步骤2：将螺母送入螺母运送通道，将垫片送入垫片运送通道，垫片进入下部孔后沿下部孔的锥形过渡区域下沉定位在指定位置，螺母进入中部孔后随垫片下沉至指定位置；

步骤3：第二驱动机构驱动本体沿与步骤1相反的方向运动至批头的正下方，位于待拧紧位置；

步骤4：第一驱动机构推动电批下行，直至批头与螺母接触，批头在第一气缸和电批的组合动作下，边旋转边下行，螺母与垫片拧紧；

步骤5：第三驱动机构驱动左夹瓣和右夹瓣张开，释放螺母与垫片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过分步式送料-拧紧机构，使得螺母和垫片能够通过不同专用管道进入取料位置，并最终定位在由两个夹瓣构成的指定位置处；通过设计由气缸驱动的平动搬运模块，并结合夹瓣开合机构，实现了螺母和垫片的组合拧紧，显著提高了装配效率。

附图说明

图1是待取料状态总成图；

图2是待拧紧状态总成图；

图3是待拧紧状态总成分解图；

图4是送料组合模块总成图；

图5是送料组合模块总成图；

图6是送料组合模块分解图；

图7是送料组合剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-3所示，本实施例提供一种螺母垫片组合装配式拧紧装置。其中，图1为该螺母垫片组合拧紧装置的总成图，图示状态处于待取料的位置状态，图中，垫片和螺母分别沿着不同的轨道进入左夹瓣和右夹瓣中。图2为待拧紧状态的位置图，此时搬运组装模块通过气缸的推动，实现平移运动，将螺母垫片搬运至批头的正下方，此时螺母和垫片输送管道与搬运组装模块分离。图3为螺母垫片组合拧紧轴总成的分解图。

该螺母垫片组合装配式拧紧装置包括底板、拧紧模块、送料模块、搬运组装模块；其中，

所述拧紧模块包括第一滑动机构、第一驱动机构、电批，第一滑动机构沿底板安装，包括可在第一驱动机构的驱动下上下平动的第一滑块，电批固定安装于所述第一滑块上，所述电批的下部安装有批头。

所述送料模块包括螺母运送通道和垫片运送通道，螺母运送通道和垫片运送通道相互平行设置。

搬运组装模块安装于底板下部，包括第二滑动机构、第二驱动机构、本体，所述第二滑动机构安装于底板上，包括第二滑块，本体固定安装于第二滑块上，所述第二驱动机构可驱动第二滑块和/或本体做横向平动(本实施例优选驱动本体平动)，本体上安装有第三驱动机构，本体的侧面铰接安装有左夹瓣和右夹瓣，同时，左夹瓣通过左连杆铰接安装于第三驱动机构上，右夹瓣通过右连杆铰接安装于第三驱动机构上，左夹瓣和右夹瓣的抱合区域为上下贯通的通孔，通孔包括上部孔、中部孔和下部孔，下部孔的底部具有一向下收缩的锥形过渡区域，上部孔可允许批头伸入，中部孔与螺母的尺寸相适应，下部孔与垫片的尺寸相适应，右夹瓣具有连通螺母运送通道与通孔的第一侧孔、以及连通垫片运送通道与通孔的第二侧孔。

本实施例中的驱动机构均优选采用气缸，滑动机构均优选采用滑轨。在此基础上，更为详细的结构进一步说明如下：

如图1-3所示，第一滑轨3通过螺钉安装在底板1上，上支座2通过螺钉安装在底板1的上侧，第一滑座4安装在第一滑轨3上，其具有沿着第一滑轨3轴向平动的自由度。第一滑块5通过螺钉固定在第一滑座4上，支座6通过螺钉固定安装在第一滑块5的下侧面。第一气缸7固定安装在上支座2上，第一气缸7和第一滑块5之间通过并紧螺母8和10以及缓冲器9串联在一起，这样，第一气缸就可以驱动第一滑块5沿着第一滑轨3的轴向进行平动。电批12的端部安装在支座6的圆弧槽内，并通过固定环13进行拧紧固定。批头11安装在电批12的头部。搬运组装模块14安装在底板1的下端。

如图4-6所示，其中，图5未显示下支座15。第二滑轨18通过螺钉17固定安装在下支座15上，下支座15上设置有定位环16，下第二滑块19安装在第二滑轨18上，本体29通过螺钉32安装在第二滑块19上。背板34通过螺钉安装在底板1的侧边，侧板37的一侧通过螺钉38固定安装在背板34上，另外一侧与垫片运送通道39、螺母垫片运送通道40固定装配在一起。第二气缸20通过螺钉21安装在角座36上，而角座36通过螺钉35固定安装在背板34上，而第二气缸20的杠杆端安装有螺母33，螺母33安装在本体29的槽口中，这样可以通过控制第二气缸20来控制本体29的位置。第三气缸22通过螺钉23安装在本体29上，第三气缸22的缸杆端又通过销26与左连杆24和右连杆25装配在一起，而左连杆24和右连杆25的端部又分别与左夹瓣30和右夹瓣31上的销轴连接在一起。另外需要注意的是，左夹瓣30和右夹瓣31分别通过左螺纹销轴27和右螺纹销轴28装配在本体29上。此时，通过控制第三气缸22即可以控制左夹瓣30和右夹瓣31的开合。另外需要特别注意的是，左夹瓣30和右夹瓣31的结构并不完全镜像对称，右夹瓣31有两个通道口，用来使得来自垫片运送通道39和螺母垫片运送通道40的垫片42和螺母41能够顺畅进入并定位在左右夹瓣构成的抱合区域内。

如图7所示，螺母垫片从外软体部轨道分别进入垫片运送通道39和螺母垫片运送通道40，并最终到待拧紧位置，即从位置A到达位置B。此处左夹瓣30和右夹瓣31的内部结构设计较为特殊。当垫片到达位置B时，会在锥面中下沉一定距离H2，确保垫片定位在指定位置，同样的，螺母进入指定位置后也会下沉一定距离H1，从而确保螺母也定位在指定位置。另外需要注意的是，螺母下沉距离不能超过一定限度，必须确保尺寸H3有一定的高度，该尺寸是确保螺母能够进入批头端部的内六角孔内，从确保能够顺利拧紧。

上述螺母垫片组合装配式拧紧装置的拧紧方法如下：

(1)第二气缸20控制取料模块位于待取料位置，此时右夹瓣31的通道口端面与垫片轨道39和螺母轨道40的端面贴合；

(2)外部系统控制垫片和螺母送料系统分别将垫片和螺母输送至垫片和螺母轨道，分别从位置A进入到位置B，此时，垫片和螺母分别准确定位在由左夹瓣30和右夹瓣31构成的抱环中；

(3)外部系统控制第二气缸20推动取料模块到达待拧紧位置；

(4)拧紧轴在外部机构(如机器人)的驱动下，到达指定位置；

(5)控制气缸1推动滑动拧紧模块下行，并在下行一段时间后(批头与螺母刚开始处于接触状态，此时批头11在第一气缸7和电批12的组合动作下，处于边旋转边下行的动作状态)，控制第三气缸22推动缸杆，推动左夹瓣30和右夹瓣31张开，进而完成螺母与垫片的拧紧步骤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种螺母垫片组合装配式拧紧装置，其特征在于，包括底板、拧紧模块、送料模块、搬运组装模块；其中，

所述拧紧模块包括第一滑动机构、第一驱动机构、电批，所述第一滑动机构沿底板安装，包括可在第一驱动机构的驱动下上下平动的第一滑块，所述电批固定安装于所述第一滑块上，所述电批的下部安装有批头；

所述送料模块包括螺母运送通道和垫片运送通道，所述螺母运送通道和垫片运送通道相互平行设置；

所述搬运组装模块安装于底板下部，包括第二滑动机构、第二驱动机构、本体，所述第二滑动机构安装于底板上，包括第二滑块，所述本体固定安装于所述第二滑块上，所述第二驱动机构可同时驱动第二滑块和本体做横向平动，所述本体上安装有第三驱动机构，所述本体的侧面铰接安装有左夹瓣和右夹瓣，同时，所述左夹瓣通过左连杆铰接安装于第三驱动机构上，所述右夹瓣通过右连杆铰接安装于第三驱动机构上，所述左夹瓣和右夹瓣的抱合区域为上下贯通的通孔，所述通孔包括上部孔、中部孔和下部孔，所述下部孔的底部具有一向下收缩的锥形过渡区域，所述上部孔可允许批头伸入，所述中部孔与螺母的尺寸相适应，所述下部孔与垫片的尺寸相适应，所述右夹瓣具有连通螺母运送通道与通孔的第一侧孔、以及连通垫片运送通道与通孔的第二侧孔。

2.根据权利要求1所述的一种螺母垫片组合装配式拧紧装置，其特征在于，所述第二滑动机构包括第一滑轨，所述第一滑轨固定安装在底板上，所述第一滑块安装于第一滑轨上，具有沿第一滑轨轴向平动的自由度，底板的上部固定安装有上支座，所述第一驱动机构包括第一气缸，所述第一气缸固定安装在上支座上，第一气缸的活塞杆与第一滑块相连，电批固定安装于第一滑块上。

3.根据权利要求2所述的一种螺母垫片组合装配式拧紧装置，其特征在于，所述第一气缸与第一滑块通过缓冲器串联在一起。

4.根据权利要求1所述的一种螺母垫片组合装配式拧紧装置，其特征在于，所述第二滑动机构包括第二滑轨，所述底板的下部固定安装有下支座，所述第二滑轨固定安装在下支座上，所述第二滑块滑动配合连接于第二滑轨上，所述第二驱动机构包括第二气缸，第二气缸的活塞杆与本体的侧面相连，所述第三驱动机构包括第三气缸，第三气缸的活塞杆通过销轴分别与左连杆和右连杆装配在一起，左连杆通过销轴与左夹瓣连接，右连杆通过销轴与右夹瓣连接。

5.根据权利要求4所述的一种螺母垫片组合装配式拧紧装置，其特征在于，所述底板的侧面固定安装有背板，所述背板上固定安装有侧板，所述送料模块固定安装于所述侧板上，所述螺母运送通道和垫片运送通道的上端为入口、下端为出口，所述出口与右夹瓣上的侧孔相对应，可随本体的运动而与右夹瓣对接或分离。

6.根据权利要求5所述的一种螺母垫片组合装配式拧紧装置，其特征在于，所述第二气缸固定安装于背板上。

7.根据权利要求1所述的一种螺母垫片组合装配式拧紧装置，其特征在于，所述上部孔和中部孔之间具有一锥形过渡区域。

8.权利要求1-7中任意一项所述的螺母垫片组合装配式拧紧装置的拧紧方法，其特征在于，包括：

步骤1：第三驱动机构驱动左夹瓣和右夹瓣抱合，第二驱动机构驱动本体移动至右夹瓣的侧孔端面与螺母运送通道和垫片运送通道的端面贴合，位于待取料位置；

步骤2：将螺母送入螺母运送通道，将垫片送入垫片运送通道，垫片进入下部孔后沿下部孔的锥形过渡区域下沉定位在指定位置，螺母进入中部孔后随垫片下沉至指定位置；

步骤3：第二驱动机构驱动本体沿与步骤1相反的方向运动至批头的正下方，位于待拧紧位置；

步骤4：第一驱动机构推动电批下行，直至批头与螺母接触，批头在第一气缸和电批的组合动作下，边旋转边下行，螺母与垫片拧紧；

步骤5：第三驱动机构驱动左夹瓣和右夹瓣张开，释放螺母与垫片。

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