CN113399992A - 一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，包括底座柜、控制柜、六轴机械臂、螺丝机主体，所述控制柜与所述底座柜固定，且所述控制柜、底座柜底面平齐，所述底座柜上与所述六轴机械臂一端固定，所述六轴机械臂另一端固定有所述螺丝机主体。本设计在创新性使用六轴机械臂，而非行业内普遍使用的单Z双Y三轴机械臂或双Z双Y四轴机械臂，并通过设置有高清视觉检测装置对加工位置进行调整，进行驱动PLC控制输出信号，进行驱动机械手臂移动位置，确保产品加工精准度在0.02mm以内，使坐标更加精准，也可以满足对不同角度、不同曲面、不同斜度的产品加工位置进行加工。

Description

一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机

技术领域

本发明涉及螺丝机领域，具体为一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机。

背景技术

螺丝装配是大部分产品生产制造时的一道重要工序，随着自动化生产的趋势，人工进行螺丝锁付的方式已难以满足产品的大规模生产需求，工业上也逐渐采用自动锁螺丝机来代替人工，实现锁付效率的提升。

目前，同行业界内自动锁螺丝机行业中为单Z双Y三轴自动锁螺丝机或自动锁螺丝机双Z双Y四轴螺丝机，难以满足对不同方位不同角度、深度、弧度位置的锁付。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，其特征在于：包括底座柜、控制柜、六轴机械臂、螺丝机主体，所述控制柜与所述底座柜固定，所述底座柜上端与所述六轴机械臂一端固定，所述六轴机械臂的工作端固定有所述螺丝机主体。

优选的，所述底座柜上方通过屏幕调节装置连接有屏幕，所述控制柜、底座柜下方固定有支撑腿，所述屏幕、六轴机械臂与所述控制柜电连接。

优选的，所述控制柜内设置通信模块、PLC控制器、储存器、位置获取单元和位置控制单元，所述通信模块连接屏幕与PLC控制器，匹配数据传输协议，所述位置获取单元实时检测所述螺丝机主体的位置，所述位置控制单元根据所述储存器中预设的数据控制所述螺丝机主体位置，所述通信模块、储存器、位置获取单元、位置控制单元分别和PLC控制器电连接。

优选的，所述螺丝机主体包括：

连接顶板、连接侧板、贯通杆、平衡板、驱动固定件、第一弹簧、螺纹套、驱动装置、动力输出件、输出口、螺丝进口；

所述连接顶板与所述六轴机械臂的工作端固定，所述连接顶板下方边侧与所述连接侧板上端固定，所述连接侧板下端与所述贯通杆固定，所述贯通杆上套接有所述平衡板，所述平衡板上方连接有所述第一弹簧，且所述第一弹簧套接于所述贯通杆上，所述第一弹簧上端连接于所述驱动固定件，所述驱动固定件下方固定有螺纹套；

所述驱动装置固定于所述连接侧板，所述驱动装置的输出轴位于所述螺纹套内，与所述螺纹套螺纹连接，所述驱动装置输出末端与所述动力输出件连接，所述动力输出件可随所述驱动装置的输出轴转动，所述动力输出件套接于所述螺纹套内，可随所述螺纹套上下移动，所述动力输出件位于所述输出口正上方，所述输出口与所述连接侧板固定，所述输出口与所述螺丝进口联通。

优选的，所述六轴机械臂与所述连接顶板连接端处还设置有高清视觉检测装置，所述高清视觉检测装置与所述控制柜电连接。

优选的，所述螺丝机主体上还设置有螺丝进给装置，所述螺丝进给装置固定于所述连接顶板下表面，所述螺丝进给装置通过联通管与所述螺丝进口联通，所述螺丝进给装置包括：

固定轴、转盘、凸杆、扇形盘、间隙、主动带轮、第一皮带、第二皮带、第一从动带轮、缺口盘、缺口、第二限位件、第二从动带轮、第三从动带轮、第三皮带、隔离条、第二限位件、螺丝仓、螺丝、压力板、第二弹簧、外壳；

所述外壳与所述连接顶板固定，所述转盘通过所述固定轴连接于所述外壳内壁，所述转盘通过电机驱动，所述转盘上存在有扇形空缺，所述转盘的扇形空缺处固定有所述凸杆，四个所述扇形盘组成的整体连接于所述外壳内壁，所述扇形盘之间形成所述间隙，所述凸杆可旋转至所述间隙内；

所述扇形盘组成的整体与所述主动带轮固定，所述主动带轮通过所述第一皮带连接第一从动带轮、通过所述第二皮带连接第二从动带轮，所述第一从动带轮与所述缺口盘固定，所述缺口盘上存在所述缺口，所述缺口盘外围设置有第二限位件，所述第二限位件与所述外壳固定；

所述第二从动带轮通过所述第三皮带连接第三从动带轮，所述第三皮带外表面上设置有所述隔离条，所述第三皮带一侧设置有所述螺丝仓，所述螺丝仓内设置所述压力板，所述压力板通过所述第二弹簧与所述螺丝仓内壁连接，所述螺丝仓内存放有螺丝；

所述第三皮带远离螺丝仓的一侧、与所述第三从动带轮外周设置有所述第二限位件，所述第二限位件固定于所述外壳内壁。

优选的，所述屏幕调节装置包括：

第一固定杆、第二固定杆、第一连接杆、第二连接杆、屏幕固定件、双向节、第三连接杆、第四连接杆、限位螺栓、第一轴件、第二轴件、凹槽、第一限位件、连接孔；

所述第一固定杆、第二固定杆下端转动连接于所述底座柜上表面，所述第一固定杆上端与所述第一连接杆一端转动连接，所述第二固定杆上端与所述第二连接杆一端转动连接，所述第一连接杆、第二连接杆另一端均连接有双向节；

所述第三连接杆通过所述双向节与所述第二连接杆连接，所述第四连接杆通过所述双向节与所述第一连接杆连接，所述第三连接杆、第四连接杆与所述屏幕固定件连接，所述屏幕固定件与所述屏幕固定；

所述双向节分为第一轴件与第二轴件，所述第一轴件与所述第一连接杆或第二连接杆连接，所述第二轴件上设置有所述第一限位件，所述第一限位件上设置有所述凹槽，所述凹槽内安装有所述限位螺栓，所述第一限位件内为所述连接孔，所述第三连接杆或第四连接杆通过所述连接孔与所述第二轴件固定，且所述限位螺栓穿过所述第三连接杆或第四连接杆安装于所述凹槽内。

优选的，所述第一弹簧的寿命影响因数可通过以下公式计算：

其中，D为所述第一弹簧的寿命影响因数，L为所述第一弹簧每次工作的压缩量，设计确定，ω为所述第一弹簧材料的泊松比，W为所述第一弹簧的圈数，设计确定，s为所述第一弹簧的线径，

为所述第一弹簧的工作环境影响参数；

通过计算第一弹簧的寿命影响因数，结合使用工况、频率可有效预测出第一弹簧的寿命，来确定检修周期。

优选的，还包括螺纹套状态检测装置，所述螺纹套状态检测装置包括：

转速传感器，设置在所述驱动装置输出轴处，用于检测所述驱动装置输出轴的转速；

力传感器，设置在所述驱动装置上，用于检测所述驱动装置与螺纹套螺纹面之间的压力；

功率传感器，设置在所述驱动装置上，用于检测所述驱动装置的功率；

计时器，所述设置在所述驱动装置输出轴处，用于检测所述驱动装置输出轴的单次转动时间；

计数器，设置在所述驱动装置输出轴处，用于检测所述驱动装置输出轴的运动次数；

报警器，所述报警器位于所述连接顶板上；

控制器，所述控制器分别与所述力传感器、转速传感器、功率传感器、计时器、计数器和报警器电性连接，所述控制器基于所述力传感器、转速传感器、功率传感器、计时器、计数器控制所述报警器工作，包括：

步骤1：所述控制器基于所述力传感器、转速传感器、功率传感器及公式(1)得到所述螺纹套的疲劳系数：

其中，A为螺纹套的疲劳系数，R为所述螺纹套的直径，L为所述螺纹套与所述驱动装置输出轴的丝接触长度，P为所述功率传感器检测的所述驱动装置的功率,E为所述力传感器检测的所述驱动装置与螺纹套螺纹面之间的压力，n为所述转速传感器检测的所述驱动装置输出轴的转速，K为所述螺纹套的载荷系数，m为所述螺纹套的螺距，z为所述螺纹套的螺纹圈数，θ为所述螺纹套的螺旋升角，∈为螺纹套材料的泊松比，σ为所述螺纹套材料的抗剪强度，τ为所述螺纹套材料的抗压强度，ω为所述螺纹套材料的弹性模量，e为自然常数，sin为正弦，cos为余弦，tan为正切；

步骤2：所述控制器基于转速传感器、计时器、计数器、公式(1)的计算结果及公式(2)计算所述螺纹套的使用状态系数：

其中，B为所述螺纹套的使用状态系数，Y₁为所述螺纹套的牙型系数,Y₂为所述螺纹套的应力修正系数,d为所述螺纹套的长度，t为所述计时器检测的所述驱动装置输出轴的单次转动时间，π为圆周率，i为所述计数器检测的所述驱动装置输出轴当前运动次数；

当所述螺纹套的使用状态系数超出预设的基准值范围时，所述控制器控制报警器进行报警。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意图；

图2为本发明的主体结构俯视示意图；

图3为本发明的螺丝机主体结构示意图；

图4为本发明的螺丝进给装置安装位置示意图；

图5为本发明的螺丝进给装置结构示意图；

图6为本发明的屏幕调节装置结构示意图；

图7为本发明的双向节结构示意图。

图中：1、底座柜；2、控制柜；3、支撑腿；4、六轴机械臂；5、屏幕调节装置；6、屏幕；7、螺丝机主体；8、螺丝进给装置；9、联通管；501、第一固定杆；502、第二固定杆；503、第一连接杆；504、第二连接杆；505、屏幕固定件；506、双向节；507、第三连接杆；508、第四连接杆；509、限位螺栓；510、第一轴件；511、第二轴件；512、凹槽；513、第一限位件；514、连接孔；701、连接顶板；702、连接侧板；703、贯通杆；704、平衡板；705、驱动固定件；706、第一弹簧；707、螺纹套；708、驱动装置；709、动力输出件；710、输出口；711、螺丝进口；801、固定轴；802、转盘；803、凸杆；804、扇形盘；805、间隙；806、主动带轮；807、第一皮带；808、第二皮带；809、第一从动带轮；810、缺口盘；811、缺口；812、第二限位件；813、第二从动带轮；814、第三从动带轮；815、第三皮带；816、隔离条；817、第二限位件；818、螺丝仓；819、螺丝；820、压力板；821、第二弹簧；822、外壳。

具体实施方式

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的防护组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，包括底座柜1、控制柜2、六轴机械臂4、螺丝机主体7，所述控制柜2与所述底座柜1固定，所述底座柜1上端与所述六轴机械臂4一端固定，所述六轴机械臂4的工作端固定有所述螺丝机主体7。

优选的，所述底座柜1上方通过屏幕调节装置5连接有屏幕6，所述控制柜2、底座柜1下方固定有支撑腿3，所述屏幕6、六轴机械臂4与所述控制柜2电连接。

优选的，所述控制柜2内设置通信模块、PLC控制器、储存器、位置获取单元和位置控制单元，所述通信模块连接屏幕6与PLC控制器，匹配数据传输协议，所述位置获取单元实时检测所述螺丝机主体7的位置，所述位置控制单元根据所述储存器中预设的数据控制所述螺丝机主体7位置，所述通信模块、储存器、位置获取单元、位置控制单元分别和PLC控制器电连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：本设计在创新性使用六轴机械臂4，而非行业内普遍使用的单Z双Y三轴机械臂或双Z双Y四轴机械臂，并通过设置有高清视觉检测装置对加工位置进行调整，进行驱动PLC控制输出信号，进行驱动机械手臂移动位置，确保产品加工精准度在0.02mm以内，使坐标更加精准，也可以满足对不同角度、不同曲面、不同斜度的产品加工位置进行加工，螺丝机主体7通过六轴机械臂4固定于底座柜1上，螺丝机主体7上的驱动装置708可为驱动马达，使用驱动马达代替传统电批进行锁浮螺丝，增加了设备使用寿命，节省生产场地面积，方便作业。

实施例2

参阅图3，在上述实施例1的基础上，所述螺丝机主体7包括：

连接顶板701、连接侧板702、贯通杆703、平衡板704、驱动固定件705、第一弹簧706、螺纹套707、驱动装置708、动力输出件709、输出口710、螺丝进口711；

所述连接顶板701与所述六轴机械臂4的工作端固定，所述连接顶板701下方边侧与所述连接侧板702上端固定，所述连接侧板702下端与所述贯通杆703固定，所述贯通杆703上套接有所述平衡板704，所述平衡板704上方连接有所述第一弹簧706，且所述第一弹簧706套接于所述贯通杆703上，所述第一弹簧706上端连接于所述驱动固定件705，所述驱动固定件705下方固定有螺纹套707；

所述驱动装置708固定于所述连接侧板702，所述驱动装置708的输出轴位于所述螺纹套707内，与所述螺纹套707螺纹连接，所述驱动装置708输出末端与所述动力输出件709连接，所述动力输出件709可随所述驱动装置708的输出轴转动，所述动力输出件709(如为用于拧螺丝的转轴)套接于所述螺纹套707内，可随所述螺纹套707上下移动(具体的，所述动力输出件709通过轴承转动连接于螺纹套707内，所述驱动装置708的输出轴/输出末端连接有键套，所述键套内设置滑槽，所述动力输出件709上端外侧设置连接键，所述连接键滑动连接于所述滑槽内)，所述动力输出件709位于所述输出口710正上方，所述输出口710与所述连接侧板702固定，所述输出口710与所述螺丝进口711联通。

优选的，所述六轴机械臂4与所述连接顶板701连接端处还设置有高清视觉检测装置，所述高清视觉检测装置与所述控制柜2电连接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：本设计通过驱动装置708旋转使得套接于螺纹套707内的动力输出件709随螺纹套707上下运动，且动力输出件709与驱动装置708连接，动力输出件709随驱动装置708输出端旋转，所以动力输出件709同时具备旋转与升降两种运动，满足对从螺丝进口711进入的螺丝进行锁付，连接顶板701、连接侧板702的设置保证各零件的稳定安装，贯通杆703的设置使得驱动固定件705只能在贯通杆703限制的范围内移动，保证了动作的精确性，平衡板704的设置保证了驱动固定件705的受力平衡，变相延长了设备的使用寿命。

实施例3

参阅图4-5，在上述实施例2的基础上，所述螺丝机主体7上还设置有螺丝进给装置8，所述螺丝进给装置8固定于所述连接顶板701下表面，所述螺丝进给装置8通过联通管9与所述螺丝进口711联通，所述螺丝进给装置8包括：

固定轴801、转盘802、凸杆803、扇形盘804、间隙805、主动带轮806、第一皮带807、第二皮带808、第一从动带轮809、缺口盘810、缺口811、第二限位件812、第二从动带轮813、第三从动带轮814、第三皮带815、隔离条816、第二限位件817、螺丝仓818、螺丝819、压力板820、第二弹簧821、外壳822；

所述外壳822与所述连接顶板701固定，所述转盘802通过所述固定轴801连接于所述外壳822内壁，所述转盘802通过电机驱动，所述转盘802上存在有扇形空缺，所述转盘802的扇形空缺处固定有所述凸杆803，四个所述扇形盘804组成的整体连接于所述外壳822内壁，所述扇形盘804之间形成所述间隙805，所述凸杆803可旋转至所述间隙805内；

所述扇形盘804组成的整体与所述主动带轮806固定，所述主动带轮806通过所述第一皮带807连接第一从动带轮809、通过所述第二皮带808连接第二从动带轮813，所述第一从动带轮809与所述缺口盘810固定，所述缺口盘810上存在所述缺口811，所述缺口盘810外围设置有第二限位件812，所述第二限位件812与所述外壳822固定；

所述第二从动带轮813通过所述第三皮带815连接第三从动带轮814，所述第三皮带815外表面上设置有所述隔离条816，所述第三皮带815一侧设置有所述螺丝仓818，所述螺丝仓818内设置所述压力板820，所述压力板820通过所述第二弹簧821与所述螺丝仓818内壁连接，所述螺丝仓818内存放有螺丝819；

所述第三皮带815远离螺丝仓818的一侧、与所述第三从动带轮814外周设置有所述第二限位件817，所述第二限位件817固定于所述外壳822内壁。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：本装置通过设置螺丝进给装置8，将提前放置于螺丝仓818内的螺丝819通过第二弹簧821挤压入第三皮带815上的隔离条816之间的间隔中，随着第三皮带815的转动进入缺口盘810上的缺口811内最后穿过联通管9抵达安装位置，第一从动带轮809和第二从动带轮813皆通过皮带传动，而转盘802、凸杆803、扇形盘804、间隙805的设置使得主动带轮806间歇运动，与螺丝机锁付间隔相适应，增加了该装置的实用性。

实施例4

参阅图1、6-7，在上述实施例1中的基础上，所述屏幕调节装置5包括：

第一固定杆501、第二固定杆502、第一连接杆503、第二连接杆504、屏幕固定件505、双向节506、第三连接杆507、第四连接杆508、限位螺栓509、第一轴件510、第二轴件511、凹槽512、第一限位件513、连接孔514；

所述第一固定杆501、第二固定杆502下端转动连接于所述底座柜1上表面，所述第一固定杆501上端与所述第一连接杆503一端转动连接，所述第二固定杆502上端与所述第二连接杆504一端转动连接，所述第一连接杆503、第二连接杆504另一端均连接有双向节506；

所述第三连接杆507通过所述双向节506与所述第二连接杆504连接，所述第四连接杆508通过所述双向节506与所述第一连接杆503连接，所述第三连接杆507、第四连接杆508与所述屏幕固定件505连接，所述屏幕固定件505与所述屏幕6固定；

所述双向节506分为第一轴件510与第二轴件511，所述第一轴件510与所述第一连接杆503或第二连接杆504连接，所述第二轴件511上设置有所述第一限位件513，所述第一限位件513上设置有所述凹槽512，所述凹槽512内安装有所述限位螺栓509，所述第一限位件513内为所述连接孔514，所述第三连接杆507或第四连接杆508通过所述连接孔514与所述第二轴件511固定，且所述限位螺栓509穿过所述第三连接杆507或第四连接杆508安装于所述凹槽512内。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：屏幕调节装置5通过设置双向节506，使得在一个极小的范围内可完成两个方向的转动，节约了设备的占用空间，且在第二轴件511上设置限位螺栓509，通过限位螺栓509对第三连接杆507或第四连接杆508相对于双向节506的旋转角度进行限制，避免屏幕6超出安全使用范围，增加了设备的使用寿命，第一固定杆501、第二固定杆502、第一连接杆503、第二连接杆504、第三连接杆507、第四连接杆508的连接满足了屏幕6的多角度旋转。

实施例5

在上述实施例1的基础上，所述第一弹簧706的寿命影响因数可通过以下公式计算：

其中，D为所述第一弹簧706的寿命影响因数，L为所述第一弹簧706每次工作的压缩量，设计确定，ω为所述第一弹簧706材料的泊松比，W为所述第一弹簧706的圈数，设计确定，s为所述第一弹簧706的线径，

为所述第一弹簧706的工作环境影响参数；

通过计算第一弹簧706的寿命影响因数，结合使用工况、频率可有效预测出第一弹簧706的寿命，来确定检修周期。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：在设备运行中，第一弹簧706的状态对设备的正常运行非常重要，在第一弹簧706多次受压的过程中，易发生塑形形变，而且弹簧发生塑形形变的时间短于其他零件出现故障的时间，通过计算第一弹簧706的寿命影响因数，结合使用工况、频率可有效预测出第一弹簧706的寿命，通过计算第一弹簧706的寿命来确定检修周期，既保证了设备的安全性也节约了维护成本。

实施例6

在上述实施例1的基础上，还包括螺纹套707状态检测装置，所述螺纹套707状态检测装置包括：

转速传感器，设置在所述驱动装置708输出轴处，用于检测所述驱动装置708输出轴的转速；

力传感器，设置在所述驱动装置708上，用于检测所述驱动装置708与螺纹套707螺纹面之间的压力；

功率传感器，设置在所述驱动装置708上，用于检测所述驱动装置708的功率；

计时器，所述设置在所述驱动装置708输出轴处，用于检测所述驱动装置708输出轴的单次转动时间；

计数器，设置在所述驱动装置708输出轴处，用于检测所述驱动装置708输出轴的运动次数；

报警器，所述报警器位于所述连接顶板701上；

控制器，所述控制器分别与所述力传感器、转速传感器、功率传感器、计时器、计数器和报警器电性连接，所述控制器基于所述力传感器、转速传感器、功率传感器、计时器、计数器控制所述报警器工作，包括：

步骤1：所述控制器基于所述力传感器、转速传感器、功率传感器及公式(1)得到所述螺纹套707的疲劳系数：

其中，A为螺纹套707的疲劳系数，R为所述螺纹套707的直径，L为所述螺纹套707与所述驱动装置708输出轴的丝接触长度，P为所述功率传感器检测的所述驱动装置708的功率,E为所述力传感器检测的所述驱动装置708与螺纹套707螺纹面之间的压力，n为所述转速传感器检测的所述驱动装置708输出轴的转速，K为所述螺纹套707的载荷系数，m为所述螺纹套707的螺距，z为所述螺纹套707的螺纹圈数，θ为所述螺纹套707的螺旋升角，∈为螺纹套707材料的泊松比，σ为所述螺纹套707材料的抗剪强度，τ为所述螺纹套707材料的抗压强度，ω为所述螺纹套707材料的弹性模量，e为自然常数，sin为正弦，cos为余弦，tan为正切；

步骤2：所述控制器基于转速传感器、计时器、计数器、公式(1)的计算结果及公式(2)计算所述螺纹套707的使用状态系数：

其中，B为所述螺纹套707的使用状态系数，Y₁为所述螺纹套707的牙型系数,Y₂为所述螺纹套707的应力修正系数,d为所述螺纹套707的长度，t为所述计时器检测的所述驱动装置708输出轴的单次转动时间，π为圆周率，i为所述计数器检测的所述驱动装置708输出轴当前运动次数；

当所述螺纹套707的使用状态系数超出预设的基准值范围时，所述控制器控制报警器进行报警。

上述式中，

用于表达螺纹套707的疲劳系数随着功率、转速的变化而变化的过程，功率越大、转速越低，螺纹套707的疲劳系数也越大，同时螺纹套707与所述驱动装置708输出轴的丝接触长度、螺纹套707的直径、螺纹套707的螺旋升角也对螺纹套707的疲劳系数起到一定的影响，

是根据螺纹套707的载荷系数、螺纹套707的螺距、螺纹套707的螺纹圈数对螺纹套707的疲劳系数进行修正，在得出螺纹套707的疲劳系数的基础上，根据螺纹套707的长度、当前运动次数、单次转动时间，并通过

计算得到螺纹套707的使用状态系数，且螺纹套707的使用状态系数与螺纹套707的使用次数呈正比，随着运动次数的增加，螺纹套707的使用状态系数也随之增大，

是根据螺纹套707的牙型系数、螺纹套707的应力修正系数对螺纹套707的使用状态系数作出的修正。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：将转速传感器设置在所述驱动装置708输出轴，用于检测所述驱动装置708输出轴的转速，将功率传感器设置在所述驱动装置708上，用于检测所述驱动装置708的功率，通过检测所述驱动装置708输出轴的转矩、转速、所述驱动装置708的功率以及公式(1)来计算所述螺纹套707的疲劳系数，同时，设置计时器检测所述驱动装置708输出轴的单次转动时间，设置计数器检测所述驱动装置708输出轴的运动次数，然后根据公式(1)的计算结果、计时器检测所述驱动装置708输出轴的单次转动时间、计数器检测所述驱动装置708输出轴的运动次数以及公式(2)可以计算得到所述螺纹套707的使用状态系数，当当所述螺纹套707的使用状态系数超出预设的基准值范围时，所述控制器控制报警器进行报警。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，其特征在于：包括底座柜(1)、控制柜(2)、六轴机械臂(4)、螺丝机主体(7)，所述控制柜(2)与所述底座柜(1)固定，所述底座柜(1)上端与所述六轴机械臂(4)一端固定，所述六轴机械臂(4)的工作端固定有所述螺丝机主体(7)。

2.根据权利要求1所述的一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，其特征在于：所述底座柜(1)上方通过屏幕调节装置(5)连接有屏幕(6)，所述控制柜(2)、底座柜(1)下方固定有支撑腿(3)，所述屏幕(6)、六轴机械臂(4)与所述控制柜(2)电连接。

3.根据权利要求1所述的一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，其特征在于：所述控制柜(2)内设置通信模块、PLC控制器、储存器、位置获取单元和位置控制单元，所述通信模块连接屏幕(6)与PLC控制器，匹配数据传输协议，所述位置获取单元实时检测所述螺丝机主体(7)的位置，所述位置控制单元根据所述储存器中预设的数据控制所述螺丝机主体(7)位置，所述通信模块、储存器、位置获取单元、位置控制单元分别和PLC控制器电连接。

4.根据权利要求2所述的一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，其特征在于：所述螺丝机主体(7)包括：

连接顶板(701)、连接侧板(702)、贯通杆(703)、平衡板(704)、驱动固定件(705)、第一弹簧(706)、螺纹套(707)、驱动装置(708)、动力输出件(709)、输出口(710)、螺丝进口(711)；

所述连接顶板(701)与所述六轴机械臂(4)的工作端固定，所述连接顶板(701)下方边侧与所述连接侧板(702)上端固定，所述连接侧板(702)下端与所述贯通杆(703)固定，所述贯通杆(703)上套接有所述平衡板(704)，所述平衡板(704)上方连接有所述第一弹簧(706)，且所述第一弹簧(706)套接于所述贯通杆(703)上，所述第一弹簧(706)上端连接于所述驱动固定件(705)，所述驱动固定件(705)下方固定有螺纹套(707)；

所述驱动装置(708)固定于所述连接侧板(702)，所述驱动装置(708)的输出轴位于所述螺纹套(707)内，与所述螺纹套(707)螺纹连接，所述驱动装置(708)输出末端与所述动力输出件(709)连接，所述动力输出件(709)可随所述驱动装置(708)的输出轴转动，所述动力输出件(709)套接于所述螺纹套(707)内，可随所述螺纹套(707)上下移动，所述动力输出件(709)位于所述输出口(710)正上方，所述输出口(710)与所述连接侧板(702)固定，所述输出口(710)与所述螺丝进口(711)联通。

5.根据权利要求3所述的一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，其特征在于：所述六轴机械臂(4)与所述连接顶板(701)连接端处还设置有高清视觉检测装置，所述高清视觉检测装置与所述控制柜(2)电连接。

6.根据权利要求3所述的一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，其特征在于：所述螺丝机主体(7)上还设置有螺丝进给装置(8)，所述螺丝进给装置(8)固定于所述连接顶板(701)下表面，所述螺丝进给装置(8)通过联通管(9)与所述螺丝进口(711)联通，所述螺丝进给装置(8)包括：

固定轴(801)、转盘(802)、凸杆(803)、扇形盘(804)、间隙(805)、主动带轮(806)、第一皮带(807)、第二皮带(808)、第一从动带轮(809)、缺口盘(810)、缺口(811)、第二限位件(812)、第二从动带轮(813)、第三从动带轮(814)、第三皮带(815)、隔离条(816)、第二限位件(817)、螺丝仓(818)、螺丝(819)、压力板(820)、第二弹簧(821)、外壳(822)；

所述外壳(822)与所述连接顶板(701)固定，所述转盘(802)通过所述固定轴(801)连接于所述外壳(822)内壁，所述转盘(802)通过电机驱动，所述转盘(802)上存在有扇形空缺，所述转盘(802)的扇形空缺处固定有所述凸杆(803)，四个所述扇形盘(804)组成的整体连接于所述外壳(822)内壁，所述扇形盘(804)之间形成所述间隙(805)，所述凸杆(803)可旋转至所述间隙(805)内；

所述扇形盘(804)组成的整体与所述主动带轮(806)固定，所述主动带轮(806)通过所述第一皮带(807)连接第一从动带轮(809)、通过所述第二皮带(808)连接第二从动带轮(813)，所述第一从动带轮(809)与所述缺口盘(810)固定，所述缺口盘(810)上存在所述缺口(811)，所述缺口盘(810)外围设置有第二限位件(812)，所述第二限位件(812)与所述外壳(822)固定；

所述第二从动带轮(813)通过所述第三皮带(815)连接第三从动带轮(814)，所述第三皮带(815)外表面上设置有所述隔离条(816)，所述第三皮带(815)一侧设置有所述螺丝仓(818)，所述螺丝仓(818)内设置所述压力板(820)，所述压力板(820)通过所述第二弹簧(821)与所述螺丝仓(818)内壁连接，所述螺丝仓(818)内存放有螺丝(819)；

所述第三皮带(815)远离螺丝仓(818)的一侧、与所述第三从动带轮(814)外周设置有所述第二限位件(817)，所述第二限位件(817)固定于所述外壳(822)内壁。

7.根据权利要求2所述的一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，其特征在于：所述屏幕调节装置(5)包括：

第一固定杆(501)、第二固定杆(502)、第一连接杆(503)、第二连接杆(504)、屏幕固定件(505)、双向节(506)、第三连接杆(507)、第四连接杆(508)、限位螺栓(509)、第一轴件(510)、第二轴件(511)、凹槽(512)、第一限位件(513)、连接孔(514)；

所述第一固定杆(501)、第二固定杆(502)下端转动连接于所述底座柜(1)上表面，所述第一固定杆(501)上端与所述第一连接杆(503)一端转动连接，所述第二固定杆(502)上端与所述第二连接杆(504)一端转动连接，所述第一连接杆(503)、第二连接杆(504)另一端均连接有双向节(506)；

所述第三连接杆(507)通过所述双向节(506)与所述第二连接杆(504)连接，所述第四连接杆(508)通过所述双向节(506)与所述第一连接杆(503)连接，所述第三连接杆(507)、第四连接杆(508)与所述屏幕固定件(505)连接，所述屏幕固定件(505)与所述屏幕(6)固定；

所述双向节(506)分为第一轴件(510)与第二轴件(511)，所述第一轴件(510)与所述第一连接杆(503)或第二连接杆(504)连接，所述第二轴件(511)上设置有所述第一限位件(513)，所述第一限位件(513)上设置有所述凹槽(512)，所述凹槽(512)内安装有所述限位螺栓(509)，所述第一限位件(513)内为所述连接孔(514)，所述第三连接杆(507)或第四连接杆(508)通过所述连接孔(514)与所述第二轴件(511)固定，且所述限位螺栓(509)穿过所述第三连接杆(507)或第四连接杆(508)安装于所述凹槽(512)内。

8.根据权利要求4所述的一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，其特征在于：所述第一弹簧(706)的寿命影响因数可通过以下公式计算：

其中，D为所述第一弹簧(706)的寿命影响因数，L为所述第一弹簧(706)每次工作的压缩量，设计确定，ω为所述第一弹簧(706)材料的泊松比，W为所述第一弹簧(706)的圈数，设计确定，s为所述第一弹簧(706)的线径，

为所述第一弹簧(706)的工作环境影响参数；

通过计算第一弹簧(706)的寿命影响因数，结合使用工况、频率、第一弹簧(706)的额定使用寿命预测出第一弹簧(706)的寿命，来确定检修周期。

9.根据权利要求4所述的一种新型机械手臂六轴自动锁螺丝机，其特征在于：还包括螺纹套(707)状态检测装置，所述螺纹套(707)状态检测装置包括：

转速传感器，设置在所述驱动装置(708)输出轴处，用于检测所述驱动装置(708)输出轴的转速；

力传感器，设置在所述驱动装置(708)上，用于检测所述驱动装置(708)与螺纹套(707)螺纹面之间的压力；

功率传感器，设置在所述驱动装置(708)上，用于检测所述驱动装置(708)的功率；

计时器，所述设置在所述驱动装置(708)输出轴处，用于检测所述驱动装置(708)输出轴的单次转动时间；

计数器，设置在所述驱动装置(708)输出轴处，用于检测所述驱动装置(708)输出轴的运动次数；

报警器，所述报警器位于所述连接顶板(701)上；

控制器，所述控制器分别与所述力传感器、转速传感器、功率传感器、计时器、计数器和报警器电性连接，所述控制器基于所述力传感器、转速传感器、功率传感器、计时器、计数器控制所述报警器工作，包括：

步骤1：所述控制器基于所述力传感器、转速传感器、功率传感器及公式(1)得到所述螺纹套(707)的疲劳系数：

其中，A为螺纹套(707)的疲劳系数，R为所述螺纹套(707)的直径，L为所述螺纹套(707)与所述驱动装置(708)输出轴的丝接触长度，P为所述功率传感器检测的所述驱动装置(708)的功率,F为所述力传感器检测的所述驱动装置(708)与螺纹套(707)螺纹面之间的压力，n为所述转速传感器检测的所述驱动装置(708)输出轴的转速，K为所述螺纹套(707)的载荷系数，m为所述螺纹套(707)的螺距，z为所述螺纹套(707)的螺纹圈数，θ为所述螺纹套(707)的螺旋升角，∈为螺纹套(707)材料的泊松比，σ为所述螺纹套(707)材料的抗剪强度，τ为所述螺纹套(707)材料的抗压强度，ω为所述螺纹套(707)材料的弹性模量，e为自然常数，sin为正弦，cos为余弦，tan为正切；

步骤2：所述控制器基于转速传感器、计时器、计数器、公式(1)的计算结果及公式(2)计算所述螺纹套(707)的使用状态系数：

其中，B为所述螺纹套(707)的使用状态系数，Y₁为所述螺纹套(707)的牙型系数,Y₂为所述螺纹套(707)的应力修正系数,d为所述螺纹套(707)的长度，t为所述计时器检测的所述驱动装置(708)输出轴的单次转动时间，π为圆周率，i为所述计数器检测的所述驱动装置(708)输出轴当前运动次数；

当所述螺纹套(707)的使用状态系数超出预设的基准值范围时，所述控制器控制报警器进行报警。

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