CN114310279B - 一种大螺纹自动装配设备和装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大螺纹自动装配设备，包括转盘装置和涂胶拧紧装置；转盘装置包括设置有多个工位的转盘和转盘驱动机构，转盘上设置有多个工位，包括外螺纹上料工位、涂胶拧紧工位和成品下料工位；涂胶拧紧装置设置于涂胶拧紧工位一侧，用于拧紧外螺纹与内螺纹底座；本发明进一步提供了一种大螺纹装配方法；本发明进一步提供了一种大螺纹自动装配方法，包括预装配认牙工序和螺纹拧紧工序；与现有技术相比，在预装配认牙工序中，通过设置位移传感器监测卡盘位移，配合压缩弹簧的预紧力完成螺纹的预装配认牙，保证每个外螺纹旋入内螺纹底座的起始点相同，从而保证每个装配件中外螺纹旋入内螺纹底座的深度一致。

Description

一种大螺纹自动装配设备和装配方法

技术领域

本发明涉及自动定位螺纹装配技术领域，尤其是指一种大螺纹自动装配设备和装配方法。

背景技术

螺纹装配需要两道工序，先将外螺纹与内螺纹预装配认牙，再将外螺纹与内螺纹拧紧；预装配认牙时若认牙成功，则外螺纹会落入内螺纹螺牙中，若认牙未成功，则外螺纹未进入内螺纹螺牙，外螺纹需空转至落入内螺纹螺牙中完成认牙。

现有的自动螺纹装配装置，在预装配认牙工序中，未区分认牙是否成功就将外螺纹旋入内螺纹，因为认牙成功与未成功的外螺纹旋入内螺纹的起始点不同，因此无法保证每件装配件中外螺纹旋入深度一致，认牙成功的装配件相较认牙未成功的装配件外螺纹旋入深度较深；因此会产生螺纹装配精度低的问题，从而导致生产效率低下。

因此，有必要提供一种可以保证每件装配件中外螺纹旋入深度一致的螺纹装配设备和装配方法。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中无法保证螺纹旋入深度一致导致装配精度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种大螺纹自动装配设备和装配方法。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种大螺纹自动装配设备，其技术方案是：

一种大螺纹自动装配设备，包括转盘装置和涂胶拧紧装置；所述转盘装置包括设置有多个工位的转盘和转盘驱动机构，所述转盘驱动机构连接所述转盘，利用所述转盘驱动机构带动所述转盘转动，所述转盘上设置有用于夹持内螺纹底座和外螺纹的多个零件定位夹具，多个所述零件定位夹具与转盘上的多个工位配合设置，所述工位包括外螺纹上料工位、涂胶拧紧工位和成品下料工位；所述涂胶拧紧装置设置于涂胶拧紧工位一侧，用于拧紧外螺纹与内螺纹底座；包括外螺纹拧紧机构，所述外螺纹拧紧机构包括拧紧组件，第一快换式卡盘和Z轴进给组件，所述拧紧组件包括伺服电机、减速器和扭矩传感器，所述扭矩传感器设置于所述减速器下方；所述第一快换式卡盘包括压缩弹簧，导向键和用于啮合外螺纹缺口的卡盘，所述导向键设置于所述卡盘上，所述卡盘设置于所述压缩弹簧下方，所述第一快换卡盘设置于所述拧紧组件底部，所述拧紧组件设置于所述Z轴进给组件上；所述Z轴进给组件包括第一传动组件和固定板；所述第一传动组件包括伺服电机与丝杆；所述第一传动组件设置于所述固定板上；所述固定板上还设置有第一位移传感器，用于监测所述卡盘的位移。

在本发明的一个实施例中，所述涂胶拧紧装置还包括胶枪进给机构；所述胶枪进给机构包括胶枪，第二传动组件和开设有圆弧槽的角度调节板，所述第二传动组件包括伺服电机与丝杆，所述胶枪连接所述丝杆，利用丝杆位移带动胶枪进给打胶，所述第二传动组件通过所述圆弧槽滑动连接于所述角度调节板上，所述胶枪进给机构设置于所述外螺纹拧紧机构上。

在本发明的一个实施例中，所述外螺纹上料工位一侧设置有视觉纠偏装置，用于外螺纹的视觉定心；包括视觉摄像头，对中夹紧机构，微动平台，平台驱动机构和第一移动平台；所述平台驱动机构包括伺服电机和减速器；所述视觉摄像头位于对中夹紧机构中心上方，用于识别外螺纹特征；所述对中夹紧机构设置于所述微动平台上，用于外螺纹的对中；所述平台驱动机构连接所述微动平台，利用平台驱动机构驱动微动平台旋转；所述微动平台滑动连接于所述第一移动平台上。

在本发明的一个实施例中，所述成品下料工位一侧设置有深度检测装置，用于检测外螺纹旋入内螺纹底座深度；包括Z轴移动机构，第二位移传感器，定心夹紧机构和第二移动平台；所述Z轴移动机构包括伺服电机和丝杆；所述第二位移传感器设置于所述Z轴移动机构上；所述定心夹紧机构位于所述第二位移传感器下方，用于外螺纹的对中；所述定心夹紧机构滑动连接于所述第二移动平台上。

在本发明的一个实施例中，所述转盘驱动机构包括电机和凸轮分割器，所述电机输出端连接所述凸轮分割器，所述凸轮分割器连接所述转盘。

在本发明的一个实施例中，所述零件定位夹具设置有外螺纹定位夹紧机构和内螺纹底座定位夹紧机构；所述外螺纹定位夹紧机构用于夹持外螺纹，所述内螺纹底座定位夹紧机构用于夹持内螺纹底座。

在本发明的一个实施例中，所述内螺纹底座定位夹紧机构下方设置有第二快换式卡盘，所述第二快换式卡盘用于啮合内螺纹底座缺口。

在本发明的一个实施例中，所述大螺纹自动装配设备套设有防爆外壳，所述防爆外壳包括钢板主体和钢化玻璃窥视窗，所述钢化玻璃窥视窗嵌设于所述钢板主体上。

在本发明的一个实施例中，所述电机均为防爆电机。

为实现发明目的，本发明进一步提供了一种大螺纹自动装配方法，其技术方案是：

一种大螺纹自动装配方法，包括以下步骤：

1)外螺纹与内螺纹底座通过零件定位夹具夹紧。

2)外螺纹拧紧机构中Z轴进给组件带动第一快换式卡盘向下移动，直至卡盘与外螺纹的缺口啮合；Z轴进给组件继续向下移动，直至第一位移传感器发出接近信号时停止，此时压缩弹簧压缩一段距离。

3)伺服电机带动减速器开始沿与外螺纹旋入内螺纹底座相反的方向旋转，直至第一位移传感器发出到分离信号时停止；此时卡盘在压缩弹簧弹力的作用下带着外螺纹落入内螺纹底座中，完成螺纹的预装配认牙过程。

4)伺服电机带动减速器沿外螺纹旋入内螺纹底座的方向旋转，直至扭矩传感器测量的数值达到设定值时停止旋转，完成螺纹的拧紧装配。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的大螺纹自动装配设备和装配方法，在预装配认牙工序中，通过设置位移传感器监测卡盘位移，配合压缩弹簧的预紧力完成螺纹的预装配认牙，保证每个外螺纹旋入内螺纹底座的起始点相同，从而保证每个装配件中外螺纹旋入内螺纹底座的深度一致。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的转盘装置的示意图；

图3是本发明的涂胶拧紧装置的侧视图；

图4是本发明的视觉纠偏装置的示意图；

图5是本发明的深度检测装置的示意图；

图6是本发明的防爆外壳的示意图。

说明书附图标记说明：1、转盘装置；2、涂胶拧紧装置；3、视觉纠偏装置；4、深度检测装置；5、防爆外壳；11、转盘；12、转盘驱动机构；13、零件定位夹具；14、工位；21、外螺纹拧紧机构；22、胶枪进给机构；31、视觉摄像头，32、对中夹紧机构；33、微动平台；34、平台驱动机构；35、第一移动平台；41、Z轴移动机构；42、第二位移传感器；43、定心夹紧机构；44、第二移动平台；51、钢板主体；52、钢化玻璃窥视窗；131、外螺纹定位夹紧机构；132、内螺纹底座定位夹紧机构；133、第二快换式卡盘；211、拧紧组件；212、第一快换式卡盘；213、Z轴进给组件；221、胶枪；222、第二传动组件；223、角度调节板；2111、伺服电机；2112、减速器；2113、扭矩传感器；2121、压缩弹簧；2122、导向键；2123、卡盘；2131、第一传动组件；2132、固定板；2133、第一位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明的大螺纹自动装配设备的具体实施例1：

参照图1至图2所示，包括转盘装置1，涂胶拧紧装置2，视觉纠偏装置3和深度检测装置4。

具体的，转盘装置1包括设置有多个工位14的转盘11和转盘驱动机构12，转盘驱动机构12连接转盘，利用转盘驱动机构12带动转盘11转动，转盘11上设置有用于夹持内螺纹底座和外螺纹的多个零件定位夹具13，多个零件定位夹具13与转盘11上的多个工位14配合设置，工位14包括外螺纹上料工位、涂胶拧紧工位和成品下料工位；涂胶拧紧装置2设置于涂胶拧紧工位一侧，用于外螺纹的涂胶和外螺纹与内螺纹底座的拧紧；视觉纠偏装置3设置于外螺纹上料工位一侧，用于外螺纹的视觉定心；深度检测装置4设置于成品下料工位一侧，用于检测外螺纹旋入内螺纹底座深度。

具体的，转盘驱动机构12采用电机驱动凸轮分割器的方法实现转盘11的间歇运动，使零件定位夹具13按工序依次进入不同的工位14，与工位14上的装置配合进行后续操作。

具体的，零件定位夹具13设置有外螺纹定位夹紧机构131和内螺纹底座定位夹紧机构132；外螺纹定位夹紧机构131用于夹持经视觉纠偏后的外螺纹，内螺纹底座定位夹紧机构132用于夹持上料的内螺纹底座，内螺纹底座定位夹紧机构132下方设置有用于啮合内螺纹底座缺口的第二快换式卡盘133。

具体的，外螺纹定位夹紧机构131、内螺纹底座定位夹紧机构132在高度方向均可以上下调节，能够适配不同高度螺纹装配件。

参照图3所示，涂胶拧紧装置2包括外螺纹拧紧机构21，外螺纹拧紧机构21包括拧紧组件211，第一快换式卡盘212和Z轴进给组件213，拧紧装组件包括伺服电机2111、减速器2112和扭矩传感器2113，减速器2112与伺服电机2111输出端连接，提供拧紧外螺纹的拧紧力矩，扭矩传感器2113设置于减速器2112下方；第一快换式卡盘212包括压缩弹簧2121、导向键2122和用于啮合外螺纹缺口的卡盘2123，导向键2122设置于卡盘2123上，卡盘2123设置于压缩弹簧2121下方，第一快换式卡盘212设置于拧紧组件211下方，拧紧组件211设置于Z轴进给组件213上；Z轴进给组件213包括第一传动组件2131和固定板2132，第一传动组件2131包括伺服电机与丝杆；第一传动组件2131设置于固定板2132上，固定板2132上还设置有第一位移传感器2133，用于监测卡盘2123的位移。

具体的，拧紧组件211采用扭矩传感器2113测量螺纹拧紧过程中的扭矩，扭矩传感器2113测量的数值达到设定值时拧紧装置停止旋转，闭环控制，提高装配一致性。

具体的，第一快换式卡盘212采用导向键2122加压缩弹簧2121的结构实现卡盘2123的快速更换。

具体的，涂胶拧紧装置2还包括胶枪进给机构22；胶枪进给机构22包括胶枪221，第二传动组件222和开设有圆弧槽的角度调节板223，第二传动组件222包括伺服电机与丝杆，胶枪221连接丝杆，利用丝杆位移带动胶枪221进给打胶，第二传动组件222通过圆弧槽滑动连接于角度调节板223上，胶枪进给机构22设置于外螺纹拧紧机构21上。

具体的，通过滑动调节第二传动组件222相对圆弧槽的位置，进而调节胶枪221的打胶角度。

参照图3所示，视觉纠偏装置3包括视觉摄像头31，对中夹紧机构32，微动平台33，平台驱动机构34和第一移动平台35；平台驱动机构34包括伺服电机和减速器；视觉摄像头31位于对中夹紧机构32中心上方，用于识别外螺纹特征；对中夹紧机构32设置于微动平台33上，用于外螺纹的对中；平台驱动机构34连接微动平台33，利用平台驱动机构34驱动微动平台33旋转；微动平台33滑动连接于第一移动平台35上。

具体的，视觉摄像头31采用视觉相机检测外螺纹的缺口位置，采用伺服电机带动减速器驱动微动平台33旋转进行缺口位置纠偏。

具体的，对中夹紧机构32包括对称设置的V型卡爪，卡爪外侧均设置驱动源，用于驱动卡爪夹紧外螺纹。

具体的，对中夹紧机构32高度方向能够上下调节，方便外螺纹定位。

具体的，在外螺纹旋入内螺纹底座前，首先要将外螺纹进行对中。

具体的，第一移动平台35用于将视觉纠偏装置3下方的外螺纹运送至外螺纹上料工位。

参照图4所示，深度检测装置4包括Z轴移动机构41，第二位移传感器42，定心夹紧机构43和第二移动平台44；Z轴移动机构41包括伺服电机和丝杆；第二位移传感器42设置于Z轴移动机构41上，用于检测外螺纹的旋进深度；定心夹紧机构43位于第二位移传感器42下方，在深度检测前进行外螺纹的对中；定心夹紧机构43滑动连接于第二移动平台44上。

具体的，定心夹紧机构43包括对称设置的V型卡爪，卡爪外侧均设置驱动源，用于驱动卡爪夹紧装配件。

具体的，第二移动平台44用于将成品下料工位上的装配件运送至深度检测装置4下方。

参照图5所示，设备套设有防爆外壳5，防爆外壳5包括钢板主体51和钢化玻璃窥视窗52，钢化玻璃窥视窗52嵌设于钢板主体51上，实现人机隔离，提高加工过程的安全性，钢板主体51能够阻止设备内部爆破碎片飞溅，钢化玻璃窥视窗52能够方便外部人员对加工状况进行查看。

具体的，设备所用电机均选用防爆电机，提高安全性。

本发明的大螺纹自动装配设备的具体实施例2：

本实施例中大螺纹自动装配设备与上述具体实施例1的区别仅在于：本实施例中的转盘11等间隔划分为四工位：内螺纹底座上料工位、外螺纹上料工位、涂胶拧紧工位和成品下料工位。

本发明的大螺纹自动装配方法：

1)机械手从上料托盘中将内螺纹底座取出，放置到转盘11的零件定位夹具13上，通过内螺纹底座定位夹紧机构132和第二快换式卡盘133配合，将内螺纹底座进行定心并夹紧；机械手从上料托盘中将外螺纹取出，放置到视觉纠偏装置3的微动平台33上，对中夹紧机构32将外螺纹对中，视觉摄像头31对外螺纹进行特征识别，并根据识别结果控制微动平台33旋转相应的角度，使得外螺纹上的缺口位置与拧紧组件211上的卡盘2123一致，然后第一移动平台35直线运动，将视觉纠偏后的外螺纹运送至外螺纹上料工位；上料机械手将外螺纹抓起，放置到内螺纹底座上，外螺纹定位夹紧机构131将外螺纹夹紧。

2)外螺纹拧紧机构21中的Z轴进给组件213带动第一快换式卡盘212向下移动，直至卡盘2123与外螺纹的缺口啮合；此时Z轴进给组件213继续向下移动，直至第一位移传感器2133发出接近信号时停止向下移动；此时第一快换式卡盘212中的压缩弹簧2121压缩一段距离。

3)伺服电机2111带动减速器2112开始沿与外螺纹旋入内螺纹底座相反的方向旋转，直至第一位移传感器2133发出到分离信号时停止，此时卡盘2123在压缩弹簧2121弹力的作用下带着外螺纹一起落入内螺纹底座中，完成螺纹的预装配认牙过程。

4)胶枪进给机构22开始运作，伺服电机启动带动丝杆运动，利用丝杆位移带动胶枪221进给往外螺纹打胶，拧紧组件211中的伺服电机2111带动减速器2112沿外螺纹旋入内螺纹底座的方向旋转，将打胶后的外螺纹拧入内螺纹底座中，直至扭矩传感器2113测量的数值达到设定值时停止旋转。

5)机械手将装配完成的内螺纹底座抓起，放置到第二移动平台44上，定心夹紧机构43将组装好的成品定心后夹紧，随后第二移动平台44移动至深度检测装置4，Z轴移动机构41向下移动至设定位置，第二位移传感器42检测到外螺纹的拧紧深度，并于设定值比较，判断外螺纹的拧入深度是否合格；分选机械手依据检测结果，自动将产品依据是否合格放入不同的品料框内。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种大螺纹自动装配方法，其特征在于，采用大螺纹自动装配设备实现，所述大螺纹自动装配设备包括转盘装置和涂胶拧紧装置；

所述转盘装置包括设置有多个工位的转盘和转盘驱动机构，所述转盘驱动机构连接所述转盘，利用所述转盘驱动机构带动所述转盘转动，所述转盘上设置有用于夹持内螺纹底座和外螺纹的多个零件定位夹具，多个所述零件定位夹具与转盘上的多个工位配合设置，所述工位包括外螺纹上料工位、涂胶拧紧工位和成品下料工位；

所述涂胶拧紧装置设置于涂胶拧紧工位一侧，用于拧紧外螺纹与内螺纹底座；所述涂胶拧紧装置包括外螺纹拧紧机构，所述外螺纹拧紧机构包括拧紧组件，第一快换式卡盘和Z轴进给组件，所述拧紧组件包括伺服电机、减速器和扭矩传感器，所述扭矩传感器设置于所述减速器下方；所述第一快换式卡盘包括压缩弹簧，导向键和用于啮合外螺纹缺口的卡盘，所述导向键设置于所述卡盘上，所述卡盘设置于所述压缩弹簧下方，所述第一快换式 卡盘设置于所述拧紧组件底部，所述拧紧组件设置于所述Z轴进给组件上；所述Z轴进给组件包括第一传动组件和固定板；所述第一传动组件包括伺服电机与丝杆；所述第一传动组件设置于所述固定板上；所述固定板上还设置有第一位移传感器，用于监测所述卡盘的位移；

所述大螺纹自动装配方法，包括以下步骤：

1)外螺纹与内螺纹底座通过零件定位夹具夹紧；

2)外螺纹拧紧机构中的Z轴进给组件带动第一快换式卡盘向下移动，直至卡盘与外螺纹的缺口啮合；Z轴进给组件继续向下移动，直至第一位移传感器发出接近信号时停止，此时压缩弹簧压缩一段距离；

3)伺服电机带动减速器开始沿与外螺纹旋入内螺纹底座相反的方向旋转，直至第一位移传感器发出到分离信号时停止；此时卡盘在压缩弹簧弹力的作用下带着外螺纹落入内螺纹底座中，完成螺纹的预装配认牙过程；

4)伺服电机带动减速器沿外螺纹旋入内螺纹底座的方向旋转，直至扭矩传感器测量的数值达到设定值时停止旋转，完成螺纹的拧紧装配。

2.根据权利要求1所述的大螺纹自动装配方法，其特征在于：所述涂胶拧紧装置还包括胶枪进给机构；所述胶枪进给机构包括胶枪，第二传动组件和开设有圆弧槽的角度调节板，所述第二传动组件包括伺服电机与丝杆，所述胶枪连接所述丝杆，利用丝杆位移带动胶枪进给打胶，所述第二传动组件通过所述圆弧槽滑动连接于所述角度调节板上，所述胶枪进给机构设置于所述外螺纹拧紧机构上。

3.根据权利要求1所述的大螺纹自动装配方法，其特征在于：所述外螺纹上料工位一侧设置有视觉纠偏装置，用于外螺纹的视觉定心；包括视觉摄像头，对中夹紧机构，微动平台，平台驱动机构和第一移动平台；所述平台驱动机构包括伺服电机和减速器；所述视觉摄像头位于对中夹紧机构中心上方，用于识别外螺纹特征；所述对中夹紧机构设置于所述微动平台上，用于外螺纹的对中；所述平台驱动机构连接所述微动平台，利用平台驱动机构驱动微动平台旋转；所述微动平台滑动连接于所述第一移动平台上。

4.根据权利要求1所述的大螺纹自动装配方法，其特征在于：所述成品下料工位一侧设置有深度检测装置，用于检测外螺纹旋入内螺纹底座深度；包括Z轴移动机构，第二位移传感器，定心夹紧机构和第二移动平台；所述Z轴移动机构包括伺服电机和丝杆；所述第二位移传感器设置于所述Z轴移动机构上；所述定心夹紧机构位于所述第二位移传感器下方，用于外螺纹的对中；所述定心夹紧机构滑动连接于所述第二移动平台上。

5.根据权利要求1所述的大螺纹自动装配方法，其特征在于：所述转盘驱动机构包括电机和凸轮分割器，所述电机输出端连接所述凸轮分割器，所述凸轮分割器连接所述转盘。

6.根据权利要求1所述的大螺纹自动装配方法，其特征在于：所述零件定位夹具设置有外螺纹定位夹紧机构和内螺纹底座定位夹紧机构；所述外螺纹定位夹紧机构用于夹持外螺纹，所述内螺纹底座定位夹紧机构用于夹持内螺纹底座。

7.根据权利要求1所述的大螺纹自动装配方法，其特征在于：所述内螺纹底座定位夹紧机构下方设置有第二快换式卡盘，所述第二快换式卡盘用于啮合内螺纹底座缺口。

8.根据权利要求1所述的大螺纹自动装配方法，其特征在于：所述大螺纹自动装配设备套设有防爆外壳，所述防爆外壳包括钢板主体和钢化玻璃窥视窗，所述钢化玻璃窥视窗嵌设于所述钢板主体上。

9.根据权利要求1所述的大螺纹自动装配方法，其特征在于：所述电机均为防爆电机。

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