CN115255900B - 一种螺栓自动装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺栓自动装配装置，包括一可旋转的工作台，工作台上设有多个呈环形分布的安装座，安装座上设有装配槽；所述工作台外侧设有多个工位，其中包括套管上料工位，套管上料工位包括第一振动盘、第一进料轨道、阻挡块、第二进料轨道、套管抓取机械手和光学筛选机，第一进料轨道与第二进料轨道之间设有阻挡块，阻挡块上设有一容置槽，容置槽一端的槽壁上开设有检测口，光学筛选机与检测口位置相对；套管抓取机械手位于阻挡块一侧，套管抓取机械手可带动套管转向。本发明将膨胀螺栓的各个零件分开，通过上料工位自动上料、自动组装、自动下料，大大提高膨胀螺栓的装配效率和装配质量。

Description

一种螺栓自动装配装置

技术领域

本发明涉及螺栓装配技术领域，特别涉及一种螺栓自动装配装置。

背景技术

膨胀螺栓一般包括螺杆、套管、螺母、平垫和弹垫，在螺杆上依次套入套管平垫和弹垫，最后螺母与螺杆通过螺纹固定，组成一套膨胀螺栓。不锈钢膨胀螺栓的传统装配方法是采用人工组合的方式，但是人工装配的效率低下，无法满足市场对不锈钢膨胀螺栓的需求量，因此对不锈钢膨胀螺栓组装的生产效率、质量、成本都提出了更高的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种螺栓自动装配装置，可自动组装膨胀螺栓的各个零件，提高膨胀螺栓的装配效率。

为此，本发明的技术方案是：一种螺栓自动装配装置，包括一可旋转的工作台，工作台上设有多个呈环形分布的安装座，且安装座位于工作台的边沿处；所述安装座背离工作台圆心一侧设有装配槽；所述工作台外侧设有多个工位，其中包括套管上料工位，套管上料工位包括第一振动盘、第一进料轨道、阻挡块、第二进料轨道、套管抓取机械手、套管上料机械手和光学筛选机，第一进料轨道进口端连接第一振动盘，第一进料轨道与第二进料轨道之间设有阻挡块，三者呈一直线分布，第二进料轨道的出口端靠近工作台；所述阻挡块上设有一容置槽，容置槽一端的槽壁上开设有检测口，光学筛选机位于阻挡块侧面，与检测口位置相对；所述套管抓取机械手位于阻挡块一侧，将阻挡块上的套管转移至第二进料轨道，且套管抓取机械手可带动套管转向；所述套管上料机械手位于第二进料轨道的出口端，可将第二进料轨道上的套管，插入安装座的装配槽内。

本发明设置了可旋转的工作台，利用工作台带动安装座在各个工位之间移动，膨胀螺栓中的螺母、弹垫、平垫通过相应的上料工位移动到安装座的装配槽内；膨胀螺栓中的套管其中一端开设有圆孔，使得套管安装时需要分清楚两端的位置，将套管带圆孔一端位于前面的，设为正向套管，反之，为反向套管；因此，套管上料过程中，会依次被阻挡块拦住，套管位于容置槽内，若套管为正向套管时，套管上的圆孔正好位于检测口处，若套管为反向套管，则检测口处露出的套管管壁完整，没有圆孔，光学筛选机可以对检测口进行筛选，筛选出检测口有圆孔的，为正向套管，没有圆孔的为反向套管；若光学筛选机判定阻挡块内的套管为正向套管，则套管抓取机械手直接将阻挡块上的套管转移至第二进料轨道，通过第二进料轨道向工作台输送；若光学筛选机判定阻挡块内的套管为反向套管，则套管抓取机械手抓取阻挡块上的套管后，带动套管水平旋转180度，将反向套管转变为正向套管，再将正向套管放置到第二进料轨道上，由此，第二进料轨道上的套管均为正向套管，方便套管上料机械手将套管插入安装座的装配槽内，位于螺母、弹垫、平垫上方，然后转到下一工位，螺杆插入套管内，旋转螺杆，使得螺杆底部与螺母通过螺纹固定，自动完成膨胀螺栓的安装工作。

优选地，所述工位还包括螺母上料工位、弹垫上料工位、平垫上料工位、螺杆上料工位、螺杆旋转工位和下料工位；所述套管上料工位位于平垫上料工位、螺杆上料工位之间，所述螺母上料工位、弹垫上料工位、平垫上料工位均设有第二上料组件；所述螺杆上料工位上设有螺杆上料机械手，螺杆旋转工位上设有螺杆旋转机械手。工作台外侧依次设有螺母上料工位、弹垫上料工位、平垫上料工位、套管上料工位、螺杆上料工位、螺杆旋转工位和下料工位，依次进行螺母、弹垫、平垫、套管、螺杆的上料，然后螺杆旋转机械手带动螺杆旋转、下移，其中螺母为六边形，被安装座的装配槽限位，因此螺杆底部会旋入螺母内，完成膨胀螺栓的整体安装。

优选地，所述工作台为圆台状结构，工作台中间设有固定轴，工作台绕固定轴旋转；所述固定轴端部安装有下料气缸和下料推杆，下料气缸带动下料推杆平移，下料推杆朝向下料工位，所述下料工位处设有下料斜槽和集料框。工作台被电动带动，可绕固定轴旋转，下料气缸安装在固定轴上，则下料气缸不会被工作台带着旋转变向，下料推杆始终朝向下料工位，当其中一安装座带着装配好的螺栓转到下料工位时，下料气缸带动下料推杆移动，下料推杆将装配好的螺栓推入下料斜槽，使其沿下料斜槽落入集料框内；而安装座则继续转动到螺母上料工位，开始新一轮装配工作。

优选地，第二上料组件包括第二振动盘、第三进料轨道、升降气缸、推料气缸，第三进料轨道的进口端连接第二振动盘，出口端靠近工作台；所述第三进料轨道的出口端设有上料块，上料块安装在升降气缸上，所述推料气缸位于第三进料轨道的出口端，推料气缸上设有推料块。螺母、弹垫、平垫的上料组件结构相同，以螺母为例，螺母放置在第二振动盘上，被第二振动盘依次送入第三进料轨道，第三进料轨道下面设有直振器，可以向前输送螺母，当螺母移动至第三进料轨道出口端的上料块上时，升降气缸向上推动上料块，上料块将螺母推动至与安装座齐平，然后推料气缸驱动推料块向前移动，将上料块上的螺母推入安装座的装配槽内，工作台带动安装座转动，安装座带动螺母进入下一工位。

优选地，所述工作台边沿设有围板，围板上设有多个开口，开口与各工位位置相对；所述安装座上的装配槽朝向围板，且装配槽与围板配合工作；所述装配槽为竖向设置，由下向上依次为螺母安装槽、弹垫安装槽、平垫安装槽和套管安装槽，且螺母安装槽为六边形结构。由于装配槽为竖向设置，且槽口朝向工作台外侧，因此在工作台边沿设置了围板，围板可以防止螺母、弹垫、平垫、套管等从装配槽中脱落，围板上的开口方便各个工位上料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：将膨胀螺栓的各个零件分开，通过各自的上料工位自动上料，安装座可随工作台转动，依次经过各个上料工位，安装座的装配槽内自下向上分别放入螺母、弹垫、平垫、套管和螺杆，最后旋转螺杆，完成膨胀螺栓的安装，各零件自动上料、自动组装、自动下料，大大提高膨胀螺栓的装配效率；利用光学筛选机来判断套管的正反位置，利用套管抓取机械手来改变套管的方向，保证所有套管被放入安装座内时，处于正确位置，避免出现次品，保证膨胀螺栓的质量。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明工作台的结构剖视图；

图3为本发明第二上料组件的结构示意图；

图4为本发明套管上料工位的结构示意图；

图5为本发明阻拦块内正向套管的结构示意图；

图6为本发明阻拦块内反向套管的结构示意图；

图7为本发明安装座的结构示意图；

图8为本发明的工作示意图，(a)螺母上料，(b)弹垫上料，(c)平垫上料，(d)套管上料，(e)螺杆上料，(f)螺杆旋转。

图中标记为：工作台1、固定轴11、安装套12、底座13、齿状结构14、驱动电机15、主动齿轮16、围板17；

安装座2、装配槽21、螺母安装槽22、弹垫安装槽23、平垫安装槽24、套管安装槽25；

螺母上料工位31、弹垫上料工位32、平垫上料工位33、套管上料工位34、螺杆上料工位35、螺杆旋转工位36、下料工位37；

第二上料组件4、第二振动盘41、第三进料轨道42、升降气缸43、推料气缸44、上料块45、推料块46、直振器47；

第一振动盘51、第一进料轨道52、阻挡块53、第二进料轨道54、套管抓取机械手55、套管上料机械手56、光学筛选机57、容置槽58、检测口59；

螺杆振动盘61、螺杆上料轨道62、螺杆上料机械手63；

螺杆旋转机械手7；

下料气缸81、下料推杆82、下料斜槽83、集料框84；

螺母91、弹垫92、平垫93、套管94、螺杆95、圆孔96。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见附图。本实施例所述螺栓自动装配装置，包括一可旋转的工作台1，工作台为圆台状结构，工作台1中间套装在固定轴11上，并绕固定轴旋转；工作台1底部设有安装套12，安装套12套在固定轴11外侧，固定轴下方设有底座13，所述安装套12外侧设有一圈齿状结构14，工作台1下方设有驱动电机15，驱动电机15的电机轴上安装有主动齿轮16，主动齿轮16与齿状结构14相啮合，带动工作台1绕固定轴11转动。

所述工作台1上设有多个呈环形分布的安装座2，且安装座2位于工作台1的边沿处；所述安装座2背离工作台圆心一侧设有装配槽21，装配槽21为竖向设置，由下向上依次为螺母安装槽22、弹垫安装槽23、平垫安装槽24和套管安装槽25，且螺母安装槽22为六边形结构，当螺母放置在螺母安装槽22内时，螺母不会发生相对转动；所述工作台1外侧设有多个工位，工作台1可带动安装座2依次经过各个工位。

所述工作台1边沿设有围板17，围板上设有多个开口，开口与各工位的位置相对；所述安装座2上的装配槽21朝向围板17，且装配槽与围板配合工作。由于装配槽为竖向设置，且槽口朝向工作台外侧，因此在工作台边沿设置了围板，围板可以防止螺母91、弹垫92、平垫93、套管94等从装配槽中脱落，围板上的开口方便各个工位上料。

工作台1外侧的工位依次为螺母上料工位31、弹垫上料工位32、平垫上料工位33、套管上料工位34、螺杆上料工位35、螺杆旋转工位36和下料工位37，分别进行螺母91、弹垫92、平垫93、套管94、螺杆95的上料，螺杆的旋转固定以及最终的下料。

所述螺母上料工位31、弹垫上料工位32、平垫上料工位33上均设有第二上料组件4，第二上料组件4包括第二振动盘41、第三进料轨道42、升降气缸43、推料气缸44，第三进料轨道42的进口端连接第二振动盘41，出口端靠近工作台1；所述第三进料轨道42的出口端设有上料块45，上料块45安装在升降气缸43上，所述推料气缸44位于第三进料轨道的出口端，推料气缸44上设有推料块46；所述第三进料轨道42下方设有直振器47。

螺母、弹垫、平垫的上料过程也相同。以螺母为例，螺母91放置在第二振动盘41上，被第二振动盘依次送入第三进料轨道42，第三进料轨道下面设有直振器47，可以向前输送螺母，当螺母移动至第三进料轨道42出口端的上料块45上时，升降气缸43向上推动上料块45，上料块45将螺母91推动至与安装座2齐平，然后推料气缸44驱动推料块46向前移动，将上料块45上的螺母91推入安装座2的装配槽21内，使得螺母位于螺母安装槽22，如图8(a)所示。

工作台1带动安装座2转动，使得安装座2带动螺母91进入弹垫上料工位32。弹垫92以同样的方式被推入安装座2的装配槽21内，使得弹垫92位于弹垫安装槽23内，位于螺母上方，如图8(b)所示。

工作台1带动安装座2继续转动，使得安装座2带动螺母91、弹垫92进入平垫上料工位33。平垫93以同样的方式被推入装配槽的平垫安装槽24，且位于弹垫92上方，如图8(c)所示。

工作台1带动安装座2继续转动，使得安装座带动螺母、弹垫、平垫进入套管上料工位34。套管上料工位34包括第一振动盘51、第一进料轨道52、阻挡块53、第二进料轨道54、套管抓取机械手55、套管上料机械手56和光学筛选机57，第一进料轨道52进口端连接第一振动盘51，第一进料轨道52与第二进料轨道54之间设有阻挡块53，三者呈一直线分布，第二进料轨道54的出口端靠近工作台1；所述阻挡块53上设有一容置槽58，容置槽58靠近工作台一端的槽壁上开设有检测口59，光学筛选机57位于阻挡块53侧面，与检测口59位置相对；所述套管抓取机械手55位于阻挡块53一侧，将阻挡块53上的套管94转移至第二进料轨道54，且套管抓取机械手55可带动套管94转向；所述套管上料机械手56位于第二进料轨道54的出口端，可将第二进料轨道54上的套管94，插入安装座2的装配槽21内，位于平垫93上方，如图8(d)所示。

膨胀螺栓中的套管94其中一端开设有圆孔96，使得套管安装时需要分清楚两端的位置，将套管带圆孔一端位于前面的，设为正向套管，反之，为反向套管；因此，套管94上料过程中，会依次被阻挡块53拦住，套管94位于容置槽58内，若套管为正向套管时，套管上的圆孔96正好位于检测口59处，若套管为反向套管，则检测口处露出的套管管壁完整，没有圆孔，光学筛选机57可以对检测口处的套管部分进行筛选，筛选出检测口能测得圆孔的套管，判断为正向套管，检测口没有检测出圆孔的，判断为反向套管。

若光学筛选机57判定阻挡块53内的套管94为正向套管，则套管抓取机械手55直接将阻挡块53上的套管94转移至第二进料轨道54，通过第二进料轨道54向工作台1输送；若光学筛选机57判定阻挡块53内的套管94为反向套管，则套管抓取机械手55抓取阻挡块53上的套管94后，带动套管94水平旋转180度，将反向套管转变为正向套管，再将正向套管放置到第二进料轨道54上，由此，第二进料轨道54上的套管94均为正向套管，方便套管上料机械手56将套管94插入安装座的套管安装槽25内。

工作台1带动安装座2继续转动，使得安装座带动螺母、弹垫、平垫、套管进入螺杆上料工位35。所述螺杆上料工位35上设有螺杆振动盘61、螺杆上料轨道62和螺杆上料机械手63，螺杆95放置在螺杆振动盘61上，螺杆上料轨道62下方设有直振器，可以向前输送螺杆，在螺杆上料轨道62的出口端，被螺杆上料机械手63抓取后，放入安装座2的套管94内，此时螺杆插入套管内，但底端并未插入螺母内，如图8(e)所示。

工作台1带动安装座2继续转动，使得安装座带动螺母、弹垫、平垫、套管、螺杆进入螺杆旋转工位36。螺杆旋转工位36上设有螺杆旋转机械手7，螺杆旋转机械手7可以抓取螺杆95端部，带动螺杆95旋转、下移，其中螺母91为六边形，被安装座的螺母安装槽22限位，因此螺杆95底部会旋入螺母91内，完成膨胀螺栓的整体安装，如图8(f)所示。

工作台1带动安装座2继续转动，带动装配好的膨胀螺栓进入下料工位37。所述固定轴11端部安装有下料气缸81和下料推杆82，下料气缸不会被工作台带着旋转变向，下料气缸81带动下料推杆82平移，下料推杆可朝向下料工位37移动，所述下料工位37处设有下料斜槽83和集料框84。当安装座带着装配好的膨胀螺栓转到下料工位37时，下料气缸81驱动下料推杆82向下料工位37移动，将装配好的膨胀螺栓从安装座2的装配槽21推出，使其自动沿下料斜槽83向下滑，落入集料框84内；而安装座2则继续转动到螺母上料工位31，开始新一轮装配工作。

本发明中涉及的光学筛选机是现有产品，通过检测口对物体表面进行检测筛选，此为成熟技术。套管抓取机械手55、套管上料机械手56、螺杆上料机械手63、螺杆旋转机械手7，可进行夹持、翻转、旋转、平移、升降等操作，此为机械手常规操作，并不是本发明的技术点，本发明的创新点在于这些装置的选用、组合，形成自动化的膨胀螺栓装配装置，大大提高膨胀螺栓的装配效率和装配质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种螺栓自动装配装置，其特征在于：包括一可旋转的工作台，工作台上设有多个呈环形分布的安装座，且安装座位于工作台的边沿处；所述安装座背离工作台圆心一侧设有装配槽；所述工作台外侧设有多个工位，其中包括套管上料工位，套管上料工位包括第一振动盘、第一进料轨道、阻挡块、第二进料轨道、套管抓取机械手、套管上料机械手和光学筛选机，第一进料轨道进口端连接第一振动盘，第一进料轨道与第二进料轨道之间设有阻挡块，三者呈一直线分布，第二进料轨道的出口端靠近工作台；所述阻挡块上设有一容置槽，容置槽一端的槽壁上开设有检测口，光学筛选机位于阻挡块侧面，与检测口位置相对；所述套管抓取机械手位于阻挡块一侧，将阻挡块上的套管转移至第二进料轨道，且套管抓取机械手可带动套管转向；所述套管上料机械手位于第二进料轨道的出口端，可将第二进料轨道上的套管，插入安装座的装配槽内；

所述工作台为圆台状结构，工作台中间设有固定轴，工作台绕固定轴旋转；所述固定轴端部安装有下料气缸和下料推杆，下料气缸带动下料推杆平移，下料推杆朝向下料工位，所述下料工位处设有下料斜槽和集料框。

2.如权利要求1所述的一种螺栓自动装配装置，其特征在于：所述工位还包括螺母上料工位、弹垫上料工位、平垫上料工位、螺杆上料工位、螺杆旋转工位和下料工位；所述套管上料工位位于平垫上料工位、螺杆上料工位之间，所述螺母上料工位、弹垫上料工位、平垫上料工位均设有第二上料组件；所述螺杆上料工位上设有螺杆上料机械手，螺杆旋转工位上设有螺杆旋转机械手。

3.如权利要求2所述的一种螺栓自动装配装置，其特征在于：第二上料组件包括第二振动盘、第三进料轨道、升降气缸、推料气缸，第三进料轨道的进口端连接第二振动盘，出口端靠近工作台；所述第三进料轨道的出口端设有上料块，上料块安装在升降气缸上，所述推料气缸位于第三进料轨道的出口端，推料气缸上设有推料块。

4.如权利要求1所述的一种螺栓自动装配装置，其特征在于：所述工作台边沿设有围板，围板上设有多个开口，开口与各工位位置相对；所述安装座上的装配槽朝向围板，且装配槽与围板配合工作；所述装配槽为竖向设置，由下向上依次为螺母安装槽、弹垫安装槽、平垫安装槽和套管安装槽，且螺母安装槽为六边形结构。