CN201244727Y - 多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统 - Google Patents

多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,包括:工装基座、工件支承平台、至少两套螺钉拧紧装置以及至少一个支柱垂直于工装基座设定在工件支承平台的空间区域外侧,其上连设有至少一个装配轴,而每一个装配轴进一步地滑动连接有至少两个滑块,且所述的两个滑块在同一装配轴上能以各自的速度和方向互不干涉地进行滑动。其中,所述的各滑块内侧分别设有轴心电机的动子,所述的任意装配轴内均嵌设有轴心电机的定子磁棒,通过控制系统的软体操控轴心电机的动子在定子磁棒上滑动,并且带动螺钉拧紧装置实现对预装工件同一方向上至少两个轴向相对称的同步自动送锁螺钉装配。

Description

多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统
技术领域
本实用新型涉及一种工业装配系统,尤其涉及一种基于轴心电机能够柔性化实现多轴对称式同步自动送锁螺钉的装配系统。
背景技术
螺钉装配仍是当前工业机械或电子行业非常重要的装配手段之一,普遍应用于紧固各种机械结构、PCB装配及外壳封装等各个方面。而为了提高生产效率,所采用行之有效的途径是多轴对称式同步自动送锁螺钉装配的方式。就目前的技术现状来看其实现方式如下:
如图1和图2所示,是现有技术用于实现多轴对称式同步自动送锁螺钉的两种不同形式的装配系统的俯视架构示意图。由图1可以清楚地看到:该装配系统的操作目的是通过利用两台SCARA型机械手结合两套螺钉拧紧装置实现的,两侧机械手臂通过关节伸缩、弯转,在工件支承平台上方灵活移动,对准工装位置送上螺钉并拧紧。由图2可以清楚地看到:该装配系统的操作目的是通过利用两台X、Y直角坐标滑轨支臂结合两套螺钉拧紧装置实现的,滑轨支臂上接设滑块,螺钉拧紧装置朝下嵌设于滑块内,此时,该装配系统所采用的是传统步进式驱动电机,以此驱动丝杠、齿轮或皮带传动,等间隔距离地对准工装位置送上螺钉并拧紧。其中,所述的螺钉拧紧装置由螺钉排列单元、分拣单元、输送单元、预夹持单元以及拧紧单元组成。
然而,上述两种形式的装配系统,虽然能够实现对工件同一方向上的多颗螺钉进行对称式同步拧紧,但其并非完善,无论是SCARA型机械手还是滑轨支臂,均无法实现对工件在同一平面内两轴以上的螺钉装配要求以及柔性化的装配能力。而这种装配系统,一旦安装完成投入使用,为适应多元化的螺钉装配工序而需要进行复杂的改装,这显然有悖于设计者的初衷。此外,图1所示的带两台SCARA型机械手的螺钉装配系统,虽然在柔性化装配上已经做了部分改进,相对具有一定优势,然而其庞大的机械手却使整个装配系统占用了大量的空间成本。故寻求一种突破性的改良方法,实为本行业内螺钉对称式装配领域所迫切需要解决的一个问题。
发明内容
鉴于上述背景技术中存在的不足,本实用新型的目的旨在提供一种多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,解决现有螺钉装配系统进行装配时仅限于对工件同一方向上两轴的同步自动送锁螺钉装配,从而实现两轴以上对同一方向上的多颗螺钉进行对称式的同步拧紧。而且提高装配系统的柔性化装配能力、在同一设备上,具有对多种相近产品进行装配的能力。
本实用新型的创作目的,将通过如下技术方案来实现:
多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,包括:
工装基座,用以支撑并平衡整个装配系统的稳定性;
工件支承平台,用以陈放所需装配的预装工件;
至少一个支柱垂直于工装基座设定在工件支承平台的空间区域外侧,其上连设有至少一个装配轴,而每一个装配轴进一步地滑动连接有至少两个滑块,且所述的两个滑块在同一装配轴上能以各自的速度和方向互不干涉地进行滑动;
至少两套螺钉拧紧装置;
其中,所述的各滑块内侧分别设有轴心电机的动子,所述的任意装配轴内均嵌设有轴心电机的定子磁棒,通过控制系统的软体操控轴心电机的动子在定子磁棒上滑动,并且带动螺钉拧紧装置实现对预装工件同一方向上至少两个轴向相对称的同步自动送锁螺钉装配。
通过实施本实用新型的技术方案,其可获取的有益效果在于:
1、基于轴心电机技术搭建的多轴同动龙门机构的机器人平台在螺钉拧紧领域的应用,容易实现单轴多滑块的复数运动,相对两台SCARA机器人搭建的两轴同动平台可以缩小约50%的尺寸和降低50%的系统成本。
2、两轴或四轴等多个自动送锁螺钉的拧紧单元在上述机器人平台上可以按照各自预设的位置参数和路径对工件同方向的多个螺钉进行对称式的同步拧紧装配,该系统的装配速度是单轴机器人拧紧系统的2~4倍,同时避免了因为单轴机器人不对称拧紧造成的产品的装配偏斜、螺纹扭矩变化的质量问题。
3、基于上述平台的多轴同步螺纹拧紧系统的柔性化程度高,针对同一类产品,只需要对机器人平台设定好各个拧紧单元的位置参数和路径,就可以实现对同一流水线上各种相近的产品实现柔性化的装配作业,这样可以避免设备的重复投资成本。
附图说明
图1是现有技术的螺钉装配系统的一实施例俯视架构示意图;
图2是现有技术的螺钉装配系统的另一实施例俯视架构示意图;
图3是本实用新型装配系统一较佳实施例俯视架构示意图;
图4是本实用新型装配系统一较佳实施例立体外观图;
图5是本实用新型装配系统另一较佳实施例俯视架构示意图;
图6是本实用新型装配系统另一较佳实施例立体外观图;
图7是本实用新型装配系统又一较佳实施例俯视架构示意图;
图8是本实用新型装配系统的侧视截面示意图。
以上图中各附图标记的含义为:
1    工装基座          2a     底座式工件支承平台
3    支柱              4      装配主轴
4a   现有技术装配轴    5      装配副轴
61   连轴滑块          62     工装滑块
7    SCARA型机械手     71     机械手关节
72   机械手折臂        8      螺钉拧紧装置
9    预装工件          10a    轴心电机定子磁棒
10b  轴心电机动子
a~h 预装工件待螺钉装配的各螺孔
具体实施方式
本实用新型提供的一种多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,包括:
工装基座1,作为装配系统的主体支架,用以支撑并平衡整个装配系统的稳定性;并且在其内部承载了用于控制整个装配系统运转所需信号接收、处理及发送等一系列功能的软体。
工件支承平台2,用以陈放所需装配的预装工件9;其可以是常见的紧贴在工装基座1上的底座式平台,也可以通过悬吊装置制成悬空吊挂式的装配平台。对于多样性的预装工件,所述的工件支承平台具有与之相适应的空间承载能力。
至少一个支柱3垂直于工装基座1设定在工件支承平台2的空间区域外侧,其上连设有至少一个装配轴,而每一个装配轴进一步地滑动连接有至少两个滑块,且所述的两个滑块在同一装配轴上能以各自的速度和方向互不干涉地进行滑动;特别地,该滑块主要包括连轴滑块61和工装滑块62两类。
至少两套螺钉拧紧装置8;该每一套螺钉拧紧装置8均由螺钉排列单元、分拣单元、输送单元、预夹持单元以及拧紧单元组成(未图示)。
如图8所示的本实用新型装配系统的截面图所示,作为本实用新型创作及所需保护的核心:该多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统内各滑块内侧分别设有轴心电机的动子,所述的任意装配轴内均嵌设有轴心电机的定子磁棒,通过控制系统的软体操控轴心电机的动子在定子磁棒上滑动,并且带动螺钉拧紧装置实现对预装工件同一方向上至少两个轴向相对称的同步自动送锁螺钉装配。
本实用新型多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统的目的、特征及优点将通过下面的多个优选实施例结合相应附图作更进一步地具体描述,以加深对本实用新型实质的理解。
实施例一
如图3和图4所示的,是本实用新型装配系统一较佳实施例俯视架构示意图及立体外观图。由该附图可见,该多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统包括有工装基座1、工件支承平台2a、至少两套螺钉拧紧装置8以及多个支柱3垂直于工装基座1设定在工件支承平台2的空间区域外侧。本实施例中,该装配轴为三个,顺次通过连轴滑块61直角相连半包围于工件支承平台2,定义其中间一装配轴为主轴4(X轴向),而与之两侧连设的装配轴形成副轴5(Y1、Y2轴向),仅在各副轴5上朝向工件支承平台2分别装设有一个工装滑块62。其中,所述的各连轴滑块61及工装滑块62内侧分别设有轴心电机的动子,所述的任意装配轴内均嵌设有轴心电机的定子磁棒。此外,通过控制系统的软体操控轴心电机的动子10b在定子磁棒10a上滑动实现两装配副轴5在装配主轴4上互不干涉地滑动,并且带动螺钉拧紧装置实现对预装工件同一方向上两个轴向相对称且互不干涉的同步自动送锁螺钉装配。如图所示的预装工件9具有a~h八个螺钉装配孔,对于任意需要同步装配的两个轴向的装配孔b和g,可由主轴4上的连轴滑块62滑至对应的y轴位置,进而再由软体驱动两侧副轴5上的工装滑块61滑至对应的x轴位置,待坐标位置完全对位后,通过螺钉拧紧装置8实现对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配。
实施例二
如图5和图6所示的,是本实用新型装配系统另一较佳实施例俯视架构示意图及立体外观图。由该附图可见,该多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统包括有工装基座1、工件支承平台2a、至少两套螺钉拧紧装置8以及多个支柱3垂直于工装基座1设定在工件支承平台2的空间区域外侧。本实施例中,该装配轴为两个,通过连轴滑块61互成直角相连半包围于工件支承平台2,定义其中一装配轴为主轴4(X轴向),而另侧连设的装配轴形成副轴5(Y轴向),仅在各副轴5上朝向工件支承平台2分别装设有两个工装滑块62。其中,所述的各连轴滑块61及工装滑块62内侧分别设有轴心电机的动子,所述的任意装配轴内均嵌设有轴心电机的定子磁棒。此外,通过控制系统的软体操控轴心电机的动子在定子磁棒上滑动实现装配副轴5在装配主轴4上滑动,并且带动螺钉拧紧装置实现对预装工件同一方向上两个轴向相对称且互不干涉的同步自动送锁螺钉装配。如图所示的预装工件9具有a~h八个螺钉装配孔,对于要同步装配的两个轴向的装配孔a和e,可由主轴4上的连轴滑块62滑至对应的y轴位置,进而再由软体驱动两侧副轴5上的工装滑块61滑至对应的x轴位置,待坐标位置完全对位后,通过螺钉拧紧装置8实现对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配。
实施例三
如图7所示的,是本实用新型装配系统再一较佳实施例俯视架构示意图。由该附图可见,该多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统包括有工装基座1、工件支承平台2a、至少两套螺钉拧紧装置8以及一个支柱3垂直于工装基座1设定在工件支承平台2的空间区域外侧。本实施例中,所述的一个支柱3连设有一个SCARA型机械手7,并于机械手折臂72末端连设一基于轴心电机的装配轴4,且装配轴4朝向工件支承平台2装设有至少两个异向的工装滑块62。其中,该工装滑块62内侧分别设有轴心电机的动子,该装配轴内均嵌设有轴心电机的定子磁棒。通过控制系统的软体操控轴心电机的动子在定子磁棒上滑动实现两装配副轴5在装配主轴4上互不干涉地滑动,并且带动螺钉拧紧装置实现对预装工件同一方向上二个轴向相对称且互不干涉的同步自动送锁螺钉装配。如图所示的预装工件9具有a~h八个螺钉装配孔,对于任意需要同步装配的两个轴向的装配孔ah或cf的装配要求,可由软体控制旋转SCARA机械手关节带动装配轴4到达合适的装配角度,再由软体驱动其上的两个工装滑块61滑至准确的装配位置定位,进而通过螺钉拧紧装置8实现对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配。
该工件支承平台2除为水平底座式之外,还可通过悬吊装置制成悬空吊挂式的装配平台。再者,该装配轴也不局限于三个,以及同一平面内的直角相连。通过连轴滑块垂直相连,该装配轴可以构成一立体多轴(>4)的三维装配系统。在控制系统软体的驱动下带动螺钉拧紧装置互不干涉地对工件进行三维多轴对称式同步自动送锁螺钉拧紧装配。
通过应用本实用新型的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其可获取的可观的有益效果:
1、基于轴心电机技术搭建的多轴同动龙门机构的平台在螺钉拧紧领域的应用,容易实现单轴多滑块的复数运动,相对两台SCARA机器人搭建的两轴同动平台可以缩小约50%的尺寸和降低50%的系统成本。
2、两轴或四轴等多个自动送锁螺钉的拧紧单元在上述平台上可以按照各自预设的位置参数和路径对工件同方向的多个螺钉进行对称式的同步拧紧装配,该系统的装配速度是单轴机器人拧紧系统的2~4倍,同时避免了因为单轴机器人不对称拧紧造成的产品的装配偏斜、螺纹扭矩变化的质量问题。
3、基于上述平台的多轴同步螺纹拧紧系统的柔性化程度高,针对同一类产品,只需要对平台设定好各个拧紧单元的位置参数和路径,就可以实现对同一流水线上各种相近的产品实现柔性化的装配作业,这样可以避免设备的重复投资成本。
综上对于多个实施例特征的详细描述,旨在加深对本实用新型的理解,并非以此限制本专利应用实施的范围及多变性。故凡是相对于本实用新型上述实施例等效或近似的结构变换,可以实现本实用新型目的设计方案,均应该被视为属于本实用新型专利保护的范畴。

Claims (12)

1.多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,包括:
一个用以支撑并平衡整个装配系统的稳定性的工装基座;
一个用以陈放所需装配的预装工件的工件支承平台;
至少一个支柱垂直于工装基座设定在工件支承平台的空间区域外侧,其上连设有至少一个装配轴,而每一个装配轴进一步地滑动连接有至少两个滑块,且所述的两个滑块在同一装配轴上能以各自的速度和方向互不干涉地进行滑动;
至少两套螺钉拧紧装置;
其特征在于:所述各滑块内侧分别设有轴心电机的动子,所述的任意装配轴内均嵌设有轴心电机的定子磁棒,通过控制系统的软体操控轴心电机的动子在定子磁棒上滑动,并且带动螺钉拧紧装置实现对预装工件同一方向上至少两个轴向相对称的同步自动送锁螺钉装配。
2.根据权利要求1所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:所述的工件支承平台为水平底座式,或为悬空吊挂式。
3.根据权利要求1所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:所述装设有轴心电机动子的滑块包括连轴滑块及工装滑块两类,而所述的螺钉拧紧装置分别一一对应安装于工装滑块侧面。
4.根据权利要求1所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:所述的至少一个支柱为静止固设于工装基座上。
5.根据权利要求1或4所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:所述的多个支柱支承着至少两个呈直角状连设并环绕工件支承平台外侧的装配轴,所述的装配轴之间互相以连轴滑块相连,而任一装配轴上又分别朝向工件支承平台装设有相互之间不相干涉的滑块。
6.根据权利要求5所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:所述的装配轴为两个,互成直角相连半包围于工件支承平台,定义其中一装配轴为主轴,而与之连设的装配轴为副轴,仅在副轴上朝向工件支承平台装设有两个工装滑块,在控制系统软体的驱动下带动螺钉拧紧装置互不干涉地对工件同一方向上两个轴向进行对称同步自动送锁螺钉装配。
7.根据权利要求5所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:所述的装配轴为三个,顺次形成直角相连半包围于工件支承平台,定义其中间一装配轴为主轴,而与之两侧连设的装配轴形成副轴,仅在各副轴上朝向工件支承平台分别装设有一个工装滑块,在控制系统软体的驱动下带动螺钉拧紧装置互不干涉地对工件同一方向上两个轴向进行对称同步自动送锁螺钉装配。
8.根据权利要求1或4所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:所述的一个支柱连设有一个SCARA型机械手,并于机械手末端连设一基于轴心电机的装配轴,且装配轴朝向工件支承平台装设有至少两个相背的工装滑块。
9.根据权利要求1所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:所述的螺钉拧紧装置由螺钉排列单元、分拣单元、输送单元、预夹持单元以及拧紧单元组成。
10.根据权利要求1所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:对于多样性的预装工件,所述的工件支承平台具有与之相适应的空间承载能力。
11.根据权利要求1所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:所述的装配轴上混合装设有连轴滑块及工装滑块,工装滑块导引螺钉拧紧装置进行装配的同时,连轴滑块能够完全不受干扰地进行另一个轴向的滑动过程。
12.根据权利要求1或2所述的多轴对称式同步自动送锁螺钉柔性化装配系统,其特征在于:所述的工件支承平台悬空吊挂于工装基座上空,而所述的装配轴大于三个,且相互之间通过连轴滑块垂直相连,在工件支承平台上、下两侧的工装滑块上分别装设有朝向工件支承平台的螺钉拧紧装置,在控制系统软体的驱动下带动螺钉拧紧装置互不干涉地对工件同一方向上多个轴向进行对称同步自动送锁螺钉装配。
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