CN208147309U - 自动化螺丝装配设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动化螺丝装配设备，包括底座组件、大臂组件、小臂组件、伺服电批以及滑台组件；所述大臂组件的第一端与所述底座组件通过第一枢轴连接，所述底座组件包括第一电机并通过所述第一电机驱动所述大臂组件绕所述第一枢轴转动；所述大臂组件的第二端与所述小臂组件通过第二枢轴连接，所述小臂组件包括第二电机并通过所述第二电机驱动所述小臂组件绕所述第二枢轴转动；所述伺服电批通过滑台组件装设在所述小臂组件上，且所述滑台组件中的丝杆、第一枢轴、第二枢轴平行设置。本实用新型可实现全方位的螺丝自动锁付，并且整个产品结构简单、成本较低，特别适用于场地小、锁付要求不高的场合。

Description

自动化螺丝装配设备

技术领域

本实用新型涉及自动化装配领域，更具体地说，涉及一种自动化螺丝装配设备。

背景技术

在电子、机械等制造行业中，螺丝装配作业应用十分广泛。以往的螺丝装配作业大部分是手工操作，即通过人工将螺丝放置到螺丝孔位，再用螺丝刀逐个锁紧，该方式存在生产效率低、劳动强度大等弊端，不利于企业生产规模的扩大和生产效益的提高。随着科学技术的飞速发展，逐步出现了伺服电批、气动螺丝批等锁付机工具，替代手工拧紧的方式，提高了工作效率，减轻工人锁紧螺丝的工作强度。

目前，带有螺丝锁付的自动化装配设备主要有XY桌面机器人、标准SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm，应用于装配作业的机器人手臂)机器人、六关节机器人以及非标准机器人等。

然而，上述XY桌面机器人的占地面积较大，易用性较低，不利于自动化产线的使用和调整；标准SCARA机器人、六关节机器人方案的成本较高，目前大部分锁付工艺的应用场景无需如此多的自由度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述自动化装配设备占地大、易用性低以及成本较高的问题，提供一种新的自动化螺丝装配设备。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种自动化螺丝装配设备，包括底座组件、大臂组件、小臂组件、伺服电批以及滑台组件；所述大臂组件的第一端与所述底座组件通过第一枢轴连接，所述底座组件包括第一电机并通过所述第一电机驱动所述大臂组件绕所述第一枢轴转动；所述大臂组件的第二端与所述小臂组件通过第二枢轴连接，所述小臂组件包括第二电机并通过所述第二电机驱动所述小臂组件绕所述第二枢轴转动；所述伺服电批通过滑台组件装设在所述小臂组件上，且所述滑台组件中的丝杆、第一枢轴、第二枢轴平行设置。

在本实用新型所述的自动化螺丝装配设备中，所述自动化螺丝装配设备还包括波纹管组件，且所述小臂组件和底座组件之间的电缆、气管位于所述波纹管组件内。

在本实用新型所述的自动化螺丝装配设备中，所述伺服电批包括驱动机构、批杆、套筒组件、传动组件以及活塞组件，且所述套筒组件包括批嘴，所述批杆以及传动组件装设在所述套筒组件内，所述驱动机构经由所述传动组件驱动所述批杆转动；所述活塞组件装设在所述套筒组件内；所述批杆在所述活塞组件带动下做轴向的往复移动。

在本实用新型所述的自动化螺丝装配设备中，所述活塞组件包括第一活塞头、活塞杆、第二活塞头以及限位环，其中：所述第一活塞头和第二活塞头分别与所述套筒组件的内壁滑动连接、所述限位环固定连接在所述套筒组件上，且所述第一活塞头和限位环在所述套筒组件内分隔出第一密封腔、所述限位环和第二活塞头在所述套筒组件内分隔出第二密封腔；所述活塞杆穿过所述限位环并分别固定连接到所述第一活塞头和第二活塞头；

所述套筒组件上具有与所述第一密封腔连通的第一气孔以及与所述第二密封腔连通的第二气孔，并通过连接到所述第二气孔的第二气缸向所述第二密封腔注气使所述第二活塞头推动所述批杆伸出批嘴、通过连接到所述第一气孔的第一气缸向所述第一密封腔注气使所述第二活塞头将所述批杆拉回批嘴；所述第一气缸和第二气缸设于所述小臂组件内。

在本实用新型所述的自动化螺丝装配设备中，所述传动组件包括传动轴、传动套筒、第一轴承、第二轴承，且所述第二轴承为复合滚珠轴承；所述活塞杆为管状，所述传动套筒依次穿过所述第一活塞头、活塞杆和第二活塞头，且所述传动套筒通过所述第一轴承安装到第一活塞头、通过第二轴承安装到第二活塞头；所述传动轴与所述传动套筒轴向滑动连接，并带动所述传动套筒转动。

在本实用新型所述的自动化螺丝装配设备中，所述套筒组件包括上套筒和批嘴安装套筒，且所述批嘴安装套筒固定连接在所述上套筒的底部；所述第一密封腔和第二密封腔分别位于所述上套筒内，所述第一气孔和第二气孔分别位于所述上套筒；所述批杆通过第三轴承安装到所述批嘴安装套筒内。

在本实用新型所述的自动化螺丝装配设备中，所述批嘴固定在批嘴安装套筒的底部，且所述批嘴内设有第三密封腔；所述批嘴底部的吸附口与所述第三密封腔连通，且所述批嘴的侧壁上具有两个相对设置的第三通孔；所述两个第三通孔分别与所述第三密封腔连通，并通过连接到所述第三通孔的负压装置实现所述吸附口的螺丝吸附；所述负压装置设于所述小臂组件内。

在本实用新型所述的自动化螺丝装配设备中，所述驱动机构为伺服电机；所述批嘴安装套筒内设有磁环，且所述批杆穿过所述磁环。

在本实用新型所述的自动化螺丝装配设备中，所述批杆通过快拆组件装配到所述传动套筒的底部；所述快拆组件包括钢珠保持套筒、钢珠、弹簧和挡圈；其中：所述传动套筒的外侧具有轴向的沟槽，且所述钢珠始终保持在所述沟槽内；所述钢珠保持套筒的内侧具有斜面，并通过所述斜面改变所述钢珠在沟槽内的上下位置，以实现对批杆的限位和放松；所述弹簧压在所述钢珠保持套筒的内壁台阶处并使所述钢珠保持套筒处于预紧状态；所述挡圈装设在传动套筒的端部并阻止所述弹簧和钢珠保持套筒脱离传动套筒。

在本实用新型所述的自动化螺丝装配设备中，所述批嘴安装套筒上具有腰形孔，并通过固定在腰形孔上的螺钉对所述批杆进行限位，所述腰形孔的长轴沿所述批嘴安装筒的轴向设置。

本实用新型的自动化螺丝装配设备具有以下有益效果：通过大臂组件和小臂组件实现伺服电批的平面移动、并通过滑台组件实现伺服电批的垂向移动，从而可实现全方位的螺丝自动锁付，使得整个产品结构简单、成本较低，特别适用于场地小、锁付要求不高的场合。

附图说明

图1是本实用新型自动化螺丝装配设备实施例的示意图；

图2是本实用新型自动化螺丝装配设备中伺服电批实施例的示意图；

图3是图2中伺服电批的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，是本实用新型自动化螺丝装配设备实施例的示意图，该自动化螺丝装配设备可实现电子、机械装置中的螺丝自动锁付。本实施例中的自动化螺丝装配设备包括底座组件1、大臂组件2、小臂组件3、伺服电批4以及滑台组件。上述大臂组件2的第一端与底座组件1通过第一枢轴连接，底座组件1包括第一电机并通过第一电机驱动大臂组件2绕第一枢轴转动；大臂组件2的第二端与小臂组件3通过第二枢轴连接，小臂组件3包括第二电机并通过第二电机驱动小臂组件3绕第二枢轴转动；伺服电批4通过滑台组件装设在小臂组件3上，且第一枢轴、第二枢轴以及滑台组件中的丝杆平行设置。在螺丝锁付过程中，通过第一电机和第二电机的驱动，可实现大臂组件2和小臂组件3的摆动，将伺服电批4和螺钉从吸料点运送至指定锁付点位，到达锁付点后通过滑台组件实现伺服电批4的升降，并开始进行工作，将螺钉进行锁付。

上述自动化螺丝装配设备还包括波纹管组件5，且连接小臂组件3内的电机、气缸等的电缆、气管通过波纹管组件5连接到底座组件1。

与带有螺丝锁付的SCARA机器人相比，上述自动化螺丝装配设备将具有旋转和上下作用的丝杠部分去除，仅保留了围绕大臂组件2和小臂组件3的轴心旋转的两个自由度以及小臂组件3末端的升降自由度，使得整个产品结构简单、成本较低，特别适用于场地小、锁付要求不高的场合。

如图2、3所示，上述伺服电批4包括驱动机构41、批杆48、套筒组件、传动组件以及活塞组件，且批杆48以及传动组件装设在套筒组件内(套筒组件包括位于底部的批嘴44)。上述驱动机构41经由传动组件驱动批杆48转动。活塞组件同样装设在套筒组件内，并通过活塞运动带动批杆48做轴向的往复移动(在螺丝锁付过程中，滑台组件6并不动作)。

在拧螺丝时，驱动机构41在驱动批杆48转动的同时，活塞组件推动批杆48将螺丝下压，从而完成螺丝锁付；在完成螺丝锁付后，活塞组件将批杆48拉回初始位置。上述驱动机构41具体可采用伺服电机或其他提供旋转输出的机构。

上述伺服电批通过将电批结构和活塞结构进行融合，不仅可驱动批杆转动，而且可驱动批杆上行和下行，从而无需外界再提供额外的向下作用力就可实现螺钉锁付，大大节约了组装成本和维护成本。

上述活塞组件可包括第一活塞头451、活塞杆452、第二活塞头453以及限位环454，其中：第一活塞头451和第二活塞头453分别与套筒组件的内壁滑动连接，限位环454则固定连接在套筒组件上。上述第一活塞头451、第二活塞头453以及限位环454的外周分别可通过密封圈与套筒组件的内壁密封连接，从而第一活塞头451、限位环454在套筒组件内分隔出第一密封腔，限位环454和第二活塞头453在套筒组件内分隔出第二密封腔。活塞杆452穿过第一密封腔、限位环454以及第二密封腔，且该活塞杆452的两端分别固定连接到第一活塞头451和第二活塞头453，并跟随第一活塞头451和第二活塞头453做轴向移动，批杆48则在上述第二活塞头453的作用下移动。特别地，上述活塞杆452可与第一活塞头451或第二活塞头453一体。

限位环454可通过以下方式固定在套筒组件上：在限位环454的外周设置周向的凹槽，并在套筒组件上设置螺孔421；限位环454通过端部嵌入凹槽并螺纹连接到螺孔421的螺钉固定在套筒组件上。

套筒组件上具有与第一密封腔连通的第一气孔422以及与第二密封腔连通的第二气孔。上述第一气孔422和第二气孔可采用螺纹孔，并可通过气管连接到气缸，例如第一气孔422通过气管连接到第一气缸，第二气孔通过气管连接到第二气缸，并通过第一气缸向第一密封腔注气、通过第二气缸向第二密封腔注气，以实现活塞组件的活塞运动。具体地，如图2所示，在第二气缸经由第二气孔向第二密封腔注气时，第二密封腔的空间膨胀，由于限位环454固定到套筒组件，因此第二活塞头453下移，并推动批杆48下行伸出批嘴(同时带动活塞杆452和第一活塞头451下移，第一密封腔内的气体通过第一气孔422排出)；在第一气缸经由第一气孔422向第一密封腔注气时，第一密封腔的空间膨胀，由于限位环454固定到套筒组件，因此第一活塞头451上移，并带动活塞杆452和第二活塞头453上移，从而将批杆48上拉。上述第一气缸和第二气缸具体可设置在小臂组件3内。

在上述第一密封腔和第二密封腔内，可分别安装缓冲垫(例如固定在限位环454的两端)，以缓冲第一活塞头451、第二活塞头453与限位环454之间的撞击。此外，还可在套筒组件上增加腰形孔431，并通过固定在腰形孔431上的螺钉对批杆48进行限位，即限制批杆48轴向移动的最大行程。具体地，上述腰形孔431的长轴沿套筒组件的轴向设置。

上述传动组件包括传动轴462、传动套筒463、第一轴承465、第二轴承466，其中第一轴承465可采用普通轴承，仅可提供周向的转动，第二轴承466则可采用复合滚珠轴承，其可提供周向的转动以及轴向的滑动。其中活塞组件中的活塞杆452为管状，传动套筒463依次穿过第一活塞头451、活塞杆452和第二活塞头453，并通过第一轴承465安装到第一活塞头451、通过第二轴承466安装到第二活塞头453。传动轴462则通过轴承461安装在套筒组件内，并与传动套筒463轴向滑动连接，并带动传动套筒463转动。

具体地，驱动机构41的输出轴与传动轴462一端的内壁通过紧固螺钉进行连接(传动轴462的外壁与轴承461的内环进行连接，轴承461的外环则与套筒组件的内壁进行连接)。套筒组件的顶部与驱动机构41使用螺钉进行固定连接。传动轴462的另一端是截面为正多边形的棱柱或花键(传动套筒463和传动轴462的截面也可以是其他非规则形状)，其嵌套在传动套筒463中，传动套筒463内壁的截面为与传动轴462的截面相配合的正多边形或花键套筒。这样，在自动锁付装置工作过程中，传动轴462不仅可以在传动套筒463中进行上下移动，而且可以带动传动套筒463一起转动。

传动套筒463的外壁两端分别与第一轴承465和第二轴承466的内环进行固定连接。上述第一轴承465的外环与第一活塞头451固定连接，第二轴承466的外环则与第二活塞头453固定连接。具体地，上述第二轴承466的外环压在第二活塞头453上，活塞杆452的顶端压在第一活塞头451上，同时第一活塞头451又压在第一轴承465的外环上，最后利用螺帽467将整个结构进行锁紧，完成轴向锁紧固定。

上述套筒组件具体可包括上套筒42、批嘴安装套筒43、批嘴44，且批嘴安装套筒43固定连接在上套筒42的底部，批嘴44位于批嘴安装套筒43的底部。具体地，该批嘴安装套筒43与上套筒42可利用螺纹进行固定连接，批嘴44与批嘴安装套筒43也可利用螺纹连接。腰形孔431具体可位于批嘴安装套筒43上。第一密封腔和第二密封腔分别位于上套筒42内，第一气孔422和第二气孔也分别位于上套筒42。批杆48通过第三轴承491安装到批嘴安装套筒43内。具体地，批嘴安装套筒43的内壁与第三轴承491的外环过盈连接。

上述批嘴44内设有第三密封腔，且批嘴44底部的吸附口与第三密封腔连通；在批嘴44的侧壁上，具有两个相对设置的第三通孔441，且两个第三通孔441分别与第三密封腔连通。上述第三通孔441可连接负压装置(该负压装置可设于小臂组件3内)，在负压装置作用下，批嘴44的底部通孔可实现螺丝吸附。上述批嘴安装筒43、批嘴44的结构，不仅保证了批杆48相对于批嘴44的同轴度，而且在螺钉吸附过程中，可利用两个第三通孔441保证气流稳定，提高螺丝吸附的平稳性。

在第三轴承491下方可设置磁环492，批杆48穿过磁环492，且磁环492与批杆48间隙连接。上述磁环492可提高批杆转动的稳定性。

批杆48具体可通过快拆组件装配到传动套筒463的底部。具体地，快拆组件包括钢珠保持套筒471、钢珠、弹簧472和挡圈473；其中传动套筒463底部的外侧(即外周)可设有轴向的沟槽，且钢珠始终保持在上述沟槽内；钢珠保持套筒471套于钢珠外，且该钢珠保持套筒471的内侧具有斜面，并通过该斜面改变钢珠在沟槽内的上下位置，以实现对批杆48的限位和放松。472弹簧压在钢珠保持套筒471的内壁台阶处并使钢珠保持套筒471处于预紧状态；挡圈473装设在传动套筒463的底端并阻止弹簧472和钢珠保持套筒471脱离传动套筒463。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种自动化螺丝装配设备，其特征在于，包括底座组件、大臂组件、小臂组件、伺服电批以及滑台组件；所述大臂组件的第一端与所述底座组件通过第一枢轴连接，所述底座组件包括第一电机并通过所述第一电机驱动所述大臂组件绕所述第一枢轴转动；所述大臂组件的第二端与所述小臂组件通过第二枢轴连接，所述小臂组件包括第二电机并通过所述第二电机驱动所述小臂组件绕所述第二枢轴转动；所述伺服电批通过滑台组件装设在所述小臂组件上，且所述滑台组件中的丝杆、第一枢轴、第二枢轴平行设置。

2.根据权利要求1所述的自动化螺丝装配设备，其特征在于，所述自动化螺丝装配设备还包括波纹管组件，且所述小臂组件和底座组件之间的电缆、气管位于所述波纹管组件内。

3.根据权利要求1或2所述的自动化螺丝装配设备，其特征在于，所述伺服电批包括驱动机构、批杆、套筒组件、传动组件以及活塞组件，且所述套筒组件包括批嘴，所述批杆以及传动组件装设在所述套筒组件内，所述驱动机构经由所述传动组件驱动所述批杆转动；所述活塞组件装设在所述套筒组件内；所述批杆在所述活塞组件带动下做轴向的往复移动。

4.根据权利要求3所述的自动化螺丝装配设备，其特征在于，所述活塞组件包括第一活塞头、活塞杆、第二活塞头以及限位环，其中：所述第一活塞头和第二活塞头分别与所述套筒组件的内壁滑动连接、所述限位环固定连接在所述套筒组件上，且所述第一活塞头和限位环在所述套筒组件内分隔出第一密封腔、所述限位环和第二活塞头在所述套筒组件内分隔出第二密封腔；所述活塞杆穿过所述限位环并分别固定连接到所述第一活塞头和第二活塞头；

所述套筒组件上具有与所述第一密封腔连通的第一气孔以及与所述第二密封腔连通的第二气孔，并通过连接到所述第二气孔的第二气缸向所述第二密封腔注气使所述第二活塞头推动所述批杆伸出批嘴、通过连接到所述第一气孔的第一气缸向所述第一密封腔注气使所述第二活塞头将所述批杆拉回批嘴；所述第一气缸和第二气缸设于所述小臂组件内。

5.根据权利要求4所述的自动化螺丝装配设备，其特征在于，所述传动组件包括传动轴、传动套筒、第一轴承、第二轴承，且所述第二轴承为复合滚珠轴承；所述活塞杆为管状，所述传动套筒依次穿过所述第一活塞头、活塞杆和第二活塞头，且所述传动套筒通过所述第一轴承安装到第一活塞头、通过第二轴承安装到第二活塞头；所述传动轴与所述传动套筒轴向滑动连接，并带动所述传动套筒转动。

6.根据权利要求5所述的自动化螺丝装配设备，其特征在于，所述套筒组件包括上套筒和批嘴安装套筒，且所述批嘴安装套筒固定连接在所述上套筒的底部；所述第一密封腔和第二密封腔分别位于所述上套筒内，所述第一气孔和第二气孔分别位于所述上套筒；所述批杆通过第三轴承安装到所述批嘴安装套筒内。

7.根据权利要求6所述的自动化螺丝装配设备，其特征在于，所述批嘴固定在批嘴安装套筒的底部，且所述批嘴内设有第三密封腔；所述批嘴底部的吸附口与所述第三密封腔连通，且所述批嘴的侧壁上具有两个相对设置的第三通孔；所述两个第三通孔分别与所述第三密封腔连通，并通过连接到所述第三通孔的负压装置实现所述吸附口的螺丝吸附；所述负压装置设于所述小臂组件内。

8.根据权利要求6所述的自动化螺丝装配设备，其特征在于，所述驱动机构为伺服电机；所述批嘴安装套筒内设有磁环，且所述批杆穿过所述磁环。

9.根据权利要求6所述的自动化螺丝装配设备，其特征在于，所述批杆通过快拆组件装配到所述传动套筒的底部；所述快拆组件包括钢珠保持套筒、钢珠、弹簧和挡圈；其中：所述传动套筒的外侧具有轴向的沟槽，且所述钢珠始终保持在所述沟槽内；所述钢珠保持套筒的内侧具有斜面，并通过所述斜面改变所述钢珠在沟槽内的上下位置，以实现对批杆的限位和放松；所述弹簧压在所述钢珠保持套筒的内壁台阶处并使所述钢珠保持套筒处于预紧状态；所述挡圈装设在传动套筒的端部并阻止所述弹簧和钢珠保持套筒脱离传动套筒。

10.根据权利要求6所述的自动化螺丝装配设备，其特征在于，所述批嘴安装套筒上具有腰形孔，并通过固定在腰形孔上的螺钉对所述批杆进行限位，所述腰形孔的长轴沿所述批嘴安装筒的轴向设置。