CN212886072U - 双头螺柱检测及无损过盈装配机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双头螺柱检测及无损过盈装配机构，包括工作台（2）和设在工作台（2）一端的送料机构（1），靠近所述送料机构（1）一端的所述工作台（2）上依次设有螺纹检测仪（4）、装配机器人（5）、转台夹具（8）和测量机器人（10），所述螺纹检测仪（4）工作部一侧设有夹取料机构（3），所述装配机器人（5）工作部下方设有料盘机构（7），所述测量机器人（10）工作部下方设有检测工装夹具（9）。采用本方案设计的双头螺柱检测及无损过盈装配机构能够实现自动化监测和无损装配。

Description

双头螺柱检测及无损过盈装配机构

技术领域

本实用新型涉及一种自动装配机构，特别是涉及一种双头螺柱检测及无损过盈装配机构。

背景技术

过盈螺栓连接具有定心精度高、承载能力强、并能同时承载轴向、扭转复合载荷、在冲击振动工况也能保持长期稳定的特性，因此应用广泛应用于各种重型机械，高精度零部件等场合。

由于这类过盈双头螺柱的装配控制参数繁多、工艺要求严格，目前主要以人工手工操作为主，但这类过盈双头螺柱的装配扭矩高、精度高、劳动强度大，人工操作准确性和可控性差，效率低下，一旦失误将造成巨大的损失；另一方面，螺桩及螺孔需要采取测量后选配的方法装配，测量和记录的数据量庞大，数据准确性及管理难度大，配对不合理，产品装配过程不具备质量追溯性，不利于生产的自动产业化。

本实用新型需解决的技术问题：1、双头螺柱的自动化测量记录；2、螺孔的自动化测量记录；3、根据测量数据进行螺孔螺柱自动选配；4、双头螺柱的自动化过盈装配；5、预紧力(扭矩)控制及监测；6、双头螺柱拧入深度控制及监测。

因此本领域技术人员致力于开发一种自动化程度高的双头螺柱检测及无损过盈装配机构。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双头螺柱检测及无损过盈装配机构，能够实现自动化监测和无损装配。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种双头螺柱检测及无损过盈装配机构，包括工作台和设在工作台一端的送料机构，靠近所述送料机构一端的所述工作台上依次设有螺纹检测仪、装配机器人、转台夹具和测量机器人，所述螺纹检测仪工作部一侧设有夹取料机构，所述装配机器人工作部下方设有料盘机构，所述测量机器人工作部下方设有检测工装夹具。

进一步，所述装配机器人上设有装配电批组件，所述装配电批组件包括智能电批、电批传动机构、电批工装、装配辅助电机和视觉系统，所述智能电批连接电批传动机构，电批传动机构连接电批工装，所述装配辅助电机驱动连接电批工装，所述和视觉系统设在电批工装一侧。

进一步，所述测量机器人上设有测量电批组件，所述量电批组件包括测量智能电批、测量装配夹具控制单元、测量装配深度控制单元和测量夹具工装，所述测量智能电批连接测量装配夹具控制单元，测量装配夹具控制单元中间位置连接测量夹具工装，测量装配夹具控制单元端面一侧设置测量装配深度控制单元。

进一步，所述夹取料机构包括电动滑台、取料滑板、取料夹爪气缸和取料夹爪，所述电动滑台固定设在工作台的台面上，取料滑板底部滑动连接电动滑台，取料夹爪气缸固定设在取料滑板顶端，取料夹爪固定连接取料夹爪气缸的活塞杆。

进一步，所述料盘机构包括料盘、料盘箱体和气压增压机构，所述料盘设在所述料盘箱体上，所述料盘箱体一端设置所述气压增压机构，所述料盘箱体设有气压通道，所述气压增压机构的活塞杆与气压通道密封滑动连接，所述料盘箱体顶面设有多个螺柱存放锁紧活塞孔，所述料盘上设有多个置料孔，所述置料孔与所述活塞孔连通。

进一步，所述转台夹具包括电动转台、转台立柱和夹具，所述电动转台设在工作台上，所述转台立柱竖直连接电动转台的转轴，所述转台立柱顶部设置夹具。

进一步，所述转台夹具一侧设有多个配套工装机构，所述配套工装机构包括夹具支架、夹具库机构、夹具库气缸和工装夹具，所述夹具支架固定设在工作台上，所述夹具库机构固定设在夹具支架上，所述夹具库机构一侧设置夹具库气缸，所述工装夹具设在夹具库机构上。

进一步，所述视觉系统包括视觉摄像头和控制电脑，所述视觉摄像头电连接所述控制电脑。

进一步，所述送料机构、夹取料机构、螺纹检测仪、装配机器人、装配电批组件、转台夹具、测量机器人和测量电批组件均电连接中控机。

本实用新型的有益效果是：本实用新型设备高度自动化，能适配不同自动化生产线生，提高生产效率；本实用新型对螺柱、螺孔进行自动化测量，测量精度高，数据处理准确快速；本实用新型由控制电脑进行实时在线测量运，快速完成螺柱、螺孔的最优配对；本实用新型设采用多种工装和机构，配合先进的传感技术可实现对双头螺柱的无损抓取，无损拧入、无损退出操作，完成无损自动化装配；本实用新型能在线对装配过程中的预紧力(扭矩)进行控制及监测；本实用新型能在线对装配过程中双头螺柱拧入深度控制及监测。

附图说明

图1是本实用新型双头螺柱检测及无损过盈装配机构的结构示意图；

图2是本实用新型中夹取料机构的结构示意图；

图3是本实用新型中装配电批组件的结构示意图；

图4是本实用新型中装配电批组件的剖视图；

图5是本实用新型中料盘机构的结构示意图；

图6是本实用新型中料盘机构的剖视图；

图7是本实用新型中转台夹具的结构示意图；

图8是本实用新型中配套工装机构的结构示意图；

图9是测量电批组件的结构示意图；

图10是本实用新型中电批工装的立体图；

图11是本实用新型中电批工装的主视图；

图12是本实用新型中电批工装的的侧视图；

图13是图11中B-B的剖视图；

图14是图12中A-A的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，需注意的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实用新型提供了一种双头螺柱检测及无损过盈装配机构，包括工作台2，工作台2包括地脚支撑和床身，给各部件提供安装支撑，具备足够刚性。设在工作台2一端的是送料机构1，送料机构1包括支架、震动盘体、护罩、输送导轨和直线送料器，支架设在地面上，震动盘体和护罩设在支架上，输送导轨和直线送料器从震动盘体内延伸至工作台2处，送料机构1完成双头螺柱的排序和送料工作。

靠近所述送料机构1一端的所述工作台2上依次排列设置螺纹检测仪4、装配机器人5、转台夹具8和测量机器人10，其中所述螺纹检测仪4工作部一侧的工作台2上设有夹取料机构3，如图2所示，夹取料机构3包括电动滑台3-1、取料滑板3-2、取料夹爪气缸3-3和取料夹爪3-4，所述电动滑台3-1固定设在工作台2的台面上，取料滑板3-2底部滑动连接电动滑台3-1，取料夹爪气缸 3-3固定设在取料滑板3-2顶端，取料夹爪3-4固定连接取料夹爪气缸3-3的活塞杆。取料夹爪3-4的位置对应送料机构1中输送导轨和直线送料器的位置。夹取料机构3将送料机构1的出料螺桩夹装送至螺纹测量仪4处，测量完成后送至装配机器人5取料位置。

如图3、4所示，装配机器人5为六轴工业机器人，装配机器人5上设有装配电批组件6，所述装配电批组件6包括智能电批6-1、电批传动机构6-2、电批工装6-4、装配辅助电机6-3和视觉系统6-5，所述智能电批6-1连接电批传动机构6-2，电批传动机构6-2连接电批工装6-4，装配辅助电机6-3设在一侧，所述装配辅助电机6-3的驱动部连接电批工装6-4，其中智能电批6-1为带有伺服电机的电批，提供工作需要的旋转驱动力，电批传动机构6-2为浮动电批接头，转动传动块端部设有传动连接的凸起，将智能电批6-1的动力传动给电批工装6-4。电批工装6-4和装配辅助电机6-3协联完成抓取装配时对螺柱的轴向锁定-退出动作，电批工装6-4为带有螺纹连接结构的工装夹具，包括端部的正反螺纹旋套6-41、气动快拆接头6-42和自锁紧齿轮6-43，自锁紧齿轮6-43与装配辅助电机6-3的输出齿啮合。

视觉系统6-5设在电批工装6-4一侧，视觉系统6-5为视觉摄像头和控制电脑，视觉摄像头的镜头对准电批工装6-4的工作部。视觉摄像头通过拍照爪取螺柱特征进行计算测量分析，信号传递给上位机；上位机即为控制电脑，控制电脑再连接中控机。装配电批组件6能准确稳定完成以下功能：1)螺桩抓取：旋入螺桩非过盈段，顺利抓取。2)螺桩分档存料：螺桩旋入料盘，工装能顺利旋开非过盈螺纹段。3)装配取螺桩：顺利旋入料盘螺桩非过盈段，辅助电机及机构锁死非过盈段，然后旋松过盈段，顺利取出。4)螺桩装配：顺利旋入工件与螺桩过盈段达到指定深度，辅助电机及机构退出非过盈段自锁，顺利退出螺桩的非过盈段螺纹与工装配合，并保证不破坏螺桩与工件的过盈配合状态。

如图5、6所示，装配机器人5的工作部，即电批工装6-4的下方的工作台设置料盘机构7，料盘机构7包括料盘7-1、料盘箱体7-2和气压增压机构7-3，所述料盘7-1固定设在所述料盘箱体7-2上，料盘箱体7-2一端设置所述气压增压机构7-3，料盘箱体7-2设有气压通道7-4，气压增压机构7-3的活塞杆与气压通道7-4密封滑动连接，料盘箱体7-2顶面设有多个螺柱存放锁紧的活塞孔，料盘7-1上设有多个置料孔，置料孔与活塞孔连通。料盘机构7配合装配机器人及工装、完成螺桩分档存放功能。

如图7所示，转台夹具8包括电动转台8-1、转台立柱8-2和夹具8-3，电动转台8-1设在工作台2上，转台立柱8-2竖直连接电动转台8-1的转轴，转台立柱8-2顶部设置夹具8-3。夹具8-3用于对工件进行夹装固定。不同的产品只需要更换不同的连接工装即可。其中，电动转台8-1连接中控机用于自动化控制。

如图8所示，转台夹具8一侧设有多个配套工装机构12，多个配套工装机构12即为夹具库，配套工装机构12包括夹具支架12-1、夹具库机构12-2、夹具库气缸12-3和工装夹具12-4，所述夹具支架12-1固定设在工作台2上，夹具库机构12-2固定设在夹具支架12-1上，夹具库机构12-2为固定底座，是用来固定放置在上面的工装夹具12-4，所述夹具库机构一侧设置夹具库气缸12-3，夹具库气缸12-3作用于夹具库机构12-2，是用来固定和释放工装夹具12-4。其中，夹具库气缸12-3连接中控机用于自动化控制。

如图9所示，测量机器人10为六轴工业机器人，作为螺孔测量、测量工装抓取更换的驱动和定位设备。测量机器人10上设有测量电批组件11，量电批组件11包括测量智能电批11-1、测量装配夹具控制单元11-2、测量装配深度控制单元11-3和测量夹具工装11-4，所述测量智能电批11-1连接测量装配夹具控制单元11-2，测量装配夹具控制单元11-2中间位置连接测量夹具工装11-4，测量装配夹具控制单元11-2端面一侧设置测量装配深度控制单元11-3。测量机器人10完成螺纹孔的测量工具的抓取、螺孔的测量。其中测量智能电批11-1为带有伺服电机的电批，提供工作需要的旋转驱动力，测量装配夹具控制单元 11-2为传动部分，将测量智能电批11-1的动力传动给测量夹具工装11-4。测量夹具工装11-4为带有螺纹结构的工装夹具。

送料机构1、夹取料机构3、螺纹检测仪4、装配机器人5、装配电批组件6、转台夹具8、测量机器人10和测量电批组件11均电连接中控机。通过中控机的控制可以实现整套设备自动化生产。

本方案的工作原理如下：1.双头螺柱送料：由送料装置分离双头螺柱来料，将双头螺柱逐一送至夹取料机构的取料位置；2.双头螺柱送料检测：由夹取料机构将双头螺柱抓取送至螺纹检测仪进行螺纹检测，检测完成后再送至装配机器人抓取工位；3.双头螺柱存存放与装配抓取：装配机器人根据螺纹测量将双头螺柱进行分档存放；4.对工件上螺孔测量：由测量机器人抓取特定的工装工具，在视觉系统引导下进行螺孔测量，电批组件监测控制扭矩，控制电脑记录测量数据；5.双头螺柱进行无损装配：根据测量的双头螺柱及螺孔数据，由装配机器人抓取配对的双头螺柱装入对应的螺孔，过程中由装配电批组件进行扭矩监测及控制，由电批组件上的长度进行长度监测和控制。6.数据分析处理，本装置可根据具体生产工艺及现场情况设置不同的工作模式，实现手动、半自动、全自动、生产线集控等工作方式，对来料螺柱，工件螺孔，装配力矩等进行数据分析处理。

本方案克服的技术难点在于：高强度过盈双头螺柱的装配要求精度高，为保护螺柱，不允许进行夹持抓取，只能通过双头螺柱的非装配端螺纹进行旋套自锁后抓取，同理存放过程也只能通过让双头螺柱的一端自锁后才能让另一端退出；装配过程中靠非装配端自锁来平衡过盈端的扭矩，由辅助电机及机构来完轴向驱动、限位，完成非过盈端自锁，过盈装配到位后，退出过程中不允许双头螺柱回旋，因为过盈装配是一次性的破坏装配，一旦回旋则过盈装配被完全破坏，即使再旋紧也达不到原来的过盈状态，那么只能通过轴向解除非过盈配合端的自锁状态，让回旋时非过盈端不受力或者受很小的力，才能保证装配达到要求的工艺状态。同理在螺孔检测过程中也需要解决换工装，测量螺孔过程的无损要求。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双头螺柱检测及无损过盈装配机构，其特征是：包括工作台(2)和设在工作台(2)一端的送料机构(1)，靠近所述送料机构(1)一端的所述工作台(2)上依次设有螺纹检测仪(4)、装配机器人(5)、转台夹具(8)和测量机器人(10)，所述螺纹检测仪(4)工作部一侧设有夹取料机构(3)，所述装配机器人(5)工作部下方设有料盘机构(7)，所述测量机器人(10)工作部下方设有检测工装夹具(9)。

2.如权利要求1所述的双头螺柱检测及无损过盈装配机构，其特征是：所述装配机器人(5)上设有装配电批组件(6)，所述装配电批组件(6)包括智能电批(6-1)、电批传动机构(6-2)、电批工装(6-4)、装配辅助电机(6-3)和视觉系统(6-5)，所述智能电批(6-1)连接电批传动机构(6-2)，电批传动机构(6-2)连接电批工装(6-4)，所述装配辅助电机(6-3)驱动连接电批工装(6-4)，所述和视觉系统(6-5)设在电批工装(6-4)一侧。

3.如权利要求1所述的双头螺柱检测及无损过盈装配机构，其特征是：所述测量机器人(10)上设有测量电批组件(11)，所述测量电批组件(11)包括测量智能电批(11-1)、测量装配夹具控制单元(11-2)、测量装配深度控制单元(11-3)和测量夹具工装(11-4)，所述测量智能电批(11-1)连接测量装配夹具控制单元(11-2)，测量装配夹具控制单元(11-2)中间位置连接测量夹具工装(11-4)，测量装配夹具控制单元(11-2)端面一侧设置测量装配深度控制单元(11-3)。

4.如权利要求1所述的双头螺柱检测及无损过盈装配机构，其特征是：所述夹取料机构(3)包括电动滑台(3-1)、取料滑板(3-2)、取料夹爪气缸(3-3)和取料夹爪(3-4)，所述电动滑台(3-1)固定设在工作台(2)的台面上，取料滑板(3-2)底部滑动连接电动滑台(3-1)，取料夹爪气缸(3-3)固定设在取料滑板(3-2)顶端，取料夹爪(3-4)固定连接取料夹爪气缸(3-3)的活塞杆。

5.如权利要求1所述的双头螺柱检测及无损过盈装配机构，其特征是：所述料盘机构(7)包括料盘(7-1)、料盘箱体(7-2)和气压增压机构(7-3)，所述料盘(7-1)设在所述料盘箱体(7-2)上，所述料盘箱体(7-2)一端设置所述气压增压机构(7-3)，所述料盘箱体(7-2)设有气压通道(7-4)，所述气压增压机构(7-3)的活塞杆与气压通道(7-4)密封滑动连接，所述料盘箱体(7-2)顶面设有多个螺柱存放锁紧的活塞孔，所述料盘(7-1)上设有多个置料孔，所述置料孔与所述活塞孔连通。

6.如权利要求1所述的双头螺柱检测及无损过盈装配机构，其特征是：所述转台夹具(8)包括电动转台(8-1)、转台立柱(8-2)和夹具(8-3)，所述电动转台(8-1)设在工作台(2)上，所述转台立柱(8-2)竖直连接电动转台(8-1)的转轴，所述转台立柱(8-2)顶部设置夹具(8-3)。

7.如权利要求2所述的双头螺柱检测及无损过盈装配机构，其特征是：所述视觉系统(6-5)包括视觉摄像头和控制电脑，所述视觉摄像头电连接所述控制电脑。

8.如权利要求1至7任一项所述的双头螺柱检测及无损过盈装配机构，其特征是：所述送料机构(1)、夹取料机构(3)、螺纹检测仪(4)、装配机器人(5)、装配电批组件(6)、转台夹具(8)、测量机器人(10)和测量电批组件(11)均电连接中控机。

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