CN108788706A - 一种六角夹紧螺帽自动拧紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六角夹紧螺帽自动拧紧方法，该拧紧方法首先利用机器人夹持外螺纹螺帽放置至内螺纹底座中，在放置结束后，根据机器人Z轴值判定螺帽放置高度是否满足螺帽六角夹紧机构夹紧要求；其次在螺帽放置高度满足要求的情况下，利用六角夹紧机构夹紧六角螺帽，下压气缸对螺帽施加向下的压紧力；然后旋转机构带动螺帽旋转拧入，通过扭矩传感器输出信号和旋转伺服电机旋转角度一起判定螺纹是否拧紧；最后在扭矩传感器输出信号与伺服电机旋转角度均满足要求的情况下，判定外螺纹螺帽与内螺纹底座拧紧，完成外螺纹螺帽与内螺纹底座的自动拧紧。本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧方法具有自动、高效、智能化的优点，可用于工业推广。

Description

一种六角夹紧螺帽自动拧紧方法

技术领域

本发明属于机械装配技术领域，具体涉及一种六角夹紧螺帽自动拧紧方法。

背景技术

在外螺纹与内螺纹拧紧时，存在一方螺纹的旋转轴相对于另一方螺纹的旋转轴以倾斜的状态开始旋合，从而产生外螺纹与内螺纹憋住的可能性，同时也存在外螺纹由于放置位置偏差而不能找到螺纹啮合点，从而在内螺纹上空旋，导致不能正常啮入的可能性。

日本特开2006-315097中公开的螺纹拧紧方法中，通过一边按压与拧紧工具的轴部卡和的一方螺纹，一边想松缓螺纹方向使轴部方向旋转的状态下，检测由外螺纹与内螺纹螺纹牙彼此的碰撞产生的振动。由此检测外螺纹与内螺纹的啮入的螺合开始位置。此螺纹拧紧方法无法区分外螺纹与内螺纹的螺纹牙彼此的碰撞产生的振动和其他的噪声振动。日本特开2016-060231中公开的丰田自动车株式会社的螺纹拧紧方法中，以检测碰撞噪声强度为判断标准，检测螺纹螺合开始位置。

然而，以上二种螺纹拧紧方法均用于手持式螺纹拧紧，无法用于自动生产线的螺纹拧紧和非螺合的内螺纹底座固定状态，因此难以准确的实现非螺合状态下的外螺纹和非螺合状态下的内螺纹一方固定的拧紧。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种六角夹紧螺帽自动拧紧方法。

本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧装置，其特点是，所述的拧紧装置包括驱动电机、支撑台、夹紧机构、旋转机构、调整台、主动齿轮和从动齿轮，所述的驱动电机上安装有主动齿轮，旋转机构上安装有从动齿轮，主动齿轮带动从动齿轮旋转，主动齿轮的上表面中心有调整台，从动齿轮的中心有支撑台，夹紧机构安装在从动齿轮的上表面，夹紧机构的旋转中心与支撑台的中心重合。

所述的支撑台包括从下至上顺序固定的连接件Ⅰ、扭矩传感器、下压片、压紧气缸、连接件Ⅱ、底座支撑台、下压夹子，底座放置在底座支撑台上，压紧气缸通过斜向导向槽带动下压夹子沿着斜向方向夹紧底座。

所述的夹紧机构包括平行气缸、左下压气缸、右下压气缸、左夹紧卡扣和右夹紧卡扣，左夹紧卡扣固定在左下压气缸的前端，右夹紧卡扣固定在右下压气缸的前端，左下压气缸和右下压气缸分别固定在平行气缸的两根平行轴上，左夹紧卡扣和右夹紧卡扣相向对称放置，左夹紧卡扣和右夹紧卡扣的对称中心与从动齿轮的旋转中心同心。

所述的平行气缸安装有阻尼器，限制左夹紧卡扣和右夹紧卡扣之间的距离。

所述的拧紧方法包括以下步骤：

a.利用机器人夹持内螺纹底座放置在支撑台的底座支撑台上，压紧气缸带动下压夹子夹紧内螺纹底座，此时机器人的Z轴高度值为H1，驱动电机角度为0°；

b.利用机器人夹持外螺纹螺帽放置至内螺纹底座上，将外螺纹螺帽的外螺纹和内螺纹底座的内螺纹贴合，放置结束后，机器人的Z轴高度值为H2，ΔH= H2- H1，N=0，若ΔH在夹紧机构的夹紧高度范围内，则进入下一步，否则按照调整方法调整外螺纹螺帽的放置角度；

c.驱动电机驱动旋转机构旋转至角度为30°状态，启动夹紧机构的平行气缸，平行气缸同时带动左下压气缸推进左夹紧卡扣、右下压气缸推进右夹紧卡扣，左夹紧卡扣和右夹紧卡扣相向运动，抱紧外螺纹螺帽的六角卡槽，左下压气缸和右下压气缸同时提供外螺纹螺帽拧入的压紧力；

d.驱动电机驱动旋转机构带动夹紧机构旋转，夹紧机构带动外螺纹螺帽旋转拧入内螺纹底座上，若扭矩传感器输出的扭力值T大于预设值T0，同时驱动电机的旋转角度θ在θ的预设值范围内，则结束工作，否则按照旋紧方法调整，M=0。

步骤b所述的调整方法包括以下步骤：

b1.当ΔH不在夹紧机构的夹紧高度范围内，机器人夹持外螺纹螺帽门型平移并放置至调整台的中心孔内；

b2.机器人松开外螺纹螺帽并退出；

b3.驱动电机驱动调整台带动外螺纹螺帽旋转120°后，机器人夹持外螺纹螺帽门型平移并放置至内螺纹底座上，将外螺纹螺帽的外螺纹和内螺纹底座的内螺纹贴合，放置结束后，机器人的Z轴高度值为H3，ΔH=H3-H1，N=1若ΔH在夹紧机构的夹紧高度范围内，则结束调整方法的调整过程；

b4.重复步骤b1~ b3，N=N+1，直至N=3，结束调整方法的调整过程并报警。

步骤d所述的旋紧方法包括以下步骤：

d1.若扭矩传感器输出的扭力值T大于预设值T0，同时驱动电机的旋转角度θ小于θ的预设值范围内，即出现螺纹卡死状态；若扭矩传感器输出的扭力值T小于预设值T0，同时驱动电机的旋转角度θ大于θ的预设值范围内，即出现螺纹空旋状态；

d2.左下压气缸和右下压气缸同时松开，驱动电机驱动旋转机构带动外螺纹螺帽退出至驱动电机角度为0°状态，M=M+1；

d3.左下压气缸和右下压气缸同时提供外螺纹螺帽拧入的压紧力，驱动电机驱动旋转机构带动夹紧机构旋转，夹紧机构带动外螺纹螺帽旋转拧入内螺纹底座上；

d4.若扭矩传感器输出的扭力值T大于预设值T0，同时驱动电机的旋转角度θ在θ的预设值范围内，则结束工作，否则重复步骤d1~ d3，M=M+1，直至M=4，结束旋紧方法的旋紧过程并报警。

本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧方法，在平行气缸带动左夹紧卡扣和右夹紧卡扣抱紧六角螺帽后，利用左下压气缸和右下压气缸施加下压力，在旋转机构的旋转作用下，将螺帽拧入。本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧方法，可以实现轴向具有六角结构且空间有限的外螺纹螺帽拧入；利用驱动电机驱动完成整个拧螺纹过程，明显提高了效率；利用扭矩传感器直接监测拧入过程中的扭力值，解决了螺纹卡死或空旋的问题；利用左下压气缸和右下压气缸对拧入过程提供下压力，保证螺纹拧入时存在足够的下压力。

本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧方法具有自动、高效、智能化的优点，可用于工业推广。

附图说明

图1为本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧方法使用的装置结构示意图（主视图）；

图2为本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧方法使用的装置结构示意图（俯视图）；

图3为本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧方法使用的装置中的支撑台结构示意图；

图4为本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧方法使用的装置中的夹紧机构结构示意图（主视图）；

图5为本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧方法使用的装置中的夹紧机构结构示意图（俯视图）；

图6为本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧方法流程图；

图中，1.驱动电机 2.支撑台 3.夹紧机构 5.旋转机构 6.调整台 7.主动齿轮 8.从动齿轮 20.连接件Ⅰ 21.扭矩传感器 22.下压片 23.压紧气缸 24.连接件Ⅱ 25.底座支撑台26.下压夹子 30.平行气缸 31.左下压气缸 32.右下压气缸 33.左夹紧卡扣 34.右夹紧卡扣 35.阻尼器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

如图1、2所示，本发明的六角夹紧螺帽自动拧紧装置包括驱动电机1、支撑台2、夹紧机构3、旋转机构5、调整台6、主动齿轮7和从动齿轮8，所述的驱动电机1上安装有主动齿轮7，旋转机构5上安装有从动齿轮8，主动齿轮7带动从动齿轮8旋转，主动齿轮7的上表面中心有调整台6，从动齿轮8的中心有支撑台2，夹紧机构3安装在从动齿轮8的上表面，夹紧机构3的旋转中心与支撑台2的中心重合。

如图3所示，所述的支撑台2包括从下至上顺序固定的连接件Ⅰ20、扭矩传感器21、下压片22、压紧气缸23、连接件Ⅱ24、底座支撑台25、下压夹子26，底座放置在底座支撑台25上，压紧气缸23通过斜向导向槽带动下压夹子26沿着斜向方向夹紧底座。

如图4、5所示，所述的夹紧机构3包括平行气缸30、左下压气缸31、右下压气缸32、左夹紧卡扣33和右夹紧卡扣34，左夹紧卡扣33固定在左下压气缸31的前端，右夹紧卡扣34固定在右下压气缸32的前端，左下压气缸31和右下压气缸32分别固定在平行气缸30的两根平行轴上，左夹紧卡扣33和右夹紧卡扣34相向对称放置，左夹紧卡扣33和右夹紧卡扣34的对称中心与从动齿轮8的旋转中心同心。

所述的平行气缸30安装有阻尼器35，限制左夹紧卡扣33和右夹紧卡扣34之间的距离。

实施例1

如图6所示，本实施例的拧紧方法包括以下步骤：

a.利用机器人夹持内螺纹底座放置在支撑台2的底座支撑台25上，压紧气缸23带动下压夹子26夹紧内螺纹底座，此时机器人的Z轴高度值为H1，驱动电机1角度为0°；

b.利用机器人夹持外螺纹螺帽放置至内螺纹底座上，将外螺纹螺帽的外螺纹和内螺纹底座的内螺纹贴合，放置结束后，机器人的Z轴高度值为H2，ΔH= H2- H1，N=0，若ΔH在夹紧机构3的夹紧高度范围内，则进入下一步，否则按照调整方法调整外螺纹螺帽的放置角度；

c.驱动电机1驱动旋转机构5旋转至角度为30°状态，启动夹紧机构3的平行气缸30，平行气缸30同时带动左下压气缸31推进左夹紧卡扣33、右下压气缸32推进右夹紧卡扣34，左夹紧卡扣33和右夹紧卡扣34相向运动，抱紧外螺纹螺帽的六角卡槽，左下压气缸31和右下压气缸32同时提供外螺纹螺帽拧入的压紧力；

d.驱动电机1驱动旋转机构5带动夹紧机构3旋转，夹紧机构3带动外螺纹螺帽旋转拧入内螺纹底座上，若扭矩传感器21输出的扭力值T大于预设值T0，同时驱动电机1的旋转角度θ在θ的预设值范围内，则结束工作，否则按照旋紧方法调整，M=0。

步骤b所述的调整方法包括以下步骤：

b1.当ΔH不在夹紧机构3的夹紧高度范围内，机器人夹持外螺纹螺帽门型平移并放置至调整台6的中心孔内；

b2.机器人松开外螺纹螺帽并退出；

b3.驱动电机1驱动调整台6带动外螺纹螺帽旋转120°后，机器人夹持外螺纹螺帽门型平移并放置至内螺纹底座上，将外螺纹螺帽的外螺纹和内螺纹底座的内螺纹贴合，放置结束后，机器人的Z轴高度值为H3，ΔH=H3-H1，N=1若ΔH在夹紧机构3的夹紧高度范围内，则结束调整方法的调整过程；

b4.重复步骤b1~ b3，N=N+1，直至N=3，结束调整方法的调整过程并报警。

步骤d所述的旋紧方法包括以下步骤：

d1.若扭矩传感器21输出的扭力值T大于预设值T0，同时驱动电机1的旋转角度θ小于θ的预设值范围内，即出现螺纹卡死状态；若扭矩传感器21输出的扭力值T小于预设值T0，同时驱动电机1的旋转角度θ大于θ的预设值范围内，即出现螺纹空旋状态；

d2.左下压气缸31和右下压气缸32同时松开，驱动电机1驱动旋转机构5带动外螺纹螺帽退出至驱动电机1角度为0°状态，M=M+1；

d3.左下压气缸31和右下压气缸32同时提供外螺纹螺帽拧入的压紧力，驱动电机1驱动旋转机构5带动夹紧机构3旋转，夹紧机构3带动外螺纹螺帽旋转拧入内螺纹底座上；

d4.若扭矩传感器21输出的扭力值T大于预设值T0，同时驱动电机1的旋转角度θ在θ的预设值范围内，则结束工作，否则重复步骤d1~ d3，M=M+1，直至M=4，结束旋紧方法的旋紧过程并报警。

Claims (3)

1.一种六角夹紧螺帽自动拧紧方法，其特征在于：所述的拧紧方法使用的拧紧装置包括驱动电机（1）、支撑台（2）、夹紧机构（3）、旋转机构（5）、调整台（6）、主动齿轮（7）和从动齿轮（8），所述的驱动电机（1）上安装有主动齿轮（7），旋转机构（5）上安装有从动齿轮（8），主动齿轮（7）带动从动齿轮（8）旋转，主动齿轮（7）的上表面中心有调整台（6），从动齿轮（8）的中心有支撑台（2），夹紧机构（3）安装在从动齿轮（8）的上表面，夹紧机构（3）的旋转中心与支撑台（2）的中心重合；

所述的支撑台（2）包括从下至上顺序固定的连接件Ⅰ（20）、扭矩传感器（21）、下压片（22）、压紧气缸（23）、连接件Ⅱ（24）、底座支撑台（25）、下压夹子（26），底座放置在底座支撑台（25）上，压紧气缸（23）通过斜向导向槽带动下压夹子（26）沿着斜向方向夹紧底座；

所述的夹紧机构（3）包括平行气缸（30）、左下压气缸（31）、右下压气缸（32）、左夹紧卡扣（33）和右夹紧卡扣（34），左夹紧卡扣（33）固定在左下压气缸（31）的前端，右夹紧卡扣（34）固定在右下压气缸（32）的前端，左下压气缸（31）和右下压气缸（32）分别固定在平行气缸（30）的两根平行轴上，左夹紧卡扣（33）和右夹紧卡扣（34）相向对称放置，左夹紧卡扣（33）和右夹紧卡扣（34）的对称中心与从动齿轮（8）的旋转中心同心；

所述的平行气缸（30）安装有阻尼器（35），限制左夹紧卡扣（33）和右夹紧卡扣（34）之间的距离；

所述的拧紧方法包括以下步骤：

a.利用机器人夹持内螺纹底座放置在支撑台（2）的底座支撑台（25）上，压紧气缸（23）带动下压夹子（26）夹紧内螺纹底座，此时机器人的Z轴高度值为H1，驱动电机（1）角度为0°；

b.利用机器人夹持外螺纹螺帽放置至内螺纹底座上，将外螺纹螺帽的外螺纹和内螺纹底座的内螺纹贴合，放置结束后，机器人的Z轴高度值为H2，ΔH= H2- H1，N=0，若ΔH在夹紧机构（3）的夹紧高度范围内，则进入下一步，否则按照调整方法调整外螺纹螺帽的放置角度；

c.驱动电机（1）驱动旋转机构（5）旋转至角度为30°状态，启动夹紧机构（3）的平行气缸（30），平行气缸（30）同时带动左下压气缸（31）推进左夹紧卡扣（33）、右下压气缸（32）推进右夹紧卡扣（34），左夹紧卡扣（33）和右夹紧卡扣（34）相向运动，抱紧外螺纹螺帽的六角卡槽，左下压气缸（31）和右下压气缸（32）同时提供外螺纹螺帽拧入的压紧力；

d.驱动电机（1）驱动旋转机构（5）带动夹紧机构（3）旋转，夹紧机构（3）带动外螺纹螺帽旋转拧入内螺纹底座上，若扭矩传感器（21）输出的扭力值T大于预设值T0，同时驱动电机（1）的旋转角度θ在θ的预设值范围内，则结束工作，否则按照旋紧方法调整，M=0。

2.根据权利要求1所述的六角夹紧螺帽自动拧紧方法，其特征在于：步骤b所述的调整方法包括以下步骤：

b1.当ΔH不在夹紧机构（3）的夹紧高度范围内，机器人夹持外螺纹螺帽门型平移并放置至调整台（6）的中心孔内；

b2.机器人松开外螺纹螺帽并退出；

b3.驱动电机（1）驱动调整台（6）带动外螺纹螺帽旋转120°后，机器人夹持外螺纹螺帽门型平移并放置至内螺纹底座上，将外螺纹螺帽的外螺纹和内螺纹底座的内螺纹贴合，放置结束后，机器人的Z轴高度值为H3，ΔH=H3-H1，N=1若ΔH在夹紧机构（3）的夹紧高度范围内，则结束调整方法的调整过程；

b4.重复步骤b1~ b3，N=N+1，直至N=3，结束调整方法的调整过程并报警。

3.根据权利要求1所述的六角夹紧螺帽自动拧紧方法，其特征在于：步骤d所述的旋紧方法包括以下步骤：

d1.若扭矩传感器（21）输出的扭力值T大于预设值T0，同时驱动电机（1）的旋转角度θ小于θ的预设值范围内，即出现螺纹卡死状态；若扭矩传感器（21）输出的扭力值T小于预设值T0，同时驱动电机（1）的旋转角度θ大于θ的预设值范围内，即出现螺纹空旋状态；

d2.左下压气缸（31）和右下压气缸（32）同时松开，驱动电机（1）驱动旋转机构（5）带动外螺纹螺帽退出至驱动电机（1）角度为0°状态，M=M+1；

d3.左下压气缸（31）和右下压气缸（32）同时提供外螺纹螺帽拧入的压紧力，驱动电机（1）驱动旋转机构（5）带动夹紧机构（3）旋转，夹紧机构（3）带动外螺纹螺帽旋转拧入内螺纹底座上；

d4.若扭矩传感器（21）输出的扭力值T大于预设值T0，同时驱动电机（1）的旋转角度θ在θ的预设值范围内，则结束工作，否则重复步骤d1~ d3，M=M+1，直至M=4，结束旋紧方法的旋紧过程并报警。