CN109227100A - 一种螺丝锁付装置、螺丝锁付机器人及螺丝锁付方法 - Google Patents

一种螺丝锁付装置、螺丝锁付机器人及螺丝锁付方法 Download PDF

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郑沐嘉
卢晓龙
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Abstract

本发明适用于螺丝锁紧领域，提供一种螺丝锁付装置，包括固定架、可旋转且滑动的批杆组件、滑动驱动机构、旋转驱动机构、位于所述批杆组件下方的鸟嘴组件、连接所述批杆组件和鸟嘴组件的导杆、位于所述批杆组件和鸟嘴组件的弹性装置；所述批杆组件或所述鸟嘴组件中的任意一个与所述导杆一端固定连接，未固定连接的一个可在所述导杆上进行往返的限位滑动；批杆组件和鸟嘴组件分别受到相背向的弹力；批杆组件、导杆、弹性装置、鸟嘴组件可分别相对于所述固定架进行滑动，利用批杆轴承座、压紧弹簧、鸟嘴连接件、第一限位块，导杆的巧妙配合，实现了螺丝的快速稳定装配，提升了装配效率，本实施例还提供一种螺丝锁付方法和螺丝锁付机器人。

Description

一种螺丝锁付装置、螺丝锁付机器人及螺丝锁付方法
技术领域
本发明属于螺丝锁付领域，尤其涉及一种螺丝锁付装置、螺丝锁付机器人及螺丝锁付方法。
背景技术
螺丝装配是大部分产品生产制造时的一道重要工序，随着自动化生产的趋势，人工进行螺丝锁付的方式已难以满足产品的大规模生产需求，工业上也逐渐采用自动化锁付装置来代替人工，实现锁付效率的提升。
然而，目前市面上大多数螺丝自动锁付装置主要利用气缸来带动批杆上下滑动，不仅结构较为复杂，所需零件较多，工作速度也并不理想，而且工作不稳定，锁付效率低，拧紧质量差等问题，难以真正有效代替人工。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种螺丝锁付装置、螺丝锁付机器人及螺丝锁付方法，以解决现有的螺丝锁付效率低、质量差的问题。
本发明实施例是这样实现的，提供一种螺丝锁付装置，包括：
固定架；
可旋转且滑动的设置于所述固定架上的批杆组件；
用于驱动所述批杆组件在所述固定架上滑动的滑动驱动机构；
用于驱动所述批杆组件旋转的旋转驱动机构；
位于所述批杆组件下方的鸟嘴组件；
导杆，所述批杆组件或所述鸟嘴组件中的任意一个与所述导杆一端固定连接，未固定连接的一个可在所述导杆上进行往返的限位滑动；
位于所述批杆组件和鸟嘴组件的弹性装置，所述弹性装置用于分别向所述批杆组件和鸟嘴组件提供互相背向的弹力；
其中，
所述批杆组件的末端可安装不同型号的批头；
所述鸟嘴组件可用于螺丝的送料和限位；
所述批杆组件、导杆、弹性装置、鸟嘴组件可分别相对于所述固定架进行滑动。
进一步地，所述固定架上设有批杆滑轨，所述批杆组件上设有批杆轴承和批杆轴承座；所述批杆轴承座与所述批杆滑轨适配的滑动连接。
进一步地，所述批杆滑轨上滑动的设有鸟嘴连接件，所述鸟嘴组件固定于所述鸟嘴连接件上。
进一步地，所述批杆轴承座上设有导杆通孔，所述导杆穿设于所述导杆通孔内；
所述弹性装置为压紧弹簧，所述压紧弹簧套设于所述导杆上、且位于所述批杆轴承座与所述鸟嘴连接件之间；
所述导杆未与鸟嘴连接件连接的一端设有第一限位块，所述批杆轴承座限位于所述第一限位块和压紧弹簧之间。
进一步地，所述固定架下端设有用于对所述鸟嘴连接件进行限位的可调节限位块。
进一步地，所述滑动驱动机构包括Z轴旋转电机、Z轴同步带组件、丝杆、与所述批杆组件固定连接的花键轴、以及丝杆花键连接板；所述Z轴同步带组件的两端分别与所述Z轴旋转电机和丝杆连接；所述丝杆花键连接板的一端固定于所述花键轴上，另一端与所述丝杆适配连接。
进一步地，所述滑动驱动机构还包括与所述丝杆同方向设置的丝杆支架。
进一步地，旋转驱动机构包括R轴旋转电机、R轴同步带组件；所述R轴同步带组件一端与所述R轴旋转电机连接，另一端与所述花键轴连接。
本发明实施例还提供一种螺丝锁付机器人，包括：
底座；
可在底座上水平旋转的X臂；
可在X臂上水平旋转的Y臂；
采用上述任意实施例所述的螺丝锁付装置，所述螺丝锁付装置竖直的固定于所述Y臂上。
进一步地，还包括分别驱动X臂和Y臂旋转的X臂旋转电机和Y臂旋转电机，X臂旋转电机固定于所述底座上或固定于X臂上，Y臂旋转电机固定于所述X臂上远离X臂旋转电机的一端或固定于Y臂上。
本发明实施例还提供一种螺丝锁付方法，设置一固定架，在所述固定架上设置可旋转且可滑动的批杆组件，所述批杆组件通过导杆与鸟嘴组件连接，所述批杆组件和鸟嘴组件之间设置有弹性装置，所述弹性装置用于向所述批杆组件和鸟嘴组件分别提供相背向的弹力；所述批杆组件或所述鸟嘴组件中的任意一个与所述导杆一端固定连接，未固定连接的一个可在所述导杆上进行往返的限位滑动；所述批杆组件、导杆、弹性装置、鸟嘴组件可分别相对于所述固定架进行滑动，所述批杆组件的末端可伸入所述鸟嘴组件进行螺丝的锁付。
进一步地，还包括一移动机构，用于驱动固定架及位于固定加上的批杆组件、导杆、弹性装置、鸟嘴组件一起移动。
本发明实施例提供了一种螺丝锁付装置、螺丝锁付机器人及螺丝锁付方法，丝杆上端通过轴承及固定于丝杆支架上端的法兰固定，下端通过轴承及固定于Y臂上的法兰固定，通过两端固定丝杆的方式，相比常规的一端固定悬臂结构更加牢靠稳固，同轴度进一步得到保证；螺丝锁付装置利用批杆轴承座、压紧弹簧、鸟嘴连接件、第一限位块，导杆等零件的巧妙配合，实现了螺丝的快速稳定装配，相比采用气缸来驱动批杆进行上下运动的常规结构，本实施例不仅可以节省气缸等配件，同时工作过程中无需等待气缸到位再进行螺丝装配，大大节省了工作时间，提升了装配效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的未含滑动和旋转驱动机构的螺丝锁付装置的立体图；
图2是本发明实施例提供螺丝锁付机器人立体图；
图3是图2的剖视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供一种锁付装置100，包括固定架110、可旋转且滑动的设置于所述固定架110上的批杆组件120、用于驱动所述批杆组件120在所述固定架110上滑动的滑动驱动机构(图未示)、用于驱动所述批杆组件120旋转的旋转驱动机构(图未示)、位于所述批杆组件120下方的鸟嘴组件130、连接所述批杆组件120和鸟嘴组件130的导杆140、位于所述批杆组件120和鸟嘴组件130的弹性装置150；其中，
所述批杆组件120或所述鸟嘴组件130中的任意一个与所述导杆140一端固定连接，未固定连接的一个可在所述导杆140上进行往返的限位滑动；所述批杆组件120和鸟嘴组件130分别受到相背向的弹力；
所述批杆组件120的末端可安装不同型号的批头(图未示)；
所述鸟嘴组件130可用于螺丝的送料和限位；
所述批杆组件120、导杆140、弹性装置150、鸟嘴组件130可分别相对于所述固定架110进行滑动。
本实施例提供的锁付装置100通过批杆组件、导杆、鸟嘴组件、弹性装置、及批杆组件或鸟嘴组件中的任意一个的限位运动的整体配合，使得运动平稳、锁付效果好。
本实施例中的往返限位运动是为了保证鸟嘴组件可以被限位在需要锁付的位置。
当批杆组件120向所述鸟嘴组件130的方向运动时，批杆组件120通过弹性装置150的弹力挤压所述鸟嘴组件130，使得所述鸟嘴组件平稳、柔性的向待锁付的位置靠近；同时，所述批杆组件也会受到与运动方向相反的弹力，对所述批杆组件的运动也进行了一定的缓冲。
当批杆组件120向远离所述鸟嘴组件130的方向运动时，所述批杆组件120通过导杆140带动所述鸟嘴组件130一起运动，远离已经锁付好的螺丝的所在位置。
具体的，所述固定架110上设有批杆滑轨111，所述批杆组件120上设有批杆轴承(图未示)和批杆轴承座121；所述批杆轴承座121与所述批杆滑轨111适配的滑动连接。所述批杆滑轨111上滑动的设有鸟嘴连接件112，所述鸟嘴组件130固定于所述鸟嘴连接件112上。即，所述批杆组件120和所述鸟嘴组件130分别通过批杆轴承座121和鸟嘴连接件112与所述批杆滑轨111滑动适配。
所述批杆轴承座121上设有导杆通孔(图未示)，所述导杆140穿设于所述导杆通孔内；所述弹性装置150为压紧弹簧，所述压紧弹簧套设于所述导杆140上、且位于所述批杆轴承座121与所述鸟嘴连接件112之间；
所述导杆140未与鸟嘴连接件112连接的一端设有第一限位块141，所述批杆轴承座121限位于所述第一限位块141和压紧弹簧之间。
当所述批杆组件120向所述鸟嘴组件130方向运动时，带动所述批杆轴承座121一起运动，然后所述批杆轴承座121通过压紧弹簧的弹力挤压所述鸟嘴连接件112，从而带动所述鸟嘴组件130向待锁付的位置运动；
当批杆组件120向远离所述鸟嘴组件130的方向运动时，所述批杆组件120带动所述批杆轴承座121在所述导杆140上滑动，当所述批杆轴承座121与所述批杆轴承座121运动到第一限位块141位置处时，由于第一限位块的限制，所述批杆轴承座121将带动第一限位块、导杆140、鸟嘴连接件112、鸟嘴组件130一起运动，远离已经锁付好的螺丝的所在位置。
本实施例中，所述批杆轴承座121和所述导杆可相对运动，导杆140与鸟嘴连接件112固定连接，再结合第一限位块141，实现了通过批杆组件的运动带动鸟嘴组件130运动的设计。
在其他实施例中，也可以是鸟嘴连接件112和导杆140相对运动，则所述第一限位块141将设置在远离批杆轴承座121的一端，而批杆轴承座121则与所述导杆的另一端固定连接。
在其他实施例中，所述第一限位块可以采用螺母紧固于导杆上来实现，同时，也更利于不同工况的调节需要。
继续参阅图1，所述固定架110下端设有用于对所述鸟嘴连接件112进行限位的可调节限位块160。当批杆组件120向鸟嘴组件130方向运动时，带动批杆轴承座121沿着批杆滑轨111向下进给运动，压紧弹簧压迫鸟嘴连接件112同步跟随向下运动。当鸟嘴连接件112运动到固定架110下端的可调节限位块160时，鸟嘴连接件112停止运动，批杆组件120及批杆轴承座121则继续运动，待批杆组件上的批头末端快到达鸟嘴组件130内已到位的螺丝所在位置时，批杆组件进行旋转进给运动，将螺丝锁付到工件的目标位置上。
所述滑动驱动机构主要用于驱动所述批杆组件120在所述固定架110上滑动，在保证传动的精度和稳定性更高、且成本较低的情况下，所述滑动驱动机构可以选择旋转电机结合丝杆的组合方式；
同理，所述旋转驱动机构也可以选择旋转电机来实现批杆组件的旋转。
进一步地，所述锁付装置还包括移动机构，用于固定架110的移动，从而实现固定架110上的其他部件的移动，实现螺丝锁付的位置的初步定位。
如图2和3所示，本发明实施例还提供一种螺丝锁付机器人200，包括底座210、可在底座上水平旋转的X臂220、可在X臂220上水平旋转的Y臂230、以及采用权利要求1-5任意项所述的锁付装置100，所述锁付装置100竖直的固定于所述Y臂230上(即，形成Z轴和R轴)。
所述底座210上设有X臂旋转电机221，用于驱动X臂220以X臂旋转电机221的旋转轴(图未标)为轴心进行旋转。
进一步地，X臂旋转电机221和X臂220之间通过减速机(图未标)连接，所述减速机固定于所述底座210上，所述减速机的输入端连接X臂旋转电机221，输出端连接X臂220。
所述X臂220上远离X臂旋转电机221的一端固定有Y臂旋转电机231，用于驱动Y臂230以Y臂旋转电机231的旋转轴(图未标)为轴心进行旋转。
进一步地，Y臂旋转电机231和Y臂230之间通过减速机(图未标)连接，所述减速机固定于X臂220上，所述减速机的输入端连接Y臂旋转电机231，输出端连接Y臂230。
在其他实施例中，所述Y臂旋转电机231也可以固定于Y臂230上，通过在X臂220上设置配合孔，实现Y臂以配合孔为轴心的旋转。同理，所述X臂旋转电机也可以固定于X臂上。
所述X臂旋转电机221和Y臂旋转电机231分别通过法兰实现固定。
继续参阅图2和3，所述锁付装置100固定于所述Y臂230上。
在本实施例中，所述滑动驱动机构和旋转驱动机构分别位于Y臂的上方，批杆组件120、批杆滑轨、鸟嘴组件、导杆分别位于Y臂的下方。
具体的，所述滑动驱动机构包括Z轴旋转电机181、Z轴同步带组件182、丝杆183、与所述批杆组件120固定连接的花键轴184、以及丝杆花键连接板185；所述Z轴同步带组件的两端分别与所述Z轴旋转电机181和丝杆183连接；所述丝杆花键连接板185的一端固定于所述花键轴184上，另一端与所述丝杆183适配连接。
Z轴旋转电机181通过Z轴同步带组件182驱动丝杆183旋转，丝杆183将其旋转运动转化为丝杆花键连接板325的竖直上下运动，从而带动与丝杆花键连接板325固定连接的花键轴184的竖直上下跟随运动，实现批杆组件120的上下运动。
进一步地，所述滑动驱动机构还包括与所述丝杆183同方向设置的丝杆支架186。
所述丝杆支架186下端紧固于Y臂上，上端通过法兰与安装于丝杆上端的轴承连接；所述丝杆的下端通过轴承及安装于Y臂上的法兰固定。
本实施例中，所述丝杆支架呈三角形，使得丝杆更加稳定；为了减轻Y臂的重量，所述丝杆支架还可以采用镂空设置。
所述旋转驱动机构包括R轴旋转电机191、R轴同步带组件192；所述R轴同步带组件192一端与所述R轴旋转电机191连接，另一端与所述花键轴184连接。通过R轴旋转电机191的旋转，带动花键轴184的旋转，从而实现批杆组件的旋转，当Z轴旋转电机181驱动批杆组件运动到预定的锁付位置时，R轴旋转电机191驱动批杆组件120旋转，最终实现螺丝的锁付。
当然在其他实施例中，所述锁付装置100的滑动驱动机构和旋转驱动机构也可以与固定架110分离，直接设置在Y臂230上。
本实施例中的滑动驱动机构和旋转驱动机构的具体结构不限于上述螺丝锁付机器人的实施例，在其他的锁付装置中也可以采用。
进一步地，所述固定架110可以设置成T型结构，滑动驱动机构和旋转驱动机构位于上方，批杆组件120、批杆滑轨111、鸟嘴组件130位于下方同侧。
本实施例的螺丝锁付机器人通过旋转X臂220和Y臂230定位到工件的螺丝装配水平位置，批杆组件120跟随花键轴184进行竖直往下的运动，带动批杆轴承座121沿着批杆滑轨111向下进给运动，压紧弹簧150压迫鸟嘴连接件112同步跟随向下运动，当鸟嘴连接件112运动到固定架110下端的可调节限位块160时，鸟嘴连接件112停止运动，批杆组件120及批杆轴承座121则继续向下运动，待批杆组件120末端快到达鸟嘴组件130内已到位的螺丝所在位置时，花键轴184进行旋转进给运动，将螺丝锁付到工件的目标位置上。
所述螺丝锁紧于工件后，花键轴184带动批杆组件120及批杆轴承座121竖直向上运动，批杆轴承座121运动到第一限位块141时，带动第一限位块141向上运动，进而通过导杆140带动鸟嘴连接件112向上运动，待运动到安全无干涉位置后，等待下一步螺丝装配工序。
所述螺丝锁付机器人可根据实际选用不同的批杆组件，利用合适的批杆长度及批杆锁付头(批头)，来装配各种规格的的螺丝；同时，批杆滑轨，压紧弹簧以及导杆的长度、可调节限位块160可依据工作方式进行调整，以满足螺丝的不同装配深度需求。
本实施例提供的螺丝锁付装置及螺丝锁付机器人中丝杆上端通过轴承及固定于丝杆支架上端的法兰固定，下端通过轴承及固定于Y臂上的法兰固定，通过两端固定丝杆的方式，相比常规的一端固定悬臂结构更加牢靠稳固，同轴度进一步得到保证；螺丝锁付装置利用批杆轴承座、压紧弹簧、鸟嘴连接件、第一限位块，导杆等零件的巧妙配合，实现了螺丝的快速稳定装配，相比采用气缸来驱动批杆进行上下运动的常规结构，本实施例不仅可以节省气缸等配件，同时工作过程中无需等待气缸到位再进行螺丝装配，大大节省了工作时间，提升了装配效率。
本发明实施例还提供一种螺丝锁付方法，设置一固定架，在所述固定架上设置可旋转且可滑动的批杆组件，所述批杆组件通过导杆与鸟嘴组件连接，所述批杆组件和鸟嘴组件之间设置有弹性装置，所述弹性装置用于向所述批杆组件和鸟嘴组件分别提供相背向的弹力；所述批杆组件或所述鸟嘴组件中的任意一个与所述导杆一端固定连接，未固定连接的一个可在所述导杆上进行往返的限位滑动；所述批杆组件、导杆、弹性装置、鸟嘴组件可分别相对于所述固定架进行滑动，所述批杆组件的末端可伸入所述鸟嘴组件进行螺丝的锁付。
进一步地，还包括一移动机构，用于驱动固定架及位于固定加上的批杆组件、导杆、弹性装置、鸟嘴组件一起移动。
在其他实施中，所述螺丝锁付方法的具体内容可以依照上述螺丝锁付装置或螺丝锁付机器人的任意实施例。
本实施例中提高各个部件名称前含有的第一、或者第二、或者第三、或者第四、或者第五皆不对所属部件的结构进行限定，仅为了区分所在位置的不同；实施例中提到的部件的连接限定，不仅限位直接连接，还可以包括间接连接。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (12)

1.一种螺丝锁付装置，其特征在于，包括：
固定架；
可旋转且滑动的设置于所述固定架上的批杆组件；
用于驱动所述批杆组件在所述固定架上滑动的滑动驱动机构；
用于驱动所述批杆组件旋转的旋转驱动机构；
位于所述批杆组件下方的鸟嘴组件；
导杆，所述批杆组件或所述鸟嘴组件中的任意一个与所述导杆一端固定连接，未固定连接的一个可在所述导杆上进行往返的限位滑动；
位于所述批杆组件和鸟嘴组件的弹性装置，所述弹性装置用于分别向所述批杆组件和鸟嘴组件提供互相背向的弹力；
其中，
所述批杆组件的末端可安装不同型号的批头；
所述鸟嘴组件可用于螺丝的送料和限位；
所述批杆组件、导杆、弹性装置、鸟嘴组件可分别相对于所述固定架进行滑动。
2.如权利要求1所述的螺丝锁付装置，其特征在于，所述固定架上设有批杆滑轨，所述批杆组件上设有批杆轴承和批杆轴承座；所述批杆轴承座与所述批杆滑轨适配的滑动连接。
3.如权利要求2所述的螺丝锁付装置，其特征在于，所述批杆滑轨上滑动的设有鸟嘴连接件，所述鸟嘴组件固定于所述鸟嘴连接件上。
4.如权利要求3所述的螺丝锁付装置，其特征在于，所述批杆轴承座上设有导杆通孔，所述导杆穿设于所述导杆通孔内；
所述弹性装置为压紧弹簧，所述压紧弹簧套设于所述导杆上、且位于所述批杆轴承座与所述鸟嘴连接件之间；
所述导杆未与鸟嘴连接件连接的一端设有第一限位块，所述批杆轴承座限位于所述第一限位块和压紧弹簧之间。
5.如权利要求4所述的螺丝锁付装置，其特征在于，所述固定架下端设有用于对所述鸟嘴连接件进行限位的可调节限位块。
6.如权利要求1-5任意项所述的螺丝锁付装置，其特征在于，所述滑动驱动机构包括Z轴旋转电机、Z轴同步带组件、丝杆、与所述批杆组件固定连接的花键轴、以及丝杆花键连接板；所述Z轴同步带组件的两端分别与所述Z轴旋转电机和丝杆连接；所述丝杆花键连接板的一端固定于所述花键轴上，另一端与所述丝杆适配连接。
7.如权利要求6述的螺丝锁付装置，其特征在于，所述滑动驱动机构还包括与所述丝杆同方向设置的丝杆支架。
8.如权利要求6所述的螺丝锁付装置，其特征在于，所述旋转驱动机构包括R轴旋转电机、R轴同步带组件；所述R轴同步带组件一端与所述R轴旋转电机连接，另一端与所述花键轴连接。
9.一种螺丝锁付机器人，其特征在于，包括：
底座；
可在底座上水平旋转的X臂；
可在X臂上水平旋转的Y臂；
采用权利要求1-8任意项所述的螺丝锁付装置，所述螺丝锁付装置竖直的固定于所述Y臂上。
10.如权利要求9所述的螺丝锁付机器人，其特征在于，还包括分别驱动X臂和Y臂旋转的X臂旋转电机和Y臂旋转电机，X臂旋转电机固定于所述底座上或固定于X臂上，Y臂旋转电机固定于所述X臂上远离X臂旋转电机的一端或固定于Y臂上。
11.一种螺丝锁付方法，其特征在于，设置一固定架，在所述固定架上设置可旋转且可滑动的批杆组件，所述批杆组件通过导杆与鸟嘴组件连接，所述批杆组件和鸟嘴组件之间设置有弹性装置，所述弹性装置用于向所述批杆组件和鸟嘴组件分别提供相背向的弹力；所述批杆组件或所述鸟嘴组件中的任意一个与所述导杆一端固定连接，未固定连接的一个可在所述导杆上进行往返的限位滑动；所述批杆组件、导杆、弹性装置、鸟嘴组件可分别相对于所述固定架进行滑动，所述批杆组件的末端可伸入所述鸟嘴组件进行螺丝的锁付。
12.如权利要求11所述的螺丝锁付方法，其特征在于，还包括一移动机构，用于驱动固定架及位于固定加上的批杆组件、导杆、弹性装置、鸟嘴组件一起移动。
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