一种自动装配支架的设备和方法与流程

本发明涉及螺栓与螺丝装配技术领域，具体涉及一种自动装配支架的设备和方法。

背景技术：

螺母在机械领域中有着广泛的应用，主要起到连接两部件的作用，传统的螺栓螺母的配合连接主要依靠人工完成，对于批量的螺栓螺母装配，不仅工作量大，而且费时费力，生产效率低，特别是在一些工业生产线，往往由于螺栓螺母的装配只能人工完成，导致整个工艺生产线无法实现全自动，延长生产时间，增加劳动力成本。目前国内对于锁紧螺丝螺母的工艺是：基于手工将螺丝螺母装配到指定位置并用气批或者电批锁紧。这种生产工艺效率低下，需要更多的人力去完成，而且在安装过程中，螺栓上的螺纹线在接触到安装孔会出现自旋问题，导致螺栓安装不到位的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种自动装配支架的设备和方法，可以实现自动锁紧螺丝和螺母，提高了生产效率，解放了劳动力。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种自动装配支架的设备，包括设置在工作台上的定位部、送料部、机械手部和控制部；所述送料部包括螺母送料部和螺栓送料部，用于输送螺母和螺栓到指定位置；所述定位部用于固定待装配的支架；所述机械手部包括螺栓机械手部和螺母机械手部，用于将螺丝和螺母装配到待装配的支架上；所述控制部根据接受的信号控制相应设备的启停。

作为本发明的一个优选的技术方案：所述螺母送料部包括设置在工作台外侧的螺母振动盘、直线振动送料轨道；所述螺母振动盘的输出端与直线振动送料轨道相连接，所述直线振送料轨道的输入端两侧设置有第一螺母位置传感器，输出端的一侧设置有第二螺母位置传感器；所述直线振送料轨道输出端外侧设置有夹料装置，所述夹料装置包括螺母分料气缸，所述螺母分料气缸通过固定支架设置在工作台上，所述螺母分料气缸的输出端上设置有固定板，所述固定板上设置有螺母夹持气缸，所述螺母夹持气缸上设置有螺母夹持臂，所述螺母夹持臂上设置有挡板。

作为本发明的一个优选的技术方案：所述螺栓送料部包括设置在工作台外侧的螺栓振动盘，所述螺栓振动盘的输出端与直线振动送料轨道相连接，所述直线振动送料轨道的输入端两侧设置有第一螺栓位置传感器，输出端的一侧设置有第二螺栓位置传感器；所述直线振动送料轨道输出端外侧设置有螺栓定位装置，所述螺栓定位装置包括用于分料座，所述分料座包括加料升降门和第三螺栓位置传感器，分料座上设置有与直线振动送料轨道相对的凹槽，所述第三螺栓位置传感器位于分料座的内部；所述分料座固定在分料座气缸上，所述分料座气缸通过滑块与滑轨相连接；所述滑轨通过第一固定支架固定工作台上，所述分料气缸的输出轴设置在第一固定支架上。

作为本发明的一个优选的技术方案：所述定位部包括固定在工作台上的y轴直线电机和滑轨，所述直线电机的的滑块上方设置有平台，所述平台的另一侧与滑轨相连接；所述平台的上方设置有夹具模组，所述夹具模组之间的平台上设置有多个安装孔；所述工作台上设置有用于检测待装配支架的物料检测传感器；所述工作台的尾部设置有工作台防护罩；所述定位部有两个，分别设置在工作台的两侧；所述工作台防护罩为风琴式防护罩。

作为本发明的一个优选的技术方案：所述螺栓机械手部包括设置在工作台上方的上支撑架，所述上支撑架上设置有x1轴直线电机，所述x1轴直线电机的滑块上设置有框架，所述框架上方设置有取料升降气缸，所述取料升降气缸的输出端与第一框架相连接；所述第一框架通过取料升降滑块与设置在框架内的取料导轨相连接；所述第一框架的下方设置有螺栓夹持装置，所述螺栓夹持装置与螺栓夹持气缸相连接，所述螺栓夹持气缸上设置有行程调节装置；所述第一框架的上方设置有固定气缸，所述固定气缸的输出端上设置有弹射顶针，所述弹射顶针位于螺栓夹持装置内部。

作为本发明的一个优选的技术方案：所述螺母机械手部包括设置在工作台下方的下支撑架，所述下支撑架上设置有x2轴直线电机，所述x2轴直线电机的滑块上设置有z轴直线电机；所述z轴直线电机的滑块上设置有第二框架，所述第二框架内设置有锁紧电机，所述锁紧电机的输出轴与螺母套筒相连接，所述锁紧电机的输出轴上设置有扭力控制器；所述z轴直线电机的滑块上设置有缓冲滑轨，所述缓冲滑轨与缓冲滑块相连接，所述缓冲滑块与第二框架相连接，其下方设置有形变缓冲器。

作为本发明的一个优选的技术方案：所述工作台上方只有防护罩，所述防护罩上方设置有三色指示灯，所述防护罩内部设置有控制装置，防护罩表面设置有与控制装置相连接的显示器，所述工作台下方设置有防护门；所述螺栓为马车螺栓。

本发明还提供了一种自动装配支架的方法，使用上述任一技术方案所述的自动装配支架的设备，包括以下步骤：

a.将待装配的支架放置到夹具模组上；

b.启动自动装配支架的设备，夹具模组移动到装配区，螺母送料装置螺母送到指定位置，螺栓送料装置将螺栓送到指定位置；

c.螺栓机械手抓取螺栓，并将螺栓安装到待装配的支架安装孔上；

d.螺母机械手抓取螺母，并将螺母锁紧在安装好的螺栓上；

e.取下装配好的支架。

作为本发明的一个优选的技术方案：所述步骤a中夹具模组有两组，分别将待装配的支架放置到两组夹具模组上，并重复步骤b、c、d。

本发明具有以下有益效果：

1、可以对放置到定位部的需组装的设备进行自动组装，提高了生产效率，解放了劳动力，而且还避免了人工操作时，出现的螺丝和螺母拧反的问题。

2、利用弹射顶针与螺栓之间处于压缩状态，在螺栓夹持装置松开的瞬间把螺栓弹射到安装孔，避免了因自旋导致螺栓安装不到位的问题。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明防护罩展开结构示意图；

图3为本发明无防护罩的整体结构示意图；

图4为图3的主视图；

图5为图3的俯视图；

图6为本发明螺栓送料部结构示意图；

图7为图6的主视图；

图8为图6的左视图；

图9为图6的俯视图；

图10为本发明螺母送料部整体结构示意图；

图11为图10的主视图；

图12为图10的左视图；

图13为图10的俯视图；

图14为图10中夹料装置的放大图；

图15为本发明螺母机械手部整体结构示意图；

图16为图15的主视图；

图17为本发明螺栓机械手部整体结构示意图；

图18为图17的左视图；

图19为图18的主视图；

图20为图18的俯视图；

图21为图17中夹料装置的放大图；

图22为定位部的整体结构示意图；

图23为图22的主视图；

图24为图22的俯视图；

图25为图22的左视图；

图26为图6中定位装置的放大图；

图1-图26中；1工作台，2、送料部，3、机械手部，5、定位部，6、螺栓送料部，7、螺母送料部，8、螺栓机械手部，9、螺母机械手部，10、防护罩，11、防护罩框架，12、显示器，13、电控系统检修门，14、防护门，15、待装配的支架，16、指示灯,17、控制装置，51、y轴直线电机，52、滑轨，53、平台，54、滑块，55、夹具模组，56、安装孔，57、物料检测传感器，58、工作台防护罩，61、螺栓振动盘，62、直线振动轨道，63、轨道，64、直线振动机构，65、第一螺栓位置传感器，66、第二螺栓位置传感器，67、定位装置，671、分料座，672、夹料升降门，673、第三螺栓位置传感器，674、分料座气缸，675、凹槽，677、滑轨，676、第一固定支架，71、螺母振动盘，72、直线振动送料轨道，73、轨道，74、直线振动机构，75、夹料装置，751、螺母分料气缸，752、分料气缸支架，753、固定板，754、螺母夹持气缸，755、螺母夹持臂，756、挡板，76、接料通孔，77、第一螺母位置传感器，78、第二螺母位置传感器，81、上支撑架，82、x1轴直线电机，83框架，84、取料升降气缸，85、第一框架，87、螺栓夹持装置，871、螺栓夹持气缸，872、行程调节装置，88、固定气缸，891、外壳，892、顶针，91、下支撑架，92、x2轴直线电机，93、z轴直线电机，931、缓冲滑轨，932、缓冲滑块，933、形变缓冲器；94、第二框架，95、锁紧电机，96、螺母套筒，97、扭力控制器。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合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-图5所示，本发明实施例提供了一种自动装配支架的设备，包括设置在工作台11上的定位部5、送料部2、机械手部3和控制部；送料部2包括螺母送料部7和螺栓送料部6，用于输送螺母和螺栓到指定位置；定位部5用于固定待装配的支架15；机械手部3包括螺栓机械手部8和螺母机械手部9，用于将螺丝和螺母装配到待装配的支架上；控制部包括控制装置17和与控制装置17相连接的显示器12；控制装置17包括plc，根据接受的传感器检测的信号和设置的程序来控制相应设备的启停；工作台1上方只有防护罩10，防护罩10包括设置在工作台1上的防护罩框架11，控制装置17位于防护罩框架11内部的上方，防护罩框架11正前方设置有显示器12，侧面设置有电控系统检修门13，工作台1下方设置有防护门14，防护罩10上方设置有用于指示运行状态的三色指示灯16。

如图6-9和图26所示，螺栓送料部6包括设置在工作台1外侧的螺栓振动盘61，螺栓振动盘61的输出端与直线振动送料轨道62相连接，直线振动送料轨道62包括轨道63和位于轨道63下方的直线振动机构64；直线振动送料轨道62的输入端两侧设置有第一螺栓位置传感器65，输出端的一侧设置有第二螺栓位置传感器66；第一螺栓位置传感器65和第二螺栓位置传感器66与plc相连接，将检测到直线振动送料轨道62上螺栓的信息传递给plc；直线振动送料轨道62输出端外侧设置有用于接收螺栓的螺栓定位装置67，螺栓定位装置67包括用于放置螺栓的分料座671，分料座671包括夹料升降门672和第三螺栓位置传感器673，分料座671固定在分料座气缸674上，分料座671前端设置有开口的凹槽675，用于接收来自直线振动送料轨道62上的螺栓，螺栓传感器三673设在分料座671的内部，用于检测分料座671内有无螺栓，并将信息传递给plc，plc根据第一螺栓位置传感器、第二螺栓位置传感器、第三螺栓位置传感器传递的信息来控制直线振动送料轨道62和螺栓振动盘61的启停；夹料升降门672的下降带动位于分料座671内的螺栓上升；分料座气缸674通过滑块与滑轨677相连接；滑轨677通过第一固定支架676固定工作台1上，分料座气缸674的输出端固定在第一固定支架676上，分料座气缸674、直线振动送料轨道62和螺栓振动盘61的控制装置与plc相连接。

如图17-图21所示，螺栓机械手部8包括设置在工作台1上方的上支撑架81，上支撑架81上设置有x1轴直线电机82，x1轴直线电机82的滑块上设置有框架83，x1轴直线电机82通过滑块带动框架83沿着x轴方向运动；框架83上方设置有取料升降气缸84，取料升降气缸84的输出端与第一框架85相连接，第一框架85通过取料升降滑块与设置在框架83内的取料导轨相连接，这样取料升降气缸84可以带动第一框架85上升或者下降；第一框架85的下方设置有螺栓夹持装置87，螺栓夹持装置87与螺栓夹持气缸871相连接，螺栓夹持气缸871上设置有行程调节装置872，行程调节装置872用于调节螺栓夹持装置开合度，以适应不同大小的螺栓；第一框架85的外侧设置有固定气缸88，固定气缸88的输出端上设置有弹射顶针，弹射顶针包括外壳891，外壳891内部设置有弹簧，弹簧与设置在外壳外部的顶针892活动连接，弹射顶针位于螺栓夹持装置内部，通过固定气缸88可以调节弹射顶针与螺栓之间的距离，从而可以适应不同大小的螺栓；x1轴直线电机80、取料升降气缸84、螺栓夹持气缸871、固定气缸88的控制装置与plc相连接。

如图10-图14所示，螺母送料部7包括螺母振动盘71、直线振动送料轨道72；螺母振动盘的输出端与直线振动送料轨道72相连接，直线振动送料轨道72包括轨道73，轨道73下方设置有直线振动机构74，直线振动送料轨道72输出端外侧设置有夹料装置75，螺母通过螺母振动盘71和直线振送料轨道72进入到夹料装置75；夹料装置75包括螺母分料气缸751，螺母分料气缸751通过分料气缸支架752固定在工作台1上，螺母分料气缸751的输出端上设置有固定板753，固定板753上设置有螺母夹持气缸754，螺母夹持气缸754的输出端与螺母夹持臂755相连接，螺母夹持臂755的外侧设置有挡板756，螺母夹持臂755下方的工作台1上设置有接料通孔76，通过螺母分料气缸751的移动，当螺母夹持臂755移动到直线振动送料轨道72正前方，螺母进入到螺母夹持臂755的内部，当螺母夹持臂755离开直线振动送料轨道72正前方时，挡板756挡住直线振动送料轨道72防止螺母的掉落；直线振动送料轨道72的输入端两侧设置有第一螺母位置传感器77，输出端的一侧设置有第二螺母位置传感器78；第一螺母位置传感器77和第二螺母位置传感器78与plc相连接，将检测到直线振动送料轨道72上螺母位置信息传递给plc，螺母分料气缸751，螺母夹持气缸754、直线振动机构74和螺母振动盘71的控制装置与plc相连接。

如图15和图16所示，螺母机械手部9包括设置在工作台1下方的下支撑架91，下支撑架91上设置有x2轴直线电机92，x2轴直线电机92的滑块上设置有z轴直线电机93；z轴直线电机93的滑块上设置有第二框架94，第二框架94内设置有锁紧电机95，锁紧电机95的输出轴与螺母套筒96相连接，通过z轴直线电机93可以带动螺母套筒96的上升和下降，通过x2轴电机92可以使得螺母套筒96沿着x轴方向移动；锁紧电机95的输出轴上设置有扭力控制器97，通过扭力控制器97检测到的扭力来控制锁紧电机95的停止；z轴直线电机93的滑块上设置有缓冲滑轨931，缓冲滑轨931与缓冲滑块932相连接，缓冲滑块932与第二框架94相连接，缓冲滑块932下方设置有形变缓冲器933，减缓了在上升和下降过程中对第二框架94内部的设备的冲击。

如图22-图25所示，定位部5包括固定在工作台1上的y轴直线电机51和滑轨52，y轴直线电机53的滑块54上方设置有平台53，平台53的另一侧与滑轨52滑动相连接，y轴直线电机51通过滑块带动平台53在滑轨52上沿y轴方向运动；平台53的上方设置有夹具模组55，夹具模组55用于放置待装配的支架15，夹具模组55之间的平台53上设置有多个安装孔56，安装孔56用于通过螺母套筒，工作台1上设置有用于检测待装配支架的物料检测传感器57；工作台1的尾部设置有工作台防护罩58，工作台防护罩58为风琴式防护罩；定位部5有两个，位于工作台1的两侧。

本发明实施例还提供一种自动装配支架的方法，使用上述的自动装配支架的设备，包括以下步骤：

a.将待装配的支架放置到夹具模组上；

b.启动自动装配支架的设备，夹具模组移动到装配区，螺母送料装置螺母送到指定位置，螺栓送料装置将螺栓送到指定位置；

c.螺栓机械手抓取螺栓，并将螺栓安装到待装配的支架安装孔上；

d.螺母机械手抓取螺母，并将螺母锁紧在安装好的螺栓上；

e.取下装配好的支架。

作为优选的，步骤a中夹具模组有两组，分别将待装配的支架放置到两组夹具模组上，并重复步骤b、c、d。

本发明可以对放置到定位部的需组装的设备进行自动组装，提高了生产效率，解放了劳动力，而且还避免了人工操作时，出现的螺丝和螺母拧反的问题；利用弹射顶针与螺栓之间处于压缩状态，在螺栓夹持装置松开的瞬间把螺栓弹射到安装孔，避免了因自旋导致螺栓安装不到位的问题。

本发明具体实施的工作原理为：物料放入夹具模组55后，按下启动按钮；y轴直线电机51根据控制系统发出的指令移动到螺栓螺母装配区，装配区设在平台53的下方的工作台1上，其x轴方向设置有供螺母套筒96进出的通孔，物料检测传感器57确认有料并将信号传输到控制系统；同时控制系统启动送料部，将螺栓和螺母送至相应的位置；第三螺栓位置传感器673将螺栓已到分料座671的信息传递给控制系统后，控制系统发出指令，分料座气缸674执行指令移动到螺栓夹持装置87下方，并将到位信号传输到控制系统中，取料升降气缸84执行指令下降到分料座671处并压动夹料升降门672一起下降到可夹持螺栓的位置，同时螺栓推动弹射顶针里的弹簧处于压缩状态，螺栓夹持气缸871执行指令将螺栓夹住并将夹持到位的信号传输到控制系统，取料升降气缸84上升并将信号传输到系统，x1轴直线电机82执行指令移动到螺栓装配处并将信号传输到控制系统，同时取料升降气缸84执行指令将螺栓送进装配孔约3mm的深度，接着螺栓夹持气缸松开，同一时刻弹射装置将螺栓以每秒约50米的速度射进装配孔。

控制系统确认螺母已到螺母夹持臂755处，螺母分料气缸751根据指令将螺母夹持气缸754移动到接料通孔76处，此时x2轴直线电机92启动将螺母套筒96也移动到接料通孔处，z轴直线电机93启动将螺母套筒96上升到套住螺母的位置，螺母夹持气缸754执行指令将螺母夹持臂755分开，螺母落入到螺母套筒96内；随后x2轴直线电机92和z轴直线电机93的共同作用将螺母套筒96移动到螺栓螺母装配区，锁紧电机95开始执行指令进行对已安装好螺栓的锁紧，直至锁紧至设定的扭力；并将完成的信号反馈到控制系统中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。