专利名称：一种自动打螺钉机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动打螺钉机，尤其涉及一种能够简化固定电能表端钮盒的工作，有效降低生产成本和提高生产效率的自动打螺钉机。
背景技术：
在电能表制造产业中，特别是固定电能表端钮盒的环节上，目前公司的生产情况主要还是依靠人工打螺钉，一条长长的流水线上，坐着好多操作人员在用自动螺丝刀打螺钉。而且，操作人员在打螺钉的过程中，旁边要放一只放螺钉的盒子，一只手拿电动螺丝刀，另外一只手放螺钉，同时还要用手压住电能表端钮盒，避免电动螺丝刀旋转时扭矩过大使螺钉打偏。这样，在固定一个电能表端钮盒的过程中，花在拿螺钉和放螺钉动作上的时间就占了很大一部分，而且很难避免人为出现失误，也就不能保证固定一个电能表端钮盒的平均时间。随着自动化技术的不断发展,这种生产方式显然生产成本过高,效率低,工人劳动强度大。为了提高生产效率、降低生产成本，同时提升公司的自动化水平，设计了一台适合于固定单轴四孔位电能表端钮盒的自动打螺钉机。
实用新型内容本实用新型主要解决采用人工固定电能表端钮盒的过程中，工人工作强度大，生产效率低，生产成本高，而且很难避免操作失误，从而无法保证高效的生产效率的技术问题。提供一种自动打螺钉机，使用该设备工人只需将螺钉倒入振动盘，将电能表端钮盒放到电能表端钮盒的工装模板上即可，其它如放料、打螺钉等工作均自动运行，而且打螺钉过程中所产生的数据信息在触摸屏界面都可以显示出来。这样就取代了人工打螺钉的工作，使得工人的工作变得简单，从而大大提高了生产效率和产品的合格率。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括台体机架，台体机架的上部设有振动盘、螺钉进料机构、打螺钉动作执行机构和触摸屏，台体机架的下部设有电气控制柜。作为优选，振动盘安装在两个螺钉进料机构的中间，螺钉进料机构左右两边各一个；由振动盘延伸出来的过渡槽和左右两边两个螺钉进料机构的滑座上的进料缺口相对接，并与小滑块的螺钉孔位对齐，两者之间留有一定的缝隙，防止振动盘振动时导致过渡槽和螺钉进料机构相碰撞而发出噪音的现象；在左右两边的过渡槽上都设有一套U型光电传感器，用以检测有无螺钉经过过渡槽，以提醒操作人员应及时往振动盘内添加螺钉；振动盘的作用就是通过上下振动使不规则运动的螺钉沿着振动盘盘壁有规则的前进，同时螺钉借着相互之间的推挤力顺着过渡槽有序地前进至小滑块的螺钉孔位处。作为优选，螺钉进料机构由错位块、推料气缸、分料气缸、节流器二组件组成；其中，错位块又由滑座、小滑块、下滑快和滑盖板组成，滑座的表面和底面都有一个长方型的活动槽，推料气缸的专用气缸连接滑块安装在表面的活动槽内，通过专用气缸连接滑块与推料气缸相连；下滑快安装在底面的活动槽内，通过延伸杆直接与分料气缸相连；小滑块安装在推料气缸专用气缸连接滑块的一个U型的活动槽内。作为优选，螺钉进料机构的动作是通过来PLC控制的；其动作过程为:推料气缸动作，推料气缸带动专用气缸连接滑块动作，小滑块随着专用气缸连接滑块滑动，滑引柱顺着滑盖板上的槽滑到位，最终将运动至螺钉孔位处的螺钉移动到掉落孔位置；当螺钉孔位和下面的掉孔位一相对应时，螺钉经掉落孔一和出钉导管一掉落到套在出钉导管一上的塑料软管内；分料气缸的作用是通过分料气缸的延伸杆推动下滑快滑动，使螺钉孔位和掉孔位二相对应，从而使螺钉从另一个出钉导管二出来，并掉落到另一根塑料软管内；在滑座上安装有一套螺纹头小型分体对射光电传感器，用以检测螺钉经过掉落孔一和掉落孔二时的信号，并对掉落的螺钉进行计数，左右两边两个螺钉进料机构的机构和动作是相同的。作为优选，PLC和触摸屏两者之间采用232串行通讯的方式来进行信息的交互和数据的传输，同时控制自动打螺钉机的运行。作为优选，打螺钉动作执行机构分为X轴执行机构和Z轴执行机构，X轴执行机构包括轴承组件和运载组件；z轴执行机构包括Z轴气缸、电动螺丝刀、刀杆组件、稳压组件和三角打头；x轴执行机构的作用就是通过PLC和步进驱动器来控制步进电机带动同步带轮转动，从而将放在X轴平面模板工装上的电能表端钮盒移动到指定的位置；Z轴执行机构作用是通过一系列执行机构的动作将螺钉拧入电能表端钮盒。作为优选，三角打头起到一个螺钉安放到位和辅助刀杆组件动作的作用。三角打头的进钉导管一和进钉导管二，用内径为8mm外径为12mm的塑料软管和螺钉进料机构的出钉导管一、出钉导管二连接起来；三角打头的另外两个进钉导管和右边的螺钉进料机构两根出钉导管相连，将螺钉进料机构中滑座上的L型螺纹二通孔通过节流器一接上气管，气体将螺钉吹到三角打头，在打头安装弹性套管的位置设有几个圆孔，在圆孔内嵌入Φ2_的小钢珠，再用扎带将弹性套管扎紧，以此来卡住螺钉的头部，否则螺钉可能直接被气体吹出打头；当螺钉从进钉导管一和进钉导管二掉入打头座后，PLC命令Z轴气缸下降，电动螺丝刀带动刀杆组件旋转，十字刀头)和螺钉头部接触的时候，纵向的力压着螺钉将周围的小钢珠挤开，螺钉随着十字刀头一起下落，同时旋转中的十字刀头也在对螺钉的十字槽进行寻迹，最终将螺钉拧入电能表端钮盒。作为优选，Z轴执行机构是由以下部件组成的，其动作是通过以下部件之间的相互配合完成的，位于台面板的中间位置，左右两边各有一个铝型材的力柱，Z轴气缸安装在固定力柱的顶板上；顶板、上悬板、下悬板和台面板这四者之间是通过两个光轴连接的，Z轴气缸通过一个气缸连接杆与上悬板连接，上悬板与下悬板之间的两根弹簧导管起到一个传接力的效果，同时有一个缓冲的作用；电动螺丝刀安装在上悬板上，三角打头和压头装在下悬板上，刀杆组件的头部通过刀杆接头与电动螺丝刀的轴套相卡牢，尾部从卡头轴及以下部分都装在三角打头的贯穿孔内3轴执行机构的动作过程:ζ轴气缸下降时，将力通过气缸连接杆施加在上悬板上，上悬板又通过弹簧导管将力施加在下悬板上，从而带动整个Z轴执行机构下降。作为优选，打螺钉动作执行机构的动作是由PLC来控制的，当螺钉已经被气体吹至三角打头后，PLC命令Z轴气缸下降，同时电动螺丝刀旋转；Ζ轴气缸下降到位后，X轴执行机构也已经将电能表端钮盒移动到指定位置，这时压头压在电能表端钮盒上，两根弹簧导管因承受纵向的力而缩紧，刀杆组件的十字刀头旋转着从打头露出，并对准电能表端钮盒螺钉安装孔，将螺钉拧入3轴气缸上下动作的行程可以通过调整光轴上部和下部的限位挡块的高低来调节。作为优选，整个刀杆组件被万向联轴一和万向联轴二分为三段:第一段是一个刀杆接口，主要是将整个刀杆组件卡在电动螺丝刀的轴套里，从而使电动螺丝刀旋转时能带动刀杆组件一起旋转；第二段是一个缓冲机构，将缓冲弹簧套进缓冲导柱，缓冲导柱用滑销固定在缓冲滑管上，在Z轴气缸下降时起到一个缓冲的作用；第三段是一个卡头轴，通过卡头套和弹性卡簧将十字刀头卡住；电动螺丝刀旋转时，刀杆组件随着电动螺丝刀旋转，十字刀头将螺钉拧入电能表端钮盒。
图1、2是本实用新型的螺钉进料机构的结构示意图。图3、4和5是本实用新型的三角打头的结构示意图。图6是本实用新型的刀杆组件的结构示意图。图7是本实用新型的结构示意图。图8是本实用新型的主视结构示意图。附图中的标号分别为:1、台体机架；2、振动盘；3、螺钉进料机构；4、打螺钉动作执行机构；5、过渡槽；6、错位块；7、滑座；8、出钉导管一 ；9、节流器一 ；10、出钉导管二 ；11、螺纹头小型分体对射光电传感器；12、下滑快；13、推料气缸；14、分料气缸；15、小滑块；16、滑盖板；17、L型螺纹二通孔；18、滑引柱；19、专用气缸连接滑块；20、螺钉孔位；21、进料缺口 ；22、节流器二 ；23、掉落孔一 ；24、掉落孔二 ；33、圆孔；34、弹性套管；35、打头；36、进钉导管一 ；37、进钉导管二 ；38、贯穿孔；39、打头座；45、刀杆接头；46、弹簧销；47、万向联轴器一 ；48、缓冲导柱；49、缓冲弹簧；50、滑销；51、缓冲滑管；52、调节杆；53、万向联轴器二 ；54、卡头轴；55、卡头弹簧；56、卡头套；57、弹性卡簧；58、十字刀头；65、X轴执行机构；66、Z轴执行机构；67、电气控制柜；68、轴承组件；69、运载组件；70、Z轴气缸；71、电动螺丝刀；72、刀杆组件；73、稳压组件；74、三角打头；75、台面板；78、压头；79、气缸连接杆；80、顶板；81、上悬板；82、触摸屏；83、力柱；85、光轴；86、弹簧导管。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用型的技术方案作进一步的说明。如附图7和8所示，本实用新型包括台体机架1，其特征是台体机架I的上部设有振动盘2、螺钉进料机构3、打螺钉动作执行机构4和触摸屏82，台体机架I的下部设有电气控制柜67。如图1和图2所示，本实用新型的螺钉进料机构3主要包括错位块6、推料气缸13和分料气缸14。错位块6又由滑座7、小滑块15、下滑快12和滑盖版16等组成。本实用型优选专用气缸连接滑块19和推料气缸13连接，优选气缸延伸杆将下滑快12和分料气缸14连接起来。本实用新型通过PLC来控制推料气缸13和分料气缸14的伸缩动作。推料气缸13带动专用气缸连接滑块19滑动，小滑块15也随着专用气缸连接滑块19滑动，滑引柱18顺着滑盖板16上的槽滑到位，最终将螺钉带动到掉落孔一 23位置。振动盘2振动，由振动盘2振动引起一股螺钉间的前后推挤力，螺钉正是借着这股力移动至小滑块15的螺钉孔位20处。当小滑块15的螺钉孔位20和掉落孔一 23相对应时，螺钉经过出钉导管一 8掉落到套在出钉导管一 8上的塑料软管内。安装在滑座7上的螺纹头小型分体对射光电传感器11检测到螺钉第一次掉落信号，将此信号传输给PLC，接着PLC控制分料气缸14伸出，当推料气缸13第二次动作时，掉落孔二 24和小滑块15的螺钉孔位20对应，螺钉从出钉导管二10掉落到套在出钉导管二 10上的另一根塑料软管内。当螺纹头小型分体对射光电传感器11检测到第二次螺钉掉落信号时，PLC命令电磁阀得电吹气，气体通过安装在L型螺纹二通孔17上的节流器一 9将掉落到塑料软管内的螺钉吹到三角打头74。如图3、4和5所示，螺钉被气体从塑料软管吹到三角打头74这端，中间通过进钉导管一 36，最终掉落到打头35的弹性套管34处。在套弹性套管34处设有很多的圆孔33，每个小孔里安装一颗Φ 2mm的小钢珠，目的是将被气体吹过来的螺钉卡在此处。作为优化，在安装刀杆组件时，应在电动螺丝刀的十字刀头和卡在三角打头的螺钉头部两者之间留有一段间隙，从而使电动螺丝刀的十字刀头58随着Z轴气缸下降时，对螺钉的十字槽有一个寻迹的效果，以保证将螺钉准确地拧入电能表端钮盒。为了防止螺钉直接被气体吹出打头35，调试时应将气体调到合适大小，并在弹性套管34外再绑上扎带用以紧固。如图6所示，本实用新型的刀杆组件72由刀杆接头45、弹簧销46、万向联轴器一47和万向联轴器二 53、缓冲导柱48、缓冲弹簧49、缓冲滑管51、滑销50、调节杆52、卡头轴54、卡头弹簧55、弹性卡簧57、卡头套56和十字刀头58组成。刀杆组件72的作用就是使Z轴执行机构柔性化，减小Z轴气缸下降时纵向力对电能表端钮盒的冲击。采用这种技术方案后，可以用自动打螺钉机取代手工打螺钉，降低了人工操作的强度和生产成本，提升了设备运行的稳定性，提高了生产效率。
权利要求1.一种自动打螺钉机，包括台体机架(I)，其特征是台体机架(I)的上部设有振动盘(2)、螺钉进料机构(3)、打螺钉动作执行机构(4)和触摸屏(82)，台体机架(I)的下部设有电气控制柜(67)。
2.根据权利要求1所述的一种自动打螺钉机，其特征在于振动盘(2)安装在两个螺钉进料机构⑶的中间，螺钉进料机构⑶左右两边各一个；由振动盘⑵延伸出来的过渡槽(5)和左右两边两个螺钉进料机构(3)的滑座(7)上的进料缺口(21)相对接，并与小滑块(15)的螺钉孔位(20)对齐，两者之间留有一定的缝隙，防止振动盘(2)振动时导致过渡槽(5)和螺钉进料机构(3)相碰撞而发出噪音的现象；在左右两边的过渡槽(5)上都设有一套U型光电传感器，用以检测有无螺钉经过过渡槽(5)，以提醒操作人员应及时往振动盘(2)内添加螺钉；振动盘(2)的作用就是通过上下振动使不规则运动的螺钉沿着振动盘(2)盘壁有规则的前进，同时螺钉借着相互之间的推挤力顺着过渡槽(5)有序地前进至小滑块(15)的螺钉孔位(20)处。
3.根据权利要求2所述的一种自动打螺钉机，其特征在于螺钉进料机构(3)由错位块(6)、推料气缸(13)、分料气缸(14)、节流器二(22)组件组成；其中，错位块(6)又由滑座(7)、小滑块(15)、下滑快(12)和滑盖板(16)组成，滑座(7)的表面和底面都有一个长方型的活动槽，推料气缸(13)的专用气缸连接滑块(19)安装在表面的活动槽内，通过专用气缸连接滑块(19)与推料气缸(13)相连；下滑快(12)安装在底面的活动槽内，通过延伸杆直接与分料气缸(14)相连；小滑块(15)安装在推料气缸(13)专用气缸连接滑块(19)的一个U型的活动槽内。
4.根据权利要求3所述的一种自动打螺钉机，其特征在于螺钉进料机构(3)的动作是通过来PLC控制的；其动作过程为:推料气缸(13)动作，推料气缸(13)带动专用气缸连接滑块(19)动作，小滑块(15)随着专用气缸连接滑块(19)滑动，滑引柱(18)顺着滑盖板(16)上的槽滑到位，最终将运动至螺钉孔位(20)处的螺钉移动到掉落孔(23)位置；当螺钉孔位(20)和下面的掉孔位一(23)相对应时，螺钉经掉落孔一(23)和出钉导管一(8)掉落到套在出钉导管一(8)上的塑料软管内；分料气缸(14)的作用是通过分料气缸(14)的延伸杆推动下滑快(12)滑动，使螺钉孔位(20)和掉孔位二(24)相对应，从而使螺钉从另一个出钉导管二(10)出来，并掉落到另一根塑料软管内；在滑座(7)上安装有一套螺纹头小型分体对射光电传感器(11)，用以检测螺钉经过掉落孔一(23)和掉落孔二(24)时的信号，并对掉落的螺钉进行计数，左右两边两个螺钉进料机构(3)的机构和动作是相同的。
5.根据权利要求4所述的一种自动打螺钉机，其特征在于PLC和触摸屏(82)两者之间采用232串行通讯的方式来进行信息的交互和数据的传输，同时控制自动打螺钉机的运行。
6.根据权利要求1所述的一种自动打螺钉机，其特征在于打螺钉动作执行机构(4)分为X轴执行机构(65)和Z轴执行机构(66)，X轴执行机构(65)包括轴承组件(68)和运载组件￠9) ;Z轴执行机构￠6)包括Z轴气缸(70)、电动螺丝刀(71)、刀杆组件(72)、稳压组件(73)和三角打头(74) ;X轴执行机构￠5)的作用就是通过PLC和步进驱动器来控制步进电机带动同步带轮转动，从而将放在X轴平面模板工装上的电能表端钮盒移动到指定的位置；Z轴执行机构(66)的作用是通过一系列执行机构的动作将螺钉拧入电能表端钮盒。
7.根据权利要求6所述的一种自动打螺钉机，其特征在于三角打头(74)起到一个螺钉安放到位和辅助刀杆组件(72)动作的作用。三角打头(74)的进钉导管一(36)和进钉导管二(37)，用内径为8mm外径为12_的塑料软管和螺钉进料机构(3)的出钉导管一(8)、出钉导管二(10)连接起来；三角打头(74)的另外两个进钉导管和右边的螺钉进料机构(3)的两根出钉导管相连，将螺钉进料机构⑶中滑座⑵上的L型螺纹二通孔(17)通过节流器一(9)接上气管，气体将螺钉吹到三角打头(74)，在打头(35)安装弹性套管(34)的位置设有几个圆孔(33)，在圆孔(33)内嵌入Φ2_的小钢珠，再用扎带将弹性套管(34)扎紧，以此来卡住螺钉的头部，否则螺钉可能直接被气体吹出打头(35);当螺钉从进钉导管一 (36)和进钉导管二(37)掉入打头座(39)后，PLC命令Z轴气缸(70)下降，电动螺丝刀(71)带动刀杆组件(72)旋转，十字刀头(58)和螺钉头部接触的时候，纵向的力压着螺钉将周围的小钢珠挤开，螺钉随着十字刀头(58) —起下落，同时旋转中的十字刀头(58)也在对螺钉的十字槽进行寻迹，最终将螺钉拧入电能表端钮盒。
8.根据权利要求6所述的一种自动打螺钉机，其特征在于Z轴执行机构(66)是由以下部件组成的，其动作是通过以下部件之间的相互配合完成的，位于台面板(75)的中间位置，左右两边各有一个铝型材的力柱(83)，Ζ轴气缸(70)安装在固定力柱(83)的顶板(80)上；顶板(80)、上悬板(8 1)、下悬板(87)和台面板(75)这四者之间是通过两个光轴(85)连接的，Z轴气缸(70)通过一个气缸连接杆(79)与上悬板(81)连接，上悬板(81)与下悬板(87)之间的两根弹簧导管(86)起到一个传接力的效果，同时有一个缓冲的作用；电动螺丝刀(71)安装在上悬板(81)上，三角打头(74)和压头(78)装在下悬板(87)上，刀杆组件(72)的头部通过刀杆接头(45)与电动螺丝刀(71)的轴套(59)相卡牢，尾部从卡头轴(54)及以下部分都装在三角打头(74)的贯穿孔(38)内；Ζ轴执行机构(66)的动作过程:Z轴气缸(70)下降时，将力通过气缸连接杆(79)施加在上悬板(81)上，上悬板(81)又通过弹簧导管(86)将力施加在下悬板(87)上，从而带动整个Z轴执行机构￠6)下降。
9.根据权利要求6所述的一种自动打螺钉机，其特征在于打螺钉动作执行机构(4)的动作是由PLC来控制的，当螺钉已经被气体吹至三角打头(74)后，PLC命令Z轴气缸(70)下降，同时电动螺丝刀(71)旋转；Z轴气缸(70)下降到位后，X轴执行机构(65)也已经将电能表端钮盒移动到指定位置，这时压头(78)压在电能表端钮盒上，两根弹簧导管(86)因承受纵向的力而缩紧，刀杆组件(72)的十字刀头(58)旋转着从打头(35)露出，并对准电能表端钮盒螺钉安装孔，将螺钉拧入；Z轴气缸(70)上下动作的行程可以通过调整光轴(85)上部和下部的限位挡块(84)的高低来调节。
10.根据权利要求6所述的一种自动打螺钉机，其特征在于整个刀杆组件(72)被万向联轴一(47)和万向联轴二(53)分为三段:第一段是一个刀杆接口(45)，主要是将整个刀杆组件(72)卡在电动螺丝刀(71)的轴套(59)里，从而使电动螺丝刀(71)旋转时能带动刀杆组件(72) —起旋转；第二段是一个缓冲机构，将缓冲弹簧(49)套进缓冲导柱(48)，缓冲导柱(48)用滑销(50)固定在缓冲滑管(51)上，在Z轴气缸(70)下降时起到一个缓冲的作用；第三段是一个卡头轴(54)，通过卡头套(56)和弹性卡簧(57)将十字刀头(58)卡住；电动螺丝刀(71)旋转时，刀杆组件(72)随着电动螺丝刀(71)旋转，十字刀头(58)将螺钉拧入电能表端钮盒。
专利摘要本实用新型涉及一种自动打螺钉，特别属于固定电能表端钮盒的小型自动化设备。以往都是人工拧螺钉，成本高，效率低。本实用新型通过振动盘使得螺钉的运动变得有序、规则化，优选螺钉进料机构来使螺钉呈站立姿势准确无误的运动至端钮盒安装螺钉孔的上方，取代了人工操作的取、放料环节。本实用新型优选步进系统来控制轴的移动，将电能表端钮盒移动至指定位置。通过气缸来抬升和降低刀杆组件的位置，同时结合电动螺丝刀来带动刀杆组件旋转，将螺钉拧入端钮盒。通过以上技术方案，使得生产电能表固定电能表端钮盒这一环节能够实现自动化，从而简化了操作人员的工作强度，降低了生产成本，提高了生产效率。
文档编号B23P19/06GK203062219SQ20122024755
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者周良璋, 史武厅, 方晓伟, 李扬, 梁文晖, 江泽鹏 申请人:宁波恒力达科技有限公司