一种全自动锁螺丝装置的制作方法

本发明涉及一种全自动锁螺丝装置，用于拧紧螺丝组装工件，属于自动化机械领域。

背景技术：

当前，在电子制造行业利用螺丝装配锁紧的方式占据主要装配地位。特别是随着产品朝着体积轻薄方向发展，所使用的螺丝钉的尺寸也在逐渐减小。这就对生产过程中锁紧螺丝提出了更高的要求，高速、高效地完成螺丝的锁紧成为装配的突出问题。实际生产中主要靠手工锁紧，生产效率低、劳动强度大。如果工人用电动螺丝刀安装，那么效率是得到一定的提升的，但是无法保证每个螺丝安装的准确性，也无法保证每个螺丝安装扭力的一致性，而且很容易造成螺丝拧歪或是过拧滑牙，造成螺丝损坏或是工件螺丝孔损坏或是工件损伤。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是螺丝安装扭力不能保证一致性，容易造成螺丝拧歪或是过拧滑牙，造成螺丝损坏或是工件螺丝孔损坏或是工件损伤；从而提出一种全自动锁螺丝装置，带有直线导轨能够保证螺丝扭力一致。

本发明所采取的技术方案是：一种全自动锁螺丝装置，包括螺丝刀基座、螺丝刀升降驱动机构、螺丝刀升降机构和螺丝刀机构。螺丝刀升降机构和螺丝刀机构均设置在螺丝刀基座上；螺丝刀升降驱动机构控制螺丝刀升降机构上升或下降，螺丝刀升降机构带动螺丝刀机构上升或下降；所述螺丝刀机构包括螺丝吸嘴机构、螺丝拧紧机构以及直线导轨。

进一步地，螺丝升降驱动机构包括丝杠、驱动步进电机、丝杠固定座、丝杠支撑座、升降螺母块，所述丝杠固定座和丝杠支撑座分别设置在所述螺丝刀基座一侧，所述丝杠中部设置螺纹，所述丝杠上端与所述丝杠固定座转动连接，所述丝杠下端与所述丝杠支撑座转动连接；所述驱动步进电机连接所述丝杠，带动所述丝杠转动；所述升降螺母块中部设置与所述丝杠的螺纹相匹配的螺孔，所述升降螺母块一侧连接螺丝刀升降机构；所述升降螺母块侧面设置与螺丝刀基座滑动接触的平面。

进一步地，所述驱动步进电机设置在所述螺丝刀基座内，所述驱动步进电机转轴上设置主动带轮，所述丝杠端部设置从动带轮，所述主动带轮和从动带轮通过传动带相连。

进一步地，所述升降螺母块上设置开关检测板，所述螺丝刀基座上部和下部分别设置一组位置开关，所述位置开关用于检测所述开关检测板的位置。

进一步地，螺丝刀升降机构包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和第二滑块与所述直线导轨滑动连接，所述第一滑块上设置拧紧伺服电机安装板，所述拧紧伺服电机安装板连接螺丝拧紧机构；所述第二滑块上设置升降托板，所述升降托板连接所述升降螺母块，所述升降托板设置在拧紧伺服电机安装板下端。

进一步地，所述升降托板和拧紧伺服电机安装板之间设置升降缓冲轴和压缩弹簧。

进一步地，所述螺丝拧紧机构包括拧紧伺服电机、联轴器、螺丝刀安装轴和螺丝刀，所述拧紧伺服电机连接螺丝刀升降机构，所述螺丝刀安装轴通过所述联轴器连接所述拧紧伺服电机，所述螺丝刀连接所述螺丝刀安装轴。

进一步地，螺丝吸嘴机构包括第三滑块、吸嘴托板和吸附装置，所述第三滑块与所述直线导轨滑动连接，所述吸嘴托板固定在所述第三滑块上，所述吸附装置设置在所述吸嘴托板上。

进一步地，所述吸附装置包括吸嘴体、旋转轴承、密封组件、真空泵和真空接头，所述吸嘴体内设置中空的腔体，所述螺丝刀设置在所述腔体内，所述真空泵通过所述真空接头连通所述腔体，所述密封组件设置在所述螺丝刀与所述吸嘴体之间，用于密封所述腔体上端；所述旋转轴承设置在所述密封组件下端，并且连接所述螺丝刀和所述吸嘴体。

进一步地，所述吸附装置包括吸嘴体、旋转轴承、密封组件、真空泵和真空接头，所述吸嘴体内设置中空的腔体，所述螺丝刀设置在所述腔体内，所述真空泵通过所述真空接头连通所述腔体，所述密封组件设置在所述螺丝刀与所述吸嘴体之间，用于密封所述腔体上端；所述旋转轴承设置在所述密封组件下端，并且连接所述螺丝刀和所述吸嘴体。

进一步地，所述螺丝吸嘴机构还包括保护装置，所述保护装置包括底端限位块、升降缓冲轴二、压缩弹簧二、吸嘴限位开关和吸嘴开关板，所述底端限位块设置在所述螺丝刀基座底端且位于所述吸嘴托板下方，所述升降缓冲轴二设置在所述底端限位块上且穿过所述吸嘴托板，所述压缩弹簧二设置在升降缓冲轴二和所述吸嘴托板之间；所述吸嘴开关设置在所述螺丝刀基座侧面，所述吸嘴限位开关设置在所述吸嘴托板上。

由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于：

（1）本发明所述的全自动锁螺丝装置中螺丝刀基座，设置在工作台上，用于承载螺丝刀升降机构、螺丝刀升降驱动机构和螺丝刀机构，螺丝刀升降驱动机构控制螺丝刀升降机构上升或下降，从而控制螺丝刀机构上升或下降，螺丝刀机构设置螺丝吸嘴机构用于吸附螺丝，螺丝刀拧紧机构能够将螺丝拧紧，直线导轨保证螺丝安装处于竖直状态，保证螺丝安装扭力一致，避免造型拧歪等现象，避免工件损伤。

（2）本发明所述的全自动锁螺丝装置中螺丝升降驱动机构的电机转动带动丝杠转动，丝杠在丝杠固定座和丝杠支撑座内转动，不会上下移动；丝杠转动时由于螺纹的配合使所述升降螺母块上下滑动，从而带动所述螺丝刀升降机构上下移动，升降控制方便。

（3）本发明采用驱动步进电机驱动丝杠螺母的升降，进而带动螺丝刀的升降，实现快速、稳定、可靠的目的；此外驱动步进电机设在螺丝刀基座的背后侧，升降驱动机构设在左侧，结构紧凑、简单，可以节省定位时间，提高效率，还具有有效降低本体重量、转动惯量的优点，更适合在机械手安装，也可以选用负载更轻的机器人，节省成本。

(4)本发明对螺丝刀的升降、吸嘴体的升降均采用了缓冲弹簧、开关检测等措施，避免螺丝刀对产品的损伤和故障保护，为故障分析提供依据。

(5)本发明吸嘴采用一体式设计，设有密封组件，增加真空系统的气密性；提高螺丝刀通过的吸嘴体的同轴度，降低了螺丝刀的力矩损失，有效保证产品工艺扭矩要求。

(6)本发明采用伺服电机驱动螺丝刀，对扭矩进行实时监测，增加力矩的稳定性和旋转的平稳度，避免滑丝和过扭矩锁紧。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图1；

图2为本发明整体结构示意图2；

图3为本发明整体结构示意图3；

图4为本发明局部剖面示意图；

图5为本发明i放大示意图；

其中：1、螺丝刀基座，2、螺丝刀升降驱动机构，3、螺丝刀升降机构，4、螺丝吸嘴机构，5、螺丝拧紧机构，6、直线导轨，21、丝杠固定座，22、丝杠支撑座，23、丝杠，24、驱动步进电机，25、主动带轮，26、从动带轮，27、传动带，28、升降螺母块，29、位置开关，210、开关检测板，31、第一滑块，32、第二滑块，33、拧紧拧紧伺服电机安装板，34、升降托板，35、升降缓冲轴一，36、压缩弹簧一，37、螺丝刀限位开关，38、螺丝刀开关板，41、第三滑块，42、吸嘴托板，43、吸嘴体，44、旋转轴承，45、密封组件，46、真空接头，47、底端限位块，48、升降缓冲轴二，49、压缩弹簧二，410、吸嘴限位开关，411、吸嘴开关板，51、拧紧伺服电机，52、联轴器，53、螺丝刀安装轴，54、螺丝刀。

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：

本发明所述的一种全自动锁螺丝装置，包括螺丝刀基座1、螺丝刀升降驱动机构2、螺丝刀升降机构3和螺丝刀机构；螺丝刀升降机构3和螺丝刀机构均设置在螺丝刀基座1上。螺丝刀升降驱动机构2控制螺丝刀升降机构3上升或下降，螺丝刀升降机构3带动螺丝刀机构上升或下降；所述螺丝刀机构包括螺丝吸嘴机构4、螺丝拧紧机构5以及直线导轨6。

螺丝刀基座1设置在工作台的机械手臂上，用于承载螺丝刀升降机构3、螺丝刀升降驱动机构2和螺丝刀机构；螺丝升降驱动机构用于控制螺丝刀升降机构3上升和下降，从而控制螺丝刀机构上升和下降，螺丝刀机构的螺丝吸嘴机构4吸取螺丝，螺丝拧紧机构5用于拧紧螺丝；所述直线导轨6设置在螺丝刀基座1上，所述螺丝吸嘴机构4、螺丝拧紧机构5能够在直线导轨6上滑动。

本实施方式为上述实施方式的改进，在本实施方式中，所述螺丝升降驱动机构包括丝杠、驱动步进电机24、丝杠固定座21、丝杠支撑座22、升降螺母块28，所述丝杠固定座21和丝杠支撑座22分别设置在所述螺丝刀基座1一侧，所述丝杠中部设置螺纹，所述丝杠上端与所述丝杠固定座21转动连接，所述丝杠下端与所述丝杠支撑座22转动连接；所述驱动步进电机24连接所述丝杠，带动所述丝杠转动；所述升降螺母块28中部设置与所述丝杠的螺纹相匹配的螺孔，所述升降螺母块28一侧连接螺丝刀升降机构3；所述升降螺母块28侧面设置与螺丝刀基座1滑动接触的平面。

本实施方式使用时，电机转动带动丝杠转动，丝杠在丝杠固定座21和丝杠支撑座22内转动，不会上下移动；丝杠转动时由于螺纹的配合使所述升降螺母块28上下滑动，从而带动所述螺丝刀升降机构3上下移动。

本实施方式为上述实施方式的改进，在本实施方式中，所述驱动步进电机24设置在所述螺丝刀基座1内，所述驱动步进电机24转轴上设置主动带轮25，所述丝杠端部设置从动带轮26，所述主动带轮25和从动带轮26通过传动带27相连。

本实施方式使用时，驱动步进电机24转动时主动带轮25转动，主动带轮25转动通过传送带使从动轮转动，从而带动丝杠转动，调节升降螺母块28的上升和下降。

本实施方式为上述实施方式的改进，在本实施方式中，所述升降螺母块28上设置开关检测板210，所述螺丝刀基座1上部和下部分别设置一组位置开关29，所述位置开关29用于检测所述开关检测板210的位置。

本实施方式在使用时，位置开关29用于控制升降螺母块28上升和下降的位置，对升降螺母块28进行保护和限定，当所述升降螺母块28在上升时开关检测板210接触到上部的位置开关29时，位置开关29关闭所述驱动步进电机24使升降螺母块28停止上升；当所述升降螺母块28下降时，检测板接触到下部的位置开关29时，位置开关29关闭所述驱动步进电机24使升降螺母块28停止下降。

本实施方式为上述实施方式的改进，在本实施方式中，螺丝刀升降机构3包括第一滑块31和第二滑块32，所述第一滑块31和第二滑块32与所述直线导轨6滑动连接，所述第一滑块31上设置拧紧伺服电机安装板33，所述拧紧伺服电机安装板33连接螺丝刀机构；所述第二滑块32上设置升降托板34，所述升降托板34连接所述升降螺母块28，所述升降托板34设置在拧紧伺服电机安装板33下端。在本实施方式中所述螺丝刀升降机构3一侧设有螺丝刀限位开关37、螺丝刀开关板38，用于对螺丝刀进行故障保护。

本实施方式在使用时，第二滑块32随着升降螺母块28上升而上升，随升降螺母块28下降而下降；升降托板34带动拧紧伺服电机安装板33上升或下降。

本实施方式为上述实施方式的改进，在本实施方式中，所述升降托板34和拧紧伺服电机安装板33之间设置升降缓冲轴和压缩弹簧。所述升降缓冲轴和压缩弹簧在升降托板34和电机之间形成一定的弹性，在上升或下降时能够时起到缓冲的作用，避免器件之间的冲撞，提高使用寿命。

本实施方式为上述实施方式的改进，在本实施方式中，所述螺丝拧紧机构5包括拧紧伺服电机51、联轴器52、螺丝刀安装轴53和螺丝刀54，所述拧紧伺服电机连接螺丝刀升降机构3，所述螺丝刀安装轴53通过所述联轴器52连接所述拧紧伺服电机51，所述螺丝刀54连接所述螺丝刀安装轴53。

本实施方式在使用时，拧紧电机转动带动拧紧伺服电机51、联轴器52、螺丝刀安装轴53和螺丝刀转动，从而将螺丝安装锁紧。

本实施方式为上述实施方式的改进，螺丝吸嘴机构4包括第三滑块41、吸嘴托板42和吸附装置，所述第三滑块41与所述直线导轨6滑动连接，所述吸嘴托板42固定在所述第三滑块41上，所述吸附装置设置在所述吸嘴托板42上。

本实施方式在使用时，第三滑块41随着第二滑块32在直线导轨6上滑动而滑动，吸嘴托板42用于连接吸附装置和第三滑块41，吸附装置和螺丝拧紧机构5配合，吸附装置吸附螺丝，螺丝拧紧机构5将螺丝旋入。

本实施方式为上述实施方式的改进，在本实施方式中，所述吸附装置包括吸嘴体43、旋转轴承44、密封组件45、真空泵和真空接头46，所述吸嘴体43内设置中空的腔体，所述螺丝刀设置在所述腔体内，所述真空泵通过所述真空接头46连通所述腔体，所述密封组件45设置在所述螺丝刀54与所述吸嘴体43之间，用于密封所述腔体上端；所述旋转轴承44设置在所述密封组件下端，并且连接所述螺丝刀和所述吸嘴体43。

本实施方式在使用时，吸嘴体43上端通过密封组件45密封，旋转轴承44支撑螺丝刀54在吸嘴体43内旋转，空泵通过所述真空接头46连通所述腔体，在吸附时，真空泵对腔体抽真空，将螺钉吸附在吸嘴体43下端，螺丝刀54在腔体内转动带动螺钉转动安装螺钉。

本实施方式为上述实施方式的改进，在本实施方式中，所述螺丝吸嘴机构4还包括保护装置，所述保护装置包括底端限位块、升降缓冲轴二48、压缩弹簧二49、吸嘴限位开关410和吸嘴开关板411，所述底端限位块设置在所述螺丝刀基座1底端且位于所述吸嘴托板42下方，所述升降缓冲轴二48设置在所述底端限位块上且穿过所述吸嘴托板42，所述压缩弹簧二49设置在升降缓冲轴二48和所述吸嘴托板42之间；所述吸嘴开关设置在所述螺丝刀基座1侧面，所述吸嘴限位开关410设置在所述吸嘴托板42上。

本实施方式为上述实施方式的改进，本实施方式中，所述吸附装置包括吸嘴体43、旋转轴承44、密封组件45、真空泵和真空接头46，所述吸嘴体43内设置中空的腔体，所述螺丝刀设置在所述腔体内，所述真空泵通过所述真空接头46连通所述腔体，所述密封组件45设置在所述螺丝刀54与所述吸嘴体43之间，用于密封所述腔体上端；所述旋转轴承44设置在所述密封组件下端，并且连接所述螺丝刀和所述吸嘴体43。

本实施方式为上述实施方式的改进，所述螺丝吸嘴机构4还包括保护装置，所述保护装置包括底端限位块、升降缓冲轴二48、压缩弹簧二49、吸嘴限位开关410和吸嘴开关板411，所述底端限位块设置在所述螺丝刀基座1底端且位于所述吸嘴托板42下方，所述升降缓冲轴二48设置在所述底端限位块上且穿过所述吸嘴托板42，所述压缩弹簧二49设置在升降缓冲轴二48和所述吸嘴托板42之间；所述吸嘴开关设置在所述螺丝刀基座1侧面，所述吸嘴限位开关410设置在所述吸嘴托板42上。

具体实施例：

首先升降机构将螺丝吸嘴机构和螺丝拧紧机构沿着直线导轨下降，螺丝吸嘴机构吸附螺丝，升降装置将螺丝吸嘴机构和螺丝拧紧机构沿直线导轨上升；基座转移到需要安装螺丝的位置；升降机构将螺丝吸嘴机构和螺丝拧紧机构沿着直线导轨下降，螺丝吸嘴机构松开螺丝，螺丝拧紧机构将螺丝拧紧，完成拧螺丝的过程。

限位保护装置能够保护吸嘴机构上升和下降过程中限制吸嘴机构位置，避免过高或过低对螺丝吸嘴机构造成损坏；过载缓冲保护装置起到缓冲的作用，避免移动过程中急停造成损坏。

螺丝吸嘴机构上升时吸嘴开关板接触上部的吸嘴限位开关，吸嘴限位开关检测到吸嘴开关板后关闭升降机构，螺丝吸嘴机构停止上升；

在吸嘴托板上升时，压缩弹簧收缩，为吸嘴托板提供一个向下的缓冲力，保护吸嘴托板避免碰撞。

旋转轴承能够支撑螺丝刀在吸嘴体内转动，密封组件用于密封吸嘴体上端与螺丝刀连接位置，为所述吸嘴体内的腔体提供密闭环境，有利于吸真空装置吸附螺丝。

控制装置能够通过控制拧紧伺服电机准确地控制螺丝刀旋转，联轴器连接拧紧伺服电机和螺丝刀安装轴，起到缓冲减震的作用。

所述吸嘴缓冲保护装置上设置升降缓冲轴二；所述吸嘴托板上设置通孔，所述升降缓冲轴二包括轴体和设置在轴体顶端的冒体，所述轴体底端固定在所述底端固定板上，轴体中部位于吸嘴托板的通孔内，所述冒体设置在所述吸嘴托板的上方；压缩弹簧上端连接所述冒体，下端连接所述吸嘴托板。

吸嘴托板上升时弹簧压缩，缓冲吸嘴托板，保护吸嘴托板避免碰撞。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。