快速接头抓取组件、快速接头装配结构及自动装配系统的制作方法

1.本实用新型涉及管路快速接头自动装配技术领域，特别涉及一种适合空调截止阀快速接头装配的快速接头抓取组件、快速接头装配结构及自动装配系统。


背景技术：

2.快速接头(如pp快速接头)是一种不需要额外工具辅助机壳实现管路连通或断开的快速接头，具有交换、测试、输送、填充、连接等功能，目前在空调管路中得到广泛应用，尤其适合与空调截止阀装配对接。
3.快速接头与其他工件连接(如空调截止阀等管路阀门)时，主要依靠螺纹连接，传统的快速接头与目标工件的安装作业，需要先借助工具将快速接头抓取或夹取，由于快速接头表面不规则且其直阀材质(如pp快速接头)通常无法被磁吸夹取，因此目前主要是通过手拧、电批、风批等工具进行快速接头夹持作业，在移载或装配过程中，为实现目标工件装配定位及防止快速接头装配时由于其被夹持直阀部分所占体积较小，导致其易因重力发生自然脱落，因此装配过程中需人工确认安装位置、人为手扶快速接头，其装配动作简单但繁琐枯燥，且由于电批、风批等生产工具自身产生的振动，以及管路阀门(如空调截止阀)目标安装位置通常空间较狭小，故长时间重复性操作易导致操作人员手部不适，进而造成快速接头装配过程费时费力、装配效率低；此外，这类装配方式还存在快速接头螺旋拧入目标阀门时同轴度及扭矩难以精确控制导致快速接头装配不到位易发生干涉，以及快速接头装配时易与目标阀门发生刚性接触损坏快速接头及管路阀门等问题。
4.因此，现有的快速接头因其表面不规则和材质无法被磁吸导致其抓取困难、易脱落是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决现有的快速接头因其表面不规则和材质无法被磁吸导致其抓取困难、易脱落的技术问题，提出一种尤其适合于空调截止阀快速接头装配的快速接头抓取组件、快速接头装配结构及应用其的自动装配系统。
6.为解决以上问题，本实用新型采用的技术方案是：
7.提供一种快速接头抓取组件，快速接头包括：接头主体，接头主体的轴向一端设有直阀，快速接头抓取组件包括：
8.套装在直阀上的夹持套筒，设置在夹持套筒圆周面上与直阀的环形凹槽相互卡接的至少一个弹性柱塞。
9.优选地，弹性柱塞沿夹持套筒的周向均匀分布有多个。
10.优选地，夹持套筒还与接头主体的多边形外壁相互套接，且夹持套筒与多边形外壁套接的部分的形状与多边形外壁相互匹配。
11.本实用新型还提供一种快速接头装配结构，包括上述的快速接头抓取组件；
12.执行装置，用于驱动夹持套筒同轴套接并抓取快速接头、驱动快速接头与管路阀
门相对接以及驱动快速接头绕其轴向转动使其与管路阀门螺纹连接。
13.进一步地，执行装置包括线性驱动机构；
14.当快速接头与快速接头抓取组件同轴心时，线性驱动机构驱动夹持套筒沿夹持套筒的轴向线性运动，以使夹持套筒同轴靠近快速接头。
15.进一步地，执行装置还包括旋转驱动机构；
16.旋转驱动机构安装在线性驱动机构上，旋转驱动机构的输出轴与夹持套筒远离直阀的轴向另一端固定连接且二者同轴设置，当线性驱动机构驱动夹持套筒抓取到快速接头并与管路阀门对准之后，旋转驱动机构用于驱动夹持套筒带动快速接头同轴转动与管路阀门螺纹连接。
17.进一步地，执行装置还包括：
18.扭矩传感器，连接于输出轴和夹持套筒之间，用于感应输出轴的转矩大小。
19.进一步地，旋转驱动机构采用伺服电机，执行装置还包括：
20.安装座，安装于线性驱动机构上；
21.夹持套筒、扭矩传感器和伺服电机同轴设于安装座上，扭矩传感器的连接轴两端分别与夹持套筒和输出轴对应固定连接。
22.优选地，线性驱动机构为滑台气缸。
23.进一步地，线性驱动机构还包括：
24.固定安装于滑台气缸上的滑座，间隔设置于滑座上的一对支撑座，沿夹持套筒的轴向固定连接于一对支撑座之间的至少一个导向轴，设于导向轴上且可沿滑座滑动的至少一个线性轴承，连接于至少一个线性轴承和相邻支撑座之间的弹性件；
25.安装座固定安装于线性轴承上；
26.当快速接头与管路阀门相对接且抵紧时，弹性件受力蓄能。
27.优选地，管路阀门为空调截止阀。
28.本实用新型还提供一种自动装配系统，包括：
29.上述的快速接头装配结构；
30.传送快速接头使其位置与快速接头抓取组件相匹配的来料装置。
31.优选地，自动装配系统包括至少两个快速接头装配结构。
32.进一步地，还包括：
33.可实现自由活动的机械臂，设置在机械臂上用于安装快速接头装配结构的支架，安装在支架上用于获取管路阀门的装配位置的视觉补偿装置，根据装配位置对机械臂进行控制的控制器。
34.与现有技术相比，本实用新型提供的快速接头抓取组件、快速接头装配结构及应用其的自动装配系统具有以下有益效果：
35.本实用新型提供的快速接头抓取组件、快速接头装配结构及应用其的自动装配系统，可实现快速接头的自动快速安装装配动作并具有以下优点：
36.1、本实用新型提供的快速接头抓取组件包括夹持套筒，其内腔设有与快速接头的外六角结构相匹配的内六角安装孔，并在夹持套筒侧壁设置多个伸入内腔的弹性柱塞，通过弹性柱塞和快速接头的直阀部分的凹槽之间的卡接配合，以及内六角安装孔和外六角结构的限位作用实现进行抓取快速接头，防止快速接头在抓取时因重力自然脱落，克服了传
统磁吸抓取夹具不适用于快速接头的不规则表面及不可磁吸材质的问题。
37.2、本实用新型提供的快速接头抓取组件可在执行装置的动作下驱动夹持套筒同轴套接并抓取快速接头、驱动快速接头与管路阀门相对接以及驱动快速接头绕其轴向转动使其与管路阀门螺纹连接，从而实现快速接头从上料位置搬移至与管路阀门对接且相互旋转并螺纹拧紧，同时采用伺服电机旋转驱动实现对螺旋安装的扭矩的精确把控，实现快速接头螺旋拧入螺纹的标准化可控式装配，实现了快速接头在螺旋拧入管路阀门时的扭矩工艺要求，并可通过扭矩传感器实时感应扭矩，在感应到扭矩异常时可通过扭矩传感器及时作出异常反馈。
38.3、本实用新型提供的快速接头装配结构在滑座上的导向轴中增设弹性件(优选采用线性弹簧)，避免了快速接头与管路阀门在安装装配时的刚性接触，且可提供快速接头与管路阀门装配时螺纹拧入动作所需的轴向进给，同时在装配过程中起到了缓冲作用。
39.4、本实用新型提供的快速接头装配结构的线性驱动机构优选采用滑台气缸，以此来实现最后装配动作中螺纹拧入时的轴向进给，同时以压缩气源作为动力，由于气体的可压缩性，在一定程度上也能起到缓冲作用。
40.5、本实用新型提供的自动装配系统采用双工位双驱动结构，同时在支架上设置双工位安装孔，能够实现双工位分别对应安装双快速接头装配结构同时作业，双工位安装孔可以采用前后错位设置，安装孔还可采用腰型孔或腰形通槽作为让位槽孔，使得双工位相对位置可进行调整，增强了适配性与动作效率。
41.6、本实用新型提供的自动装配系统还设有视觉补偿装置，能够通过视觉补偿装置对快速接头与管路阀门的装配位置(即目标位置)之间存在的位置误差进行图像采集，并将图像信息反馈给自动装配系统的控制器进行偏移补偿，适用于目标工件的装配位置定位不可靠的情况，增强了自动装配系统的装配准确性。
附图说明
42.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
43.图1为本实用新型实施例中快速接头抓取组件与快速接头的装配结构示意图；
44.图2为图1中快速接头抓取组件与快速接头沿a-a方向的剖视结构示意图；
45.图3为本实用新型实施例中快速接头装配结构的整体结构示意图；
46.图4为本实用新型实施例中自动装配系统的控制逻辑图。
47.其中，图中各附图主要标记：
48.1、快速接头；11、接头主体；12、直阀；121、环形凹槽；111、内螺纹；2、夹持套筒；21、弹性柱塞；22、内腔；221、内六角安装孔；222、圆柱孔；23、转轴；3、滑台气缸；31、滑座；32、支撑座；33、导向轴；34、线性轴承；35、弹性件；4、安装座；41、电机支撑架；42、夹持套筒支撑架；43、带座轴承；5、支架；6、视觉补偿装置；7、伺服电机；71、输出轴；8、扭矩传感器；81、连接轴；9、联轴器。
具体实施方式
49.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1-3及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
50.请参阅图1-2，本实用新型提供一种快速接头抓取组件，快速接头包括：接头主体11，接头主体11的轴向一端设有与接头主体11同轴的直阀12，接头主体11的轴向另一端设有带内螺纹111的螺纹孔，用于与目标管路阀门的对应外螺纹相连接；快速接头1抓取组件包括：套设安装在直阀12上的夹持套筒2，设置在夹持套筒2圆周面上与直阀12的环形凹槽121相互卡接的至少一个弹性柱塞21。在本实施例中，弹性柱塞21沿夹持套筒2的周向均匀分布有多个，以进一步夹紧直阀12增强限位装配避免脱落，并初步实现快速接头1的防转限位。作为优选的实施方式，弹性柱塞21沿夹持套筒2的周向均匀分布有四个；作为其它的实施方式，弹性柱塞21沿夹持套筒2的周向均匀分布有三个。通过环形凹槽121与多个弹性柱塞21相互卡接实现快速接头1在夹持套筒2的轴向和径向上的限位，以取代传统的手拧、电批或风批等工具进行快速接头1夹持作业，解决了快速接头1因表面不规则和材质无法被磁吸导致抓取困难、易脱落的问题。
51.在本实施例中，夹持套筒2还与接头主体11的多边形外壁相互套接，且夹持套筒2与多边形外壁套接的部分的形状与多边形外壁相互匹配。作为优选的实施方式，接头主体11设有直阀12的轴向一端呈外六角形结构，夹持套筒2的轴向一端设有形状与所述快速接头1的外形相匹配的内腔22，该内腔22包括：与接头主体11设有直阀12的轴向一端的外六角形结构外形相匹配的内六角安装孔221，通过内六角安装孔221和外六角形结构配合进一步增强快速接头1安装在夹持套筒2内的防转限位；设于内六角安装孔221底部的圆柱孔222，该圆柱孔222的形状与直阀12的外形相匹配，弹性柱塞21对应凹槽设于夹持套筒2的侧壁并伸入内腔22的圆柱孔222中。
52.请参阅图3，本实用新型还提供一种快速接头1自动装配结构，包括上述的快速接头1抓取组件，还包括执行装置，用于驱动夹持套筒2同轴套接并抓取快速接头1、驱动快速接头1与管路阀门相对接以及驱动快速接头1绕其轴向转动使其与管路阀门螺纹连接，从而实现自动抓取快速接头1并将其装配至管路阀门。
53.在本实施例中，执行装置包括线性驱动机构；当快速接头1与快速接头1抓取组件同轴心时，线性驱动机构驱动夹持套筒2沿夹持套筒2的轴向线性运动，以使夹持套筒2同轴靠近快速接头1，直至夹持套筒2同轴套接于快速接头1，并通过夹持套筒2的多个弹性柱塞21与凹槽卡接配合抓取快速接头1，实现夹持套筒2同轴套接并限位抓取快速接头1，防止快速接头1从夹持套筒2中因重力自然脱落。
54.在本实施例中，执行装置还包括旋转驱动机构；旋转驱动机构安装在线性驱动机构上，旋转驱动机构的输出轴71与夹持套筒2远离直阀12的轴向另一端固定连接且二者同轴设置，当线性驱动机构驱动夹持套筒2抓取到快速接头1，并由执行装置带动至快速接头1与管路阀门同轴对准的管路阀门的装配位置后，旋转驱动机构用于驱动夹持套筒2带动快速接头1同轴转动，从而实现驱动快速接头1绕轴向转动，使快速接头1的内螺纹111与管路阀门的外螺纹之间相对旋进并螺纹连接。
55.在本实施例中，执行装置还包括：扭矩传感器8，连接于输出轴71和夹持套筒2之间，用于感应输出轴71的转矩大小，并于感应到转矩异常装配时自动反馈，当感应到感应输
出轴71的转矩大小达到对应于快速接头1与管路阀门螺纹对接到位状态下的设定值时，扭矩传感器8向系统控制器反馈控制旋转驱动机构停止驱动输出轴71，从而实现控制快速接头1绕其轴向旋转的扭矩以保证快速接头1与管路阀门螺纹对接到位。
56.作为优选的实施例，旋转驱动机构采用伺服电机7以精确控制扭矩、转速及加速度，执行装置还包括：安装座4，安装于线性驱动机构上并随线性驱动机构的线性运动件沿夹持套筒2的轴向线性运动；夹持套筒2、扭矩传感器8和伺服电机7同轴设于安装座4上，扭矩传感器8的连接轴81两端分别与夹持套筒2和输出轴71对应固定连接。作为更优的实施例，夹持套筒2远离直阀12的轴向另一端设有转轴23，扭矩传感器8的连接轴81两端分别通过联轴器9与转轴23和伺服电机7的输出轴71对应连接；伺服电机7安装在设于安装座4的电机支撑架41上，伺服电机7的输出轴71安装在电机支撑架41的轴承上；安装座4上设有夹持套筒2支撑架，夹持套筒2支撑架上设有带座轴承43，夹持套筒2远离直阀12的轴向另一端的转轴23安装在夹持套筒2支撑架的带座轴承43上；夹持套筒2的转轴23和伺服电机7的输出轴71的末端均设有联轴器9，扭矩传感器8的连接轴81的两端分别设有用于与转轴23和输出轴71的末端联轴器9对应连接的一对联轴器9。
57.在本实施例中，线性驱动机构为滑台气缸3以实现柔性驱动，线性驱动机构的线性运动件为滑台气缸3的滑台，滑台气缸3用于驱动该滑台沿夹持套筒2的轴向线性运动，执行装置的安装座4固定安装于滑台上并随滑台沿夹持套筒2的轴向线性运动，从而带动夹持套筒2沿其轴向线性运动。
58.在本实施例中，线性驱动机构还包括：固定安装于滑台气缸3上的滑座31，间隔设置于滑座31上的一对支撑座32，沿夹持套筒2的轴向固定连接于一对支撑座32之间的至少一个导向轴33，设于导向轴33上且可沿滑座31滑动的至少一个线性轴承34，安装座4固定安装于线性轴承34上；连接于至少一个线性轴承34和相邻支撑座32之间的弹性件35；作为优选的实施方式，弹性件35采用线性弹簧；在其它实施方式中，弹性件35也可以采用线性拉簧、弹片或弹柱。
59.当快速接头1与管路阀门相对接且在执行装置的驱动下(可以通过滑台气缸3的伸出作用或者机械手带动)使二者相抵紧时，弹性件35受力蓄能(若弹性件35采用线性弹簧则此时线性弹簧受压缩短，若弹性件35采用线性拉簧则此时线性拉簧受拉伸长)。当快速接头1与管路阀门相对接且二者相抵紧时，执行装置驱动快速接头1绕其轴向旋转，此时弹性件35卸力放能以提供快速接头1的内螺纹111和管路阀门的外螺纹相互旋转对接时螺纹连接所需的轴向进给力，并提供轴向缓冲作用。
60.作为优选的实施例，管路阀门为空调截止阀，即本技术提供的快速接头1自动装配结构可优选应用于空调管路系统。
61.本实用新型还提供一种自动装配系统(图中未示出)，包括：上述的快速接头1自动装配结构；传送快速接头1使其位置与快速接头1抓取组件相匹配的来料装置，以及传输管路阀门的装配流水线。作为优选的实施例，来料装置采用传送带装置，通过限位装置使快速接头1定位于传输带装置的上料工位。
62.作为优选的实施例，自动装配系统包括至少两个快速接头1自动装配结构，夹持套筒2平行设有两个，两个夹持套筒2分别对应抓取两个快速接头1，两个滑台气缸3分别驱动两个滑台沿夹持套筒2的轴向线性运动，可实现快速接头1自动装配结构双工位设置即可一
次装配两个快速接头1，解决了快速接头1装配工序节拍时间过长的问题。
63.在本实施例中，自动装配系统还包括：可实现自由活动的机械臂，设置在机械臂上用于安装快速接头1自动装配结构的支架5，安装在支架5上用于获取管路阀门的装配位置的视觉补偿装置6，根据装配位置对机械臂进行控制的控制器。具体地，视觉补偿装置6用于获取管路阀门的装配位置，并将装配位置反馈给自动装配系统，自动装配系统根据装配位置与快速接头1的位置偏移控制机械臂带动快速接头1进行位置偏移补偿，以使快速接头1对准管路阀门的装配位置。
64.在本实施例中，支架5采用l型钣金结构，包括相互垂直连接的两个钣金件，其中一个钣金件作为快速接头1自动装配结构(包括快速接头1抓取组件、执行装置)的安装承载件，其中另一个钣金件作为与机械臂固定安装的连接件。作为一种实施方式，支架5还包括分别对应连接与相互垂直连接的两个钣金件之间的加强三角板；视觉补偿装置6通过l型挂架安装于其中一个钣金件底端。
65.在本实施例中，其中一个钣金件上设有多个安装孔，用于配合安装执行装置的滑台气缸3。作为优选的实施例，其中一个钣金件上设有相互平行的两排安装孔，分别用于配合安装两个相互平行设置的滑台气缸3，以实现自动装配系统的双工位同时作业。在一种实施例中，其中一个钣金件上设有两排相互平行但在轴向上前后交错的安装孔，分别用于配合安装两个相互平行设置但在轴向上前后交错的的滑台气缸3，使得自动装配系统可同时设置相互平行但在轴向上前后交错的两个快速接头1自动装配结构，即两个滑台气缸3的相对安装位置可适配目标管路阀门的相互平行但在轴向上前后交错的两个外螺纹的装配位置。作为更优的实施例，至少一排安装孔采用腰型孔或腰形通槽结构，使两个滑台气缸3的相对安装位置可针对目标管路阀门的两个外螺纹的装配位置关系进行调整，增强了自动装配系统的适配性与动作效率。作为一种实施例，其中另一个钣金件设有与机械臂的安装法兰相配合的多个法兰安装孔。
66.在其它实施例中，凡是满足一端带有凹槽、另一端带有用于与其它工件螺纹装配的内螺纹111的与快速接头1结构类似的各种工具，均可使用本实用新型提供的快速接头1抓取组件、快速接头1自动装配结构及应用其的自动装配系统自动装配。
67.请参阅图4，本实用新型实施例中自动装配系统的工作流程及控制逻辑如下：
68.1、首先机械手从初始位置开始向上料工位运动，到位后通过支架5上的夹持套筒2开始抓取快速接头1的动作，待来料装置将待装配的管路阀门(即目标工件)传送到位(定位于装配位置)后，机械手开始后续的装配动作；
69.2、通过配套的视觉补偿装置6对管路阀门的位置进行拍照定位，并将管路阀门位置信息反馈传送给自动装配系统的控制器，控制器根据反馈信号进行位置偏移补偿实现装配位置校准定位，数据处理完毕后，控制器生成相应控制信号控制机械手运动至管路阀门的装配位置(即目标装配点)准备装配动作；
70.3、支架5上的滑台气缸3作用伸出，实现快速接头1的直线位移驱动，将快速接头1送至装配位置(该过程需保证滑座31上的导向轴33上的直线轴承与支撑座32之间连接的线性弹簧存在一定的预压动作)，导向轴33上的线性弹簧受压收缩，储存弹性势能，以此为后续快速接头1螺旋拧入管路阀门提供轴向进给力和缓冲由于预压动作所导致的刚性工件之间的刚性碰撞；
71.4、待前道动作完成后，伺服电机7开始动作，按照扭矩的设定值进行快速接头1与管路阀门的螺纹旋转拧入动作，随着螺纹拧入，线性弹簧释放之前储存的弹性势能以此保证轴向进给，同时扭矩传感器8实时检测其连接轴的扭矩；
72.5、待扭矩传感器8检测到扭矩达到或超出扭矩的设定值后(过程中如数据异常同步进行报警)，将信号反馈给控制器，控制器判断待快速接头1拧入到位、装配动作完成，滑台气缸3作用收缩直至夹持套筒2退出装配位置；
73.6、待滑台气缸3完全退出，机械手开始动作直至复位至初始位置，自动装配系统回到初始位置点，系统一次循环动作流程结束，并进入待机状态，准备接收执行下一次循环动作的启动信号。
74.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。