一种高效智能锁螺丝设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高效智能锁螺丝设备，包括设备基体、运动机构、固定安装于设备基体上的供料机构和剔钉机构，以及连接在运动机构末端的取锁机构和视觉系统；其特征在于：还包括导入螺丝孔点位信息的控制系统；所述驱动机构通过直联传动机构与分度转盘连接；在料道上安装缺料传感器，在分料盘与料道对接处安装到料传感器；分料驱动电机的输出轴上安装分度编码器，分度编码器一侧安装第一分度传感器；分度转盘外沿安装簧片，主体支架与簧片对应的位置上安装第二分度传感器；主体支架与挡环对应的位置上设置挡环传感器；主体支架与吸嘴下端对应的位置上安装检钉传感器。与现有技术相比较具有转产速度快、工作效率高的特点。
【专利说明】
一种高效智能锁螺丝设备
技术领域
[0001]本发明涉及锁螺丝机械专业技术领域，具体地说是一种高效智能锁螺丝设备。
【背景技术】
[0002]随着电视机等家电产品的流水线作业的标准化，螺钉装配工位的操作内容相对固化，重复性高。当前人工成本日益增加，人工装配螺钉效率较低，且人为因素等不可靠性易产生螺钉遗漏等问题。为此，行业内出现了以机器取代人工的自动锁螺丝设备，但当前市面上出现的此类设备基本都存在以下诸多问题。
[0003]①转产问题:当前电视机等家电产品日新月异，产品形态趋于多样化，生产中存在频繁转产的现实情况，对设备提出了快速转产的需求，但现有设备对于新机型的螺钉孔位信息，都是通过对逐个螺丝孔点位的示教来获取的，无论是利用机器人示教器对每个孔位进行对点示教，还是通过相机拍照对每个点位进行视觉捕捉，都很难满足当前高效生产下的快速转产需求。②节拍问题:现有设备在锁固螺钉前都需要抱夹机构对产品进行机械定位，螺钉锁固完成后抱夹机构松开，然后再放行产品，这一过程中，抱夹机构的加紧与松开耗费时间约占整个设备动作节拍的1/3，严重影响工作效率，此外，当前设备都将检测螺钉的机构固定在设备机台上，设备锁固螺钉前后，都需要取钉锁钉机构运动到该固定位置，对螺钉的吸附状况进行检测，上述的机械抱夹定位与运动单元的检钉动作都严重制约着设备节拍，效率较低。③产品质量问题:机械抱夹定位结构需要与产品进行接触定位，容易因抱夹力度不均衡、产品材料差异等原因造成产品壳裂、外壳变形等批量质量问题，或因抱夹异常而造成液晶面板跳出或破裂等问题。④设备的适用性有限:设备抱夹结构要求产品具有宽平的规则形状的边框作为着力面，否则无法对产品进行有效的定位，因此对于边框不规贝1J、带有外饰件的产品以及超薄产品等，设备无法使用，而当前电视机等家电产品外形愈来愈呈现多样性和超薄化，设备适用性严重受限。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种高效智能锁螺丝设备。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种高效智能锁螺丝设备，包括设备基体、运动机构、固定安装于设备基体上的供料机构和剔钉机构，以及连接在运动机构末端的取锁机构和视觉系统;所述供料机构包括螺丝排列机和分料机，所述螺丝排列机包括料道，所述分料机包括分料盘及分料驱动电机，分料盘的入口与螺丝排列机的料道出料端对接;所述取锁机构包括主体支架以及安装于主体支架上的转盘支架，所述转盘支架内嵌可周向转动的分度转盘，所述分度转盘上安装多组批杆组件，多组批杆组件呈圆周阵列，所述批杆组件能相对分度转盘在竖直方向运动;在主体支架上安装能够驱动分度转盘转动的驱动机构;所述批杆组件包括批头、内部设置有导向腔的吸嘴，下部沿吸嘴上端伸入至导向腔，并与吸嘴活动连接的批杆;所述批杆的上端设置挡环;其特征在于:还包括导入螺丝孔点位信息的控制系统;所述驱动机构通过直联传动机构与分度转盘连接;在料道上安装缺料传感器，在分料盘与料道对接处安装到料传感器;在分料驱动电机的输出轴上，分料盘的下方还安装分度编码器，分度编码器一侧安装第一分度传感器;所述分度转盘外沿安装簧片，所述主体支架与簧片对应的位置上安装第二分度传感器;所述主体支架与挡环对应的位置上设置挡环传感器;所述主体支架与吸嘴下端对应的位置上安装检钉传感器。
[0006]作为优选的技术方案，所述运动机构为三轴机器人或四轴机器人或六轴机器人或七轴机器人或直角坐标机械手。
[0007]作为优选的技术方案，所述视觉系统包括相机和图像处理器，相机的输出端与图像处理器的输入端电路连接，图像处理器的输出端与控制系统的输入端电路连接。
[0008]作为优选的技术方案，所述批杆下部也设置空腔，该空腔与导向腔连通;所述批头穿过第一弹簧，并从吸嘴的上端伸入吸嘴，浮动卡装于批杆空腔与吸嘴导向腔内；所述批头能够通过吸嘴的下端伸出，吸嘴下端内部镶嵌环形磁铁。
[0009]作为优选的技术方案，所述吸嘴与批杆之间的活动连接为，在空腔上部的批杆上设置长条通孔，长条通孔的长轴沿批杆长轴方向，所述吸嘴上对应设置插孔，在插孔和长条通孔内活动插入中间销。
[0010]作为优选的技术方案，在批杆组件上方的主体支架上滑动安装电批组件，所述电批组件包括电批以及安装在电批下端的导杆，所述电批组件所在直线与分度转盘的交点，在批杆组件阵列的圆周上，电批组件上下滑动推动批杆组件相对于分度转盘上下运动。
[0011]作为优选的技术方案，在挡环与分度转盘之间的批杆组件上套设第二弹簧。
[0012]作为优选的技术方案，所述剔钉机构包括一对夹爪、料盒、能够驱动两夹爪闭合和张开的夹紧气缸。
[0013]作为优选的技术方案，所述两夹爪均安装于夹紧气缸的输出端，所述料盒安装于夹紧气缸下方。
[0014]作为优选的技术方案，所述分料机安装于螺丝排列机的前端，螺丝排列机还包括振动器和滚筒电机，所述分料盘安装在分料驱动电机的输出轴上。
[0015]由于采用了上述技术方案，本发明具有以下突出的有益效果:
1、能够实现快速转产，仅通过导入对应机型上螺丝孔的点位信息即可实现，不需要对每个螺丝孔位逐个示教，大大缩短了转产时间，简化了转产操作。
[0016]2、在可编程逻辑控制器内事先导入产品的信息，与视觉系统相配合，即可实现螺丝孔的绝对定位，无需视觉系统对产品的每个螺丝孔逐个进行拍照定位，也无需抱夹机构对产品准确定位，优化取消了机械结构的抱夹与松开动作，节省了节拍，取消了机械检钉结构，不需要运动机构单独的检钉动作，通过将检钉传感器集成于取锁机构上，可在运动机构的任意姿态或位置下，实现对吸附螺钉的随动检测，省时省力，操作方便，工作效率高。
[0017]3、采用视觉系统捕捉产品位置，配合可编程逻辑控制器实现螺丝孔的绝对定位，与产品无接触定位，从根源上避免了机械抱夹定位带了产品壳裂、外壳变形、液晶面板跳出及破裂等质量问题。
[0018]4、通过视觉系统对产品表面某些特定图元进行处理，即可实现对产品具体位置的捕捉定位，不受产品形状、尺寸的限制，足以满足当下电视机等产品多样化与超薄化的需求。
[0019]5、本发明结构简单，无需机械抱夹定位与螺钉检测探针组等结构，且通过坐标系转换算法与标定，一只相机即可满足视觉系统的定位需求，相同功能下，大大降低了设备成本和调试的复杂程度。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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。
[0021]图1为本发明结构示意图。
[0022]图2为本发明俯视结构示意图。
[0023]图3为图1中的A的放大结构示意图。
[0024]图4为本发明供料机构的结构示意图。
[0025]图5为本发明分料机各结构之间位置关系示意图。
[0026]图6为本发明取锁机构的结构示意图。
[0027]图7为本发明取锁机构的侧视结构示意图。
[0028]图8为本发明批杆组件的结构示意图。
[0029]图9为本发明剔钉机构的结构示意图。
[0030]图中:1-设备基体;2_运动机构；3_供料机构；4_剔钉机构；5_取锁机构；6_相机；31-料道;32-分料盘;33-分料驱动电机;34-到料传感器;35-第一分度传感器;36-分度编码器;51-主体支架;52-转盘支架;53-分度转盘;54-批杆组件;55-驱动机构；56-挡环；57-第二弹簧;58-簧片;59-第二分度传感器;60-挡环传感器;61-检钉传感器;62-电批组件;541-批头；542-吸嘴；543-批杆;544-第一弹簧；545-环形磁铁；546-长条通孔；547-中间销;41-夹爪;42-料盒;43-夹紧气缸;44-气缸支架。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]如图1、2所示，本发明包括设备基体1、运动机构2、控制系统、固定安装于设备基体I上的供料机构3和剔钉机构4，以及连接在运动机构2末端的取锁机构5和视觉系统。
[0033]所述运动机构2为三轴机器人或四轴机器人或六轴机器人或七轴机器人或直角坐标机械手，运动机构2起到承载取锁机构5运动到指定位置的作用，其具体结构均为现有公知技术，在此不再赘述。
[0034]如图3所示，所述视觉系统包括相机6和图像处理器，相机6的输出端与图像处理器的输入端电路连接，图像处理器的输出端与控制系统的输入端电路连接。通过相机6拍照捕捉物体上的特定图形元素，传输至图像处理器，然后传输至控制系统，通过图形元素的位置判定物体的位置及姿态，实现视觉定位。
[0035]所述控制系统为可编程逻辑控制器，将包含产品的外形、特征图元及螺丝孔点位等信息导入控制系统后，控制系统通过这些信息确定特征图元与螺丝孔的相对位置，产品外形、特征图元及螺丝孔点位等信息导入控制系统的方式采用现有技术，为业内人士所熟知，在此不再赘述。可编程逻辑控制器根据导入的产品外形、特征图元及螺丝孔点位的信息，并结合视觉系统的产品定位结果，可编程逻辑控制器确定螺丝孔的绝对位置，并发送动作指令给运动机构2，运动机构2承载取锁机构5依次对各个进行螺丝孔锁固。可编程逻辑控制器的内嵌程序及运行原理均采用现有公知技术，再此不再赘述。在可编程逻辑控制器内事先导入产品的信息，与视觉系统相配合，即可实现螺丝孔的绝对定位，无需视觉系统对产品的每个螺丝孔逐个进行拍照定位，也无需抱夹机构对产品准确定位，省时省力，操作方便，工作效率高。
[0036]如图4所示，所述供料机构3包括螺丝排列机和分料机，所述分料机安装于螺丝排列机的前端，所述螺丝排列机包括振动器、滚筒电机和料道31，在料道31上安装缺料传感器，缺料传感器用于检测料道31中是否有料，以此控制振动器和滚筒电机的螺钉供给。如图5所示，所述分料机包括分料盘32及分料驱动电机33，分料盘32安装在分料驱动电机33的输出轴上。分料盘32的入口与螺丝排列机的料道31出料端对接，在分料盘32与料道31对接处安装到料传感器34，用于检测螺钉是否到料。在分料驱动电机33的输出轴上，分料盘32的下方还安装分度编码器36，分度编码器36—侧安装有第一分度传感器35，第一分度传感器35根据分度编码器36上的缺口检测分料盘32的角度，以确保分料盘32的入口与料道31对正，保证供料工作的顺利进行。螺丝排列机料道31内的螺钉依次排列，在振动作用下进入分料盘32入口，到料传感器34检测螺钉到位后，分料盘32转动，依次将所需数量的螺钉供入分料盘32，完成供料。
[0037]如图6、7所示，所述取锁机构5包括主体支架51以及安装于主体支架51下侧的转盘支架52，所述转盘支架52内嵌可周向转动的分度转盘53，所述分度转盘53上安装多组批杆组件54，多组批杆组件54呈圆周阵列，所述批杆组件54能相对分度转盘53在竖直方向运动；在主体支架51上安装能够驱动分度转盘53转动的驱动机构55;所述驱动机构55通过直联传动机构与分度转盘53连接，所述的直联传动机构为联轴器和传动轴。如图8所示，所述批杆组件54包括批头541、内部设置有导向腔的吸嘴542，下部沿吸嘴542上端伸入至导向腔，并与吸嘴542活动连接的批杆543;所述批杆543下部也设置空腔，该空腔与导向腔连通;所述批头541穿过第一弹簧544，并从吸嘴542的上端伸入吸嘴542，浮动卡装于批杆543空腔与吸嘴542导向腔内；所述批头541能够通过吸嘴542的下端伸出，吸嘴542下端内部镶嵌环形磁铁545，可通过磁力吸取螺钉。所述的驱动机构55为电机。所述吸嘴542与批杆543之间的活动连接为，在空腔上部的批杆543上设置长条通孔546，长条通孔546的长轴沿批杆543长轴方向，所述吸嘴542上对应设置插孔，在插孔和长条通孔546内活动插入中间销547。通过中间销547将吸嘴542与批杆543活动装配，这样吸嘴542可相对于批杆543沿轴向在一定范围内滑动，并通过弹簧配合以满足螺钉吸取、锁固时的间距与力度要求，中间销547—方面在滑动过程中起到导向和约束范围的作用，另一方面还可以使吸嘴542随批杆543同步旋转。中间销547和长条通孔546的配合还能方便实现吸嘴542与批杆543的快速拆装，实现分体式装配。
[0038]在批杆组件54上方的主体支架51上滑动安装电批组件62;所述电批组件62包括电批以及安装在电批下端的导杆。所述电批组件62所在直线与分度转盘53的交点，在批杆组件54阵列的圆周上，电批组件62上下滑动推动批杆组件54相对于分度转盘53上下运动。电批组件62的具体结构及各结构之间连接关系均为现有技术，在此不再赘述。所述批杆543的上端设置挡环56，在挡环56与分度转盘53之间的批杆组件54上套设第二弹簧57;挡环56能够起到约束第二弹簧57的作用，并可作为批杆组件54运动或回弹到位的检测点。所述分度转盘53外沿安装簧片58;所述主体支架51与簧片58对应的位置上安装第二分度传感器59，第二分度传感器59与簧片58配合用于记录分度转盘53的初始位置。电机驱动分度转盘53转动，当转动到某个批杆543与导杆同轴时，电批组件62带动批杆组件54下压，电批启动，拧紧螺丝。拧紧动作完成后，电批组件62恢复原位，导杆与批杆543连接断开，批杆543由第二弹簧57驱动回弹。所述主体支架51与挡环56对应的位置上设置挡环传感器60，挡环传感器60能够对批杆543上端的挡环56进行检测，以判断批杆543是否回弹到位，保证了工作顺利进行。电批组件62和批杆组件54均恢复至初始位置后，分度转盘53继续转动，当导杆与下一个批杆543同轴时，重复上述操作，这样可实现对各吸嘴542内螺钉的依次锁固。所述主体支架51与吸嘴542下端对应的位置上安装检钉传感器61，分度转盘53转动，各吸嘴542末端依次通过检钉传感器61的检测端，可以对有每一位置有无吸附螺钉进行检测，由检钉传感器61输出检测结果，操作方便，可靠性高。
[0039]如图9所示，所述剔钉机构4包括一对夹爪41、料盒42、能够驱动夹爪41闭合和张开的夹紧气缸43，所述夹紧气缸43固定于气缸支架44上，所述两夹爪41均安装于夹紧气缸43的输出端，所述料盒42安装于夹紧气缸43下方。吸附有螺钉的取锁机构5运动到剔钉机构4位置，使吸嘴542上的螺钉位于分开的两夹爪41之间，然后夹紧气缸43动作带动两夹爪41闭合，夹紧螺钉，同时取锁机构5上行，使吸嘴542与螺钉分离，然后气缸驱动夹爪41张开，螺钉掉落进下方的料盒42中，完成一次剔钉动作。
[0040]取锁机构5以拾取螺钉、锁固螺钉的循环动作为主，并辅助以螺钉检测和螺钉剔除动作。在取钉与锁钉前后通过螺钉检测对螺钉吸附情况进行判断，并通过剔钉机构4对异常螺钉进行剔除。
[0041]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高效智能锁螺丝设备，包括设备基体、运动机构、固定安装于设备基体上的供料机构和剔钉机构，以及连接在运动机构末端的取锁机构和视觉系统;所述供料机构包括螺丝排列机和分料机，所述螺丝排列机包括料道，所述分料机包括分料盘及分料驱动电机，分料盘的入口与螺丝排列机的料道出料端对接;所述取锁机构包括主体支架以及安装于主体支架上的转盘支架，所述转盘支架内嵌可周向转动的分度转盘，所述分度转盘上安装多组批杆组件，多组批杆组件呈圆周阵列，所述批杆组件能相对分度转盘在竖直方向运动;在主体支架上安装能够驱动分度转盘转动的驱动机构;所述批杆组件包括批头、内部设置有导向腔的吸嘴，下部沿吸嘴上端伸入至导向腔，并与吸嘴活动连接的批杆;所述批杆的上端设置挡环;其特征在于:还包括导入螺丝孔点位信息的控制系统;所述驱动机构通过直联传动机构与分度转盘连接;在料道上安装缺料传感器，在分料盘与料道对接处安装到料传感器；在分料驱动电机的输出轴上，分料盘的下方还安装分度编码器，分度编码器一侧安装第一分度传感器;所述分度转盘外沿安装簧片，所述主体支架与簧片对应的位置上安装第二分度传感器;所述主体支架与挡环对应的位置上设置挡环传感器;所述主体支架与吸嘴下端对应的位置上安装检钉传感器。2.按照权利要求1所述的一种高效智能锁螺丝设备，其特征在于:所述运动机构为三轴机器人或四轴机器人或六轴机器人或七轴机器人或直角坐标机械手。3.按照权利要求1所述的一种高效智能锁螺丝设备，其特征在于:所述视觉系统包括相机和图像处理器，相机的输出端与图像处理器的输入端电路连接，图像处理器的输出端与控制系统的输入端电路连接。4.按照权利要求1所述的一种高效智能锁螺丝设备，其特征在于:所述批杆下部也设置空腔，该空腔与导向腔连通;所述批头穿过第一弹簧，并从吸嘴的上端伸入吸嘴，浮动卡装于批杆空腔与吸嘴导向腔内；所述批头能够通过吸嘴的下端伸出，吸嘴下端内部镶嵌环形磁铁。5.按照权利要求1所述的一种高效智能锁螺丝设备，其特征在于:所述吸嘴与批杆之间的活动连接为，在空腔上部的批杆上设置长条通孔，长条通孔的长轴沿批杆长轴方向，所述吸嘴上对应设置插孔，在插孔和长条通孔内活动插入中间销。6.按照权利要求1所述的一种高效智能锁螺丝设备，其特征在于:在批杆组件上方的主体支架上滑动安装电批组件，所述电批组件包括电批以及安装在电批下端的导杆，所述电批组件所在直线与分度转盘的交点，在批杆组件阵列的圆周上，电批组件上下滑动推动批杆组件相对于分度转盘上下运动。7.按照权利要求1所述的一种高效智能锁螺丝设备，其特征在于:在挡环与分度转盘之间的批杆组件上套设第二弹簧。8.按照权利要求1所述的一种高效智能锁螺丝设备，其特征在于:所述剔钉机构包括一对夹爪、料盒、能够驱动两夹爪闭合和张开的夹紧气缸。9.按照权利要求8所述的一种高效智能锁螺丝设备，其特征在于:所述两夹爪均安装于夹紧气缸的输出端，所述料盒安装于夹紧气缸下方。10.按照权利要求1所述的一种高效智能锁螺丝设备，其特征在于:所述分料机安装于螺丝排列机的前端，螺丝排列机还包括振动器和滚筒电机，所述分料盘安装在分料驱动电机的输出轴上。
【文档编号】B23P19/06GK105880998SQ201610496769
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】禚明强, 焦明魁
【申请人】青岛科莱尔机器人科技有限公司