一种自动拧紧装配设备的制作方法

本发明涉及工业自动化领域的螺钉拧紧装配设备，尤其涉及一种支持厌氧螺纹胶在线涂覆的智能拧紧装配设备。

背景技术：

螺纹紧固装配是电子产品、部件装配的常用装配方式。常规螺纹紧固装配是人工使用普通螺丝刀或自动拧紧工具（自动螺丝刀）将螺钉旋入螺纹底孔并拧紧。当产能要求较高或单件产品上要拧较多数量螺钉时可采用自动拧紧装配设备，实现自动、高效的螺钉拧紧装配。当螺钉防松要求较高时，通常在螺纹上手工涂覆厌氧螺纹胶后再拧紧装配。

拧紧装配设备通常可实现螺钉自动排列、自动拾取、自动定位、自动拧紧，并可检测滑牙、浮高等拧紧质量缺陷。然而，要实现厌氧螺纹胶在线自动涂覆难度很大，难以控制和检测涂胶质量。

技术实现要素：

本发明提供一种自动拧紧装配设备，基于传统的自动拧螺钉装配设备，研制并集成了胶液控制与检测模组，满足了厌氧螺纹胶在线涂覆的新要求，实现螺钉排列、螺钉拾取、螺纹蘸胶、蘸胶检验、螺钉拧紧全过程自动化、信息化和智能化，解决了设计液体厌氧螺纹胶涂覆的拧紧装配自动化难题，具有柔性化、高可靠、智能化的特点，提高了生产效率和产品质量。

为了达到上述目的，本发明提供一种自动拧紧装配设备，包含：

设备机架；

高精度运动执行模组，其安装在设备机架上，用于实现螺钉拧紧模组的快速伺服运动与精确定位；

螺钉拧紧模组，其安装在高精度运动执行模组上，用于实现螺钉的吸取与自动拧紧；

螺钉送料模组，其安装在设备机架上，用于实现散乱螺钉的自动排列和逐一分离上料；

胶液控制与检测模组，其安装在设备机架上，用于提供厌氧螺纹胶并实现液面高度控制及螺钉蘸胶深度的自动检测；

智能控制与人机交互系统，其安装在设备机架上，并电性连接螺钉拧紧模组、高精度运动执行模组、螺钉送料模组、胶液控制与检测系统，用于实现各模组之间的协调控制、数控程序编写及人机交互。

所述的高精度运动执行模组包含：

xyz三轴高精度伺服运动模组，用于实现xyz三轴高精度伺服运动；

三轴高精度伺服运动控制系统，其电性连接xyz三轴高精度伺服运动模组，用于控制xyz三轴高精度伺服运动模组的运动；

工装夹具，其安装在xyz三轴高精度伺服运动模组上，用于产品装夹，并可快速拆装更换。

所述的螺钉拧紧模组包含：

拧紧控制器，其安装在xyz三轴高精度伺服运动模组上，用于控制拧紧力矩、旋转角度，并进行数据采集；

自动拧紧工具，其固定设置在拧紧控制器上，用于自动拧紧螺钉；

夹持机构，其固定设置在自动拧紧工具上，用于夹持螺钉。

所述的胶液控制与检测模组包含：

供胶模块，用于供应厌氧螺纹胶；

液面控制模块，用于液面高度控制，使胶液面高度基本保持一致；

蘸胶检测模块，用于实现螺钉蘸胶深度的自动检测。

所述的供胶模块包含：点胶机构和点胶控制器，厌氧螺纹胶装入点胶机构，由压缩空气作动力出胶，点胶控制器用于触发点胶和胶量控制。

所述的液面控制模块包含：蘸胶槽和溢胶槽，供胶模块将胶液注入蘸胶槽，过多的胶液会溢出，进入溢胶槽，从而保持胶液面高度基本保持一致。

所述的蘸胶检测模块包含：图像采集模块和图像处理模块，图像采集模块获取螺钉蘸胶的图像数据，图像处理模块根据图像数据分析获得螺钉蘸胶深度。

本发明具有以下显著的优点：

1、支持液体厌氧螺纹胶在线涂覆。液体厌氧螺纹胶涂覆需求比较特殊，一般都依靠手工操作完成，其它点胶方式无法实现在线全自动，涂覆质量难以保证。

2、液面高度可控，蘸胶量可检测。厌氧螺纹胶液面高度可通过溢出等方式控制，蘸胶后可检测胶液是否涂覆上，以及涂覆的胶量是否合适，从而保证每个螺钉的放松性能。

3、柔性化、数字化、智能化程度高。系统柔性好，支持多产品规格快速切换，拧紧力矩、蘸胶量等关键质量参数实时采集和记录，并可通过mes系统实现产品单一追溯，装配过程实现全自动。

附图说明

图1是本发明提供的一种自动拧紧装配设备的结构示意图。

图2是螺钉拧紧模组和高精度运动执行模组的结构示意图。

图3是胶液控制与检测模组的结构示意图。

具体实施方式

以下根据图1～图3，具体说明本发明的较佳实施例。

如图1所示，本发明提供一种自动拧紧装配设备，包含：

设备机架6；

高精度运动执行模组2，其安装在设备机架6上，用于实现螺钉拧紧模组1的快速伺服运动与精确定位；

螺钉拧紧模组1，其安装在高精度运动执行模组2上，用于实现螺钉的吸取与自动拧紧；

螺钉送料模组3，其安装在设备机架6上，用于实现散乱螺钉的自动排列和逐一分离上料；

胶液控制与检测模组4，其安装在设备机架6上，用于提供厌氧螺纹胶并实现液面高度控制及螺钉蘸胶深度的自动检测；

智能控制与人机交互系统5，其安装在设备机架6上，并电性连接螺钉拧紧模组1、高精度运动执行模组2、螺钉送料模组3、胶液控制与检测系统4，用于实现各模组之间的协调控制、数控程序编写及人机交互。

如图2所示，所述的高精度运动执行模组2包含：

xyz三轴高精度伺服运动模组10，用于实现xyz三轴高精度伺服运动；

三轴高精度伺服运动控制系统11，其电性连接xyz三轴高精度伺服运动模组10，用于控制xyz三轴高精度伺服运动模组10的运动；

工装夹具12，其安装在xyz三轴高精度伺服运动模组10上，用于产品装夹，并可快速拆装更换。

如图2所示，所述的螺钉拧紧模组1包含：

拧紧控制器8，其安装在xyz三轴高精度伺服运动模组10上，用于控制拧紧力矩、旋转角度，并进行数据采集；

自动拧紧工具7，其固定设置在拧紧控制器8上，用于自动拧紧螺钉；

夹持机构9，其固定设置在自动拧紧工具7上，用于夹持螺钉。

如图3所示，所述的胶液控制与检测模组4包含：

供胶模块13，用于供应厌氧螺纹胶；

液面控制模块14，用于液面高度控制，使胶液面高度基本保持一致；

蘸胶检测模块15，用于实现螺钉蘸胶深度的自动检测。

所述的供胶模块13进一步包含：点胶机构和点胶控制器（图中未显示），厌氧螺纹胶装入点胶机构，由压缩空气作动力出胶，点胶控制器用于触发点胶和胶量控制。

所述的液面控制模块14是一种可溢出的储液槽，其进一步包含：蘸胶槽和溢胶槽（图中未显示），供胶模块将胶液注入蘸胶槽，过多的胶液会溢出，进入溢胶槽，从而保持胶液面高度基本保持一致。

所述的蘸胶检测模块15进一步包含：图像采集模块和图像处理模块（图中未显示），图像采集模块获取螺钉蘸胶的图像数据，图像处理模块根据图像数据分析获得螺钉蘸胶深度。所述的图像采集模块可以采用工业相机。

所述的智能控制与人机交互系统5包含：工控机（装载有一体化智能控制与人机交互软件）、电气柜、触摸屏等。

在本发明的一个实施例中，以某规格微波盒体盖板拧螺钉装配为例，使用该本发明提供的一种支持厌氧螺纹胶在线涂覆的自动拧紧装配设备的具体工作流程如下：

1、生产准备，将与产品对应的工装夹具12安装到设备工作台上，将产品（含盒体及盖板）正确摆放在工装夹具12内；

2、根据产品规格调取智能控制与人机交互系统5中事先编制好的数控程序，校验两处定位点，补偿偏差；

3、检查螺钉送料模组3中的螺钉充足，供胶模块13中的厌氧胶液充足，液面控制模块14储液槽已满并溢出，物料不足则予以补充，检查确认其它部位正常；

4、启动运行；

5、高精度运动执行模组2驱动螺钉拧紧模组1移动定位，拾取螺钉送料模组3所提供的螺钉；

6、螺钉拧紧模组1移动到胶液控制与检测模组4的储液槽处，下降并蘸取厌氧胶液，使螺钉部分螺纹浸润厌氧胶液；

7、螺钉拧紧模组1上行至胶液检测位，胶液控制与检测模组4的蘸胶检测模块15检测胶液是否蘸取到，以及蘸取的胶液量是否合适；

8、螺钉拧紧模组1移动到产品需要装入螺钉的位置，下行至螺钉接触底孔螺纹，螺钉拧紧模组1的自动拧紧工具7驱动螺钉旋转并拧紧，上升后完成一个工作循环。

胶液每次蘸取选择不同的位置，避免有一定粘度的胶液发生凹陷，胶液控制与检测模组的供胶模块会不时地向储液槽加注胶液，保证储液槽始终处于充满并略微溢出的状态，保证液面高度恒定。

本发明提供的自动拧紧装配设备连续试运行1小时，生产线运行节拍达到5s，螺钉拧紧良率99%，另1%不良拧紧均检测出，经过手工补充拧紧后检测合格。总体生产效率高，运行稳定。

设备运行中，质量控制关键工艺参数——螺钉紧固力矩、厌氧胶涂覆长度均实时采集、存储，通过产品条码识别与产品关联，质量信息上传至车间mes系统，实现质量数据管理和单一追溯。设备操作便捷，界面友好，兼容性好，产品换型调整快速，便于清理和维护。

该实施例证明，本发明提供的支持厌氧螺纹胶在线涂覆的自动拧紧装配设备应用效果良好，具有性能优势和推广价值。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。