專利名稱：高速智能化緊固裝配平臺(tái)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能化緊固裝配平臺(tái)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在機(jī)械制造中，裝配是一個(gè)重要組成部分，它比機(jī)械加工復(fù)雜得多，然而機(jī)械加工技術(shù)超前于裝配技術(shù)許多年，兩者已經(jīng)形成了明顯的反差，裝配工藝已成為現(xiàn)代化生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)，現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)的手工裝配工藝面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在裝配技術(shù)中，緊固件連接是最普遍的一種連接方式，例如一輛汽車上，有超過一半的部件是緊固件，因此緊固件的裝配是工業(yè)裝配中最頻繁的一種操作，緊固件裝配的自動(dòng)化對(duì)提高裝配效率，乃至整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率是至關(guān)重要的。近幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展、產(chǎn)業(yè)格局的變化、社會(huì)人均收入的不斷提高，以往勞動(dòng)密集型的裝配生產(chǎn)模式面臨著巨大挑戰(zhàn)，而其中以自動(dòng)化程度較低的多體緊固連接裝配環(huán)節(jié)問題尤為突出1)裝配效率亟待提高裝備制造行業(yè)由于產(chǎn)品迥異、規(guī)格多樣，行業(yè)內(nèi)難以實(shí)施完全自動(dòng)化的裝配流水線，尤其是緊固連接在定位、上下料、緊固等諸多環(huán)節(jié)，仍然處于手工作業(yè)狀態(tài)，工作不連續(xù)，準(zhǔn)結(jié)時(shí)間過長(zhǎng)，勞動(dòng)效率非常低，已經(jīng)成為了很多企業(yè)裝配效率的瓶頸。2)人力資源波動(dòng)較大由于目前緊固裝配的手工作業(yè)特點(diǎn)，對(duì)操作者依賴性強(qiáng)， 人員變動(dòng)影響較大。但是，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，勞動(dòng)力成本和勞動(dòng)就業(yè)機(jī)會(huì)不斷增加，勞動(dòng)者人力資源流失情況嚴(yán)重，裝配過程無法有效保障。3)裝配成本不斷提高隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高，原有裝備業(yè)勞動(dòng)力密集型的工作模式導(dǎo)致企業(yè)成本不斷增加，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不斷下降。針對(duì)上述問題，緊固裝配的自動(dòng)化將成為裝備制造行業(yè)下一步發(fā)展的必然趨勢(shì)， 才能幫助企業(yè)有效提高生產(chǎn)效率、減少生產(chǎn)成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)一步提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有緊固生產(chǎn)方式中所出現(xiàn)的上述一系列問題，提供一種高速智能化緊固裝配平臺(tái)系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型主要包括緊固件陣列裝置、自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、緊固裝置；所述的緊固件陣列裝置包括滾動(dòng)料筒，滾動(dòng)料筒由設(shè)置其下部的微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 滾動(dòng)料筒出料口接導(dǎo)軌，導(dǎo)軌首端設(shè)定向分揀結(jié)構(gòu)和除雜質(zhì)溝槽，壓電式直線振動(dòng)單元設(shè)置在導(dǎo)軌直線段部分，通過壓電式直線振動(dòng)單元的高頻振動(dòng)實(shí)現(xiàn)緊湊排序和進(jìn)給，導(dǎo)軌末端設(shè)置分離裝置，導(dǎo)軌直線段設(shè)置有光電傳感器；所述的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)設(shè)置有用于檢測(cè)陣列排序后的緊固件是否到達(dá)待分離位置的接近傳感器，分離裝置連接著送料套管，送料套管連接著受料裝置，送料套管外安裝環(huán)形電感式傳感器。所述的緊固裝置包括扳手、受料裝置以及與其連接的受料裝置提升氣缸，扳手位于受料裝置上部。本實(shí)用新型的原理為在螺釘類緊固件無序上料后，通過緊固件陣列裝置實(shí)現(xiàn)螺釘有序排列，經(jīng)分離裝置后由壓縮氣體經(jīng)送料套管供到受料裝置，經(jīng)受料裝置再由緊固裝置將緊固件擰入工件，緊固裝置復(fù)位后，完成一個(gè)工作循環(huán)。由控制系統(tǒng)進(jìn)行全過程狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)不良品剔除和行程控制、力矩控制和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)等功能。緊固件陣列裝置采用旋轉(zhuǎn)料筒及壓電式直線振動(dòng)單元聯(lián)合供料方式，實(shí)現(xiàn)了緊固件陣列供料，無需第二定向裝置，效率高，體積小，噪音低。具有不良剔除功能和除去來料雜質(zhì)功能。它用于將無序的緊固件自動(dòng)整理為有序陣列。其原理利用了物理學(xué)中的重心性質(zhì)，螺釘?shù)染o固件由于形狀特點(diǎn)重心并不居中，因此通過緊固件陣列裝置，實(shí)現(xiàn)緊固件的按重心方向排列(即定向功能)，并通過壓電式直線振動(dòng)單元的陶瓷激振作用實(shí)現(xiàn)緊固件的有序緊湊排列(即排序功能)。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)主要包括分離裝置和受料裝置模塊。分離裝置從陣列中拾取單個(gè)緊固件，通過壓縮氣體沿特定管道傳送至受料裝置，實(shí)現(xiàn)將陣列后的緊固件送達(dá)受料裝置。在分離裝置與受料裝置連接的送料套管外設(shè)計(jì)安裝環(huán)形電感式傳感器，用于檢測(cè)送料套管中快速移動(dòng)的緊固件送料狀態(tài)，有效地解決了以往雙件疊加卡塞的問題。緊固裝置將緊固件擰入指定工件，由自動(dòng)擰緊裝置和緊固輔助機(jī)構(gòu)組成，自動(dòng)擰緊裝置基于商用的扳手改進(jìn)形成，其應(yīng)用已經(jīng)非常成熟。緊固輔助機(jī)構(gòu)原理如下當(dāng)受料裝置存有緊固件時(shí)，由受料裝置提升氣缸實(shí)現(xiàn)縮短緊固裝置的刀頭和緊固件之間的空行程， 以保證緊固件的初入姿態(tài)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)手?jǐn)y操作更省力?？刂葡到y(tǒng)提取了扭矩達(dá)到信號(hào)并設(shè)計(jì)了緊固高度傳感器，從而使緊固扭矩的精確實(shí)現(xiàn)更加可靠，也能微量檢測(cè)緊固浮起的不良品?？刂葡到y(tǒng)采用傳感技術(shù)和嵌入式技術(shù)以及信息技術(shù)，提升緊固裝置的智能化、信息化水平。通過傳感器測(cè)量過程中關(guān)鍵點(diǎn)狀態(tài)，并將緊固件運(yùn)行過程中的位移數(shù)據(jù)、受力數(shù)據(jù)等信息傳遞至嵌入式系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)解算，判斷不良品發(fā)送剔除指令；判斷故障發(fā)送停機(jī)指令；判斷緊固效果以控制行程和緊固力矩；采集數(shù)據(jù)并計(jì)算完工率、合格率、機(jī)器故障率、 稼動(dòng)率。本實(shí)用新型的有益效果是解決了螺釘?shù)染o固件高速、自動(dòng)化緊固裝配問題，幫助企業(yè)有效提高生產(chǎn)效率、減少生產(chǎn)成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升裝配效率3倍
左右ο
以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖。圖中，1.滾動(dòng)料筒，2.微型電機(jī)，3.定向分揀結(jié)構(gòu)，4.除雜質(zhì)溝槽，5.分離裝置， 6.光電傳感器，7.接近傳感器，8.送料套管，9.受料裝置，10.環(huán)形電感式傳感器，11.受料裝置提升氣缸，12.扳手。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例具體說明高速智能化緊固裝配平臺(tái)。緊固件陣列裝置如
圖1所示，將散亂無序的緊固件裝入滾動(dòng)料筒1，微型電機(jī)2 驅(qū)動(dòng)，使得滾動(dòng)料筒旋轉(zhuǎn)，滾動(dòng)料筒內(nèi)設(shè)有多個(gè)角度葉片，帶動(dòng)螺釘?shù)染o固件在儲(chǔ)料滾動(dòng)料筒1中滾動(dòng)，通過重力作用進(jìn)入導(dǎo)軌首端的定向分揀結(jié)構(gòu)3和除雜質(zhì)溝槽4，經(jīng)緊固件定向選取、不良剔除和除去雜質(zhì)后，再導(dǎo)入壓電式直線振動(dòng)單元的導(dǎo)軌直線段部分，通過壓電式直線振動(dòng)單元的高頻振動(dòng)實(shí)現(xiàn)緊湊排序和進(jìn)給，自導(dǎo)軌末端開始排序?yàn)橐粋€(gè)緊固件陣列， 等待分離裝置5的拾取?？刂葡到y(tǒng)在此部分的作用為在壓電式直線振動(dòng)單元的導(dǎo)軌直線段部位設(shè)置有光電傳感器6，用于設(shè)定緊固件陣列的長(zhǎng)度，以保證系統(tǒng)的整體效率，緊固件陣列排序達(dá)到設(shè)定的長(zhǎng)度，滾動(dòng)料筒1停止旋轉(zhuǎn)。緊固件陣列排序沒達(dá)到設(shè)定的長(zhǎng)度，滾動(dòng)料筒1將繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行緊固件的陣列排序，直到滿足設(shè)定的長(zhǎng)度為止。控制系統(tǒng)也通過此光電傳感器6來判定滾動(dòng)料筒是否缺料?？刂葡到y(tǒng)可以設(shè)定壓電式直線振動(dòng)單元的電壓和頻率，方便調(diào)整導(dǎo)軌的振幅和頻率。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)如
圖1所示，接近傳感器7檢測(cè)陣列排序后的緊固件是否到達(dá)待分離位置，到達(dá)后，分離裝置5的氣缸動(dòng)作，單個(gè)拾取緊固件，然后依靠重力落入送料套管8， 啟動(dòng)電磁閥由壓縮空氣將緊固件送入受料裝置9。送料套管外安裝環(huán)形電感式傳感器10， 用于檢測(cè)送料套管中快速移動(dòng)的緊固件是否被壓縮空氣吹送，避免了二次分離拾取造成雙件卡塞，也是控制系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)所采集的原始數(shù)據(jù)。緊固裝置如
圖1所示，緊固件導(dǎo)入受料裝置9后，受料裝置提升氣缸11上升，受料裝置提升氣缸實(shí)現(xiàn)縮短緊固裝置的刀頭和緊固件之間的空行程，以保證緊固件的初入姿態(tài)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)手?jǐn)y操作更省力。啟動(dòng)扳手12，將緊固件擰入工件，滿足緊固扭矩后，受料裝置提升氣缸11下降，通過高度傳感器檢測(cè)扳手復(fù)位，復(fù)位后由自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)再次將一個(gè)緊固件送入受料裝置，為下一個(gè)緊固工作做好準(zhǔn)備?？刂葡到y(tǒng)在此部分的作用為依據(jù)高度傳感器和扭矩到達(dá)信號(hào)，判斷緊固件是否浮起和漏擰?？刂葡到y(tǒng)通過傳感器測(cè)量過程中關(guān)鍵點(diǎn)狀態(tài)，并將緊固件運(yùn)行過程中的狀態(tài)流數(shù)據(jù)、扭矩達(dá)到數(shù)據(jù)等信息傳遞至嵌入式系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)解算，判斷故障發(fā)送停機(jī)指令；判斷緊固效果，包括控制行程和緊固力矩；采集數(shù)據(jù)并計(jì)算完工率、合格率、機(jī)器故障率、稼動(dòng)率寸。這樣的設(shè)計(jì)，使得該設(shè)備具有以下的優(yōu)點(diǎn)1、高效率將傳統(tǒng)的分散式多工序緊固件裝配作業(yè)高度集成設(shè)計(jì)為單工位裝配過程，提升裝配效率3倍左右，為最終客戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。具體指標(biāo)如下a)效率40打/分鐘，是手工裝配的3倍左右b)故障率<=5%c)稼動(dòng)率>=98%2、智能化通過研發(fā)基于傳感技術(shù)的嵌入式控制軟件提高系統(tǒng)的智能化水平，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程的跟蹤控制，主動(dòng)解決工作異常，降低系統(tǒng)故障發(fā)生率，提高穩(wěn)定性。3、信息化能夠統(tǒng)計(jì)顯示生產(chǎn)數(shù)量、良品率、稼動(dòng)率等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，具備向MES/ERP等管理系統(tǒng)提供過程狀態(tài)數(shù)據(jù)的能力。 本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施例，任何在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu)思或者改變，均列為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1. 一種高速智能化緊固裝配平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于包括緊固件陣列裝置、自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、緊固裝置；所述的緊固件陣列裝置包括滾動(dòng)料筒(1)，滾動(dòng)料筒(1)由設(shè)置其下部的微型電機(jī)(2)驅(qū)動(dòng)，滾動(dòng)料筒(1)出料口接導(dǎo)軌，導(dǎo)軌首端設(shè)定向分揀結(jié)構(gòu)(3)和除雜質(zhì)溝槽G)，壓電式直線振動(dòng)單元設(shè)置在導(dǎo)軌直線段部分，導(dǎo)軌直線段設(shè)置有光電傳感器(6)， 導(dǎo)軌末端設(shè)置分離裝置(5)；所述的自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)設(shè)置有用于檢測(cè)陣列排序后的緊固件是否到達(dá)待分離位置的接近傳感器(7)，分離裝置( 連接著送料套管(8)，送料套管(8)連接著受料裝置(9)，送料套管(8)外安裝環(huán)形電感式傳感器(10)；所述的緊固裝置包括扳手 (12)、受料裝置(9)以及與其連接的受料裝置提升氣缸(11)，扳手(1 位于受料裝置(9) 上部。
專利摘要一種高速智能化緊固裝配平臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括緊固件陣列裝置、自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、緊固裝置，陣列裝置采用旋轉(zhuǎn)料筒及壓電式直線振動(dòng)單元聯(lián)合供料方式，巧妙的實(shí)現(xiàn)了螺釘陣列供料；自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)主要包括分離裝置和受料裝置模塊，實(shí)現(xiàn)將陣列后的緊固件自動(dòng)送達(dá)受料裝置；緊固裝置將緊固件擰入工件，由自動(dòng)擰緊裝置和緊固輔助機(jī)構(gòu)組成。本系統(tǒng)還綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)和信息技術(shù)，提升該平臺(tái)的智能化、信息化水平。本系統(tǒng)可將傳統(tǒng)的多工序緊固件裝配過程簡(jiǎn)化為單工序作業(yè)，提高裝配效率3倍左右，為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)B23P19/04GK202185728SQ20112029228
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者王承剛, 田志濤 申請(qǐng)人:大連運(yùn)明自動(dòng)化技術(shù)有限公司