一種全自動套筒更換裝置及方法
【專利摘要】本發明提供了一種全自動套筒更換裝置，包括錐套鋼球連接裝置和套筒定位夾持裝置；錐套鋼球連接裝置包括過渡桿，過渡桿一端與擰緊軸連接，另一端與套筒連接，過渡桿外側設有錐套，過渡桿與錐套之間設有彈簧，彈簧上方設有保護套；套筒定位夾持裝置包括用于導向的定位基座，用于夾持定位后的套筒的夾爪機構，用于拖拽套筒的拖拽氣缸，用于檢測套筒是否在位的在位傳感器和用于檢測夾爪機構是否夾持到位的夾爪傳感器。本發明還提供了一種全自動套筒更換方法。本發明提供的裝置克服了現有技術的不足，自動化程度高，便于柔性化生產，且具有機械防錯功能，模塊化的設計，成本低，便于拓展，易于安裝和布置，實用性強。
【專利說明】一種全自動套筒更換裝置及方法

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種全自動的套筒更換裝置及方法，適用于各種非標設備裝配線的擰緊工位，尤其是汽車動力總成裝配線行業。

【背景技術】
[0002]傳統裝配線的自動擰緊工藝通常是采用以下兩種方式:
[0003]方式1:根據螺釘分布位置的不同，每個螺釘配備一套擰緊軸，同時擰緊。如圖1所示，根據螺釘的位置，所有擰緊軸A布置在同一滑臺B上且與各自螺釘的位置對應。這種方式的優缺點如下:
[0004]優勢:節拍短，效率高，可以同時擰緊所有螺釘；
[0005]劣勢:安裝空間有局限性，螺釘節距小于擰緊軸直徑的場合不適用；不具備變距功能，柔性化程度較差，不利于后期產品更新換代；擰緊軸成本較高，投資較大。
[0006]方式2:變距機構驅動擰緊軸，分步進行擰緊。典型配置是工業機器人配合變距機構聯合使用的擰緊，如圖2所示，通過驅動電機C驅動兩個擰緊軸A。這種方式的優缺點如下:
[0007]優勢:可變距，柔性化程度較高，能適應后期產品的更改；
[0008]劣勢:同一擰緊軸擰緊的螺釘，種類需相同，即只能適用于相同的套筒。
[0009]由于目前行業內，競爭越來越激烈，產品更新換代也越來越頻繁，對裝配行業的柔性化程度的要求也越來越高。在這個背景下，加之，工業機器人的價格走低，在動力總成的裝配線行業，工業機器人配備變距機構的擰緊方式——方式2，越來越受到客戶追捧。但是，上述方式2，由于不具備更換套筒的功能，所以，適用此方式的螺釘種類不能多，最多和擰緊軸的數量相等。為此，本發明提供了一種全自動的套筒更換裝置，很好的解決了該問題。


【發明內容】

[0010]本發明要解決的技術問題是提供一種柔性化和自動化程度大大提高，且效率高的全自動套筒更換裝置及方法。
[0011]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種全自動套筒更換裝置，其特征在于:包括錐套鋼球連接裝置和套筒定位夾持裝置；
[0012]錐套鋼球連接裝置包括過渡桿，過渡桿一端與擰緊軸連接，過渡桿另一端與套筒連接，過渡桿外側設有錐套，過渡桿與錐套之間設有彈簧，彈簧上方設有保護套；過渡桿與套筒通過鋼球連接，鋼球大于過渡桿壁厚的部分卡在套筒的溝槽內；
[0013]套筒定位夾持裝置包括:
[0014]定位基座，用于導向錐套鋼球連接裝置，使套筒與工藝螺釘的嚙合；
[0015]夾爪機構，用于夾持定位后的套筒；
[0016]拖拽氣缸，用于拖拽套筒，使得套筒與錐套鋼球連接裝置脫落或連接；
[0017]在位傳感器，用于檢測套筒是否在位；
[0018]夾爪傳感器，用于檢測夾爪機構是否夾持到位。
[0019]優選地，所述過渡桿與套筒通過正六方頭與正六方孔的配合連接。
[0020]優選地，所述保護套上端同軸設于所述過渡桿外側，所述保護套下端同軸設于所述錐套外側。
[0021]優選地，所述套筒上與所述夾爪機構連接處設有防錯溝槽。
[0022]本發明還提供了一種全自動套筒更換方法，其特征在于:采用上述全自動套筒更換裝置，包括錐套鋼球連接裝置放置套筒到套筒定位夾持裝置的方法和錐套鋼球連接裝置從套筒定位夾持裝置中抓取套筒的方法；
[0023]錐套鋼球連接裝置放置套筒到套筒定位夾持裝置的步驟如下:
[0024]步驟1:將帶有套筒的錐套鋼球連接裝置定位到套筒定位夾持裝置的定位基座中，旋轉套筒，使套筒與工藝螺釘嚙合；
[0025]步驟2:錐套鋼球連接裝置向下移動，壓縮彈簧，使得錐套上移，為鋼球的移動留出空間；
[0026]步驟3:套筒定位夾持裝置中，夾爪機構由打開狀態移動變為夾持狀態，此時夾爪機構與套筒嚙合，在位傳感器和夾爪傳感器均檢測到信號；
[0027]步驟4:套筒定位夾持裝置中，拖拽氣缸從上向下移動，使得鋼球與套筒脫離嚙合狀態；
[0028]步驟5:錐套鋼球連接裝置整體向上移動，錐套鋼球連接裝置與套筒完全脫離，套筒保留在套筒定位夾持裝置中；
[0029]錐套鋼球連接裝置從套筒定位夾持裝置中抓取套筒的步驟如下:
[0030]步驟1:將不帶套筒的錐套鋼球連接裝置定位到套筒定位夾持裝置的定位基座中，旋轉錐套鋼球連接裝置，使錐套鋼球連接裝置與套筒嚙合；
[0031]步驟2:錐套鋼球連接裝置向下移動，壓縮彈簧，使得錐套上移，為鋼球的移動留出空間；
[0032]步驟3:套筒定位夾持裝置中，拖拽氣缸從下向上移動，使得套筒插入錐套鋼球連接裝置，且套筒到達與鋼球嚙合位置；
[0033]步驟4:套筒定位夾持裝置中，夾爪機構由夾持狀態移動變為打開狀態，此時夾爪機構與套筒脫離嚙合；
[0034]步驟5:錐套鋼球連接裝置整體向上移動，套筒定位夾持裝置與套筒完全脫離，套筒保留在錐套鋼球連接裝置中。
[0035]本發明提供的裝置克服了現有技術的不足，自動化程度高，便于柔性化生產，且具有機械防錯功能，模塊化的設計，成本低，便于拓展，易于安裝和布置，實用性強。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為傳統裝配線的自動擰緊工藝方式1滿軸的擰緊示意圖；
[0037]圖2為傳統裝配線的自動擰緊工藝方式2可變距擰緊示意圖；
[0038]圖3為本發明提供的全自動套筒更換裝置的一個子裝置——錐套鋼球連接裝置的鋼球位于套筒的溝槽內時示意圖；
[0039]圖4為錐套鋼球連接裝置的鋼球移出套筒的溝槽時示意圖；
[0040]圖5為本發明提供的全自動套筒更換裝置的另一個子裝置——套筒定位夾持裝置示意圖；
[0041]圖6為圖4中局部放大圖；
[0042]圖7為圖4中M-M剖視圖；
[0043]圖8為本發明提供的全自動套筒更換裝置的使用案例示意圖。

【具體實施方式】
[0044]為了充分提高自動化程度，以及更好地實現柔性生產的要求，全自動套筒更換裝置一般與工業機器人及擰緊變距結構配合使用。茲以一優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0045]圖3和圖4分別為本發明提供的全自動套筒更換裝置的兩個子裝置示意圖，所述的全自動套筒更換裝置包括錐套鋼球連接裝置和套筒定位夾持裝置兩個子裝置。
[0046]結合圖3，錐套鋼球連接裝置用于套筒(或加長桿)與擰緊軸之間，包括過渡桿6，過渡桿6 —端與擰緊軸連接，另一端與套筒3連接，通過正六方頭與正六方孔的配合，過渡桿6驅動套筒3，實現擰緊。過渡桿6外側裝有錐套5，過渡桿6與錐套5之間裝有彈簧1，彈簧1上方設有保護套4。保護套4上端同軸位于過渡桿6外側，保護套4下端同軸位于錐套5外側。過渡桿6與套筒3之間通過鋼球2連接。此鋼球2直徑大于過渡桿6的壁厚，所以當錐套5在下位時，鋼球2會有一部分在套筒3的溝槽內，使得套筒3與過渡桿6連接在一起。彈簧1推動錐套5，保證鋼球2保持在套筒3的溝槽內，使得套筒3不會脫落。當錐套5受向上外力保持在上位時，此時，鋼球2有了空間向外移動，加之，套筒3有向下的力時，鋼球就會脫離套筒溝槽，套筒便與于過渡桿脫離連接，如圖4所示。
[0047]結合圖5，套筒定位夾持裝置帶有檢測功能，包括定位基座7，定位基座7用于導向錐套鋼球連接裝置，保證套筒3與工藝螺釘9的嚙合。結合圖6和圖7，夾爪機構11用于夾持定位后的套筒3，套筒3上與夾爪機構11連接處設有防錯溝槽3-1 ;拖拽氣缸8用于拖拽套筒3，使得套筒3與錐套鋼球連接裝置脫落，或連接；在位傳感器10用于檢測套筒3是否在位；夾爪傳感器12用于檢測夾爪機構11是否夾持到位。
[0048]錐套鋼球連接裝置與套筒定位夾持裝置的配合使用，即可實現套筒的全自動快速切換，且具備防錯和自動切換擰緊程序的功能。
[0049]錐套鋼球連接裝置放置套筒到套筒定位夾持裝置的步驟如下:
[0050]步驟1:將帶有套筒3的錐套鋼球連接裝置定位到套筒定位夾持裝置的定位基座7中，緩慢旋轉套筒3，使套筒3與工藝螺釘9嚙合；
[0051]步驟2:錐套鋼球連接裝置向下移動，壓縮彈簧1，使得錐套5上移，為鋼球2的移動留出空間；
[0052]步驟3:套筒定位夾持裝置中，夾爪機構11由打開狀態移動變為夾持狀態，此時夾爪機構11的凸臺與套筒3的防錯溝槽3-1嚙合，在位傳感器10和夾爪傳感器12均檢測到信號;
[0053]步驟4:套筒定位夾持裝置中，拖拽氣缸8從上向下移動，使得鋼球2與套筒3脫離嚙合狀態；
[0054]步驟5:錐套鋼球連接裝置整體向上移動，錐套鋼球連接裝置與套筒3完全脫離，套筒3保留在套筒定位夾持裝置中；
[0055]錐套鋼球連接裝置從套筒定位夾持裝置中抓取套筒的步驟如下:
[0056]步驟1:將不帶套筒的錐套鋼球連接裝置定位到套筒定位夾持裝置的定位基座7中，緩慢旋轉錐套鋼球連接裝置，使錐套鋼球連接裝置與套筒3嚙合；
[0057]步驟2:錐套鋼球連接裝置向下移動，壓縮彈簧1，使得錐套5上移，為鋼球2的移動留出空間；
[0058]步驟3:套筒定位夾持裝置中，拖拽氣缸8從下向上移動，使得套筒3插入錐套鋼球連接裝置，且套筒3到達與鋼球2嚙合位置；
[0059]步驟4:套筒定位夾持裝置中，夾爪機構11由夾持狀態移動變為打開狀態，此時夾爪機構11與套筒3脫離嚙合；
[0060]步驟5:錐套鋼球連接裝置整體向上移動，套筒定位夾持裝置與套筒3完全脫離，套筒3保留在錐套鋼球連接裝置中。
[0061]下面將針對一個典型事例作詳細說明。
[0062]如圖8所示，此工位配置為，工業機器人D—臺，擰緊軸A1?A2兩套，變距機構E一套，全自動套筒更換裝置F1?F4四套。此工位可擰緊四種不同的螺釘，四種螺釘與四套全自動套筒更換裝置一一對應，螺釘a對應與全自動套筒更換裝置F1 ;螺釘b對應全自動套筒更換裝置F2 ;螺釘(:對應全自動套筒更換裝置F3 ;螺釘(1對應全自動套筒更換裝置F4。假設，有兩種產品Η (分別稱為第一工件和第二工件)，每種工件對應三種螺釘:第一工件對應螺釘a，螺釘b，螺釘c ;第二工件對應螺釘b，螺釘c，螺釘d ;則每個工作周期(擰緊完成第一工件和第二工件)，步驟如下:
[0063]步驟1:第一工件到位，擰緊軸A1連接套筒a ;擰緊軸A2連接套筒c，且此時擰緊軸A1已經與螺釘a連接；擰緊軸A2已經與螺釘c連接；
[0064]步驟2:機器人和變距機構驅動擰緊軸A1和擰緊軸A2分別到達螺釘a和螺釘c擰緊位置，并擰緊；
[0065]步驟3:機器人移動擰緊軸A1到達全自動套筒更換裝置F1，放置套筒a;
[0066]步驟4:機器人移動擰緊軸A1到達全自動套筒更換裝置F2，抓取套筒b ;
[0067]步驟5:機器人移動擰緊軸A1到達螺釘b的擰緊位置，并擰緊；
[0068]步驟6:第一工件移走，第二工件到位；
[0069]步驟7:機器人和變距機構驅動擰緊軸A1和擰緊軸A2分別到達螺釘b和螺釘c的擰緊位置，并擰緊；
[0070]步驟8:機器人移動擰緊軸A2到達全自動套筒更換裝置F3，放置套筒c ；
[0071]步驟9:機器人移動擰緊軸A2到達全自動套筒更換裝置F4，抓取套筒d ；
[0072]步驟10:機器人和變距機構驅動擰緊軸A2到達螺釘d的擰緊位置，并擰緊。
[0073]通過上述步驟，可以看出，在不改變配置的前提下，通過套筒的更換，滿足了對不同產品擰緊要求。
[0074]本發明提供的全自動套筒更換裝置與傳統裝配線的自動擰緊工藝方式2的結合，類似于加工設備與自動化刀具庫的結合，柔性化和自動化程度大大提高。根據系統的指令，機器人可自動更換為相應的套筒。結合傳感器的檢測，更換套筒的同時，可實現同步更新擰緊程序的功能。另外，不同的套筒之間，可以實現機械防錯功能，保證了套筒更換的準確可靠。模塊化的設計，成本低，便于拓展，易于安裝和布置，實用性強，輕松實現擰緊種類的極大擴展。
【權利要求】
1.一種全自動套筒更換裝置，其特征在于:包括錐套鋼球連接裝置和套筒定位夾持裝置； 錐套鋼球連接裝置包括過渡桿￠)，過渡桿(6) —端與擰緊軸連接，過渡桿(6)另一端與套筒⑶連接，過渡桿(6)外側設有錐套(5)，過渡桿(6)與錐套(5)之間設有彈簧(1)，彈簧⑴上方設有保護套⑷；過渡桿(6)與套筒(3)通過鋼球(2)連接，鋼球(2)大于過渡桿(6)壁厚的部分卡在套筒(3)的溝槽內； 套筒定位夾持裝置包括: 定位基座(7)，用于導向錐套鋼球連接裝置，使套筒(3)與工藝螺釘(9)的嚙合； 夾爪機構(11)，用于夾持定位后的套筒(3)； 拖拽氣缸(8)，用于拖拽套筒(3)，使得套筒(3)與錐套鋼球連接裝置脫落或連接； 在位傳感器(10)，用于檢測套筒(3)是否在位； 夾爪傳感器(12)，用于檢測夾爪機構(11)是否夾持到位。
2.如權利要求1所述的一種全自動套筒更換裝置，其特征在于:所述過渡桿(6)與套筒(3)通過正六方頭與正六方孔的配合連接。
3.如權利要求1所述的一種全自動套筒更換裝置，其特征在于:所述保護套(4)上端同軸設于所述過渡桿(6)外側，所述保護套(4)下端同軸設于所述錐套(5)外側。
4.如權利要求1所述的一種全自動套筒更換裝置，其特征在于:所述套筒(3)上與所述夾爪機構(11)連接處設有防錯溝槽(3-1)。
5.一種全自動套筒更換方法，其特征在于:采用如權利要求1所述的全自動套筒更換裝置，包括錐套鋼球連接裝置放置套筒到套筒定位夾持裝置的方法和錐套鋼球連接裝置從套筒定位夾持裝置中抓取套筒的方法； 錐套鋼球連接裝置放置套筒到套筒定位夾持裝置的步驟如下: 步驟1:將帶有套筒(3)的錐套鋼球連接裝置定位到套筒定位夾持裝置的定位基座(7)中，旋轉套筒(3)，使套筒(3)與工藝螺釘(9)嚙合； 步驟2:錐套鋼球連接裝置向下移動，壓縮彈簧(1)，使得錐套(5)上移，為鋼球(2)的移動留出空間； 步驟3:套筒定位夾持裝置中，夾爪機構(11)由打開狀態移動變為夾持狀態，此時夾爪機構(11)與套筒(3)嚙合，在位傳感器(10)和夾爪傳感器(12)均檢測到信號； 步驟4:套筒定位夾持裝置中，拖拽氣缸(8)從上向下移動，使得鋼球(2)與套筒(3)脫離嚙合狀態； 步驟5:錐套鋼球連接裝置整體向上移動，錐套鋼球連接裝置與套筒(3)完全脫離，套筒(3)保留在套筒定位夾持裝置中； 錐套鋼球連接裝置從套筒定位夾持裝置中抓取套筒的步驟如下: 步驟1:將不帶套筒的錐套鋼球連接裝置定位到套筒定位夾持裝置的定位基座(7)中，旋轉錐套鋼球連接裝置，使錐套鋼球連接裝置與套筒(3)嚙合； 步驟2:錐套鋼球連接裝置向下移動，壓縮彈簧(1)，使得錐套(5)上移，為鋼球(2)的移動留出空間； 步驟3:套筒定位夾持裝置中，拖拽氣缸(8)從下向上移動，使得套筒(3)插入錐套鋼球連接裝置，且套筒(3)到達與鋼球(2)嚙合位置； 步驟4:套筒定位夾持裝置中，夾爪機構(11)由夾持狀態移動變為打開狀態，此時夾爪機構(11)與套筒(3)脫離嚙合； 步驟5:錐套鋼球連接裝置整體向上移動，套筒定位夾持裝置與套筒(3)完全脫離，套筒(3)保留在錐套鋼球連接裝置中。
【文檔編號】B23P19/06GK104384908SQ201410360103
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】張明 申請人:柯馬(上海)工程有限公司