一种微小螺纹副零件自动拾取与装配装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种微小螺纹副零件自动拾取与装配装置，属于精密装配【技术领域】。其特征是该套装置由夹指拧紧单元、扭矩传感器单元和驱动单元组成；夹指拧紧单元用于实现自动拾取螺母，完成螺纹副装配工作；扭矩传感器单元通过扭矩传感器检测步进电机承受的反作用扭矩来判断是否达到螺纹副拧紧状态；驱动单元主要用于为拧紧夹指单元提供回原点信号以及整套装置提供动力。本发明所涉及的装配装置，针对不同的螺母零件形状可以选择不同的螺母拾取组件，再利用微型光电传感器和传感器凸轮的配合，可以实现螺母的自动拾取；通过夹指拧紧单元中滚珠衬套导向组件的使用在减小导轨Z运动误差的同时可降低螺纹副连接件同轴度误差的影响，提高装配的精度等级。
【专利说明】一种微小螺纹副零件自动拾取与装配装置
【技术领域】
[0001]本发明属于精密装配【技术领域】，涉及一种微小螺纹副零件自动拾取与装配装置。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，对机械产品中零部件的联接质量也提出了越来越高的要求。螺纹连接作为最为常用的四种联接方式之一，既可以获得很大的联接力，又便于拆装，成本低，具有互换性等优点。为适应现代机电产品的高可靠性，高安全性的要求以及自动化生产的需求，螺纹副自动装配系统的开发变得尤为重要。
[0003]《智能螺纹装配系统的新发展》公开了一种新型智能螺纹装配系统，该系统主要包括交流伺服驱动单元、无接触式扭矩传感器单元和执行单元。该系统的核心单元是交流伺服驱动单元，配有增量式编码器的交流伺服电机结合高性能的全数字化软件控制驱动器，不仅可以提高其使用寿命，最重要的是使系统的控制方式得到优化，便于更新。但是该装置需要配合多级行星轮减速机构使用，设备设计及使用较为复杂。
[0004]申请号为CN 103157986A的专利，公开了一种螺纹副自动装配设备。其主要特点是该装置主要包括外螺纹零件自动上料排序模块、螺纹副自动装配模块和内螺纹纹零件自动上料排序模块。其中螺纹副自动装配模块作为核心模块，可以完成外螺纹零件的导引工作，螺纹副旋合装配工作和输出成品工作。该装置通过自动化机械来实现螺纹副的自动装配，减少了人工操作的成本适用于不同种类的螺纹副装配作业。但不适宜用于微小型螺纹副的装配。
[0005]上述各种螺纹副装配装置针对的都是宏观较大尺寸的螺纹紧固件，但是在微小型螺纹副的应用中都受到限制。现有的装置无法实现微小型螺纹副的自动装配。
【发明内容】
[0006]本发明针对上述问题提供了一种微小螺纹副零件的自动拾取与装配装置。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种微小螺纹副零件自动拾取与装配装置，包括驱动单元、扭矩传感器单元和夹指拧紧单元。
[0009]驱动单元主要为夹指拧紧单元提供回原点信号和为整个装置提供动力。扭矩传感器单元通过扭矩传感器检测步进电机承受的反作用扭矩来判断是否达到螺纹副拧紧状态。夹指拧紧单元用于实现螺母零件的自动拾取，完成螺纹副的装配工作。
[0010]驱动单元包括步进电机、固定角铝、微型光电传感器、传感器凸轮和精密导轨。微型光电传感器位于步进电机的下方，二者由固定角铝固定。该固定角铝同时连接扭矩传感器单元中的底板，通过底板将整个装置与精密导轨连接起来。传感器凸轮安装于步进电机的输出轴上，传感器凸轮和微型光电传感器一起提供步进电机的原点信号，通过采集原点信号使步进电机在原点处停止从而使夹指拧紧单元中的夹指弹簧片的张开方向固定，进而实现螺母零件的自动拾取。由精密导轨和步进电机的配合运动，即精密导轨每下降一个螺距，步进电机旋转一周，形成螺旋运动来完成螺纹副的装配工作。
[0011]扭矩传感器单元包括联轴器、扭矩传感器和底板。扭矩传感器固定在底板上。扭矩传感器输入端通过联轴器与驱动单元中的步进电机连接，扭矩传感器输出端通过联轴器与夹指拧紧单元中的滚珠衬套导向组件连接。
[0012]夹指拧紧单元包括导向轴支座、支座垫片、滚珠衬套导向组件和螺母拾取组件。螺母拾取组件包括夹指弹黃片和螺母夹指，夹指弹黃片如端有弹性较闻的两指，夹持微小螺纹副的零件时，夹指弹黃片收到向下压力，夹指弹黃片如端的倒角使夹指弹黃片如端两指张开并夹持微小螺纹副零件，夹指弹簧片的方形结构用于与螺母夹指配合；螺母夹指前端沟状结构的下部用于与夹指弹簧片的方形结构过盈配合，其螺纹孔用于与夹指弹簧片的方形结构下端中心孔配合定位，通过前端槽状结构保证微小螺纹副零件在螺母拾取组件中的位置，螺母夹指后端结构用于与滚珠导向衬套组件联接；针对不同形状的微小螺纹副零件采用不同的螺母拾取组件来实现多种微小螺纹副零件的自动拾取。滚珠衬套导向组件通过导向轴支座固定在扭矩传感器单元中的底板上，通过改变支座垫片厚度来调整滚珠衬套导向组件与扭矩传感器输出端同轴度。滚珠衬套导向组件的一端与扭矩传器单元输出端的联轴器相连，另一端与螺母夹指相连。它可以实现直线往复运动，用来减小螺纹副拧紧作业中由于精密导轨向下运动时的误差；又可以实现回转运动，以此来保证螺纹副装配时的同轴度。
[0013]本发明的有益效果是针对不同形状的螺母零件，采用不同的螺母拾取组件。其中，螺母夹指末端用于固定螺母的部分，它的形状由螺母形状决定。通过传感器凸轮和微型光电传感器的配合使用，使螺母拾取组件中的夹指弹簧片的夹指张开方向固定，实现了微小螺纹副零件的自动拾取工作。在装置中采用滚珠衬套导向组件，在减小由精密导轨向下运动造成的误差的同时，也保证了螺纹副连接件的相对位姿偏差尽可能小。
[0014]配图说明
[0015]图1零件自动拾取与装配装置示意图。
[0016]图2光电开关与凸轮传感器示意图。
[0017]图3a微小螺纹副零件示意图。
[0018]图3b夹指拧紧单元示意图。
[0019]图3c拾取螺母示意图。
[0020]图3d螺母夹指示意图。
[0021]图3e夹指弹簧片示意图。
[0022]图中:1步进电机；2传感器凸轮；3联轴器；4扭矩传感器；
[0023]5导向轴支座；6螺母夹指；7底板；8微型光电传感器；
[0024]9固定角招；10精S导轨；11微小螺纹副零件；12夹指弹黃片；
[0025]13支座垫片；14滚珠衬套导向组件。
【具体实施方式】
[0026]下面结合技术方案与附图进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0027]第一步:由微小螺纹副零件11的形状决定采用夹指弹簧片12和螺母夹指6。
[0028]第二步:用视觉检测系统检测出微小螺纹副零件11上表面的圆心，即微小螺纹副零件11的轴线，调整微小螺纹副零件11的轴线与摄相机坐标系的Z轴重合。
[0029]第三步:移动特定距离，使螺母夹指6的轴线与微小螺纹副零件11的轴线重合。
[0030]第四步:步进电机I运动，通过联轴器3带动传感器凸轮2，螺母夹指6和夹指弹簧片12转动。当微型光电传感器8检测到传感器凸轮2的开口位置时，步进电机I停止转动。此时，夹指弹簧片12的张开方向与微小螺纹副零件11的侧边方向一致。
[0031]第五步:精密导轨10向下移动，当夹指弹簧片12接触到微小螺纹副零件11时，利用夹指弹簧片12的柔顺弹性力夹紧微小螺纹副零件11。
[0032]第六步:用视觉检测系统从上方采集待连接零件的图像，对待连接零件的位置和姿态进行识别，调整螺栓轴线与摄相机坐标系的Z轴重合。
[0033]第七步:移动特定距离，使待连接零件的螺栓轴线与微小螺纹副零件11的轴线重八口 ο
[0034]第八步:精密导轨10带动装置向下运动，到达设定位置后，步进电机I开始运动，微小螺纹副零件11开始旋入待连接零件的螺栓。此时，精密导轨10速度与步进电机I转速同步，电机转动一周，导轨向下移动一个螺距。在微小螺纹副零件11未接触垫圈上表面时，扭矩传感器4的读数应该为零，如果出现波动说明螺纹副装配过程出现卡死现象。
[0035]第九步:当扭矩传感器4的读数变化达到阈值时，微小螺纹副零件11接触垫圈开始贴紧，此时开始计时。读取扭矩传感器4的读数，采集得到扭矩一时间变化图，并与预设的刚度函数变化值相比较，当Kt与Cs比值基本恒定后，读取此时的T/t (Kt)与Cs值，求对应的预紧力所需的扭矩值。当达到该扭矩值时，步进电机I停止转动，完成螺纹副的装配作业。
[0036]第十步:精密导轨10向上运动，使弹簧夹指片12松开微小螺纹副零件11，并使装置回到初始状态。准备下一次螺纹副的装配工作。
【权利要求】
1.一种微小螺纹副零件自动拾取与装配装置，其特征在于，包括驱动单元、扭矩传感器单兀和夹指抒紧单兀； 驱动单元包括步进电机、固定角铝、微型光电传感器、传感器凸轮和精密导轨；微型光电传感器位于步进电机的下方，二者由固定角铝固定；该固定角铝同时连接扭矩传感器单元中的底板，通过底板将整个装置与精密导轨连接起来；传感器凸轮安装于步进电机的输出轴上，传感器凸轮和微型光电传感器一起提供步进电机的原点信号，通过采集原点信号使步进电机在原点处停止，从而使夹指拧紧单元中的夹指弹簧片的张开方向固定，进而实现微小螺纹副的零件的自动拾取；由精密导轨和步进电机的配合运动，即精密导轨每下降一个螺距，步进电机旋转一周，形成螺旋运动来完成微小螺纹副的零件的装配工作； 扭矩传感器单元包括联轴器、扭矩传感器和底板；扭矩传感器固定在底板上；扭矩传感器输入端通过联轴器与驱动单元中的步进电机连接，扭矩传感器输出端通过联轴器与夹指拧紧单元中的滚珠衬套导向组件连接； 夹指拧紧单元包括导向轴支座、支座垫片、滚珠衬套导向组件和螺母拾取组件；螺母拾取组件包括夹指弹黃片和螺母夹指，夹指弹黃片如端有弹性较闻的两指，夹持微小螺纹副的零件时，夹指弹簧片收到向下压力，夹指弹簧片前端的倒角使夹指弹簧片前端两指张开并夹持微小螺纹副零件，夹指弹簧片的方形结构用于与螺母夹指配合；螺母夹指前端沟状结构的下部用于与夹指弹簧片的方形结构过盈配合，其螺纹孔用于与夹指弹簧片的方形结构下端中心孔配合定位，通过前端槽状结构保证微小螺纹副零件在螺母拾取组件中的位置，螺母夹指后端结构用于与滚珠导向衬套组件联接；针对不同形状的微小螺纹副零件采用不同的螺母拾取组件来实现多种微小螺纹副零件的自动拾取；滚珠衬套导向组件通过导向轴支座固定在扭矩传感器单元中的底板上，通过改变支座垫片厚度来调整滚珠衬套导向组件与扭矩传感器输出端同轴度；滚珠衬套导向组件的一端与扭矩传器单元输出端的联轴器相连，另一端与螺母夹指相连。
【文档编号】B23P19/06GK104259836SQ201410357260
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】王晓东, 张景铭, 罗怡, 迟勇臻, 张习文, 孙继奕, 陈亮 申请人:大连理工大学