五金件自动紧固设备的制作方法

1.本公开涉及一种五金件自动紧固设备，并且更具体地，涉及一种这样的五金件自动紧固设备，该五金件自动紧固设备在自动紧固螺栓、螺母或卡子时共用一个装置而与类型无关并且同时传送多个零件，并且该五金件自动紧固设备使紧固过程自动化，甚至在上部紧固和下部紧固中也是如此，以防止由于类型和传送的差异而引起的紧固干涉，从而提高紧固产品的生产率，使紧固产品的质量一致化并且降低劳动力成本。


背景技术：

2.在车辆的组装线中，将螺母、卡子等设置到位于各个部分上的螺栓中并且然后紧固至位于各个部分上的螺栓以组装这些部分。螺栓、螺母和卡子是广泛用于联接两个或更多个部分的机械元件。它们的紧固过程通过匹配这些部分的两个位置并且然后使用紧固件使螺母或卡子朝向螺栓旋转来执行。如果必要，可以一起执行预先组装螺栓和螺母的过程或者组装后后的卸载过程。
3.当由操作者手动执行这些过程时，由于错误而可能发生缺陷并且需要花费人工成本，并且生产力无法增加至超过一定水平。因此，优选的是，在螺栓、螺母和卡子的组装过程中，所有装置的紧固工作都可以结合机器人来执行而无需操作者。
4.上述作为背景说明的内容仅旨在帮助理解本公开的背景，而并非旨在意味着本公开落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。


技术实现要素：

5.提出本公开以解决上述问题，并且本公开的目的是提供一种五金件自动紧固设备，该五金件自动紧固设备在自动紧固螺栓、螺母或卡子时共用一个装置而与类型无关并且同时传送多个零件，并且该五金件自动紧固设备使紧固过程自动化，甚至在相关零件的上部部分和下部部分的紧固中也是如此，以防止由于类型和传送的差异而引起的紧固干涉，从而提高紧固产品的生产率，使紧固产品的质量一致化并且降低劳动力成本。
6.根据本公开的五金件自动紧固设备包括：工具箱，该工具箱包括摇臂，该摇臂形成在外边缘上以储存并供应五金件，该五金件包括螺栓、螺母和卡子中的任一个或多个类型；旋转部，联接至所述工具箱以使所述工具箱旋转以将所述五金件定位在预定位置处；以及转矩产生工具，该转矩产生工具设置有升降机构，以用于在上升时使由所述旋转部定位的所述五金件上升，并且所述转矩产生工具设置有转矩施加部以用于向上升后的所述五金件施加转矩；其中，所述摇臂具有闩锁结构。
7.所述摇臂可以包括用于容纳所述五金件以使得所述五金件不分离到外部的插入凹槽，并且所述摇臂还可以包括形成为围绕所述插入凹槽并且突出到外部的钳部。
8.所述钳部可以进一步包括突出销，该突出销朝向所述插入凹槽突出并且引导所述五金件，使得所述五金件不会分离到外部。
9.所述工具箱还可以包括位于所述工具箱的外周表面上的旋转引导部，以限制所述
五金件的位置随着旋转的改变。
10.所述工具箱还可以包括：小狭缝，具有开口部分，该开口部分位于连接所述插入凹槽和旋转中心的连接线上；以及正确位置检测传感器，联接至所述旋转引导部以朝向所述旋转中心传输传感器信号和接收传感器信号。
11.所述升降机构可以包括一级气缸，该一级气缸设置有形成有多个突出部分的指状部，使得所述摇臂的上端随着所述摇臂向前向上移动一步或向后向下移动一步而被固定和释放。
12.所述升降机构还可以包括二级气缸，该二级气缸设置有转矩施加部，以用于随着上升后的所述五金件向前向上移动两步而将转矩施加到上升后的所述五金件。
13.所述转矩产生工具还可以包括螺纹拧紧系统，所述螺纹拧紧系统设置有电机，该电机允许所述一级气缸向前向上移动一步或向后向下移动一步或者允许所述二级气缸向前向上移动两步或向后向下移动两步。
14.所述转矩产生工具还可以包括升降引导部，该升降引导部形成为围绕所述升降机构的外周表面的形式以防止由于所述升降机构的提升或下降而引起的振动。
15.所述摇臂可以围绕旋转轴顺时针或逆时针旋转并且具有闩锁结构，该闩锁结构包括中心销和弹簧，所述中心销位于所述旋转轴上并且允许所述摇臂根据旋转而固定，所述弹簧形成在与所述摇臂的旋转方向相反的方向上的回复力。
16.所述旋转部可以包括：气缸，该气缸具有能附接至所述工具箱或能从所述工具箱拆卸下来的开口部分以联接至所述工具箱或与所述工具箱分离；伺服电机，该伺服电机用于将旋转力施加至所述工具箱；以及带，该带将所述伺服电机连接至所述工具箱以将所述旋转力传递至所述工具箱。
17.根据本公开的另一种五金件自动紧固设备包括：工具箱，该工具箱包括摇臂，该摇臂形成在外边缘上以储存并供应五金件，该五金件包括螺栓、螺母和卡子中的任一个或多个类型；旋转部，该旋转部联接至所述工具箱以使所述工具箱旋转从而将所述五金件定位在预定位置处；以及转矩产生工具，该转矩产生工具设置有升降机构，该升降机构用于在上升时使由所述旋转部定位的所述五金件上升，并且所述转矩产生工具设置有转矩施加部以用于向上升后的所述五金件施加转矩；其中，所述摇臂包括磁体以用于通过磁力容纳有磁性的五金件，使得该五金件不分布到外部，并且所述摇臂具有闩锁结构。
18.所述摇臂还可以包括形成为围绕所述插入凹槽并且突出到外部的钳部。
19.所述摇臂可以围绕旋转轴顺时针或逆时针旋转并且可以具有闩锁结构，该闩锁结构包括中心销和弹簧，所述中心销位于所述旋转轴上并且允许所述摇臂根据旋转而固定，所述弹簧形成在与所述摇臂的旋转方向相反的方向上的回复力。
20.所述升降机构可以包括一级气缸，该一级气缸设置有形成有多个突出部分的指状部，使得所述摇臂的上端随着所述摇臂向前向上移动一步或向后向下移动一步而被固定和释放。
21.所述升降机构还可以包括二级气缸，该二级气缸设置有转矩施加部以用于随着上升后的所述五金件向前向上移动两步而将转矩施加到上升后的所述五金件。
22.根据该五金件自动紧固设备，在自动紧固螺栓、螺母或卡子时可以共用一个装置而与类型无关并且同时传送多个零件，并且该五金件自动紧固设备使紧固过程自动化，甚
至在上部紧固和下部紧固中也是如此，以防止由于类型和传送的差异而引起的紧固干涉，从而提高紧固产品的生产率，使紧固产品的质量一致化并且降低劳动力成本。
附图说明
23.从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本发明的以上和其他目的、特征和其他优点，在附图中：
24.图1是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的工具箱的视图。
25.图2是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的一部分的示图。
26.图3是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的外周表面上的闩锁结构的示图。
27.图4是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的旋转部的示图。
28.图5是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的转矩产生工具的示图。
29.图6是示出了在根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的外周表面上的闩锁结构的紧固机构的示图。
30.图7是示出了供应部的示图，该供应部被配置为向根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备供应五金件。
具体实施方式
31.在本说明书或申请中公开的本公开的示例性实施方式中存在的具体结构或功能描述仅为了描述根据本公开的示例性实施方式的目的而举例说明，并且根据本公开的示例性实施方式可以以各种形式执行并且不应被解释为限于在本说明书或申请中描述的示例性实施方式。在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式。
32.这里，五金件包括螺栓、螺母或卡子中的至少任一者。螺栓是具有头部的紧固件，该头部具有形成在其上表面中的紧固凹槽，螺母是具有凸缘的紧固件，该凸缘沿着螺母的外圆周表面形成在其一个侧端上，并且卡子是由头部部分和紧固构件组成的紧固件，该紧固构件形成为从头部部分的下侧横向突出。这些卡子可以被紧固成彼此重叠。
33.图1是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的工具箱(magazine)的视图，图2是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的一部分的视图，图3是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的外周表面上的闩锁结构的示图，图4是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的旋转部的视图，图5是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的转矩产生工具的视图，图6是示出了在根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的外周表面上的闩锁结构的紧固机构的视图，以及图7是示出了供应部的视图，该供应部配置为向根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备供应五金件。
34.图1是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的示图。如图1
所示，在根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备中，工具箱可以是圆形的，以即使在旋转时也处于同一位置。此外，工具箱包括摇臂(lever，杆)111，该摇臂具有形成在外边缘上的插入凹槽以储存并沿一个方向供应五金件。沿着工具箱的外圆周表面可形成有彼此间隔开的多个摇臂。
35.如图1所示，摇臂111形成在工具箱的外边缘上。因此，除了闩锁结构116之外，摇臂111的其余部分可以包括钳部，该钳部具有围绕插入凹槽的多个突出部。这里，插入凹槽是用于存储或供应设置有头部部分的五金件(有诸如螺栓和卡子)的单元。
36.因此，与图1中所示的不同，作为用于存储或供应螺母(螺母为不具有头部部分的五金件)的单元，摇臂111不具有形成在工具箱的外边缘上的插入凹槽，并且除了闩锁结构116之外，摇臂111的其余部分可形成为完全覆盖上部部分的结构，而没有形成有多个突出部的钳部。
37.如图1所示，摇臂111配置成闩锁结构。这里，闩锁结构(触发器)指的是在与力的方向垂直的方向上被推回并且然后返回的回复结构。具有闩锁结构的摇臂具有在与上升力的方向垂直的方向上被推回并且然后恢复的回复力或者具有在与下降力的方向垂直的相反方向上被推回并且然后恢复的回复力。
38.这里，在该力在转矩产生工具之中沿上升方向移动并且气缸(该气缸为具有开口部分的升降机构)进行操作的情况下，固定到特定位置的五金件接收上升力并且闩锁结构中的摇臂能够在垂直于力的方向上打开，并且该五金件能够通过自由下落而在气缸的特定空间中被取出。同时，通过回复力，气缸在上升的同时向后移动。因此，取出的五金件在通过转矩产生工具的转矩施加部t彼此互搭或接收转矩时被自动紧固。
39.图1的闩锁结构包括设置在摇臂111中的中心销117和弹簧118。中心销117固定摇臂111以形成中心轴线，该中心轴线倾斜并返回使得摇臂打开。弹簧118通过弹力提供即使摇臂在一个方向上打开也能够返回的回复力。因此，可以根据上述原理取出并紧固五金件。
40.图2是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的一部分的示图。该五金件自动紧固设备包括摇臂111，该摇臂具有图1的闩锁结构，该五金件自动紧固设备还包括：工具箱110，该工具箱具有形成在其外边缘上的插入凹槽以用于储存和供应五金件；旋转部120，联接到工具箱并用于使工具箱旋转以使五金件定位在预定位置处；转矩产生工具130，该转矩产生工具设置有升降机构以用于在提升时提升通过旋转部定位的五金件，并且该转矩产生工具还设置有转矩施加部t以用于将转矩施加到被提升的五金件。可同时提供三种类型的五金件自动紧固设备以用于包括在五金件中的每个卡子、螺栓和螺母。此外，可以设置有用于连接三种类型的自动紧固设备的支架100d。此外，可以提供机器人300，以用于使每个紧固设备根据待紧固的五金件的紧固顺序提升和下落。
41.图3是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的外周表面上的闩锁结构的示图。如上文参照图1所述，包括在工具箱110中的摇臂111可以包括闩锁结构116，并且包括中心销117和弹簧118以形成闩锁结构。此外，工具箱110可以设置有位于摇臂111的两端上的突出销112，并且突出销112可以形成为朝向插入凹槽突出。由此，五金件通过物理力被精确地固定在预定位置处。因此，如图3所示，根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备还包括与插入凹槽一起的突出销112，由此增强用于将五金件定位在稳定位置处的固定力。
42.同时，与图3的突出销112不同，摇臂111上可以设置有磁体以用于紧固磁性螺栓或螺母的五金件自动紧固设备。换言之，螺栓或螺母的位置可通过设置在摇臂111中的磁体的磁力来固定。设置在摇臂111中的磁体可设置在设置有插入凹槽的位置中。此外，设置在摇臂111中的磁体可设置在这样的位置处，该位置距设置有插入凹槽的位置较远且靠近旋转中心，并且设置在摇臂中的相对于连接插入凹槽和旋转中心的连接线对称的两个点处。
43.图3是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的外周上的闩锁结构的示图，工具箱110可以旋转并且还可以包括位于工具箱外部的旋转引导部113，以限制五金件的位置随着旋转的改变。旋转引导部可以是外周上的弯曲表面，其中，摇臂111的外端从摇臂111向外旋转。弯曲表面可以防止五金件由于旋转而产生的惯性力通过使五金件再次弹起而弹开。
44.图3是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的外周上的闩锁结构的示图，并且工具箱110还可以包括小狭缝114和正确位置检测传感器115，其中小狭缝具有位于连接插入凹槽和旋转中心的连接线上的开口部分，正确位置检测传感器联接至旋转引导部113以向旋转中心传输传感器信号和接收传感器信号。如上所述，可以通过旋转来分配五金件。因此，正确位置检测传感器115可设计成检测五金件是否定位在正确位置上，该正确位置是工具箱110的插入凹槽的中心。因此，本公开还可以包括小狭缝114，并且正确位置检测传感器115可以检测作为旋转中心的点，在该点处，在连接面向小狭缝114的插入凹槽的第一连接线上检测正确位置检测传感器的传感器信号。此外，正确位置检测传感器115可以检测五金件是否位于第二连接线上，该第二连接线围绕旋转中心连接小狭缝114，以根据分布执行五金件分布和正确位置的控制。
45.图4是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的旋转部的示图，并且根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备可设置有：气缸121，可从工具箱拆卸下来，使得旋转部120可与工具箱联接或分离；伺服电机122，用于使工具箱旋转；以及带123，将伺服电机连接至工具箱。换言之，工具箱110可以被设计成使得通过转矩产生工具130的升降取出或紧固五金件并且然后通过旋转部120使工具箱旋转可以同时移动堆叠在工具箱上的多个五金件，并且通过旋转部120的气缸121和伺服电机122执行这种作用。这里，气缸121具有形成在连接至伺服电机的部分中的开口部分，使得其连接至工具箱以传递伺服电机的旋转力。
46.为了与气缸121配合和联接，工具箱110包括支撑部，该支撑部平行于工具箱并且通过将旋转部120的旋转轴的任一点设定为质心而形成为一厚度，并且为了联接到工具箱110，气缸121可形成有通过一间隔间隔开的空间，使得支撑部被固定且能够传递伺服电机122的旋转力。
47.当然，与图4中示出的五金件自动紧固设备不同，根据本公开的另一示例性实施方式的五金件自动紧固设备可使用旋转本体来代替伺服电机。
48.图5是示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的转矩产生工具的示图。五金件自动紧固设备的转矩产生工具130包括设置有指状部的一级气缸131，该指状部具有形成在其上的多个突出部分，使得当摇臂111的上端向前向上移动一步或向后向下移动一步时，摇臂的上端可被固定或释放。转矩产生工具还包括螺纹拧紧系统135，该螺纹拧紧系统设置有电机，该电机允许一级气缸向前向上移动一步或向后向下移动一步或
者允许二级气缸向前向上移动两步或向后向下移动两步。转矩产生工具还包括具有开口部分的紧固插口132，该紧固插口通过固定摇臂111的上端来支撑待安放的五金件，摇臂的上端不会通过向前移动一级气缸而被提升。转矩产生工具还包括：升降机构，用于提升联接到紧固插口132的下侧的摇臂111，以存储安放在紧固插口132上的五金件以从工具箱110中取出五金件并且使摇臂下落以移动至初始位置；以及升降引导部133，形成为围绕升降机构的外周表面的形式，以防止由于升降机构的提升或下落而引起的振动。二级气缸134设置有转矩施加部t，以用于向上升后的五金件施加转矩，并且通过在向前向上移动两步的同时由转矩施加部t向五金件施加转矩以对五金件加压来紧固五金件。
49.换言之，根据本公开内容的示例性实施方式的五金件自动紧固设备，通过将一级气缸131向前或向后移动一步，通过螺纹拧紧系统135固定或者释放摇臂111的上端，并且同时，升降机构取出固定至工具箱110的五金件，并且然后通过二级气缸134紧固五金件。这里，优选的是，当一级气缸向前移动一步时提升的高度被设定为最大高度，在该最大高度处，摇臂111无法提升。因此，当将五金件安放在转矩产生工具130上的正确位置中时，可以增加其稳定性。
50.然而，这里，螺纹拧紧系统135设置有电机，该电机允许一级气缸向上向前移动或向下向后移动一步或者允许二级气缸向上向前移动或向下向后移动两步，并且不同于图5，该电机可变成不同形式的旋转工具。
51.同时，根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备被构造成使得由于紧固插口132的开口部分也通过升降机构的提升而上升，通过向前移动一步而安放在紧固插口的中心部分上的五金件自由下落，并且摇臂的固定的上端被释放，从而在转矩产生工具130中取出五金件。
52.然而，当五金件设置有图3所示的突出销112时，这种取出原理是优选的。换言之，上述取出原理能够推导成以下形式：通过由朝向插入凹槽突出的突出销112的物理力无力地固定的五金件的接触通过升降机构的提升而被释放。
53.因此，与图3中示出的突出销112不同，根据本公开另一示例性实施方式的五金件自动紧固设备(其中五金件通过磁体固定至五金件自动紧固设备)，磁力的操作不能仅通过使一级气缸向前移动一步并使升降机构上升来释放。此外，由于在五金件之中的螺栓和螺母的有角结构(具体地，六角形结构)，仅通过简单地使升降机构上升，不能将五金件安放在紧固插口132的准确位置处。
54.因此，根据本公开的另一示例性实施方式的五金件自动紧固设备，螺纹拧紧系统可以设计成向前或向后移动并且可以在将一级气缸向前移动一步并且使升降机构上升时施加转矩以位于紧固插口132上。由于有角结构，转矩产生工具130通过螺纹拧紧系统的旋转力可设定在高于加压摩擦力的范围内的最大角速度下。此外，即使在这种情况下，摇臂111也可以上升所设定的最大值，在该最大值处，当一级气缸131向前移动一步时，摇臂111不被提升。
55.当然，这里，螺纹拧紧系统135设置有电机，该电机允许一级气缸向前向上移动一步或向后向下移动一步或者允许二级气缸向前向上移动两步或向后向下移动两步，如在本公开的示例性实施方式中，并且与图5中示出的不同，该电机可变成不同形式的旋转工具。
56.图6是示出了根据本公开的示例性实施方式的在五金件自动紧固设备的外周表面
上的闩锁结构的紧固机构的示图。具体地，图6示出了根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的摇臂111的闩锁结构116的紧固机构。根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备，仅通过使转矩产生工具130的升降机构提升或下降而取出并紧固五金件的解决原理是工具箱110的摇臂的闩锁结构116。
57.将参照图6如下描述取出和紧固五金件的顺序。首先，通过使一级气缸131向前移动一步来固定摇臂111的上端，由此来调整五金件的位置。接下来，通过使五金件自由下落而取出五金件，通过使一级气缸131的向后移动一步并且使转矩产生工具130的升降机构提升来使五金件自由下落，或者在施加旋转力的同时施加上升力。此时，如图6所示，根据闩锁结构，摇臂111在上升力的竖直方向上打开。然后，在使转矩施加工具t向前向上移动两步时，使取出的五金件通过由设置在二级气缸134上的转矩施加部t向该五金件施加转矩以对该五金件加压来紧固。在取出五金件后，转矩产生工具130的升降机构下降，由于下降而在与通过设置在摇臂111的闩锁结构上的弹力而打开的方向相反的方向上打开，并回到初始位置。工具箱110然后相对于旋转中心旋转预设角度，并且允许位于彼此间隔开的多个其他摇臂111中的其他五金件位于正确位置中。然后重复这些步骤。
58.换言之，根据本公开内容的示例性实施方式的五金件自动紧固设备提供了一体式紧固解决方案，该一体式紧固解决方案通过一级气缸131和二级气缸134通过使摇臂的闩锁结构能够通过升降机构的升降取出五金件并且使升降机构下落而固定和释放五金件并且联接取出的五金件。
59.图7是示出了供应部的示图，该供应部被配置为向根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备供应五金件。五金件可以通过传送带型进给器部(未示出)(诸如线式进给器和/或球式进给器)来供应并且装载在供应部上。供应部200是用于装载紧固的五金件的地点并且包括交换部230，交换部用于交换其上预先装载有五金件的新工具箱和在紧固之后的旧工具箱。交换部230包括供给器部的待机位置211，该待机位置具有用于重新联接旧工具箱的开口部分。连接到五金件自动紧固设备100的机器人将五金件自动紧固设备100移动到进给器部的待机位置211。
60.然后，机器人将设置在旋转部120上的气缸121与五金件自动紧固设备100分离，以使联接至气缸的旧工具箱110分离，并且将气缸121安放在具有用于重新联接新工具箱110的开口部分的进给器部的待机位置211。此后，用于在上侧支撑进给器部的待机位置的安放板231可被设计为可旋转180度或更多，以在紧固之后将旧工具箱110更换为其上预先装载有五金件的新工具箱。交换部230通过将安放板231旋转180度来交换它们。此后，当更换完成时，机器人300使用气缸121重新联接完全装载回旋转部120的新工具箱。
61.这里，联接到根据本公开的示例性实施方式的五金件自动紧固设备的机器人是自动移动器件并且可用致动器代替机器人以控制力。
62.传统的用于螺栓和螺母的自动紧固设备是这样的装置，该装置用于将螺母固定至工具箱，然后将螺栓紧固在顶部上并且使用驱动器将人的组装转换成自动方法。然而，在这种情况下，由于方向被固定，因此不可能将螺栓而不是螺母固定至工具箱并且将螺母单独地紧固至底部。特别地，因为该快速移动方法逐个地传递螺母或螺栓，所以高速传递是不可能的，并且由于底部紧固而产生的干涉是不可避免的。
63.然而，如果进给器部和机器人300联接到根据本公开的示例性实施方式的五金件
自动紧固设备100，则可同时执行新五金件的装载操作和旧五金件的紧固操作。同时，根据工具箱的旋转而取出紧固件可以降低机器人的整个高度，从而避免由于五金件紧固而产生的干涉。
64.尽管已经示出和描述了本公开的具体示例性实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离由所附权利要求提供的本公开的技术精神的情况下，可对本公开进行各种改进和改变。