一种自动螺丝机的双Y轴治具移载装置及方法

一种自动螺丝机的双y轴治具移载装置及方法
技术领域
1.本发明应用于锁附螺钉领域，具体是一种自动螺丝机的双y轴治具移载装置及方法。


背景技术：

2.螺丝机作为代替人工完成锁附螺钉工艺的产物，是利用自动化机构代替人手完成螺丝的取、送、拧紧的自动化装置。螺丝机作为面向加工对象的技术产物，多用于电子产品加工领域或汽车零部件生产加工领域，已经由之前的单一种类螺钉单工位自动锁附发展到现在可自动上料的多工位多种类螺钉自动锁附。治具移载机构根据其作用可分为两部分：治具和移载机构。治具为集机械、电控为一类的工具，主要用于协助控制位置和导引动作。治具的产生是根据产品加工的需要，其应用在提高加工效率、重复特定动作和定位精确等方面效果显著。移载机构是以治具装置及治具对象为移动目标，承载其移动到相应位置以对其进行加工。现有技术中，专利cn208234112u设计了一款用于对耳机生产过程的治具移载装置，该装置用于将治具从一条传送带中取下，并将其用另一条反向运行传送带送回。该治具移载机构用于对耳机生产线上的加工完成后的治具进行转向送回。作为专用移动对象，其并不适用于对产品进行加工过程中的治具移载机构。
3.目前现有技术还存在如下缺点：
4.(1)自动螺丝机一般设置单y轴，对于一个工件需锁附多个位置螺钉时，单y轴锁附效率较低，不能满足生产加工需求。
5.(2)设置双y轴的螺丝机，一般为双头y轴，该结构虽提高了锁附螺钉效率，但需要两位操作人员分别在两头工位操作，增加了运行成本。
6.(3)由于自动化产业发展迅速，螺丝机市场需求越来越大，锁附螺钉的动作难度根据现场要求也越来越高。如需对工件前后两面分别锁附两种不同的螺钉，需设置相应的工件翻转装置，来完成对工件的翻转。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种自动螺丝机的双y轴治具移载装置及方法。
8.为解决上述技术问题，本发明的一种自动螺丝机的双y轴治具移载装置，其包括工作台、设置于所述工作台上的位于卸工件点的第一治具移载机构以及设置于所述工作台上的位于上工件点的第二治具移载机构；
9.所述第一治具移载机构和第二治具移载机构均包括治具组件和移载组件，所述治具组件用于承载工件并进行夹紧和翻转操作，所述移载组件用于承载并运送治具组件。
10.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述治具组件包括滑台滑块，所述滑台滑一侧设有枕型连座滚珠轴承，其另一侧设有回转气缸，所述枕型连座滚珠轴承和回转气缸之间设有第一载盘托板桩基和第二载盘托板桩基，所述回转气缸驱动第一载盘托板桩基和第
二载盘托板桩基转动。
11.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述第一载盘托板桩基为口字形钢板，其一端固定于所述回转气缸的第二连接轴桩基，另一端固定于所述枕型连座滚珠轴承的第三连接轴桩基，所述第一载盘托板桩基用于承载第二载盘托板桩基。
12.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述第一载盘托板桩基上设有用于抓夹工件的夹紧气缸组件。
13.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述夹紧气缸组件包括第一旋转夹紧气缸、设置在第一旋转夹紧气缸活动端的第一旋转夹紧气缸夹爪、第二旋转夹紧气缸和设置在第二旋转夹紧气缸活动端的第二旋转夹紧气缸夹爪，所述第一旋转夹紧气缸夹爪与第二旋转夹紧气缸夹爪相对移动进行夹紧操作。
14.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述第一载盘托板桩基下方设有用于检测载盘托板内工件的工件在位检测传感器。
15.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述移载组件包括铝合金型材，所述铝合金型材内设有由伺服电机驱动的直线丝杆滑台，所述直线丝杆滑台位移端与滑台滑块固定连接带动其进行位移操作。
16.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述直线丝杆滑台两端分别设有用于限定直线丝杆滑台运动极限位置的正限位传感器和负限位传感器。
17.一种自动螺丝机的双y轴治具移载方法，其包括如下步骤：
18.进行人工上工件操作并启动通道装置按钮；
19.夹紧气缸对工件进行夹紧操作；
20.直线丝杆滑台工作带动治具组件依序位移至第一锁附螺钉点和第二锁附螺钉点；
21.治具组件带动被夹紧的工件进行翻转180
°
操作后再翻转为0
°
位置；
22.带动工件运行至卸工件点；
23.夹紧气缸对工件进行回缩释放操作。
24.本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：
25.本发明解决了工件加工效率较低的问题，设置双y轴通道将机器运行效率最优化。设计并实现工件翻转动作所需机械构造，实现对工件前后两面锁附螺钉的动作要求。实现工件的自动定位移动、翻转等动作，将机器自动化程度最大化。
附图说明
26.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
27.图1为本发明螺丝机双治具移载机构俯视图；
28.图2为本发明第一治具移载机构结构示意图；
29.图3为本发明第二治具移载机构结构示意图；
30.图4为本发明治具组件结构示意图；
31.图5为本发明移载组件结构示意图；
32.图6为本发明治具移载通道点位位置示意图；
33.图7为本发明螺丝机治具移载机构的自动运行流程框图。
具体实施方式
34.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
35.如图1-7所示，本发明提供了一种自动螺丝机的双y轴治具移载装置，其包括工作台1、设置于所述工作台1上的位于卸工件点的第一治具移载机构2以及设置于所述工作台1上的位于上工件点的第二治具移载机构3；
36.为提高螺丝机对工件锁附螺钉的效率，设置双y轴治具移载机构可同时对两个工件进行移动、加工。两条治具移载机构构造完全相同，均由一个治具机构和一条移载机构组成。螺丝机的两条治具移载机构俯视图如图1所示。为区分两条治具移载机构，将两条机构的治具组件4分置于各移载机构两端。第一治具移载机构2治具组件4位于卸工件点，第二治具移载机构3治具组件4位于上工件点。
37.两条治具移载机构构造与用途均相同。第一治具移载机构2和第二治具移载机构3均包括治具组件4和移载组件5，所述治具组件4用于承载工件并进行夹紧和翻转操作，所述移载组件5用于承载并运送治具组件4。
38.治具组件4作为协助控制工件位置和导引动作的一种工具，固定安装于移载组件5的滑块上。治具组件4可分为四部分：桩基组件、回转气缸43组件、旋转夹紧气缸组件46和信息检测元件。其中桩基组件用于承载工件及其他三部分；回转气缸43组件用于对工件进行翻转；旋转夹紧气缸组件46用于对工件进行夹紧固定；信息检测元件用于检测工件是否在位及气缸动作信息。作为一种可能的实施方式，进一步的，所述治具组件4包括滑台滑块41，所述滑台滑块41一侧设有枕型连座滚珠轴承42，其另一侧设有回转气缸43，所述枕型连座滚珠轴承42和回转气缸43之间设有第一载盘托板桩基44和第二载盘托板桩基45，所述回转气缸43驱动第一载盘托板桩基44和第二载盘托板桩基45转动。
39.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述第一载盘托板桩基44为口字形钢板，其一端固定于所述回转气缸43的第二连接轴桩基，另一端固定于所述枕型连座滚珠轴承42的第三连接轴桩基，所述第一载盘托板桩基44用于承载第二载盘托板桩基45。桩基组件上的第一载盘托板桩基44为一“口字形”钢板。其左边固定于回转气缸43第二连接轴桩基，右边固定于第三连接轴桩基。第一载盘托板桩基44起承载第二载盘托板桩基45的作用，并通过回转气缸43旋转可实现托板桩基的转动。第一载盘托板桩基44左右端开孔分别用于安装两只旋转夹紧气缸。
40.固定于第一载盘托板桩基44上的第二载盘托板桩基45为一“口字形”凹槽，其直接承载工件，可根据工件形状大小，定制该凹槽的深度和长宽。
41.回转气缸43第一连接轴桩基为一圆柱形钢板，其左端固定于回转气缸43油压缓冲器，右端用于固定回转气缸43第二连接轴桩基。当回转气缸43油压缓冲器动作时，带动连接其上的回转气缸43第一连接轴桩基转动相同角度，回转气缸43第二连接轴桩基随之也带动载盘托板桩基转动。
42.回转气缸43第二连接轴桩基为一“l形”钢板，其后端固定于回转气缸43第一连接轴桩基，l形底端用于承载固定第一载盘托板桩基44。
43.通过螺栓固定于第二立板桩基上的枕型连座滚珠轴承42用于支撑载盘托板的同时，还承载载盘托板完成旋转动作。轴承内套圈固定第三连接轴桩基，轴承通过该桩基承载
载盘托板，该桩基与载盘托板连接结构同样为“l形”钢板。“l形”钢板结构不仅能很好的承载载盘托板的重量，在带动载盘转动时，出力也能达到最大。
44.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述第一载盘托板桩基44上设有用于抓夹工件的夹紧气缸组件46。治具回转气缸43组件固定于第一立板桩基上，其作用为定角度翻转托板桩基及托板内的工件。回转气缸43组件主要由回转气缸43组成，还包括回转气缸43调速阀和气缸油压缓冲器。两条治具移载机构所选回转气缸43型号为hrq30a。磁性开关是一种有触点的无源电子开关元件。气缸伸缩时气缸活塞上的永磁磁环随活塞而移动，当磁环靠近气缸外侧的磁性开关时，磁性开关的两根簧片被磁化而相互吸引，触点闭合；当磁环移开后，簧片失磁，触点断开。磁性开关的触点闭合或断开即转化为开关信号传送给plc，从而实现相应的控制。
45.安装于翻转气缸上的翻转到位磁性开关用于检测翻转气缸是否翻转到位。安装于旋转夹紧气缸上的旋转夹紧到位磁性开关用于检测旋转夹紧气缸是否动作/复位到位。
46.安装于第一立板桩基上的回转气缸43用于安全翻转托板桩基及托板内的工件，回转气缸43上的调速阀与回转气缸43电磁阀出气口通过空气导管相连，通过控制电磁阀的导通与否来控制回转气缸43调速阀是否导通，从而控制回转气缸43动作/回缩，通过设定回转气缸43油压缓冲器上的回转方向和转角，可控制回转气缸43旋转方向及角度。该回转气缸43为双气缸结构，能实现双倍出力，即能翻转至设定角度并保持，又能回转回零并保持。回转气缸43动作原理为：当电磁阀导通时，回转气缸43通过调速阀通气动作，动作方向及角度由油压缓冲器的设定值决定；当电磁阀回位时，回转气缸43由于其双气缸的特殊结构，回转气缸43另一调速阀与电磁阀另一接口导通，回转气缸43动作回原位，既零点位。所述夹紧气缸组件46包括第一旋转夹紧气缸、设置在第一旋转夹紧气缸活动端的第一旋转夹紧气缸夹爪、第二旋转夹紧气缸和设置在第二旋转夹紧气缸活动端的第二旋转夹紧气缸夹爪，所述第一旋转夹紧气缸夹爪与第二旋转夹紧气缸夹爪相对移动进行夹紧操作。治具包括两个旋转夹紧气缸组件46，两个组件均固定于第一载盘托板桩基44上，用于旋转夹紧工件，防止工件在载盘托板内移动脱落。一个治具组件4共包括两个相同的旋转夹紧气缸组件46，一个旋转夹紧气缸组件46主要由一只旋转夹紧气缸组成，包括气缸夹爪和调速阀。两条治具移载机构所选旋转夹紧气缸型号为qckl25
×
20sm。
47.治具的两只旋转夹紧气缸均固定于第一载盘托板桩基44上。旋转夹紧气缸上的调速阀与对应的电磁阀出气口通过空气导管相连，通过控制电磁阀的导通与否来控制旋转夹紧气缸调速阀是否导通，从而控制旋转夹紧气缸动作/回缩。旋转夹紧气缸的动作/回缩，既气缸的夹紧/释放工件，是通过气缸夹爪来实现的，气缸夹爪固定于夹紧气缸出力臂上，当气缸动作时，出力臂带动夹爪旋转90
°
，夹爪连接气缸点位对准凹槽后下降，带动夹爪下降夹紧工件；当气缸回缩时，夹爪被顶升至气缸出力臂凹槽上方，然后出力臂带动夹爪反向旋转90
°
，既夹爪上升释放工件。
48.两只旋转夹紧气缸的动作控制由一只电磁阀来控制。既若夹紧气缸电磁阀导通，两只夹紧气缸同时动作。两只气缸的旋转方向相反，第一旋转夹紧气缸为左旋，第二旋转夹紧气缸为右旋。
49.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述第一载盘托板桩基44下方设有用于检测载盘托板内工件的工件在位检测传感器。固定安装于第一载盘托板桩基44下方的工件在
位检测传感器用于检测载盘托板内工件是否在位。该传感器为扩散反射型光电传感器，该类型传感器内部装有一个发光器和一个收光器，当工件在位时挡住了传感器发光器从载盘托板下的孔洞中发出的光，并把光部分反射回来，收光器收到光信号，既得到工件在位信号。
50.作为一种可能的实施方式，进一步的，所述移载组件5包括铝合金型材51，所述铝合金型材51内设有由伺服电机53驱动的直线丝杆滑台52，所述直线丝杆滑台52位移端与滑台滑块41固定连接带动其进行位移操作。所述直线丝杆滑台52两端分别设有用于限定直线丝杆滑台52运动极限位置的正限位传感器和负限位传感器。移载组件5以直线丝杆滑台52为主体，包括滑台拖链、伺服电机53、限位传感器等部件。安装于工作台1上的伺服电机53通过滚珠丝杆支撑座向丝杆滑台出力，用于驱动丝杆滑台上的滑块在滑台上往复运动。固定于滑台后端左侧边的滚珠丝杆支撑座作为连接丝杆和电机的轴承，使用的是深沟球轴承，它主要承受径向载荷，也能承受一定的双向轴向载荷。安装于丝杆滑台上方的铝合金型材51，承载滑台滑块41的同时还能减轻滑台重量。固定于丝杆滑台左侧边的正限位传感器和负限位传感器，分别用于限定滑块在滑台上的运动极限位置。安装于滑台右侧边的滑台拖链，用于保护包裹其内部的空气导管和导线，当滑块带动治具组件4在滑台上运动时，为治具组件4内的气动元件供气的空气导管等由于其往复运行，极易磨损，通过拖链包裹空气导管及导线，既能达到移动的目的，又能对内置线缆等起牵引保护的作用。
51.包裹于拖链内的空气导管将螺丝机空气压缩机的压缩空气通过固定于第二立板桩基上的气动接头为该治具组件4提供气源；气动接头的出气端通过第二立板孔位与气管不锈钢接头相连，气管不锈钢接头的另一端分别与治具组件4的各气动元件的电磁阀相连，用于向治具组件4内的各气动元件供气。安装于治具上的各电磁阀通过控制通向各气动元件的空气导管的导通与否来控制治具组件4内的各气动元件是否通气，从而控制装载于治具组件4上的气动元件的伸缩动作。
52.一种自动螺丝机的双y轴治具移载方法，其包括如下步骤：
53.进行人工上工件操作并启动通道装置按钮；
54.夹紧气缸对工件进行夹紧操作；
55.直线丝杆滑台52工作带动治具组件4依序位移至第一锁附螺钉点和第二锁附螺钉点；
56.治具组件4带动被夹紧的工件进行翻转180
°
操作后再翻转为0
°
位置；
57.带动工件运行至卸工件点；
58.夹紧气缸对工件进行回缩释放操作。
59.如图6所示，螺丝机锁附螺钉的动作是由治具移载y轴机构与锁螺钉(x z)轴机构共同配合来完成的。治具移载机构负责对工件进行移动定位，锁螺钉(x z)轴机构负责移取螺钉，并将螺钉锁附至治具移载通道内的工件上。
60.固定于工作台1上的两条治具移载机构的作用是移动载盘内的工件至锁附螺钉点，当锁螺钉机构完成所有锁附螺钉动作后，移动工件至卸工件点，卸工件机构取走工件后，治具移载机构移动治具返回至取工件点等待再次放下工件。
61.人工在治具移载通道放置工件点上的载盘上放入工件后，按下该通道的启动按钮，可进行自动锁螺钉、卸工件等动作。按下该通道的启动按钮后，工件在位检测传感器检
测到工件在位后，治具移载y轴通道滑台上的夹紧气缸动作夹紧工件；该通道电机将工件移动至锁附1号螺钉点位，同时锁1号螺钉机构动作将振动盘送至供钉口的1号螺钉移至攻1—1号螺钉(即第一个1号螺钉)点，运行到位后，下降锁附螺钉，锁附螺钉完成后锁螺钉机构返回再次取1号螺钉，取钉完成后，锁螺钉机构移动至攻1—2号螺钉(即第二个1号螺钉)，如此循环，直至锁附完成所设置的工件所有所需1号螺钉。锁螺钉机构返回至待命点位等待移取下一个工件的1号螺钉；工件在治具移载通道上移动至攻2—1号螺钉(即第一个2号螺钉)点并翻转，锁2号螺钉机构以锁附1号螺钉同样方式锁附2号螺钉，在此不做赘述；锁附完所有2号螺钉后，翻转气缸翻转工件回零，治具移载机构将工件移动至卸工件移载机构取料点下方，夹紧气缸复位释放，等待卸工件移载机构下降取工件。当载盘上的工件取走后，夹紧气缸动作，治具移载通道滑块带动治具组件4返回至放置工件点且夹紧气缸复位释放，等待放入下一个工件。
62.自动螺丝机的两条治具移载机构的通道点位均相同。以治具移载通道伺服电机53m1动作为例。自动运行状态下的m1共有5个目标点位：零点(home点)、取工件点(a点)、锁1号螺钉点(b点)、锁2号螺钉点(c点)以及卸工件点(d点)。
63.以下为治具移载机构的自动运行流程：按下机台上的系统自动运行按钮后，系统开始初始化回零。m01将治具运行至a点。
64.治具运行至a点到位后，人工向治具移载通道a点的治具载盘内放入工件，按下该通道的启动按钮，夹紧气缸动作夹紧工件并将工件移动至下一点。
65.需要注意的是，可同时为两条治具通道上工件，并按下两条通道的启动按钮，两条通道均运行至所在通道的下一点位，但锁附螺钉任务是由锁螺钉机构完成，锁螺钉机构会根据两条治具移载通道内的已锁附螺钉数目来决定当前所承载的螺钉锁附至哪条治具移载通道的工件上。
66.当工件存在1号钉未锁时，m01将工件移载至b点；当工件只有2号钉未锁时，m01将工件移载至c点；当工件无螺钉可锁，m01会直接将工件移载至d点。
67.工件在b点时，开始锁附1号螺钉。锁附1号螺钉是由锁1号螺钉机构和治具移载机构在该点位共同配合完成的。工件在b点锁完1号螺钉后，若工件存在2号钉未锁时，m01将工件移载至c点；当工件无螺钉可锁，m01将工件直接移载至d点。
68.当工件运行到c点到位后，翻转气缸动作翻转工件，为锁附2号钉做准备，锁附2号螺钉是由锁2号螺钉机构和治具移载机构在该点位共同配合完成的。工件在c点完成锁附2号螺钉后，翻转气缸复位翻转工件回零，为卸工件做准备，m01将工件移载至d点。
69.当工件运行到d点到位后，夹紧气缸复位释放工件，为卸工件做准备，卸工件动作是由卸工件移载机构和治具移载机构在该点位共同配合完成的。工件在d点卸料完成后，夹紧气缸动作，m01将载盘移动至a点，到达a点后，夹紧气缸复位释放，等待放入下一个工件。
70.两条治具移载机构并行独立的完成所需任务，并安全返回至放工件点，等待放入下一个工件。螺丝机治具移载机构的自动运行流程框图如图7所示。
71.以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。