一种螺纹件装配装置的制作方法 专利技术说明

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术1.本发明属于自动化设备领域，涉及螺纹件连接装配装置。背景技术：2.传统的螺纹件组装过程中，例如，在使用一种化学试样制备装置(cn202110304072.5)准备化学试剂时，向容器内加入试剂和试样后，还需要将带有内螺纹的杯盖与带有外螺纹的杯体螺纹连接，这一操作通常采用人工操作，至少存在如下问题中的一个：3.1)、劳动强度大，4.2)、拧紧力矩或是过小、或是过大，都难以满足技术要求；螺纹配合不到位，外螺纹件与内螺纹件容易松动；螺纹配合太紧，会增加其他人拆卸螺纹的难度；5.3)、将外螺纹件与内螺纹件配合拧紧操作繁琐、效率低下。6.现有技术中出现了自动化螺纹拧紧机构及设备，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题中的一个问题：7.a、外螺纹件与内螺纹件在旋转轴心线上没有充分对齐时，外螺纹件与内螺纹件不能有效连接；8.b、在执行拧紧操作过程中的瞬时扭矩较大时，容易造成螺纹失效，甚至外螺纹件或内螺纹件损坏的情况；9.c、内螺纹件与外螺纹件对接瞬间相互作用力较大，容易导致螺牙形变或螺纹件位移，从而导致在螺纹初始螺合时，内、外螺纹之间的摩擦力较大。为了克服内、外螺纹之间的摩擦力，需要更大夹持力和旋转扭矩。然而较大的夹持力可能会进一步导致工件变形，特别是易变形的工件变形；较大的旋转扭矩可能会进一步导致螺牙变形。工件变形后进一步增加了摩擦力，从而导致初始啮合时引导不好或困难，并且螺合时螺纹磨损加大，降低了螺纹强度，产生无法预知的危害，如果工件经过多次螺合更有可能导致螺纹损伤、工件损坏的隐患。10.d、现有设备未对螺纹连接是否符合要求进行检测。技术实现要素：11.鉴于此，本发明目的在于提供一种易于操控的螺纹件装配装置，该装置可以使两个螺纹件的装配更加安全、高效。12.发明人通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种螺纹件装配装置，用于第一螺纹件与第二螺纹件螺纹连接，包括：13.第一操控组件：用于夹持并移动第一螺纹件到预设位置；14.第二操控组件：用于夹持并转动第二螺纹件，使第二螺纹件与第一螺纹件螺纹连接；所述第二操控组件包括转动第二螺纹件扭矩检测单元、第二螺纹件转动圈数或角度检测单元、第二螺纹件位移检测单元中的一个或多个；15.安装支架：用于固定安装第一操控组件和第二操控组件。16.根据本发明螺纹件装配装置的一个实施方式，所述第一操控组件包括滑动机构、第一伸缩机构和第一夹持单元；17.所述滑动机构包括导轨、滑块和驱动电机，所述滑块与所述导轨滑动配合，所述驱动电机驱动所述滑块在所述导轨上往复运动；所述导轨水平固定安装在所述安装支架下方，所述滑块安装在所述导轨下方；所述第一伸缩机构安装在所述滑块下方，所述第一夹持单元安装在所述第一伸缩机构下方。18.根据本发明螺纹件装配装置的一个实施方式，所述导轨上设置有至少一个用于检测所述滑块所处位置的位置传感器。19.根据本发明螺纹件装配装置的一个实施方式，所述第一伸缩机构上设置有伸缩长度传感器。20.根据本发明螺纹件装配装置的一个实施方式，所述第一伸缩机构为第一气缸，所述第一气缸包括第一缸体、第一活塞杆和第一滑杆，所述第一活塞杆上设置有第一感应环，所述第一缸体上设置有至少一个检测所述第一感应环所处位置的位置传感器；所述第一滑杆与所述第一缸体滑动配合，所述第一夹持单元与所述第一活塞杆和第一滑杆固定连接。21.根据本发明螺纹件装配装置的一个实施方式，所述第二操控组件包括第二伸缩机构、重力平衡机构、旋转驱动机构和第二夹持单元；所述重力平衡机构用于克服所述旋转驱动机构和第二夹持单元的重力；所述第二伸缩机构用于驱动旋转驱动机构和第二夹持单元升降；所述旋转驱动机构用于驱动第二夹持单元转动，所述第二夹持单元用于夹持第二螺纹件；所述第二伸缩机构、旋转驱动机构和第二夹持单元顺次安装在安装支架下方。22.根据本发明螺纹件装配装置的一个实施方式，所述重力平衡机构包括恒力弹簧；恒力弹簧的第一端与第二伸缩机构的固定端连接，恒力弹簧的第二端与第二伸缩机构的伸缩端连接。23.根据本发明螺纹件装配装置的一个实施方式，所述第二伸缩机构为第二气缸，所述第二气缸包括第二缸体、第二活塞杆和第二滑杆，所述第二活塞杆上设置有第二感应环，所述第二缸体上设置有至少一个检测所述第二感应环所处位置的位置传感器；所述第二滑杆与所述第二缸体滑动配合，所述旋转驱动机构与所述第一活塞杆和第一滑杆固定连接。24.根据本发明螺纹件装配装置的一个实施方式，所述第二螺纹件位移检测单元为检测旋转驱动机构和第二夹持单元升降高度的距离传感器。25.根据本发明螺纹件装配装置的一个实施方式，所述旋转驱动机构包括第二伺服电机；所述第二伺服电机为能够反馈转子旋转圈数或角度的伺服电机，或者/和，所述第二伺服电机为能够反馈扭力力矩的伺服电机。26.与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点：27.a)本发明通过设置转动第二螺纹件扭矩检测单元、第二螺纹件转动圈数或角度检测单元、第二螺纹件位移检测单元中的一个或多个，可以检测第二螺纹件与第一螺纹件螺纹连接质量，确保第二螺纹件与第一螺纹件按照技术要求进行螺纹连接。28.b)本发明通过设置第一操控组件，可调节第一螺纹件的位置，以便于将第一螺纹件与第二螺纹件对齐。29.c)本发明通过设置具体结构的第一操控组件，可实时检测第一螺纹件的位置状态。30.d)本发明通过设置重力平衡机构，保证在螺纹螺合过程中轴线方向仅用极小的操控作用力即可实现第一螺纹件与第二螺纹件对接，在螺纹连接初始阶段只需较小的夹持力就能保证螺纹件在螺纹连接过程中保持固定姿态，即使是易变性的螺纹件，也不会在夹持作用下产生形变，螺纹件的连接更轻松、顺畅。31.e)本发明拧紧螺纹的力矩通过第二螺纹件扭矩检测单元反馈，减少了螺纹的磨损、提高了螺纹的强度、保证了重复使用工件的寿命和螺纹拧紧的质量，本发明特别适用于自动化设备或流水线上的螺纹件拧紧。附图说明32.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。33.图1是本发明螺纹件装配装置一较佳实施例的前视结构示意图。34.图2是图1的右视结构示意图。35.图3是图1的左视结构示意图。36.图4是图1的后视结构示意图。37.图5是图1的仰视结构示意图。38.图6是图4中i局部放大示意图。39.图7是图1的立体拆分结构示意图。40.图中标记分别为：41.100安装支架，42.110第二气缸安装部，43.111第二通孔，44.120导轨安装板，45.200第一操控组件，46.210滑动机构，47.211导轨，48.2111第一位置传感器，49.2112第二位置传感器，50.212滑块，51.2121感应片，52.213驱动电机，53.220第一伸缩机构，54.221第一气缸，55.2211第一活塞杆，56.2212第一滑杆，57.222第三位置传感器，58.223第四位置传感器，59.224第一气缸安装板，60.2241第一通孔，61.225第一升降板，62.230第一夹持单元，63.231第一夹爪安装板，64.232第一夹爪，65.2321第一夹持臂，66.300第二操控组件，67.310第二伸缩机构，68.311第二气缸，69.3111第二滑杆，70.312第五位置传感器，71.313第六位置传感器，72.320重力平衡机构，73.321壳体，74.322恒力弹簧，75.3221连接板，76.323第二升降板，77.330距离传感器，78.340旋转驱动机构，79.341转动盘，80.350第二夹持单元，81.351第二夹持臂，82.352柔性套。具体实施方式83.下面结合附图与一个具体实施例进行说明。84.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，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。85.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。86.本实施例所述第一螺纹件和第二螺纹件，是指两个可以被夹持且能够螺纹连接的螺纹件，例如，带有外螺纹的容器和带有内螺纹的容器盖；螺杆或螺母；带有螺杆的工件和带有螺孔的工件，以及现有技术中可以通过本发明螺纹件装配装置实现螺纹连接的所有螺纹件。87.参见图1至图7。本实施例所描述的一种螺纹件装配装置，包括安装支架100、第一操控组件200和第二操控组件300。88.第一操控组件200：用于夹持并移动第一螺纹件到预设位置，为连接第二螺纹件做准备；包括第一夹持单元230。89.第二操控组件300：用于夹持并转动第二螺纹件，使第二螺纹件与第一螺纹件螺纹连接；包括第二夹持单元350。所述第二操控组件300包括转动第二螺纹件扭矩检测单元、第二螺纹件转动圈数或角度检测单元、第二螺纹件位移检测单元中的一个或多个。90.安装支架100：用于固定安装第一操控组件200和第二操控组件300。91.具体地，参见图7，本实施例中，安装支架100为l型支架，包括水平设置的并且安装表面能够满足平面度要求的支撑板，支撑板的左端设置为第二气缸安装部110，第二操控组件300竖直安装在第二气缸安装部110的下部。第二气缸安装部110还设置有第二通孔111。设置第二通孔111便于第二滑杆3111穿过，第二滑杆3111与第二通孔111滑动配合。支撑板的右端连接有竖直板，竖直板底端水平设置有导轨安装板120。第一操控组件200安装在导轨安装板120下方。92.所述第一操控组件200包括滑动机构210、第一伸缩机构220和第一夹持单元230。滑动机构210用于控制第一伸缩机构220和第一夹持单元230在水平方向上的移动。第一伸缩机构220用于控制第一夹持单元230在竖直方向上移动。第一夹持单元230夹持第一螺纹件后，在滑动机构210、第一伸缩机构220的作用下，实现立体空间上的位移，也就是将第一螺纹件移动到第二夹持单元正下方，或者将已经装配好的螺纹件组合体从第二夹持单元正下方移开。93.具体地，参见图1和图7，所述滑动机构210包括导轨211、滑块212和驱动电机213，本实施例中，导轨211为直线导轨。所述滑块212与所述导轨211滑动配合，所述驱动电机213驱动所述滑块212在所述导轨211上往复运动；所述导轨211水平固定安装在所述安装支架100下方，所述滑块212安装在所述导轨211下方；所述第一伸缩机构220安装在所述滑块212下方，所述第一夹持单元230安装在所述第一伸缩机构220下方。第一夹持单元230位于第二夹持单元350下方，并可以移动至第二夹持单元350正下方。94.所述导轨211上设置有至少一个用于检测所述滑块212所处位置的位置传感器。95.在一个具体的实施方式中，参见图1，在导轨211两端分别设置第一位置传感器2111，和第二位置传感器2112，在滑块212上设置有感应片2121，有利于控制滑块212启停速度和运行速度。第一位置传感器2111和第二位置传感器2112可使用接触式传感器或接近式传感器。通过第一位置传感器2111和第二位置传感器2112在线检测第一夹持单元230的位置信号。第一位置传感器2111与感应片2121接触与靠近时，则产生第一夹持单元230位于螺纹件装配装置右端的信号，第二位置传感器2112与感应片2121接触与靠近时，则产生第一夹持单元230位于螺纹件装配装置左端的信号。96.所述第一伸缩机构220上设置有伸缩长度传感器。在一个具体的实施方式中，所述第一伸缩机构220为第一气缸221，所述第一气缸221包括第一缸体、第一活塞杆2211和第一滑杆2212，第一活塞杆2211和第一滑杆2212均竖直设置，在第一活塞杆2211和第一滑杆2212的作用下，第一夹持单元230不能转动。参见图2，本实施例示出了第一伸缩机构220设置有两根第一滑杆2212的情形，两根第一滑杆2212分别位于第一活塞杆2211的两侧。97.所述第一活塞杆2211上设置有第一感应环(图中未示出)，所述第一缸体上设置有至少一个检测所述第一感应环所处位置的位置传感器；所述第一滑杆2212与所述第一缸体滑动配合，所述第一夹持单元230与所述第一活塞杆2211和第一滑杆2212固定连接。本实施例中，示出了在第一缸体上设置两个位置传感器的情形。参见图1，第一缸体上部设置有第三位置传感器222，第一缸体下部设置有第四位置传感器223。第三位置传感器222和第四位置传感器223采用接近式传感器，当第一感应环位于第一缸体上部时，触发第三位置传感器222，此时第一夹持单元230位于最高位，当第一感应环位于第一缸体下部时，触发第四位置传感器223，此时第一夹持单元230位于最低位。当然，第一感应环设置在第一滑杆2212上，也具有等同的作用。通过设置第三位置传感器222和第四位置传感器223，还有利于控制第一活塞杆2211的启停速度和运行速度。98.本实施例中，第一伸缩机构220顶部设置有第一气缸安装板224，第一气缸安装板224与滑块212下表面固定连接。第一气缸安装板224上设置有第一通孔2241，第一滑杆2212与第一通孔2241滑动配合。第一气缸安装板224的厚度以能够满足第一滑杆2212在竖直方向上最小运动空间即可。99.本实施例中，第一伸缩机构220底部水平设置有第一升降板225，第一活塞杆2211和第一滑杆2212均与第一升降板225固定连接。100.本实施例中，第一夹持单元230包括水平设置的第一夹爪安装板231和第一夹爪232，第一夹爪安装板231与第一升降板225固定连接。第一夹爪230具有两个第一夹持臂2321，即第一夹爪230采用双夹持臂的电动夹爪。双夹持臂的电动夹爪具有第一伺服电机，通过控制第一伺服电机的工作扭矩来控制第一夹爪230的夹持力。第一夹爪安装板231将第一夹爪230向第二夹持单元350的方向延伸。101.所述第二操控组件300包括竖直设置的第二伸缩机构310、重力平衡机构320、旋转驱动机构340和第二夹持单元350。所述第二伸缩机构310、旋转驱动机构340和第二夹持单元350顺次安装在安装支架100下方。102.所述第二伸缩机构310用于驱动旋转驱动机构340和第二夹持单元350升降。所述第二伸缩机构310为第二气缸311，所述第二气缸311包括第二缸体、第二活塞杆(图中未示出)和第二滑杆3111，所述第二滑杆3111与所述第二缸体滑动配合，第二活塞杆和第二滑杆3111下端固定安装有第二升降板323，第二升降板323连接旋转驱动机构340。第二活塞杆驱动第二升降板323升降，第二升降板323带动第二滑杆3111升降。在第二活塞杆和第二滑杆3111的约束作用下，旋转驱动机构340不会发生转动。所述第二活塞杆上设置有第二感应环(图中未示出)，所述第二缸体上设置有至少一个检测所述第二感应环所处位置的位置传感器；本实施例中示出了两个检测所述第二感应环所处位置的位置传感器的情形。103.参见图4和图6，第二气缸311的左上部设置有第五位置传感器312，当第二感应环位于第二气缸311上部时，出发第五位置传感器312，此时第二夹持单元350位于高位。第二气缸311的右下部设置有第六位置传感器313，第五位置传感器312和第六位置传感器313均采用接近式位置传感器。当第二感应环位于第二气缸311下部时，出发第六位置传感器313，此时第二夹持单元350位于低位。通过第三位置传感器222、第四位置传感器223、第五位置传感器312和第六位置传感器313的信号配合，更便于调节第一夹持单元230和第二夹持单元350之间的竖直方向上的空间位置关系。通过设置第五位置传感器312和第六位置传感器313还有力于控制第二活塞杆的启停速度和运行速度。104.所述重力平衡机构320用于克服所述旋转驱动机构340和第二夹持单元350的重力。所述重力平衡机构320包括壳体321和恒力弹簧322。恒力弹簧322的第一端与第二伸缩机构310的固定端连接，恒力弹簧322的第二端与第二伸缩机构310的伸缩端连接。本实施例中，重力平衡机构320为两个，对称设置在第二气缸311两侧。恒力弹簧322的第一端安装在壳体321内，壳体321固定安装在第二气缸311上，恒力弹簧322的第二端延伸至壳体321外，并与连接板3221连接。连接板3221与第二升降板323连接。重力平衡机构320的拉力克服掉旋转驱动机构340和第二夹持单元350及其连接结构的重力，使第二夹持单元350可以在其运动范围内的任一高度上无重力悬停。因此，只需要第二气缸311提供非常小的初始推力或拉力，例如0.1n，就可以是旋转驱动机构340和第二夹持单元350整体移动。在重力平衡机构320的作用下，旋转驱动机构340和第二夹持单元350运动状态的动能极小，当第一螺纹件与第二螺纹件触接时，第一螺纹与第二螺纹之间的相互作用力极地，避免了第一螺纹件与第二螺纹件对接时第一螺纹与第二螺纹之间因发生猛烈碰撞而导致的形变。105.第二气缸311通过输入气压的高低来控制第二螺纹件的移动速度，在第一螺纹件与第二螺纹件距离较远时，使用高压模式，提高螺纹件的移动效率，当第六位置传感器313检测到第二感应环时，第二气缸311将高压模式转为低压模式，降低螺纹件的移动速度，移动中的螺纹件动能降低，第一螺纹与第二螺纹轻轻对接，避免第一螺纹与第二螺纹发生强烈碰撞。106.为了检测第一螺纹件与第二螺纹件是否真实对接，本实施例提供了进一步的检测方式，即通过第二螺纹件位移检测单元进行检测，所述第二螺纹件位移检测单元为检测旋转驱动机构340和第二夹持单元350升降高度的距离传感器330。具体地，参见图1，距离传感器330安装在壳体321上，距离传感器330位于旋转驱动机构340的正上方，当然距离传感器330还可以安装在其它适宜的位置。距离传感器330采用激光传感器，实时检测旋转驱动机构340在竖直方向上的位移变化。当第二螺纹件下降到与第一螺纹件接触时，旋转驱动机构340和第二夹持单元350停止下降，竖直方向上的位移不再发生变化，表明第二螺纹件与第一螺纹件完成对接。随即启动旋转驱动机构340，开始连接螺纹。在螺纹连接过程中，适度加大第二气缸311的气压，避免设备串动。107.所述旋转驱动机构340用于驱动第二夹持单元350转动。所述旋转驱动机构340与所述第二活塞杆和第二滑杆3111固定连接。所述旋转驱动机构340包括第二伺服电机和转动盘341，转动盘341与第二伺服电机的动力输出轴固定连接；转动盘341与第二夹持单元350连接。所述第二伺服电机为能够反馈转子旋转圈数或角度的伺服电机，或者/和，所述第二伺服电机为能够反馈扭力力矩的伺服电机。通过读取第二伺服电机反馈的旋转圈数或旋转角度，以及根据扭力力矩的变化以及距离传感器330检测到的位移变化值，均可以判断第一螺纹件与第二螺纹件是否完成螺纹连接。当然，如果第一螺纹件与第二螺纹件在螺纹未对齐的情形下转动第二螺纹，会出现卡阻现象，在没有完成螺纹连接时，第二伺服电机的扭力力矩也会发生变化，此时综合旋转圈数信号和距离传感器330检测到的距离信号进行判断是必要的。108.本实施例中，所述第二夹持单元350用于夹持第二螺纹件。第二夹持单元350采用具有3个第二夹持臂351的电动夹爪，该电动夹爪的转动轴心线与第二螺纹件螺孔的轴心线位于同一直线上。第二夹持臂351上套设有柔性套352，例如硅胶套，以保护第二螺纹件，同时增加第二螺纹件与第二夹持臂351之间的摩擦力。109.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。110.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。111.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。112.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。113.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。









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