一种在线式双头自动锁附螺丝装置

技术领域

本发明涉及螺丝安装设备技术领域，具体涉及一种在线式双头自动锁附螺丝装置，也指一种双头锁附螺丝生产线。

背景技术

现有微型螺丝(例如笔记本电脑上的螺丝)的锁附方式大部分都是通过人工手持电批去吸取螺丝，然后再移动到锁附的位置将螺丝锁上。当人工需要锁两种不同规格的螺丝时候，此时就需要两把电批，人工锁付的时候就需要不断切换电批，这样就导致整个工站锁螺丝的时间会加长，降低了生产效率；再有，工厂设置的每个工站时间是固定的，当此工站要锁付螺丝数量较多，一个人工无法在设定的时间内完成作业，就需要两个及以上的人才能完成作业，此时就会导致增加人力成本。

现有技术中生产线有的也设有锁附螺丝装置，例如现有专利《自动锁付螺丝机》，授权公告号CN 108942190 B，其包括机架、供料机构、移动装置以及锁付机构，移动装置带动所述锁付机构在供料机构的供料位置和锁付机构的锁付螺丝工位之间移动。此类锁附螺丝装置工作时大多数采用一个螺丝批头(即锁付机构)，一个螺丝批头匹配一个规格的螺丝。该类锁附螺丝装置应用在生产线上时，待加工产品需要在工厂输送线和锁附螺丝装置之间运转，并需要进行锁螺丝以实现固定。为了避免用于锁螺丝的螺丝加工结构与设备的其他结构之间形成干涉，通常采用将锁附螺丝装置与用于转运待加工的产品的夹持结构分开设置的方案。但是此方案需要调节锁附螺丝装置和夹持结构之间的间距，即夹持结构和工厂输送线之间的位置，生产不同规格的产品时候转产所需时间较长，为了保证锁附螺丝位置的精确度需要频繁调试设备，影响生产效率。

若采用将螺丝加工结构与夹持结构集成为一体形成锁螺丝机构的方案，但此时需将锁螺丝机构与设备中其他结构需要间隔较大距离设置，以避免机械臂在带动夹持结构和螺丝加工结构移动时，螺丝加工结构与工件收容结构间造成干涉。然而，无论那种方式设置，生产线都需要占用大面积空间。

发明内容

本发明的目的在于公开了一种在线式双头自动锁附螺丝装置(即一种双头锁附螺丝生产线)，解决了现有锁附螺丝装置只采用一个螺丝批头，生产效率低、转产时间长的问题；进一步解决了锁附螺丝装置和工厂输送线之间的位置需要频繁调整的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种在线式双头自动锁附螺丝装置，包括上下料流水线和双头锁付螺丝机构，双头锁付螺丝机构设于和上下料流水线配合的位置；上下料流水线包括产品定位结构；

双头锁付螺丝机构包括第一水平驱动组件和连接第一水平驱动组件的2个锁附单元组件；2个锁附单元组件相对设置；锁附单元组件包括第二水平驱动组件、连接第二水平驱动组件的竖直驱动组件和连接竖直驱动组件的锁螺丝批头；第一水平驱动组件驱动锁附单元组件沿着X向位移，第二水平驱动组件驱动竖直驱动组件和锁螺丝批头沿着Y向位移，竖直驱动组件驱动锁螺丝批头沿着Z向位移位移至与产品定位结构配合的位置。

进一步，所述第一水平驱动组件包括沿着所述X向延伸设置的第一水平滑轨、第一水平电机、2个第一滑块安装座；2个第一滑块安装座分别和所述2个锁附单元组件一一对应配合，锁附单元组件设于第一滑块安装座上；第一水平电机驱动2个第一滑块安装座分别沿着第一水平滑轨位移，同时第一滑块安装座带动锁附单元组件沿着第一水平滑轨位移。

进一步，所述第一水平电机是双向输出电机。

进一步，所述第二水平驱动组件包括沿着所述Y向延伸设置的第二水平滑轨、第二水平电机和第二滑块安装座；所述竖直驱动组件和所述锁螺丝批头设于第二滑块安装座上；第二水平电机驱动第二滑块安装座沿着第二水平滑轨位移，同时第二滑块安装座带动竖直驱动组件和锁螺丝批头沿着第二水平滑轨位移。

进一步，所述竖直驱动组件包括沿着所述Z向延伸设置的竖直滑轨、竖直电机和竖直滑块安装座；所述锁螺丝批头设于竖直滑块安装座上；竖直电机驱动竖直滑块安装座沿着竖直滑轨位移，同时竖直滑块安装座带动锁螺丝批头沿着竖直滑轨位移。

进一步，所述上下料流水线包括产品进料接驳台、连接产品进料接驳台的进料流水线、与进料流水线配合的中段流水线、与中段流水线配合的出料流水线、连接出料流水线的产品出料接驳台；中段流水线沿着所述X向水平设置；所述产品定位结构设于中段流水线；所述双头锁付螺丝机构设于和中段流水线配合的位置，双头锁付螺丝机构和产品定位结构相互配合。

进一步，所述进料流水线和所述中段流水线旋转连接，所述出料流水线和中段流水线旋转连接。

进一步，所述进料流水线和所述中段流水线形成的钝角A是120°～175°，所述出料流水线和中段流水线形成的钝角B是120°～175°。

进一步，所述进料流水线包括进料机架、设于进料机架上的进料电机和进料输送带，进料电机驱动进料输送带前进；所述中段流水线包括中段机架、设于中段机架的中段电机和中段输送带，中段电机驱动中段输送带前进；所述出料流水线包括出料机架、设于出料机架上的出料电机和出料输送带，出料电机驱动出料输送带前进；进料机架和中段机架的一端旋转连接，中段机架的另一端和出料机架旋转连接。

进一步，所述产品定位结构包括设于中段流水线一侧的产品定位固定件、设于中段流水线另一侧的产品定位活动件和连接产品定位活动件的产品定位气缸；产品定位固定件和产品定位活动件位于相互配合的位置；产品定位气缸设于所述中段机架上，产品定位气缸驱动产品定位活动件沿着所述Y向位移，产品沿着中段流水线位移到产品定位活动件和产品定位固定件之间，产品定位气缸驱动产品定位活动件向产品定位固定件位移，同时产品定位活动件和产品定位固定件夹紧产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明采用上下料流水线、双头锁付螺丝机构配合的结构，双头锁付螺丝机构2通过X-Y-Z模组(即第一水平驱动组件21、第二水平驱动组件22和竖直驱动组件23)驱动锁螺丝批头24进行螺丝锁付，实现在线式自动上下料并锁付两种或多数量的螺丝，从而提高生产效率，降低成本。本发明采用可以两端上料流水线、出料流水线可调节角度的结构，实现上下料流水线可配合不同的工厂输送线，无需调节中段流水线和双头锁付螺丝机构之间的位置和距离，有效减少转产时间，生产效率高。

本发明通过上下料流水线实现了产品自动上下料，无需人工操作，实现全自动作业，大大提高了工厂的自动化程度，降低了人工成本，并且提高了生产效率。采用发明还可以实现多种模式多场景作业。例如屏蔽一个锁附单元组件，只采用1个锁附单元组件实现单头作业；或者将一个锁附单元组件的锁螺丝批头更换成另外一个工装夹具，实现组装加锁付的应用场景等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种在线式双头自动锁附螺丝装置，实施例的立体示意图；

图2是图1所示实施例和工厂输送线配合的示意图；

图3是图1所示实施例略去锁付螺丝机架的立体示意图；

图4是图1所示实施例中上下料流水线的正视示意图；

图5是图4所示上下料流水线的俯视示意图；

图6是图5沿着M-M方向的剖面示意图；

图7是图1所示实施例中产品进料接驳台的立体示意图；

图8是图7所示产品进料接驳台的正视示意图；

图9是图8所示产品进料接驳台的俯视示意图；

图10是图1所示实施例中双头锁付螺丝机构的正视示意图；

图11是图10所示双头锁付螺丝机构的后视示意图；

图12是图10所示双头锁付螺丝机构的俯视示意图；

图13是图10所示双头锁付螺丝机构沿着P-P方向的剖面示意图；

图中，100、在线式双头自动锁附螺丝装置；

1、上下料流水线；11、产品进料接驳台；111、接驳台顶面；112、接驳端；113、安装卡位；114、接驳台通孔；12、进料流水线；121、进料机架；122、进料电机；123、进料输送带；13、中段流水线；131、中段机架；132、中段电机；133、中段输送带；14、出料流水线；141、出料机架；142、出料电机；143、出料输送带；15、产品出料接驳台；16、产品定位结构；161、产品定位固定件；162、产品定位活动件；163、产品定位气缸；

2、双头锁付螺丝机构；201、锁附单元组件；21、第一水平驱动组件；211、第一水平滑轨；212、第一水平电机；213、第一滑块安装座；22、第二水平驱动组件；221、第二水平滑轨；222、第二水平电机；223、第二滑块安装座；23、竖直驱动组件；231、竖直滑轨；232、竖直电机；233、竖直滑块安装座；24、锁螺丝批头；3、锁付螺丝机架；

200、工厂输送线；300、产品。

具体实施方式

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，或一体地连接；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。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。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。术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指装置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。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1～13实施例所示一种在线式双头自动锁附螺丝装置100(即一种双头锁附螺丝生产线)，包括上下料流水线1、双头锁付螺丝机构2、用于支撑双头锁付螺丝机构2的锁付螺丝机架3、控制装置(未示出)，双头锁付螺丝机构2设于和上下料流水线1配合的位置。上下料流水线1、双头锁付螺丝机构2分别连接控制装置。本实施例中第一水平方向X向、第二水平方向Y向和竖直方向Z向相互垂直。

上下料流水线1包括产品进料接驳台11、连接产品进料接驳台11的进料流水线12、与进料流水线12配合的中段流水线13、与中段流水线13配合的出料流水线14、连接出料流水线14的产品出料接驳台15、用于对待装螺丝的产品定位的产品定位结构16，产品定位结构16设于中段流水线13。产品进料接驳台11和产品出料接驳台15分别用于配合工厂输送线200。本实施例中的待装螺丝的产品300是笔记本电脑键盘板。中段流水线13沿着X向水平设置。进料流水线12和中段流水线13旋转连接，即进料流水线12和中段流水线13形成的钝角A可调节大小，A是120°～175°，A优选170°。出料流水线14和中段流水线13旋转连接，即出料流水线14和中段流水线13形成的钝角B可调节大小，B是120°～175°，B优选170°。双头锁付螺丝机构2设于和中段流水线13配合的位置，且双头锁付螺丝机构2和产品定位结构16配合实现对产品300锁附螺丝工序。

本实施例中，进料流水线12包括进料机架121、设于进料机架121上的进料电机122、进料输送带123，进料电机122驱动进料输送带123前进。中段流水线13包括中段机架131、设于中段机架131的中段电机132、中段输送带133，中段电机132驱动中段输送带133前进。出料流水线14包括出料机架141、设于出料机架141上的出料电机142、出料输送带143，出料电机142驱动出料输送带143前进。进料机架121和中段机架131的一端旋转连接，中段机架131的另一端和出料机架141旋转连接。

产品定位结构16包括设于中段流水线13一侧的产品定位固定件161、设于中段流水线13另一侧的产品定位活动件162、连接产品定位活动件162的产品定位气缸163。产品定位固定件161和产品定位活动件162位于相互配合的位置。产品定位气缸163设于中段机架131上，产品定位气缸163驱动产品定位活动件162沿着Y向位移，产品300沿着中段流水线13位移到产品定位活动件162和产品定位固定件161之间，产品定位气缸163驱动产品定位活动件162向产品定位固定件161位移，同时产品定位活动件162和产品定位固定件161夹紧产品300，便于双头锁付螺丝机构2对产品300锁螺丝。

作为对本实施例的进一步说明，现说明上下料流水线的工作流程：将上下料流水线1架设在工厂输送线200上，通过调节钝角A和钝角B的大小，实现将进料流水线12、出料流水线14贴近工厂输送线200，产品300通过进料接驳台11进入进料流水线12，再流入中段流水线13，在中段流水线13上产品定位结构16对产品300定位，待双头锁付螺丝机构2对产品300作业完成后通过出料流水线14、产品出料接驳台15流到工厂输送线200上。本实施采用两端的进料流水线12、出料流水线14相对于中段流水线13可调节角度的结构，实现上下料流水线1配合不同的工厂输送线，无需调节中段流水线13和双头锁付螺丝机构2之间的位置和距离，有效减少转产时间，生产效率高。

产品进料接驳台11的结构和产品出料接驳台15的结构相同。产品进料接驳台11是一个截面呈三角形的整体结构。产品进料接驳台11的接驳台顶面111呈向下的斜面。产品进料接驳台11设有三角形状的接驳端112和安装卡位113，接驳端112的纵向夹角C是12°～15°。安装卡位113设有接驳台通孔114，连接件穿过接驳台通孔114后连接进料流水线12或出料流水线14。从安装卡位113至接驳端112方向，接驳台顶面111的两侧边缘相互靠近，接驳端112的横向夹角D是20°。

本实施例中，双头锁付螺丝机构2包括第一水平驱动组件21、连接第一水平驱动组件21的2个锁附单元组件201。2个锁附单元组件201相对设置。锁附单元组件201包括第二水平驱动组件22、连接第二水平驱动组件22的竖直驱动组件23、连接竖直驱动组件23的锁螺丝批头24。第一水平驱动组件21驱动锁附单元组件201沿着X向位移，第二水平驱动组件22驱动竖直驱动组件23和锁螺丝批头24沿着Y向位移，竖直驱动组件23驱动锁螺丝批头24沿着Z向位移位移至产品定位结构16定位的产品300的上方，然后锁螺丝批头24完成锁螺丝工序。双头锁付螺丝机构2通过X-Y-Z模组(即第一水平驱动组件21、第二水平驱动组件22和竖直驱动组件23)驱动锁螺丝批头24进行螺丝锁付。

作为对双头锁付螺丝机构的进一步说明，第一水平驱动组件21包括沿着X向延伸设置的第一水平滑轨211、第一水平电机212、2个第一滑块安装座213。2个第一滑块安装座213分别和2个锁附单元组件201一一对应配合，锁附单元组件201设于第一滑块安装座213上。第一水平电机212是双向输出电机，第一水平电机212驱动2个第一滑块安装座213分别沿着第一水平滑轨211(即X向)位移，同时第一滑块安装座213带动锁附单元组件201沿着第一水平滑轨211(即X向)位移。第二水平驱动组件22包括沿着Y向延伸设置的第二水平滑轨221、第二水平电机222、第二滑块安装座223。竖直驱动组件23和锁螺丝批头24设于第二滑块安装座223上。第二水平电机222驱动第二滑块安装座223沿着第二水平滑轨221(即Y向)位移，同时第二滑块安装座223带动竖直驱动组件23和锁螺丝批头24沿着第二水平滑轨221(即Y向)位移。竖直驱动组件23包括沿着Z向延伸设置的竖直滑轨231、竖直电机232、竖直滑块安装座233。锁螺丝批头24设于竖直滑块安装座233上。竖直电机232驱动竖直滑块安装座233沿着竖直滑轨231(即Z向)位移，同时竖直滑块安装座233带动锁螺丝批头24沿着竖直滑轨231(即Z向)位移。

作为对本实施例的进一步说明，现在说明其动作流程：产品300从工厂输送线200上通过产品进料接驳台11、进料流水线12流到中段流水线13上，产品在中段流水线13通过产品定位结构实现定位，实现产品300与双头锁付螺丝机构2相互配合，然后双头锁付螺丝机构2去取螺丝对产品300锁付；此过程中，双头锁付螺丝机构2设有2个锁附单元组件201，2个锁附单元组件201的锁螺丝批头24同时进行锁付或者2个锁附单元组件201的锁螺丝批头24交叉锁付；锁付完成后产品通过出料流水线14和产品出料接驳台15流到工厂输送线200上完成此工站作业。

作为对本实施例的进一步改进，本实施例还包括产品到位传感器(未示出)、第一锁附螺丝传感器(未示出)、第二锁附螺丝传感器(未示出)，产品到位传感器、第一锁附螺丝传感器、第二锁附螺丝传感器分别电连接控制装置。产品到位传感器设于中段流水线13上且位于和产品定位结构16配合的位置；产品到位传感器用于检测产品300是否到位。产品到位传感器可以是激光传感器，设于产品定位结构300的前方。第一锁附螺丝传感器设于产品定位结构16上，第一锁附螺丝传感器用于检测产品300上螺丝在水平方向上是否锁到位。竖直滑块安装座233设有第二锁附螺丝传感器，用于检测产品300上螺丝在竖直方向上是否锁到位。

作为对本实施例的进一步改进，第一锁附螺丝传感器和第二锁附螺丝传感器是CCD传感器(CCD：Charge Coupled Device，电荷耦合器件图像传感器)。CCD传感器用于采集锁附螺丝时的图像。CCD传感器连接控制装置的数据采集模块，数据采集模块连接控制装置的边缘计算模块。CCD传感器通过数据采集模块将图像的数字信号传送到边缘计算模块；边缘计算模块用于对接收到的监测数据进行分析处理，当分析到监测数据存在异常时，控制装置发出异常警报信息至控制装置的人机交互界面，同时控制装置控制本实施例的报警器发出警示灯和警示光。电荷耦合器件图像传感器CCD，它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

作为对本发明的进一步改进，为了提高边缘计算模块对接收到的图像监测数据进行分析处理的精确度，需要对第一锁附螺丝传感器和第二锁附螺丝传感器采取到的锁附螺丝图像进行预处理。对获取的锁附螺丝图像进行预处理，包括：

V1、对锁附螺丝图像进行缩放和裁剪处理，得到产品300上以锁附螺丝位置为中心的指定尺寸的锁附螺丝图像M1。

V2、CCD传感器相机得到的图像为彩色图像，为了减少图像处理的计算量与复杂程度，需要把彩色图像转化为灰度图像，即对锁附螺丝图像M1进行灰度化处理，具体包括：

将预处理后的锁附螺丝图像M1从RGB颜色空间转换到灰度空间，其中采用的灰度特征转换函数为：

式中，f(x,y)表示灰度图像的像素点(x,y)的像素亮度值，r(x,y)、g(x,y)、b(x,y)分别表示像素点(x,y)在R、G、B三个通道的灰度值。的R、G、B分量值；max

分别计算自粘袋中各像素点的灰度值，得到灰度特征图像。

V4、对像素点(x,y)的其中像素亮度值f(x,y)增强处理得到g(x,y)，即f(x,y)、g(x,y)分别为像素点(x,y)位置上像素对比度增强前后的灰度值。原图像灰度级别的最小值用s

作为对本实施例的进一步改进，控制装置还包括STM32F103C8T6芯片，STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M内核STM32系列的32位的微控制器，该芯片性能强大，外设接口非常丰富。数据采集模块、边缘计算模块分别连接STM32F103C8T6芯片。

作为对本实施例的进一步改进，控制装置还包括连接STM32F103C8T6芯片的看门狗芯片。STM32F103C8T6芯片工作过程中会受到外界的干扰比如电磁场，会造成程序跑飞，陷入死循环。使用看门狗芯片的目的是实时监控单片机运行状态，使其在无人状态下实现连续工作。看门狗芯片的工作流程如下：STM32F103C8T6芯片通过一个I/O引脚定时的往看门狗芯片送入信号；如果单片程序执行意外跑飞，不能定时往看门狗芯片送入信号，此时看门狗芯片就会发送复位信号使STM32F103C8T6芯片复位，使程序从从头执行。这样就实现了控制装置的自动复位。

作为对本实施例的进一步改进，控制装还包括连接STM32F103C8T6芯片的SX1278ZTR4-GC无线模块，SX1278ZTR4-GC无线模块是基于SEMTECH射频集成芯片SX127X的射频模块，是一款高性能物联网无线收发器，其特殊的LoRa调试方式可大大增加通信距离，可广泛应用于各种场合的短距离物联网无线通信领域。其具有体积小、功耗低、传输距离远、抗干扰能力强等特点。STM32F103C8T6芯片通过SX1278ZTR4-GC无线模块连接物联网管理平台，实现远程人机交互。

本实施例通过上下料流水线1实现了产品自动上下料，无需人工操作，实现全自动作业，大大提高了工厂的自动化程度，降低了人工成本，并且提高了生产效率。采用本实施例还可以实现多种模式多场景作业。例如屏蔽一个锁附单元组件201，只采用1个锁附单元组件201实现单头作业；或者将一个锁附单元组件201的锁螺丝批头24更换成另外一个工装夹具，实现组装加锁付的应用场景等。

本实施例的其它技术参见现有技术。

需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块/装置可以集成在一个处理单元/模块/装置中，也可以是各个单元/模块/装置单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块/装置既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元/模块/装置的形式实现。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

作为对本发明的进一步说明，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。