与机器人交互的自动拧螺母机及其上螺母或卸螺母方法技术

本发明专利技术公开一种与机器人进行交互的自动拧螺母机，其结构主要包括工作台、气动夹爪、夹爪支架、拧螺母机构、Y轴导杆、Y轴电缸、控制系统。拧螺母机构包括伺服电机、减速机、编码器、螺母安装模具。当机器人夹持工件上料至气动夹爪的夹取位置时，控制系统控制气动夹爪张开、夹紧并固定工件；控制拧螺母机构执行旋转与向上运行的并行动作，其中伺服电机执行正向或反向旋转，Y轴电缸执行上行或下行运行，由此实现螺母拧紧或松开动作。本发明专利技术可实现螺母的定值预紧，由此保证了后序拉力试验的试验体一致性，大大提高了拉力试验结果的稳定性。通过控制系统的整体控制，实现了工作效率的提高。

Automatic screw nut machine interacting with robot and its upper nut or nut unloading method

The invention discloses an automatic nut screwing machine interacting with a robot. The structure mainly comprises a worktable, pneumatic gripper, gripper bracket, nut screwing mechanism, Y-axis guide rod, Y-axis cylinder and control system. The screw nut mechanism includes servo motor, reducer, encoder and nut mounting die. When the robot clamps the workpiece to the clamping position of the pneumatic gripper, the control system controls the pneumatic gripper to open, clamp and fix the workpiece; controls the screw nut mechanism to perform parallel actions of rotation and upward operation, in which the servo motor performs forward or reverse rotation, and the Y-axis cylinder performs up or down operation, thereby realizing the screw. Mother tighten or loosen. The invention can realize the fixed value pre-tightening of the nut, thereby ensuring the consistency of the test body of the post-sequence tensile test, and greatly improving the stability of the tensile test results. Through the overall control of the control system, the work efficiency is improved.

【技术实现步骤摘要】
与机器人交互的自动拧螺母机及其上螺母或卸螺母方法
本专利技术涉及机械设备
，更具体地涉及一种与机器人交互的自动拧螺母机及其上螺母或卸螺母方法。
技术介绍
转销产品作为一种关键工件广泛应用于吊具、吊具上架和超高架等港口机械产品，是主要连接受力结构。通常根据受力情况的需求，对工件的表面加工精度及热处理等加工工艺的要求均较高，用以保证工件受力均匀，增加其抗拉伸强度及抗扭矩强度，同时工件的外观需要成形美观。目前，转销工作站全线自动化运行，其中检测转销工件的力学试验成为了关键工序，在此采用了自动拉力检测实验机构，而拉伸力学实验的基础，是必须在转销工件的端部安装一个螺母。为使转销工作站实现全自动化运行，实现与机器人的交互运作，生产线的数据信息化，螺母的拧紧安装也必须自动化完成。这不仅能够实现生产线内的无人化目的，还能够提高工作站的生产效率，并为将来打造全数字化车间打下良好的信息化基础。CN104625705A公开了一种基于恒磁铁的自动拧螺母机构。CN108011275A公开了一种全自动光伏压接拧螺母机。CN204366200U公开了一种用于加工转销外螺纹的加工辅助装置。包括上述专利文献在内的现有技术均不能满足转销工作站实现全线自动化运行的需要，本申请提出一种新结构、新工艺的与机器人交互的自动拧螺母机及其上螺母或卸螺母方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种与机器人交互的自动拧螺母机及其上螺母或卸螺母方法。与现有的人工手动螺母拧紧方式相比，本专利技术的装置和方法能够快速、高效地实现转销工件的全自动上螺母和卸螺母，进行拉力试验，实现工作站全自动化，与机器人之间的交互工作，实现生产线数据信息化，去除人工参与。为了实现上述目的，本专利技术采用以下结构实现技术方案：一种与机器人进行交互的自动拧螺母机，其结构主要包括：工作台、气动夹爪、夹爪支架、拧螺母机构、Y轴导杆、Y轴电缸、控制系统、按钮盒、和三色灯。其中各部件作用如下：夹爪支架、拧螺母机构、按钮盒设置在工作台上；三色灯设置在夹爪支架上；夹爪支架用于支撑气动夹爪，包括螺杆有料检测光电开关、以及夹爪气缸张开位磁性开关；气动夹爪用于夹持工件；拧螺母机构包括伺服电机、减速机、编码器、螺母安装模具，螺母安装模具包括螺母有料检测光电开关，螺母放置在螺母安装模具中，通过更换螺母安装模具，实现工件型号更换；Y轴导杆和Y轴电缸共同完成拧螺母机构的直线上升动作，实现螺母向上运行；伺服电机用于驱动拧螺母机构中的螺母旋转；减速机用于调整减速比，将电机从高转速转换为低速旋转；编码器用于对旋转圈数计数并将计数结果反馈给控制系统；控制系统执行对气动夹爪和拧螺母机构的自动化控制和自动运行，当机器人夹持的工件上料至气动夹爪的夹取位置时，控制系统控制气动夹爪张开、夹紧并固定工件；控制系统控制拧螺母机构执行旋转与向上运行的并行动作，其中伺服电机执行正向或反向旋转，Y轴电缸执行上行或下行运行，由此实现螺母拧紧或松开动作。较佳地，自动拧螺母机中的控制系统、伺服电机、编码器共同作用，实现螺母的定值旋转、定值拧紧。工件为转销工件，当机器人夹持的转销工件上料至拧螺母机的气动夹爪的夹取位置时，转销工件整体呈竖直状态，大头在上，控制系统控制气动夹爪张开、夹紧并固定转销工件。螺母旋转上行与气动夹爪夹紧的工件的端部螺纹配合拧紧，根据螺纹的螺距和圈数数据，确定拧螺母机构的上行距离。工件包括具有不同参数的产品型号，所述参数包括：夹持长度、螺距、螺纹长度、螺母厚度。参数的取值范围为：夹持长度在356-482mm、螺距4-5.5mm、螺纹长度57-79mm、螺母厚度50-70。螺杆有料检测光电开关检测气动夹爪中是否有料，螺母有料检测光电开关检测螺母安装模具中是否有螺母，夹爪气缸张开位磁性开关检测气动夹爪是否张开到位。本专利技术还提供一种利用与机器人进行交互的拧螺母机执行的上螺母方法。所述拧螺母机包括：工作台、气动夹爪、夹爪支架、拧螺母机构、Y轴导杆、Y轴电缸、控制系统、按钮盒、和三色灯，其中：夹爪支架、拧螺母机构、按钮盒设置在工作台上；三色灯设置在夹爪支架上；夹爪支架支撑气动夹爪，包括螺杆有料检测光电开关、以及夹爪气缸张开位磁性开关；拧螺母机构包括伺服电机、减速机、编码器、和螺母安装模具；气动夹爪用于夹持工件；螺母安装模具包括螺母有料检测光电开关，螺母放置在螺母安装模具中，通过更换螺母安装模具，实现工件型号更换，。所述上螺母方法包括以下步骤：通过按下启动按钮，拧螺母机进入上螺母自动工作状态；拧螺母机发出“上料请求”信号给上位的机器人；机器人收到“上料请求”信号后，夹取工件并将其放置到拧螺母机的气动夹爪的夹取位置，工件到位后，机器人发送“上料已到位”的信号给拧螺母机；拧螺母机收到“上料已到位”的信号并且螺杆有料检测光电开关检测到有料信号时，其气动夹爪夹紧工件并在夹紧工件后向机器人发出“撤离请求”信号；机器人收到“撤离请求”信号后，松开其气动夹爪然后离开，并向拧螺母机回发“机器人已离开”的通知信号；当螺母有料检测光电开关检测到有料信号时，拧螺母机根据人机界面中设定的参数开始自动运行；控制系统控制升降机构执行上升运动，当上升到拧螺母启动位时，控制旋转机构按与上升速度匹配的速度开始旋转；当螺母拧到所需的位置时，旋转机构停止旋转，升降机构开始下降，当下降到起始位时升降机构停止下降并发出“卸料请求”的信号；当机器人接收到“卸料请求”的信号时，其气动夹爪抓住夹紧工件并回发“上料已到位”的通知信号，拧螺母机的气动夹爪松开，夹爪气缸张开位磁性开关检测到张开信号后发出“卸料撤离请求”信号；机器人气动夹爪抓住夹紧工件，卸料取出工件，工件取出后开始再次循环执行上述步骤。本专利技术还提供一种利用与机器人进行交互的拧螺母机执行的卸螺母方法，该方法包括以下步骤：通过按下启动按钮，拧螺母机进入卸螺母自动工作状态；拧螺母机发出“上料请求”信号给上位的机器人；机器人收到“上料请求”信号后，夹取工件并将其放置到拧螺母机的气动夹爪的夹取位置，工件到位后，机器人发送“上料已到位”的信号给拧螺母机；拧螺母机收到“上料已到位”的信号并且螺杆有料检测光电开关检测到有料的信号时，其气动夹爪夹紧工件并在夹紧工件后向机器人发出“撤离请求”信号；机器人收到“撤离请求”信号后，松开其气动夹爪然而后离开，并向拧螺母机回发“机器人已离开”的通知信号；当螺母有料检测光电开关检测到无料信号时，拧螺母机根据人机界面中设定的参数开始自动运行；控制系统控制升降机构执行上升运动，当上升到卸螺母启动位时，控制旋转机构执行正、反向旋转数次后按与上升速度匹配的速度开始反向旋转直至升降机构下降到起始位时停止下降并发出“卸料请求”的信号；当机器人接收到“卸料请求”的信号时，其气动夹爪夹紧工件并回发“上料已到位”的通知信号，拧螺母机的气动夹爪松开，夹爪气缸张开位磁性开关检测到张开信号后发出“卸料撤离请求”信号；机器人气动夹爪夹紧工件，卸料取出工件，工件取出后开始再次循环执行上述步骤。根据本专利技术的与机器人交互的自动拧螺母机及其上螺母或卸螺母方法，能够实现螺母的定值预紧，保证后序拉力试验的试验体一致性，大大提高了拉力试验结果的稳定性。通过控制系统的整体控制，实现了拧螺母机与机器人、拉力试验机等设备的信息化通讯与交互协调工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种与机器人进行交互的自动拧螺母机，在特征在于，所述自动拧螺母机包括：工作台、气动夹爪、夹爪支架、拧螺母机构、Y轴导杆、Y轴电缸、控制系统、按钮盒、和三色灯，其中：夹爪支架、拧螺母机构、按钮盒设置在工作台上；三色灯设置在夹爪支架上；夹爪支架用于支撑气动夹爪，包括螺杆有料检测光电开关、以及夹爪气缸张开位磁性开关；气动夹爪用于夹持工件；拧螺母机构包括伺服电机、减速机、编码器、螺母安装模具；螺母安装模具包括螺母有料检测光电开关，螺母放置在螺母安装模具中，通过更换螺母安装模具，实现工件型号更换；Y轴导杆和Y轴电缸共同完成拧螺母机构的直线上升动作，实现螺母向上运行；伺服电机用于驱动拧螺母机构中的螺母旋转；减速机用于调整减速比，将电机从高转速转换为低速旋转；编码器用于对旋转圈数计数并将计数结果反馈给控制系统；控制系统执行对气动夹爪和拧螺母机构的自动化控制和自动运行；当机器人夹持的工件上料至气动夹爪的夹取位置时，控制系统控制气动夹爪张开、夹紧并固定工件；控制系统控制拧螺母机构执行旋转与向上运行的并行动作，其中伺服电机执行正向或反向旋转，Y轴电缸执行上行或下行运行，由此实现螺母拧紧或松开动作。

【技术特征摘要】
1.一种与机器人进行交互的自动拧螺母机，在特征在于，所述自动拧螺母机包括：工作台、气动夹爪、夹爪支架、拧螺母机构、Y轴导杆、Y轴电缸、控制系统、按钮盒、和三色灯，其中：夹爪支架、拧螺母机构、按钮盒设置在工作台上；三色灯设置在夹爪支架上；夹爪支架用于支撑气动夹爪，包括螺杆有料检测光电开关、以及夹爪气缸张开位磁性开关；气动夹爪用于夹持工件；拧螺母机构包括伺服电机、减速机、编码器、螺母安装模具；螺母安装模具包括螺母有料检测光电开关，螺母放置在螺母安装模具中，通过更换螺母安装模具，实现工件型号更换；Y轴导杆和Y轴电缸共同完成拧螺母机构的直线上升动作，实现螺母向上运行；伺服电机用于驱动拧螺母机构中的螺母旋转；减速机用于调整减速比，将电机从高转速转换为低速旋转；编码器用于对旋转圈数计数并将计数结果反馈给控制系统；控制系统执行对气动夹爪和拧螺母机构的自动化控制和自动运行；当机器人夹持的工件上料至气动夹爪的夹取位置时，控制系统控制气动夹爪张开、夹紧并固定工件；控制系统控制拧螺母机构执行旋转与向上运行的并行动作，其中伺服电机执行正向或反向旋转，Y轴电缸执行上行或下行运行，由此实现螺母拧紧或松开动作。2.如权利要求1所述的自动拧螺母机，其特征在于：自动拧螺母机中的控制系统、伺服电机、编码器共同作用，实现螺母的定值旋转、定值拧紧。3.如权利要求1所述的自动拧螺母机，其特征在于：所述工件为特征相似、尺寸相近的转销工件，当机器人夹持的转销工件上料至拧螺母机的气动夹爪的夹取位置时，转销工件整体呈竖直状态，大头在上，控制系统控制气动夹爪张开、夹紧并固定转销工件。4.如权利要求1所述的自动拧螺母机，其特征在于：螺母旋转上行与气动夹爪夹紧的工件的端部螺纹配合拧紧，根据螺纹的螺距和圈数数据，确定拧螺母机构的上行距离。5.如权利要求1所述的自动拧螺母机，其特征在于：所述工件包括具有不同参数的产品型号，所述参数包括：夹持长度、螺距、螺纹长度、螺母厚度。6.如权利要求5所述的自动拧螺母机，其特征在于：所述参数的取值范围为：夹持长度在356-482mm、螺距4-5.5mm、螺纹长度57-79mm、螺母厚度50-70。7.如权利要求1所述的自动拧螺母机，其特征在于：螺杆有料检测光电开关检测气动夹爪中是否有料，螺母有料检测光电开关检测螺母安装模具中是否有螺母，夹爪气缸张开位磁性开关检测气动夹爪是否张开到位。8.一种利用与机器人进行交互的拧螺母机执行的上螺母方法，其特征在于，所述拧螺母机包括：工作台、气动夹爪、夹爪支架、拧螺母机构、Y轴导杆、Y轴电缸、控制系统、按钮盒、和三色灯，其中：夹爪支架、拧螺母机构、按钮盒设置在工作台上；三色灯设置在夹爪支架上；夹爪支架支撑气动夹爪，包括螺杆有料检测光电开关、以及夹爪气缸张开位磁性开关；拧螺母机构包括伺服电机、减速机、编码器、和螺母安装模具；气动夹爪用于夹持工件；螺母安装模具包括螺母有料检测光电开关，螺母放置在螺母安装模具中，通过更换螺母安装模具，实现工件型号更换，所述上螺母方法包括以下步骤：通...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，周淑红，钱丹，黄蓉蓉，王久伟，齐龙，
申请(专利权)人：上海振华重工电气有限公司，上海振华重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31