[实用新型]钻夹头自动化装配机

权利要求书

1.一种钻夹头自动化装配机，包括机架和给料机构，其特征是：

在机架的平台上设置一个U型基座，U型基座两个侧壁高度相同且均垂直于底板并在两个侧壁及底板上分别设置若干个电缆气管穿孔以便布设线管，在U形基座两个侧壁的顶端分别设置一套相同且对称的钻夹芯旋转角度调整轴并在两轴之间设置一套与两轴一体、横跨U型基座顶端且中间开孔的钻夹芯旋转角度调整轴支架，在其中一套钻夹芯旋转角度调整轴的外端由里至外依次设置一个动扇形齿轮和一个带键的定扇形齿轮，在定扇形齿轮和动扇形齿轮下方的侧壁上设置一个用来调整钻夹芯上的三个钻夹爪安装预置孔位角度且带有主动齿轮的角度调整电机，主动齿轮与定扇形齿轮和动扇形齿轮啮合在一起且定扇形齿轮和动扇形齿轮内置弹簧并与主动齿轮配合以消除背隙或间隙，在另一套钻夹芯旋转角度调整轴的外端设置一组限位开关碰块，在限位开关碰块下方的侧壁上设置一组对旋转角度进行限位的限位开关，在钻夹芯旋转角度调整轴支架的下方设置一套悬挂支架，悬挂支架两端的悬臂固定在钻夹芯旋转角度调整轴支架的两个侧翼上，在悬挂支架位于钻夹芯旋转角度调整轴支架开孔处的正下方设置一套夹盘，在夹盘内壁沿120度间隔均布三个T形槽，钻夹芯设置在夹盘里被夹紧固定且通过更换钻夹芯下方的调整垫来调整其高度，三个T形槽分别与钻夹芯上的三个钻夹爪T形定位块联动以实现钻夹芯的夹紧与松开，在夹盘下部设置一个为钻夹芯提供自旋动力的自旋电机并通过电机轴与夹盘相连接，钻夹芯设置有三个自旋定位角度即0度或360度、120度及240度，在夹盘外壁设置一圈滑动槽，在悬挂支架上设置一套拨叉机构，拨叉机构卡在滑动槽上以便于拨叉机构通过球头螺栓对夹盘进行拨动，在夹盘及自旋电机另一侧的悬挂支架上设置一套松夹气缸，松夹气缸气缸杆通过连杆与拨叉机构相连接并带动拨叉机构夹紧和松开钻夹芯，钻夹芯旋转角度调整轴及钻夹芯旋转角度调整轴支架、角度调整电机及主动齿轮、定扇形齿轮和动扇形齿轮、限位开关及限位开关碰块、夹盘、自旋电机、拨叉机构及松夹气缸集成在U型基座上，共同构成钻夹芯旋转定位系统；

在钻夹芯旋转定位系统一侧的机架的平台上设置一个带有单立柱式升降支架的底座并在升降支架上端设置一套中间带支撑块的小链轮双层支架，在小链轮双层支架靠近钻夹芯旋转定位系统一侧的上下层之间、支撑块外侧处设置一套包括两个较小规格的链轮及链轮轴的小链轮组件，在小链轮组件正上方的小链轮双层支架的上表面设置一套气缸支架并在其上设置一套垂直的顶爪气缸，在小链轮双层支架远离钻夹芯旋转定位系统一侧的上下层之间、支撑块内侧处设置一套链条旋转电机，设置一套中间带支撑块的大链轮双层支架并与小链轮双层支架之间通过铰链轴连接在一起且它们均能绕铰链轴转动，小链轮双层支架上的链条旋转电机和大链轮双层支架上的支撑块均靠近铰链轴，在大链轮双层支架远离铰链轴的外侧的上下层之间设置一套包括两个较大规格的链轮及链轮轴的大链轮组件且大、小链轮组件相互配套，在大链轮双层支架远离铰链轴的外侧的上表面设置一套旋转机构支架并沿其外沿依次设置三个相同的钻夹爪夹内管旋转机构，每套钻夹爪夹内管旋转机构均设置一个敞口向外的侧放式U型双层支架并在其上下层之间设置两根垂直的、外套若干段缓冲垫的导杆，在两根导杆上设置一个可沿两根导杆上下滑动并受到缓冲垫保护的、带有多个用于安放设备或部件的孔格的博古架式可动支架，在可动支架上设置一个带有皮带轮的旋转机构电机，在旋转机构电机外侧的可动支架上设置一个垂直的、中间部分外套多极磁铁附件且多极磁铁附件下端带有皮带轮、两端伸出的圆柱状多极磁环，在侧放式U型双层支架的上层上表面设置一个垂直的下降气缸且下降气缸气缸杆伸入侧放式U型双层支架内并与可动支架连接、固定，在大、小链轮组件的双链轮上设置上下两圈同步旋转的可附件链条并使其围绕在大、小链轮双层支架的外围，大、小链轮双层支架可通过绕铰链轴转动来张紧链条，在可附件链条每一组上下对应的可附件链节上均设置一套垂直的、彼此都相同的可附件链节装配体，每套可附件链节装配体均包括一个通过螺丝固定在上下对应的可附件链节上的弹性支撑件、一个通过螺丝固定在弹性支撑件上的、垂直的钻夹爪夹外管以及一个内置于钻夹爪夹外管中的、长度大于钻夹爪夹外管的钻夹爪夹内管，在钻夹爪夹内管上端外套一段弹簧并使弹簧夹在钻夹爪夹外管上端与钻夹爪夹内管顶端所设置的一圈堵头之间，在钻夹爪夹内管的外壁上沿顺时针和逆时针方向、从0度到180度分别加工一道顺时针长螺距导向槽和一道逆时针长螺距导向槽并使其汇集于180度处，再沿轴向加工一段直长导向槽并使其与顺、逆时针长螺距导向槽的汇集点相交，或设置多对这样的顺、逆时针长螺距导向槽并使每对顺、逆时针长螺距导向槽的汇集点均与直长导向槽相交以增加导向可靠性，在钻夹爪夹外管管壁上设置一个底端封闭的圆柱状导向孔，在导向孔内由底端向孔口处依次设置一个弹簧和一个导向钢球并使导向钢球的部分球面在弹簧作用下顶在钻夹爪夹内管的外壁上，在钻夹爪夹内管伸出钻夹爪夹外管下端部分的外壁上设置一道弹性圈，在弹性圈包裹的管壁上开一道槽并在槽内设置一个内管弹子，当链条旋转电机带动上下两圈可附件链条同步旋转时，链条环路内的处于钻夹爪装入位置的三个可附件链节装配体中的钻夹爪夹内管须分别与一个钻夹爪夹内管旋转机构中的多极磁环的下端伸出部分完全正对且三个钻夹爪夹内管中的钻夹爪须分别为螺纹不一样但其它状态相同的钻夹爪A、钻夹爪B、钻夹爪C，同时，链条环路内的处于钻夹爪顶出位置的一个可附件链节装配体中的钻夹爪夹内管既要与其正上方的顶爪气缸气缸杆完全正对，也要与其正下方的、被钻夹芯旋转定位系统所夹紧的钻夹芯上的一个处于正待安装状态即垂直状态的钻夹爪安装预置孔位完全正对，大、小链轮双层支架、大、小链轮组件及链条旋转电机、上下两圈可附件链条及其上负载的可附件链节装配体、顶爪气缸、三个钻夹爪夹内管旋转机构集成在升降支架上，共同构成钻夹爪定位编码及运送顶爪系统；

在机架的平台上设置一个底座，在底座上设置一个中空、封闭的电机支架，在电机支架侧下方安装一个齿圈螺母旋转电机，在电机支架上表面设置一个圆环柱状、外表面封闭、下端与电机支架中空部分相连通的齿圈螺母入位孔，环绕齿圈螺母入位孔圆形均布三个空腔并在每个空腔均内置一套轴向导向轮，在每套轴向导向轮的后端均设置一个可径向平移的弹性滑块与其相连接，齿圈螺母入位时，轴向导向轮与齿圈螺母在弹性滑块的推力下相啮合，齿圈螺母在轴向导向轮的作用下只上下移动而不能旋转，在齿圈螺母入位孔内套一个内径与齿圈螺母外径相匹配的O型圈，在齿圈螺母入位孔中央位置设置一个螺纹与齿圈螺母螺纹相匹配的锥螺轴，在锥螺轴下端设置一个单向超越离合机构，在单向超越离合机构下端设置一个正反转双用电机，锥螺轴、单向超越离合机构以及正反转双用电机电机轴为一体的，在每套轴向导向轮及弹性滑块下方的电机支架中空部分均设置一套挤压支架，在挤压支架靠近锥螺轴的一端分别设置一套挤压轮并在挤压轮的外侧设置一个推动挤压支架靠向锥螺轴的弹簧，其中一个挤压轮轮轴下端设置一个与齿圈螺母旋转电机皮带轮配套的皮带轮，该挤压轮即为主动挤压轮而其它两个则为从动挤压轮，每个挤压支架均可以绕其远离锥螺轴的一端旋转一定角度，在电机支架下表面设置一个缺口检测弹片、一组限位开关和一套电磁铁，缺口检测弹片上端伸入电机支架中空部分并靠近锥螺轴，电磁铁则用来控制缺口检测弹片的弹起及收回复位动作，集成于电机支架上的齿圈螺母旋转电机、齿圈螺母入位孔、轴向导向轮及弹性滑块、O型圈、锥螺轴、单向超越离合机构、正反转双用电机、挤压支架及弹簧、主动挤压轮及从动挤压轮、缺口检测弹片、限位开关以及电磁铁共同构成齿圈螺母检测定位系统，对齿圈螺母上预设的便于压断的缺口以及齿圈螺母螺纹的起始角度进行检测定位；

在机架的平台上设置一个两侧带滑轨的液压缸底座并在其封闭端设置一个移动液压缸，在液压缸底座上设置一个可以在移动液压缸的活塞杆推动下沿滑轨移动的、中空的下压断工作台，在下压断工作台上部设置一个齿圈螺母下压断模腔，沿下压断模腔腔壁设置若干个内置橡胶球的橡胶球安装孔且橡胶球均有部分球面探出于下压断模腔内，下压断模腔底部的压断工作面设置为凹陷压断面并在凹陷压断面上设置若干个圆柱形通透孔洞，在下压断工作台位于下压断模腔下方的空间内设置一个通长的弹簧，在弹簧中内置一根垂直的活塞杆式压杆且在下压断工作台底座上为压杆上下移动留有空间，在压杆上端设置一个与压杆垂直且一体的圆台并在圆台上表面设置与圆台一体、垂直于圆台、长度相同、与凹陷压断面上的孔洞数量相同且位置相匹配的铁顶柱，铁顶柱穿过孔洞且在圆台紧贴下压断模腔下表面时铁顶柱顶端与下压断模腔顶端齐平，在每根铁顶柱位于凹陷压断面孔洞上开口处均套置一个磁环，一体的压杆、圆台、铁顶柱以及磁环、弹簧共同构成一套弹性磁顶柱，在液压缸底座正上方设置一个H型压断支架，H型压断支架两个侧支撑板分别固定在液压缸底座两外侧的中间位置且H型压断支架中间支撑板下方的空间足够容纳下压断工作台穿梭其中，在H型压断支架顶端设置一个液压缸支撑板并在其上设置一个压断液压缸，以压断液压缸垂直向下的活塞杆作为上压断模柱且上压断模柱向下穿过液压缸支撑板和中间支撑板并可伸入其下方空间，上压断模柱位于液压缸支撑板和中间支撑板之间的部分外套复位弹簧，上压断模柱底端的压断工作面设置为凸脊压断面并与下压断模腔底部的凹陷压断面相匹配，液压缸底座及移动液压缸、下压断工作台及其内置的下压断模腔和弹性磁顶柱、H型压断支架及其上的压断液压缸和上压断模柱共同构成齿圈螺母压断系统；

在每个需要抓取、搬运工件的工位上均设置机械手，机械手的旋转臂及动力装置均安装在机械手底座上且旋转臂轴心端上的旋转轴与动力装置的动力输出轴同心，其中，如电机直接为机械手提供动力则电机轴为动力输出轴，如电机通过减速齿轮组为机械手提供动力则相应的齿轮轴为动力输出轴，在旋转臂的轴心端设置一个与旋转轴同心的同步带轮或链轮，在旋转臂的转动端设置一个同步带轮或链轮并在其上安装一个夹具支架，转动端上的同步带轮或链轮以及夹具支架通过轴承或滑套与旋转臂相连，轴心端上的同步带轮或链轮与转动端上的同步带轮或链轮通过同步带或链条连接在一起，在夹具支架上设置一个直线电机或气缸作为机械手的小臂，根据设置在小臂上的工作部件的不同分为两种机械手，一种是在机械手的小臂上设置夹具构成搬运机械手，搬运机械手均设置在除齿圈螺母压断系统的齿圈螺母完成工位之外的其它工位处，另一种是设置在齿圈螺母压断系统的齿圈螺母完成工位处的齿圈螺母与钻夹芯搬运安装专用机械手，齿圈螺母与钻夹芯搬运安装专用机械手是在机械手的小臂末端设置一套腕关节支架并通过腕臂连接机构与小臂相连接，在腕关节支架一端设置一个内支架旋转电机并在其上方的电机轴上设置一个主动同步带轮，在腕关节支架另一端设置一个与其配套的从动同步带轮，在从动同步带轮下方设置内置滚针轴承的轴承室，在轴承室下方设置一套内支架并在内支架下方设置一套齿条支架，从动同步带轮的轮轴通过轴承室与内支架上端相连接，沿内支架外沿均布若干根垂直的、连接内支架顶端与齿条支架上表面的内支架支撑柱并在每根内支架支撑柱相同高度处外套一个规格相同的铜轮，内支架外罩一个上部与轴承室外壳相连接、下部为开放敞口且与齿条支架不接触的内支架外壳，沿内支架外壳内壁设置一圈环形轨槽且铜轮运行其中，内支架可在内支架外壳中旋转而内支架外壳保持不动，在齿条支架下端两侧分别设置一根可纵向移动的齿条且两根齿条平行、齿面相对，在内支架中央设置一个工作在转矩模式的夹紧电机并在其电机轴外端设置一个与两根齿条同时啮合的夹紧齿轮，腕关节支架及腕臂连接机构、内支架旋转电机及主动同步带轮和从动同步带轮、轴承室、内支架及内支架外壳、齿条支架共同组成齿圈螺母与钻夹芯搬运安装专用机械手的腕关节，在每根齿条的外端均设置一组电磁铁，电磁铁线圈在外、电磁铁铁芯在内并相对，电磁铁铁芯相对端均设置为便于吸附齿圈螺母的圆弧面，夹紧电机及夹紧齿轮、齿条及电磁铁共同组成齿圈螺母与钻夹芯搬运安装专用机械手的指关节，搬运机械手和齿圈螺母与钻夹芯搬运安装专用机械手共同构成机械手系统；

在机架的平台上设置一个目字型钻壳压入支架，在钻壳压入支架底板上方的两个侧壁的内侧分别设置一条等高、等长的水平滑轨并在其中一条滑轨下方设置一条水平的齿条，设置一个两侧带有移动导槽且正中间处开孔的下模移动底座，下模移动底座通过移动导槽下在滑轨上并能在滑轨上移动，在下模移动底座下表面上设置两个下模电机支架，在一个下模电机支架上设置一个电机轴带主动齿轮且水平摆放的下模移位电机，其主动齿轮与齿条啮合在一起，在另一个下模电机支架上设置一个电机轴带主动齿轮且垂直摆放的下模旋转电机，下模旋转电机固定在转矩模式下工作，在下模移动底座上表面正中间处设置一套安放无钻壳钻夹头总成和钻壳的钻壳压入下模，沿钻壳压入下模模腔腔壁设置若干个内置弹簧及橡胶球的孔洞，橡胶球在弹簧作用下均有部分球面探出于模腔内以挤压定位无钻壳钻夹头总成，在钻壳压入下模外壳上设置一个钻壳人口，在钻壳压入下模下端设置一个与其一体的空心转动轴且空心转动轴向下穿过下模移动底座的中间开孔，在空心转动轴与下模旋转电机的主动齿轮等高处套置一个下模旋转齿轮且下模旋转齿轮与下模旋转电机的主动齿轮啮合在一起，在空心转动轴正下方设置一个成品钻夹头顶出气缸，成品钻夹头顶出气缸气缸杆在顶出状态时可穿过空心转动轴将成品钻夹头顶出，下模移动底座、下模旋转电机和下模移位电机、钻壳压入下模及其空心转动轴和下模旋转齿轮共同组成一套钻壳压入下模总成，在钻壳压入支架顶端设置一个液压缸支撑板并在其上设置一个钻壳压入液压缸，设置一个上端带定位键槽的钻壳压入上模且在其模腔中内置一根通长的顶出杆，钻壳压入液压缸垂直向下的活塞杆向下穿过液压缸支撑板后与垂直状态的钻壳压入上模及顶出杆相连接，钻壳压入上模向下穿过钻壳压入支架的中间支撑板，在中间支撑板穿过处预置带定位键的滑动铜套以供钻壳压入上模从其中穿过，在钻壳压入上模位于液压缸支撑板和中间支撑板处套置钻壳压入上模回位弹簧并同时在钻壳压入上模设置卡簧和弹簧把握以固定和约束钻壳压入上模回位弹簧，在钻壳压入上模位于中间支撑板下方的下端处套置一个钻壳压入上模锁套且钻壳压入上模与钻壳压入上模锁套的末端保持齐平，在钻壳压入上模位于钻壳压入上模锁套上方处套置一段锁套摩擦正压和回位弹簧并同时在钻壳压入上模锁套上端设置弹簧定位槽、在钻壳压入上模设置卡簧和弹簧把握以固定和约束锁套摩擦正压和回位弹簧，在钻壳压入上模下端的模腔中设置两个圆柱形、互相连通的上模上空腔和上模下空腔且上模下空腔内径大于上模上空腔内径，钻壳压入上模锁套和钻壳压入上模的末端面共同组成环形摩擦旋转面，摩擦旋转面与齿圈螺母齿面规格相匹配，顶出杆末端设置为直径与上模上空腔内径相匹配、中空且敞口向下的活塞式圆环柱体，在顶出杆位于上模上空腔顶部与活塞式圆环柱体顶部之间套置一个通长的顶出弹簧，上模下空腔可容纳钻夹头齿圈螺母以上部分而活塞式圆环柱体中空部分可容纳三个钻夹爪爪尖，在钻壳压入上模锁套末端的内壁上沿120度均布三个弧形钢球挤入面槽，在每个钢球挤入面槽均内置一个钢球且钢球能在钢球挤入面槽和钻夹头钥匙孔之间运动并在钻夹头撤走之后不会从钢球挤入面槽中掉出来，当钻壳压入和成品钻夹头旋转检测时钻壳压入上、下模须保持正对，在钻壳压入支架上设置一套带有压电陶瓷或其它拾音器的成品钻夹头旋转检测装置并使之贴近钻壳压入上、下模处的成品钻夹头，下模旋转电机带动成品钻夹头反复进行正、反向旋转，当钻夹爪有毛刺或装配质量有瑕疵时，成品钻夹头旋转时就会产生噪音，压电陶瓷或其它拾音器即会产生电脉冲尖波，电脉冲尖波经过信号放大器处理后再通过峰值阈值对比即可对钻夹头装配质量进行判断，钻壳压入下模总成、成品钻夹头顶出气缸、钻壳压入液压缸、钻壳压入上模及顶出杆和钻壳压入上模回位弹簧、钻壳压入上模锁套及锁套摩擦正压和回位弹簧、成品钻夹头旋转检测装置集成在钻壳压入支架上，共同构成钻壳安装及成品钻夹头旋转检测系统；

设置整机控制系统，控制和指挥钻夹芯旋转定位系统、钻夹爪定位编码及运送顶爪系统、齿圈螺母检测定位系统、齿圈螺母压断系统、钻壳安装及成品钻夹头旋转检测系统、机械手系统以及给排料机构协同动作，持续不断地进行钻夹芯旋转定位、钻夹爪定位编码及运送顶爪、齿圈螺母检测定位、齿圈螺母压断、半圆齿圈螺母搬运及安装、钻壳压入过盈安装、成品钻夹头旋转检测等各道工序的工作，批量完成钻夹头的自动化装配任务。