CN106607934A - 工业机器人紧固件安装末端执行器 - Google Patents

工业机器人紧固件安装末端执行器 Download PDF

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张立建
孟少华
易旺民
马强
孙刚
胡瑞钦
张彬
顾世新
孟凡伟
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines

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Abstract

本发明公开了一种工业机器人紧固件安装末端执行器，包括套装在底部工业机器人上的力觉传感器、安装基板、滑台气缸、电动拧紧枪、拧紧枪连接板，力觉传感器顶部支撑有安装基板，安装基板上设置有滑台气缸，滑台气缸一侧竖立设置拧紧枪连接板，滑台气缸上方的电动拧紧枪穿过拧紧枪连接板向前延伸，电动拧紧枪前端固定连接有拧紧头，前部竖立出钉嘴连接板，拧紧头前端穿过出钉嘴连接板且其前端具有出钉嘴，在滑台气缸的推动下带动电动拧紧枪向前压紧紧固件的末端，并通过电动拧紧枪转动带动拧紧头旋转，实现对紧固件的旋紧。本发明的优点在于能够将将紧固件推入安装孔的同时做旋转动作，并能自动控制拧紧力矩，无需人工干预，自动完成紧固件安装。

Description

工业机器人紧固件安装末端执行器
技术领域
本发明属于航天设备装配技术领域。具体来说，是一种用于工业机器人末端实现自动安装紧固件的装置。
技术背景
为解决大重量设备的自动化装配难题，提高航天产品装配精度和质量，现有技术提出了研制面向航天器的双机器人协作装配系统，该系统拟采用双工业机器人协作完成航天器大重量部件的安装，其中设备抓取机器人用于将大重量设备精确运送至安装位置，紧固件安装机器人则用于进行设备与卫星间的紧固件安装。紧固件安装机器人本体可直接采购市场上成熟的工业机器人产品，而紧固件安装末端执行器需根据实际使用工况进行研制，它是实现紧固件自动安装的重要组成部分，需要执行紧固件抓取、安装定位、压紧、拧紧、测力等一系列动作，全程自主控制，无需人工干预。
基于现实需要，本发明人通过对系统中的机器人紧固件安装末端执行器的需求进行充分论证，提出了本发明，为后续研制提供了保障基础。
发明内容
针对大重量设备紧固件的自动化装配问题，本发明通过工业机器人紧固件安装末端执行器来实现。
本发明采用了如下的技术方案：
一种工业机器人紧固件安装末端执行器，包括套装在底部工业机器人上的力觉传感器、安装基板、滑台气缸、电动拧紧枪、拧紧枪连接板，其中，力觉传感器顶部支撑连接有纵长的安装基板，安装基板对应力觉传感器的位置设置有滑台气缸，滑台气缸一侧竖立设置拧紧枪连接板，滑台气缸上方的电动拧紧枪穿过拧紧枪连接板向前延伸，电动拧紧枪前端固定连接有拧紧头，沿安装基板的纵长方向在安装基板前部竖立设置有出钉嘴连接板，拧紧头前端穿过出钉嘴连接板且其前端具有出钉嘴，在滑台气缸的推动下带动电动拧紧枪向前压紧紧固件的末端，并通过电动拧紧枪自身转动带动拧紧头旋转，实现对紧固件的旋紧。
其中，所述紧固件为螺栓或螺钉。
其中，所述紧固件为螺栓、平垫为一体的紧固件。
其中，力觉传感器与工控机进行通讯，通过工控机对滑台气缸进行控制，实现紧固件安装过程中执行动作的控制。
其中，当螺栓通过送钉软管进入汇流块之后，汇流块将一体化紧固件导入出钉嘴中的弹簧圈之中，弹簧圈束缚住紧固件防止其从出钉嘴中脱落，在滑台推动下，拧紧头顶在紧固件末端，压紧力由滑台气缸控制，电动拧紧枪旋转带动拧紧头旋紧螺栓，当扭矩达到限力矩时，电动扭力枪自动停止工作，完成旋紧紧固件动作。
其中，紧固件在滑台的压紧力和电动扭力枪的旋转力作用下，挣脱弹簧圈束缚，通过出钉嘴旋入螺孔中。
进一步地，末端执行器上具备测量定位装置，能够确定紧固件安装平面及螺纹孔方向。
本发明的优点在于能够将将紧固件推入安装孔的同时做旋转动作，并能自动控制拧紧力矩，无需人工干预，自动完成紧固件安装。
附图说明
图1为本发明的工业机器人紧固件安装末端执行器的结构示意图；
其中，1为拧紧头，2为出钉嘴，3为出钉嘴连接板，4为安装基板，5为工业机器人，6为力觉传感器，7为滑台气缸，8为电动拧紧枪，9为拧紧枪连接板。
图2为本发明的结构中出钉嘴部分的结构示意图。
其中，2-1为拧紧头，2-2为安装架，2-3为汇流块，2-4为出钉嘴，2-5为平垫一体化螺栓，2-6为弹簧圈，2-7为送钉软管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明，但这仅仅是示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。
参见图1，图1为本发明的工业机器人紧固件安装末端执行器的结构示意图；本发明的工业机器人紧固件安装末端执行器，包括套装在底部工业机器人上的力觉传感器6、安装基板4、滑台气缸7、电动拧紧枪8、拧紧枪连接板9，其中，力觉传感器6顶部支撑连接有纵长的安装基板4，安装基板4对应力觉传感器6的位置设置有滑台气缸7，滑台气缸7一侧竖立设置拧紧枪连接板9，滑台气缸7上方的电动拧紧枪8穿过拧紧枪连接板9向前延伸，电动拧紧枪8前端固定连接有拧紧头1，沿安装基板4的纵长方向在安装基板4前部竖立设置有出钉嘴连接板3，拧紧头1前端穿过出钉嘴连接板3且其前端具有出钉嘴2，在滑台气缸的推动下带动电动拧紧枪向前压紧紧固件的末端，并通过电动拧紧枪自身转动带动拧紧头旋转，实现对紧固件的旋紧。末端执行器工作之前，需人工利用专用标定工装对拧紧平面及螺孔位置进行标定，标定后机器人可根据定位参数自动移动到需拧紧螺栓位置。
参见图2，图2显示了本发明的结构中出钉嘴部分的结构示意图。其中，本发明的结构中出钉嘴部分包括拧紧头2-1、安装架2-2、汇流块2-3、出钉嘴2-4，弹簧圈2-6和送钉软管2-7，拧紧头2-1的一部分上设置有安装架2-2，安装架上固定设置汇流块2-3，汇流块2-3的一侧伸入送钉软管2-7，回流块2-3前方的拧紧头2-1内设置有弹簧圈2-6，弹簧圈2-6的直径大于出钉嘴2-4的直径因此抵靠在出钉嘴2-4内部的一侧上，当螺栓2-5通过送钉软管2-7进入汇流块2-3之后，汇流块2-3将一体化螺栓2-5导入出钉嘴2-4中的弹簧圈2-6之中。弹簧圈2-6束缚住螺栓防止其从出钉嘴2-4中脱落。在滑台推动下，拧紧头顶在螺栓末端，压紧力可由滑台气缸控制。电动拧紧枪旋转带动拧紧头旋紧螺栓，当扭矩达到限力矩时，电动拧紧枪自动停止工作，完成旋紧螺栓动作。螺栓在滑台的压紧力和电动拧紧枪的旋转力作用下，挣脱弹簧圈束缚，通过出钉嘴2-4旋入螺孔中。
本发明中电动拧紧枪安装在在滑台上，可以在滑台气缸的推动下压紧螺栓末端，并通过自身转动带动拧紧头旋转，实现对螺栓的旋紧。
本发明能够将紧固件推入安装孔的同时做旋转动作，紧固件夹持机构应具备柔性环节，避免刚性接触而损坏紧固件。
本发明能够按设定力矩拧紧紧固件，达到设定力矩阈值时具有动作保护功能。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种工业机器人紧固件安装末端执行器，包括套装在底部工业机器人上的力觉传感器、安装基板、滑台气缸、电动拧紧枪、拧紧枪连接板，其中，力觉传感器顶部支撑连接有纵长的安装基板，安装基板对应力觉传感器的位置设置有滑台气缸，滑台气缸一侧竖立设置拧紧枪连接板，滑台气缸上方的电动拧紧枪穿过拧紧枪连接板向前延伸，电动拧紧枪前端固定连接有拧紧头，沿安装基板的纵长方向在安装基板前部竖立设置有出钉嘴连接板，拧紧头前端穿过出钉嘴连接板且其前端具有出钉嘴，在滑台气缸的推动下带动电动拧紧枪向前压紧紧固件的末端，并通过电动拧紧枪自身转动带动拧紧头旋转，从而压紧紧固件的末端，实现对紧固件的旋紧。
2.如权利要求1所述的末端执行器，其中，所述紧固件为螺栓或螺钉。
3.如权利要求2所述的末端执行器，其中，所述紧固件为螺栓、平垫为一体的紧固件。
4.如权利要求1所述的末端执行器，其中，力觉传感器与工控机进行通讯，通过工控机对滑台气缸进行控制，实现紧固件安装过程中执行动作的控制。
5.如权利要求1所述的末端执行器，其中，当紧固件通过送钉软管进入汇流块之后，汇流块将紧固件导入出钉嘴中的弹簧圈之中，弹簧圈束缚住螺栓防止其从出钉嘴中脱落，在滑台推动下，拧紧头顶在紧固件末端，压紧力由滑台气缸控制，电动拧紧枪旋转带动拧紧头旋紧螺栓，当扭矩达到限力矩时，电动扭力枪自动停止工作，完成旋紧紧固件动作。
6.如权利要求1所述的末端执行器，其中，紧固件在滑台的压紧力和电动扭力枪的旋转力作用下，挣脱弹簧圈束缚，通过出钉嘴旋入螺孔中，进一步地，末端执行器上具备测量定位装置，能够确定紧固件安装平面及螺纹孔方向。
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