CN107984202A - 具有精密调姿和螺钉拧紧功能的自动化装配装置 - Google Patents

Abstract

一种具有精密调姿和螺钉拧紧功能的自动化装配装置，包括：通过一维活动机构设置于底座上的单向推动机构和螺钉拧紧装置以及至少一个通过二维活动机构设置于底座上的POGO柱机构，其中：POGO柱机构上设有待装配零件并正对螺钉拧紧装置和固定零件。本发明具有调姿运动能力强、调姿运动精度高、螺栓拧紧效率高、全程自动化的优点，可实现零件的精确对接与螺栓紧固。本发明大幅降低了零件装配的难度和安全隐患，提高对接效率，满足装配工艺要求。

Description

具有精密调姿和螺钉拧紧功能的自动化装配装置

技术领域

本发明涉及的是一种自动化装配领域的技术，具体是一种具有精密调姿和螺钉拧紧功能的自动化装配装置。

背景技术

在某些设备的生产过程中，常需要将某些零件与其他部件进行装配，其固定连接方式主要采用螺栓连接，这些螺栓在装配拧紧过程中的预紧力需要经过严格的控制，以防止螺栓在服役过程中失效导致严重的可靠性问题。在其装配过程中，需要首先对其进行调姿，待其末端螺纹孔与固定部件对准后，再进行螺栓连接。为了满足螺钉装配的需要，零件的末端常加工有法兰盘结构，其直径也远大于零件直径，易与定位设备发生干涉，给零件的调姿造成了较大的技术困难。

发明内容

本发明针对现有装配技术多以手工操作为主，劳动强度大、装配效率低下，且难以保证两者的高精度贴合的缺陷，提出一种具有精密调姿和螺钉拧紧功能的自动化装配装置，具有调姿运动能力强、调姿运动精度高、螺栓拧紧效率高、全程自动化的优点，可实现零件的精确对接与螺栓紧固，能够大幅降低了零件装配的难度和安全隐患，提高对接效率，满足装配工艺要求。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：通过一维活动机构设置于底座上的单向推动机构和螺钉拧紧装置以及至少一个通过二维活动机构设置于底座上的POGO柱机构，其中：POGO柱机构上设有待装配零件并正对螺钉拧紧装置和固定零件。

所述的一维活动机构包括：通过导轨滑块活动设置于底座上的横向移动平台，其中：单向推动机构或螺钉拧紧装置固定设置于滑块上。

所述的二维活动机构包括：活动设置于底座上的横向移动平台、滑动设置于横向移动平台上的纵向移动平台，其中：POGO柱机构固定设置于纵向移动平台上。

所述的POGO柱机构包括：电动缸推杆和设置于其顶部的V字形滚轮，该V字形滚轮与待装配零件的底部相接触。

所述的单向推动机构包括：推动立柱和设置于其顶部的推动挡板，该推动挡板与待装配零件的末端相接触。

所述的螺钉拧紧装置包括：拧紧装置支架以及设置于其上的蜗杆涡轮，其中：环状结构的蜗轮套设于待装配零件外部且其外环与蜗杆啮合。

所述的拧紧装置支架上进一步设有轴承法兰机构，该轴承法兰机构包括由外而内依次设置的法兰盘、轴承外圈和轴承内圈，其中：轴承内圈套设于待装配零件外部。

技术效果

与现有技术相比，本发明实现了对零件的精密调姿，使其能够与对接面进行紧密贴合，并与螺纹孔精确对准；与此同时，采取专用的螺钉拧紧装置实现圆周排布的螺钉的自动化拧紧，零件放置于调姿转置之上后，可实现整个工艺流程的自动化，提高装配效率，提高调姿精度，提高装配过程的安全性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为实施例中单向推动机构和POGO柱机构示意图；

图3为实施例中POGO柱机构下半部分的示意图；

图4为实施例中螺钉拧紧装置示意图；

图5为实施例中拧紧枪沿法兰盘径向运动示意图；

图6为实施例中蜗轮蜗杆与法兰盘示意图；

图7为实施例中拧紧装置支架的示意图；

图8为实施例中V形支架示意图；

图9为实施例中零件和拧紧枪运动顺序示意图；

图中：1单向推动机构、2待装配零件、3螺钉拧紧装置、4待对接面、5固定部件、6POGO柱机构、7推动立柱、8推动挡板、9V形支架、10电缸推杆、11电缸套筒、12纵向移动平台、13纵向导轨、14横向导轨、15纵向滑块、16横向滑块、17拧紧装置支架、18蜗杆、19蜗轮、20法兰盘、21滚动轴承外圈、22滚动轴承内圈、23T形滑块、24螺栓拧紧枪、25径向导轨、26橡胶滚轮。

具体实施方式

如图1所示，本实施例中采用两套POGO柱机构6支撑待装配零件2并调节其姿态，单向推动机构1与待装配零件2末端相接触，并推动其沿x向运动。固定部件5固定于工装之上，并通过螺栓与待对接面4相连接，螺钉拧紧装置3可以沿x向运动，实现零件2与待对接面4对接面的螺栓自动化连接。

如图2所示，所述的单向推动机构1通过纵向导轨13以及纵向滑块15实现x向运动。

所述的单向推动机构1包括：推动挡板8、推动立柱7、，其中：推动立柱7下端与纵向移动平台12相固连，上端与推动挡板8相固连，三者沿x向同步运动。

如图2所示，所述的POGO柱机构6通过纵向导轨13、纵向滑块15、横向导轨14以及横向滑块16实现x向和y向运动。

所述的POGO柱机构6包括：V形支架9、电缸推杆10、电缸套筒11，其中：电缸推杆10可沿z向相对电缸套筒11运动，V形支架9固定于电缸推杆10之上，上端支撑待装配零件2。

每一个POGO柱机构可以实现x、y、z三个方向的精密运动，两个POGO柱机构协调运动，可以实现对零件2的精密调姿。

如图4所示，所述的螺钉拧紧装置3包括：纵向滑块15、纵向移动平台12、拧紧装置支架17、蜗杆18、蜗轮19、法兰盘20、滚动轴承外圈21、以及滚动轴承内圈22，其中：纵向滑块15沿纵向导轨13运动，实现纵向移动平台12的x向运动，拧紧装置支架17下端与纵向移动平台12相固连。蜗杆18安装于拧紧装置支架17之上，可绕自身轴线转动，并同时带动蜗轮19转动。蜗轮19与法兰盘20左端相固连，法兰盘20右端与滚动轴承内圈22进行过盈配合，并可相对滚动轴承外圈21进行转动，滚动轴承外圈21与拧紧装置支架17相固连。最终，法兰盘19可以沿x方向进行直线运动，并可以绕自身进行旋转运动。

如图5所示，所述的螺钉拧紧装置3还包括：径向导轨25、T形滑块23以及螺栓拧紧枪24，其中：径向导轨25固定于法兰盘19右端面，T形滑块23上端固定有螺栓拧紧枪24，下端可沿径向导轨25进行径向运动，最终实现螺栓拧紧枪24沿法兰盘19径向的前后运动。

如图8所示，V形支架9上方套有橡胶滚轮26，待装配零件2与橡胶滚轮26相接触，可避免运动调姿过程中发生碰撞损伤。橡胶滚轮26进行主动运动，可以实现待装配零件2绕自身轴线的转动。

如图1所示，本实施例中单向推动机构1的x方向移动自由度，POGO柱机构6的x、y、z三个方向的移动自由度，螺钉拧紧装置3的x方向移动自由度均采取主动驱动。同时橡胶滚轮26绕V形支架9的旋转，蜗杆18的旋转采取主动驱动，T形滑块23沿径向导轨25的径向运动也均采取主动驱动。

所述的直线导轨滑块组合优选为伺服电机丝杠驱动，主动转动驱动采用伺服电机、减速机和联轴器的形式进行驱动。

基于上述两套POGO柱机构、单向推动机构以及螺栓拧紧装置的零件自动化装配装置的工作原理是：首先通过吊装等方法将零件放置于POGO柱机构之上，单向推动机构向前运动并使推动挡板与零件末端相接触。单向推动机构与右端POGO柱机构同步运动，推动零件向前运动并实时保持对零件的有效支撑。此时法兰盘之上的T形滑块位于两端位置，零件右端的装配面可以通过蜗轮和法兰盘的中心，不会与螺钉拧紧枪发生干涉。当零件右端距离待对接面较近时，右端POGO柱机构向前适当运动，以保持零件的平衡，并避免与左端POGO柱发生干涉。当零件右端与待对接面非常接近时，两POGO柱协同运动，实现对零件的精密调姿，具体方式为：单向推动机构与两POGO柱机构同步前后运动实现零件沿x方向的直线运动调姿；两POGO柱机构同步左右运动实现零件沿y方向的直线运动调姿；两POGO柱机构同步上下运动实现零件沿z方向的直线运动调姿；两POGO柱机构分别沿横向导轨进行左右差动运动实现零件绕z方向的偏航调姿；两POGO柱机构分别沿电缸套筒进行上下差动运动实现零件绕y方向的俯仰调姿；橡胶滚轮相对V形支架进行相同方向的同步转动实现零件绕x方向的翻滚调姿。当经过调姿后的零件装配面与待对接面装配面实现紧密贴合后，法兰盘之上的T形滑块开始向圆心方向运动，达到螺栓孔所在半径处时停止(如图9所示)，螺栓拧紧装置整体沿x方向前进，螺栓拧紧枪与螺栓接触后，对螺栓进行拧紧。根据圆周上螺栓的数量n，设定法兰盘转动的分度值，完成对称的两只螺栓拧紧后，蜗杆带动蜗轮和法兰盘运动360°/n，继续完成相邻螺栓的拧紧，以此类推，最终完成全部螺栓的拧紧工作。

上述零件自动化装配装置与现有技术相比，具有优势如下：具备六自由度精密调姿功能，可以对零件进行自动化调姿；具备自动化螺栓拧紧装置，拧紧枪可以依次完成整周螺钉的拧紧；具备可沿径向移动的螺栓拧紧枪结构，零件可穿过拧紧装置而不发生干涉。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (9)

1.一种具有精密调姿和螺钉拧紧功能的自动化装配装置，其特征在于，包括：通过一维活动机构设置于底座上的单向推动机构和螺钉拧紧装置以及至少一个通过二维活动机构设置于底座上的POGO柱机构，其中：POGO柱机构上设有待装配零件并正对螺钉拧紧装置和固定零件。

2.根据权利要求1所述的装备，其特征是，所述的一维活动机构包括：通过导轨滑块活动设置于底座上的横向移动平台，其中：单向推动机构或螺钉拧紧装置固定设置于滑块上。

3.根据权利要求1所述的装备，其特征是，所述的二维活动机构包括：活动设置于底座上的横向移动平台、滑动设置于横向移动平台上的纵向移动平台，其中：POGO柱机构固定设置于纵向移动平台上。

4.根据权利要求1或3所述的装备，其特征是，所述的POGO柱机构包括：电动缸推杆和设置于其顶部的V字形滚轮，该V字形滚轮与待装配零件的底部相接触。

5.根据权利要求1或2所述的装备，其特征是，所述的单向推动机构包括：推动立柱和设置于其顶部的推动挡板，该推动挡板与待装配零件的末端相接触。

6.根据权利要求1或2所述的装备，其特征是，所述的螺钉拧紧装置包括：拧紧装置支架以及设置于其上的蜗杆涡轮，其中：环状结构的蜗轮套设于待装配零件外部且其外环与蜗杆啮合。

7.根据权利要求6所述的装备，其特征是，所述的拧紧装置支架上进一步设有轴承法兰机构，该轴承法兰机构包括由外而内依次设置的法兰盘、轴承外圈和轴承内圈，其中：轴承内圈套设于待装配零件外部。

8.根据权利要求6所述的装备，其特征是，所述的法兰盘上设有活动拧紧枪。

9.根据权利要求8所述的装备，其特征是，所述的活动拧紧枪包括：固定设置于法兰盘上的径向导轨以及活动设置于径向导轨上的T形滑块和螺栓拧紧枪。