CN111890397A - 一种取放螺钉机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种取放螺钉机器人，其包括基座及机械臂，机械臂远离基座的一端设置有抓取机构，抓取机构包括多个抓取筒，抓取筒内弹性设置有顶杆，顶杆在抓取筒内沿其轴向独立滑移，顶杆下端设置有用于抓取/释放螺钉的抓取件；当抓取机构处于初始状态时，抓取件不突出于抓取筒下端面。本发明通过弹性设置在抓取筒内的顶杆，使得螺钉受到来自设备安装孔的反作用力而在抓取筒内的上移时提供缓冲，可有效防止机械臂驱动抓取机构下压过载的效果，同时也确保了剩余的多个螺钉能有效安装至设备安装孔内。

Description

一种取放螺钉机器人

技术领域

本发明涉及设备安装自动化设备的技术领域，尤其是涉及一种取放螺钉机器人。

背景技术

随着设备自动化的逐渐普及，在一些大型工厂内对机械设备进行安装或组装时都会用到机器人或机械手/臂辅以特定的抓取机构来代替人工安装，一方面可以减少操作人员的体力消耗，另一方面还可降低人力成本，提高加工/生产效率，设置好相应的电脑编程后，机器人或机械手/臂可连续工作，无疑加快了工业发展进程。

现有的专利公开号为CN110899600A的中国专利，提出了一种铆接生产线铆钉的上料机械手，包括基座和传送装置，基座的顶部设置有旋转机构，旋转机构的顶部转动连接有旋转底座，旋转底座的顶部设置有动力机构，动力机构远离旋转底座的一端固定连接有抓取机构，抓取机构包括第一夹板和第二夹板以及对应的限位块，动力机构与抓取机构之间设置有弹性气管，基座的一侧设置有与抓取机构相对应的传送装置。该发明通过设计多种组合式机械机构实现了铆钉自动上料的目的，不仅节省了大量的人力物力，同时也大大节约了生产成本，工作效率得到大大提高。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：抓取机构在对连接件如铆钉/螺钉进行抓取安装时，限位块朝第一夹板或第二夹板靠近以对铆钉/螺杆进行夹持固定，并将铆钉/螺杆转移至设备的安装孔内时，若个别铆钉/螺钉被夹持部位置靠上或者发生偏移时，会导致其余铆钉/螺杆难以完全插入设备的安装孔内，甚至该个别铆钉/螺钉在设备的安装孔内受到的反作用力会引起驱动抓取机构下压的机械臂内的动力机构过载进而导致设备报警，影响整体铆钉/螺钉的安装进程。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种取放螺钉机器人，其具有有效防止机械臂驱动抓取机构下压过载的优点。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种取放螺钉机器人，包括基座及机械臂，所述机械臂远离所述基座的一端设置有抓取机构，所述抓取机构包括多个抓取筒，所述抓取筒内弹性设置有顶杆，所述顶杆在所述抓取筒内沿其轴向独立滑移，所述顶杆下端设置有用于抓取/释放螺钉的抓取件；当所述抓取机构处于初始状态时，所述抓取件不突出于所述抓取筒下端面。

通过采用上述技术方案，取用螺钉时，机械臂驱动抓取机构至螺钉存放处使多个抓取筒分别与多个螺钉对准，随即机械臂驱动多个抓取筒同步下移，直至螺钉没入抓取筒内并与抓取件贴近，再通过抓取件对螺钉进行抓取，实现了取放螺钉机器人对多个螺钉的有效抓取；随后机械臂驱动多个抓取筒同步上移并移动至设备安装处，使多个抓取筒内的多个螺钉分别与设备上的多个安装孔一一对应，再通过机械臂驱动多个抓取筒同步下移，直至螺钉插入设备的安装孔内，当个别螺钉受到设备安装孔处的反作用力较大时，弹性设置在抓取筒内的顶杆可为该螺钉在抓取筒内的上移提供缓冲，从而实现了有效防止机械臂驱动抓取机构下压过载的效果，同时也确保了剩余的多个螺钉能有效安装至设备安装孔内，随后抓取件释放螺钉，多个螺钉即停留在设备安装孔内，确保了取放螺钉机器人对多个螺钉的准确、有效安装。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：多个所述抓取筒上方共同设置有升降台，所述升降台升降设置在所述机械臂远离所述基座的一端，所述顶杆弹性设置在所述升降台下方。

通过采用上述技术方案，机械臂驱动升降台升降时，升降台带动多个抓取筒同步升降。可对多个螺钉进行同步转移，提高了螺钉的安装效率；顶杆弹性设置在升降台下方使得顶杆可相对于抓取筒独立运动，进而为不同的螺钉提供不同的缓冲作用。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述顶杆与所述升降台之间设置有第一弹性件，所述第一弹性件最大外径不大于所述抓取筒内径，所述顶杆上端设置有用于防止所述顶杆自所述升降台脱落的限位部。

通过采用上述技术方案，当螺钉抵接在设备安装孔内时，机械臂驱动升降台及其上的抓取筒继续下压，此时该螺钉受来自设备安装孔的反作用力驱动在抓取筒内上移，第一弹性件被压缩产生形变，可有效缓解该反作用力直接作用至升降台上，尽可能避免了该反作用力对升降台的继续下压造成阻碍，从而有效避免了机械臂过载的现象。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述限位部包括同轴固接在所述顶杆上端面的第一滑杆，所述第一滑杆直径小于所述顶杆直径，所述第一滑杆上端贯穿所述升降台，所述第一滑杆上端固接有位于所述升降台上端面的第一限位套。

通过采用上述技术方案，当螺钉在设备安装孔的反作用力驱动下推动抓取件及顶杆在抓取筒内上移时，第一滑杆在升降台上竖直滑动，可为顶杆的滑动提供限位，同时抓取机构在初始状态下时，第一限位套抵接在升降台上端面，可有效防止顶杆及抓取件的脱落。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抓取件包括设置在所述顶杆下端的电磁铁，所述电磁铁通电后对螺钉的吸力大于螺钉的自重。

通过采用上述技术方案，当抓取机构对螺钉进行抓取时，电磁铁通电对螺钉进行吸附，可将螺钉稳定固定在抓取筒内，有效避免了抓取机构在对螺钉进行转移时螺钉的掉落现象；当抓取机构将螺钉转置至设备安装孔内时，电磁铁断电失去对螺钉的吸附作用，从而螺钉停留在设备安装孔内，实现了抓取件对螺钉的便捷抓取和释放。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抓取筒下端侧壁设置有当所述抓取件释放螺钉时用于剥离螺钉的辅助释放件。

通过采用上述技术方案，当抓取机构将螺钉转置至设备安装孔内时，电磁铁断电失去对螺钉的吸附作用，而为确保抓取筒对螺钉的有效定位，通常抓取筒内径与螺钉头部适配，从而此时螺钉有一定概率卡在抓取筒内，通过设置辅助释放件可有效避免这一现象，确保了取放螺钉机器人对螺钉的有效安装。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述辅助释放件包括与气源连通的气嘴，所述气嘴靠近所述抓取筒的一端与所述抓取筒内部连通；当所述抓取筒内的螺钉的下部被转移至设备安装孔内时，所述气嘴的出气口介于螺钉上端面和所述电磁铁下端面之间。

通过采用上述技术方案，当电磁铁将螺钉转置至设备安装孔内并断电时，气源向气嘴供气，气嘴喷出的高速气流将卡在抓取筒内的螺钉吹落，确保了抓取件对螺钉的有效释放。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电磁铁下端面的外沿同轴开设有环形槽。

通过采用上述技术方案，电磁铁与螺钉头部的实际接触面积减小，从而自气嘴喷出的高速气流涌入环形槽内并对螺钉头部施加较大的向下的推力，进一步提高了辅助释放件对螺钉的剥离效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抓取筒与所述升降台之间设置有缓冲件。

通过采用上述技术方案，升降台在机械臂的驱动作用下下压时带动多个抓取筒下压，直至抓取筒下端与螺钉存放处外沿或设备安装孔外沿抵接，缓冲件可为升降台的继续下压提供缓冲，以使抓取筒内的抓取件能实现对螺钉的有效抓取或将螺钉有效顶入设备安装孔内。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述缓冲件包括多个固接在所述抓取筒上端侧壁上的第二滑杆，多个所述第二滑杆以所述抓取筒轴线呈等间距圆周阵列分布，所述第二滑杆于所述升降台与所述抓取筒之间的外周壁设置有第二弹性件，所述第二滑杆上端贯穿所述升降台且所述第二滑杆上端固接有位于所述升降台上端面的第二限位套。

通过采用上述技术方案，升降台在机械臂的驱动作用下带动多个抓取筒下压，直至抓取筒下端与螺钉存放处外沿或设备安装孔外沿抵接，随即升降台继续下压，第二滑杆在升降台上滑动，第二弹性件被压缩产生形变为升降台的下压提供缓冲；第二限位套的设置也可防止抓取筒自升降台上脱落。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.螺钉在抓取件的转置和推动作用下插入设备的安装孔内，当个别螺钉受到设备安装孔处的反作用力较大时，弹性设置在抓取筒内的顶杆可为该螺钉在抓取筒内的上移提供缓冲，从而实现了有效防止机械臂驱动抓取机构下压过载的效果，同时也确保了剩余的多个螺钉能有效安装至设备安装孔内；

2.电磁铁通电对螺钉进行吸附，可将螺钉稳定固定在抓取筒内，有效避免了抓取机构在对螺钉进行转移时螺钉的掉落现象；当抓取机构将螺钉转置至设备安装孔内时，电磁铁断电失去对螺钉的吸附作用，从而螺钉停留在设备安装孔内，实现了抓取件对螺钉的便捷抓取和释放；

3.当电磁铁将螺钉转置至设备安装孔内并断电时，气源向气嘴供气，气嘴喷出的高速气流将卡在抓取筒内的螺钉吹落，有效避免了螺钉卡在抓取筒内，确保了抓取件对螺钉的有效释放。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明抓取机构初始状态下的整体结构示意图。

图3是本发明抓取机构的抓取件释放螺钉时的整体结构示意图。

图4是沿图3中A-A线的剖视结构示意图。

附图标记：1、基座；2、机械臂；3、抓取筒；4、顶杆；5、升降台；6、第一弹性件；7、第一滑杆；8、第一限位套；9、电磁铁；10、气嘴；11、环形槽；12、第二滑杆；13、第二弹性件；14、第二限位套；16、滑槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本发明公开的一种取放螺钉机器人，包括基座1及机械臂2，机械臂2为本领域现有技术中的常规机械臂，在此不再赘述，机械臂2远离基座1的一端设置有抓取机构，抓取机构包括水平设置的升降台5及设置在升降台5下方的多个抓取筒3，机械臂2靠近升降台5的一端包括一竖直设置的液压缸，该液压缸的活塞杆与升降台5中部上端面固接，本实施中抓取筒3优选为两个且以升降台5长度方向的中线呈对称设置，抓取筒3内径优选为与待安装螺钉头部最大外径适配，抓取筒3内弹性设置有顶杆4，顶杆4在抓取筒3内沿其轴向独立滑移；顶杆4上端设置有用于防止顶杆4自升降台5脱落的限位部，限位部包括同轴固接在顶杆4上端面的第一滑杆7（如图3所示），第一滑杆7直径小于顶杆4直径，第一滑杆7上端贯穿升降台5设置，且第一滑杆7上端固接有位于升降台5上端面的第一限位套8，顶杆4与升降台5之间设置有第一弹性件6，第一弹性件6优选为套设在第一滑杆7外部的弹簧，第一弹性件6最大外径不大于抓取筒3内径；顶杆4下端设置有用于抓取/释放螺钉的抓取件，当抓取机构处于初始状态时，抓取件不突出于抓取筒3下端面。

取用螺钉时，机械臂2驱动抓取机构移动至螺钉存放处并使多个抓取筒3分别与多个螺钉对准，随即机械臂2上的液压缸驱动升降台5及多个抓取筒3同步下移，直至螺钉没入抓取筒3内并与抓取件贴近，再通过抓取件对螺钉进行抓取，实现了取放螺钉机器人对多个螺钉的有效抓取；随后机械臂2上的液压缸驱动升降台5及多个抓取筒3同步上移并继续移动至设备安装处，使多个抓取筒3内的多个螺钉分别与设备上的多个安装孔一一对应，再通过机械臂2上的液压缸驱动多个抓取筒3同步下移，直至螺钉插入设备的安装孔内。

当个别螺钉偏移或错位致使受到设备安装孔处的反作用力较大时，机械臂2上的液压缸驱动升降台5及其上的抓取筒3继续下压，此时该螺钉受来自设备安装孔的反作用力驱动下在抓取筒3内上移，随即推动抓取件、顶杆4和第一滑杆7上移，第一弹性件6被压缩产生形变，可有效缓解该反作用力直接作用至升降台5上，尽可能避免了该反作用力对升降台5的继续下压造成阻碍，从而有效避免了机械臂2过载的现象，同时也确保了剩余的多个螺钉能有效安装至设备安装孔内；随后抓取件释放螺钉，多个螺钉即停留在设备安装孔内，确保了取放螺钉机器人对多个螺钉的准确、有效安装。

第一滑杆7在升降台5上竖直滑动时，可为顶杆4在升降台5与抓取筒3之间的滑动提供导向作用，同时抓取机构在初始状态下时，第一限位套8抵接在升降台5上端面，可有效防止顶杆4及抓取件的脱落；并且顶杆4通过第一滑杆7和第一弹性件6而弹性设置在升降台5下方使得顶杆4可相对于抓取筒3独立运动，进而不同的顶杆4可为不同的螺钉提供不同的缓冲作用，适于螺钉的多样化安装。

参照图3和图4，抓取件包括设置在顶杆4下端的电磁铁9，电磁铁9通电后对螺钉的吸力大于螺钉的自重，抓取筒3一侧开设有沿其长度方向且与抓取筒3内部连通的滑槽16；抓取筒3下端侧壁设置有当抓取件释放螺钉时用于剥离螺钉的辅助释放件，辅助释放件包括与气源连通的气嘴10，气嘴10靠近抓取筒3的一端与抓取筒3内部连通；当抓取筒3内的螺钉的下部被完全转移至设备安装孔内时，气嘴10的出气口介于螺钉上端面和电磁铁9下端面之间，电磁铁9下端面的外沿同轴开设有环形槽11。

当抓取机构对螺钉进行抓取时，电磁铁9通电对螺钉进行吸附，可将螺钉稳定固定在抓取筒3内，有效避免了抓取机构在对螺钉进行转移时螺钉的掉落现象；当抓取机构将螺钉转置至设备安装孔内时，电磁铁9断电失去对螺钉的吸附作用，而抓取筒3内径与螺钉头部适配以确保抓取筒3对螺钉的有效定位，从而此时螺钉有一定概率卡在抓取筒3内，可通过气源向气嘴10供气，气嘴10喷出的高速气流将卡在抓取筒3内的螺钉吹落，确保了螺钉能有效停留在设备安装孔内，实现了抓取件对螺钉的便捷抓取和释放。

环形槽11的设置使得电磁铁9与螺钉头部的实际接触面积减小，从而自气嘴10喷出的高速气流涌入环形槽11内并对螺钉头部上端面施加较大的向下的推力，进一步提高了辅助释放件对螺钉的剥离效果；设置滑槽16后既有便于电磁铁9接电线的跟随升降，又可对顶杆4在抓取筒3内的频繁滑动进行散热。

参照图2和图3，抓取筒3与升降台5之间设置有缓冲件，缓冲件包括多个固接在抓取筒3上端侧壁上的第二滑杆12，第二滑杆12优选为两个且二者轴线上的连线过抓取筒3轴线，多个第二滑杆12以抓取筒3轴线呈等间距圆周阵列分布，第二滑杆12于升降台5与抓取筒3之间的外周壁设置有第二弹性件13，第二滑杆12上端贯穿升降台5且第二滑杆12上端固接有位于升降台5上端面的第二限位套14，升降台5下端面开设有多个与多个第二弹性件13分别插接适配的容纳槽（图中未示出）。

升降台5在机械臂2的驱动作用下带动多个抓取筒3下压，直至抓取筒3下端与螺钉存放处外沿或设备安装孔外沿抵接，随即升降台5继续下压，第二滑杆12在升降台5上滑动，第二弹性件13被压缩产生形变为升降台5的下压提供缓冲，以使抓取筒3内的抓取件能实现对螺钉的有效抓取或将螺钉有效顶入设备安装孔内，容纳槽的设置使得压缩状态的第二弹性件13能完全缩入容纳槽内，节省了升降台5与抓取筒3的安装空间；第二限位套14的设置也可防止抓取筒3自升降台5上脱落，提高了抓取筒3的稳定性。

本实施例的实施原理为：

取用螺钉时，机械臂2驱动抓取机构至螺钉存放处使多个抓取筒3分别与多个螺钉对准，随即机械臂2驱动多个抓取筒3同步下移，直至螺钉没入抓取筒3内并与抓取件贴近，再通过抓取件对螺钉进行抓取，实现了取放螺钉机器人对多个螺钉的有效抓取；随后机械臂2驱动多个抓取筒3同步上移并移动至设备安装处，使多个抓取筒3内的多个螺钉分别与设备上的多个安装孔一一对应，再通过机械臂2驱动多个抓取筒3同步下移，直至螺钉插入设备的安装孔内，当个别螺钉受到设备安装孔处的反作用力较大时，弹性设置在抓取筒3内的顶杆4可为该螺钉在抓取筒3内的上移提供缓冲，从而实现了有效防止机械臂2驱动抓取机构下压过载的效果，同时也确保了剩余的多个螺钉能有效安装至设备安装孔内，随后抓取件释放螺钉，多个螺钉即停留在设备安装孔内，确保了取放螺钉机器人对多个螺钉的准确、有效安装。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种取放螺钉机器人，包括基座（1）及机械臂（2），所述机械臂（2）远离所述基座（1）的一端设置有抓取机构，其特征在于：所述抓取机构包括多个抓取筒（3），所述抓取筒（3）内弹性设置有顶杆（4），所述顶杆（4）在所述抓取筒（3）内沿其轴向独立滑移，所述顶杆（4）下端设置有用于抓取/释放螺钉的抓取件；当所述抓取机构处于初始状态时，所述抓取件不突出于所述抓取筒（3）下端面。

2.根据权利要求1所述的取放螺钉机器人，其特征在于：多个所述抓取筒（3）上方共同设置有升降台（5），所述升降台（5）升降设置在所述机械臂（2）远离所述基座（1）的一端，所述顶杆（4）弹性设置在所述升降台（5）下方。

3.根据权利要求2所述的取放螺钉机器人，其特征在于：所述顶杆（4）与所述升降台（5）之间设置有第一弹性件（6），所述第一弹性件（6）最大外径不大于所述抓取筒（3）内径，所述顶杆（4）上端设置有用于防止所述顶杆（4）自所述升降台（5）脱落的限位部。

4.根据权利要求3所述的取放螺钉机器人，其特征在于：所述限位部包括同轴固接在所述顶杆（4）上端面的第一滑杆（7），所述第一滑杆（7）直径小于所述顶杆（4）直径，所述第一滑杆（7）上端贯穿所述升降台（5），所述第一滑杆（7）上端固接有位于所述升降台（5）上端面的第一限位套（8）。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的取放螺钉机器人，其特征在于：所述抓取件包括设置在所述顶杆（4）下端的电磁铁（9），所述电磁铁（9）通电后对螺钉的吸力大于螺钉的自重。

6.根据权利要求5所述的取放螺钉机器人，其特征在于：所述抓取筒（3）下端侧壁设置有当所述抓取件释放螺钉时用于剥离螺钉的辅助释放件。

7.根据权利要求6所述的取放螺钉机器人，其特征在于：所述辅助释放件包括与气源连通的气嘴（10），所述气嘴（10）靠近所述抓取筒（3）的一端与所述抓取筒（3）内部连通；当所述抓取筒（3）内的螺钉的下部被转移至设备安装孔内时，所述气嘴（10）的出气口介于螺钉上端面和所述电磁铁（9）下端面之间。

8.根据权利要求7所述的取放螺钉机器人，其特征在于：所述电磁铁（9）下端面的外沿同轴开设有环形槽（11）。

9.根据权利要求2所述的取放螺钉机器人，其特征在于：所述抓取筒（3）与所述升降台（5）之间设置有缓冲件。

10.根据权利要求9所述的取放螺钉机器人，其特征在于：所述缓冲件包括多个固接在所述抓取筒（3）上端侧壁上的第二滑杆（12），多个所述第二滑杆（12）以所述抓取筒（3）轴线呈等间距圆周阵列分布，所述第二滑杆（12）于所述升降台（5）与所述抓取筒（3）之间的外周壁设置有第二弹性件（13），所述第二滑杆（12）上端贯穿所述升降台（5）且所述第二滑杆（12）上端固接有位于所述升降台（5）上端面的第二限位套（14）。

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