CN112548549A - 一种智能拧螺丝机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化设备，特别涉及一种智能拧螺丝机构。包括六轴机器人、工作台、工件托盘、弹性压紧装置、螺栓料台及枪头库，其中工作台上设有工件托盘、枪头库及螺栓料台，六轴机器人设置于工作台的一侧、且执行末端设有过渡法兰和弹性压紧装置，弹性压紧装置用于弹性压紧设置于工件托盘上的工件，过渡法兰用于拾取枪头库内的螺钉枪头，且带动螺钉枪头旋转，弹性压紧装置上设有视觉相机。本发明降低机器人故障率和停机损失，提高生产效率，提高机器人的使用寿命，降低成本。

Description

一种智能拧螺丝机构

技术领域

本发明涉及一种自动化设备，特别涉及一种智能拧螺丝机构。

背景技术

螺栓拧紧往往是某个工业生产任务中占比较大的一项工作，为了提高生产效率，降低工人劳动强度，自动化螺栓拧紧装置得到了越来越广泛的应用。工业机器人因其较高的柔性和易用性，且随着工业机器人技术的不断发展与进步，利用工业机器人和自动螺丝机配合拧紧成为市场主流。现有的机器人螺栓自动拧紧装置大多是直接在机器人六轴法兰盘上固连一螺栓拧紧枪头，利用机器人将枪头定位至取螺栓位并取螺栓，再定位到拧紧位，由机器人的提供螺丝机的空间位置与螺丝机自动拧紧。其存在以下缺陷：

机器人拧紧螺栓时会将较大的拧紧力矩由六轴依次传递给五轴、四轴、前臂管、三轴、大臂、腰座和底座，使整个机器人本体受到较大拧紧力矩，增加机器人故障率和停机损失，降低机器人的使用寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种智能拧螺丝机构，以规避现有螺栓拧紧机构在螺栓拧紧时，较大的拧紧力矩由六轴依次传递给五轴、四轴、前臂管、三轴、大臂、腰座和底座，使整个机器人本体受到较大拧紧力矩，致使机器人拧紧系统故障率高，停机损失增大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能拧螺丝机构，包括六轴机器人、工作台、工件托盘、弹性压紧装置、螺栓料台及枪头库，其中工作台上设有工件托盘、枪头库及螺栓料台，所述六轴机器人设置于所述工作台的一侧、且执行末端设有过渡法兰和弹性压紧装置，所述弹性压紧装置用于弹性压紧设置于所述工件托盘上的工件，所述过渡法兰用于拾取所述枪头库内的螺钉枪头，且带动所述螺钉枪头旋转，所述弹性压紧装置上设有视觉相机。

所述弹性压紧装置包括压头、导向杆、压头弹簧及浮动压紧框，其中浮动压紧框安装在六轴机器人末端的外壳上，导向杆为中空结构、且一端可滑动地安装在浮动压紧框上的通孔内，所述压头设置于导向杆的另一端，所述压头弹簧套设于所述导向杆的外侧、且两端分别与浮动压紧框和压头抵接，所述过渡法兰插设于导向杆内。

所述过渡法兰的末端设有与所述螺钉枪头快速连接的螺钉枪头锁紧机构。

所述螺钉枪头锁紧机构包括钢球、钢球弹簧及钢球弹簧座，所述过渡法兰的末端端部沿轴向设有定位盲孔，且外圆周上对称设有与所述定位盲孔连通的径向通孔，所述径向通孔的外侧端与钢球弹簧座螺纹连接，内侧端为锥形孔，所述钢球和钢球弹簧容置于所述径向通孔内、且所述钢球弹簧将所述钢球压紧在所述锥形孔内，所述螺钉枪头的连接端与所述定位盲孔配合、且通过两侧的所述钢球锁紧。

所述螺钉枪头的连接端对称设有用于与所述钢球配合的凹槽。

所述枪头库上设有多个螺钉枪头放置槽，所述枪头库的上方设有枪头快换板，所述枪头快换板上设有多个与各螺钉枪头放置槽相对应的限位豁口，所述限位豁口用于对螺钉枪头轴向限位。

所述六轴机器人包括依次转动连接的机器人底座、机器人腰座、机器人大臂、机器人三轴、机器人四轴、机器人五轴及机器人六轴，所述弹性压紧装置与机器人五轴连接，所述过渡法兰与机器人六轴连接。

所述机器人三轴包括机器人前臂管及用于驱动所述机器人前臂管转动的三轴驱动机构，所述三轴驱动机构包括机器人三轴电机和机器人三轴减速机，机器人三轴电机设置于所述机器人大臂上、且输出端与机器人三轴减速机的输入轴连接，所述机器人三轴减速机的输出轴与所述机器人前臂管连接。

所述机器人前臂管内设有内到外依次嵌套的机器人六轴第一传动轴、机器人五轴第一传动轴及机器人四轴第一传动轴，所述机器人四轴第一传动轴的一端通过四轴输入端齿轮传动机构与机器人四轴电机的输出轴连接，另一端与机器人四轴减速机的输入轴连接，机器人四轴减速机的输出端与机器人四轴连接；

所述机器人五轴第一传动轴的一端通过五轴输入端齿轮传动机构与机器人五轴电机的输出端连接，另一端通过五轴输出端齿轮传动机构与机器人五轴减速机的输入轴连接，机器人五轴减速机的输出轴与机器人五轴连接；

所述机器人六轴第一传动轴的一端通过六轴输入端齿轮传动机构与机器人六轴电机的输出轴连接，另一端通过六轴输出端传动机构与机器人六轴减速机的输入轴连接，机器人六轴减速机的输出轴与机器人六轴连接；

所述机器人四轴电机、机器人五轴电机及机器人六轴电机均设置于所述机器人前臂管外侧端部。

所述六轴输出端传动机构包括机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮、机器人六轴第三传动轴、机器人六轴第三传动轴输入端圆柱齿轮、机器人六轴第二传动轴、机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮、机器人六轴第一传动轴输出端圆锥齿轮及机器人六轴第二传动轴输入端圆锥齿轮，其中机器人六轴第二传动轴和机器人六轴第三传动轴均与机器人六轴第一传动轴垂直布设、且可转动，机器人六轴第二传动轴输入端圆锥齿轮设置于机器人六轴第二传动轴的一端、且与设置于所述机器人六轴第一传动轴上的机器人六轴第一传动轴输出端圆锥齿轮啮合，机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮设置于机器人六轴第二传动轴的另一端，机器人六轴第三传动轴输入端圆柱齿轮设置于机器人六轴第三传动轴的输入端、且与机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮啮合，机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮设置于机器人六轴第三传动轴的输出端，机器人六轴减速机的输出轴与机器人六轴连接，机器人六轴减速机输入端圆锥齿轮设置于机器人六轴减速机输入轴上、且与机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮啮合。

本发明的优点及有益效果是：本发明基于工业机器人本身的动力传动特性及弹性压紧装置的弹簧弹性压力促使压头与工件之间形成较大的静摩擦，来克服较大拧紧力矩传递给整个机器人本体。即本发明在机器人五轴的外壳上固连一弹性压紧装置，在螺栓拧紧过程中，弹性压紧装置的压头与工件接触，弹簧受压使得压头与工件之间形成较大的静摩擦，这样拧紧力矩由六轴传递给五轴，五轴外壳上的弹性压紧装置与工件之间的静摩擦就克服了拧紧力矩，而不会传递给四轴、前臂管、三轴、大臂、腰座和底座，从而降低机器人故障率和停机损失，提高生产效率，提高机器人的使用寿命，降低成本。

本发明的六轴机器人可快速拾取或放置枪头库内的螺栓枪头，提高生产效率。

本发明的三轴臂内集成了传动轴组件，空间位置更加优化，能适应受限的螺丝锁定作业空间。

附图说明

图1为本发明的轴测图；

图2为本发明的主视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图3中Ⅰ处放大图；

图5为图4中Ⅱ处放大图；

图6为本发明中工作台的结构示意图；

图7为图6的Ⅲ处放大图；

图8为本发明中智能机器人的结构示意图；

图9为图8的B-B剖视图；

图10为图9的C-C剖视图；

图11为图9的D-D剖视图。

图中：1为机器人一轴减速机，2为机器人一轴减速机输入端圆柱齿轮，3为机器人一轴电机输出端圆柱齿轮，4为机器人底座，5为机器人一轴电机，6为机器人腰座，7为机器人大臂，8为机器人三轴，9为机器人六轴第一传动轴轴承，10为机器人六轴第一传动轴输入端圆柱齿轮，11为机器人六轴电机输出端圆柱齿轮，12为机器人五轴第一传动轴轴承，13为机器人五轴电机输出端圆柱齿轮，14为机器人五轴第一传动轴输入端圆柱齿轮，15为机器人四轴第一传动轴输入端圆柱齿轮，16为机器人四轴电机输出端圆柱齿轮，17为机器人四轴第一传动轴，18为机器人五轴第一传动轴，19为机器人六轴第一传动轴，20为机器人前臂管，21为机器人四轴第一传动轴轴承，22为机器人四轴减速机，23为机器人四轴，24为机器人五轴第一转动轴输出端圆锥齿轮，25为机器人五轴减速机输入端圆锥齿轮，26为机器人五轴减速机输入轴，27为机器人五轴减速机，28为机器人五轴，29为机器人六轴减速机，30为机器人六轴，31为机器人六轴减速机输入轴，32为机器人六轴减速机输入端圆锥齿轮，33为机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮，34为机器人六轴第三传动轴，35为机器人六轴第三传动轴轴承，36为机器人六轴第三传动轴输入端圆柱齿轮，37为机器人六轴第二传动轴，38为机器人六轴第二传动轴轴承，39为机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮，40为机器人六轴第一传动轴输出端圆锥齿轮，41为机器人六轴第二传动轴输入端圆锥齿轮，42为机器人二轴电机，43为机器人二轴减速机，44为机器人三轴电机，45为机器人三轴减速机，46为机器人六轴电机，47为机器人五轴电机，48为机器人四轴电机，49为过渡法兰，50为钢球，51为钢球弹簧，52为钢球弹簧座，53为Ⅰ号螺钉枪头，54为Ⅰ号螺栓，55为工作台，56为Ⅱ号螺栓料台，57为Ⅱ号螺栓，58为工件托盘，59为工件，60为联结工件，61为压头，62为导向杆，63为压头弹簧，64为浮动压紧框，65为视觉相机，66为弹性压紧装置连接板，67为Ⅰ号螺栓料台，68为Ⅲ号螺钉枪头，69为枪头库，70为Ⅱ号螺钉枪头，71为枪头快换板，72为限位豁口，73为弹性压紧装置，74为螺钉枪头放置槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-2所示，本发明提供的一种智能拧螺丝机构，包括六轴机器人、工作台55、工件托盘58、弹性压紧装置73、螺栓料台及枪头库69，其中工作台55上设有工件托盘58、枪头库69及螺栓料台，六轴机器人设置于工作台55的一侧、且执行末端设有过渡法兰49和弹性压紧装置73，弹性压紧装置73用于弹性压紧设置于工件托盘58上的工件，过渡法兰49用于拾取枪头库69内的螺钉枪头，且带动螺钉枪头旋转与进给，弹性压紧装置73上设有视觉相机65。

如图3-4所示，弹性压紧装置73包括压头61、导向杆62、压头弹簧63及浮动压紧框64，其中浮动压紧框64安装在六轴机器人末端的外壳上，导向杆62为中空结构、且一端可滑动地安装在浮动压紧框64上的通孔内，压头61设置于导向杆62的另一端，压头弹簧63套设于导向杆62的外侧、且两端分别与浮动压紧框64和压头61抵接，过渡法兰49插设于导向杆62内。

过渡法兰49的末端设有与螺钉枪头快速连接的螺钉枪头锁紧机构。

如图5所示，螺钉枪头锁紧机构包括钢球50、钢球弹簧51及钢球弹簧座52，过渡法兰49的末端端部沿轴向设有定位盲孔，且外圆周上对称设有与定位盲孔连通的径向通孔，径向通孔的外侧端与钢球弹簧座52螺纹连接，内侧端为锥形孔，钢球50和钢球弹簧51容置于径向通孔内、且钢球弹簧51将钢球50压紧在锥形孔内，螺钉枪头的连接端与定位盲孔配合、且通过两侧的钢球50锁紧。螺钉枪头的连接端对称设有用于与钢球50配合的凹槽。

如图6所示，工作台55固连到地面上，Ⅱ号螺栓料台56、工件托盘58、Ⅰ号螺栓料台67及枪头库69定位布置到工作台55上，工件59及联结工件60定位夹紧到工件托盘58上。

如图7所示，枪头库69上设有多个螺钉枪头放置槽74，枪头库69的上方设有枪头快换板71，枪头快换板71上设有多个与各螺钉枪头放置槽74相对应的限位豁口72，限位豁口72用于对螺钉枪头轴向限位。

如图8-11所示，六轴机器人包括依次转动连接的机器人底座4、机器人腰座6、机器人大臂7、机器人三轴8、机器人四轴23、机器人五轴28及机器人六轴30，弹性压紧装置73与机器人五轴28连接，过渡法兰49与机器人六轴30连接。

机器人底座4上设有机器人一轴减速机1、机器人一轴减速机输入端圆柱齿轮2、机器人一轴电机输出端圆柱齿轮3及机器人一轴电机5，机器人一轴电机5的输出端设有机器人一轴电机输出端圆柱齿轮3，机器人一轴减速机输入端圆柱齿轮2设置于机器人一轴减速机1的输入轴上、且与机器人一轴电机输出端圆柱齿轮3啮合，机器人一轴减速机1的输出轴与机器人腰座6连接。机器人腰座6上设有机器人二轴电机42和机器人二轴减速机43，机器人二轴减速机43的输入轴与机器人二轴电机42连接，输出轴与机器人大臂7连接。

机器人三轴8包括机器人前臂管20及用于驱动机器人前臂管20转动的三轴驱动机构，三轴驱动机构包括机器人三轴电机45和机器人三轴减速机45，机器人三轴电机45设置于机器人大臂7上、且输出端与机器人三轴减速机45的输入轴连接，机器人三轴减速机45的输出轴与机器人前臂管20连接。

如图9所示，机器人前臂管20内设有内到外依次嵌套的机器人六轴第一传动轴19、机器人五轴第一传动轴18及机器人四轴第一传动轴17，机器人四轴第一传动轴17的一端通过四轴输入端齿轮传动机构与机器人四轴电机48的输出轴连接，另一端与机器人四轴减速机22的输入轴连接，机器人四轴减速机22的输出端与机器人四轴23连接；

进一步地，四轴输入端齿轮传动机构包括相互啮合的机器人四轴第一传动轴输入端圆柱齿轮15和机器人四轴电机输出端圆柱齿轮16。

机器人五轴第一传动轴18的一端通过五轴输入端齿轮传动机构与机器人五轴电机47的输出端连接，另一端通过五轴输出端齿轮传动机构与机器人五轴减速机27的输入轴连接，机器人五轴减速机27的输出轴与机器人五轴28连接。

进一步地，五轴输入端齿轮传动机构包括相互啮合的机器人五轴电机输出端圆柱齿轮13和机器人五轴第一传动轴输入端圆柱齿轮14。五轴输出端齿轮传动机构包括相互啮合的机器人五轴第一转动轴输出端圆锥齿轮24和机器人五轴减速机输入端圆锥齿轮25。

机器人六轴第一传动轴19的一端通过六轴输入端齿轮传动机构与机器人六轴电机46的输出轴连接，另一端通过六轴输出端传动机构与机器人六轴减速机29的输入轴连接，机器人六轴减速机29的输出轴与机器人六轴30连接。

进一步地，六轴输入端齿轮传动机构包括相互啮合的机器人六轴第一传动轴输入端圆柱齿轮10和机器人六轴电机输出端圆柱齿轮11。

机器人四轴电机48、机器人五轴电机47及机器人六轴电机46均设置于机器人前臂管20外侧端部，如图8所示。

六轴输出端传动机构包括机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮33、机器人六轴第三传动轴34、机器人六轴第三传动轴输入端圆柱齿轮36、机器人六轴第二传动轴37、机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮39、机器人六轴第一传动轴输出端圆锥齿轮40及机器人六轴第二传动轴输入端圆锥齿轮41，其中机器人六轴第二传动轴37和机器人六轴第三传动轴34均与机器人六轴第一传动轴19垂直布设、且可转动，机器人六轴第二传动轴输入端圆锥齿轮41设置于机器人六轴第二传动轴37的一端、且与设置于机器人六轴第一传动轴19上的机器人六轴第一传动轴输出端圆锥齿轮40啮合，机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮39设置于机器人六轴第二传动轴37的另一端，机器人六轴第三传动轴输入端圆柱齿轮36设置于机器人六轴第三传动轴34的输入端、且与机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮39啮合，机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮33设置于机器人六轴第三传动轴34的输出端，机器人六轴减速机29的输出轴与机器人六轴30连接，机器人六轴减速机输入端圆锥齿轮32设置于机器人六轴减速机输入轴31上、且与机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮33啮合。

为了规避螺栓拧紧时较大的拧紧力矩由六轴依次传递给五轴、四轴、前臂管、三轴、大臂、腰座和底座，使整个机器人本体受到较大拧紧力矩，致使机器人拧紧系统故障率高，停机损失增大的问题。首先，本发明利用工业机器人自身的六轴伺服电机，替代电批内的电机(伺服电机或者步进电机)，减少驱动单元电机，降低成本，空间位置更加优化，能适应受限的螺丝锁定作业空间。其次，本发明利用工业机器人自身的六轴减速机构，替代电批内的增力机构，减少传动单元电机，降低成本，空间位置更加优化，能适应受限的螺丝锁定作业空间，系统刚性更好，适应高速应用。最后，利用机器人的五轴外壳与被锁定工件的摩擦和弹性力，平衡掉螺丝锁定的反力转矩，更加适应大型号的螺丝锁定，减少系统振动和噪音。所以本发明另辟蹊径，在机器人五轴28的外壳上固连一弹性压紧装置73；机器人六轴30旋转依次带动过渡法兰49、Ⅰ号螺钉枪头53(或其它枪头)及Ⅰ号螺栓54(或其它螺栓)旋转，同时机器人向下进给实现Ⅰ号螺栓54(或其它螺栓)的拧紧；在Ⅰ号螺栓54(或其它螺栓)拧紧过程中，弹性压紧装置73的压头61始终与联结工件60接触，弹性压紧装置73随着机器人的向下进给运动沿着导向杆62向下压缩压头弹簧63，压头弹簧63受压使得压头61与联结工件60之间形成较大的静摩擦，这样拧紧力矩由机器人六轴30传递给机器人五轴28，机器人五轴28外壳上的弹性压紧装置73与联结工件60之间的静摩擦就克服了拧紧力矩，而不会传递给机器人四轴23、机器人前臂管20、机器人三轴8、机器人大臂7、机器人腰座6和机器人底座4。

本发明的实施例中，机器人底座4固连到地面上，过渡法兰49与六轴30联结，可随机器人六轴30转动与进给；过渡法兰49伸出杆末端开有方型槽，方型槽两侧开有相贯圆柱孔(径向通孔)，圆柱孔靠近方型槽侧开有一段距离的锥形孔，钢球弹簧51置于圆柱孔内，一侧由钢球弹簧座52支撑，一侧将钢球50压入锥形孔内；Ⅰ号螺钉枪头53、Ⅲ号螺钉枪头68及Ⅱ号螺钉枪头70的方型头部两侧开有球窝，依靠球窝与钢球50的配合实现Ⅰ号螺钉枪头53、Ⅲ号螺钉枪头68及Ⅱ号螺钉枪头70与过渡法兰49的联结；导向杆62中轴线开有圆柱通孔，过渡法兰49的伸出杆及枪头插入导向杆62的圆柱通孔中；机器人五轴28的外壳上固连弹性压紧装置连接板66，浮动压紧框64联结到弹性压紧装置连接板66上；浮动压紧框64的一侧布置视觉相机65，中间开有圆柱孔，圆柱孔套入导向杆62，可沿着导向杆62上下运动；压头弹簧63套入导向杆62，一端靠浮动压紧框64支撑，另一端靠压头61支撑；压头61紧定到导向杆62一端。

机器人传动过程：机器人一轴电机5通过机器人一轴电机输出端圆柱齿轮3带动机器人一轴减速机输入端圆柱齿轮2转动，机器人一轴减速机输入端圆柱齿轮2转动通过机器人一轴减速机1带动机器人腰座6转动，从而形成机器人腰座6相对于机器人底座4的回转。机器人二轴电机42通过机器人二轴减速机43带动机器人大臂7转动，从而形成机器人大臂7相对于机器人腰座6的回转。机器人三轴电机44通过机器人三轴减速机45带动机器人三轴8转动，从而形成机器人三轴8相对于机器人大臂7的回转。机器人四轴电机48通过机器人四轴电机输出端圆柱齿轮16带动机器人四轴第一传动轴输入端圆柱齿轮15转动，机器人四轴电机输出端圆柱齿轮16转动通过机器人四轴第一传动轴17以及机器人四轴减速机22带动机器人四轴23转动，从而形成机器人四轴23相对于机器人前臂管20的转动。机器人五轴电机47通过机器人五轴电机输出端圆柱齿轮13带动机器人五轴第一传动轴输入端圆柱齿轮14转动，机器人五轴第一传动轴输入端圆柱齿轮14转动通过机器人五轴第一传动轴18、机器人五轴第一传动轴输出端圆锥齿轮24、机器人五轴减速机输入端圆锥齿轮25以及机器人五轴减速机27带动机器人五轴28转动，从而形成机器人五轴28相对于机器人四轴23的转动。机器人六轴电机46通过机器人六轴电机输出端圆柱齿轮11带动机器人六轴第一传动轴输入端圆柱齿轮10转动，机器人六轴第一传动轴输入端圆柱齿轮10转动通过机器人六轴第一传动轴19、机器人六轴第一传动轴输出端圆锥齿轮40以及机器人六轴第二传动轴输入端圆锥齿轮41带动机器人六轴第二传动轴37转动，机器人六轴第二传动轴37转动通过机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮39、机器人六轴第三传动轴输入端圆柱齿轮36、机器人六轴第三传动轴34、机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮33、机器人六轴减速机输入端圆锥齿轮32以及机器人六轴减速机29带动机器人六轴30转动，形成机器人六轴30相对于机器人五轴28转动。

拧螺栓过程：机器人各关节联合运动到枪头库69附近，六轴机器人调整姿态通过视觉相机65拍照识别枪头姿态，六轴机器人再次调整姿态将过渡法兰49伸出杆的方型槽对准Ⅰ号螺钉枪头53(或其它枪头)，六轴机器人带动过渡法兰49向下直线运动，依靠钢球弹簧51的弹性阻尼将钢球50卡入Ⅰ号螺钉枪头53的球窝内，实现Ⅰ号螺钉枪头53的抓取；六轴机器人各关节联合运动到Ⅰ号螺栓料台67(或其它螺栓料台)附近，六轴机器人调整姿态通过视觉相机65拍照识别螺栓帽姿态，六轴机器人再次调整姿态将Ⅰ号螺钉枪头53对准螺栓帽，六轴机器人带动过渡法兰49及Ⅰ号螺钉枪头53向下直线运动实现螺栓的抓取；六轴机器人各关节联合运动到联结工件60附近，调整姿态对准联结工件60的螺栓孔，六轴机器人向下直线运动，将压头61压到联结工件60的表面，六轴机器人继续向下直线运动(与此同时六轴30带动Ⅰ号螺钉枪头53和螺栓旋转)，浮动压紧框64沿着导向杆62压缩压头弹簧63，过度法兰盘49连同Ⅰ号螺钉枪头53及螺栓随六轴机器人直线向下进给，实现螺栓拧紧；机器人六轴30停止旋转并向上直线运动，带动弹性压紧装置73、Ⅰ号螺钉枪头53向上运动，压头61脱离联结工件60的表面，压头弹簧63复位，六轴机器人各关节联合运动到螺栓料台附近取下一个螺栓，循环往复至拧完所有的螺栓。

本发明在机器人五轴的外壳上固连一弹性压紧装置，在螺栓拧紧过程中，弹性压紧装置的压头与工件接触，弹簧受压使得压头与工件之间形成较大的静摩擦，这样拧紧力矩由六轴传递给五轴，五轴外壳上的弹性压紧装置与工件之间的静摩擦就克服了拧紧力矩，而不会传递给四轴、前臂管、三轴、大臂、腰座和底座，从而降低机器人故障率和停机损失，提高生产效率，提高机器人的使用寿命，降低成本。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能拧螺丝机构，其特征在于，包括六轴机器人、工作台(55)、工件托盘(58)、弹性压紧装置(73)、螺栓料台及枪头库(69)，其中工作台(55)上设有工件托盘(58)、枪头库(69)及螺栓料台，所述六轴机器人设置于所述工作台(55)的一侧、且执行末端设有过渡法兰(49)和弹性压紧装置(73)，所述弹性压紧装置(73)用于弹性压紧设置于所述工件托盘(58)上的工件，所述过渡法兰(49)用于拾取所述枪头库(69)内的螺钉枪头，且带动所述螺钉枪头旋转，所述弹性压紧装置(73)上设有视觉相机(65)。

2.根据权利要求1所述的智能拧螺丝机构，其特征在于，所述弹性压紧装置(73)包括压头(61)、导向杆(62)、压头弹簧(63)及浮动压紧框(64)，其中浮动压紧框(64)安装在六轴机器人末端的外壳上，导向杆(62)为中空结构、且一端可滑动地安装在浮动压紧框(64)上的通孔内，所述压头(61)设置于导向杆(62)的另一端，所述压头弹簧(63)套设于所述导向杆(62)的外侧、且两端分别与浮动压紧框(64)和压头(61)抵接，所述过渡法兰(49)插设于导向杆(62)内。

3.根据权利要求1所述的智能拧螺丝机构，其特征在于，所述过渡法兰(49)的末端设有与所述螺钉枪头快速连接的螺钉枪头锁紧机构。

4.根据权利要求3所述的智能拧螺丝机构，其特征在于，所述螺钉枪头锁紧机构包括钢球(50)、钢球弹簧(51)及钢球弹簧座(52)，所述过渡法兰(49)的末端端部沿轴向设有定位盲孔，且外圆周上对称设有与所述定位盲孔连通的径向通孔，所述径向通孔的外侧端与钢球弹簧座(52)螺纹连接，内侧端为锥形孔，所述钢球(50)和钢球弹簧(51)容置于所述径向通孔内、且所述钢球弹簧(51)将所述钢球(50)压紧在所述锥形孔内，所述螺钉枪头的连接端与所述定位盲孔配合、且通过两侧的所述钢球(50)锁紧。

5.根据权利要求4所述的智能拧螺丝机构，其特征在于，所述螺钉枪头的连接端对称设有用于与所述钢球(50)配合的凹槽。

6.根据权利要求1所述的智能拧螺丝机构，其特征在于，所述枪头库(69)上设有多个螺钉枪头放置槽(74)，所述枪头库(69)的上方设有枪头快换板(71)，所述枪头快换板(71)上设有多个与各螺钉枪头放置槽(74)相对应的限位豁口(72)，所述限位豁口(72)用于对螺钉枪头轴向限位。

7.根据权利要求1所述的智能拧螺丝机构，其特征在于，所述六轴机器人包括依次转动连接的机器人底座(4)、机器人腰座(6)、机器人大臂(7)、机器人三轴(8)、机器人四轴(23)、机器人五轴(28)及机器人六轴(30)，所述弹性压紧装置(73)与机器人五轴(28)连接，所述过渡法兰(49)与机器人六轴(30)连接。

8.根据权利要求7所述的智能拧螺丝机构，其特征在于，所述机器人三轴(8)包括机器人前臂管(20)及用于驱动所述机器人前臂管(20)转动的三轴驱动机构，所述三轴驱动机构包括机器人三轴电机(45)和机器人三轴减速机(45)，机器人三轴电机(45)设置于所述机器人大臂(7)上、且输出端与机器人三轴减速机(45)的输入轴连接，所述机器人三轴减速机(45)的输出轴与所述机器人前臂管(20)连接。

9.根据权利要求8所述的智能拧螺丝机构，其特征在于，所述机器人前臂管(20)内设有内到外依次嵌套的机器人六轴第一传动轴(19)、机器人五轴第一传动轴(18)及机器人四轴第一传动轴(17)，所述机器人四轴第一传动轴(17)的一端通过四轴输入端齿轮传动机构与机器人四轴电机(48)的输出轴连接，另一端与机器人四轴减速机(22)的输入轴连接，机器人四轴减速机(22)的输出端与机器人四轴(23)连接；

所述机器人五轴第一传动轴(18)的一端通过五轴输入端齿轮传动机构与机器人五轴电机(47)的输出端连接，另一端通过五轴输出端齿轮传动机构与机器人五轴减速机(27)的输入轴连接，机器人五轴减速机(27)的输出轴与机器人五轴(28)连接；

所述机器人六轴第一传动轴(19)的一端通过六轴输入端齿轮传动机构与机器人六轴电机(46)的输出轴连接，另一端通过六轴输出端传动机构与机器人六轴减速机(29)的输入轴连接，机器人六轴减速机(29)的输出轴与机器人六轴(30)连接；

所述机器人四轴电机(48)、机器人五轴电机(47)及机器人六轴电机(46)均设置于所述机器人前臂管(20)外侧端部。

10.根据权利要求9所述的智能拧螺丝机构，其特征在于，所述六轴输出端传动机构包括机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮(33)、机器人六轴第三传动轴(34)、机器人六轴第三传动轴输入端圆柱齿轮(36)、机器人六轴第二传动轴(37)、机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮(39)、机器人六轴第一传动轴输出端圆锥齿轮(40)及机器人六轴第二传动轴输入端圆锥齿轮(41)，其中机器人六轴第二传动轴(37)和机器人六轴第三传动轴(34)均与机器人六轴第一传动轴(19)垂直布设、且可转动，机器人六轴第二传动轴输入端圆锥齿轮(41)设置于机器人六轴第二传动轴(37)的一端、且与设置于所述机器人六轴第一传动轴(19)上的机器人六轴第一传动轴输出端圆锥齿轮(40)啮合，机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮(39)设置于机器人六轴第二传动轴(37)的另一端，机器人六轴第三传动轴输入端圆柱齿轮(36)设置于机器人六轴第三传动轴(34)的输入端、且与机器人六轴第二传动轴输出端圆柱齿轮(39)啮合，机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮(33)设置于机器人六轴第三传动轴(34)的输出端，机器人六轴减速机(29)的输出轴与机器人六轴(30)连接，机器人六轴减速机输入端圆锥齿轮(32)设置于机器人六轴减速机输入轴(31)上、且与机器人六轴第三传动轴输出端圆锥齿轮(33)啮合。

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