CN113977255A - 一种并联式轻量化螺丝拧紧系统及机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锁螺丝机技术领域，公开了一种并联式轻量化螺丝拧紧系统及机器人系统，包括固定壳体，所述固定壳体内依次设置有推送装置、变速传动装置和锁付装置，所述变速传动装置连接有动力联接装置，动力联接装置与固定壳体并排联接；变速传动装置驱动锁付装置旋转作业，所述推送装置驱动锁付装置伸缩作业，还包括用于给锁付装置供料的夹头装置；本发明具有如下优点：1.本发明采用动力装置与气缸并联设置，结构紧凑，整体长度减小；2.可直接利用机器人的末端动力轴进行驱动，实现螺丝锁付作业，节约生产成本；3.运行时，只有内部运动，外部壳体不动，无需考虑移动安全等问题；4.优化气缸结构，具有提高整体使用寿命、低成本、通用性高等优点。

Description

一种并联式轻量化螺丝拧紧系统及机器人系统

技术领域

本发明涉及锁螺丝机技术领域，尤其涉及一种并联式轻量化螺丝拧紧系统及机器人系统。

背景技术

随着工业化进程的加快，大量的制造企业都越来越多的采购自动化设备，用来取代传统的人工操作，例如：传统的生产线在组装产品时，大量的采用人工进行装配锁螺丝，这种人工锁螺丝的方式往往会因为不同的操作人员，其螺丝锁止的质量不同，从而造成对产品的装配稳固性造成潜在的隐患。

中国专利CN202010880187.4公开了螺丝锁付装置及螺丝装配机器人，包括锁付动力机构，包括安装板、以及设置于所述安装板上的第四动力件；竖直驱动机构，与所述安装板连接，并可驱动所述安装板在竖直方向移动；回弹套筒组件，包括设置于所述安装板下端的外筒、以及与所述外筒下端套接的内筒，所述内筒和所述外筒之间设置有第一弹性件，所述内筒下端设置有吸嘴；批杆组件，装设于所述回弹套筒组件内并与所述第四动力件连接，所述第四动力件可驱动所述批杆组件旋转。此技术方案中，发明人将驱动装置与批头串联，以此驱动批头运动，此为较优的装配方式，可避免较多问题，但是仍旧存在装置长度过长、结构不够紧凑，装配成本高等问题。有鉴于此，发明人进行了新的发明。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种并联式轻量化螺丝拧紧系统及机器人系统，其具有结构紧凑、低成本、通用性好的特点。

为实现上述目的，本发明是一种并联式轻量化螺丝拧紧系统，包括固定壳体，所述固定壳体内依次设置有推送装置、变速传动装置和锁付装置，所述变速传动装置连接有动力联接装置，动力联接装置与固定壳体并排联接；变速传动装置驱动锁付装置旋转作业，所述推送装置驱动锁付装置伸缩作业，还包括用于给锁付装置供料的夹头装置。

进一步的，所述固定壳体包括缸体，所述推送装置包括位于缸体内的活塞组件和推送轴组件；缸体设置有第一气嘴和第二气嘴，用于驱动活塞组件；所述缸体内设置有密封组件，推送轴组件与活塞组件连接并可相对于活塞组件进行旋转，所述推送轴组件可相对于变速传动装置伸缩滑动。

进一步的，所述活塞组件包括依次设置的活动件、磁环、活塞和轴承，所述活动件与缸体活动连接，磁环固定于活动件，所述轴承设置有轴承套，轴承套与活动块固定连接，活塞套接于轴承套。

更进一步的，所述推送轴组件包括推送轴，所述推送轴与轴承转动连接，推送轴可相对密封组件运动，所述推送轴还设置有用于连接变速传动装置的键部。

进一步的，所述固定壳体包括传动箱体，所述变速传动装置包括齿轮a、齿轮b、齿轮c和驱动管，所述齿轮a啮合齿轮b，齿轮b 与齿轮c止转配合，所述齿轮a、齿轮b和齿轮c设置于传动箱体，所述驱动管与推送装置连接，驱动管设置有齿轮d，齿轮d与齿轮c 啮合。

优选的，所述驱动管内部设置有多个与键部相匹配的键槽。

优选的，所述驱动管上还设置有用于固定驱动管的第二轴承。

进一步的，所述动力联接装置包括连接座和驱动轴，所述连接座一端为开放端，连接座设置有容置腔，所述容置腔内设置有用于连接外部动力装置的连接件，所述驱动轴与连接件连接，齿轮a设置于驱动轴。

进一步的，所述锁付装置包括批头，所述批头与推送轴连接，批头设置有固定件，批头外部套接有吸附管，所述吸附管与批头活动连接，吸附管与固定件之间抵接有第一弹簧。

一种机器人系统，包括机器人手臂，所述机器人手臂包括旋转座和依次连接的多个活动臂，所述机器人手臂末端与动力联接装置传动连接。

有益效果：与现有技术相比，本发明是一种并联式轻量化螺丝拧紧系统及机器人系统，包括固定壳体，所述固定壳体内依次设置有推送装置、变速传动装置和锁付装置，所述变速传动装置连接有动力联接装置，动力联接装置与固定壳体并排联接；变速传动装置驱动锁付装置旋转作业，所述推送装置驱动锁付装置伸缩作业，还包括用于给锁付装置供料的夹头装置；本发明具有如下优点：1.本发明采用动力装置与气缸并联设置，结构紧凑，整体长度减小；2.可直接利用机器人的末端动力轴进行驱动，实现螺丝锁付作业，节约生产成本；3.运行时，所有动作部件均在壳体内，安全性好；4.优化气缸结构，具有提高整体使用寿命、低成本、通用性好等优点。

附图说明

图1为本发明的立体示意图。

图2为本发明的推动装置和变速传动装置结构示意图。

图3为本发明的驱动管结构示意图。

图4为本发明的活塞组件和推送轴组件结构示意图。

图5为本发明的锁付装置结构示意图。

图6为本发明的批头结构示意图。

图7为本发明的连接座结构示意图。

图8为本发明的夹头装置结构示意图。

图9为本发明的夹头剖视图结构示意图。

图10为本发明的螺丝拧紧机器人系统结构示意图。

图11为本发明的变速传动装置另一实施例俯视结构示意图。

图12为本发明的齿轮b和齿轮c结构示意图。

图13为本发明的螺丝吹锁型批头组件结构示意图。

图14为本发明的螺栓吹锁型批头组件结构示意图。

图15为本发明的螺栓吹吸型批头组件结构示意图。

附图标记包括：

固定壳体--1，缸体--11，第一气嘴--12，第二气嘴--13，密封组件--14，传动箱体--15，推送装置--2，活塞组件--21，活动件--211，磁环--212，活塞--213，轴承--214，轴承套--215，轴承座--216，第二连接座--217，第二固定件--218，推送轴组件--22，推送轴--221，键部 --222，变速传动装置--3，齿轮a--31，齿轮b--32，气缸a--321，齿轮 c--33，气缸b--331，驱动管--34，键槽--341，第二轴承--342，第三轴承--343，齿轮d--35，锁付装置--4，批头--41，固定件--411，吸附管 --42，吸附孔--421，第一弹簧--43，动力联接装置--5，连接座--51，容置腔--511，连接件--512，调节块--513，调节螺栓--514，凹槽--515，驱动轴--52，夹头装置--6，夹头--61，锁止孔--611，第一活动夹块--612，第二活动夹块--613，第二弹簧--614，储料槽--615，储料孔--616，送料管--62，扭簧--621，机器人手臂--7，旋转座--71，活动臂--72，真空组件--8，第三气嘴--81，第二密封组件--82，磁性位移传感器--9。

具体实施方式

下面结合附图1至15对本发明进行详细的说明。

本发明是一种并联式轻量化螺丝拧紧系统。该系统包括固定壳体 1，所述固定壳体1内依次设置有推送装置2、变速传动装置3和锁付装置4，所述变速传动装置3连接有动力联接装置5，动力联接装置5与固定壳体1并排联接；变速传动装置3驱动锁付装置4旋转作业，所述推送装置2驱动锁付装置4伸缩作业，还包括用于给锁付装置4供料的夹头装置6。本发明主要运用于螺丝锁付领域，相比于传统的螺丝锁付装置，本发明具有如下优点：1.采用动力装置与气缸并联设置，结构紧凑，整体长度减小；2.设置有动力联接装置5，螺丝拧紧系统可根据实际情况装配动力装置，灵活性、通用性高；3.运行时，只有内部运动，外部壳体不动，无需考虑移动安全等问题；4.优化气缸结构，具有提高整体使用寿命、低成本等优点。

本发明中，所述固定壳体1包括缸体11，所述推送装置2包括位于缸体11内的活塞组件21和推送轴组件22；缸体11设置有第一气嘴12和第二气嘴13，用于驱动活塞组件21；所述缸体11内设置有密封组件14，推送轴组件22与活塞组件21连接并可相对于活塞组件21进行旋转，所述推送轴组件22可相对于变速传动装置3伸缩滑动。

本技术方案中，所述活塞组件21包括依次设置的活动件211、磁环212、活塞213和轴承214，所述活动件211与缸体11活动连接，磁环212固定于活动件211，所述轴承214设置有轴承套215，轴承套215与活动件211固定连接，活塞213套接于轴承套215。使用时，空气从第一气嘴12进气推动活动件211下行，第二气嘴13进气推动轴承套215上行，从而带动活塞213、轴承214上下运动，驱动锁付装置4伸缩作业。其中，磁环212与设置在固定壳体1的磁性位移传感器9配合使用，用于感应活塞213位置，从而准确判断螺钉锁止高度。

其中，所述推送轴组件22包括推送轴221，所述推送轴221与轴承214转动连接，推送轴221可相对密封组件14运动，所述推送轴221还设置有用于连接变速传动装置3的键部222。气缸的密封组件14主要用于保证气缸的气密性，密封组件14设置于驱动管34末端，在推送轴221做伸缩运动时，密封组件14并不做轴向伸缩运动，密封组件14跟随推送轴221一起转动，即密封组件14相对于推送轴 221不动，极大降低密封组件14的摩擦阻力，提高密封组件14的使用寿命。

作为一实施例，本技术方案中，所述轴承214包括轴承座216、第二连接座217和第二固定件218，所述轴承座216与轴承套215固定连接，轴承座216内部设置有滚动体，所述第二连接座217固定连接推送轴221，第二连接座217与轴承座216相抵接，所述第二固定件218用于卡接推送轴221，第二固定件218与轴承套215固定连接。其使用原理为：当推送轴221在变速传动装置3的驱动下转动时，第二连接座217会跟着一起转动，由于气压的作用，第二连接座217会一直顶着轴承座216的端面旋转，由于轴承座216是固定于轴承套 215内部的，轴承座216并不会转动，从而实现推送轴221相对活塞 213转动的情况。发明人改进了气缸的内部结构，提高气缸使用寿命的同时气缸的实用性也得到了进一步的提升。

如图所示2，所述固定壳体1包括传动箱体15，所述变速传动装置3包括齿轮a31、齿轮b32、齿轮c33和驱动管34，所述齿轮a31 啮合齿轮b32，齿轮b32与齿轮c33止转配合，所述齿轮a31、齿轮 b32和齿轮c33设置于传动箱体15，所述驱动管34与推送装置2连接，驱动管34设置有齿轮d35，齿轮d35与齿轮c33啮合。设备运行时，齿轮a31带动齿轮b32运动，同轴连接的齿轮c33带动齿轮d35 运动，从而实现带动驱动管34转动，可根据实际需求改变齿轮b32 和齿轮d35的大小，来达到增速或减速效果。

作为另一实施例，如图11所示，所述齿轮b32和齿轮c33对称设置，齿轮b32设置有气缸a321，气缸a321驱动齿轮b32，所述齿轮c33设置有气缸b331，气缸b331驱动齿轮c33。使用时，固定壳体1设置有调速面板，当调节到高速档位时，齿轮b32在气缸a321 的驱动下向前运动与齿轮a31和齿轮d35啮合，由于齿轮b32的直径较小，传动速度加快；当调节到低速档位时，齿轮c33在气缸b331 的作用下同样向前运动，由于直径较大，传动速度减慢。在此基础上，使用者可随意调节螺丝拧紧系统的传动速度，无需整个更换变速传动装置又能进一步满足生产需求。根据实际情况还可继续增加不同直径的齿轮和气缸，以达到更多速度的切换。

如图所示3，所述驱动管34内部设置有多个与键部222相匹配的键槽341。推送轴221的键部222与驱动管34的键槽341相匹配，使得驱动管34可驱动推送轴221转动。

作为一实施例，所述驱动管34上还设置有用于固定驱动管34的第二轴承342。驱动管34上的齿轮d35由于与齿轮c33相互啮合转动时，会有一定的压力，导致驱动管34无法固定，因此发明人在齿轮d35上方附近设置有第二轴承342，固定驱动管34的同时保证变速传动装置3的正常运行。为进一步提高驱动管34的稳定性，发明人在齿轮d35的下方还设置有第三轴承343，所述第三轴承343与第二轴承342形成对称受力。本技术方案中，第二轴承342和第三轴承 343均采用滚针轴承。

本技术方案中，所述动力联接装置5包括连接座51和驱动轴52，所述连接座51一端为开放端，连接座51设置有容置腔511，所述容置腔511内设置有用于连接外部动力装置的连接件512，所述驱动轴 52与连接件512连接，齿轮a31设置于驱动轴52。动力联接装置5 可用于外部连接各种动力装置，只需跟换不同的连接件512即可，有效提高了螺丝拧紧系统的通用性及灵活度。

在上述技术方案的基础上，作为另一实施例，所述连接座51的容置腔511可拆卸连接有伺服电机。当不使用机器人手臂7作为螺丝拧紧系统的动力来源时，动力联接装置5可直接与伺服电机连接便可单独使用，不受实际情景的限制；当利用机器人手臂7作为动力时，拆卸伺服电机进行更换即可，适用性强又操作方便。

为提高动力联接装置5的适用性，所述连接座51的开放端设置有可调节接口大小的调节块513，所述调节块513两端均设置有调节螺栓514，转动调节螺栓514即可调节连接座51的接口大小，操作简单又能使连接座51适用于各种动力设备。

同时，所述连接座51一侧还设置有凹槽515。在螺丝拧紧系统装配过程中，凹槽28可方便连接座21在与螺丝拧紧系统或者其他设备联接时，进一步缩小空间，使结构更加紧凑，同时具有定位作用，定位连接座21，防止连接座21移动。

如图所示，所述锁付装置4包括批头41，所述批头41与推送轴 221连接，批头41还固定连接有固定件411，批头41外部套接有吸附管42，所述吸附管42与批头41活动连接，吸附管42与固定件411 之间抵接有第一弹簧43。当批头41在推送轴221的驱动下旋转和伸缩运动时，吸附管42也跟着一起旋转和伸缩运动。第一弹簧43可在批头41锁付螺丝时，让批头41能伸出吸附管42方便锁付螺丝。

为进一步提高螺丝锁付的精准度，发明人还在所述批头41设置有真空组件8，所述真空组件8包括第三气嘴81和第二密封组件82，所述第三气嘴81设置于固定壳体1，第二密封组件82设置于驱动管 34靠近批头41一端，所述吸附管42上还设置有多个吸附孔421。使用时，第二密封组件82将变速传动装置3等隔开，避免受第三气嘴 81抽真空的影响，第三气嘴81则从吸附管42上的多个吸附孔421 开始抽真空，将吸附管42变成负压状态，从而使得批头41也呈负压状态，在气压差的作用下吸附螺丝，使批头41从夹头装置6伸出时，螺丝不会脱离批头41，达到精准锁付螺丝的目的，同时提高锁付效率。

本发明的螺丝包括螺帽为十字形、内六角形和一字形等类别。根据螺帽的不同，螺丝锁付系统的批头41可相应进行替换，同时螺丝锁付系统可分为吹吸型及吹锁型，上述方案为螺丝吹吸型方案，所述螺丝吹锁型方案则不包括真空组件8，可直接进行锁付无需吸附过程，适用于内六角形螺丝等，具体批头41组件见附图13。本发明更换批头41组件后还可运用于螺栓的锁付，所述螺栓的锁付系统同样可分为吹吸型及吹锁型，螺栓吹锁型为无真空组件8，具体批头41见附图14；螺栓吹吸型则为批头41内部中空设置，批头41外部设置有吸附孔421与第三气嘴81进行负压吸附，具体结构见附图15。因批头41可根据不同需求相应进行更换，整体提高锁付系统的灵活度，适用于不同应用场景，适用范围更广。

本技术方案中，所述夹头装置6包括夹头61和送料管62，所述夹头设置有供批头41上下移动的锁止孔611，夹头两侧分别铰接有第一活动夹块612和第二活动夹块613，所述第一活动夹块612和第二活动夹块613之间抵接有第二弹簧614，第一活动夹块612和第二活动夹块613均设置有储料槽615，所述储料槽615合并形成储料孔 616，所述送料管62用于向储料孔616中送料。其使用原理为：螺丝从送料管62被吹入，直接进入到储料孔616中，在吸附管42向外伸出时，送料管62被挤出，两活动夹块张开，当吸附管42往回运动时，送料管62又在扭簧621的作用下进行复位，进行下一次送料。由于送料管62是直接对着储料孔616的，被吹入的螺丝没有多余的翻转空间，因此夹头装置6具有送料更精准，可保证锁付过程的正常进行，适用性强等特点。

本发明还提供了一种机器人系统，包括机器人手臂7，所述机器人手臂7包括旋转座71和依次连接的多个活动臂72，所述机器人手臂7末端与动力联接装置5传动连接。在本方案中，发明人直接利用机器人的末端作为驱动螺丝拧紧系统的动力源，不仅简化了螺丝拧紧系统的结构，减轻重量及体积，而且生产者不必再购买多一个与系统相匹配的动力装置，节约生产成本，具有更高的经济价值。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种并联式轻量化螺丝拧紧系统，包括固定壳体(1)，其特征在于：所述固定壳体(1)内依次设置有推送装置(2)、变速传动装置(3)和锁付装置(4)，所述变速传动装置(3)连接有动力联接装置(5)，动力联接装置(5)与固定壳体(1)并排联接；变速传动装置(3)驱动锁付装置(4)旋转作业，所述推送装置(2)驱动锁付装置(4)伸缩作业，还包括用于给锁付装置(4)供料的夹头装置(6)。

2.根据权利要求1所述的一种并联式轻量化螺丝拧紧系统，其特征在于：所述固定壳体(1)包括缸体(11)，所述推送装置(2)包括位于缸体(11)内的活塞组件(21)和推送轴组件(22)；缸体(11)设置有第一气嘴(12)和第二气嘴(13)，用于驱动活塞组件(21)；所述缸体(11)内设置有密封组件(14)，推送轴组件(22)与活塞组件(21)连接并可相对于活塞组件(21)进行旋转，所述推送轴组件(22)可相对于变速传动装置(3)伸缩滑动。

3.根据权利要求2所述的一种并联式轻量化螺丝拧紧系统，其特征在于：所述活塞(213)组件(21)包括依次设置的活动件(211)、磁环(212)、活塞(213)和轴承(214)，所述活动件(211)与缸体(11)活动连接，磁环(212)固定于活动件(211)，所述轴承(214)设置有轴承套(215)，轴承套(215)与活动件(211)固定连接，活塞(213)套接于轴承套(215)。

4.根据权利要求2所述的一种并联式轻量化螺丝拧紧系统，其特征在于：所述推送轴组件(22)包括推送轴(221)，所述推送轴(221)与轴承(214)转动连接，推送轴(221)可相对密封组件(14)运动，所述推送轴(221)还设置有用于连接变速传动装置(3)的键部(222)。

5.根据权利要求2所述的一种并联式轻量化螺丝拧紧系统，其特征在于：所述固定壳体(1)包括传动箱体(15)，所述变速传动装置(3)包括齿轮a(31)、齿轮b(32)、齿轮c(33)和驱动管(34)，所述齿轮a(31)啮合齿轮b(32)，齿轮b(32)与齿轮c(33)止转配合，所述齿轮a(31)、齿轮b(32)和齿轮c(33)设置于传动箱体(15)，所述驱动管(34)与推送装置(2)连接，驱动管(34)设置有齿轮d(35)，齿轮d(35)与齿轮c(33)啮合。

6.根据权利要求5所述的一种并联式轻量化螺丝拧紧系统，其特征在于：所述驱动管(34)内部设置有多个与键部(222)相匹配的键槽(341)。

7.根据权利要求5所述的一种并联式轻量化螺丝拧紧系统，其特征在于：所述驱动管(34)上还设置有用于固定驱动管(34)的第二轴承(342)。

8.根据权利要求5所述的一种并联式轻量化螺丝拧紧系统，其特征在于：所述动力联接装置(5)包括连接座(51)和驱动轴(52)，所述连接座(51)一端为开放端，连接座(51)设置有容置腔(511)，所述容置腔(511)内设置有用于连接外部动力装置的连接件(512)，所述驱动轴(52)与连接件(512)连接，齿轮a(31)设置于驱动轴(52)。

9.根据权利要求1所述的一种并联式轻量化螺丝拧紧系统，其特征在于：所述锁付装置(4)包括批头(41)，所述批头(41)与推送轴(221)连接，批头(41)设置有固定件(411)，批头(41)外部套接有吸附管(42)，所述吸附管(42)与批头(41)活动连接，吸附管(42)与固定件(411)之间抵接有第一弹簧(43)。

10.一种机器人系统，包括权利要求1～9任一项所述的螺丝拧紧系统，其特征在于：还包括机器人手臂(7)，所述机器人手臂(7)包括旋转座(71)和依次连接的多个活动臂(72)，所述机器人手臂(7)末端与动力联接装置(5)传动连接。

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