CN114683202B - 一种自适应协作机器人拧紧装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应协作机器人拧紧装置及其使用方法，涉及到机器人技术领域，用于安装在机器人上或AGV系统上，包括自适应吸附及拧紧手抓，自适应吸附及拧紧手抓包括拧紧轴系统、自适应调整组件、吸附组件和手抓本体，其中，拧紧轴系统和自适应调整组件设于手抓本体的两侧，吸附组件设于自适应调整组件上，用于实现螺钉的真空吸附及辅助拧紧。本发明中，配置了自适应调整组件，通过自适应调整组件中的驱动气缸实现伸缩量，确保在拧紧作业过程中一直可以压紧待拧螺钉，使机器人无需移动就可以一次完成拧紧作业；另外，可以调节驱动气缸的气压和伸缩量调节组件实现，调整不同拧紧作业所需浮动行程的浮动刚性要求。

Description

一种自适应协作机器人拧紧装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及到机器人技术领域，尤其涉及到一种自适应协作机器人拧紧装置及其使用方法。

背景技术

随着产业的变革和升级，制造业进一步向智能化、个性化、定制化及可追溯化发展。几大趋势都要求产品的不断迭代、自动化生产及数据的可追溯性，也不断对机器人组装工艺的通用性、精准度、可靠性都提出了越来越高的要求。而人机协作将是不可或缺的解决方案之一。

特别是，在汽车零部件领域，原有的操作人员密集型产线布置给机器人自动化提出了新的要求。以内外饰装配生产为例，由于传统的机器人系统需要占用太多的空间，且无法满足多产品混线生产的柔性需求，因此，迄今为止，劳动密集型自动化流水生产线仍大行其肆。利用人机协作方式，即人与机器人在一个共同的工作空间彼此互动的人机协作模式，可以解决该问题。

传统的机器人拧紧枪作业为机器人直接手持大扭矩拧紧轴进行拧紧作业或者手持小扭矩电流批作业。大扭矩拧紧轴一般不配置自适应调整单元，很难一次成功完成拧紧作业；而小扭矩电流枪作业时，虽然配置了浮动单元，但无法进行自适应调节，且浮动力有限，影响拧紧的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应协作机器人拧紧装置及其使用方法，用于解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种自适应协作机器人拧紧装置，用于安装在机器人上或AGV系统上，包括自适应吸附及拧紧手抓，所述自适应吸附及拧紧手抓包括拧紧轴系统、自适应调整组件、吸附组件和手抓本体，其中，所述拧紧轴系统和所述自适应调整组件设于所述手抓本体的两侧，所述吸附组件设于所述自适应调整组件上，用于实现螺钉的真空吸附及辅助拧紧。

作为优选，所述手抓本体包括机器人连接法兰和Z型机器人连接支架，所述Z型机器人连接支架的下端设有所述机器人连接法兰，所述机器人连接法兰用于安装在所述机器人上或所述AGV系统上。

作为进一步的优选，所述自适应调整组件包括驱动气缸、滑动机构支架和滑动导轨副，所述Z型机器人连接支架的上端设有所述驱动气缸，所述滑动机构支架通过所述滑动导轨副可滑动地设于所述Z型机器人连接支架的一侧。

作为进一步的优选，所述吸附组件包括吸附组件支架以及设于所述吸附组件支架下端的吸附套筒，所述吸附套筒侧壁上设有吸附气嘴，所述吸附气嘴与所述吸附套筒的内部连通，所述吸附组件支架设于所述滑动机构支架的下端。

作为进一步的优选，还包括伸缩量调节组件，所述吸附组件支架上还设有所述伸缩量调节组件。

作为进一步的优选，还包括转接套筒和批头，所述批头的一端通过所述转接套筒与所述拧紧轴系统连接，所述批头的另一端伸入所述吸附套筒内并可穿过所述吸附套筒。

作为进一步的优选，还包括角接触球轴承，所述吸附套筒内设有至少两个所述角接触球轴承，且所述角接触球轴承套设于所述批头的另一端的外缘。

一种自适应协作机器人拧紧装置的使用方法，所述使用方法包括：

S1、当工件到位后，所述机器人或所述AGV系统手持所述自适应协作机器人拧紧装置移动至所述工件的正上方；

S2、然后所述吸附组件在所述自适应调整组件的带动下向下伸出，同时真空泵连通吸附气嘴，对吸附套筒内部抽真空，使得所述吸附套筒拾取所述工件；

S3、所述机器人或所述AGV系统手持所述自适应协作机器人拧紧装置移动至装配位置，并将所述工件压入至指定位移量；

S4、所述拧紧轴系统启动，控制批头带动所述工件旋转并将所述工件拧紧，所述工件拧紧后，所述机器人或所述AGV系统手持所述自适应协作机器人拧紧装置移动至初始位置。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

(1)本发明中，配置了自适应调整组件，通过自适应调整组件中的驱动气缸实现伸缩量，确保在拧紧作业过程中一直可以压紧待拧螺钉，使机器人无需移动就可以一次完成拧紧作业；另外，可以调节驱动气缸的气压和伸缩量调节组件实现，调整不同拧紧作业所需浮动行程的浮动刚性要求；

(2)本发明中，人机协作方式可以实现人机协作完成拧紧作业，也可以完成人工预拧、人工批头更换等难题，而机器人只自动完成拧紧作业，成本及稳定性都有保证；

(3)本发明中，所提及的自适应协作机器人拧紧装置保证拧紧轴紧紧固定在机器人与相连的法兰支架上，与机器人之间相对位置不变，拧紧轴电缆可以按照需要固定在机器人J6到J3轴的管线包中，无需留出多余的部分，确保拧紧轴电缆不会因为机器人的频繁翻转或者复杂运动而产生拖拽、折弯或摩擦而造成线缆损坏；

(4)本发明中，所提及的自适应协作机器人拧紧装置，可以有效抑制机器人在拧紧前进行螺钉对位时所受的反向冲击力，从而避免协作机器人的误报警，提高拧紧质量，并提高协作机器人的使用寿命；

(5)本发明中，采用协作机器人，可以通过拖曳示教，快速到达待拧紧区域，配置了相机系统，可以通过手动输入偏差，然后视觉补正的方式，降低示教难度；

(6)本发明中，可以搭配AGV系统，在AGV运载下，到达需要拧紧的工位，通过写作机器人手持相机系统进行位置补正，即可以进行相应的拧紧作业。

附图说明

图1是本发明中的自适应协作机器人拧紧装置的结构示意图；

图2是本发明中的自适应吸附及拧紧手抓的结构示意图；

图3是本发明中的自适应吸附及拧紧手抓未安装拧紧轴系统的结构示意图；

图4是本发明中的自适应吸附及拧紧手抓的侧视机构示意图；

图5是本发明中的吸附组件的剖视图；

图6是本发明中的自适应协作机器人拧紧装置的使用方法的流程图。

图中：1、自适应吸附及拧紧手抓；2、拧紧轴系统；3、自适应调整组件；31、驱动气缸；32、滑动机构支架；33、滑动导轨副；4、吸附组件；41、吸附组件支架；42、吸附套筒；43、吸附气嘴；44、伸缩量调节组件；45、转接套筒；46、批头；47、角接触球轴承；5、手抓本体；51、机器人连接法兰；52、Z型机器人连接支架；6、机器人；7、工件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是本发明中的自适应协作机器人拧紧装置的结构示意图；图2是本发明中的自适应吸附及拧紧手抓的结构示意图；图3是本发明中的自适应吸附及拧紧手抓未安装拧紧轴系统的结构示意图；图4是本发明中的自适应吸附及拧紧手抓的侧视机构示意图；图5是本发明中的吸附组件的剖视图；图6是本发明中的自适应协作机器人拧紧装置的使用方法的流程图。如图1-6所示，示出了一种较佳的实施方式，示出的一种自适应协作机器人拧紧装置，用于安装在机器人6上或AGV系统上，包括自适应吸附及拧紧手抓1，自适应吸附及拧紧手抓1包括拧紧轴系统2、自适应调整组件3、吸附组件4和手抓本体5，其中，拧紧轴系统2和自适应调整组件3设于手抓本体5的两侧，吸附组件4设于自适应调整组件3上，用于实现螺钉的真空吸附及辅助拧紧。本实施例中，整个自适应协作机器人6拧紧装置既可以通过固定方式安装，也可以搭载在AGV系统上，作为移动端，进行拧紧作业，完成汽车总装、汽车零部件装配的螺钉拧紧应用。自适应调整组件3用于实现吸附及拧紧过程中的自适应调整。手抓本体5用于连接机器人6或AGV系统，拧紧轴系统2用于拧紧螺钉。

进一步，作为一种较佳的实施方式，手抓本体5包括机器人连接法兰51和Z型机器人连接支架52，Z型机器人连接支架52的下端设有机器人连接法兰51，机器人连接法兰51用于安装在机器人6上或AGV系统上。

进一步，作为一种较佳的实施方式，自适应调整组件3包括驱动气缸31、滑动机构支架32和滑动导轨副33，Z型机器人连接支架52的上端设有驱动气缸31，滑动机构支架32通过滑动导轨副33可滑动地设于Z型机器人连接支架52的一侧。本实施例中的驱动气缸31可以将整个自适应调整机构推出，并延滑动导轨副33移动，使整个装置具备一定伸缩量，从而实现拧紧过程中的自适应调整，从而避免机器人6的二次动作；另一方面，可以抑制拧紧前与拧紧中的反向作用力，避免协作机器人6误报警，提高拧紧质量，增加协作机器人6寿命。其次，整个装置的自适应灵敏度可以通过气压进行实时调节。

进一步，作为一种较佳的实施方式，吸附组件4包括吸附组件支架41以及设于吸附组件支架41下端的吸附套筒42，吸附套筒42侧壁上设有吸附气嘴43，吸附气嘴43与吸附套筒42的内部连通，吸附组件支架41设于滑动机构支架32的下端。本实施例中的吸附组件4能够通过吸附组件支架41与自适应调整组件3相连，并由自适应调整组件3驱动伸出，

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括伸缩量调节组件44，吸附组件支架41上还设有伸缩量调节组件44。伸缩量调节组件44主体为可调节缓冲装置，通过吸附组件支架41与滑动机构支架32相连，而伸缩量也可以通过手动调节伸缩量调节组件44实现。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括转接套筒45和批头46，批头46的一端通过转接套筒45与拧紧轴系统2连接，批头46的另一端伸入吸附套筒42内并可穿过吸附套筒42。吸附组件4通过转接套筒45与拧紧轴系统2连接，从而完成拧紧作业。其中，批头46部分可以适配标准的内六角批头46、梅花批头46或异形批头46工具。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括角接触球轴承47，吸附套筒42内设有至少两个角接触球轴承47，且角接触球轴承47套设于批头46的另一端的外缘。本实施例中，吸附套筒42作为角接触球轴承47承载座，批头46通过轴承可以进行伸出和所谓运动，方便完成拧紧作业。角接触球轴承47以成对方式安装于伺服套筒内侧并由卡环固定，用于确保拧紧过程中，拧紧枪驱动输出轴(方头)部分、转接套筒45、批头46与螺钉同心，也可以弥补批头46太长造成的刚性不足，从而保证拧紧质量。另一方面，吸附套筒42与吸附气嘴43相连，通过真空发生器形成真空环境，从而保证不同材质和形状的螺钉可以被准确吸附，并在机器人6运动中不发生掉落。

下面对于本发明的较佳的使用方法进行说明。

一种自适应协作机器人拧紧装置的使用方法，使用方法包括：

S1、当工件7到位后，机器人6或AGV系统手持自适应协作机器人6拧紧装置移动至工件7的正上方；

S2、然后吸附组件4在自适应调整组件3的带动下向下伸出，同时真空泵连通吸附气嘴43，对吸附套筒42内部抽真空，使得吸附套筒42拾取工件7；

S3、机器人6或AGV系统手持自适应协作机器人6拧紧装置移动至装配位置，并将工件7压入至指定位移量；

S4、拧紧轴系统2启动，控制批头46带动工件7旋转并将工件7拧紧，工件7拧紧后，机器人6或AGV系统手持自适应协作机器人6拧紧装置移动至初始位置。本实施例中，当工件7(螺钉)拧紧后，由PLC或者机器控制器判定，若拧紧合格，机器人6退回安全位置，开始下一个流程，否则报警提示。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种自适应协作机器人拧紧装置，用于安装在机器人上或AGV系统上，其特征在于，包括自适应吸附及拧紧手抓，所述自适应吸附及拧紧手抓包括拧紧轴系统、自适应调整组件、吸附组件和手抓本体，其中，所述拧紧轴系统和所述自适应调整组件设于所述手抓本体的两侧，所述吸附组件设于所述自适应调整组件上，用于实现螺钉的真空吸附及辅助拧紧，所述手抓本体包括机器人连接法兰和Z型机器人连接支架，所述Z型机器人连接支架的下端设有所述机器人连接法兰，所述机器人连接法兰用于安装在所述机器人上或所述AGV系统上，所述自适应调整组件包括驱动气缸、滑动机构支架和滑动导轨副，所述Z型机器人连接支架的上端设有所述驱动气缸，所述滑动机构支架通过所述滑动导轨副可滑动地设于所述Z型机器人连接支架的一侧。

2.如权利要求1所述的自适应协作机器人拧紧装置，其特征在于，所述吸附组件包括吸附组件支架以及设于所述吸附组件支架下端的吸附套筒，所述吸附套筒侧壁上设有吸附气嘴，所述吸附气嘴与所述吸附套筒的内部连通，所述吸附组件支架设于所述滑动机构支架的下端。

3.如权利要求2所述的自适应协作机器人拧紧装置，其特征在于，还包括伸缩量调节组件，所述吸附组件支架上还设有所述伸缩量调节组件。

4.如权利要求2所述的自适应协作机器人拧紧装置，其特征在于，还包括转接套筒和批头，所述批头的一端通过所述转接套筒与所述拧紧轴系统连接，所述批头的另一端伸入所述吸附套筒内并可穿过所述吸附套筒。

5.如权利要求4所述的自适应协作机器人拧紧装置，其特征在于，还包括角接触球轴承，所述吸附套筒内设有至少两个所述角接触球轴承，且所述角接触球轴承套设于所述批头的另一端的外缘。

6.一种自适应协作机器人拧紧装置的使用方法，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的自适应协作机器人拧紧装置，所述使用方法包括：

S1、当工件到位后，所述机器人或所述AGV系统手持所述自适应协作机器人拧紧装置移动至所述工件的正上方；

S2、然后所述吸附组件在所述自适应调整组件的带动下向下伸出，同时真空泵连通吸附气嘴，对吸附套筒内部抽真空，使得所述吸附套筒拾取所述工件；

S3、所述机器人或所述AGV系统手持所述自适应协作机器人拧紧装置移动至装配位置，并将所述工件压入至指定位移量；

S4、所述拧紧轴系统启动，控制批头带动所述工件旋转并将所述工件拧紧，所述工件拧紧后，所述机器人或所述AGV系统手持所述自适应协作机器人拧紧装置移动至初始位置。