CN114770581A - 飞轮装置装配用机械抓手及飞轮装置密封装配系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞轮装置装配用机械抓手及飞轮装置密封装配系统，飞轮装置装配用机械抓手包括安装组件；密封垫抓取机构，具有用于抓取密封垫的吸附件；螺钉旋拧机构，具有升降机构和旋转机构，旋转机构具有一用于旋拧螺钉的旋拧件；以及螺钉夹取机构，位于密封垫抓取机构的下方，其具有一对夹持件，两夹持件在获取螺钉后处于夹紧状态，在旋拧螺钉时处于张开状态。本发明将密封垫抓取和螺钉的夹取旋拧集成在一起，能够兼顾密封垫的取放和螺钉的夹取、旋拧，结构紧凑；在装配时仅需要两个机器人即可实现飞轮装置的密封装配作业，节约面积；且整个装配过程无需人工辅助操作，实现了自动装配，提高了装配效率，进而降低了企业的生产成本。

Description

飞轮装置装配用机械抓手及飞轮装置密封装配系统

技术领域

本发明涉及飞轮装置的装配领域，尤其是涉及一种飞轮装置装配用机械抓手，还涉及一种飞轮装置密封装配系统。

背景技术

近年来，随着核工业、航空工业、电力工业、船舶工业、石油化工等行业的迅速发展，飞轮储能系统以功率大、效率高、储能密度大且清洁无污染等优点得到了广泛的应用。飞轮储能系统运行过程中，电动机带动飞轮装置高速旋转以将电能转化为动能并储存起来。为保护飞轮装置在运转中的风损，通常在飞轮装置装上密封装配在真空容器内，以确保飞轮装置的长时间运行。

目前，飞轮装置装配过程中，通常用机器人（如六轴机器人或桁架机器人）和专用夹具夹取盖板和密封垫，即先将密封垫放在容器的上表面，然后放置盖板，最后利用螺钉将盖板和容器固定在一起，以实现飞轮装置的密封装配。然而，现有飞轮装置的密封作业大多是半自动半人工，即人工放置密封垫和盖板，人工核对密封垫、盖板和飞轮装置容器上的安装孔是否对中，容易因分心而错位，对中效率低，密封效率低下；另外，现场大多利用电动扳手逐一紧固螺钉，在紧固过程中需要另一工人按压盖板以使盖板受力平衡并进行力矩测定，浪费人工；再者，整个装配作业需要较多人工，在转移盖板上和密封垫时存在误伤情况，安全性低，且还容易损坏密封垫或盖板表面，影响装配后的密封效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的提供一种飞轮装置装配用机械抓手。

本发明的第二个目的在于提供一种飞轮装置装配系统，包括飞轮装置装配用机械抓手，实现了飞轮装置盖板、密封垫和螺钉的自动取件、转移和安装，提高了飞轮装置的密封效率。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的飞轮装置装配用机械抓手，包括

安装组件，具有一水平设置的安装件；

密封垫抓取机构，架设在所述安装件的下方，所述密封垫抓取机构具有多个用于抓取密封垫的吸附件，且多个所述吸附件沿圆周方向间隔设置；

螺钉旋拧机构，具有设置在所述密封组件上的升降机构和由所述升降机构驱动的旋转机构，且所述旋转机构具有一用于旋拧螺钉的旋拧件；以及

螺钉夹取机构，所述螺钉夹取机构位于所述密封垫抓取机构的下方，其具有一对位于所述旋转机构下方的夹持件，两所述夹持件在获取螺钉后处于夹紧状态，在旋拧螺钉时处于张开状态。

有益效果是：本发明将密封垫抓取和螺钉的夹取旋拧集成在一起，能够兼顾密封垫的取放和螺钉的夹取、旋拧，结构紧凑，减少飞轮装置装配系统中的机器人和抓手数量，降低生产成本，节约装配空间；

本发明的工作原理是：密封垫抓取机构的吸附件可用于抓取密封垫并实现密封垫的自动放置，无需人工辅助对孔，提高了密封垫的取放效率；螺钉夹取机构能够实现螺钉的自动夹取，螺钉夹取机构可实现螺钉的抓取，螺钉旋拧机构具有旋拧件，可插装在螺钉的内六角孔内，螺钉旋拧机构可实现旋拧件的边下降边旋转，进而实现螺钉的自动旋拧，实现飞轮装置的自动装配，提高装配效率。

进一步地，本发明所述的飞轮装置装配用机械抓手，还包括竖向设置的连接件，所述密封垫抓取机构通过多个所述连接件（即连接杆）与所述安装件固连在一起；所述密封垫抓取机构包括水平设置的安装盘，多个所述吸附件沿圆周方向间隔设置在所述安装盘的边缘处。更进一步地，吸附件为吸盘，吸盘通过气动支撑杆（或液压支撑杆）安装在安装盘上。

有益效果是：本发明的吸盘与安装盘浮动连接，确保吸盘与密封垫浮动吸附，保护密封垫免受损伤；多个吸盘的水平投影位于同一圆周上，有效确保密封垫的吸附效果，提高取放和转移稳定性。

进一步地，本发明所述的飞轮装置装配用机械抓手，还包括多个间隔沿着所述安装盘间隔设置的第一视觉组件，所述安装盘的边缘处具有多个第一缺口，每个所述第一缺口处设置有一所述第一视觉组件。更进一步地，第一视觉组件包括设置在第一缺口处的支架、间隔设置在所述支架上的第一视觉相机和第一视觉光源，所述第一视觉相机的拍摄镜头和第一视觉光源上下同轴设置，且所述第一视觉相机和第一视觉光源位于密封垫上方。

有益效果是：本发明在安装盘上安装有多个第一视觉相机和第一视觉光源，可利用多个第一视觉相机拍摄容器内圆直径并确定中心位置，通过拍摄到的密封垫上螺钉孔的位置来确定取放密封垫的安装位置，后续安装则通过机器人恒定转动分度进行安装，每个螺钉安装过程实时进行扭矩检测，保证安装质量。

进一步地，所述安装组件具有一设置在所述安装件上的安装架，所述升降机构包括设置在所述安装架上的第一气缸和由所述第一气缸驱动的升降件，所述升降件上设置有第一弹性缓冲组件，所述第一弹性缓冲组件使所述升降件浮动升降。

有益效果是：本发明的第一弹性缓冲组件可使升降件具有一定的浮动性，进而确保升降机构的浮动性，以便于将旋拧件插装在螺钉顶部的孔内，避免

进一步地，所述旋转机构包括与所述升降件固连的安装框、设置在所述安装框上的驱动电机和由所述驱动电机驱动的传动组件，所述旋拧件（优选螺钉钻头）设置在所述传动组件的下部。

有益效果是：本发明的升降件与安装框固连在一起，可实现旋拧件的升降，驱动电机可通过传动组件实现旋拧件的升降和旋转，以满足螺钉的自动旋拧需求；其中，旋拧件和传动组件的传动轴卡装在一起，便于更换新的螺钉钻头。

进一步地，所述安装架的竖板上设置有竖向滑轨，所述安装框的一侧面间隔设置有沿着所述竖向滑轨上下滑动的滑动件，且所述竖板上开设有使所述升降件穿过的通孔。有益效果是：安装框通过滑动件沿着竖向滑轨上下移动，有效确保连接和运行稳定性，实现安装框的平稳升降。

进一步地，所述螺钉夹取机构包括第二气缸，所述第二气缸具有一对夹持头，每个所述夹持头上固连有一个所述夹持件，且所述夹持件的夹持面上具有用于夹持螺钉的夹持槽；

所述第二气缸通过第二弹性缓冲组件固定在所述安装架的竖板上，所述第二弹簧缓冲组件包括固定在所述竖板上的第二导向件和穿设在所述第二导向件内的第二缓冲轴，所述第二缓冲轴上套装有第二缓冲弹簧。

有益效果是：第二气缸为手指气缸，第二气缸通过其两个夹持头实现夹持件的张开和闭合，进而实现螺钉的夹取和松开，以满足螺钉的夹取需求；

第二气缸和安装架之间具有第二缓冲弹簧，使第二气缸上的夹持件与盖板缓冲接触，有效保护盖板免被损伤，确保飞轮装置的密封性能。

进一步地，本发明所述的飞轮装置装配用机械抓手，还包括驱动所述安装架水平往返移动的调整机构，所述调整机构具有设置在所述安装件上的第三气缸，所述第三气缸的活塞杆与所述安装架固连在一起；且与所述螺钉旋拧机构对应处的安装盘上开设有使螺钉夹取机构水平往返移动的第二缺口。

有益效果是：本发明的调整机构设置在安装件的下方，可利用调整机构实现螺钉旋拧机构和螺钉夹取机构的水平移动，能够满足不同位置处螺钉的夹取和旋拧需求，结构巧妙。

进一步地，所述螺钉旋拧机构、螺钉夹取机构和所述调整机构配套安装且至少为两套。更进一步地，螺钉旋拧机构为两套，分别设置在安装件的两端部，每个螺钉旋拧机构的下方具有一螺钉夹取机构，安装件上具有两套调整机构，可利用两调整机构分别调整螺钉旋拧机构的位置，以满足螺钉的旋拧需求。

另外，本发明的螺钉夹取机构对称布设，其连线与盖板上沿直径方向对设的孔对应，确保旋拧过程中盖板的力矩平衡，进一步确保密封效果。

本发明还提供了一种飞轮装置装配系统，包括密封垫存放工位、螺钉存放工位、装配工位、第一机器人、第二机器人、盖板机械抓手和上述飞轮装置装配用机械抓手，飞轮装置装配用机械抓手安装在第一机器人上，盖板机械抓手安装在第二机器人上，其中，盖板机械抓手包括

安装结构，具有连接单元和一对上下间隔的上安装件和下安装件，且所述连接单元固连在所述上安装件上；

缓冲连接结构，其具有多个间隔设置的缓冲连接组件，所述上安装件和下安装件通过多个所述缓冲连接组件连接在一起；

盖板信息获取结构，具有多个间隔设置在上安装件上的第二视觉组件，每个所述第二视觉组件均具有连接座和设置在所述连接座上的图片获取件，且所述图片获取件位于上安装件的外侧；以及

盖板抓取组件，具有多个设置在下安装件下表面的、用于吸附盖板的电磁铁。

有益效果是：本发明通过第二机器人抓取密封垫，可实现密封垫的精准取放，无需人工辅助对齐，提高了密封垫的装配效率；利用第一机器人和飞轮装置装配用机械抓手实现密封垫和螺钉的自动取件和安装，进而实现了飞轮装置的快速封装，提高了飞轮装置的密封效率。

本发明的飞轮装置装配系统，仅需要两个机器人即可实现飞轮装置的密封装配作业，机器人数量少，降低成本，且占用空间小，节约车间面积；本发明的整个装配过程无需人工辅助操作，实现了自动装配，提高了装配效率，进而降低了企业的生产成本。

本发明的第二视觉组件可获取盖板和容器的中心位置，并通过第二视觉组件确定容器上螺钉孔的相对位置，进而实现盖板的精准抓取和放置，使盖板上的孔与密封垫、容器上的孔对应，保证精准性；

电磁铁安装在下安装件，且下安装件与上安装件之间具有缓冲弹簧，使下安装件具有一定的浮动性，进一步确保下安装件上的吸附件与盖板浮动接触，避免盖板表面出现损伤，进而保证飞轮装置的装配效果。

电磁铁断电时吸附盖板，电磁铁通电后盖板从电磁铁上脱落，便于抓取和脱出盖板，最大限度地保护盖板；电磁铁还能有效避免盖板转移过程掉落，抓取牢固，降低盖板破损几率，进一步降低成本。

进一步地，所述连接单元包括竖向设置的连接筒和固连在所述连接筒上部的基板；所述盖板机械抓手还包括设置在连接筒内的、用于读取盖板信息的扫码枪。有益效果是：基板上具有安装孔和螺栓孔，可通过基板将其安装在第二机器人上，安装简单方便；另外，连接筒可保护扫码枪免受碰撞。

进一步地，所述缓冲连接组件包括固连在所述上安装件上的第三导向件和滑动穿设在所述第三导向件内的第三缓冲轴，第三缓冲轴的下端部向下延伸出第三导向件并固定在所述下安装件上；且位于第三导向件和下安装件之间的第三缓冲轴上套装有第三弹性缓冲件。在实际安装时，弹性缓冲件优选缓冲弹簧。

有益效果是：本发明在上安装件和下安装件通过多组具有缓冲弹簧的缓冲连接组件连接在一起，确保下安装件具有一定的缓冲性能，有效保护盖板表面免受损伤。

进一步地，所述第二视觉组件还包括设置在所述连接座下表面的光源固定件，且所述光源固定件上设置有呈环形结构的第二视觉光源。更进一步地，所述图片获取件为第二视觉相机，第二视觉相机的拍摄镜头与第二视觉光源同轴线。

有益效果是：本发明利用多个间隔设置的第二视觉相机确定容器上螺钉孔的相对位置，进而实现盖板的精准抓取和放置，使盖板上的孔与密封垫、容器上的孔对应，保证精准性。

更进一步地，所述第二视觉组件还包括一对设置在所述连接座上的台阶板，两所述台阶板的底部水平设置有固定板，所述光源固定件固定在所述固定板上，台阶板可有效保证第二视觉相机和第二视觉光源的间距，进一步保证图片质量。

本发明的飞轮装置装配用机械抓手的优点具体如下：

本发明利用吸附件抓取密封垫并实现密封垫的自动放置，无需人工辅助对孔，提高了密封垫的取放效率；螺钉夹取机构能够实现螺钉的自动夹取，螺钉夹取机构可实现螺钉的抓取，螺钉旋拧机构具有旋拧件，可插装在螺钉的内六角孔内，螺钉旋拧机构可实现旋拧件的边下降边旋转，进而实现螺钉的自动旋拧，实现飞轮装置的自动装配，提高密封效率。

本发明将密封垫抓取和螺钉的夹取旋拧集成在一起，能够兼顾密封垫的取放和螺钉的夹取、旋拧，结构紧凑，减少飞轮装置装配系统中的机器人和抓手数量，降低生产成本，节约装配空间。

本发明的飞轮装置密封装配系统采用了本发明的飞轮装置装配用机械抓手和盖板机械抓手，实现了密封垫、盖板和螺钉的顺序装配，提高了飞轮装置的密封装配效率。另外，本发明的系统仅需要两个机器人即可实现飞轮装置的密封作业，机器人数量少，降低成本，且占用空间小，节约车间面积；本发明的整个密封装配过程无需人工辅助操作，实现了自动装配，提高了密封装配效率，进而降低了企业的生产成本。

本发明的装配系统中的盖板机械抓手的下安装件通过多个缓冲组件与上安装件连接，使得下安装件具有一定的浮动性，进一步确保下安装件上的吸附件与盖板浮动接触，避免盖板表面出现损伤，进而保证飞轮装置的装配效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明所述密封垫抓取结构的结构示意图。

图3是图1的仰视图。

图4是本发明所述螺钉旋拧机构的结构示意图。

图5是图4的侧视图。

图6是图4中升降机构的结构示意图。

图7是图6的剖视结构示意图。

图8是本发明所述旋转机构和螺钉夹取机构的连接图。

图9是本发明所述螺钉夹取机构的示意图。

图10是本发明的轴测图（略去密封垫抓取机构）。

图11是本发明所述的飞轮装置装配系统的布置图。

图12是本发明所述第一机器人和飞轮装置装配用机械抓手安装后的使用状态图。

图13是本发明所述盖板机械抓手的结构示意图。

图14是本发明盖板机械抓手的剖视图（略去连接单元）。

图15是本发明盖板机械抓手的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施方式一

如图1和图10所示，本发明所述的飞轮装置装配用机械抓手，包括

安装组件，具有一水平设置的安装件（即水平设置的安装板101）和一固定在安装板101上的连接盘102（可以是法兰盘），可通过连接盘102将本发明固定在机器人上；

密封垫抓取机构，设置在安装板101的下方，密封垫抓取机构具有多个用于抓取密封垫的吸附件（即吸盘201），且吸盘201沿圆周方向间隔设置，可通过多个吸盘201实现密封垫的抓取，有效避免密封垫掉落；

两螺钉旋拧机构，分别设置在安装板101的两端部，每个螺钉旋拧机构均具有升降机构和由升降机构驱动的旋转机构，且旋转机构具有一用于旋拧螺钉的旋拧件（即螺钉钻头301），升降机构和旋转机构可带动螺钉钻头301边下降边转动，以实现螺钉的自动旋拧；以及

两螺钉夹取机构，每个旋转机构的下方设置有一螺钉夹取机构，每个螺钉夹取机构具有一对位于旋转机构下方的夹持件（即螺钉夹爪401），两螺钉夹爪401具有夹紧状态和张开状态，在夹取螺钉后螺钉螺钉夹爪401处夹紧状态以防止螺钉掉落；螺钉到位后螺钉夹爪401处于张开状态，使螺钉处于自由状态，以便于旋拧。

工作时，本发明可通过机器人（如六轴机器人）带动本发明到密封垫存放工位，通过多个吸附件吸附密封垫，将密封垫到达指定位置后，六轴机器人带动本发明移动至螺钉存放工位处通过螺钉夹爪401夹取螺钉；机器人带动螺钉于指定位置后，螺钉夹爪401松开螺钉，而旋转机构和升降机构工作，实现旋拧件的边下降边旋转，继而实现了螺钉的自动旋拧，提高了螺钉的安装效率。另外，本发明将密封垫抓取和螺钉夹取和旋拧集成在一起，结构紧凑，减少机械抓手的数量，节约空间。

如图1-3所示，安装板101的底表面间隔设置有多个竖向的连接件（即连接杆103）；密封垫抓取机构包括通过连接杆103水平架设在安装板101下方的安装盘202和多个吸盘201（优选真空吸盘），每个吸盘201均通过气动支撑杆203（当然，也可以是氮气弹簧支撑杆或液压支撑杆）与安装盘202连接在一起，确保每个吸盘201均具有一定的浮动空间，进一步确保密封垫表面免被损伤。工作时，安装盘202边缘处的多个吸盘201的底表面与密封垫完全接触，进而将密封垫抓紧，避免掉落几率，提高安全性。

如图2所示，密封垫抓取机构还包括多个间隔设置在安装盘202上的第一视觉组件，通过第一视觉组件确认密封垫的轮廓尺寸和位置信息，以实现密封垫的准确抓取和放置，无需人工辅助找孔对齐。具体地：

如图2所示，安装盘202的边缘处沿其周向间隔开设有四个第一缺口，每个第一缺口处设置有一个第一视觉组件，第一视觉组件包括设置在支架204、和设置在支架204上的第一视觉相机205、第一视觉光源206，第一视觉相机205和第一视觉光源206上下对应设置且同轴，以便于对支架204下方的密封垫进行拍摄，确保图片质量。工作时，利用四个第一视觉相机拍摄容器内圆直径并确定中心位置，通过拍摄到的密封垫上的螺钉孔位置来确定密封垫的安装位置，后续安装则通过机器人恒定转动分度进行安装，每个螺钉安装过程实时进行扭矩检测，保证安装质量，进一步实现密封垫的精准放置，有效避免。

如图1、4-5所示，安装板101的下表面具有竖向设置的安装架，安装架包括竖板104和固连在竖板104两长边处的加强板105，加强板105呈三角形结构，有效保证安装架的结构强度和结构稳定性；升降机构包括竖向设置在竖板104上的第一气缸302，第一气缸302的活塞杆竖向向上，第一气缸302的活塞杆上设置有第一弹性缓冲组件和升降件（即升降块303），升降块303的一侧一体成型有连接部304，连接部304穿过竖板104的通孔与旋转机构固定在一起，进而通过第一气缸302带动旋转机构上升和下降，以实现旋拧件的升降。

如图6-7所示，第一弹性缓冲组件包括固定在第一气缸302的活塞杆上的连接头305和固定在连接头305上的第一缓冲轴306，升降块303的安装孔下部卡装有第一导向件（即第一直线轴承307），第一缓冲轴306向上穿出第一直线轴承307和升降块303，位于升降块303上方的第一缓冲轴306上套装有第一缓冲弹簧308。第一气缸302的活塞杆伸出或缩回时，第一缓冲弹簧308有效使旋转机构具有一定的浮动性，减少外力对旋转机构的干扰，进而确保底部的旋拧件顺利插装在螺钉顶部的内六角孔内。

如图4-5所示，旋转机构包括与升降块303固定在一起的安装框309（竖向设置），升降块303的连接部304穿过通孔与安装框309固定在一起，实现升降机构和旋转机构的连接，通孔的竖向高度对升降块303的上下行程进行限位；

旋转机构还包括设置在安装框309上的驱动电机（优选伺服电机310）和由伺服电机310驱动的传动组件（具体为通过联轴器连接的传动轴），传动轴通过轴承转动安装在安装框309内，有效保证传动轴的运行稳定性；螺钉钻头301与传动轴卡装在一起，便于更换钻头。

如图4-5所示，安装架的竖板104上设置有竖向滑轨311，安装框309的一侧面上下间隔设置有与竖向滑轨311配合的滑动件（即第一滑块312），第一滑块312卡装在竖向滑轨311上，不仅可保证旋转机构的运动轨迹，还能确保连接稳定性和运行稳定性，确保旋转机构的稳定运行。

如图8-9所示，螺钉夹取机构位于安装盘202的下方，其包括第二气缸402（选用手指气缸），第二气缸402通过第二弹性缓冲组件设置在竖板104上。具体地，竖板104的下部固定有连接块403，第二弹性缓冲组件包括固连在连接块403内的一对第二导向件（即第二直线轴承）和穿设在每个第二直线轴承内部的第二缓冲轴404，第二缓冲轴404的底部水平设置有连接板406，第二气缸402固定在连接板406上；且每个第二缓冲轴404上套装均有第二缓冲弹簧405，能够抵抗外界对螺钉夹取机构的干扰。

如图4-5、8-9所示，第二气缸402为手指气缸，其具有一对夹持头402.1，每个夹持头402.1上均设置有一个螺钉夹爪401，夹持头402.1为矩形结构，螺钉夹爪401为L形结构，其竖直段具有与夹持头402.1配合的限位槽，在安装时可先将夹持头402.1卡装在限位槽内然后再利用螺栓将夹持头402.1和螺钉夹爪401固定在一起，确保连接可靠性；两螺钉夹爪401的水平段相对设置，其夹持面在闭合时围成用于夹持螺钉的夹持槽401.1，当螺钉夹爪401闭合时夹取螺钉，当螺钉夹爪401张开时将螺钉松开，以便于旋拧。

在本发明的一个优选实施例中，本发明还包括一对带动安装架水平移动的调整机构，进而实现了螺钉旋拧机构和螺钉夹取机构的水平移动，以满足不同位置处的螺钉的夹取和旋拧需求。具体地：

如图10所示，调整机构包括水平设置在安装板101上的第三气缸501，安装架的顶部具有水平设置的滑动板502，第三气缸501的活塞杆与滑动板502固定连接；螺钉旋拧机构对应处的安装盘202上开设有使螺钉夹取机构水平往返移动的第二缺口，为螺钉旋拧机构的水平移动提供空间。工作时，第三气缸501通过推动滑动板502带动螺钉旋拧机构整体左右移动，以满足螺钉的夹取和旋拧需求。

如图10所示，调整机构还包括导向连接组件，导向连接组件包括一对固定在安装板101底表面的第一滑轨503，滑动板502的顶部设置有第二滑块504，第二滑块504卡装在第一滑轨503上，有效保证安装架的运动轨迹和运行稳定性。

工作时，两第三气缸501的活塞杆同时向外伸出时，第三气缸501通过安装架带动螺钉旋拧机构和螺钉夹取机构同时向外移动；当第三气缸501的活塞杆缩回时，第三气缸501通过安装架带动两螺钉旋拧机构相对移动。

如图10所示，两旋转机构之间还设置有强连接组件，加强连接组件包括一对水平设置的第二滑轨601和设置在每个旋转机构的加强板105上的第三滑块602，每对第三滑块602分别卡装在与其对应的第二滑轨601上，进一步加强两安装架之间的连接，限定安装架的运动轨迹，有效确保结构稳定性和运行稳定性。

本发明的工作过程及原理简述如下：

将本发明安装在六轴机器人上，利用六轴机器人实现本实施方式中飞轮装置装配用机械抓手（简称机械抓手）在空间范围内的灵活偏移和自转。将机械抓手移动是密封垫存放工位的上方，第一视觉组件拍摄密封垫的图片信息，车间控制系统将多个第一视觉相机205拍摄到的图片进行整合确定容器的中心位置，通过拍摄到的密封垫上螺钉孔的位置来确定取放密封垫的安装位置；

安装时通过机器人恒定转动分度进行安装，每个螺钉安装过程实时进行扭矩检测，确保密封垫上的孔与口沿处的孔上下对应，并保证安装质量；另外在抓取过程中，吸盘201具有一定的浮动性，吸盘201与密封垫柔性接触，减少外力对密封垫的干扰，保护密封垫；

待密封垫和盖板均到位后，六轴机器人带动机械抓手移动至螺钉存放工位，两螺钉夹取机构同时工作，即第二气缸402带动螺钉夹爪401先张开使其位于螺钉两侧，第二气缸402再带动螺钉夹爪401闭合，实现螺钉的夹取；

六轴机器人带动机械抓手移动至装配工位，利用调整机构调整螺钉的位置使其与盖板上每对穿孔（每对穿孔的连线为盖板的直径重合）的间距一致，利用六轴机器人转动机械抓手使螺钉与其中一对穿孔上下对应，螺钉自上而下穿过盖板和密封垫，第二气缸402带动螺钉夹爪401张开而松开螺钉，螺钉钻头301向下移动并卡在螺钉顶部，螺钉钻头301边下降边转动，实现了螺钉的自动旋拧。在旋拧过程中，由于螺钉旋拧机构的连线与盖板的直径重合，无需人工辅助按压盖板即可保证盖板受力均匀，避免出现因盖板受力不均而引起的密封性差的问题。

实施方式二

如图11所示，本发明所述的飞轮装置装配系统，包括密封垫存放工位（具有密封垫M）、螺钉存放工位、盖板工位（具有多个盖板H）装配工位(具有容器N)、第一机器人E和第二机器人F，还包括实施方式一所述的飞轮装置装配用机械抓手（以下简称机械抓手）和盖板机械抓手，密封垫存放工位存放有密封垫M，装配工位具有待装配的容器N，螺钉存放工位具有多个整齐摆放的螺钉；

如图12所示，机械抓手固定安装在第一机器人E上，利用第一机器人E实现机械抓瘦的空间范围内的灵活移动和旋转，进而实现密封垫和螺钉的抓取和装配需求，提高了装配效率；盖板机械抓手固定安装在第二机器人F，利用第二机器人F实现盖板的自动抓取和精准放置，为实现飞轮装置的快速密封打下基础。

本实施方式中的第一机器人E和第二机器人F均为六轴机器人，以满足盖板、密封垫和螺钉的灵活夹取和装配，提高了装配效率。

如图13-15所示，本实施方式中的盖板机械抓手，包括连接单元和一对上下间隔设置的上安装件（即上安装板701）和下安装件（即下安装板702），连接单元包括竖向设置的连接筒703和固连在连接筒703上部的基板704，基板704具有中心安装孔和多个螺纹孔，可通过基板704将其安装在第二机器人F上，通过第二机器人F带动盖板机械抓手水平、竖向以及转动，以满足盖板在不同工序之间的转移以及盖板的装配需求。

如图13-14所示，盖板机械抓手包括缓冲连接结构，其具有多个间隔设置的缓冲连接组件，上安装板701和下安装板702通过多个缓冲连接组件连接在一起，缓冲连接组件具有缓冲性能，使下安装板702浮动下降，保护盖板表面免受损伤。

如图13-14所示，每个缓冲连接组件均包括固定在上安装板701上的第三导向件（即第三直线轴承709）和滑动穿设在第三直线轴承709内的第三缓冲轴710，第三缓冲轴710的底部与下安装板702固连在一起，第三缓冲轴710上套装有弹性缓冲件（即第三缓冲弹簧711）。在抓取盖板时，由于第三缓冲弹簧711具有一定的弹性，使下安装板702具有一定的浮动性能，以确保电磁铁707与盖板完全接触；下安装板702的浮动性能还能保护外界对盖板转移带来的干扰，进一步保证转移稳定性。

如图13-15所示，盖板机械抓手还包括盖板信息获取结构，具有四个间隔设置在上安装板701上的第二视觉组件，每个第二视觉组件均具有水平设置的连接座705和设置在连接座705上的图片获取件（即第二视觉相机706），第二视觉相机706位于上安装板701和下安装板702的外侧，以便于拍摄盖板，多个第二视觉相机706间隔设置，四个间隔设置的第二视觉相机精准确定容器上螺钉孔的相对位置，实现盖板的精准抓取和安放，使盖板上的孔与密封垫、容器上的孔对应，保证精准性；第二视觉光源与第二视觉相机上下间隔且同轴，有效保证图片质量。

如图13-15所示，第二视觉组件还包括一对设置在连接座705上的台阶板712，两台阶板712的底部通过水平设置的固定板连接在一起，固定板上设置有光源固定件（即光源固定块713），光源固定块713上开设有与第二视觉相机706的拍摄镜头上下同轴的安装孔，安装孔内安装有呈圆环形结构的第二视觉光源714，第二视觉相机706和第二视觉光源714通过台阶板712间隔设置，保证图片质量。

如图13-15所示，盖板机械抓手还包括盖板抓取组件，具有三个均匀间隔设置在下安装板702下表面的、用于吸附盖板的电磁铁707，电磁铁707断电时吸附盖板，电磁铁707通电时盖板从电磁铁707上脱落，避免盖板掉落。

如图1所示，上安装板701的中心位置处具有一中心孔，中心孔处安装有扫码枪708，下安装板702为环形结构，确保扫码枪708能够读取盖板上的二维码信息或条码信息，以确认盖板信息；扫码枪708位于连接筒703内部，保护扫码枪708免受外物碰撞。

本发明所述的飞轮装置装配系统的具体装配过程包括以下内容：

控制系统控制机械抓手移动是密封垫存放工位的上方，第一视觉组件拍摄密封垫的图片信息，控制系统将多个第一视觉相机205拍摄到的图片进行整合处理并确认密封垫的轮廓尺寸和位置信息，根据处理后的数据确定六轴机器人在水平和高度方向上的偏移量，以实现密封垫的精准抓取；且在抓取过程中，吸盘201具有一定的浮动性，吸盘201与密封垫柔性接触，减少外力对密封垫的干扰；

抓取密封垫后，第二机器人F将密封垫放在飞轮装置的口沿处，根据第一视觉相机205拍摄的图片信息来确保密封垫上的孔与口沿处的孔上下对应；

第二机器人F带动盖板机械抓手移动至盖板工位的上方，四个第二视觉相机706同时获取盖板工位处盖板的信息，并将拍摄到的图片信息发送至控制系统，控制系统对接收到的多个图片进行处理确定容器的中心位置和螺钉孔的位置，控制系统根据容器的位置和螺钉位置并确认盖板的抓取位和盖板机械抓手的偏移量，控制系统控制第二机器人F根据计算的偏移量带动盖板机械抓手偏移；

当盖板机械抓手到达盖板表面时，第三缓冲弹簧711使得电磁铁707与盖板浮动接触，以确保电磁铁707和盖板完全贴合，电磁铁707断电吸附盖板；成功取料后，第二机器人F带动盖板机械抓手和盖板移动至装配工位，使盖板上的安装孔与密封垫上的安装孔上下对应，实现盖板的自动取放和装配；

在夹取盖板后，第一机器人E带动机械抓手移动至螺钉存放工位，两螺钉夹取机构同时工作，即第二气缸402带动螺钉夹爪401先张开使其位于螺钉两侧，第二气缸402再带动螺钉夹爪401闭合，实现螺钉的夹取；

在放置盖板后，第一机器人E带动机械抓手和一对螺钉移动至装配工位，利用调整机构调整螺钉的位置使其与盖板上每对穿孔的间距一致，利用第一机器人E使机械抓手转动一定预设角度，使螺钉与其中一对穿孔上下对应，将螺钉自上而下穿过盖板和密封垫，第二气缸402带动螺钉夹爪401张开而松开螺钉，螺钉钻头301向下移动并卡在螺钉顶部，螺钉钻头301边下降边转动，实现了螺钉的自动旋拧。

重复上述操作，利用第一机器人E和机械抓手抓取螺钉并按一定顺序实现每对螺钉的旋拧安装，进而实现飞轮装置的密封。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后还需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。因而，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种飞轮装置装配用机械抓手，其特征在于：包括

安装组件，具有一水平设置的安装件；

密封垫抓取机构，架设在所述安装件的下方，所述密封垫抓取机构具有多个用于抓取密封垫的吸附件，且多个所述吸附件沿圆周方向间隔设置；

螺钉旋拧机构，具有设置在所述密封组件上的升降机构和由所述升降机构驱动的旋转机构，且所述旋转机构具有一用于旋拧螺钉的旋拧件；以及

螺钉夹取机构，所述螺钉夹取机构位于所述密封垫抓取机构的下方，其具有一对位于所述旋转机构下方的夹持件，两所述夹持件在获取螺钉后处于夹紧状态，在旋拧螺钉时处于张开状态。

2.根据权利要求1所述的飞轮装置装配用机械抓手，其特征在于：还包括竖向设置的连接件，所述密封垫抓取机构通过多个所述连接件与所述安装件固连在一起；所述密封垫抓取机构包括水平设置的安装盘，多个所述吸附件沿圆周方向间隔设置在所述安装盘的边缘处。

3.根据权利要求2所述的飞轮装置装配用机械抓手，其特征在于：还包括多个间隔沿着所述安装盘间隔设置的第一视觉组件，所述安装盘的边缘处具有多个第一缺口，每个所述第一缺口处设置有一所述第一视觉组件；

第一视觉组件包括设置在第一缺口处的支架、间隔设置在所述支架上的第一视觉相机和第一视觉光源，所述第一视觉相机的拍摄镜头和第一视觉光源上下同轴设置，且所述第一视觉相机和第一视觉光源位于密封垫上方。

4.根据权利要求2所述的飞轮装置装配用机械抓手，其特征在于：所述安装组件具有一设置在所述安装件上的安装架，所述升降机构包括设置在所述安装架上的第一气缸和由所述第一气缸驱动的升降件，所述升降件上设置有第一弹性缓冲组件，所述第一弹性缓冲组件使所述升降件浮动升降。

5.根据权利要求4所述的飞轮装置装配用机械抓手，其特征在于：所述旋转机构包括与所述升降件固连的安装框、设置在所述安装框上的驱动电机和由所述驱动电机驱动的传动组件，所述旋拧件设置在所述传动组件的下部。

6.根据权利要求5所述的飞轮装置装配用机械抓手，其特征在于：所述安装架的竖板上设置有竖向滑轨，所述安装框的一侧面间隔设置有沿着所述竖向滑轨上下滑动的滑动件，且所述竖板上开设有使所述升降件穿过的通孔。

7.根据权利要求5所述的飞轮装置装配用机械抓手，其特征在于：所述螺钉夹取机构包括第二气缸，所述第二气缸具有一对夹持头，每个所述夹持头上固连有一个所述夹持件，且所述夹持件的夹持面上具有用于夹持螺钉的夹持槽；

所述第二气缸通过第二弹性缓冲组件固定在所述安装架的竖板上，所述第二弹簧缓冲组件包括固定在所述竖板上的第二导向件和穿设在所述第二导向件内的第二缓冲轴，所述第二缓冲轴上套装有第二缓冲弹簧。

8.根据权利要求5所述的飞轮装置装配用机械抓手，其特征在于：还包括驱动所述安装架水平往返移动的调整机构，所述调整机构具有设置在所述安装件上的第三气缸，所述第三气缸的活塞杆与所述安装架固连在一起；且与所述螺钉旋拧机构对应处的安装盘上开设有使螺钉夹取机构水平往返移动的第二缺口。

9.根据权利要求8所述的飞轮装置装配用机械抓手，其特征在于：所述螺钉旋拧机构、螺钉夹取机构和所述调整机构配套安装且至少为两套。

10.一种飞轮装置密封装配系统，包括密封垫存放工位、螺钉存放工位和装配工位，其特征在于：还包括第一机器人、第二机器人、盖板机械抓手和权利要求1-9任一项所述的飞轮装置装配用机械抓手；

所述盖板机械抓手设置在所述第二机器人上，其包括

安装结构，具有连接单元和一对上下间隔的上安装件和下安装件，且所述连接单元固连在所述上安装件上；

缓冲连接结构，其具有多个间隔设置的缓冲连接组件，所述上安装件和下安装件通过多个所述缓冲连接组件连接在一起；

盖板信息获取结构，具有多个间隔设置在上安装件上的第二视觉组件，每个所述第二视觉组件均具有连接座和设置在所述连接座上的图片获取件，且所述图片获取件位于上安装件的外侧；以及

盖板抓取组件，具有多个设置在下安装件下表面的、用于吸附盖板的电磁铁。

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