CN114918658A - 空簧螺钉自动拧紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空簧螺钉自动拧紧装置，包括固定座、定位机构、拧紧对中装置和移动装置；固定座上放置有已经装配好的辅助簧、气囊和扣环，盖板放置于扣环上；盖板的两侧分别对称设置有一个定位机构，盖板和扣环夹在两个定位机构之间；拧紧对中装置架设于固定座的上方，拧紧对中装置与移动装置固定；拧紧对中装置包括旋转装置、转架、拧螺钉装置和驱动装置一。该装置能在空簧顶部盖板安装过程中不随气囊浮动，保持盖板的稳定；并且将拧螺钉装置利用机械机构和控制程序进行定位，结构简单、成本低，定位稳定；螺钉采用自动上下料，真正意义上实现了全自动化拧螺钉作业。

Description

空簧螺钉自动拧紧装置

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，更具体地，涉及一种空簧螺钉自动拧紧装置。

背景技术

空气弹簧（简称空簧），主要由气囊、扣环、上盖板和辅助弹簧组成，在装配时，一般先将扣环与气囊装配，再将辅助弹簧与气囊装配，最后再将上盖板与扣环拧紧。申请号为20201547686.1，名称为一种智能化机器人空簧双轴自动拧紧系统及方法的中国发明专利，所述系统包括工装组件、支撑模块、集成于所述支撑模块上的六轴机器人模块和双轴拧紧模块以及主控机，主控机用于在所述拧紧轴和扭矩采集器与空气弹簧工件盖板上的螺栓对准后向所述拧紧轴控制器发送拧紧指令，并根据所述拧紧轴和扭矩采集器拧紧作业情况以及拧紧加工信息调整所述拧紧轴和扭矩采集器的旋转角度。所述方法包括：工件安装，坐标点信息以及拧紧加工信息识别、运动路径信息和旋转角度信息生成、拧紧轴与螺栓垂直对准，拧紧加工及扭矩测量和采集。本发明能自动完成对空气弹簧工件上盖板的多个螺栓的寻址和定位，实现了自动化拧紧作业。

该发明的背景技术中指出，气囊为弹性状态，空气弹簧整体呈浮动结构，因此，在空簧顶部盖板的安装过程中如何保证其结构稳定性，是空簧零件安装的难点和重中之重。该发明通过采用六轴协作机器人与双轴拧紧轴协同作业定点刹车技术，避免了在空气弹簧气囊呈弹性和柔性状态下，盖板安装与空簧整体呈浮动结构时，依靠人工抱紧的方式来保持工件稳定，作业强度大和作业不方便的问题。双轴拧紧轴实际上就是在双拧紧轴支架两端分别设置一个拧紧结构。空簧的重量最重达120kg，单只靠两个拧紧结构并不能保证空簧顶部盖板安装过程中的稳定性。

该专利的不足还在于，采用六轴机器人进行拧紧，盖板上螺钉数量多，六轴定位复杂，需要使用较多的传感器，可能存在定位不准的情况；并且在拧紧的过程中，采用人工上下料，没有真正意义上实现自动化。

发明内容

本发明提供一种空簧螺钉自动拧紧装置，该装置能在空簧顶部盖板安装过程中盖板不随气囊浮动，保持盖板的稳定；并且将拧螺钉装置利用机械结构和控制程序进行定位，结构简单、成本低，定位稳定；螺钉采用自动上下料，真正意义上实现了全自动化拧螺钉作业。

一种空簧螺钉自动拧紧装置，包括固定座、定位机构、拧紧对中装置和移动装置；固定座上放置有已经装配好的辅助簧、气囊和扣环，盖板放置于扣环上；盖板的两侧分别对称设置有一个定位机构，盖板和扣环夹在两个定位机构之间；拧紧对中装置架设于固定座的上方，拧紧对中装置与移动装置固定；拧紧对中装置包括旋转装置、转架、拧螺钉装置和驱动装置一；

旋转装置与移动装置固定，移动装置驱动旋转装置移动，使旋转装置的垂直中心线与盖板的中心重合；转架与旋转装置连接，旋转装置驱动转架以旋转装置的中心为圆心旋转，实现螺钉的周向定位；

拧螺钉装置安装于转架，驱动装置一驱动拧螺钉装置沿着转架径向方向直线移动，实现螺钉的径向定位；

拧螺钉装置包括取料夹爪、驱动装置二、驱动装置三和力矩枪；驱动装置二驱动取料夹爪上下移动；驱动装置三驱动力矩枪上下移动；取料夹爪下移将螺钉放置于盖板螺孔中，驱动装置三驱动力矩枪下降，力矩枪旋转进行拧螺钉操作。

进一步地，拧螺钉装置还包括滑动板和连接块，滑动板安装于转架上，连接块安装于滑动板下方，取料夹爪和力矩枪安装于连接块上；驱动装置一通过驱动滑动板使拧螺钉装置沿着转架径向方向直线移动。

进一步地，取料夹爪包括夹爪；夹爪安装于连接块远离盖板的一侧，力矩枪安装于连接块靠近盖板的一侧。

更进一步地，还包括送料装置，位于定位机构远离盖板的一侧；驱动装置一驱动取料夹爪沿着转架径向方向从送料装置中夹取螺钉。

更进一步地，取料夹爪还包括驱动装置四和驱动装置五，驱动装置四驱动夹爪旋转从送料装置中夹取螺钉；夹取螺钉后，夹爪旋转180度；驱动装置五驱动夹爪关闭和打开，从而实现螺钉的夹取和放下。

进一步地，连接块的两侧分别安装有垂直向下延伸的轨道，取料夹爪和力矩枪分别通过轨道与连接块活动连接。

进一步地，转架的两端分别设置有一个拧螺钉装置，两端的拧螺钉装置关于旋转装置的垂直中心线对称。

更进一步地，驱动装置一包括驱动件和连杆机构，连杆机构包括导杆、滑块和分别与滑块转动连接的两个驱动杆，两个驱动杆分别连接两个滑动板；驱动件驱动滑块沿着导杆垂直上下移动，使两个驱动杆分别驱动两个滑动板向远离或靠近中间的方向移动。

进一步地，定位机构包括对中夹头和驱动装置六，驱动装置六驱动对中夹头移动，盖板两侧的对中夹头移动将盖板夹紧定位或松开。

进一步地，还包括机架，固定座、定位机构、拧紧对中装置和移动装置均安装于机架；机架包括顶部，移动装置安装于顶部，移动装置包括导轨、旋转轴座和驱动装置七，导轨固定于顶部，旋转轴座与导轨滑动连接，驱动装置七驱动旋转轴座移动；旋转装置安装于旋转轴座底部。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述的空簧螺钉自动拧紧装置，空簧放置于固定座上，待安装的盖板以及扣环使用定位机构夹紧，两侧的定位机构模拟人工将盖板和扣环环抱住，因此盖板在安装过程中不会随气囊浮动，具有良好的稳定性，解决了现有技术盖板安装过程中不稳定的技术问题。

2、采用移动装置和拧紧对中装置，移动装置和拧紧对中装置和设备连接在一起，机械定位，打螺钉的时候更加稳定，螺钉孔对中的时候效果更好，能快速完成定位，解决了现有技术六轴机器人拧紧定位复杂、定位不稳定的技术问题。

3、在转架的两端分别设置有一个拧螺钉装置，在盖板的两侧分别设置有一个送料装置，螺钉从上料、定位、放料、拧紧的整个过程都实现了自动化。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是空簧螺钉自动拧紧装置结构图（立体图）。

图2是空簧螺钉自动拧紧装置结构图（主视图）。

图3是拧螺钉装置结构图。

图4是拧螺钉装置和驱动装置一结构图。

图5是定位机构和盖板结构图。

机架100；固定座200；

定位机构300，对中夹头的上层311、对中夹头的下层312，驱动装置六320；

拧紧对中装置400，旋转装置410，转架420，拧螺钉装置430，驱动装置二431、驱动装置三432、力矩枪433、滑动板434、连接块435、轨道436、夹爪437、驱动装置四438、驱动装置五439，驱动装置一440、驱动件441、导杆442、滑块443、驱动杆444；

移动装置500，导轨510，旋转轴座520；

扣环600；盖板700；螺钉800；送料装置900。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

在本发明的描述中，术语“一”、“二”、“三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

实施例1

空簧螺钉自动拧紧装置，如图1和图2所示，包括机架100、固定座200、定位机构300、拧紧对中装置400和移动装置500；固定座200上放置有已经装配好的辅助簧、气囊和扣环600，盖板700放置于扣环600上；盖板700的两侧分别对称设置有一个定位机构300，盖板700和扣环600夹在两个定位机构300之间；拧紧对中装置400架设于固定座200的上方，拧紧对中装置400与移动装置500固定；如图2所示，拧紧对中装置400包括旋转装置410、转架420、拧螺钉装置430和驱动装置一440；

如图1和2所示，固定座200、定位机构300、拧紧对中装置400和移动装置500均安装于机架100；机架100包括箱体，控制部件、固定座200均放置于箱体中；机架100的四周是支架，用来支撑顶部，移动装置500安装于顶部，移动装置500包括导轨510、旋转轴座520和驱动装置七，导轨510固定于顶部，旋转轴座520与导轨510滑动连接，驱动装置七驱动旋转轴座520移动；旋转装置410安装于旋转轴座520底部。定位机构300的移动方向为X轴方向，导轨510的方向可以X轴方向，也可以为Y轴方向，本实施例导轨510的方向为Y轴方向；

旋转装置410与移动装置500的旋转轴座520固定，移动装置500驱动旋转装置410沿着Y轴方向移动，使旋转装置410的垂直中心线与盖板700的中心重合，完成旋转装置410的定位；转架420与旋转装置410连接，旋转装置410驱动转架420以旋转装置410的中心为圆心旋转，实现螺钉800的周向定位；

拧螺钉装置430安装于转架420，驱动装置一440驱动拧螺钉装置430沿着转架420径向方向直线移动，实现螺钉800的径向定位；还包括送料装置900，如图1所示，位于定位机构300远离盖板700的一侧；驱动装置一440还驱动取料夹爪437沿着转架420径向方向移动从送料装置900中夹取螺钉800。

如图3所示，拧螺钉装置430包括取料夹爪437、驱动装置二431、驱动装置三432和力矩枪433；驱动装置二431驱动取料夹爪437上下移动；驱动装置三432驱动力矩枪433上下移动；取料夹爪437下移将螺钉800放置于盖板700螺孔中，驱动装置三432驱动力矩枪433下降，力矩枪433旋转进行拧螺钉操作。

拧螺钉装置430还包括滑动板434和连接块435，滑动板434安装于转架420上，连接块435安装于滑动板434下方；驱动装置一440通过驱动滑动板434使拧螺钉装置430沿着转架420径向方向直线移动；如图3所示，连接块435和滑动板434形成了T字形结构；取料夹爪437和力矩枪433安装于连接块435上，如图3所示，取料夹爪437和力矩枪433分别安装于连接块435的两侧，连接块435的两侧分别安装有垂直向下延伸的轨道436，取料夹爪437和力矩枪433分别通过轨道436与连接块435活动连接。

取料夹爪437包括夹爪437、驱动装置四438和驱动装置五439；夹爪437安装于连接块435远离盖板700的一侧，力矩枪433安装于连接块435靠近盖板700的一侧。驱动装置四438驱动夹爪437旋转从送料装置900中夹取螺钉800；夹取螺钉800后，夹爪437旋转180度；驱动装置五439驱动夹爪437关闭和打开，从而实现螺钉800的夹取和放下。如图2和图3所示，夹取螺钉800（取料）时，夹爪437朝向远离盖板700的一侧，从送料装置900中夹取螺钉800；夹爪437夹取螺钉800后，旋转180度，夹爪437朝向盖板700一侧，此时力矩枪433位于正对螺钉800的上方。

如图4所示，转架420的两端分别设置有一个拧螺钉装置430，两端的拧螺钉装置430关于旋转装置410的垂直中心线对称。转架420的两端分别设置有拧螺钉装置430，可同时拧两个螺钉800，提高自动化工作效率。

如图4所示，驱动装置一440包括驱动件441和连杆机构，连杆机构包括导杆442、滑块443和分别与滑块443转动连接的两个驱动杆444，导杆442将转架420与旋转装置410连接，两个驱动杆444分别连接两个滑动板434；驱动件441驱动滑块443沿着导杆442垂直上下移动，使两个驱动杆444分别驱动两个滑动板434向远离或靠近中间的方向移动。如图1所示，旋转装置410和驱动装置一440外分别包裹有套筒，两个套筒固定连接，旋转装置410的套筒与旋转轴座520固定，驱动装置一440的套筒与转架420固定。为便于看到驱动装置一440，图2和图4中，驱动装置一440外的套筒已隐藏。

定位机构300包括对中夹头和驱动装置六320，驱动装置六320驱动对中夹头移动，盖板700两侧的对中夹头移动将盖板700、扣环600夹紧定位或松开。本实施例中驱动装置六320为电机、皮带和丝杆副。

如图5所示，对中夹头包括上下两层，上层311设置有对准盖板700的T型凹槽，下层312为两个具有缺角的方形，缺角朝向扣环600，扣环600的两侧一共四个缺角的方形将扣环600抵住。对中夹头的上层和下层共同对空簧进行定位，模拟人工将盖板700、扣环600抱住，保持工件的稳定，保证盖板700安装过程中的稳定。对中夹头的下方为支撑架，支撑架用于支撑对中夹头，及用于安装驱动装置六320。

本实施例所述的空簧螺钉800自动拧紧装置结构紧凑，动作连贯，以下的动作过程都是通过机械结构结合控制系统实现，过程如下：

1、机械手将已经装配好的辅助簧、气囊和扣环600放置于固定座200上，再将盖板700放置于扣环600上；驱动装置六320驱动对中夹头将盖板700夹紧。

2、驱动装置七驱动旋转轴座520沿着导轨510移动，使旋转装置410的垂直中心线与盖板700的中心重合。

3、驱动装置一440驱动滑动板434带动拧螺钉装置430沿着转架420径向方向直线移动从送料装置900中夹取螺钉800；本实施例包括有两个送料装置900，转架420两端的拧螺钉装置430分别从两个送料装置900中夹取螺钉800。

4、夹取螺钉800后，驱动装置一440驱动滑动板434带动拧螺钉装置430沿着转架420径向方向反方向移动，实现螺钉800的径向定位。

5、旋转装置410驱动转架420旋转，完成螺钉800的周向定位。

6、驱动装置四438驱动夹爪437旋转180度，此时螺钉800位于盖板700的螺孔之上。

7、驱动装置二431驱动取料夹爪437下移，螺钉800进入盖板700的螺孔中。

8、驱动装置三432驱动力矩枪433下降，力矩枪433对准螺钉800头上的凹槽，同时驱动装置五439驱动夹爪437打开。

9、力矩枪433旋转并下降将螺钉800拧紧。

10、将螺钉800拧紧后，力矩枪433停止旋转并上升；驱动装置二431驱动取料夹爪437上移；驱动装置四438驱动夹爪437旋转180度；旋转装置410驱动转架420旋转使拧螺钉装置430靠近送料装置900；驱动装置一440驱动拧螺钉装置430沿着转架420径向方向直线移动使拧螺钉装置430位于送料装置900上方；驱动装置二431驱动取料夹爪437下移，夹爪437打开，从送料装置900中夹取螺钉800。夹取螺钉800后重新开始执行第步骤4~9的动作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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包含范围之内。

Claims (10)

1.空簧螺钉自动拧紧装置，其特征在于，包括固定座、定位机构、拧紧对中装置和移动装置；固定座上放置有已经装配好的辅助簧、气囊和扣环，盖板放置于扣环上；盖板的两侧分别对称设置有一个定位机构，盖板和扣环夹在两个定位机构之间；拧紧对中装置架设于固定座的上方，拧紧对中装置与移动装置固定；拧紧对中装置包括旋转装置、转架、拧螺钉装置和驱动装置一；

旋转装置与移动装置固定，移动装置驱动旋转装置移动，使旋转装置的垂直中心线与盖板的中心重合；转架与旋转装置连接，旋转装置驱动转架以旋转装置的中心为圆心旋转，实现螺钉的周向定位；

拧螺钉装置安装于转架，驱动装置一驱动拧螺钉装置沿着转架径向方向直线移动，实现螺钉的径向定位；

拧螺钉装置包括取料夹爪、驱动装置二、驱动装置三和力矩枪；驱动装置二驱动取料夹爪上下移动；驱动装置三驱动力矩枪上下移动；取料夹爪下移将螺钉放置于盖板螺孔中，驱动装置三驱动力矩枪下降，力矩枪旋转进行拧螺钉操作。

2.根据权利要求1所述的空簧螺钉自动拧紧装置，其特征在于，拧螺钉装置还包括滑动板和连接块，滑动板安装于转架上，连接块安装于滑动板下方，取料夹爪和力矩枪安装于连接块上；驱动装置一通过驱动滑动板使拧螺钉装置沿着转架径向方向直线移动。

3.根据权利要求2所述的空簧螺钉自动拧紧装置，其特征在于，取料夹爪包括夹爪；夹爪安装于连接块远离盖板的一侧，力矩枪安装于连接块靠近盖板的一侧。

4.根据权利要求3所述的空簧螺钉自动拧紧装置，其特征在于，还包括送料装置，位于定位机构远离盖板的一侧；驱动装置一驱动取料夹爪沿着转架径向方向从送料装置中夹取螺钉。

5.根据权利要求4所述的空簧螺钉自动拧紧装置，其特征在于，取料夹爪还包括驱动装置四和驱动装置五，驱动装置四驱动夹爪旋转从送料装置中夹取螺钉；夹取螺钉后，夹爪旋转180度；驱动装置五驱动夹爪关闭和打开，从而实现螺钉的夹取和放下。

6.根据权利要求3所述的空簧螺钉自动拧紧装置，其特征在于，连接块的两侧分别安装有垂直向下延伸的轨道，取料夹爪和力矩枪分别通过轨道与连接块活动连接。

7.根据权利要求1所述的空簧螺钉自动拧紧装置，其特征在于，转架的两端分别设置有一个拧螺钉装置，两端的拧螺钉装置关于旋转装置的垂直中心线对称。

8.根据权利要求7所述的空簧螺钉自动拧紧装置，其特征在于，驱动装置一包括驱动件和连杆机构，连杆机构包括导杆、滑块和分别与滑块转动连接的两个驱动杆，两个驱动杆分别连接两个滑动板；驱动件驱动滑块沿着导杆垂直上下移动，使两个驱动杆分别驱动两个滑动板向远离或靠近中间的方向移动。

9.根据权利要求1所述的空簧螺钉自动拧紧装置，其特征在于，定位机构包括对中夹头和驱动装置六，驱动装置六驱动对中夹头移动，盖板两侧的对中夹头移动将盖板夹紧定位或松开。

10.根据权利要求1所述的空簧螺钉自动拧紧装置，其特征在于，还包括机架，固定座、定位机构、拧紧对中装置和移动装置均安装于机架；机架包括顶部，移动装置安装于顶部，移动装置包括导轨、旋转轴座和驱动装置七，导轨固定于顶部，旋转轴座与导轨滑动连接，驱动装置七驱动旋转轴座移动；旋转装置安装于旋转轴座底部。

Images