CN115091180A - 一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，包括驱动电机、提升电机、支架、螺栓旋拧驱动机构、螺母旋拧传动机构、提升机构；所述驱动电机和提升电机安装在支架上，所述提升电机与所述提升机构连接，所述提升机构与所述螺母旋拧传动机构连接；所述驱动电机与所述螺栓旋拧驱动机构连接，所述驱动电机为所述螺母旋拧传动机构和所述螺母旋拧传动机构提供动力。本申请提供的可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，为带电作业的螺栓紧固机器人的重要组成机构，带电作业的螺栓紧固机器人利用该末端工具能够实现铁塔组塔过程中的螺栓紧固，从而为机器人替代工作人员进行高空作业，解决高空作业威胁人身安全问题提供可能。
Description
技术领域
本发明涉及智能自动化设备技术领域，尤其涉及一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具。
背景技术
目前，采用高压和超高压架空电力线路进行电力输送是远距离输送电力的主要方式。电力铁塔是常用的电力基础设施。电力铁塔的组立需要利用吊装设备以及工作人员的参与。在组立过程中，需要工作人员攀爬铁塔进行操作，高空作业对工作人员的人身安全存在极大威胁。
随着技术的发展和进步，电力特种机器人成为机器人领域的一个研究热点，研究和开发用于电力铁塔螺栓紧固机器人替代工作人员进行高空作业，是解决高空作业威胁人身安全问题的有效手段。目前，电力铁塔建设领域中，人工螺栓安装连接过程，首先采用双手作业进行螺栓螺母的对侧连接，然后利用电工工具实现单侧拧紧，螺栓紧固作业时间长、效率低、质量统一性差。因此，研发高效且可靠的可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具对电力铁塔建设作业机器人的研制和改进具有重要意义。
发明内容
为了解决相关技术问题，本申请的目的在于提供了一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具。
为实现本发明的目的，本发明提供的技术方案如下：
一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，包括驱动电机、提升电机、支架、螺栓旋拧驱动机构、螺母旋拧传动机构、提升机构；所述驱动电机和提升电机安装在支架上，所述提升电机与所述提升机构连接，所述提升机构与所述螺母旋拧传动机构连接；所述驱动电机与所述螺栓旋拧驱动机构连接，所述驱动电机为所述螺母旋拧传动机构和所述螺母旋拧传动机构提供动力，工作时，螺栓旋拧驱动机构和螺母旋拧传动机构分别带动螺栓和螺母反向旋转，实现紧固。
其中，所述螺栓旋拧驱动机构包括上驱动齿轮、扭矩联轴器、插齿驱动轴、下驱动齿轮、过渡齿轮、下传动齿轮、下旋拧套筒，所述驱动电机的输出轴通过所述扭矩联轴器与上驱动齿轮轴连接，所述上驱动齿轮轴下端固定连接有上驱动齿轮，所述插齿驱动轴与上驱动齿轮通过插齿连接，且能够在轴向上滑动，所述上驱动齿轮安装在第一齿轮箱体内，且第一齿轮箱体与支架相连接，所述插齿驱动轴穿过第一齿轮箱体且滑动连接，其下端与设置在第二齿轮箱体内的下驱动齿轮连接，所述第二齿轮箱体内还设置有过渡齿轮和下传动齿轮，所述下驱动齿轮与所述过渡齿轮啮合传动，所述过渡齿轮与所述下传动齿轮啮合传动，所述下传动齿轮带动设置在第二齿轮箱体外部的下旋拧套筒旋转。
其中，所述插齿驱动轴下端穿过固定套筒，所述固定套筒外侧套接有限位套筒且滑动连接，所述固定套筒外侧、限位套筒下方套接有第一弹簧，所述限位套筒上端与第一齿轮箱体外壁固定连接，所述第一弹簧下侧一端与第二齿轮箱体连接，上侧一端与所述限位套筒下端面连接，所述固定套筒下端与第二齿轮箱体上端固定连接。
其中，所述下驱动齿轮设置有第一中间孔，所述第一中间孔安装有第一轴承，所述第一轴承的外圈与所述下驱动齿轮固定连接，所述第一轴承内圈与第一套筒连接，所述第一套筒与第二齿轮箱体连接；所述过渡齿轮设置有第二中间孔，所述第二中间孔内安装有第二轴承，所述第二轴承的外圈与所述过渡齿轮固定连接，所述第二轴承内圈与第二套筒连接，所述第二套筒与第二齿轮箱体连接；所述下传动齿轮设置有第三中间孔，所述第三中间孔安装有第三轴承，所述第三轴承的外圈与所述下传动齿轮固定连接，所述第三轴承内圈与第三套筒连接，所述第三套筒与第二齿轮箱体连接。
其中，所述提升机构包括丝杠、丝母、左导套、右导套、左导杆、右导杆；所述丝杠与提升电机输出轴相连接，所述丝母安装在丝杠上且与丝杠螺纹连接，丝母左右两侧孔分别与左导杆、右导杆相连接，第一箱体12的两侧分别安装有左导套和右导套；所述左导杆、右导杆分别穿过左导套、右导套且均滑动连接，所述丝母与插齿传动轴连接，能够带动插齿传动轴升降，同时，所述插齿传动轴能够旋转。
其中，所述螺母旋拧传动机构包括插齿传动轴、上传动齿轮、上旋拧套筒、第二万向节，所述插齿传动轴位于第一箱体内的部分安装有上传动齿轮，所述插齿传动轴下端与上旋拧套筒连接，所述上驱动齿轮与所述上传动齿轮啮合传动连接，所述上传动齿轮带动所述插齿传动轴同步旋转。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本申请提供的可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，为带电作业的螺栓紧固机器人的重要组成机构，带电作业的螺栓紧固机器人利用该末端工具能够实现铁塔组塔过程中的螺栓紧固，从而为机器人替代工作人员进行高空作业，解决高空作业威胁人身安全问题提供可能。
附图说明
图1为本申请实施例结构第一示意图；
图2为本申请实施例结构第二示意图；
图3为本申请实施例中固定套筒和限位套筒安装结构示意图；
图4为本申请实施例中固定套筒安装结构示意图；
图5为本申请实施例中第一套筒、第二套筒、第三套筒安装结构示意图；
图中，驱动电机1、提升电机2、支架3、上驱动齿轮4、扭矩联轴器5、插齿驱动轴6、下驱动齿轮7、过渡齿轮8、下传动齿轮9、下旋拧套筒10、第四轴承11、第一齿轮箱体12、第一弹簧13、限位套筒14、第一轴承15、第一套筒16、第二套筒17、插齿传动轴18、上传动齿轮19、上旋拧套筒20、第二弹簧21、丝杠22、丝母23、左导套24、左导杆25。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，本申请文件中使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。
应该理解，当本申请文件中称部件被“连接”到另一部件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间部件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
实施例
如图1-3所示，为本发明的实施例结构。
如图1所示，本实施例提供的一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，包括驱动电机1、提升电机2、支架3、螺栓旋拧驱动机构、螺母旋拧传动机构、提升机构；所述驱动电机1和提升电机2安装在支架3上，所述提升电机2与所述提升机构连接，所述提升机构与所述螺母旋拧传动机构连接；所述驱动电机1与所述螺栓旋拧驱动机构连接，所述驱动电机1为所述螺母旋拧传动机构和所述螺母旋拧传动机构提供动力，工作时，螺栓旋拧驱动机构和螺母旋拧传动机构分别带动螺栓和螺母反向旋转，实现紧固。
在优选的实施例中，所述螺栓旋拧驱动机构包括上驱动齿轮4、扭矩联轴器5、插齿驱动轴6、下驱动齿轮7、过渡齿轮8、下传动齿轮9、下旋拧套筒10，所述驱动电机1的输出轴通过所述扭矩联轴器5与上驱动齿轮轴连接，所述上驱动齿轮轴下端固定连接有上驱动齿轮4，所述插齿驱动轴6与上驱动齿轮4通过插齿连接，且能够在轴向上滑动，所述上驱动齿轮4安装在第一齿轮箱体12内，且第一齿轮箱体12与支架3相连接，所述插齿驱动轴6穿过第一齿轮箱体12且滑动连接，其下端与设置在第二齿轮箱体内的下驱动齿轮7连接，所述第二齿轮箱体内还设置有过渡齿轮8和下传动齿轮9，所述下驱动齿轮7与所述过渡齿轮8啮合传动，所述过渡齿轮8与所述下传动齿轮9啮合传动，所述下传动齿轮9带动设置在第二齿轮箱体外部的下旋拧套筒10旋转。
在优选的实施例中，所述上驱动齿轮轴与第四轴承11内圈连接，所述第四轴承外圈与第一箱体12配合连接。
在优选的实施例中，所述插齿驱动轴6下端穿过固定套筒，所述固定套筒外侧套接有限位套筒14且滑动连接，所述固定套筒外侧、限位套筒14下方套接有第一弹簧13，所述限位套筒14上端与第一齿轮箱体外壁固定连接，所述第一弹簧13下侧一端与第二齿轮箱体连接，上侧一端与所述限位套筒14下端面连接，所述固定套筒下端与第二齿轮箱体上端固定连接。
在优选的实施例中，所述下驱动齿轮7设置有第一中间孔，所述第一中间孔安装有第一轴承15，所述第一轴承15的外圈与所述下驱动齿轮7固定连接，所述第一轴承15内圈与第一套筒16连接，所述第一套筒16与第二齿轮箱体连接；所述过渡齿轮8设置有第二中间孔，所述第二中间孔内安装有第二轴承，所述第二轴承的外圈与所述过渡齿轮8固定连接，所述第二轴承内圈与第二套筒17连接，所述第二套筒17与第二齿轮箱体连接；所述下传动齿轮9设置有第三中间孔，所述第三中间孔安装有第三轴承，所述第三轴承的外圈与所述下传动齿轮9固定连接，所述第三轴承内圈与第三套筒连接，所述第三套筒与第二齿轮箱体连接。
在优选的实施例中，所述第一套筒16、第二套筒17、第三套筒均通过螺钉与第二齿轮箱体连接。
在优选的实施例中，所述下旋拧套筒10与下传动齿轮9通过万向节连接，万向节中有弹簧，工作时弹簧始终压紧螺栓。
在优选的实施例中，所述提升机构包括丝杠22、丝母23、左导套24、右导套、左导杆25、右导杆；所述丝杠22与提升电机2输出轴相连接，所述丝母23安装在丝杠22上且与丝杠22螺纹连接，丝母23左右两侧孔分别与左导杆25、右导杆相连接，第一箱体12的两侧分别安装有左导套24和右导套；所述左导杆25、右导杆分别穿过左导套24、右导套且均滑动连接，所述丝母23与插齿传动轴18连接，能够带动插齿传动轴18升降，同时，所述插齿传动轴18能够旋转。
在优选的实施例中，所述螺母旋拧传动机构包括插齿传动轴18、上传动齿轮19、上旋拧套筒20、第二万向节，所述插齿传动轴18位于第一箱体12内的部分安装有上传动齿轮19，所述插齿传动轴18下端与上旋拧套筒20连接，所述上驱动齿轮4与所述上传动齿轮19啮合传动连接，所述上传动齿轮19带动所述插齿传动轴18同步旋转。
在优选的实施例中，所述插齿传动轴18下端通过第二万向节26与上旋拧套筒20连接。
在优选的实施例中，所述插齿传动轴18外侧套接有第二弹簧21。
在优选的实施例中，所述插齿传动轴18与第五轴承28内圈配合连接，所述第五轴承28外圈与第一箱体12连接。
螺栓紧固实施过程：
当机器人检测系统检测定位到螺纹孔位置后，提升电机2动作，带动丝杠22旋转，则螺栓旋拧驱动机构、螺母旋拧传动机构分别定位到螺纹孔两侧，此时弹簧13处于拉伸状态。然后驱动电机1旋转，带动上驱动齿轮4、下驱动齿轮7旋转，在过渡齿轮8、下传动齿轮9、上传动齿轮19啮合传动作用下，下旋拧套筒10、上旋拧套筒20反向旋转，从而带动螺栓和螺母反向旋转，弹簧13复位过程产生的力使得下旋拧套筒10压紧螺栓并向上移动。最终实现螺栓紧固的动作过程。
需要说明的是，本申请中未详述的技术方案，采用公知技术。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，其特征在于，包括驱动电机(1)、提升电机(2)、支架(3)、螺栓旋拧驱动机构、螺母旋拧传动机构、提升机构；所述驱动电机(1)和提升电机(2)安装在支架(3)上，所述提升电机(2)与所述提升机构连接，所述提升机构与所述螺母旋拧传动机构连接；所述驱动电机(1)与所述螺栓旋拧驱动机构连接，所述驱动电机(1)为所述螺母旋拧传动机构和所述螺母旋拧传动机构提供动力，工作时，螺栓旋拧驱动机构和螺母旋拧传动机构分别带动螺栓和螺母反向旋转，实现紧固。
2.根据权利要求1所述的一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，其特征在于，所述螺栓旋拧驱动机构包括上驱动齿轮(4)、扭矩联轴器(5)、插齿驱动轴(6)、下驱动齿轮(7)、过渡齿轮(8)、下传动齿轮(9)、下旋拧套筒(10)，所述驱动电机(1)的输出轴通过所述扭矩联轴器(5)与上驱动齿轮轴连接，所述上驱动齿轮轴下端固定连接有上驱动齿轮(4)，所述插齿驱动轴(6)与上驱动齿轮(4)通过插齿连接，且能够在轴向上滑动，所述上驱动齿轮(4)安装在第一齿轮箱体(12)内，且第一齿轮箱体(12)与支架(3)相连接，所述插齿驱动轴(6)穿过第一齿轮箱体(12)且滑动连接，其下端与设置在第二齿轮箱体内的下驱动齿轮(7)连接，所述第二齿轮箱体内还设置有过渡齿轮(8)和下传动齿轮(9)，所述下驱动齿轮(7)与所述过渡齿轮(8)啮合传动，所述过渡齿轮(8)与所述下传动齿轮(9)啮合传动，所述下传动齿轮(9)带动设置在第二齿轮箱体外部的下旋拧套筒(10)旋转。
3.根据权利要求2所述的一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，其特征在于，所述插齿驱动轴(6)下端穿过固定套筒，所述固定套筒外侧套接有限位套筒(14)且滑动连接，所述固定套筒外侧、限位套筒(14)下方套接有第一弹簧(13)，所述限位套筒(14)上端与第一齿轮箱体外壁固定连接，所述第一弹簧(13)下侧一端与第二齿轮箱体连接，上侧一端与所述限位套筒(14)下端面连接，所述固定套筒下端与第二齿轮箱体上端固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，其特征在于，所述下驱动齿轮(7)设置有第一中间孔，所述第一中间孔安装有第一轴承(15)，所述第一轴承(15)的外圈与所述下驱动齿轮(7)固定连接，所述第一轴承(15)内圈与第一套筒(16)连接，所述第一套筒(16)与第二齿轮箱体连接；所述过渡齿轮(8)设置有第二中间孔，所述第二中间孔内安装有第二轴承，所述第二轴承的外圈与所述过渡齿轮(8)固定连接，所述第二轴承内圈与第二套筒(17)连接，所述第二套筒(17)与第二齿轮箱体连接；所述下传动齿轮(9)设置有第三中间孔，所述第三中间孔安装有第三轴承，所述第三轴承的外圈与所述下传动齿轮(9)固定连接，所述第三轴承内圈与第三套筒连接，所述第三套筒与第二齿轮箱体连接。
5.根据权利要求1所述的一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，其特征在于，所述提升机构包括丝杠(22)、丝母(23)、左导套(24)、右导套、左导杆(25)、右导杆；所述丝杠(22)与提升电机(2)输出轴相连接，所述丝母(23)安装在丝杠(22)上且与丝杠(22)螺纹连接，丝母(23)左右两侧孔分别与左导杆(25)、右导杆相连接，第一箱体12的两侧分别安装有左导套(24)和右导套；所述左导杆(25)、右导杆分别穿过左导套(24)、右导套且均滑动连接，所述丝母(23)与插齿传动轴(18)连接，能够带动插齿传动轴(18)升降，同时，所述插齿传动轴(18)能够旋转。
6.根据权利要求1所述的一种可对侧旋拧的螺栓紧固机器人末端工具，其特征在于，所述螺母旋拧传动机构包括插齿传动轴(18)、上传动齿轮(19)、上旋拧套筒(20)、第二万向节，所述插齿传动轴(18)位于第一箱体12内的部分安装有上传动齿轮(19)，所述插齿传动轴(18)下端与上旋拧套筒(20)连接，所述上驱动齿轮(4)与所述上传动齿轮(19)啮合传动连接，所述上传动齿轮(19)带动所述插齿传动轴(18)同步旋转。
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