CN205033233U - 基于水平关节机器人的锁紧模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于水平关节机器人的锁紧模组，包括：锁紧扭矩动力提供装置、扭矩传动装置、花键组件、下压装置和顶装装置；所述锁紧扭矩动力提供装置通过扭矩传动装置将扭矩传递给花键组件，花键组件再将扭矩传递给顶装装置；所述下压装置与花键组件连接，实现花键组件的上下运动，进而实现连接于花键组件下方的顶装装置上下运动。本实用新型所述基于水平关节机器人的锁紧模组适用于各种型号的螺钉和铆钉的锁紧动作，通用性好，实现了加工的标准化。

Description

基于水平关节机器人的锁紧模组

技术领域

本实用新型属于机器人设计领域，具体涉及一种带动锁螺丝或铆接的起子头上下和旋转运动锁紧螺丝或置入铆钉的基于水平关节机器人的锁紧模组。

背景技术

在电子电器、通讯家电、机械产品、汽车产业以及航空航天零部件等结构设计中，采用螺钉或铆钉连接是最为常见的手段，因此在这些产品的装配过程中，拧锁螺钉或铆钉便成为一种最基本的操作。众所周知，在以往的装配工艺中采用手动螺丝刀是一种原始的手动操作方式。随着技术的进步，后来人们发明了适应大批量生产以及机械化操作的电动螺丝刀。这种电动工具的出现为提高生产效率，降低劳动强度起到了积极的推动作用。

随着现代化建设步伐的加快，电器产品、家电产品的需求量不断上升，机械化和自动化生产、装配流水线大量增加，在这种情况再采用人手抓取螺钉或铆钉，用电动螺丝刀拧锁的方式远远不能适应机械化和自动化大规模生产、装配的需要。因此，如何解决高速锁螺丝和提高锁附质量和一致性问题已成为本领域技术人员十分关注的课题。

为解决这一问题，很多厂家研制出了各式各样的自动螺丝锁付机和锁螺丝机器人，其主要特征是有一个螺钉供给装置将螺钉吹送到螺丝刀起子头下方的一个左右可打开的弹性夹嘴内，由一套气动或电动机构先将夹嘴和螺丝一起运动到接近螺孔口的位置，然后通过另一套气动或电动机构带动螺丝刀和起子头一起下行将螺丝顶出夹嘴，将螺丝或铆钉锁入螺孔。这些种类繁多的自动螺丝锁付机按其锁钉工作方式的不同主要分为两种：一种是针对产品单一且螺丝较少的应用时，采用固定的一个或多个锁附头同时同方向进行锁附，称之为固定或多轴螺丝锁附机；另一种是针对产品变化较快、小批量多元化生产的应用，采用一个或多个并排的锁附头装在各种机器人上使用，称之为锁螺丝或铆接机器人（机械手）。

但是上述设备存在如下缺陷：

1、螺丝刀和起子头一起下行时轴向冲击力受螺丝刀自重的影响而无法做到很小，易损坏被锁附产品；

2、锁附机构复杂、尺寸大、重量大，对机器人负载要求较高，影响锁附速度和设备外形尺寸，且成本高昂；

3、无标准化机构，制作成本高和周期较长，稳定性差；

4、锁附高度不能随意变化，缺乏柔性，无法满足工业4.0要求。

实用新型内容

实用新型目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种基于水平关节机器人的通用性强，协调性高，可靠性好的螺丝或铆钉的锁紧模组。

技术方案：本实用新型公开了一种基于水平关节机器人的锁紧模组，包括：锁紧扭矩动力提供装置、扭矩传动装置、花键组件、下压装置和顶装装置；所述锁紧扭矩动力提供装置通过扭矩传动装置将扭矩传递给花键组件，花键组件再将扭矩传递给顶装装置；所述下压装置与花键组件连接，实现花键组件的上下运动，进而实现连接于花键组件下方的顶装装置上下运动。本实用新型模拟人工安装螺丝或铆钉的动作，采用机械结构实现螺钉或铆钉的旋紧和下压动作，从而实现了机械替代人工，同时本实用新型所述基于水平关节机器人的锁紧模组适用于各种型号的螺钉和铆钉的锁紧动作，通用性好，实现了加工的标准化。

本实用新型中所述下压装置的作用是完成螺钉或铆钉锁紧动作中的下压动作，该下压装置可以采用多种结构实现。

方案一、本实用新型中所述下压装置通过如下结构实现：下压装置包括：升降电机、滚珠丝杆、丝杆螺母、缓冲连接装置；所述升降电机连接滚珠丝杆使滚珠丝杆旋转，滚珠丝杆旋转带动安装在滚珠丝杆上的丝杆螺母上下运动；丝杆螺母和花键组件通过所述缓冲连接装置连接，将丝杆螺母的上下运动传递给花键组件使之实现上下运动。本发明所述方案中采用滚珠丝杆将升降电机的动力传递给花键组件，动力转化后动力更均匀，并且通过采用滚珠丝杆和花键可以任意调节锁附的高度，使整个设备能够更改适应不同长度的螺钉和锚钉，使设备具有通用性。

方案二、本实用新型中所述下压装置通过如下结构实现：所述下压装置包括：与花键组件连接的伸缩汽缸或者伸缩油缸。所述伸缩汽缸或者伸缩油缸的伸缩端与花键组件的顶端连接，通过伸缩汽缸或者伸缩油缸来控制花键组件的上下运动。

本实用新型中所述扭矩传动装置的作用是将锁紧扭矩动力提供装置提供的动力传递到花键组件上，通过花键组件的传递旋动力，实现顶装装置对螺钉或铆钉的锁紧，该扭矩传动装置可以采用多种结构实现。

方案一、本实用新型中所述扭矩传动装置通过如下结构实现：本所述扭矩传动装置包括：同步轮、同步传送带；所述花键组件包括：花键轴和花键螺母；所述锁紧扭矩动力提供装置上安装同步轮，所述花键螺母安装在花键轴上；所述同步传送带连接同步轮和花键螺母，所述锁紧扭矩动力提供装置驱动同步轮运动，通过同步传送带带动花键螺母运动，进而带动花键轴旋转运动。

方案二、本实用新型中所述扭矩传动装置通过如下结构实现：所述扭矩传动装置包括：齿轮和链条；所述花键组件包括：花键轴和花键螺母，所述花键螺母安装在花键轴上；所述锁紧扭矩动力提供装置和花键螺母上都安装齿轮，所述链条连接所述锁紧扭矩动力提供装置和花键螺母上的齿轮；实现所述锁紧扭矩动力提供装置将动力传递给花键轴。

本实用新型中所述扭矩传动装置实现了动力的平稳传递，提高了整个模组的稳定性。

本实用新型中所述顶装装置也可以采用多种结构实现。

方案一、所述顶装装置包括：批杆、吸头组件、连接机构、爪头和拉套；所述批杆的顶部通过拉套与花键组件连接；所述连接机构的上端固定在水平关节机器人基座上，下端连接爪头；所述批杆装入吸头组件内；所述吸头组件装入连接机构内；所述吸头组件从连接机构内腔穿出并穿入爪头的内腔。所述吸头组件包括：固定衬套、顶装轴承、顶装弹簧、连接管、气管接头和吸头；所述批杆的上部固定所述固定衬套；所述固定衬套上安装顶装轴承；所述顶装弹簧穿过批杆，上端套在固定衬套上，并且顶装弹簧的顶部抵住顶装轴承的底面；所述连接管为中空结构，其顶部卡在顶装轴承的上边缘，并且内腔紧配安装于顶装轴承的外周面；所述顶装弹簧和顶装轴承位于连接管内腔内部；所述气管接头位于连接管的中部，与连接管的内腔连通；所述吸头连接在连接管的底端。本实用新型中采用上述结构的顶装装置将螺钉或铆钉直接吸附到吸头上，提高了定位的精确性和锁附精度，特别适用于微小螺钉或铆钉的锁附。

方案二、所述顶装装置可以直接采用起子头或者铆钉头，也可以与螺钉给进装置连接，实现自动送钉，完成螺钉和铆钉的直接定位锁紧。

本实用新型中所述锁紧扭矩动力提供装置作用是提供螺钉或铆钉锁紧时的旋转动力，可以采用多种结构实现，如采用电机或气动马达或者电动拧紧轴等。

本实用新型中所述缓冲连接装置包括：连接板、缓冲弹簧、导向轴和轴承；所述花键组件包括：花键轴和花键螺母，所述花键螺母安装在花键轴上；所述连接板的一端与滚珠丝杆上的丝杆螺母连接，另一端位于花键轴的上方；所述轴承固定在花键轴上端部，所述连接板和轴承之间安装缓冲弹簧，并且所述连接板和轴承通过导向轴连接导向。本实用新型中采用缓冲连接装置不但具有连接功能，将滚珠丝杆上的上下动力传递到花键轴上，同时还具有缓冲功能，通过在连接板和轴承之间设置的缓冲弹簧使螺钉或铆钉的锁紧动作在向下时具有柔性；在出现顶装装置和螺钉或铆钉顶上定位槽不匹配时不损伤铆钉或螺钉，并能主动实现匹配调整。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、本实用新型所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，将动力部分和锁紧顶装部分分开，下行锁紧时只是起子部分去完成锁紧动作，克服了现有技术中螺丝刀和起子一起下行，由于螺丝刀和起子自重冲击螺钉，损坏锁附产品的缺陷。

2、本实用新型所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，通过巧妙的设计，通过采用花键组件，可以在花键轴的行程范围内调节上下高度，从而实现了锁附高度的任意变化,实现了铆钉或螺钉的锁紧的标准化设计，适用于不同型号尺寸的铆钉或螺钉的锁紧安装。

3、本实用新型所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，通过引入缓冲连接装置，使整个锁紧过程实现了柔性锁紧，避免了螺丝锁紧损伤锁附产品的情况。

4、本实用新型所述基于水平关节机器人的锁紧模组结构简单、尺寸小、重量轻，对于机器人的负载要求小，特别适用于水平关节机器人。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中缓冲连接装置的一种结构示意图；

图3为图2的剖视图；

图4为本实用新型中所述顶装装置的一种结构的分解示意图；

图5为本实用新型中所述连接结构的一种结构示意图；

图6为本实用新型中所述吸头组件的一种结构剖视图；

图7为本实用新型中所述爪头的一种结构示意图。

图中：21电动拧紧轴、22花键轴、23同步轮、24同步传送带、25花键螺母、26升降电机、27滚珠丝杆、271丝杆螺母、28缓冲连接装置、281连接板、282缓冲弹簧、283导向轴、284轴承；顶装装置3：批杆31、吸头组件32、连接机构33、爪头34、吸管35；

吸头组件32：固定衬套321、顶装轴承322、顶装弹簧323、连接管324、气管接头325、吸头326；连接机构33：机构上部331、机构主体332、气管接头槽333、机构内腔334；

爪头34：螺钉入口341、爪头内腔342。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本实用新型进行详细说明，但同时说明本实用新型的保护范围并不局限于本实施例的具体范围，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

一种基于水平关节机器人的锁紧模组，包括：锁紧扭矩动力提供装置、扭矩传动装置、花键组件、下压装置和顶装装置。所述锁紧扭矩动力提供装置为电动拧紧轴21；所述扭矩传动装置包括：同步轮23、同步传送带24；所述花键组件包括：花键轴22和花键螺母25；下压装置包括：升降电机26、滚珠丝杆27，丝杆螺母271、缓冲连接装置28；所述缓冲连接装置28包括：连接板281、缓冲弹簧282、导向轴283和轴承284；顶装装置3：批杆31、吸头组件32、连接机构33、爪头34、吸管35；吸头组件32：固定衬套321、顶装轴承322、顶装弹簧323、连接管324、气管接头325、吸头326；连接机构33：机构上部331、机构主体332、气管接头槽333、机构内腔334；爪头34：螺钉入口341、爪头内腔342。

上述各部件的连接关系如下：所述电动拧紧轴21下方安装有同步轮23，所述花键轴22上安装花键螺母25，同步轮23和花键螺母25之间通过同步传送带24连接传动；所述升降电机26连接滚珠丝杆27，并驱动滚珠丝杆27旋转，带动安装在滚珠丝杆27上的丝杆螺母271上下运动，丝杆螺母271的上端连接通过缓冲连接装置与花键轴上端连接；所述缓冲连接装置28中的连接板281的一端与滚珠丝杆27上的丝杆螺母271连接，另一端位于花键轴22的上方；所述轴承284固定在花键轴22上端部，所述连接板281和轴承284之间安装缓冲弹簧282，并且所述连接板281和轴承284通过导向轴283连接。顶装装置3中所述批杆31的顶部通过拉套36与花键轴22连接；所述批杆31的上部固定所述固定衬套321；所述固定衬套321上安装顶装轴承322；所述顶装弹簧323穿过批杆，上端套在固定衬套321上，并且顶装弹簧的顶部抵住顶装轴承322的底面；所述连接管324为中空结构，其顶部卡在顶装轴承322的上边缘，并且内腔紧配安装于顶装轴承322的外周面；所述顶装弹簧323和顶装轴承322位于连接管324内腔内部；所述气管接头325位于连接管的中部，与连接管324的内腔连通；所述吸头326连接在连接管324的底端；完成了吸头组件32的组装后，将所述吸头组件32装入连接机构33内；吸头组件32的中的气管接头325从连接机构33上的气管接头槽333伸出连接吸气泵；所述连接机构33的上端固定在水平关节机器人基座1上，下端连接爪头34；所述吸头组件32从连接机构33的机构内腔334穿出并穿入爪头34的爪头内腔342。

本实施例的工作过程如下：

工作时，吸管接头325启动吸气，螺钉从吸管35经过爪头34的螺钉入口341进入爪头内腔342后被吸入到吸头326中定位，当顶装装置运行到对应的螺钉孔位时，所述电动拧紧轴21驱动同步轮23旋转，通过同步传送带24的传递带动花键螺母25旋转，进而带动花键轴22旋转；花键轴22带动下端连接的批杆31完成旋转动作；所述升降电机26驱动滚珠丝杆27旋转，带动滚珠丝杆27上的丝杆螺母271向下运动；滚珠丝杆27通过缓冲连接装置28带动花键轴同步向下运动，花键轴带动下方的批杆31向下运动；当螺钉被顶入待安装的螺钉孔位后，在批杆31的旋转下压作用下锁入对应的孔位，螺钉在批杆31的作用下不断旋进孔位，当螺钉露在外面的长度开始小于吸头326内腔的长度时，吸头326的前端顶在了孔位外壁的表面，随着批杆31的继续旋转下压，吸头326顶推与之连接的连接管324，连接管324相对顶装轴承322向上滑动，连接管324在滑动的过程中不断压缩顶装弹簧323，而气管接头325沿着气管接头槽333的方向滑动，在直至螺钉被全部锁入螺孔中，完成锁附动作后，批杆31离开螺钉，而连接管324在顶装弹簧323的张力作用下归位；花键轴22停止旋转，所述升降电机26驱动滚珠丝杆27反向旋转，带动滚珠丝杆27上的丝杆螺母271向上运动；丝杆螺母271通过缓冲连接装置28带动花键轴同步向上运动，进而带动批杆31向上运动，离开孔位。

实施例二、

一种基于水平关节机器人的锁紧模组，包括：锁紧扭矩动力提供装置、扭矩传动装置、花键组件、下压装置和顶装装置。所述锁紧扭矩动力提供装置为电机；所述下压装置为伸缩汽缸；所述扭矩传动装置包括：齿轮和链条；所述花键组件包括：花键轴和花键螺母；所述顶装装置为铆钉头；所述缓冲连接装置为连接板。

上述各部件的连接关系如下：

所述锁紧扭矩动力提供装置的电机连接齿轮，花键螺母安装在花键轴上，花键螺母外侧安装齿轮，所述链条连接所述电机连接的齿轮和花键螺母上的齿轮；实现所述锁紧扭矩动力提供装置将动力传递给花键轴；伸缩汽缸连接在花键轴的顶端，提供花键轴的下压动力。

本实施例的工作过程如下：

所述锁紧扭矩动力提供装置的电机驱动齿轮旋转，通过链条驱动花键轴旋转，花键轴带动下方的铆钉头旋转，而伸缩汽缸下压花键轴为花键轴提供下压动力，从而实现铆钉头的下压。

本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种基于水平关节机器人的锁紧模组，其特征在于：包括：锁紧扭矩动力提供装置、扭矩传动装置、花键组件、下压装置和顶装装置；所述锁紧扭矩动力提供装置通过扭矩传动装置将扭矩传递给花键组件，花键组件再将扭矩传递给顶装装置；所述下压装置与花键组件连接，实现花键组件的上下运动，进而实现连接于花键组件下方的顶装装置上下运动。

2.根据权利要求1所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，其特征在于：所述下压装置包括：升降电机（26）、滚珠丝杆（27）、丝杆螺母（271）和缓冲连接装置（28）；所述升降电机（26）连接滚珠丝杆（27）使滚珠丝杆（27）旋转，滚珠丝杆（27）旋转带动安装在滚珠丝杆上的丝杆螺母（271）上下运动；丝杆螺母和花键组件通过所述缓冲连接装置（28）连接，将丝杆螺母（271）的上下运动传递给花键组件使之实现上下运动。

3.根据权利要求1所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，其特征在于：所述下压装置包括：与花键组件连接的伸缩汽缸或者伸缩油缸。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，其特征在于：所述扭矩传动装置包括：同步轮（23）、同步传送带（24）；所述花键组件包括：花键轴（22）和花键螺母（25）；所述锁紧扭矩动力提供装置上安装同步轮（23），所述花键螺母（25）安装在花键轴（22）上；所述同步传送带（24）连接同步轮（23）和花键螺母（25），所述锁紧扭矩动力提供装置驱动同步轮（23）运动，通过同步传送带（24）带动花键螺母（25）运动，进而带动花键轴（22）旋转运动。

5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，其特征在于：所述扭矩传动装置包括：齿轮和链条；所述花键组件包括：花键轴（22）和花键螺母（25），所述花键螺母（25）安装在花键轴（22）上；所述锁紧扭矩动力提供装置和花键螺母（25）上都安装齿轮，所述链条连接所述锁紧扭矩动力提供装置和花键螺母上的齿轮；实现所述锁紧扭矩动力提供装置将动力传递给花键轴。

6.根据权利要求1所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，其特征在于：所述顶装装置（3）包括：批杆（31）、吸头组件（32）、连接机构（33）、爪头（34）和拉套（36）；

所述批杆（31）的顶部通过拉套（36）与花键组件连接；所述连接机构（33）的上端固定在水平关节机器人基座（1）上，下端连接爪头（34）；所述批杆（31）装入吸头组件（32）内；所述吸头组件（32）装入连接机构（33）内；所述吸头组件（32）从连接机构（33）内腔穿出并穿入爪头（34）的内腔。

7.根据权利要求6所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，其特征在于：所述吸头组件（32）包括：固定衬套（321）、顶装轴承（322）、顶装弹簧（323）、连接管（324）、气管接头（325）和吸头（326）；所述批杆（31）的上部固定所述固定衬套（321）；所述固定衬套（321）上安装顶装轴承（322）；所述顶装弹簧（323）穿过批杆，上端套在固定衬套（321）上，并且顶装弹簧的顶部抵住顶装轴承（322）的底面；所述连接管（324）为中空结构，其顶部卡在顶装轴承（322）的上边缘，并且内腔紧配安装于顶装轴承（322）的外周面；所述顶装弹簧（323）和顶装轴承（322）位于连接管（324）内腔内部；所述气管接头（325）位于连接管的中部，与连接管（324）的内腔连通；所述吸头（326）连接在连接管（324）的底端。

8.根据权利要求1所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，其特征在于：所述顶装装置为起子头或者铆钉头。

9.根据权利要求1所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，其特征在于：所述锁紧扭矩动力提供装置为电机或气动马达或者电动拧紧轴。

10.根据权利要求2所述的基于水平关节机器人的锁紧模组，其特征在于：所述缓冲连接装置（28）包括：连接板（281）、缓冲弹簧（282）、导向轴（283）和轴承（284）；所述花键组件包括：花键轴（22）和花键螺母（25），所述花键螺母（25）安装在花键轴（22）上；所述连接板（281）的一端与滚珠丝杆（27）上的丝杆螺母（271）连接，另一端位于花键轴（22）的上方；所述轴承（284）固定在花键轴（22）上端部，所述连接板（281）和轴承（284）之间安装缓冲弹簧（282），并且所述连接板（281）和轴承（284）通过导向轴（283）连接导向。