CN216264495U - 一种装配工装及装配系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种装配工装及装配系统，装配工装包括固定座组件、直线驱动机构、第一旋转驱动机构、抓取机构和暂存部件。待安装件为螺栓和螺母时，装配工装安装在机器人手臂上，机器人抓取装配工装并将其移动至料架旁，抓取机构抓取螺栓，直线驱动机构驱动抓取机构朝向暂存部件移动，并将螺栓放入暂存部件的容纳腔，机器人手臂再将工装移动到料架旁，抓取机构抓取螺母，机器人带着装配工装移动至螺栓螺母装配位置，将螺栓穿过工件螺栓孔，直线驱动机构驱动抓取机构朝向螺栓移动，将螺母套设在螺栓上，第一旋转驱动机构运行带动抓取机构旋转，以将螺母拧在螺栓头上，实现螺栓与螺母的自动抓取与安装，螺栓与螺母装配自动化水平和装配效率高。

Description

一种装配工装及装配系统

技术领域

本实用新型涉及装配辅助设备技术领域，具体涉及一种装配工装及装配系统。

背景技术

紧固件用于将两个或两个以上零件紧固连接，其中，例如螺栓、螺母作为常用的紧固件，其在安装时，通常采用人工装配方式安装，装配效率低。现有技术中的螺丝螺母组合机，包括机架以及安装于机架上的搬运机构、锁附平台、螺丝分料机构和螺母分料机构。锁附装置对螺丝和螺母进行锁附并检测螺丝和螺母的锁附质量，搬运驱动装置驱使排料器取走经检测锁附质量不良的加工品。该螺丝螺母组合机主要用于对锁附不良的加工品进行自动排料，提高排料阶段的生产效率。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的通过人工装配紧固件导致装配效率低的缺陷，从而提供一种装配工装及装配系统。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种装配工装，包括固定座组件、直线驱动机构、第一旋转驱动机构、抓取机构和暂存部件。其中，直线驱动机构设于所述固定座组件上；第一旋转驱动机构一端连接于所述直线驱动机构的驱动端；抓取机构连接所述第一旋转驱动机构的驱动端；所述抓取机构用于抓取待安装件；暂存部件设于所述固定座组件上并与所述抓取机构相对，所述暂存部件与所述抓取机构相对的一侧内凹形成容纳待安装件的容纳腔。

可选地，上述的装配工装，所述抓取机构包括夹爪驱动机构和设于所述夹爪驱动机构上的夹爪组件，所述夹爪组件包括沿所述夹爪驱动机构的周向间隔设置的多个夹指。

可选地，上述的装配工装，任一所述夹指内壁设有卡接槽。

可选地，上述的装配工装，所述夹爪驱动机构为夹爪气缸；装配工装还包括气动旋转接头和旋转连接件，其中，气动旋转接头包括固定部和转动设于所述固定部上的旋转部，所述固定部设于所述固定座组件上；旋转连接件一端连接所述第一旋转驱动机构的驱动端，另一端连接所述夹爪气缸；所述旋转连接件与所述旋转部固连。

可选地，上述的装配工装，所述旋转连接件包括连接轴、连接部和第一缓冲组件。其中，所述连接轴的一端连接所述第一旋转驱动机构的驱动端；连接部设于所述连接轴上，所述连接部固设于所述旋转部上；第一缓冲组件两端分别设于所述连接轴和所述夹爪气缸上；所述缓冲组件用于缓冲所述夹爪气缸所受的冲击力。

可选地，上述的装配工装，所述暂存部件的容纳腔内设有第二缓冲组件，待安装件适于设于所述第二缓冲组件上，所述第二缓冲组件用于缓冲待安装件所受的冲击力。

可选地，上述的装配工装，所述第二缓冲组件包括浮动件和第一弹性件，浮动件可滑动地设于所述暂存部件的容纳腔内；第一弹性件套设于所述浮动件上，所述第一弹性件的两端分别抵接所述浮动件和所述暂存部件内壁。

可选地，上述的装配工装，还包括设于所述固定座组件上的第二旋转驱动机构，所述固定座组件包括安装座和支撑座；所述第二旋转驱动机构的驱动端连接所述支撑座，所述直线驱动机构设于所述支撑座上，所述第一旋转驱动机构可滑动地设于所述支撑座上。

可选地，上述的装配工装，所述第二旋转驱动机构包括摆动驱动机构和摆臂。其中，摆动驱动机构一端铰接于所述固定座组件上；摆臂一端铰接于所述摆动驱动机构的驱动端，另一端连接所述支撑座，所述摆动驱动机构的驱动端伸缩以驱动所述摆臂摆动，以带动所述支撑座转动。

本实用新型提供一种装配系统，包括上述中任一项所述的装配工装和转运机构，所述转运机构连接所述固定座组件。

本实用新型具有以下优点：

1.利用本实用新型的技术方案，装配工装使用时，其通过固定座组件安装在机器人手臂上，机器人手臂抓取装配工装并将其移动至螺栓和螺母料架旁，抓取机构工作抓取螺栓，直线驱动机构驱动抓取机构朝向暂存部件移动，并将螺栓放入暂存部件的容纳腔，抓取机构松开螺栓，直线驱动机构驱动的驱动端复位，机器人手臂再将工装移动到螺栓和螺母料架旁，抓取机构抓取螺母，机器人带着装配工装移动至螺栓螺母装配位置，将螺栓从待装配工件背向抓取机构的一端穿过工件螺栓孔，直线驱动机构驱动抓取机构朝向螺栓移动，抓取机构带动螺母移动至螺栓上，将螺母套设在螺栓上，第一旋转驱动机构运行带动抓取机构旋转，以将螺母拧在螺栓头上，抓取机构松开螺母并移走，实现螺栓与螺母的自动抓取与安装，螺栓与螺母装配自动化水平和装配效率高。

2.夹指内壁设有卡接槽，三个夹指的卡接槽配合以稳定夹持螺栓或螺母，防止螺栓或螺母掉落。

3.第一缓冲组件用于缓冲夹爪气缸所受的冲击力，以保护夹爪气缸。

4.第二缓冲组件防止螺栓以较大的冲击力冲击待安装工件，从而保护待安装工件。

5.第二旋转驱动机构驱动夹爪组件转动至安装座外，方便抓取螺栓或螺母。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例1提供的装配工装的立体结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例1提供的装配工装的主视图；

图3示出了本实用新型实施例1提供的装配工装的剖视图；

图4示出了本实用新型实施例1提供的装配工装的俯视图；

图5示出了夹爪组件的夹指的示意图；

图6示出了图1中A部的局部放大图；

图7示出了旋转连接件的示意图；

图8示出了图3中B部的局部放大图；

图9示出了安装座的立体结构示意图；

图10示出了摆臂的示意图；

图11示出了支撑座的示意图。

附图标记说明：

11-安装座；111-换枪盘；12-支撑座；13-滑动板；14-直线驱动接头；15-电机安装座15；2-直线驱动机构；3-第一旋转驱动机构；31-联轴器；41-夹爪驱动机构；42-夹爪组件；421-夹指；4211-卡接槽；4212-安装部；4213-夹持部；5-暂存部件；511-浮动件；512-第一弹性件；61-固定部；62-旋转部；7-旋转连接件；71-连接轴；72-连接部；731-导向轴；732-第二弹性件；733-直线轴承；74-导向板；81-摆动驱动机构；82-摆臂；821-摆动部；822-转动部；91-轴承座；92-摆动法兰轴；10-螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种装配工装，如图1至图4所示，其包括固定座组件、直线驱动机构2、第一旋转驱动机构3、抓取机构和暂存部件5。其中，第一旋转驱动机构3一端连接于直线驱动机构2的驱动端；抓取机构接第一旋转驱动机构3的驱动端，抓取机构用于抓取待安装件；暂存部件5设于固定座组件上并与抓取机构相对，暂存部件5与抓取机构相对的一侧内凹形成容纳待安装件的容纳腔。

例如，待安装件为螺栓10和螺母，装配工装使用时，其通过固定座组件安装在机器人手臂上，机器人手臂抓取装配工装并将其移动至螺栓10和螺母料架旁，抓取机构工作抓取螺栓10，直线驱动机构2驱动抓取机构朝向暂存部件5移动，并将螺栓10放入暂存部件5的容纳腔，抓取机构松开螺栓10，直线驱动机构2驱动的驱动端复位，机器人手臂再将工装移动到螺栓10和螺母料架旁，抓取机构抓取螺母，机器人带着装配工装移动至螺栓10螺母装配位置，将螺栓10从待装配工件背向抓取机构的一端穿过工件螺栓孔，直线驱动机构2驱动抓取机构朝向螺栓10移动，抓取机构带动螺母移动至螺栓10上，将螺母套设在螺栓10上，第一旋转驱动机构3运行带动抓取机构旋转，以将螺母拧在螺栓10头上，抓取机构松开螺母并移走，实现螺栓10与螺母的自动抓取与安装，螺栓10与螺母装配自动化水平和装配效率高。

进一步地，抓取机构包括夹爪驱动机构41和设于夹爪驱动机构41上的夹爪组件42，夹爪组件42包括沿夹爪驱动机构41的周向间隔设置的多个夹指421。例如，夹爪组件42具有三个等间距设置的夹指421。参见图5，其中，图5a为夹指421的侧视图，图5b为夹指421的俯视图，图5c为夹指421的主视图，图5d为夹指421的立体结构示意图，夹指421内壁设有卡接槽4211，三个夹指421的卡接槽4211配合以稳定夹持螺栓10或螺母，防止螺栓10或螺母掉落。具体地，夹指421包括安装部4212和设于安装部4212底部的夹持部4213，安装部4212安装于夹爪驱动机构41的夹指421安装位上，夹持部4213与安装部4212垂直，卡接槽4211设于夹持部4213内壁底部。

可选地，夹爪驱动机构41为夹爪气缸；装配工装还包括气动旋转接头和旋转连接件7。其中，气动旋转接头为现有结构，其包括固定部61和转动设于固定部61上的旋转部62，固定部61设于固定座组件上；旋转连接件7一端连接第一旋转驱动机构3的驱动端，另一端连接夹爪气缸；旋转连接件7与旋转部62固连。第一旋转驱动机构3驱动旋转连接件7旋转，气动旋转接头的固定部61固定，旋转部62跟随旋转连接件7旋转，旋转连接件7转动驱动夹爪气缸转动。气动旋转接头的旋转部62上设有与夹爪气缸连接的供气管，旋转部62跟随夹爪气缸同步转动，防止供气管旋转缠绕。作为变形方式，上述的夹爪驱动机构41还可为电动夹爪。

进一步地，参见图6和图7，其中，图7a为旋转连接件7的俯视图，图7b为旋转连接件7的局部剖视图，图7c为旋转连接件7的仰视图，图7d为旋转连接件7的立体结构示意图。旋转连接件7包括连接轴71、连接部72和第一缓冲组件。其中，连接轴71的一端连接第一旋转驱动机构3的驱动端；连接部72设于连接轴71上，连接部72固设于旋转部62上。第一缓冲组件两端分别设于连接轴71和夹爪气缸上，以带动夹爪气缸上下浮动；将螺栓10放入暂存部件5的瞬间和拧动螺母时，第一缓冲组件用于缓冲夹爪气缸所受的冲击力，以保护夹爪气缸。

例如，参见图6和图7，连接部72呈圆盘状，其一体成型于连接轴71中部，连接部72固定在气动旋转接头的旋转部62底部。第一缓冲组件包括多个导向轴731、第二弹性件732和直线轴承733。连接部72底部设有圆盘状的导向板74，直线轴承733穿设在导向板74上，导向轴731可滑动端地穿设在直线轴承733内，导向轴731底部固定在夹爪气缸的缸体顶部，第二弹性件732套设在导向轴731上，第二弹性件732两端分别抵接气缸的缸体顶面和导向轴731的限位台阶面上。夹爪气缸受到拉力、压力或冲击力时，导向轴731上下滑动，以带动夹爪气缸上下移动，第二弹性件732同步伸缩，以保护夹爪气缸。可选地，第二弹性件732为弹簧。

参见图8，暂存部件5的容纳腔内设有第二缓冲组件，待安装件适于设于第二缓冲组件上，第二缓冲组件用于缓冲待安装件所受的冲击力，待安装件为螺栓10，穿设螺栓10时，螺栓10顶部受到待安装工件的冲击而向下压螺栓10，第二缓冲组件在此过程中起到缓冲作用，防止螺栓10以较大的冲击力冲击待安装工件，从而保护待安装工件。

进一步地，第二缓冲组件包括浮动件511和第一弹性件512。其中，浮动件511可滑动地设于暂存部件5的容纳腔内；第一弹性件512套设于浮动件511上，第一弹性件512的两端分别抵接浮动件511和暂存部件5内壁。螺栓10受冲击时，浮动件511向下滑动并压缩第一弹性件512。浮动件511呈圆柱状，其上部直径大于其下部直径，暂存部件5内壁凸设有抵接台，第一弹性件512的两端分别抵接在浮动件511的大直径段的底面和抵接台上，浮动件511顶部设有限位槽，螺栓10头部定位在限位槽内。浮动件511底部固定设有盖板，盖板卡接在暂存部件5外，第一弹性件512压缩，螺栓10穿设完成后，第一弹性件512复位带动浮动件511上移，盖板抵接在暂存部件5外壁，以限位浮动件511，防止浮动件511上移距离过大。可选地，第一弹性件512为弹簧。

参见图1和图2，装配工装还包括设于固定座组件上的第二旋转驱动机构。固定座组件包括安装座11和支撑座12，其中，第二旋转驱动机构的驱动端连接支撑座12，直线驱动机构2设于支撑座12上，第一旋转驱动机构3可滑动地设于支撑座12上。第二旋转驱动机构驱动支撑座12转动，以带动直线驱动机构2、第一旋转驱动机构3和抓取机构同步转动。第二旋转驱动机构驱动支撑座12转动，以带动夹爪组件42向安装座11外旋转，夹爪组件42抓取螺栓10或螺母，抓取螺栓10或螺母后，第二旋转驱动机构再驱动支撑座12转动复位，使螺栓10对准暂存部件5的容纳腔，或使螺母对准螺栓10。第二旋转驱动机构驱动夹爪组件42转动至安装座11外，方便抓取螺栓10或螺母。

进一步地，参见图9，安装座11包括水平延伸的底部支撑部和顶部支撑部，以及连接于顶部支撑部和底部支撑部之间的竖向支撑部，暂存部件5设于底部支撑部上，支撑座12设于顶部支撑部上。

第二旋转驱动机构包括摆动驱动机构81和摆臂82。其中，摆动驱动机构81一端铰接于安装座11的竖向支撑部内壁；摆臂82一端铰接于摆动驱动机构81的驱动端，另一端连接支撑座12，摆动驱动机构81的驱动端伸缩以驱动摆臂82摆动，以带动支撑座12转动。例如，摆动驱动机构81为摆动气缸，参见图10，其中，图10a为摆臂82的透视图，图10b为摆臂82的主视图，图10c为摆臂82的立体结构示意图。摆臂82包括摆动部821和垂直设于摆动部821一侧的转动部822，摆动部821包括上下间隔设置的两个安装板，两个安装板上穿设销轴，摆动气缸的伸缩杆铰接在该销轴上。

参见图3，装配工装还包括轴承座91和摆动法兰轴92，其中，轴承座91设置在安装座11的顶部支撑部上，摆动法兰轴92可转动地穿设在轴承座91内，摆动法兰轴92的底部与摆臂82的转动部822通过键连接。摆动法兰轴92的顶部固定在支撑座12底部。摆动气缸的伸缩杆伸缩以驱动摆臂82的摆动部821做圆弧形摆动，从而使转动部822旋转，转动部822转动带动摆动法兰轴92和支撑座12同步转动，以驱动夹爪组件42向安装座11外转动，便于夹爪组件42夹持螺栓10或螺母。

参见图1和图11，支撑座12纵截面呈L型，其包括竖直部和水平部，水平部与摆动法兰轴92固连，竖直部上设有直线导轨。参见图1和图3，固定座组件还包括滑动板13和直线驱动接头14，滑动板13背面通过滑块滑动设于直线导轨上，直线驱动接头14穿过支撑座12的竖直部中部的让位空间，直线驱动接头14一端与直线驱动机构2的驱动端固连，另一端连接滑动板13，第一旋转驱动机构3安装在滑动板13上，直线驱动机构2驱动直线驱动接头14上下滑动，以带动滑动板13和第一旋转驱动机构3上下滑动。

例如，直线驱动机构2为气缸，第一旋转驱动机构3为伺服电机。滑动板13上设有电机安装座15，伺服电机固定在电机安装座15上，伺服电机输出轴连接联轴器31，联轴器31底部连接旋转连接件7的连接轴71。

实施例2

本实施例提供一种装配系统，其包括实施例1中的装配工装和转运机构(图中未示出)，转运机构连接固定座组件。

转运机构用于在待安装件料架旁与工件装配位之间转运装配工装。转运机构与装配工装配合可实现螺栓10与螺母等待安装件的自动抓取与安装，螺栓10与螺母装配自动化水平和装配效率高。

例如，转运机构为机器人，安装座11顶部设有换枪盘111，换枪盘111连接机器人手臂。

装配系统工作时，机器人手臂抓取装配工装并将其移动至螺栓10和螺母料架旁，摆动气缸驱动摆臂82和和支撑座12转动，使夹爪组件42向安装座11外偏转，夹爪组件42抓取螺栓10，摆动气缸再驱动夹爪组件42旋转复位至暂存部件5顶部，直线驱动机构2驱动夹爪组件42朝向暂存部件5移动，并将螺栓10放入暂存部件5的容纳腔，夹爪组件42张开以松开螺栓10，直线驱动机构2的驱动端复位。机器人和装配工装重复上述动作再抓取螺母，机器人带着装配工装移动至螺栓10螺母装配位置，机器人在其视觉识别系统的精确定位引导下将螺栓10从下至上穿过待装配工件的螺栓孔，直线驱动机构2驱动夹爪组件42朝向螺栓10移动，夹爪组件42将将螺母套设在螺栓10上，第一旋转驱动机构3运行带动夹爪组件42旋转，以将螺母拧在螺栓10头上，夹爪组件42松开螺母并移走，实现螺栓10与螺母的自动抓取与安装，螺栓10与螺母装配自动化水平和装配效率高。

根据上述描述，本专利申请具有以下优点：

1.机器人在视觉识别系统引导下，可以精确的实现自动抓取螺栓10、螺母，实现螺栓10、螺母自动装配；

2.提高了自动化水平及生产效率，节省人员操作。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种装配工装，其特征在于，包括：

固定座组件；

直线驱动机构(2)，设于所述固定座组件上；

第一旋转驱动机构(3)，一端连接于所述直线驱动机构(2)的驱动端；

抓取机构，连接所述第一旋转驱动机构(3)的驱动端；所述抓取机构用于抓取待安装件；

暂存部件(5)，设于所述固定座组件上并与所述抓取机构相对，所述暂存部件(5)与所述抓取机构相对的一侧内凹形成容纳待安装件的容纳腔。

2.根据权利要求1所述的装配工装，其特征在于，所述抓取机构包括夹爪驱动机构(41)和设于所述夹爪驱动机构(41)上的夹爪组件(42)，所述夹爪组件(42)包括沿所述夹爪驱动机构(41)的周向间隔设置的多个夹指(421)。

3.根据权利要求2所述的装配工装，其特征在于，任一所述夹指(421)内壁设有卡接槽(4211)。

4.根据权利要求2或3所述的装配工装，其特征在于，所述夹爪驱动机构(41)为夹爪气缸；装配工装还包括：

气动旋转接头，包括固定部(61)和转动设于所述固定部(61)上的旋转部(62)，所述固定部(61)设于所述固定座组件上；

旋转连接件(7)，一端连接所述第一旋转驱动机构(3)的驱动端，另一端连接所述夹爪气缸；所述旋转连接件(7)与所述旋转部(62)固连。

5.根据权利要求4所述的装配工装，其特征在于，所述旋转连接件(7)包括：

连接轴(71)，所述连接轴(71)的一端连接所述第一旋转驱动机构(3)的驱动端；

连接部(72)，设于所述连接轴(71)上，所述连接部(72)固设于所述旋转部(62)上；

第一缓冲组件，两端分别设于所述连接轴(71)和所述夹爪气缸上；所述缓冲组件用于缓冲所述夹爪气缸所受的冲击力。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的装配工装，其特征在于，所述暂存部件(5)的容纳腔内设有第二缓冲组件，待安装件适于设于所述第二缓冲组件上，所述第二缓冲组件用于缓冲待安装件所受的冲击力。

7.根据权利要求6所述的装配工装，其特征在于，所述第二缓冲组件包括：

浮动件(511)，可滑动地设于所述暂存部件(5)的容纳腔内；

第一弹性件(512)，套设于所述浮动件(511)上，所述第一弹性件(512)的两端分别抵接所述浮动件(511)和所述暂存部件(5)内壁。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的装配工装，其特征在于，还包括设于所述固定座组件上的第二旋转驱动机构，所述固定座组件包括：

安装座(11)；

支撑座(12)，所述第二旋转驱动机构的驱动端连接所述支撑座(12)，所述直线驱动机构(2)设于所述支撑座(12)上，所述第一旋转驱动机构(3)可滑动地设于所述支撑座(12)上。

9.根据权利要求8所述的装配工装，其特征在于，所述第二旋转驱动机构包括：

摆动驱动机构(81)，一端铰接于所述固定座组件上；

摆臂(82)，一端铰接于所述摆动驱动机构(81)的驱动端，另一端连接所述支撑座(12)，所述摆动驱动机构(81)的驱动端伸缩以驱动所述摆臂(82)摆动，以带动所述支撑座(12)转动。

10.一种装配系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的装配工装和转运机构，所述转运机构连接所述固定座组件。

Images