CN218698998U - 机器人多位置快换套筒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了机器人多位置快换套筒装置，涉及自动化智能拧紧装配设备技术领域，包括机器人、两轴线性模组和拧紧枪，机器人的前端有夹爪支架，两轴线性模组在夹爪支架的上，两轴线性模组上固定有拧紧支架、驱动气缸，拧紧枪固定在驱动气缸的头部，拧紧枪下方有延长杆，机器人的左侧有导向支架，导向支架的上方有导向叉，导向叉的中间有快换套筒机构。本实用新型利用柔性锁紧技术，实现快速涨紧和松开，达到快速自动更换套筒的目的；轻量化支撑单元，在快换过程中受力小，效率高，无需辅助元器件驱动，故障率大大降低，调试简单，成本低廉；提高快换效率和质量，满足多位置拧紧，达到日益发展的科技需求，实现柔性化、智能化、信息化。

Description

机器人多位置快换套筒装置

技术领域

本实用新型涉及自动化智能拧紧装配设备技术领域，具体为机器人多位置快换套筒装置。

背景技术

螺栓连接装配是最常见的固定方式，在机械工程领域中已有长久历史。汽车制造业中的不同零件通过螺栓连接方法可以固连在一起，由于变速箱、发动机、电池等汽车零部件产品多样化的特点，常常需要在同一工位拧紧不同规格的螺栓，螺栓规格的多样化，导致需要不停的更换拧紧螺栓的套筒。

如何快速高效的更换套筒是自动化智能拧紧装配设备的关键技术，目前传统上或者由现场操作人员手工更换套筒，或者采用一定的辅助装置进行自动更换；人工操作的方式效率低下，且耗时费力，生产加工成本较高，随着客户产品的系列化和多样化，人工操作已经无法满足汽车制造业高度自动化的需求，目前采用的自动辅助装置对生产效率会有一定程度的提高，但该装置往往结构复杂笨重，占用空间大，需要较多的驱动元器件，导致成本增加，故障率高，调试困难，无法满足机器人高度柔性化的智能拧紧需求，传统方式无法自适应多位置自动拧紧需求，导致存在着较多局限性，因此需要一种能够解决上述问题的方法或装置，因此本司的技术人员结合实际情况，提出了一种机器人多位置快换套筒装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供机器人多位置快换套筒装置，以解决上述背景技术中提出实现对汽车制造业中的零部件进行多样化螺栓的自动拧紧，解决现有技术的不足的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：机器人多位置快换套筒装置，包括机器人、两轴线性模组和拧紧枪，机器人的前端固定有夹爪支架，所述两轴线性模组固定在夹爪支架的上端，所述两轴线性模组的滑座上固定有拧紧支架，所述拧紧支架的上方固定有驱动气缸，所述拧紧枪固定在驱动气缸的头部，位于拧紧枪下方的夹爪支架上分布有延长杆，机器人的左侧设有导向支架，导向支架的上方分布固定有导向叉，所述导向叉的中间设有快换套筒机构，所述快换套筒机构包含有导向轴、导向外套、柔性弹簧、限位钢珠和斜块。

进一步的：所述导向外套位于导向轴的外侧上方，斜块位于导向轴的外部下方，所述导向轴上端内壁四周设置锥形孔，所述导向外套上端四周设置凹型槽 ，限位钢珠位于凹型槽内，柔性弹簧套在导向轴的中部。

优选的：所述导向轴上端为方形孔，中部为盲螺孔，盲螺孔内部设有锁定螺钉，锁定螺钉的下方设有压紧钢珠和锥形销，锥形销穿在导向轴的下方并且轴对称分布，锥形销的两端分别贴合压紧钢珠和斜块的内壁。

优选的：所述导向轴和导向外套之间设有导向销，导向外套的下端和斜块的上端都为锥形。

进一步的：所述导向叉中间为U字形，导向叉的两侧内壁上设有导向棱，导向叉的前端设有导向斜面，导向叉的后方设有接近传感器并且固定在导向支架上。

优选的：所述延长杆的上端设有延长支撑套，延长杆的下方套有缓冲弹簧，缓冲弹簧的下方设有限位垫圈。

由机器人单元和智能拧紧夹爪单元（夹爪支架、两轴线性模组、拧紧支架、驱动气缸、拧紧枪和延长杆）提供动力源，驱动快换套筒机构以和支撑单元（导向叉和导向支架）联合实现套筒的快换。

机器人单元包括机器人和机器人底座，机器人组件固定在机器人底座上。

智能拧紧夹爪单元包括夹爪支架，夹爪支架上端固定XY伺服装置（两轴线性模组，采用市场已知的产品），实现拧紧装置的精确位置移动；延长杆端部为方形接头，设置连接孔，通过延长杆实现智能拧紧夹爪与快换套筒机构的连接；驱动气缸带动拧紧轴实现上下快速运动，将拧紧枪下端的套筒套在延长杆的上端方形接头上。

导向外套和导向轴之间紧密配合，可相对滑动；通过导向轴实现限位钢珠与导向外套联动，限位钢珠成180°分布，数量2个；导向轴端部为方形孔，方形孔内可插入延长杆的下端实现连接。

导向外套内部设置导向槽，导向轴顶部固定有导向销，底部固定有套筒，导向轴通过固定的导向销实现在导向外套中上下导向运动，不发生旋转。

斜块内部设置锥形槽，通过锥形销将斜块固定在导向轴上，锥形销成120°分布，数量3个；锥形销由紧定螺钉顶住压紧钢珠实现定位。

支撑单元包括导向支架和导向叉，支架上安装接近传感器，进行检测快换套筒机构是否在位，导向叉设置U型槽，导向棱45°倒角，导向斜面设置16°斜角过渡，由导向叉斜面提供套筒脱离时的驱动力，斜面楔紧脱离，简便高效。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型利用柔性锁紧技术，实现快换套筒装置内外套快速涨紧和松开，进一步的实现套筒与拧紧枪延长杆的自动分离和连接，达到快速自动更换套筒的目的；利用轻量化的支撑单元产生驱动力，实现套筒在快换过程中装置受力小，效率高，无需额外的辅助元器件驱动，故障率大大降低，调试简单，成本低廉；通过搭载先进的机器人和智能拧紧单元（两轴线性模组+驱动气缸+拧紧枪），提高套筒快换效率和质量，满足多位置拧紧的场合，以达到日益发展的科技需求，实现柔性化、智能化、信息化，总结为三点核心技术：1）、柔性锁紧技术；2）、轻量化的支撑单元；3）、机器人智能拧紧单元。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为夹爪支架局部示意图；

图3为图2的右视示意图；

图4为导向支架、导向叉和快换套筒机构俯视图；

图5为图4的B处放大示意图；

图6为图4的A-A剖视示意图；

图7为图6的C处放大示意图。

图中： 1、机器人，2、夹爪支架，3、两轴线性模组，4、拧紧支架，5、驱动气缸，6、拧紧枪，7、延长杆，8、快换套筒机构，9、导向叉，10、导向支架，11、延长支撑套，12、缓冲弹簧，13、限位垫圈，14、接近开关，15、导向销，16、套筒，801、导向轴，802、导向外套，803、柔性弹簧，804、限位钢珠，805、锁定螺钉，806、斜块，807、压紧钢珠，808、锥形销，901、导向棱，902、导向斜面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是值得说明的是，本实用新型并不限于这些实施例，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本实用新型。

此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本实用新型的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。

同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。

请参阅图1-图7，本实用新型提供一种技术方案：包括机器人1、两轴线性模组2和拧紧枪6，机器人1的前端固定有夹爪支架2，所述两轴线性模组3固定在夹爪支架2的上端，所述两轴线性模组3的滑座上固定有拧紧支架4，所述拧紧支架4的上方固定有驱动气缸5，所述拧紧枪6固定在驱动气缸5的头部，位于拧紧枪6下方的夹爪支架2上分布有延长杆7，机器人1的左侧设有导向支架10，导向支架10的上方分布固定有导向叉9，所述导向叉9的中间设有快换套筒机构8，所述快换套筒机构8包含有导向轴801、导向外套802、柔性弹簧803、限位钢珠804和斜块806。

所述导向外套802位于导向轴801的外侧上方，斜块806位于导向轴801的外部下方，所述导向轴801上端内壁四周设置锥形孔，所述导向外套802上端四周设置凹型槽 ，限位钢珠804位于凹型槽内，柔性弹簧803套在导向轴801的中部。

所述导向轴801上端为方形孔，中部为盲螺孔，盲螺孔内部设有锁定螺钉805，锁定螺钉805的下方设有压紧钢珠807和锥形销808，锥形销808穿在导向轴801的下方并且轴对称分布，锥形销808的两端分别贴合压紧钢珠807和斜块806的内壁。

所述导向轴801和导向外套802之间设有导向销15，导向外套802的下端和斜块806的上端都为锥形。

所述导向叉9中间为U字形，导向叉9的两侧内壁上设有导向棱901，导向叉9的前端设有导向斜面902，导向叉9的后方设有接近传感器14并且固定在导向支架10上。

所述延长杆7的上端设有延长支撑套11，延长杆7的下方套有缓冲弹簧12，缓冲弹簧12的下方设有限位垫圈13。

首先设备在自动更换套筒16前，通过两轴线性模组3的移动将拧紧枪6的下端精准定位，拧紧枪6通过驱动气缸5的下落将拧紧枪6下方的批头与延长杆7的上端匹配，然后实现快换套筒机构8连接在智能拧紧夹爪单元的延长杆7上，此时快换套筒机构8的导向轴801方形孔插装在延长杆7的下端方形接头上，机器人1通过夹爪支架2刚才的延长杆7脱离导向叉9，而后由所述柔性弹簧803由于压缩力作用开始释放，此时会带动导向轴上移801、导向外套802下移，会使限位钢珠804会在导向轴801锥形孔内部鼓出来卡在延长杆7下方方形接头的圆柱孔内，（限位钢珠804限位工作原理和传统已知的相同）；导向外套802将限位钢珠804顶出与延长杆7连接头实现锁定，此处通过附图6可完全理解，如果需要更换其他套筒16时，机器人单元驱动带有快换套筒机构8的智能拧紧夹爪单元运动到支撑单元位置，智能拧紧夹爪单元水平进给，将快换套筒机构8的导向外套802和斜块806由支撑单元的导向叉9斜面楔紧对柔性弹簧803进行压缩逐渐分离，当运动到导向叉9中心位置时，导向外套802和斜块806分离距离最大，导向轴801下降，会使限位钢珠804脱离到导向轴801锥形孔内侧，此时导向外套802上升，可使延长杆7和快换套筒机构快速8自动分离，然后重复以上步骤即可更换其他的套筒16，套筒16的上方与导向轴801为传统已知的连接方式。

关键步骤就是由机器人1驱动快换套筒机构8在导向叉9U型槽中横向移动，依靠导向叉9中的导向棱901斜角实现柔性弹簧803自动压缩，从而实现导向外套802和导向轴801的相对移动，实现限位钢珠804的鼓出和回落，实现套筒16与拧紧枪6的动力传输，快换套筒机构8可进行快速扩展，极大的提高了汽车零部件的迭代生产改造性，满足可持续生产需求。

尽管已经示出和描述了本专利的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，所有在此实施方式的基础上所作出的非实质性创造，都将视为对本专利的篡改或剽窃，都应依法受到保护。

Claims (6)

1.机器人多位置快换套筒装置，包括机器人（1）、两轴线性模组（3）和拧紧枪（6），其特征在于：机器人（1）的前端固定有夹爪支架（2），所述两轴线性模组（3）固定在夹爪支架（2）的上端，所述两轴线性模组（3）的滑座上固定有拧紧支架（4），所述拧紧支架（4）的上方固定有驱动气缸（5），所述拧紧枪（6）固定在驱动气缸（5）的头部，位于拧紧枪（6）下方的夹爪支架（2）上分布有延长杆（7），机器人（1）的左侧设有导向支架（10），导向支架（10）的上方分布固定有导向叉（9），所述导向叉（9）的中间设有快换套筒机构（8），所述快换套筒机构（8）包含有导向轴（801）、导向外套（802）、柔性弹簧（803）、限位钢珠（804）和斜块（806）。

2.根据权利要求1所述的机器人多位置快换套筒装置，其特征在于：所述导向外套（802）位于导向轴（801）的外侧上方，斜块（806）位于导向轴（801）的外部下方，所述导向轴（801）上端内壁四周设置锥形孔，所述导向外套（802）上端四周设置凹型槽，限位钢珠（804）位于凹型槽内，柔性弹簧（803）套在导向轴（801）的中部。

3.根据权利要求2所述的机器人多位置快换套筒装置，其特征在于：所述导向轴（801）上端为方形孔，中部为盲螺孔，盲螺孔内部设有锁定螺钉（805），锁定螺钉（805）的下方设有压紧钢珠（807）和锥形销（808），锥形销（808）穿在导向轴（801）的下方并且轴对称分布，锥形销（808）的两端分别贴合压紧钢珠（807）和斜块（806）的内壁。

4.根据权利要求3所述的机器人多位置快换套筒装置，其特征在于：所述导向轴（801）和导向外套（802）之间设有导向销（15），导向外套（802）的下端和斜块（806）的上端都为锥形。

5.根据权利要求1所述的机器人多位置快换套筒装置，其特征在于：所述导向叉（9）中间为U字形，导向叉（9）的两侧内壁上设有导向棱（901），导向叉（9）的前端设有导向斜面（902），导向叉（9）的后方设有接近传感器（14）并且固定在导向支架（10）上。

6.根据权利要求1所述的机器人多位置快换套筒装置，其特征在于：所述延长杆（7）的上端设有延长支撑套（11），延长杆（7）的下方套有缓冲弹簧（12），缓冲弹簧（12）的下方设有限位垫圈（13）。

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