WO2019144632A1 - 锁螺丝工作平台及其五轴锁螺丝装置 - Google Patents

Abstract

一种锁螺丝工作平台及其五轴锁螺丝装置，该五轴锁螺丝装置包括：四轴机器人(11)，包括第一轴臂(111)、第二轴臂(112)、第三轴臂(113)以及第四伸缩轴(114)，第二轴臂(112)与第一轴臂(111)转动连接且分别位于相互平行的平面中，第三轴臂(113)与第二轴臂(112)转动连接，第四伸缩轴(114)与第三轴臂(113)连接，且至少部分伸出于第三轴臂(113)；机械抓手(12)，机械抓手(12)与第四伸缩轴(114)伸出于第三轴臂(113)的末端连接；第五辅助轴(13)，为锁附装置，与第二轴臂(112)连接，用于进行锁附操作；摄像装置(14)，与第二轴臂(112)连接，用于对工件进行定位，以使四轴机器人(11)的机械抓手(12)准确抓取工件。该锁螺丝工作平台及其五轴锁螺丝装置自动抓取工件，锁附速度快，从而达到工作效率高、安全性好、柔性大的效果。

Description

锁螺丝工作平台及其五轴锁螺丝装置 技术领域

本发明实施例涉及机器人领域，特别是涉及一种锁螺丝工作平台及其五轴锁螺丝装置。

背景技术

现有的锁螺丝平台一般为三轴锁螺丝平台。三轴锁螺丝平台的结构简单，是半自动锁螺丝设备，只能在指定位置通过锁附装置进行锁附操作。因此，需要人工手动将产品以固定方向放在治具上，按键启动设备，产品完成锁附后需要人工手动将产品取出来。

因此，现有的锁螺丝平台上每台设备在工作时都需要操作员，长期工作容易出现疲劳操作，存在很大的安全隐患。并且，三轴的锁螺丝装置其运动范围较窄，并且运动角度较小。普通的三轴锁螺丝平台在效率、安全性和柔性上都有很大的缺陷。

发明内容

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种锁螺丝工作平台及五轴锁螺丝装置，能够解决三轴锁螺丝平台在效率、安全性和柔性上的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种五轴锁螺丝装置，该五轴锁螺丝装置包括：四轴机器人，包括第一轴臂、第二轴臂、第三轴臂以及第四伸缩轴，第二轴臂与第一轴臂转动连接且分别位于相互平行的平面中，第三轴臂与第二轴臂转动连接，第四伸缩轴与第三轴臂连接，且至少部分伸出于第三轴臂；机械抓手，机械抓手与第四伸缩轴伸出于第三轴臂的末端连接；第五辅助轴，为锁附装置，与第二轴臂连接，用于进行锁附操作；摄像装置，与第二轴臂连接，用于对工件进行定位，以使四轴机器人的机械抓手准确抓取工件。

其中，第二轴臂上设置有第一安装块，第一安装块与第二轴臂连接，且位于第二轴臂连接第一轴臂的一侧表面，锁附装置与摄像装置分别连接于第一安装块上。

其中，第一安装块上进一步连接有第二安装块，第二安装块与第一安装块可拆卸连接或滑动连接，摄像装置与第二安装块连接，第二安装块上设置有加强筋。

其中，摄像装置与锁附装置位于第一安装块的相对两侧，且同样位于第二轴臂的两侧。

其中，摄像装置包括相机以及光源，光源的出光方向与相机的拍摄方向相同。

其中，机械抓手包括感应器、设置于感应器两端并与感应器连接的夹持部、设置于夹持部相互朝向的至少部分表面的仿形胶以及设置于仿形胶上的真空吸盘，感应器控制两个夹持部之间的距离。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种锁螺丝工作平台，该锁螺丝工作平台包括：五轴锁螺丝装置，五轴锁螺丝装置为上述任意一项的五轴锁螺丝装置；倍速链，与五轴锁螺丝装置间隔设置，用于运输工件；定位装置，与倍速链连接，用于在五轴锁螺丝装置进行抓取前将工件固定；电控箱，连接五轴锁螺丝装置、倍速链以及定位装置并控制其工作状态；触摸屏，与电控箱信号连接。

其中，锁螺丝工作平台进一步包括工作台，工作台与电控箱相邻设置，五轴锁螺丝装置设置于电控箱上，倍速链与定位装置设置于工作台上。

其中，定位装置包括阻挡气缸、侧压气缸以及下压气缸，其中阻挡气缸以及侧压气缸分别设置于倍速链上，下压气缸设置于倍速链或工作台或电控箱上。

其中，阻挡气缸竖直设置，运动方向为竖直方向，侧压气缸至少有两个，设置于与倍速链行进方向垂直的两侧，且相互靠近或远离运动，下压气缸竖直设置，运动方向为竖直方向，最低位置为压住工件的位置。

本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供的锁螺丝工作平台及其五轴锁螺丝装置中，使用四轴机器人作为运动部件，活动范围广，转动角度大，因此抓取范围更大，配合摄像装置的定位可以自 主抓取工件进行加工并放回，不需要人工，另外由锁附装置作为辅助第五轴，锁附速度快，从而达到工作效率高、安全性好、柔性大的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。其中：

图1是本发明的第一实施方式的五轴锁螺丝装置的结构示意图；

图2是图1中的五轴锁螺丝装置的另一视角的结构示意图；

图3是图1中的机械抓手12的结构示意图；

图4是本发明的第二实施方式的锁螺丝工作平台的结构示意图；

图5是图4中的锁螺丝工作平台的四轴机器人以及定位装置部分的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1与图2，图1是本发明的第一实施方式的五轴锁螺丝装置的结构示意图，图2是图1中的五轴锁螺丝装置的另一视角的结构示意图。在本实施方式中，五轴锁螺丝装置10包括四轴机器人11、机械抓手12、第五辅助轴13以及摄像装置14。

四轴机器人11包括第一轴臂111、第二轴臂112、第三轴臂113以及第四伸缩轴114。第一轴臂111设置于底座115上，与底座115转动连接。在其他实施方式中，四轴机器人11还可以包括底座115。第二轴臂112与第一轴臂111转动连接且分别位于相互平行的平面中。一般来说，第二轴臂112与第一轴臂111的运动范围为两个相互平行的扇形平面中。第三轴臂113与第 二轴臂112转动连接，而在此实施方式中，第三轴臂113与第二轴臂112垂直设置。在本实施方式中，第三轴臂113与第一轴臂111分别连接第二轴臂112的两端，并且分别连接于第二轴臂112的相对的侧面。第四伸缩轴114与第三轴臂113连接，且至少部分伸出于第三轴臂113。第四伸缩轴114相对于第三轴臂113进行伸缩操作，并且可以相对于第二轴臂112转动。实际上，第四伸缩轴114一端位于第三轴臂113中，另一端穿过第二轴臂112并继续延伸，露出第二轴臂112外。此部分为对四轴机器人11的简要介绍，实际上四轴机器人11可以使用现有的四轴机器人11，例如型号为YK600的YAMAHA四轴机器人11。另外，也可以根据实际情况选用其他类似结构的四轴机器人11，此处仅介绍一种优选实施方式。

机械抓手12与第四伸缩轴114伸出于第三轴臂113的末端连接。请进一步参阅图3，图3是图1中的机械抓手的结构示意图。机械抓手12包括感应器121、夹持部122、仿形胶123以及真空吸盘124。夹持部122设置于感应器121两端并与感应器121连接。感应器121控制两个夹持部122之间的距离，使其对工件进行抓取或松开。仿形胶123设置于夹持部122相互朝向的至少部分表面，一般设置于夹持部122用于抓取工件的部分。真空吸盘124设置于仿形胶123上。真空吸盘124可以仅设置有一个，设置于一个夹持部122的仿形胶123上；也可以设置有两个，分别位于两个夹持部122的仿形胶123上。另外，真空吸盘124还可以根据实际需要来调节大小与数量，可以在一个仿形胶123上设置两个或两个以上的真空吸盘124。仿形胶123的设计是为了防止抓取工件时造成工件的损坏。仿形胶123优选为优力胶，可以根据工件的形状来设计，由于其柔软有弹性的特质，来保护工件。真空吸盘124则是为了更好的抓住工件，保证抓取工件运动时的稳定性。在其他实施方式中，若工件足够坚固，则不需要仿形胶123或真空吸盘124。

第五辅助轴13为锁附装置13，与第二轴臂112连接，用于进行锁附操作。锁附装置13可以采用现有的锁附装置13，不需要进行特别制定。为了更好的安装锁附装置13，本实施方式在第二轴臂112上设置有第一安装块15。第一安装块15与第二轴臂112连接，且位于第二轴臂112连接第一轴臂111的一侧表面，锁附装置13连接于第一安装块15上。第一安装块15优选为U型安装块，其围绕于第四伸缩轴114设置。由于锁附装置13体积与重量均较 大，因此优选在第一安装块15上连接第一辅助安装块131，第一辅助安装块131可为长方体，形状与锁附装置13的安装面对应，然后在第一安装块15与第一辅助安装块131之间加入第一加强筋，以保证第一辅助安装块131及锁附装置13相对于第一安装块15与第二轴臂112稳定，不会产生偏移、变形或脱落。另外，在第一辅助安装块131与锁附装置13的锁螺丝夹嘴132之间还可以设置第二加强筋133，以保证锁螺丝夹嘴132的稳定性。

摄像装置14与第二轴臂112连接，用于对工件进行定位，以使四轴机器人11的机械抓手12准确抓取工件。摄像装置14也连接于第一安装块15上。在本实施方式中，第一安装块15上进一步连接有第二安装块16，第二安装块16与第一安装块15可拆卸连接或滑动连接，摄像装置14与第二安装块16连接。例如，第二安装块16通过铆接、螺钉连接或者卡合连接的方式与第一安装块15连接。第二安装块16上可以设置有加强筋，增强强度。此种设置是为了能够调整摄像装置14的位置，从而能够灵活运用摄像装置14，获取更好的拍摄结果。在本实施方式中，摄像装置14包括相机141以及光源142，光源142的出光方向与相机141的拍摄方向相同。相机141与第一安装块15连接，光源142可以与相机141连接，也可以与第一安装块15连接。优选的，光源142环绕相机141的镜头设置。

摄像装置14与锁附装置13位于第一安装块15的相对两侧，且同样位于第二轴臂112的两侧。优选的，第三轴臂113位于第二轴臂112的上方，摄像装置14与锁附装置13分别位于第二轴臂112的左右两侧。

当五轴锁螺丝装置10开始工作时，先由摄像装置14进行拍摄定位，确定工件所在位置，然后第一轴臂111、第二轴臂112转动，使得机械抓手12位于工件正上方，再由第四伸缩轴114控制机械抓手12上下移动，抓取工件，再由四轴机器人11配合机械抓手12将工件放置到加工位置，由锁附装置13进行操作。锁附装置13在锁附完成后，可反馈锁附情况，由四轴机器人11配合机械抓手12将锁附后的工件放到指定位置，例如合格输送线或不合格输送线上。

通过上述方式，使用四轴机器人作为运动部件，活动范围广，转动角度大，因此抓取范围更大，配合摄像装置的定位可以自主抓取工件进行加工并放回，不需要人工，另外由锁附装置作为辅助第五轴，锁附速度快，从而达 到工作效率高、安全性好、柔性大的效果。

请参阅图4与图5，图4是本发明的第二实施方式的锁螺丝工作平台的结构示意图，图5是图4中的锁螺丝工作平台的四轴机器人以及定位装置部分的结构示意图。在本实施方式中，锁螺丝工作平台20包括五轴锁螺丝装置21、工作台26、倍速链22、定位装置23、电控箱24以及触摸屏25。

五轴锁螺丝装置21例如为上述第一实施方式中所述的五轴锁螺丝装置21，或其优选实施方式与其他可改动的实施方式中的五轴锁螺丝装置21。

倍速链22与五轴锁螺丝装置21间隔设置，用于运输工件30。倍速链22也可以根据实际情况更换为输送带等。

定位装置23与倍速链22连接，用于在五轴锁螺丝装置21进行抓取前将工件30固定。定位装置23包括阻挡气缸231、侧压气缸232以及下压气缸233。其中阻挡气缸231以及侧压气缸232分别设置于倍速链22上，下压气缸233可以设置于倍速链22或工作台26或电控箱24上。阻挡气缸231竖直设置，运动方向为竖直方向。侧压气缸232至少有两个，设置于与倍速链22行进方向垂直的两侧，且相互靠近或远离运动。下压气缸233竖直设置，运动方向为竖直方向，最低位置为压住工件30的位置。在其他实施方式中，定位装置23可以只有阻挡气缸231、侧压气缸232以及下压气缸233中的一个，或设置其他的阻挡件来充当定位装置23。当工件30到达待抓取位置时，阻挡气缸231上升卡置工件30，侧压气缸232相互靠近以夹持工件30，下压气缸233下降压住工件30，从而起到定位的装置。在五轴锁螺丝装置21对工件30进行抓取时，阻挡气缸231下降，侧压气缸232相互远离，下压气缸233上升，从而释放工件30。下压气缸233可以与侧压气缸232连接，从而被侧压气缸232带动运动。

在其他实施方式中，在工件30被加工的位置处也可设置有定位装置23，防止工件30在加工过程中产生移动。

电控箱24连接五轴锁螺丝装置21、倍速链22以及定位装置23并控制其工作状态。并且，电控箱24为五轴锁螺丝装置21与定位装置23供电，倍速链22可由电控箱24进行供电，也可自带电源。

工作台26与电控箱24相邻设置，五轴锁螺丝装置21设置于电控箱24上，倍速链22与定位装置23设置于工作台26上。在其他实施方式中，也可 以省略工作台26，使用支架将倍速链22与定位装置23固定。

触摸屏25与电控箱24信号连接。工人通过触摸屏25与电控箱24进行人际互动，操控整个锁螺丝工作平台20的工作。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的锁螺丝工作平台及其五轴锁螺丝装置中，使用四轴机器人作为运动部件，活动范围广，转动角度大，因此抓取范围更大，配合摄像装置的定位可以自主抓取工件进行加工并放回，不需要人工，另外由锁附装置作为辅助第五轴，锁附速度快，从而达到工作效率高、安全性好、柔性大的效果。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (15)

1. 一种五轴锁螺丝装置，其特征在于，所述五轴锁螺丝装置包括：

   四轴机器人，包括第一轴臂、第二轴臂、第三轴臂以及第四伸缩轴，所述第二轴臂与所述第一轴臂转动连接且分别位于相互平行的平面中，所述第三轴臂与所述第二轴臂转动连接，第四伸缩轴与所述第三轴臂连接，且至少部分伸出于所述第三轴臂；

   机械抓手，所述机械抓手与所述第四伸缩轴伸出于所述第三轴臂的末端连接；

   第五辅助轴，为锁附装置，与所述第二轴臂连接，用于进行锁附操作；

   摄像装置，与所述第二轴臂连接，用于对工件进行定位，以使所述四轴机器人的所述机械抓手准确抓取所述工件。
2. 根据权利要求1所述的五轴锁螺丝装置，其特征在于，所述第二轴臂上设置有第一安装块，所述第一安装块与所述第二轴臂连接，且位于所述第二轴臂连接所述第一轴臂的一侧表面，所述锁附装置与所述摄像装置分别连接于所述第一安装块上。
3. 根据权利要求2所述的五轴锁螺丝装置，其特征在于，所述第一安装块上进一步连接有第二安装块，所述第二安装块与所述第一安装块可拆卸连接或滑动连接，所述摄像装置与所述第二安装块连接，所述第二安装块上设置有加强筋。
4. 根据权利要求2所述的五轴锁螺丝装置，其特征在于，所述摄像装置与所述锁附装置位于所述第一安装块的相对两侧，且同样位于所述所述第二轴臂的两侧。
5. 根据权利要求1所述的五轴锁螺丝装置，其特征在于，所述摄像装置包括相机以及光源，所述光源的出光方向与所述相机的拍摄方向相同。
6. 根据权利要求1所述的五轴锁螺丝装置，其特征在于，所述机械抓手包括感应器、设置于所述感应器两端并与所述感应器连接的夹持部、设置于所述夹持部相互朝向的至少部分表面的仿形胶以及设置于所述仿形胶上的真空吸盘，所述感应器控制两个所述夹持部之间的距离。
7. 一种锁螺丝工作平台，其特征在于，所述锁螺丝工作平台包括：

   倍速链，与所述五轴锁螺丝装置间隔设置，用于运输工件；

   定位装置，与所述倍速链连接，用于在所述五轴锁螺丝装置进行抓取前将所述工件固定；

   电控箱，连接所述五轴锁螺丝装置、所述倍速链以及所述定位装置并控制其工作状态；

   触摸屏，与所述电控箱信号连接；

   五轴锁螺丝装置，所述五轴锁螺丝装置包括，

   四轴机器人，包括第一轴臂、第二轴臂、第三轴臂以及第四伸缩轴，所述第二轴臂与所述第一轴臂转动连接且分别位于相互平行的平面中，所述第三轴臂与所述第二轴臂转动连接，第四伸缩轴与所述第三轴臂连接，且至少部分伸出于所述第三轴臂；

   机械抓手，所述机械抓手与所述第四伸缩轴伸出于所述第三轴臂的末端连接；

   第五辅助轴，为锁附装置，与所述第二轴臂连接，用于进行锁附操作；

   摄像装置，与所述第二轴臂连接，用于对工件进行定位，以使所述四轴机器人的所述机械抓手准确抓取所述工件。
8. 根据权利要求7所述的锁螺丝工作平台，其特征在于，所述第二轴臂上设置有第一安装块，所述第一安装块与所述第二轴臂连接，且位于所述第二轴臂连接所述第一轴臂的一侧表面，所述锁附装置与所述摄像装置分别连接于所述第一安装块上。
9. 根据权利要求8所述的锁螺丝工作平台，其特征在于，所述第一安装块上进一步连接有第二安装块，所述第二安装块与所述第一安装块可拆卸连接或滑动连接，所述摄像装置与所述第二安装块连接，所述第二安装块上设置有加强筋。
10. 根据权利要求8所述的锁螺丝工作平台，其特征在于，所述摄像装置与所述锁附装置位于所述第一安装块的相对两侧，且同样位于所述所述第二轴臂的两侧。
11. 根据权利要求7所述的锁螺丝工作平台，其特征在于，所述摄像装置包括相机以及光源，所述光源的出光方向与所述相机的拍摄方向相同。
12. 根据权利要求7所述的锁螺丝工作平台，其特征在于，所述机械抓手包括感应器、设置于所述感应器两端并与所述感应器连接的夹持部、设置 于所述夹持部相互朝向的至少部分表面的仿形胶以及设置于所述仿形胶上的真空吸盘，所述感应器控制两个所述夹持部之间的距离。
13. 根据权利要求7至12任一所述的锁螺丝工作平台，其特征在于，所述锁螺丝工作平台进一步包括工作台，所述工作台与所述电控箱相邻设置，所述五轴锁螺丝装置设置于所述电控箱上，所述倍速链与所述定位装置设置于所述工作台上。
14. 根据权利要求13所述的锁螺丝工作平台，其特征在于，所述定位装置包括阻挡气缸、侧压气缸以及下压气缸，其中所述阻挡气缸以及所述侧压气缸分别设置于所述倍速链上，所述下压气缸设置于所述倍速链或所述工作台或所述电控箱上。
15. 根据权利要求14所述的锁螺丝工作平台，其特征在于，所述阻挡气缸竖直设置，运动方向为竖直方向，所述侧压气缸至少有两个，设置于与所述倍速链行进方向垂直的两侧，且相互靠近或远离运动，所述下压气缸竖直设置，运动方向为竖直方向，最低位置为压住所述工件的位置。

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