新型智能泛用型高速拧紧装配机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机器人设计领域，具体涉及一种通过X、Y、Z坐标进行自动运动定位螺孔位置，进行自动锁附或紧固，实现螺钉、螺母或铆钉的全自动装配过程的机器人。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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批杆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批杆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)。
[0005]但是上述设备存在如下缺陷:
1、螺丝刀和批杆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，且成本尚昂；
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。
【发明内容】
[0006]发明目的:针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种自动供螺丝、螺母或铆钉，通过X、Y、Z坐标进行自动运动定位螺孔位置，进行自动锁附或紧固，实现螺钉、螺母或铆钉的全自动装配过程的新型智能泛用型高速拧紧装配机器人。
[0007]技术方案:本发明公开了一种新型智能泛用型高速拧紧装配机器人，包括:水平关节机器人基座，包括锁紧装置和和顶装装置；所述锁紧装置包括:锁紧扭矩动力提供装置、扭矩传动装置、花键组件、下压装置；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。
[0008]本发明采用将螺丝、螺母或铆钉的锁紧装置安装于水平关节机器人基座上，巧妙利用关节机器人基座在水平方向灵活快速移动的特点，实现新型智能泛用型高速拧紧装配机器人在水平方向上的快速移动而锁紧装置实现了垂直方向上的移动，实现了 X、Y、Z空间上的定位。本发明中所述锁紧装置巧妙利用水平关节机器人基座上的花键组件，将水平关节机器人基座上用于辅助调整货物位置的花键组件，转换为用于螺丝、螺母或铆钉锁紧的锁紧旋转轴，巧妙的利用了花键组件的旋转功能和可上下可移动的功能，实现了螺丝、螺母或铆钉锁紧的锁紧。
[0009]本发明中所述锁紧装置中的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。
[0010]方案一、本发明中所述锁紧装置中下压装置包括: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。
[0011]方案二、本发明中所述锁紧装置中的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。
[0012]本发明中所述锁紧装置中的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。
[0013]方案一、本发明中所述锁紧装置中的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。
[0014]方案二、本发明中所述锁紧装置中的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。
[0015]本发明中所述锁紧装置中的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。
[0016]本发明中所述锁紧装置中的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。
[0017]本发明中所述锁紧装置中的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。工作时，滚珠丝杆旋转带动丝杆螺母向上或向下运动，进而丝杆螺母带动与之连接的连接板同向运动，当向下运动时，连接板下压作用于缓冲弹簧，向下的作用力通过缓冲弹簧柔化后作用于花键轴上；当向上时，连接板向上运动，通过导向轴作用在轴承上，将花键轴传递向上的动力。本发明中采用缓冲连接装置不但具有连接功能，将滚珠丝杆上丝杆螺母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；当出现顶装装置和螺钉或铆钉顶上的定位槽不匹配时，不损伤铆钉或螺钉，并能主动实现匹配调整。
[0018]本发明中所述水平关节机器人基座包括:机器人底座、第一关节臂、第二关节臂和伺服谐波减速电机箱；所述第一关节臂安装于机器人底座上，所述第二关节臂安装于第一关节臂上；所述第一关节臂和第二关节臂通过伺服谐波减速电机箱实现旋转调节，所述锁紧装置安装于第二关节臂上。本发明中对于水平方向上的定位采用所述第一关节臂和第二关节臂实现，而第一关节臂和第二关节臂的运动通过伺服谐波减速电机箱来实现，第一关节臂和第二关节臂通过旋转的方式来调节水平位置，基于水平关节机器人基座的水平位移结构，结构简单，稳定性高，协调性好，可靠性高，通用性好。
[0019]本发明中所述顶装装置包括: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。
[0020]本发明中所述吸头