一种可二自由度控制的电动拧紧装置的制作方法

本发明属于机械，具体涉及一种可二自由度控制的电动拧紧装置。

背景技术：

1、现有电动拧紧产品由拧紧枪电动机经减速齿轮组带动螺丝批头驱动螺丝旋转，进而拧紧螺丝。电动拧紧产品本身仅提供驱动螺丝旋转运动的扭力。然而，实际螺丝在拧紧过程中，受螺纹形状影响，其运动有旋转和旋进两个自由度。即当螺丝进入螺孔后在其旋转的同时将向螺孔内部旋进，为保证拧紧时螺丝批头一直同螺丝尾部接触，必须在电动拧紧产品工作时额外提供一套可推动拧紧枪同螺丝旋进方向一致运动的驱动装置。

2、因此，现有电动拧紧产品往往存在以下不足：1. 无法独立工作，要么需要人工手持拧紧枪保证其与螺丝同时旋进，要么需要将其固定在另外一套驱动装置上，由该装置带动拧紧枪同螺丝同时旋进;2. 由于上述原因，没有对二自由度工作方式进行协同控制，人工操作时凭感觉，机器推动旋进时，其和电动拧紧没有配合；3. 没有对不同自由度工作进行优化，电动机提供的扭力和旋进推进力之间实际存在一定耦合关系，可进行优化减少扭力输出或提升拧紧效率。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种可二自由度控制的电动拧紧装置，以解决上述背景技术中提出的现有电动拧紧产品往往存在以下不足：1. 无法独立工作，要么需要人工手持拧紧枪保证其与螺丝同时旋进，要么需要将其固定在另外一套驱动装置上，由该装置带动拧紧枪同螺丝同时旋进;2. 由于上述原因，没有对二自由度工作方式进行协同控制，人工操作时凭感觉，机器推动旋进时，其和电动拧紧没有配合；3. 没有对不同自由度工作进行优化，电动机提供的扭力和旋进推进力之间实际存在一定耦合关系，可进行优化减少扭力输出或提升拧紧效率的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可二自由度控制的电动拧紧装置，包括驱动结构、机械臂机构、视觉监控机构和拧紧枪设备：

3、所述机械臂机构包括支撑臂，所述支撑臂固定连接于转盘的顶部，所述支撑臂内部的上端设置有连接臂，所述支撑臂一侧的上端分别固定连接有第一固定座和第二固定座，所述连接臂的一端固定连接于第二电机的输出端，所述连接臂外侧的上端转动连接有支撑板，所述支撑板一侧的上端设置有连杆，所述连杆另一侧的下端设置有转杆，所述转杆固定连接于第三电机的输出端，所述支撑板、连杆和转杆之间均转动连接有转动座，所述支撑板另一侧设置有第三固定座，所述第三固定座一侧固定连接有第四电机，所述第四电机的输出端固定连接于支撑板的内部；

4、所述拧紧枪设备包括外壳，所述外壳的顶部固定连接有连接法兰，所述外壳内部设置有驱动电机，所述驱动电机外侧设置有定位罩，所述驱动电机的输出端固定连接有减速齿轮组，所述减速齿轮组一端固定连接有弹簧腔，所述弹簧腔的一端固定连接有螺丝批头，所述弹簧腔内部一侧对称固定连接有弹簧限位器，两个所述的弹簧限位器之间固定连接有可伸缩涡卷螺旋弹簧。

5、优选的，所述驱动结构包括箱体，所述箱体固定连接于底座的顶部，所述驱动结构内部转动连接有转轴，所述转轴外侧固定连接有螺纹盘，所述螺纹盘外侧螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆的一端固定连接于第一电机，所述转轴顶部固定连接有转盘。

6、优选的，所述箱体一侧固定连接有配电箱，所述螺纹杆通过轴承与箱体转动连接，所述第一电机固定连接于箱体的外侧。

7、优选的，所述第二电机固定连接于第一固定座的一侧，所述第三电机固定连接于第二固定座的一侧。

8、优选的，所述第三固定座和视觉监控机构通过第四电机与支撑板转动连接。

9、优选的，所述视觉监控机构包括支架，所述支架底部固定连接有固定轴，所述固定轴外侧的上端固定连接有安装架，所述安装架一侧固定连接有视觉监测设备，所述固定轴底部固定连接有定位法兰。

10、优选的，所述支架为l形结构，所述视觉监测设备的一侧固定连接有防护罩，所述安装架为l形结构。

11、优选的，所述外壳和连接法兰通过定位法兰与固定轴固定连接，所述外壳内部设置有散热槽。

12、优选的，所述驱动电机通过定位罩与散热风扇固定连接，所述驱动电机输出端的两端对称固定连接有散热风扇。

13、优选的，所述可伸缩涡卷螺旋弹簧和右侧所述的弹簧限位器之间固定连接有压力传感器。

14、与现有技术相比，本发明提供了一种可二自由度控制的电动拧紧装置，具备以下有益效果：

15、1、本发明通过设置一种可二自由度控制的电动拧紧装置，在电动拧紧产品减速齿轮组和螺丝批头之间加入可伸缩的涡卷螺旋弹簧连接组件，拧紧时，该组件受电机输出扭力和螺丝反作用力共同作用，产生形变伸长，从而推动螺丝批头向螺孔中旋进，在将螺丝拧紧后，通过电机反向旋转可让该组件缩短恢复至原来长度，从而自动从螺丝头部脱离。同传统电动拧紧装置相比，本电动拧紧装置通过加入涡卷螺旋弹簧连接组件实现了拧紧过程的二自由度控制，使得无需增加螺丝旋进方向的驱动装置可自行推动螺丝旋进，并在拧紧完成后自行脱离，从而可减少拧紧系统的硬件投入，同时，扭转和旋进时同时进行的，也可提升拧紧效率。

16、2、本发明通过设置驱动结构和机械臂机构，在电动拧紧装置对螺丝旋拧过程中，通过驱动机械臂机构中设有的第一电机、第二电机、第三电机和第四电机可以实现将拧紧枪设备可以灵活的进行移动调节，利用第一电机可以驱使机械臂机构发生横向的运动，通过驱使第二电机和第三电机可以实现纵向的运动，而通过驱动设置的第四电机可以实现圆周旋转运动，即时便可使得电动拧紧装置以六轴的运动方式来对所需拧紧的螺栓进行旋拧，从而便可减少人工手持电动拧紧装置对螺丝进行旋拧操作，以进一步增加旋拧螺丝的工作效率；

17、3、本发明通过设置视觉监控机构，在机械臂机构驱动拧紧枪设备对螺丝进行旋拧过程中，利用机械臂机构和拧紧枪设备之间设有的视觉监测设备对当前位置的螺丝位置进行实时监测，通过将视觉监测设备安装于拧紧枪设备的后端，利用视觉监测设备的监测效果来对螺丝的位置进行扫描定位，并通过驱动机械臂机构和拧紧枪设备移动至当前旋拧螺丝的位置，进而便可有效提高机械臂机构和拧紧枪设备之间的配合性；

18、4、本发明通过设置散热风扇，在拧紧枪设备运行期间。在驱动电机的输出端设有的散热风扇可以提高电动拧紧装置的散热效果，以加快拧紧枪设备内部的空气流动，进而保护拧紧枪设备内部的元器件不易因温度过高而损坏。

19、该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明结构科学合理，使用安全方便，为人们提供了很大的帮助。

技术特征：

1.一种可二自由度控制的电动拧紧装置，包括驱动结构（2）、机械臂机构（5）、视觉监控机构（6）和拧紧枪设备（7），其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种可二自由度控制的电动拧紧装置，其特征在于：所述驱动结构（2）包括箱体（201），所述箱体（201）固定连接于底座（1）的顶部，所述驱动结构（2）内部转动连接有转轴（202），所述转轴（202）外侧固定连接有螺纹盘（203），所述螺纹盘（203）外侧螺纹连接有螺纹杆（204），所述螺纹杆（204）的一端固定连接于第一电机（206），所述转轴（202）顶部固定连接有转盘（4）。

3.根据权利要求2所述的一种可二自由度控制的电动拧紧装置，其特征在于：所述箱体（201）一侧固定连接有配电箱（3），所述螺纹杆（204）通过轴承（205）与箱体（201）转动连接，所述第一电机（206）固定连接于箱体（201）的外侧。

4.根据权利要求1所述的一种可二自由度控制的电动拧紧装置，其特征在于：所述第二电机（505）固定连接于第一固定座（502）的一侧，所述第三电机（510）固定连接于第二固定座（503）的一侧。

5.根据权利要求1所述的一种可二自由度控制的电动拧紧装置，其特征在于：所述第三固定座（511）和视觉监控机构（6）通过第四电机（512）与支撑板（506）转动连接。

6.根据权利要求1所述的一种可二自由度控制的电动拧紧装置，其特征在于：所述视觉监控机构（6）包括支架（601），所述支架（601）底部固定连接有固定轴（602），所述固定轴（602）外侧的上端固定连接有安装架（603），所述安装架（603）一侧固定连接有视觉监测设备（604），所述固定轴（602）底部固定连接有定位法兰（606）。

7.根据权利要求6所述的一种可二自由度控制的电动拧紧装置，其特征在于：所述支架（601）为l形结构，所述视觉监测设备（604）的一侧固定连接有防护罩（605），所述安装架（603）为l形结构。

8.根据权利要求1所述的一种可二自由度控制的电动拧紧装置，其特征在于：所述外壳（701）和连接法兰（702）通过定位法兰（606）与固定轴（602）固定连接，所述外壳（701）内部设置有散热槽（703）。

9.根据权利要求1所述的一种可二自由度控制的电动拧紧装置，其特征在于：所述驱动电机（704）通过定位罩（705）与散热风扇（706）固定连接，所述驱动电机（704）输出端的两端对称固定连接有散热风扇（706）。

10.根据权利要求1所述的一种可二自由度控制的电动拧紧装置，其特征在于：所述可伸缩涡卷螺旋弹簧（712）和右侧所述的弹簧限位器（711）之间固定连接有压力传感器（708）。

技术总结
本发明公开了一种可二自由度控制的电动拧紧装置，包括驱动结构、机械臂机构、视觉监控机构和拧紧枪设备：所述机械臂机构包括支撑臂，所述支撑臂固定连接于转盘的顶部，所述支撑臂内部的上端设置有连接臂，通过电机反向旋转可让该组件缩短恢复至原来长度，从而自动从螺丝头部脱离。同传统电动拧紧装置相比，本电动拧紧装置通过加入涡卷螺旋弹簧连接组件实现了拧紧过程的二自由度控制，使得无需增加螺丝旋进方向的驱动装置可自行推动螺丝旋进，并在拧紧完成后自行脱离，从而可减少拧紧系统的硬件投入，同时，扭转和旋进时同时进行的，也可提升拧紧效率。

技术研发人员：郑凯,朱汉东,赵辉
受保护的技术使用者：力辟电控科技（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16