一种多功能多轴机械手锁螺丝机的制作方法

本发明涉及锁螺丝技术领域，具体涉及一种多功能多轴机械手锁螺丝机。

背景技术：

在机械、电器等产品装配过程中，往往需要进行各种锁紧螺钉的操作。传统的方式是采用手动螺丝刀进行锁紧螺钉的操作，然而这种效率低下的手动操作方式已经无法满足现代化大批量生产以及机械自动化的需求，为此，人们研制出了螺丝机，该设备可以自动输送螺钉以及锁紧螺钉，大大提高了生产效率，适应了现代化大规模生产和装配的需要。为了扩大锁螺丝机的工作范围，现在很多锁螺丝机会结合多轴的机械手，来满足不同工作台不同位置产品额抓取、搬运、组装、锁螺丝的需求。然而现有的锁螺丝机与机械手的结合不灵活，一般是在机械手的手臂端部外围增加一个锁付模组，锁付模组悬挂在机械臂的前端之外。为了实现带动锁付模组锁螺丝机功能，机械手和锁螺丝机的结构非常复杂，操作不便。由于现有的锁付模组的重量比较大，常需要重型的机械手才能够承载、带动锁付模组进行移动或者锁螺丝的动作。然而重型机械手体的积比较大，使用时占用较大的空间，而且重型机械手的成本比较高，大大降低经济效益。而且现有的锁螺丝机的侧方一般还设置有其它的机器人，用于产品的抓取、搬运和组装等，在有限的空间内集中了较多的加工设备，比较占用空间，甚至不同的设备之间发生干涉，影响正常加工。

技术实现要素：

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种结构紧凑简单、操作方便、体积小重量轻，能够实现产品的抓取、搬运、组装和锁螺丝的多功能多轴机械手锁螺丝机。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种多功能多轴机械手锁螺丝机，包括多轴机械手机构、Z轴机构、用于锁螺丝的锁付机构和用于取放外围产品的R轴机构；

所述多轴机械手机构包括第一机械臂和第二机械臂，第二机械臂包括臂座，所述臂座与第一机械臂连接；

Z轴机构包括固定于所述臂座的Z轴丝杆、配合套接在Z轴丝杆外的螺母和驱动所述Z轴丝杆转动的Z轴电机，Z轴电机与臂座固定连接，所述螺母连接有驱动板；

所述锁付机构包括锁付传动轴、锁付头组件、锁付批杆（锁付批杆和锁付传动轴可以是一体的，即锁付杆）、用于驱动锁付传动轴上下运动的锁付气缸和用于驱动锁付传动轴转动的锁付电机（或者是螺丝刀，螺丝刀包括电批、风批等），锁付电机固定于臂座，锁付传动轴穿设于所述臂座的前端部，锁付头组件设置在臂座的下方，锁付批杆穿设于锁付头组件，锁付气缸的活塞杆与所述锁付传动轴的上端部连接以驱动所述锁付传动轴上下运动，从而带动锁付批杆上下运动；

所述R轴机构包括R轴和安装在R轴的下端部用于取产品的取料头，R轴与所述锁付传动轴并列设置且穿设于臂座的前端部；

所述锁付头组件和取料头在高度方向上能够相互错开以互不干涉地进行锁螺丝或者取放产品。

其中，所述锁付机构还包括安装座、连接杆、用于抬升所述锁付头组件的第一抬升气缸，第一抬升气缸的活塞杆与所述驱动板固定连接，第一抬升气缸的本体设置有气缸安装板，锁付气缸的本体与气缸安装板连接，所述锁付头组件与所述安装座连接，所述安装座通过连接杆来与气缸安装板固定连接；所述R轴机构还包括用于驱动所述R轴上下运动的第二抬升气缸，第二抬升气缸的活塞杆与所述驱动板固定连接，R轴上端部设置有固定板，第二抬升气缸的本体与固定板固定连接。

或者，所述锁付机构还包括安装座和连接杆，连接杆穿设于臂座，所述锁付头组件与所述安装座连接，安装座与连接杆的下端部连接，连接杆的上端部连接有第一锁紧件；R轴的上端部连接有第二锁紧件，该锁螺丝机还包括位于驱动板的上方的高位悬挂部，在第一锁紧件与驱动板锁紧的状态下，第二锁紧件与驱动板分离并锁紧于高位悬挂部从而使取料头保持在最高位；在第二锁紧件与高位悬挂部分离并锁紧于驱动板状态下，第一锁紧件与驱动板分离并锁紧于高位悬挂部从而使锁付头组件保持在最高位。

其中，第一锁紧件和第二锁紧件都是气缸或电磁铁，所述驱动板固定有锁紧板，锁紧板设置有锁紧部，所述Z轴丝杆的上端部设置有供第一锁紧件锁紧的第一悬挂部，所述臂座设置有导杆，导杆的上端部设置有供第二锁紧件锁紧的第二悬挂部。

其中，所述锁付电机设有传动轮，所述传动轮套设于锁付传动轴，且传动轮与锁付传动轴之间的配合为花键轴和花键孔的配合，或者为多边形轴与多边形孔的滑动配合。

其中，所述R轴机构还包括用于驱动所述R轴转动预设角度的R轴电机，R轴电机固定于臂座。

其中，所述锁付头组件与所述安装座可拆卸连接，所述锁付头组件为吹送式锁付头组件或吸取式锁付头组件，所述多轴机械手机构的侧方设置有用于给锁付头组件提供螺丝的供料机构。

其中，所述取料头与所述R轴可拆卸连接，所述取料头为夹取式取料头和/或吸盘式取料头。

其中，所述锁付传动轴的上端部通过旋转组件或随动机构来与所述锁付气缸连接，所述旋转组件包括气缸接头、压套和弹簧，气缸接头设置有用于与锁付气缸连接的凹陷部和供锁付传动轴顶部插接的插接部，所述气缸接头与所述锁付传动轴之间设置有顶部滚球，所述插接部的侧壁设置有卡接孔，所述卡接孔处设置有侧滚球，锁付传动轴设置有凹槽，侧滚球陷入凹槽内以在纵向托住锁付传动轴，所述压套套在插接部的外侧，弹簧设置在所述压套与所述气缸接头之间；所述随动机构包括连接接头、轴承和缓冲弹簧，连接接头与所述锁付气缸固定连接，轴承套接于锁付传动轴的上端部，所述轴承容置于所述连接接头，轴承与连接接头在纵向活动连接，缓冲弹簧的两端分别抵住轴承的顶部和连接接头。

其中，所述压套的内侧设置有拆卸槽，在外力作用下所述压套能够移动以使拆卸槽对准所述卡接孔从而让所述侧滚球能够脱离所述凹槽。

其中，该便于取产品的多轴机械手锁螺丝机还包括用于检测螺丝锁紧深度的检测机构，所述检测机构与所述驱动板连接。

本发明的有益效果：

本发明的一种多功能多轴机械手锁螺丝机，锁螺丝时，取料头高于锁付头组件，通过多轴机械手机构把锁付头组件移动至待锁付螺丝的产品的上方，然后Z轴电机驱动Z轴丝杆转动，以使锁付头组件下行至离产品适当距离，锁付气缸驱动锁付杆下行且驱动件能够驱动锁付杆转动，从而把螺丝锁进产品内。取产品时，锁付头组件高于取料头，取料头能够把产品取走。与现有技术相比，由于本发明的Z轴机构和锁付机构有机地与机械臂结合，锁付杆穿设于机械臂的前端部，结构比较紧凑，体积比较小，重量比较轻，大大降低了制造生产成本，而且能够实现产品的抓取、搬运、组装，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种多功能多轴机械手锁螺丝机的结构示意图。

图2为本发明实施例中的一种多功能多轴机械手锁螺丝机的局部结构示意图。

图3为图2的截面图。

图4为本发明实施例中的一种多功能多轴机械手锁螺丝机的旋转组件结构示意图。

图5为本发明实施例中的一种多功能多轴机械手锁螺丝机的随动机构的结构示意图。

图6为本发明实施例中的一种多功能多轴机械手锁螺丝机的使用了取式锁付头组件时的示意图。

图7为本发明另一实施例中的一种多功能多轴机械手锁螺丝机的结构示意图。

图8为图7的截面图。

附图标记：

多轴机械手机构1、承载座11、第一机械臂12、第二机械臂13、臂座131；

Z轴机构2、Z轴丝杆21、螺母22、Z轴电机23、安装座24、连接杆25；

驱动板3、锁紧板31、锁紧部311；

锁付机构4、锁付传动轴41、凹槽411、锁付头组件42、吹送式锁付头组件421、吸取式锁付头组件422、锁付气缸43、锁付电机44、第一抬升气缸45、锁付批杆46、传动轮47、气缸安装板48；

旋转组件5、气缸接头51、凹陷部511、插接部512、卡接孔5121、压套52、拆卸槽521、弹簧53、顶部滚球54、侧滚球55；

随动机构50、连接接头501、轴承502、缓冲弹簧503；

R轴机构6、R轴61、取料头62、R轴电机63、第二抬升气缸64、固定板65；

检测机构7；

供料机构8；

第一锁紧件91、第二锁紧件92、高位悬挂部93、第一悬挂部931、第二悬挂部932、导杆94。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

本实施例的一种多功能多轴机械手锁螺丝机，如图1至图3所示，包括多轴机械手机构1、Z轴机构2、用于锁螺丝的锁付机构4和用于取外围产品的R轴机构6；多轴机械手机构1包括依次连接的承载座11、第一机械臂12和第二机械臂13，第二机械臂13包括臂座131，臂座131的后端部与第一机械臂12连接；多轴机械手机构1可以是如图1和图6所示的水平多关节的，也可以是直角坐标或极坐标式的机械手机构（图中没示出），或者其它多轴机械手机构，均在本发明的保护范围之内。

本实施例中，Z轴机构2包括固定于臂座131的Z轴丝杆21、配合套接在Z轴丝杆21外的螺母22和驱动Z轴丝杆21转动的Z轴电机23，Z轴电机23与臂座131固定连接，螺母22连接有驱动板3。

本实施例中，锁付机构4包括锁付传动轴41、锁付头组件42、锁付批杆46（锁付批杆46和锁付传动轴41可以是一体的，即锁付杆）、用于驱动锁付传动轴41上下运动的锁付气缸43和用于驱动锁付传动轴41转动的锁付电机44（或者是螺丝刀，螺丝刀包括电批、风批等，均能够作为驱动件），锁付电机44固定于臂座131，锁付传动轴41穿设于臂座131的前端部，锁付头组件42设置在臂座131的下方，锁付批杆46穿设于锁付头组件42，锁付气缸43的活塞杆与锁付传动轴41的上端部连接以驱动锁付传动轴41上下运动，从而带动锁付批杆46上下运动；R轴机构6包括R轴61和安装在R轴61的下端部用于取产品的取料头62，R轴61与锁付传动轴41并列设置且穿设于臂座131的前端部；锁付头组件42和取料头62在高度方向上能够相互错开以互不干涉地进行锁螺丝或者取产品。R轴机构6还包括用于驱动R轴61转动预设角度的R轴电机63，R轴电机63固定于臂座131，以能够调整从不同方向抓取产品。锁螺丝时，取料头62高于锁付头组件42，通过多轴机械手机构1把锁付头组件42移动至待锁付螺丝的产品的上方，然后Z轴电机23驱动Z轴丝杆21转动，以使锁付头组件42下行至离产品适当距离，锁付气缸43驱动锁付杆下行且驱动件能够驱动锁付杆转动，从而把螺丝锁进产品内。取产品时，锁付头组件42高于取料头62，取料头62能够把产品取走。与现有技术相比，由于本发明的Z轴机构2和锁付机构4有机地与机械臂结合，锁付传动轴41和R轴61穿设于机械臂的前端部，结构比较紧凑，体积比较小，重量比较轻，大大降低了制造生产成本，而且能够实现产品的抓取、搬运、组装，提高了经济效益。

具体的，实现锁付头组件42和取料头62在高度方向上能够相互错开的方式有两种：

第一种：如图1-图3所示，锁付机构4还包括安装座24、连接杆25、用于抬升锁付头组件42的第一抬升气缸45，第一抬升气缸45的活塞杆与驱动板3固定连接，第一抬升气缸45的本体设置有气缸安装板，锁付气缸43的本体与气缸安装板48连接，锁付头组件42与安装座24连接，安装座24通过连接杆25来与气缸安装板48固定连接；R轴机构6还包括用于驱动R轴上下运动的第二抬升气缸64，第二抬升气缸64的活塞杆与驱动板3固定连接，R轴上端部设置有固定板65，第二抬升气缸64的本体与固定板65固定连接。需要取产品时，第二抬升气缸64的活塞杆回缩，第一抬升气缸45的活塞杆伸出带动锁付气缸43上行，从而使锁付头组件42保持在最高位。需要锁螺丝时，第一抬升气缸45的活塞杆回缩，第二抬升气缸64的活塞杆伸出带动取料头62上行，从而使取料头62保持在最高位。

第二种：如图7和图8所示，锁付机构4还包括安装座24和连接杆25，连接杆25穿设于臂座131，锁付头组件42与安装座24连接，安装座24与连接杆25的下端部连接，连接杆25的上端部连接有第一锁紧件91；R轴的上端部连接有第二锁紧件92，该锁螺丝机还包括位于驱动板3的上方的高位悬挂部93，在第一锁紧件91与驱动板3锁紧的状态下，第二锁紧件92与驱动板3分离并锁紧于高位悬挂部93从而使取料头62保持在最高位；在第二锁紧件92与高位悬挂部93分离并锁紧于驱动板3状态下，第一锁紧件91与驱动板3分离并锁紧于高位悬挂部93从而使锁付头组件42保持在最高位。其中，第一锁紧件91和第二锁紧件92都是气缸或电磁铁，驱动板3固定有锁紧板31，锁紧板31设置有锁紧部311，Z轴丝杆21的上端部设置有供第一锁紧件91锁紧的第一悬挂部931，臂座131设置有导杆94，导杆94的上端部设置有供第二锁紧件92锁紧的第二悬挂部932。

本实施例中，锁付电机44设有传动轮47，传动轮47套设于锁付传动轴41，且传动轮47与锁付传动轴41之间的配合为花键轴和花键孔的配合，或者为多边形轴与多边形孔的滑动配合。目的在于锁付电机44能够带动锁付传动轴41转动，而锁付传动轴41又能够在竖向滑动。

本实施例中，锁付头组件42与安装座24可拆卸连接，锁付头组件42为吹送式锁付头组件421（如图1所示）或吸取式锁付头组件422（如图6所示），吹送式和吸取式是指螺丝进入锁付头组件42的方式，在此不再赘述，多轴机械手机构1的侧方设置有用于给锁付头组件42提供螺丝的供料机构8，吹送式锁付头组件421的是通过管道把螺丝吹进锁付头组件42，吸取式锁付头组件422则需要通过机械臂移动锁付头组件42来回吸取螺丝。

其中，取料头62与R轴可拆卸连接，取料头62为夹取式取料头62和/或吸盘式取料头62，能够适用于不同外形结构的产品。

锁付传动轴41与锁付气缸43的连接有以下两种方式：第一种如图4所示，锁付传动轴41的上端部通过旋转组件5来与锁付气缸43连接，旋转组件5包括气缸接头51、压套52和弹簧53，气缸接头51设置有用于与锁付气缸43连接的凹陷部511和供锁付传动轴41顶部插接的插接部512，气缸接头51与锁付传动轴41之间设置有顶部滚球54，插接部512的侧壁设置有卡接孔5121，卡接孔5121处设置有侧滚球55，锁付传动轴41设置有凹槽411，侧滚球55陷入凹槽411内以在纵向托住锁付传动轴41，压套52套在插接部512的外侧，弹簧53设置在压套52与气缸接头51之间；其中，压套52的内侧设置有拆卸槽521，在外力作用下压套52能够移动以使拆卸槽521对准卡接孔5121从而让侧滚球55能够脱离凹槽411。第二种如图5所示，锁付传动轴41的上端部通过随动机构50来与锁付气缸43连接，随动机构50包括连接接头501、轴承502和缓冲弹簧503，连接接头501与锁付气缸43固定连接，轴承502套接于锁付传动轴41的上端部，轴承502容置于连接接头501，轴承502与连接接头501在纵向活动连接，缓冲弹簧53的两端分别抵住轴承502的顶部和连接接头501。通过上述两种方式实现锁付传动轴41与锁付气缸43的连接，锁付气缸43能够快速地与锁付传动轴41连接，并且锁付转动轴的转动不会带动锁付气缸43转动，锁付气缸43又能够带动锁付传动轴41上下运动。

本实施例中，该多轴机械手锁螺丝机还包括用于检测螺丝锁紧深度的检测机构7，检测机构7与驱动板3连接，检测机构7为浮锁感应器。锁付时，锁付气缸43下压，把浮锁感应器的拉杆下压，付浮锁时感应器根据实际下压的位置显示螺丝实际锁紧的深度，并与正确的设置数值比较后判断螺丝锁紧深度是否到位，同时螺丝刀或锁付电机44在锁紧螺丝时有扭力信号输出可检测锁付扭力是否达到要求，能够保障每一颗螺丝的锁付质量。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。