一种拧紧单元、拧紧机构及拧紧方法与流程

1.本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种拧紧单元、拧紧机构及拧紧方法。


背景技术：

2.随着产业升级的需要，制造业向着智能制造的方向快速发展。在机器人整臂的加工中，相邻两个部件之间采用外六角螺钉进行固定。由于六角螺钉位于两部件相连接端面所形成的的环形槽内，如采用常用的螺钉锁付电批，则一个部件会挡住螺钉，进而无法需保证螺钉锁付电批的六角套筒的中心轴与待锁付螺钉的轴线重合，即无套筒作业位，因而无法采用螺钉锁付电批来锁紧螺钉。故该六角螺钉的锁付目前仅能采用人工持六角扳手，手工作业的方式进行拧紧，由于机器人整臂螺钉数量多，拧紧费时费力，效率低。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中螺钉的锁付费时费力，效率低的技术问题，本发明提供了一种拧紧单元、拧紧机构及拧紧方法，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：
4.一种拧紧单元，包括：
5.驱动件；
6.齿轮组件，所述齿轮组件转动装配在齿轮箱内，所述齿轮组件包括主动齿轮和半齿轮，所述驱动件驱动所述主动齿轮转动，所述主动齿轮驱动所述半齿轮转动，所述半齿轮为圆弧形齿条，所述半齿轮部分伸出所述齿轮箱；
7.拧紧组件，所述拧紧组件固定在所述半齿轮上，所述拧紧组件沿所述半齿轮的径向延伸。
8.本发明的拧紧单元，通过设置驱动件驱动，齿轮组件来进行传动，可自动驱动拧紧组件转动去拧动螺钉，无需人工驱动，自动化程度高；拧紧组件固定在半齿轮上，且沿半齿轮的径向延伸，拧紧组件的拧紧端可伸入到两个部件的连接端面去夹住螺钉，拧紧组件的拧紧端位于半齿轮的轴线上，由于半齿轮在主动齿轮的带动下沿其轴线转动，拧紧组件的拧紧端也沿轴线自转拧紧螺钉或拧松螺钉，省时省力，效率高。
9.根据本发明的一个实施例，所述主动齿轮与所述半齿轮啮合，或者所述主动齿轮通过传动齿轮与所述半齿轮啮合，所述半齿轮和所述齿轮箱上配合形成有滑动槽和滚轮，所述滚轮伸入所述滑动槽内以限位所述半齿轮相对于所述齿轮箱转动运动。
10.根据本发明的一个实施例，所述滑动槽为圆弧形滑动槽，所述滚轮为至少两个，所有所述滚轮伸入到所述圆弧形滑动槽内。
11.根据本发明的一个实施例，所述半齿轮的端面上形成有感应位，所述齿轮箱上固定有感应件，当所述感应件感应到所述感应位时，所述半齿轮处于初始位置。
12.根据本发明的一个实施例，所述感应位为两个，两个所述感应位分别位于所述半齿轮的周向两端，所述驱动件为伺服电机。
13.根据本发明的一个实施例，所述拧紧组件包括滑座和拧紧件，所述滑座被固定装
配在所述半齿轮上，所述拧紧件被滑动装配在所述滑座上，所述拧紧件在伸缩驱动件的带动下沿所述半齿轮的径向伸缩。
14.根据本发明的一个实施例，所述滑座的外表面形成有避让斜面，所述滑座内形成有限位槽，所述伸缩驱动件通过连杆连接所述拧紧件，所述连杆位于所述限位槽内，当所述连杆抵在所述限位槽的径向内端时，所述拧紧件的拧紧端位于所述半齿轮的轴线上。
15.一种拧紧机构，包括：拧紧单元；机器人，所述机器人带动所述拧紧单元运动。
16.根据本发明的一个实施例，所述机器人的末端通过连接组件连接所述拧紧单元，所述连接组件包括连接座和连接杆，所述连接座的一端与所述机器人的末端连接，所述连接杆垂直且位置可调地装配在所述连接座上，所述连接杆的另一端与所述拧紧单元连接。
17.一种拧紧方法，用于拧动两个部件的连接端面的螺钉，所述螺钉周向分布，采用拧紧机构，包括如下步骤：
18.s1、机器人的末端运动至与两个部件位于同一轴线上，所述拧紧组件自两个部件之间伸入，拧紧组件的拧紧端卡住螺钉；
19.s2、驱动件通过齿轮组件带动拧紧组件做拧动动作；
20.s3、完成拧动后，拧紧组件的拧紧端径向缩回，退出两个部件之间；
21.s4、机器人的末端带动拧紧单元沿上述轴线转动至下一螺钉处，拧紧组件的拧紧端径向伸出，伸入到两个部件之间卡住下一螺钉，执行下一螺钉的拧动动作。
22.基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：
23.1.本发明的拧紧单元，通过设置驱动件驱动，齿轮组件来进行传动，可自动驱动拧紧组件转动去拧紧螺钉，无需人工驱动，自动化程度高；拧紧组件固定在半齿轮上，且沿半齿轮的径向延伸，拧紧组件的拧紧端可伸入到两个部件的连接端面去夹住螺钉，拧紧组件的拧紧端位于半齿轮的轴线上，由于半齿轮在主动齿轮的带动下沿其轴线转动，拧紧组件的拧紧端也沿轴线转动拧紧或拧松螺钉，省时省力，效率高；此外，齿轮组件中设置圆弧形齿条的半齿轮，可避免干涉，如设置半齿轮为盘状体，则当拧紧组件的拧紧端伸入到两个部件的连接端面之间时，半齿轮势必会与其中一个部件造成干涉，而设置半齿轮为圆弧形齿条，则可对部件形成避让，避免造成干涉；
24.2.本发明的拧紧单元，主动齿轮可直接与半齿轮啮合，也可通过传动齿轮与半齿轮啮合，半齿轮和齿轮箱上配合形成滑动槽和滚轮，滑动槽为圆弧形滑动槽，滚轮可设置至少两个，至少两个滚轮均伸入到圆弧形滑动槽内，可限定半齿轮沿其轴线转动，实现圆弧形齿条在齿轮箱上的转动装配；
25.3.本发明的拧紧单元，在半齿轮的端面上设置感应位，齿轮箱上固定感应件来感应感应位，可确定初始位置，方便控制拧紧组件的转动角度。感应位设置两个，且分别位于半齿轮的周向两端，则可分别感应正转、反转的初始位置；驱动件为伺服电机，则可通过控制伺服电机工作进而控制半齿轮和拧紧组件的转动角度，如控制拧紧组件实现每次拧60
°
的拧动动作；
26.4.本发明的拧紧单元，设置拧紧组件包括滑座和拧紧件，滑座被固定装配在半齿轮上，拧紧件滑动装配在滑座上，在伸缩驱动件的带动下，拧紧件可径向伸出，拧紧端位于半齿轮的轴线上并夹住螺钉，在驱动件的带动下，拧紧组件执行拧动动作；完成拧动动作后，拧紧件可在伸缩驱动件的带动下径向缩回，避让部件，然后进行下一拧紧动作。此外，设
置滑座的外表面形成避让斜面，可形成避让，避免与连接部件上的凸起结构造成干涉；进一步设置连杆结构，一方面可起到连接作用，另一方面连杆被滑座内限位槽限位，当连杆抵在限位槽的径向内端时，拧紧件伸出滑座的长度最长，拧紧件的拧紧端位于半齿轮的轴线上，可执行拧动动作；当连杆抵在限位槽的径向外端时，拧紧件相对于滑座缩回，可形成避让；
27.5.本发明的拧紧机构，通过设置机器人带动拧紧单元运动，可灵活调整拧紧单元的位置以完成各种拧动工作；进一步机器人的末端通过连接组件连接拧紧单元，连接组件中连接杆相对于连接座的位置可调，则可实现拧紧单元相对于机器人的末端的位置可调，可适应不同的部件的螺钉拧动；
28.6.本发明的拧紧方法，可实现对两个部件的连接面之间周向分布的多个螺钉进行拧动，设置机器人的末端与待连接的两个部件位于同一轴线上，通过机器人的末端自转可带动拧紧组件周向运动至对应螺钉处，拧紧组件径向伸出夹住螺钉，驱动件通过齿轮组件带动拧紧件转动做拧动动作，操作方便、准确。
附图说明
29.图1为本发明的拧紧单元的结构示意图；
30.图2为齿轮组件和拧紧组件的装配示意图；
31.图3为齿轮箱的内部结构示意图；
32.图4为齿轮组件的结构示意图；
33.图5为滑座的结构示意图；
34.图6为滑座的俯视图；
35.图7为拧紧组件的结构示意图；
36.图8为拧紧机构的结构示意图；
37.图9为连接组件的结构示意图；
38.图10为拧紧机构工作时的工作状态图；
39.图11为图10的a部放大图；
40.图中：1
‑
驱动件；11
‑
安装座；2
‑
齿轮组件；21
‑
主动齿轮；22
‑
半齿轮；221
‑
滑动槽；222
‑
感应位；23
‑
传动齿轮；3
‑
齿轮箱；31
‑
箱体；311
‑
滚轮；32
‑
盖板；4
‑
拧紧组件；41
‑
滑座；411
‑
限位槽；412
‑
前避让斜面；413
‑
后避让斜面；42
‑
拧紧件；43
‑
伸缩驱动件；44
‑
连杆；5
‑
感应件；6
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连接组件；61
‑
连接座；62
‑
连接杆；7
‑
机器人；8
‑
待组装部件；81
‑
第一部件；82
‑
第二部件；9
‑
螺钉。
具体实施方式
41.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，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性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。
42.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
43.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
45.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
46.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
47.如图1
‑
7所示，本实施例提供了一种拧紧单元，包括驱动件1、齿轮组件2和拧紧组件4，齿轮组件2转动装配在齿轮箱3内，齿轮组件2包括主动齿轮21和半齿轮22，驱动件1装配在齿轮箱3上，驱动件1驱动主动齿轮21转动，主动齿轮21带动半齿轮22沿其自身轴线转动，拧紧组件4装配在半齿轮22上，并沿半齿轮22的径向延伸，工作时，拧紧组件4随半齿轮22运动，拧紧组件4的拧紧端经过半齿轮22的轴线，并沿轴线自转，实现拧紧动作或拧松动作。
48.齿轮组件2的主动齿轮21转动装配在齿轮箱3内，半齿轮22转动装配在齿轮箱3上，半齿轮22部分伸出齿轮箱3以连接拧紧组件4。主动齿轮21可直接与半齿轮22啮合，还可设置传动齿轮23，传动齿轮23分别与主动齿轮21、半齿轮22啮合，起到传动作用。
49.作为本实施例的优选技术方案，为了防止在拧动螺钉的过程中，半齿轮22会与部件造成干涉，而导致拧紧组件4的拧紧端无法伸入部件之间进行拧紧动作，设置半齿轮22为圆弧形齿条，半齿轮22与齿轮箱3通过滑动槽和滚轮实现滑动装配。具体地，齿轮箱3上装配有滚轮311，半齿轮22的端面上设置有滑动槽221，滑动槽221为圆弧形滑动槽，滚轮311至少
为两个，所有滚轮311均可伸入到滑动槽221内与滑动槽221滑动配合。优选地，为了方便装配，滑动槽221可贯穿半齿轮22的端面。反之，还可设置滚轮311设置在半齿轮22上，滑动槽221设置在齿轮箱3上，也可实现半齿轮22转动装配在齿轮箱3内。
50.作为本实施例的优选技术方案，半齿轮22上还设置有感应位222，齿轮箱3上固定有感应件5，感应件5的感应端正对半齿轮22，以感应半齿轮22上的感应位222，当感应件5感应到感应位222时，半齿轮22位于初始位置。优选地，感应位222为两个，两个感应位222分别位于半齿轮22的同一端面的两端，当感应件5感应到其中一个感应位222时，可为正转的初始位置；当感应件5感应到另一个感应位222时，可为反转的初始位置。可设置半齿轮22正转时拧紧螺钉9，反转时拧松螺钉9。本实施例中，感应位222为设置在半齿轮22上的缺口。
51.为了方便齿轮组件2的装配，齿轮箱3可设置为分体结构，其包括箱体31和盖板32，齿轮组件2可装配在箱体31上，盖板32盖住箱体31将齿轮组件2设置在齿轮箱3内。
52.为了方便控制拧动动作，驱动件1通过安装座11装配在齿轮箱3上，驱动件1的驱动端驱动主动齿轮21转动。驱动件1可设置为伺服电机，可控制拧紧组件4每次执行60
°
的拧动动作。还可根据需求执行其它角度的拧动动作。
53.拧紧组件4装配在半齿轮22上，拧紧组件4起到拧动螺钉9的作用。拧紧组件4包括滑座41和拧紧件42，滑座41固定装配在半齿轮22上，拧紧件42滑动装配在滑座41上，拧紧组件4整体沿半齿轮22的径向延伸，拧紧件42在伸缩驱动件43的带动下相对滑座41径向滑动伸缩。
54.滑座41呈块状，其径向内端和径向外端均设置有避让斜面，即其径向内端设置有前避让斜面412，其径向外端设置有后避让斜面413，以避免与待组装部件造成干涉。滑座41内设置有限位槽411，限位槽411沿半齿轮22的径向延伸。伸缩驱动件43的伸缩驱动端通过连杆44与拧紧件42连接，连杆44位于限位槽411内，通过限位槽411限位连杆44的运动范围，可限位拧紧件41的伸缩范围。当连杆44抵靠在限位槽411的径向内端时，拧紧件41的拧紧端位于半齿轮22的轴线上；当连杆44抵靠在限位槽411的径向外端时，拧紧件41可缩回滑座41内，形成避让。
55.作为本实施例的优选技术方案，拧紧件41可为扳手，对应于螺钉9的六角帽，拧紧件41可为六角扳手。
56.如图8
‑
11所示，本实施例还提供了一种拧紧机构，包括上述的拧紧单元，还包括机器人7，机器人7的末端连接拧紧单元，机器人7可带动拧紧单元运动至所需位置，实现各种空间姿态的柔性化作业需求。机器人7可选但不限于六轴机器人。除了机器人外，还可设置拧紧单元装配在一个可控制旋转角度的转轴上，实现对单一模块圆周分布的六角螺钉的紧固。
57.机器人7的末端通过连接组件6与拧紧单元连接。具体地，连接组件6包括连接座61和连接杆62，连接座61的一端与机器人7的末端连接，连接杆62垂直于连接座61地装配在连接座61的另一端，连接杆62在连接座61上的位置可调，连接杆62的远离连接座61的一端与拧紧单元连接。可设置连接杆62与齿轮箱3或者安装座11固定连接。优选地，连接杆62为至少两个，至少两个连接杆62穿过连接座61，可通过调节连接杆62在连接座61上的位置来调节拧紧单元与机器人7的末端的相对位置。
58.通过设置l型的连接组件6，该拧紧机构在对待组装部件8进行拧动装配时，机器人
7的末端可位于与对待组装部件8的轴线上，机器人7的末端自转带动拧紧单元运动至不同的圆周位置对准螺钉9，伸缩驱动件43驱动拧紧件42伸出夹住螺钉9，然后驱动件1通过齿轮组件2带动拧紧件42转动，实现拧动螺钉9动作。
59.基于上述的拧紧机构，本实施例还提供了一种拧紧方法，用于拧紧待组装部件8，待组装部件8包括两个部件，分别为第一部件81和第二部件82，螺钉9位于第一部件81和第二部件82的连接端面上，螺钉9为多个且周向分布。拧紧方法包括如下步骤：
60.s1、机器人7的末端运动至与待组装部件8位于同一轴线上，拧紧组件4自待组装部件8的两个部件之间伸入，拧紧组件4的拧紧端卡住螺钉9；其中，伸缩驱动件43驱动拧紧件42伸出卡住螺钉9；
61.s2、驱动件1通过齿轮组件2带动拧紧组件4做拧紧动作；驱动件1带动主动齿轮21转动，主动齿轮21通过传动齿轮23带动半齿轮22相对其自身的轴线转动，进而带动拧紧组件4转动，其拧紧端执行拧动动作；
62.s3、完成拧紧后，拧紧组件4的拧紧端径向缩回，退出待组装部件8的两个部件之间；
63.s4、机器人7的末端带动拧紧单元沿上述轴线转动至下一螺钉9处，拧紧组件4的拧紧端径向伸出，伸入到待组装部件8的两个部件之间卡住下一螺钉9，执行下一螺钉9的拧动动作，直至完成所有螺钉9的拧紧或拧松。
64.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。