本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種高可靠性螺栓擰緊系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前在對(duì)工業(yè)品進(jìn)行裝配過程中，緊固螺栓螺釘是一項(xiàng)終于重要的操作環(huán)節(jié)，但是現(xiàn)在普遍采用直接通過力矩控制預(yù)緊力的方法，其螺栓擰緊度準(zhǔn)確性較差，原因是擰緊力矩受摩擦系數(shù)波動(dòng)影響較大，而且現(xiàn)有設(shè)備也不適用于大型螺栓的擰緊操作，這就亟需本領(lǐng)域技術(shù)人員解決相應(yīng)的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種高可靠性螺栓擰緊系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種高可靠性螺栓擰緊系統(tǒng)，包括：機(jī)械手1連接前臂2一端，前臂2另一端通過連接部3，連接部3還連接弧形臂4一端，弧形臂4另一端連接轉(zhuǎn)盤6，轉(zhuǎn)盤6連接基座，基座底部為溝槽7，溝槽7沉降在滑軌5中，機(jī)械手1頭部設(shè)置緊固裝置，通過緊固裝置獲取螺栓套筒，并將通過套筒把螺栓擰緊在相應(yīng)的部件上。

上述技術(shù)方案的有益效果為：該設(shè)備能夠通過調(diào)節(jié)角度完成螺栓擰緊操作，通過緊固裝置進(jìn)行相應(yīng)的操作，安全方便。

所述的高可靠性螺栓擰緊系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述基座包括：

基座托板11通過若干基座固定螺栓10緊固在基座上，定盤9圓心處設(shè)置第一伺服電機(jī)14，通過第一伺服電機(jī)14帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤16轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤16為半圓弧形狀罩扣在轉(zhuǎn)盤定盤9上，在定盤9圓周處設(shè)置制動(dòng)球12，轉(zhuǎn)盤16半徑大于定盤9，轉(zhuǎn)盤16外圓周設(shè)置立壁17，立壁17沿定盤9外壁扣合，制動(dòng)球12限制立壁17在一定范圍轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)行走電機(jī)19設(shè)置在定盤9外壁一側(cè)，步進(jìn)行走電機(jī)19安裝工作電路18。

上述技術(shù)方案的有益效果為：該基座保證在滑軌上穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，內(nèi)部設(shè)置力矩傳感器分析受力大小，從而判斷螺栓是否擰緊。

所述的高可靠性螺栓擰緊系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述連接部包括：

加強(qiáng)板22設(shè)置在弧形臂4兩側(cè)，第三伺服電機(jī)23安裝在固定筒30一側(cè)，固定筒30一側(cè)設(shè)置缺口，通過第三伺服電機(jī)23側(cè)壁的固定塊31限定固定筒30的運(yùn)動(dòng)位移，固定筒30另一側(cè)安裝第四伺服電機(jī)26，第四伺服電機(jī)26還連接前臂2。

上述技術(shù)方案的有益效果為：該連接部通過固定筒將第三伺服電機(jī)和第四伺服電機(jī)罩住，從而防止外界對(duì)其碰撞造成設(shè)備損傷。

所述的高可靠性螺栓擰緊系統(tǒng)，優(yōu)選的，還包括：

前臂2一端安裝第五伺服電機(jī)45，第五伺服電機(jī)45連接小臂38一端，第五伺服電機(jī)45控制小臂38運(yùn)動(dòng)，小臂38另一端通過小臂固定螺栓37固定第六伺服電機(jī)36，彎曲臂34一端通過彎曲臂固定盤35連接第六伺服電機(jī)36，彎曲臂34另一端連接機(jī)械手1。

上述技術(shù)方案的有益效果為：通過第五伺服電機(jī)和第六伺服電機(jī)協(xié)同工作，使該系統(tǒng)能夠多方位、多角度轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的高可靠性螺栓擰緊系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述機(jī)械手包括：

彎曲臂34通過彎曲臂夾板42與緊固頭殼體43抱緊，彎曲臂夾板42四周設(shè)置螺栓孔，用于插入緊固螺栓，機(jī)械手伺服電機(jī)40設(shè)置在緊固頭殼體43下部，直線電機(jī)44設(shè)置在緊固頭的底部，緊固頭的頭部安裝彈性球件。

上述技術(shù)方案的有益效果為：設(shè)置彎曲臂能夠更加靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而更好的擰緊螺栓。

所述的高可靠性螺栓擰緊系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述緊固裝置包括：

機(jī)械手伺服電機(jī)40軸向連接緊固頭47，在緊固頭47側(cè)部開設(shè)圓孔，該圓孔安裝彈性球件48，與彈性球件48相配合的套筒內(nèi)徑設(shè)置凹槽，使套筒安裝在緊固頭47上在內(nèi)部彈簧和端部型桿作用下保持彈性球件緊固，通過直線電機(jī)44控制緊固頭47工作，機(jī)械手伺服電機(jī)40與緊固頭47之間的軸向安裝減速器。

上述技術(shù)方案的有益效果為：機(jī)械手上的緊固頭能夠通過彈性球件進(jìn)行固定套筒，通過直線電機(jī)能夠控制彈性球件伸縮。

所述的高可靠性螺栓擰緊系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述減速器包括：

外齒輪51的內(nèi)徑鋸齒與內(nèi)齒輪53外徑鋸齒相配合，內(nèi)齒輪53的直徑小于外齒輪51掏空的直徑，內(nèi)齒輪53在機(jī)械手伺服電機(jī)40的帶動(dòng)下沿著扣碗52的凹槽運(yùn)動(dòng)，扣碗52通過軸連接盤50連接在機(jī)械手伺服電機(jī)40的軸向，外齒輪51固定在外部保護(hù)筒上，在外齒輪51與外部保護(hù)筒位置設(shè)置固定槽46，固定槽46與外齒輪51外壁過盈連接。

上述技術(shù)方案的有益效果為：通過外齒輪和內(nèi)齒輪的配合實(shí)現(xiàn)減速效果，該設(shè)計(jì)節(jié)省材料，并且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精密。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

本系統(tǒng)采用通過形變控制預(yù)緊力的方法，更為精確。螺栓連接時(shí)，被連接件受壓，發(fā)生彈性形變；同時(shí)螺栓也發(fā)生彈性形變，受拉伸長(zhǎng)。在同種工況下，預(yù)緊力f與被連接件表面發(fā)生的壓縮形變存在線性關(guān)系。即通過大量實(shí)驗(yàn)，可得到經(jīng)驗(yàn)公式，當(dāng)檢測(cè)到連接件表面彈性形變達(dá)到某一值時(shí)，螺栓擰緊完成。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明總體示意圖；

圖2是本發(fā)明側(cè)視圖；

圖3是本發(fā)明b處位置圖：

圖4是本發(fā)明b處細(xì)節(jié)圖；

圖5是本發(fā)明c處位置圖：

圖6是本發(fā)明c處細(xì)節(jié)圖；

圖7是本發(fā)明d處位置圖：

圖8是本發(fā)明d處細(xì)節(jié)圖；

圖9是本發(fā)明機(jī)械手細(xì)節(jié)圖；

圖10是本發(fā)明機(jī)械手緊固頭示意圖；

圖11是本發(fā)明電路圖；

圖12是本發(fā)明另一電路圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

如圖1和2所示，機(jī)械手1連接前壁2一端，前壁2另一端通過連接部3，連接部3還連接弧形臂4一端，弧形臂4另一端連接基座轉(zhuǎn)盤6，弧形臂中弧形的存在將力從直線分布轉(zhuǎn)化為曲線分布，增強(qiáng)臂的強(qiáng)度，從而能夠通過機(jī)械手1進(jìn)行擰緊螺栓操作，基座轉(zhuǎn)盤6底部為溝槽7，溝槽7沉降在滑軌5中，機(jī)械手1頭部設(shè)置緊固裝置，通過緊固裝置獲取螺栓，并將螺栓擰緊在相應(yīng)的部件上通過套筒臺(tái)8、8’放置不同型號(hào)的套筒，通過機(jī)械手1進(jìn)行抓取套筒的動(dòng)作。

如圖3和4所示，基座托板11通過若干基座固定螺栓10緊固在基座上，定盤9圓心處設(shè)置第一伺服電機(jī)14，通過第一伺服電機(jī)14帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤16轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤16為半圓弧形狀罩扣在轉(zhuǎn)盤定盤9上，定盤9圓心處設(shè)置固定套，固定套內(nèi)部放置第一伺服電機(jī)14，第一伺服電機(jī)14通過第一伺服電機(jī)緊固螺栓15固定在固定套上，在定盤9圓周處設(shè)置制動(dòng)球12，轉(zhuǎn)盤16半徑大于定盤9，轉(zhuǎn)盤16外圓周設(shè)置立壁17，立壁17沿定盤9外壁扣合，制動(dòng)球12限制立壁17一側(cè)在一定范圍轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)行走電機(jī)19設(shè)置在定盤9外壁一側(cè)，步進(jìn)行走電機(jī)19安裝工作電路18，在步進(jìn)行走電機(jī)19側(cè)壁安裝觀察孔20，所述觀察孔20用于檢測(cè)步進(jìn)行走電機(jī)19工作狀態(tài)，或者更換零件、補(bǔ)充潤(rùn)滑油。轉(zhuǎn)盤16的立壁17另一側(cè)設(shè)置第二伺服電機(jī)固定套13，第二伺服電機(jī)固定套13內(nèi)部安裝第二伺服電機(jī)21，第二伺服電機(jī)21控制弧形臂4運(yùn)動(dòng)。

如圖5和6所示，加強(qiáng)板22設(shè)置在弧形臂4兩側(cè)，第三伺服電機(jī)23安裝在固定筒30一側(cè)，固定筒30一側(cè)設(shè)置第三伺服電機(jī)固定圈，第三伺服電機(jī)固定圈安裝第三伺服電機(jī)23，第三伺服電機(jī)23通過第三伺服電機(jī)固定螺栓24連接在第三伺服電機(jī)固定圈上，固定筒30一側(cè)設(shè)置缺口，該缺口通過第三伺服電機(jī)23側(cè)壁的固定塊31限定固定筒30的運(yùn)動(dòng)位移，固定筒30另一側(cè)安裝第四伺服電機(jī)26，第四伺服電機(jī)26還連接前臂2。固定筒30一側(cè)開設(shè)觀察口25，固定筒30靠近第四伺服電機(jī)26一側(cè)設(shè)置檢修口29，固定筒30另一側(cè)設(shè)置第四伺服電機(jī)固定圈，第四伺服電機(jī)26安裝在第四伺服電機(jī)固定圈中，第四伺服電機(jī)固定圈通過第四伺服電機(jī)固定螺栓27來固定第四伺服電機(jī)，在第四伺服電機(jī)固定圈與前臂2連接處設(shè)置前臂加強(qiáng)筋28，該前臂加強(qiáng)筋28增強(qiáng)前臂工作的抓取力度，提高韌性，肋板32設(shè)置在前臂2兩側(cè)，肋板32增大前臂的強(qiáng)度。而且肋板32與前臂加強(qiáng)筋28相配合提高前臂2的抓取強(qiáng)度，延長(zhǎng)壽命。

如圖7和8所示，前臂2一端安裝第五伺服電機(jī)45，第五伺服電機(jī)45連接小臂38一端，第五伺服電機(jī)45控制小臂38運(yùn)動(dòng)，小臂38兩側(cè)設(shè)置小臂加強(qiáng)筋39，小臂38另一端通過小臂固定螺栓37固定第六伺服電機(jī)36，彎曲臂34一端通過彎曲臂固定盤35連接第六伺服電機(jī)36，彎曲臂34另一端連接機(jī)械手1，彎曲臂34靠近機(jī)械手1一側(cè)設(shè)置張力口33，該張力口33能夠增加彎曲臂34的韌性；

彎曲臂34通過彎曲臂夾板42與緊固頭殼體43抱緊，彎曲臂夾板42四周設(shè)置螺栓孔，用于插入緊固螺栓，機(jī)械手伺服電機(jī)40設(shè)置在緊固頭殼體43下部，機(jī)械手伺服電機(jī)40與緊固頭通過緊固頭連接板41連接，直線電機(jī)設(shè)置在緊固頭的底部，緊固頭的頭部安裝彈性球件。

如圖9和10所示，機(jī)械手伺服電機(jī)40軸向連接緊固頭47，在緊固頭47側(cè)部開設(shè)圓孔，該圓孔安裝彈性球件48，與彈性球48相配合的套筒內(nèi)徑設(shè)置凹槽，使套筒安裝在緊固頭47上保持緊固，通過直線電機(jī)44控制緊固頭47工作，機(jī)械手伺服電機(jī)40與緊固頭47之間的軸向安裝減速器。在緊固頭47前端安裝電磁線圈49，通過電磁線圈49吸附螺栓。

外齒輪51的內(nèi)徑鋸齒與內(nèi)齒輪53外徑鋸齒相配合，內(nèi)齒輪53的直徑小于外齒輪51掏空的直徑，內(nèi)齒輪53在機(jī)械手伺服電機(jī)40的帶動(dòng)下沿著扣碗52的凹槽運(yùn)動(dòng)，扣碗52通過軸連接盤50連接在機(jī)械手伺服電機(jī)40的軸向，外齒輪51固定在外部保護(hù)筒上，在外齒輪51與外部保護(hù)筒位置設(shè)置固定槽46，固定槽46與外齒輪51外壁過盈連接。

緊固頭固緊螺栓擰緊頭，即固緊套筒；

直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)緊固頭的作用；

伺服電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋緊螺栓；

如圖10、11和12所示，通過單片機(jī)電機(jī)控制端分別連接螺栓擰緊系統(tǒng)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，單片機(jī)電磁控制端連接電磁線圈信號(hào)端，單片機(jī)激光信號(hào)端連接激光傳感器信號(hào)端，單片機(jī)力矩信號(hào)端連接力矩傳感器信號(hào)端；

所述力矩傳感器安裝在第一伺服電機(jī)或者機(jī)械手伺服電機(jī)內(nèi)部，該力矩傳感器獲取力矩?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行處理；

所述激光傳感器安裝在緊固頭內(nèi)側(cè)，在緊固頭的機(jī)械手伺服電機(jī)軸向開設(shè)小孔，激光傳感器的光束從小孔55射出，激光傳感器感測(cè)螺栓的運(yùn)行位移。

通過數(shù)據(jù)接口，將螺栓孔數(shù)據(jù)讀入螺栓擰緊系統(tǒng)的主控制器中；主控制器根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)對(duì)螺栓孔進(jìn)行分類；主控制器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外循環(huán)次數(shù)賦初值并記錄循環(huán)次數(shù)；主控制器收受套筒卡頭上壓敏電阻發(fā)出的信號(hào)，判斷套筒卡頭上是否裝有套筒，機(jī)械臂根據(jù)循環(huán)次數(shù)安裝或更換套筒；機(jī)械臂帶動(dòng)扳手主體移動(dòng)到螺栓庫(kù)開啟電磁鐵抓取螺栓；機(jī)械臂帶動(dòng)螺栓移動(dòng)到螺栓孔位置，伺服電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)伺服電機(jī)中集成的力矩傳感器檢測(cè)到力矩突增時(shí)，打開激光測(cè)距裝置，機(jī)械臂主控制器接收激光測(cè)距裝置發(fā)出信號(hào)，判斷螺栓是否擰緊到預(yù)定位置；擰緊后進(jìn)行下一次循環(huán)；所有螺栓被擰緊后循環(huán)結(jié)束。

本方法能夠根據(jù)螺栓裝配位置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，根據(jù)工況自適應(yīng)調(diào)整擰緊力矩，自動(dòng)更換不同型號(hào)套筒，螺栓裝配可視化，大大降低人力成本，提高螺栓擰緊的效率和可靠性，智能螺栓裝配。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。