一种液压扳手自动作业装置论文和设计-秦兴

全文摘要

一种液压扳手自动作业装置，包括沿Z轴方向依次设置的同轴旋转机构、Z轴浮动缓冲机构、XY平面缓冲机构、液压扳手连接座、液压扳手和螺栓套筒；同轴旋转机构包括机器人连接座、摆动气缸、交叉滚子轴承，Z轴旋转机构包括导向座、连接轴、联轴器、第一弹簧、导向柱、连接座，XY平面缓冲机构包括浮动连接座、浮动头、导向连杆、第二弹簧、导向连杆座和带肩导套。同轴设置机器人连接座、摆动气缸与液压扳手套筒，实现了液压扳手自动套入螺母，并自动靠位反力臂；Z轴浮动缓冲机构和XY平面缓冲机构，避免了螺栓拧紧过程中的振动和冲击力传递至机器人；实现了液压扳手螺栓拧紧作业的自动化，减少了人工作业，降低了劳动强度，提高了生产效率。

主设计要求

1.一种液压扳手自动作业装置，其特征在于，包括沿Z轴方向依次设置的同轴旋转机构、Z轴浮动缓冲机构、XY平面缓冲机构、液压扳手连接座、液压扳手和螺栓套筒；所述同轴旋转机构包括机器人连接座、摆动气缸、交叉滚子轴承，所述机器人连接座呈圆筒状且轴线沿Z轴方向设置，机器人连接座的一端面上设有法兰结构，机器人连接座内固定有摆动气缸，所述摆动气缸的输出轴与机器人连接座同轴，并朝向机器人连接座的另一端面设置，所述机器人连接座的另一端面上安装交叉滚子轴承，并与交叉滚子轴承的外环固定连接；所述Z轴旋转机构包括导向座、连接轴、联轴器、第一弹簧、导向柱、连接座，所述导向座与交叉滚子轴承的内环固定连接，导向座上设有与摆动气缸的输出轴同轴设置的导向座中心孔，所述导向座中心孔内同轴设有连接轴和第一弹簧，所述连接轴设置于导向座中心孔内的一端处，连接轴的一端通过固定于导向座上的联轴器与摆动气缸的输出轴同轴连接，连接轴的另一端与第一弹簧的一端连接，所述第一弹簧的另一端与伸入导向座中心孔另一端的连接座连接，所述导向座上沿周向均布有多个导向柱，每个所述导向柱沿Z轴方向设置，导向柱的一端固定于导向座上，导向柱的另一端上设有轴向限位结构；所述XY平面缓冲机构包括浮动连接座、浮动头、导向连杆、第二弹簧、导向连杆座和带肩导套，所述浮动连接座设置于连接座和液压扳手连接座之间，并分别与连接座和液压扳手固定连接，浮动连接座上设有与导向座中心孔同轴设置的浮动连接座中心孔，所述浮动连接座中心孔内设有一浮动头、四根以上的导向连杆和四个以上的第二弹簧，所述浮动头设置于浮动连接座中心孔的轴线上，并与液压扳手连接座固定连接，四根以上的所述导向连杆沿周向均布于浮动头的周侧，每根导向连杆沿浮动连接座中心孔的径向设置，导向连杆的一端与浮动头连接，导向连杆的另一端与一相对应的固定于浮动连接座上的导向连杆座连接，导向连杆上套有第二弹簧，每个所述第二弹簧的两端分别抵于浮动头和导向连杆座上，所述浮动连接座上设有与多个导向柱相对应的多个导套孔，每个所述导套孔内安装有带肩导套来与相对应的导向柱滑动配合，所述浮动连接座在Z轴方向上的移动通过导向座和导向柱上的轴向限位结构限位；所述液压扳手固定于液压扳手连接座上，液压扳手的驱动轴与浮动头同轴，并同轴连接有螺栓套筒。

设计方案

1.一种液压扳手自动作业装置，其特征在于，包括沿Z轴方向依次设置的同轴旋转机构、Z轴浮动缓冲机构、XY平面缓冲机构、液压扳手连接座、液压扳手和螺栓套筒；

所述同轴旋转机构包括机器人连接座、摆动气缸、交叉滚子轴承，所述机器人连接座呈圆筒状且轴线沿Z轴方向设置，机器人连接座的一端面上设有法兰结构，机器人连接座内固定有摆动气缸，所述摆动气缸的输出轴与机器人连接座同轴，并朝向机器人连接座的另一端面设置，所述机器人连接座的另一端面上安装交叉滚子轴承，并与交叉滚子轴承的外环固定连接；

所述Z轴旋转机构包括导向座、连接轴、联轴器、第一弹簧、导向柱、连接座，所述导向座与交叉滚子轴承的内环固定连接，导向座上设有与摆动气缸的输出轴同轴设置的导向座中心孔，所述导向座中心孔内同轴设有连接轴和第一弹簧，所述连接轴设置于导向座中心孔内的一端处，连接轴的一端通过固定于导向座上的联轴器与摆动气缸的输出轴同轴连接，连接轴的另一端与第一弹簧的一端连接，所述第一弹簧的另一端与伸入导向座中心孔另一端的连接座连接，所述导向座上沿周向均布有多个导向柱，每个所述导向柱沿Z轴方向设置，导向柱的一端固定于导向座上，导向柱的另一端上设有轴向限位结构；

所述XY平面缓冲机构包括浮动连接座、浮动头、导向连杆、第二弹簧、导向连杆座和带肩导套，所述浮动连接座设置于连接座和液压扳手连接座之间，并分别与连接座和液压扳手固定连接，浮动连接座上设有与导向座中心孔同轴设置的浮动连接座中心孔，所述浮动连接座中心孔内设有一浮动头、四根以上的导向连杆和四个以上的第二弹簧，所述浮动头设置于浮动连接座中心孔的轴线上，并与液压扳手连接座固定连接，四根以上的所述导向连杆沿周向均布于浮动头的周侧，每根导向连杆沿浮动连接座中心孔的径向设置，导向连杆的一端与浮动头连接，导向连杆的另一端与一相对应的固定于浮动连接座上的导向连杆座连接，导向连杆上套有第二弹簧，每个所述第二弹簧的两端分别抵于浮动头和导向连杆座上，所述浮动连接座上设有与多个导向柱相对应的多个导套孔，每个所述导套孔内安装有带肩导套来与相对应的导向柱滑动配合，所述浮动连接座在Z轴方向上的移动通过导向座和导向柱上的轴向限位结构限位；

所述液压扳手固定于液压扳手连接座上，液压扳手的驱动轴与浮动头同轴，并同轴连接有螺栓套筒。

2.根据权利要求1所述的液压扳手自动作业装置，其特征在于，所述同轴旋转机构还包括原位到位传感器，所述原位到位传感器通过第一支架安装于机器人连接座的外壁上。

3.根据权利要求1所述的液压扳手自动作业装置，其特征在于，所述第一弹簧为矩形弹簧。

4.根据权利要求1所述的液压扳手自动作业装置，其特征在于，所述连接座呈轴套法兰状。

5.根据权利要求1所述的液压扳手自动作业装置，其特征在于，所述Z轴旋转机构还包括Z轴限位传感器，所述Z轴限位传感器的数量为两个，两个Z轴限位传感器分别通过一第二支架安装于导向座和导向柱上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的液压扳手自动作业装置，其特征在于，还包括智能相机和激光测距仪，所述智能相机和激光测距仪通过第三支架安装于机器人连接座的外壁上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及机械手技术领域，尤其涉及一种液压扳手自动作业装置。

背景技术

目前，液压扳手的螺栓紧固作业主要是人工完成，由人工将液压扳手套入螺母或螺栓头部，由人工将反力臂靠位，然后由专用液压泵通过高压管路驱动液压扳手动作。由于液压扳手作业时有晃动和反向冲击力，需要人工把持住液压扳手本体，再加上液压扳手本体重量很重，搬运时也很费力，劳动强度高，效率低下。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题，提供一种液压扳手自动作业装置。

本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：一种液压扳手自动作业装置，包括沿Z轴方向依次设置的同轴旋转机构、Z轴浮动缓冲机构、XY平面缓冲机构、液压扳手连接座、液压扳手和螺栓套筒；所述同轴旋转机构包括机器人连接座、摆动气缸、交叉滚子轴承，所述机器人连接座呈圆筒状且轴线沿Z轴方向设置，机器人连接座的一端面上设有法兰结构，机器人连接座内固定有摆动气缸，所述摆动气缸的输出轴与机器人连接座同轴，并朝向机器人连接座的另一端面设置，所述机器人连接座的另一端面上安装交叉滚子轴承，并与交叉滚子轴承的外环固定连接；所述Z轴旋转机构包括导向座、连接轴、联轴器、第一弹簧、导向柱、连接座，所述导向座与交叉滚子轴承的内环固定连接，导向座上设有与摆动气缸的输出轴同轴设置的导向座中心孔，所述导向座中心孔内同轴设有连接轴和第一弹簧，所述连接轴设置于导向座中心孔内的一端处，连接轴的一端通过固定于导向座上的联轴器与摆动气缸的输出轴同轴连接，连接轴的另一端与第一弹簧的一端连接，所述第一弹簧的另一端与伸入导向座中心孔另一端的连接座连接，所述导向座上沿周向均布有多个导向柱，每个所述导向柱沿Z轴方向设置，导向柱的一端固定于导向座上，导向柱的另一端上设有轴向限位结构；所述XY平面缓冲机构包括浮动连接座、浮动头、导向连杆、第二弹簧、导向连杆座和带肩导套，所述浮动连接座设置于连接座和液压扳手连接座之间，并分别与连接座和液压扳手固定连接，浮动连接座上设有与导向座中心孔同轴设置的浮动连接座中心孔，所述浮动连接座中心孔内设有一浮动头、四根以上的导向连杆和四个以上的第二弹簧，所述浮动头设置于浮动连接座中心孔的轴线上，并与液压扳手连接座固定连接，四根以上的所述导向连杆沿周向均布于浮动头的周侧，每根导向连杆沿浮动连接座中心孔的径向设置，导向连杆的一端与浮动头连接，导向连杆的另一端与一相对应的固定于浮动连接座上的导向连杆座连接，导向连杆上套有第二弹簧，每个所述第二弹簧的两端分别抵于浮动头和导向连杆座上，所述浮动连接座上设有与多个导向柱相对应的多个导套孔，每个所述导套孔内安装有带肩导套来与相对应的导向柱滑动配合，所述浮动连接座在Z轴方向上的移动通过导向座和导向柱上的轴向限位结构限位；所述液压扳手固定于液压扳手连接座上，液压扳手的驱动轴与浮动头同轴，并同轴连接有螺栓套筒。

进一步地，所述同轴旋转机构还包括原位到位传感器，所述原位到位传感器通过第一支架安装于机器人连接座的外壁上。

进一步地，所述第一弹簧为矩形弹簧。

进一步地，所述连接座呈轴套法兰状。

进一步地，所述Z轴旋转机构还包括Z轴限位传感器，所述Z轴限位传感器的数量为两个，两个Z轴限位传感器分别通过一第二支架安装于导向座和导向柱上。

进一步地，还包括智能相机和激光测距仪，所述智能相机和激光测距仪通过第三支架安装于机器人连接座的外壁上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：通过设置同轴旋转机构以及同轴设置机器人连接座、摆动气缸与液压扳手套筒，实现了液压扳手自动套入螺母，并自动靠位反力臂；通过设置Z轴浮动缓冲机构和XY平面缓冲机构，避免了液压扳手在螺栓拧紧过程中的振动和冲击力传递至机器人；实现了液压扳手螺栓拧紧作业的自动化，减少了人工作业，降低了劳动强度，提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型的俯视图。

图4为图3中A-A的剖视图。

图5为本实用新型中的Z轴浮动缓冲机构的示意图，隐藏了导向座。

图6为本实用新型中的XY平面缓冲机构的示意图，隐藏了浮动连接座。

图中部件标号如下：

1机器人连接座

2摆动气缸

3交叉滚子轴承

4原位到位传感器

5导向座

6连接轴

7联轴器

8第一弹簧

9导向柱

10连接座

11限位传感器

12浮动连接座

13浮动头

14导向连杆

15第二弹簧

16导向连杆座

17带肩导套

18液压扳手连接座

19液压扳手

20螺栓套筒

21智能相机

22激光测距仪。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本实用新型。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本实用新型，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本实用新型的范围。

参见图1至图6，一种液压扳手自动作业装置，包括沿Z轴方向依次设置的同轴旋转机构、Z轴浮动缓冲机构、XY平面缓冲机构、液压扳手连接座18、液压扳手19和螺栓套筒20，以及智能相机21和激光测距仪22。

参见图1至图4，所述同轴旋转机构包括机器人连接座1、摆动气缸2、交叉滚子轴承3和原位到位传感器4，所述机器人连接座1呈圆筒状且轴线沿Z轴方向设置，机器人连接座1的一端面上设有法兰结构，用于与工业机器人的输出轴法兰连接，机器人连接座1内固定有摆动气缸2，所述摆动气缸2的输出轴与机器人连接座1同轴，并朝向机器人连接座1的另一端面设置，所述机器人连接座1的另一端面上安装交叉滚子轴承3，并与交叉滚子轴承3的外环固定连接，机器人连接座1的外壁上通过第一支架安装有原位到位传感器4，所述原位到位传感器4用于检测液压扳手19反力臂的位置是否到达原位。

参见图1至图4和图5，所述Z轴旋转机构包括导向座5、连接轴6、联轴器7、第一弹簧8、两个导向柱9、连接座10和两个Z轴限位传感器11，所述导向座5与交叉滚子轴承3的内环固定连接，导向座5上设有与摆动气缸2的输出轴同轴设置的导向座中心孔，所述导向座中心孔内同轴设有连接轴6和第一弹簧8，所述连接轴6设置于导向座中心孔内的一端处，连接轴6的一端通过固定于导向座5上的联轴器7与摆动气缸2的输出轴同轴连接，连接轴6的另一端上套接第一弹簧8的一端，所述连接座10的一端呈轴套状，连接座10的一端伸入导向座中心孔的另一端内并抵住第一弹簧8的另一端，连接座10的另一端呈法兰状，用于与XY平面缓冲机构连接，所述导向座5上沿周向均布地固定有两个导向柱9，所述导向柱9沿Z轴方向设置，导向柱9的一端固定于导向座5上，导向柱9的另一端上设有轴向限位结构；两个所述Z轴限位传感器11分别通过一第二支架安装于导向座5和导向柱9上，分别用于检测Z轴方向上的两个机械限位位置。其中，所述第一弹簧8为矩形弹簧。

参见图1至图4和图6，所述XY平面缓冲机构包括浮动连接座12、浮动头13、四根导向连杆14、四个第二弹簧15、四个导向连杆座16和两个带肩导套17，所述浮动连接座12设置于连接座10和液压扳手连接座18之间，并分别与连接座10的另一端和液压扳手19固定连接，浮动连接座12上设有与导向座中心孔同轴设置的浮动连接座中心孔，所述浮动连接座中心孔内设有浮动头13、四根导向连杆14和四个第二弹簧15，所述浮动头13设置于浮动连接座中心孔的轴线上，并与液压扳手连接座18固定连接，四根所述导向连杆14沿周向均布于浮动头13的周侧，每根导向连杆14沿浮动连接座中心孔的径向设置，导向连杆14的一端与浮动头13连接，导向连杆14的另一端穿过浮动连接座12的侧壁，并与一相对应的固定于浮动连接座12外壁上的导向连杆座16连接，四个所述第二弹簧15分别套于四根导向连杆14上，每个第二弹簧15的两端分别抵于浮动头13和导向连杆座16上，所述浮动连接座12上还设有与两个导向柱9相对应的两个导套孔，两个所述导套孔内分别安装有带肩导套17来与相对应的导向柱9滑动配合，带肩导套17的位置参见图1和图5。所述导向座5和导向柱9上的轴向限位结构对浮动连接座12在Z轴方向上的移动轴向限位。

所述液压扳手19固定于液压扳手连接座18上，液压扳手19的驱动轴与浮动头13同轴，并同轴连接有螺栓套筒20。

所述智能相机21和激光测距仪22通过第三支架安装于机器人连接座1的外壁上，智能相机21和激光测距仪22用于检测螺栓的空间坐标，协助机器人找准螺栓的位置。

工作前，将装置安装于合适的六轴或四轴工业机器人上，机器人连接座1与工业机器人的输出轴连接。工作时，智能相机21和激光测距仪22检测螺栓的空间坐标，根据空间坐标机器人将装置移动到合适位置，使螺栓套筒20套于螺栓上，进行自动化的液压扳手19螺栓紧固作业。其中，将机器人连接座1、同轴旋转机构的摆动气缸2、液压扳手19、螺栓套筒20同轴设计，摆动气缸2旋转实现液压扳手19反力臂的自动靠位和自动回到原位；Z轴旋转机构保证实现液压扳手19在Z轴方向上的浮动和缓冲，使得能通过Z轴第二弹簧15自动将螺栓套筒20套入指定螺栓头部；XY平面浮动缓冲机构保证螺栓套筒20在XY平面内的浮动和缓冲，使得螺栓套筒20与螺栓头部有XY平面位置偏差时仍然能够使套筒顺利套入螺栓头部。通过同轴旋转机构的摆动气缸2、Z轴浮动缓冲机构、XY平面浮动缓冲机构的综合作用，实现从各个方向化解、缓冲液压扳手19作业时的反作用力矩和冲击力对机器人的冲击。

应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

设计图

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