一种螺栓安装装置及螺栓安装机器人的制作方法

1.本实用新型涉及螺栓安装技术领域，具体涉及一种螺栓安装装置及螺栓安装机器人。


背景技术：

2.螺栓连接是一种广泛使用的可拆卸固定连接结构，具有结构简单、连接可靠、装卸方便等优点，在各种大型、重型机械设备中，螺栓连接得到了广泛应用。由于在机械设备装配过程中，需要安装的螺栓数量很大，采用人工安装容易耗时耗力且易导致扭力达不到要求。因此，现有技术中，通常采用螺栓安装装置对螺栓进行安装，螺栓安装装置对螺栓进行夹取后放置于预定孔位处，再将螺栓进行拧紧。然而，当螺栓安装装置将螺栓放置于孔位内后将螺栓松开，再转换为螺栓拧紧的部分进行拧紧的过程中，螺栓易发生歪斜，导致螺栓安装装置不易对螺栓进行拧紧，且会对螺栓和孔位内的螺纹造成损伤。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的螺栓安装装置不易对螺栓进行拧紧，且会对螺栓和孔位内的螺纹造成损伤的缺陷，从而提供一种螺栓安装装置。
4.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种螺栓安装装置，包括：安装座；夹取机构，设置于所述安装座上，所述夹取机构包括夹取组件和驱动组件，所述夹取组件适于夹取螺栓并将螺栓放置于待安装孔内，所述驱动组件适于带动所述夹取组件旋转并将螺栓预紧；拧紧机构，设置于所述安装座上，所述拧紧机构适于将预紧后的螺栓紧固于待安装孔内。
5.可选地，所述夹取组件包括夹取气缸和夹爪，所述夹取气缸上设置有多个气动手指，所述夹爪设置有多个，且分别与多个所述气动手指对应连接。
6.可选地，所述驱动组件包括驱动电机和气动旋转接头，所述驱动电机与所述气动旋转接头的旋转部以及所述夹取气缸传动连接，所述气动旋转接头的旋转部通过输气管路与所述夹取气缸相连通。
7.可选地，所述拧紧机构包括旋转拧紧组件和反力支撑组件，所述旋转拧紧组件能够相对于所述反力支撑组件沿第一方向转动，所述反力支撑组件适于抵接固定并将与第一方向相反的作用力施加于所述拧紧机构。
8.可选地，所述旋转拧紧组件包括旋转轴套和拧紧轴，所述旋转轴套与所述安装座可转动设置，所述拧紧轴可转动地设置于所述旋转轴套内，所述拧紧轴的端部设置有拧紧套筒，所述反力支撑组件与所述旋转轴套相连接。
9.可选地，所述反力支撑组件包括反力臂、旋转限位块和固定限位块，所述反力臂与所述旋转轴套靠近所述拧紧套筒的一端相连接，所述旋转限位块与所述旋转轴套的另一端相连接，所述固定限位块设置于所述安装座上，且所述固定限位块设置有多个，所述旋转限位块位于相邻的两个所述固定限位块之间。
10.可选地，所述旋转限位块和所述安装座之间连接有复位弹性件。
11.可选地，所述安装座还包括设置于所述安装座上的固定轴套，所述旋转轴套可转动地设置于所述固定轴套内，所述固定限位块设置于所述固定轴套上。
12.可选地，所述安装座上设置有滑动机构，所述夹取机构与所述滑动机构相连接，所述滑动机构能够带动所述夹取机构沿所述安装座滑动。
13.本实用新型还提供了一种螺栓安装机器人，包括上述的螺栓安装装置。
14.本实用新型具有以下优点：
15.1.本实用新型提供的一种螺栓安装装置，利用夹取机构对螺栓进行夹取，并且夹取机构将螺栓放置于待安装孔内后，会对螺栓进行旋转预紧，之后再通过拧紧机构将预紧后的螺栓紧固于待安装孔内，因此，通过设置夹取机构保证螺栓稳定的设置于待安装孔内，在夹取机构与拧紧机构转换的过程中螺栓不会发生歪斜，保证了螺栓的顺利拧紧，并且不会对螺栓和待安装孔造成损伤。
16.2.本实用新型提供的一种螺栓安装装置，利用夹取气缸和夹爪对螺栓进行夹取，夹取方式简单可靠。
17.3.本实用新型提供的一种螺栓安装装置，利用驱动电机驱动气动旋转接头的旋转部和夹取气缸旋转，并且将气动旋转接头的旋转部通过输气管路与夹取气缸相连通，因此，气动旋转接头的旋转部和夹取气缸可以同步转动，输气管路也与气动旋转接头的旋转部和夹取气缸同步转动，输气管路可以稳定的连接于气动旋转接头的旋转部和夹取气缸之间，即气动旋转接头的旋转部起到了为夹取气缸旋转供气的作用，避免了夹取气缸转动的过程中导致输气管路的扭曲与延伸，保证向夹取气缸稳定供气。
18.4.本实用新型提供的一种螺栓安装装置，通过设置反力支撑组件对螺栓安装装置进行抵接支撑，在旋转拧紧组件拧紧螺栓的过程中，反力支撑组件可以向螺栓安装装置施加与旋转拧紧组件的旋转方向相反的作用力，保证旋转拧紧组件的拧紧力矩。
19.5.本实用新型提供的一种螺栓安装装置，将旋转限位块设置于相邻的两个固定限位块之间，因此，旋转轴套可以带动反力臂在两个固定限位块所限定的范围内转动，可以调节反力臂的至适当的支撑位置。
20.6.本实用新型提供的一种螺栓安装装置，通过设置滑动机构以使夹取机构能够沿安装座滑动，更便于夹取机构滑动至适当的位置对螺栓进行夹取。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1示出了本实用新型的实施例提供的螺栓安装装置的整体结构示意图；
23.图2示出了本实用新型的实施例提供的螺栓安装装置的主视图；
24.图3为图2的左视图；
25.图4为图2的俯视图；
26.图5为图1中a处的放大图；
27.图6示出了本实用新型的实施例提供的夹爪的主视图；
28.图7示出了本实用新型的实施例提供的夹爪的立体图；
29.图8示出了本实用新型的实施例提供的连接台的立体图；
30.图9示出了本实用新型的实施例提供的安装座的立体图；
31.图10为图2中b处的放大图；
32.图11为图2中d-d的部分剖视图；
33.图12为图1中c处的放大图；
34.图13示出了本实用新型的实施例提供的反力臂的立体图。
35.附图标记说明：
36.100、安装座；110、固定轴套；120、安装槽；130、第三孔体；140、第四孔体；150、第二连接柱；160、凸台；200、夹取机构；210、夹取组件；211、夹取气缸；2111、第三供气口；212、夹爪；2121、连接部；2122、夹持部；2123、第一孔体；2124、限位凹部；220、驱动组件；221、驱动电机；222、气动旋转接头；2221、旋转部；2222、固定部；2223、第一供气口；2224、第二供气口；223、联轴器；230、缓冲组件；231、连接台；2311、第一连接板；2312、第二连接板；2313、柱体；2314、第二孔体；232、浮动导向柱；233、弹性结构；300、拧紧机构；310、旋转拧紧组件；311、旋转轴套；312、拧紧轴；3121、驱动轴；3122、连接套筒；3123、连接轴；313、拧紧套筒；320、反力支撑组件；321、反力臂；3211、连接套体；3212、支撑柱体；3213、第五孔体；322、旋转限位块；3221、第一连接柱；323、固定限位块；324、复位弹性件；400、滑动机构；410、滑轨；420、滑动板；430、支撑板；440、加固条；450、驱动器；460、转接头；500、换枪盘。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
41.如图1至图13所示的螺栓安装装置的一种具体实施方式，包括：安装座100、夹取机构200和拧紧机构300，夹取机构200和拧紧机构300均设置于安装座100上。夹取机构200包
括夹取组件210和驱动组件220，通过夹取组件210对螺栓进行夹取并将螺栓放置于待安装孔内，通过驱动组件220带动夹取组件210旋转并将螺栓预紧，通过拧紧机构300将预紧后的螺栓紧固于待安装孔内。
42.利用夹取机构200对螺栓进行夹取，并且夹取机构200将螺栓放置于待安装孔内后，会对螺栓进行旋转预紧，之后再通过拧紧机构300将预紧后的螺栓紧固于待安装孔内，因此，通过设置夹取机构200保证螺栓稳定的设置于待安装孔内，在夹取机构200与拧紧机构300转换的过程中螺栓不会发生歪斜，保证了螺栓的顺利拧紧，并且不会对螺栓和待安装孔造成损伤。
43.如图5所示，夹取组件210包括夹取气缸211和夹爪212，夹取气缸211上设置有多个气动手指，夹爪212设置有多个，且多个夹爪212与多个气动手指一一对应设置。利用夹取气缸211和夹爪212对螺栓进行夹取，夹取方式简单可靠。具体的，如图6和图7所示，夹爪212包括连接部2121和夹持部2122，连接部2121上开设有第一孔体2123，通过第一孔体2123和设置于第一孔体2123内的螺栓将夹爪212和气动手指相连接，夹持部2122上开设有限位凹部2124，利用限位凹部2124对螺栓的头部进行夹持限位，保证夹持的稳定性。
44.如图1和图5所示，驱动组件220包括驱动电机221和气动旋转接头222，气动旋转接头222包括旋转部2221和固定部2222，驱动电机221与气动旋转接头222的旋转部2221以及夹取气缸211传动连接，气动旋转接头222的旋转部2221通过输气管路与夹取气缸211相连通。
45.利用驱动电机221驱动气动旋转接头222的旋转部2221和夹取气缸211旋转，并且将气动旋转接头222的旋转部2221通过输气管路与夹取气缸211相连通，因此，气动旋转接头222的旋转部2221和夹取气缸211可以同步转动，输气管路也与气动旋转接头222的旋转部2221和夹取气缸211同步转动，输气管路可以稳定的连接于气动旋转接头222的旋转部2221和夹取气缸211之间，即气动旋转接头222的旋转部2221起到了为夹取气缸211旋转供气的作用，避免了夹取气缸211转动的过程中导致输气管路的扭曲与延伸，保证向夹取气缸211稳定供气。
46.具体的，在本实施例中，如图5所示，驱动电机221通过联轴器223与气动旋转接头222的旋转部2221传动连接，气动旋转接头222的固定部2222上设置有第一供气口2223，气动旋转接头222的旋转部2221上设置有第二供气口2224，夹取气缸211上设置有第三供气口2111，第一供气口2223用于连接气源，气动旋转接头222的固定部2222输气至气动旋转接头222的旋转部2221，第二供气口2224与第三供气口2111通过输气管路相连通，气动旋转接头222的旋转部2221输气至夹取气缸211。
47.如图1所示，夹取组件210和驱动组件220之间设置有缓冲组件230，通过缓冲组件230对夹取组件210在夹取螺栓时的受力和振动进行缓冲，保证螺栓夹取的平稳性以及整体装置的稳定性。
48.具体的，在本实施例中，如图5所示，缓冲组件230包括连接台231、浮动导向柱232和弹性结构233，其中，如图8所示，连接台231包括相对间隔设置的第一连接板2311、第二连接板2312以及连接于第一连接板2311和第二连接板2312之间的柱体2313。如图5所示，第一连接板2311用于与气动旋转接头222的旋转部2221相连接，第二连接板2312上开设有第二孔体2314，浮动导向柱232的一端插设于第二孔体2314内，浮动导向柱232的另一端与夹取
气缸211相连接，浮动导向柱232上套设有弹性结构233，弹性结构233设置于第二连接板2312和夹取气缸211之间。当夹取组件210夹取螺栓受力产生振动时，浮动导向柱232可沿第二孔体2314产生一定的滑动，对弹性结构233进行拉伸或者压缩，以减弱夹取组件210的振动。在本实施例中，弹性结构233为弹簧。
49.在本实施例中，如图5所示，浮动导向柱232沿第二连接板2312的周向间隔设置有多个，且每个浮动导向柱232上均设置有一个弹性结构233。
50.如图1所示，安装座100上设置有滑动机构400，夹取机构200与滑动机构400相连接，滑动机构400能够驱动夹取机构200在安装座100上滑动，更便于夹取机构200滑动至适当的位置对螺栓进行夹取。
51.具体的，在本实施例中，如图5所示，滑动机构400包括滑轨410、滑动板420和支撑板430，如图5和图9所示，滑轨410设置于安装座100上开设的安装槽120内，滑动板420与滑轨410滑动连接，支撑板430的一端连接于滑动板420上，支撑板430的另一端与联轴器223相连接，并且，支撑板430和气动旋转接头222的固定部2222之间连接有加固条440，即利用支撑板430可以对夹取机构200进行支撑。
52.在本实施例中，如图2和图10所示，滑动机构400还包括驱动器450和转接头460，驱动器450连接于安装座100的底部，驱动器450的驱动端通过转接头460与滑动板420相连接。具体的，在本实施例中，驱动器450为驱动气缸，转接头460的一端与驱动气缸的输出端相连接，转接头460的另一端贯穿安装座100上开设的第三孔体130后与滑动板420连接，驱动气缸通过转接头460驱动滑动板420沿滑轨410滑动。
53.在本实施例中，如图9所示，安装槽120相对间隔设置有一对，以便于安装一对滑轨410，第三孔体130开设于一对安装槽120之间。
54.如图1所示，拧紧机构300包括旋转拧紧组件310和反力支撑组件320，旋转拧紧组件310能够相对于反力支撑组件320沿第一方向转动，反力支撑组件320能够抵接固定并将与第一方向相反的作用力施加于拧紧机构300。
55.通过设置反力支撑组件320对螺栓安装装置进行抵接支撑，在旋转拧紧组件310拧紧螺栓的过程中，反力支撑组件320可以向螺栓安装装置施加与旋转拧紧组件310的旋转方向相反的作用力，保证旋转拧紧组件310的拧紧力矩。
56.具体的，在本实施例中，如图1和图11所示，旋转拧紧组件310包括旋转轴套311和拧紧轴312，安装座100上开设有第四孔体140，第四孔体140内固定设置有固定轴套110，旋转轴套311可转动地安装于固定轴套110内，拧紧轴312可转动地设置于旋转轴套311内，拧紧轴312的端部设置有拧紧套筒313。如图1和图12所示，反力支撑组件320包括反力臂321、旋转限位块322和固定限位块323，反力臂321与旋转轴套311靠近拧紧套筒313的一端(即如图1所示的旋转轴套311的下端)相连接，旋转限位块322与旋转轴套311的另一端(即如图1所示的旋转轴套311的上端)相连接，固定限位块323设置于固定轴套110的上端面上，并且，固定限位块323沿固定轴套110的周向间隔设置有多个，旋转限位块322设置于相邻的两个固定限位块323之间。因此，旋转轴套311可以带动反力臂321在两个固定限位块323所限定的范围内转动，可以调节反力臂321的至适当的支撑位置。
57.在本实施例中，如图1和图12所示，旋转限位块322和安装座100之间连接有复位弹性件324，利用复位弹性件324的弹性带动反力臂321复位。具体的，如图12所示，旋转限位块
322的上表面设置有第一连接柱3221，安装座100的上表面设置有第二连接柱150，复位弹性件324连接于第一连接柱3221和第二连接柱150之间。在本实施例中，复位弹性件324为弹簧。
58.在本实施例中，如图4所示，旋转限位块322和复位弹性件324设置有多组。
59.在本实施例中，如图11所示，拧紧轴312包括依次连接设置的驱动轴3121、连接套筒3122和连接轴3123，驱动轴3121与连接套筒3122通过圆柱销相卡接，连接轴3123的上端插设于连接套筒3122的内部并通过圆柱销与连接套筒3122相卡接，连接轴3123的下端与拧紧套筒313相连接。
60.在本实施例中，如图11和图13所示，反力臂321包括连接套体3211和支撑柱体3212。连接套体3211上开设有第五孔体3213，反力臂321通过第五孔体3213和穿设于第五孔体3213内的螺栓与旋转轴套311可拆卸连接，第五孔体3213沿连接套体3211的周向间隔设置有多组，且每组中包含多个第五孔体3213，以保证反力臂321与旋转轴套311的连接强度。支撑柱体3212与连接套体3211的外周相连接，且垂直于连接套体3211延伸设置，支撑柱体3212远离连接套体3211的一端用于与螺栓待安装孔处的适当位置进行抵接支撑。
61.在本实施例中，如图1和图2所示，夹取机构200和拧紧机构300相互垂直设置，可以保证在夹取或拧紧时，夹取机构200和拧紧机构300不会与工件发生干涉。安装座100上设置有换枪盘500，机器人通过换枪盘500与螺栓安装装置进行连接，并且机器人驱动螺栓安装装置转动，以使夹取机构200或者是拧紧机构300对螺栓进行安装。具体的，如图9所示，安装座100上设置有凸台160，换枪盘500安装于凸台160上。
62.当然，夹取机构200和拧紧机构300也可以呈其他角度设置，或者是夹取机构200和拧紧机构300可以平行设置，使用机器人带动螺栓安装装置进行平移即可。
63.本实施例还提供了螺栓安装机器人的一种具体实施方式，包括上述的螺栓安装装置，机器人通过换枪盘500与螺栓安装装置可拆卸连接。
64.在使用本实施例的螺栓安装装置时，首先，使用夹取机构200对螺栓进行夹取，驱动气缸驱动滑动板420沿滑轨410滑动，使夹爪212移动至螺栓处，夹取气缸211驱动夹爪212夹取螺栓；然后，机器人在视觉引导下将螺栓放入待安装孔内，驱动电机221驱动气动旋转接头222的旋转部2221和夹取气缸211同步转动，以使夹爪212带动螺栓转动，以将螺栓预紧在待安装孔内；最后，机器人驱动螺栓安装装置转动至拧紧机构300与预紧后的螺栓对应设置，将拧紧套筒313套设于螺栓的头部，将反力臂321抵接固定于待安装孔处的适当位置处，通过拧紧轴312驱动拧紧套筒313带动螺栓紧固于待安装孔内。重复上述步骤，可以依次完成多颗螺栓的安装。
65.根据上述描述，本专利申请具有以下优点：
66.1.夹取机构不仅可以对螺栓进行夹取，还可以将螺栓预紧在待安装孔内，拧紧机构再对预紧后的螺栓进行拧紧，可以保证螺栓的顺利拧紧，并且不会对螺栓和待安装孔造成损伤；
67.2.通过设置反力臂进行抵接支撑，保证拧紧机构的拧紧力矩；
68.3.机器人在视觉识别系统引导下，可以精确的实现机器人自动抓取螺栓，实现螺栓自动装配。
69.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对
于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。