一种基于机器人的螺栓拉伸装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于机器人的螺栓拉伸装置，该装置包括机械臂、设置在机械臂末端的螺栓拉伸单元、设置在机械臂与螺栓拉伸单元之间的连接法兰以及与连接法兰固定连接的定位单元，螺栓拉伸单元包括拉伸器外壳、设置在拉伸器外壳内部的螺栓拉紧机构、与螺栓拉紧机构传动连接的螺栓拉紧驱动机构、设置在拉伸器外壳一端的螺母套以及与螺母套传动连接的螺母套旋紧驱动机构。与现有技术相比，本发明专利技术将螺栓拉伸装置与机器人相结合，利用定位单元进行自动定位，采用工业视觉相机及激光测距的方式对螺栓位置进行识别，相对于普通的拉伸器而言，本发明专利技术能够提高螺栓拉伸与装配的精度及自动化水平。

A Bolt Tension Device Based on Robot

The invention relates to a bolt stretching device based on a robot, which comprises a manipulator, a bolt stretching unit at the end of the manipulator, a connecting flange between the manipulator and the bolt stretching unit and a positioning unit fixed to the connecting flange. The bolt stretching unit comprises a stretcher shell, a bolt stretching mechanism arranged inside the stretcher shell, and a bolt. The bolt tightening driving mechanism for transmission connection of bolt tightening mechanism, the nut sleeve arranged at one end of the shell of the stretcher and the nut sleeve tightening driving mechanism for transmission connection of the nut sleeve are provided. Compared with the existing technology, the present invention combines the bolt stretching device with the robot, uses the positioning unit for automatic positioning, uses the industrial visual camera and laser ranging to identify the bolt position, and can improve the accuracy and automation level of bolt stretching and assembly compared with the common stretcher.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器人的螺栓拉伸装置
本专利技术属于螺栓装配
，涉及一种基于机器人的螺栓拉伸装置。
技术介绍
液压螺栓拉伸器通常被应用于风电、水电、石油、矿山或大型构件、机械设备等的联接中，其通过液压泵来提供液体压力源，然后依据螺栓材料的抗拉强度、伸长率等因素来决定液压螺栓拉伸器的拉伸力，以用于螺栓与螺母的连接。液压螺栓拉伸器的紧固特性较好，主要是在螺栓轴向上施加单纯的拉力，使螺栓在其弹性形变范围内被拉长，从而使螺母易于拧紧装配在螺栓上。液压螺栓拉伸器是当前用来控制螺栓预紧的最好办法之一，已被用于对各种不同类型的螺栓进行预紧。液压螺栓拉伸器一般由液压泵、高压软管、压力表和拉伸体组成。其中，液压泵为动力源，压力表反映泵的输出压力；高压软管联接液压泵和拉伸体，起到传递动力的作用。拉伸体是实现螺栓拉伸的执行元件，主要由活塞缸、活塞、支承桥和拉伸螺母组成。目前行业内所采用是液压螺栓拉伸器大都为人工作业方式，依靠人工托举的方式将液压螺栓拉伸器放置在螺栓上，通过手动扳手将拉杆旋进螺栓，之后液压螺栓拉伸器加压、螺栓被拉长，然后采用手动扳手利用拨杆将螺母旋紧到位即可。这种人工作业方式不仅效率低下，且装配精度及装配一致性难以保证。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于机器人的螺栓拉伸装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于机器人的螺栓拉伸装置，该装置包括机械臂、设置在机械臂末端的螺栓拉伸单元、设置在机械臂与螺栓拉伸单元之间的连接法兰以及与连接法兰固定连接的定位单元，所述的螺栓拉伸单元包括拉伸器外壳、设置在拉伸器外壳内部的螺栓拉紧机构、与螺栓拉紧机构传动连接的螺栓拉紧驱动机构、设置在拉伸器外壳一端的螺母套以及与螺母套传动连接的螺母套旋紧驱动机构。螺栓拉紧机构优选为液压螺栓拉紧机构。作为优选的技术方案，所述的螺栓拉紧驱动机构、螺母套旋紧驱动机构均设置在拉伸器外壳的外部。进一步地，所述的定位单元包括设置在连接法兰上的支架以及分别设置在支架上的激光测距传感器及相机。激光测距传感器用于检测螺栓安装面的基准原点以及螺栓安装面与螺栓拉伸单元的间距；相机主要用于对螺栓端面进行拍照，通过视觉采集并计算确定螺栓端面的圆心位置。采用视觉相机及激光测距的方式对螺栓进行识别定位，通过视觉对螺栓的端面外形进行识别，激光测距对螺栓的距离识别，并通过视觉软件计算确定螺栓端面的圆心位置，将识别的信号转换成控制信号传递给机器人，以便通过机器人快速将拉伸装置与螺栓进行定位和对接。进一步地，所述的螺栓拉紧机构包括设置在拉伸器外壳内部的拉杆以及设置在拉杆一端的拉伸体，所述的螺栓拉紧驱动机构与拉杆传动连接。拉杆可在螺栓拉紧驱动机构的带动下进行正转或反转，以将拉伸体旋在螺栓上或从螺栓上旋下。作为优选的技术方案，所述的螺栓拉紧机构还包括与拉伸体相适配的位移传感器。通过位移传感器控制拉伸体在螺栓上的旋转位置精度。进一步地，所述的拉伸体的内壁设有拉伸体内螺纹。拉伸体通过拉伸体内螺纹与螺栓旋在一起后，在液压的作用下，拉伸体将螺栓向外拉伸。作为优选的技术方案，所述的螺栓拉伸单元还包括与拉伸体相适配的液压泵。该液压泵为螺栓的拉伸过程提供动力。进一步地，所述的拉杆与拉伸器外壳之间设有拉杆浮动机构。拉杆在工作的过程中，可以适当浮动调整，补偿拉杆轴线与螺栓中心线的不重合误差，使螺栓拉伸过程更顺畅。因螺栓质量和结构装配、制造误差等原因，可能造成螺栓轴线与拉杆中心轴线“偏心”、“轴线不重合”等现象，使拉杆旋转不顺畅，严重导致关键零部件弯曲、变形、密封件磨损等。通过设置拉杆浮动机构可以解决“偏心”、“轴线不重合”的问题，螺栓在拉伸及旋转的过程中保持动作平稳，使装置在允许的偏心范围内可正常工作，拉杆轴线适应螺栓的偏心、轴线不重合问题，不必为偏心、轴线不重合等问题再做调整。进一步地，所述的拉杆浮动机构包括套设在拉杆上的轴承以及多个沿周向布设在轴承与拉伸器外壳之间的弹簧。轴承便于拉杆的转动，弹簧便于拉杆的浮动。进一步地，所述的螺栓拉紧驱动机构包括拉杆伺服电机以及设置在拉杆伺服电机与拉杆之间的拉杆减速箱。拉杆伺服电机通过齿轮啮合的方式带动拉杆转动，使拉杆实现自动旋转。采用拉杆伺服电机带动拉杆旋转，拉杆伺服电机可控制旋转速度，位置精确度非常高，可将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，拉杆伺服电机转子转速可受输入信号控制，并能快速反应。进一步地，所述的螺母套的内壁设有螺母套内六角槽。螺母套通过螺母套内六角槽套在螺母上，在螺母套旋紧驱动机构的作用下，螺母套带动螺母旋紧固定在螺栓上。进一步地，所述的螺母套旋紧驱动机构包括螺母套伺服电机以及设置在螺母套伺服电机与螺母套之间的螺母套减速箱。螺母套伺服电机通过齿轮啮合的方式带动螺母套转动，使螺母套带动螺母转动，实现自动拧紧。进一步地，所述的螺栓拉伸单元还包括扭矩传感器。扭矩传感器监测输出的拧紧力矩，并反馈数据给控制系统。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：1)将螺栓拉伸装置与机器人相结合，利用定位单元进行自动定位，采用工业视觉相机及激光测距的方式对螺栓位置进行识别，相对于普通的拉伸器而言，本专利技术能够提高螺栓拉伸与装配的精度及自动化水平；2)通过设置拉杆浮动机构，以适应螺栓偏心、轴线不重合的问题，提高拉杆旋转的效率，解决螺栓因质量问题造成的偏心而导致拉伸体无法旋入的问题，并提高了快速旋转的效率；3)采用伺服电机的形式旋转拉杆，提高旋转的速度及旋转到位的精确性，保证生产过程中的质量，并且提高了自动化技术的精简高效性。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术中螺栓拉伸单元的内部结构示意图；图中标记说明：1—机械臂、2—连接法兰、3—拉伸器外壳、4—螺母套、5—支架、6—激光测距传感器、7—相机、8—拉杆、9—拉伸体、10—弹簧、11—拉杆伺服电机、12—拉杆减速箱、13—螺母套伺服电机、14—螺母套减速箱、15—轴承。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例：如图1所示的一种基于机器人的螺栓拉伸装置，包括机械臂1、设置在机械臂1末端的螺栓拉伸单元、设置在机械臂1与螺栓拉伸单元之间的连接法兰2以及与连接法兰2固定连接的定位单元。如图2所示，螺栓拉伸单元包括拉伸器外壳3、设置在拉伸器外壳3内部的螺栓拉紧机构、与螺栓拉紧机构传动连接的螺栓拉紧驱动机构、设置在拉伸器外壳3一端的螺母套4以及与螺母套4传动连接的螺母套旋紧驱动机构。其中，定位单元包括设置在连接法兰2上的支架5以及分别设置在支架5上的激光测距传感器6及相机7。螺栓拉紧机构包括设置在拉伸器外壳3内部的拉杆8以及设置在拉杆8一端的拉伸体9，螺栓拉紧驱动机构与拉杆8传动连接。拉伸体9的内壁设有拉伸体内螺纹。拉杆8与拉伸器外壳3之间设有拉杆浮动机构。拉杆浮动机构包括套设在拉杆8上的轴承15以及多个沿周向布设在轴承15与拉伸器外壳3之间的弹簧10。螺栓拉紧驱动机构包括拉杆伺服电机11以及设置在拉杆伺服电机11与拉杆8之间的拉杆减速箱12。螺母套4的内壁设有螺母套内六角槽。螺母套旋紧驱动机构包括螺母套伺服电机13以及设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器人的螺栓拉伸装置，其特征在于，该装置包括机械臂(1)、设置在机械臂(1)末端的螺栓拉伸单元、设置在机械臂(1)与螺栓拉伸单元之间的连接法兰(2)以及与连接法兰(2)固定连接的定位单元，所述的螺栓拉伸单元包括拉伸器外壳(3)、设置在拉伸器外壳(3)内部的螺栓拉紧机构、与螺栓拉紧机构传动连接的螺栓拉紧驱动机构、设置在拉伸器外壳(3)一端的螺母套(4)以及与螺母套(4)传动连接的螺母套旋紧驱动机构。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器人的螺栓拉伸装置，其特征在于，该装置包括机械臂(1)、设置在机械臂(1)末端的螺栓拉伸单元、设置在机械臂(1)与螺栓拉伸单元之间的连接法兰(2)以及与连接法兰(2)固定连接的定位单元，所述的螺栓拉伸单元包括拉伸器外壳(3)、设置在拉伸器外壳(3)内部的螺栓拉紧机构、与螺栓拉紧机构传动连接的螺栓拉紧驱动机构、设置在拉伸器外壳(3)一端的螺母套(4)以及与螺母套(4)传动连接的螺母套旋紧驱动机构。2.根据权利要求1所述的一种基于机器人的螺栓拉伸装置，其特征在于，所述的定位单元包括设置在连接法兰(2)上的支架(5)以及分别设置在支架(5)上的激光测距传感器(6)及相机(7)。3.根据权利要求1所述的一种基于机器人的螺栓拉伸装置，其特征在于，所述的螺栓拉紧机构包括设置在拉伸器外壳(3)内部的拉杆(8)以及设置在拉杆(8)一端的拉伸体(9)，所述的螺栓拉紧驱动机构与拉杆(8)传动连接。4.根据权利要求3所述的一种基于机器人的螺栓拉伸装置，其特征在于，所述的拉伸体(9)的内壁设有拉伸体...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朋，李海亮，卢松，高立林，
申请(专利权)人：航天智造上海科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海,31