一种对称布置的双机器人螺栓自动拧紧系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种对称布置的双机器人螺栓自动拧紧系统，包括两台多轴机器人、两条行走轨道、视觉定位系统、伺服拧紧工具、自动工具更换站、总控系统；两台多轴机器人呈上下对称布置在两条行走轨道上，在机器人的末端固定有视觉定位系统和伺服拧紧工具，自动工具更换站布置在行走轨道端部，包括工作台架、伺服旋转台、套筒座，套筒座上可分别放置不同规格的螺栓套筒，在套筒座上敷设有空位检测传感器，伺服旋转台固定在工作台架上，可将对应规格的螺栓套筒旋转至机器人拾取工位，总控系统控制机器人及自动工具更换站的运行。本实用新型专利技术采用两台机器人对称布置，可对对角位置螺栓进行拧紧，防止受力不均匀，提高拧紧质量，同时提升了装配效率。

A Symmetrical Double Robot Bolt Automatic Tightening System

【技术实现步骤摘要】
一种对称布置的双机器人螺栓自动拧紧系统
本技术涉及大型设备装配领域，具体涉及一种对称布置的双机器人螺栓自动拧紧系统。
技术介绍
螺栓联接由于装配简单，联接可靠、可拆卸等优点，被广泛应用于各类机械设备零部件连接与装配中。在大型设备装配中涉及到许多大扭矩螺栓的拧紧工作，目前大多依靠人工借助拧紧工具进行拧紧，劳动强度大，效率低，拧紧质量不稳定。也有一些企业设计了专门的螺栓拧紧设备，或者使用单台机器人带动拧紧工具对螺栓进行拧紧，在一定程度上实现了自动化，但仍需人工更换不同规格的螺栓套筒。另外，大型设备零部件多设计为对称结构，需要同时拧紧对角位置的螺栓，以防止受力不均匀，目前无论是人工、自动化设备，还是单机器人，都是采用先初步拧紧一处螺栓，再移动拧紧工具至对角螺栓位置进行拧紧，这样势必会在来回移动过程中花费大量时间，延长作业节拍。在全球范围内大力推行智能制造的今天，制造业面临着从低端向中高端转型的挑战，对大型设备的螺栓拧紧装配效率和质量也有了更高的要求。因此，非常有必要设计一套控制简单、全自动化、柔性化的机器人螺栓拧紧系统。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供一种对称布置的双机器人螺栓自动拧紧系统，不仅能实现对角螺栓同时拧紧，还能自动更换不同规格螺栓套筒，提高工作效率和装配质量的同时，实现了柔性化全自动螺栓拧紧装配。本技术采用的技术方案如下：一种对称布置的双机器人螺栓自动拧紧系统，包括两台多轴机器人、两条行走轨道、视觉定位系统、伺服拧紧工具、自动工具更换站、总控系统；所述两台多轴机器人呈上下对称布置在上下设置的两条行走轨道上，机器人可沿行走轨道移动，在机器人的末端通过支架固定有视觉定位系统和伺服拧紧工具，所述视觉定位系统包括3D相机；所述伺服拧紧工具包括伺服电机、减速机、联轴器和扭矩传感器，伺服电机输出轴与减速机输入轴相连，联轴器与减速机输出轴相连，联轴器用于拾取和驱动螺栓套筒，扭矩传感器设置在在联轴器与减速机之间；所述自动工具更换站布置在行走轨道端部，包括工作台架、伺服旋转台、套筒座，多个套筒座均匀布置在伺服旋转台端面的圆周上，套筒座上可分别放置不同规格的螺栓套筒，在套筒座上敷设有空位检测传感器，伺服旋转台固定在工作台架上，可将对应规格的螺栓套筒旋转至机器人拾取工位；所述总控系统控制机器人及自动工具更换站的运行。进一步地，所述总控系统控制两台机器人对分别处于对角位置的两颗螺栓同时进行拧紧作业。与现有技术相比，本技术的有益效果体现在以下几方面：1）机器人代替人工操作，降低工人劳动强度，减少职业危害和工伤事故风险；2）两台机器人对称布置，可以同时对待装备体工件对角位置螺栓进行拧紧，防止受力不均匀，提高拧紧质量，同时还减少了单台机器人对角来回移动的时间，大大提升了装配效率；3）对于完全对称的装配体工件，对称布置的两台机器人可以通过简单的坐标变换，采用相同的轨迹规划和运动控制指令进行控制，简化了双机器人协同作业控制系统；4）机器人可以通过行走轨道移动，增加了机器人的作业范围，机器人可移动至行走轨道端部，通过自动工具更换站自动更换不同规格螺栓套筒，提高了整个系统柔性，可适应不同型号的产品；5）整个系统实现了全自动化拧紧螺栓，减少了人力成本。附图说明图1是本技术的整体结构示意图。图2是本技术的机器人结构示意图。图3是本技术的自动工具更换站结构示意图。具体实施方式为了便于理解本技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本技术作更全面、细致地描述，但本技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。如图1—图3所示，本实施例的一种对称布置的双机器人螺栓自动拧紧系统，包括两台多轴机器人1、两条行走轨道2、自动工具更换站3、视觉定位系统4、伺服拧紧工具5、总控系统。所述两台多轴机器人1呈上下对称布置在上下设置的两条行走轨道2上，机器人1可沿行走轨道2移动，所述自动工具更换站3布置在行走轨道2端部。如图2所示，在机器人1的末端通过支架固定有视觉定位系统4和伺服拧紧工具5，所述视觉定位系统4包括3D相机；所述伺服拧紧工具5包括伺服电机51、减速机52、联轴器54和扭矩传感器53，伺服电机51输出轴与减速机52输入轴相连，联轴器54与减速机52输出轴相连，联轴器54用于拾取和驱动螺栓套筒，扭矩传感器53设置在在联轴器54与减速机52之间。如图3所示，所述自动工具更换站3包括工作台架31、伺服旋转台32、套筒座33，多个套筒座33均匀布置在伺服旋转台32端面的圆周上，套筒座33上可分别放置不同规格的螺栓套筒，在套筒座33上敷设有空位检测传感器，伺服旋转台32固定在工作台架31上，可将对应规格的螺栓套筒旋转至机器人拾取工位。所述总控系统控制机器人及自动工具更换站的运行。总控系统控制两台机器人1对分别处于对角位置的两颗螺栓同时进行拧紧作业。本系统的工作原理如下：系统启动自动程序后，两台机器人1根据设定的装配体工件型号，沿行走轨道2移动至自动工具更换站3，同时，自动工具更换站3伺服旋转台32旋转，将对应规格的螺栓套筒旋至设定位置，机器人1拾取对应规格螺栓套筒，再移动返回至装配工位进行拧紧作业。机器人先带动末端3D相机按照设定的轨迹对待拧紧螺栓进行扫描，获取螺栓图像后，通过集成在3D相机内的图像处理器对图像进行处理分析，确定螺栓中心点坐标和六角头角度相位。完成视觉扫描后，机器人再根据螺栓中心点坐标带动伺服拧紧工具对准螺栓，同时伺服拧紧工具根据视觉反馈的六角头角度相位旋转套筒内六角至与之匹配。螺栓套筒正确扣上螺栓后，伺服拧紧工具再次旋转进行拧紧，对应扭矩传感器实时监测扭矩，当到达预设的扭矩时，伺服拧紧工具停止，完成螺栓拧紧。以上拧紧作业过程两台机器人同时进行，且同一时间拧紧的两颗螺栓分别处于装配体工件对角位置。当需要更换另一种规格螺栓套筒时，机器人先沿行走轨道移动至自动工具更换站，将现使用的螺栓套筒放置在空套筒座上并停留在上方等待，对应套筒座上空位检测传感器检测到螺栓套筒放回后，伺服旋转台旋转将需要使用的螺栓套筒旋至设定位置，机器人拾取套筒，移动返回至作业区作业。在前述说明书与相关附图中存在的教导的帮助下，本技术所属领域的技术人员将会想到本技术的许多修改和其它实施方案。因此，要理解的是，本技术不限于公开的具体实施方案，修改和其它实施方案被认为包括在所附权利要求的范围内。尽管本文中使用了特定术语，它们仅以一般和描述性意义使用，而不用于限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对称布置的双机器人螺栓自动拧紧系统，其特征在于：包括两台多轴机器人、两条行走轨道、视觉定位系统、伺服拧紧工具、自动工具更换站、总控系统；所述两台多轴机器人呈上下对称布置在上下设置的两条行走轨道上，机器人可沿行走轨道移动，在机器人的末端通过支架固定有视觉定位系统和伺服拧紧工具，所述视觉定位系统包括3D相机；所述伺服拧紧工具包括伺服电机、减速机、联轴器和扭矩传感器，伺服电机输出轴与减速机输入轴相连，联轴器与减速机输出轴相连，联轴器用于拾取和驱动螺栓套筒，扭矩传感器设置在联轴器与减速机之间；所述自动工具更换站布置在行走轨道端部，包括工作台架、伺服旋转台、套筒座，多个套筒座均匀布置在伺服旋转台端面的圆周上，套筒座上可分别放置不同规格的螺栓套筒，在套筒座上敷设有空位检测传感器，伺服旋转台固定在工作台架上，可将对应规格的螺栓套筒旋转至机器人拾取工位；所述总控系统控制机器人及自动工具更换站的运行。

【技术特征摘要】
1.一种对称布置的双机器人螺栓自动拧紧系统，其特征在于：包括两台多轴机器人、两条行走轨道、视觉定位系统、伺服拧紧工具、自动工具更换站、总控系统；所述两台多轴机器人呈上下对称布置在上下设置的两条行走轨道上，机器人可沿行走轨道移动，在机器人的末端通过支架固定有视觉定位系统和伺服拧紧工具，所述视觉定位系统包括3D相机；所述伺服拧紧工具包括伺服电机、减速机、联轴器和扭矩传感器，伺服电机输出轴与减速机输入轴相连，联轴器与减速机输出轴相连，联轴器用于拾取和驱动螺栓套筒，扭矩传感器设...

【专利技术属性】
技术研发人员：楚礼，段小刚，曾维栋，
申请(专利权)人：新松机器人联合研究院湘潭有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43