一種自動(dòng)開封蓋機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人采用了模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其包括升降機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、桶中心定位機(jī)構(gòu)、平動(dòng)機(jī)構(gòu)、存蓋機(jī)構(gòu)、取蓋機(jī)構(gòu)、支架和擰緊軸機(jī)構(gòu)。其通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)置及其上各機(jī)構(gòu)之間的配合工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)目標(biāo)桶桶蓋的自動(dòng)開封蓋和存取的功能，能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有設(shè)備在靈活性、安全性、精確性和穩(wěn)定性上帶來的問題。
【專利說明】一種自動(dòng)開封蓋機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及屬于機(jī)械自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種自動(dòng)開封蓋機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002] 如今，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)越來越普及，自動(dòng)化裝置能夠顯著的提高生產(chǎn)效率，各 行各業(yè)對(duì)自動(dòng)化的要求也越來越迫切。因此，核廢料桶的開封蓋自動(dòng)化要求也是現(xiàn)在核電 站對(duì)核廢料進(jìn)行處理的基本要求?，F(xiàn)階段核廢料的開封蓋處理上存在著很大的安全和效率 問題，而且由于核廢料具有強(qiáng)的放射性對(duì)人會(huì)帶來傷害，因此，廢料桶設(shè)計(jì)自動(dòng)化的開封蓋 裝置設(shè)計(jì)就變得越來越重要。
[0003] 然而，就目前已有的設(shè)備而言，核廢料桶的開封蓋裝置依然存在以下缺點(diǎn)：現(xiàn)目前 的對(duì)于核廢料桶的開封蓋操作雖能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，但其靈活性和安全性、穩(wěn)定性和控制精 度方面存在較大問題，同時(shí)在對(duì)螺栓的松緊上也存在不少的問題，嚴(yán)重影響了對(duì)核廢料封 裝處理上的效率，同時(shí)帶來潛在的安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于解決上述技術(shù)問題的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人。
[0005] -種自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其用于實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)桶進(jìn)行自動(dòng)開封蓋操作，其特征在于： 該自動(dòng)開封蓋機(jī)器人包括升降機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、桶中心定位機(jī)構(gòu)、平動(dòng)機(jī)構(gòu)、存蓋機(jī)構(gòu)、取蓋 機(jī)構(gòu)、支架、擰緊軸機(jī)構(gòu)；其中，升降機(jī)構(gòu)用于對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行整體升降和自鎖，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)用 于進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，桶中心定位機(jī)構(gòu)用于對(duì)目標(biāo)桶的桶心進(jìn)行定位，平動(dòng)機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)升降 機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、桶中心定位機(jī)構(gòu)、取蓋機(jī)構(gòu)以及擰緊軸機(jī)構(gòu)在XY方向上完成平移運(yùn)動(dòng)，定 義X方向?yàn)槠絼?dòng)機(jī)構(gòu)中平動(dòng)絲杠的軸向方向，Y方向?yàn)槠絼?dòng)機(jī)構(gòu)中平動(dòng)絲杠的徑向方向，存 蓋機(jī)構(gòu)用于桶蓋的存放和夾取，取蓋機(jī)構(gòu)用于完成取蓋功能，支架用于對(duì)平動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行固 定和安裝，擰緊軸機(jī)構(gòu)用于對(duì)目標(biāo)桶桶蓋上的螺栓進(jìn)行擰入或者擰出的操作。
[0006] 進(jìn)一步地，所述升降機(jī)構(gòu)裝配在平動(dòng)機(jī)構(gòu)上，其包括交流伺服電機(jī)、固定平板、升 降平板、電磁鐵、滾珠絲杠螺母、滑塊、導(dǎo)軌和滾珠絲杠；交流伺服電機(jī)通過螺栓固定于固定 平板上，并與滾珠絲杠連接，滾珠絲杠螺母與滑塊固定于升降平板上，由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) 滾珠絲杠進(jìn)而帶動(dòng)升降平板在導(dǎo)軌上進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，升降機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌的兩端分別安裝定位 傳感器和限位傳感器，以實(shí)現(xiàn)該升降機(jī)構(gòu)的初始定位以及限位保護(hù)功能。
[0007] 進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)組件、多個(gè)加強(qiáng)筋板以及旋轉(zhuǎn)平板；多個(gè)加 強(qiáng)筋板的一端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)組件相連接，另一端通過螺栓與旋轉(zhuǎn)平板相固定，使得該旋轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)在工作時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)組件驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平板進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0008] 進(jìn)一步地，所述桶中心定位機(jī)構(gòu)固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)平板上，其包括抱桶氣 爪驅(qū)動(dòng)氣缸、抱桶氣爪、深溝球軸承、螺栓孔定位傳感器以及中心定位傳感器；抱桶氣爪驅(qū) 動(dòng)氣缸固定于旋轉(zhuǎn)平板的中部，抱桶氣爪固定于旋轉(zhuǎn)平板上，并通過氣爪連接法蘭與抱桶 氣爪驅(qū)動(dòng)氣缸相連接，深溝球軸承由螺栓固定于抱桶氣爪上，螺栓孔定位傳感器與中心定 位傳感器固定于抱桶氣爪（32)。
[0009] 其中，所述抱桶氣爪包括若干拉桿、若干抓桿和若干貼板；若干抓桿的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連 接在旋轉(zhuǎn)平板面向桶中心定位機(jī)構(gòu)的一側(cè)面上，若干抓桿的另一端與若干貼板固定，若干 拉桿的兩端分別與抱桶氣爪驅(qū)動(dòng)氣缸、若干抓桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接；深溝球軸承、螺栓孔定位傳感器 與中心定位傳感器固定于抱桶氣爪的貼板上，其中深溝球軸承設(shè)置在每個(gè)貼板的兩端。
[0010] 進(jìn)一步地，所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)包括平動(dòng)絲杠、絲杠支撐座、直線導(dǎo)軌、絲杠盒，Y方向浮 動(dòng)滑塊和交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)；直線導(dǎo)軌設(shè)置在絲杠支撐座的兩側(cè)，交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過螺栓固定 于絲杠支撐座上，并通過聯(lián)軸器與平動(dòng)絲杠連接，絲杠盒通過其底部固定有的導(dǎo)向滑塊設(shè) 于直線導(dǎo)軌上，由交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)平動(dòng)絲杠進(jìn)而帶動(dòng)絲杠盒在直線導(dǎo)軌上進(jìn)行平動(dòng)，Y方 向浮動(dòng)滑塊固定于絲杠盒的頂部，并用其與升降機(jī)構(gòu)連接。
[0011] 進(jìn)一步地，所述存蓋機(jī)構(gòu)設(shè)于支架上，其包括桶蓋存放板和桶蓋存放架支架；桶蓋 存放板呈圓板狀，并通過螺栓固定于桶蓋存放架支架遠(yuǎn)離支架的一側(cè)面上。
[0012] 進(jìn)一步地，所述取蓋機(jī)構(gòu)包括取蓋氣爪和氣缸機(jī)械限位組件，氣缸機(jī)械限位組件 安裝于取蓋氣爪上，起限定取蓋氣爪伸長量的作用。
[0013] 進(jìn)一步地，所述支架設(shè)置為機(jī)械框架結(jié)構(gòu)，其包括固定片、鋼材架及安裝板；固定 片通過螺栓固定于鋼材架的角落處，安裝板通過螺栓固定于鋼材架的頂部，用于安裝平動(dòng) 機(jī)構(gòu)。
[0014] 進(jìn)一步地，所述擰緊軸機(jī)構(gòu)包括依次連接的內(nèi)六角套筒、限位套筒、調(diào)整套、減速 機(jī)輸出調(diào)整套、固定座、扭矩傳感器、軸聯(lián)器、減速器和伺服電機(jī)；所述擰緊軸機(jī)構(gòu)通過固定 座固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu))，調(diào)整套為萬向節(jié)調(diào)整套，并通過限位套筒限制調(diào)整套的旋轉(zhuǎn)角度，以 便內(nèi)六角套筒適應(yīng)不同角度的螺栓定位，限位套筒內(nèi)安裝有彈簧，并通過彈簧的上下壓縮 來實(shí)現(xiàn)該擰緊軸機(jī)構(gòu)旋擰螺栓時(shí)所需要的預(yù)壓力，便于內(nèi)六角套筒進(jìn)入到螺栓，并由伺服 電機(jī)驅(qū)動(dòng)完成該抒緊軸機(jī)構(gòu)對(duì)螺栓的抒緊與抒出功能。 由于上述技術(shù)方案的應(yīng)用，本發(fā)明具有以下有益效果： 本發(fā)明的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)置及其上各機(jī)構(gòu)之間的配合工作，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)多個(gè)目標(biāo)桶桶蓋的自動(dòng)開封蓋和存取的功能，能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有設(shè)備在靈活性、安全性、 精確性和穩(wěn)定性上帶來的問題，而且在對(duì)螺栓的松緊上本發(fā)明通過在擰緊軸裝置上加入了 彈性設(shè)計(jì)使得在開封蓋時(shí)對(duì)螺栓的損傷減到最小，以避免螺栓損壞帶來的后果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明中升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明中桶中心定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明中平動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、桶中心定位機(jī)構(gòu)、存蓋機(jī)構(gòu)、取蓋機(jī)構(gòu)及擰緊軸機(jī)構(gòu)的組合 裝配圖； 圖7為本發(fā)明中支架的結(jié)構(gòu)示意圖，其中支架內(nèi)設(shè)置有存蓋機(jī)構(gòu)； 圖8為本發(fā)明中擰緊軸機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0017] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人10,其用于實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)桶進(jìn) 行自動(dòng)開封蓋操作，可以理解，本實(shí)施例中的目標(biāo)桶為核廢料桶。本實(shí)施例中的自動(dòng)開封蓋 機(jī)器人10采用了模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，具體地其包括升降機(jī)構(gòu)1、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、桶中心定位機(jī)構(gòu) 3、平動(dòng)機(jī)構(gòu)4、存蓋機(jī)構(gòu)5、取蓋機(jī)構(gòu)6、支架7和擰緊軸機(jī)構(gòu)8。
[0018] 請(qǐng)參閱圖2,本實(shí)施例中的升降機(jī)構(gòu)1是用于對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2進(jìn)行整體的升降和自鎖 作用的，可以理解，該升降機(jī)構(gòu)1同時(shí)也會(huì)對(duì)固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2上的桶中心定位機(jī)構(gòu)3、取蓋 機(jī)構(gòu)6及擰緊軸機(jī)構(gòu)8進(jìn)行升降作用。所述升降機(jī)構(gòu)1裝配在平動(dòng)機(jī)構(gòu)4上，其包括交流 伺服電機(jī)11、固定平板12、升降平板13、電磁鐵14、滾珠絲杠螺母15、滑塊16、導(dǎo)軌17和滾 珠絲杠18。
[0019] 可以理解，本實(shí)施例中升降機(jī)構(gòu)1的用于驅(qū)動(dòng)升降平板13進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)的交流伺 服電機(jī)11有兩個(gè)，其通過螺栓對(duì)稱地固定于固定平板12的兩側(cè)，并與滾珠絲杠18相連接。 滾珠絲杠18上套裝有滾珠絲杠螺母15,且滾珠絲杠螺母15是固定在升降平板13上的，這 樣交流伺服電機(jī)11工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠18進(jìn)行旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)滾珠絲杠螺母15在滾珠絲 杠18上進(jìn)行上下升降運(yùn)動(dòng)，S卩，帶動(dòng)升降平板13進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例中，為了提高升 降平板13的強(qiáng)度，其在升降平板13上還設(shè)置有加強(qiáng)筋板19。其中升降平板13的兩側(cè)分別 與滑塊16相固定，并把該滑塊16嵌設(shè)在位于該升降機(jī)構(gòu)1兩側(cè)的導(dǎo)軌17內(nèi)，使得升降平 板13在交流伺服電機(jī)11的驅(qū)動(dòng)下沿著導(dǎo)軌17進(jìn)行上下升降運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例中，所述升降 機(jī)構(gòu)1在導(dǎo)軌17的兩端分別安裝定位傳感器（圖中未示出)和限位傳感器（圖中未示出），用 于實(shí)現(xiàn)該升降機(jī)構(gòu)1的初始定位以及限位保護(hù)功能。本實(shí)施例中升降機(jī)構(gòu)1的升降高度， 可以通過導(dǎo)軌17的長度來具體設(shè)置，其具有較好的靈活性。電磁鐵14是固定在該升降機(jī) 構(gòu)1的底部，這樣該升降機(jī)構(gòu)1在進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)該升降機(jī)構(gòu)1在工作時(shí)發(fā)生警報(bào)和危 險(xiǎn)時(shí)，比如該升降機(jī)構(gòu)1的升降距離超出了其的安全距離，其可以對(duì)電磁鐵14進(jìn)行通電，并 通過電磁鐵14通電有具有強(qiáng)磁性來實(shí)現(xiàn)該升降機(jī)構(gòu)1的自鎖功能，以便回到安全狀態(tài)。
[0020] 請(qǐng)參閱圖3,本實(shí)施例中的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2是用于進(jìn)行在水平面上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以便固 定于其上的桶中心定位機(jī)構(gòu)3對(duì)目標(biāo)桶實(shí)現(xiàn)中心定位的作用。所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2包括旋轉(zhuǎn)電 機(jī)組件21、多個(gè)加強(qiáng)筋板22以及旋轉(zhuǎn)平板23。其中多個(gè)加強(qiáng)筋板22的一端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)組 件21相連接，另一端通過螺栓與旋轉(zhuǎn)平板23相固定，使得該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2在工作時(shí)，通過旋 轉(zhuǎn)電機(jī)組件21驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平板23在水平面上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2中的多個(gè)加強(qiáng)筋 板22可以對(duì)稱設(shè)置，且每個(gè)加強(qiáng)筋板22與相鄰兩個(gè)加強(qiáng)筋板22之間夾角相等，本實(shí)施例 中，優(yōu)選的該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2中包含有4個(gè)加強(qiáng)筋板22,這樣每個(gè)加強(qiáng)筋板22與相鄰兩個(gè)加強(qiáng) 筋板22之間的夾角為90°?？梢岳斫?，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)組件21是固定與升降 機(jī)構(gòu)1中的升降平板13上，以便隨同升降機(jī)構(gòu)1進(jìn)行上下升降作用。
[0021] 請(qǐng)參閱圖4,本實(shí)施例中的桶中心定位機(jī)構(gòu)3固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2上的旋轉(zhuǎn)平板23 上，用于對(duì)目標(biāo)桶的桶心進(jìn)行定位的，以便取蓋機(jī)構(gòu)6對(duì)目標(biāo)桶進(jìn)行取蓋，擰緊軸機(jī)構(gòu)8對(duì) 目標(biāo)桶桶蓋上的螺栓進(jìn)行擰松擰緊作用。所述桶中心定位機(jī)構(gòu)3包括抱桶氣爪驅(qū)動(dòng)氣缸 31、抱桶氣爪32、深溝球軸承33、螺栓孔定位傳感器34以及中心定位傳感器35。
[0022] 所述抱桶氣爪驅(qū)動(dòng)氣缸31固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2中旋轉(zhuǎn)平板23的中部，具體可以設(shè) 置在旋轉(zhuǎn)平板23的中心位置處，抱桶氣爪32是固定于旋轉(zhuǎn)平板23上，并通過氣爪連接法 蘭36與抱桶氣爪驅(qū)動(dòng)氣缸31相連接，深溝球軸承33由螺栓固定于抱桶氣爪32上，螺栓孔 定位傳感器34與中心定位傳感器35固定于抱桶氣爪32。具體地，所述抱桶氣爪32包括 若干拉桿321、若干抓桿322和若干貼板323 ;其中若干抓桿322的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在旋轉(zhuǎn)平 板23面向桶中心定位機(jī)構(gòu)3的一側(cè)面上，若干抓桿322的另一端與若干貼板323固定，若 干拉桿321的兩端分別與抱桶氣爪驅(qū)動(dòng)氣缸31、若干抓桿322轉(zhuǎn)動(dòng)連接；而深溝球軸承33、 螺栓孔定位傳感器34與中心定位傳感器35固定于抱桶氣爪32的貼板323上，其中深溝球 軸承33設(shè)置在每個(gè)貼板323的兩端。
[0023] 可以理解，桶中心定位機(jī)構(gòu)3使用時(shí)，在抱桶氣爪驅(qū)動(dòng)氣缸31的驅(qū)動(dòng)下，其抱桶氣 爪32抱緊目標(biāo)桶桶身的邊沿?？梢岳斫?，該抱桶氣爪32對(duì)目標(biāo)桶的作用力是沿著目標(biāo)桶 的徑向方向上進(jìn)行固定的，這是由于該抱桶氣爪32的具體結(jié)構(gòu)組成的。然后通過螺栓孔定 位傳感器34以及中心定位傳感器35來進(jìn)行檢測該桶中心定位機(jī)構(gòu)是否對(duì)目標(biāo)桶的桶心進(jìn) 行定位。如果未對(duì)目標(biāo)桶的桶心進(jìn)行定位，這樣其旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2就會(huì)帶動(dòng)桶中心定位機(jī)構(gòu)3 進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)，由于該桶中心定位機(jī)構(gòu)3中用于與目標(biāo)桶桶身進(jìn)行接觸的部件為深 溝球軸承33,這樣旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2在帶動(dòng)桶中心定位機(jī)構(gòu)3進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，其深溝球軸承33與目 標(biāo)桶之間會(huì)形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，直至該桶中心定位機(jī)構(gòu)3對(duì)目標(biāo)桶進(jìn)行桶心定位。當(dāng)桶中心定 位機(jī)構(gòu)3對(duì)目標(biāo)桶實(shí)現(xiàn)了桶心定位后，其位于升降機(jī)構(gòu)1上的電磁鐵14就會(huì)通電，實(shí)現(xiàn)對(duì) 目標(biāo)桶的鎖定功能，以防該自動(dòng)開封蓋機(jī)器人在對(duì)目標(biāo)桶進(jìn)行后續(xù)操作中，目標(biāo)桶的桶心 發(fā)生相對(duì)偏移。
[0024] 請(qǐng)參考圖5,所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)4固定與支架7上，用于帶動(dòng)升降機(jī)構(gòu)1、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、 桶中心定位機(jī)構(gòu)3、取蓋機(jī)構(gòu)6以及擰緊軸機(jī)構(gòu)8在XY方向上完成平移運(yùn)動(dòng)，定義X方向 為平動(dòng)機(jī)構(gòu)4中平動(dòng)絲杠41的軸向方向，Y方向?yàn)槠絼?dòng)機(jī)構(gòu)4中平動(dòng)絲杠41的徑向方向。 所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括平動(dòng)絲杠41、絲杠支撐座42、直線導(dǎo)軌43、絲杠盒44，Y方向浮動(dòng)滑塊 45和交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)46。
[0025] 由上易知，本實(shí)施例中的平動(dòng)機(jī)構(gòu)4包含有兩個(gè)直線導(dǎo)軌43,其分別設(shè)置在絲杠 支撐座42的兩側(cè)，交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)46通過螺栓固定于絲杠支撐座42上，并通過聯(lián)軸器47與 平動(dòng)絲杠41連接，以帶動(dòng)平動(dòng)絲桿41進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。絲杠盒44通過其底部固定有的導(dǎo)向滑塊 (圖中未示出）設(shè)于直線導(dǎo)軌43上，使得該絲杠盒44在交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)46的驅(qū)動(dòng)下，通過平 動(dòng)絲杠41帶動(dòng)絲杠盒44在直線導(dǎo)軌43上進(jìn)行平動(dòng)，Υ方向浮動(dòng)滑塊45是固定于絲杠盒 44的頂部，并用其與升降機(jī)構(gòu)1連接。為減少絲杠盒44在直線導(dǎo)軌43上進(jìn)行平動(dòng)時(shí)的滑 動(dòng)摩擦，本實(shí)施例優(yōu)選采用高精度的導(dǎo)向滑塊。
[0026] 可以理解，所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)4在使用時(shí)，交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)46的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)絲杠盒44在 直線導(dǎo)軌43上進(jìn)行平動(dòng)，可以把設(shè)于該平動(dòng)機(jī)構(gòu)4絲杠盒44上的升降機(jī)構(gòu)1在X方向上 的進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)，以便該自動(dòng)開封蓋機(jī)器人10上的桶中心定位機(jī)構(gòu)3對(duì)目標(biāo)桶進(jìn)行桶心定 位。
[0027] 請(qǐng)參考圖6,為本實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、桶中心定位機(jī)構(gòu)3、存蓋機(jī)構(gòu)5、取蓋機(jī)構(gòu)6 及擰緊軸機(jī)構(gòu)8的組合裝配圖，其中擰緊軸機(jī)構(gòu)8設(shè)置在該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2中旋轉(zhuǎn)平板23的兩 側(cè)，用于對(duì)目標(biāo)桶桶蓋上的螺栓進(jìn)行擰緊擰松處理，取蓋機(jī)構(gòu)6是設(shè)置在桶中心定位機(jī)構(gòu)3 上的，具體地，所述取蓋機(jī)構(gòu)6包括取蓋氣爪61和氣缸機(jī)械限位組件62,氣缸機(jī)械限位組件 62安裝于取蓋氣爪61上，起限定取蓋氣爪61伸長量的作用。本實(shí)施例中，取蓋氣爪61是 由3個(gè)三軸氣缸構(gòu)成的，在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2旋轉(zhuǎn)完成且其上的桶中心定位機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)中心定位 后，升降機(jī)構(gòu)1就會(huì)下降，下降至指定位置后，升降機(jī)構(gòu)1就會(huì)通過通電的電磁鐵14進(jìn)行鎖 止，然后取蓋氣爪61打開，抓取目標(biāo)桶桶蓋內(nèi)的法蘭沿，完成桶蓋抓取動(dòng)作。其中升降機(jī)構(gòu) 1下降到指定位置可以通過桶蓋定位開關(guān)信號(hào)的反饋來實(shí)現(xiàn)。其中取蓋氣爪61上有磁感應(yīng) 開關(guān)反饋當(dāng)前運(yùn)動(dòng)情況，抓取時(shí)取蓋氣爪61運(yùn)動(dòng)到死點(diǎn)，由支撐軸受力完成桶蓋的抓取。
[0028] 請(qǐng)參考圖7,所述支架7是用于對(duì)平動(dòng)機(jī)構(gòu)4進(jìn)行固定和安裝的，其包括固定片 71、鋼材架72及安裝板73。所述支架7設(shè)置為機(jī)械框架結(jié)構(gòu)，其中鋼材架72是有80x80鋼 材的組成，固定片71是安裝在鋼材架72的角落處，用于提高鋼材架72的強(qiáng)度，而安裝板73 是通過螺栓固定與鋼材架72的頂部，用于安裝平動(dòng)機(jī)構(gòu)4。所述存蓋機(jī)構(gòu)5是設(shè)于支架7 上，用于存儲(chǔ)從目標(biāo)桶上拆卸下來的桶蓋的，其包括桶蓋存放板51和桶蓋存放架支架52 ; 桶蓋存放板51呈圓板狀，并通過螺栓固定于桶蓋存放架支架52遠(yuǎn)離支架7的一側(cè)面上。桶 蓋存放架支架52可以設(shè)置成"十字架"結(jié)構(gòu)，其端部通過螺栓固定與支架7上的?？梢岳?解，本實(shí)施例通過上述存蓋機(jī)構(gòu)5的設(shè)置，其可以對(duì)多個(gè)目標(biāo)桶進(jìn)行取蓋操作。
[0029] 請(qǐng)參考圖8,所述擰緊軸機(jī)構(gòu)8是用于對(duì)目標(biāo)桶桶蓋上的螺栓進(jìn)行擰松擰緊作用 的，其包括依次連接的內(nèi)六角套筒81、限位套筒82、調(diào)整套83、減速機(jī)輸出調(diào)整套84、固定 座85、扭矩傳感器86、軸聯(lián)器87、減速器88和伺服電機(jī)89。所述擰緊軸機(jī)構(gòu)8通過固定座 85固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2中的旋轉(zhuǎn)平板23上的。
[0030] 本實(shí)施例為了使得作用于目標(biāo)桶桶蓋上螺栓的內(nèi)六角套筒81能夠適應(yīng)不通角度 的螺栓定位，本實(shí)施例的擰緊軸機(jī)構(gòu)8用于作用與螺栓的前端是采用柔性關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)，具體 地，其把調(diào)整套83設(shè)置為萬向節(jié)調(diào)節(jié)套，并通過限位套筒82來對(duì)調(diào)整套83的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn) 行限位。這樣該擰緊軸機(jī)構(gòu)8在使用時(shí)，便于了內(nèi)六角套筒81進(jìn)入到目標(biāo)桶桶蓋的螺栓上， 以便完成對(duì)目標(biāo)桶桶蓋上螺栓的旋擰作用。扭矩傳感器86是用于監(jiān)測內(nèi)六角套筒81在旋 擰目標(biāo)桶桶蓋上螺栓的旋擰角度，以便把螺栓從目標(biāo)桶桶蓋上旋擰下來。同時(shí)本實(shí)施例為 了減輕該擰緊軸機(jī)構(gòu)8在對(duì)螺栓旋擰過程中對(duì)螺栓產(chǎn)生的損傷，保證操作的安全性，其在 擰緊設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)上加入了彈性結(jié)構(gòu)，具體地，所述限位套筒82內(nèi)安裝有彈簧，并通過彈簧 的上下壓縮來實(shí)現(xiàn)該擰緊軸機(jī)構(gòu)8旋擰螺栓時(shí)所需要的預(yù)壓力。這樣該擰緊軸機(jī)構(gòu)在使用 時(shí)，首先把內(nèi)六角套筒81進(jìn)入到螺栓，然后由伺服電機(jī)89驅(qū)動(dòng)完成該擰緊軸機(jī)構(gòu)8對(duì)螺栓 的擰緊與擰出功能。
[0031] 本發(fā)明的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人10可以根據(jù)TES系統(tǒng)控制命令來進(jìn)行工作，用于輸送 核料桶的輥道傳輸線（圖中未示出)將目標(biāo)桶運(yùn)送到自動(dòng)開封蓋機(jī)器人10的下方，并由該自 動(dòng)開封蓋機(jī)器人10來對(duì)目標(biāo)桶進(jìn)行取蓋或封蓋操作。當(dāng)對(duì)目標(biāo)桶進(jìn)行取蓋時(shí)，自動(dòng)開封蓋 機(jī)器人10根據(jù)自身定位精度要求，對(duì)目標(biāo)桶定位。然后，擰緊軸機(jī)構(gòu)8與目標(biāo)桶桶蓋上的螺 栓對(duì)中，并對(duì)螺栓進(jìn)行拆卸。螺栓拆卸完成后，通過升降機(jī)構(gòu)1將桶蓋和螺栓一起提升(提 升高度大于300mm)，使目標(biāo)桶的桶身與桶蓋分離。取蓋后的目標(biāo)桶會(huì)隨同輥道傳輸線運(yùn)往 后續(xù)的工位。從目標(biāo)桶上取下的桶蓋暫存在存蓋機(jī)構(gòu)5上，以便連續(xù)對(duì)多個(gè)目標(biāo)桶進(jìn)行取 蓋和封蓋。存蓋機(jī)構(gòu)5上可存放多個(gè)桶蓋。當(dāng)對(duì)目標(biāo)桶進(jìn)行封蓋時(shí)，自動(dòng)開封蓋機(jī)器人10 再次根據(jù)自身定位精度要求，對(duì)目標(biāo)桶的桶蓋定位。然后取蓋機(jī)構(gòu)6調(diào)整桶蓋角度，使位于 擰緊軸機(jī)構(gòu)8中的螺栓與目標(biāo)桶桶蓋上螺紋孔對(duì)中，完成后將桶蓋裝配到目標(biāo)桶桶身上， 并按設(shè)定的扭矩來擰緊螺栓，最后該自動(dòng)開封蓋機(jī)器人10與目標(biāo)桶脫離接觸，完成封蓋操 作。
[0032] 由上可知，目標(biāo)桶通過輥道輸送到指定工位后本發(fā)明的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人10開 始工作，首先通過平動(dòng)機(jī)構(gòu)4沿著X方向?qū)⑸禉C(jī)構(gòu)1、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、桶中心定位機(jī)構(gòu)3以及 擰緊軸機(jī)構(gòu)8帶至目標(biāo)桶的上方，通過桶中心定位機(jī)構(gòu)3上的中心定位傳感器35來對(duì)目標(biāo) 桶進(jìn)行中心定位，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2和目標(biāo)桶的中心軸同軸。然后升降機(jī)構(gòu)1下降至一定高 度，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2帶動(dòng)桶中心定位機(jī)構(gòu)3沿著桶身做周向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過桶中心定位機(jī)構(gòu)3上的螺 栓孔定位傳感器34與目標(biāo)桶上的螺栓或者螺栓孔進(jìn)行定位，然后通過擰緊軸機(jī)構(gòu)8來松開 或者旋緊螺栓。接著升降機(jī)構(gòu)1完成升降運(yùn)動(dòng)，通過取蓋機(jī)構(gòu)6撐持桶蓋，將桶蓋升離桶身 或者將桶蓋封在桶身上，并把其暫存在存蓋機(jī)構(gòu)5上。
[0033] 本發(fā)明的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人從對(duì)目標(biāo)桶開封桶蓋定位的靈活性、精確性、和安全 性以及其工作效率出發(fā)。為了減小滑動(dòng)摩擦，采用高精度的直線導(dǎo)軌滑塊。同時(shí)，為了保證 其工作的安全性和穩(wěn)定性，采用了具有自鎖功能的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)和報(bào)警時(shí)，結(jié)構(gòu)自 鎖。而且，為了使其控制比現(xiàn)有的控制更加靈活，采用了同時(shí)在XY軸2個(gè)自由度調(diào)節(jié)的功 能，這大大的促進(jìn)了定位的自靈活性。對(duì)擰緊設(shè)計(jì)上加入彈性設(shè)置減輕了對(duì)螺栓的損傷，保 證了操作的安全性。其克服了現(xiàn)有裝置的諸多不足，從而提高了生產(chǎn)工作效率，降低了人工 成本和核輻射對(duì)人體的傷害。同時(shí)也提高了整個(gè)核工業(yè)工作的可靠性、靈活性和安全性，進(jìn) 一步滿足了核工業(yè)的需求。
[〇〇34] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其用于實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)桶進(jìn)行自動(dòng)開封蓋操作，其特征在于： 該自動(dòng)開封蓋機(jī)器人包括升降機(jī)構(gòu)（1)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（2)、桶中心定位機(jī)構(gòu)（3)、平動(dòng)機(jī)構(gòu)（4)、 存蓋機(jī)構(gòu)（5)、取蓋機(jī)構(gòu)（6)、支架（7)、擰緊軸機(jī)構(gòu)（8);其中，升降機(jī)構(gòu)（1)用于對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) (2) 進(jìn)行整體升降和自鎖，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（2)用于進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，桶中心定位機(jī)構(gòu)（3)用于對(duì)目 標(biāo)桶的桶心進(jìn)行定位，平動(dòng)機(jī)構(gòu)（4)用于帶動(dòng)升降機(jī)構(gòu)（1)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（2)、桶中心定位機(jī)構(gòu) (3) 、取蓋機(jī)構(gòu)（6)以及擰緊軸機(jī)構(gòu)（8)在XY方向上完成平移運(yùn)動(dòng)，定義X方向?yàn)槠絼?dòng)機(jī)構(gòu) (4) 中平動(dòng)絲杠（41)的軸向方向，Y方向?yàn)槠絼?dòng)機(jī)構(gòu)（4)中平動(dòng)絲杠（41)的徑向方向，存蓋 機(jī)構(gòu)（5)用于桶蓋的存放和夾取，取蓋機(jī)構(gòu)（6)用于完成取蓋功能，支架（7)用于對(duì)平動(dòng)機(jī) 構(gòu)（4)進(jìn)行固定和安裝，擰緊軸機(jī)構(gòu)（8)用于對(duì)目標(biāo)桶桶蓋上的螺栓進(jìn)行擰入或者擰出的 操作。
2. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其特征在于：所述升降機(jī)構(gòu)（1)裝配在平動(dòng) 機(jī)構(gòu)（4)上，其包括交流伺服電機(jī)（11)、固定平板（12)、升降平板（13)、電磁鐵（14)、滾珠絲 杠螺母（15)、滑塊（16)、導(dǎo)軌（17)和滾珠絲杠（18);交流伺服電機(jī)（11)通過螺栓固定于固 定平板（12)上，并與滾珠絲杠（18)連接，滾珠絲杠螺母（15)與滑塊（16)固定于升降平板 (13)上，由交流伺服電機(jī)（11)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠（18)進(jìn)而帶動(dòng)升降平板（13)在導(dǎo)軌（17)上進(jìn) 行升降運(yùn)動(dòng)，升降機(jī)構(gòu)（1)在導(dǎo)軌（17)的兩端分別安裝定位傳感器和限位傳感器，以實(shí)現(xiàn) 該升降機(jī)構(gòu)（1)的初始定位以及限位保護(hù)功能。
3. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（2)包括旋轉(zhuǎn) 電機(jī)組件（21)、多個(gè)加強(qiáng)筋板（22)以及旋轉(zhuǎn)平板（23);多個(gè)加強(qiáng)筋板（22)的一端與旋轉(zhuǎn)電 機(jī)組件（21)相連接，另一端通過螺栓與旋轉(zhuǎn)平板（23)相固定，使得該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（2)在工作 時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)組件（21)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平板（23)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
4. 如權(quán)利要求1或者3所述的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其特征在于：所述桶中心定位機(jī)構(gòu) (3)固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（2)上的旋轉(zhuǎn)平板（23)上，其包括抱桶氣爪驅(qū)動(dòng)氣缸（31)、抱桶氣爪 (32)、深溝球軸承（33)、螺栓孔定位傳感器（34)以及中心定位傳感器（35);抱桶氣爪驅(qū)動(dòng) 氣缸（31)固定于旋轉(zhuǎn)平板（23)的中部，抱桶氣爪（32)固定于旋轉(zhuǎn)平板（23)上，并通過氣 爪連接法蘭（36)與抱桶氣爪驅(qū)動(dòng)氣缸（31)相連接，深溝球軸承（33)由螺栓固定于抱桶氣 爪（32)上，螺栓孔定位傳感器（34)與中心定位傳感器（35)固定于抱桶氣爪（32)。
5. 如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其特征在于：所述抱桶氣爪（32)包括若干 拉桿（321)、若干抓桿（322)和若干貼板（323);若干抓桿（322)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在旋轉(zhuǎn)平板 (23)面向桶中心定位機(jī)構(gòu)（3)的一側(cè)面上，若干抓桿（322)的另一端與若干貼板（323)固 定，若干拉桿（321)的兩端分別與抱桶氣爪驅(qū)動(dòng)氣缸（31)、若干抓桿（322)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；深溝 球軸承（33)、螺栓孔定位傳感器（34)與中心定位傳感器（35)固定于抱桶氣爪（32)的貼板 (323)上，其中深溝球軸承（33)設(shè)置在每個(gè)貼板（323)的兩端。
6. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其特征在于：所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)（4)包括平動(dòng)絲 杠（41)、絲杠支撐座（42 )、直線導(dǎo)軌（43 )、絲杠盒（44)，Y方向浮動(dòng)滑塊（45 )和交流驅(qū)動(dòng)電 機(jī)（46);直線導(dǎo)軌（43)設(shè)置在絲杠支撐座（42)的兩側(cè)，交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)（46)通過螺栓固定 于絲杠支撐座（42)上，并通過聯(lián)軸器（47)與平動(dòng)絲杠（41)連接，絲杠盒（44)通過其底部 固定有的導(dǎo)向滑塊設(shè)于直線導(dǎo)軌（43)上，由交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)（46)驅(qū)動(dòng)平動(dòng)絲杠（41)進(jìn)而帶 動(dòng)絲杠盒（44)在直線導(dǎo)軌（43)上進(jìn)行平動(dòng)，Y方向浮動(dòng)滑塊（45)固定于絲杠盒（44)的頂 部，并用其與升降機(jī)構(gòu)（1)連接。
7. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其特征在于：所述存蓋機(jī)構(gòu)（5)設(shè)于支架 (7 )上，其包括桶蓋存放板（51)和桶蓋存放架支架（52 );桶蓋存放板（51)呈圓板狀，并通過 螺栓固定于桶蓋存放架支架（52 )遠(yuǎn)離支架（7 )的一側(cè)面上。
8. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其特征在于：所述取蓋機(jī)構(gòu)（6)包括取蓋氣 爪（61)和氣缸機(jī)械限位組件（62)，氣缸機(jī)械限位組件（62)安裝于取蓋氣爪（61)上，起限定 取蓋氣爪（61)伸長量的作用。
9. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其特征在于：所述支架（7)設(shè)置為機(jī)械框架 結(jié)構(gòu)，其包括固定片（71)、鋼材架（72)及安裝板（73);固定片（71)通過螺栓固定于鋼材架 (72)的角落處，安裝板（73)通過螺栓固定于鋼材架（72)的頂部，用于安裝平動(dòng)機(jī)構(gòu)（4)。
10. 如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)開封蓋機(jī)器人，其特征在于：所述擰緊軸機(jī)構(gòu)（8)包括 依次連接的內(nèi)六角套筒（81)、限位套筒（82)、調(diào)整套（83)、減速機(jī)輸出調(diào)整套（84)、固定座 (85)、扭矩傳感器（86)、軸聯(lián)器（87)、減速器（88)和伺服電機(jī)（89);所述擰緊軸機(jī)構(gòu)（8)通 過固定座（85)固定于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（2)，調(diào)整套（83)為萬向節(jié)調(diào)整套，并通過限位套筒（82)限 制調(diào)整套（83)的旋轉(zhuǎn)角度，以便內(nèi)六角套筒（81)適應(yīng)不同角度的螺栓定位，限位套筒（82) 內(nèi)安裝有彈簧，并通過彈簧的上下壓縮來實(shí)現(xiàn)該擰緊軸機(jī)構(gòu)（8)旋擰螺栓時(shí)所需要的預(yù)壓 力，便于內(nèi)六角套筒（81)進(jìn)入到螺栓，并由伺服電機(jī)（89)驅(qū)動(dòng)完成該擰緊軸機(jī)構(gòu)（8)對(duì)螺 栓的擰緊與擰出功能。
【文檔編號(hào)】B25J11/00GK104084948SQ201410296165
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】葛樹志, 劉思邦, 王強(qiáng), 張峰 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)