[发明专利]一种多轴机器人全自动化智能紧固系统及方法

权利要求书

1.一种多轴机器人全自动化智能紧固系统，其特征在于，包括：

设于地基上的数字化地面工件运输线(9)，用于承载轮对运动；

架设于所述数字化地面工件运输线(9)上的三自由度运动平台，其包括纵向运动单元、横向运动单元及垂向运动单元，且所述纵向运动单元、横向运动单元及垂向运动单元之间可相对运动；

设于所述横向运动单元上的轮对寻址定位模块(6)，该轮对寻址定位模块(6)设有摄像相机、定位软件和测距传感器，其可沿在所述横向运动单元的驱动作用下沿所述纵向运动单元移动并采集轮对信息，根据摄像机拍摄到的工件的位置与测距传感器采集的数据组合使用；

设于所述垂向运动单元上的智能拧紧轴箱(8)，所述智能拧紧轴箱(8)包括轴箱伺服驱动电机(10)、激光定位测距仪(14)和轴箱实时摄像位置反馈模块(15)，通过轴箱实时摄像位置反馈模块(15)采集工件孔位信息与轴箱伺服驱动电机(10)进行通讯动作，根据现场工件孔位的不同完成对多轴位置的自适应调节，所述激光定位测距仪(14)与系统软件相结合完成多轴轴箱对工件的自动进给、拧紧和退回归零作业，该智能拧紧轴箱(8)根据所述寻址定位模块(6)采集的轮对信息运动到对应位置，自动实现拧紧轴位置与轮对实际孔位方向一致，并驱动拧紧轴旋转完成轮对螺栓的拧紧作业。

2.根据权利要求1所述的一种多轴机器人全自动化智能紧固系统，其特征在于，所述智能拧紧轴箱(8)包括轴箱固定挂架(11)、拧紧轴(12)和拧紧轴固定盘(13)，所述轴箱固定挂架(11)两端分别与所述拧紧轴固定盘(13)连接，所述拧紧轴(12)穿过所述拧紧轴固定盘(13)延伸至外侧。

3.根据权利要求1所述的一种多轴机器人全自动化智能紧固系统，其特征在于，所述垂向运动单元包括支撑立柱(2)，所述支撑立柱(2)为多根，分别设于所述数字化地面工件运输线(9)四角，其底部通过锚固螺栓与地基固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种多轴机器人全自动化智能紧固系统，其特征在于，所述纵向运动单元包括纵向滑轨梁(3)，该纵向滑轨梁(3)两端分别与所述支撑立柱(2)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种多轴机器人全自动化智能紧固系统，其特征在于，所述横向运动单元横跨于所述纵向滑轨梁(3)上，包括横向滑轨梁(5)及设于该横向滑轨梁(5)端部的滑轨中转驱动组件(4)。

6.根据权利要求5所述的一种多轴机器人全自动化智能紧固系统，其特征在于，所述垂向运动单元包括竖向滑轨梁(7)，该竖向滑轨梁(7)通过滑轨中转驱动组件(4)与横向滑轨梁(5)连接，并可在所述滑轨中转驱动组件(4)的驱动作用下沿横向滑轨梁(5)运动。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种多轴机器人全自动化智能紧固系统，其特征在于，该系统包括电控系统箱(1)，该电控系统箱(1)设于三自由度运动平台的其中一端部，内设有拧紧轴控制器、工控机、伺服电机控制器、数据传输模块以及通讯模块。

8.一种多轴机器人全自动化智能紧固方法，其特征在于，应用如权利要求1-7中任一项所述的紧固系统实现，包括如下步骤：

S1：数字化地面工件运输线(9)启动，将要作业的轮对工件输送到拧紧系统的作业范围内的工作台上；

S2：系统所有方向上的滑轨回归零位，轮对寻址定位模块(6)开机进行数据采集，横向滑轨梁(5)承载着滑轨中转驱动组件(4)、竖向滑轨梁(7)和智能拧紧轴箱(8)沿着纵向滑轨梁(3)导轨方向滑动，当轮对寻址定位模块(6)检测到工作台上的轮对工件时，横向滑轨梁(5)停止并刹车；

S3：智能拧紧轴箱(8)上的激光定位测距仪(14)和轴箱实时摄像位置反馈模块(15)开机，智能拧紧轴箱(8)在滑轨中转驱动组件(4)的伺服电机的驱动下，沿着竖直方向向下滑动；当激光定位测距仪(14)和轴箱实时摄像位置反馈模块(15)检测到轮对工件，并到达轮对轴心位置时，滑轨中转驱动组件(4)竖直方向伺服电机停机并完成刹车动作；

S4：智能拧紧轴箱(8)上的激光定位测距仪(14)和轴箱实时摄像位置反馈模块(15)配合工作，轴箱实时摄像位置反馈模块(15)根据现场拍摄到的轮对轴端螺栓孔的方位将数据传给系统计算机，系统经过对数据的处理和分析计算，将信号发给轴箱伺服驱动电机(10)进行旋转，驱动拧紧轴固定盘(13)完成对拧紧轴箱的角度调节，从而保证轴箱上拧紧轴位置与轮对实际孔位方向一致，并刹车制动；

S5：智能拧紧轴箱(8)上的激光定位测距仪(14)将信号和数据传给系统计算机，计算机接受信号后发指令给滑轨中转驱动组件(4)上的横向进给伺服电机，电机工作并转动，驱动滑轨中转驱动组件(4)承载着竖向滑轨梁(7)和智能拧紧轴箱(8)将拧紧轴箱向轮对轴端位置移动，系统驱动拧紧轴旋转，完成螺栓的拧紧作业，拧紧作业完成后，驱动滑轨中转驱动组件(4)上的伺服电机反转，将拧紧轴箱沿着横向回归零位；

S6：系统继续发信号给轮对寻址定位模块(6)，轮对寻址定位模块(6)开机工作，将信号发给横向滑轨梁(5)上的伺服驱动电机，横向滑轨梁(5)电机驱动，继续承载着滑轨中转驱动组件(4)、竖向滑轨梁(7)和智能拧紧轴箱(8)沿着纵向滑轨梁(3)导轨方向滑动，协助轮对寻址定位模块(6)进行下一个轮对工件的位置检测和寻址定位作业；

S7：如此反复，当所有工件作业完成后，驱动滑轨中转驱动组件(4)上的竖直方向伺服驱动电机工作，将竖向滑轨梁(7)和智能拧紧轴箱(8)在竖直方向上完成归零操作。